(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を発する半導体デバイスが、
放射線を発する活性層（１０）を有する多層構造体（１００）と、
前記の多層構造体（１００）内に電流供給するための電気コンタクト（３０，４０）と、
前記活性層（１０）から発せられた放射線の大部分に対して透過性である、放射線を透過するウィンドウ層（２０）とを備え、このウィンドウ層（２０）は、
多層構造体（１００）の、半導体デバイスの主要な放射方向とは反対側にだけ配置されており、
少なくとも１つの側壁（２０）を有し、
当該側壁（２０）は、少なくとも第１の側壁部（２０ａ）と、前記多層構造体（１００）に対して垂直に延在する第２の側壁部（２０ｂ）とを有しており、
前記第１の側壁部（２０ａ）は、前記放射線を外部に放射するために、
（ａ） 前記多層構造体に対して垂直方向にある、半導体ボディの中心軸（５０）に向かって錐体状に先細りになっているか、又は
（ｂ） 半導体ボディの外側から見て凹面状に先細りになっているか、又は
（ｃ） 前記中心軸（５０）に向かって多層構造体側から階段状に先細りになっており、
該第１の側壁部は、多層構造体から背面側までのさらなる延長方向で見て前記第２の側壁部（２０ｂ）に移行し、
第２の側壁部（２０ｂ）を有するウィンドウ層（２０）の部分は半導体デバイス用の取付ソケットを形成する、放射線を発する半導体デバイス。
【請求項２】
ウィンドウ層（２０）が多層構造体（１００）の成長のために利用された成長基板から製造されている、請求項１記載の半導体デバイス。
【請求項３】
ウィンドウ層（２０）の材料の屈折率が多層構造体（１００）の材料の屈折率よりも大きい、請求項１又は２記載の半導体デバイス。
【請求項４】
ウィンドウ層（２０）の材料の屈折率が活性層（１０）の材料の屈折率よりも大きい、請求項１から３までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項５】
ウィンドウ層（２０）は炭化ケイ素からなるか又はＳｉＣベースであり、多層構造体は窒化物ベースの半導体材料から製造されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項６】
ウィンドウ層（２０）は炭化ケイ素からなるか又はＳｉＣベースであり、多層構造体はＧａＮ−ベースの半導体材料から製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項７】
ウィンドウ層（２０）の全側面が第１の側壁部（２０ａ）及び第２の側壁部（２０ｂ）を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項８】
第１の側壁部（２０ａ）は平坦な傾斜する面であり、この面は中心軸（５０）との間で角度（α）をなし、この角度は２０°〜３０°である、請求項１から７までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項９】
半導体デバイスが長方体形のラテラルな断面を有し、ウィンドウ層（２０）の４つの全ての側面が平坦な傾斜する第１の側壁部（２０ａ）を有し、かつ多層構造体（１００）の辺の長さ対取付ソケットの辺の長さの比率が１．５〜２である、請求項５、６、７及び８記載の半導体デバイス。
【請求項１０】
半導体デバイスが長方体形のラテラルな断面を有し、ウィンドウ層（２０）の４つの全ての側面が平坦な傾斜する第１の側壁部（２０ａ）を有し、かつ多層構造体（１００）の辺の長さ対取付ソケットの辺の長さの比率が１．３５である、請求項５、６、７、８及び９記載の半導体デバイス。
【請求項１１】
少なくとも第１の側壁部（２０ａ）が粗面化されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項１２】
活性層は、紫外線、青及び／又は緑のスペクトル領域の放射線を発するために適している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
ウィンドウ層が透明に形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
取付ソケットの下側にコンタクトが配置されていて、グリットコンタクトとして形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
前記中心軸（５０）に向かって錐体状に先細りになっている前記第１の側壁部（２０ａ）は、前記の多層構造体側から見て前記第２の側壁部（２０ｂ）との間で鋭角をなしている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の半導体デバイス。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項記載の放射線を発する半導体デバイスを備えた放射線を発する光学素子において、この光学素子が傾斜する側壁又は放物線状の側壁（３５０）を備えたリフレクタウェル（４１０）を有し、前記のリフレクタウェル（４１０）内に前記の半導体デバイスは、そのウィンドウ層（２０）がリフレクタウェル底部（４３０）に向けられて取り付けられている、放射線を発する光学素子。
【請求項１７】
リフレクタウェルの側壁が反射を向上させる材料で被覆されている、請求項１６記載の放射線を発する光学素子。
【請求項１８】
半導体デバイスから背後に発せられる放射線が傾斜する側壁によって活性層に向かう１つの同じ方向で最も広い範囲に上方へ反射するようにリフレクタウェルの側壁が構成されている、請求項１６又は１７記載の放射線を発する光学素子。
【請求項１９】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の放射線を発する半導体デバイスの製造方法において、次の工程：
大面積の基板ウェハ（２０）上に多数の相互に積み重ねて配置された多層構造体（１００）を製造する工程、
第１の側壁部（２０ａ）の所定の形状のネガ型を有する付形エッジ（Ｒ）を備えたカッティングブレード（８０）を用いて、基板背面から基板ウェハ（２０）に、カッティングブレードのブレード状の部分が基板内へカッティングにより入り込むほどの所定の深さまで切り込みを入れる工程、
切り込み部に沿ってウェハを切り離す工程、及び
切り離されたデバイスをさらに加工する工程を有する、放射線を発する半導体デバイスの製造方法。
【請求項２０】
破断法又は第２のカッティングによって切り離しを行う、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
基板背面から切り込みを入れる前に、基板もしくは多層構造体の露出表面に金属コンタクトを製造する、請求項１９又は２０記載の方法。
【請求項２２】
Ｖ字型のエッジを備えたカッティングブレードを用いて切り込みを入れる、請求項１９から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記の多層構造体側から見て、前記の多層構造体に対して最初の鋭角から垂直にまで経過する窓の側面の流れるような移行部が生じる、
請求項１５に記載の半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は、放射線を発する活性領域を備えた多層構造体に放射線を発するためのウィンドウ層が配置されている放射線を発する半導体デバイスに関する。
【０００２】  本発明は、特に、ＳｉＣベースの成長基板上に設置された窒化物ベースの活性多層構造体を備えた放射線を発する半導体デバイス及び前記のような放射線を発する半導体デバイスが設置された放射線を発する光学素子に関する。
【０００３】  本発明は、さらに、放射線を発する半導体デバイスの製造方法並びにこの種の半導体ボディを備えた光学素子の製造方法にも関する。
【０００４】  一般に、放射線を発する光学素子、特に発光ダイオード素子について、現在のところ、主にもっぱら長方体の形の放射線を発する半導体デバイスが使用されており、この半導体デバイスは一般に透明な注入材料中に埋め込まれている。著しい難点は、この場合、通常の光学半導体デバイスの半導体材料の屈折率（ｎ＞２．５）と通常の提供される注入材料の屈折率（例えばエポキシ樹脂；ｎＥｐｏｘｙ≒１．５）との著しい差にある。半導体ボディと注入材料との間の界面での全反射の臨界角は従って著しく小さい。このことが、チップ表面での全反射により活性領域内で生じた光の大部分が半導体ボディから外側へ放射されず、その内部で失われてしまう原因となる。従って、光を生じるために半導体デバイスに流される所定の電流によって、このデバイスの輝度は限定される。
【０００５】  エピタキシャル層構造体が基板（例えば炭化ケイ素−基板）上に配置されており、この基板がエピタキシャル層構造体よりも高い屈折率を有するＧａＮベースの発光ダイオードの場合、さらに、従来の長方体の形のチップ形状では基板側面を通して外側へ放射される放射線成分は基板側面に対して著しい鋭角でチップ背面の方向へ放射されるという特別な問題が生じる。従ってこの放射線は著しい傾斜角でかつチップが固定されているケーシング取付面上のチップの極めて近くに当たる。このことは、第１に鋭角の入射角に基づき放射線の大部分がチップ取付面内に吸収され、第２に、放射線の特定量がチップの固定のために通常使用される導電性接着剤に当たりそれにより吸収されてしまうという著しい危険性が生じるという欠点が生じる。
【０００６】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０７７５８号明細書には、放射線を発する半導体ボディが提案されており、この場合、半導体ボディの予定された放射方向への活性領域の発光効率の向上のために、いわゆる一次ウィンドウ層が後から配置されており、その直線的な側面は多層のヘテロ構造体の延在面との間で鈍角をなしている。この直線的な側面は活性層の平面との間で１１０°〜１４０°の鈍角をなしている。この一次ウィンドウ層は、この場合、成長基板又はその上に特別に成長させたエピタキシャル層により形成されている。
【０００７】  さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０７７５８号明細書による半導体ボディは、さらにいわゆる二次ウィンドウ層を有することができ、この二次ウィンドウ層は活性層の、一次ウィンドウ層とは反対側に、つまり半導体ボディの下側にエピタキシー又はウェハ張り合わせにより設置されており、その直線的側面は活性領域の平面との間で４０°〜７０°の角度をなしている。従って、この半導体ボディは上側から下側まで直線的に傾斜するチップ側面を有する。
【０００８】  このチップ形状は、第１に、活性領域に対して平行に延びるチップの表面が活性領域よりも大きくなり、一次ウィンドウの傾斜する側壁に当たる光は予定された放射方向へ完全に内部で反射することが達成される。
【０００９】  この二次ウィンドウ層はさらに、活性領域から背面方向へ、つまり半導体ボディの取付面の方向へ放射される光を二次ウィンドウ層の傾斜する側面を介して半導体ボディから外部へ放射させるという課題を満たす。
【００１０】  背後方向への光の外部への放射を減少させ、かつこの光を有利に半導体ボディ内で前面方向へ変向させるために、全体の傾斜するチップ側面の反射する被覆が提案されている。
【００１１】  第１に前面方向への光の外部への放射の改善を目指したこの公知のチップ形状は次の問題を有している：
（ｉ）  傾斜する側面の製造の際に、ウェハ上に存在する活性のエピタキシャル層構造体の多大な面積部分が失われてしまう、それというのもこの傾斜する側面は活性領域の側からＶ字型のトレンチを製造することにより作成されるためである。
【００１２】（ｉｉ）  二次ウィンドウ層の厚さは、十分な大きさのチップ取付面を維持するために極めて制限される：
−  発光ダイオードハウジング内への取付の際にチップのぐらつきを生じさせないため、
−  できる限り全体の活性領域への電流の拡がりを保障するため、
−  活性領域からの十分な熱搬出を保障するため、及び
−  チップが十分な機械強度を有するため。この厚さは活性領域の横側の幅の約１０〜４０％であるのが有利であるにすぎない。
【００１３】（ｉｉｉ）  この傾斜する側面は発光ダイオードケーシングのチップ取付面と共に楔状のスリットを形成し、このスリットは従来のプラスチック−ＬＥＤ−ケーシングの場合に原則として透明な注入材料によって充填される。例えば自動車において使用する場合に生じるような、運転の間のデバイス温度の上昇の際に及び／又は周囲温度の上昇のために、通常の注入樹脂の高い熱膨張に基づき、チップに著しい機械的力が作用し、それにより、長方体の形のチップと比べてケーシングのチップ取付面からチップがはがれる危険性が極めて高まる。
【００１４】（ｉｖ）  この二次ウィンドウ層の製造は工業的に著しく費用がかかる、それというのもこの二次ウィンドウ層は付加的に別々に成長させるか又はウェハ張り合わせにより付加的に設置しなければならないためである。
【００１５】（ｖ）  取付面であるチップの下側の面は、半導体ボディの最小の面であり、この面を介してさらに張り出している上方のウィンドウ領域が配置されている。従って、チップ取付において従来から使用されている自動的なチップ取付技術、原則としてピック−アンド−プレース法の場合にチップのぐらつきひいては生じた発光ダイオード素子の放射軸のぐらつきが生じてしまう大きな危険性がある。この危険性は一次ウィンドウ層だけが存在しかつ二次ウィンドウ層が存在しない場合には減少する。
【００１６】  場合により存在する下側のウィンドウ層の厚さは、前記の（ｉｉ）及び（ｖ）で挙げられた理由からできる限り小さく保たなければならない。それにより、このウィンドウは発光ダイオードチップの取付のために通常使用されるプラスチックにより大部分が覆われ、従って光を外側に放射するためには全く寄与しないかほとんど寄与することができなくなる。
【００１７】  （ｉｉ）及び（ｖ）の点は、１枚のウェハからできる限り多くのチップ収量を得るために、チップの辺の長さの短縮と共に、つまり活性領域の横断面が小さくなると共に、重要性が増してくる、それというのも、辺の長さが短くなればそれだけ提案されるチップ形状においてチップに生じる取付面は小さくなるためである。下側のウィンドウ層はこれらの理由からできる限り薄く構成されるか又は省かれる。
【００１８】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０７７５８号明細書から公知のチップ形状は、特に提案された下側のウィンドウ層を実現できかつ同時に電流の拡がりがほぼ全体の活性領域に到達させるために、実際に有利であるとしても、導電性が十分である２つの伝導形式の厚い層がエピタキシーにより製造されているＧａＰをベースとする材料系に対してのみ適しているにすぎない。
【００１９】  特に、ＧａＮ、ＩｎＮ及びＡｌＮ及びＧａＮ、ＩｎＮ及びＡｌＮをベースとする全ての３成分及び４成分の混晶、例えばＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ及びＡｌＧａＩｎＮを有する窒化物ベースのＩＩＩ−Ｖ−半導体材料系において、特にｐ型ドープされた層は、比較的薄い場合でも十分に少ない電気抵抗を示す。従って、上記のデバイスに相応する厚い下側のウィンドウは、下側のウィンドウがｐ型の導電性の側に配置されているＧａＮのベースの従来使用された活性層の場合に、上記した難点を受け入れながら、ウェハ張り合わせによって実現されるが、これは技術的に高い費用につながる。
【００２０】  米国特許第５２３３２０４号明細書からは、ＩｎＧａＡｌＰをベースとする発光半導体ボディの形状は公知であり、この場合、吸光性支持体と活性層構造体との間に厚い透明のエピタキシャル層が配置されており、この層はＧａＰ、ＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓからなる。この厚い透明なエピタキシャル層の側面は、漏斗状の層が生じるように活性構造体に対して傾斜している。それにより、活性層構造体から基板へ向かって発せられる放射線の多くは、透明な層の側面に全反射角より小さい角度で当たる。
【００２１】  米国特許第５２３３２０４号明細書中に提案されたチップ形状の場合、著しい光損失が生じてしまう。これは、一方で活性層構造体と厚い透明なエピタキシャル層との界面での全反射（屈折率活性層＞屈折率ウィンドウ）に基づき及び後続する活性層構造体内での吸光に基づき、他方で放射線を吸収する成長基板内での吸光に基づく。さらに、厚い透明なエピタキシャル層として製造されたウィンドウ層の製造は、著しい付加的な技術的費用を必要とする。
【００２２】  光の外部への放射を改善するために他の文献では、例えば三角形の又は平行四辺形のラテラルな断面を備えた半導体デバイスを製造することが提案されており、この文献については刊行物Song Jae Lee, Seog Won Song :"Efficiency Improvement in Light-Emitting Diodes Based on Geometrically Deformed Chips", SPIE Conference on Light-Emitting Diodes, San Jose, California, January 1999, 237〜248頁参照。このデバイスにおいて、チップ内の反射は高まる、それというのも反射角が頻繁に変わるためである。しかしながら、同時に放射線を発する層、コンタクト又は半導体デバイスの他の層は、できる限り光を吸収しないように構成しなければならない。
【００２３】  本発明の課題は、特に一枚のウェハからの高いチップ収量を保証する、発光ダイオードデバイスの大量生産用に適した放射線を発する、冒頭に述べた種類の光の放射を改善した半導体ボディを提供することである。この半導体ボディは、特に従来の半導体技術において使用されている自動的なチップ取付装置を用いて従来の発光ダイオードケーシング内へ取付るために適しているべきである。
【００２４】  さらに、この種の半導体ボディの製造方法も提供すべきである。
【００２５】  本発明のもう一つの課題は、放射線を発する改善された光学素子を提供することにある。
【００２６】  前記の課題は、請求項１の特徴を有する半導体デバイスにより、請求項９の特徴を有する光学素子により、もしくは請求項１２の特徴を有する方法により解決される。
【００２７】  有利な実施態様は、引用形式請求項２〜８、１０及び１１もしくは１３〜１５の対象である。
【００２８】  「窒化物ベース」とは、以後、特に全ての２成分、３成分及び４成分の窒素含有のＩＩＩ−Ｖ−半導体−混晶、例えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ，ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮ及びＡｌＩｎＧａＮである。
【００２９】  これと同様に、以後「ＳｉＣベースの」とは、成分Ｓｉ及びＣの本質的な特性を有するそれぞれの混晶であると解釈される。
【００３０】  成長基板とは、以後、活性層構造体の最初の層をエピタキシャル成長させる基礎となる基板であると解釈される。
【００３１】  さらに、以後、前面又は上側とはデバイスの予定される放射方向で活性の多層構造体が後配置されるている半導体ボディのそれぞれの面である。背面又は下側とは従って半導体ボディの前面の反対側である。
【００３２】  冒頭に述べた種類の半導体ボディの場合には、本発明により、透明なウィンドウ層が少なくとも１つの側面を有し、この側面は多層構造体からウィンドウ層の第１の層厚部分に関して見て、エピタキシャル層の成長面に対して垂直方向にある半導体ボディの中心軸に対して傾斜して延びているか、凹面状に延びているか又は段階的に延びており、かつ半導体ボディの取付面方向へのさらなる延長方向において、つまり第１の層厚部分に引き続く第２の層厚部分にわたって、中心軸に対して平行に、つまり半導体ボディの取付面に対して垂直方向にある。
【００３３】  このウィンドウ層は、半導体ボディの取付面をこの半導体ボディの下側とみなして、引き続き多層構造体の下側に配置され、かつこのウィンドウの傾斜して、凹面状に又は段階状に延びる側壁は取付面に対して垂直方向に延びる側壁部に移行し、かつ長方体状、角方柱又は円柱の形の取付ソケットを形成する。
【００３４】  垂直方向に延びる側壁部は、半導体デバイスの面がその下側で著しく小さくなっておらず、その結果、従来の形式のケーシング内への自動的取付の際にチップのぐらつきの要因が減少し、かつそれによりデバイスのぐらつきの危険性が減少されるという特別な利点を有する。
【００３５】  取付ソケットは、さらに半導体ボディを、あまり光を放射しない長方体、角方柱又は円柱状の下側のデバイス部分によってケーシング内に接着により取り付けることができるという利点を有する。ケーシングの取付面との半導体ボディの結合面は、半導体ボディの本発明による形状に基づき、一方で半導体ボディとケーシングとの間の安定な機械的結合を達成するために十分に大きく、かつ他方で電気的並びに熱的コンタクト面を達成するために十分に大きい。
【００３６】  長方体、角方柱又は円柱状の取付ソケットに基づくもう一つの特別な利点は、半導体ボディと所属するケーシングの取付面との間は傾斜して延びる側面にもかかわらず、慣用のプラスチック−ＬＥＤ−ケーシングの場合に原則として透明な注入材料で充填されている楔状のスリットを形成しないことにある。運転の間及び／又は例えば自動車に適用する際にはかなりの程度で生じる周囲温度の上昇によるデバイス温度の上昇の際に、半導体ボディは通常の透明な注入材料の高い熱膨張により取付面から剥がすように作用する力が、傾斜する側面を備えた公知のチップ形状と比較して明らかに減少する。従って、導電性の基板の使用の際にさらに同時に半導体ボディに対して電気的接続としても用いられるケーシングの取付面からチップが剥がされる危険性は明らかに減少する。
【００３７】  さらに、本発明による半導体ボディの形状により、その製造時に活性層構造体の損失を極めて僅かにすることができるという利点が生じる。全体のウェハ面はほとんど半導体ボディのための活性領域として利用することができる。本発明によるチップ形状により達成される、ウェハ１枚当たりの半導体ボディの数は、従来の長方体状の半導体簿できの製造と比べても変わらない。
【００３８】  さらに、前方のデバイス面は、活性領域から前方へ発せられる放射線の大部分が、付加的な上部のウィンドウ内でのさらなる損失、特に吸光による損失を生じさせずに、直接前方へ放射できる程度に十分に大きいという利点が生じる。
【００３９】  半導体ボディの本発明によるこの形状は、特に有利に、ＳｉＣベースの基板又は他の透明な基板上の窒化物ベースの活性多層構造体（つまり材料系Ｉｎ１-ｘ-ｙＡｌｘＧａｙＮ、式中０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１からなる）を有し、かつ前記の基板材料が活性多層構造体よりも大きな屈折率を有する半導体ボディのために適している。この理由は、窒化物ベースの層が著しく薄い場合に、この層は十分に僅かな電気抵抗を有するだけであるためである。これは特にｐ型ドープしたこの種の層にとっても通用する。
【００４０】  本発明による半導体ボディは、従来の長方体状のチップと比較して、基板側面に当たる放射線の角度範囲と基板側面を通過して外側に放射する角度範囲との重複が改善されることにより、活性領域中で生じる放射の比較的大部分がすでに最初のチップ通過の際に、つまり放射線がチップ表面に初めて当たる際に外部へ放射することができる。従って、側面での全反射は減少し、光の直接的放射が多くなり、デバイス内部もしくは境界をなすウィンドウ領域での長い光路及び多くの反射による吸光は減少する。
【００４１】  この側面の傾斜する、凹面状の又は段階状の部分は、特に有利に、半導体デバイスから側面を通過して外部へ発せられる放射線が、半導体デバイスの中心軸に対して５０°〜９０°の間の角度範囲で放射されるように構成される。それにより、有利に、発光ダイオードデバイスのために従来使用されたリフレクタを備えたケーシング部材の場合にウィンドウ層を通過して横から外部へ発せられる放射線がリフレクタの傾斜する側面に当なることになる。これは放射線が比較的鈍角でリフレクタ内壁に当たり、それにより特にプラスチック−リフレクタ壁において改善された反射が達成されるという重要な利点を示す。
【００４２】  従来の長方体状のチップの場合、図２に示したように、ウィンドウ層を通過して外部へ発せられる放射線の大部分は、鋭角の放射角のためにチップ側面（図２参照）からリフレクタ底部に当たり、そこから一方で放射線の鋭角な入射角のために、他方では接着剤により底部が部分的に必然的に覆われているために、比較的僅かな放射線が反射するだけである。
【００４３】  さらに、ウィンドウ層の材料が活性の多層構造体の隣接する材料よりもより大きな屈折率を有するのが特に有利である。それにより、有利に活性領域から背後へ発せられる放射線が多層構造体とウィンドウ層との界面で反射することが避けられ、ウィンドウ層内へ発せられる放射線の圧縮が行われる。
【００４４】  本発明によるチップ形状は、特に有利に窒化物ベースのＬＥＤ−チップの場合に使用され、この場合にこの活性の多層構造体はＳｉＣ−成長基板又はＳｉＣ−ベースの成長基板上に製造される。ここでも屈折率活性層＞屈折率基板が通用する。長方形の横断面を有するチップの場合には、多層構造体の辺の長さ／取付ソケットの辺の長さの比率は特に有利に１．２〜１．６である。ウィンドウの平坦な傾斜する側面の場合には、この側面は半導体デバイスの中心軸との間に特に有利に角度αをなし、この角度については２０°≦α≦４０°が通用する。
【００４５】  この実施態様の場合には、一方で多層構造体の面に良好な電流の拡がりが保証され、他方では半導体デバイスの運転時の取付ソケットでの電圧低下が受け入れられる範囲内にある。
【００４６】  もう一つの有利な実施態様においては、ウィンドウ層の傾斜する、凹面状の又は段階状の領域が少なくとも粗面化されていることである。
【００４７】  ウィンドウが成長基板である場合が、例えばＧａＮ−ベースの多層構造体がウィンドウを構成するＳｉＣ−ベースの成長基板上にある場合が特に有利である。
【００４８】  上記した特徴を有する放射線を発する半導体デバイスを備えた本発明による放射線を発する光学素子の場合、この半導体デバイスはケーシング−基体のリフレクタ−凹設部内に取り付けられている。リフレクタ−凹設部は有利に平坦な底面を有し、この底面上に放射線を発する半導体デバイスが取り付けられており、かつ底面に対して傾斜して平坦なリフレクタ壁部が少なくとも部分的に取り囲んでいる。このケーシング−基体は反射する材料、特に有利に反射を向上する材料が充填されている相応するプラスチックから製造されており、かつ電気的接続部材を有している。この半導体デバイスの取付面が底面上に載置され、接着剤でこれと結合されている。
【００４９】  取付ソケットの高さは、ウィンドウ層の傾斜する、凹面状の又は段階状の領域を通過して外部へ発せられる放射線のできる限り大部分が傾斜しているリフレクタ壁部に当たり、リフレクター凹設部の底面には当たらず、かつデバイスの放射方向へ反射するように選択される。
【００５０】  傾斜する壁面は半導体デバイスへ任意に近づけてはならないため、つまりこの底面は、第１に半導体デバイスが所定の位置決め誤差でケーシング内に取り付けられ、第２にチップの上側と外部の電気的接続部材とのワイヤにより結合が製造できるために十分な場所を提供しなければならないため、取付ソケットは本発明による半導体部材の重要な要素である。
【００５１】  特別な実施態様の場合に、側面のリフレクタ壁部は、ウィンドウ層の傾斜する、凹面状又は段階状の領域を通して外部へ発せられる放射線が、活性層に対して上方に向かう所定の方向に反射するように放物線状に構成されている。
【００５２】  底面に関して水平な放射は、特にプラスチック表面での反射の場合に、放射線の吸光を減少させるというそれ自体さらに重要な利点を有する、それというのも、プラスチック表面上への放射線の入射角がより水平になればそれだけ、吸光も僅かになるためである。
【００５３】  リフレクタ壁部は有利に簡単な方法で、例えばＡｌ−被覆又はＡｇ−被覆によって高い反射性に構成することができる。ケーシング内へ半導体デバイスを取り付ける際に傾斜する反射面が接着剤で汚れる危険性はこのためになくなる。
【００５４】  取付ソケットの下側でのコンタクトメタライジング層は、有利にグリットコンタクトである。背面−コンタクトメタライジング層を全面に形成しない場合に、チップの背面方向へ発せられる放射線の前面方向への反射が改善されることが確認された。
【００５５】  本発明による放射線を発するデバイスの製造方法において、大面積の基板ウェハ上に活性多層構造体を設置し、場合により構造化した後に、こうして製造されたウェハ内へ後の半導体デバイスの背面から、つまり活性の多層構造体とは反対のウィンドウ層の側から、付形エッジを備えたカッティングブレードを用いて所定の深さにまで切り込みを入れ、その際、カッティングブレードの表面が平行に延びるカッティングブレードのブレード状部分が基板ウェハ内へ部分的に、有利に取付ソケットの高さまで侵入する。
【００５６】  付形エッジとは、この場合、カッティングブレードが所定の形状を製造するために所定の条件に応じて成形されたカッティングブレードの端面であると解釈される。この付形エッジはこの場合、有利に、ウィンドウ層の傾斜する、凹面状又は階段状の部分のネガの形を有し、従ってＶ字、凸面状又は階段状に構成されている。
【００５７】  この付形−カッティング工程の後に、設置された多層構造体を備えた大面積のウェハを、ウェハを切り込み部に沿って破断法を用いて又は第２のカッティングを用いて切り離すことにより、個々の放射線を発する半導体デバイスに切り離される。
【００５８】  付形エッジを備えたカッティングブレードを用いて切り込みを入れる前に、活性多層構造体の切り離しを所定の切り込みに沿って、有利にエッチングを用いて行うことが特に有利である。
【００５９】  さらにこの方法の有利な実施態様は、特にメタライジング層により形成されるコンタクト面が、ウェハ背面に切り込みを入れる前に製造することである。
【００６０】  この方法の特に有利な実施態様の場合には、まずＳｉＣ−ベースの基板ウェハ上に、紫外線、青及び／又は緑のスペクトル領域の放射線を発するのに適したＧａＮ−ベースのエピタキシャル層構造体を設置する。この基板材料は有利に、多層構造体の活性領域から発せられる放射線の大部分に対して少なくとも部分的に透過性であり、かつエピタキシャル層構造体の材料よりもより大きな屈折率を有するように選択される。
【００６１】  次に、エピタキシャル層構造体の前面及び基板ウェハの背面にコンタクト層を設置し、その後に、エピタキシャル層構造体を有利にエッチングにより複数の相互に別個の活性層構造体に切り離す。
【００６２】  その後、基板ウェハの、エピタキシャル層構造体とは反対側を付形−切り込みを入れる。
【００６３】  本発明の他の有利な実施態様は図１ａ〜１１と関連して次に記載した実施例により明らかにされる。
【００６４】  図１ａ〜１ｃは本発明による発光する半導体デバイスの別の実施態様の断面図を表す。
【００６５】  図２ａ〜２ｅはデバイスハウジングのリフレクタ凹設部内にある従来の長方体の半導体デバイスの放射特性を示す図である。
【００６６】  図３ａ〜３ｅはデバイスハウジングのリフレクタ凹設部内にあるウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による半導体デバイスの放射特性を示す図である。
【００６７】  図４ａ〜４ｃは従来の発光する半導体デバイスと、ウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による２種の発光する半導体デバイスとの放射特性の比較を示す図である。
【００６８】  図５は傾斜する側面が半導体デバイスの垂直の中心軸との間になす角に依存する、ウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による半導体デバイスの光学的放射効率を示すグラフ。
【００６９】  図６はそれぞれ平坦な反射取付面上に取り付けられた、従来の直方体形の半導体デバイスの遠視野像−特性と、ウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による半導体デバイスの遠視野像−特性との比較を示す図。
【００７０】  図７は放物線状のリフレクタ壁部を備えた本発明による発光する光学素子の断面図。
【００７１】  図８〜１１は本発明による発光する半導体デバイスの製造方法を示す工程図。
【００７２】  図１２は特に有利な本発明による半導体デバイスの斜視図。
【００７３】  図１ａは本発明による発光する半導体ボディだけの断面図である。光を生じる活性層１０、例えばＩｎＧａＮをベースとする単一量子井戸（ＳＱＷ；Single Quantum Well）構造体又は多重量子井戸（ＭＱＷ； Multi Quantum Well）構造体は多層構造体１００内にあり、前記の多層構造体は例えば全体で多数の窒化物ベースのＩＩＩ−Ｖ−半導体層からなる。このような多層構造体の正確な構築は、デバイスの材料系及び所望の特性に依存する。これについての詳細は先行技術から公知であり、従って本願明細書中では詳細に説明しない。
【００７４】  この多層構造体１００は、例えば有機金属気相成長法によってウィンドウ層２０上に製造され、このウィンドウ層２０はその下側に電気コンタクト４０を有する。多層構造体１００の上側には第２の電気コンタクト３０が存在し、この第２の電気コンタクト３０は実施例において多層構造体１００の上側の表面の大部分を覆う。この電気コンタクト３０は活性層から上方へ放射する光に対して十分に透過性であるように薄く構成されている。これはＧａＮ−構造の場合、例えば数ｎｍ、例えば６ｎｍの白金層により可能となる。このため、コンタクトは多層構造体の表面の大部分を覆い、活性層１０内への大面積の電流供給が行われる。
【００７５】  コンタクト３０上には不透過性の小面積のボンディングパッド３１が設けられている。
【００７６】  活性層１０の上方に配置された半導体層が十分に導電性である場合、大面積の透明なコンタクト３０はなくてもよく、小面積の放射線不透過性のボンディングパッド３１だけが設けられていてもよい。従って放射線はボンディングパッド３１の横側から出ることができる。
【００７７】  この図示された実施例において、ウィンドウ層２０は有利に炭化ケイ素又はＳｉＣをベースとする材料からなる成長基板により形成されており、多層構造体１００は窒化ガリウムをベースとして構成されている。このことは、多層構造体１００が窒素の他にインジウム、アルミニウム及び／又はガリウムの元素を含有することを意味する。この材料系において、ｐ型ドープ層が比較的薄い場合に、この層は十分に導電性であるにすぎない。
【００７８】  ウィンドウ層の背面側、つまり成長基板２０の背面側の金属コンタクト４０はグリッドとして構成されている。それによりウィンドウ層２０の背面の反射率は意外にも向上する。
【００７９】  他の材料系では、多層構造体１００の層及び基板は異なる構成であってもよい。例えば材料系ＩｎＧａＡｌＰでは、厚い層の場合でも導電性は可能である。基板はサファイア又はＳｉＣであることができる。従って、この材料系でも多層構造体１００の上方に透明なウィンドウを配置することができるが、この種のエピタキシャル成長させたウィンドウの構成は窒化ガリウムの材料系では不可能である。
【００８０】  本発明の場合、この実施例において成長基板により形成された透明なウィンドウ２０は、その上側で多層構造体１００に接しており、かつ透明なウィンドウの側面は少なくとも部分的に多層構造体に向かう移行領域で多層構造体１００に対して垂直な中心軸５０との間で鋭角αをなしている。多層構造体もしくは活性層１０に対してまず最初に角度αで傾斜して延びる側壁２０ａは下方の金属コンタクト４０の方向に向かって多層構造体に対して垂直方向に延びる側壁２０ｂに移行するため、金属コンタクト２０に直接隣接するウィンドウ２０の下側部分、つまりは成長基板の下側部分は長方体構造を有し、かつこれは取付ソケット２００として機能する。この取付ソケットの高さは、電圧低下をできる限り低く保つために、できる限り低くかつ例えば１００〜２００μｍの範囲内にある。
【００８１】  傾斜する平坦な側壁２０ａと半導体ボディの中心軸５０とがなす角度αは、望ましい放射特性に応じて、例えば２０°〜８０°の範囲内にある。角度αは２０°〜３０°であるのが特に有利である。この領域内で放射効率は最高である（図５参照）。
【００８２】  ウィンドウ層は炭化ケイ素からなり、多層構造体は窒化ガリウムをベースとして製造されている。この種の多層構造体の詳細に示していない構造は当業者に公知であり、従ってこの箇所では詳細に記載しない。活性層１０から上方へ発せられる放射線は、多層構造体１００から直接金属コンタクト３０の方向へ向かって上方へ放射される。下方へ、つまりウィンドウ層２０へ発せられる放射線は、まず多層構造体１００とウィンドウ層２０との間の界面で、このウィンドウ層内へ屈折する。半導体デバイスの外空間の方向へ外側に向かっているこの放射線は、全反射の臨界角より小さい角度でウィンドウ２０の傾斜している側面２０ａに当たるという事実に基づき、この光放射線は図１ａにおいて放射１〜４により示されたようにウィンドウもしくは基板２０から外部へ放射される。
【００８３】  取付ソケット２００の活性層に対して垂直方向に延びる側面２０ｂの範囲内ではそれに対して光はほとんど放射されない。それにより、傾斜した側面２０ａを備えた基板２０の上方部分において光は外部へ放射できるが、取付面に対して垂直の側面２０ｂを備えた基板２０の下方部分では光はほとんど外部に放射されず、従ってこの部分は暗いままである。
【００８４】  作動状態の本発明による発光する半導体デバイスを観察した場合、従って多層構造体の表面及び基板の傾斜する側面が発光して見えるが、基板２０の取付ソケット２００は暗いままである。垂直の側面２０ｂの範囲内に入射する光は側壁２０ｂに当たって全反射し、次いで基板２０の下側に当たり半導体ボディの前面へ向かって反射する。
【００８５】  このように、ＳｉＣ基板上の窒化物半導体をベースとする長方体のチップと比較して、８０％より高い光の増加を達成できる。
【００８６】
図１ｃの実施例は、主に基板２０の側面２０ａが平坦な傾斜する面ではなく、半導体ボディの垂直の中心軸５０方向へ段階的に延びることにより図１ａの実施例とは異なる。
【００８７】
図１ｂに示された実施態様の場合、図１ａの実施態様の平坦な斜めの側面２０ａの代わりに、半導体ボディの外側で見て凹面状の側面２０ａが設けられている。この場合、基板２０の凹面状の側面２０ａは活性層１００から見て活性層１００との間でまず最初に鋭角βをなしている。基板２０の背面へ向かう方向への延長方向で、この側壁は基板２０の背面に対して垂直方向の取付ソケット２００の側壁２０ｂに移行する。このように、多層構造体１００から見て、まず最初に鋭角βから始まり、長方体状の取付ソケット２００の、活性層に対して垂直方向に延びる側面までの流れるような移行部が生じる。
【００８８】  図１ａ〜１ｃにおいて、基板２０は多層構造体１００よりも高い屈折率を有する。
【００８９】  全体の実施態様において、側面２０ａ及び／又は２０ｂは例えばエッチングによって粗面化されていてもよい。
【００９０】  取付ソケット２００の側面２０ｂを粗面化する場合、この側面２０ｂからも放射線を外部へ放射することができる。
【００９１】  図１ａ〜１ｃの全ての実施態様において基板もしくはウィンドウ２０の厚さは特に有利に１００μｍ〜２５０μｍ（限界値を含む）の間にある。ケーシング内でのウィンドウの下側との接着コンタクトは、この場合取付ソケット２００の高さを上回るべきではない。この種の構造の利点は、この場合、取付ソケットの側面であふれ出る接着剤によるより広い水準面であり、この接着剤は熱搬出をより良好にしかつ安定性をより大きくする。
【００９２】  図２ａは、デバイスケーシングのリフレクタウェル３１０内に取り付けられた従来の長方体状の半導体ボディ３００の放射特性を示す。基板側面を介して放射される放射線の経路は矢印を備えた破線３２０で表す。基板２０の側面を介する放射線の外部への放射は急勾配の角度範囲で行われるため、この放射はまず最初にリフレクタ凹設部３１０の底面３３０に当たるか、もしくは半導体ボディ３００が接触しかつ固定されている導電性接着剤３４０に当たる。このリフレクタウェルがあまり小さく保てない場合には、放射線不透過性の基体においてリフレクタウェルが予め取り付けられた表面取付可能なケーシング構造形の例に関して図２ｂに図示されているように、側面を介して発せられる放射線はほとんどがリフレクタウェルの側壁に１度も当たらない。
【００９３】  図３ａに示された、導電性接着剤４４０を用いてデバイスケーシングのリフレクタウェル４１０内に取り付けられた、傾斜する側面４２０ａと長方体状の取付ソケット４２０ｂとを備えた放射線透過性基板４２０有する本発明による半導体ボディ４００の放射特性の場合には、側面４２０ａを介して発せられる放射線４６０の大部分はウェル底部４３０に当たるのではなく、直接リフレクタ壁部４５０に当たり、その壁部で半導体ボディの主要な放射方向へ反射される。図３ｂでは、放射線不透過性の基体内でリフレクタウェルが予め取り付けられた表面取付可能なケーシング構造形での本発明による半導体チップを用いて達成可能な放射経路が図示されている。本発明によるチップ形状によりより多くの放射線がウィンドウ基板側面を介して放射され、かつこの放射線の大部分が直接リフレクタ側壁に当たるという事実に基づき、「背面」−放射線の多くがデバイスの主要な放射方向に向かって反射して戻される。
【００９４】  図２ｃ、２ｄ、３ｃ及び３ｄ中に示された、ＬＥＤ−チップが金属リフレクタ内に貼り付けられておりかつ周囲を取り囲む注入体３７０もしくは４７０がレンズ形を有し、一方では従来の技術の長方体の形のＬＥＤ−チップ（図２ｃ及び２ｄ）を備え、他方では図１ａによる本発明によるＬＥＤ−チップ（図３ｃ及び３ｄ）を備えたいわゆるＬＥＤ−デバイス用のラジアル構造形の対比は次のことを明確に示している：図２はＳｉＣ−ウィンドウ基板上の従来の長方体形のＩｎＧａＮ−ベースのＬＥＤ−チップを備えた５ｍｍのラジアル構造形の遠視野像を表す。この注入体は澄明であるため、散漫拡散は生じない。放射の最大値は前方方向にあるが、垂線から約１５°逸脱して副最大値が示されている。これは視覚的観察の場合でも見ることができ、所定の適用において問題となりえる。従来のＬＥＤ−チップを備えたこのラジアル構造形についての放射経路は図２ｃに図示されている。
【００９５】  図３ｄでは図１ａによる本発明によるＬＥＤ−チップを供えた同じラジアル構造形の放射特性を示す。一方で、放射効率は従来のＬＥＤ−チップを備えた構造形と比較して明らかに高まり、他方で従来のＬＥＤ−チップを備えた構造形の場合に特徴とされた副最大値はここでは生じない。放射光の視覚的印象は、このＬＥＤ−構造形の明らかに均質な発光像が生じた。本発明によるＬＥＤ−チップを備えたこのラジアル構造形についての放射経路は図３ｃに図示されている。
【００９６】  従来の長方体形のＬＥＤ−チップの場合には、背後方向の放射線も発する。垂直方向のチップの軸に対するこの放射線の主成分の角度は最大で約４０°である。従って、この放射線はリフレクタの傾斜する側壁に達することができない。この放射線は、従って平坦なリフレクタ底部に当たるか又はＬＥＤ−チップを固定している導電性接着剤中に吸収されてしまう。図２ｃに示されているように、この放射角は、放射線を前方方向に正確にもたらすことができていないために不十分である。さらに、背後方向に向かう放射線は高い指向性特性を有するため、副最大値が観察される。
【００９７】  ウィンドウ基板中の傾斜する基板壁部を通過して、有利に背後方向で一方で放射効率が増大し、かつ他方では放射角度領域が拡大する。この放射線はリフレクタの傾斜する側壁に当たり、従ってレンズに向かってより良好に反射する。この大きな角度領域はさらに副最大値の発生を生じさせない。
【００９８】  図２ｂ及び３ｂに示された、リフレクタ凹設部３１０もしくは４１０を有する放射線不透過性のケーシング基体３８０もしくは４８０を備えた表面に取り付けられた構造形の場合に、従来の長方体形のＬＥＤ−チップの限られた背面放射角に基づき構造形の限られた領域だけが照らされる（図２ｅ中には円形の暗領域３９０により表される）。ケーシング内では、背面方向に発せられる放射線はリフレクタ凹設部の平坦な底部にだけ当たる。ケーシング基体を通常構成しているプラスチックは完全な反射をしないため、放射線の一部は吸収される。
【００９９】  この表面に取り付けられた構造形が図１ａによる本発明によるＬＥＤ−チップを備えている場合には、ここでも放射線の大部分が傾斜するリフレクタ壁部に当たる（図３ｅ参照）。この構造形は、簡単な方法で例えば反射を向上させる被覆を設けることができる。本発明によるＬＥＤ−チップを用いて、図３ｅにおいて円形の暗領域４９０により示されたように、本質的により大きな反射領域が照らされる。
【０１００】  図４ａ〜４ｃには、従来の長方体形のチップ（図４ａ、辺の長さ／エピタキシー層構造体約２６０μｍ、基板の辺の長さ約２９０μｍ及び基板の厚さ約２５０μｍ）の放射特性及び２つの異なる本発明による半導体ボディ（図４ｂ及び４ｃ）の放射特性が対比されている。図４ｂは、辺の長さ／エピタキシー層構造体約２６０μｍ、辺の長さ／基板：上側約２９０μｍ、下側１９０μｍ及び基板の厚さ約２５０μｍを有する図１ａによる半導体ボディに対応し、この場合、平らな傾斜する基板側壁２０ａと中心軸５０とが４５°の角度をなし、かつ基板上側から約２５μｍの距離を有する。図４ｃは、辺の長さ／エピタキシー層構造体約２６０μｍ、辺の長さ／基板：上側約２９０μｍ、下側１９０μｍ及び基板の厚さ約２５０μｍを有する図１ａによる半導体ボディに対応し、この場合、平らな傾斜する基板側壁２０ａと中心軸５０とが３０°の角度をなし、かつ基板上側から約２５μｍの距離を有する。全ての半導体ボディは同じ層構造体１００及び同じ基板材料（ＳｉＣ）を有する。このグラフは３６０°表示で放射角度を表し、かつ同心円を用いたそれぞれの角度で放射強度を表す。
【０１０１】  図４ａによると、公知の長方体形の発光する、ＳｉＣ−基板を備えたＧａＮ−ベースのチップが０方向で上方に向かって約６０°の開放角で放射し、かつ１２５°及び２３５°の方向で第２の別の狭い棍棒状の形で約１５°の開放角でそれぞれ斜め下方向に放射することが確認できる。
【０１０２】  それに対して、図４ｃによる、多層構造体１００及びＳｉＣ−基板２０を有する本発明による半導体ボディは、図４ａと比較して明らかに高められた放射強度を約９５°〜約１３０°の間の角度範囲及び約２３０°〜約２６５°の角度範囲で示している。さらに３０°〜３３０°の間の角度範囲でも明らかな改善が見られる。従って、このチップは傾斜する側面２０ａを通してほとんど水平に放射する。全体として、図４ｃによる装置によって、従来の形状のチップと比較して明らかに、つまり８０％以上の光放射特性の改善がなされる。
【０１０３】  図４ｂに対応する半導体ボディは同様に従来の半導体ボディと比較して放射特性の改善が示される（図４ａと比較して）が、図４ｃに対応する半導体ボディの改善には遙かに及ばない。
【０１０４】  図５のグラフには、図１ａの実施態様による、ＳｉＣ−ウィンドウ基板（ｎＳｉＣ＝２．７）上にＧａＮ−ベース（ｎＧａＮ＝２．５）の多層構造体を備えた半導体ボディの垂直中心軸に対して傾斜する側面２０ａの角度αに依存する放射効率が％でプロットされている。傾斜する側面２０ａの上方の基板２０の辺の長さは２９０μｍで一定に保たれている。この角度依存性を取付ソケットの３つの異なる辺の長さに対して測定した。
【０１０５】  つまり、上方のウィンドウの辺の長さ／下方のウィンドウの辺の長さを変える。三角形で示した曲線５０１は１６５μｍの下方のウィンドウの辺の長さに対応し、四角形で示した曲線５０２は１９０μｍに対応し、菱形で示した曲線５０３は２１５μｍに対応する。全ての場合において、放射効率は２０°〜３０°の間のαの場合に最大であり、極めて小さい角度αでも極めて大きな角度でも減少することが明らかである。
【０１０６】  ＧａＮに比べてＳｉＣの屈折率が大きいため、多層構造体からウィンドウ基板内への放射線が垂線方向へ屈折する。それにより多層構造体からウィンドウ基板までの角度領域は圧縮される。ウィンドウ基板の側面を傾斜させることにより、この圧縮された角度領域が側面の放射円錐部とできる限りオーバーラップすることが達成される。
【０１０７】  図５のグラフは半導体チップの三次元モデルを用いたレイトレーシング計算を用いて測定された。この計算において、チップの全ての可能な放射経路、基板の表面、メサエッジ及び平坦な側面が含まれる。背面方向の放射の優位性はカッティングエッジを介して固定することができる。特に有利に付形エッジを備えたカッティングブレードを用いて製造される（後記参照）多様な側面角を有する実験的試験によりこの計算が確認される。４５°のカッティングブレードについて、従来の長方体形のチップと比較して５０％の光の増加が達成され、３０°のカッティングブレードについて、８０％を上回る光の増加が達成された。
【０１０８】  図６中には、それぞれ平らな反射面上に取り付けられた、従来の長方体形のチップと、２０°〜３０°（限界値を含める）の間のαを有する図１ａによる本発明によるチップとの遠視野像が対比されている。内側の曲線６０１は従来のチップに対応し、外側の曲線６０２は本発明によるチップに対応する。
【０１０９】  ウィンドウ層２０の４つの全ての側面が平坦な傾斜する第１の側壁部２０ａを有する、長方形のラテラルな横断面を有する本発明による半導体デバイスについて、多層構造体１００の辺の長さ対取付ソケットの辺の長さの比率は、１．５〜２の間（限界値を含める）が有利であり、約１．３５が特に有利である。
【０１１０】  図７による光学デバイスの場合には、本発明による半導体ボディは例えば図１ａに従って基体７０の凹設部７１内に取り付けられていることが考慮されている。この基体７０は、例えば図７中に示したように、ラジアル−ＬＥＤの電気的接続−導体部であることができ、この導体部は半導体ボディの金属コンタクト４０と電気的に接続されており、金属コンタクト３０はボンディングワイヤを介して第２の電気的接続−導体部７２と接続されている。この全体の装置は透明材料７３で取り囲まれている。
【０１１１】  同様に、本発明による発光半導体デバイスは、上方に向かって放射する表面取付可能なＬＥＤのケーシング内へもしくは基体内へ配置されていてもよい。その箇所でも凹設部を有する基体が形成されており、前記の凹設部内に半導体デバイスが取り付けられる。
【０１１２】  基体７０の凹設部７１の側壁７４はリフレクタとして構成されており、これは基体の材料の選択又は凹設部の被覆により達成することができる。このリフレクタは有利である。図６ｂにより側面から斜め下方へ放射する光を、半導体デバイスの金属コンタクト３０の方向に向かって前方へ利用可能に放射するために有利である。リフレクタ７４の形状はこの場合、所望の放射特性が生じるように選択される。優勢に上方もしくは前方に向かう放射線にとって、リフレクタの形状は、外側に向かって側面傾斜が増大する、例えば半放物線の形であるのが有利である。
【０１１３】  図８〜１１により、本発明による発光半導体デバイスの製造、正確には複数の半導体デバイスの同時製造が図示されている。図８には図１による符号を用いて発光層１０並びにウィンドウ２０が図示されている。この実施例において、この発光層はこの場合、後に発光する素子が製造されるべき箇所に設けられる。自体公知の方法を用いて、この場合、図８によりまず最初に基板２０上に、それぞれの活性層１０を有する詳細には記載されていない多層構造体を作成する。この製造方法は、この場合特にマスキング及び被覆技術、例えばエピタキシー法である。エピタキシーの後に、このエピタキシー層構造体はマスキング及びエッチングを用いて複数の多層構造体を区分する。
【０１１４】  本発明により、多層構造体の作成後にこのデバイスを背面から、つまりウィンドウ側から、プロフィールカッティングブレードを用いて、後のチップの多層構造体の間の反対側のエッチングトレンチに沿って切断し、このエッジＲは所定の形状を有する。実施例においてこのエッジはＶ字形に構成されている。基板にＶ字のカッティングブレード８０の先端部で切断溝を付けるだけでなく、カッティングブレードのブレード状の部分も基板内へ切り込む程度に深く切り込みを入れるようにして切り込みを行う。従って、切り込み部Ｓ１が生じ、この切り込み部はまず基板内へ垂直方向の壁部と共に入り込み、その後にカッティングブレードの縁の形状Ｒ、この場合Ｖ字形の形状に対応して延びている。丸い形状のエッジ又は他の形状のエッジも可能である。
【０１１５】  カッティングの後に基板内の切り込みと発光層との間に残る残留高さＨは一般に１０μｍ〜１００μｍである。図９は、もう一度図１に関して、Ｖ字の切り込み部と発光層１０との間に図１による角度αが形成されることを示している。
【０１１６】  図８によるカッティングの後に、このデバイスは残留高さＨに依存して、有利に図１０による楔破断法によるか又は第２のカッティング切断により切り離される。このために、図８による切り込みを入れた装置を支持体Ｔ上に接着する。次いで、図１０により、支持体の露出する下側から残留高さＨの破断を破断楔を用いて行う。また、図１１により、第２のカッティングＳ２を用いてウェハを切り分け、ここの半導体デバイスを切り離すことも可能である。
【０１１７】  このプロフィールカッティングブレードのエッジ形状Ｒの選択は、基板の所望の側面に左右され、これはさらに最大の光放射が達成されるように選択される。半導体材料及び周辺部もしくは基板の屈折率に依存して、Ｖ字形のカッティングの際の一般的な角度αは１０°〜７０°である。
【０１１８】  ＳｉＣ−成長基板もしくはウィンドウ基板とＧａＮベースの多層構造体１００を備えた本発明による有利な半導体デバイスの斜視図が図１２に示されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１ａ〜１ｃは本発明による発光する半導体デバイスの別の実施態様の断面図。
【図２】  図２ａ〜２ｅはデバイスハウジングのリフレクタ凹設部内にある従来の長方体の半導体デバイスの放射特性を示す図。
【図３】  図３ａ〜３ｅはデバイスハウジングのリフレクタ凹設部内にあるウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による半導体デバイスの放射特性。
【図４】  図４ａ〜４ｃは従来の発光する半導体デバイスと、ウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による２種の発光する半導体デバイスとの放射特性の比較を示す図。
【図５】  傾斜する側面が半導体デバイスの垂直の中心軸との間になす角に依存する、ウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による半導体デバイスの光学的放射効率を示すグラフ。
【図６】  それぞれ平坦な反射取付面上に取り付けられた、従来の直方体形の半導体デバイスの遠視野像−特性と、ウィンドウ層の平坦な傾斜する側面を備えた本発明による半導体デバイスの遠視野像−特性との比較を示す図。
【図７】  放物線状のリフレクタ壁部を備えた本発明による発光する光学素子の断面図。
【図８】  本発明による発光する半導体デバイスの製造方法を示す工程図。
【図９】  本発明による発光する半導体デバイスの製造方法を示す工程図。
【図１０】  本発明による発光する半導体デバイスの製造方法を示す工程図。
【図１１】  本発明による発光する半導体デバイスの製造方法を示す工程図。
【図１２】  本発明による有利な半導体デバイスの斜視図。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図２ｂ−ｃ】
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【図２ｄ−ｅ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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