(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チップ（１００）であって、
上面（２）、前記上面（２）とは反対側の底面（３）、および第１の波長（１０）の電磁放射を発生するための活性層（１１）を有する半導体積層体（１）であって、前記半導体チップ（１００）には前記半導体積層体（１）のための成長基板がない、半導体積層体（１）と、
前記底面（３）上に配置され、意図したように操作されたとき個別にかつ相互に独立して電気的に作動可能である、複数のコンタクト素子（３０）と、
を備え、
前記半導体積層体（１）が、横方向に相互に隣接して配置された複数の発光領域（２０）へと細分化され、前記発光領域が、動作しているときに放射を放出するように構成され、
前記コンタクト素子（３０）のうちの少なくとも１つが、前記発光領域（２０）の各々に関連付けられ、
各発光領域（２０）が、前記半導体積層体（１）内に凹部を含み、前記凹部が、前記上面（２）から前記活性層（１１）の方向に延び、
前記上面（２）への平面視では、各発光領域（２０）の前記凹部が、分離部（２１）の連続的なウェブにより完全に取り囲まれ、前記分離部（２１）が前記半導体積層体（１）から形成され、前記分離部（２１）が隣接する発光領域（２０）の間の境界を形成し、
前記発光領域（２０）の前記凹部の前記横方向の大きさが、前記上面（２）から前記活性層（１１）の方向に減少し、
前記分離部（２１）が、動作中に１つ以上の発光領域（２０）に電気的に接触する１つ以上のカウンタ・コンタクト（３１）で被覆され、
前記カウンタ・コンタクト（３１）が、光反射性材料または光吸収性材料を含み、
前記カウンタ・コンタクト（３１）は、前記個々の発光領域（２０）が前記分離部（２１）により相互に光学的に分離されるように、前記分離部（２１）の前記上面（２）だけでなく側面（２２）でも前記分離部（２１）を被覆する、
オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
【請求項２】
少なくとも１つの発光領域（２０）の前記凹部が、少なくとも一部、変換体材料（５）で埋められ、
前記変換体材料（５）は、前記第１の波長（１０）の前記放射を少なくとも部分的に前記第１の波長（１０）とは異なる第２の波長（５０）の放射へと変換し、
前記分離部（２１）が、前記変換体材料（５）に対する横方向の境界を形成し、
前記活性層（１１）から遠くの前記変換体材料（５）の表面が、レンズ状である、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
【請求項３】
前記発光領域（２０）の前記凹部の領域では、前記半導体積層体（１）の厚さが、前記上面（２）に垂直に測定して３μｍ以下である、
請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
【請求項４】
正確に１つのコンタクト素子（３０）が、１対１で各発光領域（２０）と関連付けられ、
１つの発光領域（２０）に属する前記コンタクト素子（３０）が、前記凹部に対向し、
前記発光領域（２０）の前記凹部が、平面視で見たときに前記関連付けられたコンタクト素子（３０）を覆って完全に被覆し、
前記発光領域（２０）の前記凹部の横方向の大きさが、前記関連付けられたコンタクト素子（３０）の横方向の大きさとは５０％以下だけ異なる、
請求項１〜３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チップ（１００）。
【請求項５】
前記上面（２）への平面視で見たときに、前記発光領域（２０）が、行列に配置され、
前記上面（２）への平面視で見たときに、前記発光領域（２０）が、分離部（２１）の格子により取り囲まれる、
請求項１〜４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チップ（１００）。
【請求項６】
前記分離部（２１）が、前記半導体積層体（１）の前記上面（２）の上に配置され、動作中には複数の発光領域（２０）を電気的に接触させる連続的なカウンタ・コンタクト（３１）で被覆され、
前記発光領域（２０）の前記凹部には、少なくとも一部に前記カウンタ・コンタクト（３１）がなく、
発光領域（２０）を動作させるために、電圧が、前記カウンタ・コンタクト（３１）と前記発光領域（２０）に関連付けられた前記コンタクト素子（３０）との間に印加される、
請求項１〜５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チップ（１００）。
【請求項７】
前記コンタクト素子（３０）が、複数の平行に延びるコンタクト・ストリップとして底面上に配置され、
複数のカウンタ・コンタクト（３１）が、前記コンタクト素子（３０）を横切ってまたは前記コンタクト素子（３０）に垂直に延在する、
請求項１〜５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チップ（１００）。
【請求項８】
前記半導体積層体（１）の前記底面（３）には、前記分離部（２１）の領域内にコンタクト素子（３０）がなく、これにより動作中に前記活性層（１１）が前記分離部（２１）の前記領域内で放射をわずかしか発生しないまたは発生しない、
請求項１〜７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チップ（１００）。
【請求項９】
前記個々のコンタクト素子（３０）の選択的に電気的に作動させる際に働く共通アクティブ・マトリックス素子（６）が、複数のコンタクト素子（３０）に対して前記底面（３）に付けられる、
請求項１〜８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チップ（１００）。
【請求項１０】
前記発光領域（２０）の前記凹部が、前記活性層（１１）に平行に延びる基底面（２３）を各々有する、
請求項１〜９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チップ（１００）。
【請求項１１】
前記分離部（２１）は、前記上面（２）の領域内の前記分離部（２１）の幅が前記分離部（２１）の最大幅の１／１０以下の大きさになるように、前記活性層（１１）から見たときに前記上面（２）の方向に先が細くなる、
請求項１〜１０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チップ（１００）。
【請求項１２】
保護層（７）が、前記半導体積層体（１）から遠くの前記カウンタ・コンタクト（３１）の側に設けられ、前記保護層（７）が、外部の影響から前記カウンタ・コンタクト（３１）を保護する、
請求項６に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
【請求項１３】
前記発光領域（２０）の前記凹部の横方向の大きさが、１μｍと３００μｍとの間であり、
前記分離部の最大幅が、前記発光領域（２０）の前記凹部の前記横方向の大きさを含めて１０％と１００％との間の大きさであり、
前記分離部（２１）の領域内の前記半導体積層体（１）の厚さが、すべてを含め５μｍと１２μｍとの間の大きさである、
請求項１〜１２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チップ（１００）。
【請求項１４】
前記分離部（２１）が、前記半導体積層体（１）の前記上面（２）の上に配置され、動作中には複数の発光領域（２０）を電気的に接触させる連続的なカウンタ・コンタクト（３１）で被覆され、
前記発光領域（２０）の前記凹部には、少なくとも一部に前記カウンタ・コンタクト（３１）がなく、
発光領域（２０）を動作させるために、電圧が、前記カウンタ・コンタクト（３１）と前記発光領域（２０）に関連付けられた前記コンタクト素子（３０）との間に印加され、
保護層（７）が、前記半導体積層体（１）から遠くの前記カウンタ・コンタクト（３１）の側に設けられ、前記保護層（７）が、外部の影響から前記カウンタ・コンタクト（３１）を保護し、
前記カウンタ・コンタクトが、下記の材料、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｌ、ＴＣＯのうちの少なくとも１つを含むまたはこれらから構成され、
前記変換体材料（５）が、前記変換体材料（５）に導入された少なくとも１つの光変換発光性材料を有する少なくとも１つの透明基質材料を含むまたはこれから構成され、前記光変換発光性材料が、有機分子および／または発光性ポリマおよび／または量子ドットを含むまたはこれらから構成され、
前記保護層（７）が、下記の材料、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＴａＮｘ、ＴｉＯ２、パリレン（登録商標）、ＰＵコーティング材料、ＥＰコーティング材料、のうちの少なくとも１つを含むまたはこれらから構成され、
前記分離部（２１）の前記側面（２２）が、前記活性層（１１）と小さくても３０°で大きくても８０°の角度を形成する、
請求項２に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
【請求項１５】
前記半導体積層体（１）の前記活性層（１１）が、動作しているときにスペクトルの青色領域の放射を発生し、
前記半導体チップ（１００）が、複数のピクセル・グループ（２００）を備え、各ピクセル・グループ（２００）が、相互に隣接して配置された３つの発光領域（２０）を含み、
各ピクセル・グループ（２００）では、各ピクセル・グループ（２００）が赤−緑−青発光ユニットを形成するように、第１の発光領域（２０）の凹部が、赤色変換体材料（５）で埋められ、第２の発光領域（２０）の凹部が、緑色変換体材料（５）で埋められ、第３の発光領域（２０）には、変換体材料（５）がなく、
前記ピクセル・グループ（２００）が、前記上面（２）に行列に配置される、
請求項１〜１４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チップ（１００）。
【請求項１６】
Ａ）成長基板の上に半導体積層体（１）を成長させるステップであって、前記半導体積層体（１）が電磁放射を発生するための活性層（１１）を含む、半導体積層体（１）を成長させるステップと、
Ｂ）前記半導体積層体（１）の、前記成長基板から遠くの底面（３）上にコンタクト素子（３０）を設けるステップと、
Ｃ）前記底面（３）にキャリアを付けるステップと、
Ｄ）前記成長基板を取り外すステップであって、前記底面（３）とは反対側の前記半導体積層体（１）の上面（２）が露出される、前記成長基板を取り外すステップと、
Ｅ）前記半導体積層体（１）に凹部を形成することにより発光領域（２０）を形成するステップであって、各凹部が、前記上面（２）から前記活性層（１１）の方向に延び、前記半導体積層体（１）から構成される分離部（２１）が、各凹部の周りに残され、前記分離部（２１）が、前記上面（２）への平面視で見たときに前記凹部を完全に取り囲む連続的なウェブを形成し、前記発光領域（２０）の前記凹部の横方向の大きさが、前記上面（２）から前記活性層（１１）の方向に減少する、発光領域（２０）を形成するステップと、
を含み、
前記分離部（２１）は、前記活性層（１１）から見たときに、前記上面（２）の前記方向に先が細くなり、
ステップＦ）では、切れ目のない連続的なカウンタ・コンタクト層（３１０）が、前記キャリアから遠くの前記半導体積層体（１）の側の表面全体を覆って設けられ、
引き続いて、切れ目のない連続的な保護層（７）が、前記キャリアから遠くの前記カウンタ・コンタクト層（３１０）の側の表面全体を覆って設けられ、
その後で、方向性エッチング法（７０）が使用され、前記方向性エッチング法（７０）では、前記保護層（７）が、前記凹部の基底面（２３）の領域内では前記分離部（２１）の側面（２２）の領域内よりも多くの量をエッチング除去され、その結果、前記方向性エッチング法（７０）の後で、前記側面（２２）が前記保護層（７）により完全に被覆され、前記基底面（２３）には前記保護層（７）が少なくとも部分的になく、
引き続いて、さらなるエッチング法（８０）が使用され、前記さらなるエッチング法（８０）では、前記保護層（７）がマスクとして働き、前記さらなるエッチング法（８０）では、前記カウンタ・コンタクト層（３１０）が、前記凹部の前記基底面（２３）の前記領域内で少なくとも部分的に除去される、
オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）を製造するための方法。
【請求項１７】
ステップＧ）では、前記半導体積層体（１）内の前記凹部が、下記の方法、インクジェット印刷、エアロゾル・ジェッティング、ディスペンシング、スクリーン印刷、のうちの１つを使用して変換体材料（５）で少なくとも部分的に埋められる、
請求項１６に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）を製造するための方法。
【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チップを、オプトエレクトロクス半導体チップを製造するための方法とともに提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】独国特許第１０  ２０１４  １０５  １４２Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
達成しようとする目的は、動作しているときに隣接する発光領域間の高いコントラスト比を与える複数の放射放出発光領域を有する半導体チップを提供することである。達成しようとするさらなる目的は、このような半導体チップを製造するための単純で費用のかからない方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これらの目的を、独立請求項の特徴により達成する。有利な構成およびさらなる発展が、従属請求項の主題を構成する。
【０００５】
少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体チップは、上面、上面とは反対側の底面、および第１の波長の電磁放射を発生するための活性層を有する半導体積層体を備える。半導体積層体は、好ましくは一体であり連続的である。
【０００６】
半導体積層体の上面は、特に半導体積層体の一部であり、半導体積層体に属する半導体層により形成される。上面を、例えば、活性層に平行にまたは半導体積層体の成長方向に垂直に広がる面により形成することができ、上記の面は、活性層から最も遠くの半導体積層体の点を含む。底面をも同様に画定することができるが、底面は、活性層の反対側に形成される。
【０００７】
半導体積層体は、好ましくはＩＩＩ／Ｖ化合物半導体材料系である。半導体材料は、例えば、ＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＮなどの窒化物化合物半導体材料またはＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＰなどのリン化物化合物半導体材料またはやはりＡｌｎＩｎ１−ｎ−ｍＧａｍＡｓなどのヒ化物化合物半導体材料であり、ここでは、それぞれの場合で、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１かつｍ＋ｎ≦１が当てはまる。半導体積層体は、ドーパントおよび追加の構成成分を含むことができる。しかしながら、単純化の目的で、基本的構成成分が少量のさらなる物質により一部が置き換えられるおよび／または補われる場合でさえ、半導体積層体の結晶格子の基本的構成成分だけ、すなわち、Ａｌ、Ａｓ、Ｇａ、Ｉｎ、ＮまたはＰを示す。半導体積層体は、好ましくはＡｌＩｎＧａＮ系である。
【０００８】
半導体積層体の活性層は、特に少なくとも１つのｐｎ接合部および／または少なくとも１つの量子井戸構造を含む。動作しているときに活性層により発生された放射は、特に包括的に４００ｎｍと８００ｎｍとの間のスペクトルの領域にある。
【０００９】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップには半導体積層体のための成長基板がない。これは、成長基板上の半導体積層体の成長の後で、成長基板が部分的にまたは完全に除去されたことを意味する。特に、ここで説明する半導体チップは、このように薄膜半導体チップであり、成長の後で半導体積層体に付けられたキャリアにより機械的に安定化される。
【００１０】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップは、底面上に配置された複数のコンタクト素子を備える。コンタクト素子は、半導体積層体へと電流または電荷キャリアを注入するために働く。コンタクト素子は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｒｈなどの１つもしくは複数の金属または酸化インジウム・スズ、短くＩＴＯなどの透明導電性酸化物、短くＴＣＯを含むことができるまたはこれらから構成されてもよい。コンタクト素子は、好ましくは半導体積層体により発生された光を反射する。
【００１１】
コンタクト素子の基本形状を、例えば、底面上へ平面視で見たときに長方形または円形または六角形または三角形とすることができる。特に、コンタクト素子を、行列に、すなわち、規則的なパターンで底面上に配置することができる。代替で、コンタクト素子を複数の平行に延びるストリップとして底面上に配置することも可能である。
【００１２】
少なくとも１つの実施形態によれば、底面上のコンタクト素子は、意図したように操作されたとき個別にかつ相互に独立して電気的に作動可能である。すなわち、例えば、各コンタクト素子を、他のコンタクト素子とは独立に半導体積層体へと電流を注入するように構成する。
【００１３】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体を、横方向に、すなわち活性層が広がる主面に平行な方向に相互に隣り合って配置された複数の発光領域へと細分化する。個々の発光領域は、例えば、意図したように操作されたとき第１の波長の電磁放射を個別におよび／または相互に独立して放出することができる。したがって、各発光領域は、好ましくは活性層の一部である。１つの発光領域内で発生した電磁放射を、好ましくは上面で半導体積層体からアウトカップルする。
【００１４】
上面への平面視では、発光領域を、例えば、相互に隣接して配置する。観察者に対しては、発光領域はそのとき、例えば、個々の画素またはピクセルとして見える、特に、半導体チップは、ピクセル化したディスプレイを構成する。
【００１５】
少なくとも１つの実施形態によれば、１つまたは複数のコンタクト素子を、各発光領域に関連付ける。この関連付けを通して、例えば、各発光領域を、個別にかつ他の発光領域とは独立に通電しかつ放射を放出させることが可能である。
【００１６】
少なくとも１つの実施形態によれば、各発光領域は、半導体積層体内に１つの、特に正確に１つの凹部を含む。凹部は、この場合には、上面から活性層の方向に延びるが、好ましくは活性層を貫通しない。すなわち、半導体積層体は、意図したように操作されたとき凹部の領域内で放射を発生することができる。活性層は、そのときには好ましくは、切れ目なしに複数の発光領域を覆って広がる半導体積層体の全体を覆う連続した層である。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態によれば、各発光領域の凹部は、上面への平面視で見たときに、分離部の連続的なウェブにより完全に取り囲まれている。分離部は、好ましくは、半導体積層体から形成され、例えば、隣接する発光領域間の境界または境界領域を形成する。
【００１８】
例えば、分離部は、半導体積層体の上面まで延びる。凹部を取り囲んでいる分離部は、例えば、全体を通して一定の高さのものである。特に、分離部は、光学的に相互に隣接する発光領域を分離するために形成される。この目的のために、分離部の領域内では、好ましくは、放射を全くまたはほんの非常にわずかしか発生しないおよび／または放出せず、例えば、発光領域から放出される放射の１％以下または０．１％以下または０．０１％以下しか発生しない。したがって、電磁放射を、凹部の領域内の半導体積層体から主にアウトカップルする。
【００１９】
半導体積層体内の凹部の形状は、半導体積層体を通る断面表示では、例えば、長方形または上下逆にした頭を切った円錐または円弧である。特に、凹部それ自体は、上面まで延びる半導体積層体の領域を完全には取り囲まない。凹部は、このように好ましくは、半導体積層体のトレンチとして構成されない。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体チップは、上面、上面とは反対側の底面、および第１の波長の電磁放射を発生するための活性層を有する半導体積層体を含み、半導体チップには、半導体積層体のための成長基板がない。半導体チップは、底面上に配置された複数のコンタクト素子をさらに含み、コンタクト素子は、個別にかつ相互に独立して電気的に作動可能である。半導体積層体を、横方向に相互に隣接して配置された複数の発光領域へと細分化し、動作しているときに放射を放出するように構成する。コンタクト素子のうちの１つを、各発光領域に関連付ける。各発光領域は、半導体積層体内に凹部をさらに含み、凹部は、上面から活性層の方向に延びる。上面への平面視では、各発光領域の凹部は、分離部の連続的なウェブにより完全に取り囲まれ、分離部を、半導体積層体から形成し、分離部は、隣接する発光領域の間の境界を形成する。
【００２１】
ここで説明する半導体チップは、特に、ピクセル化したディスプレイとして使用することができる半導体チップを形成する概念に基づく。半導体積層体への凹部または井戸の導入の制御は、個々の発光領域を画定することを可能にする。凹部の間には、分離部が残され、分離部は、動作では、例えば、隣接する発光領域またはピクセル間のコントラスト比の改善をもたらす。分離部は、特に、２つの隣接する発光領域において発生した電磁放射のクロストークを防止することができる。さらに、凹部を変換体材料および／または散乱体材料で全体的にまたは部分的に埋めることができ、その結果、発光領域が、異なる波長の放射を放出する連続的な活性層を有する１つの半導体チップ上に存在する。このようにして、例えば、テレビジョン、タブレットもしくは携帯電話ディスプレイまたは投射装置を製造することが可能である。半導体積層体の底面上に個別に独立して作動可能なコンタクト素子が存在する結果として、電流を個別にかつ相互に独立して様々な発光領域を供給することおよび／または様々な発光領域を個別にかつ相互に独立して作動させることが、さらに可能である。
【００２２】
少なくとも１つの実施形態によれば、少なくとも１つの発光領域の凹部は、少なくとも一部、変換体材料で埋められる。変換体材料は、例えば、関係する発光領域が動作しているときに発生した第１の波長の放射を、第１の波長とは異なる第２の波長の放射へと全体的にまたは部分的に変換する。凹部内の変換体材料の埋める程度は、例えば、分離部の高さの少なくとも５０％または少なくとも７０％または少なくとも９０％の大きさである。活性層から遠くの変換体材料の表面は、そのときには平坦なものまたは湾曲したものであり、例えば、レンズ状の構成であってもよい。
【００２３】
変換体材料は、例えば、発光体材料を含むまたはこれらから構成される。特に、発光体材料は、透明基質材料へと導入されていてもよい。可能性のある発光体材料は、例えば、有機分子および／または発光性ポリマおよび／または量子ドットである。発光体材料は、例えば、下記の構成成分：ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、アクリジン色素類、アクリジノン色素類、アントラキノン色素類、アントラセン色素類、シアニン色素類、ダンシル色素類、スクアリリウム色素類、スピロピラン類、ホウ素ジピロメテン類（ＢＯＤＩＰＹ）、ペリレン類、ピレン類、ナフタレン類、フラビン類、ピロール類、ポルフィリン類およびこれらの金属錯体、ジアリルメタン色素類、トリアリルメタン色素類、ニトロ色素類、ニトロソ色素類、フラロシアニン色素類、フタロシアニンの金属錯体、キノン類、アゾ色素類、インドフェノール色素類、オキサジン類、オキサゾン類、チアジン類、チアゾール類、フルオレン類、フルオロン類、ピロニン類、ローダミン類およびクマリン類、のうちの少なくとも１つを含む。これおよびさらなる可能性のある発光体材料に関して、特許文献１を参照されたい、その開示内容は、参照により明示的に含まれている。
【００２４】
特に、発光体材料は、平均直径Ｑ０が≦５００ｎｍまたは≦２００ｎｍまたは≦１００ｎｍであるナノ・スケール粒子を含む。代替でまたはそれに加えて、粒子の平均直径を、≧１ｎｍまたは≧５ｎｍまたは≧５０ｎｍとすることもできる。
【００２５】
量子ドットを、例えば、ジャイアント・シェル量子ドットとすることができる。これらは、コアおよびコアの周りのシェルを有し、コアおよびシェルは、異なる材料を含むまたはこれらから構成される。例えば、コアをＣｄＳｅから形成し、シェルをＣｄＳから形成する。コアの直径は、例えば、量子ドットの全直径の７０％以下または５０％以下または３０％以下の大きさである。このような量子ドットは、吸収帯と発光帯との間にスペクトル距離を有し、そのため低い自己吸収をもたらす。これが変換体材料において高い密度で量子ドットを使用することをも可能にする。
【００２６】
透明基質材料を、例えば、シリコンまたはアクリレートまたはエポキシドとすることができる。基質材料を、熱硬化させるまたは光硬化させることができる。基質材料が光硬化性である場合には、ピクセル選択性硬化を、関係するコンタクト素子の通電を介して行うことができる。
【００２７】
個々の凹部の間の分離部は、有利には変換体材料に対する横方向の境界を形成し、そのため変換体材料が隣接する凹部へとオーバーフローすることを部分的にまたは完全に防止する。
【００２８】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体を、凹部の領域内では、例えば、３μｍ以下または２μｍ以下または１．５μｍ以下の平均厚さまたは最大厚さの厚さまで薄くする。厚さを、特に粗くした部分から遠くの凹部全体に沿って一定にすることができる。厚さは、ここでは活性層に垂直な縦の大きさを意味することが理解される。有利には、このような薄い半導体積層体は、結果として散乱がほとんどないまたは導波効果をもたらし、これが活性層に平行な光輸送を引き起こす。これは、隣接する発光領域の間の光クロストークをさらに抑制する。特に、凹部の領域内の薄い積層体のために、光はしたがって、光がやはり発生する領域内の半導体積層体から主にアウトカップルされるだけである。横方向の光伝達が抑制される。
【００２９】
少なくとも１つの実施形態によれば、正確に１つのコンタクト素子を、１対１で各発光領域と関連付ける。そのときコンタクト素子は、好ましくは、対応する発光領域の凹部に対向する。例えば、上面への平面視では、１つの領域の凹部は、関連付けられたコンタクト素子を完全に被覆する。凹部の最大または平均または最小の横方向の大きさは、コンタクト素子の横方向の大きさとは、例えば、５０％以下または３０％以下または１０％以下だけ異なる。
【００３０】
コンタクト素子と発光領域の凹部との間のこのような配置は、活性層が、凹部の領域内でだけ電磁放射を主に発生し、一方、分離部の領域では電磁放射をほとんど発生しないまたは発生しないことを確実にする。分離部は、そのときには平面視で、隣接する発光領域の間の暗い外観の領域として働き、これらの発光領域の間の境界または境界領域を形成する。
【００３１】
少なくとも１つの実施形態によれば、上面への平面視で見たときに、発光領域を、行列に配置する。加えて、発光領域は、上面への平面視では、例えば、分離部の連続的で切れ目のない格子によって取り囲まれる。格子メッシュは、例えば、長方形または六角形または丸であってもよい。
【００３２】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップは、１つのカウンタ・コンタクトまたは複数のカウンタ・コンタクトを含む。カウンタ・コンタクトは、底面上のコンタクト素子に対するカウンタ・コンタクトであり、半導体積層体からコンタクト素子により注入された電荷キャリアを除去するためにまたは反対に帯電した電荷キャリアを注入するために働く。
【００３３】
例えば、コンタクト素子が、分離部または凹部の領域内で平行に延びるコンタクト・ストリップとして底面上に形成される場合には、コンタクト素子を横切ってまたは垂直に延びるカウンタ・コンタクトを、例えば、分離部の領域内の上面の上に設置することができる。平面視では、コンタクト素子およびカウンタ・コンタクトは、そのときには例えば、格子を形成する。個々のカウンタ・コンタクトは、そのときには好ましくはやはり個別にかつ相互に独立して作動可能である。しかしながら、コンタクト素子およびカウンタ・コンタクトの両方を底面上に設け、半導体積層体をスルー・ビアによって動作中に通電することも考えられる。
【００３４】
特に好ましくは、分離部を、単一の連続的で切れ目のないカウンタ・コンタクトで被覆する。カウンタ・コンタクトは、複数のコンタクト素子に対するカウンタ・コンタクトとして働き、動作では複数の発光領域をコンタクトさせるために働く。カウンタ・コンタクトを、そのときには例えば、半導体積層体の上面に配置する。発光領域の凹部には、好ましくはカウンタ・コンタクトが全体的にまたは部分的になく、その結果、凹部の領域内では、放射は、半導体積層体から出射することができる。発光領域が動作しているときには、電圧を、そのときには例えば、カウンタ・コンタクトと発光領域に関連付けられたコンタクト素子との間に印加する。コンタクト素子に関連付けられた発光領域は、そのときには電磁放射を放出する。カウンタ・コンタクトが上面の領域内で特に厚い、例えば、少なくとも５μｍまたは１０μｍまたは２０μｍの厚さである場合には、これは、実効的に深い凹部をもたらすことができる。そのとき、凹部を、より多くの変換体材料で適切に埋めることができる、または埋める高さを大きくすることができ、これにより、活性層で発生した放射の吸収確率もまた、変換体材料により大きくなる。
【００３５】
上面の連続的で切れ目のないカウンタ・コンタクトは、上に述べたように、例えば、カウンタ・コンタクトが、上面への平面視では、分離部のすべてまたは分離部の格子全体を覆って被覆することを意味することが理解される。カウンタ・コンタクトは、このように平面視では、分離部のように、発光領域の凹部の周りに完全に広がることができる。単一のカウンタ・コンタクトが、好ましくは発光領域のすべてをコンタクトさせるために十分である。特に、カウンタ・コンタクトは、少なくとも８０％または少なくとも９０％または少なくとも９５％の程度まで上面で分離部を覆って被覆する。
【００３６】
少なくとも１つの実施形態によれば、カウンタ・コンタクトは、光反射性材料または光吸収性材料を含む。特に、カウンタ・コンタクトは、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈまたはＡｌなどの金属を含むことができるまたはから形成されてもよい。カウンタ・コンタクトがＩＴＯまたは酸化亜鉛、短くＺｎＯなどのＴＣＯを含むことまたは形成されることも可能である。
【００３７】
少なくとも１つの実施形態によれば、カウンタ・コンタクトは、分離部の上面だけでなく側面でも分離部を被覆する。側面はここでは、活性層を横切って延び、凹部を横方向に画定する分離部の面である。特に、すべての分離部の側面を、カウンタ・コンタクトで少なくとも８０％または９０％または９５％の程度まで被覆することができる。そのとき、カウンタ・コンタクトは、好ましくは、半導体積層体をコンタクトさせることだけでなく、凹部の領域で発生したまたは変換された発光領域の電磁放射が隣接する発光領域へと分離部を通過することができず、むしろ分離部の側面により前もって反射されるまたは吸収されることを確実にする。これが、隣接する発光領域またはピクセル間のコントラスト比をさらに大きくする。
【００３８】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体の底面には、分離部の領域内にコンタクト素子がない。このようにして、有利には、活性層が分離部の領域内では動作中には放射をわずかしか発生しないまたは発生しないことを確実にする。例えば、この目的のために絶縁層、例えば、ＳｉＯ２などの酸化シリコンを、分離部の領域内の底面に設ける。有利には、この絶縁層は、半導体積層体から遠くの平坦な面を凹部の領域内に設けられたコンタクト素子とともに形成する、すなわち、コンタクト素子および絶縁層は、側面視で相互に同じ高さで終わる。コンタクト素子および絶縁層から形成されるこのような平坦な層は、例えば、直接ボンディングなどのウェハ・ボンディング法を使用して底面にキャリアを付けるために特に有利であり、ウェハ・ボンディング法では、ウェハが、ファン・デル・ワールス力および／または水素架橋結合および／または共有結合によって半導体積層体に機械的にしっかりと接合され、その結果、追加の中間層は、必要ない。
【００３９】
少なくとも１つの実施形態によれば、共通アクティブ・マトリックス素子を、複数のコンタクト素子に対して底面に付ける。アクティブ・マトリックス素子は、例えば、個々のコンタクト素子を選択的に電気的に作動させる際に働く。アクティブ・マトリックス素子は、例えば、複数のトランジスタ、例えば、薄膜トランジスタまたはＣＭＯＳトランジスタを含み、トランジスタは、底面上のコンタクト素子と同じ、好ましくは行列状の配列を有する。トランジスタを、例えば、基板、例えば、ガラス基板またはプリント回路基板またはＳｉウェハ上に設けることができる。この場合には、コンタクト素子およびしたがって半導体積層体の発光領域は、各トランジスタと明確に関連付けられる。さらに、アクティブ・マトリックス素子上での電源接続は、例えば、半導体積層体の各発光領域と明確に関連付けられる。特に、アクティブ・マトリックス素子を、半導体積層体に直接ボンディング法によって接合することができる。アクティブ・マトリックス素子は、例えば、コンタクト素子を電気的に作動させる際に働くだけでなく、むしろ半導体積層体に対する機械的負荷支持機能も有する。特に、アクティブ・マトリックス素子は、このようにキャリアとして働き、半導体チップ全体の自己支持および機械的な安定性を与える。
【００４０】
あるいは、例えば、薄膜トランジスタをアクティブ・マトリックス素子として使用する場合には、アクティブ・マトリックス素子を、半導体積層体のコンタクト素子の上に直接製造するまたは堆積することもできる。この場合には、半導体チップは、半導体積層体およびアクティブ・マトリックス素子の機械的な安定化を確実にする追加のキャリアを含むことができる。
【００４１】
少なくとも１つの実施形態によれば、発光領域の凹部の横方向の大きさは、上面から活性層の方向に減少する。凹部は、好ましくは、活性層に平行に延びる基底面をさらに含む。基底面と活性層との間の平均距離は、そのときには好ましくは、分離部の高さよりも小さい。
【００４２】
そのとき、凹部の基底面は、凹部の領域内で発生した電磁放射が半導体積層体からアウトカップルするための放射アウトカップリング面として働くことができる。この目的のために、基底面は、例えば、意図的に導入した粗面化部を追加で含むことができ、例えば、≧２００ｎｍの粗さを有する。基底面のこのような粗面化部は、凹部の基底面からのアウトカップリング効率を大きくすることができる。あるいは、基底面が、凹部の領域内で平滑化されることまたは基底面の粗さが≦２００ｎｍまたは≦１００ｎｍまたは≦５０ｎｍであることも可能である。このような平滑化した基底面が基底面からのアウトカップリング効率を低下させるはずであるとはいえ、他方ではこのような平滑な表面は、結果としてより少ない散乱をもたらし、これが隣接する発光領域間の光学的クロストークをさらに減少させる。
【００４３】
好ましくは連続的で切れ目のない基底面は、例えば、分離部の側面によって完全に横方向に取り囲まれ、側面は、基底面から放出される放射を反射するまたは吸収することができる。基底面には、好ましくは部分的にまたは完全にカウンタ・コンタクトがない。
【００４４】
少なくとも１つの実施形態によれば、活性層から見たときに、分離部は、上面の方向に先が細くなり、その結果、頂部の領域内の分離部の幅は、分離部の最大幅の１／１０以下または１／５０以下または１／１００以下の大きさであり、特に頂部の横方向の大きさは、分離部の最大の大きさと比較して無視できる程度に小さいことがある。分離部のこのような構成は、さらに下記に説明する製造方法にとって特に有利である。
【００４５】
少なくとも１つの実施形態によれば、外部の影響からカウンタ・コンタクトを保護する保護層を、半導体積層体から遠くのカウンタ・コンタクトの側に設置する。保護層は、カウンタ・コンタクトを少なくとも一部、特に完全に被覆する。例えば、保護層は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＴａＮｘ、ＴｉＯ２、パリレン、ポリウレタン・コーティング材料、またはエポキシ含有コーティング材料を含むまたはこれらから構成される。
【００４６】
少なくとも１つの実施形態によれば、発光領域の凹部の横方向の大きさは、少なくとも１μｍまたは少なくとも５μｍまたは少なくとも１０μｍである。代替でまたはそれに加えて、凹部の横方向の大きさは、≦３００μｍまたは≦１００μｍまたは≦５０μｍである。凹部の横方向の大きさは、特に、最大の横方向の大きさまたは凹部の基底面の最大の横方向の大きさをここでは呼ぶことが理解される。
【００４７】
少なくとも１つの実施形態によれば、２つの凹部間の分離部の最大幅は、発光領域の凹部の横方向の大きさの少なくとも１０％または少なくとも２０％または少なくとも２５％である。代替でまたはそれに加えて、分離部の最大幅は、凹部の横方向の大きさの≦１００％または≦５０％または≦３０％である。
【００４８】
少なくとも１つの実施形態によれば、分離部の領域内の半導体積層体の厚さは、薄くとも５μｍまたは薄くとも６μｍまたは薄くとも７μｍである。代替でまたはそれに加えて、分離部の領域内の半導体積層体の厚さは、≦１２μｍまたは≦１０μｍまたは≦８μｍである。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態によれば、分離部の側面は、活性層に対して斜めに広がり、活性層と例えば、少なくとも３０°または少なくとも６０°または少なくとも８０°の角度を形成する。代替でまたはそれに加えて、分離部の側面と活性層との間の角度は、９０°以下または８０°以下または６０°以下である。
【００５０】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体の活性層は、動作しているときにスペクトルの青色領域またはスペクトルのＵＶ領域の放射を発生する。この目的のために、半導体積層体は、例えば、窒化物化合物半導体材料系である。
【００５１】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体チップは、複数のピクセル・グループを有する。各ピクセル・グループを、例えば、相互に隣接して配置された少なくとも３つの発光領域から形成する。例えば、各ピクセル・グループ内では、第１の発光領域の凹部を、第１の、例えば、赤色変換体材料で埋め、第２の発光領域のさらなる凹部を、第２の、例えば、緑色変換体材料で埋める。第３の発光領域の凹部は、例えば、いずれか、青色変換体材料を含むまたは変換体材料がない。全体としては、このようにしてピクセル・グループの各々は、赤−緑−青発光ユニットとして働くことができる。発光領域を好ましくは、個別にかつ相互に独立して作動させることができるので、各ピクセル・グループの赤−緑−青を放出する発光領域を、個別にかつ相互に独立して作動させることもできる。このようにして、カラー発光するピクセル化したディスプレイを製造することができる。
【００５２】
少なくとも１つの実施形態によれば、ピクセル・グループを、半導体積層体の上面に行列に配置する。各ピクセル・グループの３つの発光領域を、この場合には、例えば、１つの行に配置する。
【００５３】
さらに、ここで説明した半導体チップを含む投影装置を提供する。半導体チップの下流には、光学系を、すなわち、レンズ、鏡、プリズム、偏向素子およびレンズ絞りなどの光学素子の構成物を配置することができる。光学系によって、半導体チップにより放出される画像の実像または虚像を、そのときには生成することができ、投影表面に表示することができる。
【００５４】
半導体チップを製造するための方法を、さらに提供する。方法は、上に説明したような半導体チップを製造するために特に適していることがある。したがって、半導体チップの特徴は、方法に対しても開示され、逆もまた同様である。
【００５５】
方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡでは、半導体積層体を成長基板の上に成長させる。成長基板を、例えば、シリコン基板またはサファイア基板とすることができる。バッファ積層体を、より良い成長条件を実現するために半導体積層体と成長基板との間に配置することもできる。成長した半導体積層体は、特に電磁放射を発生するための活性層を含む。
【００５６】
少なくとも１つの実施形態によれば、さらなるステップＢでは、コンタクト素子を、成長基板から遠くの半導体積層体の底面に設ける。
【００５７】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣでは、キャリアを、半導体積層体の底面に付ける。
【００５８】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＤでは、成長基板を、例えば、エッチング・プロセスまたはポリシング・プロセスまたはレーザ・プロセスによって部分的にまたは完全に取り外す。プロセスでは、底面とは反対にある半導体積層体の上面を、好ましくは露出させる。
【００５９】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＥでは、発光領域を、半導体積層体に形成する。これを特に、半導体積層体への凹部の導入を介して実行する。プロセスでは、凹部は、露出した上面から活性層の方向に延びるが、好ましくは活性層を貫通しない。さらに、凹部の形成で、半導体積層体から構成される分離部が残り、上面への平面視では、それぞれの凹部を完全に取り囲む連続したウェブを形成する。凹部を、例えば、エッチング・プロセスを使用し、パターンを形成したマスクを用いて形成する。
【００６０】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＦでは、パターンを形成したカウンタ・コンタクトを上面に設け、その結果、半導体積層体の分離部が、少なくとも一部、カウンタ・コンタクトにより被覆されるが、凹部では、少なくとも一部にはカウンタ・コンタクトが残らない。
【００６１】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡからＦを、記述した順序で実行する。あるいは、ステップＦを、ステップＥの前に実行することもできる。そのとき、パターンを形成したカウンタ・コンタクトは、例えば、発光領域の導入のためにエッチング・マスクとして働くことができる。
【００６２】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＥでは、活性層から見たときに、分離部は上面の方向に先が細くなるように、分離部を形成する。ステップＦでは、切れ目のない連続的なカウンタ・コンタクト層を、次いでキャリアから遠くの半導体積層体の側面の表面全体を覆って設けることができる。引き続いて、切れ目のない連続的な保護層を、次いで好ましくは、キャリアから遠くのカウンタ・コンタクト層の側面の表面全体を覆って設ける。引き続くステップでは、方向性エッチング法を次いで使用することができ、方向性エッチング法では、凹部の基底面の領域内よりも遅いエッチング速度で分離部の側面の領域内で、保護層をエッチング除去する。凹部の基底面は好ましくはエッチング法の主エッチング方向に垂直に延び、一方、側面は主エッチング方向に＜９０°の角度で延びる方向性エッチング法を使用するので、基底面の領域内のより広い範囲にわたるエッチング除去は、自動的である。これによって、方向性エッチング法の後で、側面は薄くなった保護層により依然として完全に被覆され、一方、基底面には保護層が部分的にまたは完全にないことを確実にすることができる。カウンタ・コンタクト層を、次いで、基底面の領域内で露出させる。次のステップでは、さらなるエッチング法を次いで使用することができ、さらなるエッチング法では、側面上の保護層がマスクとして働き、カウンタ・コンタクト層を、凹部の基底面の領域内で部分的にまたは完全に除去する。
【００６３】
先が細くなる分離部は、このように分離部へカウンタ・コンタクトを設けるための自己調節法を可能にする。ある程度の調節公差をも考慮しなければならないリソグラフィ法またはマスク製造法を不要にすることが可能である。
【００６４】
少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＧでは、半導体積層体内の１つまたは複数の凹部を、変換体材料で部分的にまたは完全に埋める。埋めることを、例えば、インクジェット印刷プロセスまたはエアロゾル・ジェット・プロセスまたはディスペンシングまたはスクリーン印刷によって進めることができる。
【００６５】
ここで説明するオプトエレクトロニクス半導体チップおよびオプトエレクトロニクス半導体チップを製造するためにここで説明する方法を、例示的な実施形態を参照して下記に非常に詳細に説明する。個々の図において同じである要素を、同じ参照番号を用いて示している。要素間の関係を、正確な縮尺で示していない、しかしながら、どちらかといえば、理解を助けるために、個々の要素を誇張して大きく示すことがある。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図２】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図３】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図４】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図５】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図６】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図７】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図８】オプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を模式的に表示する図
【図９Ａ】オプトエレクトロニクス半導体チップを製造するための方法ステップを模式的に表示する図
【図９Ｂ】オプトエレクトロニクス半導体チップを製造するための方法ステップを模式的に表示する図
【図９Ｃ】オプトエレクトロニクス半導体チップを製造するための方法ステップを模式的に表示する図
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１は、半導体積層体１が付けられているアクティブ・マトリックス素子６の形態のキャリアを有する半導体チップ１００を示している。半導体積層体１は、第１の波長１０の電磁放射を発生するための活性層１１をさらに含む。半導体積層体１は、例えば、ＩｎＧａＡｌＮ系であり、一方で活性層１１は、例えば、ｐｎ接合部である。さらに、半導体積層体１は、活性層１１に平行に延び、活性層１１から最も遠くに半導体積層体１の領域を含む上面２を含む。上面２の反対に、半導体積層体１は、底面３を含み、底面３は、同様に活性層１１に平行に延び、同様に活性層１１から最も遠くに半導体積層体１の領域を含む。底面３は、アクティブ・マトリックス素子６に面する。
【００６８】
複数の凹部が、さらに半導体積層体１中へと導入されてきており、凹部は、上面２から活性層１１の方向に延びるが、活性層１１を突き抜けない。本事例において、示した断面図では、凹部は、頭を切った円錐または角錐を上下逆にした形を取り、各凹部の基底面２３が、活性層１１に平行に延びる。個々の凹部は、分離部２１によって活性層１１に平行な横方向に相互に分離され間隔を空けられている。分離部２１は、ここでは半導体積層体１の一部を形成し、その結果、半導体チップ１００の全体が、一体に形成された単一の連続する半導体積層体１を含む。分離部２１の側面２２は、活性層１１に対して斜めに延び、半導体積層体１内で凹部を横方向に画定する。
【００６９】
さらに、例えば、Ａｌのカウンタ・コンタクト３１が、上面２の領域内の分離部２１のプラトー状の頂部に設けられており、上記のカウンタ・コンタクトは、半導体積層体１を電気的にコンタクトさせる際に役に立つ。図１に示した本事例では、分離部２１の側面２２にはカウンタ・コンタクト３１がない。カウンタ・コンタクト３１を、アクティブ・マトリックス素子６にボンディング・ワイヤにより横方向に電気的に接続する。
【００７０】
アクティブ・マトリックス素子６と半導体積層体１の底面３との間に、さらに、コンタクト素子３０を、凹部の領域内に設ける。上面２への平面視では、コンタクト素子３０は、凹部または凹部の基底面２３により覆われ完全に被覆される。１つのコンタクト素子３０を、１対１で各凹部と関連付ける。
【００７１】
さらに、例えば、酸化シリコンから構成される絶縁層を、分離部２１の領域内のコンタクト素子３０の間に設ける。絶縁層を、好ましくは、分離部２１の領域全体にわたり底面３上に配置する。
【００７２】
さらに、図１では、絶縁層は、半導体積層体１から遠くの側でコンタクト素子３０と同じ高さで終わり、その結果、絶縁層およびコンタクト素子３０が、平坦な主面を有する層を一緒に形成する。アクティブ・マトリックス素子６を、平坦な主面のうちの１つに、例えば、直接ボンディング法によって付ける。
【００７３】
コンタクト素子３０は、図１の例では、相互に積み重ねられた２つの層から構成され、活性層１１に面する層は、例えば、Ａｇのミラー層である。活性層１１から遠くのコンタクト素子３０の層は、好ましくは、アクティブ・マトリックス素子６へのボンディング層として働き、例えば、ＮｉまたはＡｌまたはＣｕから構成される。
【００７４】
図１の例では、個々のコンタクト素子３０を、アクティブ・マトリックス素子６内に同様に配置されたシフト・レジスタへ個別に作動可能なトランジスタ、例えば、薄膜トランジスタを介して電気的に接続する。これが、個々のコンタクト素子３０を、個別にかつ相互に独立して作動させるまたは通電することができることを確実にする。図１に示したように、コンタクト素子３０を作動させると、荷電キャリアを、半導体積層体１へと活性層１１の方向にコンタクト素子３０により注入する。底面３上のすべてのコンタクト素子３０に対する共通カウンタ・コンタクトとして働く上面２上に設けられたカウンタ・コンタクト３１から、反対に帯電した電荷キャリアを、活性層１１の方向に分離部２１を介して注入する。活性層１１内での電荷キャリアの再結合で、放射は、好ましくは、それぞれの作動したコンタクト素子３０の周りの領域においてのみ生じる。発生した第１の波長１０の放射は、次いで、基底面２３を介して半導体積層体１から出射する。
【００７５】
このようにして、半導体積層体１を、相互に隣接して横方向に配置された多数の発光領域２０へと細分化する。発光領域２０は、電磁放射が半導体積層体１からアウトカップルされ、上面２への平面視で見たときに、別々の画素またはピクセルとして観察者に視認される領域である。分離部上に設けられたカウンタ・コンタクト素子３１を有する分離部２１を、各場合において発光領域２０の間に配置する。絶縁層のために分離部２１の領域では放射が発生しないまたはほとんど発生しないという理由で、またカウンタ・コンタクト３１が分離部２１に設けられているという理由で、事実上放射は、半導体積層体１から分離部２１を介して出射しない。平面視では、分離部２１は、このように隣接する発光領域２０間のおそらく暗い光学的な境界を形成する。さらに、図１の半導体チップ１００の構成のために、各発光領域２０の横方向の大きさは、関係する凹部の横方向の大きさにより規定される。
【００７６】
図１では、さらに、凹部のうちのいくつかを、変換体材料５で埋める。変換体材料５は、例えば、発光性有機分子または量子ドットを含み、これらはシリコンまたはアクリレートの透明基質材料に導入される。基底面２３を介してそれぞれの凹部内に放出された第１の波長１０の光は、少なくとも一部、第１の波長１０とは異なる第２の波長５０の光へと変換体材料５によって変換される。半導体チップ１００が動作しているときに活性層１１により放出された青色光は、例えば、赤色光または緑色光へと変換体材料５により変換される。凹部は、特に、変換体材料５で埋めるための型として働く。分離部２１は、変換体材料５が隣接する凹部へとオーバーフローすることを防止する。
【００７７】
図２の例示的な実施形態は、半導体チップ１００の上面２への平面図を示している。本事例では半導体積層体１内の凹部の基本形状は、長方形であり、凹部を規則的な長方形の行列パターンに配置する。凹部の間の分離部２１は、切れ目のない状態で半導体積層体１内の凹部を完全に取り囲む長方形の網目状格子を形成する。コンタクト素子３１を、分離部２１に余すところなく設ける、すなわち、コンタクト素子３１は、凹部の格子を再現し、同様に切れ目のない連続的な構成である。特に、カウンタ・コンタクト３１は、複数の凹部の間に形成され、凹部を横方向に完全に取り囲む。
【００７８】
図２の例では、各場合において、３つの隣り合う発光領域２０は、ピクセル・グループ２００へとまとめられていることが、さらに明らかである。ピクセル・グループ２００を、同様に、上面２に行列に配置する。各ピクセル・グループ２００において、第１の凹部を赤色変換体材料５で、また第２の凹部を緑色変換体材料５で埋める。第３の凹部には変換体材料がない。例えば、半導体積層体１の活性層１１が青色光を発光する場合には、例えば、青色光は、少なくとも一部、赤色光へと赤色変換体材料により、また少なくとも一部、緑色光へと緑色変換体材料により変換される。青色光は、第３の凹部を介して放出される。全体として、各ピクセル・グループ２００は、このように、３つの異なる配色のピクセルの青−赤−緑発光ユニットを形成する。このような構成は、例えば、多色性発光ピクセル・ディスプレイの形態を取る図２の半導体チップ１００をもたらす。
【００７９】
図３の例示的な実施形態は、図１に類似する半導体チップ１００を示している。しかしながら、図１と対比して、図３では、分離部２１の側面２２を、カウンタ・コンタクト３１でやはり完全に被覆する。カウンタ・コンタクト３１は、この場合には好ましくはＡｇまたはＡｌなどの反射性材料を含む。そのとき、凹部の基底面２３から半導体積層体１を出射する放射は、分離部２１を通り隣接する凹部に入ることができない。したがって、完全に被覆された分離部２１は、隣接する発光領域２０間の特に高いコントラスト比を確実にする。
【００８０】
図３の例示的な実施形態とは違って、図４の例示的な実施形態では、活性層１１から見たときに、分離部２１は上面２の方向に先が細くなるように、各分離部２１を構成する。そのとき、上面の領域における分離部２１の横方向の大きさは、例えば、分離部２１の最大の横方向の大きさと比較して無視できる程度に小さい。図４の例示的な実施形態でもまた、分離部２１の側面２２は、カウンタ・コンタクト３１で完全に被覆されている。
【００８１】
図５の例示的な実施形態は、カウンタ・コンタクト３１がボンディング・ワイヤによってアクティブ・マトリックス素子６と接触しないことが図３の例示的な実施形態とは異なる。代わりに、カウンタ・コンタクト３１はここでは、半導体積層体１を越えて横方向に突出し、アクティブ・マトリックス素子６まで半導体積層体１の側面を覆って引き出される層の形態を取る。そこでは、カウンタ・コンタクト３１を、アクティブ・マトリックス素子６のシフト・レジスタと電導的に接続する。図５に示したものとは違い、カウンタ・コンタクト３１は、好ましくは、絶縁層によって少なくとも半導体積層体１の側面の領域で半導体積層体１とは絶縁され、その結果、動作中には、カウンタ・コンタクト３１により半導体積層体１内では短絡が生じない。
【００８２】
さらに、図５では、前述の例示的な実施形態では変換体材料５がなかった凹部は、ここでは透明フィラー材料で埋められている。意図したように動作すると、透明フィラー材料は、活性層１１により放出された光を変換しない、または非常に限られた量しか変換しない。透明フィラー材料は、ここでは、例えば、凹部の領域における外部の影響から半導体積層体１を保護するように働く。透明フィラー材料は、上に述べた透明基質材料について使用した材料と同じであってもよい。
【００８３】
図５の例示的な実施形態とは異なり、図６の例示的な実施形態では、保護層７が半導体積層体１に追加で設けられている。保護層７は、ここでは少なくとも一部、凹部の領域内で半導体積層体１と直接接触しており、半導体積層体１と変換体材料５との間に配置されている。例えば、保護層７は、凹部の基底面２３を完全に被覆する。さらに、保護層７は、分離部２１の側面２２および上面にも設けられている。保護層７は、そのときには分離部２１に設けられたカウンタ・コンタクト３１を覆って好ましくは完全に被覆する。保護層７は、外部の影響から、特に酸化からまたは水分の侵入からカウンタ・コンタクト３１を保護する。図６では、保護層７を、例えば、全表面を覆って設けられた連続的で切れ目のない保護層７として構成する。
【００８４】
図６におけるように、図７の例示的な実施形態では、各分離部２１を、保護層７により完全に被覆する。しかしながら、図７では、凹部の基底面２３には、保護層７がない。例えば、変換体材料５で凹部を埋める前に、エッチング法を使用して凹部の領域から保護層７を除去することで、このような構成を実現することができる。
【００８５】
図８では、保護層７は、図６の例示的な実施形態のように、変換体材料５と半導体積層体１との間に配置されないが、むしろ保護層７をここでは、半導体積層体１の全体を覆うポッティング化合物として設ける。保護層７をこのように、活性層１１から遠くの変換体材料５の側に配置する。特に、保護層７は、すべての凹部、すべての分離部２１および半導体積層体１のすべての側面を覆って完全に被覆する。
【００８６】
図９Ａは、ここに説明した半導体チップ１００を製造するための方法ステップを示している。方法ステップでは、半導体積層体１は、半導体積層体１用の成長基板ではないアクティブ・マトリックス素子６に既に付けられている。さらに、凹部が、例えば、エッチング法によって半導体積層体１へと上面２から既に導入されている。凹部を完全に取り囲み残っている分離部２１は先が細くなる断面形状を有するように、凹部はここでは導入されている。さらに、連続的で切れ目のないカウンタ・コンタクト層３１０が、半導体積層体１の表面全体を覆ってアクティブ・マトリックス素子６から遠くの半導体積層体１の側に既に設けられている。カウンタ・コンタクト層３１０は、凹部の基底面２３および分離部２１のすべての側面２２を完全に被覆する。さらに、保護層７が、アクティブ・マトリックス素子６から遠くのカウンタ・コンタクト層３１０の側に設けられており、上記の保護層は、同様に連続的かつ切れ目がなく、カウンタ・コンタクト層３１０の表面全体を覆って設けられている。保護層７は、例えば、ＳｉＯ２などの酸化シリコンから構成され、一方で、カウンタ・コンタクト層３１０は、例えば、Ａｇから構成される。
【００８７】
図９Ａは、保護層７が、アクティブ・マトリックス素子６から遠くの側から、反応性イオン・エッチングなどの方向性エッチング法７０を用いてどのように処理されるかをさらに示している。方向性エッチング法７０は、保護層７が分離部２１の側面２２上よりも凹部の基底面２３の領域内でより多く除去されることを可能にする。
【００８８】
この方向性エッチング法７０の可能性のある結果を図９Ｂに示す。図９Ｂでは、保護層７は、凹部の基底面２３の領域内で完全に除去されている。方向性エッチング法７０の主エッチング方向に対して９０°以外の角度で側面２２が延びるので、側面２２の領域内で保護層７を同時に完全には除去しないことが可能である。分離部２１の側面２２は、このように保護層７により全体にわたり依然として完全に被覆されている。
【００８９】
図９Ｂは、さらに、さらなるエッチング法８０、例えば、湿式化学エッチング法が、アクティブ・マトリックス素子６から遠くの側からどのようにして実行されるかを示している。エッチング法８０では、側面２２上の保護層７は、ここでは、さらなるエッチング法８０によりほとんどまたはほんのわずかしかアタックされないマスク構造として働く。この目的のために、カウンタ・コンタクト層３１０をここで、保護層７のない凹部２３の領域内でさらなるエッチング法８０により部分的にまたは完全に除去する。
【００９０】
このさらなるエッチング法８０の結果を、図９Ｃに示し、図９Ｃでは、凹部の基底面２３には、カウンタ・コンタクト層３１０および保護層７の両方とも完全にない。保護層７およびカウンタ・コンタクト層３１０は、単に分離部２１の側面２２上に残る。
【００９１】
図９Ａから図９Ｃに図示した方法は、このように、カウンタ・コンタクト３１のパターンを形成するために必要とされる複雑なマスク形成およびリソグラフィ法を用いずに、分離部２１が共通にパターンを形成したカウンタ・コンタクト３１を形成することを可能にする。代わりに、方法はここでは、分離部２１は先が細くなるという事実を使用する自己調節法である。
【００９２】
ここで説明した発明は、例示的な実施形態を参照して与えられた説明によっては限定されない。むしろ、本発明は、新規な特徴またはその組合せが特許請求の範囲または例示的な実施形態にそれ自体明示的に列挙されていない場合でさえ、いずれかの新規な特徴および、特に特許請求の範囲の特徴の任意の組合せを含む特徴の任意の組合せを包含する。
【００９３】
本特許出願は、独国特許出願第１０  ２０１４  １１２  ５５１．７号の優先権を主張するものであり、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
【符号の説明】
【００９４】
１  半導体積層体
２  上面
３  底面
５  変換体材料
６  アクティブ・マトリックス素子
７  保護層
１０  第１の波長の放射
１１  活性層
２０  発光領域
２１  分離部
２２  分離部２１の側面
２３  凹部の基底面
３０  コンタクト素子
３１  カウンタ・コンタクト
５０  第２の波長の放射
１００  半導体チップ
２００  ピクセル・グループ
【図１】
0006510632.tif 000002
【図２】
0006510632.tif 000003
【図３】
0006510632.tif 000004
【図４】
0006510632.tif 000005
【図５】
0006510632.tif 000006
【図６】
0006510632.tif 000007
【図７】
0006510632.tif 000008
【図８】
0006510632.tif 000009
【図９Ａ】
0006510632.tif 000010
【図９Ｂ】
0006510632.tif 000011
【図９Ｃ】
0006510632.tif 000012