DE102012104553A1 - Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip - Google Patents

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Robert Walter
Kai Gehrke
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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips (1) eingerichtet und beinhaltet die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (20) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, – Aufbringen eines sauerstoffhaltigen Silberspiegels (3) auf die Halbleiterschichtenfolge (2), wobei das Aufbringen durch Sputtern in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erfolgt, und – Fertigstellen des Halbleiterchips (1).

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Darüber hinaus wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
  • Die Druckschrift US 2006/0186417 A1 betrifft einen Leuchtdiodenchip.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer reduzierten Kontaktspannung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch einen optoelektronischen Halbleiterchip mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode. Insbesondere ist der Halbleiterchip zur Erzeugung von Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 420 nm und 600 nm eingerichtet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird gemäß dem Verfahren eine Halbleiterschichtenfolge bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine oder mehrere aktive Schichten zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung. Bevorzugt ist die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen. Insbesondere basiert die Halbleiterschichtenfolge zum Beispiel auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamN mit 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird auf die Halbleiterschichtenfolge ein sauerstoffhaltiger Silberspiegel aufgebracht. Das Aufbringen des Silberspiegels erfolgt durch Sputtern. Bei dem Sputtern kann es sich um ein Gleichstrom-Sputtern, ein Hochfrequenz-Sputtern, ein Ionenstrahl-Sputtern, ein Magnetron-Sputtern oder um reaktives Sputtern handeln.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen des Silberspiegels in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre. Sauerstoffhaltig bedeutet insbesondere, dass in der Atmosphäre ein nicht verschwindender Partialdruck von Sauerstoff vorliegt. Der Sauerstoff kann hierbei in ionisierter Form vorliegen. Weitere Gase der Atmosphäre sind bevorzugt inerte Gase wie Edelgase und/oder Stickstoff.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren den Schritt des Fertigstellens des Halbleiterchips. Dieser Verfahrensschritt kann umfassen, dass auf den Silberspiegel weitere Schichten, insbesondere zu einer Versiegelung und zu einer elektrischen Kontaktierung, aufgebracht werden. Auch kann dieser Schritt umfassen, dass die Halbleiterschichtenfolge an ein von einem Aufwachssubstrat verschiedenes Trägersubstrat angebracht wird und dass ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge von dieser entfernt wird.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips eingerichtet. Das Verfahren beinhaltet mindestens die folgenden Schritte in der angegebenen oder auch in einer hiervon abweichenden Reihenfolge:
    • – Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung,
    • – Aufbringen eines sauerstoffhaltigen Silberspiegels auf die Halbleiterschichtenfolge, wobei das Aufbringen durch Sputtern in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erfolgt, und
    • – Fertigstellen des Halbleiterchips.
  • Bei herkömmlichen Leuchtdiodenchips wird zu einer Absenkung eines Kontaktwiderstands zwischen dem Silberspiegel und einer nächstgelegenen, auf GaN basierenden Halbleiterschicht, eine dünne, weitere Metallschicht, beispielsweise aus Platin, angebracht. Solche Metallschichten zwischen dem Silberspiegel und der Halbleiterschichtenfolge führen jedoch zu einer zusätzlichen Absorption von in der Halbleiterschichtenfolge erzeugter Strahlung.
  • Dadurch, dass dem Silberspiegel Sauerstoff beigegeben wird, kann auf eine solche absorbierende, zusätzliche metallische Zwischenschicht verzichtet werden. Ferner ist durch das Sputtern ein an Verunreinigungen besonders armer Silberspiegel erzeugbar, sodass der Silberspiegel eine hohe Reflektivität aufweisen kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Sauerstoffanteil der Atmosphäre beim Sputtern bei mindestens 0,1 % oder bei mindestens 0,5 % oder bei mindestens 1 % oder bei mindestens 5 % oder bei mindestens 10 %. Alternativ oder zusätzlich liegt der Sauerstoffanteil bei höchstens 80 % oder bei höchstens 50 % oder bei höchstens 20 % oder bei höchstens 15 %. Der Sauerstoffanteil wird insbesondere über den Partialdruck von zum Beispiel zugegebenem O2-Gas bestimmt. Ebenso kann der Sauerstoffanteil auf Atom-% der Atmosphäre bezogen sein. Alternativ oder zusätzlich zu O2-Gas kann auch O3, NxOy, H20 und/oder H2O2 zugegeben werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Silberspiegel unmittelbar auf der Halbleiterschichtenfolge erzeugt. Mit anderen Worten berühren sich dann der Silberspiegel und die Halbleiterschichtenfolge stellenweise oder ganzflächig. Insbesondere steht das Silber des Silberspiegels in direktem Kontakt mit auf GaN basierendem Material der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Silberspiegel mit mehreren Teilbereichen erzeugt. Die Teilbereiche folgen hierbei entlang einer Wachstumsrichtung des Silberspiegels, die bevorzugt parallel zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschicht ausgerichtet ist und dieselbe Orientierung aufweisen kann, unmittelbar aufeinander. Der Silberspiegel wird beispielsweise mit zwischen einschließlich zwei und fünf oder mit zwischen einschließlich zwei und vier Teilbereichen gewachsen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein erster Teilbereich des Silberspiegels, der der Halbleiterschichtenfolge am nächstgelegenen ist, ohne Sauerstoff gesputtert. Das heißt, das Erzeugen des ersten Teilbereichs erfolgt bevorzugt in einer sauerstofffreien Atmosphäre. Sauerstofffrei kann hierbei bedeuten, dass ein Sauerstoffanteil vernachlässigbar ist und beispielsweise bei höchstens 0,1 % oder bei höchstens 0,01 % liegt. Mit anderen Worten wird beim Erzeugen dieses ersten Teilbereichs nicht gezielt Sauerstoff in den Silberspiegel eingelagert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens folgt dem ersten Teilbereich, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge, ein zweiter Teilbereich des Silberspiegels nach. Der zweite Teilbereich wird besonders bevorzugt unter einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre gesputtert. Es wird dann in den zweiten Teilbereich also gezielt Sauerstoff eingelagert. Der zweite Teilbereich weist bevorzugt eine größere Dicke auf als der erste Teilbereich.
  • Es ist möglich, dass der zweite Teilbereich mit einem im Rahmen der Herstellungstoleranzen konstanten Sauerstoffanteil in der Atmosphäre erzeugt wird. In dem zweiten Teilbereich wird dann kein Gradient bezüglich des Sauerstoffs in dem Silberspiegel gezielt eingestellt. Alternativ hierzu ist es möglich, dass der Sauerstoffanteil in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge in dem zweiten Teil stufenförmig oder kontinuierlich reduziert oder auch erhöht wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens folgt dem zweiten Teilbereich, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge, ein dritter Teilbereich des Silberspiegels nach. Der dritte Teilbereich wird bevorzugt ohne Sauerstoff gesputtert. Es weist der dritte Teilbereich insbesondere eine größere Dicke auf als der erste Teilbereich. Die Dicke des dritten Teilbereichs kann kleiner oder auch größer sein als die Dicke des zweiten Teilbereichs.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der fertig aufgebrachte Silberspiegel eine Gesamtdicke von mindestens 50 nm oder von mindestens 70 nm oder von mindestens 90 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Gesamtdicke des Silberspiegels bei höchstens 500 nm oder bei höchstes 300 nm oder bei höchstens 200 nm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste Teilbereich des Silberspiegels mit einer mittleren Dicke von mindestens 5 nm oder von mindestens 10 nm erzeugt. Die Dicke des ersten Teilbereichs beträgt beispielsweise höchstens 25 nm oder höchstens 20 nm oder höchstens 15 nm. Bei der Dicke des ersten Teilbereichs handelt es sich, wie auch bei allen anderen angegebenen Dicken, bevorzugt um eine mittlere Dicke, die über die gesamte Halbleiterschichtenfolge in solchen Bereichen, in denen der Silberspiegel aufgebracht wird, gemittelt ist. Wie auch bei allen anderen Dicken liegt eine lokale Abweichung der Dicke des ersten Teilbereichs, bezogen auf die mittlere Dicke, bevorzugt bei höchstens 25 % oder bei höchstens 10 %.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der zweite Teilbereich eine Dicke von mindestens 10 nm oder von mindestens 15 nm oder von mindestens 20 nm auf. Insbesondere beträgt die Dicke des zweiten Teilbereichs höchstens 200 nm oder höchstens 100 nm oder höchstens 50 nm oder höchstens 30 nm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Dicke des dritten Teilbereichs bei mindestens 50 nm oder bei mindestens 100 nm. Es ist möglich, dass die Dicke des dritten Teilbereichs bei höchstens 300 nm oder bei höchstens 150 nm liegt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird unmittelbar auf den Silberspiegel eine Schutzschicht aufgebracht. Die Schutzschicht ist bevorzugt für gasförmigen Sauerstoff und/oder für Silberionen undurchlässig. Undurchlässig bedeutet, dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Halbleiterschichtenfolge sowie des Halbleiterchips und über eine mittlere Lebensdauer des Halbleiterchips hinweg keine signifikanten Mengen an Silber und/oder Sauerstoff durch die Schutzschicht hindurch propagieren. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Schutzschicht bevorzugt um eine Barriere für Silber und für Sauerstoff.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schutzschicht elektrisch leitfähig. Insbesondere erfolgt durch die Schutzschicht hindurch und auch durch den Silberspiegel hindurch eine Bestromung der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb des Halbleiterchips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Schutzschicht oder besteht die Schutzschicht aus einem Oxid, einem Nitrid oder einem Oxinitrid. Insbesondere ist die Schutzschicht aus ZnO, das dotiert sein kann, geformt. Ebenso ist es möglich, dass die Schutzschicht aus (In2O3)1-x(SnO2)x gebildet ist, wobei insbesondere 0,05 ≤ x ≤ 0,25 oder 0,07 ≤ x ≤ 0,15 gilt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Schutzschicht eine mittlere Dicke von mindestens 30 nm oder von mindestens 50 nm oder von mindestens 80 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Dicke der Schutzschicht bei höchstens 500 nm oder bei höchstens 200 nm oder bei höchstens 250 nm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Silberspiegel mit genau zwei oder mit genau drei Teilbereichen aufgebracht. Ebenso ist es möglich, dass der Silberspiegel nur einen einzigen Teilbereich aufweist, der den gesamten Silberspiegel umfasst und der bevorzugt mit einem gleichmäßigen, nicht gezielt variierten Sauerstoffanteil erzeugt wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt während oder unmittelbar nach den Schritten des Aufbringens des Silberspiegels und insbesondere auch des Aufbringens der Schutzschicht kein Tempern des Silberspiegels. Ein Tempern ist insbesondere ein Vorgang, bei dem eine erhöhte Temperatur von beispielsweise mindestens 90 °C oder von mindestens 150 °C oder von mindestens 300 °C vorliegt, wobei dieser Vorgang dazu eingerichtet ist, eine Sauerstoffdiffusion innerhalb des Silberspiegels zu bewirken. Eine Dauer einer solchen Temperaturerhöhung beträgt zum Beispiel mindestens 5 min oder mindestens 10 min. Mit anderen Worten erfolgt das Einbringen des Sauerstoffs in den Silberspiegel nicht oder nicht überwiegend mittels thermisch getriebener Diffusion.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens liegt der Sauerstoffanteil des Silberspiegels, gemittelt über den gesamten Silberspiegel, bei mindestens 0,002 Atom-% oder bei mindestens 0,02 Atom-% oder bei mindestens 0,1 Atom-%. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Sauerstoffanteil bei höchstens 10 Atom-% oder bei höchstens 2,5 Atom-% oder bei höchstens 1 Atom-%. Insbesondere liegt der Sauerstoffanteil bei ungefähr 0,2 Atom-%.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht der Silberspiegel aus Sauerstoff und aus Silber. Das heißt, außer Silber und Sauerstoff sind in den Silberspiegel keine weiteren Stoffe, insbesondere Metalle, gezielt eingebracht und es ist keine signifikante Änderung von physikalischen Eigenschaften des Silberspiegels durch zusätzliche Stoffe bewirkt. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass Verunreinigungen durch weitere Stoffe einen Anteil an dem Silberspiegel von höchstens 500 ppm oder von höchstens 200 ppm oder von höchstens 50 ppm ausmachen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge, auf die der Silberspiegel unmittelbar aufgebracht wird, eine quadratische Rauheit, englisch rms-roughness oder root-mean-squared roughness, von höchstens 5 nm oder von höchstens 1 nm auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der fertig hergestellte Silberspiegel bei einer Wellenlänge von 450 nm eine Reflektivität von mindestens 0,90 oder von mindestens 0,94 auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aufbringen des Silberspiegels in einer Atmosphäre mit einem Druck von mindestens 5 × 10–4 mbar oder von mindestens 1 × 10–3 mbar. Bevorzugt liegt der Druck bei höchstens 1 × 10–2 mbar oder bei höchstens 5 × 10–2 mbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Silberspiegel mit einer Wachstumsgeschwindigkeit von mindestens 0,1 nm/s oder von mindestens 0,5 nm/s aufgebracht. Weiterhin kann das Aufbringen alternativ oder zusätzlich mit einer Wachstumsgeschwindigkeit von höchstens 20 nm/s oder von höchstens 5 nm/s erfolgen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen des Silberspiegels bei einer Temperatur von mindestens 0 °C. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Aufbringen bei einer Temperatur von höchstens 100 °C oder von höchstens 80 °C oder von höchstens 50 °C. Insbesondere erfolgt das Aufbringen bei Raumtemperatur, also bei ungefähr 25 °C. Die angegebenen Temperaturen beziehen sich hierbei insbesondere auf die Temperatur einer Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge, auf der der Silberspiegel aufgebracht wird.
  • Darüber hinaus wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Der Halbleiterchip ist bevorzugt mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Halbleiterchips sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung. Ein sauerstoffhaltiger Silberspiegel befindet sich unmittelbar an der Halbleiterschichtenfolge. Ein Sauerstoffanteil des Silberspiegels liegt zwischen einschließlich 0,02 Atom-% und 2,5 Atom-%. Andere Stoffe, außer Silber und Sauerstoff, machen einen Anteil an dem Silberspiegel von höchstens 100 ppm aus. ppm steht hierbei für parts per million.
  • Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren sowie ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips, und
  • 2 und 3 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips.
  • In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips 1 illustriert. Gemäß 1A wird eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer aktiven Schicht 20 bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert auf AlInGaN oder auf InGaN. Im Betrieb wird in der aktiven Schicht 20 insbesondere blaues Licht erzeugt.
  • Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist auf einem Aufwachssubstrat 9 aufgewachsen. Eine Wachstumsrichtung G weist von dem Aufwachssubstrat 9 weg und ist senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung der Halbleiterschichtenfolge 2 orientiert.
  • In 1B ist das Aufbringen eines sauerstoffhaltigen Silberspiegels 3 auf die Halbleiterschichtenfolge 2 illustriert. Entlang der Wachstumsrichtung G folgt der Silberspiegel 3 unmittelbar auf die Halbleiterschichtenfolge 2.
  • Der Silberspiegel 3 wird durch ein Sputtern erzeugt. Das Sputtern von Silber, kurz Ag, erfolgt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre mit einem Edelgas wie Ar und unter Zugabe von beispielsweise O2. Ein Sauerstoffpartialdruck an dieser Atmosphäre liegt beispielsweise bei ungefähr 10 % oder bei ungefähr 20 %.
  • Es ist möglich, dass der gesamte Silberspiegel 3 unter den gleichen atmosphärischen und Temperaturbedingungen gesputtert wird. Optional ist es möglich, dass der Silberspiegel 3 mit mehreren Teilbereichen erzeugt wird. Die Teilbereiche sind in 1B durch eine Punkt-Linie symbolisch voneinander getrennt. Ein der Halbleiterschichtenfolge 2 nächstgelegener Teilbereich des Silberspiegels 3 ist bevorzugt frei oder im Wesentlichen frei von Sauerstoff gewachsen. Dieser Teilbereich weist eine Dicke von beispielsweise ungefähr 10 nm auf. Sauerstofffrei kann bedeuten, dass die Sauerstoffkonzentration bei höchstens 1 × 1016 cm–3 liegt.
  • Auf diesen sauerstofffreien Teilbereich folgt, in Richtung entlang der Wachstumsrichtung G, unmittelbar ein zweiter Teilbereich, der den verbleibenden Silberspiegel 3 ausmachen kann. Dieser zweite Teilbereich wird unter Anwesenheit von Sauerstoff gewachsen.
  • Es ist optional möglich, dass diesem zweiten Teilbereich ein dritter Teilbereich entlang der Wachstumsrichtung G, nachfolgt, anders als in 1B gezeichnet. In diesem Fall kann es sein, dass der sauerstoffhaltige zweite Teilbereich eine nur geringe Dicke von ungefähr 20 nm aufweist und der verbleibende Teil des Silberspiegels 3 durch den sauerstofffrei erzeugten, dritten Teilbereich gebildet wird.
  • Im Falle eines solchen dünnen, sauerstoffhaltigen Teilbereichs ist es außerdem möglich, dass der Sauerstoff in dem Silberspiegel 3 über ein Tempern gleichmäßig verteilt wird. Bevorzugt erfolgt jedoch kein Tempern zu einer verstärkten Sauerstoffdiffusion. Es kann die ungleichmäßige Verteilung des Sauerstoffs in dem Silberspiegel, bezogen auf die verschiedenen Teilbereiche, nach dem Fertigstellen des Halbleiterchips 1 im Wesentlichen beibehalten sein.
  • Alternativ hierzu ist es ebenso möglich, dass der der Halbleiterschichtenfolge 2 nächstgelegene Teilbereich des Silberspiegels 3 mit Sauerstoff erzeugt wird und ein weiterer, direkt darauf folgender Teilbereich oder der gesamte verbleibende Silberspiegel 3 sauerstofffrei erzeugt wird.
  • Ein dem Silberspiegel 3 nächstgelegener Bereich der Halbleiterschichtenfolge 2 ist bevorzugt p-dotiert, beispielsweise mit Magnesium und mit einer Konzentration zwischen einschließlich 1 × 1019 cm–3 und 2 × 1020 cm–3. Eine derartige Grenzschicht der Halbleiterschichtenfolge 2 weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 2 nm und 20 nm auf.
  • In der der Halbleiterschichtenfolge 2 nächstgelegenen Grenzschicht des Silberspiegels 3 können sich mit einer vergleichsweise niedrigen Konzentration weitere Stoffe aus der Halbleiterschichtenfolge 2 befinden, also insbesondere Gallium, Stickstoff, Aluminium, Indium, Silizium, Germanium und/oder Magnesium. Die Grenzschicht weist besonders bevorzugt eine Dicke von höchstens 5 nm oder von höchstens 2 nm auf und die weiteren Stoffe, also alle Stoffe außer Silber und Sauerstoff, machen an dieser Grenzschicht bevorzugt einen Anteil von zusammengenommen höchstens 100 ppm aus. In verbleibenden Bereichen des Silberspiegels liegen Verunreinigungen bevorzugt bei höchstens 10 ppm.
  • Gemäß 1C wird auf den Silberspiegel 3 eine Schutzschicht 4 aufgebracht. Die Schutzschicht 4 ist beispielsweise aus dotiertem ZnO oder aus ITO geformt und weist eine Dicke von insbesondere ungefähr 100 nm auf. In Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge 2 folgt der Schutzschicht 4 bevorzugt eine Metallschicht 5 nach. Die Metallschicht 5 ist beispielsweise zu einer Stromaufweitung und/oder zu einer Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 2 eingerichtet. Beispielsweise ist die Metallschicht 5 aus TiAu oder aus PtAu gebildet. Die Metallschicht 5 weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 250 nm und 15 μm auf. Anders als dargestellt kann die Metallschicht 5, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, aus mehreren Teilschichten mit unterschiedlicher Materialzusammensetzung aufgebaut sein.
  • In 1D ist der fertig hergestellte Halbleiterchip 1 in einer Schnittdarstellung schematisch gezeigt. Im Vergleich zu 1C ist das Aufwachssubstrat 9 von der Halbleiterschichtenfolge 2 entfernt und an der Metallschicht 5 ist ein Trägersubstrat 6 befestigt. Zu einer Befestigung des Trägersubstrats 6 können sich zwischen der Metallschicht 5 und dem Trägersubstrat 6 optional weitere, nicht gezeichnete Schichten, insbesondere Lotschichten, befinden.
  • Ferner ist an der dem Trägersubstrat 6 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 eine Aufrauung zur Verbesserung einer Strahlungsauskopplung erzeugt. An dieser Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 ist ferner eine erste elektrische Kontaktierung 7a angebracht. Von der ersten elektrischen Kontaktierung 7a können optional in 1D nicht gezeichnete Stromverteilungsstrukturen ausgehen.
  • Eine zweite elektrische Kontaktierung 7b ist durch die Metallschicht 5, die Schutzschicht 4 sowie den Silberspiegel 3 gebildet.
  • Optional können an der dem Trägersubstrat 6 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 weitere, nicht gezeichnete Schichten aufgebracht werden. Bei solchen weiteren Schichten kann es sich um Wellenlängenkonversionsmaterialien, um Passivierungen und/oder um Optikkörper handeln.
  • In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips 1 gezeigt. Die Halbleiterschichtenfolge 2 steht hierbei nicht ganzflächig in unmittelbarem Kontakt mit dem Silberspiegel 3, anders als in Verbindung mit 1 dargestellt. Stellenweise befinden sich zwischen dem Silberspiegel 3 und der Halbleiterschichtenfolge 2 mehrere Bereiche 8 mit einem Material mit einem niedrigen optischen Brechungsindex. Das Material 8 kann elektrisch leitend oder auch elektrisch isolierend sein.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips 1 ist in 3 zu sehen. Die erste elektrische Kontaktierung 7a ist an dem Trägersubstrat 6 angebracht und erstreckt sich in Form einer insbesondere kegelstumpfartig gestalteten Ausstülpung durch die Metallschicht 5, die Schutzschicht 4 und den Silberspiegel 3 hindurch in die Halbleiterschichtenfolge 2. Die erste elektrische Kontaktierung 7a durchstößt auch die aktive Schicht 20.
  • Die Ausstülpung der ersten elektrischen Kontaktierung 7a ist lateral und hin zu der Metallschicht 5 von einer elektrischen Isolationsschicht 75 umgeben. Eine Bestromung des Halbleiterchips 1 erfolgt im Betrieb also einerseits durch die zweite elektrische Kontaktierung 7b, gebildet durch den Silberspiegel 3, die Schutzschicht 4 und die Metallschicht 5, und andererseits durch die den Silberspiegel 3 durchdringende erste elektrische Kontaktierung 7a.
  • Anders als in 3 gezeichnet, weist die erste elektrische Kontaktierung 7a bevorzugt eine Vielzahl der die aktive Schicht 20 durchdringenden Ausstülpungen auf. Weiterhin können zwischen der ersten Kontaktierung 7a und dem Trägersubstrat 6 nicht gezeichnete Zwischenschichten vorhanden sein, um eine Befestigung der Halbleiterschichtenfolge 2 an dem Trägersubstrat 6 zu vereinfachen.
  • Das Trägersubstrat 6 befindet sich bevorzugt an der p-dotierten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 und folgt, entlang der Wachstumsrichtung G, dem Silberspiegel 3 bevorzugt nach. Dies ist bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen der Fall. Abweichend hiervon kann der Silberspiegel 3 aber auch an einer n-Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet sein.
  • Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2006/0186417 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips (1) mit den Schritten: – Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (20) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, – Aufbringen eines sauerstoffhaltigen Silberspiegels (3) auf die Halbleiterschichtenfolge (2), und – Fertigstellen des Halbleiterchips (1), wobei das Aufbringen durch Sputtern in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre erfolgt.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein Sauerstoffanteil der Atmosphäre beim Sputtern zumindest zeitweise zwischen einschließlich 0,1 % und 20 % liegt und der Sauerstoff beim Sputtern in den Silberspiegel (3) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Silberspiegel (3) unmittelbar auf der Halbleiterschichtenfolge (2) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein der Halbleiterschichtenfolge (2) nächstgelegener erster Teilbereich (31) des Silberspiegels (3) ohne Sauerstoff gesputtert wird. wobei eine Gesamtdicke des Silberspiegels (3) zwischen einschließlich 70 nm und 300 nm liegt.
  5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (2), an den ersten Teilbereich (31) ein zweiter Teilbereich (32) des Silberspiegels (3) anschließt, wobei der zweite Teilbereich (32) mit Sauerstoff gesputtert wird.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (2), an den zweiten Teilbereich (32) ein dritter Teilbereich (33) des Silberspiegels (3) anschließt, wobei der dritte Teilbereich (33) ohne Sauerstoff gesputtert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Teilbereich (31) eine mittlere Dicke zwischen einschließlich 5 nm und 25 nm aufweist, und/oder wobei eine mittlere Dicke des zweiten Teilbereichs (32) zwischen einschließlich 10 nm und 50 nm liegt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem unmittelbar auf dem Silberspiegel (3) eine elektrisch leitfähige Schutzschicht (4) aufgebracht wird, wobei die Schutzschicht (4) mit oder aus einem Oxid, einem Nitrid oder einem Oxinitrid gebildet ist.
  9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Schutzschicht (4) aus ZnO oder aus (In2O3)1-x(SnO2)x mit 0,05 ≤ x ≤ 0,25 gebildet ist, wobei eine mittlere Dicke der Schutzschicht (4) zwischen einschließlich 30 nm und 200 nm liegt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während oder unmittelbar nach den Schritten des Aufbringens des Silberspiegels (3) und des Aufbringens der Schutzschicht (4) kein Tempern des Silberspiegels (3) bei Temperaturen oberhalb von 90 °C erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Sauerstoffanteil des Silberspiegels (3), gemittelt über den gesamten Silberspiegel (3), zwischen einschließlich 0,02 Atom-% und 2,5 Atom-% liegt.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Silberspiegel (3) aus Sauerstoff und aus Silber besteht, wobei weitere Stoffe einen Anteil an dem Silberspiegel (3) von höchstens 100 ppm ausmachen.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Aufbringen des Silberspiegels (3) – bei einem Druck zwischen einschließlich 5 × 10–4 mbar und 5 × 10–2 mbar erfolgt, – eine Wachstumsgeschwindigkeit zwischen einschließlich 0,1 nm/s und 20 nm/s liegt, und – bei einer Temperatur der Halbleiterschichtenfolge (2) zwischen einschließlich 0 °C und 80 °C durchgeführt wird.
  14. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit – einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (20) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, und – einem sauerstoffhaltigen Silberspiegel (3) unmittelbar an der Halbleiterschichtenfolge (2), wobei – ein Sauerstoffanteil des Silberspiegels (3) zwischen einschließlich 0,02 Atom-% und 2,5 Atom-% liegt, und – andere Stoffe außer Silber und Sauerstoff einen Anteil an dem Silberspiegel (3) von höchstens 200 ppm ausmachen.
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