(57)【要約】本発明に記載されているのは、改善されたビーム発生量を有するビーム放射半導体素子ならびにその作製方法である。この半導体素子は、多層構造体（２）内でビームを形成する活性層（３）を備える多層構造体（２）と、第１および第２の主面を備える窓（１）を有する。この多層構造体は、窓（１）の第１の主面（５）に接している。窓（１）には第２の主面（６）側から少なくとも１つの切欠き部が形成され、これによってビーム発生量を高められる。この切欠き部は、有利には第１の主面（５）に向かって先細りする台形状の断面を有しており、例えば窓を切り込むことによって作製可能である。
2004521498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム放射半導体素子であって、
該ビーム放射半導体素子は、多層構造体（２）と、該多層構造体（２）内でのビーム形成に使用される活性層（３）と、該活性層（３）に電気接続される電気的なコンタクト（９ａ，ｂ，１０）と、ビーム透過性の窓（１）とを有しており、
該窓は、第１の主面（５）および該第１の主面（５）とは反対側の第２の主面（６）を有しており、該第１の主面（５）によって前記多層構造体（２）に接している形式のビーム放射半導体素子において、
前記窓（１）に前記の第２の主面（６）から少なくとも１つの溝状またはくぼみ状の切欠き部（４）が形成されており、
該切欠き部により、前記窓（１）からのビームの出力結合が増大されることを特徴とするビーム放射半導体素子。
【請求項２】
前記窓（１）は、側面（８）を有しており、
該側面は、前記主面（５，６）に対して垂直に配置されているか、または該主面（５，６）に対して直角な部分領域を有する、
請求項１に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項３】
前記窓（１）は、平行６面体状または立方体状の外囲基本形状を有する、
請求項１または２に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項４】
前記切欠き部（４）は、少なくとも１つの平らな側面（７ａ，ｂ）を有しており、
該側面と前記第２の主面（６）とは、９０°ではない角度、有利には２０°と７０°と間の角度をなす、
請求項１から３までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項５】
前記切欠き部（４）は、有利には第２の主面（６）に対して平行である底面を有する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項６】
前記切欠き部（４）は、三角形または台形の断面を有する溝状に構成されており、
該第面は前記の第１の主面（５）に向かって先細りしている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項７】
複数の溝状の切欠き部（４）が窓（１）に形成されている、
請求項５または６に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項８】
前記切欠き部（４）は少なくとも１つの曲面によって境界付けられている、
請求項１から７までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項９】
前記切欠き部（４）は実質的に半球、部分球、部分楕円体、円錐または円錐台の形状を有する、
請求項８に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項１０】
前記窓（１０）の屈折率は、前記多層構造体（３）の屈折率よりも大きい、
請求項１から９までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項１１】
前記窓（１）は、サファイア、石英ガラス、ＩＴＯ，ＳｎＯ，ＺｎＯ，ＩｎＯ，ＳｉＣまたはＧａＰを含む、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項１２】
前記多層構造体はＧａＮベースであり、例えば化合物ＧａＮ，Ａｌ１−ｘＧａｘＮ（０≦x≦１），Ｉｎ１−ｘＧａｘＮ（０≦x≦１）またはＡｌ１−ｘ−ｙＩｎｘＧａｙＮ（０≦x≦１，０≦y≦１）のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１から１１までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項１３】
前記多層構造体（３）は、エピタキシーで作製される、
請求項１から１２までのいずれか１項のビーム放射半導体素子。
【請求項１４】
前記多層構造体（３）は、エピタキシー基板にデポジットされ、前記窓（１）は該エピタキシー基板から作製される、
請求項１３に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項１５】
前記窓（１）は、ウェーハボンディング法を用いて前記多層構造体（３）に接続される、
請求項１から１４までのいずれか１項に記載のビーム放射半導体素子。
【請求項１６】
半導体素子の作製方法において、
第１の主面と、該第１の主面とは反対側の第２の主面と有する窓層を準備し、
該窓層に第１の主面に一連の半導体層を被着し、
前記の第２の主面から窓層に少なくとも１つの切欠き部を形成し、
前記半導体素子を完成させることを特徴とする、
請求項１から１５までのいずれか１項に記載の半導体素子を作製する方法。
【請求項１７】
前記の一連の半導体層を、エピタキシーで前記窓層にデポジットする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ウェーハボンディング法を用いて前記の一連の半導体層を前記窓層に被着する、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記の第２の主面にて前記窓層を切り込むことにより、前記切欠き部を形成する、
請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
型枠を有するソーブレードによって前記の第２の主面を切り込む、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ソーブレードは、ソー領域にて台形の断面を有する、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記切欠き部を前記の第２の主面にエッチングで挿入する、
請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記切欠き部をレーザ切断法によって作製する、
請求項１６から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されたビーム放射半導体素子ならびに請求項１６の上位概念に記載されたビーム放射半導体素子の作製方法に関する。
【０００２】
上記の形式のビーム放射半導体素子は、通例、ビーム形成に使用される活性層を備える半導体多層システムを有しており、ここでこの半導体多層システムはベースに載置される。ビームの出力結合は、形成されるビームに対して透過性を有するベースを通過して行われる。しかしながらこの装置では、ビームの発生量は、ベース表面における全反射によって大きく制限されてしまう。この問題は、殊に高い屈折率を有するベース、例えばＳｉＣ基板において極めて重大であり、またベースの屈折率が、上記の多層システムの屈折率よりも大きい場合にさらに重大になる。
【０００３】
全反射がビームの出力結合に与える影響は、図９においてＧａＮベースの多層システム２０により、断面が矩形である平行６面体のＳｉＣ基板１９において例示的に示されている。約２．７の屈折率を有するＳｉＣ基板１９は、約２．５の屈折率を有する多層系２０に比して、光学的により密な媒体である。図示の半導体構造は、屈折率の小さい媒体、例えば空気に包囲されている。
【０００４】
多層構造体２０はビームを形成する活性層２１を有する。この活性層２１から、ビームを放射する小さな体積体２３を選び出すとする。ここでこの体積体は、近似的に等方性の点放射器として表すことができる。以下の考察は、上記の活性層のこのような部分体積体２１のほぼすべてに当てはまる。
【０００５】
体積体２３からＳｉＣ基板１９の方向に放射されるビーム２２は、まず多層システムと基板との境界面に衝突し、基板に入射する際に境界面の法線に向かって屈折する。
【０００６】
境界面とは反対側の基板主面２５におけるこのビームの直接的な出力結合は、入射角が全反射角よりも小さい（それぞれ出力結合面２５の法線を基準にして）部分ビームだけに対して可能である。高屈折性の基板に対して全反射角は比較的小さく、例えばＳｉＣに対して約２２°である。
【０００７】
したがって形成されたビームのわずかな部分２２ｃだけが、ビーム束２２ａ，ｂ，ｃの中央から直接的に出力結合されるのである。形成されたビームの残りは全反射される。
【０００８】
出力結合面２５で全反射された部分ビーム２２ｂは、続いてさらに平らな角度で側面２６に衝突して、ここでも全反射する。
【０００９】
最初に基板１９の側面２６に衝突する残りの部分ビーム２２ａも同様に、まず側面２６で全反射し、引き続いて出力結合面２５で全反射する。
【００１０】
図示のように側面および主面を直角に配置すると、入射角は反射の後、それそれものまたは補角になるため、何回もの反射した後であっても、これらの面で部分ビーム２２ａ，ｂを出力結合することは不可能である。
【００１１】
したがって基板１９の方向に放射された全ビーム２２のうち、極めてわずかな部分２２ｃだけしか出力結合されないのである。残りのビーム２２ａ，ｂは何回もの全反射をして基板１９をまわり、場合によって多層構造体２０に再び入射して、最終的にはこのサイクリックな伝搬の経過と共に吸収されてしまうのである。
【００１２】
ＤＥ１９８０７７５８Ａ１から発光半導体素子が公知であり、その半導体側面はビームの発生量を高めるために完全または部分的に傾斜（anschraegen）され、これによってこの基板が角錐台の形状を有するようにする。このような傾斜により、形成されるビームの複数の部分に対して、側面への衝突の際に入射角が全反射角以下に低減され、この部分ビームが出力結合されるのである。
【００１３】
付加的なビームの出力結合は素子の縁部領域だけで行われるため、例えば、比較的基板が薄く面積の大きな素子では、ビーム発生量はわずかにしか増大しない。さらに多くの取り付け装置は、平行６面体または立方体の基板を有する半導体チップに対して設計されている。基板の基本形状を変更することは、このような装置において機能の障害に結び付いたり、またはコスト的に大きな変更が必要になってしまうのである。
【００１４】
本発明の課題は、ビーム発生量が改善された、冒頭に述べた形式のビーム放射半導体素子を提供すること、ならびにその作製方法を提供することである。
【００１５】
この課題は、請求項１に記載されたビーム放射半導体素子ないしは請求項１６に記載された作製方法によって解決される。本発明の有利な発展形態は、請求項２〜１５および１７〜２３に記載されている。
【００１６】
本発明では、多層構造体と、この多層構造体内のビーム形成に使用される活性層と、この活性層に電気接続されるコンタクトと、形成されるビームに対して透過性を有する窓とを有するビーム放射半導体素子が形成され、ここでこの窓は、第１の主面と、この第１の主面とは反対側に第２の主面とを有し、この窓は第１の主面によって多層構造体に接しており、また第２の主面から少なくとも１つの溝状またはくぼみ状の切欠き部が窓に形成されており、これによってビーム発生量が高められる。
【００１７】
ここでは上記の切欠き部を実施して、形成されるビームの複数の部分が、境界面で出力結合されるか、または窓からの出力結合に有利なように反射される。
【００１８】
部分ビームの出力結合は、上記の切欠き部の境界面が少なくとも部分的につぎのように配置されることによって達成される。すなわち、これらの部分ビームの境界面への入射角ができる限り小さく、また殊に全反射角より小さくなるように上記の境界面が配置されることによって達成されるのである。
【００１９】
出力結合に有利な反射は、例えば、部分ビームがまず切欠き部の境界面で全反射される場合に発生する。この際にこの窓内でのサイクリックな伝搬は中断されて、当該の部分ビームが少なくとも何回かのさらなる反射の後、窓の境界面において出力結合できるのである。
【００２０】
サイクリックな伝搬を中断することにより、殊に側面が主面に対して垂直に配置されている窓においてビーム発生量が増大する。冒頭に述べたように立方体または平行６面体の窓を有する装置において、サイクリックに伝搬されるビーム束が極めて簡単に形成されるため、出力結合できないビームの部分は相応に多いのである。
【００２１】
有利にも、窓における切欠き部を用いたビーム発生量の増加には、窓を外側から覆う基本形状を変更する必要がないため、本発明の素子を作製するために、あらかじめ定めた、窓の所定の形状についてその機能が決定された製造装置または取り付け装置を使用することも可能である。本発明により、例えば、既知でありかつ確立された窓基本形状の際に、例えば立方体または平行６面体が外側から覆う際に高いビーム発生量を達成することができる。
【００２２】
ビーム発生量をさらに増大させるため、本発明では、有利には複数の切欠き部を窓に形成する。作成ステップを少なく維持するという点から殊に有利であるのは、同じ形状の複数の切欠き部である。
【００２３】
例えば側面を傾斜させるなどによって窓の縁部領域を構造化してビーム発生量を増大させるのに対して、本発明ではより一層大きな面にわたって良好な出力結合を得ることができ、また出力結合されるビームをこの面において均一に分散させることができる。このことは面積の大きな素子に殊に有利である。それは素子の面積を大きくしていくと、面積に対する周囲の長さの比が低減されるからである。したがって面積の大きな素子においては、素子の周囲に限定されたビーム発生量増大手段は、通例、面に載置されたビーム発生量増大手段よりもはるかに効率が悪いのである。
【００２４】
本発明の有利な実施形態では、窓における切欠き部は、少なくとも１つの平らな側面を有しており、この側面と、この窓の第２の主面とは、９０°ではない角度をなす。この角度は、２０°と７０°との間にあると殊に有利である。このような切欠き部は、例えば、主面に対して斜めになっている側壁を有する溝の形態で実現することができる。これは、例えば、窓を相応に切り込むことよって作製可能である。有利にはこのような溝は、多層構造体の方向に先細りになる台形状の断面を有する。
【００２５】
ビーム発生量をさらに増大させるため、互いに交差する、または平行に延在する複数の溝を形成することができる。平行に配置することにより、形成されるビームの非対称の方向特性が得られ、これに対して、交差する溝により、出力結合されるビームが均一に分散される。適用分野に応じて上記の２つの実施形態のうちの１つのがより有利になり得る。
【００２６】
本発明の別の有利な実施形態では、切欠き部は、曲面によって完全にまたは部分的に境界付けられる。切欠き部のこの曲がった境界面における反射により、有利にもサイクリックな伝搬が十二分に排除される。ここでこの切欠き部は、例えば、半球、部分球、部分楕円体、円錐、円錐台の形状に構成することができる。例えば、上記の基本形状から変形することにより、例えば、伸ばし、押し潰しまたはずれ（Scherung）によって発生する類似の形状も有利である。
【００２７】
これらのような形状は、例えばレーザ切断またはエッチングによって作製可能である。また上記の溝状の切欠き部を、曲面によって境界付け、例えば半球状の断面を有するように構成することも可能である。
【００２８】
本発明の有利な発展形態では、多層構造体はエピタキシーで作製される。さらにエピタキシー基板から後で窓を作製することができる。本発明は、高屈折性の基板、例えば相応に広い全反射領域を有するＳｉＣにおいて殊に有利であり、殊にこの基板の屈折率が多層構造体の屈折率よりも大きい場合に有利である。ここで多層構造体の屈折率とは、基板に接する多層構造体の領域の屈折率のことと理解されたい。それは全反射の程度は、基板と多層構造体との間の境界面における屈折率の跳躍によってほとんど決まるからである。通例、多層構造体は、互いの屈折率の違いが基板の屈折率に対して無視できる材料から構成される。したがってこの多層構造体の屈折率として、ここに含まれる材料の平均の屈折率を使用することも可能である。
【００２９】
冒頭に述べたようにこのようなケースは殊にＧａＮベースの多層構造体において発生する。これは、ＧａＮまたはこれから派生した化合物または類似の化合物を含む多層構造体である。これには、例えばＧａＮそれ自体、これをベースにした混晶系、例えば、ＡｌＧａＮ（Ａｌ１−ｘＧａｘＮ，０≦x≦１），ＩｎＧａＮ（Ｉｎ１−ｘＧａｘＮ，０≦x≦１）およびＡｌＩｎＧａＮ（Ａｌ１−ｘ−ｙＩｎｘＧａｙＮ，０≦x≦１，０≦y≦１）ならびにＡｌＮ，ＩｎＮおよびＩｎＡｌＮ（Ｉｎ１−ｘＡｌｘＮ，０≦x≦１）がある。
【００３０】
通例、この多層構造体は、ＳｉＣ基板またはサファイア基板でエピタキシャル成長され、ここでこの基板は少なくとも部分的に、形成されるビームに対し殊に青および緑のスペクトル領域において透過性を有する。両方の基板において本発明により、全反射損失を低減することによってビーム発生量を増大させることができる。本発明は、冒頭に述べた高い屈折率によって発生する問題のため、ＳｉＣ基板に殊に有利である。
【００３１】
しかしながら本発明は、ＧａＮベースのシステムに限定されるのではなく、別の半導体システム、例えばＧａＡｓベース、ＧａＰベースまたはＺｎＳｅベースの材料においても同様に適用可能である。ここでも、形成されるビームの大きな部分は、多層構造体−窓装置における全反射に起因してとどまってしまい、最終的に吸収されるのである。
【００３２】
本発明はまたこれまで挙げた窓材料とは異なる窓材料、すなわち、石英ガラス、ダイヤモンド、ＩＴＯ（indium tin oxide）またはＺｎＯ，ＳｎＯ，ＩｎＯまたはＧａＰベースの材料にも有利である。それは、通例、これらのすべての窓において出力結合の際に光学的に薄い媒体への接合部があり、ここでは全反射が発生することがあり、相応して出力結合度が低減されてしまうからである。
【００３３】
さらに本発明は、シーリングまたは別の手法でカバーが設けられた半導体ボディないしは窓に対しても有利である。それはこのカバーは通例、より低い屈折率を有しており、この場合にもビーム発生量が全反射によって低減されてしまうからである。
【００３４】
上記の材料からなる窓は、多層構造体を作製した後、この多層構造体に載置することができる。エピタキシーによる作製の際にはこれは例えばつぎのようにして可能である。すなわちエピタキシーの後、エピタキシー基板を剥離し、それに代わって窓をウェーハボンディング法で多層構造体に接続することによって可能である。択一的には窓を、エピタキシーで作製した半導体表面に被着し、その後、エピタキシー基板を剥離することも可能である。このやり方は、エピタキシー基板を引き続いて使用できるという利点を有し、これは殊に、例えばＳｉＣ基板のような高価な材料において格段にコスト的に有利になる。
【００３５】
上に述べた形式のビーム放射半導体素子を作製する本発明の方法は、例えば有利な基板またはウェーハの形態の窓層を準備することによって開始され，ここでこれは、第１の主面と、この第１の主面とは反対側の第２の主面とを有する。
【００３６】
第１主面には、つぎのステップで一連の半導体層がデポジットされ、これは、形成すべき多層構造体に相応する。有利にはこのデポジットは、エピタキシーで、またはウェーハボンディング法を用いて行われる。
【００３７】
この後、この窓層は第２の主面側から、型枠（Formrand）を有するソーブレードによって切り込みが入れられ、これによって溝状の切欠き部が基板に形成される。ここでこの切り込みの深さは、窓層の厚さより小さい。
【００３８】
続いてこの素子を完成させる。これには、例えば、コンタクト形成および上記の一連の半導体の分割が含まれる。この分割の際には、窓層と一連の半導体層との結合体が、複数の窓に切り分けられ、ここでこれらの窓は、それに配置された多層構造体をそれぞれ有する。
【００３９】
択一的には適切なマスク技術を使用してエッチングするか、またはレーザ切断を用いて切欠き部を作製することも可能である。この択一的な手法によって、空間的に分離された切欠き部、すなわち、窓層の全面またはその比較的大きな部分領域にわたって延在しない切欠き部を形成することができる。
【００４０】
分離された切欠き部は、例えば上記のように円錐、円錐台、半球、部分球、部分楕円体でまたは類似の形状で構成可能である。
【００４１】
本発明のさらなる特徴、長所および利点を以下、図１〜８に関連して８つの実施例に基づいて説明する。
【００４２】
ここで、
図１ａおよび１ｂは、本発明による半導体素子の第１実施例の斜視部分断面図および模式的な詳細平面図を示しており、
図２は、本発明による半導体素子の第２実施例の概略斜視図を示しており、
図３ａおよび３ｂは、本発明による半導体素子の第３実施例の概略斜視図および断面図を示しており、
図４は、本発明による半導体素子の第４実施例の概略斜視図を示しており、
図５は、本発明による半導体素子の第５実施例の概略斜視図を示しており、
図６は、本発明による半導体素子の第６実施例の概略断面図を示しており、
図７は、本発明による半導体素子の第７実施例の概略断面図を示しており、
図８は、本発明による半導体素子の第８実施例の概略断面図を示しており、
図９は、従来技術による半導体素子の概略断面図を示している。
【００４３】
図１ａに示した実施例には、第１の主面５と第２の主面６とを有する窓１があり、ここでこの第１の主面５には多層構造体２が被着されている。
【００４４】
多層構造体２は、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ系の複数の半導体層からなる。多層構造体２は活性層３を含み、これは動作時にビーム１８（ビーム１８ａ，ｂ，ｃで例示的に示されている）を形成する。
【００４５】
窓１は、多層構造体２をエピタキシーで作製するのに使用されるＳｉＣエピタキシー基板から作製され、また断面が台形をした溝状の切欠き部４を有する。ここでこれはすでにこのエピタキシー基板に形成されており、有利にはエピタキシーの後に形成される。
【００４６】
この切欠き部４を無視すると、窓１は、平行６面体の外囲基本形状を有する。冒頭に述べたように、屈折率が多層構造体の屈折率よりも大きい基板を有する装置では、形成されるビームの窓エッジ８による出力結合は、全反射に起因して極めて制限されてしまうのである。
【００４７】
溝状の切欠き部４の側面７ａ，ｂを傾斜させることにより、窓のエッジ８によって反射されたビームの部分１８ｂ，ｃに対する入射角はつぎのように低減される。すなわち、この入射角が全反射角よりも小さくなり、したがってビームが窓から出られる程度にまで低減されるのである。
【００４８】
相応する側壁７ａを斜めに配置しても平らに入射して側壁７ａで全反射してしまう部分ビーム１８ａは、窓のエッジ８と、切欠き部の側壁７ａとの間で往復して反射される。ここで入射角は各反射の後、小さくなり、最終的には出力結合が可能である。このことを分かり易くするため、図１ｂの詳細部分図で説明する。
【００４９】
角度αは、切欠き部の側面７ａと窓のエッジ８との間の角度を示している。入射角θ１（θ１＞θｃ，θｃ：全反射角）で切欠き部側面７ａに当たるビーム１８ａは、全反射してエッジ８に向かう。窓のエッジ８への入射角θ２は、前の反射における入射角θ１よりも値αだけ低減される。すなわち、
θ２ ＝ θ１−α
である。
【００５０】
図示のようにθ２が全反射角θｃよりも大きい場合、ビーム１８ａは新たに反射されて側面７ａに戻り、そこに入射角
θ３ ＝ θ２−α ＝ θ１−２α
で当たる。したがって反射の度に入射角は値αだけ低減され、これは出力結合ができるようになるまで続くのである。
【００５１】
図２に示した実施例は、互いに直交する切欠き部４ａ，ｂが窓１に形成されている点が上記の実施例と異なり、ここで各切欠き部は、台形の断面を有する溝状に実施されている。これによって総計の出力結合面がさらに増し、ひいては有利にもビーム発生量もさらに増すのである。
【００５２】
上記の切欠き部は、有利には多層構造体２をエピタキシーで作製した後、型枠を有するソーブレードにより、多層構造体とは反対側の面においてエピタキシー基板を切り込むことによって作製される。ここでこの型枠の（切り込み方向に対して横方向の）断面は、所望の溝断面に相応する相補的な形状を有する。
【００５３】
図２に示した実施例は相応して、互いに交差する２つの切り込みにより作製される。ここで切り込み深さは窓の厚さよりも小さくして、多層構造体２を傷つけないようにする。
【００５４】
図３ａに斜視図で示した実施例は、上に説明した実施例とつぎの点が異なる。すなわち、空間的に分離され、周囲が境界付けられた、半球状の切欠き部４が窓に構成されている点が異なる。周囲が境界付けられたこのような切欠き部は、溝状の切欠き部とは異なり、窓１にエッチングで挿入される。図３ｂにはこの実施例を通る断面が示されており、これは、一連の複数の層２に対して垂直でありかつ中心における断面である。
【００５５】
エッチングによる切欠き部の作製は、窓１に多数の切欠き部を形成するのに殊に有利である。これは例えば図４に示されている通りである。公知のテクノロジーに基づいて適切なマスク技術を使用する際には、すべての切欠き部をただ１つの作製ステップでコスト的に有利に作製すること可能である。このように形成される素子は、ビーム発生量が高く、また出力結合面において殊にビームの分散が均一である点が際立っている。
【００５６】
図４に示した実施例においてコンタクトは、メタライゼーションされたコンタクト壁９ａ，ｂによって行われ、ここでこれらは切欠き部の間に延在しており、また配線端子領域１１ａ，ｂでそれぞれ終わっている。対向コンタクトとしてコンタクト面１０が、窓１とは反対側の多層構造体２の面に被着される。コンタクト面１０は、例えば反射性の面として形成することが可能である。これにより、このコンタクト面に当たる部分ビームは、出力結合面６の方向に反射される。電流を可能な限りに均一に多層構造体に導くため、完全に平坦に構成されたコンタクト面が有利である。
【００５７】
図５にも同様に窓１に多数の切欠き部４を有する実施例が示されており、ここでこれらの切欠き部は、前の実施例とは異なり、互いに平行な溝として配置されている。個々の切欠き部の形状は、図１の実施例と同じである。このような構造は、型枠ソーブレード（Formrandsaegeblatt）により平行に複数回切り込むことにより、簡単に作製することができる。このような形状付与は、殊に面積の大きな半導体素子に有利である。
【００５８】
素子のコンタクトは、ここでもメタライゼーションされた２つのストライプ９ａ，ｂを介して行われ、これらは縁部の近くで主面６および切欠き部４に被着されており、また配線端子領域１１ａ，ｂにおいてそれぞれ終わっている。相応する対向コンタクトは反対側のコンタクト層１０として多層構造体２に構成されている。
【００５９】
図６に示された実施例では、上に示した実施例とは異なり、窓のエッジが部分的に傾斜している。ここでこれらの窓のエッジは、第１の窓の主面５側に、この主面５に対して垂直な第１の部分領域８ａを有する。この第１の部分領域８ａは、第２の主面６に向かって、主面５および６に対して斜めに配置された第２の部分領域８ｂに移行する。さらに図１に示した実施例の場合のように、斜めになった側面７を有する切欠き部４が窓１に形成される。
【００６０】
このような形状付与によって有利にもビーム発生量がさらに増大する。それは窓エッジの傾斜した領域８ｂは、切欠き部４の斜めになった側面７と同様に、全反射されるビームの割合を低減するからである。さらに窓エッジの第１部分領域８ａにおいてこの窓は、平行６面体の基本形状を有しており、この基本形状は上に述べたようにこの半導体素子の取り付けを容易にし、また殊に自動取り付け装置に対して有利である。当然のことながら、平行６面体の基本形状を完全に省略することも可能であり、これによってさらに高いビーム発生量が達成される。
【００６１】
図７には光学素子の実施例が示されており、これは本発明によるビーム放射半導体素子を含んでいる。この半導体素子は、図５の実施例に相応しており、また金属製の冷却体１２，例えば銅のブロックに載置されている。この冷却体は、多層構造体２の背面に形成されたコンタクト面１０に導電的に接続されており、熱排出部としてもまたコンタクト部としても使用される。ここでこの半導体素子は、冷却体１２に導電性の接着剤によって接着されるか、またははんだ付けされる。
【００６２】
放射側においてこの半導体素子は、シーリング１３によって覆われている。このシーリングは、反応性樹脂（Reaktionsharz）、有利にはエポキシ樹脂、アクリル樹脂またはシリコン樹脂からなり、これは例えば、周囲の有害な影響から半導体素子を保護するために使用される。
【００６３】
付加的にはこのシーリングはビーム変換素子に対するマトリックスまたは支持体として使用することも可能である。したがって例えば、シーリング材料に有利な色素を懸濁させることによって、半導体素子の光と上記の色素によって変換された光とからなる混合色の光を放射する素子を得ることができる。青のスペクトル領域で放射する半導体素子と、このスペクトル領域で励起する際に黄−橙のスペクトル領域で発光する色素とを使用することによって、半導体ベースの白色光源が得られる。
【００６４】
図８には光学素子の別の実施例が示されている。ここでは、図５の実施例に相応する２つの半導体素子が、角度をつけた冷却体１２に載置されている。ここではシーリングは省略されている。それは窓層の形状付与によってすでに出力結合が、従来技術による素子に比して増大されているからである。これにより、シーリングに結び付いた素子に対する危険性、例えば半導体ボディからのシーリングの剥離または発生し得るシーリングの経年変化および黄色味を帯びることがなくなる。
【００６５】
当然のことながら択一的には半導体素子をシーリングによって覆うことが可能であり、これが行われるのは、例えば、半導体ボディを保護するため、例えばレンズのような光学素子を形成するため、ビーム発生量をさらに増大させるために、または発光材料に対するマトリックスとしてシーリングが所望される場合である。
【００６６】
窓層の図示した形状付与および殊に複数の平行な溝状の切欠き部を形成することにより、形成されたビームが方向付けられて放射される。この方向付けられた放射特性を考慮すると、複数の半導体素子を有するモジュールを実現することができ、ここでこれのモジュールは複合的な放射特性を有する。このような複合的な放射特性は、通例、コストのかかる付加的な光学系を必要とする。本発明では有利にもこのような光学系も、反射器も共に省略することができ、上記のようなモジュールを殊にスペースを節約して配置することができるのである。
【００６７】
図示の実施例に基づく本発明の説明は、当然のことながら、本発明をこれらの実施例に制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による半導体素子の第１実施例を示す斜視部分断面図および模式的な詳細平面図である
【図２】本発明による半導体素子の第２実施例を示す概略斜視図である
【図３】本発明による半導体素子の第３実施例を示す概略斜視図および断面図である
【図４】本発明による半導体素子の第４実施例を示す概略斜視図である
【図５】本発明による半導体素子の第５実施例を示す概略斜視図である
【図６】本発明による半導体素子の第６実施例を示す概略断面図である
【図７】本発明による半導体素子の第７実施例を示す概略断面図である
【図８】本発明による半導体素子の第８実施例を示す概略断面図である
【図９】従来技術による半導体素子を示す概略断面図である
【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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