(57)【要約】  本発明はオプトエレクトロニクス薄膜チップに関しており、本発明によれば、薄膜チップは薄膜層列（２）の活性ゾーン（７）内に少なくとも１つの発光領域（８）を有し、この発光領域の後方にレンズ（１０，１２）が配置されており、このレンズは薄膜層列（２）の少なくとも１つの部分領域から成り、レンズのラテラル方向の広がり（Φ）は発光領域のラテラル方向の広がり（δ）よりも大きい。さらに本発明はオプトエレクトロニクス薄膜チップの製造方法に関する。
2008515177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜層列（２）の活性ゾーン（７）に少なくとも１つの発光領域（８）を有し、該発光領域の後方にレンズ（１０，１２）が配置されており、該レンズは薄膜層列（２）の少なくとも１つの部分領域から成り、該レンズのラテラル方向の広がり（Φ）は発光領域のラテラル方向の広がり（δ）よりも大きい
ことを特徴とするオプトエレクトロニクス薄膜チップ。
【請求項２】
複数の発光領域（８）が設けられており、各発光領域（８）の後方に１つずつレンズ（１０，１２）が配置されている、請求項１記載のチップ。
【請求項３】
薄膜層列（２）の被着される支持体（１）を有し、該支持体（１）と薄膜層列（２）とのあいだに少なくとも１つの電流供給領域（６）が配置されており、レンズのラテラル方向の広がり（Φ）は電流供給領域のラテラル方向の広がり（δ）よりも大きい、請求項１または２記載のチップ。
【請求項４】
レンズ（１０，１２）は支持体（１）とは反対側の薄膜層列（２）の表面（９）に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のチップ。
【請求項５】
レンズ（１０，１２）のラテラル方向の広がり（Φ）は３０μｍ〜１００μｍである、請求項１から４までのいずれか１項記載のチップ。
【請求項６】
電流供給領域（６）のラテラル方向の広がり（δ）は１μｍ〜８０μｍである、請求項１から５までのいずれか１項記載のチップ。
【請求項７】
発光領域（８）からレンズ（１０，１２）の脚部点（１０ａ）までの距離は１μｍ〜５０μｍである、請求項１から６までのいずれか１項記載のチップ。
【請求項８】
薄膜層列（２）と支持体（１）との界面に少なくとも１つの切欠（１３）が設けられており、該切欠（１３）は電流供給領域（６）を少なくとも部分的に包囲している、請求項１から７までのいずれか１項記載のチップ。
【請求項９】
切欠（１３）の深さは１μｍ〜２０μｍである、請求項８記載のチップ。
【請求項１０】
切欠（１３）は支持体（１）とは反対側の薄膜層列（２）の表面へ向かって先細りとなり、切欠（１３）の内壁と支持体（１）とは１０°〜９０°の角度（α）をなしている、請求項８または９記載のチップ。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス薄膜チップの製造方法において、
少なくとも１つのレンズ（１０，１２）を支持体（１）とは反対側の薄膜層列（２）の表面（９）に形成する
ことを特徴とする薄膜チップの製造方法。
【請求項１２】
レンズをエッチングプロセスにより形成する、請求項１１記載の方法。
【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薄膜チップおよびオプトエレクトロニクス薄膜チップの製造方法に関する。
【０００２】
薄膜発光ダイオードチップの基本原理は、例えば刊行物I.Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63(16), 18.Oct.1993の第2174〜第2176頁に記載されている。この刊行物に示されている薄膜発光ダイオードチップの基本原理は本発明に関連する。
【０００３】
また国際公開第０２／１３２８１号明細書には薄膜層列を備えた半導体チップが記載されている。この薄膜層列には光子を形成する活性ゾーンが構成されている。薄膜チップの放射方向とは反対側の表面に支持体が配置されている。
【０００４】
本発明の課題は、光出力特性の改善された薄膜チップを提供することである。また、こうした薄膜チップの製造方法を提供することも課題とする。
【０００５】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜チップは薄膜層列を有している。
【０００６】
薄膜層列は例えば、成長基板上にエピタキシャルに堆積され、後にこの成長基板が少なくとも部分的に除去された層列から成る。つまり基板の厚さは低減される。換言すれば基板が薄くなっている。また、成長基板全体を薄膜層列から分離することもできる。
【０００７】
有利には薄膜層列は電磁放射の形成に適した少なくとも１つの活性ゾーンを有する。活性ゾーンは例えばｐｎ接合領域、ダブルへテロ構造、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する層または層列によって形成される。
【０００８】
特に有利には、活性ゾーンは少なくとも１つの発光領域を有する。発光領域はここでは例えば活性ゾーンの所定の部分領域によって形成されている。活性ゾーンの当該の部分領域では、オプトエレクトロニクス薄膜チップの駆動中、電磁放射が形成される。
【０００９】
発光領域の後方には、本発明の薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、レンズが配置される。レンズとは例えば入射して通過する電磁放射を屈折させるのに適した光学素子のことである。また、レンズは電磁放射の回折に適した光学素子であってもよい。また、レンズは電磁放射の屈折および回折の双方に適した光学素子であってもよい。有利には、レンズは発光領域の後方に配置されており、これにより発光領域で形成された電磁放射の少なくとも一部がレンズへ入射して、そこを通過する際に屈折および／または回折される。
【００１０】
レンズは有利には薄膜層列の少なくとも１つの部分領域によって形成される。つまり薄膜層列の少なくとも１つの部分領域は、発光領域で形成された電磁放射の屈折および／または回折に適するようにパターニングされる。例えばレンズは薄膜チップの表面のパターニングされた部分領域によって形成することができる。この場合有利には、薄膜チップのうちもともと成長基板に面していた表面にレンズが設けられる。薄膜層列の表面のパターニング領域は例えば定義された湾曲部を有することもできる。このときレンズは例えば表面の当該の領域によって画される。薄膜層列の表面の湾曲部に入射した電磁放射は例えば幾何光学の法則にしたがって屈折する。
【００１１】
特に有利には、レンズのラテラル方向の広がりは発光領域のラテラル方向の広がりよりも大きい。レンズのラテラル方向の広がりとは、例えば、エピタキシ層列の成長方向に対して垂直な平面におけるレンズの最大面積のことであると理解されたい。相応に、発光領域のラテラル方向の広がりとは、例えば、エピタキシ層列の成長方向に対して垂直な平面における発光領域の最大面積のことであると理解されたい。
【００１２】
本発明のオプトエレクトロニクス薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜チップは薄膜層列の活性ゾーンに少なくとも１つの発光領域を有する。この場合、発光領域の後方にレンズが配置されており、レンズは薄膜層列の少なくとも１つの部分領域によって形成され、そのラテラル方向の広がりは発光領域のラテラル方向の広がりよりも大きい。
【００１３】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜チップは複数の発光領域を有する。すなわち、例えば薄膜層列の活性ゾーンの複数の部分領域において、オプトエレクトロニクス薄膜チップの駆動中、電磁放射が形成される。発光領域は例えば規則的なパターンで相互にほぼ等しい間隔を置いて活性ゾーンに配置される。有利には、この場合、全ての発光領域がほぼ等しい大きさであり、つまり全ての発光領域がほぼ等しいラテラル方向の広がりを有する。
【００１４】
ほぼ等しいラテラル方向の広がりとは、ここでは、製造差または望ましくない薄膜層列の不均一性に起因して、発光領域の広がりおよび位置にばらつきが生じていることを意味する。
【００１５】
また有利には、各発光領域の後方に１つずつレンズが配置される。つまり有利には、各発光領域と各レンズとが一義的に対応づけられる。したがって、発光領域で形成されレンズを通って入射した電磁放射の大部分が、当該のレンズに対応する発光領域で形成されたものとなる。"大部分"とは、例えば隣接する別の発光領域の電磁放射が当該のレンズを通って入射することもあるという意味であると理解されたい。つまり、当該のレンズを通って入射した電磁放射の大部分は対応する発光領域に由来している。
【００１６】
有利には薄膜チップは少なくとも８０個の発光領域を有する。相応に薄膜チップは発光領域の後方に少なくとも８０個のレンズを有する。
【００１７】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜チップは薄膜層列の被着される支持体を有する。有利には、支持体は、薄膜層列のうちもと成長基板のあった側とは反対側の表面に被着される。成長基板と比べて、支持体は比較的自由に選択できる。導電性またはモジュールに対する安定性など、多くの特性に関して、支持体は成長基板よりも適している。成長基板にはエピタキシャル成長によって価値の高い層列を製造するために厳しい制限が課されているからである。したがって価値の高いエピタキシ層を得るために、エピタキシ成長される材料を例えば成長基板に対して格子適合させなければならない。
【００１８】
有利には、薄膜層列に被着される支持体は薄膜層列に適合化された熱拡散係数を有することを特徴とする。例えば当該の支持体は、ゲルマニウム、ガリウムヒ化物、ガリウム窒化物、ケイ素炭化物などの半導体材料と、サファイア、モリブデン、金属または炭素などの他の材料とを含む。
【００１９】
さらに支持体は有利には特に良好な熱伝導性を有し、電磁放射の形成の際に薄膜層列の活性ゾーンにおいて発生する熱を少なくとも部分的に支持体から周囲へ放出させることができる。
【００２０】
本発明の薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、支持体と薄膜層列とのあいだに鏡面層が配置される。鏡面層は例えばブラッグミラーであるかまたは金属を含むミラー層である。金属を含むミラーは例えば金、金ゲルマニウム、銀、アルミニウムまたは白金を含み、ブラッグミラーとは異なって、例えば反射率の方向依存性が小さい。また金属を含むミラーによりブラッグミラーよりも高い反射率を達成することもできる。
【００２１】
特に有利には、支持体と薄膜層列とのあいだに反射性の金属層が配置される。この金属層は発光領域で形成された電磁放射を反射し、薄膜チップの放射効率を高める。
【００２２】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜チップは少なくとも１つの電流供給領域を有している。有利には電流供給領域は支持体と薄膜層列とのあいだに配置される。電流供給領域により電流が薄膜層列へ入力され、活性ゾーンで電磁放射を形成するために用いられる。例えば電流供給領域はコンタクト面により形成され、このコンタクト面を介して薄膜層列と支持体とが電気的に接触する。
【００２３】
薄膜層列が例えば支持体および薄膜層列の界面に対して平行な面に特に小さい導電性しか有さない場合、つまり薄膜層列の横方向の導電性が特に小さい場合、主として電流供給領域のラテラル方向の広がりによって薄膜層列の活性ゾーンにおける発光領域のラテラル方向の広がりが定められる。すなわち、電流供給領域のラテラル方向の広がりが発光領域のラテラル方向の広がりにほぼ相応する。これは例えば薄膜層列の横方向の導電性における変動に基づいて偏差が生じうるということを意味する。
【００２４】
特に有利には、レンズのラテラル方向の広がりは電流供給領域のラテラル方向の広がり、ひいては発光領域のラテラル方向の広がりよりも大きい。
【００２５】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜チップは複数の電流供給領域を有している。有利には、各電流供給領域に一義的に１つずつレンズが配属されている。電流供給領域、発光領域およびレンズは、例えば支持体および薄膜層列の界面上の直線、すなわち薄膜層列の成長方向に対してほぼ平行に延在する直線に沿って、配置される。
【００２６】
また電磁放射は発光領域において例えば電気的励起でなく光励起によって形成することもできる。
【００２７】
特に有利には、レンズは支持体とは反対側の薄膜層列の表面に形成される。つまりレンズは有利には表面の少なくとも１つの部分領域をパターニングすることにより形成される。例えば表面の一部は球面状または非球面状に外側へ向かって湾曲したボリュームレンズを形成する。また、薄膜層列の表面のパターニング領域がフレネルレンズを形成してもよい。
【００２８】
本発明の薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、レンズのラテラル方向の広がりは３０μｍ〜１００μｍである。レンズのラテラル方向の広がりとは例えばレンズの脚部点でのレンズ直径であると理解されたい。レンズの脚部点は例えば薄膜層列のうちレンズの形成された面に存在する。
【００２９】
有利には、レンズのラテラル方向の広がりは３０μｍ〜６０μｍである。レンズの高さ、すなわちレンズの脚部点からレンズの頂点までの距離は１μｍ〜５０μｍであり、有利には１μｍ〜２０μｍである。
【００３０】
薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、電流供給領域のラテラル方向の広がりは１μｍ〜８０μｍであり、有利には１０μｍ〜４０μｍである。薄膜層列の横方向の導電性が小さい場合、電流供給領域のラテラル方向の広がりが発光領域のラテラル方向の広がりにほぼ相応する。
【００３１】
本発明の薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、発光領域からレンズの脚部点までの距離は１μｍ〜５０μｍである。
【００３２】
レンズにより例えば薄膜チップからの電磁放射の出力効率を最適化する場合、発光領域からレンズの脚部点までの距離は有利には１μｍ〜２５μｍであり、特に有利には１μｍ〜１０μｍである。電磁放射の大部分を例えば薄膜層列のうちレンズの形成された表面に対して垂直な方向へ意図的に集束させる場合、発光領域からレンズの脚部点までの距離は有利には２５μｍ〜５０μｍであり、特に有利には２５μｍ〜４０μｍである。この場合レンズを通った放射は少なくとも部分的にコーンビームとして当該の方向へ集束される。
【００３３】
本発明のオプトエレクトロニクス薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、薄膜層列は自身と支持体との界面に少なくとも１つの切欠を有する。有利には当該の切欠は電流供給領域を少なくとも部分的に包囲している。特に有利には当該の切欠は電流供給領域を完全に包囲している。すなわち薄膜層列と支持体との界面の電流供給領域から出発して、有利には切欠は当該の界面のあらゆる方向へ達する。例えば切欠は電流供給領域を１つずつ包囲する。有利には、各電流供給領域は少なくとも１つの切欠によって包囲されている。この場合、切欠は電流供給領域の周囲に例えばリング状に配置される。
【００３４】
薄膜チップの少なくとも１つの実施形態によれば、切欠の深さは１μｍ〜２０μｍである。つまり切欠は最も深い位置で１μｍ〜２０μｍの深さを有する。特に有利には切欠の深さは１μｍ〜８μｍである。例えば切欠は支持体から見て薄膜層列の活性ゾーンの開始点まで達してもよい。例えばこのとき切欠は薄膜層列の活性ゾーンを分断しない。ただし切欠が活性ゾーンを分断する幅で薄膜層列内に達していてもよい。
【００３５】
本発明によるオプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、切欠は支持体とは反対側の薄膜層列の表面の方向へ向かって先細りになっている。例えば切欠は平坦な内壁を有する。切欠の内壁は例えば支持体へ向かう方向で電流供給領域から離れたところに配置されている。有利には当該の内壁は支持体に対して１０°〜９０°の角度をなしている。特に有利にはこの角度は１０°〜８０°である。
【００３６】
さらに本発明はオプトエレクトロニクス薄膜チップの製造方法に関する。
【００３７】
本発明の方法の少なくとも１つの実施形態によれば、まず成長基板上に薄膜層列がエピタキシャルに堆積される。薄膜層列は例えばエピタキシャル成長された層列である。有利には薄膜層列は電磁放射の形成に適した活性ゾーンとして少なくとも１つの層または層列を有する。
【００３８】
有利には成長基板とは反対側の薄膜層列の表面に誘電層が堆積され、次に少なくとも１つの電流供給領域が誘電層内に切欠の形態で形成される。有利には複数の電流供給領域が形成される。
【００３９】
次のステップでは、支持体とは反対側の薄膜層列の表面の上、例えば誘電層上に、活性ゾーンで形成された電磁放射の放射に適した金属層が被着される。
【００４０】
次に成長基板とは反対側の薄膜層列の表面に支持体が被着される。支持体は例えば薄膜層列上にはんだ付けプロセスにより固定される。
【００４１】
次のステップでは成長基板が少なくとも部分的に薄膜層列から除去される。つまり成長基板が薄化されるか、あるいは完全に除去される。
【００４２】
本発明の方法の少なくとも１つの実施形態によれば、支持体とは反対側の薄膜層列の表面に少なくとも１つのレンズが形成される。有利にはレンズは電流供給領域の後方に配置される。特に有利には、複数の電流供給領域が設けられる場合、各電流供給領域の後方に１つずつレンズが配置される。
【００４３】
本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、レンズは少なくとも１つのエッチングプロセスにより形成される。このようにして支持体とは反対側の薄膜層列の表面に例えば球面レンズ、非球面レンズまたはフレネルレンズが形成される。
【００４４】
以下に、本発明のオプトエレクトロニクス薄膜チップを、図示の実施例に則して詳細に説明する。
【００４５】
図１には薄膜チップの第１の実施例の概略的な断面図が示されている。図２には薄膜チップの第２の実施例の概略的な断面図が示されている。図３には薄膜チップの第３の実施例の概略的な断面図が示されている。図４には薄膜チップの第４の実施例の概略的な断面図が示されている。図５のＡには薄膜チップの種々のレンズ厚さ値に対する出力効率の計算値の表が示されている。図５のＢには種々のレンズ厚さ値に対する出力効率の計算値のグラフが示されている。図６のＡには発光領域からレンズの脚部点までの種々の距離に対する出力効率の計算値の表が示されている。図６のＢには発光領域からレンズの脚部点までの種々の距離に対する出力効率の計算値のグラフが示されている。
【００４６】
実施例および図面において、同じ構成要素または同様の働きをもつ構成要素にはそれぞれ同じ参照符号を付してある。構成要素は縮尺通りに描かれてはいない。むしろ図では理解しやすくするために構成要素は実際よりも大きめに描かれている。
【００４７】
図１にはオプトエレクトロニクス半導体チップの第１の実施例の概略的な断面図が示されている。
【００４８】
この実施例では、支持体１上に薄膜層列２が配置されている。支持体１は例えばウェハによって形成される。例えば当該の支持体は、ゲルマニウム、ガリウムヒ化物、ガリウム窒化物、ケイ素炭化物、サファイア、モリブデン、金属、炭素などの材料のうち少なくとも１つを含むことができる。
【００４９】
支持体１は可撓性かつ導電性のシートによって形成されていてもよい。例えば支持体はカーボンシートによって形成することができる。当該のシートの厚さは有利には１００μｍ以下である。
【００５０】
支持体は例えばはんだ層３を介して薄膜層列２に接合されている。支持体と薄膜層列との界面には例えば電気的絶縁のための誘電層５が被着されている。
【００５１】
誘電層５には反射性の金属層４が接しており、この金属層は例えば金、銀、金ゲルマニウム、アルミニウムまたは白金などの反射性金属を含む。
【００５２】
反射性の金属層４は一方では特に良好な導電性を有し、他方では薄膜層列２の発光領域８で形成された電磁放射を少なくとも部分的に薄膜層列２の表面９の方向へ反射させるのに適している。表面９は薄膜層列のうち支持体１とは反対側の表面であり、もと成長基板のあった側の面である。
【００５３】
誘電層５は電流供給領域６を形成する破断部を有している。破断部はここでは反射性の金属層５の材料を含む。電流供給領域６は例えばラテラル方向の広がりδを有する。電流供給領域は例えば円筒状に形成される。この場合、電流供給領域のラテラル方向の広がりδは円筒の径によって定められる。
【００５４】
薄膜層列２は例えばリン化物‐化合物半導体材料または窒化物‐化合物半導体材料をベースとしている。
【００５５】
本発明における「リン化物‐化合物半導体材料ベース」とは、素子または素子の一部に有利にはＡｌｎＧａｍＩｎ1-ｎ-ｍＰ［０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１，ｎ＋ｍ≦１］が含まれることを意味している。ここで、当該の材料は必ずしも当該の式に基づく数学的に厳密な組成を有していなくてもよい。すなわちこの材料は、その物理的特性を実質的に変化させないかぎり、１つまたは複数のドープ物質ならびに付加的な成分を含有することができる。ただしわかりやすくするため、部分的に微量の他の材料によって置換可能であるにしても、上述の式には結晶格子の主要な構成要素Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｐだけを表してある。
【００５６】
本発明における「窒化物‐化合物半導体材料ベース」とは、活性のエピタキシ層列または少なくとも１つの層に窒化物‐ＩＩＩ／Ｖ‐化合物半導体材料、有利にはＡｌｎＧａｍＩｎ1-ｎ-ｍＮ［０≦ｎ≦１，０≦ｍ≦１，ｎ＋ｍ≦１］が含まれることを意味している。ここで、当該の材料は必ずしも当該の式に基づく数学的に厳密な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、ＡｌｎＧａｍＩｎ1-ｎ-ｍＮ材料の物理的特性を実質的に変化させないかぎり、１つまたは複数のドープ物質ならびに付加的な成分を含有していてよい。ただしわかりやすくするため、部分的に微量の他の材料によって置換可能であるにしても、上述の式には結晶格子の主要な構成要素Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｎだけを表してある。
【００５７】
薄膜層列はそれぞれ化合物半導体材料系から成る材料を含む少なくとも１つの個別層を含むと理解されたい。
【００５８】
有利には、薄膜層列２は電磁放射の形成に適した少なくとも１つの活性ゾーン７を有する。活性ゾーン７は例えばｐｎ接合領域、ダブルへテロ構造、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する。
【００５９】
本発明における量子井戸構造の概念には、電荷担体の閉じ込め（Confinement）によってそのエネルギ状態が量子化されるあらゆる構造が含まれる。特に量子井戸構造の概念には量子化の次数に関する規定は含まない。したがってここには量子箱、量子細線、量子ドットおよびこれらの構造の組み合わせが含まれる。
【００６０】
電流が電流供給領域６を通って薄膜層列２へ入力されると、薄膜層列２に使用されている材料の横方向の導電性が小さいため、電流は主として支持体１に対して垂直に活性ゾーン７へ流れる。活性ゾーン７のうち電流が流れたところに、発光領域８が生じる。このとき、発光領域８のラテラル方向の広がりは、薄膜層列２の材料の横方向の導電性が小さいため、主として電流供給領域６のラテラル方向の広がりによって定められる。
【００６１】
各発光領域８の後方に活性ゾーン７から表面９までの距離ｈを置いてレンズ１０が配置されている。レンズ１０は例えばボリュームレンズである。このレンズは例えば外側へ向かって球面状または非球面状に湾曲している。レンズの厚さｄはレンズの脚部点１０ａからレンズの頂点１０ｂまでの距離によって表される。例えばレンズ１０が球面レンズである場合、レンズ１０の曲率はレンズ半径ｒによって定められる。また、レンズ１０は脚部点１０ａでのレンズのラテラル方向の広がりΦによって特徴づけられる。レンズの脚部点１０ａは例えば薄膜層列２の表面９の所定の平面に存在する。つまり距離ｈは発光領域８からその後方に配置されたレンズの脚部点１０ａまでの距離を表している。発光領域８で形成された電磁放射は、例えば発光領域の後方に配置されたレンズ１０を通って薄膜層列２から出射される。特に有利には、レンズ１０は、薄膜層列２の表面９での少なくとも１回のエッチングプロセスにより形成される。
【００６２】
さらに表面９には例えば導電性材料から成るボンディングパッド１１が被着されており、これは薄膜チップの電気コンタクトに用いられる。有利には、ボンディングパッド１１はこれによって発光領域８が覆われてしまわないように被着される。
【００６３】
図２では、図１とは異なり、レンズがフレネルレンズ１２として設けられている。有利には、フレネルレンズ１２は、薄膜層列２の表面９での少なくとも１回のエッチングプロセスによりパターニングされる。
【００６４】
図３，図４では、図１，図２とは異なり、薄膜層列２と支持体１との界面に切欠１３の設けられた表面発光型薄膜チップの実施例が示されている。ここで有利には、各電流供給領域６は少なくとも１つの切欠１３によって包囲されている。例えば切欠１３は電流供給領域６の周囲にリング状に配置される。切欠１３は例えば活性ゾーン７まで延在する。有利には切欠１３は平坦に延在する内壁を有し、この内壁と支持体／薄膜層列の界面に対して平行な面とは角度αをなしている。
【００６５】
切欠１３の内壁は有利には誘電層５および反射層４によってカバーされている。したがって発光領域８で形成された電磁放射は少なくとも部分的に反射される。
【００６６】
切欠１３によりメサ構造１４が定義され、メサ構造の頂部にそれぞれ１つずつ電流供給領域６が位置する。
【００６７】
図５のＡには計算結果の表が示されている。この計算はリン化物‐化合物半導体材料系の薄膜チップの活性ゾーン７について行われたものである。ここでは活性ゾーン７は、厚さ０．６μｍ、吸収率０．９／μｍ、内部効率０．４を有する。電流供給領域のラテラル方向の広がりは例えば２６μｍである。活性ゾーン７からレンズの脚部点１０ａまでの距離ｈはこの計算では４μｍに設定されている。この実施例の計算では、切欠１３の深さは３μｍである。切欠１３の内壁は薄膜層列２と支持体１との界面の平面に対して３０°の角度αをなしている。計算は球面ボリュームレンズ１０に対して行われ、脚部点でのレンズの直径Φは３６μｍに定められている。表ではレンズ１０の半径ｒおよび厚さｄが種々に変更されている。レンズ半径ｒに依存して、出力効率ηすなわち薄膜層列から出る電磁放射の成分と、開口数ＮＡ０．５の放射のパーセンテージとが計算されている。
【００６８】
図５のＢにはレンズ厚さｄに依存した出力効率ηのグラフが示されており、ここで最大の出力効率は厚さｄが約１１μｍのときに得られている。対応するレンズ半径ｒは約２０μｍである。すなわち、レンズ１０の脚部点１０ａから活性ゾーン７までの距離ｈが固定であれば、レンズ１０の曲率ｒを変化させることにより、最適な出力効率１７が得られる。これは薄膜層列の表面が平坦であるとき、つまりｒ→∞のときの出力効率に比べて約１．８倍の高さである。
【００６９】
図６のＡには、球面レンズ１０のレンズ半径ｒを約３０μｍ、その他のパラメータをそのままとして、発光領域８からレンズの脚部点１０ａまでの距離ｈを種々に変化させた場合の計算値の表が示されている。
【００７０】
図６のＢのグラフに示されているように、ｈ値が約２５μｍより大きくなると、開口数０．５での発光が強くなる。すなわち、薄膜チップの放射特性はｈ値に依存し、発光した光は薄膜層列２の表面９に対して垂直な方向へ集束する。したがってｈ値を変化させることにより、薄膜チップの放射特性を定義しつつ調整することができる。
【００７１】
なお本発明は実施例に則したこれまでの説明によって限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには特許請求の範囲に記載した特徴のあらゆる組み合わせが含まれる。このことはそれぞれの特徴またはその組み合わせが特許請求の範囲あるいは実施例に明示的に記載されていない場合であっても当てはまる。
【００７２】
本願は、独国出願第１０２００４０４６７９２．７−３３号明細書の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】薄膜チップの第１の実施例の概略的な断面図である。
【図２】薄膜チップの第２の実施例の概略的な断面図である。
【図３】薄膜チップの第３の実施例の概略的な断面図である。
【図４】薄膜チップの第４の実施例の概略的な断面図である。
【図５】薄膜チップの種々のレンズ厚さ値に対する出力効率の計算値の表およびグラフである。
【図６】発光領域からレンズの脚部点までの種々の距離に対する出力効率の計算値の表およびグラフである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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