(57)【要約】【課題】ルミネセンスダイオード素子において、余分な製造コストを抑えたまま、電流の拡大を向上させる。さらに活性帯域からの熱の排出を改善する。【解決手段】ルミネセンスダイオードチップには、活性帯域１９とｎ−ドーピング層４とｐ−ドーピング層とを有するＧａＮベースのエピタキシー連続層３と、放射線透過性接触層１５および反射層１６を有しｐ−ドーピング層５に配属された反射性接触金属被覆６とが設けられている。放射線透過性接触層１５は、ｐ−ドーピング層５と反射層１６との間に配置されている。製造にあたり、成長基板２の上にエピタキシー連続層４，５，１９を成長させ、ｐ−ドーピング層５を成長基板２とは反対側に配置させ、ｐ−ドーピング層５の上に反射性接触金属被覆６を取り付け、成長基板２を薄くするかまたは除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルミネセンスダイオードチップの製造方法において、
該ルミネセンスダイオードチップは、活性帯域（１９）とｎ−ドーピング層（４）とｐ−ドーピング層（５）とを有し放射線を放出するＧａＮベースのエピタキシー連続層（３）と、放射線透過性接触層（１５）および反射層（１６）を有し前記ｐ−ドーピング層（５）に配属された反射性接触金属被覆（６）とを備え、前記放射線透過性接触層（１５）は、前記ｐ−ドーピング層（５）と前記反射層（１６）との間に配置されており、
ａ）成長基板（２）の上にエピタキシー連続層（４，５，１９）を成長させ、ｐ−ドーピング層（５）を前記成長基板（２）とは反対側に配置させ、
ｂ）前記ｐ−ドーピング層（５）の上に反射性接触金属被覆（６）を取り付け、
ｃ）前記成長基板（２）を薄くする、または前記成長基板（２）を除去する
ことを特徴とする、ルミネセンスダイオードチップの製造方法。
【請求項２】
前記接触層（１５）はＰｔ、ＰｄおよびＣｒの金属のうち少なくとも１種を有するか、これらの金属の１種から成るか、またはこれらの金属のうち少なくとも２種の合金から成る、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記接触層（１５）の厚さは１０ｎｍと等しいかまたはそれより小さい、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記接触層（１５）は閉鎖されていない層であり、該層は特に島状または網状の構造体を有するかまたはこの種の構造体から組み合わされた構造体を有する、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記接触層（１５）は実質的に材料インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）およびＺｎＯを含む材料群からの少なくとも１種の材料を有する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記接触層の厚さは１０ｎｍと等しいかまたはそれより大きい、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記反射層（１６）はＡｇを含有する、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記反射層（１６）は少なくとも部分的に材料ＰｔＡｇ合金およびＰｄＡｇ合金を含む材料群からの１種の材料から成る、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記反射層（１６）は、前記ｐ−ドーピング層（５）の活性帯域（１９）から離れた主要平面（９）の５０％より多くを覆う、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記反射層（１６）は、前記ｐ−ドーピング層（５）の活性帯域（１９）から離れた主要平面（９）の全部を覆う、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記反射性接触金属被覆（６）は、放射線を放出するエピタキシー連続層（３）から離れた側に他の金属層（２０）を有し、該金属層は特に実質的にＡｕまたはＡｌを有する、請求項１から１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記ｎ−ドーピング層（４）はｐ−導電性層（５）から離れた主要平面（８）にｎ−接触層（７）を有し、該接触層（７）は前記主要平面の一部のみを覆い、チップ（１）からの光の減結合をｎ−ドーピング層（４）の主要平面（８）の自由な領域にわたっておよびチップ側面（１４）にわたって行う、請求項１から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記チップ（１）は反射性接触金属被覆（６）および他の接触金属被覆（７）を有するエピタキシー連続層（４，５，１９）のみを有する、請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記エピタキシー連続層の厚さは３０μｍに等しいかまたはそれより小さい、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ルミネセンスダイオードチップを備えたルミネセンスダイオード素子において、
該ルミネセンスダイオードチップは、活性帯域（１９）とｎ−ドーピング層（４）とｐ−ドーピング層（５）とを有し放射線を放出するＧａＮベースのエピタキシー連続層（３）と、放射線透過性接触層（１５）および反射層（１６）を有し前記ｐ−ドーピング層（５）に配属された反射性接触金属被覆（６）とを備え、前記放射線透過性接触層（１５）は、前記ｐ−ドーピング層（５）と前記反射層（１６）との間に配置されており、
前記エピタキシー連続層（３；４，５，１９）は前記反射性接触金属被覆（６）を介して、ヒートシンクと導電接続されていることを特徴とする、
ルミネセンスダイオードチップを備えたルミネセンスダイオード素子。
【請求項１６】
前記ヒートシンクは、ＬＥＤケーシングの熱伝導性チップ取り付け領域（１２）に取り付けられており、該チップ取り付け領域（１２）の上に前記反射性接触金属被覆（６）が配置されている、請求項１５記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項１７】
前記熱伝導性チップ取り付け領域（１２）は前記ＬＥＤケーシング（２２）のリードフレーム（１１）または導体路（２２）である、請求項１６記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項１８】
前記接触層（１５）はＰｔ、ＰｄおよびＣｒの金属の少なくとも１種を有するか、これらの金属の１種から成るかまたはこれらの金属の少なくとも２種の合金から成る、請求項１５記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項１９】
前記接触層（１５）の厚さは１０ｎｍに等しいかまたはそれより小さい、請求項１５記載のルミネセンスダイオードチップ素子。
【請求項２０】
前記接触層（１５）は閉鎖されていない層であり、該層は特に島状または網状の構造体を有するかまたはこの種の構造体から組み合わされた構造体を有する、請求項１５から１９のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２１】
前記接触層（１５）は実質的に材料インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）およびＺｎＯを含む材料群からの少なくとも１種の材料を有する、請求項１５から２０のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２２】
前記接触層の厚さは１０ｎｍに等しいかまたはそれより大きい、請求項２１記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２３】
前記反射層（１６）はＡｇを含有する、請求項１５から２２のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２４】
前記反射層（１６）は少なくとも部分的に材料ＰｔＡｇ合金およびＰｄＡｇ合金を含む材料群からの１種の材料から成る、請求項２３記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２５】
前記反射層（１６）はｐ−ドーピング層（５）の活性帯域（１９）から離れた主要平面（９）の５０％より多くを覆う、請求項１５から２４のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２６】
前記反射層（１６）はｐ−ドーピング層（５）の活性帯域（１９）から離れた主要平面（９）の全部を覆う、請求項２５記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２７】
前記反射性接触金属被覆（６）は、放射線を放出するエピタキシー連続層（３）から離れた側に他の金属層（２０）を有し、該金属層は特に本質的にＡｕまたはＡｌを有する、請求項１５から２６のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２８】
前記ｎ−ドーピング層（４）はｐ−導電性層（５）から離れた主要平面（８）にｎ−接触層（７）を有し、該接触層はこの主要平面の一部のみを覆い、チップ（１）からの光の減結合をｎ−ドーピング層（４）の主要平面（８）の自由な領域にわたっておよびチップ側面（１４）にわたって行う、請求項１５から２７のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項２９】
前記チップ（１）は反射性接触金属被覆（６）および他の接触金属被覆（７）を有するエピタキシー連続層（４，５，１９）のみを有する、請求項１５から２８のいずれか１項記載のルミネセンスダイオード素子。
【請求項３０】
前記エピタキシー連続層の厚さは３０μｍに等しいかまたはそれより小さい、請求項２９記載のルミネセンスダイオード素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルミネセンスダイオードチップの製造方法およびルミネセンスダイオード素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
"ＧａＮを基礎とする"は、以下に、特にＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＮおよびＡｌＩｎＧａＮのようなすべての三成分および四成分のＧａＮを基礎とする混合結晶および窒化ガリウム自体を含む。
【０００３】
ＧａＮを基礎とするルミネセンスダイオードチップを製造する場合に、ｐ−ドーピング層、特にｐ−ドーピングＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層の達成可能な最大導電率が、他の材料系のルミネセンスダイオードチップから公知である従来の表側の接触金属被覆（これはできるだけ高い放射線の減結合のために表側の破断部分のみを覆う）を使用してチップの全部の側面に電流の拡大を達成するために十分でないという基本的な問題が存在する。
【０００４】
ｐ−導電性層の全部の側面に電流の印加が可能である、導電性基板上のｐ−導電性層の成長は経済的に支持できる結果を生じない。この理由は以下のように表わすことができる。第１にＧａＮを基礎とする層を成長するための導電性の格子に適合した基板（例えばＧａＮ基板）の製造が高い技術的費用と結びついている。第２にドーピングされていないおよびｎ−ドーピングされたＧａＮ化合物に適した格子に適合しない基板上のｐ−ドーピングされたＧａＮを基礎とする層の成長はルミネセンスダイオードに十分な結晶の特性を生じない。
【０００５】
前記の問題を防ぐ公知の試みにおいてはｐ−導電性層の基板から離れた側に、全面にボンド接触を備えている、放射線を透過する接触層または付加的な良好な導電性の層を電流の拡大のために付着する。
【０００６】
しかし第１に記載した提案は、接触層内の放射線のかなりの部分が吸収される欠点と結びついている。第２に記載した提案においては、製造費用がかなり高くなる付加的な処理工程を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、第１に、付加的な製造費用を少なく維持して、改良された電流の拡大を有する冒頭に記載の形式のルミネセンスダイオードチップを開発することである。更に活性帯域からの熱の排出が改良されたルミネセンスダイオード構造素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によればこの課題は、以下の特徴を有するルミネセンスダイオードチップの製造方法により解決される。すなわち、該ルミネセンスダイオードチップは、活性帯域とｎ−ドーピング層とｐ−ドーピング層とを有し放射線を放出するＧａＮベースのエピタキシー連続層と、放射線透過性接触層および反射層を有し前記ｐ−ドーピング層に配属された反射性接触金属被覆とを備え、前記放射線透過性接触層は、前記ｐ−ドーピング層と前記反射層との間に配置されており、ａ）成長基板の上にエピタキシー連続層を成長させ、ｐ−ドーピング層を前記成長基板とは反対側に配置させ、ｂ）前記ｐ−ドーピング層の上に反射性接触金属被覆を取り付け、ｃ）前記成長基板を薄くする、または前記成長基板を除去する。
【０００９】
さらに上記の課題は、以下の特徴を有するルミネセンスダイオードチップを備えたルミネセンスダイオード素子により解決される。すなわち、該ルミネセンスダイオードチップは、活性帯域とｎ−ドーピング層とｐ−ドーピング層とを有し放射線を放出するＧａＮベースのエピタキシー連続層と、放射線透過性接触層および反射層を有し前記ｐ−ドーピング層に配属された反射性接触金属被覆とを備え、前記放射線透過性接触層は、前記ｐ−ドーピング層と前記反射層との間に配置されており、前記エピタキシー連続層は前記反射性接触金属被覆を介して、ヒートシンクと導電接続されている。
【００１０】
本発明によるルミネセンスダイオードにおいてはｐ−ドーピング層が活性層から離れた主要平面に反射性接触金属被覆を備えている。適当な反射性金属層は例えばＡｇを基礎とする金属層である。"Ａｇを基礎とする"とは、電気的特性および光学的特性が本質的にＡｇにより決定されるすべての金属が該当する。特に大部分がＡｇを有する金属である。
【００１１】
接触金属被覆は、有利には一方でエピタキシー連続層のための低い電気的遷移抵抗を有する良好な抵抗の接触を生じる。他方でこの金属被覆は有利には高い反射能力および前記のスペクトル領域で低い吸収を示す。これから金属被覆に当たる電磁線のチップへの高い逆反射が生じる。この逆反射された電磁線は引き続きチップの自由な側面でチップから減結合することができる。
【００１２】
反射性接触金属被覆は、有利な構成においては少なくとも部分的にＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金からなる。
【００１３】
反射性接触金属被覆は有利にはｐ−ドーピング層の活性層から離れた主要平面の５０％より多く、特に有利には１００％を覆う。これにより活性帯域の全部の側面の断面の電流の供給が達成される。
【００１４】
ｐ−ドーピング層への反射性接触金属被覆の付着を促進するために、有利にはこの２つの層の間に、例えば本質的にＰｔ、Ｐｄ、Ｃｒの群からなる少なくとも１種の金属を有する放射線透過性接触層を備える。
【００１５】
これにより反射性接触金属被覆を電気的特性および反射特性に関して簡単なやり方で最適にすることができる。
【００１６】
前記形式の接触層の厚さは、有利には１０ｎｍに等しいかまたはこれより小さい。これによりこの層の光学的損失を有利なやり方で特に少なく保つことができる。
【００１７】
特に有利には接触層は、閉鎖されていない、特に島状および／または網状の構造体を有する。これによりＡｇを基礎とする反射層が少なくとも部分的にｐ−ドーピング層との直接的接点を有することが有利なやり方で達成され、これにより電気的特性および光学的特性に有利に影響する。
【００１８】
他の有利な構成においては接触層は本質的にインジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）および／またはＺｎＯからなり、有利には１０ｎｍ以上の厚さを有する。この接触層を使用して有利にはきわめて良好な電流の拡大、同時にきわめて少ない放射線の吸収を達成することができる。
【００１９】
更に有利には反射層に、特に本質的にＴｉ／ＰｔまたはＴｉＷＮおよびＡｕまたはＡｌからなる拡散バリアからなる接合可能な層が存在し、これにより反射性接触金属被覆の接合能力の改良が達成される。
【００２０】
本発明による他のルミネセンスダイオードチップにおいてはチップがエピタキシー層のみを有し、その全部の厚さは合わせて３０μｍに等しいかまたはこれより小さい。そのためにエピタキシー連続層のエピタキシャル成長の後に成長基板を除去する。ｐ−ドーピングエピタキシー層はｎ−ドーピングエピタキシー層から離れた主要平面に本質的に全面に反射性接触金属被覆を備えている。ｐ−ドーピングエピタキシー層から離れたｎ−ドーピングエピタキシー層の主要平面にｎ−接触金属被覆が存在し、この金属被覆はこの主要平面の一部のみを覆っている。チップからの光の減結合はｎ−導電性エピタキシー層の主要平面の自由な領域にわたっておよびチップ側面にわたって実施する。
【００２１】
成長基板は、この種のルミネセンスダイオードチップにおいては電気的に絶縁されていてもよく、放射線不透過性であってもよく、それゆえ有利には最適な成長条件に関して単独に選択されてもよい。この種のいわゆる薄膜ルミネセンスダイオードチップの特別の利点は、基板内で光の損失が生じることがなく、改良された放射線の減結合が達成されることである。
【００２２】
本発明によるルミネセンスダイオードチップは、運転中にチップに導かれる大部分の電気エネルギーが熱エネルギーに変換する、放射線を放出する活性帯域をヒートシンクのきわめて近くに設置する可能性が存在するという他の利点と結びついている。エピタキシー連続層は事実上ヒートシンクに直接熱的に結合することができ、ｐ−ドーピングエピタキシー層のみが中間に配置されている。これによりチップをきわめて効果的に冷却することができ、これにより放出される放射線の波長の安定性が高まる。
【００２３】
本発明によるルミネセンスダイオードチップにおいては全面の接触により有利に流れ−応力（Ｆｌｕｓｓ−Ｓｐａｎｎｕｎｇ）が減少する。
【００２４】
本発明によるルミネセンスダイオードチップを有する本発明によるルミネセンスダイオード構造素子においてはチップがｐ側で、すなわち反射性接触金属被覆を使用して発光ダイオードケーシング、特に発光ダイオードケーシングの電気的リードフレームまたは導体路のチップ取り付け面に載置されて取り付けられる。
【００２５】
本発明の更に有利な実施態様は以下に図１ａ〜図２に関して記載される実施例から得られる。
【００２６】
異なる実施例の図において同じかまたは同じ作用をする部品はそれぞれ同じ参照符号が付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】本発明によるルミネセンスダイオードチップの第１実施例を示す断面図
【図１ｂ】図１ａに示したルミネセンスダイオードチップの反射性接触金属被覆を示す図
【図２】本発明によるルミネセンスダイオードチップの第２実施例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１ａのルミネセンスダイオードチップ１においてＳｉＣ基板２上に放射線を放出するエピタキシー連続層３が付着している。これはｎ−導電性ドーピングＧａＮエピタキシー層またはＡｌＧａＮエピタキシー層４およびｐ−導電性ドーピングＧａＮエピタキシー層またはＡｌＧａＮエピタキシー層５からなる。同様に二重ヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する、例えばＧａＮを基礎とするエピタキシー連続層３は、例えばＩｎＧａＮまたはＩｎＧａＡｌＮからなる１個以上のドーピングされない層１９を備えていてもよい。
【００２９】
ＳｉＣ基板２は導電性であり、エピタキシー連続層３の活性帯域１９から放出される放射線を透過する。
【００３０】
ＳｉＣ基板２から離れたｐ側９に、エピタキシー連続層３に、本質的に全面に反射性の接合可能なＡｇを基礎とする接触金属被覆６が付着している。これは、例えば本質的にＡｇ、ＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金からなる。
【００３１】
接触金属被覆６は、図１ｂに示されるように、エピタキシー連続層３から出発して放射線透過性の第１の層１５および反射性の第２の層１６から構成されていてもよい。
【００３２】
第１の層１５は、例えば本質的にＰｔ、Ｐｄおよび／またはＣｒからなり、放射線の吸収を少なく保つために、１０ｎｍに等しいかまたはこれより小さい厚さを有する。第１の層は選択的にインジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）および／またはＺｎＯからなっていてもよい。この場合はこの層は有利には１０ｎｍに等しいかまたはこれより大きい厚さを有し、それはこの材料がきわめて少ない放射線の吸収を示すからである。電流の拡大のためにこれより大きい厚さが有利である。
【００３３】
第２の層１６は、例えば本質的にＡｇ、ＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金からなる。
【００３４】
接合能力を改良するために、Ａｇを基礎とする層に他の金属層２０を付着する。これは、例えばＡｕまたはＡｌからなる。第２の層１６と他の金属層２０の間の拡散バリア２４としてＴｉ／ＰｔまたはＴｉＷＮからなる層が備えられていてもよい。
【００３５】
ＳｉＣ基板２はエピタキシー連続層３から離れた主要平面１０に接触金属被覆７を有し、この金属被覆はこの主要平面１０の一部のみを覆い、ワイヤボンディングのための接合パッドとして形成される。接触金属被覆７は、例えばＡｕ層に続くＳｉＣ基板２に付着されたＮｉ層からなる。
【００３６】
チップ１はダイボンディングによりｐ側で、すなわち反射性接触金属被覆６により発光ダイオード（ＬＥＤ）ケーシングの電気的接続フレーム１１（リードフレーム）のチップ取り付け面１２に取り付けられている。ｎ−接触金属被覆７はボンディングワイヤ１７を介して接続フレーム１１の接続部品１８と接続されている。
【００３７】
チップ１からの光の減結合はＳｉＣ基板２の主要平面１０の自由な領域にわたっておよびチップの側面１４にわたって行う。
【００３８】
場合により放射線の吸収および放射線の減結合に関して基板２の厚さを最適にするために、チップ１はエピタキシー連続層３の成長後に薄くされたＳｉＣ基板２を有する。
【００３９】
図２に示された実施例は、一方ではチップ１がエピタキシー層のみを有し、従ってエピタキシー連続層３を有するが、基板層を有しないことにより図１ａに示された実施例と異なる。基板層はエピタキシー層の成長後に、例えばエッチングおよび／または研磨により除去する。チップの高さは約２５μｍである。
【００４０】
この種のいわゆる薄膜ＬＥＤチップの利点に関しては発明の詳細な説明の一般的な部分に示される。他方でエピタキシー連続層３は、例えばＩｎＧａＮまたはＩｎＧａＡｌＮからなる１個以上のドーピングされない層１９を有する、二重ヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
【００４１】
チップ１はダイボンディングによりｐ側で、すなわち反射性接触金属被覆６により発光（ＬＥＤ）ダイオードケーシング２１の導体路２２のチップ取り付け面１２に取り付けられる。ｎ−接触金属被覆７はボンディングワイヤ１７を介して他の導体路２３と接続されている。
【００４２】
前記実施例による本発明の説明はもちろんこれに制限されないことが理解される。本発明はむしろ特に成長基板を除去して存在するエピタキシー層が不十分な導電性を有する、すべてのルミネセンスダイオードチップに利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  ルミネセンスダイオードチップ
２  成長基板
３  エピタキシー連続層
４  ｎ−ドーピング層
５  ｐ−ドーピング層
６  反射性接触金属被覆
７  ｎ−接触層
９  主要平面
１１  リードフレーム
１２  チップ取り付け面
１４  チップ側面
１５  接触層
１６  反射層
１９  活性帯域
２０  金属層
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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