JP4623953B2 - 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
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Description
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 (30)
- 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
形式の半導体チップにおいて、
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おり、
前記ミラー層(40)は、前記支持板(50)の上に配置された結合層(43)と、前記結合層(43)の上に配置された保護層(42)と、前記保護層(42)の上に配置された反射率の高い層(41)とを有しており、
前記反射率の高い層(41)は、銀またはアルミニウムを含有しており、
前記保護層(42)は、チタン窒化物を含んでおり、
前記結合層(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
ことを特徴とする半導体チップ。 - 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。 - 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)を備えた形式の半導体チップにおいて、
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、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おり、
前記ミラー層(40)は、前記支持板(50)の上に配置された結合層(43)と、前記結合層(43)の上に配置された保護層(42)と、前記保護層(42)の上に配置された反射率の高い層(41)とを有しており、
前記反射率の高い層(41)は、銀またはアルミニウムを含有しており、
前記保護層(42)は、チタン窒化物を含んでおり、
前記結合層(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
ことを特徴とする半導体チップ。 - 取り出し層(16)が、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。 - 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、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。 - 反射部分面(14)は、ピラミッド形状の構造部(15)を形成する
請求項1,2,4または5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。 - 取り出し部分面(14)は、ピラミッド形状の構造部(15)を形成する
請求項3記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。 - 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。 - 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8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。 - 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9記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。 - 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9または10記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。 - 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深さである
請求項9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。 - 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9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。 - 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9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。 - 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1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。 - 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15記載の電磁ビームを放出する半導体チップ。 - 半導体チップは薄膜素子であり、エピタキシャル形成された半導体層スタック(1)の成長後に、該薄膜素子から成長基板ウェハ(10)が少なくとも部分的に除去されている
請求項1から16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。 - 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。 - 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16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。 - 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、かつ前記エピタキシャル成長の間に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、
前記ミラー層(40)は、結合層(43)と、前記結合層(43)の上に配置された保護層(42)と、前記保護層(42)の上に配置されて前記p導電性半導体層(13)に被着された反射率の高い層(41)とを有しており、
前記反射率の高い層(41)は、銀またはアルミニウムを含有しており、
前記保護層(42)は、チタン窒化物を含んでおり、
前記結合層(43)は、金、錫および/またはこれら金属の合金から成っており、
(d) 該ミラー層(40)の前記結合層(43)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
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。 - 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、
前記ミラー層(40)は、結合層(43)と、前記結合層(43)の上に配置された保護層(42)と、前記保護層(42)の上に配置されて前記p導電性半導体層(13)に被着された反射率の高い層(41)とを有しており、
前記反射率の高い層(41)は、銀またはアルミニウムを含有しており、
前記保護層(42)は、チタン窒化物を含んでおり、
前記結合層(43)は、金、錫および/またはこれら金属の合金から成っており、
(d) 該ミラー層(40)の前記結合層(43)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してまたは機械的に構造化して、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
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。 - 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構造化される
請求項20記載の方法。 - 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してまたは機械的に構造化して、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20または22記載の方法。 - 複数の平坦な部分面(14)は、ピラミッド形状の構造部(15)を形成する
請求項21から23までのいずれか1項記載の方法。 - 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)上に前記反射率の高い層(41)を被着し、
該反射率の高い層(41)上に前記保護層(42)を被着し、
該保護層(42)上に結合層(43)を被着する
請求項20から24までのいずれか1項記載の方法。 - 前記反射率の高い層(41)、前記保護層(42)および/または前記結合層(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25記載の方法。 - 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20から26までのいずれか1項記載の方法。 - 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)に構造化し、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20から27までのいずれか1項記載の方法。 - 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28記載の方法。 - 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構造化する
請求項28または29記載の方法。
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