用于光电子器件的反射性的接触层系统及其制造方法
【专利说明】用于光电子器件的反射性的接触层系统及其制造方法
[0001]相关申请
[0002]本专利申请要求德国专利申请10 2012 106 988.0的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于光电子器件的反射性的接触层系统，所述接触层系统尤其适合于制造氮化物化合物半导体-LED的P型接触部，以及涉及一种用于制造接触层系统的方法。
【背景技术】
[0004]所谓的薄膜发光二极管芯片是已知的，其中剥离半导体层序列的原有的生长衬底并且代替其将与原有的生长衬底相对置的侧上的半导体层序列与载体连接。发光二极管芯片的辐射出射面在这种情况下设置在半导体层序列的与载体相对置的表面上，即在原有的生长衬底的一侧上。在这种薄膜发光二极管芯片中有利的是，半导体层序列的朝向载体的侧设有反射层，以便将沿朝载体方向发射的辐射转向到朝辐射出射面的方向进而提高辐射效率。
[0005]在薄膜发光二极管芯片中，反射层通常邻接于发光二极管芯片的P型半导体区域，其中反射层也用于电接触P型半导体区域。对于可见光谱范围，典型地将银选作用于反射层的材料，因为银的特征在于在可见光谱范围中的高的反射。
[0006]已经证实的是:在发光二极管芯片运行时在用于银层的P型接触部上出现例如大约170mV-250mV的电压降，其中接触电阻为大约5*10 3Qcm2至大约7*10 3Qcm2。
[0007]氮化物化合物半导体在外延生长时通常构成纤锌矿晶体结构，其结晶学的c轴平行于生长方向伸展。在此，根据生长参数能够产生在对应于结晶学的方向的所谓的Ga面取向中的域，或者产生具有对应于结晶学的[000-1]方向的所谓的N面取向的域。这种域能够在极性的，然而还有半极性的或非极性的氮化物化合物半导体中构成。
[0008]氮化物化合物半导体通常具有压电的特性，即所述氮化物化合物半导体即使在没有外部电场的情况下也具有电极化。所述电场的定向对于Ga面取向和N面取向是相反的。由于这个原因，带有Ga面取向和N面取向的域具有不同的电特性。
[0009]在文献WO 2010/045907 Al中描述一种用于光电子器件的接触层系统，其中氮化物化合物半导体中的P型接触层邻接于连接层，其中P型接触层在与连接层的边界面上具有带有Ga面取向的第一域和带有N面取向的第二域。提出的是，N面域的面积份额优选应为百分之30和百分之60之间，以便得到尽可能小的接触电阻。
【发明内容】
[0010]本发明基于的目的是，提出一种用于构成光电子氮化物化合物半导体器件的P型接触部的改进的接触层系统，所述接触层系统的特征在于小的接触电阻还有对于由光电子器件发射的辐射的高的反射。此外，应提出一种用于制造接触层系统的有利的方法。
[0011]所述目的通过根据独立权利要求的用于光电子器件的反射性的接触层系统及其制造方法来实现。本发明的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
[0012]根据至少一个实施方式，用于光电子器件的反射性的接触层系统包括P型掺杂的第一氮化物化合物半导体层、透明的传导的氧化层和反射层。在P型掺杂的第一氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间有利地设置有P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层，其在朝向透明的传导的氧化层的边界面上具有N面域，其中N面域在边界面上具有至少95%的面积份额。
[0013]这里所描述的反射性的接触层系统有利于下述认知:所述接触层系统借助于设置在P型掺杂的第一氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间的具有非常高的面积份额的N面域的P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层能够实现电接触部，所述电接触部的特征在于高的反射率和小的接触电阻。
[0014]小的接触电阻尤其以N面域具有η型半导体材料的特性为基础。所述效应大概以在N面域中出现晶体缺陷为基础，所述晶体缺陷过度补偿名义上P型掺杂的半导体材料的受主。由于N面域具有η型特性，在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层和邻接的由透明的传导的氧化物构成的层之间的边界面上构成局部的隧道过渡部。所述效应在几乎没有电压降的情况下引起透明的传导的氧化层的电连接。
[0015]反射层有利地邻接于透明的传导的氧化层的背离P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层的边界面并且引起对于从半导体材料射到接触层系统上的辐射的高的反射率。在接触层系统中，接触电阻和损耗电压与在反射层直接施加到P型掺杂的氮化物化合物半导体材料上的情况下相比有利地更小。接触电阻尤其能够仅为5*10 5Qcm2或更小。
[0016]此外，借助于这样构造的接触层系统得到高的反射率。高的反射率尤其基于在边界面上的相对平滑的N面域的高的面积份额。由此，尤其通过在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间的边界面上的光散射减少损耗。因此，来自半导体材料的光能够在没有显著的散射损耗的情况下进入到透明的传导的氧化层中并且在反射层的相对置的边界面上沿朝半导体层的方向向回反射。
[0017]透明的传导的氧化层有利地具有比P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层的折射率更小的折射率。由此，在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间的边界面上至少对于来自半导体材料的光的份额产生全反射，所述光以大于全反射角的入射角射到边界面上。通过特别平滑的边界面由于避免散射损耗有利于全反射。因此，在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间的边界面也有利于接触层系统的反射率。以这种方式有利地提高接触层系统的总反射率。
[0018]已经证实的是:第二氮化物化合物半导体层在N面域的面积份额非常高地至少为95%时与在N面域的面积份额较小时相比构成更平滑的边界面。
[0019]在一个优选的设计方案中，P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层的N面域在与透明的传导的氧化层的边界面上具有至少98%的面积份额。
[0020]在一个特别优选的设计方案中，P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层在与透明的传导的氧化层的整个边界面上具有N面域。在此情况下，得到特别平滑的边界面进而得到高的反射。
[0021]在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间的边界面的均方根(root mean square)粗糙度有利地为小于7nm。优选地，均方根粗糙度小于5nm并且特别优选小于3nm。
[0022]在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层和透明的传导的氧化层之间的边界面上的N面域的面积份额尤其能够通过掺杂物浓度的高度和P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层的生长条件来设定。通过高的掺杂物浓度促进N面域的构成。在P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层中的掺杂物浓度有利地大于2*102°cm 3，优选大于3*102°cm 3并且特别优选大于5*102°cm 3o
[0023]此外，P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层的层厚度具有对在边界面上的域结构的影响。为了得到N面域的高的面积份额，P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层有利地具有至少1nm的厚度，优选至少20nm的并且特别优选至少40nm的厚度。例如，p型掺杂的第二氮化物化合物半导体层能够具有1nm和50nm之间的厚度，其中包含边界值。
[0024]已经证实的是:具有高份额的非常平滑的N面域的P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层尤其能通过借助于分子束外延来外延地生长到P型掺杂的第一氮化物化合物半导体层上来制造。尤其要确定，通过P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层的生长能得到比P型掺杂的第二氮化物化合物半导体层借助于金属有机气相外延(MO