(57)【要約】      （修正有）【課題】小さな空間の中で高い発光効率をもち、平坦な半導体積層体を備えているオプトエレクトロニクス半導体ボディを提供する。【解決手段】半導体積層体が、第１および第２の主面と、電磁放射を発生させることのできる活性層とを備え、電気的に絶縁された部分活性層に分割する活性層を隔てる溝を備えている。２つの部分活性層に接続するための第１および第２の接続層は部分活性層が直列接続を形成するように互いに導電接続される。活性層には、その内部に第２の接続層の部分要素が形成される穿孔が設けられ、第２の接続層は分離層により第１の接続層から電気的に絶縁されており、第１の接続層、第２の接続層および分離層は横方向に重なり合っている。【選択図】図１Ｇ
2014160854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス半導体ボディ（１）を製造する方法であって、
−  成長基板（１０）上に半導体積層体（２０）をエピタキシャル成長させるステップであって、前記半導体積層体（２０）が、電磁放射を発生させるために適している活性層（２２）を有し、第１の主面から電磁放射を放出するように構成されている、ステップと、
−  少なくとも２つの部分活性層に分割する目的で、少なくとも前記半導体積層体（２０）の前記活性層（２２）に電気絶縁性の溝（４２）を形成するステップと、
−  前記活性層（２２）との接続を形成する目的で、前記第１の主面とは反対側である前記半導体積層体（２０）の第２の主面に、第１の接続層（５０，４５０）を堆積させるステップと、
−  前記第１の主面とは反対側である前記半導体積層体（２０）の前記第２の主面に、分離層（４５）を形成するステップと、
−  前記第１の主面とは反対側である前記半導体積層体（２０）の前記第２の主面に、前記分離層（４５）によって前記第１の接続層（５０，４５０）から電気的に絶縁される第２の接続層（６０，４６０）を堆積させるステップと、
−  キャリア基板（８０）と前記半導体積層体（２０）との間の少なくとも一部分に前記第１の接続層（５０，４５０）および前記第２の接続層（６０，４６０）が配置されるように前記第２の主面にキャリア基板（８０）を形成するステップと、
前記成長基板（１０）を除去するステップと、
を含んでおり、
−  前記第２の接続層（６０，４６０）を堆積させるステップが、前記活性層（２２）に穿孔（４１）を形成するステップと、前記穿孔（４１）の中に前記第２の接続層の部分要素を形成するステップと、を含んでおり、
−  前記第１の接続層（５０，４５０）、前記分離層（４５）および前記第２の接続層（６０，４６０）が、これらが少なくとも部分的に横方向に重なり合うように形成され、
−  前記第１および第２の接続層（５０，４５０，６０，４６０）が少なくとも２つの部分活性層との接続を形成して直列回路が形成される、
方法。
【請求項２】
半導体性または電気絶縁性のミラー層（２１０）が、前記半導体積層体（２０）と前記第１の接続層（５０，４５０）もしくは前記第２の接続層（６０，４６０）またはその両方との間の少なくとも一部分に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の接続層（５０，４５０）が反射性として形成される、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
−  前記第１の主面とは反対側の前記第２の主面に、前記第１の接続層（５０）との接続を形成することによって第１の部分活性層との電気接続を形成する第１のコンタクトパネル（６３’）を形成するステップと、
−  前記第１の主面とは反対側の前記第２の主面に、前記第２の接続層（６０）との接続を形成することによって第２の部分活性層との電気接続を形成する第２のコンタクトパネル（６３’’）を形成するステップと、
をさらに含んでいる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
オプトエレクトロニクス半導体ボディであって、
−  電磁放射を放出するように構成された第１の主面と、第２の主面と、電磁放射を発生させるのに適する活性層（２２）と、を有する実質的に平坦な半導体積層体（２０）と、
−  少なくとも前記半導体積層体（２０）の前記活性層（２２）を分断しており、前記半導体積層体（２０）の前記活性層（２２）を少なくとも２つの電気的に絶縁されている部分活性層に分割する役割を果たしている溝と、
−  前記第２の主面上に配置されており、前記少なくとも２つの部分活性層が直列回路を形成するように互いに導電的に結合されるように前記部分活性層との接続を形成する役割を果たしている第１および第２の接続層（５０，４５０，６０，４６０）と、
前記活性層（２２）に設けられており、前記第２の接続層（６０，４６０）の部分要素が内部に形成されている、穿孔（４１）と、
前記第２の接続層（６０，４６０）を前記第１の接続層（５０，４５０）から電気的に絶縁する分離層（４５）であって、前記第１の接続層（５０，４５０）、前記第２の接続層（６０，４６０）および分離層（４５）が横方向に重なり合っている、分離層（４５）と、
前記第２の主面に設けられたキャリア基板（８０）であって、前記半導体積層体（２０）とキャリア基板（８０）との間の少なくとも一部分に前記第１および第２の接続層（５０，４５０，６０，４６０）が配置されている、キャリア基板（８０）と、
を備えている、オプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項６】
前記第１の接続層（５０，４５０）もしくは前記第２の接続層（６０，４６０）またはその両方が、前記少なくとも２つの部分活性層のうちの１つによって、前記第２の主面に向かう方向に放出される前記電磁放射の一部を、前記第１の主面の方向に反射する、請求項５に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項７】
半導体性または電気絶縁性のミラー層（２１０）が、前記半導体積層体（２０）と前記第１の接続層（５０）もしくは前記第２の接続層（６０）またはその両方との間の少なくとも一部分に配置されている、請求項５または請求項６に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項８】
前記半導体性または電気絶縁性のミラー層（２１０）が複数の開口を有し、前記第１の接続層もしくは前記第２の接続層またはその両方が、前記開口の中を前記半導体積層体（２０）まで延在している、請求項７に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項９】
前記半導体性または電気絶縁性のミラー層（２１０）が、前記半導体積層体（２０）の前記第２の主面の５０％またはそれ以上を覆っている、請求項７または請求項８に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項１０】
前記半導体積層体（２０）が、前記第２の主面に隣接する電流拡散層（２０９）、特に導電性酸化物を有する、請求項５から請求項９のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス半導体ボディと、オプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
オプトエレクトロニクス半導体ボディは、多種多様な照明用途に使用されている。オプトエレクトロニクス半導体ボディは、主として、小さな空間の中で高い発光効率が要求される場合に適切である。オプトエレクトロニクス半導体ボディを使用する例は、プロジェクション用途および自動車分野に見られ、自動車分野では特にヘッドライトの使用が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／３９２８２号パンフレット
【特許文献２】米国特許第５，８３１，２７７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１７２，３８２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６８４，３０９号明細書
【特許文献５】欧州特許第０９０５７９７号明細書
【特許文献６】国際公開第０２／１３２８１号パンフレット
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16) October 18, 1993, pages 2174 - 2176
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、従来の照明手段と比較して複雑さが低いのみならず、改良された効率を有するオプトエレクトロニクス半導体ボディを提供するニーズが依然として存在している。
【０００６】
これらの目的は、独立特許請求項によるオプトエレクトロニクス半導体ボディおよびその製造方法によって達成される。本発明の形状構造および発展形態は、それぞれ従属請求項の主題であり、その開示内容は本明細書に明示的に組み込まれている。
【０００７】
提案する原理によると、一実施形態においては、オプトエレクトロニクス半導体ボディは、実質的に平坦に配置されている半導体積層体であって、第１の主面および第２の主面と、電磁放射を発生させるのに適する活性層とを有する、半導体積層体、を備えている。
【０００８】
この場合、活性層は、放射を発生させるためのｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造、または多重井戸（ＭＱＷ）構造を有することができる。量子井戸構造という記載は、量子化の次元に関して何らかの指定を行うものではない。一般的に、量子井戸構造には、特に、量子井戸、量子細線、および量子ドットと、これらの構造の任意の組合せが含まれる。多重量子井戸構造の例は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に記載されている。これらの文書の開示内容は、参照によって本文書に組み込まれている。
【０００９】
この形状構造においては、第１の主面は、電磁放射を放出するように構成されている。さらに、半導体積層体の少なくとも活性層は、活性層を貫通している溝によって少なくとも２つの部分活性層（active partial layers）に分割されており、これらの部分活性層は互いに電気的に絶縁されている。言い換えれば、半導体積層体の活性層が溝によって分断されており、これによって、半導体積層体の中に、互いに電気的に絶縁されている部分活性層が形成されている。
【００１０】
本オプトエレクトロニクス半導体ボディは、第２の主面上に配置されており、かつ部分活性層との接続を形成するための第１の接続層および第２の接続層、をさらに備えている。この場合、第２の主面上に配置されている接続層、という表現は、第１の接続層および第２の接続層の少なくとも一部が、前面から裏面への方向に半導体積層体に続いていることを意味する。しかしながら、この場合、第１の接続層および第２の接続層が半導体積層体の第２の主面上に必ずしも直接堆積されている必要はない。さらには、第１の接続層および第２の接続層が半導体積層体の第２の主面を完全に覆っている必要もない。そうではなく、第１の接続層および第２の接続層は、部分活性層との接続を形成する目的で、第２の主面上の少なくとも一部に配置されている。したがって、第１の接続層および第２の接続層は、半導体積層体の第１の主面よりも第２の主面に近い。
【００１１】
本発明によると、電気的に絶縁されている少なくとも２つの部分活性層との接続をそれぞれ形成している第１の接続層および第２の接続層は、部分活性層が直列回路を形成するように、互いに導電接続されている。
【００１２】
言い換えれば、部分活性層の２つの接続層は、部分活性層が直列回路を形成するように互いに接続されている。
【００１３】
このように、本オプトエレクトロニクス半導体ボディは、複数の異なる接続層によって互いに電気的に接続されている部分領域、に分割されており、部分領域は直列回路を形成している。これによって、動作モードにおけるオプトエレクトロニクス半導体ボディの大幅に低い電流フローが達成される。個々の部分活性領域は直列回路として互いに接続されている。したがって、電流が低いことに加えて、電圧駆動方式として（in a voltage-driven manner）オプトエレクトロニクス半導体ボディに給電することができる。この結果、一例として、高価な駆動段および高電流源を、容易に製造される高電圧源に置き換えることができる。したがって、本オプトエレクトロニクス半導体ボディは、部分領域に分割されている結果として、分割に応じて選択できる複数の異なる電圧によって動作させることができる。
【００１４】
本半導体ボディは、モノリシックに形成されていることが好ましく、すなわち、本半導体ボディはただ１つの本体を備えており、すべての導電面および活性層がこの本体に集積化されており、製造時に連続的に形成される。これによって、活性層および導電面が共通の基板上に具体化されるなど、ウェハ全体にわたる大面積製造（large-area production）が可能となる。
【００１５】
一形状構造においては、半導体ボディは薄膜発光ダイオードチップである。特に、本半導体ボディは、その裏面にキャリア基板を有する。一形状構造において、第１の接続層および第２の接続層は、半導体積層体とキャリア基板との間の少なくとも一部分に配置されている。薄膜発光ダイオードチップは、以下の特徴のうちの少なくとも１つによって区別される。
−  放射を発生させる半導体積層体（特に、放射を発生させるエピタキシャル積層体）の主領域（キャリア要素、特にキャリア基板に面している領域）に、反射層が堆積または形成されている。反射層は、半導体積層体において発生した電磁放射の少なくとも一部分を反射して半導体積層体に戻す。
−  薄膜発光ダイオードチップはキャリア要素を有し、このキャリア要素は、半導体積層体を上にエピタキシャル成長させた成長基板ではなく、後から半導体積層体に固定された個別のキャリア要素である。
−  半導体積層体の厚さは、２０μｍ以下の範囲、特に１０μｍ以下の範囲である。
−  半導体積層体が成長基板を備えていない。この場合、「成長基板を備えていない」とは、成長を目的として使用された（該当時）成長基板が、半導体積層体から除去されている、または少なくとも大幅に薄くされていることを意味する。具体的には、成長基板が、単独では、またはエピタキシャル積層体のみとの組合せでは自身を支持できない程度まで薄くされている。大幅に薄くした後に残る成長基板の残留部分は、特に、成長基板として機能するには適さない。
−  半導体積層体は、混合構造（intermixing structure）を有する少なくとも１つの領域を備えた少なくとも１つの半導体層を含んでおり、この混合構造によって、理想的には半導体積層体における光のほぼエルゴード分布につながり、すなわち、この混合構造は、実質的にエルゴード確率過程である散乱挙動を示す。
【００１６】
薄膜発光ダイオードチップの基本的な原理は、例えば、非特許文献１に記載されており、これに関するこの文書の開示内容は、参照によって本文書に組み込まれている。薄膜発光ダイオードチップの例は、特許文献５および特許文献６に記載されており、これに関するこれらの文書の開示内容は、同様に参照によって本文書に組み込まれている。
【００１７】
薄膜発光ダイオードチップはランバート面発光体の良好な近似であり、したがって、例えばヘッドライト（例：自動車のヘッドライト）における用途に非常に適している。
【００１８】
さらなる形状構造においては、溝は、半導体積層体の活性層に実質的に垂直に延在している。この溝は、半導体積層体の活性層を完全に貫通していることができる。
【００１９】
溝は、電気絶縁性の材料によって満たすことができ、その厚さは数マイクロメートルとすることができる。溝は、電荷キャリアが再結合することによって電磁放射が発生する活性層の領域を少なくとも貫通していることが好ましい。代替形態として、溝は、半導体積層体の大きな深さ範囲にわたり垂直に貫通していることができ、したがって、半導体積層体を、それぞれが部分活性層を有する部分領域に分割する。これによって、個々の部分領域または部分活性層の間の漏れ電流が減少する。一例として、溝は、２つの接続層の少なくとも一方を垂直に分断していることもできる。
【００２０】
一形状構造においては、少なくとも２つの部分活性層のうちの第１の部分活性層との接続を形成するための第１の接続層が、少なくとも２つの部分活性層のうちの第２の部分活性層との接続を形成するための第２の接続層に、導電接続されている。言い換えれば、第１の部分活性層のｎ型ドープ領域が、第２の部分活性層のｐ型ドープ領域に、接続層によって導電接続されている。結果として、２つの部分活性層から成る直列回路が形成されている。
【００２１】
部分活性層との接続を形成するため、一形状構造では、第２の接続層の第２の部分要素が、第２の主面から、部分活性層における穿孔（perforation）を通じて第１の主面の方に延在している。結果として、部分活性層を貫いて穿孔が形成され、この穿孔により、部分活性層のうち第１の主面に近い領域との接続を形成することが可能である。
【００２２】
半導体積層体およびオプトエレクトロニクス部品の、光を放出する第１の主面には、電気コンタクト位置（electrical contact locations）が存在しておらず、これは有利である。このようにすることで、動作時に部分活性層によって放出される電磁放射の一部が電気コンタクト位置によって隠される、あるいは吸収される危険性が減少する。本発明の一形状構造においては、第１の電気接続層および第２の電気接続層は、第１の主面とは反対側の半導体ボディの面における電気コンタクト位置に接続されている部分要素、を備えている。代替形態として、本発明の一形状構造においては、コンタクト領域は、半導体ボディの第１の主面上に放射放出領域に並んで配置されている。このコンタクト領域は、第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方に導電的に結合されている。
【００２３】
好ましくは、第２の主面の方向の電磁放射が第１の主面の方向に反射されるように、第１の電気接続層もしくは第２の電気接続層またはその両方を、導電性ミラー層を備えているように構成することができる。別の形状構造においては、ミラー層は、半導体積層体と第２の電気接続層との間の少なくとも一部分に配置されている。このミラー層は、半導体性または電気絶縁性とすることができる。後者の場合、ミラー層は複数の開口を有することができ、第１の電気接続層もしくは第２の電気接続層またはその両方はこれらの開口を通じて半導体積層体および部分活性層との接続を形成している。同様に、電流の取り込みを向上させる目的で、半導体積層体と第１の接続層との間に横方向電流分散層（lateral current distribution layer）を設けることが可能である。この電流拡散層は、導電性酸化物を備えていることができるが、さらにミラー層を備えて、したがって反射層としての役割を果たすことができる。
【００２４】
代替形態として、半導体積層体の活性層は、垂直方向に積み重ねられた複数の部分活性層を備えていることができる。一例として、活性層は、ダブルヘテロ構造または多重量子井戸を備えていることができる。さらには、再結合時に異なる波長を有する電磁放射が放出されるように、活性層の部分領域を異なる条件でドープすることができる。一例として、異なる部分領域における部分活性層を異なる条件でドープすることができ、したがって、異なる波長を有する電磁放射が個々の部分領域に放出される。
【００２５】
放出特性を改善する目的で、積層体の第１の主面を構造化することができる。同様に、放出される電磁放射を、異なる波長を有する第２の放射に変換する目的で、第１の主面に変換材料を塗布することが可能である。対応する適切な変換材料と、活性層の適切な材料系とによって、例えばフロントヘッドライトあるいはプロジェクションシステムにおいて白色光を発生させることが可能である。
【００２６】
一方法形態においては、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体ボディは、成長基板上に半導体積層体をエピタキシャル成長させることによって製造される。この場合、半導体積層体は、電磁放射を発生させるのに適する活性層が形成されるように成長させる。さらには、活性層との接続を形成する目的で、第１の電気接続層を、第１の主面とは反対側の半導体積層体の面に堆積させ、分離層および第２の電気接続層を堆積させ、この場合、第１の電気接続層、分離層、および第２の電気接続層は、少なくとも部分的に横方向に重なり合うように形成する。
【００２７】
さらには、本方法は、半導体積層体、特に活性層を少なくとも２つの部分活性層に分割する目的で、少なくとも半導体積層体の活性層に電気絶縁性の溝を形成するステップ、を含んでいる。したがって、このステップによって、半導体積層体が、それぞれの部分活性層を有する部分領域に分割される。２つの部分活性層が直列回路を形成するように、これらの部分活性層との接続が第１の接続層および第２の接続層によって形成される。
【００２８】
電気絶縁性の溝を形成する工程は、第１の電気接続層を堆積させる工程の後に行うことが好ましく、これによって、第１の電気接続層も同様に分割される。本方法の以降のステップにおいて、第１の部分領域の（または第１の部分活性層との接続を形成している）第１の電気接続層が、第２の部分領域の（または第２の部分活性層との接続を形成している）第２の電気接続層に、導電的に結合される。結果として、２つの部分活性層が互いに直列に接続される。
【００２９】
本方法の一形態は、活性層に穿孔を形成するステップと、穿孔の中に第２の電気接続層の部分要素を形成するステップであって、第２の電気接続層が分離層によって第１の電気接続層から電気的に絶縁されている、ステップ、をさらに含んでいる。第２の電気接続層は、その部分要素を通じて活性層、特に部分活性層との接続を形成する。この目的のため、半導体積層体または部分活性層の（溝によって形成されている）各部分領域において、それぞれの部分活性層に穿孔を設けることが可能である。
【００３０】
この目的のため、電気絶縁性の溝および穿孔を、まとめて実行される活性層エッチング工程によって形成することができる。
【００３１】
別の方法形態においては、第１の電気接続層が反射性として形成されており、したがって、活性層において発生して第１の主面とは反対側の面の方向に放出される電磁放射が、第１の電気接続層から第１の主面の方向に反射される。
【００３２】
一発展形態においては、分離層にも穿孔が形成されており、この穿孔は、材料によって満たされている。この穿孔は、第１の部分活性層との接続を形成している第１の接続層を、第２の部分活性層との接続を形成している第２の接続層に導電接続する。このようにすることで、溝によって隔てられている部分活性層の間の接続が形成される。これらの部分層を、例えば直列回路もしくは並列回路、またはその両方においてさらに接続することができる。
【００３３】
さらに別の方法形態においては、第１の主面とは反対側の面の上にコンタクトパネルを形成し、これらのコンタクトパネルは、それぞれ、第１の電気接続層および第２の電気接続層に接触することによって個々の部分活性層を電気的に接続する。したがって、個々のコンタクトパネルによって各部分活性層に個別に電流を印加することができる。これによって、半導体積層体の個々の部分領域を選択的に駆動することが可能となる。したがって、外部の電子回路において、部分領域における半導体積層体の部分活性層を、所望の用途に応じて直列もしくは並列またはその両方に接続することができる。
【００３４】
本方法のさらなる形態においては、半導体積層体を成長させた後、成長基板の少なくとも一部を除去する。この除去は、個々の接続層を堆積させる前、または堆積させた後に行うことができる。一例として、この除去は、特に、個々の部分領域に分割し、次いで個々の部分領域との接続を形成した後に行うことができる。成長基板は、例えばレーザリフトオフ法によって除去することができる。
【００３５】
一方法形態においては、成長基板を除去する前に、半導体ボディの裏面にキャリア基板を配置することができる。このキャリア基板は、例えばはんだ層あるいは接着層によって半導体積層体に結合される個別のキャリア要素とすることができる。さらには、キャリア基板は、第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方の一部を構成していることができる。さらなる形態においては、半導体積層体の裏面の一部分に、半導体性または電気絶縁性のミラー層を設ける。電気絶縁性のミラー層の場合、ミラー層に開口を設けることができ、この開口を通じて活性層を第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方に電気的に接続することができる。したがって、第１の接続層もしくは第２の接続層またはその両方は、それぞれ、ミラー層の開口の中に延在する部分要素を含んでいる。
【００３６】
以下では、本発明について、さまざまな形状構造に基づいて図面を参照しながら詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図１Ｂ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図１Ｃ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図１Ｄ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図１Ｅ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図１Ｆ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図１Ｇ】提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【図２】さらなる実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体ボディの断面図を示している。
【図３】第３の実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体ボディの断面図を示している。
【図４Ａ】一実施形態による概略的な断面図を示している。
【図４Ｂ】一実施形態による概略的な断面図を示している。
【図４Ｃ】図４Ａおよび図４Ｂの実施形態の等価回路の図を示している。
【図４Ｄ】図４Ａおよび図４Ｂの実施形態の等価回路の図を示している。
【図４Ｅ】図４Ａ〜図４Ｄの断面図および等価回路図に対応する、４つの部分領域に分割されているオプトエレクトロニクス半導体ボディの平面図を示している。
【図４Ｆ】図４Ａ〜図４Ｄの断面図および等価回路図に対応する、４つの部分領域に分割されているオプトエレクトロニクス半導体ボディの平面図を示している。
【図５Ａ】オプトエレクトロニクス半導体ボディの平面図を示しており、活性層を貫いている穿孔の複数の形状を描いてある。
【図５Ｂ】オプトエレクトロニクス半導体ボディの平面図を示しており、活性層を貫いている穿孔の複数の形状を描いてある。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
例示的な実施形態においては、図示した要素の大きさの関係は、原則として正しい縮尺ではないものとみなされたい。より深く理解できるように、または図をわかりやすくする目的で、個々の要素（例えば層）は大きさあるいは厚さを誇張して描いてある。
【００３９】
図１Ａ〜図１Ｇは、提案する原理によるモノリシックのオプトエレクトロニクス半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を示している。
【００４０】
用語「モノリシック」は、個々の層が互いに個別に形成されない製造を意味するものと理解されたい。個別形成ではなく、層の堆積または形成は、それらの層が果たす機能には関係なく、前の工程ステップにおいて形成された層の上に行われる。結果として、提案する原理による半導体ボディは、連続的なステップにおいて製造される。
【００４１】
本方法のさまざまな段階における概略的な断面図および平面図を示してある。特に、接続層によって形成される直列回路を明らかにする目的で、実線および破線によってそれぞれ識別される２つの断面図を示してある。
【００４２】
本方法においては、最初に、成長基板１０の上に半導体積層体２０をエピタキシャル成長させる。
【００４３】
半導体積層体２０は、用途に応じて異なる条件でドープすることのできる半導体材料系をベースとしている。一例として、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を使用することが可能である。本例の場合、半導体積層体２０は、５マイクロメートルから７マイクロメートルの間の厚さを有する。
【００４４】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料は、第ＩＩＩ族の典型元素（例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）からの少なくとも１つの元素と、第Ｖ族の典型元素（例えば、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ）からの１つの元素とを備えている。具体的には、用語「ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料」は、第ＩＩＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素と、第Ｖ族の典型元素からの少なくとも１つの元素とを含んでいる二元化合物、三元化合物、または四元化合物のグループ、特に、窒化物化合物半導体およびリン化物化合物半導体（phosphide compound semiconductor）を包含する。このような二元化合物、三元化合物、または四元化合物は、例えば、１つまたは複数のドーパントおよび追加の構成成分をさらに備えていることができる。該当するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料としては、例えば、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体材料およびＩＩＩ族リン化物化合物半導体材料（例：ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ）が挙げられる。同様に、材料系ＡｌＧａＮ／ＧａＮは上述した化合物半導体に含まれる。
【００４５】
同様に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料は、第ＩＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素（例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ）と、第ＶＩ族の典型元素からの１つの元素（例えば、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ）とを備えている。具体的には、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料は、第ＩＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素と、第ＶＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素とを含んでいる二元化合物、三元化合物、または四元化合物を備えている。このような二元化合物、三元化合物、または四元化合物は、例えば、１つまたは複数のドーパントおよび追加の構成成分をさらに備えていることができる。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料としては、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＣｄＳ、ＣｎＣｄＳ、ＭｇＢｅＯが挙げられる。
【００４６】
所望の波長または所望の波長スペクトルに応じて、上述した化合物のうちの１つまたは複数を、オプトエレクトロニクス部品の材料系とすることが可能である。
【００４７】
図示した半導体積層体２０は、例えばサファイアから成る成長基板１０に隣接するように成長させた第１のｎ型ドープ層２１を有する。しかしながら、所望の用途によっては、このような層２１の均一なドーピングではなく、段階的な濃度差を設けることもできる。この層２１にはｐ型ドープ層２３が結合されており、したがって、ｐ型ドープ層２３は、成長基板１０とは反対側の半導体積層体２０の面に配置されている。２つの層２１および層２３のドープ型が異なるため、これらの層の間に活性ゾーン２２が形成される。この活性ゾーン２２の厚さは、成長させる２つの層２１および層２３のドーピングに依存する。この装置の動作時、層２１および層２３に注入される電荷キャリアがｐｎ接合２２において再結合し、このプロセスにおいて、使用する半導体系のバンドギャップに応じて電磁放射が放出される。したがって、積層体２１，２３という表現には、活性層も含まれる。本例の場合、活性層は、オプトエレクトロニクス半導体ボディ全体にわたり一様に配置されている。
【００４８】
代替形状構造においては、半導体積層体２がｎｐｎ積層体として形成されており、ｎ型ドープ層２１とは反対側のｐ型ドープ層２３の面にさらなるｎ型ドープ層が形成されている。別の形状構造においては、ｐ型ドープ層２３が成長基板１０に隣接しており、ｎ型ドープ層２１が成長基板１０とは反対側にある。
【００４９】
別のバリエーションにおいては、半導体積層体２０を成長させる前に、サファイアから成る成長基板１０の上に追加のバッファ層を堆積させる。これによって、成長させる半導体積層体の格子定数を成長基板１０に整合させることができ、したがって、積層体における応力および発生しうる欠陥とが減少する。さらに、バッファ層は、ドープしない、またはｎ型に弱くドープする（例えば、２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下の濃度）ことができる。このタイプのバッファ層は、半導体ボディの動作電流がバッファ層の中を流れるようにするには適していないが、完成した半導体ボディにおいて、静電放電による損傷あるいは破壊の危険性がこのバッファ層によって低減する。
【００５０】
本方法の形態においては、半導体積層体２０の形成が終了した後、半導体積層体のｐ型ドープ層２３の上に導電性コンタクト層３０を堆積させる。この導電性層３０は、さらに反射性とすることもでき、したがって、動作時に導電性層３０の方向に放出される電磁放射が、この層で反射されて望ましい方向に放出される。この導電性材料は、例えば、銀またはその他の何らかの反射性材料を備えていることができる。
【００５１】
その後、フォトマスクによって導電性層３０を構造化し、一例として規則的に配置された円形コンタクト開口３２を形成する。この状況は、中央に示した半導体ボディ１の平面図において確認することができる。さらに、本例の場合には図示したように導電性層が４つの部分領域に分割されるように、導電性層３０に溝３１をエッチングする。これらの部分領域は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの最終的な４つの部分領域への分割に対応する。２つの断面図においては、便宜上、オプトエレクトロニクス半導体ボディの右側部分領域をＲ、オプトエレクトロニクス半導体ボディの左側部分領域をＬと表してある。
【００５２】
その後、図１Ｂに示したように、層２１との接続を形成するための複数の穿孔を半導体積層体に形成する。このステップは、例えば半導体積層体を適切にエッチングすることによって行い、半導体積層体に堆積している構造化された金属層がエッチングマスクの役割を果たすことができる。個々の穿孔４１は半導体積層体２のｐｎ接合２２を貫いており、したがってｎ型ドープ層２１に接触している。さらには、同様に活性層を貫通している溝４２が半導体積層体に形成されるように、金属層の溝３１の領域もエッチングする。
【００５３】
さらには、適切な方法によって、半導体層２１との接続を形成するための穿孔を特定の深さで停止させる一方で、溝４２をそれよりもずっと大きい深さに達するようにすることが可能である。一例として、穿孔４１の第１の深さに達した時点でエッチング工程を停止し、穿孔をフォトマスクによって覆い、溝４２を最終深さまでさらにエッチングする。当然ながら、溝および穿孔は、最初から同じ深さであるようにすることもできる。形成される溝４２によって、オプトエレクトロニクス半導体ボディが多数の部分領域に分割され、したがって、活性層２２も部分活性層に隔てられる。さらには、オプトエレクトロニクス半導体ボディの複数の異なる部分領域において複数の穿孔４１を形成する結果として、ｎ型ドープ層２１における一様な横方向電流分散にもつながる。
【００５４】
溝４２および穿孔４１を形成するためのエッチング方法が終了した後、非導電性層４０を堆積させ、この層は、溝４２および穿孔４１を満たす。この絶縁層は、例えば透明な層として構成することができ、したがって、図１Ｂの平面図に示したように、個々の溝４２および穿孔３２が依然として見えている。
【００５５】
次のステップでは、図１Ｃに示したように、導電性層３０の領域と、オプトエレクトロニクス半導体ボディの外側の右側部分とにおいて、フォトマスクを利用して絶縁層を除去する。これとは異なり、穿孔４１の領域および溝４２の領域においては絶縁材料をそのまま残し、したがって、対応する支柱４１ａ，４２ａが形成される。同様に、オプトエレクトロニクス半導体ボディの右側領域において、半導体積層体２０の第２の層２３を露出させる。この部分は、半導体ボディの動作モードにおいて半導体積層体との接続を形成する役割を果たす。この段階で、平面図には、溝４２の領域における露出した格子状部４２ａと、穿孔４１の領域における支柱４１ａとが現れている。
【００５６】
溝４２の外側および穿孔４１の外側の絶縁材料を除去した後、図１Ｄに示したように、さらなる導電性の接続形成層５０を堆積させて構造化し、その結果として、穿孔４１および溝４２の領域において、この層５０に開口５０ａが形成される。相応して、オプトエレクトロニクス半導体ボディの右側領域における半導体層積層体２０の第２の層２３に、導電性材料５１を堆積させる。層５０の材料は、最終的には、部分層との接続を形成するための２つの接続層の一方を形成する。
【００５７】
したがって、断面図のセクション１およびセクション２において確認できるように、溝４２の領域および穿孔４１の領域において金属性コンタクト接続部５０が途切れている。この状況は、図１Ｄの平面図において明らかに確認できる。図１Ｄにおけるオプトエレクトロニクス半導体ボディの右下の部分領域には、後から第１のコンタクトパネルが形成され、その一方で、領域５１に堆積している材料が第２のコンタクトパネルを構成する。
【００５８】
前の方法ステップにおいて堆積させた導電性層３０および導電性層５０は、一例として、蒸着によって堆積させることができ、異なる厚さを有することができる。したがって、特に、層３０を導電性層５０よりも薄くすることができる。さらには、導電性層３０は、注入される電荷キャリアをできる限り良好に横方向に分散させるための電流拡散層としても適切であり得る。これら２つの層は、同じ材料または異なる材料を備えていることができる。
【００５９】
次に、図１Ｅに示したように、導電性材料５０，５１に絶縁層４５を堆積させる。領域５１においては、この絶縁層を再び除去する。絶縁層としては、穿孔４１および溝４２を満たしているものと同じ材料を使用することが好ましい。その後、フォトマスクによって、穿孔４１の中の絶縁材料４５をエッチングして一部分を除去する。しかしながら、穿孔４１の壁には、絶縁材料をそのまま存在させる。このエッチング工程は異方性的に行うことができ、穿孔の中央においては穿孔４１の底まで絶縁材料を除去する。穿孔の側壁が依然として絶縁性であることによって、次のステップで導入する材料６０に起因して半導体積層体２の個々の層との短絡が発生することが防止される。
【００６０】
したがって、穿孔の中には、穿孔の表面の一部に分離層が形成される。この分離層は、周囲の側壁、および穿孔４１の側壁のうち、金属性層３０、接続形成層５０、および積層体２０の層２３の領域の少なくとも一部範囲を覆っている。さらに、分離層４５は、接続形成層５０を覆っており、溝４２を完全に満たしている。
【００６１】
その後、穿孔４１を材料６０によって満たし、これにより、半導体積層体２０の第１の層２１のための接続形成要素４６が形成される。図１Ｅの断面図のセクション１によると、接続形成領域６３は導電性材料６０によって完全に満たされており、したがって、接続形成領域６３は、接続要素４６ａを介して第１の層２１との電気的接続を形成している。さらには、層６０は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの右側部分領域と左側部分領域との間の溝４２の領域において隔てられている。
【００６２】
オプトエレクトロニクス半導体ボディの平面図には、開口４８がさらに示されている。断面図のセクション２におけるように、これらの開口は、パッシベーション層４５に設けられて接続形成層５０まで達しているホールによって形成されている。
【００６３】
図１Ｆは、さらなる製造ステップの後の構造を示している。各部分領域の領域６３を溝４２穿孔４１にコンタクト接続している層６０に、パッシベーション層が堆積している。このパッシベーション層は、層４５と同じ材料から構成されており、ホール４８が依然として切り取られている。これらのホールは、セクション２の図から明らかであるように、続くステップにおいて導電性材料５４によって満たされる。さらには、パッシベーション層の表面上に材料層５５が堆積されており、この材料の部分要素５６（接続部６３に結合されている）と部分要素５５の材料との間には、電気的接続が形成されていない。このステップは、例えば、ホールの中とパッシベーション層４５の表面上とに材料を平坦に堆積させ、次いで構造化することによって、行うことができる。
【００６４】
部分要素５６の層は、右側領域の穿孔４６に接触している層６０に導電接続されている。したがって、部分要素５６の層は、積層体２０の層２１との接続を形成するための第１の接続層を形成している。同様に、右側部分領域Ｒの層５０は、半導体積層体２０の中間層３０を介して接続を形成するための第２の接続層を形成している。右側部分領域Ｒの第２の接続層５０は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの左側部分領域Ｌにおける層５５に、要素５４を介して接続されている。そして層５５は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの左側部分領域Ｌにおける穿孔４６に接触している左側部分領域Ｌの層６０に、導電接続されている。
【００６５】
したがって、左側部分領域Ｌの層５５および層６０は、オプトエレクトロニクス半導体ボディにおける部分活性層との接続を形成するための、左側部分領域の第１の接続層を形成している。以上から明らかであるように、図示した直列回路においては、オプトエレクトロニクス半導体ボディの右側部分領域の第２の接続層が、オプトエレクトロニクス半導体ボディの第２の部分領域の第１の接続層に接続されることによって、直列回路が形成されている。
【００６６】
次の方法ステップにおいては、図１Ｇに示したように、成長基板１０とは反対側の半導体積層体２の裏面に、置換キャリア（replacement carrier）８０をはんだ層または接着層によって固定する。この目的のため、置換キャリアは、例えば、窒化アルミニウムまたは他の何らかの材料から構成することができる。この目的には、特に、絶縁性の置換キャリア基板８０（例えばガラスキャリア基板）が適している。
【００６７】
次の方法ステップにおいては、成長基板１０を薄くし、次いで完全に除去する。このステップは、例えば、その原理が当業者に公知であるレーザリフトオフ法によって行うことができる。この目的のため、成長基板１０または半導体積層体２０は、レーザによって照射されると分解する追加の犠牲層を有することができる。結果として、成長基板１０が除去される。
【００６８】
その後、置換キャリア８０とは反対側の半導体積層体２０の面に、光取り出し構造部２５を形成する。さらに、溝４２の領域において、半導体積層体を上面から除去し、その結果として、溝状の隙間４９が形成される。この隙間４９によって、オプトエレクトロニクス半導体ボディの半導体積層体の部分領域が完全に隔てられ、その結果として、漏れ電流が回避される。隙間４９は、絶縁材料（例えばＳｉＯ２）によって満たすことができる。
【００６９】
さらに、接続コンタクト６３の領域において半導体積層体を除去し、その結果として、材料の表面が露出する。これにより、接続を形成するための第１のコンタクトパネル６３’が形成される。同様に、半導体ボディのさらなる領域において同じように半導体積層体の材料を除去することにより、接続を形成するための第２のコンタクトパネル６３’’を形成する。オプトエレクトロニクス半導体ボディの４つの部分領域によって直列回路が形成される結果として、４つの部分領域のすべてに、コンタクトパネル６３’，６３’’によって、動作に要求される電流を供給することができる。
【００７０】
図１Ｇに示したオプトエレクトロニクス半導体ボディは、動作時に４つの部分領域において発生する電磁放射を、半導体積層体の構造化面の方向に放出するように構成されている。ｐｎ接合２２の領域において置換キャリア８０の方向に放出される電磁放射は、導電性の中間層において積層体２０の構造化面の方向に反射される。４つの部分領域に分割されている結果として、動作に要求されるオプトエレクトロニクス半導体ボディの電流が減少するが、動作に要求される電圧は、直列回路のため増大する。この例示的な実施形態においては、オプトエレクトロニクス部品が４つの部分領域に分割されており、その結果として、しきい値電圧が４倍に増大すると同時に、消費電流は１／４に減少する。ＩｎＧａＮをベースとする材料系の場合、この形状構造においては動作電圧が１２ボルトである発光部品を実現することができる。
【００７１】
この点において、図４Ａ〜図４Ｆは、提案する原理による実施形態の概略図を示している。図４Ａは、図４Ｅに示した方向に沿った、オプトエレクトロニクス半導体ボディの断面図である。縁部領域にコンタクト要素４１０およびコンタクト要素４１１によってコンタクトが形成されている。コンタクト要素４１０は、半導体積層体２０の層２１に接触している穿孔４４６に導電接続されている。互いに異なるドープ型の２つの層２１，２３の間にｐｎ接合２２が形成されており、このｐｎ接合において、動作時に注入される電荷キャリアが再結合して電磁放射が放出される。さらに、層２３の上に横方向電流分散層４５０が配置されており、この電流分散層は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの第２の部分領域のコンタクト層４１１と同じ材料から構成されている。
【００７２】
第２の接続層４６０は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの右側部分領域の電流分散層４５０との接続を形成しており、さらに、オプトエレクトロニクス半導体ボディの左側部分領域における半導体積層体の層２１’のための穿孔コンタクト接続部を形成している。同様に、第２の接続層４１０は、半導体積層体２０’の第２の層２３’に接続されている。
【００７３】
図４Ａの断面図および図４Ｅの平面図に示したように、オプトエレクトロニクス半導体ボディの左側部分領域と右側部分領域との間に絶縁性の溝が設けられている。これによって、部分領域が互いに電気的に隔離されている。図４Ｃによる等価回路図においては、部分領域それぞれにおいて２つのダイオードが直列に接続されている。この場合のダイオード効果は、半導体積層体２０および半導体積層体２０’の図示したｐｎ接合によるものである。
【００７４】
図４Ｂは、代替形状構造を示しており、１つのｐｎ接合の代わりに複数のｐｎ接合が設けられている。これらのｐｎ接合は、図４Ｄによる等価回路図から明らかであるように、直列に接続されている２つのダイオードのように機能する。
【００７５】
図４Ｂによる断面図は、図４Ｆに示した軸線Ｉに沿って示してある。この例示的な実施形態においては、オプトエレクトロニクス半導体ボディは、それぞれが溝４４２によって隔離状態に隔てられている４つの部分領域に分割されている。異なる接続層４１０，４１１，４６０，４５０が、異なる部分領域の半導体積層体との接続を形成しており、半導体積層体の中にｐｎ接合が配置されている。この場合、接続層４１０，４１１，４５０，４７０は、図４Ｄによる等価回路図に示した状態に４つの部分領域が接続されるように、構成されている。
【００７６】
結果として、提案する原理によるオプトエレクトロニクス半導体ボディの場合、直列に接続された２つのダイオードを１組として、そのような４組から構成される直列回路が実現する。したがって、この装置の動作時には、より高い動作電圧が要求される。エピタキシャル層において直列回路が省スペース的に組み合わされている結果として、低い電流での電圧駆動方式として電力がオプトエレクトロニクス半導体ボディに供給されるため、高価な駆動段および高電流源を不要とすることができる。さらには、発光部品の要素すべてを個々の半導体ボディにおいて低電流方式に実現できるため、吸収性のコンタクトが存在しない結果として、スペースが最適に利用される。さらには、チップの直列回路は、１つのみの上側コンタクトと１つの導電性キャリアという形態で具体化することもできる。
【００７７】
図２は、このタイプの一例を示している。
【００７８】
提案する原理による部品は、モノリシックな半導体ボディとして具体化されており、すなわち、個々の層が順に重ねて堆積しており、個々の個別の工程で製造して後から互いに結合するのではない。結果として、精度が改善され、安定性も向上する。
【００７９】
前の例示的な実施形態とは異なり、図２による例示的な実施形態における穿孔２０３は、半導体積層体の厚さ全体にわたって延在する穿孔として活性ゾーン２００を貫いて具体化されている。したがって、本例の場合、穿孔２０３は、上面における第１の主領域から真下の半導体積層体の第２の主領域２０２まで延在している。穿孔２０３は、半導体積層体２００におけるホールを形成している。
【００８０】
半導体積層体２００の構造化された上面２２５には、さらなる電流拡散層２０９が堆積している。この層は、半導体積層体の裏面に設けられている電流拡散層２０９に加えて配置されている。２つの電流拡散層は、できる限り良好に横方向に電流が分布して半導体積層体の中に電流が取り込まれるようにする役割を果たす。結果として、部品の効率が増大するのみならず、半導体積層体に過大な電流が流れ込む結果としての局所的な発熱が回避される。この目的のため、電流拡散層は、可能な限り小さい横方向シート抵抗を有する。
【００８１】
さらには、電流拡散層２０９’を透明な材料として（例えば透明導電性酸化物（例：ＩＴＯ）の形において）具体化することもできる。放出方向とは反対側の電流拡散層２０９は、反射性としてのみならず、透明に具体化されていることが好ましい。そのように具体化する場合、図示したように、オプトエレクトロニクス半導体ボディは追加のミラー層２１０を有する。ミラー層２１０と接続層２０３の材料との間に追加の絶縁性パッシベーション層が設けられない場合、追加のミラー層２１０は非導電性として具体化されていることが好ましい。一実施形態においては、ミラー層２１０は、分離層２０５と同じ材料を備えていることができる。これにより、例えば、側壁における反射の結果として半導体積層体の活性層に平行な放出が生じる場合に、反射特性が向上する。
【００８２】
接続を形成する目的で、電流拡散層は給電穿孔２１０ａを介して電気接続層２０４に接続されている。電気接続層２０４は、裏面におけるコンタクト要素２０７に電気的中間層２０８によって結合されている。コンタクト要素２０７は、オプトエレクトロニクス半導体ボディのための置換キャリア基板も同時に形成している。
【００８３】
図２による例示的な実施形態は、半導体ボディの第１の部分領域を１つだけ示している。この図に示した第１の部分領域には、その左側に半導体ボディのさらなる部分領域が隣接している。さらなる部分領域は、第２の接続層２０４が半導体積層体２００における穿孔（図示していない）に導電接続されているように、具体化されている。その穿孔は、第２の部分領域の半導体積層体２００の第１の層２２１との接続を形成しており、したがって直列回路が形成される。同時に、左側に配置されている絶縁材料２０５，２１０が、半導体積層体を複数の部分領域に隔てる溝を形成している。
【００８４】
ここまでの例示的な実施形態においては、直列回路は、半導体ボディ内の接続層の対応する配置構造によって実現している。しかしながら、直列回路および並列回路と、これらの組合せを実現する目的で、さまざまな直列回路または相互接続の一部を外部に形成することも、さらに考えられる。結果として、対応する駆動電子回路によって、用途に応じて半導体ボディの特徴的な特性を変えることができる。一例として、ヘッドライトの場合に、半導体ボディの個々の部分領域を適宜に回路に組み込む、または回路からはずすことによって、発光強度を変化させることが考えられる。
【００８５】
図３は、対応する実施形態の断面図を示している。この実施形態の場合、すべてのコンタクト要素は裏面に配置されている。半導体積層体３２０は第１のｎ型ドープ層３２１を含んでおり、この層３２１に隣接してｐ型ドープ層３２３が堆積している。ｐｎ接合３２２は、図示したように界面に形成されている。
【００８６】
一例として、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ（その放出スペクトルは青色可視光の範囲にある）を積層体の材料系として使用することができる。堆積させた構造化部３２５によって、オプトエレクトロニクス半導体ボディの放出特性が向上する。さらには、変換手段を構造化部３２５の表面に堆積させることができる。これにより、放出される青色光の一部が、異なる波長を有する光に変換され、したがって白色光の生成を実現することができる。
【００８７】
構造化部３２５とは反対側の半導体積層体３２０の第２の層３２３の面には、導電性かつ反射性の接続層３３０が配置されている。この接続層は、電荷キャリアを取り込むための横方向電流拡散層としての役割も同時に果たす。この層３３０への接続は複数のリード要素３５０によって形成されており、リード要素３５０は、裏面に配置されているコンタクト３９０に穿孔３５１によって接続されている。
【００８８】
さらには、穿孔３４６が設けられており、導電性材料３６１によって満たされている。この穿孔は、半導体ボディの裏面からすべての層を貫いて半導体積層体３２０の層３２１まで延在している。穿孔の側壁は、例えば接続層３３０との短絡を回避する目的で、絶縁材料３６４によって実質的にほぼ完全に囲まれている。さらには、コンタクト３６１は、オプトエレクトロニクス半導体ボディの裏面における裏面コンタクト３９１と、導電性材料層３５０’とに接続されている。この材料層３５０’は、半導体ボディの左側部分領域の接続層３３０’との接続を形成している。左側部分領域は、右側部分領域から絶縁性の溝３４２によって完全に電気的に隔離されている。溝３４２は絶縁材料によって満たされており、この絶縁材料は、個々のリードスルー３５０’，３５０の間の隙間も満たしている。この絶縁材料は、置換キャリア３８０のキャリア基板としても同時に使用することができる。
【００８９】
導電性層３５０’は、層３３０’とともに、オプトエレクトロニクス半導体ボディの左側部分領域の第１の接続層を形成しており、半導体積層体３２０の層３２３との接続を形成している。同様に、半導体ボディの左側部分領域には溝３６１’も形成されており、この溝の側壁３４６ａには絶縁材料が設けられている。溝３６１’の材料は、裏面に位置しているコンタクト３９０’に接触している。
【００９０】
外側において、裏面上のコンタクト３９０’およびコンタクト３９１は、第１の接続部Ａ１に通じている外部スイッチＳ１に結合されている。コンタクト３９０は第２の接続部Ａ２に結合されている。この装置の動作モードにおいては、スイッチのポジションＳ１に応じて、オプトエレクトロニクス部品の右側部分のみ、またはオプトエレクトロニクス部品の両方の部分に、電流が供給される。図示したスイッチポジションにおいては、この半導体装置の動作時、電流は、コンタクト３９０およびフィード部３５０を介して半導体ボディの右側領域の半導体積層体に流れ込む。半導体積層体のｐｎ接合において、電気キャリアが再結合して光が放出される。動作時、図示したスイッチポジションにおいては、半導体ボディの左側部分領域がオフである。
【００９１】
次に、接続部Ａ１がスイッチＳ１を介してコンタクト３９０’に結合されると、電流は、半導体ボディの右側部分領域内の溝３６１を介して、半導体ボディの左側部分領域内の層３５０’および層３３０’から構成される第１の接続層に流れ込む。結果として、２つの半導体積層体およびそれぞれに含まれているｐｎ接合が、直列に接続される。
【００９２】
このように、各部分領域における個々の接続層およびそのコンタクト接続部の配置構造に応じて、オプトエレクトロニクス半導体ボディの個々の部分領域の、外部制御型の（external）並列回路または直列回路を達成することが可能である。
【００９３】
図５Ａおよび図５Ｂは、オプトエレクトロニクス半導体ボディをさまざまな部分領域に分割するためのバリエーションを、製造工程時の概略平面図として示している。さらに、穿孔５０５および穿孔によって露出する活性層材料５０６の、複数の異なる形状を示してある。さらには、それぞれの半導体ボディの縁部領域にコンタクト要素５０７が配置されており、これらのコンタクト要素は、後からコンタクトパネル５６１の一部を形成する。この形状構造においては、穿孔５０５は溝状に具体化されており、絶縁層５４１と、半導体積層体の第２の層および活性ゾーンとを貫通している。さらには、この半導体ボディは、溝５４２によって全部で３つの部分領域に分割されており、中央の部分領域は幅が相当に小さい。接続層の対応する相互接続部と、外側の外部回路とによって、図示した領域による直列回路および並列回路の任意の望ましい形態を実現することが可能である。
【００９４】
図５Ｂによる実施形態においては、穿孔５０５は、規則的に配置された円として具体化されている。穿孔５０５は、絶縁層５０４と、その下層の半導体積層体５４１の第２の層および活性ゾーンとを貫通している。この例示的な実施形態においても、オプトエレクトロニクス半導体ボディを大きさの異なる複数の部分領域に分割する溝５４２が設けられている。この例示的な実施形態においては、２つの部分領域１，２のいずれか一方については、動作に要求されるエネルギが自身によって供給されるように相互接続が行われている、または、直列回路として部分領域３と相互接続されている。この場合、この相互接続は、所望の用途に応じて直列または並列に行うことができる。
【００９５】
提案する本発明、すなわち、「半導体ボディを絶縁性の分割部によって複数の異なる部分領域に分割した後、接続層を適切に形成することによってこれらの部分領域を直列回路または並列回路の形に相互接続する」は、本明細書に説明した例示的な実施形態に制約されない。そうではなく、本発明は、可能な相互接続の任意の組合せ、この場合には特に、複数の異なる接続層の形状構造を包含する。半導体積層体を形成した後、対応する構造化および接続層の形成によって、半導体ボディの任意の所望の相互接続を構築することができる。
【００９６】
個々の半導体ボディを製造した後、複数の異なる部分領域に分割することにより、幾何学的に密集した構造となり、結果として発光効率が増大することに加え、高い費用効果で製造することができる。複数のｐｎ接合を有するＬＥＤ構造（いわゆる階段型ＬＥＤ（stepped LED））を使用することによって、直列回路および並列回路の省スペース的な組合せを達成することが可能である。特に、相互接続をエピタキシャル層において行うことができ、さらには導電性キャリア材料を使用することが可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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