(57)【要約】オプトエレクトロニクス半導体チップ（１）を開示する。このオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）は、半導体積層体を有する半導体ボディ（２）と、キャリア（５）とを備えており、半導体ボディ（２）がキャリア（５）の上に配置されており、半導体積層体を有する半導体ボディ（２）に、発光領域（２３）および検出領域（２４）が形成されている。半導体積層体は活性領域（２０）を備えており、この活性領域（２０）は、第１の半導体層（２１）と第２の半導体層（２２）との間に配置されており、発光領域（２３）においては放射を生成する目的で設けられている。第１の半導体層（２１）は、キャリア（５）とは反対側の活性領域（２０）の面に配置されている。発光領域（２３）は、活性領域（２０）を貫く凹部（２５）を有する。発光領域（２３）において、第１の半導体層（２１）は、第１の接続層（３１）を介して第１のコンタクト（４１）に導電接続されており、この場合、第１の接続層（３１）は、凹部（２５）の中に第１の半導体層（２１）からキャリア（５）の方向に延在している。第２の半導体層（２２）は、第２の接続層（３２）を介して第２のコンタクト（４２）に導電接続されている。検出領域（２４）は、追加のコンタクト（４３）に導電接続されている。さらには、オプトエレクトロニクス半導体チップ（１）の製造方法を開示する。【選択図】図２Ａ
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【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チップ（１）であって、半導体積層体を有する半導体ボディ（２）と、キャリア（５）とを備えており、前記半導体ボディ（２）が前記キャリア（５）の上に配置されており、
前記半導体積層体を有する前記半導体ボディ（２）に、発光領域（２３）および検出領域（２４）が形成されており、
前記半導体積層体が活性領域（２０）を備えており、前記活性領域（２０）が、第１の半導体層（２１）と第２の半導体層（２２）との間に配置されており、前記発光領域（２３）においては放射を生成する目的で設けられており、
前記第１の半導体層（２１）が、前記キャリア（５）とは反対側の前記活性領域（２０）の面に配置されており、
前記発光領域（２３）が、前記活性領域（２０）を貫く凹部（２５）を有し、
前記発光領域（２３）において、前記第１の半導体層（２１）が第１の接続層（３１）を介して第１のコンタクト（４１）に導電接続されており、前記第１の接続層（３１）が、前記凹部（２５）の中に前記第１の半導体層（２１）から前記キャリア（５）の方向に延在しており、
前記第２の半導体層（２２）が、第２の接続層（３２）を介して第２のコンタクト（４２）に導電接続されており、
前記検出領域（２４）が、追加のコンタクト（４３）に導電接続されている、
オプトエレクトロニクス半導体チップ（１）。
【請求項２】
前記半導体ボディ（２）が前記キャリア（５）に接合的に結合されている、
請求項１に記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記第１の接続層（３１）の一部分が前記半導体ボディ（２）と前記キャリア（５）との間に延在している、
請求項１または請求項２に記載の半導体チップ。
【請求項４】
前記第２の接続層（３２）の一部分が前記発光領域（２３）と前記第１の接続層（３１）との間に延在している、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項５】
前記第２のコンタクト（４２）が、前記発光領域（２３）および前記検出領域（２４）の共通のコンタクトを形成している、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項６】
前記第１のコンタクト（４１）が、前記発光領域（２３）および前記検出領域（２４）の共通のコンタクトを形成している、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項７】
前記第２の接続層（３２）に接続窓（３２０）が形成されており、前記検出領域（２４）において前記第１の接続層（３１）が前記接続窓（３２０）を通じて前記第２の半導体層（２２）に接続されている、
請求項６に記載の半導体チップ。
【請求項８】
前記検出領域（２４）において、前記追加のコンタクト（４３）が前記第１の半導体層（２１）の上に配置されている、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項９】
前記検出領域（２４）が追加の凹部（２５ｂ）を有し、前記第１の接続層（３１）が、前記追加の凹部（２５ｂ）の中に、前記第１の半導体層（２１）から前記キャリア（５）の方向に延在している、
請求項６に記載の半導体チップ。
【請求項１０】
前記第２の接続層（３２）が、互いに電気的に絶縁されている少なくとも２つの部分領域（３２ａ，３２ｂ）に、切取り部（２７）によって分割されている、
請求項９に記載の半導体チップ。
【請求項１１】
前記追加のコンタクト（４３）と前記検出領域（２４）とが、前記半導体チップ（１）の平面視において、互いに並んで配置されている、
請求項１０に記載の半導体チップ。
【請求項１２】
前記発光領域（２３）の前記活性領域（２０）と前記検出領域（２４）の前記活性領域（２０）が、同じ組成を有する、
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の半導体チップ。
【請求項１３】
複数のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１）を製造する方法であって、
ａ）活性領域（２０）を備えた半導体積層体（２）を形成するステップであって、前記活性領域（２０）が第１の半導体層（２１）と第２の半導体層（２２）との間に配置されている、前記ステップと、
ｂ）前記第２の半導体層（２２）および前記活性領域（２０）を貫く複数の凹部（２５）を形成するステップと、
ｃ）前記半導体積層体（２）の上に第１の接続層（３１）を形成するステップであって、前記第１の接続層（３１）が、前記凹部（２５）の中で前記第１の半導体層（２１）に導電接続されている、前記ステップと、
ｄ）前記半導体積層体（２）とキャリア（５）とを備えた複合体アセンブリ（８）を形成するステップと、
ｅ）前記半導体積層体（２）から複数の発光領域（２３）および複数の検出領域（２４）を形成するステップであって、前記発光領域（２３）それぞれが少なくとも１つの凹部（２５）を有し、前記検出領域（２４）それぞれに追加のコンタクト（４３）が設けられており、前記検出領域（２４）が前記発光領域（２３）から電気的に絶縁されている、前記ステップと、
ｆ）前記複合体アセンブリ（８）を複数の半導体チップ（１）に個片化するステップであって、前記半導体チップ（１）それぞれが少なくとも１つの発光領域（２３）および少なくとも１つの検出領域（２４）を備えている、前記ステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項１４】
ステップｅ）の前に、前記半導体積層体（２）の成長基板（２８）の少なくとも一部分が除去される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の複数の半導体チップ（１）が製造される、
請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、オプトエレクトロニクス半導体チップと、オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードなどのオプトエレクトロニクス部品の場合、経時変化（例えば、半導体チップの経時変化、またはルミネセンス変換体材料の経時変化）によって、発光特性が変化する（例えば、放射出力が低下する、色位置が変わる）ことがある。このような経時変化を補正する目的で、発光ダイオードの構造において、フォトダイオードを追加的に使用することができ、フォトダイオードの信号が、発光ダイオードの動作パラメータの閉ループ制御部に送られる。しかしながら、特に、多数の発光ダイオードを備えた構造の場合、フォトダイオードが個々の発光ダイオードそれぞれの出力信号を監視することができない、あるいは、監視するためには高いコストが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許第１０２００９００６１７７号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), October 18, 1993, 2174-2176」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、信頼性および安定性の高い発光を得ることができるオプトエレクトロニクス半導体チップを開示することである。さらに、本発明の目的は、このようなオプトエレクトロニクス半導体チップを高い信頼性で簡単に製造することのでき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】
【０００６】
これらの目的は、独立請求項によるオプトエレクトロニクス半導体チップおよび方法によって、達成される。従属請求項は、本オプトエレクトロニクス半導体チップおよび本方法のさらなる実施形態および利点に関する。
【０００７】
一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体チップは、半導体積層体を有する半導体ボディと、キャリアとを備えており、半導体ボディはキャリア上に配置されている。半導体積層体を有する半導体ボディに、発光領域および検出領域が形成されている。半導体積層体は、第１の半導体層と第２の半導体層との間に配置されている活性領域を備えている。活性領域は、発光領域においては放射を生成する目的で設けられている。第１の半導体層は、キャリアとは反対側の活性領域の面に配置されている。発光領域は、活性領域を貫く凹部を有する。発光領域において、第１の半導体層は、第１の接続層を介して第１のコンタクトに導電接続されており、この場合、第１の接続層は、凹部の中に第１の半導体層からキャリアの方向に延在している。第２の半導体層は、第２のコンタクトに導電接続されている。検出領域は、追加のコンタクトに導電接続されている。
【０００８】
この追加のコンタクトは、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトとは異なり、電荷キャリアを発光領域内に注入する目的では設けられていない。本半導体チップの動作時に検出領域の活性領域において生成される信号に、追加のコンタクトによって外部からアクセスすることができる。言い換えれば、検出領域は、本半導体チップに組み込まれたフォトダイオードとして機能する。発光領域の発光挙動を、検出領域によって監視することができる。監視を目的とする、半導体チップから隔てられた外部の個別のフォトダイオードを省くことができる。
【０００９】
外部のフォトダイオードと比較すると、検出領域は、発光領域の極めて近くに配置することができる。検出領域と発光領域との間の距離は、好ましくは最大で５０μｍ、特に好ましくは最大で２０μｍである。
【００１０】
製造時、検出領域および発光領域を、同じ半導体積層体から形成することができる。検出領域を形成する目的で追加の層を堆積させる必要はない。発光領域の活性領域と検出領域の活性領域は、同じ材料組成を有することができる。
【００１１】
第１のコンタクト、第２のコンタクト、および追加のコンタクトは、それぞれ、外部から本半導体チップとの電気的接触接続を形成する目的で設けられた領域を意味するものと理解されたい。これらのコンタクトは、それぞれ、外部からアクセス可能な領域を構成している。コンタクトそれぞれは、特に、個別の層として形成する、または、いずれかの接続層の表面として、あるいは半導体ボディの表面として具体化することができる。
【００１２】
放出領域の活性領域と検出領域の活性領域は、互いに電気的に絶縁されていることが好ましい。
【００１３】
さらに、発光領域および検出領域は、好ましくは横方向に（すなわち半導体ボディの半導体層の主延在面に沿って）互いに並んで配置されている。発光領域と検出領域との間には、間隙が形成されていることが好ましく、この間隙は、半導体ボディ（特に活性領域）を、横方向に互いに隔てられた２つの個別の領域に分割している。
【００１４】
好ましい一構造形態においては、半導体ボディは、キャリアに接合的に結合されている（cohesively connected）。キャリアは、特に、半導体ボディの半導体積層体のための成長基板とは異なる。
【００１５】
接合的に結合される場合、結合される両要素（好ましくはあらかじめ作製される）は、原子間力もしくは分子間力またはその両方によって一体に保持される。接合的な結合は、例えば接合層（例：接着剤層またははんだ層）によって得ることができる。一般的に、この結合を分離するためには、結合されている両要素の少なくとも一方、もしくは接合層、またはその両方の破壊を伴う。
【００１６】
好ましい一構造形態においては、第１の接続層は、その一部分が半導体ボディとキャリアとの間に延在している。第１の接続層は、本半導体チップの平面視において、キャリアを完全に、または少なくとも実質的に完全に覆っていることができる。製造時、第１の接続層を構造化するステップを省くことができる。
【００１７】
さらなる好ましい形態においては、第２の接続層は、その一部分が発光領域と第１の接続層との間に延在している。第１の接続層および第２の接続層によって、それぞれ、発光領域における第１の半導体層および第２の半導体層との電気的接触を、キャリアの側の面から形成することができる。キャリアとは反対側の発光領域の放射出口領域を、外部電気コンタクトが存在しないように具体化することができる。
【００１８】
検出領域には、第１のコンタクトまたは第２のコンタクトのいずれかが導電接続されていることが好ましい。したがって、追加のコンタクトと合わせて２つのコンタクトによって、検出領域に外部からアクセスすることができる。発光領域から電気的に絶縁されたさらなるコンタクトを省くことができる。特に、本半導体チップの動作時、発光領域および検出領域の共通のコンタクトは、接地コンタクトを構成することができる。
【００１９】
しかしながら、共通のコンタクトの代替として、さらなる追加のコンタクトを設けることも考えられ、この場合、外部から検出領域との電気的接触接続を、発光領域とは完全に個別に形成することができる。
【００２０】
この構造形態の第１のタイプにおいては、第２のコンタクトが、発光領域および検出領域の共通のコンタクトを形成している。特に、第２の接続層を、検出領域における第２の半導体層に導電接続することができる。
【００２１】
この構造形態の第２のタイプにおいては、第１のコンタクトが、発光領域および検出領域の共通のコンタクトを形成している。この場合、第１のコンタクトを、検出領域における第１の半導体層または第２の半導体層のいずれかに導電接続することができる。
【００２２】
好ましい一発展形態においては、第２の接続層に接続窓（connection window）が形成されており、この場合、検出領域において第１の接続層が接続窓を通じて第２の半導体層に接続されている。したがって、この場合、第１の接続層は、発光領域における第１の半導体層と、検出領域における第２の半導体層とに、導電接続されている。
【００２３】
この発展形態においては、第２の接続層は、第２の半導体層から電気的に絶縁されていることが好ましい。電気的に絶縁されるように、本半導体チップの平面視において、接続窓が検出領域を超えて突き出していることができる。これに代えて、またはこれに加えて、第２の接続層と検出領域との間に絶縁層を設けることができる。
【００２４】
一構造形態においては、検出領域において、追加のコンタクトが第１の半導体層の上に配置されている。言い換えれば、追加のコンタクトは、本半導体チップの平面視において、検出領域の少なくとも一部分を覆っている。追加のコンタクトによる接触接続は、本半導体チップの平面視において、検出領域の内側に形成される。放射を生成する目的に利用できる発光領域の範囲を、追加のコンタクトを形成する目的で、さらに大きく減らす必要がない。さらに、検出領域において生成される信号成分のうち、半導体チップにおいて放出される、あるいは半導体チップの外側で反射され、検出領域の活性領域に垂直に、または実質的に垂直に入射する放射によって生成される信号成分を、追加のコンタクトによって減少させることができる。
【００２５】
代替の構造形態においては、検出領域は追加の凹部を有し、この場合、第１の接続層は、この追加の凹部の中に、第１の半導体層からキャリアの方向に延在している。この追加の凹部によって、検出領域における第１の半導体層との電気的接触を、キャリアの側の半導体ボディの面から、形成することができる。
【００２６】
特に、発光領域における第１の半導体層と、検出領域における第１の半導体層とを、それぞれ、凹部および追加の凹部によって、共通のコンタクトとしての第１のコンタクトに導電接続することができる。
【００２７】
好ましい一実施形態においては、第２の接続層は、互いに電気的に絶縁されている少なくとも２つの部分領域に、切取り部によって分割されている。第１の部分領域が発光領域に導電接続されており、第２の部分領域が検出領域に導電接続されていることが好ましい。
【００２８】
本半導体チップの平面視において、追加のコンタクトと検出領域とを互いに並べて配置することができる。さらなる好ましい形態においては、本半導体チップの平面視において、検出領域と追加のコンタクトとが第２の接続層の第２の部分領域に配置されている。
【００２９】
一実施形態による、複数のオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法においては、最初に、活性領域を備えた半導体積層体を形成し、この活性領域は、第１の半導体層と第２の半導体層との間に配置されている。次いで、第２の半導体層および活性領域を貫く複数の凹部を形成する。半導体積層体の上に第１の接続層を形成し、この場合、第１の接続層は、凹部の中で第１の半導体層に導電接続されている。半導体積層体とキャリアとを備えた複合体アセンブリを形成する。半導体積層体から複数の発光領域および複数の検出領域を形成し、この場合、発光領域それぞれが少なくとも１つの凹部を有し、検出領域それぞれに追加のコンタクトが設けられており、検出領域が発光領域から電気的に絶縁されている。複合体アセンブリを複数の半導体チップに個片化し、この場合、各半導体チップは少なくとも１つの発光領域および少なくとも１つの検出領域を備えている。
【００３０】
この場合、個々の方法ステップは、必ずしも上に列挙した順序で実行する必要はない。
【００３１】
好ましい一構造形態においては、特に、複合体アセンブリを個片化する前に、半導体積層体の成長基板の少なくとも一部分を除去する。したがって、個片化より前の早い段階で、検出領域を半導体チップに組み込むことができる。
【００３２】
成長基板が除去された半導体チップは、薄膜半導体チップとも称される。薄膜半導体チップ（例えば薄膜発光ダイオードチップ）は、特に、以下の特徴的な形状構造によって区別される。
放射を生成するエピタキシャル積層体の第１の主領域（キャリア要素（例：キャリア）の側）に、反射層が堆積または形成されており、この反射層は、エピタキシャル積層体において生成された電磁放射の少なくとも一部分を反射してエピタキシャル積層体に戻す。
エピタキシャル積層体の厚さは、２０μｍ以下、特に１０μｍ以下である。
エピタキシャル積層体は、少なくとも一部分が混合構造（intermixing structure）を有する少なくとも１層の半導体層を含んでおり、この混合構造によって、理想的にはエピタキシャル積層体における近似的に光の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的確率過程である散乱挙動を示す。
【００３３】
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、この点に関する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。
【００３４】
薄膜発光ダイオードチップは、ランバート面の発光体の良好な近似であり、したがって、ヘッドライトにおける使用に特に適している。
【００３５】
上述した方法は、前述した半導体チップを製造する目的に特に適している。したがって、本半導体チップに関して記載されている特徴は、本方法にもあてはまり、逆も同様である。
【００３６】
以下では、例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。さらなる特徴、構造形態、および利点は、以下の説明から理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第１の例示的な実施形態を、断面図として示している。
【図１Ｂ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第１の例示的な実施形態を、概略平面図として示している。
【図２Ａ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第２の例示的な実施形態を、断面図として示している。
【図２Ｂ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第２の例示的な実施形態を、概略平面図として示している。
【図３】オプトエレクトロニクス半導体チップの第３の例示的な実施形態を、概略平面図として示している。
【図４Ａ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第４の例示的な実施形態を、断面図として示している。
【図４Ｂ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第４の例示的な実施形態を、概略平面図として示している。
【図５Ａ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第５の例示的な実施形態を、断面図として示している。
【図５Ｂ】オプトエレクトロニクス半導体チップの第５の例示的な実施形態を、概略平面図として示している。
【図６Ａ】本方法の例示的な実施形態を、それぞれ断面図として概略的に描いた中間ステップに基づいて示している。
【図６Ｂ】本方法の例示的な実施形態を、それぞれ断面図として概略的に描いた中間ステップに基づいて示している。
【図６Ｃ】本方法の例示的な実施形態を、それぞれ断面図として概略的に描いた中間ステップに基づいて示している。
【図６Ｄ】本方法の例示的な実施形態を、それぞれ断面図として概略的に描いた中間ステップに基づいて示している。
【図６Ｅ】本方法の例示的な実施形態を、それぞれ断面図として概略的に描いた中間ステップに基づいて示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。
【００３９】
図面と、図面に示した要素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（特に層の厚さ）を、誇張した大きさで示してある。
【００４０】
オプトエレクトロニクス半導体チップの第１の例示的な実施形態は、図１Ｂの概略平面図と、（線ＡＡ’に沿っての）図１Ａの対応する断面図に示してある。
【００４１】
半導体チップ１は、半導体積層体を有する半導体ボディ２を備えている。この半導体ボディ２は、キャリア５の第１の主領域５１に、接合層６（例えば接着剤層またははんだ層）によって固定されている。半導体ボディ２は、発光領域２３および検出領域２４を有する。これらの発光領域２３および検出領域２４は、本半導体チップの平面視において、重なり合う領域が存在しないように、互いに並んで配置されている。発光領域２３および検出領域２４は、同じ半導体積層体から形成されており、同じ材料組成を有する。半導体ボディ２を形成している半導体積層体は、エピタキシャルに（例えばＭＢＥまたはＭＯＶＰＥによって）堆積されていることが好ましい。半導体積層体は、第１の半導体層２１と第２の半導体層２２との間に配置されている活性領域２０を備えている。第１の半導体層２１は、キャリア５とは反対側の活性領域２０の面に配置されている。活性領域２０は、発光領域２３においては放射を生成する目的で、検出領域２４においては放射を検出する目的で、設けられている。
【００４２】
半導体チップ１の（特に発光領域２３の）放射出口領域１０は、キャリア５とは反対側の半導体ボディ２の面に形成されている。本半導体チップの動作時に発光領域の活性領域において生成される放射は、その大部分が放射出口領域１０を通じて半導体チップ１から放出されることが好ましい。放射の取り出し効率を高める目的で、発光領域２３における放射出口領域１０に粗面化部（明示的には図示していない）を設けることができる。接触接続を簡単に形成できるように、検出領域２４においては粗面化部を省くことができ、したがって、検出領域２４では電気的接触接続部のためのなめらかな表面が提供される。
【００４３】
第１の半導体層２１と第２の半導体層２２は、互いに導電型が異なる。一例として、第２の半導体層２２をｐ型導電性として具体化し、第１の半導体層２１をｎ型導電性として具体化する、または、この逆に具体化することができる。したがって、活性領域２０は、ダイオード構造として配置されている。
【００４４】
発光領域２３および検出領域２４は、間隙２６によって互いに隔てられている。間隙２６は、垂直方向において（すなわち半導体ボディ２の半導体層の主延在面に垂直な方向において）、半導体ボディ２を完全に貫いている。このようにして、検出領域２４が、簡単な方法で発光領域２３から電気的に絶縁される。
【００４５】
第１の接続層３１は、半導体ボディ２とキャリア５との間に形成されている。発光領域２３において、半導体ボディ２は複数の凹部２５を有し、これらの凹部２５は、第２の半導体層２２および活性領域２０を貫いて第１の半導体層２１の中に達している。第１の接続層３１は、これらの凹部２５の中に延在しており、キャリアの側の半導体ボディ２の面から、第１の半導体層２１との導電接続を形成している。
【００４６】
第１の主領域５１とは反対側に位置するキャリア５の第２の主領域５２には、第１のコンタクト４１が形成されており、この第１のコンタクト４１は、キャリア５および接合層６を介して第１の接続層３１に導電接続されている。
【００４７】
半導体ボディ２とキャリア５との間、特に、半導体ボディ２と第１の接続層３１との間に、第２の接続層３２が形成されている。この第２の接続層３２は、第２のコンタクト４２に導電接続されている。第２のコンタクト４２は、第２の接続層３２を介して、発光領域２３における第２の半導体層２２と、検出領域２４における第２の半導体層２２とに導電接続されており、したがって、発光領域２３および検出領域２４の共通のコンタクトを形成している。
【００４８】
半導体チップ１の動作時、コンタクト４１，４２を介して、発光領域２３の活性領域２０の中に、両側から電荷キャリアを注入することができ、活性領域２０内で電荷キャリアが再結合して放射が放出される。
【００４９】
第１の接続層３１と第２の接続層３２との間には、絶縁層７１が形成されている。絶縁層７１は、第１の接続層３１と第２の接続層３２との間の電気的接続と、第１の接続層３１と第２の半導体層２２との間の電気的接続を防止する。
【００５０】
検出領域２４において、第１の半導体層２１は、追加のコンタクト４３に電気的に接続されている。動作時、検出領域２４の活性領域２０において生成される信号を、第２のコンタクト４２と追加のコンタクト４３とを通じて取り出すことができる。したがって、検出領域２４を、発光領域２３とは独立して動作させることができる。この信号は、主として、検出領域２４の側面領域２４１を通じて入射する放射（特に、発光領域２３の活性領域２０において生成されて発光領域２３の側面領域２３１から放出される放射）によって生成される。したがって、特に、半導体チップ１とは個別に配置された検出器を備えた構造と比較して、外部からの無関係な放射（すなわち半導体チップ１によって生成されていない放射）の影響が小さい。
【００５１】
したがって、検出領域２４において生成される信号は、発光領域２３を監視または閉ループ制御する目的に特に適している。したがって、半導体部品においてこのような半導体チップ１を１個または複数個使用するとき、外部のフォトダイオードを追加する必要がない。外部のフォトダイオードと比較すると、本明細書に記載されている、検出領域２４の形で組み込まれたフォトダイオードは、特に小さい距離を特徴とし、この距離は製造段階で定義される。この距離は、好ましくは５０μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以下である。これにより、外部からの放射の影響がさらに大幅に低減する。
【００５２】
半導体チップ１を封止する場合、間隙２６を封止材料によって完全に満たすことができる。発光領域２３と検出領域２４との間の放射経路は、封止体の中を通る。半導体チップ１から隔てられた個別のフォトダイオードを備えた構造と比較して、検出領域２４において生成される信号の品質が汚れによって低下する危険性が小さい。
【００５３】
さらに、複数の半導体チップ１を備えた構造では、発光領域２３の数に比例して増大する数の検出領域２４を有し、したがって、個々の発光領域２３を、簡単な方法で、高い信頼性で監視または制御することができる。
【００５４】
複数の凹部２５は、電荷キャリアを第１の半導体層２１を介して活性領域２０の中に横方向に均一に注入する役割を果たしている。凹部２５は、例えば、行列状に、またはハニカムパターンの形に配置することができる。特に、第１の半導体層２１の横方向導電率が十分に高いならば、本半導体チップ１の実施形態として、第１の半導体層２１との電気的接触を形成するための凹部２５が発光領域２３において１つのみである実施形態も考えられる。
【００５５】
本半導体チップ１の平面視において、検出領域２４の範囲は、発光領域２３の範囲よりも小さいことが好ましい。検出領域２４の範囲は、半導体チップ１の範囲の好ましくは最大で２０％、特に好ましくは最大で１０％である。検出領域２４の範囲の割合が小さいほど、検出領域２４を組み込むことに起因して、放射の生成に利用できる発光領域２３の失われる範囲が小さい。
【００５６】
本半導体チップ１の動作時、第１のコンタクト４１と第２のコンタクト４２との間の電圧と、追加のコンタクト４３と第２のコンタクト４２との間の電圧を、互いに独立して設定することができる。この設定は、発光領域２３が順方向動作すると同時に、検出領域２４が、電圧が印加されない状態で動作する、または逆方向動作するように、行われることが好ましい。
【００５７】
半導体ボディ２（特に活性領域２０）は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を含んでいることが好ましい。
【００５８】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料は、紫外スペクトル領域（ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ）から、可視スペクトル領域（特に青色〜緑色の放射の場合にはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ、特に黄色〜赤色の放射の場合にはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＰ）、さらに赤外スペクトル領域（ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＡｓ）までの放射を生成するのに特に適している。いずれの場合も、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１が成り立ち、特に、ｘ≠１、ｙ≠１、ｘ≠０、ｙ≠０の少なくとも１つが成り立つ。特に上に挙げた材料系のＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を使用する場合、放射の生成時に高い内部量子効率をさらに得ることができる。
【００５９】
第１の接続層３１もしくは第２の接続層３２またはその両方は、金属（例えば、チタン、白金、ニッケル、金、銀、アルミニウム、ロジウム）、またはこれらの材料の少なくとも１種類を含んだ金属合金、を含んでいることが好ましい。これに代えて、またはこれに加えて、第１の接続層３１もしくは第２の接続層３２またはその両方は、ＴＣＯ（透明導電性酸化物）材料（例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛）を含んでいる、またはこのような材料からなることができる。
【００６０】
さらに、第２の接続層３２は、発光領域２３の活性領域２０において生成される放射に対して高い反射率を有することが好ましい。高い反射率に関して、紫外線および青色光のスペクトル領域においては、例えば、銀、アルミニウム、またはロジウムが適しており、赤色光および赤外線のスペクトル領域においては、例えば金が適している。反射性として具体化されている第２の接続層３２によって、活性領域２０において生成されてキャリア５の方向に放出される放射を、放射出口領域１０の方向に方向転換して、放射出口領域１０を通じて半導体チップ１から放出させることができる。
【００６１】
第１のコンタクト４１および第２のコンタクト４２は、特に、第１の接続層３１および第２の接続層３２に関連して挙げた金属、またはこれらの材料のうちの１種類を含んだ金属合金を含んでいる、またはそのような材料からなることができる。特に、外部との電気的接触接続を簡単な方法で（例えばボンディングワイヤによって、またははんだ付け結合によって）形成することのできる材料が適している。一例として、コンタクトの材料として、金が特に適している。
【００６２】
キャリア５の材料としては、この例示的な実施形態においては、一例として、好ましくはドープされた半導体材料（例：ゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコン）が適している。
【００６３】
第１の絶縁層７１は、例えば、酸化物（例：酸化ケイ素、酸化チタン）、窒化物（例：窒化ケイ素）、または酸窒化物（例：酸窒化ケイ素）を含んでいる、またはこのような材料からなることができる。
【００６４】
本明細書に記載されている例示的な実施形態の変形形態においては、半導体チップ１は、静電放電（ＥＳＤ）に起因する損傷に対して半導体チップを保護する保護ダイオード領域をさらに備えていることができる。半導体チップの半導体ボディに保護ダイオードを組み込むことに関しては、独国特許第１０２００９００６１７７号明細書に記載されており、この点に関する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。
【００６５】
図２Ａおよび図２Ｂは、第２の例示的な実施形態による半導体チップを示しており、この実施形態は、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明した第１の例示的な実施形態と実質的に同じである。
【００６６】
第１の例示的な実施形態とは異なる点として、第１のコンタクト４１および第２のコンタクト４２が、キャリア５の同じ側に配置されている。言い換えれば、半導体チップ１のコンタクトすべてが、放射出口領域１０が存在する側の半導体チップの面に位置している。第１のコンタクト４１は、この例示的な実施形態においては、半導体ボディ２および第２の接続層３２が除去された領域に配置されている。第１のコンタクト４１は、第１の接続層３１に直接隣接している。電荷キャリアはキャリア５を通じて注入されず、したがって、キャリア５および接合層６に電気的絶縁材料を使用することもできる。一例として、キャリア５は、セラミック（例：窒化アルミニウム、窒化ホウ素）を含んでいる、またはこのような材料からなることができる。
【００６７】
しかしながら、本明細書に記載されている例示的な実施形態の変形形態においては、第１のコンタクト４１および第２のコンタクト４２を、キャリア５の第２の主領域５２に配置することもできる。この場合、第１のコンタクト４１と接続層３１の電気的接続と、第２のコンタクト４２と接続層３２の電気的接続は、それぞれ例えば、キャリア５を貫くめっきスルーホール（互いに電気的に絶縁されている）を介して、形成することができる。
【００６８】
コンタクト４１，４２，４３の配置は、さまざまなバリエーションが考えられる。一例として、図３に記載した第３の例示的な実施形態（図２Ａおよび図２Ｂに関連して説明した第２の例示的な実施形態と実質的に同じである）に示したように、平面視において発光領域２３が長方形の基本形状を有するように、コンタクト４１，４２，４３を半導体チップ１の一辺に沿って互いに並べて配置することができる。
【００６９】
図４Ａおよび図４Ｂに示した第４の例示的な実施形態は、第１の例示的な実施形態と実質的に同じである。第１の例示的な実施形態とは異なる点として、検出領域２４に追加の凹部２５ｂが形成されており、この追加の凹部２５ｂは、第２の半導体層２２および活性領域２０を貫いている。検出領域２４において、第１の半導体層２１は、追加の凹部２５ｂを通じて第１の接続層３１に導電接続されている。第１のコンタクト４１は、発光領域２３および検出領域２４の共通のコンタクトの役割を果たしている。
【００７０】
第２の接続層３２は、切取り部２７によって、第１の部分領域３２ａと、第１の部分領域３２ａから絶縁された第２の部分領域３２ｂとに分割されている。第１の部分領域３２ａは、発光領域２３の第２の半導体層２２との電気的接触を形成する役割を果たしている。第２の部分領域３２ｂは、検出領域２４における第２の半導体層２２との電気的接触を形成する目的で設けられている。この例示的な実施形態においては、追加のコンタクト４３が検出領域２４から横方向に隔てられている。したがって、検出領域２４には、キャリア５とは反対側の面に外部コンタクトが存在しない。
【００７１】
この場合、発光領域２３からの放射の取り出し効率を高める目的で、第１の半導体層２１の全面にわたり粗面化部（明示的には図示していない）を設けることができる。平坦な電気コンタクトを後から形成できるように構造化を行わない領域を複雑に定義する必要がない。
【００７２】
図５Ａおよび図５Ｂは、オプトエレクトロニクス半導体チップの第５の例示的な実施形態を示している。この例示的な実施形態は、第１の例示的な実施形態と実質的に同じである。第１の例示的な実施形態とは異なる点として、第１のコンタクト４１が、発光領域２３および検出領域２４の共通のコンタクトとして具体化されている。第１の接続層３１は、発光領域２３における第１の半導体層２１と、検出領域２４における第２の半導体層２２とに、導電接続されている。第２の半導体層２２との電気的接続は、第２の接続層３２に形成されている接続窓３２０を通じて形成されている。検出領域２４における第２の半導体層２２と第２の接続層３２との間の電気的接触を回避する目的で、第２の接続層３２と検出領域２４との間に第２の絶縁層７２が配置されている。しかしながら、この変形形態として、本半導体チップ１の平面視において、検出領域２４を完全に接続窓３２０の内側に配置することによって、電気的絶縁を得ることもできる。これにより第２の絶縁層７２を省くことができる。
【００７３】
以下では、オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の例示的な実施形態について、図６Ａ〜図６Ｅの中間ステップに基づいて説明する。この場合、一例として、第１の例示的な実施形態において説明したように具体化されるオプトエレクトロニクス半導体チップが製造される。
【００７４】
第１の半導体層２１と第２の半導体層２２との間に配置されている活性領域２０を有する半導体積層体２を、基板（例えば半導体積層体のための成長基板２８）の上に形成する。図を簡潔にするため、半導体積層体のうち製造時に半導体チップの半導体ボディが形成される部分のみを示してある（図６Ａ）。
【００７５】
成長基板２８とは反対側の面から、半導体積層体２に凹部２５を形成し、これらの凹部２５は第１の半導体層２１の中まで達している（図６Ｂ）。このようにあらかじめ作製された半導体積層体２の上に、例えば蒸着またはスパッタリングによって、第２の接続層３２を形成する。凹部２５の側面領域を覆う絶縁層７１を形成する。絶縁層７１に第１の接続層３１を形成し、この第１の接続層３１は、凹部２５の中で第１の半導体層２１との電気的接続を形成する（図６Ｃ）。
【００７６】
第１の接続層３１は、半導体積層体を完全に覆っている。第１の接続層３１を構造化する、または構造化された状態に形成する必要はない。
【００７７】
半導体積層体２およびキャリア５を備えた複合体アセンブリ８を、接合層６によって形成する。キャリア５は、半導体積層体２を機械的に安定させる役割を果たす。この目的に成長基板２８はもはや必要なく、除去することができる。
【００７８】
この除去は、例えば機械的に（例：研削、ラッピング、研磨によって）、もしくは化学的に（例：湿式化学エッチング、乾式化学エッチングによって）、またはその両方によって行うことができる。これに代えて、またはこれに加えて、レーザ剥離法を使用することもできる。
【００７９】
成長基板２８を除去した後、半導体積層体２から発光領域２３および検出領域２４を形成することができる。
【００８０】
電気的接触接続を形成するための、第１のコンタクト４１、第２のコンタクト４２、および追加のコンタクト４３を、例えば蒸着またはスパッタリングによって形成する。
【００８１】
次いで、半導体チップ１に個片化する。これは例えば、機械的に（例：分割（splitting）、ブレーキング（breaking）、ソーイング、ウォータージェット切断によって）、化学的に（例：湿式化学エッチング、乾式化学エッチングによって）、またはレーザ照射によって、あるいはこれらの組合せによって行う。
【００８２】
個片化においては、それぞれが発光領域２３および検出領域２４を有する半導体チップ１を形成する。これらの領域の互いに対する相対的な配置は、製造段階で定義される。放出される放射の特性を監視する個別のフォトダイオードを位置決めする複雑なステップを省くことができる。
【００８３】
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。
【００８４】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１００３４６６５．９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。
【図１Ａ】
2013535850.tif 000003
【図１Ｂ】
2013535850.tif 000004
【図２Ａ】
2013535850.tif 000005
【図２Ｂ】
2013535850.tif 000006
【図３】
2013535850.tif 000007
【図４Ａ】
2013535850.tif 000008
【図４Ｂ】
2013535850.tif 000009
【図５Ａ】
2013535850.tif 000010
【図５Ｂ】
2013535850.tif 000011
【図６Ａ】
2013535850.tif 000012
【図６Ｂ】
2013535850.tif 000013
【図６Ｃ】
2013535850.tif 000014
【図６Ｄ】
2013535850.tif 000015
【図６Ｅ】
2013535850.tif 000016
【国際調査報告】
2013535850.tif 000017
2013535850.tif 000018
2013535850.tif 000019
2013535850.tif 000020
2013535850.tif 000021
2013535850.tif 000022