(57)【要約】発光ダイオードチップであって、ｎ導電型領域（１）と、ｐ導電型領域（２）と、これらｎ導電型領域（１）とｐ導電型領域（２）との間の活性領域（３）と、活性領域（３）とは反対側のｐ導電型領域（２）の面におけるミラー層（４）と、電気的絶縁材料によって形成されている絶縁層（５）と、を備えており、ミラー層（４）が、活性領域（３）において生成される電磁放射を反射するように設計されており、ミラー層（４）が孔（４１）を有し、孔（４１）の領域において、ミラー層（４）の側面領域（４ａ）が絶縁層（５）によって完全に覆われている、発光ダイオードチップ、を開示する。【選択図】  図１Ｐ
2013539603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップであって、
−  ｎ導電型領域（１）と、
−  ｐ導電型領域（２）と、
−  前記ｎ導電型領域（１）と前記ｐ導電型領域（２）との間の活性領域（３）と、
−  前記活性領域（３）とは反対側の前記ｐ導電型領域（２）の面におけるミラー層（４）と、
−  電気的絶縁材料によって形成されている絶縁層（５）と、
を備えており、
−  前記ミラー層（４）が、前記活性領域（３）において生成される電磁放射を反射するように設計されており、
−  前記ミラー層（４）が孔（４１）を有し、前記孔（４１）の領域において、前記ミラー層（４）の側面領域（４ａ）が前記絶縁層（５）によって完全に覆われている、
発光ダイオードチップ。
【請求項２】
前記ミラー層（４）の残りの外側領域に前記絶縁層（５）が存在しない、
請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３】
前記絶縁層（５）が、オルトリン酸によってエッチングされ得る、
請求項２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４】
前記絶縁層（５）が非晶質セラミック材料からなる、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項５】
前記絶縁層（５）が、非晶質Ａｌ２Ｏ３によって形成されている、または非晶質Ａｌ２Ｏ３からなる、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
前記孔（４１）が開口部（８）に隣接しており、前記開口部（８）が、前記ｐ導電型領域（２）および前記活性領域（３）を貫いて前記ｎ導電型領域（１）の中、または前記ｎ導電型領域まで延びている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項７】
前記孔（４１）および前記開口部（８）が導電性材料（６）によって満たされており、前記導電性材料（６）と前記ミラー層（４）との間に前記絶縁層（５）が配置されている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項８】
−  放射通過領域（１０２）であって、その一部分が、前記ｐ導電型領域（２）とは反対側の前記ｎ導電型領域（１）の外側領域、によって形成されている、前記放射通過領域（１０２）、
を備えており、
−  前記発光ダイオードチップの動作時に前記活性領域（３）に通電するための電流分散が、前記放射通過領域（１０２）より下で行われる、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項９】
前記ミラー層（４）が銀を含んでいる、または銀からなる、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１０】
前記ｐ導電型領域（２）とは反対側の前記ミラー層（４）の外側領域に、導電層（７）が配置されており、前記導電層（７）が、横方向において、前記ミラー層（４）、前記ｎ導電型領域（１）、前記ｐ導電型領域（２）、および前記活性領域（３）よりも突き出しており、前記導電層（７）には、前記ミラー層（４）の側の面において、その一部分に自由にアクセス可能である、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１１】
前記導電性材料（６）が、パッシベーション層（１２）によって前記導電層（７）から電気的絶縁状態に隔てられており、前記パッシベーション層（１２）が、前記導電性材料（６）によって満たされた開口部（１２’）を有する、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１２】
発光ダイオードチップを製造する方法であって、
−  ｐ型ドープ層（２’）を形成するステップと、
−  前記ｐ型ドープ層（２’）の外側領域（２１）にミラー層（４）を形成するステップと、
−  前記ミラー層（４）を部分的に除去することによって、前記ｐ型ドープ層（２’）の一部分を露出させるステップと、
−  前記ミラー層（４）が除去された領域内に絶縁層（５）を堆積させるステップであって、前記ミラー層（４）が、前記ｐ型ドープ層（２’）とは反対側の面において前記絶縁層（５）と同じ高さにあり、前記ｐ型ドープ層（２’）の側面領域（２’ａ）が前記絶縁層（５）に直接隣接している、前記ステップと、
−  前記ｐ型ドープ層（２’）とは反対の前記ミラー層（４）の側にキャリア（９）を形成するステップと、
−  前記キャリア（８）と前記ｐ型ドープ層（２’）との間に中空の溝（１０）を形成する目的で、前記絶縁層（５）を部分的に除去するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の発光ダイオードチップが製造される、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発光ダイオードチップを開示する。さらには、発光ダイオードチップの製造方法を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明の１つの目的は、特に簡単な方法で製造することのできる発光ダイオードチップを開示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、本発光ダイオードチップは、ｎ導電型領域と、ｐ導電型領域と、これらｎ導電型領域とｐ導電型領域との間の活性領域と、を備えている。この場合、ｎ導電型領域およびｐ導電型領域ならびに活性領域は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料によって形成されていることが好ましい。特に、ｎ導電型領域およびｐ導電型領域ならびに活性領域は、窒化物をベースとする化合物半導体材料によって形成することができる。
【０００４】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料は、第ＩＩＩ族の少なくとも１種類の元素（例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）と、第Ｖ族の元素（例えば、Ｎ、Ｐ、Ａｓ）とを含んでいる。特に、用語「ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料」は、第ＩＩＩ族の少なくとも１種類の元素と第Ｖ族の少なくとも１種類の元素とを含んだ、二元化合物、三元化合物、または四元化合物の群を包含している（例えば、窒化物化合物半導体、リン化物化合物半導体）。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種類または複数種類のドーパントおよび追加の構成成分を、さらに含んでいることができる。
【０００５】
「窒化物化合物半導体材料をベースとしている」とは、本明細書においては、半導体積層体またはその少なくとも一部分、特に好ましくは少なくとも活性領域もしくは成長基板ウェハまたはその両方が、窒化物化合物半導体材料、好ましくはＡｌｎＧａｍＩｎ１−ｎ−ｍＮ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）を含んでいる、またはこのような材料からなることを意味する。この場合、この材料は、上の化学式に従った数学的に正確な組成を有する必要はない。そうではなく、この材料は、例えば１種類または複数種類のドーパントと、追加の構成成分とを含んでいることができる。しかしながら、説明を簡潔にする目的で、上の化学式は、結晶格子の本質的な構成成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）のみを含んでおり、これらの構成成分は、その一部分を少量のさらなる物質によって置き換える、もしくはさらなる物質を添加する、またはその両方を行うことができる。
【０００６】
この場合、活性領域は、本発光ダイオードチップの動作時に、例えば紫外線と赤外線との間の周波数範囲の電磁放射を生成する（特に、可視光を生成する）目的で、設けられている。これを目的として、活性領域は、例えば、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を備えている。
【０００７】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、本発光ダイオードチップは、活性領域とは反対側のｐ導電型領域の面に配置されているミラー層を備えている。このミラー層は、本発光ダイオードチップの動作時に活性領域において生成される電磁放射をｐ導電型領域の方向に反射するように設計されている。これを目的として、ミラー層は、金属を含んでいる、または金属からなることができる。特に、ミラー層が複数の副層を備えており、これらの副層が全体としてミラー層を形成していることも可能である。この実施形態の場合、ミラー層は、導電性として具体化されていることが好ましい。
【０００８】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、ミラー層は孔（perforation）を有し、この孔の領域においては、ミラー層の側面領域が絶縁層によって完全に覆われており、絶縁層は電気的絶縁材料によって形成されている。１つまたは複数の孔は、それぞれ、ミラー層が完全に除去されている領域である。したがって、孔は、ミラー層における開口部を構成している。孔の領域において、ミラー層は、孔に隣接する少なくとも１つの側面領域を有する。孔は、例えば、横方向においてミラー層によって囲まれているように、ミラー層に配置されている。この場合、孔とミラー層との間の境界は、ミラー層の少なくとも１つの側面領域によって形成されている。
【０００９】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、側面領域は、電気的絶縁材料からなる絶縁層によって完全に覆われている。すなわち、絶縁層は、ミラー層の側面領域を電気的に不動態化している。
【００１０】
この場合、ミラー層が、孔に面する（すなわち孔との横方向の境界を形成する）複数の側面領域を有する場合、孔の領域においては、ミラー層のこれらの側面領域すべてが絶縁層によって完全に覆われていることが好ましい。言い換えれば、ミラー層は、孔との境界において絶縁層によって電気的に不動態化されている。
【００１１】
絶縁層は、ミラー層と同じ厚さを有することが好ましく、すなわち、絶縁層は垂直方向においてミラー層よりも突き出していないことが好ましい。垂直方向とは、ミラー層の主延在面を横切る、または主延在面に垂直に延びる方向である。ミラー層の主延在面に平行な方向は、横方向と称する。
【００１２】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、本発光ダイオードチップは、ｎ導電型領域と、ｐ導電型領域と、これらｎ導電型領域とｐ導電型領域との間の活性領域と、を備えている。さらに、本発光ダイオードチップは、活性領域とは反対側のｐ導電型領域の面に、ミラー層を備えている。さらに、本発光ダイオードチップは、電気的絶縁材料によって形成されている絶縁層を備えている。この場合、ミラー層は、活性領域において生成される電磁放射を反射するように設計されており、ミラー層は孔を有し、孔の領域においては、ミラー層の側面領域が絶縁層によって完全に覆われている。
【００１３】
この場合、絶縁層は、本発光ダイオードチップの動作時における電気的絶縁層としてのみならず、特に、本発光ダイオードチップの製造時にも有用である。ｎ導電型領域およびｐ導電型領域ならびに活性領域を備えた、本発光ダイオードチップの半導体ボディの縁部領域に、絶縁層を利用することで、中空の溝またはアンダーカットまたはフィレット（fillet）を形成することができ、この中空の溝の中に、ミラー層を保護するパッシベーション層を配置することができる。
【００１４】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、ミラー層の残りの（すなわち孔の中以外の）側領域には、絶縁層が存在しない。すなわち、絶縁層は、孔の領域においてのみミラー層に配置されている。特に、この領域においては、絶縁層を、ミラー層に直接接触した状態に配置することができる。これに対して、孔の中以外のミラー層の外側領域には絶縁層が存在しない。一例として、本発光ダイオードチップを製造する過程において、孔の中以外のミラー層の外側領域から絶縁層を除去する。
【００１５】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、絶縁層は、リン酸、特にオルトリン酸（Ｈ３ＰＯ４）によってエッチングすることができる。このことは特に有利であり、なぜならこのようにすることで、本発光ダイオードチップの製造時、同様にリン酸、特にオルトリン酸によってエッチングすることのできる半導体材料と一緒に、絶縁層を除去できるためである。
【００１６】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、絶縁層は、非晶質セラミック材料によって形成されている、または非晶質セラミック材料からなる。この場合、特に、非晶質酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を使用することが特に有利であり、なぜなら、この材料は、リン酸、特にオルトリン酸を使用して、特に容易に除去できるためである。
【００１７】
絶縁層は、例えば、スパッタリングまたは蒸着によって形成される。この場合、「スパッタリングによって形成される」とは、特に、実質的な特徴（substantive feature）も意味し、なぜなら、スパッタリングによって形成される層は、別の方法によって形成される層と、例えば電子顕微鏡によって行われる試験によって区別できるためである。
【００１８】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、ミラー層における孔は開口部に隣接しており、この開口部は、ｐ導電型領域および活性領域を貫いてｎ導電型領域の中、またはｎ導電型領域まで延びている。言い換えれば、開口部は、ｐ導電型領域および活性領域を貫いて形成されており、ｎ導電型領域まで、またはｎ導電型領域の中まで達することができる。この場合、開口部は、ｎ導電型領域を完全には貫いていない。開口部は、孔に隣接するように配置されており、したがって、孔および開口部は、ミラー層からｎ導電型領域まで、またはｎ導電型領域の中まで延びる連続的な切取り部を形成している。この場合、孔および開口部は、互いに個別に形成され、互いに同心であることが好ましい。孔および開口部は、横方向に同じ寸法を有することができる。
【００１９】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、孔および開口部は、導電性材料によって満たされており、この導電性材料とミラー層との間に絶縁層が配置されている。すなわち、絶縁層は、導電性材料とミラー層とを電気的絶縁状態に隔てている。したがって、導電性材料とミラー層の間に直接的な電気接続は存在しない。孔および開口部の中の導電性材料は、本発光ダイオードチップとのｎ側の接触を形成する役割を果たしていることが好ましい。すなわち、導電性材料は、本発光ダイオードチップのｎ導電型半導体材料と導電的に接触した状態に配置されている。この場合、導電性材料は、本発光ダイオードチップの動作時に活性領域において生成される電磁放射に対して反射性である金属から形成することができる。言い換えれば、導電性材料は、本発光ダイオードチップのさらなるミラーに結合する、または本発光ダイオードチップのさらなるミラーを形成することができる。
【００２０】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、本発光ダイオードチップは放射通過領域を有し、この放射通過領域は、一部分が、ｐ導電型領域とは反対側のｎ導電型領域の外側領域によって形成されている。すなわち、動作時に本発光ダイオードチップによって放出される電磁放射の大部分または全体が、ｎ導電型領域の外側領域によって形成されている放射通過領域を通過する。放射は、放射通過領域から例えば本発光ダイオードチップの放射出口領域に進み、放射出口領域は、ｎ導電型領域とは反対側の、パッシベーション層の外側領域によって形成することができる。この場合、本発光ダイオードチップの動作時に活性領域に通電するための電流分散は、ｎ導電型領域の外側領域によって形成されている放射通過領域より下で行われることが好ましい。すなわち、特に、本発光ダイオードチップの放射通過領域には、入射する電磁放射を吸収するコンタクト領域あるいは電流分散構造が存在しない。
【００２１】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、ミラー層は銀を含んでいる、またはミラー層は銀からなる。銀は、電界中でマイグレーションの傾向にある（いわゆるエレクトロマイグレーションの傾向にある）金属である。本発明の発光ダイオードチップの場合、特に簡単な方法でミラー層を湿気に対して保護することが可能である。これを目的として、一例として、半導体ボディの周囲全体にわたり延在する中空の溝の中に、誘電性の電気的絶縁材料が配置されている。この中空の溝は、絶縁層を利用することで特に簡単な方法で形成することができる。銀は、電界中で、特に湿気の影響下でマイグレーションの傾向にあり、湿気はミラー層の腐食につながりうるため、本発明の発光ダイオードチップは、経年劣化に関して特に安定的である。
【００２２】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、ｐ導電型領域とは反対側のミラー層の外側領域に、導電層が配置されており、この導電層は、横方向において、ミラー層、ｎ導電型領域、ｐ導電型領域、および活性領域よりも突き出しており、導電層には、ミラー層の側の面において、その一部分に自由にアクセス可能である。言い換えれば、導電層は、ｐ導電型領域、ｎ導電型領域、および活性領域を備えた半導体ボディから、ミラー層の下において横方向に外側の方に引き出されている。この場合、導電層には、ミラー層の側の面において、その一部分に本発光ダイオードチップの外側から自由にアクセス可能である。導電層は、その一部の自由にアクセス可能な領域において、本発光ダイオードチップのｐ側接続領域を形成している。このようにすることで、本発光ダイオードチップのｐ側接続領域は、本発光ダイオードチップの半導体ボディから横方向に隔てて配置されている。活性領域において生成される電磁放射の全体または一部分を、より長い波長を有する電磁放射に変換する変換要素が、本発光ダイオードチップの放射通過領域に配置される場合、この構造は特に有利である。ｐ側接続領域が半導体ボディから隔てて配置されていることにより、変換要素は、例えば、コンタクトワイヤのための切取り部を有する必要がない。さらには、変換要素を形成する工程がコンタクトワイヤによって妨げられることがない。
【００２３】
本発光ダイオードチップの少なくとも一実施形態によると、導電性材料は、パッシベーション層によって導電層から電気的絶縁状態に隔てられており、パッシベーション層は、導電性材料によって満たされた開口部を有する。開口部の中の導電性材料は、本発光ダイオードチップの半導体ボディを横方向において円周状に囲んでいる。パッシベーション層における開口部は、湿気に対する本発光ダイオードチップの耐性を高める。
【００２４】
さらには、発光ダイオードチップの製造方法を開示する。本方法では、例えば本明細書に記載されている１つ、複数、またはすべての実施形態による、本発明の発光ダイオードチップを、製造することができる。言い換えれば、本発光ダイオードチップに関して記載されている特徴すべては、発光ダイオードチップを製造するための本方法にもあてはまり、逆も同様である。
【００２５】
少なくとも一実施形態によると、本方法は、以下のステップを含んでいる。
【００２６】
最初に、ｐ型ドープ層を形成する。このｐ型ドープ層は、例えばエピタキシャル成長させることができる。これを目的として、成長基板の上にｎ型ドープ層をエピタキシャルに堆積させることができる。成長基板とは反対側のｎ型ドープ層の面に、活性領域をエピタキシャルに堆積させることができる。次いで、活性領域の上にｐ型ドープ層を、例えば同様にエピタキシャルに堆積させる。
【００２７】
さらなる方法ステップにおいては、ｐ型ドープ領域の外側領域にミラー層を形成する。この場合、外側領域とは、活性領域とは反対側のｐ型ドープ層の外側領域であることが好ましい。
【００２８】
次いで、ミラー層を少なくとも部分的に除去することによって、ｐ型ドープ層の一部分を露出させる。すなわち、ミラー層を所定の領域において除去し、したがってミラー層の下のｐ型ドープ層が露出する。
【００２９】
次いで、ミラー層が除去された領域内に絶縁層を堆積させ、この場合、ミラー層は、ｐ型ドープ層とは反対側の面において絶縁層と同じ高さにあり、ｐ型ドープ層の側面領域は絶縁層に直接隣接している。言い換えれば、ミラー層が除去された領域が、絶縁層によって満たされている。この場合、絶縁層の厚さは、ミラー層の厚さに一致するように選択する。この場合、「同じ高さにある」とは、ミラー層が絶縁層よりも１０％厚く、または１０％薄く実施される場合も含まれる。すなわち、例えば、製造によって決まる状況に応じて、絶縁層がミラー層よりもわずかに高い、またはミラー層が絶縁層よりもわずかに高い状態も可能である。
【００３０】
この場合、絶縁層は、ｐ型ドープ層を露出させる工程において形成された、ミラー層の側面領域に密着して、この側面領域に直接接触した状態に配置されるように、堆積させる。
【００３１】
さらなる方法ステップにおいては、ｐ型ドープ層とは反対のミラー層の側に、キャリアを形成する。この場合、ミラー層とキャリアの間には、さらなる層、例えば、原子もしくは分子またはその両方がミラー層から拡散する、またはミラー層内に拡散することを抑制する障壁層や、ミラー層の側にキャリアを機械的に結合する結合層などを、配置することができる。
【００３２】
次いで、絶縁層の一部分を除去し、これにより、キャリアとｐ型ドープ層との間に中空の溝が形成される。この中空の溝は、横方向においてｐ型ドープ層の周囲全体にわたりに延在していることが好ましい。
【００３３】
次いで、パッシベーション材料によって中空の溝を満たして、パッシベーション層を形成することができる。このパッシベーション材料は、湿気に対して半導体ボディを保護する役割を果たす。
【００３４】
以下では、本発明の発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法とについて、例示的な実施形態に基づき、対応する図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｂ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｃ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｄ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｅ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｆ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｇ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｈ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｉ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｊ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｋ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｌ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｍ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｎ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｏ】発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態の概略図を示し、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｐ】本発明の発光ダイオードチップの例示的な実施形態の概略図を示している。発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態につき、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【図１Ｑ】本発明の発光ダイオードチップの例示的な実施形態の概略図を示している。発光ダイオードチップを製造するための本発明の製造方法の例示的な実施形態につき、この図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図面において、同じ要素、同じタイプの要素、または同じ機能の要素には、同じ参照数字を付してある。図面と、図面に示した要素間の互いのサイズの関係は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、便宜上、または深く理解できるようにする目的で、個々の要素を誇張した大きさで示してある。
【００３７】
図１Ｐは、本発明の発光ダイオードチップの第１の例示的な実施形態を概略断面図として示している。この発光ダイオードチップは、ｎ導電型領域１およびｐ導電型領域２を備えている。ｎ導電型領域１とｐ導電型領域２との間には、放射を生成する目的で設けられる活性領域３が配置されている。この場合、ｎ導電型領域１およびｐ導電型領域２ならびに活性領域３は、本発光ダイオードチップの半導体ボディを形成している。ｎ導電型領域１とは反対側のｐ導電型領域２の面には、ミラー層（例えば銀を含んでいる、または銀からなる）が配置されている。ミラー層４は孔４１を有し、この孔４１においては、ミラー層が例えば円柱状に除去されている。孔４１に面しているミラー層４の側面領域４ａには、絶縁層５（この実施形態の場合には例えば非晶質酸化アルミニウムからなる）が配置されている。
【００３８】
ミラー層４の孔４１には、開口部８が同心状態で隣接しており、この開口部は、ｐ導電型領域および活性領域３を貫いてｎ導電型領域１まで達している。開口部８に面している、ｐ導電型領域２の側面領域には、中和領域（neutralized region）２”が配置されており、この中和領域は、ｐ型ドープ層２’を中和することによって形成されている。この場合、中和領域２”は、ｐ導電型領域２をその側面領域において円周状に封止している。ｐ型ドープ層２’は、中和領域２”およびｐ導電型領域２によって形成されている。
【００３９】
孔４１および開口部８は導電性材料６によって満たされており、導電性材料６は、例えば銀およびチタンを含んでいる。この場合、導電性材料６は、さらに、活性領域３において生成される電磁放射に対して反射性であるように具体化されており、結果として、導電性材料６は電磁放射に対するミラーを形成している。
【００４０】
ミラー層４と導電性材料６との間、ｐ導電型領域とは反対側のミラー層４の外側領域には、導電層７が配置されており、この導電層は、例えば金を含んでおり、例えば、チタン／金／チタンという積層体によって形成されている。導電層７は、ミラー層４を通じてｐ導電型領域との電気的接触を形成する役割を果たしている。導電層７は、ミラー層４、ｐ導電型領域２、ｎ導電型領域１、および活性領域３よりも、横方向ｌに突き出している。本発光ダイオードチップの半導体ボディの外側において、導電層７の一部分に自由にアクセス可能である。導電層７は、この部分において、例えば、ｐ側接続領域１６を有するｐ側接続部としての役割を果たしている。この部分に、例えばコンタクトワイヤによってコンタクトを形成することができる。
【００４１】
導電層７は、導電性材料６の側において、パッシベーション層１２によって電気的絶縁状態に隔てられている。この電気的絶縁層１２は、例えば二酸化ケイ素からなり、例えば４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内（例えば４５０ｎｍ）の厚さを有する。
【００４２】
この実施形態の場合、導電性材料６は、ｎ導電型領域１との電気的接触を形成する役割を果たしている。本発光ダイオードチップは、この実施形態の場合、ｎ側にはキャリア９を通じて通電され、キャリア９は、例えば金を含んでいる結合層１４によって、導電性材料６に電気的に接続かつ機械的に結合されている。この場合、導電性材料６と結合層１４との間に障壁層１３を配置することができ、障壁層は例えばチタンを含んでいる。障壁層１３は、導電性材料６の中への、または導電性材料６からの拡散プロセスを防止する。
【００４３】
キャリア９は、導電性材料（例えば、ゲルマニウム、モリブデン、シリコン、または銅）からなる、または導電性材料を含んでいることが好ましい。図１Ｐの例示的な実施形態においては、キャリア９は電解によって形成される、すなわち、キャリア９は、残りの本発光ダイオードチップの領域に接合工程によって結合されないことが好ましい。このようにすることで、パッシベーション層１２が過大な熱負荷にさらされることがない。これにより、パッシベーション層１２（例えば二酸化ケイ素からなる）は、湿気に対する不浸透性を維持する。
【００４４】
キャリア９とは反対側の本発光ダイオードチップの面には、さらなるパッシベーション層１５が設けられており、さらなるパッシベーション層１５は、特に、ｐ型ドープ層２”とキャリア９との間の中空の溝１０を満たしている。この場合、さらなるパッシベーション層１５は、例えばＡＬＤ（原子層堆積法）によって形成されている。この方法では、中空の溝１０をさらなるパッシベーション層１５の材料によって特に良好に満たすことができる。この場合、パッシベーション層１５は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２のうちの１種類の材料を含んでいる、または１種類の材料からなることができる。
【００４５】
さらなるパッシベーション層１５は、放射に対して透過性として（特に、透明に）具体化されていることが好ましい。さらなるパッシベーション層１５は、ｐ導電型領域とは反対側のｎ導電型領域１の面における粗面化部１０１を覆っており、粗面化部１０１は、電磁放射の放出時における全反射を低減する目的で設けられている。さらなるパッシベーション層１５に面しており、かつｐ導電型領域２とは反対側の、ｎ導電型層１の外側領域は、放射通過領域１０２を形成している。
【００４６】
図１Ｐにおける例示的な実施形態とは異なる、本発明の発光ダイオードチップのさらなる例示的な実施形態について、図１Ｑの例示的な実施形態を参照しながら説明する。この実施形態においては、パッシベーション層１２は、導電性材料６によって満たされた開口部１２’を有する。このようにすることで、横方向において、本発光ダイオードチップの半導体領域の周囲全体にわたり導電性材料６が延在している。
【００４７】
言い換えれば、本発光ダイオードチップの周囲全体にわたり延在する中断部が、導電性材料６によって満たされた開口部１２’の形として、パッシベーション層１２に導入されている。このようにして、本発光ダイオードチップは、横方向において導電性材料６により円周状に金属によって封止されている（encapsulated metallically）。図１Ｑの例示的な実施形態においては、キャリア９は、残りの本発光ダイオードチップの領域に接合工程によって結合することができる。この場合、キャリアの材料として、導電性半導体材料（例えばシリコン、ゲルマニウム）も適している。円周状に延在する開口部１２’によってパッシベーション層１２が中断されているため、接合の結果として発生する熱負荷による悪影響を受けない。この熱負荷が存在しなければ、パッシベーション層１２自体は湿気に対してすでに不浸透性である。接合時の熱負荷によって湿気の経路が生じるが、この経路は開口部１２’によって遮断される。
【００４８】
以下では、発光ダイオードチップを製造するための、本発明の方法の例示的な実施形態について、図１Ａ〜図１Ｑの概略断面図を参照しながらさらに詳しく説明する。
【００４９】
最初に、成長基板１１（例えばサファイアによって形成することができる）の上に、半導体積層体をエピタキシャル成長させる。半導体積層体は、ｎ導電型領域１およびｐ型ドープ層２’を備えている。ｎ導電型領域１とｐ型ドープ層２’との間に活性領域３が配置される（図１Ａ）。
【００５０】
さらな方法ステップ（図１Ｂ）においては、成長基板とは反対側のｐ型ドープ層２’の面にミラー層４を形成し、このミラー層４は、例えば蒸着によって堆積させる。ミラー層４は銀層を備えていることができ、この層の、ｐ型ドープ層２’とは反対側の面に、チタンからなるカバー層を設けることができる。
【００５１】
次の方法ステップ（図１Ｃ）においては、フォトマスク（図示していない）によってミラー層４のパターニングを行い、これによりミラー層４の一部分が除去されてｐ型ドープ層２’が露出する。
【００５２】
次の方法ステップ（図１Ｄ）においては、フォトマスク（図示していない）をそのまま残し、ｐ型ドープ層２’の領域を中和して中和領域２”を形成する。このステップは、例えばＡｒによるスパッタリングによって行うことができる。このようにすることで、ｐ導電型領域２がミラー層４の下に限定され、ｐ導電型領域２は側方において（すなわち横方向において）円周状に中和領域２”によって封止される。
【００５３】
次の方法ステップ（図１Ｅ）においては、ｐ型ドープ層２’の露出した領域に、絶縁層５（この実施形態の場合には非晶質Ａｌ２Ｏ３からなる）を、スパッタリングによって堆積させる。この場合、絶縁層５は、特に、孔４１におけるミラー層４の側面領域４ａを覆っている。絶縁層５の厚さは、ミラー層４の厚さに等しいように選択する。この方法ステップも、図１Ｃの方法ステップにおいて形成されたフォトマスクを利用して行われる。次いで、フォトマスクを除去することができる。
【００５４】
次の方法ステップ（図１Ｆ）においては、導電層７を形成し、この層は、その一部分が後から本発光ダイオードチップのｐ型接続領域を形成する。導電層７は、一例として、チタン／金／チタンという積層体である。
【００５５】
さらなる方法ステップ（図１Ｇ）においては、成長基板１１とは反対側の外側領域に、パッシベーション層１２を例えばＣＶＤによって堆積させる。
【００５６】
図１Ｈは、オプションの方法ステップを示しており、このステップでは、横方向においてミラー層４を囲むように円周状に延在する開口部１２’を、パッシベーション層１２に導入する。この目的には、フォト技術（phototechnique）が必要である。この開口部は、図１Ｑの例示的な実施形態の場合である。この開口部によって、パッシベーション層（例えば二酸化ケイ素からなり、ミラー層４まで達する湿気の経路が形成されうる）が、本発光ダイオードチップの縁部まで延在していない。
【００５７】
さらなる方法ステップ（図１Ｉ）においては、パッシベーション層１２および絶縁層５を除去することによって、ミラー層４における孔４１を形成し、さらには、ｐ導電型領域２および活性領域３を貫いてｎ導電型領域１まで、またはｎ導電型領域１の中まで達する開口部８を形成する。この目的には、さらなるフォト技術が必要である。
【００５８】
次の方法ステップ（図１Ｊ）においては、成長基板１１とは反対側の露出している外側領域に、導電性材料６を堆積させ、導電性材料６は、例えば、チタン／銀／チタンという層によって形成される。
【００５９】
図１Ｋの方法ステップにおいては、キャリア９を、結合層１４および障壁層１３を介して、接合または電着によって形成する。
【００６０】
図１Ｌの方法ステップにおいては、例えばレーザリフトオフ法によって、成長基板を除去する。
【００６１】
次いで（図１Ｍを参照）、キャリア９とは反対側のｎ導電型領域１の外側領域に、例えばＫＯＨエッチングによって粗面化部１０１を形成する。
【００６２】
次の方法ステップ（図１Ｎ）においては、例えばＨ３ＰＯ４を利用してのメサエッチングを、第４のフォト技術によって行う。この場合、エッチング液は、例えば銀の上で停止するが、領域１，２，２”の半導体材料と絶縁層５とが除去される。すなわち、中和領域２”の下の絶縁層５が除去され、したがって中空の溝が生じ、この溝においてミラー層４の側面領域が露出する。言い換えれば、パターニングの後、半導体ボディが横方向においてミラー層４よりも側方に突き出している。パッシベーション層１２は、エッチング液によって腐食されずに残る。
【００６３】
次の方法ステップ（図１Ｏ）においては、さらなるパッシベーション層１５を形成し、この層１５は、特に、中空の溝１０を完全に満たす。この場合、パッシベーション層１５は、ＡＬＤによって堆積させることが好ましい。
【００６４】
さらなる方法ステップ（図１Ｐ、図１Ｑ）においては、さらなるパッシベーション層１５を、ｐ型接続領域１６の領域において除去する。
【００６５】
上述した例示的な実施形態の代替形態として、本発光ダイオードチップのｎ側の接触接続を、キャリア９を通じて形成するのではなく、キャリア９とは反対側の導電性材料６の面におけるさらなる接続領域によって形成することも可能である。この場合、キャリアに電気的絶縁材料を使用することもできる。
【００６６】
ここまで、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載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】
【００６７】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１００４４９８６．５号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本出願に組み込まれている。
【符号の説明】
【００６８】
１  ｎ導電型領域
１０１  粗面化部
１０２  放射通過領域
２  ｐ導電型領域
２’  ｐ型ドープ層
２’ａ  ｐ型ドープ層の側面領域
２”  中和領域
３  活性領域
４  ミラー層
４ａ  ミラー層の側面領域
４１  孔
５  絶縁層
６  導電性材料
７  導電層
８  開口部
９  キャリア
１０  中空の溝（アンダーカットまたはフィレット）
１１  成長基板
１２  パッシベーション層
１２’  パッシベーション層における開口部
１３  障壁層
１４  結合層
１５  さらなるパッシベーション層
１６  接続領域
【図１Ａ】
2013539603.tif 000003
【図１Ｂ】
2013539603.tif 000004
【図１Ｃ】
2013539603.tif 000005
【図１Ｄ】
2013539603.tif 000006
【図１Ｅ】
2013539603.tif 000007
【図１Ｆ】
2013539603.tif 000008
【図１Ｇ】
2013539603.tif 000009
【図１Ｈ】
2013539603.tif 000010
【図１Ｉ】
2013539603.tif 000011
【図１Ｊ】
2013539603.tif 000012
【図１Ｋ】
2013539603.tif 000013
【図１Ｌ】
2013539603.tif 000014
【図１Ｍ】
2013539603.tif 000015
【図１Ｎ】
2013539603.tif 000016
【図１Ｏ】
2013539603.tif 000017
【図１Ｐ】
2013539603.tif 000018
【図１Ｑ】
2013539603.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月8日(2013.3.8)
【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】
発光ダイオードチップであって、
−  ｎ導電型領域（１）と、
−  ｐ導電型領域（２）と、
−  前記ｎ導電型領域（１）と前記ｐ導電型領域（２）との間の活性領域（３）と、
−  前記活性領域（３）とは反対側の前記ｐ導電型領域（２）の面におけるミラー層（４）と、
−  電気的絶縁材料によって形成されている絶縁層（５）と、
を備えており、
−  前記ミラー層（４）が、前記活性領域（３）において生成される電磁放射を反射するように設計されており、
−  前記ミラー層（４）が孔（４１）を有し、前記孔（４１）の領域において、前記ミラー層（４）の側面領域（４ａ）が前記絶縁層（５）によって完全に覆われており、
前記ミラー層（４）の残りの外側領域に前記絶縁層（５）が存在しない、
発光ダイオードチップ。
【請求項２】
前記絶縁層（５）は、前記ミラー層（４）と同じ厚さを有する、
請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項３】
前記絶縁層（５）が、オルトリン酸によってエッチングされ得る、
請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項４】
前記絶縁層（５）が非晶質セラミック材料からなる、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項５】
前記絶縁層（５）が、非晶質Ａｌ２Ｏ３によって形成されている、または非晶質Ａｌ２Ｏ３からなる、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
前記孔（４１）が開口部（８）に隣接しており、前記開口部（８）が、前記ｐ導電型領域（２）および前記活性領域（３）を貫いて前記ｎ導電型領域（１）の中、または前記ｎ導電型領域まで延びている、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項７】
前記孔（４１）および前記開口部（８）が導電性材料（６）によって満たされており、前記導電性材料（６）と前記ミラー層（４）との間に前記絶縁層（５）が配置されている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項８】
−  放射通過領域（１０２）であって、その一部分が、前記ｐ導電型領域（２）とは反対側の前記ｎ導電型領域（１）の外側領域、によって形成されている、前記放射通過領域（１０２）、
を備えており、
−  前記発光ダイオードチップの動作時に前記活性領域（３）に通電するための電流分散が、前記放射通過領域（１０２）より下で行われる、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項９】
前記ミラー層（４）が銀を含んでいる、または銀からなる、
請求項１から請求項８のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１０】
前記ｐ導電型領域（２）とは反対側の前記ミラー層（４）の外側領域に、導電層（７）が配置されており、前記導電層（７）が、横方向において、前記ミラー層（４）、前記ｎ導電型領域（１）、前記ｐ導電型領域（２）、および前記活性領域（３）よりも突き出しており、前記導電層（７）には、前記ミラー層（４）の側の面において、その一部分に自由にアクセス可能である、
請求項１から請求項９のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１１】
前記導電性材料（６）が、パッシベーション層（１２）によって前記導電層（７）から電気的絶縁状態に隔てられており、前記パッシベーション層（１２）が、前記導電性材料（６）によって満たされた開口部（１２’）を有する、
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の発光ダイオードチップ。
【請求項１２】
発光ダイオードチップを製造する方法であって、
−  ｐ型ドープ層（２’）を形成するステップと、
−  前記ｐ型ドープ層（２’）の外側領域（２１）にミラー層（４）を形成するステップと、
−  前記ミラー層（４）を部分的に除去することによって、前記ｐ型ドープ層（２’）の一部分を露出させるステップと、
−  前記ミラー層（４）が除去された領域内に絶縁層（５）を堆積させるステップであって、前記ミラー層（４）が、前記ｐ型ドープ層（２’）とは反対側の面において前記絶縁層（５）と同じ高さにあり、前記ｐ型ドープ層（２’）の側面領域（２’ａ）が前記絶縁層（５）に直接隣接している、前記ステップと、
−  前記ｐ型ドープ層（２’）とは反対の前記ミラー層（４）の側にキャリア（９）を形成するステップと、
−  前記キャリア（８）と前記ｐ型ドープ層（２’）との間に中空の溝（１０）を形成する目的で、前記絶縁層（５）を部分的に除去するステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の発光ダイオードチップが製造される、
請求項１２に記載の方法。
【国際調査報告】
2013539603.tif 000020
2013539603.tif 000021
2013539603.tif 000022