JP2004128507A - 電磁ビームを放出する半導体チップおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】窒化物半導体材料をベースとして、ｎ導電性の半導体層１１、ｐ導電性半導体層１３、その間の電磁ビーム生成領域１２を有してエピタキシャル製造された半導体層スタック１と、支持板５０と、その間に配置され、半導体層スタックから支持板方向に送射された電磁ビームを反射するミラー層４０とを備えて成る半導体チップの光取り出し効率がそれ程技術コストをかけずに高められるようにする。
【解決手段】ミラー層は、ビーム生成領域の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１０°および５０°の間の角度をなしている複数の平坦な反射部分面１４を有している。
【選択図】図１

Description

　本発明は、請求項１の上位概念に記載の電磁ビームを放出する半導体チップおよびこの種の電磁ビームを放出する、複数の半導体チップの製造方法に関する。

　窒化物ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料をベースにした半導体層スタックとは、主立った特性が窒化物ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料によって決められている全部の半導体層スタックと捉えることができる。窒化物ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料は、Ｖ格子点に窒素、殊にＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮおよびＩｎＧａＡｌＮを有している全部の半導体材料である。半導体層スタックは例えば従来のｐｎ接合、二重ヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有していることができる。この種の構造は当業者には公知であり、従ってここでの詳しい説明は省略する。

　冒頭に述べた形式の半導体チップは電気エネルギーを電磁エネルギーに変換するかまたはその逆である。これらはこのために通例１つの半導体ダイオード構造を有している。これはｐ導電性の半導体層とｎ導電性の半導体層との間のいわゆる活性領域に電磁ビームを生成する。この種のチップの問題は、電磁ビームを生成する領域において生成されたビームのできるだけ多くの成分をチップから取り出すことである。

　一般に、支持体に配置されている、ビームを生成する半導体層スタックを含んでいる所謂薄膜ＬＥＤチップ（ＬＥＤ＝Light Emitting Diode）では、薄い半導体層が成長基板ウェハ上でエピタキシャル成長される。この成長基板ウェハは、半導体層が支持体に例えばボンディングし直された後で剥がされる。

　この種の半導体チップは例えばＤＥ１００２０４６４Ａ１から公知である。そこでは、半導体層スタックの発出射面とは反対側の半導体層スタック表面にリフレクタが実現される。リフレクタは誘電体ミラーによってまたは同時に、半導体基体の電気的なコンタクト形成のためにも用いられる反射性の金属コンタクト面によって形成される。光の取り出しを改善するために、半導体基体の空いている表面全体が粗面化されて、半導体基体と周囲との間の取り出し面での全反射が妨げられ、ひいては半導体チップの光利用効率が高められるようにしている。

　この形式の半導体チップにおいて不都合なのは、取り出し面の粗面化のために少なくとも１つの付加的な工程が必要であり、このために付加的な時間、ひいてはコストがかかることになるということである。更に、この半導体チップの光利用効率は理論的な最大値からまだ格段に離れている。

　今日まで、冒頭に述べた形式の半導体チップでは、ｐ導電性の半導体層に向けられている半導体チップの光利用効率を改善するようにした措置は公知ではない。ｐ導電性の窒化物ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体層の特別な問題は化学的または機械的処理に対して敏感であることである。このように処理された表面に低い熱伝導接触抵抗を有するコンタクトを製造するのは非常に難しい。それ故にエッチングまたは機械的な粗面化を用いてｐ導電性の半導体層を表面構造化するのは好ましくない。

　それ故に通例は択一選択的に、ｎ導電性の半導体層がＲＩＥ（reactive ion etching）を用いてテクスチャ化される。いずれにせよこの方法は、ｎ導電性の半導体層が成長基板ウェハから剥がされていることを前提としている。成長基板ウェハが取り除かれた側は、構造化のために必要なマスク層を被着することができるようにするために、まず平坦化もされなければならない。表面をこのために適しているエッチング装置において構造化しかつその後でマスク層を除去するという別の工程が必要である。
ＤＥ１００２０４６４Ａ１

　本発明の課題は、高められた光利用効率を有しかつ大きな技術コストを必要としない、冒頭に述べた形式の半導体チップを提供することである。更に本発明の課題は、この種の半導体チップを製造するための方法を開発することである。

　この課題は請求項１および２の特徴部分に記載の構成を有する電磁ビームを放出する半導体チップもしくは請求項２６および２７の特徴部分に記載の構成を有する製造方法によって解決される。

　本発明によれば、例えばＧａＮのベース上にエピタキシャル形成された半導体層スタックを有する半導体チップは、テクスチャ化されたｐ導電性の半導体層に全面的に被着されているミラー層を有している。テクスチャ化されたｐ導電性の半導体層はというと、ビームを生成する領域の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１０°および５０°の間の角度をなしている複数の平坦な部分面を有している。その際隣接した部分面は３次元のピラミッド形状の構造部を形成している。従ってｐ導電性の半導体層とミラー層との間にピラミッド形状の構造部を備えている反射面が形成される。

　現在のエピタキシャル技術によって、比較的厚いｎ導電性の、ＧａＮをベースとしている層がデポジットされる。これに対して、良好な品質を有するｐ導電性の、ＧａＮをベースとしている半導体層のエピタキシャルの場合には比較的薄い層しか成長されない。厚さが増大するに従って、この種のｐ導電性の半導体層は３次元の成長を示す。この３次元の成長をミラー層との関連において大した技術コストなしに利用して、上述したミラー層を生成することができる。

　ｐ導電性の半導体層は有利にはエピタキシャル成長の間にテクスチャ化されるので、このために特別に、付加的な工程および付加的な処理は必要でない。適当に合わせられたデポジット条件下で、ピラミッド形状の構造部がデポジットの期間にｐ導電性の半導体層の表面に形成される。このことはＧａＮをベースとしている半導体材料系において特別重要である。というのは、ｐ導電性の半導体層はプラズマ、ガス、化学薬品を用いた処理または研磨のような機械的な表面処理に非常に敏感であるからである。ｐ導電性の半導体層をこのようにして処理した後、低い熱伝導接触抵抗を有するｐコンタクト層はもはやデポジットすることができないかまたはできたとしても非常に困難である。プラズマエッチングのような工程は、コンタクト抵抗が著しく高められることで、ｐ導電性の半導体層の電気的な特性を著しく損なう。

　また方法に関する発明につき、本発明の製造方法ではまず、まず半導体層スタックが成長基板ウェハにエピタキシャル析出され、ここでｎ導電性の半導体層が最初に成長基板ウェハにて成長しかつこのエピタキシャル成長の期間にｐ導電性の半導体層表面に複数のピラミッド形状の構造部が形成される。これらのテクスチャ化されたｐ導電性の半導体層表面は次の工程においてミラー層が備えられ、有利には全面が被覆または被されるように成形される。次の工程において成長基板ウェハが少なくとも部分的に半導体層スタックから除去される。引き続いて半導体層は電気的にコンタクト形成されかつそれから個別化される。

　大したコストをかけることなく、光の取り出し効率が高められる。

　本発明の有利な実施形態は従属請求項３ないし２５の対象である。請求項２８ないし３７は請求項２６および２７に記載の製造方法の有利な実施形態を表している。

　有利な実施形態において、ＧａＮをベースとしている半導体層はＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌＧａｎ，Ｉｎ−Ｇａｎ，ＩｎＡｌＮまたはＡｌＩｎＧａＮから成っている。これらの材料により、ＵＶスペクトル領域までの可視領域の広範な範囲でのビーム生成が可能になる。

　別の有利な実施形態においてミラー層は少なくとも１つの反射率の高い層、保護層および／または結合層を有している。このミラー層は有利には同時にｐ導電性の半導体層に対する電気的なコンタクトを形成している。

　更に有利には、例えばＧａＮをベースとしている冒頭に述べた形式のビーム放出半導体チップを、３次元のピラミッド形状の構造部を備えているビーム取り出し面を有しているように実現するようになっている。このようなピラミッド形状の構造部により、ピラミッド形状の構造部の相対向している部分面での全反射後にビームが取り出される確率が高められる。ピラミッド形状の構造部の角度次第で、既に一度全反射したビームは別の部分面に衝突しかつここで取り出されるようにすることができる。これにより光取り出しの確率、ひいては光利用効率を高めることができる。

　別の有利な実施形態において、ｎ導電性の半導体層に取り出し層が設けられている。この種の取り出し層は有利には電気的なコンタクト形成のためにストラクチャ化されかつビーム取り出し面での光取り出しの改善のために用いられる。このことは、半導体基体と取り出し層との間の境界面並びに取り出し層と周囲との間の境界面での屈折率特性が低減されることによって実現することができる。更に、この取り出し層が表面に３次元のピラミッド形状の構造部を備えるようにして、既に上に説明したように、全反射の確率を低減させることができる。

　別の有利な実施形態において、半導体層スタックは複数のトレンチによってストラクチャ化されており、その結果個別の半導体層要素が形成されるようになっている。トレンチは少なくとも、半導体層スタックのビーム生成領域まで侵入しかつ側面を通る付加的な光の取り出しを可能にする。これらの半導体層要素は有利には平面において円または六角形を有している。この付加的な側方の取り出し面によって、効率を８０％以上に高めることができる。

　また、方法の発明の有利な実施形態において、ｎ導電性の半導体層上にあるその他残っている成長基板ウェハは、基板表面にピラミッド形状の構造部が実現されるようにストラクチャ化される。その場合これらのストラクチャ化された面はビーム取り出し面として用いられる。

　別の有利な実施形態において、成長基板ウェハは半導体層スタックから完全に除去されかつｎ導電性の半導体層の表面が、ピラミッド形状の構造部が形成されるようにストラクチャ化される。その場合これらのテクスチャ化された、ｎ導電性の表面はビーム取り出し面として用いられる。

　別の有利な実施形態において電気的なコンタクト形成の前に、トレンチが半導体層スタック中に形成され、ここでトレンチは少なくとも、ｎ導電性の半導体層および電磁ビームを生成する領域を通って延在しており、その際に個別半導体層要素を形成するものである。

　その他の特徴、利点および実用性は以下の、図１ないし８との関連において説明する装置に関する４つの実施例および方法に関する４つの実施例から明らかである。

　次に本発明を図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。

　同じまたは同じ作用をする素子には各図において同一の参照符号が付けられている。殊に層の厚さは各図とも、分かり易くするために実際の寸法尺度に適うように図示されているわけではない。

　図１のＡに図示されている半導体チップは半導体層スタック１を有している。層スタックはｎ導電性の半導体層１１と、電磁ビームを生成する活性層１２と、ｐ導電性の半導体層１３とを含んでいる。全体の層１１，１２および１３は≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１を有する系Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎから成っている窒化物ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料から成っている。活性領域１２はｐｎ接合、二重ヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有していることができる。この種の構造は当業者には公知であり、それ故にここでは詳細に説明しない。

　ｐ導電性の半導体層１３の表面はピラミッド形状の構造部１５を備えている。このピラミッド形状の構造部１５には全面的にミラー層４０がくるように成形されている。

　ミラー層４０は例えば、３つの層、すなわち反射率の高い層４１と、保護層４２と、結合層４３とから成っている。反射率の高い層４１は例えば銀またはアルミニウムを有しておりかつｐ導電性の半導体層１３に直接配置されている。銀およびアルミニウムは良好な導電率を有しているので、ミラー層４０は同時にｐ導電性の半導体層１３に対するコンタクト層として用いることができる。保護層４２は例えばチタン窒化物を含んでおり、反射率の高い層４１に続いている。結合層は例えば金、錫またはこれら金属の合金から成っておりかつ保護層４２と図示されていない支持体５０との間に配置されている。ｐ導電性の半導体層１３の構造化された表面は反射率の高い層４１とともに反射面１３１を形成する。ビーム取り出し面１１１はｎ導電性の半導体層１１の表面によって形成されている。

　半導体層スタック１は例えばＧａＮを有しており、かつｐ導電性の半導体層１３はマグネシウムによってドーピングすることができる。半導体層スタック１は、周期系の第３主属および／または第５主属の別の元素を有する別の化合物、例えばＩｎＧａＮ，ＩｎＮ，ＡｌＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮおよび／またはＡｌＮを含んでいてもよい。n導電性の半導体層１３は例えば２μｍ厚でありかつｐ導電性の半導体層は０．５μｍ厚である。半導体層スタックのコンタクト形成は図１のＡには示されていない。

　別に断らない限り、上記の材料並びに寸法データは別の装置および方法の実施例に対しても当てはまるものである。

　図１のＢには、反射面１３１の方向に出射されかつピラミッド形状の構造部を備えている反射面１３１で２回反射されるビーム３が示されている。すなわちビーム３は角度β（垂線に対して相対的に）で、ビームを生成する領域１２から出射されかつまず、部分面１４ａで反射されかつそれから部分面１４ａに隣接している部分面１４ｂで２度目の反射が行われる。

　この２回の反射の後、ビーム３はθ（垂線に対して相対的に）でビーム取り出し面１１１に当たる。この角度はビーム生成領域１２から出るときの角度βより小さい。

　この種の特性に対して大切なのは、ピラミッド形状の構造部の部分面がそれぞれ、ビーム生成領域１２の主延在面に対してなしている角度αである。角度θが全反射θ_ｃに対する臨界角より小さいとき、ビーム３は全反射されずに、取り出される。ビームの２回の反射後のビームの角度θが上に説明した主延在面に対する最初の角度βより小さいようにテクスチャ化された反射面１３１が作用するとき、ビームは取り出される。これに対して角度θは平坦なミラーでの反射後の角度θは角度βとほぼ同じ大きさになり、すなわち平坦なミラーはビームの角度を実質的に変えない。

　これに対して比較的大きな数の反射は不都合である。その理由は、反射面および／または光取り出し面での繰り返される反射は減衰に基づいてビームの強度がチップ内で急速に低下されるからである。しかしそれでも、ビーム取り出し面において既に全反射されるビームは、ビームの強度が十分である限り、テクスチャ化された反射面１３１での２回の反射により取り出される可能性をまだ有している。

　図２Ａでは、複数のピラミッド形状の構造部１５を備えている表面が示される。例えばそれぞれのピラミッド形状の構造部１５は６つの隣接された平坦な部分面１４から成っている。これら部分面はビーム生成領域１２の主延在面に対して斜めに存在している。それぞれの部分面１４をそれぞれこの主延在面に対してなす最適な角度は、それが反射面１３１であるかまたはビーム取り出し面１１１であるかに依存している。

　反射面１３１の場合部分面１４は有利にはそれぞれ、主延在面に対して１０°と５０°との間の角度αをなしている。この角度領域は、斜めの部分面１４で２回反射された後角度θが全反射θ_ｃより小さくなる確率を高める。例えばピラミッド形状の構造部１５はそれぞれ、２μｍの幅ないし直径と２５０ｎｍの高さを持った基部を有している。これは約１５°の角度に相応している。

　ビーム取り出し面１１１に対して部分面１４は有利にはそれぞれ主延在面に対して１５°と７０°との間の角度αをなしている。

　図２Ｂには、６つの隣接する斜めの部分面１４から成っている唯一のピラミッド形状の構造部１５が図示されている。３つまたは複数の斜めの部分面１４から成っているピラミッド形状の構造部１５も設けられている。種々異なった数の部分面１４から成っていて、部分面および／またはその基部が異なった大きさを有しているというピラミッド形状の構造部１５の組み合わせも同様に可能である。

　図３には、ｎ導電性のＧａＮベースド半導体層１１上にピラミッド形状の構造部１５を備えているビーム取り出し面１１１を有している半導体チップが図示されている。ピラミッド形状の構造部は例えば約３μｍの平均直径および１００ｎｍおよび２μｍの間にある高さを持つピラミッド形状基部を有している。ビーム取り出し面１１１では部分面１４は有利には上述の主延在面に対して１５°と７０°との間の角度αをなしている。

　ビーム取り出し面１１１における最大の角度αが反射面１３１における最大の角度より大きいことは、既に全反射されたビームがピラミッド形状の構造部１５の対向している部分面１４でも取り出される可能性があるということにある。比較的急峻な角度が最適であることもビーム取り出し面１１１に対して有利である。というのは、マスクを用いたエッチング法による構造化の場合、急峻な角度の方が浅い角度よりも一層簡単に実現されるからである。ｐ導電性の半導体層１３にここでは例えば平坦なミラー層４０が配置されている。ミラー層４０はこの場合も図示されていない支持板に配置されている。

　図４には、ピラミッド形状の構造部を備えているビーム取り出し面１１１を取り出し層１６上に有している別の変形形態が示されている。取り出し層１６はここでもｎ導電性の半導体層１１上に配置されている。取り出し層１６は例えばＳｉＣから成っておりかつ成長基板ウェハ１０の一部とすることができる。ｐ導電性の半導体層１３に平坦なミラー層４０が配置されている。これにより、ｐ導電性の半導体層１３とミラー層４０との間に平坦な反射面１３１が生成される。

　図３に図示の半導体チップと類似して、図５Ａに示されている半導体チップはｎ導電性の半導体層１１上に複数のピラミッド形状の構造部を有しているが、付加的に少なくとも１つのトレンチ１７を備えている。単数もしくは複数のトレンチ１７は、ｎ導電性の半導体層１１を完全に通ってかつ少なくとも、半導体スタック１のビームを生成する領域１２まで延びておりかつ例えば約２μｍの深さおよび４μｍの幅である。トレンチの横断面は例えば四角形であるが、別の形状を有していることもできる。トレンチ１７によって半導体層要素１８が定まってくる。トレンチ１７を区切る、半導体スタック１のそれぞれの側面は付加的なビーム取り出し面を形成しかつこれにより半導体チップからの光の取り出しを高める。

　トレンチ１７は有利には十分広いので、ビームは直接側方向に取り出され、しかもこの場合に隣接する半導体層要素１８の対向している側面にビームがぶつかることはない。ビームが対向する側面に当たるとしたら、それがそこで少なくとも一部が吸収されるおそれがある。

　図５Ｂには、半導体層要素１８が例えば支持体５０上に六角形の形状を有しているような半導体チップの平面が略示されている。この形式の個々の半導体チップは複数の半導体層要素１８を含んでいる。有利には、半導体層要素１８の大きさはピラミッド形状の構造部１５の大きさによって決まってくる。図５Ａに図示の半導体層要素１８は例えばそれぞれ平均的な直径の３つのピラミッド形状の構造部１５を有している。有利には半導体層要素１８は１０個より少ない数のピラミッド形状の構造部を含んでいる平均的な直径を有している。半導体層要素１８は上から見て円形状であってもよいし、別の形状を有していてもよい。

　図６Ａないし図６Ｅに、図１Ａに図示の半導体チップの製造のための工程がいくつか示されている。図６Ａにおいて、例えばＳｉＣから成る成長基板ウェハ１０が用意されかつｎ導電性の半導体層１１が成長基板ウェハ１０上にエピタキシャル析出（デポジション）される。引き続いて活性層１２およびｐ導電性の半導体層１３がエピタキシャル成長される。デポジション条件（例えば析出温度、析出持続時間、ドーピング高さ）は、ｐ導電性の半導体層１３にピラミッド形状の構造部が形成されるが、構造部の部分面が主延在面に対して所望の角度α、すなわち１０°と５０°との間の角度をなして形成されるように選択される。

　次にミラー層４０がテクスチャ化された反射面１３１上に全面的に被着される（図６Ｂ）。ミラー層４０の、反射面１３１とは反対側の表面に支持板５０が接着されるかまたははんだ付けされる。ミラー層４０は例えば結合層を含んでおり、これにより支持板５０を半導体スタック１に接着またははんだ付けすることができる（図６Ｃ）。支持板５０は例えば砒化ガリウムまたは銅から成っている。

　成長基板ウェハ１０は例えばレーザ・リフトオフ法、犠牲層、目標破断個所を備えている層または当業者には周知の別の方法を用いて半導体スタック１から除去される（図６Ｄ参照）。ｎ導電性の半導体層１１は引き続いてコンタクト層２が備えられる。この層は例えばインジウム−亜鉛酸化物（ＩＴＯ）またはＺｎＯを有している。ｐ導電性の半導体層１３は導電性のミラー層４０によって既にコンタクト形成されている。それからチップは例えばソーイングを用いて個別化される（図６Ｅ参照）。

　図６に図示の製造方法の変形例において図６Ｃに図示の成長基板ウェハ１０は完全には除去されない（図７A参照）。その場合成長基板ウェハ１０の残っている部分はピラミッド形状の構造部によってストラクチャ化される（図７Ｂ参照）。ストラクチャ化は化学的（例えばエッチング法）または機械的な方法（例えば研磨、ソーイングまたはフライス加工）によって実施することができる。これにより、例えばＳｉＣから成るテクスチャ化されたビーム取り出し面１１１が生じる。成長基板ウェハ１０の一部から成るこのテクスチャ化された層は図４には取り出し層１６として示されている層に対応している。この取り出し層１６はそれから相応にストラクチャ化されてｎ導電性の半導体層１１と電気的にコンタクト形成される。ｐ導電性の半導体層１３は導電性のミラー層４０に基づいて既に全面的にコンタクト形成されている。それからチップは個別化される。

　図６に図示の製造方法の別の変形形態において、ｎ導電性の半導体層１１は成長基板ウェハ１０の完全な除去後ピラミッド形状の構造部によってテクスチャ化される。このテクスチャ化された表面はビーム取り出し面１１１として用いられかつ機械的または化学手稲穂右方を用いて生成することができる。ｎ導電性の半導体層１１のコンタクト形成およびチップの個別化は上で既に説明したように行われる。

　更に、ｎ導電性の半導体層１１のコンタクト形成の前にトレンチ１７を生成して、例えば図５Ａに図示されている半導体チップが製造されるようにすることができる。このことは例えばホトリソグラフィーと関連してエッチング法を用いて行うことができる。まずマスク層がｎ導電性の半導体層１１ないし取り出し層１６上に被着されかつ相応にストラクチャ化されて半導体層要素１８の所望の形状および配置が定められる。半導体層スタック１ないし取り出し層１６の、マスク層で被覆されていない部分が、エッチングによって形成されるトレンチ１７が少なくともビームを生成する領域１２の深さに達するまでエッチングされる。例えば、図５Ａに図示された実施例のトレンチはミラー層４０まで達するようにエッチングされる。マスク層の除去後、チップはコンタクト形成されかつ個別化される。

　図６に図示の製造方法の上に説明した変形例をｐ導電性半導体層１３のストラクチャ化なしに行うこともでき、その場合そこには平坦なミラー層が設けられている。

　本特許出願はドイツ連邦共和国特許出願１０２４５６２８．３−３３の優先権を主張し、該特許出願の開示内容はこれを以て関連付けにより取り上げられる。

　本発明の保護範囲は実施例に基づいた本発明の説明によって制限されるものではない。本発明はあくまでもそれぞれの新規な特徴並びにこれら特徴のそれぞれの組み合わせを含んでおり、これら組み合わせが明示的に特許請求の範囲に記載されていなくとも、特徴のいずれの組み合わせも含むものである。

ＡおよびＢはそれぞれ、本発明の半導体チップの第１実施例の断面略図 ＡおよびＢはそれぞれ、本発明によりピラミッド形状の構造部を備えている表面の平面略図 本発明の半導体チップの第２実施例の断面略図 本発明の半導体チップの第３実施例の断面略図 本発明の半導体チップの第４実施例の断面略図（Ａ）ないし平面略図（Ｂ） 本発明の製造方法の第１実施例の工程（ＡないしＥ）を説明する略図 本発明の製造方法の第２実施例の工程（ＡおよびＢ）を説明する略図 本発明の製造方法の第３実施例の工程（ＡおよびＢ）を説明する略図

符号の説明

　１：半導体層スタック
　２：電気コンタクト
　３：ビーム
　１０：成長基板ウェハ
　１１：ｎ導電性の半導体層
　１２：活性領域
　１３：ｐ導電性の半導体層
　１４：部分（反射）面
　１５：ピラミッド形状の構造部
　１６：取り出し層
　１７：トレンチ
　１８：半導体層要素
　４０：ミラー層
　５０：支持板
　１１１：ビーム取り出し面
　１３１：反射面

Claims (35)

1. 　電磁ビームを放出する半導体チップであって、
   窒化物半導体材料をベースとしてエピタキシャル形成された半導体層スタック（１）を備え、該半導体層スタックはｎ導電性の半導体層（１１）と、ｐ導電性半導体層（１３）と、該両半導体層（１１，１３）間に配置されている、電磁ビームを生成する領域（１２）とを有しており、
   前記半導体層スタック（１）が配置されている支持板（５０）を備え、かつ
   該半導体層スタック（１）と支持板（５０）との間に配置されているミラー層（４０）を備え、該ミラー層は該半導体層スタック（１）から前記支持板（５０）の方向に送射された電磁ビームを反射する
   そういう形式のものにおいて、
   前記ミラー層（４０）は複数の平坦な反射部分面（１４）を有しており、該反射部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１０°および５０°の間の角度をなしている
   ことを特徴とする半導体チップ。
2. 　ｐ導電性半導体層（１３）は支持板（５０）の方の側にありかつ
   ミラー層（４０）は該ｐ導電性半導体層（１３）の反射面（１３１）を用いて形成されており、該反射面は複数の部分面（１４）を有しており、該部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１０°および５０°の間の角度をなしている
   請求項１記載の半導体チップ。
3. 　電磁ビームを放出する半導体チップであって、
   窒化物半導体材料をベースとしてエピタキシャル製造された半導体層スタック（１）を備え、該半導体層スタックはｎ導電性の半導体層（１１）と、ｐ導電性半導体層（１３）と、該両半導体層（１１，１３）間に配置されている、電磁ビームを生成する領域（１２）とを有しており、
   前記半導体層スタック（１）が配置されている支持板（５０）を備え、かつ
   該半導体層スタック（１）と支持板（５０）との間に配置されているミラー層（４０）を備えた
   そういう形式のものにおいて、
   前記ｎ導電性の半導体層（１１）は前記支持板（５０）とは反対の側にありかつ
   該ｎ導電性の半導体層（１１）または該ｎ導電性の半導体層（１１）上に存在している取り出し層（１６）はビーム取り出し面（１１１）を有しており、該ビーム取り出し面はというと複数の平坦な取り出し部分面（１４）を有しており、該取り出し部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１５°および７０°の間の角度をなしている
   ことを特徴とする半導体チップ。
4. 　取り出し層（１６）は少なくとも部分的に、ｎ導電性の半導体層（１１）上に配置されている
   請求項２記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
5. 　ｎ導電性の半導体層（１１）または該ｎ導電性の半導体層（１１）上に存在している取り出し層（１６）がビーム取り出し面（１１１）を有しており、該ビーム取り出し面はというと複数の平坦な取り出し部分面（１４）を有しており、該取り出し部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１５°および７０°の間の角度をなしている
   請求項１，２または４のいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
6. 　反射部分面（１４）ないし取り出し部分面（１４）はピラミッド形状の構造部（１５）を
   請求項１から５までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
7. 　ミラー層（４０）は複数の異なっている層を有している
   請求項１から６までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
8. 　ミラー層（４０）は
   反射率の高い層（４１）および／または
   保護層（４２）および／または
   結合層（４３）
   を有している
   請求項１から７までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
9. 　反射率の高い層（４１）は銀またはアルミニウムを含有している
   請求項８記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
10. 　保護層（４２）はチタン窒化物を含んでいる
    請求項８または９記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
11. 　結合層（４３）は金、錫および／またはこれら金属の合金から成っている
    請求項８から１０までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
12. 　ｎ導電性の半導体層（１１）の上に存在している取り出し層（１６）はＳｉＣを含有しているかまたはＳｉＣから成っている
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
13. 　半導体層スタック（１）は少なくとも１つのトレンチ（１７）を有しており、該トレンチは複数の個別半導体層要素（１８）を形成している
    請求項１から１２までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
14. 　前記半導体層要素（１８）が平面において円、六角形、四角形、三角形またはこれらの形状の組み合わせを有するように延在している複数のトレンチ（１７）が設けられている
    請求項１１記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
15. 　前記半導体層要素（１８）はそれぞれ、最大で１０個のピラミッド形状の構造部（１５）を含んでいる直径または幅を有している
    請求項１１または１２記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
16. 　単数ないし複数のトレンチ（１７）は少なくとも、これらが少なくともビームを生成する領域（１２）を切断する形で通っているような深さである
    請求項１１から１３までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
17. 　単数ないし複数のトレンチ（１７）の幅は少なくとも、トレンチの深さの２倍である
    請求項１１から１４までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
18. 　単数ないし複数のトレンチ（１７）は電気的に絶縁性でかつビームを生成する領域（１２）から生成されるビームを通す材料（１９）によって充填されている
    請求項１１から１５までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
19. 　ｎ導電性の半導体層（１１）にビームを通す導電性のコンタクト層（２）が配置されている
    請求項１１から１５までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
20. 　コンタクト層（２）はインジウム−錫酸化物および／またはＺｎＯを含んでいる
    請求項１７記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
21. 　半導体チップは薄膜素子であり、該薄膜素子から、成長基板ウェハ（１０）がエピタキシャル形成された半導体層スタック（１）の成長後少なくとも部分的に除去されている
    請求項１から２０までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
22. 　ｐ導電性半導体層（１３）はマグネシウムによってドーピングされている
    請求項１から１９までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
23. 　支持板（５０）は砒化ガリウムまたは銅を含んでいる
    請求項１から２０までのいずれか１項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
24. 　電磁ビームを放出する、複数の半導体チップを製造するための方法であって、
    （ａ）　成長基板ウェハ（１０）を用意し、
    （ｂ）　該成長基板ウェハ（１０）に、ｐ導電性半導体層（１３）と、ｎ導電性の半導体層（１１）と、該両半導体層（１１，１３）間に配置されている、電磁ビームを生成する領域（１２）とを有している半導体層列をエピタキシャル成長させ、ここでｎ導電性の半導体層（１１）がまず成長基板ウェハ（１０）に成長され、かつｐ導電性半導体層表面に複数の平坦な部分面（１４）が形成され、該部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１０°および５０°の間の角度をなしており、
    （ｃ）　ｐ導電性半導体層（１３）上にミラー層（４０）を被着し、
    （ｄ）　該ミラー層（４０）に支持板（５０）を生成または被着し、
    （ｅ）　前記成長基板ウェハ（１０）の少なくとも一部を半導体層スタック（１）から除去し、
    （ｆ）　前記ｎ導電性の半導体層（１１）にコンタクト層（２）を被着し、
    （ｇ）　工程（ａ）ないし（ｆ）で生成されたウェハを個別半導体チップに個別化する
    という工程を有している
    電磁ビームを放出する、複数の半導体チップを製造するための方法。
25. 　電磁ビームを放出する、複数の半導体チップを製造するための方法であって、
    （ａ）　成長基板ウェハ（１０）を用意し、
    （ｂ）　該成長基板ウェハ（１０）に、ｐ導電性半導体層（１３）と、ｎ導電性の半導体層（１１）と、該両半導体層（１１，１３）間に配置されている、電磁ビームを生成する領域（１２）とを有している半導体層列をエピタキシャル成長させ、ここでｎ導電性の半導体層（１１）がまず成長基板ウェハ（１０）に成長され、
    （ｃ）　ｐ導電性半導体層（１３）上に面状にミラー層（４０）を被着し、
    （ｄ）　該ミラー層（４０）に支持板（５０）を生成または被着し、
    （ｅ）　前記成長基板ウェハ（１０）の少なくとも一部を半導体層スタック（１）から除去し、
    （ｅａ）　露出されているｎ導電性の半導体層（１１）または成長基板ウェハ（１０）の残っている部分をエッチングまたは機械的にストラクチャ化して、該ｎ導電性の半導体層（１１）の表面または成長基板ウェハの表面に複数の平坦な部分面（１４）が形成され、
    該部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１５°および７０°の間の角度をなしており、
    （ｆ）　前記ｎ導電性の半導体層（１１）にコンタクト層（２）を被着し、
    （ｇ）　工程（ａ）ないし（ｆ）で生成されたウェハを個別半導体チップに個別化する
    という工程を有している
    電磁ビームを放出する、複数の半導体チップを製造するための方法。
26. 　前記工程（ｅ）の後に、成長基板ウェハ（１０）の残っている部分がｎ導電性の半導体層（１１）の電気的なコンタクト形成のために少なくとも部分的にストラクチャ化される
    請求項２４項記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。
27. 　前記工程（ｆ）の前に、ｎ導電性の半導体層（１１）または成長基板ウェハ（１０）の残っている部分をエッチング法または機械的にストラクチャ化を用いて、該ｎ導電性の半導体層の表面または成長基板ウェハの表面に複数の平坦な部分面（１４）が形成され、該部分面は前記ビームを生成する領域（１２）の主延在面に対して斜めに存在しておりかつ該主延在面に対してそれぞれ１５°および７０°の間の角度をなしているようにする
    請求項２４から２６までのいずれか１項記載の方法。
28. 　反射勾配面（１４）ないし取り出し面（１４）はピラミッド形状の構造部（１５）を形成する
    請求項２４から２７までのいずれか１項記載の方法。
29. 　複数の層を有するミラー層（４０）を形成する
    請求項２４から２８までのいずれか１項記載の方法。
30. 　ミラー層（４０）を次のようにして生成する：
    ｐ導電性の半導体層（１３）上に反射率の高い層（４１）、
    該反射率の高い層（４１）にまたは、これが存在していないとき、ｐ導電性の半導体層（１３）に保護層（４２）および／または
    該保護層（４２）または、これが存在していないとき、反射率の高い層（４１）にまたは、これが存在していないとき、ｐ導電性の半導体層（１３）に結合層（４３）を被着する
    請求項２４から２９までのいずれか１項記載の方法。
31. 　反射率の高い層（４１）、保護層（４２）および／または結合層（４３）を蒸着またはスパッタリングによって被着する
    請求項３０記載の方法。
32. 　前記工程（ｄ）により、支持板（５０）をミラー層（４０）にはんだ付けまたは接着する
    請求項２４から３１までのいずれか１項記載の方法。
33. 　前記工程（ｆ）の前に少なくとも１つのトレンチ（１７）を半導体層スタック（１）にストラクチャ化し、該トレンチは少なくとも、ｎ導電性の半導体層（１１）および電磁ビームを生成する領域（１２）を通り過ぎており、その際に複数の個別半導体層要素（１８）が形成される
    請求項２４から３２までのいずれか１項記載の方法。
34. 　前記単数または複数のトレンチ（１７）に電気的に絶縁性であって、ビームを生成する領域によって生成されるビームを通す材料（１９）を充填する
    請求項３３記載の方法。
35. 　前記単数または複数のトレンチ（１７）をホトリソグラフィーおよび／またはエッチングを用いてストラクチャ化する
    請求項３３または３４記載の方法。

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