(57)【要約】  記載の光電子半導体チップ（１０）は、少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）と、前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）との間に配置された１つの活性層（４）とを有しており、前記ｐドープされた半導体層（５）は、第１の金属の接続層（８）を介して電気的に接触接続されており、前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層（６１，６２）を備えた、反射を高める誘電体積層体（６）が配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子半導体チップ（１０）であって、少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）と、前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）との間に配置された１つの活性層（４）とを有しており、
前記ｐドープされた半導体層（５）は、第１の金属の接続層（８）を介して電気的に接触接続されており、前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層（６１，６２）を備えた、反射を高める誘電体積層体（６）が配置されていることを特徴とする、光電子半導体チップ（１０）。
【請求項２】
前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、透明導電層（７）が配置されており、該透明導電層（７）は少なくとも部分的に、前記誘電体積層体（６）と前記第１の接続層（８）との間に配置されている、請求項１記載の光電子半導体チップ。
【請求項３】
前記ｐドープされた半導体層（５）と前記反射を高める誘電体積層体（６）との間に、透明導電中間層（１３）が配置されている、請求項１又は２記載の光電子半導体チップ。
【請求項４】
前記透明導電中間層（１３）は、前記ｐドープされた半導体層（５）を全面的に被覆している、請求項３記載の光電子半導体チップ。
【請求項５】
前記誘電体積層体（６）は、少なくとも３つの層（６１，６２）を有しており、少なくとも３つの層（６１，６２）は、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る少なくとも１つの第１の誘電体層（６１）と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）とを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項６】
前記誘電体積層体（６）は、複数の層ペアを有しており、各層ペアは、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る１つの第１の誘電体層（６１）と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項７】
前記活性層（４）は、主波長λを有する光線の放射に適しており、前記少なくとも１つの第１の誘電体層（６１）の厚さには、０．０１λ／４≦ｎ１×ｄ１≦１０λ／４が当てはまり、前記少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）の厚さには、０．０１λ／４≦ｎ２×ｄ２≦１０λ／４が当てはまる、請求項５又は６記載の光電子半導体チップ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の誘電体層（６１）の厚さには、０．７λ／４≦ｎ１×ｄ１≦１．３λ／４が当てはまり、前記少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）の厚さには、０．７λ／４≦ｎ２×ｄ２≦１．３λ／４が当てはまる、請求項７記載の光電子半導体チップ。
【請求項９】
前記誘電体積層体（６）は、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、又はＭｇＦ２の各材料のうちの少なくとも１つを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１０】
前記第１の接続層（８）は、前記反射を高める誘電体積層体（６）を被覆するように形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）は、第２の金属の接続層（９）を介して電気的に接触接続されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１２】
前記ｎドープされた半導体層（３）と前記第２の金属の接続層（９）との間に、少なくとも１つの第２の透明導電層（１１）が配置されている、請求項１１記載の光電子半導体チップ。
【請求項１３】
前記ｎドープされた半導体層（３）と前記第２の金属の接続層（９）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層を備えた、第２の反射を高める誘電体積層体（１２）が配置されている、請求項１１又は１２記載の光電子半導体チップ。
【請求項１４】
前記第２の接続層（９）は、前記第２の反射を高める誘電体積層体（１２）を被覆するように形成されている、請求項１３記載の光電子半導体チップ。
【請求項１５】
前記第１の金属の接続層（８）及び／又は前記第２の金属の接続層（９）は、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ａｌ、又はＷの各金属のうちの少なくとも１つを有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）、前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）、及び前記活性層（４）は、それぞれ窒化物化合物半導体材料を有している、請求項１から１５までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子半導体チップ、特に、例えばＬＥＤチップ等の発光型光電子半導体チップに関する。
【０００２】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１４１１５７４０．０号の優先権を主張するものであり、引用により、その開示内容を援用するものである。
【０００３】
例えばＬＥＤチップ等の光電子半導体チップの場合は電気的な接触接続用に、通常、金属の接続層が半導体層に被着される。但し、金属は高い吸光率を有しているので、放射された光線の一部は金属の接続層で吸収されてしまう。
【０００４】
本発明の根底を成す課題は、金属の接続層での吸収損失が低減された、少なくとも１つの金属の接続層を備える、改良された光電子半導体チップを提供することにある。
【０００５】
この課題は、独立請求項１記載の光電子半導体チップにより解決される。本発明の有利な構成及び改良は、各従属請求項に記載されている。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態では、光電子半導体チップは、少なくとも１つのｎドープされた半導体層と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層と、ｎドープされた半導体層とｐドープされた半導体層との間に配置された１つの活性層とを有している。活性層は、特に発光に適した層である。光電子半導体チップは、特にＬＥＤチップであってよい。
【０００７】
ｐドープされた半導体層は、第１の金属の接続層を介して電気的に接触接続されている。第１の金属の接続層は、換言すると、光電子半導体チップのｐ型コンタクトを形成している。第１の金属の接続層は、特に光電子半導体チップの光線出射面に配置されていてよい。第１の金属の接続層は、例えば１つのボンディングパッド及び／又は１つ或いは複数のコンタクトウェブを有していてよい。
【０００８】
この光電子半導体チップの場合、有利には、ｐドープされた半導体層と第１の金属の接続層との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層を備えた、反射を高める誘電体積層体が配置されている。反射を高める誘電体積層体により、有利には、活性層から第１の金属の接続層に向かって放射された光線が、第１の金属の接続層に入射する前に、少なくとも部分的に逆反射され、このようにして吸収損失を減らしている。反射を高める誘電体積層体は電気的に絶縁性であることから更に、半導体積層体の、金属の接続層の下側に配置され且つ反射を高める誘電体積層体に接する領域を通る電流の流れを減少させる、という効果を有している。よって、金属の接続層の下側に配置された活性層の領域では、半導体積層体が反射を高める誘電体積層体により覆われていない領域よりも少ない光線が発せられることになる。これにより、光電子半導体チップの効率が有利に高められる。
【０００９】
有利な構成では、第１の接続層とｐドープされた半導体層との間に、透明導電層が配置されている。特に、第１の接続層とｐドープされた半導体層とは、透明導電層を介して互いに導電接続されている。透明導電層は、例えば少なくとも部分的に、誘電体積層体と第１の接続層との間に配置されていると共に、横方向では誘電体積層体に並んで、ｐドープされた半導体層を被覆するように延在している。このようにして、第１の接続層は、ｐドープされた半導体層に直接に接することなく、ｐドープされた半導体層に接続される。透明導電層はこのようにして、有利にはｐドープされた半導体層と第１の接続層との間に、電気的に絶縁性の誘電体積層体を配置することを可能にする。
【００１０】
透明導電層は、放射された光線に対して透過性であることから、誘電体積層体の外側で、ｐドープされた半導体層の比較的広範な部分を被覆することができる。好適には、透明導電層は、ｐドープされた半導体層の大部分を被覆しているか、又はそれどころか、誘電体積層体の領域は別にして、ｐドープされた半導体層に全面的に被着されている。このようにして、半導体積層体内に良好な電流拡散が得られる。透明導電層は、好適には例えばＩＴＯ等の透明導電性酸化物（TCO, Transparent Conductive Oxide）を含んでいる。
【００１１】
別の有利な構成では、ｐドープされた半導体層と反射を高める誘電体積層体との間に、透明導電中間層が配置されている。透明導電中間層は、ｐドープされた半導体層を好適には全面的に被覆している。透明導電中間層は、誘電体積層体を有利には少なくとも部分的に被覆している上述した透明導電層に対して付加的又は択一的に設けられていてよい。例えば透明導電層を、反射を高める誘電体積層体を被覆するように形成することが可能であり、これにより、透明導電層は横方向において、反射を高める積層体に並んで部分的に透明導電中間層に接することになる。このようにして、第１の接続層と透明導電中間層との間に導電接続が形成される。
【００１２】
択一的に、第１の接続層を、反射を高める誘電体積層体を被覆するように形成することが想定されていてよい。この構成では、第１の接続層は横方向において、反射を高める積層体に並んで部分的に透明導電中間層に接することができ、このようにして、透明導電中間層に対する電気的なコンタクトを形成している。
【００１３】
少なくとも１つの有利な構成では、反射を高める誘電体積層体は、少なくとも３つの誘電体層を有しており、少なくとも３つの誘電体層には、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る少なくとも１つの第１の誘電体層と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る少なくとも１つの第２の誘電体層とが含まれる。第１の誘電材料は、有利には低い屈折率、好適にはｎ１≦１．７を有しており、第２の誘電材料は、高い屈折率ｎ２＞１．７、好適にはｎ２＞２を有している。誘電体積層体は干渉層系として働き、その反射を高める作用は、それぞれ異なる屈折率ｎ１，ｎ２を有する各誘電体層間の境界面における多重反射に基づいている。
【００１４】
好適には、誘電体積層体は、第１の誘電材料及び／又は第２の誘電材料から成る、少なくとも２つの層を有している。例えば誘電体積層体は、低い屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る第１の層と、高い屈折率ｎ２を有する第２の誘電材料から成る第２の層と、低い屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る第３の層とを有していてよい。
【００１５】
反射を高める誘電体積層体は、第１の誘電材料から成る層と、第２の誘電材料から成る層が交互に配置された、複数の層を有していてよい。例えば、誘電体積層体は複数の層ペアを有しており、各層ペアは、屈折率ｎ１を有する第１の誘電体層と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電体層とを有している。この場合、反射を高める誘電体積層体は、屈折率の低い層と屈折率の高い層とが交互に配置された複数の層から形成されている。反射を高める誘電体積層体は特に、それぞれ第１の誘電体層と第２の誘電体層とから成る、複数の同一の層ペアを有する周期的な積層体であってよい。
【００１６】
誘電体積層体における各誘電体層の層厚さは、有利には、誘電体積層体が、活性層の放射スペクトルの範囲において、特に放射された光線の主波長及び主角度において、最大限の反射を有するように最適化されている。少なくとも１つの有利な構成では、活性層は、主波長λを有する光線の放射に適しており、この場合、少なくとも１つの第１の誘電体層の厚さｄ１に関しては、０．０１λ／４≦ｎ１×ｄ１≦１０λ／４が当てはまり、少なくとも１つの第２の誘電体層の厚さｄ２に関しては、０．０１λ／４≦ｎ２×ｄ２≦１０λ／４が当てはまる。好適には、０．５λ／４≦ｎ１×ｄ１≦５λ／４及び０．５λ／４≦ｎ２×ｄ２≦５λ／４が当てはまる。
【００１７】
好適な構成では、少なくとも１つの第１の誘電体層の厚さに関しては、０．７λ／４≦ｎ１×ｄ１≦１．３λ／４が当てはまり、少なくとも１つの第２の誘電体層の厚さに関しては、０．７λ／４≦ｎ２×ｄ２≦１．３λ／４が当てはまる。この場合、第１の誘電体層の光学的な厚さｎ１×ｄ１と、第２の誘電体層の光学的な厚さｎ２×ｄ２とは、主波長の１／４にほぼ等しい。これは、誘電体積層体内での干渉により高い反射を得るための１つの手段である。反射を高める誘電体積層体は、特にＤＢＲミラー（Distributed Bragg Reflector）として形成されていてよい。ＤＢＲミラーは、それぞれ屈折率ｎ１を有する第１の誘電体層と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電体層とを有する、周期的な順序で配置された複数の層ペアを有している。
【００１８】
有利な構成では、反射を高める誘電体積層体は、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、又はＭｇＦ２の各材料のうちの少なくとも１つを有しているか、又は前記各材料のうちの少なくとも１つから成っている。反射を高める誘電体積層体は、例えば原子層堆積（ALD, Atomic Layer Deposition）、又はＣＶＤ法、特にＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）により堆積させることができる。この方法では、反射を高める誘電体積層体が、好適にはまずｐドープされた半導体層に全面的に被着され、次いでエッチングマスクとして使用されるレジストマスクを用いてエッチングプロセスにより構造化される。
【００１９】
択一的に、反射を高める誘電体積層体は、例えばスパッタリング又は蒸着により被着され得る。この場合の構造化は、例えば反射を高める誘電体積層体がマスク層のウインドウ内に堆積させられ、マスク層上に堆積した材料が、マスク層と共に再び持ち上げられるリフトオフ法により行うことができる。
【００２０】
有利な構成では、少なくとも１つのｎドープされた半導体層は、第２の金属の接続層を介して電気的に接続されている。この場合、好適にはｎドープされた半導体層と第２の金属の接続層との間に、第２の透明導電層が配置されている。この場合、第２の接続層は、有利には直接的な金属−半導体コンタクトを介してではなく、第２の透明導電層を介して、ｎドープされた半導体層の半導体材料に電気的に接続されている。このようにして、特にｎドープされた窒化物化合物半導体材料上の、例えばＡｕ、Ｒｈ、Ｐｔ又はＰｄ等の高い仕事関数を有する金属において発生し且つ作動電圧の上昇を招くショットキーバリアが形成されないようにしている。
【００２１】
好適にはｐドープされた半導体層と第１の接続層との間に配置された透明導電層と同様に、ｎドープされた半導体層と第２の金属の接続層との間の第２の透明導電層も、有利には例えばＩＴＯ等の透明導電性酸化物を含んでいる。このことが有する利点は、第２の接続層の金属と、特にＩＴＯ等の透明導電性酸化物との間の接触抵抗が、有利には無視し得る程度に小さい、という点にある。透明導電層は、ｎドープされた半導体層にわたって電流拡散を生ぜしめるので、例えばボンディングパッド及び／又はコンタクトウェブの形態で形成された第２の金属の接続層の横方向の広がりを、比較的小さく保つことができる。このようにして、第２の金属の接続層で生じ得る吸収が低減されるようになっている。
【００２２】
別の有利な構成では、ｎドープされた半導体層と第２の金属の接続層との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層を備えた、第２の反射を高める誘電体積層体が配置されている。第２の反射を高める誘電体積層体は、第２の金属の接続層に向かって伝搬する光線を、有利には半導体本体内へ逆反射し、このようにして、有利には第２の金属の接続層での吸収を減らしている。ｎドープされた半導体層と第２の金属の接続層との間の第２の反射を高める誘電体積層体は、上述した、ｐドープされた半導体層と第１の金属の接続層との間の反射を高める誘電体積層体と同様の有利な構成を有していてよい。よって、これらの有利な構成を再度詳しく説明はしない。
【００２３】
１つの構成では、第２の接続層は、第２の反射を高める誘電体積層体を被覆するように形成されている、ということが想定されていてよい。この構成では、第２の接続層は横方向において、反射を高める積層体に並んで部分的に、ｎドープされた半導体層に接することができ、このようにして、ｎドープされた半導体層に対する電気的なコンタクトを形成している。択一的に、ｎドープされた半導体層と第２の反射を高める誘電体積層体との間に、第２の透明導電中間層が配置されていることも可能である。この場合、第２の接続層が反射を高める誘電体積層体を被覆するように形成されていると、第２の接続層は少なくとも部分的に、第２の導電中間層に接することができる。
【００２４】
好適な構成では第１の金属の接続層及び／又は第２の金属の接続層は、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｒｈ、Ｗ、Ｃｒ、又はＡｌの各金属のうちの少なくとも１つを有している。第１及び／又は第２の金属の接続層は、例えば蒸着又はスパッタリングにより堆積させることができる。
【００２５】
特に好適には、第１の金属の接続層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、又はこれらの各金属のうちの少なくとも１つを有する合金、例えばＡｕ／Ｃｕ等を有している。反射を高める誘電体積層体を、ｐドープされた半導体層と第１の金属の接続層との間に配置することにより、第１の金属の接続層の反射率が半導体チップの明るさに重大な影響を及ぼすことは一切なくなる。よって第１の金属の接続層用には、有利には特に高い反射率という点ではなく、例えば少ないエレクトロマイグレーション及び／又は高い導電率及び熱伝導率等の有利な電気的及び／又は熱的特性の点で優れている金属、特にＡｕ、Ｃｕ、Ａｕ／Ｃｕ、又はＴｉを選択することができる。
【００２６】
別の有利な構成では、第２の金属の接続層は、銀を有している。第１の金属の接続層は、好適には銀を有していない。銀は、高い導電率と、特に可視スペクトル範囲内の高い反射という点において優れた金属である。これらの特性は、特にｎドープされた半導体層を接触接続する第２の金属の接続層において、有利に利用され得る。
【００２７】
以下に、本発明を図１〜図１３に関する各実施例につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】１つの実施例による光電子半導体チップの概略的な横断面図である。
【図２Ａ】反射を高める誘電体積層体の実施例の概略図である。
【図２Ｂ】反射を高める誘電体積層体の実施例の概略図である。
【図３Ａ】反射を高める誘電体積層体の実施例の概略図である。
【図３Ｂ】Ａｌ接続層を備えた比較例の概略図である。
【図４】図３Ａ及び図３Ｂに示した、反射を高める誘電体積層体の反射と、比較例の反射とを示すグラフである。
【図５Ａ】反射を高める誘電体積層体の実施例の概略図である。
【図５Ｂ】Ｒｈ接続層を備えた比較例の概略図である。
【図６】図５Ａ及び図５Ｂに示した、反射を高める誘電体積層体の反射と、比較例の反射とを示すグラフである。
【図７】別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【図８】更に別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【図９】更に別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【図１０】更に別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【図１１】更に別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【図１２】更に別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【図１３】更に別の実施例による光電子半導体チップの概略横断面図である。
【００２９】
同一構成部材又は同一作用を有する構成部材には、図中、それぞれ同一符号を付してある。図示の構成部材並びに各構成部材相互の寸法比は、縮尺通りとは見なされない。
【００３０】
図１には、第１の実施例による光電子半導体チップ１０が示されている。光電子半導体チップ１０は、基板１に被着された半導体積層体２，３，４，５を有している。基板１には例えば、少なくとも１つのバッファ層２が被着されていてよく、バッファ層２には少なくとも１つのｎドープされた半導体層３と、１つの活性層４と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層５とが続いている。図示を簡単にするために、図１には１つのｎドープされた半導体層３と、１つのｐドープされた半導体層５だけが示されているが、活性層４は当然、複数のｎドープされた層又はｐドープされた層によって囲まれていてもよい。
【００３１】
半導体積層体２，３，４，５は、特に窒化物化合物半導体に基づくものであってよい。本発明に関して「窒化物化合物半導体に基づく」とは、半導体積層体又は半導体積層体のうちの少なくとも１つの層が、ＩＩＩ族窒化物化合物半導体材料、好適にはＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮを含んでいることを意味し、この場合、０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１である。この材料は必ずしも、前記数式に従った数学的に正確な組成を有していなくてもよく、むしろ、１つ又は複数のドーパント並びにＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ材料の特徴的な物理特性を実質的に変化させない付加的な成分を有していてよい。簡単のために、前記数式には、少量の別の物質により部分的に代替可能であるとしても、結晶格子の主要な成分（Ｉｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｎ）しか含まれていない。
【００３２】
基板１は、好適には窒化物化合物半導体材料の成長に適した基板である。特に、基板１はサファイア基板であってよい。択一的に、基板は例えばＳｉ、ＳｉＣ又はＧａＮを有していてよい。
【００３３】
活性層４は、特に発光型活性層であってよい。活性層は、例えばｐｎ移行部として、ダブルヘテロ構造として、単一量子井戸構造として、又は多重量子井戸構造として形成されていてよい。この場合、量子井戸構造という名称には、電荷担体を閉じ込めて（コンファインメント）そのエネルギ状態を量子化する、あらゆる構造が含まれる。特に量子井戸構造という名称には、量子化の次元に関する記載事項は含まれておらず、よってとりわけ、量子井戸、量子ワイヤ、及び量子ドット、及びこれらの構造のあらゆる組合せが含まれる。
【００３４】
少なくとも１つのｐドープされた半導体層５の電気的な接触接続用に、光電子半導体チップ１０には第１の電気的な接続層８が設けられている。更に光電子半導体チップ１０は、少なくとも１つのｎドープされた半導体層３の電気的な接触接続用の、第２の電気的な接続層９を有している。第１の電気的な接続層８と第２の電気的な接続層９はそれぞれ、少なくとも１つの金属又は少なくとも１つの金属合金を有する金属層である。また、第１の電気的な接続層８及び／又は第２の電気的な接続層９が、それぞれ異なる金属又は金属合金から成る複数の部分層を有していることも可能である。
【００３５】
第１の電気的な接続層８及び／又は第２の電気的な接続層９は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ａｌ、又はＷの各金属のうちの少なくとも１つを有していてよい。これらの金属は、例えば蒸着又はスパッタリングにより堆積可能である。
【００３６】
第１の電気的な接続層８は、有利にはｐドープされた半導体層５に直接には接していない。むしろ、第１の電気的な接続層８は、透明導電層７を介して、ｐドープされた半導体層５と導電接続されている。活性層４から放射された光線に対する透過性に基づき、透明導電層７は、有利にはｐドープされた半導体層５の表面の広範な領域を被覆していてよく、このようにして、良好な電流拡散を半導体積層体内に生ぜしめることができるようになっている。好適には、透明導電層７は、ｐドープされた半導体層５の表面の少なくとも半分を被覆している。
【００３７】
ｐドープされた半導体層５と第１の電気的な接続層８との間には、有利には反射を高める誘電体積層体６が配置されている。反射を高める誘電体積層体６の横方向の広がりは、好適には第１の接続層８の横方向の広がりにほぼ等しいか、又は僅かに大きくなっている。好適には、反射を高める誘電体積層体６の横方向の広がりは、第１の接続層８の横方向の広がりよりも最大２０μｍだけ、又は好適には最大１０μｍだけ、大きくなっている。
【００３８】
光電子半導体チップ１０の１つの製造方法では、反射を高める誘電体積層体６が、まずｐドープされた半導体層５に全面的に被着され、次いでフォトリソグラフィによりエッチングプロセスに関連して構造化されてよい。この場合、エッチングプロセスにより画定される、反射を高める誘電体積層体６のほぼ垂直な側面が生じる。
【００３９】
反射を高める誘電体積層体６により、有利には、第１の電気的な接続層８に向かって伝搬する、活性層４から放射された光線の一部が逆反射されてから、この光線部分が金属の第１の電気的な接続層８に入射するようになっている。このようにして、第１の電気的な接続層８における光線の吸収が、有利に低減されている。更に、反射を高める誘電体積層体６が有する利点は、反射を高める誘電体積層体６が、第１の電気的な接続層８のすぐ下に配置された半導体積層体部分を、透明導電層７から電気的に絶縁しており、このようにして、第１の電気的な接続層８の下方の領域への電流注入量を減少させている、という点にある。このことは、第１の電気的な接続層８のすぐ下に配置された活性層４の領域では、光線があまり放射されない、という利点を有している。光線は、第１の電気的なコンタクト層８の領域では、場合により吸収される可能性がある。
【００４０】
透明導電層７は部分的に、反射を高める誘電体積層体６と、第１の電気的な接続層８との間に配置されており、このようにして、第１の電気的な接続層８と、ｐドープされた半導体層５の両方に導電接続されている。
【００４１】
図２Ａには、反射を高める誘電体積層体６の１つの実施例が示されている。この実施例では、反射を高める誘電体積層体６に、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る第１の誘電体層６１と、より高い屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る、次の第２の誘電体層６２と、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る別の誘電体層６１とが含まれている。第１の誘電材料は、好適には低い屈折率、好適にはｎ１≦１．７を有している。第２の誘電材料は、有利には高い屈折率、好適にはｎ２＞１．７、特に好適にはｎ２＞２を有している。
【００４２】
図２Ｂには、反射を高める誘電体積層体６の別の実施例が示されており、この場合、反射を高める誘電体積層体６は、複数の層ペアを有しており、これらの層ペアはそれぞれ、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る第１の層６１と、より高い屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る第２の層６２とを有している。
【００４３】
図３Ａには、ｐドープされた半導体層５と、反射を高める誘電体積層体６と、透明導電層７と、第１の電気的な接続層８とから成る積層体の１つの実施例が示されている。ｐドープされた半導体層５は、この実施例では屈折率ｎ≒２．４５を有するＧａＮ層である。本実施例と以下において、屈折率は、それぞれλ＝４５０ｎｍの波長に関して挙げられたものである。ｐドープされた半導体層５に被着された、反射を高める誘電体積層体６は、この実施例では３つの誘電体層から形成されており、３つの誘電体層は、ＳｉＯ２から成る、低い屈折率ｎ１≒１．４６を有する第１の誘電体層６１と、ＴｉＯ２から成る、高い屈折率ｎ２≒２．６５を有する第２の誘電体層６２と、ＳｉＯ２から成る、低い屈折率ｎ１≒１．４６を有する別の誘電体層６１とを有している。誘電体積層体６には成長方向において、この実施例では屈折率ｎ≒１．９５を有する、ＩＴＯから成る層である透明導電層７と、例えば複素屈折率ｎ≒０．６３＋５．４８ｉを有するアルミニウム層である、金属の第１の電気的な接続層８とが続いている。
【００４４】
誘電体積層体６は干渉層系として働き、この場合、個々の層６１，６２の層厚さは、好適には最適化されて、活性層４から放射された光線の主波長λにおいて最大限の反射が生じるようになっている。例えば、ＳｉＯ２から成る第１の誘電体層６１の厚さｄ１＝１００ｎｍであり、ＴｉＯ２から成る第２の誘電体層６２の厚さｄ２＝５０ｎｍであり、ＳｉＯ２から成る第３の誘電体層６３の厚さｄ３＝１００ｎｍである。
【００４５】
図３Ｂには比較用に、本発明によらない積層体が示されており、この積層体の場合は、ｐドープされた半導体層５と、透明導電層７並びに金属の第１の接続層８との間には、厚さｄ１＝１００ｎｍを有する、ＳｉＯ２から成る単一の誘電体層６１しか配置されていない。
【００４６】
図４には、図３Ａに示した実施例による積層体の反射率Ｒ（曲線４１）と、図３Ｂに示した比較例の反射率Ｒ（曲線４２）とが、４５０ｎｍの波長を有する青色光の入射角αに関連して示されている。反射率Ｒは、ＴＥ分極光及びＴＭ分極光に関する平均値である。前記実施例による積層体は、ほぼ全角度範囲にわたり、反射を高める誘電体積層体を有さない比較例による積層体よりも高い反射率を有している、ということが明らかである。
【００４７】
図５Ａ及び図５Ｂには、図３Ａに示した積層体の実施例及び図３Ｂに示した比較例の変化形が示されており、この場合の相違点は、金属の第１の電気的な接続層８用の材料として、アルミニウムの代わりにロジウム（Ｒｈ）という金属が用いられる、という点にある。その他の点では、これらの積層体は、図３Ａ若しくは図３Ｂに示した各積層体と一致している。
【００４８】
図６には、図５Ａに示した実施例による積層体の反射率Ｒ（曲線６１）と、図５Ｂに示した比較例の反射率Ｒ（曲線６２）とが、４５０ｎｍの波長を有する青色光の入射角αに関連して示されている。反射率Ｒは、ＴＥ分極光及びＴＭ分極光に関する平均値である。反射を高める誘電体積層体を有する実施例では、ほぼ全角度領域にわたり、比較例に比べて大幅な反射率Ｒの増大が生じている。この効果は、第１の電気的な接続層用の金属として、アルミニウムを用いた場合よりもロジウムを用いた場合に、より顕著である。それというのもロジウムは、比較的低い反射率延いては比較的強力な吸収作用を有しているからである。
【００４９】
図７には、光電子半導体チップ１０の別の実施例が示されている。この実施例は、図１に示した実施例と、反射を高める誘電体積層体６が全面的に被着されてからフォトリソグラフィにより構造化されたのではなく、リフトオフプロセスを介して構造化され被着された、という点において相違している。例えば光電子半導体チップ１０の１つの製造方法では、反射を高める誘電体積層体６が、マスク層の、事前にフォトリソグラフィにより画定されたウインドウ内に堆積させられ、次いでウインドウ外の、反射を高める誘電体積層体６の材料が、マスク層と共に持ち上げられる。マスク層のウインドウ内で成長させることにより、完成した反射を高める誘電体積層体６は、外側に向かってなだらかに傾斜した側面を有することになる。特に、反射を高める誘電体積層体６の個々の層の層厚さは、この構成では中心から外側に向かって少なくとも僅かに減少していてよい。このことは、反射を高める誘電体積層体６の、マスク層により画定された縁部が成長する際のシャドウイング効果に起因するものであってよい。
【００５０】
図８には、光電子半導体チップ１０の更に別の実施例が示されている。この実施例は、図１に示した実施例と、ｎドープされた半導体層３と第２の金属の接続層９との間に、第２の透明導電層１１が配置されている、という点において相違している。第２の透明導電層１１には、好適には例えばＩＴＯ等の透明導電性酸化物が含まれている。透明導電層１１は、有利には電流拡散を生ぜしめるので、第２の電気的な接続層９の幅を有利には減少させることができる。このようにして、第２の電気的な接続層９における吸収損失が減らされる。
【００５１】
図９に示す実施例は、図８に示した実施例と、反射を高める誘電体積層体６が図７に示した実施例と同様にリフトオフ法で形成されており、これにより外側に向かってなだらかに傾斜した側面を有している、という点において相違している。
【００５２】
図１０に示す実施例は、図８に示した実施例と、ｎドープされた半導体層３と第２の電気的な接続層９との間にも、第２の反射を高める誘電体積層体１２が配置されている、という点において相違している。第２の反射を高める誘電体積層体１２は、ｐドープされた半導体層５と第１の電気的な接続層８との間に設けられた、反射を高める誘電体積層体６と同様の有利な構成を有していてよい。第２の反射を高める誘電体積層体１２は、その機能及び作用形式に関しても、上述した、第１の電気的な接続層８の下側の反射を高める誘電体積層体６に相当する。図１０に示した実施例において、反射を高める各誘電体積層体６，１２は、それぞれフォトリソグラフによりエッチングプロセスを介して構造化されたものなので、鋭利に画定された側縁部を有している。
【００５３】
図１１に示す実施例は、図１０に示した実施例と、２つの反射を高める誘電体積層体６，１２はそれぞれリフトオフ法で構造化されたものなので、図６及び図８に示した各実施例の場合の反射を高める誘電体積層体と同様、それぞれ外側に向かってなだらかに傾斜した側面を有している、という点において相違している。
【００５４】
図１２には、光電子半導体チップ１０の更に別の実施例が示されており、この実施例では、ｐドープされた半導体層５と反射を高める誘電体積層体６との間に、透明導電中間層１３が配置されている。透明導電中間層１３は、好適には例えばＩＴＯ等の透明導電性酸化物を有している。特に、透明導電中間層１３は、透明導電層７と同じ材料から形成されていてよい。透明導電中間層１３は、ｐドープされた半導体層５の表面を、特に全面的に被覆していてよい。透明導電中間層１３の厚さは、例えば約１５ｎｍ〜２０ｎｍであってよい。
【００５５】
この構成では、電流は、第１の接続層８から透明導電層７と透明導電中間層１３とを経て、ｐドープされた半導体層５に向かって流れる。この実施例は、ｐドープされた半導体層５全体が電気的に接触接続されている、という利点を有している。この場合は活性層４全体に電磁放射線が生ぜしめられ、反射を高める誘電体積層体６により、第１の接続層８の下側に生ぜしめられた光線の吸収が低減されるようになっている。
【００５６】
同様に、ｎドープされた半導体層３と第２の反射を高める誘電体積層体１２との間にも、第２の透明導電中間層が挿入され得る（図示せず）。
【００５７】
図１３には、光電子半導体チップ１０の更に別の実施例が示されており、この実施例では、図１２に示した実施例と同様に透明導電中間層１３が、ｐドープされた半導体層５と、反射を高める誘電体積層体６との間に配置されている。この実施例は、各先行実施例と、反射を高める誘電体積層体６と第１の接続層８との間に透明導電層が配置されていない、という点において、特に相違している。第１の接続層８と、反射を高める誘電体積層体６の下側に配置された透明導電中間層１３との間の電気的なコンタクトは、第１の接続層８が反射を高める誘電体積層体６を被覆するように形成されていることによって生ぜしめられている。特に、第１の接続層８が反射を高める誘電体積層体６を被覆するように形成されていることで、第１の接続層８は、表面と側面とを完全に覆っており、且つ反射を高める誘電体積層体６の側方において部分的に、透明導電中間層１３に接している。
【００５８】
図１２に示した実施例と同様、ｐドープされた半導体層５は、有利には全面的に透明導電中間層１３により被覆されるので、電流が活性層４の全幅を通って流れることができるようになっている。第１の接続層８のすぐ下側で生ぜしめられた光線の吸収は、反射を高める誘電体積層体６により十分に低減される。吸収は実質的に、反射を高める誘電体積層体の側面の隣の、透明導電中間層１３に直接に接する第１の電気的な接続層８の側方領域でしか行われない。好適には、第１の電気的な接続層８は、反射を高める誘電体積層体６から横方向に１０μｍ以下だけ、特に好適には５μｍ以下だけ張り出している。
【００５９】
図１３に示した実施例では、ｎドープされた半導体層３は、第２の接続層９が第２の反射を高める誘電体積層体１２を被覆するように形成されていることで部分的に、ｎドープされた半導体層３に直接に接していることによって、電気的に接触接続されている。この実施例では、ｎドープされた半導体層３と第２の反射を高める誘電体積層体１２との間に、透明導電中間層は配置されていない。但し、第１の接続層の場合と同様に、第２の透明導電中間層が、ｎドープされた半導体層３と第２の反射を高める誘電体積層体１２との間に配置されてもよい。
【００６０】
各実施例に関連して説明した、第１及び／又は第２の電気的な接続層における吸収を低減するための少なくとも１つの反射を高める誘電体積層体を用いて、ｐドープされた半導体層又はｎドープされた半導体層を電気的に接触接続させるための種々異なる手段は、その組合せが各実施例のうちの１つに明示的に記載されていないとしても、様々な方法で互いに組み合わせることができる。
【００６１】
本発明は、各実施例に基づいた説明により限定されるものではない。むしろ本発明は、あらゆる新規の特徴並びに各特徴のあらゆる組合せ自体が特許請求項又は各実施例に明示的に記載されていない場合であっても、前記特徴又は前記組合せを含むものであり、このことには特に、特許請求項に記載された各特徴のあらゆる組合せが含まれる。
【図１】
2017533591.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月27日(2017.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電子半導体チップ（１０）であって、少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）と、前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）との間に配置された１つの活性層（４）とを有しており、
前記ｐドープされた半導体層（５）は、第１の金属の接続層（８）を介して電気的に接触接続されており、前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層（６１，６２）を備えた、反射を高める誘電体積層体（６）が配置されていることを特徴とする、光電子半導体チップ（１０）。
【請求項２】
前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、透明導電層（７）が配置されており、該透明導電層（７）は少なくとも部分的に、前記誘電体積層体（６）と前記第１の接続層（８）との間に配置されている、請求項１記載の光電子半導体チップ。
【請求項３】
前記ｐドープされた半導体層（５）と前記反射を高める誘電体積層体（６）との間に、透明導電中間層（１３）が配置されている、請求項１又は２記載の光電子半導体チップ。
【請求項４】
前記透明導電中間層（１３）は、前記ｐドープされた半導体層（５）を全面的に被覆している、請求項３記載の光電子半導体チップ。
【請求項５】
前記誘電体積層体（６）は、少なくとも３つの層（６１，６２）を有しており、少なくとも３つの層（６１，６２）は、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る少なくとも１つの第１の誘電体層（６１）と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）とを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項６】
前記誘電体積層体（６）は、複数の層ペアを有しており、各層ペアは、屈折率ｎ１を有する第１の誘電材料から成る１つの第１の誘電体層（６１）と、屈折率ｎ２＞ｎ１を有する第２の誘電材料から成る少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項７】
前記活性層（４）は、主波長λを有する光線の放射に適しており、前記少なくとも１つの第１の誘電体層（６１）の厚さには、０．０１λ／４≦ｎ１×ｄ１≦１０λ／４が当てはまり、前記少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）の厚さには、０．０１λ／４≦ｎ２×ｄ２≦１０λ／４が当てはまる、請求項５又は６記載の光電子半導体チップ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の誘電体層（６１）の厚さには、０．７λ／４≦ｎ１×ｄ１≦１．３λ／４が当てはまり、前記少なくとも１つの第２の誘電体層（６２）の厚さには、０．７λ／４≦ｎ２×ｄ２≦１．３λ／４が当てはまる、請求項７記載の光電子半導体チップ。
【請求項９】
前記誘電体積層体（６）は、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、又はＭｇＦ２の各材料のうちの少なくとも１つを有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１０】
前記第１の接続層（８）は、前記反射を高める誘電体積層体（６）を被覆するように形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）は、第２の金属の接続層（９）を介して電気的に接触接続されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１２】
前記ｎドープされた半導体層（３）と前記第２の金属の接続層（９）との間に、少なくとも１つの第２の透明導電層（１１）が配置されている、請求項１１記載の光電子半導体チップ。
【請求項１３】
前記ｎドープされた半導体層（３）と前記第２の金属の接続層（９）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層を備えた、第２の反射を高める誘電体積層体（１２）が配置されている、請求項１１又は１２記載の光電子半導体チップ。
【請求項１４】
前記第２の接続層（９）は、前記第２の反射を高める誘電体積層体（１２）を被覆するように形成されている、請求項１３記載の光電子半導体チップ。
【請求項１５】
前記第１の金属の接続層（８）及び／又は前記第２の金属の接続層（９）は、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ａｌ、又はＷの各金属のうちの少なくとも１つを有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）、前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）、及び前記活性層（４）は、それぞれ窒化物化合物半導体材料を有している、請求項１から１５までのいずれか１項記載の光電子半導体チップ。
【請求項１７】
光電子半導体チップ（１０）であって、少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）と、前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）との間に配置された１つの活性層（４）とを有しており、
前記ｐドープされた半導体層（５）は、第１の金属の接続層（８）を介して電気的に接触接続されており、前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層（６１，６２）を備えた、反射を高める誘電体積層体（６）が配置されており、
前記ｐドープされた半導体層（５）と前記反射を高める誘電体積層体（６）との間に、透明導電中間層（１３）が配置されており、
前記第１の接続層（８）が、前記反射を高める誘電体積層体（６）を被覆するように形成されていることにより、前記第１の接続層（８）と前記透明導電中間層（１３）との間に電気的なコンタクトが形成されており、
前記第２の接続層（９）が部分的に、前記ｎドープされた半導体層（３）に直接に接していることにより、前記ｎドープされた半導体層（３）が電気的に接触接続されていることを特徴とする、光電子半導体チップ（１０）。
【請求項１８】
光電子半導体チップ（１０）であって、少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と、少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）と、前記少なくとも１つのｎドープされた半導体層（３）と前記少なくとも１つのｐドープされた半導体層（５）との間に配置された１つの活性層（４）とを有しており、
前記ｐドープされた半導体層（５）は、第１の金属の接続層（８）を介して電気的に接触接続されており、前記ｐドープされた半導体層（５）と前記第１の接続層（８）との間に、それぞれ異なる屈折率を有する複数の誘電体層（６１，６２）を備えた、反射を高める誘電体積層体（６）が配置されており、
前記第１の接続層（８）と前記反射を高める誘電体積層体（６）との間に、透明導電層（７）が配置されており、
前記ｐドープされた半導体層（５）と前記反射を高める誘電体積層体（６）との間に、透明導電中間層（１３）が配置されていることを特徴とする、光電子半導体チップ（１０）。
【国際調査報告】
2017533591.tif 000019
2017533591.tif 000020
2017533591.tif 000021
2017533591.tif 000022
2017533591.tif 000023
2017533591.tif 000024