(57)【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コンポーネント（１）であって、
−  キャリア（２）と、
−  少なくとも１層の活性層（３０）を有する少なくとも１つの半導体積層体（３）であって、前記キャリア（２）の上に実装されている、前記半導体積層体（３）と、
−  前記キャリア（２）と前記半導体積層体（３）との間に位置している金属ミラー（４）と、
を備えており、
−  前記キャリア（２）および前記半導体積層体（３）が、前記金属ミラー（４）よりも横方向に突き出しており、
−  前記金属ミラー（４）が封止層（５）によって横方向に直接囲まれており、
前記封止層（５）は、ボンディングワイヤ(９)のためのオプションとして存在する接続領域を除いて、放射通過面（３５）とともに前記半導体積層体（３）の側面（３２）を完全に覆っており、前記放射通過面（３５）は、前記キャリア（２）と反対側の前記半導体積層体（３）の境界面であり、
−  前記封止層（５）が、Ｕ字の脚が金属ミラー（４）から横方向に遠ざかる方向を指しかつ前記Ｕ字の開いた側が前記金属ミラー（４）とは反対側となるような断面Ｕ字形状を有しており、
−  前記封止層（５）の厚さが、２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内（両端値を含む）であり、
−  保護層（５０）が、前記封止層（５）上に少なくとも部分的に形成されており、前記保護層（５０）の厚さは、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内（両端値を含む）であり、
−  前記金属ミラー（４）を超える前記半導体積層体（３）の横方向の突き出し（Ｌ）が、１００ｎｍ〜２．０μｍの範囲内（両端値を含む）であり、
前記封止層（５）の欠陥密度が、１平方ミリメートルあたり最大で０．１個の欠陥であり、前記封止層（５）が、原子層成長法によって形成され、
前記封止層（５）が、電気絶縁性であり、放射に対して透過性であり、
前記金属ミラー（４）が、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有し、
前記封止層（５）の前記Ｕ字の脚が接触して脚間に継ぎ目（８）が形成される、
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項２】
前記封止層（５）の厚さが、３０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内（両端値を含む）であり、
前記封止層（５）が、
−  前記金属ミラー（４）の側面境界面すべてと、
−  前記キャリア（２）の側の前記半導体積層体（３）の境界面であって、前記金属ミラー（４）よりも突き出している、境界面と、
−  前記キャリア（２）、第２のミラー層（６）、はんだ接合層（２２）のうちの少なくとも１つの、前記半導体積層体（３）の側の境界面であって、前記放射通過面（３５）の平面視において前記半導体積層体（３）によって覆われている、境界面と、
を完全に覆っている、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項３】
前記封止層（５）が、インジウムスズ酸化物、タングステン、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、のうちの１種類または複数種類の材料を含んでいる、またはこれらの材料からなる、
請求項１または請求項２に記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項４】
前記封止層（５）の材料が、０．１μｍの材料厚さの場合における水分および酸素に対する固有の拡散定数の計算値として、最大で１０−５ｇ／（ｍ２・ｄ）を有する、
請求項１から請求項３のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項５】
前記封止層（５）が、少なくとも２種類の材料の一連の個々の層（５ａ，５ｂ）を備えており、前記封止層（５）が、全体で少なくとも４層の個々の層（５ａ，５ｂ）を備えており、前記個々の層（５ａ，５ｂ）それぞれの厚さが２ｎｍ〜８ｎｍの範囲内（両端値を含む）である、
請求項１から請求項４のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項６】
前記封止層（５）が、透明であり、前記活性層（３０）によって発生する前記放射、または前記活性層（３０）によって受光される前記放射が、前記封止層（５）を通過するときに、前記放射の最大で３．０％を吸収し、
前記封止層（５）は、二酸化ケイ素を含んでおり、ドーピングは、アルミニウムによって、最大で１０００ｐｐｍのドーパント濃度で行われる、
請求項１から請求項５のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項７】
前記金属ミラー（４）と前記キャリア（２）との間に位置しており、前記半導体積層体（３）よりも横方向に突き出している第２のミラー層（６）であって、前記活性層（３０）において発生して前記封止層（５）を透過する放射、を反射するように設計されている、前記第２のミラー層（６）、
を備えている、請求項１から請求項６のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項８】
前記金属ミラー（４）は、銀のミラーであり、
前記第２のミラー層（６）は、前記金属ミラー（４）と直接隣接しており、
前記第２のミラー層（６）は、電気的に導電性であり、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉのうちの１種類である、
請求項１から請求項７のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項９】
前記半導体積層体（３）の一面に対する前記金属ミラー（４）の一面の割合が、少なくとも９５％である、
請求項１から請求項８のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント（１）。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の無機オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造する方法であって、
−  前記キャリア（２）と、前記半導体積層体（３）と、前記金属ミラー（４）とを形成するステップであって、前記金属ミラー（４）が、前記キャリア（２）と前記半導体積層体（３）との間に位置しており、前記キャリア（２）および前記半導体積層体（３）が前記金属ミラー（４）よりも横方向に突き出している、ステップと、
−  続いて前記金属ミラー層（４）に、横方向に、前記封止層（５）を直接堆積させるステップであって、前記キャリア（２）は、前記半導体積層体（３）の成長基板と異なり、前記封止層（５）が原子層成長法によって形成される、ステップと、
を含み、
前記保護層（５０）が、化学気相成長法（ＣＶＤ）または物理気相成長法（ＰＶＤ）によって形成される、
方法。
【請求項１１】
前記半導体積層体（３）と前記金属ミラー（４）は、エッチングによっておよび同じマスクによって、パターニングされる、
請求項１０に記載の方法。
【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コンポーネントを提供する。さらに、無機オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７００４３０４号明細書
【特許文献２】米国特許第４，０５８，４３０号明細書
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、向上した光取り出し効率を有するオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを提供することである。本発明のさらなる目的は、このようなオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法を開示することである。
【０００４】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、少なくとも１つの半導体積層体を含んでいる。好ましい無機半導体積層体は、発光ダイオード、レーザダイオード、またはフォトダイオードを備えていることができる。半導体積層体は、例えば特許文献１に記載されているような薄膜積層体であることが好ましく、半導体積層体および製造方法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。半導体積層体は、１層または複数の活性層を含んでいる。「活性」とは、対応する層が電磁放射を放出または吸収するように設計されていることを意味する。
【０００５】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、キャリアを備えている。このキャリアは、半導体積層体を担持して機械的に支持するように設計されていることが好ましい。キャリアは、特に、半導体コンポーネントの意図された動作時に生じる応力下で曲げに関して安定的な剛性固体を備えている。キャリアは、例えば、半導体材料（例：ゲルマニウム、シリコン）、金属（例：Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｍｏ）、または電気絶縁性材料（例：Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＮＸ）を含んでいる、またはこれらの材料からなる。キャリアは、半導体積層体の成長基板とは異なるものとすることができる。
【０００６】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、半導体積層体は、キャリアの上に実装されている。このことは、半導体積層体とキャリアの間の接着および確実な結合を確保する１層または複数の層が、半導体積層体とキャリアとの間に配置されていることを意味する。特に、キャリアの材料と半導体積層体の材料は、直接的には接触していない。
【０００７】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、金属ミラーを備えている。金属ミラーは、キャリアと半導体積層体との間に位置している。金属ミラーは、その全体が半導体積層体とキャリアとの間に位置するように配置されていることが好ましい。金属ミラーは、活性層によって放出される放射、または活性層によって受光される放射を、反射するように設計されている。金属ミラーとは、ミラーが主としてまたは完全に金属または金属合金からなることを意味する。金属ミラーは、例えば、銀のミラーである。キャリアと半導体積層体との間の電気的接続は、好ましくは導電性の金属ミラーを介して行うことができる。金属ミラーは、半導体積層体に直接接触していることができる。
【０００８】
特に、金属ミラーは、酸素または水分の影響によって化学的に損傷する材料（例えば銀など）を含んでいる、またはこのような材料からなる。さらに、金属ミラーの材料（例えば銀）は、特に湿気もしくは電圧またはその両方の影響下でマイグレーションの傾向も有することがある。
【０００９】
本オプトエレクトロニクスコンポーネントの少なくとも一実施形態によると、キャリアおよび半導体積層体は、金属ミラーよりも横方向に突き出している。横方向とは、例えば、キャリアの主延在方向に沿って平行に延びる方向である。特に、キャリアおよび半導体積層体の両方は、両側において横方向に金属ミラーよりも突き出している。言い換えれば、キャリアおよび半導体積層体の両方は、金属ミラーよりも、その側面周囲またはすべての側面において、横方向に突き出していることが好ましい。
【００１０】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、金属ミラーは、側面が封止層によって直接囲まれており、封止層は、半導体積層体によって放出される放射、または半導体積層体によって受光される放射に対して透過性であり、電気絶縁性または導電性である。言い換えれば、封止層の材料は、特に、金属ミラーの側面周囲、例えば、キャリアまたは半導体積層体に面していない金属ミラーの境界面すべてにおいて、金属ミラーの材料に直接隣接している。
【００１１】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、キャリアと、少なくとも１つの半導体積層体とを含んでいる。半導体積層体は、少なくとも１層の活性層を備えている。さらに、半導体積層体はキャリアの上に実装されている。さらに、本半導体コンポーネントは、キャリアと半導体積層体との間に位置している金属ミラー、を含んでいる。キャリアおよび半導体積層体は、金属ミラーよりも横方向に突き出している。金属ミラーは、側面が封止層によって直接囲まれており、封止層は、放射に対して透過性であり、かつ電気絶縁性または導電性である。
【００１２】
金属ミラーは、側面が、特に完全に封止層によって囲まれており、半導体積層体またはキャリアの側の金属ミラーの境界面のすべてが覆われているため、例えば酸化による損傷から金属ミラーを保護することができる。さらに、例えば半導体積層体の側面境界面への、金属ミラーの成分のマイグレーションも、封止層によって防止する、または大幅に減少させることができる。放射に対して透過性の封止層を使用することによって、例えば本半導体コンポーネントにおいて発生する放射の取り出し効率を高めることができ、なぜなら、封止層は放射を実質的に吸収せず、封止層の下に位置するさらなる層によって放射を特に効率的に反射して進路を変えることができるためである。
【００１３】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層の材料は、水分もしくは酸素またはその両方に対する固有の拡散定数（diffusion constant）として最大で１０−５ｇ／（ｍ２・ｄ）を有する。この場合、固有の拡散定数は、特に、材料の厚さ０．１μｍの場合として計算されている。拡散定数は、最大で５×１０−６ｇ／（ｍ２・ｄ）、特に、最大で１０−６ｇ／（ｍ２・ｄ）であることが好ましい。このような封止層の材料によって、小さい封止層厚さを選択することができる。さらには、このような封止層の材料では、半導体積層体の耐用寿命の範囲内で、金属ミラーの著しい腐食や化学的な破壊を防止することができる。
【００１４】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、のうちの１種類または複数種類を含んでいる、またはこれらの材料からなる。さらには、封止層は、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＳｎＯ２、ＳｉＣ、Ｚｒ（ＳｉＯ４）、Ｐｂ３（Ｓｉ２Ｏ７）、Ｎａ（ＡｌＳｉＯ４）、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＧａＮのうちの１種類を含んでいる、またはそのような材料からなることもできる。それ以外には、湿気に対して安定的であり透明な酸化物、炭化物、窒化物のうちの１種類または複数種類を、封止層に使用することもできる。
【００１５】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、金属ミラーは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内（両端値を含む）、特に、１００ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。
【００１６】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層の厚さは、２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内（両端値を含む）、特に、３５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内（両端値を含む）である。この場合、封止層の厚さは、特に、封止層の成長方向に平行な方向に測定する。封止層が複数のサブ領域から構成される場合、個々のサブ領域ごとに（例えば個々のサブ領域が互いに隣接している継ぎ目までの）厚さを求める。
【００１７】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、金属ミラーとキャリアとの間に位置している第２のミラー層、を備えている。この場合、第２のミラー層は、その材料が金属ミラーの材料に物理的に接触しているように、金属ミラーに直接隣接していることが好ましい。第２のミラー層は、導電性であることが好ましく、例えば、少なくとも１種類の金属から形成されている。第２のミラー層の材料は、例えば、ＣｒまたはＣｒ合金である。第２のミラー層のさらなる可能な材料は、Ｔｉ、Ｔｉ３Ｎ４、ＴｉＷ、ＴｉＷ（Ｎ）、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉのうちの１種類または複数種類である。第２のミラー層の材料は、湿気もしくは酸素またはその両方の影響下におけるマイグレーションおよび腐食の著しい傾向がない、または少なくとも封止層の材料よりもそれらの傾向が小さいことが好ましい。
【００１８】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、第２のミラー層は、金属ミラーよりも横方向に、特に、側面周囲に、突き出している。第２のミラー層は、同様に封止層よりも横方向に、特に、側面周囲に、突き出していることが好ましい。
【００１９】
第２のミラー層は、特に、活性層において発生して封止層を透過する電磁放射を反射するように設計されている。言い換えれば、封止層に当たる放射は、少なくとも一部分が封止層を透過し、第２のミラー層によって反射されて、例えば、半導体積層体の放射通過面の方に導かれる。放射通過面とは、例えば、キャリアとは反対側の半導体積層体の境界面である。
【００２０】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、放射の大部分、例えば５０％以上、または８０％以上を、キャリアとは反対側の放射通過面において放出する。言い換えれば、本半導体コンポーネントにおいて発生する放射の主放出方向は、活性層の主延在方向に延びる平面に垂直な方向、したがって、特に、半導体積層体が結合されているキャリア基板の面に垂直な方向、または、半導体積層体の成長方向に平行な方向、とすることができる。
【００２１】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層は、断面においてＵ字形状である。Ｕ字の脚は、金属ミラーから横方向に遠ざかる方向を指している、すなわち、Ｕ字の開いた側が金属ミラーとは反対側にあることが好ましい。言い換えれば、封止層は、特に、半導体積層体およびキャリアが金属ミラーよりも横方向に突き出している領域において、一種の溝を形成している。すなわち、封止層は、金属ミラーよりも突き出している半導体積層体の領域と、キャリア、第２のミラー層、またははんだ接合層（確定）のそのような領域と、金属ミラーの側面境界面と、に延在しており、この場合、突き出し領域には、横方向に垂直な方向に封止層によって空洞が画成されている。
【００２２】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層は、一連の個々の層を備えており、個々の層のうち少なくとも２層は、互いに異なる材料を含んでいる。例えば、封止層は、少なくとも２種類の材料の一連の個々の層が交互に並んだ層列を備えている。封止層は、少なくとも４層の個々の層、好ましくは少なくとも８層の個々の層、特に、少なくとも１２層の個々の層を備えていることが好ましい。
【００２３】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、個々の層それぞれの厚さは、２ｎｍ〜８ｎｍの範囲内（両端値を含む）、特に、３ｎｍ〜６ｎｍの範囲内（両端値を含む）である。
【００２４】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、金属ミラーを超える半導体積層体の横方向の突き出しは、５０ｎｍ〜２．０μｎｍの範囲内（両端値を含む）である。横方向の突き出しは、１００ｎｍ〜１．０μｎｍの範囲内（両端値を含む）、特に、１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。
【００２５】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層は透明である。封止層を通過する可視放射の最大で３．０％、好ましくは最大で２．０％が吸収される。言い換えれば、封止層は高い透明性を有する。このことは、本半導体コンポーネントの動作時に半導体積層体によって発生する電磁放射のスペクトル領域についてあてはまることが好ましい。
【００２６】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、（半導体コンポーネントの平面視において見たときの）半導体積層体の一面に対する金属ミラーの一面の割合は、少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９７％、特に、少なくとも９８．５％である。言い換えれば、キャリアの側の半導体積層体の面の実質的に全体が、金属ミラーによって覆われている。
【００２７】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、半導体積層体の放射通過面は、封止層によって覆われていない。
【００２８】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、半導体積層体の放射通過面は、封止層によって覆われている。放射通過面は、例えば、封止層のみによって、または放射通過面の上の電気コンタクトおよび封止層によって、完全に覆われている。この場合、封止層の材料は、ＳｉＯ２であることが好ましい。
【００２９】
本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの少なくとも一実施形態によると、封止層は、金属ミラーの側面境界面すべてと、キャリアの側の半導体積層体の境界面であって、金属ミラーよりも突き出している、境界面と、半導体積層の側面と、キャリア、第２のミラー層、はんだ接合層のうちの少なくとも１つの、半導体積層体の側の境界面であって、放射通過面の平面視において半導体積層体によって覆われている、境界面と、を部分的に、または好ましくは完全に、覆っている。
【００３０】
さらには、無機オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法を開示する。本方法は、例えば、上述した実施形態の１つまたは複数に関連して記載した半導体コンポーネントを製造する目的に使用することができる。したがって、本オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの特徴は、本文書に記載する方法においてもあてはまり、逆も同様である。
【００３１】
無機オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法の少なくとも一実施形態は、
−  キャリアと、半導体積層体と、金属ミラーとを形成するステップであって、金属ミラーが、キャリアと半導体積層体との間に位置しており、キャリアおよび半導体積層体が金属ミラーよりも横方向に突き出している、ステップと、
−  放射に対して透過性であり電気絶縁性または導電性の封止層を、横方向に、金属層に直接堆積させるステップであって、封止層が原子層成長法（atomic layer deposition）によって形成される、ステップと、
−  オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを完成させるステップと、
を含んでいる。
【００３２】
半導体積層体は、例えば、成長基板上にエピタキシャル成長によって形成される。キャリアは、成長基板とは異なることが好ましい。
【００３３】
封止層は、特許文献２に記載されている方法に類似する方法で、原子層成長法によって形成することができる。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】
封止層が原子層成長法（ＡＬＤ）によって形成されるため、比較的わずかな不純物および欠陥のみを含んでおり拡散に対する耐性を有する特に均一な層、を形成することが可能である。
【００３５】
本方法の少なくとも一実施形態によると、封止層の全体または一部分に、特に、キャリア、半導体積層体、第２のミラー層、はんだ接合層のうちの１つまたは複数に隣接していない側の封止層の境界面に、蒸気蒸着法によって保護層が堆積される。蒸気蒸着法は、化学気相成長法（ＣＶＤ）または物理気相成長法（ＰＶＤ）とすることができる。
【００３６】
本方法の少なくとも一実施形態によると、保護層は、１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内（両端値を含む）の厚さとして形成される。保護層によって、特に、機械的応力および機械的損傷から、さらには封止層の材料との反応性を有する化学物質から、封止層を保護することができる。
【００３７】
本方法の少なくとも一実施形態によると、半導体積層体および金属ミラーは、同じマスクによって、特にエッチングによって、パターニングされる。マスクは、例えばフォトリソグラフィ法によって、半導体積層体の上に形成する。次いで、半導体積層体の側面、すなわち半導体積層体の側面境界面を形成する。それに続く第２のエッチングステップ（第１のエッチングステップとは異なる）において、マスクを除去せずに金属ミラーをパターニングして、金属ミラーを超える半導体積層体の横方向における突き出しを形成、調整することができる。両方のパターニング工程が同じマスクを使用して行われるため、金属ミラーの形状に対する半導体積層体の形状を調整するときの高い精度を確保することが可能である。
【００３８】
以下では、記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントおよび記載した方法について、例示的な実施形態に基づき、図面を参照しながらさらに詳しく説明する。個々の図面において同じ要素には同じ参照数字を付してある。要素間の関係は正しい縮尺では示しておらず、理解を助ける目的で個々の要素を誇張して大きく描いてある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【図２】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【図３】オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの変形形態の概略断面図である。
【図４】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【図５】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【図６】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【図７】本明細書に記載したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの例示的な実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１Ａは、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネント１の例示的な実施形態を断面図として示している。半導体コンポーネント１は、活性層３０を有する半導体積層体３を備えている。半導体積層体３の放射通過面３５は、半導体積層体３からの光の取り出しを改善するための粗面化部を備えている。
【００４１】
半導体積層体３の活性層３０は、例えば、半導体コンポーネント１の動作時、紫外線放射、近赤外線放射、または可視放射（特に青色光）を放出するように設計されている。半導体積層体３は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＡｓ、またはＧａＡｓをベースとすることができる。
【００４２】
放射通過面３５とは反対側の半導体積層体３の面には、ミラー層４が配置されている。この金属ミラー４は、例えば、銀のミラーであり、半導体積層体３に直接接触している。
【００４３】
半導体コンポーネント１は、さらに、キャリア２を備えている。キャリア２はキャリア基板２３を含んでおり、キャリア基板２３は、例えば、金属から、セラミックから、またはシリコンあるいはゲルマニウムから、形成されている。キャリア基板２３には、半導体積層体３の側に、はんだ接合層２２ａ，２２ｂが隣接している。はんだ接合層２２ａ，２２ｂの少なくとも一方は、キャリア２に含まれており、キャリア基板２３の上に形成されている。はんだ接合層２２ａは、特に、半導体積層体３の上に形成または塗布することができる。半導体積層体３とは反対側のキャリア基板２３の面には、金属層２４がさらに配置されている。この金属層２４によって、半導体コンポーネント１を、例えば表面実装によって外部の実装支持体（図示していない）にはんだ付けすることができる。
【００４４】
はんだ接合層２２ａと半導体積層体３との間に、封止中間層２１がさらに配置されている。例えばはんだ接合層２２ａ，２２ｂの構成成分による半導体積層体３へのマイグレーションを、この封止中間層２１によって抑制することができる。封止中間層２１は、例えばＴｉＷＮを含んでいる、またはＴｉＷＮからなる。金属ミラー４と封止中間層２１との間には第２のミラー層６がさらに配置されており、第２のミラー層６は、導電性であり、例えばクロムから形成されている。
【００４５】
キャリア２および半導体積層体３の両方が、金属ミラー４よりも横方向に、好ましくは側面周囲に突き出している。言い換えれば、半導体積層体３およびキャリア２が金属ミラー４の側面から張り出している。封止層５は、金属ミラー４の側面境界面と、半導体積層体３の側の第２のミラー層６の上面のうち金属ミラー４によって覆われていない領域と、オプションとして、半導体積層体３の側面３２（半導体積層体３の側面境界面を構成している）と、キャリア基板２３の側の半導体積層体３の下面のうち金属ミラー４によって覆われていない領域と、に配置されている。この封止層５は、原子層成長法によって形成されており、好ましくは電気絶縁性である。
【００４６】
封止層５の材料は、封止層５に当たる放射の大部分を全反射によって反射する目的で、低い屈折率を有することが好ましい。低い屈折率とは、封止層５の屈折率または平均屈折率が最大で１．７、好ましくは最大で１．６であることを意味する。具体的には、封止層５の平均屈折率は、半導体積層体３の平均屈折率よりも少なくとも３５％低い。
【００４７】
本半導体コンポーネントの構成要素は、個別に、または組合せとして、以下に記載するように形成することができる。半導体積層体３の厚さは、３μｍ〜１５μｍの範囲内（両端値を含む）、特に、４μｍ〜６μｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。金属ミラー４は、１００ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。図１によると、封止層５の厚さは、金属ミラー４の厚さの１／２より小さく、したがって、半導体積層体３およびキャリア２が金属ミラー４よりも横方向に突き出している領域に、封止層５によって溝７が形成される。この場合、封止層５の厚さは、３０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。
【００４８】
第２のミラー層６の厚さは、５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。封止中間層２１の厚さは、例えば、２００ｎｍ〜１．５μｍの範囲内（両端値を含む）である。はんだ接合層２２ａ，２２ｂは、両方合わせて例えば１μｍ〜６μｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有し、特に、Ａｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｉｎのうちの１種類または複数種類を使用して形成されている、またはこれらの材料からなる。キャリア基板２３は、好ましくは５０μｍ〜５００μｍの範囲内（両端値を含む）の厚さ、特に、７５μｍ〜２００μｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。金属コンタクト層２４（例えばＡｕまたはＡｕ合金からなる）は、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。
【００４９】
半導体コンポーネント１は、以下のように製造することができる。成長基板（図示していない）の上に、半導体積層体３を例えばエピタキシャル成長させる。さらに、成長基板とは反対側の半導体積層体３の面に、金属ミラー４および第２のミラー層６を、例えば、印刷する、蒸気蒸着法によって堆積させる、または電着法によって形成する。さらに、第２のミラー層６の上に封止中間層２１を形成し、封止中間層の上にはんだ接合層２２ａを形成する。
【００５０】
さらには、キャリア２に、はんだ接合層２２ｂと、キャリア基板２３と、金属コンタクト層２４とを設ける。成長基板（図示していない）から半導体積層体３を分離する前、または分離した後、はんだ接合層２２ａ，２２ｂを互いにはんだ付けし、これによってキャリア２を半導体積層体３にしっかりと結合する。キャリア２を電着法によって半導体積層体３に結合することもできる。
【００５１】
特に、半導体積層体３から成長基板を除去した時点で、例えばフォトレジストの形のマスク（図示していない）を半導体積層体３に形成する。半導体積層体３の側面３２を例えばエッチングによって形成し、半導体積層体３の横方向範囲をパターニングする。次いで、マスク（図示していない）を除去せずに、さらなるエッチング法によって金属ミラー４をパターニングして、金属ミラー４の横方向寸法を決定することが好ましい。このパターニングによって、金属ミラー４を超える半導体積層体３の突き出しを形成する。このように、半導体積層体および金属ミラー４が、連続するエッチングステップにおいて同じマスクによってパターニングされることが好ましい。次いで、例えばマスク（図示していない）を除去した時点で、放射通過面３５のパターニングを形成することができる。
【００５２】
放射通過面３５のパターニングを形成する前、または形成した後、封止層５を原子層成長法によって形成する。放射通過面３５は、封止層５によって覆われないままであることが好ましい。封止層５は１層または複数の個々の層（図示していない）を備えており、これらの層は、二酸化ケイ素もしくは酸化アルミニウムまたはその両方を含んでいる、またはこれらの材料から形成されており、それぞれ、好ましくは２ｎｍ〜８ｎｍの範囲内（両端値を含む）の厚さを有し、封止層５の全体の厚さは、３０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。例えば、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の個々の層を交互に配置する。
【００５３】
金属ミラー４を超える半導体積層体３の横方向の突き出しＬは、１００ｎｍ〜５μｍの範囲内（両端値を含む）であることが好ましい。好ましくは、横方向の突き出しＬは、１μｍ未満、または０．５μｍ未満である。このような小さい突き出しＬは、金属ミラーおよび半導体積層体３が互いに対して正確にパターニングされるように、半導体積層体３および金属ミラー４を同じマスク（図示していない）によってパターニングすることによって、得ることができる。
【００５４】
封止層５は、透明であり、例えば半導体積層体３において発生する電磁放射を吸収しない、または無視できる程度に吸収するのみであることが、さらに好ましい。活性層が放射を発生させるように設計されている場合、活性層３０において発生する放射の一部分は、わずかな損失のみで封止層５を通過し、第２のミラー層６において反射されて、例えば放射通過面３５の方に導かれる。これによって、半導体コンポーネント１からの放射の取り出し効率が高まる。
【００５５】
図１Ｂは、封止層５の詳細な図を示している。図１Ｂによる例示的な実施形態においては、封止層５に保護層５０がさらに形成されている。保護層５０の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内（両端値を含む）である。
【００５６】
保護層５０は、原子層成長法（ＡＬＤ）によって形成される封止層５とは異なり、例えばＣＶＤまたはＰＶＤによって形成される。ＣＶＤまたはＰＶＤでは、封止層５を形成するＡＬＤとは異なり、一般には溝７を材料によって満たすことができない。結果として、半導体積層体３およびキャリア２が金属ミラー４よりも横方向に張り出す領域に、封止層５と保護層５０とによって囲まれる空洞が残る。
【００５７】
さらには、ＡＬＤによって形成される封止層５と、ＣＶＤまたはＰＶＤによって形成される保護層５０とが異なる点として、ＡＬＤによる封止層５における欠陥密度は、一般には１平方ミリメートルあたり０．１個の欠陥よりも少ないのに対して、ＣＶＤまたはＰＶＤによる保護層５０における欠陥密度は、１平方ミリメートルあたり数百個の欠陥である。欠陥密度は、例えば透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）によって検出することができる。ＡＬＤによる封止層５における欠陥密度が比較的低いため、エッチング速度も、ＣＶＤまたはＰＶＤによる保護層５０と比較して低い。このことは、特に、封止層５および保護層５０が酸化アルミニウムからなる、または酸化アルミニウムを含んでいる場合にあてはまる。例えば、欠陥密度もしくはエッチング速度またはその両方から、層５および層５０のどちらをどの方法によって形成したかを判定することが可能である。
【００５８】
図２による例示的な実施形態においては、半導体積層体３から成長する、封止層５の副層と、第２のミラー層６から成長する、封止層５の副層とが互いに接触して継ぎ目８を形成するような厚さとして、ＡＬＤによって封止層５を成長させる。結果として、酸素もしくは水分またはその両方に対して特に効果的な、金属ミラー４の封止が確保される。
【００５９】
図３は、半導体コンポーネントの変形形態の断面図を示している。この従来の構造においては、金属ミラー４が横方向においても封止中間層２１によって囲まれている。封止中間層２１が例えばＴｉＷＮ（黒色または茶色がかった色である）からなる場合、例えば半導体積層体３において発生する放射が封止中間層２１において強く吸収され、半導体コンポーネントから取り出されない。半導体積層体３の横方向の大きさが数百μｍのオーダーであり、横方向の突き出しＬが数μｍのオーダーである場合、封止中間層２１は、活性層３０において発生する放射のうち、数パーセントのオーダーの割合を吸収する。例えば図１または図２による半導体コンポーネント１の効率は、図３によるコンポーネントよりも、およそこの割合だけ高めることができる。
【００６０】
図４の例示的な実施形態によると、放射通過面３５にボンディングワイヤ９が取り付けられている。したがって、金属コンタクト層２４およびボンディングワイヤ９を介して、半導体コンポーネント１に電流を供給することができる。
【００６１】
図５による例示的な実施形態においては、半導体コンポーネント１は、２つの金属コンタクト層２４を備えており、金属コンタクト層２４それぞれは、半導体積層体３の側のキャリア基板２３の面まで電気ビア１０によってガイドされている。さらに、キャリア基板２３に面している半導体積層体３の側は、電気的ブリッジ１２を介して電気的に接続されており、電気的ブリッジ１２は、はんだ接合層２２ａ，２２ｂおよび封止中間層２１における凹部１５を橋渡ししている。キャリア基板２３とは反対の半導体積層体の側は、開口１１（例えば銅によって満たされている）を介して電気的に接続されている。封止層５は、例えば、図１Ｂまたは図２に説明したように具体化されている。
【００６２】
他の例示的な実施形態すべてについても同様であるが、半導体積層体３をポッティング化合物１４によって囲むことができる。ポッティング化合物１４には、少なくとも１種類の変換物質（conversion medium）、少なくとも１種類の拡散物質（diffusion medium）、少なくとも１種類のフィルタ物質（filter mediuｍ）のうちの１つまたは複数を加えることができる。オプションとして、電気的機能要素１３（例えば静電放電から保護するデバイスの形をとる）をキャリア基板２３に組み込むことができ、他の例示的な実施形態についても同様である。
【００６３】
図６によると、封止層５は、特に、ボンディングワイヤ９のためのオプションとして存在する接続領域を除いて、放射通過面３５を完全に、またはほぼ完全に覆っている。このような発展形態においては、封止層５は、半導体積層体３において発生する放射の少なくとも一部分に対して透明である材料からなる、またはそのような材料を含んでいる。例えば、封止層５は、二酸化ケイ素を含んでいる、または二酸化ケイ素からなり、この場合、二酸化ケイ素にドープすることができる。ドーピングは、特に、アルミニウムによって、好ましくは最大で１０００ｐｐｍまたは最大で１００ｐｐｍのドーパント濃度で行う（ｐｐｍは百万分の１を意味する）。
【００６４】
図７による例示的な実施形態においては、封止層５は、溝７にのみ、または実質的に溝７にのみ延在している。図７の形態のバリエーションとして、封止層５の一部分が半導体積層体３の側面３２の上にも延在していることも可能であり、ただしその場合、封止層５は活性層３０には達していない、または、キャリア基板２３から遠ざかる方向に活性層３０を超えない。さらに、溝７の外側に位置している封止中間層２１の部分を封止層５によって覆うこともできる。
【００６５】
特に、封止層５のこのような発展形態においては、導電性材料を封止層５に使用することが可能である。例えば、封止層５は、材料として、透明導電性酸化物（例えばインジウムスズ酸化物）または純粋な金属（例えばタングステン）の１種類または複数種類からなる、またはこれらの材料を含んでいる。
【００６６】
図７に示した封止層５は、最初に、図６による例示的な実施形態に類似する方法で、封止層５の材料を、特に、半導体積層体３全体の上に堆積させ、次いで、この材料を部分的に除去することによって、形成することができる。
【００６７】
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。
【００６８】
本特許出願は、独国特許出願第１０２００９０３３６８６．９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】
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【図１Ｂ】
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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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【図７】
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