Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen
optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der besonders energieeffizient Strahlung emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst dieser eine Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich bevorzugt um ein
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder auch um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n_mGamP, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 ist. Ebenso kann es sich bei dem Halbleitermaterial um AlxGa]__xAs handeln mit 0 ^ x ^ 1. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet eine aktive Schicht mit mindestens einem pn-Übergang und/oder mit einer oder mit mehreren Quantentopfstrukturen . Im Betrieb des
Halbleiterchips wird in der aktiven Schicht eine elektromagnetische Strahlung erzeugt. Eine Wellenlänge der Strahlung liegt bevorzugt im ultravioletten und/oder
sichtbaren Spektralbereich, insbesondere bei Wellenlängen zwischen einschließlich 420 nm und 680 nm, zum Beispiel zwischen einschließlich 440 nm und 480 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Halbleiterchip um eine Leuchtdiode, kurz LED. Der
Halbleiterchip ist dann bevorzugt dazu eingerichtet, blaues Licht oder weißes Licht zu emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterchip einen Silberspiegel. Der Silberspiegel ist an der Halbleiterschichtenfolge angeordnet und dazu
eingerichtet, die in der aktiven Schicht erzeugte Strahlung zu reflektieren, insbesondere in eine Richtung hin zu einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips. Der
Silberspiegel reflektiert bevorzugt spekular. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Silberspiegel dann nicht um einen diffus reflektierenden Spiegel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist dem Silberspiegel Sauerstoff beigegeben. Mit anderen Worten weist der Silberspiegel dann, neben Silber, kurz Ag, auch
Sauerstoff, kurz 0, als wesentliche Materialkomponente auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips beträgt ein Gewichtsanteil des Sauerstoffs an dem Silberspiegel mindestens 10-^ oder mindestens 10~ oder mindestens 10-^ oder mindestens 0,1 % oder mindestens 1 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Gewichtsanteil des Sauerstoffs höchstens 10 % oder höchstens 1 % oder höchstens
0,1 % oder höchstens 10-4 oder höchstens 10--3. Mit anderen Worten liegt in dem Silberspiegel dann kein oder im
wesentlichen kein reines Silberoxid vor, sondern es ist möglich, dass der Sauerstoff als eine Art Dotierung des Silbers des Silberspiegels aufzufassen ist.
In mindestens einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung einer
elektromagnetischen Strahlung auf sowie einen Silberspiegel. Der Silberspiegel ist an der Halbleiterschichtenfolge
angeordnet. Dem Silber des Silberspiegels ist Sauerstoff beigegeben. Ein Gewichtsanteil des Sauerstoffs an dem
Silberspiegel beträgt bevorzugt mindestens 10~ unc} ferner bevorzugt höchstens 10 %.
Durch einen solchen Silberspiegel ist eine besonders
effizient Strahlung emittierender optoelektronischer
Halbleiterchip realisierbar. Der Verwendung eines solchen Silberspiegels für den Halbleiterchip liegt unter anderem die folgende Erkenntnis zugrunde:
Um einen optoelektronischen Halbleiterchip wie eine
Leuchtdiode elektrisch zu kontaktieren, insbesondere an einer p-Seite, ist ein metallisches oder metallhaltiges Material an einem Halbleitermaterial aufzubringen. Hierbei entsteht ein Kontaktwiderstand zwischen dem Metall und dem
Halbleitermaterial. Dieser Kontaktwiderstand bildet einen Serienwiderstand mit der eigentlichen lichterzeugenden aktiven Schicht. Um den Halbleiterchip effizient betreiben zu können, ist ein möglichst kleiner Kontaktwiderstand
erforderlich .
Zur Reduzierung des Kontaktwiderstandes ist es möglich, zwischen einem Spiegel und der Halbleiterschichtenfolge eine Zwischenschicht anzubringen. Beispielsweise ist die
Zwischenschicht durch eine dünne Schicht aus Platin oder Nickel gebildet, wobei eine Dicke dieser Zwischenschicht typisch kleiner ist als 1 nm oder kleiner als 5 nm. Solche Materialien wie Platin oder Nickel weisen allerdings, im Vergleich zu Silber, eine geringere Reflektivität
insbesondere im blauen Spektralbereich auf. Somit kann durch Verwendung derartiger Materialien zwar der Kontaktwiderstand reduziert werden, jedoch sinkt eine Reflektivität des
Spiegels .
Durch das Einbringen einer vergleichsweise geringen Menge von Sauerstoff in dem Silberspiegel wird ebenso eine Reduzierung des Kontaktwiderstands erzielt. Andererseits wird durch die Einbringung des Sauerstoffs die Reflektivität des
Silberspiegels nicht oder nicht signifikant herabgesetzt. Somit ist durch einen Silberspiegel, der vergleichsweise geringen Mengen an Sauerstoff enthält, ein besonders
energieeffizient Strahlung emittierender Halbleiterchip erreichbar. Aufgrund der braunen Färbung von Silberoxid und der relativ geringen Reflektivität für sichtbare Strahlung an Silberoxid soll der Sauerstoffgehalt allerdings nicht zu hoch bemessen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist der Silberspiegel stellenweise oder ganzflächig unmittelbar an der Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht aufgebracht. Mit anderen Worten steht dann ein Material des Silberspiegels mit einem Halbleitermaterial der
Halbleiterschichtenfolge mindestens stellenweise in
unmittelbarem, physischem Kontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips besteht der Silberspiegel ausschließlich aus den Stoffen Silber und Sauerstoff. Dass der Silberspiegel aus Silber und Sauerstoff besteht, bedeutet insbesondere, dass
Verunreinigungen durch andere Stoffe höchstens 100 ppm oder höchstens 10 ppm betragen, ppm steht hierbei für Teile pro Million, englisch parts per million, bezogen auf das Gewicht oder auf die Atomanzahl.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Silberspiegels eine Abdeckschicht angebracht. Die
Abdeckschicht steht bevorzugt mindestens stellenweise in unmittelbarem, physischem Kontakt mit dem Silberspiegel und ist Sauerstoffdurchlässig gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist die Abdeckschicht ein Metalloxid auf oder besteht aus einem oder mehreren Metalloxiden. Insbesondere ist die
Abdeckschicht aus einem transparenten, leitfähigen
Metalloxid, kurz TCO, gefertigt. Dem Metalloxid der
Abdeckschicht können Dotierstoffe zum Einstellen einer elektrischen Leitfähigkeit beigegeben sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die Abdeckschicht durch Zinkoxid, kurz ZnO, oder durch dotiertes Zinkoxid wie ZnO:Ga oder ZnO:Si gebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips beträgt eine Dicke der Abdeckschicht mindestens 10 nm oder mindestens 20 nm oder mindestens 35 nm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke der Abdeckschicht höchstens 1 ym
oder höchstens 500 nm oder höchstens 150 nm oder höchstens 100 nm oder höchstens 80 nm. Durch solche Dicken ist eine Sauerstoffdurchlässigkeit der Abdeckschicht erzielbar. Mit anderen Worten kann mittels thermisch induzierter Diffusion Sauerstoff dann durch die Abdeckschicht hindurch gelangen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist die Halbleiterschichtenfolge eine Teilschicht auf. Die Teilschicht grenzt bevorzugt unmittelbar an den
Silberspiegel. Die Teilschicht ist bevorzugt p-dotiert und basiert auf GaN, auf AlInGaN oder auf AlGaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips beträgt eine Dicke der Teilschicht mindestens 2 nm oder mindestens 5 nm. Alternativ oder zusätzlich weist die
Teilschicht eine Dicke von höchstens 250 nm oder von
höchstens 50 nm oder von höchstens 20 nm auf. Insbesondere beträgt die Dicke der Teilschicht zirka 10 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die Teilschicht mit Magnesium dotiert oder mit einem anderen p-Dotanden. Eine Dotierstoffkonzentration in der Teilschicht beträgt bevorzugt mindestens 1 x lO--^ cm~3 oder mindestens 5 x lO--^ cm-3. Alternativ oder zusätzlich beträgt die
Dotierstoffkonzentration höchstens 2 x 1020 cm J oder
höchstens 1,5 x 1020 cm 3. M anderen Worten handelt es sich bei der Teilschicht bevorzugt um eine dünne, hoch p-dotierte GaN-Schicht . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips befindet sich zwischen dem Silberspiegel und der
Halbleiterschichtenfolge eine Grenzschicht. Die Grenzschicht kann durch eine Mischung der Materialien aus dem
Silberspiegel, also Silber und Sauerstoff, und den Materialien der Halbleiterschichtenfolge, also insbesondere Gallium, Stickstoff, Aluminium, Indium und/oder Magnesium, gebildet sein. Mit anderen Worten ist die Grenzschicht eine Übergangsschicht von einer Materialzusammensetzung der
Halbleiterschichtenfolge hin zu einer Materialzusammensetzung des Silberspiegels. Eine Dicke der Grenzschicht beträgt bevorzugt höchstens 5 nm oder höchstens 1,0 nm oder höchstens 0,5 nm oder höchstens 0,25 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips beträgt eine Sauerstoffkonzentration in der Teilschicht der Halbleiterschichtenfolge und/oder in der Grenzschicht
höchstens 1 x 1015 cm 3 oder höchstens 1 x ΙΟ^ cm 3 oder höchstens 1 x 10^ cm-3. M anderen Worten ist die
Teilschicht und/oder die Grenzschicht dann nicht gezielt mit Sauerstoff dotiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips liegt die Dicke des Silberspiegels bei mindestens 50 nm oder bei mindestens 70 nm oder bei mindestens 90 nm oder bei mindestens 110 nm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke des Silberspiegels höchstens 5 ym oder höchstens 1,1 ym oder höchstens 300 nm. Durch solche Dicken des Silberspiegels ist einerseits eine ausreichend hohe Reflektivität des
Silberspiegels erzielbar, da keine in der
Halbleiterschichtenfolge erzeugte Strahlung den Silberspiegel durchdringen oder durchlaufen kann. Andererseits kann bei solchen Dicken Sauerstoff den Silberspiegel durchdringen und hin zu der Grenzschicht und/oder der Teilschicht und/oder der Halbleiterschichtenfolge gelangen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips liegt in der Grenzschicht eine höhere Sauerstoffkonzentration vor als in der Teilschicht und/oder als in verbleibenden Teilen der Halbleiterschichtenfolge. Weiterhin ist es möglich, dass der Sauerstoffanteil in der Grenzschicht gleich oder größer dem Sauerstoffanteil in dem Silberspiegel ist. Zum Beispiel weist die Grenzschicht eine Ag2<0-Schicht oder eine AgOx-Schicht auf oder besteht hieraus, insbesondere unmittelbar an der Halbleiterschichtenfolge. Es kann also unmittelbar an der Halbleiterschichtenfolge ganzflächig oder stellenweise eine Ag2<0-Schicht oder eine AgOx-Schicht gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein
Übergangsbereich zwischen dem Silberspiegel und der
Halbleiterschichtenfolge eine Dicke von höchstens 2 nm oder von höchstens 1 nm auf. Diese Dicke ist zum Beispiel mittels Transmissionselektronenmikroskopie, kurz TEM, bestimmbar. Mittels Sekundärionen-Massenspektrometrie, kurz SIMS, ist diese Dicke aufgrund des in der Regel zu geringen
Tiefenauflösungsvermögens nicht zuverlässig bestimmbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein
Gewichtsanteil von Stoffen an dem Silberspiegel, außer Ag und 0, höchstens 5 x 10~ oder höchstens 1 x 10~ . Weiterhin ist die Teilschicht der Halbleiterschichtenfolge, die an den Silberspiegel grenzt, aus p-dotiertem GaN gebildet.
Beimengungen von AI und/oder In machen an dieser GaN-Schicht einen Anteil von je höchstens 5 Atom-% aus, Beimengungen von Si und/oder Ge liegen bei je höchstens 2 Atom-%. Weitere Bestandteile, außer Ga, N, AI, In, Si und Ge, machen an dieser GaN-Schicht einen Anteil von insgesamt höchstens 1 Atom-% aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die Dicke eines Übergangsbereichs zwischen dem Silberspiegel und der
Abdeckschicht bei höchstens 10 nm. Mit anderen Worten
wechselt innerhalb dieser Dicke die Materialzusammensetzung von AgOx hin zu dem Material der Abdeckschicht. Mögliche Aufrauungen des Silberspiegels an der der Abdeckschicht zugewandten Seite, beispielsweise auf der Mikrometerskala, bleiben hierbei außer Betracht. Die Dicke des Silberspiegels liegt dabei zum Beispiel zwischen einschließlich 100 nm und 500 nm.
Ist die Abdeckschicht aus einem mit Ga dotiertem Material gebildet, so kann Ga in Richtung hin zu der
Halbleiterschichtenfolge bis zu einer Tiefe von 100 nm in den Silberspiegel eindringen. Ein Ga-Anteil in der Abdeckschicht liegt bevorzugt bei höchstens 0,1 Gewichts-%. Der Ga-Anteil in dem Silberspiegel ist bevorzugt um mindestens einen Faktor 10 oder um mindestens einen Faktor 100 oder um mindestens einen Faktor 1000 kleiner als in der Abdeckschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Abdeckschicht aus einem Zinnoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid, kurz ITO, hergestellt. Neben binären MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnC>2 oder In2<03 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2SnOzi, ZnSnC>3, Mgln2<04, Zn2ln2<05 oder In4Sn30]_2 oder Mischungen hieraus zu den möglichen Materialien für die Abdeckschicht. Die Abdeckschicht ist nicht notwendigerweise aus einem
Material mit einer stöchiometrischen Zusammensetzung geformt. Es ist die Abdeckschicht bevorzugt dotiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt der
Sauerstoffanteil in dem Silberspiegel in Richtung weg von der Abdeckschicht monoton oder streng monoton ab oder ist
konstant. In dem Übergangsbereich zwischen der
Halbleiterschichtenfolge und dem Silberspiegel kann der
Sauerstoffanteil höher oder am höchsten sein, insbesondere falls sich GaO oder GaON in dem Übergangsbereich bildet.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Insbesondere ist mit dem Verfahren ein Halbleiterchip herstellbar, wie in einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des optoelektronischen Halbleiterchips sind daher auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses mindestens die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:
- Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge mit einer zu einer Strahlungserzeugung vorgesehenen aktiven Schicht,
- Aufbringen eines Silberspiegels auf die
Halbleiterschichtenfolge,
- Beigeben von Sauerstoff zu dem Silber des Silberspiegels, wobei ein Gewichtsanteil des beigegebenen Sauerstoffs, bezogen auf das Silber des Silberspiegels, bevorzugt zwischen einschließlich 10~ unc} io % liegt, und
- Fertigstellen des Halbleiterchips. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Silberspiegel in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre
getempert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens liegt die Abdeckschicht während des Beigebens des Sauerstoffs in dem Silberspiegel frei. Mit anderen Worten gelangt dann der Sauerstoff in dem Silberspiegel durch die Abdeckschicht hindurch, insbesondere aus einer sauerstoffhaltigen
Atmosphäre heraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens, bei dem auf dem Silberspiegel eine Abdeckschicht aufgebracht ist, liegt bei dem Beigeben des Sauerstoffs eine
Verfahrenstemperatur zwischen einschließlich 100 °C und
500 °C, insbesondere zwischen einschließlich 300 °C und
500 °C oder zwischen einschließlich 350 °C und 450 °C. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Beigeben des Sauerstoffs unter einer Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von mindestens 2 mbar oder von
mindestens 20 mbar oder von mindestens 100 mbar. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Sauerstoffpartialdruck höchstens 500 mbar oder höchstens 300 mbar oder höchstens 200 mbar oder höchstens 100 mbar oder höchstens 50 mbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens, bei dem das Beigeben des Sauerstoffs bei Temperaturen deutlich über Raumtemperatur erfolgt, liegt eine Zeitdauer des Beigebens des Sauerstoffs bei mindestens 10 s oder bei mindestens 30 s oder bei mindestens 2 min oder bei mindestens 5 min oder bei mindestens 10 min. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Zeitraum für das Beigeben des Sauerstoffs bei höchstens 1 Stunde oder bei höchstens 40 min oder bei höchstens 30 min. Der Sauerstoff kann insbesondere in Form eines kurzen, sogenannten Flashs beigegeben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens liegt der Silberspiegel bei dem Beigeben des Sauerstoffs frei. Mit anderen Worten ist eine der Halbleiterschichtenfolge
abgewandte Grenzfläche des Silberspiegels dann einer
sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens, bei dem der Silberspiegel frei ist von einer Abdeckschicht , erfolgt das Beigeben des Sauerstoffs bei einer Temperatur von
mindestens 0 °C oder von mindestens 10 °C oder von mindestens 18 °C. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Temperatur beim Beigeben des Sauerstoffs dann bevorzugt höchstens 50 °C oder höchstens 80 °C oder höchstens 130 °C. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens, bei dem der Silberspiegel frei ist von einer Abdeckschicht, liegt eine Dauer des Beigebens des Sauerstoffs bei mindestens
15 Stunden oder bei mindestens 10 Stunden oder bei mindestens 5 Stunden oder bei mindestens 2 Stunden. Es ist möglich, dass diese Dauer höchstens 48 Stunden oder höchstens 36 Stunden oder höchstens 24 Stunden beträgt.
Nachfolgend wird ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip sowie ein hier beschriebenes Verfahren 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:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips, und
Figuren 2 bis 4 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips . In Figur 1 ist in schematischen Schnittdarstellung ein
Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips 1 illustriert.
Gemäß Figur 1A wird eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer aktiven Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen
Strahlung bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert auf AlInGaN. Auf einer Hauptseite 25, die senkrecht zu einer Wachstumsrichtung G der Halbleiterschichtenfolge 2 ausgerichtet ist, ist unmittelbar ein Silberspiegel 3 aufgebracht.
Das Aufbringen des Silberspiegels erfolgt beispielsweise mittels Aufdampfens oder mittels Aufsputterns . Bei dem
Material des Silberspiegels 3 handelt es sich bevorzugt um reines Silber. Verunreinigungen an dem Material für den
Silberspiegel 3 machen bevorzugt höchstens 100 ppm aus. Eine Dicke des Silberspiegels 3 entlang der Wachstumsrichtung G beträgt beispielsweise zirka 140 nm. Gemäß Figur 1B wird unmittelbar auf den Silberspiegel 3 eine Abdeckschicht 4 aufgebracht. Die Abdeckschicht 4 ist durch ein Metalloxid wie ZnO gebildet. Zum Beispiel weist die
Abdeckschicht 4 eine Dicke von zirka 50 nm auf. Durch die
Abdeckschicht 4 kann verhindert werden, dass sich bei
Temperaturen deutlich über Raumtemperatur Silbertropfen an dem Silberspiegel 3 ausbilden, also eine Entnetzung des Silbers stattfindet.
Das Beigeben von Sauerstoff in den Silberspiegel 3 ist in Figur IC illustriert. Über eine Zeitdauer von zirka 20 min und bei einer Temperatur von zirka 400 °C wird der
Silberspiegel 3 mit der freiliegenden Abdeckschicht 4 einem Gasstrom S ausgesetzt. Der Gasstrom S ist durch ein
Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch gebildet. Ein Sauerstoffgehalt beträgt zum Beispiel ungefähr 0,2 %. Ein atmosphärischer Druck beträgt insgesamt zum Beispiel zirka 1000 mbar. Alternativ ist es möglich, den Sauerstoff bei von den
genannten Werten abweichenden Temperaturen,
Sauerstoffpartialdrücken und Zeitdauern in dem Silberspiegel 3 einzubringen. Je höher eine Temperatur gewählt ist, desto niedriger sind bevorzugt der Sauerstoffgehalt als auch die Zeitdauer des Beigebens des Sauerstoffs zu wählen.
Der Sauerstoff kann in dem Silberspiegel 3 durch Diffusion gleichmäßig oder im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sein. Ebenso ist es möglich, dass sich Sauerstoff an einer Grenze zwischen dem Silberspiegel 3 und der Halbleiterschichtenfolge 2 anreichert oder dass der Sauerstoffgehalt in dem
Silberspiegel 3 in Richtung hin zu der
Halbleiterschichtenfolge 2 abnimmt. In Figur 1D ist dargestellt, dass auf die Abdeckschicht 4 eine Metallschicht 5 aufgebracht wird. Bei der Metallschicht 5 handelt es sich bevorzugt um eine Goldschicht oder um eine Platinschicht. Anstelle oder zusätzlich zu der Metallschicht
5 kann auch eine Schicht aus einem transparenten, leitfähigen Oxid, kurz TCO, eingesetzt werden.
Eine Reflektivität des Silberspiegels 3 für blaues Licht ist durch die Beigabe des Sauerstoffs nicht oder nicht
signifikant herabgesetzt. Insbesondere liegt die
Reflektivität für blaues Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 445 nm zwischen 93 % und 96 % und für rotes Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 700 nm zwischen
einschließlich 97 % und 98 %.
Die in den Figuren 1A bis 1D dargestellten Verfahrensschritte erfolgen bevorzugt an einem kompletten Wafer, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 2 gewachsen ist. Verfahrensschritte wie Vereinzeln der Halbleiterschichtenfolge 2 zu
individuellen Halbleiterchips 1 sowie das Anbringen von weiteren Bestandteilen der Halbleiterchips 1 wie elektrischen Kontakten, Passivierungsschichten oder Lotschichten sowie das Erzeugen von Aufrauungen zur Verbesserung einer
Lichtauskoppeleffizienz sind in den Figuren nicht
dargestellt. Zum Beispiel ist der Halbleiterchip 1 aufgebaut wie in der Druckschrift US 2010/0171135 AI angegeben, deren Offenbarungsgehalt durch Rückbezug mit aufgenommen wird. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips 1 ist in Figur 2 illustriert. Gemäß Figur 2 ist der Halbleiterchip 1 frei von der Abdeckschicht 4. Die Metallschicht 5 ist
unmittelbar auf dem Silberspiegel 3 aufgebracht. Ein solcher Halbleiterchip 1, wie in Figur 2 gezeigt, kann wie folgt hergestellt sein:
Auf die Halbleiterschichtenfolge 2 wird der Silberspiegel 3 aus reinem Silber aufgebracht. Über dem freiliegenden
Silberspiegel 3 wird ein Gasstrom geführt oder der Silberspiegel 3 wird einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt. Beispielsweise erfolgt das Beigeben des
Sauerstoffs in den Silberspiegel 3 dann bei Raumtemperatur, zirka 20 °C, über eine Zeitspanne von 24 Stunden hinweg und bei einem Sauerstoffpartialdruck von zirka 190 mbar sowie einem Gesamtdruck von zirka 1000 mbar und unter
Reinraumbedingungen . Anders als in Figur 2 dargestellt ist es ebenso möglich, dass eine Abdeckschicht zwischen dem Silberspiegel 3 und der
Metallschicht 5 angebracht wird. Anders als gemäß Figur 1 wird die Abdeckschicht dann allerdings erst nach dem Beigeben des Sauerstoffs auf den Silberspiegel 3 aufgebracht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen
Halbleiterchips 1 ist in Figur 3 zu sehen. An dem
Silberspiegel 3 weist die Halbleiterschichtenfolge 2 eine Teilschicht 20 auf. Die Teilschicht 20 ist aus p-dotiertem GaN gefertigt. Die Teilschicht 20 weist eine Dicke von ungefähr 50 nm auf und ist mit einer Konzentration von zirka 1 x 1020 cm 3 m Magnesium dotiert.
Sich in eine Richtung von dem Silberspiegel 3 weg an die Teilschicht 20 anschließende Bereiche der
Halbleiterschichtenfolge 2 sind bevorzugt ebenfalls p- dotiert, insbesondere mit Magnesium. Eine
Dotierstoffkonzentration dieser Bereiche unterhalb der
Teilschicht 20, entlang der Wachstumsrichtung G gesehen, liegt bevorzugt bei höchstens 1 x 10~20 cm _3 oc[er bei
höchstens 1 x lO-^ cm-3. Ebenso können diese Bereiche
undotiert sein, wenn eine hochdotierte Kontaktschicht wie etwa die Teilschicht 20 entlang der Wachstumsrichtung folgt.
Eine solche Teilschicht 20 kann auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen vorhanden sein.
Gemäß Figur 3 befindet sich zwischen dem Silberspiegel 3 und der Teilschicht 20 eine Grenzschicht 23. In der Grenzschicht 23, die eine Dicke von bevorzugt höchstens 0,5 nm aufweist, geht eine Materialzusammensetzung des Silberspiegels 3 in eine Materialzusammensetzung der Teilschicht 20 über. In der Grenzschicht 23 kann, bevorzugt anders als in weiteren Teilen der Halbleiterschichtenfolge 2, eine Sauerstoffkonzentration ähnlich wie im Silberspiegel 3 vorliegen. Es ist möglich, dass sich zwischen dem Silberspiegel 3 und der
Halbleiterschichtenfolge 2 oder der Teilschicht 20 keine ausgeprägte Grenzschicht 23 befindet.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Halbleiterchips 1 illustriert. Bereichsweise ist zwischen dem Silberspiegel 3 und der Halbleiterschichtenfolge 2 ein
Material 6 mit einem niedrigen optischen Brechungsindex angebracht. Niedriger optischer Brechungsindex bedeutet, dass ein Brechungsindex des Materials 6 beispielsweise um
mindestens 0,5 kleiner ist als ein Brechungsindex der
Halbleiterschichtenfolge 2. Hierdurch kann das Material 6 als totalreflektierende Spiegelschicht dienen. Zum Beispiel ist das Material 6 aus einem Siliziumnitrid oder einem
Siliziumoxid gebildet und ist insbesondere elektrisch
isolierend. Eine elektrische Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge 2 erfolgt dann über eine Vielzahl inselartiger Bereiche, in denen der Silberspiegel 3 in unmittelbarem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge 2 steht .
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist die
Abdeckschicht 4 bevorzugt elektrisch leitfähig, sodass eine elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge 2 durch die Abdeckschicht 4 hindurch erfolgen kann. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Abdeckschicht 4, etwa beim Herstellungsverfahren gemäß Figur 1, nach dem Einbringen des Sauerstoffs in den Silberspiegel 3 entfernt wird.
Durch den Sauerstoff im Silberspiegel 3 wird eine
Kontaktspannung zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Silberspiegel 3 herabgesetzt. Dies kann auf Sauerstoff an einer Grenze zwischen dem Silberspiegel 3 und der
Halbleiterschichtenfolge 2 zurückzuführen sein. Im Vergleich zu einem bis auf den Sauerstoff im Silberspiegel 3
identischen Halbleiterchip sinkt die Kontaktspannung um zirka 3 % ab . Bei einem Halbleiterchip mit einer Größe von 1 mm2 sinkt die Vorwärtsspannung um zirka 100 mV von zirka 3,1 V auf zirka 3,0 V ab, bei einem Strom von ungefähr 350 mA. 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 .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 115 299.0 deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.