KR102038730B1 - 광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템 및 이의 제조를 위한 방법 - Google Patents

광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템 및 이의 제조를 위한 방법 Download PDF

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유르겐 오프
코르비니안 페르츨마이어
카이 게르케
롤프 아이담
유르겐 뒈블러
토르스텐 파소브
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 광전자 소자(100)를 위한 반사형 콘택층 시스템에 관한 것으로, 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1), 투명 전도성 산화물층(3), 미러층(4) 및 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)과 투명 전도성 산화층(3) 사이에 배치된 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)을 포함하고, 이 경우 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 투명 전도성 산화물층(3)을 향한 경계면(23)에서 N-페이스-도메인(22)을 포함하고, N-페이스-도메인(22)은 경계면(23)에서 적어도 95%의 면적 분율을 갖는다. 또한 본 발명은 콘택층 시스템의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.

Description

광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템 및 이의 제조를 위한 방법{REFLECTIVE CONTACT LAYER SYSTEM FOR AN OPTOELECTRONIC COMPONENT AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 특히 질화물계 화합물 반도체 LED의 p-콘택을 제조하는데 적합한광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템 및 상기 콘택층 시스템의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2012 106 998.0의 우선권을 청구하고, 그 공개 내용은 참조로 포함된다.
반도체층 시퀀스의 원래의 성장 기판이 제거되고, 그 대신 원래의 성장 기판에 대향 배치된 반도체층 시퀀스의 측면이 캐리어에 연결되는, 소위 박막 발광 다이오드칩이 공개되어 있다. 발광 다이오드칩의 복사 방출면은 이러한 경우에 캐리어에 대향 배치된 반도체층 시퀀스의 표면에, 즉 원래의 성장 기판의 측면에 배치된다. 이러한 박막 발광 다이오드칩에서, 캐리어의 방향으로 방출된 복사를 복사 방출면의 방향으로 편향하여 복사 효율을 높이기 위해, 캐리어를 향한 반도체층 시퀀스의 측면에 미러층이 제공되는 경우에 바람직하다.
미러층은 박막 발광 다이오드칩에서 일반적으로 발광 다이오드칩의 p-형 반도체 영역에 인접하고, 이 경우 미러층은 p-형 반도체 영역의 전기 접촉을 위해서도 이용된다. 가시 스펙트럼 영역을 위해 일반적으로 은이 미러층의 재료로서 선택되는데, 그 이유는 은은 가시 스펙트럼 영역에서 높은 반사를 특징으로 하기 때문이다.
발광 다이오드칩의 작동시 은층에 대한 p-콘택에서 예컨대 170 mV - 250 mV의 전압 강하가 발생하고, 이때 콘택 저항은 대략 5 * 10-3 Ω㎠ 내지 7 * 10-3 Ω㎠인 것이 밝혀졌다.
질화물계 화합물 반도체는 에피택셜 성장시 일반적으로 우르츠광-결정 구조를 형성하고, 상기 결정 구조의 결정학적 c-축은 성장 방향에 대해 평행하게 연장된다. 성장 파라미터에 의존해서 결정학적 [0001]-방향에 상응하는 소위 Ga-페이스(face) 방향으로 도메인(domain) 형성되거나, 결정학적 [000-1]-방향에 상응하는 소위 N-페이스 방향으로 도메인이 형성될 수 있다. 이러한 도메인들은 극성 및 반극성 또는 비극성 질화물계 화합물 반도체에 형성될 수 있다.
질화물계 화합물 반도체는 일반적으로 압전 특성을 갖고, 즉 상기 반도체는 외부 전계 없이도 전기 극성을 갖는다. 이러한 전계의 배향은 Ga-페이스 방향 및 N-페이스 방향의 경우에 반대된다. 이러한 이유로 Ga-페이스 방향과 N-페이스 방향을 갖는 도메인은 상이한 전기적 특성을 갖는다.
간행물 WO 2010/045907 A1호에 접속층에 질화물계 화합물 반도체로 이루어진 p-콘택층이 인접하고, p-콘택층은 접속층에 대한 경계면에 Ga-페이스 방향을 갖는 제1 도메인과 N-페이스 방향을 갖는 제2 도메인을 포함하는, 광전자 소자를 위한 콘택층 시스템이 기술된다. 가능한 한 낮은 콘택 저항을 달성하기 위해, N-페이스- 도메인의 면적 분율은 바람직하게 30% 내지 60%인 것이 제안된다.
본 발명의 과제는 광전자 소자로부터 방출된 복사에 대해 높은 반사 및 낮은 콘택 저항을 특징으로 하는 광전자 질화물계 화합물 반도체 소자의 p-콘택의 형성을 위한 개선된 콘택층 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항에 따른 광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템 및 그것의 제조를 위한 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예들은 종속 청구항의 대상이다.
광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템은 적어도 하나의 실시예에 따라 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층, 투명 전도성 산화물층 및 미러층을 포함한다. 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이에 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층이 배치되고, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 투명 전도성 산화물층을 향한 경계면에서 N-페이스-도메인을 포함하고, 이 경우 N-페이스-도메인은 경계면에서 적어도 95%의 면적 분율을 갖는다.
여기에 기술된 반사형 콘택층 시스템은, 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이에 배치된, 높은 면적 분율의 N-페이스-도메인을 갖는 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층에 의해 높은 반사율 및 낮은 콘택 저항을 특징으로 하는 전기 콘택이 구현될 수 있다는 사실을 이용한다.
낮은 콘택 저항은 특히, N-페이스-도메인이 n-형 반도체 물질의 특성을 포함하는 것에 기인한다. 이러한 효과는 추측컨대, N-페이스-도메인에 결정 결함이 나타나고, 상기 결정 결함은 공칭적으로 p-도핑된 반도체 물질의 수용체를 과보상하는 것에 근거한다. N-페이스-도메인이 n-형 특성을 가짐으로써, 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물로 이루어진 인접하는 층 사이의 경계면에 국부적 터널 접합이 형성된다. 이러한 효과는 거의 전압 강하 없이 투명 전도성 산화물층의 전기적 접속을 야기한다.
미러층은 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층을 등지는 투명 전도성 산화물층의 경계면에 인접하고, 반도체 물질로부터 콘택층 시스템에 입사하는 복사에 대해 높은 반사율을 야기한다. 콘택층 시스템에서 콘택 저항과 손실 전압은 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체 물질에 미러층을 직접 제공하는 경우보다 바람직하게 작다. 콘택 저항은 특히 5 * 10-5 Ω㎠ 에 불과하거나 더 작을 수 있다.
또한 이렇게 구성된 콘택층 시스템에 의해 높은 반사율이 달성된다. 높은 반사율은 특히 경계면에서 비교적 매끄러운 N-페이스-도메인의 높은 면적 분율에 기인한다. 이로 인해 특히 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이의 경계면에서 광 산란에 의한 손실이 감소한다. 따라서 광은 현저한 산란 손실 없이 반도체 물질로부터 투명 전도성 산화물층 내로 침투할 수 있고, 미러층의 대향 배치된 경계면에서 반도체층의 방향으로 재반사된다.
투명 전도성 산화물층은 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층보다 작은 굴절률을 갖는다. 이로써 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이의 경계면에서 적어도 반도체 물질로부터 전반사 각도보다 큰 입사 각도로 경계면에 입사하는 광의 분율에 대해 전반사가 이루어진다. 전반사는 특히 매끄러운 경계면에 의해 산란 손실이 방지됨으로써 지원된다. 이로써 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이의 경계면도 콘택층 시스템의 반사율에 기여한다. 이로 인해 바람직하게 콘택층 시스템의 전체 반사율이 높아진다.
제2 질화물계 화합물 반도체층은 매우 높은 적어도 95%의 N-페이스-도메인의 면적 분율에서 N-페이스-도메인의 면적 분율이 더 낮을 때보다 더 매끄러운 경계면을 형성하는 것으로 밝혀졌다.
바람직한 실시예에서 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층의 N-페이스-도메인은 투명 전도성 산화물층에 대한 경계면에서 적어도 98%의 면적 분율을 갖는다.
특히 바람직한 실시예에서 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 투명 전도성 산화물층에 대한 경계면 전체에서 N-페이스-도메인을 포함한다. 이러한 경우에 특히 매끄러운 경계면이 달성되고, 이로써 높은 반사가 달성된다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이의 경계면의 rms(root mean square)-거칠기는 바람직하게 7 nm미만이다. 바람직하게 rms-거칠기는 5 nm 미만이고, 특히 바람직하게는 3nm 미만이다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 투명 전도성 산화물층 사이의 경계면에서 N-페이스-도메인의 면적 분율은 특히 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층의 도펀트 농도의 정도 및 성장 조건에 의해 조절될 수 있다. N-페이스-도메인의 형성은 높은 도펀트 농도에 의해 지원된다. 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층 내의 도펀트 농도는 바람직하게 2 * 1020 cm-3 초과이고, 바람직하게는 3 * 1020 cm-3 초과이고, 특히 바람직하게 5 * 1020 cm-3 초과이다.
또한 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층의 층두께는 경계면에 있는 도메인 구조에 영향을 미친다. N-페이스-도메인의 높은 면적 분율을 달성하기 위해, 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 바람직하게 적어도 10 nm, 바람직하게 적어도 20 nm, 그리고 특히 바람직하게 적어도 40 nm의 두께를 갖는다. 예를 들어 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 경계값을 포함해서 10 nm 내지 50 nm의 두께일 수 있다.
매우 매끄러운 N-페이스-도메인의 높은 분율을 포함하는 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 특히 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층 위로 분자빔 에피택시를 이용한 에피택셜 성장에 의해 제조 가능한 것이 밝혀졌다. 특히, 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층의 성장에 의해 금속 유기 기상 에피택시 성장법(MOVPE)을 이용한 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층의 성장시보다 더 작은 콘택 저항이 달성될 수 있는 것이 확인되었다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 바람직하게 GaN을 포함한다. 바람직하게 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층도 GaN을 포함한다. 특히 제1 및 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 GaN-층일 수 있다. 제1 및/또는 제2 질화물계 화학물 반도체층을 위한 p-도펀트로서 바람직하게 마그네슘이 사용된다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 바람직하게 투명 전도성 산화물층에 인접한다. 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxides, 간단히 "TCO")은 투명한 전도성 물질들, 일반적으로 금속 산화물, 예컨대 아연 산화물, 주석 산화물, 카드뮴 산화물, 티타늄 산화물, 인듐 산화물 또는 인듐 주석 산화물(ITO)이다. 예를 들어 ZnO, SnO2 또는 In2O3와 같은 이원 금속산소 화합물 외에 예를 들어 Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 또는 In4Sn3O12 또는 다양한 투명 전도성 산화물의 혼합물과 같은 삼원 금속산소 화합물이 TCO그룹에 포함된다.
투명 전도성 산화물층은 바람직한 실시예에 따라 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)를 포함한다. 이러한 투명 전도성 산화물은 높은 투명성과 높은 전기 전도성을 특징으로 한다. 투명 전도성 산화물층은 도펀트를 포함할 수 있고, 예를 들어 알루미늄 도핑된 아연 산화물층일 수 있다.
미러층은 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층에 대향 배치된 경계면에서 투명 전도성 산화물층에 인접한다. 미러층은 바람직하게 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 가시 스펙트럼 범위에서 높은 반사를 달성하기 위해 미러층인 바람직하게 은을 포함하거나 은으로 이루어진다.
반사형 콘택층 시스템의 제조를 위한 방법에서 적어도 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 분자빔 에피택시를 이용해서 제조된다. 특히 분자빔 에피택시를 이용한 제조는 매우 매끄러운 경계면을 갖는 N-페이스-도메인의 형성을 가능하게 하는 것이 밝혀졌다. 특히, 분자빔 에피택시에 의해 제조된 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층에 의해 특히 낮은 콘택 저항이 달성될 수 있는 것이 확인되었다.
또한 반사형 콘택층 시스템을 포함하는 광전자 소자가 제안되고, 이 경우 광전자 소자는 에피택시층 시퀀스를 포함하고, 상기 에피택시층 시퀀스는 n-형 반도체 영역, 활성층 및 p-형 반도체 영역을 포함한다. 광전자 소자의 p-형 반도체 영역은 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층과 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층을 포함한다. 광전자 소자에서 N-형 반도체 영역은 복사 방출면을 향하고, P-형 반도체 영역은 캐리어를 향한다.
방법 및 광전자 소자의 다른 바람직한 실시예들은 반사형 콘택층 시스템의 설명에 제시되고 그 역으로도 제시된다.
본 발명은 하기에서 도 1 및 도 2와 관련한 실시예들을 참고로 설명된다.
도 1은 실시예에 따른 반사형 콘택층 시스템의 횡단면을 도시한 개략도.
도 2는 실시예에 따른 반사형 콘택층 시스템을 가진 광전자 소자를 도시한 도면.
동일하거나 동일한 작용을 하는 구성 요소들은 도면에서 각각 동일한 도면부호를 갖는다. 도시된 구성 요소들 및 구성 요소들의 상호 크기 비는 정확한 척도로 간주될 수 없다.
광전자 소자를 위한 반사형 콘택층 시스템의 도 1에 도시된 실시예는 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)과 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)을 포함하고, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층은 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)에 인접한다. p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층들(1, 2)은 예를 들어 InxAlyGa1-x-yN 조성을 가진 각각의 질화물계 화합물 반도체 물질을 포함하고, 이 경우 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤1 및 x + y 0 ≤ 1이다. 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)과 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 바람직하게 각각 GaN 층이다. p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층들(1, 2)은 특히 p-도펀트로서 마그네슘을 포함할 수 있다.
또한 반사형 콘택층 시스템은 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)에 인접하는 투명 전도성 산화물층(3)을 포함한다. 투명 전도성 산화물층(3)은 바람직하게 인듐 주석 산화물 또는 아연 산화물을 포함한다. 대안으로서 그러나 다른 투명 전도성 산화물도 적합하다.
p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층들(1, 2)을 등지는 투명 전도성 산화물층(3)의 측면에 미러층(4)이 배치된다. 미러층(4)은 바람직하게 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 층이다. 미러층(4)은 바람직하게 은을 포함하거나 은으로 이루어진다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 바람직하게 N-페이스-도메인(22)을 포함한다. N-페이스-도메인(22) 외에 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 적어도 낮은 분율의 Ga-페이스-도메인(21)을 포함할 수도 있다.
투명 전도성 산화물층(3)에 대한 경계면(23)에서 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층의 N-페이스-도메인(22)의 면적 분율은 바람직하게 적어도 95%, 바람직하게 적어도 98% 그리고 특히 바람직하게 적어도 99%이다. 특히 투명 전도성 산화물층(3)에 대한 경계면(23) 전체에서 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(10)은 N-페이스-도메인(22)을 포함할 수 있다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)의 경계면(23)에서 N-페이스-도메인(22)의 높은 면적 분율은, 낮은 저항을 갖는 투명 전도성 산화물층(3)에 대한 전기 콘택이 형성되고, 콘택층 시퀀스의 반사율이 저하되지 않는 장점을 제공한다. 반사율의 감소는 특히 N-페이스-도메인(22)의 면적 분율이 낮을 때 나타날 수 있었는데, 그 이유는 Ga-페이스-도메인(21)의 면적 분율이 더 큰 경우에, 예를 들어 Ga-페이스-도메인(21) 및 N-페이스-도메인(22)의 면적 분율이 대략 동일한 크기인 경우에, 경계면(23)의 거칠기가 높아질 수 있기 때문이다. 예컨대 본 발명에 인용된 간행물 WO 2010/045907 A1호에, 특히 대략 동일한 분율의 N-페이스-도메인과 Ga-페이스-도메인에 의해 특히 낮은 저항이 달성될 수도 있는 것이 공개되어 있다. 즉 반사형 콘택층 시스템에서 증가한 경계면 거칠기로 인해 반사율의 감소가 야기될 수 있다. 바람직하게, 적어도 95%의 N-페이스-도메인(22)의 높은 면적 분율에 의해 낮은 콘택 저항 및 높은 반사율을 특징으로 하는 콘택층 시스템이 구현될 수 있는 것이 밝혀졌다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 N-페이스-도메인(22)의 높은 면적 분율로 인해 후속하는 투명 전도성 산화물층(3)에 대한 매우 매끄러운 경계면(23)을 갖는다. 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)과 투명 전도성 산화물층(3) 사이의 경계면(23)의 rms-거칠기는 7 nm 미만이고, 특히 바람직하게 5 nm 미만이고, 특히 바람직하게 3 nm 미만이다.
제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)에 N-페이스-도메인(22)의 바람직한 형성은 높은 도펀트 농도에 의해 지원된다. 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2) 내의 도펀트 농도는 적어도 2 * 1020 cm-3, 바람직하게 적어도 3 * 1020 cm-3 그리고 특히 바람직하게 적어도 5 * 1020 cm-3이다.
경계면(23)에서 N-페이스-도메인(22)의 면적 분율은 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)의 층두께에 의해서도 영향을 받는다. 바람직하게 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)의 층두께는 적어도 10 nm, 바람직하게 적어도 20 nm 그리고 특히 바람직하게 적어도 40 nm이다. 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)의 층두께는 예를 들어 10 nm 내지 50 nm이다.
또한 처리 조건, 특히 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)의 성장을 위해 사용된 코팅 방법은 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2) 내의 N-페이스-도메인(22)의 분율에 영향을 미친다. 반사형 콘택층 시스템의 제조를 위한 바람직한 방법에서 적어도 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 분자빔 에피택시에 의해 제조된다.
도 2에 예를 들어 광전자 소자(100)의 횡단면이 도시되고, 상기 소자는 실시예에 따른 반사형 콘택층 시퀀스를 포함한다.
광전자 소자(100)는 질화물계 화합물 반도체에 기초하는 에피택시층 시퀀스(8)를 포함한다. "질화물계 화합물 반도체에 기초하는"이란 본 경우와 관련해서, 에피택시층 시퀀스(8) 또는 그 중 적어도 하나의 층은 III족 질화물계 화합물 반도체 물질, 바람직하게 InxAlyGa1-x-yN을 포함하고, 이 경우 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 및 x + y ≤ 1이다. 이때 상기 물질은 상기 식에 따라 반드시 수학적으로 정확한 조성을 포함하지 않아도 된다. 오히려 하나 이상의 도펀트 및 추가 성분들을 포함할 수 있고, 상기 성분들은 InxAlyGa1-x-yN 물질의 특징적인 물리적 특성을 실질적으로 변경시키지 않는다. 편의상 상기 식은 부분적으로 소랑의 다른 물질로 대체될 수 있더라도, 결정 격자의 주요 성분들만(In, Al, Ga, N)은 포함한다.
에피택시층 시퀀스(8)는 n-형 반도체 영역(5), 활성층(6) 및 p-형 반도체 영역(7)을 포함한다. n-형 반도체 영역(5), 활성층(6) 및 p-형 반도체 영역(7)은 각각 편의상 상세히 도시되지 않은 다수의 층들을 포함할 수 있다. 또한, n-형 반도체 영역(5), 활성층(6) 또는 p-형 반도체 영역(7)은 하나 이상의 도핑되지 않은 층을 포함할 수 있다. p-형 반도체 영역(7)은 특히 콘택층 시스템의 제1 p-도핑된 반도체층(1)과 제2 p-도핑된 반도체층(2)을 포함한다.
활성층(6)은 특히 복사 방출 또는 복사 수신 활성층일 수 있다. 활성층(6)은 예를 들어 pn-접합으로서, 더블 헤테로 구조로서, 단일 양자 우물 구조로서 또는 다중 양자 우물 구조로서 형성될 수 있다. 양자 우물 구조라는 용어는, 전하 캐리어가 봉입(Confinement)에 의해 그것의 에너지 상태가 양자화 되는 모든 구조를 포함한다. 특히 양자 우물 구조라는 용어는 양자화의 차원에 대한 표시를 포함하지 않는다. 따라서 양자 우물 구조는 특히 양자 우물, 양자 세선 및 양자점과 상기 구조들의 모든 조합을 포함한다.
활성층(6)은 InGaN으로 이루어진 특히 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
광전자 소자(100)는 에피택시층 시퀀스(8)의 성장을 위해 사용된 성장 기판이 에피택시층 시퀀스(8)로부터 분리된 소위 박막 발광 다이오드칩이다. 에피택시층 시퀀스(8)는 원래의 성장 기판에 대향 배치된 측면에서 캐리어(11)에 결합되었다. 광전자 소자(100)는 예컨대 사파이어 기판과 같은 에피택시층 시퀀스(8)의 성장 기판을 포함하지 않는다. 에피택시층 시퀀스(8)는 광전자 소자(100)의 후면에서 결합층(10), 예컨대 땜납층에 의해 캐리어(11)에 결합된다. 캐리어(11)는 예를 들어 실리콘, 게르마늄, 세라믹, 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다.
광전자 소자(100)에서 복사 방출면(14)의 n-형 반도체 영역(5)과 p-형 반도체 영역(7)은 캐리어(11)를 향한다.
p-형 반도체 영역(7)의 전기 접촉은 캐리어(11)를 향한 광전자 소자(100)의 후면에서부터 반사형 콘택층 시스템에 의해 이루어진다. 반사형 콘택층 시스템은 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1), 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2), 투명 전도성 산화물층(3) 및 미러층(4)을 포함한다. 반사형 콘택층 시스템(1, 2, 3, 4)의 바람직한 실시예 및 그로 인해 결과되는 장점들은 도 1과 관련해서 설명된 실시예에 상응하고 따라서 다시 설명되지 않는다.
반사형 콘택층 시스템에 제공된 미러층(4)에 의해 바람직하게 활성층(6)으로부터 캐리어(11)의 방향으로 방출된 복사(15)는 복사 방출면(14)의 방향으로 반사된다. 이로 인해 광전자 소자(100)의 후면으로 방출된 복사의 캐리어(11) 내 흡수가 저지되고, 이로 인해 광전자 소자(100)의 효율이 증가한다.
미러층(4)과 땜납층(10) 사이에 바람직하게 하나 이상의 기능층(9), 예를 들어 층시퀀스(9)가 배치되고, 상기 층시퀀스는 미러층(4)으로부터 티타늄, 백금 및 골드로 이루어진 부분 층들을 포함한다. 이러한 경우에 백금으로 이루어진 부분 층은 바람직하게 확산 장벽으로서 작용하고, 상기 확산 장벽은 미러층(4) 내로 후속하는 층들의 성분들의 확산 및 반대로의 확산도 저지한다. 금으로 이루어진 부분 층은 높은 전기 전도성으로 인해 전류 확산층으로서 작용하고, 후속하는 티타늄층은 다른 후속하는 층들을 위한 접착제층으로서 작용한다.
외부 전기 접속부의 형성을 위해 예를 들어 제1 콘택 금속화물(12)이 제1 캐리어(11)의 후면에 제공되고, 제2 콘택 금속화물(13)은 복사 방출면(14)의 부분 영역에 제공된다.
제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1), 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2), 투명 전도성 산화물층(3) 및 미러층(4)에 의해 형성된 반사형 콘택층 시스템은 활성층(6)으로부터 방출된 복사(15)에 대한 높은 반사율 및 매우 낮은 콘택 저항을 특징으로 한다. 콘택 저항은 특히 5 * 10-5 Ω㎠ 보다 작거나 같을 수 있다.
본 발명은 실시예에 의거한 기재에 의하여 상기 실시예에 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하고, 이는 특히 특허 청구 범위에서의 특징들의 각 조합을 포함하며, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예에 기술되지 않더라도 그러하다.

Claims (15)

  1. 광전자 소자(100)를 위한 반사형 콘택층 시스템으로서,
    - 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1);
    - 투명 전도성 산화물층(3);
    - 미러층(4); 및
    - 상기 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)과 상기 투명 전도성 산화물층(3) 사이에 배치된 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)을 포함하고,
    상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 상기 투명 전도성 산화물층(3)을 향한 경계면(23)에서 N-페이스-도메인(22)을 포함하고, 상기 N-페이스-도메인(22)은 상기 경계면(23)에서 적어도 95%의 면적 분율을 가지며,
    상기 경계면(23)은 7 nm 미만의 rms-거칠기를 갖고,
    상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)의 층두께는 10 nm 내지 50 nm 인 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 N-페이스-도메인(22)은 상기 경계면(23)에서 적어도 98%의 면적 분율을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 상기 경계면(23) 전체에서 상기 N-페이스-도메인(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 경계면(23)은 3 nm 미만의 rms-거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 2 * 1020 cm-3초과의 도펀트 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 5 * 1020 cm-3 초과의 도펀트 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 분자빔 에피택시를 이용해서 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1) 상에 에피택셜 성장되는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)은 GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 GaN을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 투명 전도성 산화물층(3)은 인듐 주석 산화물 또는 아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 미러층(4)은 은을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 콘택층 시스템.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 반사형 콘택층 시스템의 제조를 위한 방법으로서,
    적어도 상기 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)은 분자빔 에피택시를 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 반사형 콘택층 시스템을 포함하는 광전자 소자(100)로서,
    - 상기 광전자 소자(100)는 에피택시층 시퀀스(8)를 포함하고, 상기 에피택시층 시퀀스는 n-형 반도체 영역(5), 활성층(6) 및 p-형 반도체 영역(7)을 포함하고,
    - 상기 p-형 반도체 영역(7)은 제1 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(1)과 제2 p-도핑된 질화물계 화합물 반도체층(2)을 포함하고,
    - 상기 n-형 반도체 영역(5)은 복사 방출면(14)을 향하고,
    - p-형 반도체 영역은 캐리어(11)를 향하는 것을 특징으로 하는 광전자 소자.
  14. 삭제
  15. 삭제
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