JP2009534857A - オプトエレクトロニクス半導体チップ - Google Patents

Abstract

半導体ボディ（２）と、該半導体ボディ上に配置された光透過性かつ導電性のコンタクト層（６）とを備えたオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）を提供する。ここでは、半導体ボディ（２）は半導体層列と、光生成に適した活性領域（３）とを有し、コンタクト層（６）は該活性領域に導電接続されており、該コンタクト層は該半導体層列のバリア層（５）と該半導体層列の接続層（４）とにわたって延在し、該接続層の端子領域（７）を介して該活性領域に導電接続されている。さらに、光生成に適したオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法も提供する。

Description

本発明はオプトエレクトロニクス半導体チップに関する。

本発明の課題は、簡単に製造可能であり高い出力結合効率を有する発光性の半導体チップを提供することである。とりわけ、チップから出力結合される全ての光出力の大部分を該チップの上面を介して放射する面発光性の半導体チップを提供しなければならない。さらに、高い出力結合効率を有し光生成に適したオプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を製造するための簡単な製造方法も提供しなければならない。

ここでは「上面」という概念は有利には、外部の端子導体に半導体チップを取り付けるための該半導体チップの実装面と反対側にある、該半導体チップの面を指す。

前記課題は、請求項１の構成を有する半導体チップと、請求項２６に記載の製造方法とによって解決される。従属請求項に本発明の有利な実施形態が示されている。

本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップは、半導体層列と光生成に適した活性領域とを含む半導体ボディを有する。さらに半導体チップは、半導体ボディに配置された光透過性かつ導電性のコンタクト層を有し、該コンタクト層は前記活性領域に導電接続されている。このコンタクト層は、半導体層列のバリア層と該半導体層列の接続層とにわたって延在する。このコンタクト層は接続層の端子領域を介して活性領域に導電接続されている。

たとえば厚い金属層等である高吸収性のコンタクト層と比較して、光透過性のコンタクト層は、活性領域で生成された光に対して高い透過係数を有し、とりわけ高い透過率を有する。したがって、半導体チップから出力結合されコンタクト層を透過する光出力は増加される。

さらに、光透過性かつ導電性のコンタクト層は金属コンタクト層と比較して、電流拡開に簡単に利用することができる。電流はコンタクト層内において、半導体ボディの横方向の主延在方向に均質に分布することができ、該半導体ボディに特に均等に注入することができる。というのも、光透過のための開口をコンタクト層に設けなくてもよいからである。コンタクト層はとりわけ切欠無しの層として、すなわち中断無しの一続きの層として形成することができる。

接続層の端子領域を介して電荷担体を活性領域まで注入できるのに対し、バリア層は有利には次のように形成される。すなわち、コンタクト層によってバリア層を介して活性領域に注入される電荷担体の注入量が、接続層を介して該コンタクト層によって注入される電荷担体の注入量より減少されるように形成される。

コンタクト層は有利にはバリア領域においてバリア層に接し、かつ／または、端子領域において接続層に接する。とりわけバリア層および接続層は半導体ボディを、コンタクト層に対向する面において制限することができる。バリア領域は有利には、該バリア層とのコンタクト層の直接的なコンタクト領域によって形成される。端子領域は有利には、接続層とのコンタクト層の直接的なコンタクト領域によって形成される。

したがって本発明の半導体チップでは、端子領域を介して局所的に電流を半導体ボディに注入することができ、かつ、端子領域を介して行われる注入と比較して、バリア領域を介して行われる電荷担体注入を大きく減少することができる。

それゆえ、コンタクト層と接続層とバリア層とを含むコンタクト構造体によって、電荷担体を半導体ボディの所定の領域に、所期のように局所的に注入することができる。このような領域は、バリア層のバリア領域と接続層の端子領域とだけでも画定することができ、コンタクト層に対するこれらの領域の電気的コンタクト特性は異なるのが有利である。端子領域を画定するための付加的な手段は、有利には省略することができる。このような付加的な手段はたとえば、半導体ボディとコンタクト層との間に配置され該半導体ボディと電気的なコンタクトを形成するために局所的に開口された電気的絶縁層であり、たとえば窒化シリコン層であり、すなわち半導体ボディの一部でない電気的絶縁層である。

半導体ボディとの間にバリア領域を形成しかつ端子領域も形成するコンタクト層を備えたコンタクト構造体自体だけでも、独立した発明を成すことに留意されたい。

有利な実施形態ではバリア層および接続層は次のように構成される。すなわち、コンタクト層を使用してバリア層を介して行われる半導体ボディへの電荷担体注入に対するバリアが、該コンタクト層を使用して接続層を介して行われる該半導体ボディへの電荷担体注入に対するバリアより大きくなるように構成される。とりわけ、バリア層および接続層は、所定の材料または所定の材料組成から成るコンタクト層に対してこのように構成されるのが目的に適っている。

その際にはたとえば、接続層に対するコンタクト層の電気的な接触抵抗が、バリア層に対する該コンタクト層の電気的な接触抵抗より低くなるようにされる。このようにして、バリア層を介して行われる半導体ボディへの電荷担体注入の量は特に効率的に低減することができると同時に、接続層を介して行われる電荷担体注入の量を相応に増加することができる。

別の有利な実施形態では、接続層およびバリア層は異なり、とりわけ半導体層列の別個の層として形成される。このようにして、コンタクト層に対する接続層およびバリア層の異なる電気的なコンタクト特性を簡単に実現することができる。接続層およびバリア層は異なる組成を有することができる。有利には接続層およびバリア層は異なる半導体材料を含有し、とりわけ異なる III-V 族半導体材料を含有するか、または異なる材料をベースとする。特に有利には、接続層およびバリア層は、異なる半導体材料体系から成る半導体材料を含有し、とりわけ異なる III-V 族半導体材料体系から成る半導体材料を含有するか、または異なる材料体系をベースとする。

高効率の半導体チップの半導体ボディのための半導体層列を形成するためには、とりわけ高い量子効率を有する活性領域を形成するためには、たとえば窒化物化合物半導体、リン化物化合物半導体または砒化物化合物半導体等である III-V 族化合物半導体が特に適している。

接続層およびバリア層が、上述の III-V 族半導体材料体系のうち異なる半導体材料体系をベースとする場合、接続層は有利にはリン化物化合物半導体材料をベースとし、かつバリア層は砒化物化合物半導体材料をベースとするか、または接続層は砒化物化合物半導体材料をベースとし、かつバリア層はリン化物化合物半導体材料をベースとする。このような材料体系から成る材料をベースとする半導体層は、１つの共通の成長基板上に成長させることができ、とりわけ相互に重なって成長させることができる。

明記されていない場合には、「窒化物化合物半導体材料をベースとする」は、半導体層列の少なくとも一部は窒化物／Ｖ族化合物半導体材料を含有することを意味し、有利にはＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｎを含有することを意味する。ここでは、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１であり、とりわけｍ≠０および／またはｎ≠０である。ここでは、この材料は必ずしも上述の式に従った数学的に正確な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、Ａｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｎ材料の特徴的な物理的特性を実質的に変化させない１つまたは複数のドーパントならびに付加的な成分を含有していてよい。しかしながら、わずかな量が別の材料に部分的に置換することができるが、分かり易くするために、上述の式は結晶格子（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｎ）の主要な構成要素だけを含んでいる。

このことに相応して、明記されていない場合には、「リン化物化合物半導体材料をベースとする」は本願では、半導体層列の少なくとも一部はリン化物／Ｖ族化合物半導体材料を含有することを意味し、有利にはＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｐを含有することを意味する。ここでは、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１であり、とりわけｍ≠０および／またはｎ≠０である。ここでも、この材料は必ずしも上述の式に従った数学的に正確な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、Ａｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｐ材料の特徴的な物理的特性を実質的に変化させない１つまたは複数のドーパントならびに付加的な成分を含有していてよい。しかしながらわかりやすくするため、部分的に微量の他の材料に置換されている可能性があるにしろ、上述の式には結晶格子の主要な構成要素（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐ)のみが含まれている。

「砒化物化合物半導体材料をベースとする」も以上のことに相応して、明記されていない場合には本願では、半導体層列の少なくとも一部は砒化物／Ｖ族化合物半導体材料を含有することを意味し、有利にはＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ａｓを含有することを意味する。ここでは、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１であり、とりわけｍ≠０および／またはｎ≠０である。この材料も、上記の数式に従って数学的に正確な組成を必ずしも有する必要はなく、Ａｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ａｓ材料に特徴的な物理的特性を実質的に変化しない１つまたは複数のドーパントおよび付加的な構成成分を有することができる。しかしここでも分かり易くするために、僅かな量が他の材料によって部分的に置換されている可能性があるにしても、上述の式には結晶格子（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ａｓ）の主要な構成要素のみが含まれている。

窒化物化合物半導体材料は、紫外線から青色までの放射を発生させる活性領域に殊に適しており、リン化物化合物半導体材料は黄色から赤色の放射を発生させる活性領域に殊に適しており、さらにヒ化物化合物半導体材料は赤外線の放射を発生させる活性領域に殊に適している。有利にはこの半導体チップは、可視光を発生させるように構成されている。

接続層はたとえば砒化物化合物半導体材料をベースとし、バリア層はたとえばリン化物化合物半導体材料をベースとする。これらの化合物半導体材料は、１つの共通の半導体層列に簡単にモノリシック集積することができる。

接続層およびバリア層は異なる組成で形成することができるだけでなく、択一的または補足的に、コンタクト層に対する電気的なコンタクト特性が異なる別の構成によっても形成することができる。とりわけ、接続層およびバリア層は同じ材料体系をベースとすることができ、また、同じ材料組成を有することもできる。異なるコンタクト特性を形成するのに適した構成は、以下で詳細に説明する。

別の有利な実施形態では、接続層は活性領域とバリア層との間に配置され、とりわけバリア領域と活性領域との間に配置される。その際にはバリア層は切欠部を有するのが目的に適っており、この切欠部は有利には、該バリア層を完全に貫通する。このコンタクト層は、この切欠部を通って延在することができる。接続層に対するコンタクト層の電気的コンタクト、とりわけ直接的なコンタクトは、この切欠部を通って形成することができる。端子領域は、前記バリア層の切欠部を区切ることができる。

別の有利な実施形態では、バリア層は活性領域と接続層との間に配置され、とりわけ端子領域と活性領域との間に配置される。その際には接続層は切欠部を有し、該切欠部を通って前記コンタクト層が延在するのが目的に適っている。このようにして、コンタクト層とバリア層との間のバリア領域の形成は容易化される。バリア領域は、前記接続層の切欠部を区切ることができる。

それぞれ切欠されていない層‐接続層ないしはバリア層‐は、一続きの層として、すなわち切欠無しの層として形成することができる。

さらに、バリア層をコンタクト層と接続層との間に配置するか、または接続層をコンタクト層とバリア層との間に配置することもできる。

別の有利な実施形態では、コンタクト層が切欠無しの層として形成される。このコンタクト層は全面で、半導体ボディに接することができる。有利には、コンタクト層は全面で、バリア層と接続層とに接する。

別の有利な実施形態では、接続層およびバリア層は半導体層列にモノリシック集積される。したがって、活性領域と接続層とバリア層とを有する半導体層列を一続きの工程で製造することができる。たとえば、接続層およびバリア層を有する半導体層列を、成長基板上にエピタキシャル成長させることができる。その後に、接続層およびバリア層をとりわけエピタキシャル成長させることができる。

さらに、接続層とバリア層とは相互に接することができる。

コンタクト層は有利には、事前製造された半導体ボディ上に設けられる。こうするために特に有利なのは、半導体層列の製造方法と異なる方法を使用することである。コンタクト層を設けるのに特に適しているのは、堆積法である。

別の有利な実施形態では、バリア層の導電型と接続層の導電型とは異なる（ｎ型ないしはｐ型）。異なる導電型を有する層の、コンタクト層に対する電気的なコンタクト特性は格段に異なるので、バリア層および接続層の形成は容易になる。

たとえば、バリア層の導電型と、活性領域の該バリア層と反対側の面に配置された半導体層列の半導体層の導電型とは同じであり、たとえばｎ型である。

異なる導電型で上記のように形成する場合、バリア層は有利には、接続層のコンタクト層に対向する面に配置される。このようにしないと、接続層を介して注入される電荷担体が活性領域に到達するためには、バリア層によって半導体ボディに形成されたｐｎ接合部を越えていかなければならない場合が出てくる。接続層と活性領域との間の半導体ボディ内の電荷担体に対するこのようなバリアは、該接続層の該活性領域と反対側の面にバリア層を配置することによって回避することができる。

別の有利な実施形態では、接続層はドーピングされて形成され、バリア層はドーピングされずに形成される。このようにしても、コンタクト層に対する接続層およびバリア層の異なるコンタクト特性を実現することができる。その際には、接続層をコンタクト層とバリア層との間に配置するか、またはバリア層を接続層とコンタクト層との間に配置することもできる。未ドーピング層の伝導率は通常、比較的低いので、半導体ボディ中の電荷担体を活性領域に供給するのを改善するためには、バリア層をコンタクト層と接続層との間に配置するのが特に目的に適っている。しかしバリアを形成するためには、半導体ボディの電気的抵抗と比較して小さい抵抗量を有する比較的薄い層だけでもすでに十分であるから、後者の配置は必ずしも必要というわけではない。

別の有利な実施形態では、接続層の導電型とバリア層の導電型とは同じである。その際には、接続層のドーパント濃度は有利には、とりわけ端子領域において、バリア層のドーパント濃度より高い。このことによっても、バリア層に対するコンタクト層の接触抵抗を、接続層に対する接触抵抗より高くすることができる。ドーパント濃度が半導体ボディに対するコンタクト層の電気的コンタクト形成に及ぼす影響は、半導体ボディの電気的なバルク抵抗に及ぼす影響より格段に大きいので、バリア層とコンタクト層との間に接続層を配置し、かつ接続層とコンタクト層との間にバリア層を配置することもできる。しかし、接続層とコンタクト層との間にバリア層を配置することは、この場合にも特に目的に適っている。

別の有利な実施形態では、接続層のドーパント濃度は５×１０^１５１／（ｃｍ^３）以上である。接続層のドーパント濃度は、１×１０^１６１／（ｃｍ^３）以上であるのが特に有利であり、とりわけ１×１０^１７１／（ｃｍ^３）以上であるのが特に有利であることが判明している。とりわけこのようなドーパント濃度は、コンタクト層と接続層との間のオーム抵抗の形成に関して特に有利である。というのも、より高いドーパント濃度で低バリア性のオームコンタクトを簡単に形成できるからである。

別の有利な実施形態では、接続層がｐ型に形成されている。

別の有利な実施形態では接続層およびバリア層は、コンタクト層に対する該層の導電性またはコンタクト特性に影響を及ぼす変更を施されない。とりわけこれらの層は、各層をドーピングしたりないしは真性に形成したりすること、かつ／または、層の異なる組成以外には、有利には変更を施されない。したがってこれらの層は、それぞれのコンタクト特性だけで製造することができ、たとえば成長させることができる。電荷担体注入のために高いバリアを有する領域を画定するためのたとえば酸化または打ち込み等の後続の工程、たとえばプロトン打ち込み等の工程は、有利には省略することができる。

前記層‐接続層および／またはバリア層‐はそれぞれ、横方向のプロフィール全体にわたって、横方向に実質的に一定の伝導度を有することができる。

別の有利な実施形態では、半導体ボディが薄膜半導体ボディとして形成されている。

本願の枠内では、薄膜半導体ボディとして見なすことができるのは以下のような半導体ボディである。すなわち、表面上に半導体ボディの半導体層列が形成される製造基板が薄膜化され、局所的に半導体層列から除去されるかまたは完全に半導体層列から除去される半導体ボディである。このような製造基板は、半導体層列が堆積された基板によって形成することができる。たとえば製造基板は、半導体層列がエピタキシャル成長した成長基板によって形成することができる。

有利な実施形態では半導体チップは、表面上に半導体層列が配置される担体を含み、コンタクト層は半導体層列と担体との間に配置される。担体は有利には、半導体層列の製造基板とは異なる。担体は、半導体層列を機械的に安定化することができる。特に目的に適っているのは、薄膜半導体ボディを有する半導体チップを形成する際にこのような担体を使用することである。というのも薄膜半導体ボディの場合には、製造基板の安定化作用は少なくとも低減されるか、または完全に欠落するからである。

薄膜半導体ボディの担体は製造基板と異なるので、半導体層列の製造に必要な特性、たとえば格子定数に関する特性等である結晶構造に関する特性を有する必要なく、比較的自由に選択することができる。たとえば担体は、熱伝導性または電気伝導性に関して最適に選択することができる。このような構成により、有利には半導体チップの効率が向上される。

接続層とバリア層とコンタクト層とを有するこのようなコンタクト構造体は、とりわけ埋め込まれたコンタクト構造体として形成することができ、このコンタクト構造体を介して、半導体ボディに担体側で電気的にコンタクトすることができる。

薄膜半導体ボディの場合、半導体層列は有利には、基板の薄化前または局所的な除去前または完全除去前に担体上に配置されることにより、担体は半導体層列を機械的に安定化する。このようにして、基板を処理する際に機械的な安定化が不十分であるために半導体層列が損傷される危険性が低減される。

担体は特に有利には、半導体層列の製造基板と反対側の面に配置される。さらに、中間担体も同様に配置して、製造基板の除去後に担体を、半導体層列の該中間担体と反対側の面に、すなわち該製造基板が配置されていた面に設けることができる。次に、中間担体を除去することができる。

別の有利な実施形態では、コンタクト層の活性基板と反対側の面に鏡面層が配置される。有利にはこの鏡面層は導電性に形成され、特に有利には、この鏡面層はコンタクト層に導電接続される。

鏡面層は、活性領域で生成された光に対して反射性に形成されるのが目的に適っている。このような鏡面層によって、光透過性のコンタクト層を通って該鏡面層に当たった光は、半導体ボディ内に戻り反射することができる。半導体ボディの鏡面層と反対側の面を介して該半導体ボディから出力結合される光出力は、このようにして増大することができる。

半導体ボディの鏡面層と反対側の面は有利には、面放射型の半導体チップの上面を形成する。鏡面層は有利には、半導体ボディの外部端子導体に対向する側に半導体チップを実装するための実装面に配置される。

鏡面層はさらに有利には、切欠無しの層として形成される。さらに、鏡面層は有利にはコンタクト層に接する。この鏡面層は全面で、コンタクト層に接することができる。

導電性の鏡面層とコンタクト層とによって、半導体ボディとの局所的な電気的端子を有する反射性のコンタクト構造体を特に簡単に構成することができる。

有利な実施形態では、鏡面層は金属を含有する。金属を含有する鏡面層は、光が鏡面層に入射するときの入射角に対する反射率の依存性が有利には小さいことを特徴とする。とりわけ、鏡面層の面法線に対して比較的大きい角度で該鏡面層に当たった光を高信頼性で反射することができる。

有利には、鏡面層は金属性に形成されるか、または少なくとも金属を含有する合金を含む。適切な金属はたとえばＡｕ，ＡｌまたはＡｇであり、有利には上述の金属のうち少なくとも１つの金属を含む適切な合金はたとえばＡｕＧｅまたはＡｕＺｎである。金属含有の鏡面層は薄膜半導体ボディ表面上に、たとえば蒸着によって設けることができる。

鏡面層と半導体ボディとの間に一続きで配置されたコンタクト層によってさらに、該半導体ボディと鏡面層との直接的なコンタクトを回避することもできる。鏡面層と半導体ボディとの間のこのようなコンタクト領域には比較的低反射率の領域を形成することができる。というのもこのコンタクト領域には、鏡面層の金属材料との合金が形成されるからである。この合金は、鏡面層の残りの領域より低い反射率を有する可能性がある。このことは、本発明の枠内で回避することができる。

薄膜半導体チップ、すなわち薄膜半導体ボディと担体とを含む半導体チップはさらに、以下の特徴のうち少なくとも１つの特徴を有する：
・放射を発生するエピタキシャル層列において担体エレメントの方に向いた側に位置する主表面に反射層が被着または形成されており、この反射層はエピタキシャル層列において発生した電磁放射の少なくとも一部分をこのエピタキシャル層列に戻り反射する。

・エピタキシャル層列は、２０μｍ以下の領域とりわけ１０μｍの領域にある厚さを有している。

・エピタキシャル層列には、混合構造をもつ少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層が含まれており、理想的なケースではこの混合構造によりエピタキシャル層列内に近似的に光のエルゴード分布を生じさせる。つまりこの分布は、可能な限りエルゴード確率論的な散乱特性を有している。

この種の薄膜発光ダイオードチップの原理については、例えばI. Schnitzer等によるAppl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174-2176に記載されており、この開示内容を本願の参考文献とする。

薄膜半導体チップのための担体上に半導体ボディを固定するためには、コンタクト層と担体との間に結合層を配置および／または形成することができる。鏡面層は有利には、この結合層とコンタクト層との間に配置される。

別の有利な実施形態ではバリア領域は、半導体ボディの該バリア領域と反対側の面に配置された該半導体ボディの電極を被覆する。この電極はとりわけ電極メタライジングとして形成することができる。さらに、電極をワイヤボンディングのために設けることもできる。このような電極は、活性領域で生成された光に対しては通常は吸収性である。バリア領域を介して半導体ボディに注入される電荷担体はないかまたはごく僅かであるから、電極によって横方向に被覆される活性領域の領域で生成される光出力は比較的僅かである。このようにして、電極で吸収される光出力を低減することができる。というのも、電極下方で生成される光出力は、バリア領域を配置することで低減されるからである。したがって、半導体チップの効率は上昇され、とりわけチップから出力結合される光出力は増大される。

別の有利な実施形態では、バリア領域は半導体チップの縁部領域に配置され、とりわけ半導体ボディの縁部領域に配置される。この場合に有利にはバリア領域が被覆する活性領域の縁部領域において発光せずに再結合する電荷担体の割合は、しばしば特に高くなることが多い。半導体チップの量子効率は、バリア領域をこのように配置することによって上昇することができる。

別の有利な実施形態では、半導体チップは複数のバリア領域を有し、該複数のバリア領域のうち１つは、半導体ボディのバリア領域と反対側の面に配置された半導体チップの電極を被覆し、別のバリア領域が該チップの縁部領域に配置される。これらのバリア領域は繋がった領域として形成するか、または別個の領域として形成することができる。前者の場合には後者の場合と異なる点として、バリア領域の２つの任意の箇所を、バリア領域から離れることなく、相互に接続することができる。

別の有利な実施形態では、半導体チップは複数の端子領域を含む。これらの端子領域は繋がった領域として形成するか、または別個の領域として形成することができる。これらの複数の端子領域を介して、半導体チップからの光出力結合に特に有利な活性領域の区画に光生成を集中させることができる。そのためには適しているのはたとえば、半導体ボディの面のうちでコンタクト層と反対側の面に設けられた電極または電極構造体によって被覆されていない区画である。

別の有利な実施形態ではコンタクト層は、光透過性かつ導電性の酸化物（ＴＣＯ：Transparent Conductive Oxide）を含有し、とりわけ金属酸化物を含み、たとえばＺｎＯ等の酸化亜鉛を含むか、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を含むか、またはたとえばＳｎＯ_２等の酸化錫を含む。光透過性かつ導電性の酸化物は、光透過率が高く、かつ、とりわけ横方向の伝導度が高いことを特徴とする。ｐ型の半導体材料と電気的なコンタクトを形成するためには、ＺｎＯまたはＩＴＯが特に適している。ｎ型の半導体材料とコンタクトを形成するためには、ＳｎＯ_２が特に適している。

ＴＣＯ含有コンタクト層にドーピングすることにより、電気伝導率を上昇することができる。こうするためにはたとえば、ＺｎＯにはＡｌが適しており、ＳｎＯ_２にはＳｂが適している。

光透過性かつ導電性の酸化物はさらに、有利には熱伝導率が高いことも特徴とする。それに対して、半導体ボディに対してコンタクト層のコンタクトを形成するために切り欠きされるたとえばＳｉＮから成る誘電体層の熱伝導率は、通常は低い。それゆえ、半導体ボディから排出すべき熱に対する熱抵抗を低減することができる。したがって、熱に起因して半導体チップが損傷される危険性を低減することができる。

半導体ボディとの間に電気的コンタクトを形成するためだけなら、比較的薄い光透過性のコンタクト層だけでもすでに十分である。このようなコンタクト層はたとえば、２００ｎｍ以下の厚さを有する。コンタクト層の厚さが横方向のプロフィールにわたって変動する場合には、該コンタクト層の厚さには、場合によっては最小厚さを使用することができる。

有利には光透過性のコンタクト層は、該コンタクト層において活性領域で生成された光の波長の１／４以上の厚さを有する。数学的に表すと、コンタクト層の厚さＤ、とりわけ最小厚さは、有利には以下の関係式を満たす：
Ｄ≧λ／４ｎ_ｋ＋ｍ・λ／２ｎ_ｋ
ここではλは、活性領域で生成された光の放出スペクトルの特徴的な放出波長であり、たとえばピーク波長、主波長または重心波長であり、ｎ_ｋはコンタクト層の屈折率であり、ｍ＝０，１，２．．．である。

さらに、厚さＤは有利には、この不等式の右項より実際に大きい。すなわち右項に等しくない。このことにより、斜めの光入射を考慮して、鏡面層とコンタクト層とを有する反射性のコンタクト構造体の全反射率を有利には上昇することができる。厚さをλ／２ｎ_ｋの整数倍だけ変化すると、コンタクト構造体の反射特性は比率通りに変化しない。それゆえ、有利なのはｍ＝０である。このようにして、特に材料を削減してコンタクト層を形成することができる。

別の有利な実施形態では、接続層はＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含み、有利にはＡｌ含有量が小さい。とりわけＡｌ含有量が小さいＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ、たとえばＡｌ含有率が４０％以下であるＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓは、ＴＣＯ材料との電気的コンタクトの形成に特に適しており、とりわけＺｎＯとの電気的コンタクトの形成に特に適している。

ＺｎＯを含有するコンタクト層とＡｕを含有する鏡面層とによって、特に高効率でありかつ製造が容易な半導体チップを構成することができ、とりわけリン化物化合物半導体材料を含有する活性領域を備えたこのような半導体チップを構成することができる。

別の有利な実施形態では、半導体チップは発光ダイオードチップとして構成され、たとえば非コヒーレント光を生成するためのＬＥＤチップとして構成され、たとえば共振器を有さないＬＥＤチップまたは共振器を有するＲＣＬＥＤチップ（Resonant Cavity Light Emitting Diode）として構成されるか、またはコヒーレント光を生成するためのレーザダイオードチップとして構成され、たとえば端面放出型レーザ用、内部共振器を有する垂直放出型レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）用、または外部共振器を有する垂直放出型レーザ（ＶＥＣＳＥＬ：Vertical External Cavity Surface Emitting Laser）用のレーザダイオードチップとして構成される。

光生成に適したオプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を製造するための本発明の製造方法ではまず、接続層とバリア層とを有する半導体層列を形成し、その際にはバリア層を接続層上に配置する。

第１の実施形態では次に、接続層を局所的に除去し、バリア層を露出させる。第２の実施形態ではこのことに対して補完的に、接続層を露出させるようにバリア層を局所的に除去することができる。第１の実施形態では次のような半導体層列、すなわち、接続層と該半導体層列の活性領域との間にバリア層が配置される半導体層列を設けるのが目的に適っている。第２の実施形態では、接続層をバリア層と活性領域との間に配置するのが目的に適っている。

その次に、光透過性かつ導電性のコンタクト層を半導体層列に設ける。その際にはコンタクト層を接続層上にとりわけ直接配置し、かつ、バリア層上にもとりわけ直接配置する。コンタクト層に対するバリア層の電気的な接触抵抗は有利には、接続層に対するコンタクト層の電気的な接触抵抗より高い。

コンタクト層は半導体層列に、とりわけ真空処理によって堆積することができる。たとえばコンタクト層は、たとえばスパッタリングまたは蒸着等のＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition）によって堆積するか、またはたとえばＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）等であるＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）によって堆積することができる。

接続層に対するコンタクト層の電気的コンタクトの形成を促進するためには、コンタクト層を設けた後にたとえば焼結処理等の温度処理を行うことができる。

さらに、コンタクト層を全面で半導体層列に設けることもできる。また、コンタクト層を未構造化の層として、すなわち適用後にたとえば一続きの層として大きく構造化されていない層として形成することもできる。コンタクト層に対する電気的コンタクト特性が異なる接続層とバリア層とを形成するので、たとえば窒化シリコン層等の電気絶縁性の構造化された層を設けることは省略することができる。したがって、絶縁層を設けるステップと該絶縁層を構造化するステップとを削減することができ、たとえばフォトリソグラフィステップを削減することができる。

本製造方法の有利な実施形態では、コンタクト層の半導体層列と反対側の面に、とりわけ導電性である鏡面層を設ける。有利には前記鏡面層を堆積し、たとえば蒸着またはスパッタリングする。さらに鏡面層は有利には、一続きの層として設けられ、とりわけ全面的に設けられる。鏡面層は真空処理で設けることができる。

コンタクト層と接続層とバリア層と場合によっては鏡面層とを有する層結合体は次に、半導体チップ用の担体上に配置することができる。その際にはコンタクト層は、担体と半導体層列との間に配置されるのが目的に適っている。担体は有利には、コンタクト構造体が設けられる半導体チップの部分である。

表面上に半導体層列が形成時に有利には配置される基板、たとえば半導体層列の製造基板は、前記層結合体を担体上に配置した後に薄化することができ、局所的または完全に除去することができる。この場合、コンタクト層を半導体ボディの基板と反対側の面に設けるのが目的に適っている。

有利には、本発明による半導体チップの製造で本製造方法を実施する。したがって、上記および下記で半導体チップに関して詳細に記載された構成は、コンタクト構造体を製造するための製造方法または相応のコンタクト構造体を備えた半導体チップを製造するための製造方法にも関し、その逆も当てはまる。

下記の実施例の説明から、図面を参照して、本発明の有利な実施形態および発展形態を理解することができる。

図１ 本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの第１の実施例の概略的な断面図を示している。

図２ 本発明による半導体チップの別の実施例の概略的な断面図を示している。

図３ オプトエレクトロニクス半導体チップの別の実施例の概略的な断面図を示している。

図４Ａおよび４Ｂ 本発明の半導体チップのための半導体ボディの上面ないしは下面の概略的な平面図である。

図５Ａ〜５Ｄ オプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を形成するための本発明の製造方法の第１の実施例の中間ステップを概略的な断面図で示す。

図６Ａ〜６Ｄ オプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を形成するための本発明の製造方法の別の実施例の中間ステップを概略的な断面図で示す。

同一、同種類の要素また同機能の要素には図面において同一の参照番号が付されている。

図１および２はそれぞれ、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップ１の実施例の概略的な断面図である。このオプトエレクトロニクス半導体チップ１はたとえばＬＥＤチップである。

オプトエレクトロニクス半導体チップ１はそれぞれ、光生成に適した活性領域３を備えた半導体層列を含む半導体ボディ２を有する。成長基板（図示されていない）上に有利にはエピタキシャル成長した半導体層列には、接続層４およびバリア層５が集積されている。この半導体層列は、たとえばＭＯＶＰＥ（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy）によってエピタキシャル成長する。

半導体ボディ２上には光透過性かつ導電性のコンタクト層６が配置され、このコンタクト層６は接続層４とバリア層５とに接する。接続層とのコンタクト層の直接的なコンタクト領域には端子領域７が形成されており、この端子領域７を介してコンタクト層６は活性領域に導電接続される。バリア層５とのコンタクト層の直接的なコンタクト領域にはバリア層８が形成されている。

バリア領域８を介して行われる半導体ボディ２への電荷担体注入は、端子領域７を介して行われる該半導体ボディ２への電荷担体注入より困難にされる。一続きの中断無しのこのコンタクト層６によって、この端子領域とバリア領域とを形成して、半導体ボディへの局所的な電流注入を簡単に実現することができる。半導体ボディ２とコンタクト層６との間に設けられ該半導体ボディとの該コンタクト層の電気的コンタクト形成のために適切に切り欠きされる誘電体層は、省略することができる。

有利な実施形態では、接続層の厚さおよび／またはバリア層の厚さは１０ｎｍを超え、有利には３０ｎｍ以上であり、特に有利には５０ｎｍ以上である。択一的または付加的に、バリア層の厚さおよび／または接続層の厚さは有利には１０００ｎｍ未満であり、有利には５００ｎｍ以下であり、特に有利には３００ｎｍ以下である。このような厚さは、接続層ではコンタクト層との電気的コンタクト形成に特に適しており、バリア層によってコンタクト層とのバリアを形成するのに特に適している。

コンタクト層６の半導体ボディ２と反対側の面に、導電性の鏡面層９が配置されている。鏡面層は有利には、中断無しの一続きの層として形成される。さらに、鏡面層９は有利には、とりわけ全面的にコンタクト層６に接する。

コンタクト層６は有利には、鏡面層９と半導体ボディ２との間に一続きに配置されている。このようにして、半導体ボディ２の半導体材料と鏡面層９との間の直接的なコンタクトを回避することができる。反射率を低減する合金が鏡面層の材料と半導体材料とから形成される危険性は、このようにして低減することができる。それゆえ鏡面層は、横方向のプロフィール全体にわたって一定の高さの反射率を簡単に有することができる。

半導体ボディ２はさらに、半導体層列を成長させるための成長基板が該半導体層列から局所的（図示されていない）または完全に除去された薄膜半導体ボディとして形成される。

薄膜半導体ボディ２を機械的に安定化するためには、この薄膜半導体ボディ２を、半導体層列の成長基板と異なる担体１０上に配置する。このようにして半導体チップ１は、薄膜半導体チップとして構成される。

薄膜半導体ボディ２を担体１０上に固定するために、鏡面層９と担体との間に結合層１１が配置されている。結合層１１および／または担体１０は有利には導電性に形成されることにより、半導体チップ１の電気的コンタクトを担体１０と結合層１１と鏡面層９とコンタクト層６とを介して行えるようになる。

鏡面層９のコンタクト層６と反対側の面、とりわけ担体１０のコンタクト層６と反対側の面に、実装電極１２が配置される。このような実装電極１２によって半導体チップ１は外部端子導体に配置して該外部端子導体に導電接続することができ、とりわけ該外部端子導体に固定することができる。この外部端子導体はたとえば、表面実装型素子の端子導体またはプリント基板の端子導体である。

半導体チップ１のコンタクト層６と反対側の上面１３に電極１４が配置されている。電極１４は有利にはボンディング電極として形成され、半導体チップ１を別の外部端子導体に導電接続するために使用できるボンディングワイヤと導電接続するために設けられている。電極１４および実装電極１２はそれぞれメタライジングとして形成することができる。

チップの動作中にはこの電極１２および１４を介して電荷担体が活性領域３に注入され、この電荷担体はここで光放出して再結合する。電極１４とコンタクト層６とを介して半導体ボディ２に注入される電荷担体は、相応の矢印によって示されている。

端子領域７のこのような構成および配置によって、活性領域３における光生成を、そのために特に適した領域に集中させることができる。活性領域３から見て垂直方向に電極１４によって被覆される該活性領域３の区画で生成された光は、より高い確率で電極１４に吸収されるようになる。したがって、端子領域７は有利には、電極１４から横方向に離隔されている。バリア領域８は電極１４を、とりわけ全面で被覆するのが目的に適っている。電極１４より下方の光生成を十分に防止するために、バリア領域８は、電極１４と相互に重なり合う（部分）領域において、該電極１４の横方向の寸法より、横方向に拡げられている。半導体ボディ内で電流がこのように拡開することにより、電極１４より下方の光生成は十分に防止される。

半導体チップ１の動作中には、電極１４によって被覆されていない活性領域３の領域に光生成が集中され、この領域において、電極１４と端子領域７とを介して半導体ボディに注入された電荷担体が光生成して再結合する。ここで、図１および２において囲まれた領域を参照されたい。これらの領域は電極１４から横方向に離隔されているのが目的に適っている。

活性領域３からコンタクト層６の方向に伝搬する光は、光透過性のコンタクト層を透過して鏡面層９に当たることができる。この鏡面層９によってこの光は半導体ボディ２内に戻し反射され、半導体ボディ２の該鏡面層と反対側の上面１３を介して半導体チップ１から出力結合することができる。このことは、ビーム１５で一例として示されている。

このような鏡面層９によって、該鏡面層の活性領域３と反対側の面に配置されたエレメント、たとえば結合層１１または担体１０に光が吸収されるのを低減することができると同時に、上面１３を介して半導体ボディから出射する光出力を増大することもできる。

半導体ボディの横方向の縁部領域ととりわけ活性領域３の横方向の縁部領域とにおいて、電荷担体が発光せずに再結合する可能性は特に高い。したがって、バリア領域８は活性領域の縁部領域を被覆することにより、コンタクト層６を介して行われる半導体ボディ２への活性領域の縁部領域への電荷担体注入が低減される。バリア層は半導体ボディ２をとりわけ横方向に区切ることができる。

活性領域３は、導電型が異なる（ｎ型ないしはｐ型）第１の半導体層１６と第２の半導体層１７との間に配置されるかまたは形成される。有利には半導体層１６および１７はスリーブ層として形成される。スリーブ層は、活性領域への電荷担体の閉じ込めと、ひいては半導体チップの電力の変換効率と光出力とを向上することができる。

場合によっては別個の接続層を省略し、半導体層１６を接続層として使用できることもある。

全体的に本発明によって、すでに上記で述べたように、半導体ボディに局所的に電流注入を行うための簡単に製造可能なコンタクト構造体と高い出力結合効率とを有する面放射型の薄膜半導体チップを構成することができる。

有利な実施形態では、半導体ボディは III-V 族半導体材料を含有し、とりわけ活性領域３および／または接続層４および／またはバリア層５および／または第１の半導体層１６および／または第２の半導体層１７は III-V 族半導体材料を含有する。このような半導体材料によって、内部量子効率が特に高い半導体チップを構成することができる。さらに、半導体チップは有利には、可視光を生成するために構成される。

コンタクト層６は有利にはＴＣＯコンタクト層として形成される。ＴＣＯ材料は、光透過率が高いことの他に、電気伝導率が高いことも特徴とする。

図１に示された実施例と図２に示された実施例との間の相違点は、接続層とバリア層との配置および構成である。

図１に示された実施例では、バリア層５は一続きの層として形成され、接続層４と活性領域との間に配置される。接続層４は局所的に切り欠きされることにより、コンタクト層が該接続層４を貫通し、バリア層５と直接コンタクトすることによってバリア領域８を形成できるようにされる。この実施例と異なり、図２に示された実施例では、接続層４は一続きの層として形成され、バリア層５と活性領域との間に配置される。バリア層５はその際には、コンタクト層と接続層との直接的なコンタクトによって端子領域７を形成するために、局所的に切り欠きされる。

コンタクト層６とバリア層５との電気的な接触抵抗は両実施例において、コンタクト層６と接続層４との接触抵抗より所期のように上昇されている。端子領域７およびバリア領域８はコンタクト層６に対して並列に接続されているので、バリア層を介して接触抵抗が上昇されることにより、半導体ボディに注入される電荷担体は、接続層を介して注入される電荷担体より著しく少なくなる。こうするためには、接続層４とバリア層５とを有利には相互に異なって形成する。

有利には接続層は、活性領域と該接続層との間に配置された第１の半導体層１６と同じ導電型を有し、たとえばｐ型である。

以下で、活性領域にとりわけＩｎＧａＡｌＰであるリン化物化合物半導体材料が含まれる半導体チップ１に関して、該半導体チップの幾つかの要素に適した構成を挙げる。

コンタクト層６は有利にはＺｎＯ層として形成される。場合によってはコンタクト層に、導電度の上昇のためにドーピングすることができる。ＺｎＯには例えばＡｌが適している。

半導体ボディとのＺｎＯコンタクト層のための接続層４としては、５×１０^１５１／（ｃｍ^３）以上のドーパント濃度を有するｐ型の（Ａｌ）ＧａＡｓ層、たとえばＭｇドーピングされた（Ａｌ）ＧａＡｓ層が特に適している。このドーパント濃度は、有利には１×１０^１６１／（ｃｍ^３）以上であり、特に有利には１×１０^１７１／（ｃｍ^３）以上である。ＧａＡｓは可視スペクトル領域を吸収するので、可視光を生成する活性領域のための接続層としてはＡｌＧａＡｓ層が特に目的に適っている。光が接続層に吸収されるのが低減されるかまたは完全に回避されるように、Ａｌ含有量を介してＡｌＧａＡｓ層のバンドギャップを適合することができる。Ａｌ含有率は有利には４０％以下である。

Ａｕ鏡面層またはＡｕＺｎ鏡面層は、リン化物化合物半導体材料によって生成された光に対して、とりわけ黄色スペクトル領域から赤色スペクトル領域までの光に対して反射率が特に高いことを特徴とする。

担体１０はゲルマニウムまたはＧａＡｓを含有するか、またはゲルマニウムまたはＧａＡｓから成ることができる。

さらに、コンタクト構造体を画定するための誘電体材料を省略することにより、鏡面層と半導体ボディとの間の熱抵抗を低減することができる。たとえばＺｎＯは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ：典型的には０．１Ｗ／（Ｋｃｍ）〜０．２Ｗ（Ｋｃｍ））より高い熱伝導度（０．５４Ｗ／（Ｋｃｍ））を有する。したがって、熱滞留に起因して半導体チップが効率低減または損傷される危険性を低減することができる。このことが特に顕著に現れるのは、担体１０が省略されるかまたは担体が大きく薄化される半導体チップの場合である。

局所的なコンタクト場所を画定するための誘電体材料を含む半導体チップ１と比較して、チップの熱抵抗は最大５０％低減することができる。

結合層１１は、たとえばＡｕＳｎ含有層であるはんだ層として形成するか、導電性に形成された接着層として形成するか、または、ウェハボンディング法によって形成される層として形成することができる。

バリア層５の材料と接続層４の材料とは異なることができ、コンタクト層６の材料は、バリア層５の材料に電気的に接続するよりも接続層４の材料に電気的に接続する方が良好である。たとえば、（Ａｌ）ＧａＡｓ接続層等である砒化物ベースの接続層の場合、バリア層はリン化物化合物半導体材料を含有することができ、たとえばＩｎＡｌＰまたはＩｎＧａＡｌＰを含有することができる。

さらに、相互に整合された接続層のドーピングとバリア層のドーピングとによって、接続層４の接触抵抗をバリア層５の接触抵抗より所期のように低減することができる。この場合、接続層のとりわけ材料組成とバリア層のとりわけ材料組成とを、ドーピングは除外して同じにすることができる。しかし、材料組成が異なることによって、接触抵抗の差を簡単に拡大することができる。

コンタクト層６に対するバリア層５の接触抵抗を接続層４に対するコンタクト層６の接触抵抗より高くするためには、該接続層と異なる導電型になるように該バリア層にドーピングすることができ、たとえばｎ型ドーピングすることができる。

また、接続層と同じ導電型でかつ比較的低いドーパント濃度になるようにバリア層５にドーピングすることによっても、主に端子領域を介して半導体ボディ２に電荷担体注入を行うことができる。有利にはバリア層は、５×１０^１５１／（ｃｍ^３）未満のドーパント濃度を有する。場合によっては、接続層とバリア層とで同じドーパントを使用するか、または異なるドーパントを使用することができる。

ドーパント濃度または導電型によって接触抵抗に影響することの他に択一的に、バリア層をドーピング無しで形成することができる。このことによっても、接続層がドーピングされて形成されると、コンタクト層に対するバリア層の接触抵抗を上昇することができる。ここでも、接続層のとりわけ材料組成とバリア層のとりわけ材料組成とを、ドーピングは除外して、場合によっては同じにすることができる。しかし、材料組成が異なることによって、接触抵抗の差を簡単に拡大することができる。

図１に示された実施例では、電荷担体は半導体ボディ２に注入された後に活性領域に到達するために、さらに一続きのバリア層を透過しなければならないので、図１に示された実施例ではバリア層５は有利にはドーピングされず、相応に薄く形成されるか、または接続層４の導電型でかつ比較的低いドーパント濃度で形成される。半導体ボディ内で電荷担体を低抵抗で輸送するためには、通常は、半導体ボディに高効率かつ低バリア性の電荷担体注入を行う場合より低いドーパント濃度で十分である。

反射性のコンタクト層と鏡面層とを有するコンタクト構造体の反射率を最適化するために有利には、コンタクト層はλ／（４ｎ_ｋ）を上回る厚さを有する。ここではλは、活性領域で生成された光、とりわけ半導体チップから出力結合される光に特徴的な放出波長であり、たとえば上記で挙げられた波長のうち１つである。ｎ_ｋは、コンタクト層の材料の屈折率を示す。たとえばコンタクト層の厚さは４００ｎｍを上回る。有利にはコンタクト層の最小厚さがこのように形成される。

端子領域７において半導体ボディとの良好な電気的接続を実現できる他に、幅広い領域の入射角で反射性のコンタクト構造体の反射率を最適化することもできる。しかしコンタクト形成を行うためだけなら、λ／（４ｎ_ｋ）未満の厚さを有するコンタクト層でも十分であり、たとえば２００ｎｍ以下の厚さのコンタクト層でも十分である。

別の有利な実施形態では、活性領域は二重ヘテロ構造を有するか、または単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する。このような構造によって有利には、活性領域の量子効率を上昇することができる。

量子井戸構造という用語は本願の枠内では、電荷担体に対して閉じ込め（"confinement"）によってエネルギー状態の量子化が行われるかまたはエネルギー状態の量子化が可能である構造を含む。殊に、この量子井戸構造という用語には、量子化の次元についての規定は含まれていない。したがって量子井戸構造にはとりわけ、例えば、量子箱、量子細線、量子点およびこれらの構造のあらゆる組み合わせが含まれる。

図４は、たとえば図１または図２に示されたチップ等である本発明の半導体チップの概略的な平面図である。図４Ａは半導体ボディ２の上面１３を上から見た図であり、図４Ｂは半導体ボディ２の接続層４およびバリア層５を上から見た図である。

電極１４は、ボンディングワイヤに接続するために形成された電極領域１４０を有する。この領域１４０には、電流拡開に使用されるウェブ１４１が導電接続されている。このウェブ１４１によって領域１４０は電極フレーム１４２に導電接続されている。電極フレーム１４２は上面１３の縁部領域に配置されている。図１および２に示された断面図では、電極フレームないしは電極ウェブは詳細に明示されていない。

このような電極構造によって、電極領域１４０から横方向に電流拡開を行うことができる。

図４Ｂから見て取れるように、バリア領域８の形状は有利には、図４Ａに示された電極構造の形状に整合される。こうするためにバリア領域は、電極構造に相応する基本的な幾何的形状を有することができる。

図４によれば、半導体チップ１は複数の別個の端子領域７と一続きのバリア領域８とを有し、該バリア領域８は電極構造に相応して成形されている。これに相応してバリア領域８は次のような領域８０、すなわち、該領域８０から出発してウェブ８１が領域８０をバリアフレーム８２に接続する領域８０を有する。バリア領域の相応のエリアは有利には、この電極構造より大きい横方向寸法をそれぞれ有する。バリア領域は有利には、半導体ボディ内で電流拡開が行われるにもかかわらず活性領域において電極構造より下方で光生成が行われるのが回避されるように形成される。

さらに、半導体チップは場合によっては、複数の別個のバリア領域を有することもできる（図示されていない）。このことは、半導体ボディの縁部領域における電荷担体の再結合を抑圧しなければならず、かつ電極１４が電極領域１４０のみを有する場合に、特に目的に適っている。その際に有利なのは、第１のバリア領域が電極領域１４０の下方に配置され、該第１のバリア領域から空間的に分離された第２のバリア領域が半導体ボディ２の縁部領域に配置されることである。

さらに、とりわけバリア領域が分離されている場合、端子領域を繋がった領域として形成することもできる（図示されていない）。

図３は、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップ１の別の実施例を示す。基本的に半導体チップ１は、図１および２に示された実施例に相応する。これらの図との相違点として、半導体ボディ２は１つまたは複数の切欠部２０を有し、該切欠部２０は、半導体ボディ２のコンタクト層６に対向する面から活性領域３の方向に延在する。切欠部２０はとりわけ、活性領域３の方向に向かって先細りすることができる。

さらに、切欠部２０は有利には、接続層４とバリア層５と場合によっては半導体層１６も貫通する。コンタクト層６は切欠部内まで延在し、有利には該切欠部を覆う。鏡面層９も有利には切欠部内まで延在する。

活性領域３とコンタクト層との間に別のバリア層１８が配置され、該別のバリア層１８にコンタクト層６は、別のバリア領域１９において接する。この別のバリア層は有利にはｐ型に形成され、かつ／または、上記の実施形態では接続層より低いドーパント濃度を示す。

この切欠部と、とりわけ該切欠部内に配置された鏡面層とを介して、該鏡面層で半導体ボディ内に戻り反射された光の、上面１３に関する角度分布を、一貫して平坦な鏡面層での反射より幅広く分散することができる。このことにより、光が全反射の限界角度を下回る角度で半導体ボディ２の上面に当たる確率、ひいては光が半導体ボディから出力結合される確率は上昇される。このことに相応して、半導体ボディにおいて複数回全反射される光の割合を切欠部２０によって低減することができる。総じて、半導体チップの出力結合効率が上昇される。

切欠部２０はたとえばマイクロプリズム構造によって形成することができる。切欠部２０はたとえばエッチングによって形成することができる。

複数の別個の切欠部を設けるか、または繋がった切欠部を設けることができる。

図５および６において、図５Ａ〜５Ｄないしは６Ａ〜６Ｄにはそれぞれ、光生成に適したオプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を製造するための本発明の製造方法の実施例が示されている。ここでは、コンタクト構造体を形成するための方法を本発明による半導体チップの製造と関連して説明する。図５に示された方法は図１に示された半導体チップに適しており、図６の方法は図２の半導体チップに適している。

まずはどちらの方法でも、接続層４とバリア層５とを含む半導体層列２１を設ける。図５Ａおよび６Ａ。さらに半導体層列は、光生成に適した活性領域３も有する。半導体層列２１は基板２２上に配置されている。基板２２は有利には次のような成長基板、すなわち半導体層列２１が、該半導体層列にモノリシック集積される接続層とモノリシック集積されるバリア層とともにたとえばＭＯＶＰＥによってエピタキシャル成長した成長基板である。接続層４およびバリア層５は有利には、活性領域の基板２２と反対側の面に配置される。

リン化物化合物半導体材料をベースとする活性領域を有する半導体層列には、たとえばＧａＡｓが成長基板として適している。半導体層列２１はとりわけ、オプトエレクトロニクス半導体チップのための半導体ボディを形成するために構成される。

接続層４およびバリア層５は次のように構成される。すなわち、事前製造された半導体層列上に設けるべき所定の材料またはコンタクト層の所定の材料組成に対して異なる接触抵抗を有するように、有利には所定の接触抵抗を有するように構成される。その際にはバリア層に対するコンタクト層の接触抵抗は、所定のコンタクト層に対する接続層の接触抵抗より高いのが目的に適っている。

図５Ａによれば、バリア層５は活性領域３と接続層との間に配置され、それに対して図６Ａでは、接続層は活性領域とバリア層との間に配置される。

その後に接続層４を局所的に除去することにより、コンタクト層に対するバリア領域を形成するためにバリア層５を露出するか、図５Ｂ、ないしは、バリア層５を局所的に除去することにより、コンタクト層に対する接続領域を形成するために接続層４を露出する、図６Ｂ。このように局所的な除去を行うためにはたとえば、適切に構造化されたマスクを使用してエッチング法を行うのが適している。

ここではそれぞれ、接続層の所定の領域ないしはバリア層の所定の領域を除去する。図５の実施例では、半導体チップが完成した場合に該半導体チップの半導体ボディへの電流注入が望ましくない接続層４の領域を除去する。それに対して図６の方法では、半導体チップが完成した場合に電流注入が望まれる接続層の領域を露出する。半導体層列のこのような構造化によって、とりわけ、半導体チップのバリア領域と端子領域とがすでに画定される。

その後、半導体層列２１の基板２２と反対側の面にコンタクト層６を設ける。このコンタクト層６はバリア領域８においてバリア層５に接し、端子領域７において接続層４に接する。接続層６は端子領域７を介して活性領域に導電接続され、該活性領域で生成された光に対して透過性である。ここでは、ＴＣＯコンタクト層６とりわけＺｎＯコンタクト層が特に適している。コンタクト層６はスパッタリングまたはＰＥＣＶＤによって、とりわけ真空処理で半導体層列２１に堆積することができる。

コンタクト層６を設けた後、この層結合体をさらに焼結することができる。このようにして有利には、接続層４に対するコンタクト層の電気的なコンタクト特性が改善される。半導体層列と該半導体層列上に設けられたコンタクト層とを有する層結合体はたとえば、４５０℃で５分以上、たとえば７分焼結される。

コンタクト層６は実質的にはバリア層に電気的に接続されず、接続層４にのみ電気的に接続されるので、コンタクト層を全面で半導体層列上に設けることができる。その次にコンタクト層を構造化すること、または構造化して設けることを省略することができ、それでもなお、局所的な電流注入を実現することができる。また、コンタクト層と、半導体層列に局所的な電流注入を行うための電流透過開口を有するバリア領域との間に構造化された誘電体層を設けることも、省略することができる。

その次に、コンタクト層６の半導体層列２１と反対側の面に鏡面層９を設ける。鏡面層は有利には金属で形成されるか、または金属含有合金として形成される。鏡面層はたとえば蒸着またはスパッタリングによって層結合体に、とりわけ真空処理で堆積することができる。たとえばこの鏡面層は、ＡｕまたはＡｕＺｎを含むか、またはＡｕまたはＡｕＺｎから成る。鏡面層を全面で層結合体に堆積することができる。

このようにして得られた構造体が図５Ｃないしは６Ｃに概略的に示されている。一続きで形成されたこのコンタクト層６により、鏡面層９と半導体層列の半導体材料との間に直接的なコンタクトが発生するのが阻止され、鏡面層と半導体材料との間に反射率を低減する合金の形成が生じるのが回避される。

次に鏡面層９の基板と反対側の面に、層構造体を結合層１１によって担体１０に固定する。この担体は、たとえばＧｅまたはＧａＡｓを含有することができる。結合層１１は有利には導電性に形成される。結合層１１ははんだ層として形成するか、または導電性に形成された接着層として形成するか、またはウェハボンディング法で形成された層として形成することができる。

その次に基板を少なくとも局所的に（図示されていない）半導体層列２１から除去するか、または完全に除去し、たとえばエッチングまたはレーザアブレーション法によって除去する。その際に有利なのは、半導体層列２１のコンタクト層６と反対側の上面１３の少なくとも１つの領域を露出し、次にこの領域に電極１４を設け、とりわけ堆積することができる。しかし有利には、基板２２を完全に除去する。このようにして、チップの構成高さを低減することができる。

コンタクト層６の半導体層列２１と反対側の面に、とりわけ担体１０の半導体層列２１と反対側の面に適切な時点で、半導体チップを電気的な外部端子導体に取り付けるための実装電極１２を設け、たとえばメタライジングを設ける。半導体層列２１によって形成された半導体ボディを備えそのつどの方法によって製造された半導体チップ１は、図５Ｄないしは６Ｄに概略的に示されている。

この方法はもちろん、複数の半導体チップをウェハ結合体で同時に製造するためにも使用することができる。その際には、局所的な電流注入を行うためのコンタクト構造体をチップが有するように特に簡単かつ低コストで製造することができる。その際には、コンタクト層を全面でウェハ全体に堆積することができる。ここでは電気的接続は、半導体層列に画定された端子領域を介して行われる。

本願は、２００６年４月２７日付けのドイツ連邦共和国特許出願第１０２００６０１９７２５．９号および２００６年７月２７日付けのドイツ連邦共和国特許出願第１０２００６０３４８４７．８号の優先権を主張するものであり、その全体の開示内容は参照により明示的に本願に含まれるものとする。

なお本発明は、実施例に基づいたこれまでの説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはこのような特徴またはこのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていない場合であっても当てはまる。

本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの第１の実施例の概略的な断面図を示している。 本発明による半導体チップの別の実施例の概略的な断面図を示している。 オプトエレクトロニクス半導体チップの別の実施例の概略的な断面図を示している。 本発明の半導体チップのための半導体ボディの上面ないしは下面の概略的な平面図である。 オプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を形成するための本発明の製造方法の第１の実施例の中間ステップを概略的な断面図で示す。 オプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を形成するための本発明の製造方法の別の実施例の中間ステップを概略的な断面図で示す。

Claims (30)

1. 半導体ボディ（２）と、該半導体ボディ上に配置された光透過性かつ導電性のコンタクト層（６）とを備えたオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）において、
   該半導体ボディ（２）は、半導体層列と、光生成に適した活性領域（３）とを有し、
   該コンタクト層（６）は該活性領域に導電接続されており、
   該コンタクト層は該半導体層列のバリア層（５）と該半導体層列の接続層（４）とにわたって延在し、該接続層の端子領域（７）を介して該活性領域に導電接続されていることを特徴とする、オプトエレクトロニクス半導体チップ。
2. 前記コンタクト層（６）はバリア領域（８）において前記バリア層（５）に接し、かつ／または、前記端子領域（７）において前記接続層（４）に接する、請求項１記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
3. 前記接続層（４）との前記コンタクト層（６）の電気的な接触抵抗は、前記バリア層（５）との該コンタクト層の電気的な接触抵抗より低い、請求項１または２記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
4. 前記コンタクト層（６）は光透過性かつ導電性の酸化物を含有し、とりわけ金属酸化物を含有し、たとえば酸化亜鉛、酸化錫またはインジウム錫酸化物を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
5. 前記コンタクト層（６）の前記活性領域（３）と反対側の面に鏡面層（９）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
6. 前記鏡面層（９）は金属を含有する、請求項５記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
7. 前記鏡面層（９）はＡｕを含有し、前記コンタクト層（６）はＺｎＯを含有する、請求項４および６に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
8. 前記バリア層（５）の導電型と前記接続層（４）の導電層とは異なる、請求項１から７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
9. 前記活性領域（３）の前記バリア層（５）と反対側の面に配置された、前記半導体層列の半導体層の導電型と、前記バリア層の導電型とは同じである、請求項８記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
10. 前記接続層（４）はドーピングされて形成され、前記バリア層（５）はドーピングされずに形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
11. 前記接続層（４）の導電型と前記バリア層（５）の導電型とは同じであり、かつ、該接続層のドーパント濃度は該バリア層のドーパント濃度より高い、請求項１から７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
12. 前記接続層（４）はｐ型に形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
13. 前記接続層（４）は前記活性領域（３）と前記バリア層（５）との間に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
14. 前記バリア層（５）は切欠部を有し、
    該切欠部は前記コンタクト層（６）を貫通して延在する、請求項１から１３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
15. 前記バリア層（５）は前記活性領域（３）と前記接続層（４）との間に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項または請求項１４記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
16. 前記接続層（４）は切欠部を有し、
    該切欠部は前記コンタクト層（６）を貫通して延在する、請求項１から１５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
17. 前記コンタクト層（６）は切欠無しの層として形成されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
18. 前記接続層（４）と前記バリア層（５）とは前記半導体ボディ（２）にモノリシック集積されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
19. 前記半導体ボディ（２）は薄膜半導体ボディとして形成されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
20. 表面上に前記半導体層列が配置される担体（１０）を含み、
    前記コンタクト層（６）は該半導体層列と該担体との間に配置される、請求項１９記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
21. 前記担体（１０）は前記半導体層列の成長基板（２２）とは異なる、請求項２０記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
22. 前記バリア領域（８）は、前記半導体ボディの該バリア領域と反対側の面に配置された、半導体チップの電極（１４）を被覆する、請求項２から２１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
23. 前記バリア領域（８）はオプトエレクトロニクス半導体チップの縁部領域に配置されている、請求項２から２１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
24. 複数のバリア領域（８０，８１，８２）が設けられており、
    該複数のバリア領域のうち１つ（８０）は、前記半導体ボディのバリア領域と反対側の面に配置された、オプトエレクトロニクス半導体チップの電極（１４）を被覆し、別のバリア領域（８２）が該オプトエレクトロニクス半導体チップの縁部領域に配置されている、請求項２２および２３記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
25. 前記バリア領域（８０，８１，８２）は繋がって形成されている、請求項２４記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
26. 光生成に適したオプトエレクトロニクス半導体チップのためのコンタクト構造体を製造するための製造方法において、
    ・接続層（４）と、該接続層（４）上に配置されるバリア層（５）とを備えた半導体層列（２１）を設けるステップと、
    ・該バリア層を露出するように該半導体層列の該接続層を局所的に除去するか、または該接続層を露出するように該半導体層列のバリア層を局所的に除去するステップと、
    ・光透過性かつ導電性のコンタクト層（６）を該半導体層列上に設け、該コンタクト層は該接続層に直接配置され、かつ該バリア層にも直接配置されるようにするステップ
    とを有することを特徴とする製造方法。
27. 前記コンタクト層（６）を前記半導体層列上に堆積する、請求項２６記載の製造方法。
28. 前記コンタクト層（６）を設けた後に焼結処理を行う、請求項２６または２７記載の製造方法。
29. 前記コンタクト層（６）の前記接続層（４）と反対側の面に鏡面層（９）を設ける、請求項２６から２８までのいずれか１項記載の製造方法。
30. 請求項１から２５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）の製造で実施される、請求項２６から２９までのいずれか１項記載の製造方法。

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