(57)【要約】      （修正有）【課題】改善された信頼性、および簡略化された製造を可能にするオプトエレクトロニクス半導体デバイスを開示する。【解決手段】第１の導電型の第１の領域（１０１）と、電磁放射（Ｅ）を生成するように設計されている活性領域（１０３）と、第２の導電型の第２の領域（１０２）と、電磁放射を取り出すために設けられている取り出し面（２０）と、を備えた半導体ボディ（１０）、を有するオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）、を開示する。第１の領域、活性領域、および第２の領域は、堆積方向（Ｙ）に沿って配置されている。活性領域は、取り出し面とは反対側の裏面（３０）から、堆積方向を横切るかまたは堆積方向に垂直な長手方向（Ｘ）に沿って、取り出し面まで延びている。取り出し面は、裏面に面平行に配置されている。半導体ボディの取り出し面および裏面は、エッチング工程によって作製されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の第１の領域（１０１）と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域（１０３）と、第２の導電型の第２の領域（１０２）と、電磁放射を取り出すために設けられている取り出し面（２０）と、を備えた半導体ボディ（１０）、を有するオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）であって、
−  前記第１の領域（１０１）、前記活性領域（１０３）、および前記第２の領域（１０２）が、堆積方向（Ｙ）に沿って配置されており、
−  前記活性領域（１０３）が、前記取り出し面（２０）とは反対側の裏面（３０）から、前記堆積方向（Ｙ）を横切るかまたは前記堆積方向（Ｙ）に垂直な長手方向（Ｘ）に沿って、前記取り出し面（２０）まで延びており、
−  前記取り出し面（２０）が、前記裏面（３０）に面平行に配置されており、
−  前記半導体ボディ（１０）の前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、エッチング工程によって作製されている、
オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項２】
前記オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）が、コヒーレントな放射を生成するように設計されている、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項３】
前記半導体ボディ（１０）が、３００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満、特に好ましくは５０μｍ未満の、前記長手方向（Ｘ）における延在範囲を有する、請求項１または請求項２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デバイス（１）。
【請求項４】
前記半導体ボディ（１０）の少なくとも一部分が、窒化物化合物半導体材料系である、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デバイス（１）。
【請求項５】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、前記半導体ボディ（１０）の結晶のｍ面に平行に延びている、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デバイス（１）。
【請求項６】
前記半導体ボディ（１０）が前記成長基板（９００）の上に堆積されており、前記成長基板（９００）が、次の材料、すなわち、サファイア、窒化ガリウム、炭化ケイ素、シリコン、のうちの１種類によって形成されている、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デバイス（１）。
【請求項７】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、好ましくは０．１ｎｍ〜１ｎｍの範囲内の平均粗さを有する、請求項１から請求項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デバイス（１）。
【請求項８】
前記裏面（３０）および／または前記取り出し面（２０）の下流、前記半導体ボディ（１０）とは反対側の面それぞれに、ミラー（７０１，７０２）が配置されている、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デバイス（１）。
【請求項９】
前記ミラー（７０１，７０２）が、前記半導体ボディ（１０）の材料によって作製されている、請求項８に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項１０】
前記取り出し面（２０）における前記第１の領域（１０１）が、前記長手方向（Ｘ）における少なくとも１つの段部（１０１１）を有する、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デバイス（１）。
【請求項１１】
前記段部（１０１１）が、前記半導体ボディ（１０）から放出された電磁放射（Ｅ）が前記段部（１０１１）に入射しないように、構造化されている、請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項１２】
前記長手方向（Ｘ）における前記第１の領域（１０１）の前記少なくとも１つの段部（１０１１）の幅ｂｎが、次の式、すなわち、ｂｎ＜［（ｈｎ−ａ−ｗ）／ｔａｎ（α／２）］−（ｂｎ−１−ｂｎ−２−．．．−ｂ２−ｂ１）を、＋／−１０％の誤差まで前記ｂｎが満たすように、構造化されており、ａが、前記活性領域（１０３）とは反対側の前記第２の領域（１０２）の面からの前記活性領域（１０３）の距離であり、ｈｎが、前記半導体ボディ（１０）の前記堆積方向（Ｙ）に平行な方向における前記取り出し面（２０）の範囲であり、ｗが、前記活性領域（１０３）に隣接している前記第１の領域（１０１）の側における導波路の厚さであり、αが垂直遠視野角として定義されており、添え字ｎが、段部（１０１１）の数を表す、請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項１３】
オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法であって、
−  堆積方向（Ｙ）に沿って、第１の導電型の第１の領域（１０１）と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域（１０３）と、第２の導電型の第２の領域（１０２）と、を備えた半導体ボディ（１０）、を設けるステップであって、前記活性領域（１０３）が、前記堆積方向（Ｙ）を横切るかまたは前記堆積方向（Ｙ）に垂直な長手方向（Ｘ）に沿って、前記第１の領域（１０１）と前記第２の領域（１０２）との間に延びている、ステップと、
−  前記第２の領域（１０２）および前記活性領域（１０３）を完全に貫いている第１の溝を、前記堆積方向（Ｙ）に沿ってかつ前記長手方向（Ｘ）に直交して、少なくとも部分的に、第１のエッチング工程によって挿入するステップであって、前記半導体ボディ（１０）に面している前記第１の溝の側面に、電磁放射（Ｅ）を取り出すための取り出し面（２０）が設けられる、ステップと、
−  前記第２の領域（１０２）および前記活性領域（１０３）を完全に貫いている第２の溝を、前記半導体ボディ（１０）の前記堆積方向（Ｙ）に沿ってかつ前記長手方向（Ｘ）に直交して、少なくとも部分的に、前記第１の溝とは反対の前記半導体ボディの側に前記第１のエッチング工程によって挿入するステップであって、前記半導体ボディ（１０）に面している前記第２の溝の側面に裏面（３０）が形成される、ステップと、
−  前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）を、第２のエッチング工程によって平滑化するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記第２のエッチング法のエッチング液が、次のエッチング液、すなわち、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＬｉＯＨ、ＴＭＡＨ、ＮＭＰ、のうちの１種類を含む、請求項１３に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１５】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、イオン洗浄によって洗浄される、請求項１３および請求項１４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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１６】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、半結晶材料によって被覆される、請求項１５に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１７】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、誘電体材料または金属によって被覆される、請求項１６に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１８】
前記第１の領域（１０１）の段部（１０１１）が、エッチング工程によって、前記長手方向（Ｘ）において前記取り出し面（２０）を経て構造化される、請求項１３から請求項１７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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１９】
前記方法ステップが、ウェハ複合体における複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）に対して実行される、請求項１３から請求項１８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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項２０】
前記第２のエッチング工程が、湿式化学エッチング工程である、請求項１３から請求項１９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デバイス（１）を製造する方法。
【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デバイスと、オプトエレクトロニクス半導体デバイスを製造する方法とを開示する。オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、動作時に電磁放射（光など）を放出する放射放出オプトエレクトロニクス半導体デバイスとすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
解決するべき１つの課題は、改善された信頼性を有するオプトエレクトロニクス半導体デバイスを開示することである。
【０００３】
解決するべきさらなる課題は、簡略化された製造を可能にする、オプトエレクトロニクス半導体デバイスを製造する方法を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、堆積方向に沿って、第１の導電型の第１の領域と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域と、第２の導電型の第２の領域と、を備えた半導体ボディ、を有する。さらに、半導体ボディは、動作時に生成される電磁放射を取り出すように意図されている取り出し面を有する。この取り出し面は、例えば、長手方向を横切って、または長手方向に垂直に延びている。
【０００５】
活性領域は、取り出し面とは反対側の裏面から、堆積方向を横切るかまたは堆積方向に垂直な長手方向に沿って、取り出し面まで延びている。活性領域は、放射を生成するためのｐｎ接合部、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）、または特に好ましくは多重量子井戸（ＭＱＷ）、を備えていることが好ましい。
【０００６】
半導体ボディのこれらの領域は、エピタキシャルに成長されていることが好ましい。半導体ボディの第１の領域および第２の領域それぞれは、異なる導電型を有する。導電型の形成は、半導体材料をドープすることによって行われることが好ましい。ｐ導電型は、例えば、アクセプタ材料によってドープすることにより形成される。ｎ導電型の形成は、例えば、ドナー材料によってドープすることにより行われることが好ましい。
【０００７】
取り出し面は、特に、裏面に面平行に配置されている。
【０００８】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、半導体ボディの取り出し面および裏面の両方は、エッチング工程によって作製されている。
【０００９】
半導体ボディの取り出し面および裏面がエッチング工程によって作製されるときに従う形状は、方法による純粋な形状ではなく、完成した部品において確認することができ、したがって目標の形状でもある。エッチング工程によって作製される表面の特徴は、特に、異なる材料においてわずかに異なるエッチング速度に起因する、材料組成に応じた取り出し面および／または裏面の表面における凹凸、および／または、裏面および取り出し面の表面における段部、である。エッチング工程のさらなる特徴は、取り出し面と裏面との間の３００μｍ未満の距離である。取り出し面と裏面との間のこのような小さい距離は、現在のところスクライブ・ブレイク工程（scribing and breaking process）ではほとんど作製することができない。
【００１０】
これらの特徴は、半導体ボディの少なくとも１回のエッチングによって生成される。これらの特徴は、例えば電子顕微鏡画像によって、または光学顕微鏡下で、完成した半導体デバイスにおいて確認することができる。
【００１１】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、第１の導電型の第１の領域と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域と、第２の導電型の第２の領域と、を備えた半導体ボディ、を有し、かつ本オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、電磁放射を取り出すために設けられている取り出し面を有し、
−  第１の領域、活性領域、および第２の領域が、堆積方向に沿って配置されており、
−  活性領域が、取り出し面とは反対側の裏面から、堆積方向を横切るかまたは堆積方向に垂直に延びる長手方向に沿って、取り出し面まで延びており、
−  取り出し面が、裏面に面平行に配置されており、
−  半導体ボディの取り出し面および裏面が、エッチング工程によって作製されている。
【００１２】
本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスは、特に、以下の考察に基づいている。端面発光型半導体レーザダイオードの製造においては、取り出し面と裏面（ファセット面）を互いにできる限り面平行として、かつ滑らかに、さらには適切な方法によって、作製することが特に必要である。表面の粗さが大きいと、反射率が低下し、部品が早期に故障することもある。表面の欠陥は、ファセット面の光学損傷（ＣＯＤ）を引き起こすことがあり、結果として部品が完全に故障する。
【００１３】
適切なファセット面を作製するために、スクライブ・ブレイク工程を使用することができる。破断軸は、半導体の結晶面に沿って選択される。この結果として、その選択された結晶軸に沿った滑らかな破断線が生じ、これにより面平行性が保証され、表面粗さがわずか数ナノメートルまで減少する。しかしながらスクライブ・ブレイク工程の欠点は、滑らかにブレイクされなかったファセット面に起因する不良部品の割合が高いことと、ただちに個々の半導体レーザダイオードに分離されることである。結果として、複合体（特にウェハ複合体）において作製される部品のファセットに対してさらなる工程を実行することがもはや不可能である。そうではなく、各半導体デバイスを個別に処理する、または、いくつかの部品を追加の工程によって１つのグループに組み合わせて一緒に処理し、次いで再び互いに分離しなければならない。
【００１４】
これに加えて、スクライブ・ブレイク工程によって分離されるときには、半導体レーザダイオードの最小長さが比較的大きい値に制限され、なぜなら長さが小さくなると、ブレイク工程に必要な力が急激に高まるためである。
【００１５】
さらに、スクライブ・ブレイク工程の使用は、ブレイク可能な基板を使用する場合に限定され、これによりオプトエレクトロニクス半導体デバイスの設計における自由度がさらに制約される。
【００１６】
本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス半導体デバイスは、特に、ファセット面を作製するためにスクライブ・ブレイク工程の代わりにエッチング工程を使用するという発想を利用する。これにより、ウェハ複合体においてファセットを作製することが可能になる。ファセットの小さい表面粗さと高い面平行性を確保するために、化学的研磨工程が使用される。
【００１７】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、コヒーレントな放射を生成するように設計されている。言い換えれば、本オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、動作時にレーザ放射を放出する端面発光型半導体レーザダイオードとすることができる。半導体ボディの取り出し面および裏面が、レーザファセットとしての役割を果たし、半導体レーザダイオードの共振器ミラーに相当する。
【００１８】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、半導体ボディは、３００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満、特に好ましくは５０μｍ未満の、長手方向における延在範囲（extension）を有する。長手方向における半導体ボディの最小長さは、スクライブ・ブレイク工程における最小長さに制限される。エッチング工程を使用することによって、この制限はもはや適用されない。３００μｍ未満の延在範囲を有する半導体レーザダイオードは、有利に低い利得を有することができる。
【００１９】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、半導体ボディの少なくとも１つの領域（特に半導体ボディ全体）は、窒化物化合物半導体材料系である。この文脈において「窒化物化合物半導体材料系である」とは、半導体ボディまたはその少なくとも一部が、ＡｌｎＧａｍＩｎ１−ｎ−ｍＮ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）を含む、またはこのような材料からなることが好ましいことを意味する。この材料は、上記の化学式に従った数学的に正確な組成を必ずしも有さなくてよい。むしろ、この材料は、例えば１種類または複数種類のドーパントおよび追加の成分を含むことができる。しかしながら説明を単純にするため、上の式は、結晶格子の本質的な成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）のみを含み、これらの一部を少量の別の物質によって置き換える、および／または、少量の別の物質によって補うことができる。
【００２０】
例えば半導体ボディの第１の領域におけるｐ導電型は、マグネシウムなどの材料によってドープすることにより形成される。例えば半導体ボディの第２の領域におけるｎ導電型の形成は、例えばシリコンなどの材料によってドープすることにより行われる。
【００２１】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、取り出し面および裏面は、半導体ボディの結晶のｍ面に平行に延びている。ｍ面は、ウルツ鉱型の六角形基本構造を有する結晶の
【数１】
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面である。２つの向かい合うｍ面の面平行性により、裏面に対する取り出し面の配置が互いに面平行である。これにより、取り出し面と裏面との間に共振器を形成することが可能である。
【００２２】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体デバイスは成長基板を備えており、半導体ボディが成長基板の上に堆積されており、成長基板は、次の材料、すなわち、サファイア、窒化ガリウム、炭化ケイ素、シリコン、のうちの１種類によって形成されている。窒化ガリウムおよび炭化ケイ素は、スクライブ・ブレイク工程においても使用することができ、サファイアより小さい欠陥密度を有する。サファイアとシリコンは、スクライブ・ブレイク工程において処理することが困難である、または不可能である。したがってエッチング工程を使用することにより、オプトエレクトロニクス半導体デバイスの設計上の自由度が大きくなり、これは有利である。
【００２３】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、取り出し面および裏面は、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、好ましくは０．１ｎｍ〜１ｎｍの範囲内の平均粗さを有する。平均粗さとは、表面上の測定点から、表面輪郭の仮想中心線までの平均距離として定義される。取り出し面および裏面の高い反射率のためには、低い平均粗さが有利である。高い光学反射率は、レーザファセットを形成するうえで特に有利である。小さい値の平均粗さを達成する目的で、取り出し面および裏面の化学的研磨が有利である。特に、化学的研磨工程におけるエッチング液としてＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を使用する結果として、有利に低い粗さ値が得られる。
【００２４】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、裏面および／または取り出し面の下流、半導体ボディとは反対側の面に、ミラーが配置されている。このミラーは、例えば、ＤＢＲミラー（分布ブラッグ反射器）として設計することができる。このミラーは、変動する屈折率を有するいくつかの層の周期的な並びを備えている。ＤＢＲミラーは、特に、スペクトル的に極めて小さい波長範囲における高い反射率を特徴とする。これにより、極めて狭帯域の発光スペクトルを有する半導体レーザダイオードを製造することが可能になる。ＤＢＲミラーは、半導体ボディに直接接触していることができ、半導体ボディに生成される。言い換えれば、ＤＢＲミラーは、半導体ボディを構造化することによって作製される。互いに前後に配置された複数の溝形状の凹部は、半導体ボディの材料と凹部との間の遷移部における断面において、変動する屈折率の周期的な並びを形成している。
【００２５】
さらには、半導体ボディは、ＤＦＢミラー（分布帰還）を含むことができる。ＤＦＢミラーは、取り出し面と裏面との間の仮想の結合線に沿って、屈折率の変動の周期的な並びを備えている。ＤＢＲミラーは、半導体ボディとは反対の取り出し面の側、および／または、半導体ボディとは反対の裏面の側に配置されるが、ＤＦＢミラーは、裏面と取り出し面との間に配置される。
【００２６】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、ミラーは、半導体ボディの材料によって作製されている。半導体ボディに凹部を導入することによって、異なる屈折率を有する領域が作成される。例えば、これらの凹部を、半導体ボディの屈折率とは異なる屈折率を有する空気またはプラスチック材料もしくは誘電体などの透明な材料によって満たすこともできる。これらの凹部は、長手方向に沿って、定義された周期的な距離を有し、結果として屈折率が周期的に変動する。半導体ボディの材料によってミラーを生成することによって、複数の誘電体層を形成するステップを省くことができ、これは有利である。
【００２７】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、取り出し面における第１の領域は、長手方向における少なくとも１つの段部を有する。この段部は、取り出し面の仮想平面を超える、第１の領域の材料の堆積方向に対して横方向への突出部または張出部である。本オプトエレクトロニクス半導体デバイスは、特に、複数の段部を有することもできる。
【００２８】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、段部は、半導体ボディから放出された電磁放射が段部に入射しないように、構造化されている。言い換えれば、段部の幅および段部の高さは、本オプトエレクトロニクス半導体デバイスによって放出される放射が特に妨げられずに伝搬できるように、選択される。少なくとも１つの段部の構造化は、例えばエッチング工程によって行うことができる。
【００２９】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの少なくとも一実施形態によれば、長手方向における第１の領域の少なくとも１つの段部の幅ｂｎは、次の式、すなわち、ｂｎ＜［（ｈｎ−ａ−ｗ）／ｔａｎ（α／２）］−（ｂｎ−１−ｂｎ−２−．．．−ｂ２−ｂ１）を、＋／−１０％の誤差を除いて、好ましくは＋／−５％の誤差を除いて、ｂｎが満たすように、構造化されている。式中、ｂは、取り出し面を横切る第１の領域の段部の幅として定義されており、ａは、活性領域とは反対側の第２の領域の面からの活性領域の距離であり、ｈｎは、半導体ボディの堆積方向に平行な方向における取り出し面の範囲であり、ｗは、活性領域に隣接している第１の領域の側における導波路の厚さであり、αは垂直遠視野角（vertical far field angle）である。添え字ｎは、段部の数を表す。半導体ボディの第１の領域のこのような構造化された段部は、放出された光が第１の領域によって遮られることを特に効率的に防止する。
【００３０】
オプトエレクトロニクス半導体デバイスを製造する方法も開示する。特に、本明細書に記載されている半導体デバイスを、この方法を使用して製造することができる。すなわち、本半導体デバイスに関して開示されているすべての特徴は本方法に関しても開示され、逆も同様である。
【００３１】
オプトエレクトロニクス半導体デバイスを製造する方法の少なくとも一実施形態によれば、本方法は次のステップを含む。
【００３２】
堆積方向に沿って、第１の導電型の第１の領域と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域と、第２の導電型の第２の領域と、を備えた半導体ボディ、を設けるステップ。活性領域は、堆積方向を横切るかまたは堆積方向に垂直な長手方向に沿って、第１の領域と第２の領域との間に延びている。
【００３３】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、堆積方向に沿ってかつ長手方向に直交して、少なくとも部分的に、第１の溝が第１のエッチング工程によって挿入される。この第１の溝は、第２の領域および活性領域を完全に貫いている。これにより、半導体ボディに面している第１の溝の側面に、電磁放射を取り出すための取り出し面が設けられる。この第１のエッチング工程によって、特に、完成した半導体デバイスにおいて確認することのできる、取り出し面における段部が生成される。
【００３４】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、第１の溝とは反対の半導体ボディの側に、半導体ボディの堆積方向に沿ってかつ長手方向に直交して、少なくとも部分的に、第２の溝が第１のエッチング工程によって挿入される。第２の溝は、第２の領域および活性領域を完全に貫いている。これにより、半導体ボディに面している第２の溝の側面に、裏面が形成される。この第１のエッチング工程によって、特に、完成した半導体デバイスにおいて確認することのできる、裏面における段部が生成される。
【００３５】
第１のエッチング工程は、塩素イオンおよびアルゴンイオンを使用するプラズマエッチング工程、レーザアブレーション工程、または光化学湿式エッチング工程、を含むことが好ましい。第１の溝および第２の溝のエッチング領域は、例えば、エッチング液の影響から活性領域を保護するマスク層によって限定することができる。
【００３６】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、取り出し面および裏面の平滑化が、第２のエッチング工程によって行われる。この第２のエッチング工程は、特に、半導体結晶のｍ面を準備する役割を果たす。ｍ面は、ウルツ鉱型の六角形基本構造を有する結晶の
【数２】
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面である。第２のエッチング工程は、例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＬｉＯＨ、ＴＭＡＨ、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を使用して湿式化学的に行われることが好ましい。驚くべきことに、ＴＭＡＨを使用すると、半導体ボディの個々の結晶面が特に良好に準備されることが判明した。すなわち、第２のエッチング液としてＴＭＡＨを使用する結果として、ファセット面の特に小さい平均粗さが得られる。この第２のエッチング工程によって、特に、完成した半導体デバイスにおいて検出可能である特徴が生成される。
【００３７】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、第２のエッチング液は、次のエッチング液、すなわち、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＬｉＯＨ、ＴＭＡＨ、ＮＭＰ、のうちの１種類を含む。これらの湿式化学エッチング工程によって、ファセット面の表面粗さが低減し、したがって表面の品質が改善される。
【００３８】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、取り出し面および裏面が、イオン洗浄（ion cleaning）によって洗浄される。イオン洗浄は、例えば、窒素イオン、アルゴンイオン、水素プラズマ、酸素プラズマ、キセノンイオンなどの低エネルギイオンによって行われる。イオン洗浄されたファセット面は、異物による不純物をもはや示さないことが好ましい。
【００３９】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、取り出し面および裏面が、半結晶材料によって被覆される。半結晶材料として、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸窒化アルミニウム、酸窒化珪素、シリコン、酸化アルミニウム、窒化ガリウム、セレン化亜鉛、ガリウムヒ素、リン化ガリウム、三元化合物、および／または四元化合物、を使用することができる。半結晶材料は、主として、取り出し面および裏面を不動態化するために使用される。半結晶材料は、特に、スパッタリング工程またはＡＬＤ（原子層成長法）工程によって取り出し面および裏面に堆積させることができる。ＡＬＤ工程においては、原子の単分子層を堆積させることができる。単分子層の堆積は、例えばトリメチルアルミニウムなどの有機金属前駆体による、いくつかの準単分子層（submonolayer）の堆積によって行うことができる。メチル基は、個々のリガンドを立体的に妨げることによって完全な単分子層を阻止し、したがって準単分子層を形成する。いくつかの準単分子層から単分子層が形成されるまで、このサイクルを何度か繰り返すことができる。したがって、上下に積み重なった原子層が形成されるのではなく、１つの表面上に単分子層のみが堆積される。このような単分子層の利点は、表面が極めて良好に被覆されることと、たとえ最小の粒子および不均一であっても外側が被覆されることである。この結果として、極めて高密度の層が得られ、この層は良好な拡散障壁を有利にもたらすことができる。
【００４０】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、取り出し面および裏面が、誘電体材料または金属によって被覆される。誘電体材料または金属による取り出し面および裏面の被覆は、所望の反射率を調整する役割、したがって本オプトエレクトロニクス半導体デバイスの光学パラメータを決定する役割を果たす。誘電体材料または金属の層は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ（化学的蒸着）によって、またはＡＬＤ層として堆積させることができる。窒化珪素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸窒化珪素、酸化タンタル、二酸化珪素、またはシリコンなどの材料を使用することができる。
【００４１】
本方法の少なくとも一実施形態によれば、第１の領域の段部が、エッチング工程によって、長手方向において取り出し面を超えて構造化される。この構造化は、活性領域から放出された発散する電磁放射が取り出し面において遮られることを防止すると同時に、個々のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを分離する役割を果たすことができる。構造化には、例えばプラズマエッチング工程が使用される。この方法ステップは、特に、イオン洗浄を使用することにより取り出し面および裏面を洗浄する前に実行することもできる。
【００４２】
オプトエレクトロニクス半導体デバイスを製造する方法の少なくとも一実施形態によれば、本明細書に記載されている工程ステップは、ウェハ複合体における複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスに対して実行される。言い換えれば、本明細書に記載されている方法ステップは、ウェハ複合体からオプトエレクトロニクス半導体デバイスが分離される前に行われる。ウェハ複合体は、共通の成長基板上にモノリシックに形成される複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを特徴とする。本明細書に記載されているすべての工程ステップは、個々のオプトエレクトロニクス半導体デバイスが分離される前に実行される。特に、これらの方法ステップと、発光ダイオードの製造からすでに確立されている工程とが両立することにより、このことは製造上の大きな利点につながる。個々のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを融合（merging）によって正確に組み合わせてミラー被覆してから個片化する手順を有利に省くことができる。
【００４３】
本オプトエレクトロニクス半導体デバイスのさらなる利点、有利な実施形態、およびさらなる設計は、図面に関連する以下の例示的な実施形態から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを有するウェハ複合体の上面図の概略表現である。
【図１Ｂ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図２Ａ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを有するウェハ複合体の上面図の概略表現である。
【図２Ｂ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図３Ａ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを有するウェハ複合体の上面図の概略表現である。
【図３Ｂ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図４Ａ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを有するウェハ複合体の上面図の概略表現である。
【図４Ｂ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図５Ａ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを有するウェハ複合体の上面図の概略表現である。
【図５Ｂ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図６Ａ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスを有するウェハ複合体の上面図の概略表現である。
【図６Ｂ】本明細書に記載されている方法の例示的な実施形態に係る製造のステップにおける、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図７】第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図８Ａ】概略側面図における、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスである。
【図８Ｂ】概略上面図における、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスである。
【図８Ｃ】概略正面図における、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスである。
【図９Ａ】側面図における、第２の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスである。
【図９Ｂ】上面図における、第２の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスである。
【図１０】第３の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図１１】第４の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイスの概略断面図である。
【図１２】バー構造（bar configuration）における、本明細書に記載されている複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイスの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
同じ要素、類似する要素、または等価の要素には、図において同じ参照符号を付してある。図と、図に描かれている要素の比率は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、図を見やすくする、および／または本発明を深く理解できるようにする目的で、個々の要素を誇張して大きく示してあることがある。
【００４６】
図１Ａは、製造の最初のステップにおける、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス１を有するウェハ９０の上面図の概略表現を示している。ウェハ９０は、成長基板９００（特にサファイア）を備えている。ウェハ９０は、複数の第１のコンタクト構造８１０および複数の第２の領域１０２をさらに備えている。第１のコンタクト構造８１０は、例えば金属または金属合金によって形成されており、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１の電気的接触の役割を果たす。第２の領域１０２は、第２の導電型を有し、エピタキシャル成長させることが好ましい。
【００４７】
図１Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の断面図は、図１Ａに示したウェハ９０の、切断線Ａに沿った切断面に対応する。オプトエレクトロニクス半導体デバイス１は、第１のコンタクト構造８１０と、第２の領域１０２と、活性領域１０３と、第１の領域１０１とを備えており、これらはまとめて半導体ボディ１０に関連付けられる。半導体ボディ１０のこれらの領域は、成長基板９００の上にエピタキシャル成長していることが好ましい。第１の領域１０１は第１の導電型を有し、第２の領域１０２は第２の導電型を有し、活性領域１０３は、電磁放射を生成するように設計されている。
【００４８】
図２Ａは、活性領域１０３とは反対側の、第２の領域１０２および第１のコンタクト構造８１０の面、に形成されているマスク層５０を示している。構造化するために、マスク層には複数の凹部５２が形成されている。
【００４９】
図２Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の断面図は、図２Ａに示したウェハ９０の、切断線Ａに沿った切断面に対応する。このさらなる方法ステップにおいては、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１の上面にマスク５０を形成する。マスク５０は、マスク層における複数の凹部５２を有し、マスク層は、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１がさらに処理される領域を定義しており、処理されない領域を保護している。
【００５０】
図３Ａは、プラズマエッチング工程によって生成される溝形状の凹部４０の位置を示している。このエッチング工程は、マスク層における凹部５２の位置において、半導体ボディ１０のエッチングを生成する。
【００５１】
図３Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の断面図は、図３Ａに示したウェハ９０の、切断線Ａに沿った切断面に対応する。オプトエレクトロニクス半導体デバイス１に複数の凹部４０を導入する。これは、例えば、プラズマエッチング工程または別の乾式化学エッチング工程によって行うことができる。凹部４０は、第２の領域１０２および活性領域１０３を完全に貫いている。エッチングの結果として、凹部４０の側壁の表面に凹凸および損傷領域２００が生じる。この損傷領域２００を除去するため、続いて凹部４０内でさらなるエッチング工程を行う。次の湿式化学エッチング剤、すなわち、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＬｉＯＨ、ＴＭＡＨ、ＮＭＰ、のうちの１種類を使用することができる。次いでマスク層５０を除去する。
【００５２】
図４Ａは、凹部４０の側壁におけるイオン洗浄工程を概略的に示しており、イオン洗浄工程によって、エッチング残渣および他の異物が除去される。
【００５３】
図４Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の断面図は、図４Ａに示したウェハ９０の、切断線Ａに沿った切断面に対応する。イオン洗浄は、例えば、低い運動エネルギの窒素イオン、アルゴンイオン、水素プラズマ、酸素プラズマ、またはキセノンイオンによって行う。これにより、可能な限り清浄なファセット面を得る目的で凹部４０の側面からエッチング残渣または他の異物を除去することが可能である。
【００５４】
図５Ａは、被覆工程によって凹部４０の側面に形成されるパッシベーション６０を示している。
【００５５】
図５Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の断面図は、図５Ａに示したウェハ９０の、切断線Ａに沿った切断面に対応する。パッシベーション６０を形成するために、凹部４０の側面を、窒化アルミニウム、シリコン、酸窒化アルミニウム、酸窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化ガリウム、セレン化亜鉛、ガリウムヒ素、リン化ガリウム、窒化珪素、または別の三元化合物もしくは四元化合物などの半結晶材料によって被覆する。パッシベーション６０は、湿気など外部環境の影響からの、活性領域１０３または第１の領域１０１もしくは第２の領域１０２の損傷を防止する。
【００５６】
図６Ａは、さらなる被覆工程によって凹部４０の側面に形成されるミラー層７０を示している。
【００５７】
図６Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の断面図は、図６Ａに示したウェハ９０の、切断線Ａに沿った切断面に対応する。凹部４０の内側のパッシベーション層６０にミラー層７０を形成する。ミラー層７０は、例えば、金属層、または１種類または複数種類の誘電体の１層または複数の層を備えている。ミラー層７０は、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化タンタル、二酸化珪素、またはシリコンを含む、またはこれらの材料から形成することができる。ミラー層７０は、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ、またはＡＬＤ工程によって形成される。ミラー層７０を形成することによって、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１の取り出し面２０および裏面３０の定義済みの反射率を達成することができる。
【００５８】
図１Ａ、図２Ａ、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａそれぞれは、複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の製造方法の異なるステップにおけるウェハ９０の上面図を示している。特に、ここに示した方法ステップすべてを、ウェハ複合体において有利に実行することができる。ウェハの構造化は、溝の形で複数の凹部４０を挿入することによって行われる。さらなる処理（溝の側面の研磨と、溝の側面の不動態化およびその後の被覆を含む）も、ウェハ複合体において行うことができる。これにより製造が簡略化され、製造されるデバイスあたりのコストが減少する。
【００５９】
図７は、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略断面図を示している。オプトエレクトロニクス半導体デバイス１は、第２の領域１０２と、活性領域１０３と、第１の領域１０１とを有する半導体ボディ１０、を備えている。活性領域１０３とは反対側の第２の領域１０２の面に、第１のコンタクト構造８１０が配置されている。活性領域１０３とは反対側の第１の領域１０１の面に、第２のコンタクト構造８２０が配置されている。第１のコンタクト構造８１０および第２のコンタクト構造８２０は、例えば、金などの金属によって形成されており、半導体ボディ１０を電気的に接続するように意図されている。半導体ボディ１０の端面に、取り出し面２０および裏面３０が結合されている。取り出し面２０は、裏面３０に面平行に配置されており、活性領域１０３において生成された電磁放射Ｅを取り出す役割を果たす。取り出し面２０および裏面３０には、パッシベーション６０およびミラー層７０の層列が形成されている。
【００６０】
第１の領域１０１は、式ｂｎ＜［（ｈｎ−ａ−ｗ）／ｔａｎ（α／２）］−（ｂｎ−１−ｂｎ−２−．．．−ｂ２−ｂ１）に従って構造化されている。２つの段部１０１１を有するこの具体的な例においては、第１の段部１０１１の幅ｂ１は、この式に従ってｂ１＜（ｈ１−ａ−ｗ）／ｔａｎ（α／２）であり、第２の段部１０１１の幅ｂ２は、ｂ２＜［（ｈ２−ａ−ｗ）／ｔａｎ（α／２）］−ｂ１である。変数ａは、活性領域１０３とは反対側の第２の領域１０２の面からの活性領域１０３の距離を表す。変数ｈ１は、活性領域１０３とは反対側の第２の領域１０２の面から測定された、凹部４０の第１のエッチング深さを表す。変数ｈ２は、活性領域１０３とは反対側の第２の領域１０２の面から測定された、別の凹部の第２のエッチング深さを表す。変数ｗは、活性領域１０３に隣接する第１の領域１０１内の導波路領域の厚さを表す。導波路領域は、活性領域１０３において生成された電磁放射を光学的に導くために使用される。変数αは、取り出し面２０から放出された電磁放射Ｅの垂直遠視野角を表す。２つの段部１０１１が上の式に従って構造化されているならば、放出された電磁放射Ｅが第１の領域１０１の材料によって遮られることが回避され、電磁放射Ｅは、特に妨げられずにオプトエレクトロニクス半導体デバイス１から放射されることができる。
【００６１】
図８Ａは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略側面図を示している。図７に示した例示的な実施形態とは異なり、この図に示した例示的な実施形態は、１つの段部１０１１のみを有する。
【００６２】
図８Ｂは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略上面図を示している。この平面視においては、第２の領域１０２の小さい延在範囲（第２の領域１０２が半導体ボディ１０の幅全体にわたっていない）が明らかである。このことは、特に、第２の領域１０２の下に位置する活性領域１０３を限定する役割を果たす。これにより、活性領域１０３において放出される電磁放射の広がりが制限され、これによりビームの品質が有利に改善される。
【００６３】
図８Ｃは、第１の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略正面図を示している。図８Ｃに示した正面図は、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１の取り出し面２０を示している。第１のコンタクト構造８１０と、第１のコンタクト構造８１０の反対側に配置されている第２のコンタクト構造８２０とを介して、電気的接触が形成される。電磁放射Ｅは、狭く定義された領域において取り出される。
【００６４】
図９Ａは、第２の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略側面図を示している。第２の例示的な実施形態は、本質的に第１の例示的な実施形態に対応しており、電気的接触のタイプのみが異なる。第２のコンタクト構造８２０が、第１のコンタクト要素８１０の横に、別の高さに配置されている。したがって、ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１は、電気的に非導電性の基板上に実装するのに適している。
【００６５】
図９Ｂは、第２の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の概略上面図を示している。電気的接触は、第１のコンタクト構造８１０と、その横に配置されている第２のコンタクト構造８２０とによって達成される。
【００６６】
図１０は、第３の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１を示している。ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１は、取り出し面２０の反対側の裏面３０に配置されておりミラー７０１を形成している複数の凹部４０、を備えている。凹部４０それぞれに、パッシベーション６０およびミラー層７０が設けられている。ミラー７０１は、いわゆるＤＢＲ構造を備えている。このＤＢＲ構造は、特に、スペクトル的に選択的な反射性および極めて高い反射率を特徴とする。これらの凹部４０は、半導体ボディ１０の材料と凹部４０との間の遷移部を通じた、屈折率の変動の周期的な並びを生成する。ＤＢＲミラーは、半導体ボディ１０に直接組み込まれている。特に、高い機械的安定性のために、および／または、屈折率を調整するために、凹部４０をＢＣＢまたは別の透明なポリマーもしくは誘電体によって満たすことができる。第１の領域１０１は、長手方向Ｘに、取り出し面２０における段部１０１１を有する。
【００６７】
図１１は、第４の例示的な実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体デバイス１を示している。第４の例示的な実施形態は、本質的に第３の例示的な実施形態に対応しており、オプトエレクトロニクス半導体デバイス１の取り出し面２０におけるさらなるミラー７０２を追加的に有する。この追加のミラー７０２もＤＢＲ構造として設計されており、複数の凹部４０（それぞれがパッシベーション６０およびミラー層７０を有する）を有する。第２のミラー７０２は、半導体ボディ１０に直接挿入されている。半導体ボディ１０の半導体材料と、凹部４０内の材料の異なる屈折率によって、屈折率の周期的な変動、したがってＤＢＲミラーの構築が可能になる。このことは、空気のみによって満たされている凹部４０にもあてはまる。第１の領域１０１は、長手方向Ｘに、取り出し面２０における段部１０１１を有する。
【００６８】
図１２は、モノリシック構造に組み合わされてバーを形成している複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス１を示している。モノリシックとは、ここに示したオプトエレクトロニクス半導体デバイス１が、共通の成長基板９００の上に成長しており、成長基板９００および／またはエピタキシャルに作製された半導体層によって互いに結合されていることを意味する。複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス１を備えたバーを、有利に直接製造することができ、それまで独立していたいくつかのオプトエレクトロニクス半導体デバイス１の組み立てを有利に省くことができる。
【００６９】
本発明は、例示的な実施形態の説明によって制限されない。むしろ本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せ（特に特許請求項における特徴の任意の組合せを含む）を包含しており、これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が特許請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に開示されていない場合であっても、本発明に含まれる。
【関連出願】
【００７０】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１８１１１３１９．６号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【符号の説明】
【００７１】
１  オプトエレクトロニクス半導体デバイス
１０  半導体ボディ
１０１  第１の領域
１０１１  段部
１０２  第２の領域
１０３  活性領域
２０  取り出し面
３０  裏面
４０  凹部
５０  マスク層
５２  マスク層における凹部
６０  パッシベーション
７０  ミラー層
７０１  ミラー
７０２  ミラー
２００  損傷領域
８１０  第１のコンタクト構造
８２０  第２のコンタクト構造
９０  ウェハ
９００  成長基板
Ａ  切断線
Α  垂直遠視野角
Ｅ  電磁放射
Ｘ  長手方向
Ｙ  堆積方向
【図１Ａ】
2019197894.tif 000005
【図１Ｂ】
2019197894.tif 000006
【図２Ａ】
2019197894.tif 000007
【図２Ｂ】
2019197894.tif 000008
【図３Ａ】
2019197894.tif 000009
【図３Ｂ】
2019197894.tif 000010
【図４Ａ】
2019197894.tif 000011
【図４Ｂ】
2019197894.tif 000012
【図５Ａ】
2019197894.tif 000013
【図５Ｂ】
2019197894.tif 000014
【図６Ａ】
2019197894.tif 000015
【図６Ｂ】
2019197894.tif 000016
【図７】
2019197894.tif 000017
【図８Ａ】
2019197894.tif 000018
【図８Ｂ】
2019197894.tif 000019
【図８Ｃ】
2019197894.tif 000020
【図９Ａ】
2019197894.tif 000021
【図９Ｂ】
2019197894.tif 000022
【図１０】
2019197894.tif 000023
【図１１】
2019197894.tif 000024
【図１２】
2019197894.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月12日(2019.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型の第１の領域（１０１）と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域（１０３）と、第２の導電型の第２の領域（１０２）と、電磁放射を取り出すために設けられている取り出し面（２０）と、を備えた半導体ボディ（１０）、を有するオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）であって、
−  前記第１の領域（１０１）、前記活性領域（１０３）、および前記第２の領域（１０２）が、堆積方向（Ｙ）に沿って配置されており、
−  前記活性領域（１０３）が、前記取り出し面（２０）とは反対側の裏面（３０）から、前記堆積方向（Ｙ）を横切るかまたは前記堆積方向（Ｙ）に垂直な長手方向（Ｘ）に沿って、前記取り出し面（２０）まで延びており、
−  前記取り出し面（２０）が、前記裏面（３０）に面平行に配置されており、
−  前記半導体ボディ（１０）の前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、エッチング工程によって作製されている、
オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項２】
前記オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）が、コヒーレントな放射を生成するように設計されている、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項３】
前記半導体ボディ（１０）が、３００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満、特に好ましくは５０μｍ未満の、前記長手方向（Ｘ）における延在範囲を有する、請求項１または請求項２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デバイス（１）。
【請求項４】
前記半導体ボディ（１０）の少なくとも一部分が、窒化物化合物半導体材料系である、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デバイス（１）。
【請求項５】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、前記半導体ボディ（１０）の結晶のｍ面に平行に延びている、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デバイス（１）。
【請求項６】
前記半導体ボディ（１０）が前記成長基板（９００）の上に堆積されており、前記成長基板（９００）が、次の材料、すなわち、サファイア、窒化ガリウム、炭化ケイ素、シリコン、のうちの１種類によって形成されている、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デバイス（１）。
【請求項７】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内、好ましくは０．１ｎｍ〜１ｎｍの範囲内の平均粗さを有する、請求項１から請求項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デバイス（１）。
【請求項８】
前記裏面（３０）および／または前記取り出し面（２０）の下流、前記半導体ボディ（１０）とは反対側の面それぞれに、ミラー（７０１，７０２）が配置されている、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デバイス（１）。
【請求項９】
前記ミラー（７０１，７０２）が、前記半導体ボディ（１０）の材料によって作製されている、請求項８に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項１０】
前記取り出し面（２０）における前記第１の領域（１０１）が、前記長手方向（Ｘ）における少なくとも１つの段部（１０１１）を有する、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デバイス（１）。
【請求項１１】
前記段部（１０１１）が、前記半導体ボディ（１０）から放出された電磁放射（Ｅ）が前記段部（１０１１）に入射しないように、構造化されている、請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項１２】
前記長手方向（Ｘ）における前記第１の領域（１０１）の前記少なくとも１つの段部（１０１１）の幅ｂｎが、次の式、すなわち、ｂｎ＜［（ｈｎ−ａ−ｗ）／ｔａｎ（α／２）］−（ｂｎ−１−ｂｎ−２−．．．−ｂ２−ｂ１）を、＋／−１０％の誤差まで前記ｂｎが満たすように、構造化されており、ａが、前記活性領域（１０３）とは反対側の前記第２の領域（１０２）の面からの前記活性領域（１０３）の距離であり、ｈｎが、前記半導体ボディ（１０）の前記堆積方向（Ｙ）に平行な方向における前記取り出し面（２０）の範囲であり、ｗが、前記活性領域（１０３）に隣接している前記第１の領域（１０１）の側における導波路の厚さであり、αが垂直遠視野角として定義されており、添え字ｎが、段部（１０１１）の数を表す、請求項１０に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項１３】
オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法であって、
−  堆積方向（Ｙ）に沿って、第１の導電型の第１の領域（１０１）と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域（１０３）と、第２の導電型の第２の領域（１０２）と、を備えた半導体ボディ（１０）、を設けるステップであって、前記活性領域（１０３）が、前記堆積方向（Ｙ）を横切るかまたは前記堆積方向（Ｙ）に垂直な長手方向（Ｘ）に沿って、前記第１の領域（１０１）と前記第２の領域（１０２）との間に延びている、ステップと、
−  前記第２の領域（１０２）および前記活性領域（１０３）を完全に貫いている第１の溝を、前記堆積方向（Ｙ）に沿ってかつ前記長手方向（Ｘ）に直交して、少なくとも部分的に、第１のエッチング工程によって挿入するステップであって、前記半導体ボディ（１０）に面している前記第１の溝の側面に、電磁放射（Ｅ）を取り出すための取り出し面（２０）が設けられる、ステップと、
−  前記第２の領域（１０２）および前記活性領域（１０３）を完全に貫いている第２の溝を、前記半導体ボディ（１０）の前記堆積方向（Ｙ）に沿ってかつ前記長手方向（Ｘ）に直交して、少なくとも部分的に、前記第１の溝とは反対の前記半導体ボディの側に前記第１のエッチング工程によって挿入するステップであって、前記半導体ボディ（１０）に面している前記第２の溝の側面に裏面（３０）が形成される、ステップと、
−  前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）を、第２のエッチング工程によって平滑化するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記第２のエッチング法のエッチング液が、次のエッチング液、すなわち、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮＨ４ＯＨ、ＬｉＯＨ、ＴＭＡＨ、ＮＭＰ、のうちの１種類を含む、請求項１３に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１５】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、イオン洗浄によって洗浄される、請求項１３および請求項１４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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１６】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、半結晶材料によって被覆される、請求項１５に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１７】
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）が、誘電体材料または金属によって被覆される、請求項１６に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１８】
前記第１の領域（１０１）の段部（１０１１）が、エッチング工程によって、前記長手方向（Ｘ）において前記取り出し面（２０）を経て構造化される、請求項１３から請求項１７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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項１９】
前記方法ステップが、ウェハ複合体における複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）に対して実行される、請求項１３から請求項１８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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項２０】
前記第２のエッチング工程が、湿式化学エッチング工程である、請求項１３から請求項１９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デバイス（１）を製造する方法。
【請求項２１】
突出部を有する第１の導電型の第１の領域（１０１）と、前記突出部に堆積され電磁放射を生成するように設計された活性領域（１０３）と、前記活性領域（１０３）に堆積された第２の導電型の第２の領域（１０２）と、を有する半導体ボディ（１０）と、
電磁放射（Ｅ）を取り出すための取り出し面（２０）と、
前記取り出し面（２０）に対して面平行に配置された裏面（３０）と、
を備え、
前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）は、それぞれ、前記突出部、前記活性領域（１０３）、および第２の領域（１０２）の側面を構成する、
オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）。
【請求項２２】
第１の導電型の第１の領域（１０１）と電磁放射を生成する活性領域（１０３）と第２の導電型の第２の領域（１０２）とを堆積し、半導体ボディ（１０）を形成するステップと、
第１のエッチング工程によって、前記第２の領域（１０２）および前記活性領域（１０３）を完全に貫く第１の溝および第２の溝を設けるステップと、
前記第１の溝の側面に、電磁放射（Ｅ）を取り出すための取り出し面（２０）を形成するステップと、
前記第２の溝の側面に、前記取り出し面（２０）に対して面平行な裏面（３０）を形成するステップと、
第２のエッチング工程によって、前記取り出し面（２０）および前記裏面（３０）を平滑化するステップと、
を含む、オプトエレクトロニクス半導体デバイス（１）の製造方法。
【外国語明細書】
2019197894000001.pdf