(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射を発生させるための少なくとも１つの活性層（３）を有する半導体積層体（２）と、前記半導体積層体（２）の放射伝播エリア（２０）上に設置された光取り出し構造（４）と、を備えたオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）であって、
−  前記光取り出し構造（４）の材料は前記半導体積層体（２）の材料と異なり、
−  前記光取り出し構造（４）の材料の屈折率と前記半導体積層体（２）の材料の屈折率とは、最大で３０％異なり、
−  前記光取り出し構造（４）の側面（４０）の合計面積は、前記放射伝播エリア（２０）の面積の少なくとも５％に達し、
前記光取り出し構造（４）は、前記放射伝播エリア（２０）上に直接設置され、
前記光取り出し構造（４）の前記材料により複数の島部（６）が形成され、隣接する前記島部（６）は互いに離間しており、
少なくとも１つの導電層（５）が、前記半導体積層体（２）の前記放射伝播エリア（２０）上の領域に設けられ、
前記導電層（５）は透明導電性酸化物により形成され、
前記光取り出し構造（４）は前記導電層（５）を完全に貫通しており、
前記光取り出し構造（４）の高さは、前記放射伝播エリア（２０）に対して垂直方向で０．３〜１０μｍであり、
前記導電層（５）の厚さは、前記放射伝播エリア（２０）に対して垂直方向で２５０ｎｍ以下であり、よって前記導電層（５）の厚さが前記光取り出し構造（４）の高さよりも小さくされている、
オプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項２】
前記側面（４０）は、前記放射伝播エリア（２０）に対して少なくとも１５°、最大で７５°の角度（α）を成す、前記光取り出し構造（４）の境界エリア、または、当該境界エリアの部分である、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項３】
前記放射伝播エリア（２０）に平行な方向の前記光取り出し構造（４）の横方向長さ（Ｌ）は１〜３μｍであり、
前記放射伝播エリア（２０）に垂直な方向の前記光取り出し構造（４）の高さ（Ｈ）は０．５〜３μｍである、請求項１または請求項２に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項４】
前記半導体積層体（２）の両主面と前記導電層（５）とは滑面であって粗面でなく、よって前記放射伝播エリア（２０）は滑面であり、
前記放射伝播エリア（２０）は前記導電層（５）及び前記光取り出し構造（４）によって完全に覆われている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項５】
前記光取り出し構造（４）は、円角錐状、球セグメント状、ドーム状、および／または円錐台状に形成され、
前記光取り出し構造（４）のベース面は前記放射伝播エリア（２０）に対向する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項６】
前記導電層（５）は、前記放射伝播エリア（２０）に沿って電流を拡散させるために、前記半導体積層体（２）のｐ導電層（９）によって形成された前記放射伝播エリア（２０）上に直接設置されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項７】
前記島部（６）のそれぞれが、前記光取り出し構造（４）の構造要素により形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項８】
前記光取り出し構造（４）の前記材料は、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＳｉＣ，ＢＮ、Ｔａ２Ｏ５のうちの１つを含むか、または、これらの１つからなり、
前記導電層（５）は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または、酸化亜鉛からなる、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項９】
前記光取り出し構造（４）のそれぞれは、隣接する光取り出し構造（４）間でそれ自身を構成する材料によっては接続されていない、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項１０】
前記光取り出し構造（４）の前記側面（４０）の合計面積は、前記放射伝播エリア（２０）の面積の少なくとも２０％に達する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項１１】
前記光取り出し構造（４）の前記材料の屈折率は、２．４〜２．６である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項１２】
−  前記半導体積層体（２）の前記材料はＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、および／またはＡｌＩｎＧａＮをベースとしており、
−  前記放射伝播エリア（２０）と前記光取り出し構造（４）の前記側面（４０）とが成す角度（α）は３０°〜６０°であり、
−  前記光取り出し構造（４）は円錐台状であり、かつ、ＴｉＯ２からなる、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項１３】
−  少なくとも１つの活性層（３）を有する半導体積層体（２）を成長基板（７）上に成長させるステップと、
−  前記半導体積層体（２）の放射伝播エリア（２０）に、感光性材料（１５）を塗布して、パターニングするステップと、
−  部分領域（１６）において前記感光性材料（１５）を除去するステップと、
−  光取り出し構造（４）を前記放射伝播エリア（２０）上の前記部分領域（１６）内に少なくとも間接的に形成するステップと、
−  前記感光性材料（１５）を除去するステップと、を含み、
前記光取り出し構造（４）の材料は前記半導体積層体（２）の材料と異なり、
前記光取り出し構造（４）の前記材料の屈折率と前記半導体積層体（２）の前記材料の屈折率とは、最大で３０％異なり、
前記光取り出し構造（４）の側面の合計面積は、前記放射伝播エリア（２０）の面積の少なくとも３０％に達し、
前記光取り出し構造（４）は、前記放射伝播エリア（２０）上に直接設置され、
前記光取り出し構造（４）の前記材料により複数の島部（６）が形成され、隣接する前記島部（６）は互いに離間しており、
少なくとも１つの導電層（５）が、前記半導体積層体（２）の前記放射伝播エリア（２０）上の領域に設けられ、
前記導電層（５）は透明導電性酸化物により形成され、
前記光取り出し構造（４）は前記導電層（５）を完全に貫通しており、
前記光取り出し構造（４）の高さは、前記放射伝播エリア（２０）に対して垂直方向で０．３〜１０μｍであり、
前記導電層（５）の厚さは、前記放射伝播エリア（２０）に対して垂直方向で２５０ｎｍ以下であり、よって前記導電層（５）の厚さが前記光取り出し構造（４）の高さよりも小さくされている、
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法。
【請求項１４】
前記感光性材料（１５）の塗布およびパターニングの前に、前記導電層（５）が少なくとも前記感光性材料（１５）と前記放射伝播エリア（２０）との間の領域に形成され、
前記部分領域（１６）における前記感光性材料（１５）の除去により、前記導電層（５）は、前記部分領域（１６）において部分的に除去され、
前記成長基板（７）の両主面は滑面である、
請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）が製造される、請求項１３または請求項１４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
オプトエレクトロニクス半導体チップが特定される。さらに、オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法が特定される。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、発光半導体ダイオードおよび発光半導体ダイオードの製造方法に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２６７６４０号明細書
【特許文献２】国際公開第２００５／０８１３１９号
【発明の概要】
【０００４】
光取り出し効率の高いオプトエレクトロニクス半導体チップを特定することを目的とする。さらに、オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法を特定することを目的とする。
【０００５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、本オプトエレクトロニクス半導体チップは、電磁放射を発生させるための活性層を少なくとも１つ有する半導体積層体を有する。活性層は少なくとも１つのｐｎ接合および／または少なくとも１つの量子井戸を有することができる。一例として、特許文献２に記載されているように、本半導体チップは薄膜チップとすることができる。ここで、半導体チップおよびその製造方法に関する特許文献２の開示内容は、本願に援用される。さらに、半導体積層体は、クラッド層、導波層、および／または電流拡散層を有することができる。
【０００６】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層全体は同一の材料系をベースとしており、半導体積層体の個々の層は異なる材料組成、例えば異なるドープ材を有することができる。一例として、半導体積層体をＧａＮ、ＧａＰ、またはＧａＡｓベースとし、特に、例えばＡｌおよび／またはＩｎの比率を半導体積層内で変化させることができる。同様に、半導体積層体は、Ｐ、Ｂ、Ｍｇ、および／またはＺｎを様々な比率で有することができる。
【０００７】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップは、動作中に活性層で発生した放射を半導体チップから取り出す効率である、光取り出し効率（coupling-out efficiency）を向上させるよう設計された光取り出し構造を有する。
【０００８】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は側面（facet）を有する。かかる場合、全ての側面は、半導体積層体と反対方向に向き、かつ、半導体積層体の放射伝播エリアに対して１５°〜７５°の角度を成す、光取り出し構造の全境界エリアまたは境界エリアの一部である。光取り出し構造の側面は、単一の連続エリアにより形成することができる。光取り出し構造が円錐台形の場合、例えば、側面は円錐台の横外面エリアにより形成される。また、光取り出し構造が半球状である場合、例えば、側面は、その接線が放射伝播エリアに対して１５°〜７５°の角度を成す境界エリアの部分のみに該当する。ここで、接線はいずれの場合も放射伝播エリアに対して垂直な面内に存在する。
【０００９】
かかる場合、オプトエレクトロニクス半導体チップの放射伝播エリアは、特に製造誤差範囲内で平坦である領域であって、半導体積層体の成長方向に対して垂直な方向に配向し、成長方向に対して垂直な方向に半導体積層体の境界を定める領域であることが好ましい。つまり、放射伝播エリアは、半導体積層体の一主面である。特に、放射伝播エリアは、キャリアまたは基板と反対方向に向く半導体積層体面に位置する。放射伝播エリアは、半導体積層体で発生した放射の少なくとも一部が放射伝播エリアを通過して半導体積層体から出射するように設計される。
【００１０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、半導体積層体の放射伝播エリア上に少なくとも間接的に設置される。つまり、例えば、半導体積層体と電気接触するための電極材料を光取り出し構造と放射伝播エリアとの間に配置することができる。
【００１１】
しかしながら、光取り出し構造は放射伝播エリア上に直接設置することが好ましい。言い換えると、光取り出し構造の構成材料は、少なくとも一領域において、放射伝播エリア、すなわち、放射伝播エリアを形成した半導体積層体の半導体材料と直接接触している。
【００１２】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料は半導体積層体の材料と異なる。ここで「異なる」とは、光取り出し構造が半導体積層体とは異なる材料系をベースにしていることを意味する。したがって、特に「異なる」とは、光取り出し構造の材料と半導体積層体の材料とが単にドープ材や成分比率で異なることを意味しない。例えば、半導体積層体をＧａＮベースとする一方、光取り出し構造をＴｉＯ２ベースとする。
【００１３】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料と屈折率と半導体積層体の材料の屈折率とは、最大で３０％異なる。言い換えると、両材料の屈折率の差を半導体積層体材料の屈折率で割った商の絶対値は０．３０以下である。かかる場合、半導体積層体の材料は、特に、放射伝播エリアの形成に用いた半導体積層体材料を意味することを理解されたい。したがって、光取り出し構造および半導体積層体は、互いに異なる屈折率を有することができる。
【００１４】
ここで「屈折率」とは、特に、いずれの場合も関連波長または関連波長範囲における屈折率を意味するものと理解されたい。「関連波長」とは、特に、半導体積層体で発生する放射の波長である。
【００１５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の側面の合計面積は、放射伝播エリアの面積の少なくとも５％、好ましくは少なくとも２０％、特に少なくとも６０％に達する。言い換えると、全ての側面の合計、すなわち、放射伝播エリアに対して斜めに配置された、光取り出し構造の全境界エリアの面積の合計が、少なくとも上記数値となる。したがって、側面の合計面積は放射伝播エリアの面積と関連している。
【００１６】
少なくとも一実施形態において、側面の合計面積を放射伝播エリアの面積よりも大きくすることも可能である。かかる場合、側面の合計面積は放射伝播エリアの面積の１００％を超える。
【００１７】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップは、電磁放射を発生するようにされた活性層を少なくとも１つ有する半導体積層体を有する。さらに、オプトエレクトロニクス半導体チップは、半導体積層体の放射伝播エリア上に少なくとも間接的に設置された光取り出し構造を有する。かかる場合、光取り出し構造の材料は半導体積層体の材料と異なる。光取り出し構造の材料および半導体積層体の材料の屈折率は、最大で３０％異なる。
【００１８】
さらに、光取り出し構造の側面の合計面積は放射伝播エリアの面積の少なくとも５％に達する。
【００１９】
このような、特には半導体積層体材料との屈折率の差が小さい光取り出し構造により、半導体チップで発生した放射を取り出す際に、高い光取り出し効率を確保することができる。光取り出し構造の材料を半導体積層体とは異ならせているため、光取り出し構造の製造を簡素化することができ、またそのため、オプトエレクトロニクス半導体チップの製造も簡素化することができる。
【００２０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は放射伝播エリアの少なくとも２０％、特に少なくとも４０％を覆う。光取り出し構造が放射伝播エリアに直接接触して場合、放射伝播エリアが光取り出し構造に直接接触している面積は、それぞれ、少なくとも２０％または少なくとも４０％である。光取り出し構造が放射伝播エリア上に間接的に設置されている場合、半導体積層体に対向する光取り出し構造エリアの放射伝播エリアへの投射像が、放射伝播エリアの少なくとも２０％を占める。ここで、投射は放射伝播エリアに対して垂直方向に行う。
【００２１】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は放射伝播エリアの最大８０％を覆う。
【００２２】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料の屈折率と半導体積層体の材料の屈折率とは、最大で２０％、特に、最大で１０％異なる。かかる相違が、例えば、最大１０％であって、半導体積層体の屈折率が約２．５である場合、光取り出し構造の材料の屈折率は２．２５〜２．７５である。
【００２３】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料の屈折率と半導体積層体の材料の屈折率とは、最大５％異なる。
【００２４】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造で覆われる放射伝播エリアの比率は、３５％超６５％未満である。
【００２５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、規則的な、特には二次元パターンで放射伝播エリア上に配置される。ここで「規則的」とは、パターンが単位セルを有することを意味しうる。光取り出し構造の規則的な配置は、例えば、フォトリソグラフィー法により達成することができる。
【００２６】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、放射伝播エリア上に六角格子パターンに配置される。言い換えると、光取り出し構造の単位セルは六角形、特に正六角形および／または等辺六角形である。
【００２７】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の横方向長さ（lateral extent）、すなわち放射伝播エリアに平行な方向の長さは、０．２〜１０μｍ、特に１〜３μｍである。光取り出し構造の横方向長さは半導体積層体で発生する放射の波長より大きいことが好ましい。特に、光取り出し構造の横方向長さは放射波長の少なくとも２倍に相当する。ここで、「波長」は半導体積層体材料で発生する放射の波長である。
【００２８】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料で形成された島部が形成され、隣接する島部同士は互いに離間している。言い換えると、光取り出し構造の隣接する島部は、互いに接触しない。したがって、隣接する光取り出し構造または島部同士は、光取り出し構造自体の材料により接続されない。島部はいずれも、特に、光取り出し構造の正確に１つの構造要素により形成されている。一例として、島部は次いで円錐台状とされる。
【００２９】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、隣接する光取り出し構造または島部の距離は、半導体積層体で発生する放射の真空波長と少なくとも同じ大きさとする。その結果、例えば、回折格子を用いた場合と同様に効果を軽減することができる。
【００３０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、球セグメント状、ドーム状、ピラミッド状、および／または円錐台状に形成され、光取り出し構造のベース面は放射伝播エリアに対向する。かかる場合、ベース面は、例えば、ドーム、角錐台、または円錐台のベース面と対応する。これら光取り出し構造の側面と放射伝播エリアとが成す角度は、例えば、約４５°である。
【００３１】
「ドーム状に」とは、放射伝播エリアと反対方向に向いている、立体光取り出し構造の境界エリア（特に１つの境界エリア）が曲線状すなわち球状とされることを意味する。そして、この光取り出し構造の側面は、放射伝播エリアに対して１５°〜７５°の角度を成す境界エリアの部分である。
【００３２】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、放射伝播エリアに対して垂直方向の光取り出し構造の高さは、０．３〜１０μｍ、特に０．５〜３μｍである。
【００３３】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の横方向長さは、光取り出し構造の高さと同一または略同一である。「略同一」とは、高さと横方向長さとが２５％未満、特に１０％未満異なっていることを意味しうる。
【００３４】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、放射伝播エリアの全面は、製造誤差範囲内において、光取り出し構造により均一に覆われている。つまり、放射伝播エリアの全面における光取り出し構造の配置パターンは、製造誤差範囲内において、変化しない。
【００３５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、球セグメント状に形成される、ここで、「球セグメント状に」とは、光取り出し構造を楕円球セグメントの形状にできることを排除しない。
【００３６】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料は、半導体積層体で発生する放射に対して透過性である。言い換えると、半導体積層体で発生して光取り出し構造を通過する放射の２０％未満、特に５％未満が光取り出し構造の材料により吸収される。したがって、光取り出し構造は発生する放射を透過するように形成されている。
【００３７】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料は、半導体積層体で発生した放射に対する散乱効果を有する。好ましくは、光取り出し構造の材料は、半導体積層体で発生して光取り出し構造を通過する放射の２０％未満、特に５％未満を吸収する。
【００３８】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、複数の開口（opening）が形成された層状の連続領域を少なくとも１つ有する。開口は、当該層状領域を放射伝播エリアの方向に完全に貫通する。開口は、少なくとも半導体積層体の放射伝播エリアまで延在することが好ましい。また、開口は半導体積層体内にまで、すなわち深く、貫通しないことが好ましい。光取り出し構造の側面は、少なくとも部分的に開口により形成される。言い換えると、光取り出し構造の材料からなる層が、放射伝播エリアの少なくとも部分領域に形成され、開口、穿口（perforation）、切り抜き（cut-out）、または穴（hole）が当該層に形成される。開口により、層内に横方向界面が形成される。横方向界面は、少なくとも部分的に、光取り出し構造の側面を形成する。開口は放射伝播エリアに向かって先細りとなることが好ましい。一例として、開口の形状は、狭いベース面側が放射伝播エリアに対向した円錐台状または角錐台状である。
【００３９】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は誘電材料により形成される。「誘電」とはまた、特に、光取り出し構造の材料の比導電率が、放射伝播エリアを形成する半導体積層体の材料の比導電率より少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも１００倍小さいことを意味しうる。したがって、かかる場合、「誘電」とは、光取り出し構造の材料が比導電率の小さい半導体特性を有するということを必ずしも排除しない。
【００４０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料は導電性である。光取り出し構造の材料の導電率は、半導体積層体の材料の導電率よりも大きいことが好ましい。
【００４１】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料は、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、ＡｌＮ、ＳｉＣ，ＢＮ、Ｔａ２Ｏ５のうちの１つを含むか、または、これら物質の１つからなる。
【００４２】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の材料の屈折率は少なくとも２．１、好ましくは２．２５、特に２．４である。
【００４３】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つの導電層が半導体積層体の放射伝播エリア上に設けられる。導電層は、特に、透明導電性酸化物により形成される。導電層は、横方向導電率が高くなるように設計される。したがって、導電層により、放射伝播エリア全面から半導体積層体に均一に電流を印可することができる。一例として、導電層はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、またはＺｎＯで形成されるか、または、これら材料の１つからなる。
【００４４】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、導電層は部分的に、好ましくは全体的に、光取り出し構造により貫通される。例として、エッチング等により導電層に穴を形成し、この穴の中に光取り出し構造を設置または成長させる。かかる場合、光取り出し構造の材料は、放射伝播エリアの材料と直接接触していることが好ましい。光取り出し構造が導電層を貫通しているため、高い取り出し効率を確保することができる。高取り出し効率が得られることは、特に、屈折率が約２．５であるＧａＮ等と比較して透明導電性酸化物等の屈折率が２．０程度と比較的小さいことからも言える。
【００４５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造が形成された放射伝播エリアは、ｎ導電材料により形成される。
【００４６】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、放射伝播エリアは、製造誤差範囲内において、平坦に形成される。
【００４７】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造は、半導体積層体から離れる方向に半導体積層体上方に伸びる。言い換えると、光取り出し構造は、半導体積層体の材料除去すなわち窪みにより形成するのではなく、半導体積層体の形成完了後、半導体積層体上に設置および／または成長させるものである。
【００４８】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体で発生する放射の波長は、紫外線、可視光線、および／または近赤外線のスペクトル範囲内である。したがって、放射の波長は２００〜１５００ｎｍ、特に３４０〜１０８０ｎｍである。
【００４９】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体で発生する放射の波長は、特に、６００ｎｍ以下である。したがって、放射は、特に、紫外線、または青色光もしくは緑色光により構成される。
【００５０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の側面と放射伝播エリアとが成す角度は、４０°〜５０°である。
【００５１】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体の材料はＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、および／またはＡｌＩｎＧａＮにより形成される。放射の波長は、特に、６００ｎｍ以下である。光取り出し構造の側面と放射伝播エリアとが成す角度は、３０°〜６０°である。さらに、光取り出し構造は円錐台状であり、また、ＴｉＯ２からなる。
【００５２】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の機能と作用様式は幾何光学により近似的に記述することができる。したがって、光取り出し構造は、特に、波動光学に基づくフォトニック結晶を形成しない。よって、光取り出し構造の典型的な長さスケール、すなわち周期性は、半導体積層体から取り出す放射の少なくとも一波長に相当する。
【００５３】
オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体の両主面にはパターンや凹凸がない。言い換えると、半導体積層体の両主面は滑面である。半導体チップが導電層を有する場合、導電層もまた、滑面であって粗面でないことが好ましい。
【００５４】
さらに、オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法が特定される。本製造方法は、例えば、上述の実施形態の少なくとも１つで特定したようなオプトエレクトロニクス半導体チップの製造に使用することができる。
【００５５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つの活性層を有する半導体積層体を基板上に成長させる。成長プロセスはエピタキシャル成長プロセスでありうる。基板は、特に、成長基板である。
【００５６】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、感光性材料を半導体積層体の放射伝播エリアに塗布し、次いでパターニングする。感光性材料は、例えば、光照射によりパターニングすることができるフォトレジスト等の材料である。かかる場合、光照射はまた、ＵＶ照射、Ｘ線照射、電子線照射、またはイオン照射でありうる。
【００５７】
構造化は、例えば、フォトマスクを介した露光、および、必要に応じて次いで行われる感光性材料の現像である。言い換えると、パターニングは、特に、感光性材料の光硬化領域の形成工程からなる。したがって、ここでは、「パターニング」は感光性材料の大幅な除去を意味しない。
【００５８】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、感光性材料は部分領域において除去される。除去プロセスは、エッチングまたは焼却（incineration）プロセスでありうる。一例として、感光性材料の未露光または露光領域は、焼却除去、湿式化学エッチング除去もしくはプラズマエッチング除去、および／または、溶媒により洗浄除去または溶解除去される。
【００５９】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、感光性材料の代わりに、例えば、スタンプ法またはプリント法により、半導体積層体の放射伝播エリア上にマスクを設置する。また、マスクの構成材料を特に均質な層状に塗布した後、当該材料の硬化前に開口を層内にスタンプ法等により形成する、いわゆるインプリント法を用いることもできる。そして、開口内に光取り出し構造を形成する。
【００６０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、光取り出し構造の構成材料を、特に製造誤差範囲内で均質な層状に半導体積層体の放射伝播エリア上に塗布する。次いで、例えば、フォトリソグラフィー法および／または湿式化学エッチングもしくは乾式化学エッチングにより、当該層を加工して光取り出し構造を形成する。
【００６１】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、放射伝播エリア上に少なくとも間接的に設置された光取り出し構造を、前記部分領域内に形成する。光取り出し構造の形成方法は、成長法および／または蒸着法でありうる。また、光取り出し構造を自己集合法により作製することもできる。
【００６２】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、特に光取り出し構造を形成した後、残った感光性材料を除去する。除去は、例えば、吹き飛ばし（blowing away）により行うことができる。この残留感光性材料除去プロセスはまた、感光性材料に堆積した、光取り出し構造の残留構成材料の除去にも使用することができる。
【００６３】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、本製造方法は下記のステップを含む。
−  少なくとも１つの活性層を有する半導体積層体を基板上に成長させるステップ
−  半導体積層体の放射伝播エリア上に感光性材料を塗布し、パターニングするステップ
−  部分領域において感光性材料を除去するステップ
−  放射伝播エリア上の部分領域内において、光取り出し構造を少なくとも間接的に形成するステップ
−  残った感光性材料を除去するステップ
【００６４】
各ステップは上記順番で行うことが好ましいが、製造するオプトエレクトロニクス半導体チップの具体的構成に応じて異なる順番で行うこともできる。
【００６５】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、感光性材料の塗布およびパターニングに先立って、導電層、特に正確には一つの導電層が、少なくとも感光性材料と半導体積層体の放射伝播エリアとの間に形成される。
【００６６】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、部分領域における感光性材料の除去と共に、導電層も当該部分領域において除去される。言い換えると、導電層の材料と感光性材料とが同一のステップ、特にエッチングにより除去される。したがって、導電層のパターン化すなわち構造化、および、光取り出し構造の形成に、感光性材料製の同じマスクが使用される。
【００６７】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、本製造方法は、成長した半導体積層体をキャリアに再ボンディングするステップを含む。したがって、キャリアは特に成長基板ではない。キャリアは、半導体積層体を機械的に担持および支持するように設計される。キャリアへの再ボンディングプロセスは、感光性材料の塗布・パターニング工程の前に行うことが好ましい。
【００６８】
オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法は、更なるステップを含みうる。一例として、電気接触部を形成するステップ、ウェハ構造体上で成長させた半導体積層体を複数の半導体チップへの個片化するステップ、および／または、半導体積層体および／または光取り出し構造のシリコーンまたはエポキシド等のポッティング材を塗布するステップが挙げられる。
【００６９】
本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップが使用できる応用分野は、例えば、ディスプレイのバックライト・システムやディスプレイ装置である。さらに、本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップはまた、投影用照明装置、ヘッドライト、発光体、または汎用照明に使用することができる。
【００７０】
以下、本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップおよびオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法を、例示的な実施形態に基づいて図面を参照して詳細に説明する。ここで、同一の参照符号は、それぞれの図面において同一の構成要素を示すが、図示された要素は、縮尺どおりとみなすべきでなく、むしろ、個々の要素が、より理解しやすいように誇張された寸法で図示されている場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本明細書に記載の例示的な一実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの概略断面図
【図２】本明細書に記載の更なる例示的な一実施形態による半導体チップの概略断面図
【図３】本明細書に記載の更なる例示的な一実施形態による半導体チップの概略断面図
【図４】本明細書に記載の更なる例示的な一実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの放射伝播エリアの概略平面図
【図５】本明細書に記載の更なる例示的な一実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの概略断面図
【図６】本明細書に記載の更なる例示的な一実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの概略断面図
【図７】本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップの、光取り出し構造および放射伝播エリアの概略平面図
【図８】本明細書に記載の半導体チップの、様々なパラメータに対する光取り出し効率の依存性を示す概略図
【図９】本明細書に記載の半導体チップの、様々なパラメータに対する光取り出し効率の依存性を示す概略図
【図１０】本明細書に記載のドーム状光取り出し構造の概略側面図
【図１１】本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の概略図
【図１２】本明細書に記載の更なる例示的な一実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの、概略平面図（Ａ）および概略断面図（Ｂ）
【発明を実施するための形態】
【００７２】
例示的な一実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップ１を図１に示す。半導体積層体２が基板７上に配置されている。半導体積層体２は、半導体チップ１の動作中に電磁放射を発生する活性層３を有する。半導体積層体２の両主面は、製造誤差範囲内で平滑であり、凹凸（roughening）は設けられていない。同様に、基板７の両主面も平滑である。
【００７３】
基板７と反対方向に向いている半導体積層体２の面は、半導体積層体２の材料からなる放射伝播エリア２０を形成している。放射伝播エリア２０は、基板７と反対方向に向き、かつ、製造誤差範囲内で平坦である、半導体積層体２との境界エリアを形成している。
【００７４】
放射伝播エリア２０には、放射伝播エリア２０と直接接触する光取り出し構造４が設置されている。光取り出し構造４の材料は半導体積層体２の材料とは異なる。放射伝播エリア２０に対して垂直方向の光取り出し構造４の高さＨは、約０．３〜４μｍである。放射伝播エリア２０に対して平行な方向の光取り出し構造４の横方向長さＬは、約１〜７μｍである。光取り出し構造４は、円錐角状に、好ましくは円錐台状に形成される。光取り出し構造４の横方向境界エリアを形成する側面４０は、放射伝播エリア２０に対して角度αを成し、これは約１５°〜７５°であり、例えば６０°前後である。側面４０の合計面積は、放射伝播エリア２０の面積の少なくとも５０％に達する。また、側面４０の合計面積を放射伝播エリア２０の面積より大きくすることもできる。
【００７５】
光取り出し構造４の材料は、半導体積層体２で発生する放射に対して透過性がある。さらに、光取り出し構造４の材料の導電率は、半導体積層体２の材料の導電率よりも著しく低い。放射伝播エリア２０の半導体積層体２の材料の屈折率と、光取り出し構造４の材料の屈折率とは、最大で５％異なる。
【００７６】
基板７は、半導体積層体２を成長させた成長基板でありうる。また、基板７は、半導体積層体２を再ボンディングまたはウェハ移載プロセス等により固定したキャリア基板とすることもできる。
【００７７】
図２はオプトエレクトロニクス半導体チップ１の更なる例示的な一実施形態を示す。ｎ導電層８が基板７上に成長している。ｎ導電層８はサファイアで形成することができる。ｎ導電層８は、少なくとも一部分において、半導体積層体２と同じようにＧａＮベースである。ｎ導層８には、基板７と反対方向に向く面に活性層３が成長しており、基板７から離れる方向のｎ導電層８上方には、ｐ導電層９が配置されている。放射伝播エリア２０に対して垂直方向のｐ導電層９の厚さは、ｎ導電層の厚さよりも著しく小さい。
【００７８】
放射伝播エリア２０に沿って電流を拡散させるための導電層５がｐ導電層９上に設けられている。導電層５は、例えば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または、酸化亜鉛からなる。本実施形態において、放射伝播エリア２０に対して垂直方向の導電層５の厚さは、２５０ｎｍ以下である。導電層５は、光取り出し構造４が放射伝播エリア２０と直接接触するように、光取り出し構造４により完全に貫通されている。半導体積層体２と反対側を向く導電層５の面は、製造誤差範囲内において、平滑にされている。
【００７９】
光取り出し構造４が形成される導電層５の切り抜き部は、エッチング法および／またはフォトリソグラフィー法により形成することができる。放射伝播エリア２０は平坦面とされ、光取り出し構造４は、放射伝播エリア２０に対して垂直方向に半導体積層体２上方に伸びている。したがって、光取り出し構造４は半導体積層体２の材料除去により形成されたものではない。
【００８０】
半導体積層体２と電気的接触させるために、ｎ型コンタクト部１０がｎ導電層８上に配置されている。ｐ型コンタクト部１１が導電層５上に配置されている。両コンタクト部１０，１１は、例えば、金属で形成される。
【００８１】
光取り出し構造４の他の形成方法としては、半導体積層体２をエッチングすることが考えられる。したがって、かかる場合、特にｎ導電層８またはｐ導電層９からの材料除去により、光取り出し構造が形成される。このような手法による光取り出し構造４の形成を可能にするためには、ｎ導電層８またはｐ導電層９を厚くして、光取り出し構造の高さＨを効率的な光取り出しを行うために必要な高さにしなければならない。
【００８２】
ｎ導電層８およびｐ導電層９が厚い場合、熱負荷等により当該層内に材料歪みが生じ、オプトエレクトロニクス半導体チップ１の寿命が短くなる可能性がある。したがって、特に、ｎ導電層８およびｐ導電層９の厚さはできる限り小さくすることが好ましい、ｎ導電層８およびｐ導電層９の厚さは小さくすることが好ましいため、半導体積層体２からの材料除去による光取り出し構造４の形成はクリティカルな工程である。過度に材料除去を行った場合、活性層３が損傷して半導体チップ１が使用不能となるからである。
【００８３】
したがって、半導体積層体２の材料除去を行わず、光取り出し構造を半導体積層体２に設置することにより、まず第１に、導電層８およびｐ導電層９のエッチングというクリティカルな工程が不要になる。さらに、導電層８およびｐ導電層９の厚さを小さくすることができるため、オプトエレクトロニクス半導体チップ１の長寿命化を図ることができる。
【００８４】
図３による半導体チップ１の例示的な一実施形態では、光取り出し構造４は円錐状に形成されている。側面４０と放射伝播エリア２０とが成す角度は約４５°である。
【００８５】
光取り出し構造４はｎ導電層８上に設置されている。ｎ導電層８の横方向導電率はｐ導電層９よりも大きいため、例えば、図２に示すような導電層を本例示的な一実施形態において設ける必要はない。
【００８６】
キャリア１３は、成長基板上で成長させた半導体積層体２を固定したキャリア基板により形成される。光取り出し構造４の形成前に、成長基板（不図示）は半導体積層体２から取り除かれている。
【００８７】
また、半導体チップ１はポッティング材（不図示）を有してもよい。ポッティング材は、例えば、半導体積層体２および光取り出し構造４を囲む。
【００８８】
図４は、例えば、図１〜図３のうちの１図による半導体チップ１における放射伝播エリア２０の一部を示す概略平面図である。光取り出し構造４は島部６を形成している。隣接する島部６または光取り出し構造４は互いに離間している。つまり、光取り出し構造４の材料または島部自体の材料により、互いに接続されていない。好ましくは各島部６が光取り出し構造４の１つと正確に対応するように、島部６はいずれも円錐状に形成されている。島部６間の距離ｄは、半導体積層体２で発生する放射の波長のよりも大きい。
【００８９】
光取り出し構造４は、放射伝播エリア２０全面に六角形パターン状に均一に設けられている。六角形パターンは、製造誤差範囲内において正六角形および等辺六角形である互いに同一の六角形から形成された格子１２により幾何学的に記述することができる。島部６または光取り出し構造４で覆われた放射伝播エリア２０の面積比率は約５０％である。
【００９０】
また、光取り出し構造４を六角格子１２ではなく、例えば正方格子または長方形格子のパターンで設けることもできる。図１〜図３とは対照的に、島部６または光取り出し構造４の形状は、球体または楕円球体のセグメントに類似したドーム状とすることもできる。
【００９１】
図５は、半導体積層体２を薄膜層としたオプトエレクトロニクス半導体１の例示的な一実施形態を示す。半導体積層体２が接続手段１４を介してキャリア１３に設けられている。キャリア１３は、活性層３を有する半導体積層体２を成長させた基板ではない。言い換えると、半導体積層体２は、成長基板（不図示）上で成長させた後、キャリア１３に再ボンディングしたものである。接続手段１４は金属はんだでありうる。接続手段１４は、半導体積層体２で発生する放射に対して反射効果を有することが好ましい。また、ｐ型コンタクト部１１が接続手段１４により形成されている。
【００９２】
また、接続手段１４を階層構造とすることもでき、例えば、１または複数のはんだと、少なくとも１つの蒸着金属層と、少なくとも１つの反射性（特に金属製）ミラー層とを有する。
【００９３】
キャリア１３に対向するｐ導電層９の放射伝播エリア２０に対して垂直方向の厚さは、約１００ｎｍ〜２μｍである。キャリア１３と反対方向に向いたｎ導電層８の厚さは、特に、約２〜１０μｍである。ｎ導電層８、ｐ導電層９、及び、活性層３を有する半導体積層体２の合計厚さは１〜７μｍであることが好ましい。ｐ導電層９、ｎ導電層８、及び、キャリア１３のいずれにも凹凸は設けられていない。キャリア１３の厚さは１００〜２００μｍであることが好ましい。接続手段１４の厚さは１〜１０μｍであることが好ましい。
【００９４】
円錐台形の光取り出し構造４は、半導体積層体２の放射伝播エリア２０上に直接設置されている。同様に、ｎ型コンタクト部１０も放射伝播エリア２０上に直接設置されている。ｎ型コンタクト部１０は、金属材料を含むか、または、金属材料からなることが好ましい。
【００９５】
また、例えば図２による例示的な一実施形態と同様に、図５において導電性材料を含む導電層（不図示）を光取り出し構造４間の領域にある放射伝播エリア２０上に配置してもよい。当該導電層の代わりに、または、当該導電層に加えて、光取り出し構造４の材料を導電性とすることができる。
【００９６】
図６による例示的な一実施形態では、半導体積層体２は切り抜き部１７を有する。切り抜き部１７は活性層３を一部において貫通している。コンタクト部１０，１１の一つが切り抜き部１７内に設置されている。本半導体チップ１の例示的な一実施形態において、ｎ型コンタクト部１０およびｐ型コンタクト部１１は、半導体積層体２の同じ面に設けられている。また、図６による図とは対照的に、コンタクト部１０，１１は、互いの端が半導体積層体２から離れる方向を向き、かつ揃うように設けることもできる。
【００９７】
図１〜図６による半導体チップ１の例示的な一実施形態の場合、光取り出し構造４の幾何学的形状は比較的シンプルである。図７は、より複雑な幾何学的形状すなわち構造を有する光取り出し構造４の例を示す。図７による光取り出し構造４は、いずれもライン状に簡素化して示されている。したがって、光取り出し構造４の側面４０、すなわち外形は図７において示されていない。
【００９８】
図７Ａによれば、光取り出し構造４は半導体積層体２の放射伝播エリア２０上に一本の螺旋状に連続して設けられている。したがって、光取り出し構造４は、連続し、途切れず、かつ細長い螺旋状の領域により形成されている。導電層５を放射伝播エリア２０上の光取り出し構造４の間の領域に設ける場合、導電層５が光取り出し構造４により途切れて互いに電気的に絶縁された部分領域は形成されない。言い換えると、任意で設けられる導電層５も、連続する途切れない面状領域により形成される。
【００９９】
さらに、円錐台状等に形成された更なる光取り出し構造４を、例えば、螺旋型光取り出し構造４の横側に、特には放射伝播エリア２０の端部領域内に設けることができる。
【０１００】
図７Ｂによる光取り出し構造４の例示的な一実施形態の場合、光取り出し構造４は平面図において円弧状の形状を有する。いずれの場合も、異なる円弧状光取り出し構造４が部分的に組み合っている。かかる場合、隣接する光取り出し構造４同士は接触しない。このような構成とすることにより、光取り出し構造４による放射伝播エリア２０の被覆率を特に高くすることができる。
【０１０１】
図７Ｃにおいて、光取り出し構造４はＬ字型およびＩ字型の形状を有する。特に、高い光取り出し効率を得るために、Ｉ字型光取り出し構造４の配置方向を交互に入れ替えている。さらに、図７Ｂおよび図７Ｃによる半導体チップ１のベース面外形はいずれも、平面図において長方形、特に非正方形である。
【０１０２】
図８は、半導体積層体２で発生した放射の半導体チップ１からの取り出し効率である光取り出し効率Ｅを光取り出し構造４の材料の屈折率ｎの関数として表したプロファイルを示す。ここで、光取り出し効率Ｅの最大値は１としている。図示された曲線は、ＧａＮをベースとした、屈折率２．５の半導体積層体２についてのものである。半導体積層体２および光取り出し構造４は同様に、屈折率が約１．４〜１．５のエポキシド、シリコーン、またはエポキシド−シリコーン複合材料からなるポッティング材により囲まれている。
【０１０３】
光取り出し構造４はＴｉＯ２からなり、また、ベース面外形が正方形の角錐台状である。光取り出し構造の高さＨは約７５０ｎｍ、横方向長さＬは約１μｍ、上面側の幅Ｗは約０．５μｍである（図９Ｂも参照）。
【０１０４】
光取り出し構造４の屈折率ｎが半導体積層体２の屈折率と同程度である場合、図８による光取り出し効率Ｅは最大となる。これは、光取り出し構造４の屈折率ｎが約２．５の場合であり、ＧａＮの屈折率にほぼ相当する。光取り出し構造４の材料の屈折率が２．５からずれると、光取り出し効率Ｅは大幅に減少する。
【０１０５】
図９Ａは、図８のものと類似の半導体チップ１について測定した、光取り出し構造４の高さＨおよび幾何学パラメータＴに対する光取り出し効率Ｅの依存性を示す。図９Ａによれば、本例ではＴｉＯ２で構成した光取り出し構造４の高さＨが約７５０ｎｍ以上であるときに、光取り出し効率Ｅが最大となる。
【０１０６】
光取り出し構造４の高さＨが大きくなるほど、光取り出し構造４の側面４０の総面積も大きくなる。側面４０の総面積が大きくなると光取り出し効率Ｅが向上するため、光取り出し構造４の高さＨは比較的大きくすべきである。ＴｉＯ２等の光取り出し構造４の材料は、例えば、半導体積層体２で発生する放射に対して低い残留吸収を示すので、光取り出し構造４の高さＨを過度に大きくすると吸収ロスにつながる。したがって、光取り出し構造４の高さＨは約０．５〜２μｍとすることが好ましい。図９Ｂによれば、図９Ａの光取り出し構造４はベース面外形が正方形の角錐台状である。光取り出し構造４の放射伝播エリア２０から離れた側の上面は幅Ｗを有する。幾何学パラメータＴは、光取り出し構造４の幅Ｗをその横方向長さＬで割った商であり、下記式が成り立つ。
【０１０７】
Ｔ＝Ｗ／Ｌ
【０１０８】
図９Ａから、幾何学的パラメータＴが減少するにつれて光取り出し効率Ｅが上昇することがわかる。言い換えると、側面４０が放射伝播エリア２０に対してほぼ垂直に配向した光取り出し構造４の場合、光取り出し効率が比較的低くなる。幾何学パラメータＴが減少するにつれて、側面４０の総面積、すなわち、放射伝播エリア２０に対して斜めに配向した光取り出し構造４の横側境界エリアの総面積が増加し、それに伴って光取り出し効率Ｅも上昇する。
【０１０９】
図１０は、ドーム状、すなわち球セグメント状の光取り出し構造４を示す。光取り出し構造４は、放射伝播エリア２０と反対方向に向いた単一の連続境界エリアを有する。光取り出し効率Ｅの上昇に貢献する側面４０は、特に、放射伝播エリア２０と１５°〜７５°の角度を成す境界エリアの部分のみから構成される。側面４０を形成する、光取り出し構造４の境界エリアの当該部分は、図１０において放射伝播エリア２０に対して平行な２本の一点鎖線で挟まれた領域内に存在する。
【０１１０】
図１１は、オプトエレクトロニクス半導体１の製造方法を示す。図１１Ａにおいて、活性層３を有する半導体積層体２が、成長基板である基板７上にエピタキシャル成長されている。
【０１１１】
図１１Ｂによる製造方法の任意のステップでは、導電層５が半導体積層体２の放射伝播エリア２０上に設けられている。この任意の導電層５は、例えば、ＩＴＯまたはＺｎＯ等の透明導電性酸化物からなる。
【０１１２】
図１１Ｃは、放射伝播エリア２０上または導電層５上に感光性材料１５の層を塗布し、パターニングする様子を示す。一例として、感光性材料１５はフォトレジストであり、形成する光取り出し構造４の高さＨよりも厚く塗布することが好ましい。感光性材料は、例えば、フォトマスク（図１１において不図示）を用いてパターニングされる。感光性材料１５は、次いで、必要に応じて現像することができる。
【０１１３】
図１１Ｄは、感光性材料１５、および任意で導電層５を、部分領域１６において除去する様子を示す。特に、部分領域１６において半導体積層体２の放射伝播エリア２０は被覆されていない。図１１Ｄとは対照的に、導電層５は厚さを薄くして部分領域１６内に残すこともできる。
【０１１４】
図１１Ｅによれば、光取り出し構造４が部分領域１６内に形成される。光取り出し構造４の材料４５を部分領域１６外の感光性材料１５上に堆積させることもできる。
【０１１５】
図１１Ｆによれば、図１１Ｄのステップで除去されなかった残留感光性材料１５を除去する。本除去工程により、感光性材料１５上等に堆積された不要な材料４５も除去される。感光性材料１５の残りは、吹き飛ばしにより除去することができる。
【０１１６】
図１２によるオプトエレクトロニクス半導体１の例示的な一実施形態の場合、光取り出し構造４は複数の開口４１を有する。かかる場合、光取り出し構造４の材料は、放射伝播エリア２０上に１つの連続層として塗布される。そして、光取り出し構造４の側面４０は、当該層を完全に貫通して放射伝播エリア２０にまで延在する開口４１により形成される。開口４１は、例えば、放射伝播エリア２０に向かって先細りとなった円錐台形である。
【０１１７】
図１２とは対照的に、光取り出し構造４の材料を、放射伝播エリア２０に、複数の互いに分離した層状領域として塗布することもでき、いずれも複数の開口４１を有する。また、例えば図２の半導体チップ１と同様に、導電層５（不図示）を光取り出し構造４と半導体積層体２との間に設けてもよい。導電層５を貫通しないように開口４１を設けることもできる。
【０１１８】
本発明は、例示的な実施の形態に基づく記載により当該例示的な実施形態に何ら限定されない。本発明は、請求項または例示的な実施の形態に明示的に特定されていないとしても、任意の新規な特徴または特徴の任意の組合せ、特に請求項に特定された特徴の任意の組み合わせを含む。
【０１１９】
本特許出願は、独国特許出願第１０２００８０６２９３２．４号の優先権を主張し、この開示内容は、本願に援用される。
【図１】
0005646503.tif 000002
【図２】
0005646503.tif 000003
【図３】
0005646503.tif 000004
【図４】
0005646503.tif 000005
【図５】
0005646503.tif 000006
【図６】
0005646503.tif 000007
【図７】
0005646503.tif 000008
【図８】
0005646503.tif 000009
【図９】
0005646503.tif 000010
【図１０】
0005646503.tif 000011
【図１１】
0005646503.tif 000012
【図１２】
0005646503.tif 000013