(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁放射の発生に適している活性層（１００）を有する半導体積層体（１）と、第１の電気接触層（４）と、を備えているオプトエレクトロニクス半導体ボディであって、
−  前記半導体ボディが前側（２）から電磁放射を出射するようにされており、
−  前記半導体積層体（１）は、前記前側（２）から当該前側（２）と反対側の後側（３）の方向に、前記半導体積層体（１）を完全に貫通する開口（１１０）を有し、
−  前記第１の電気接触層（４）は前記半導体ボディの前記後側（３）、前記開口（１１０）、および前記前側（２）に設けられ、
−  前記第１の電気接触層（４）の部分領域（４０）は、前記後側（３）から前記開口（１１０）を通って前記前側（２）まで延在して、前記半導体積層体（１）の前側主面（１０）の第１の副領域（１１）を覆い、
−  前記第１の電気接触層（４）は、少なくとも一部分において光を透過するようにされ、
−  前記前側主面（１０）の第２の副領域（１２）は、前記第１の電気接触層（４）で覆われておらず、
−  前記オプトエレクトロニクス半導体ボディは、前記開口（１１０）と横方向に重なり、かつ、前記前側（２）から前記後側（３）の方向に前記半導体積層体（１）内に延在する凹部（６）を有し、前記凹部（６）は開口の副領域を構成し、前記凹部（６）には、前記半導体積層体（１）の材料および前記第１の電気接触層（４）の材料が存在せず、前記第１の電気接触層（４）の前記部分領域（４０）は、横方向および後側（３）方向に前記凹部（６）を画定する、
オプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項２】
前記前側主面（１０）の平面図において、前記第１の副領域（１１）は前記少なくとも１つの開口（１１０）を囲んでいる、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項３】
前記半導体積層体（１）の前記前側主面（１０）の前記第１の副領域は、前記第１の電気接触層（４）により覆われ、前記開口（１１０）をリング状に囲む、請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項４】
前記第１の電気接触層（４）は、前記凹部（６）を横方向および前記後側（３）の方向に画定する、請求項１〜３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ボディ。
【請求項５】
前記第１の電気接触層（４）は前記凹部（６）を有する、請求項１〜４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ボディ。
【請求項６】
前記第１の電気接触層（４）の前記部分領域（４０，４０Ａ）は透明導電性酸化物を含むか、または、透明導電性酸化物からなる、請求項１〜５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ボディ。
【請求項７】
前記前側主面（１０）は放射取り出し構造（１２０）を有し、前記第１の副領域（１１）には前記放射取り出し構造（１２０）が存在せず、前記放射取り出し構造（１２０）は、前記活性層で発生した電磁放射の取り出し効率を散乱により向上させるように設けられた、前記半導体積層体（１）の突起または窪みである、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ボディ。
【請求項８】
前記後側（３）に設けられ、かつ、分離層（７）によって前記第１の電気接触層（４）から電気的に絶縁されている第２の電気接触層（５）を有する、請求項１〜７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ボディ。
【請求項９】
前記第１の電気接触層（４）、前記第２の電気接触層（５）、前記分離層（７）は、前記半導体ボディの前記後側（３）において横方向に重なる、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】
複数の開口部（８０）を有する半導体性または絶縁性のミラー層（８）が、前記半導体積層体（１）と前記第２の電気接触層（５）との間の一領域に設けられ、
前記第２の電気接触層（５）は前記開口部（８０）内を通って前記半導体積層体（１）まで延在する、請求項８または９に記載のオプトエレクトロニクス半導体ボディ。
【請求項１１】
前記半導体積層体（１）の厚さ（Ｄ）は３μｍ以下である、請求項１〜１０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ボディ。
【請求項１２】
前側接触面の表面積を前記前側主面（１０）の全表面積で割った商は０．０５以上０．１５以下であり、
前記前側接触面の表面積は、前記全表面積と前記第２の副領域（１２）の表面積との差に相当し、
前記前側接触面は、第１の副領域（１１）の外側境界で囲まれた表面をいい、第１の副領域（１１）が複数存在する場合、個々の第１の副領域（１１）の外側境界で囲まれたそれぞれの表面を合わせた表面をいう、
請求項１〜１１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ボディ。
【請求項１３】
前記開口（１１０）は、前記前側（２）から前記後側（３）の方向に、または、前記後側（３）から前記前側（２）の方向に先細りになっている、請求項１〜１２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に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９０５７９７号明細書
【特許文献２】国際公開第０２／１３２８１号
【非特許文献】
【０００３】
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、全体効率が特に高く、かつ／または、製造コスト効率が特に高いオプトエレクトロニクス半導体ボディを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的は、請求項１に係るオプトエレクトロニクス半導体ボディによって達成される。本半導体ボディの有利な実施形態及び発展形態は各従属請求項に特定されており、各請求項の開示内容は、本願に明示的に援用される。
【０００６】
半導体積層体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。半導体積層体は、電磁放射の発生に適した活性層を有する。活性層は、放射を発生させるための、ｐｎ接合、ダブルへテロ構造、または、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造もしくは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造等の量子井戸構造を有する。
【０００７】
半導体積層体は、少なくとも１つの開口を有する。この開口は、前側から反対の後側に亘って、半導体積層体中に延在する。別の表現をすると、半導体積層体は、厚さ方向全体に亘って延在する穴等の切り抜き（cut-out）を有する。ここで、「厚さ」は、半導体積層体を前側から後側へ横切った距離である。
【０００８】
オプトエレクトロニクス半導体ボディは、前側から電磁放射を出射するようにされている。半導体ボディの後側には第１の電気接触層が配置される。例えば、後側の平面図において、第１の電気接触層は半導体積層体を完全に又は部分的に覆う。第１の導電層の部分領域（section）は、後側から半導体積層体の開口を通って前側にまで延在し、半導体積層体の前側主面の第１の副領域を覆う。
【０００９】
好適な実施形態において、半導体積層体は、半導体ボディを上面から見た場合に、例えば、方形格子、正方格子または六角格子の格子点に配置される複数の開口を有する。複数の開口を有する半導体ボディの場合、各開口は当該開口を通る第１の電気接触層の部分領域と付随している。各開口はまた、それぞれの部分領域に覆われた、前側主面の１つの第１の副領域と付随している。
【００１０】
適切な実施形態において、第１の電気接触層の部分領域と半導体積層体とを電気的に絶縁するための分離層が、開口または少なくとも開口の後側副領域に設けられている。これにより、開口内に設けられて活性層の貫通開口を貫通する、第１の電気接触層の部分領域によって活性層が短絡するリスクが低減される。分離層は、金属を含む第１の電気接触層の端部領域を酸化等することにより、第１の電気接触層と一体的に形成することができるが、第１の電気接触層とは別個であることが好ましい。分離層は、例えば、誘電材料を含むか、または、誘電材料からなる。分離層は、例えば、二酸化シリコンまたは窒化シリコンを含むか、または、これら材料の１つからなる。
【００１１】
半導体ボディの前側からの外部電気接触は、第１の電気接触層により後側から確立することができる。外部電気接触用のボンドパッド等の電気接触層を放射面である前側に設ける必要がないため、有利である。このような外部電気接触層は、通常、半導体ボディの効率を低減する。その理由は、例えば、活性層からの電磁放射の一部の出射を妨げることによる。
【００１２】
一実施形態において、電気接触層は前側主面の全面を覆う。一代替実施形態において、前側主面の第２の副領域は第１の電気接触層により覆われない。具体的には、前側主面の平面図において、第２の副領域は如何なる導電性層にも覆われない。前側主面の第２の副領域は、例えば、半導体ボディの外部露出面となる。また、前側主面の平面図において、第２の副領域を１以上の層、特に放射透過性の１以上の層で覆うことも考えられる。かかる場合、この層、すなわち、前側主面の平面図において第２の副領域を覆うそれぞれの層は、電気的に絶縁性とする。
【００１３】
一発展形態において、前側接触面の表面積を前側主面の全表面積で割った商は、０．０５以上である。あるいは、または、さらに、当該商は０．１５以下である。「前側接触面」とは、第１の副領域の外側境界で囲まれた表面をいい、また、第１の副領域が複数存在する場合、個々の第１の副領域の外側境界で囲まれたそれぞれの表面を合わせた表面をいう。前側接触面の表面積は、前側主面の全表面積と前側主面の第２の副領域の表面積との差である。ここで、「前側接触面の表面積」、「第２の副領域の表面積」、及び、「前側主面の全表面積」とは、半導体積層体の延伸主平面と平行な平面における、それぞれの表面の投射像の表面積をいう。光出力の向上を目的とした前側接触面の構造化等による平面以外の形状（topography）は考慮しない。
【００１４】
本発明者らは、前側主面の全表面の５％以上、特に１５％以下を覆う第１の副領域（開口が複数の場合、複数の第１の副領域）によって、半導体ボディの全体的な電気／光効率が特に高くなることを見出した。
【００１５】
一実施形態において、オプトエレクトロニクス半導体ボディは、薄膜発光ダイオードチップである。薄膜発光ダイオードチップの基本原理は、例えば、非特許文献１に記載されており、その開示内容は本願に援用される。薄膜発光ダイオードチップの例は、特許文献１及び２に記載されており、その開示内容も本願に援用される。
【００１６】
薄膜発光ダイオードチップは、良好な近似ではランバート面放射器であるため、ヘッドライト（例えば、自動車のヘッドライト）における用途に特に好適である。
【００１７】
薄膜発光ダイオードチップは、下記特徴の少なくとも１つ、特に全てを具備することを特徴とする。
【００１８】
−  半導体積層体の前側主面の反対側である後側主面に反射層が成膜または形成されており、当該半導体積層体は、放射を発生させる半導体積層体、具体的には放射を発生させるエピタキシャル積層体であって、当該反射層は、半導体積層体において発生する電磁放射の少なくとも一部を反射して半導体積層体に戻すものである。
−  薄膜発光ダイオードチップは、好ましくは後側に、キャリア要素を有し、当該キャリア要素は半導体積層体をエピタキシャル成長させた成長基板ではなく、後の工程で半導体積層体に載置された別個のキャリア要素である。
−  半導体積層体の厚さは、１０μｍ以下の範囲内、特に５μｍ以下の範囲内である。
−  半導体積層体に成長基板が存在しない。本明細書において「成長基板が存在しない」とは、半導体積層体の成長に使用されたであろう成長基板が、半導体積層体から除去されていること、または少なくとも大幅に薄くなっていることを意味する。具体的には、成長基板は、単独でもエピタキシャル積層体と一緒でも自身を支持できない程度まで薄くされている。したがって、大幅に薄くなった残りの成長基板は、成長基板として機能するには特に適していない。
−  半導体積層体は、混合構造（intermixing structure）を有する少なくとも一面を有する少なくとも１つの半導体層を含み、この構造は、理想的な場合、半導体積層体内に光をほぼエルゴード分布させる。つまりこの光は、非常にエルゴード的な確率論的散乱挙動を示す。
【００１９】
半導体ボディを薄膜発光ダイオードチップとして製造する際、半導体積層体を完全に貫通するように開口を形成することが特に有利である。開口が後側から前側に向かって半導体積層体内を通過しているものの完全に貫通していない薄膜発光ダイオードチップでは、成長基板を除去する際に半導体積層体が損傷する可能性が比較的高い。本発明による半導体ボディとは対照的に、このような半導体ボディでは半導体積層体の厚さをかなり大きくする必要がある。
【００２０】
本発明による半導体ボディでは、半導体積層体の厚さを特に小さくすることができるため有利である。一実施形態において、半導体積層体の厚さは３μｍ以下であり、例えば、１μｍ以下である。一発展形態において、半導体積層体の厚さは５００ｎｍ以下である。
【００２１】
このように、半導体積層体の製造に必要な時間が特に短縮されるため、半導体ボディの製造が特に経済的になる。この程度薄いと、例えば、半導体積層体がフォトニック結晶形状の構造を有する態様にも特に有利である。さらに、前側主面および／または後側主面が活性層まで延在する構造、あるいは、活性層をも縦断する構造を有する半導体積層体の場合に有利である。このような構造により、いわゆるパーセル効果を利用することができ、活性層からの出射速度を向上することができる。フォトニック結晶を呈する構造体やパーセル効果が利用できる構造体は、原則的に当業者に知られているため、これ以上詳述しない。層が薄い半導体ボディと組み合わせると、その構造により特に高い光学効率が得られる。
【００２２】
半導体ボディの一実施形態において、第１の電気接触層の第１の部分領域の端部により覆われる、半導体積層体の前側主面の第１の副領域は、前記少なくとも１つの開口を囲む。別の表現をすると、本実施形態の第１の副領域は、前側主面の平面図において、開口の全周に亘る外側境界を有する。特に、前側の平面図において、第１の副領域は開口をリング状に囲む。例えば、前側の平面図において、第１の副領域は、（少なくとも実質的に）円形、楕円形、またはｎ角形の外側境界を有する（ｎ角形の外側境界の場合ｎ≧３）。第１の副領域の内側境界は、例えば、開口の前側周縁部により形成される。一発展形態において、半導体積層体は、各々が第１の副領域で囲まれた多数の開口を有する。
【００２３】
一実施形態において、第１の電気接触層の部分領域は、特に電気分離層と共に、開口を完全にまたは少なくともほぼ完全に埋める。
【００２４】
他の実施形態において、半導体ボディは、半導体積層体内で前記少なくとも１つの開口と横方向に重なり、かつ、前側から後側方向に半導体積層体内に延在する少なくとも１つの凹部を有する。特に、凹部は開口の副領域を構成する。凹部には、半導体積層体の材料や第１の電気接触層の材料が存在しない。凹部には固体材料が存在しないことが好ましい。また、シリコン材料やエポキシ樹脂等の封止材で埋めてもよい。
【００２５】
本実施形態の更に適切な発展形態において、第１の電気接触層、特に第１の電気接触層の部分領域は、横方向および／または後側方向に凹部を画定する。特に、第１の電気接触層は凹部を有する。例えば、部分領域の底部は、後側に近接する開口の副領域を埋める。あるいは、または、さらに、部分領域の中央部は、開口の中間領域の周りにリング状に存在する。特に前側に開口している開口の中央領域には、特に第１の電気接触層が存在せず、凹部を形成している。特に、凹部には固体材料が存在しない。また、オプトエレクトロニクス・コンポーネント等に搭載する半導体積層体では、凹部はエポキシ樹脂やシリコン材料等の封止材で埋められる。
【００２６】
第１の電気接触層は、半導体積層体と異なることが都合よく、半導体材料を含まないことが好ましい。特に、第１の電気接触層は、少なくとも一部の領域において、銀、金、アルミニウム、および／または銅等の金属を含むか、あるいは、これらの金属の少なくとも１つからなる。
【００２７】
一発展形態において、第１の電気接触層の少なくとも一部の領域を半透明または透明とする。例えば、開口内に延在する部分領域、または当該部分領域の少なくとも１以上の部分を半透明または透明とする。特に、前側主面の第１の副領域を覆う、部分領域の少なくとも端部を半透明または透明とする。例えば、部分領域またはその１以上の透明部分は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物を含むか、あるいは、当該透明導電性酸化物からなる。半導体ボディが開口部領域において前記部分領域に画定された凹部を有する場合、例えば、前記部分領域を半透明とすると、光取り出し効率向上に特に有利でありうる。
【００２８】
他の発展形態において、第１の電気接触層の後側部分領域（開口部を貫通する部分領域とは異なる）は、金属を含むか、あるいは、金属からなる。少なくとも一部の領域が半透明であり、かつ、特に前側主面の第２の副領域を覆わない第１の電気接触層により、半導体ボディの全体効率を特に高くすることができる。
【００２９】
他の実施形態において、半導体積層体の前側主面は、放射取り出し構造（radiation out-coupling structures）を有する。ここで、「放射取り出し構造」とは、活性層で発生した電磁放射の取り出し効率を散乱により向上させるために設けられた突起(protrusions)または窪み（depressions）を意味する。適切な一実施形態において、放射取り出し構造の寸法は、半導体積層体の最大放射の１波長範囲内である。例えば、隣接する突起または窪みの平均離間距離および／または平均高さは、１００ｎｍ以上であり、３００ｎｍ以上であることが好ましい。特に、平均離間距離および／または平均高さは１．５μｍ以下であり、１μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。このような放射取り出し構造は原則的に当業者に知られているため、これ以上詳述しない。
【００３０】
好適な一発展形態において、第１の副領域には放射取り出し構造が存在しない。特に、第１の副領域に放射取り出し構造を意図的に設けない。例えば、前側主面の第１の副領域は平滑面、特に平坦面である。
【００３１】
本発明者らは、放射取り出し構造を有さない第１の副領域とすることで、第１の電気接触層の端部の導電性を特に良好にすることができることを見出した。第１の副領域が放射取り出し構造を有する場合、第１の電気接触層の端部における横方向の電流分布が不十分となる恐れがある。放射取り出し構造を有さない第１の副領域は、前側主面の表面１ｍｍ２に対して動作電流が１００ｍＡ以上、特に５００ｍＡ以上（例えば１Ａ以上）である半導体ボディにおいて特に有利である。
【００３２】
適切な一実施形態において、半導体ボディは、後側に設けられ、かつ、前記分離層またはさらなる分離層により第１の電気接触層から電気的に絶縁されている第２の電気接触層を有する。適切な一実施形態において、半導体ボディは、第１の電気接触層によりｎ側から接触され、また、第２の電気接触層によりｐ側から接触される。あるいは、この逆により接触される。第１の電気接触層および第２の電気接触層を有する半導体ボディは、ｎ側およびｐ側の両方を後側から外部電気接続するように設計することができる。第１の電気接触層および／または第２の電気接触層は、半導体積層体の横側近傍に引き出せる。これにより、第１の電気接触層および／または第２の電気接触層を適切に前側から外部電気接続することができる。
【００３３】
適切な一発展形態において、第１の電気接触層、第２の電気接触層、分離層は、半導体ボディの後側において横方向に重なる。このような態様は、例えば、半導体積層体に複数の開口を有する半導体ボディにおいて、当該複数の開口内に延在する第１の電気接触層の複数の部分領域を半導体ボディの後側で電気的に互いに接続させるように第１の電気接触層を形成するのに好都合である。この電気的接続は、特に、第１の電気接触層の後側部分領域により確立される。
【００３４】
更なる一実施形態において、半導体性または絶縁性のミラー層を、半導体積層体と第２の電気接触層との間および／または半導体積層体と第１の電気接触層との間の少なくとも一部の領域に設ける。ミラー層を設けることにより、後側に向けて活性層から出射された電磁放射の一部が前側に出射されるので有利である。これにより、特に高い放射取り出し効率が得られる。
【００３５】
適切な一発展形態において、半導体性または絶縁性のミラー層は複数の開口部（aperture）を有する。半導体ボディ後側の平面図において、半導体積層体は、特に、開口部の領域においてミラー層に覆われていない。第２の電気接触層は、開口部を通って半導体積層体まで延在する。このように、絶縁性または半導体性のミラー層を介して第２の電気接触層と半導体積層体とが電気的に接続される。
【００３６】
更なる実施形態において、前記少なくとも１つの開口は、前側から後側の方向に先細りになっている。別の表現をすると、開口の前側の断面積は、後側の断面積より大きい。これにより、特に開口の中央領域に第１の電気接触層が存在せず当該領域に凹部が形成されている態様において、凹部の周縁部から電磁放射を十分に取り出せうる。
【００３７】
他の実施形態において、開口は裏側から前側に先細りになっている。このような態様は、凹部が第１の電気接触層の完全に埋められている場合に特に有利である。
【００３８】
一代替実施形態において、開口のリング状外周面、すなわち開口の側面は、半導体積層の延伸主面に対して略垂直である。
【００３９】
半導体ボディの更なる利点、有利な実施形態、および発展形態は、図１〜図６を参照しながら説明する例示的な実施形態により得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の例示的な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概略断面図
【図２】第２の例示的な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概略断面図
【図３】第３の例示的な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概略断面図
【図４】第１の例示的な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概略平面図
【図５】第１の例示的な実施形態の変形例によるオプトエレクトロニクス半導体ボディの一部の概略平面図
【図６】第１の例示的な実施形態による半導体ボディの、第１の電気接触層による前側主面の被覆率に対する相対全電気／光効率を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
例示的な実施形態および図面において、同一のまたは同一の作用を有する構成部分は、いずれの場合も同一の参照符号を付与される。図示された要素は、縮尺が明示されていない限り縮尺どおりとみなすべきでなく、むしろ、層等の個々の要素が、より理解しやすいように誇張された寸法または厚さで図示されている場合もある。
【００４２】
図１はオプトエレクトロニクス半導体ボディの第１の例示的な実施形態を示す。このオプトエレクトロニクス半導体ボディは、成長基板を分離したエピタキシャル半導体積層体１を含む。半導体ボディの前側２に設けられた半導体積層体１の前側主面１０は、放射を取り出し面とされている。前側２の反対面である後側３では、誘電性ミラー層８が半導体積層体１の後側主面１５に成膜されている。半導体積層体１は、前側主面１０と後側主面１５との間に、電磁放射を発生させる活性層１００を有する。本実施形態において、半導体積層体１の厚さＤは１μｍである。本実施形態の場合、半導体積層体１の厚さは後側主面１５から前側主面１０までの寸法である。
【００４３】
半導体積層体１は複数の開口１１０を有する。簡潔化のために、図１では２つのみを示す。開口１１０は、前側２から後側３の方向に半導体積層体１を貫通しており、特に、活性層１００を貫通している。開口１１０には半導体積層体１の構成材料が存在しない。本実施形態において、開口１１０の断面形状は円形である。第１の例示的な実施形態の半導体ボディにおいて、開口１１０は前側２から後側３の方向に先細りになっている。
【００４４】
第１の電気接触層４が半導体ボディの後側３に配置されている。いずれの場合も、第１の電気接触層４の部分領域４０が、後側３から開口１１０内を通って半導体ボディの前側２まで延在し、部分領域４０の端部４０Ａが前側の（より正確には前側主面１０の）第１の副領域１１を覆っている。複数の第１の副領域１１は、それぞれの開口１１０をリング状に囲む。前側主面１０の第２の副領域１２は、第１の電気接触層４により覆われていない。本実施形態において、第２の副領域１２は半導体ボディの外部露出面となっている。
【００４５】
本例示的な実施形態において、第２の副領域１２は光取り出し構造１２０を有する。一方、第１の副領域１１は光取り出し構造１２０を有さず、平坦な表面部分を構成している。
【００４６】
このことは、半導体ボディの前側２の概略平面図である図４に示されている。半導体積層体１は、例えば、正方形のベース領域である。開口１１０は、例えば、縦７列横７列で、特に正方格子の格子点に配置されている。開口１１０内を通る、第１の電気接触層４の部分領域４０の端部４０Ａは、前側主面１０の第１の副領域１１を覆い、また、凹部６を囲う。第２の副領域１２は第１の電気接触層４により覆われてない。
【００４７】
本例示的な実施形態において、第１の電気接触層４の部分領域４０は、付随する開口１１０を完全に埋めていない。部分領域４０の底部が開口１１０の後側副領域を埋めるのみである。前側２の方向に続く、開口１１０の領域内に位置する部分領域４０中間部は、開口１１０のリング状外周面を覆う層を形成するのみである。中間部と前側２の方向に接合する部分領域４０の端部４０Ａの形状もまた、リング状である。したがって、本実施形態において、部分領域４０は後側が底部により閉じられた筒の形状を有し、かつ、端部４０Ａにより形成されたカラーを前側に有する。中間部は筒の側面を形成している。
【００４８】
したがって、前側２に開口した開口１１０の中間部には、第１の電気接触層４の構成材料、特には第１の電気接触層４の部分領域４０の構成材料が存在しない。このようにして、前側２から後側３の方向へ開口１１０の領域内を通って半導体積層体１内に延在する、半導体ボディの凹部６が形成される。
【００４９】
本実施形態において、開口１１０内を延在する第１の電気接触層４の部分領域４０は透明である。部分領域４０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物を含むか、あるいは、当該透明導電性酸化物からなる。
【００５０】
後側３で部分領域４０と接合する、第１の電気接触層４の更に後側の部分領域は、金属材料を含むか、あるいは、金属材料からなることが好ましい。本実施形態において、第１の電気接触層は、開口１１０内を延在する透明部分領域４０と、金属製の後側部分領域とからなる。
【００５１】
部分領域４０は、分離層７によって開口１１０の外周面から電気的に絶縁されている。開口１１０の領域において、分離層７は、横方向に、部分領域４０と半導体積層体１との間に設けられている。対照的に、半導体積層体１の前側主面１０と部分領域４０の端部４０Ａとが電気的に接触している。
【００５２】
本実施形態において、分離層７はまた、第１の電気接触層４を半導体ボディの後側３に設けられた第２の電気接触層５から絶縁する。第２の電気接触層５は、後側３から、電気絶縁性ミラー層８の開口部８０を通って半導体積層体１の後側主面１５まで延在している。本実施形態において、第１の電気接触層は半導体ボディのｎ側に接続するように設けられ、第２の電気接触層は半導体ボディのｐ側に接続するように設けられている。
【００５３】
第１の電気接触層４の副領域、分離層７の副領域、第２の電気接触層５の副領域は、半導体ボディの後側３において横方向に重なっている。これは、例えば、後側３から前側２の方向に第１の電気接触層４、分離層７、第２の電気接触層５が相互に続く図１の中央部の場合である。これにより、半導体積層体１の開口１１０内の個々の部分領域４０は、第１の電気接触層４の後側部分領域を介して互いに電気的に接続される。
【００５４】
本例示的な実施形態において、半導体ボディはｎ側およびｐ側を後側３から外部電気接続させるように設計されているが、第１の電気接触層４および／または第２の電気接触層５を半導体積層体１の横側近傍に引き出して、前面側からの接続に好適となるようにしてもよい。このような態様は、図２および図３に示す例示的な実施形態と関連づけて例示されている。
【００５５】
図６は、第１の例示的な実施形態による半導体ボディの相対接触面積Ａｒｅｌに対する相対全電気／光効率ηｒｅｌを示す。ここで、相対接触面積とは、第１の副領域１１の外側境界で囲まれた表面の面積を半導体積層体１の前側主面１０の全表面積で割った商である。前側主面１０全表面積は、第１の部分領域１１と第２の部分領域１２の面積の合計である。各々の領域は、半導体積層体１の延伸主平面への投射像であって、光取り出し構造１２０を構成する突起等による真の面積の増加は考慮しないことを理解されたい。
【００５６】
図６には３つの曲線が示されている。曲線６１は、第１の電気接触層４の端部４０Ａ（ＩＴＯ、厚さ：１００ｎｍ）により覆われた平坦な第１の副領域１１について測定した相対全電気／光効率ηｒｅｌを示す。曲線６２の場合、第１の副領域１１もまた平坦であるが、端部４０Ａの厚さは３０ｎｍとした。曲線６３では、比較のため第１の副領域１１に光取り出し構造１２０を設けた。曲線６３の場合、第１の副領域１１の光取り出し構造端部４０Ａを設けた端部４０Ａの厚さは１００ｎｍとした。
【００５７】
平坦な第１の副領域１１の場合、粗面な第１の副領域１１と比較して相対全電気／光効率ηｒｅｌが上昇していることが明らかにわかる。相対全電気／光効率の最大値は相対接触面積Ａｒｅｌ５〜１５％、好ましくは７〜１２％の間に見られる。第１の電気接触層の端部４０Ａの好ましい厚さは３０〜１００ｎｍの間である。
【００５８】
図２はオプトエレクトロニクス半導体ボディの第２の例示的な実施形態を示す。第２の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体ボディは、第１に、第１の電気接触層４および第２の電気接触層５の両方を半導体積層体１の横側近傍に引き出している点で第１の例示的な実施形態と相違する。これにより、半導体ボディはまた、ｎ側およびｐ側を前側２から外部電気接続させるのに好適となる。第１の例示的な実施形態と関連して説明したように、半導体ボディをｎ側およびｐ側を後側３から外部電気接続させるように設計することもできる。
【００５９】
第２の例示的な実施形態による半導体ボディはまた、開口１１０内を延在する第１の電気接触層の部分領域４０がいずれも開口１１０を完全に埋めている点で、第１の例示的な実施形態と相違する。本実施形態の場合、開口１１０内の領域における部分領域４０は金属材料からなる。前側主面１０の第１の副領域１１０を覆う端部４０Ａのみが、ＩＴＯ等の透明導電性酸化物からなる。また、本実施形態における端部４０Ａの形状は、第１の例示的な実施形態のようにリング状ではなく、完全な円柱、また一変形例では立方体である。部分領域４０の金属部分の前側端部面と特に接合する各端部４０Ａは、当該端部面を完全に覆い、かつ、当該端部面から横方向に突出している。
【００６０】
図３はオプトエレクトロニクス半導体ボディの第３の例示的な実施形態を示す。第３の例示的な実施形態は、実質的に第１の例示的な実施形態に対応する。相違点は、第２の電気接触層を前側から外部電気接続するように設計する一方、第１の電気接触層４を後側から外部電気接続するように設計している点である。このような外部電気接続の構成はその他の例示的な実施形態においても好適である。
【００６１】
また、第３の例示的な実施形態による半導体ボディでは、例えば第１の電気接触層４は半導体積層体１の前側主面１０の全面を覆っている。特に、本実施形態では、開口１１０内を通り、かつ、ＴＣＯ等を含むか、または、ＴＣＯ等からなる放射透過性部分領域４０が前側主面１０の全面に亘って延在している。このような態様は、例えば、半導体ボディを特に高動作電流で動作させる場合に有利でありうる。また、第１の例示的な実施形態のように、前側主面１０の副領域１２を第１の電気接触層４で覆わないことも可能である。
【００６２】
図５は、第１の例示的な実施形態の変形例による半導体ボディの前側主面１０の一部分の概略平面図である。第１の例示的な実施形態とは対照的に、開口部１１０（開口部１１０をリング状に囲う前側主面１０の副領域１１を有する）は、方形格子の格子点に配置されておらず、図５において点線で示される六角格子の格子点に配置されている。
【００６３】
このような配置とすることにより、特に均質な電流分布が得られる。これは、半導体ボディに多数（例えば１００個以上）の開口１１０を設ける場合に特に有利である。
【００６４】
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。任意の新規な特徴または特徴の任意の組合せが特許請求の範囲および／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、本発明は、当該任意の新規な特徴または当該任意の組合せを含む。
【００６５】
本特許出願は、独国特許出願第１０２００８０５１０４８．３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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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