專利名稱：發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件和一種用于該發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件的制造方法。
本發(fā)明特別涉及具有^^化f圭為勤出的生長襯底JiM氮化物為勤出的有源多層結(jié)構(gòu)的一種發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
所述類型發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件""^:具有包含用于產(chǎn)生輻射的有源層的半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)，它M在透射輻射的載體上。輻射井^輸出穿過載體進(jìn)行。然而在該裝置中，產(chǎn)生的輻射在載體表面的全反射強(qiáng)烈地限制了輻射效率。
在長方體或立方體形狀的載體時，由于載體的側(cè)面和主面的垂直安置，全反射不可耦合輸出的輻射部分特別大。輻射效率的提高可以借助在載體中形成其側(cè)面優(yōu)先對載體主面傾斜安置的空隙實現(xiàn)。
在這里特別有利的是，如在為優(yōu)先權(quán)奠^J^I的專利申請DE 100 06738.7中提出的造型。需強(qiáng)調(diào)，該專利申請內(nèi)^^皮轉(zhuǎn)變成了本專利申請的內(nèi)容。
在圖17中示意示出一個相應(yīng)的器件。該示出的半導(dǎo)體器件具有一個可透過輻射的窗口151，在其JL^蓋了一個產(chǎn)生輻射的多層結(jié)構(gòu)152。其中如此設(shè)計窗口 151的至少一個側(cè)面，4吏第一分區(qū)154對多層結(jié)構(gòu)152的法線呈傾斜、凹入或階梯式伸展，第二個平行于多層結(jié)構(gòu)的法線安置'的區(qū)域155與此第一分區(qū)相連。此外， 一方面在半導(dǎo)體器件多層結(jié)構(gòu)152上和另一方面M開多層結(jié)構(gòu)152—側(cè)構(gòu)成兩個接觸面153a， b
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種具有改i^文率的發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件。此夕卜本發(fā)明的任務(wù)是，為此開發(fā)一種制造方法。絲本發(fā)明的任務(wù)是開發(fā)一種相應(yīng)的光學(xué)器件。
該項任務(wù)通過按本發(fā)明的發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件的技術(shù)方案以及按本發(fā)明的的制造方法的技術(shù)方案解決。本發(fā)明還包括基于上述技術(shù)方案的有利的擴(kuò)展。
本發(fā)明是基于下列事實，M^輸出的輻射功率與為此需獲得的電功率之比對于效率是決定性的。耦合輸出的光功率除依賴于流過器件的電;^卜還依賴于耦合輸出度。后者給出耦合輸出的輻射與總的產(chǎn)生的輻射之比的份額有多大。電功率由流過的電流和器件帶聯(lián)電阻決定。因此效率的提高尤其通過降低串聯(lián)電阻以及提高^^輸出度實現(xiàn)。
按本發(fā)明，在一種第一實施結(jié)構(gòu)中規(guī)定，用一個多層結(jié)構(gòu)， 一個在多層結(jié)構(gòu)內(nèi)的、用于產(chǎn)生輻射的有源層和一個具有第一主面和位于第一主面對面的第二主面的可透過輻射的窗口形成發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其中在窗口內(nèi)至少成型一個用于形成傾斜的輻射井^^輸出面的空隙，并且窗口和/
或空隙的至少一個側(cè)面配置接觸面；所述輻射的至少^分撞擊到所述輻射井給輸出面。接觸面尤其也在窗口的第二主面或其中的部分區(qū)域上擴(kuò)展。
用接觸面的此種布置，可縮^i^接觸面到有源層的電流平均路徑，并因jt沐利地減'J 、器件串聯(lián)電阻。
在本發(fā)明中，該空隙用于提高輻射效率。尤其通必于窗口主面傾斜的側(cè)面，將在此或者實現(xiàn)直接耦合輸出或者實現(xiàn)向有利于津給輸出方向的反射。對窗口中的空隙既可理解為在窗口第二主面中的凹處也可理解為窗口邊緣側(cè)的剝離，如圖15所示。在邊緣側(cè)剝離時窗口側(cè)面部分地與空隙重合。
首先在本發(fā)明中，在多層結(jié)構(gòu)上設(shè)置一個第二接觸面。從而保證電流引入靠近多層結(jié)構(gòu)中的有源層。在此特別有利的是，這些接觸面形成為很好地可透射輻射的，使輻射耦合輸出也可以穿透過第^^妄觸面。這可以例如通itit當(dāng)薄的金屬化或適用透明導(dǎo)電層來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選的擴(kuò)展中，麵一接觸面是制^A射的。從而從窗口內(nèi)部照射到接觸面上的輻射部分不被吸收而是向回反射，使得可以隨后耦合輸出。因而可透射輻射的和反射輻射的接觸面都對提高輻射效率做出貢獻(xiàn)，因為它們直接或間接有利于輻射的井給輸出。
在本發(fā)明的一種第二實施結(jié)構(gòu)中規(guī)定，用一個多層結(jié)構(gòu)， 一個在多層結(jié)構(gòu)內(nèi)的、用于產(chǎn)生輻射的有源層和一個具有笫一主面和位于第一主面對面的第二主面的可透過輻射窗口形成發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其中在窗口內(nèi)至少成型一個用于形成傾斜的輻射耦合輸出面的空隙。其中器件具有至
少一個包含大量開口的接觸面；所述輻射的至少""^分撞擊到所述輻射耦合輸出面。
在此優(yōu)選至少窗口表面之一至少部分地配置一個第一接觸面和多層結(jié)構(gòu)至少部分地配置一個第二接觸面，其中至少接觸面之一具有大量開口 。
這種下面稱為打孔的接觸面與薄的可透過輻射的接觸面相比具有較高的長期穩(wěn)定性的優(yōu)點，特別是在澆注材料，比如環(huán)Wt脂中。此外這些打孔的接觸面可以如此構(gòu)成，使它們在開口的區(qū)域具有良好的透射，而在用接觸材料占據(jù)的區(qū)域具有良好的反射，使得在這些接觸面上的吸收和從而有利地使得輻射損賴艮小。
在多層結(jié)構(gòu)上的打孑W矣觸面，此外還有不封閉多層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，使得例如像在制造時進(jìn)入多層結(jié)構(gòu)的氬氣等氣體，可以/Ail些結(jié)構(gòu)中向外擴(kuò)散。
觸面和導(dǎo)致4矣觸電阻或串聯(lián)電P且增加的危險。
首先，在這個或這些接觸面上的開口構(gòu)成圓形、正方形、長方形、六角形或十字狹縫形。這些形狀特別適合于規(guī)則排列而且技術(shù)上比較容易制造。首先這些開口以這樣幾變密集排列，使位于其間的接觸面區(qū)域構(gòu)成連接在"^的網(wǎng)，而且區(qū)域的寬度滿足i^v器件的電流引入的要求。當(dāng)然上面提出的形狀不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明兩個實施結(jié)構(gòu)的一種有利擴(kuò)展中，在窗口第二主面中的空隙構(gòu)成凹槽形狀。在此具有的優(yōu)點是不要求改變圍繞著的窗口的基本形狀，使得特別是通常為一定的窗口基本形狀設(shè)計的生產(chǎn)設(shè)備可以保持不加改變地繼續(xù)使用。此外也可以在第二主平面中形成多個凹槽，從而進(jìn)一步提^輻射效率。這種設(shè)計對大面積半導(dǎo)體器件特別有利，因為隨著芯片面積的增加，面積與周長之比增加，從而可以在面積中比在周長側(cè)安排更多凹槽。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的擴(kuò)展中，在第二主面內(nèi)形成具有三角形、梯形
或半圓形截面(垂直于第二主面的剖面)的凹槽。進(jìn)一步該截面也可以具有
加上三角形、梯形或半圓形的矩形形狀。總之凹槽的形成具有至少一個不
垂直于主面安置的側(cè)面^_有利的。
因此各按具體實施結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生的輻射對側(cè)面法線的入肘角和從而全反
射輻射部分被降低或引起向窗口側(cè)面方向的反射，使得可以出現(xiàn)li融給
輸出或再經(jīng)反射后耦合輸出。后者特別適用于配置反射接觸面的凹槽的側(cè)面。
首先在窗口的第二主面中凹槽形成具有上述截面的形狀之一的槽的形狀。這種凹槽例如通過使用具有造型邊緣鋸片鋸入第二主窗口來制造。如果這種鋸入在晶片組合中進(jìn)行，則可以有利地在一個制造步驟中結(jié)構(gòu)化大量窗口。
代替地也可以刻蝕凹槽。在此實施結(jié)構(gòu)中特別也可以形成空間隔離的、各側(cè)加邊的凹槽形狀。在這里也可以有利地在一個制造步驟中在晶體組合中結(jié)構(gòu)化大量窗口。
在本發(fā)明一種特別優(yōu)選的擴(kuò)展中，提高輻射效率的空隙是在第二主面
邊緣構(gòu)成的，并且如此成形，使窗口向第二主面縮小。優(yōu)選空隙如jtb^]成，使空隙側(cè)面在多層結(jié)構(gòu)附近具有對多層結(jié)構(gòu)法線傾斜的第一分區(qū)，在距多層結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)時過渡到平行于多層結(jié)構(gòu)法線伸展的第二分區(qū)。
首先，窗口在對應(yīng)于第二區(qū)域的區(qū)段內(nèi)構(gòu)成直角平行六面體形狀。通過變成傾斜的分區(qū)將有利地提高輻射效率，同時剩余的窗口區(qū)具有直角平行六面體基本形狀和從而容易裝配。在此處特別是給第二分區(qū)側(cè)面配置接
觸面。該接觸面也可以在側(cè)面的第一分區(qū)上伸展和于是首先是形^Mt的，使得通過產(chǎn)生的輻射在多層結(jié)構(gòu)方向的反射提高輻射效率。
所述結(jié)構(gòu)可以有利地用少量制造費用成型，例如為了分離半導(dǎo)體本體通過使用具有造形邊緣的鋸片鋸入晶片的方法和隨后通過折斷晶片把半導(dǎo)體本體分開。'為了容易地通過折斷實現(xiàn)分離，事先鋸入晶片是相宜的。在使用適當(dāng)?shù)挠性煨芜吘変徠瑫r，其中可以同時制造出所述窗口形狀。有關(guān)的其它有利擴(kuò)展己在本發(fā)明特別涉及的專利DE 100 067 38. 7中提出。按本發(fā)明的一種方法，從制備以后制造真正窗口的窗口層開始。在窗口層上 _—對應(yīng)于多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層序列。該種覆蓋優(yōu)先是以外延方式進(jìn)行或在晶片鍵合方法范圍內(nèi)進(jìn)行。在外延時窗口層有利地同時用作外延襯底。在晶片鍵合方法中，首先在一種適當(dāng)?shù)囊r底上制造半導(dǎo)體層序列并隨后鍵合到窗口襯底上。這里也可以有利i^巴不適用于外延方法的材料用作窗口材料。
在另一步驟中，為了形成空隙以適當(dāng)?shù)姆椒▽⒋翱趯咏Y(jié)構(gòu)化。該結(jié)構(gòu)化例如可以如所述通過鋸入或刻蝕窗口層進(jìn)行。該結(jié)構(gòu)化也可以在多個，不一定相繼的步驟中實施。因此，從窗口層的積械折斷穩(wěn)定性方面考慮，將窗口層首先預(yù)結(jié)構(gòu)化，只是在制造方法的較后階段進(jìn)行最終結(jié)構(gòu)化是有利的。
在隨后的步驟中，接觸面覆蓋在窗口層上。該接觸面優(yōu)先是蒸發(fā)的或濺射的接觸金屬化。
緊隨其后完成半導(dǎo)體器件的制造。這特別包括把有窗口層和半導(dǎo)體層序列的組合分離成大量上面有多層結(jié)構(gòu)的窗口 。該分離主要通過鋸入和/或折斷窗口層進(jìn)行。在完成制造范圍內(nèi)也可以覆蓋附加的接觸面，比如在多層結(jié)構(gòu)上的纟妄觸金屬化。
為了形成接觸金屬化通常應(yīng)用蒸發(fā)設(shè)備，金屬蒸汽以一定的優(yōu)勢方向蒸出。在這種情況下,安排窗口層的需蒸發(fā)面對此優(yōu)勢方向傾斜是有利的。從而在窗口層的第二主面上和在通過結(jié)構(gòu)化構(gòu)成的空隙側(cè)面上實現(xiàn)金屬蒸汽的淀積。
從所說明制造步驟的順序的角度考慮，選擇下面三種說明具有特殊的
優(yōu)點
在第一種有利的選擇中，在窗口層上首先覆蓋半導(dǎo)體層序列，隨后結(jié)構(gòu)化窗口層，最后蒸發(fā)形成接觸面。特別是在外延制造半導(dǎo)體多層序列時，用于此的現(xiàn)有制造設(shè)備可以不加改變地予以應(yīng)用，因為在外延時，該窗口層與現(xiàn)有技術(shù)的窗口層還沒有差別。此外，窗口^只是在制造方法的^才結(jié)構(gòu)化，使得窗口層在前面的步驟中折斷的危險比較小。第二種有利選擇提供一種方法，其中窗口層首先結(jié)構(gòu)化并配置接觸面。^綠半導(dǎo)體層序列。此時為了形成接觸金屬化可以使用較高溫度，如為了燒結(jié)一定的接觸金屬化所必須的溫度。這些溫度一般很高，此時有可能損害半導(dǎo)體層序列。因此通過在制造方法開始時形成接觸金屬化可以絲這種損害。
在制造方法的第三種有利選擇中，在第二步驟中進(jìn)行窗口層結(jié)構(gòu)化。為此將窗口層4^W面上形成接觸面的需要首先預(yù)結(jié)構(gòu)化。g形成接觸面,例如通過蒸發(fā)。于是在如此預(yù)結(jié)構(gòu)化和配置接觸面的窗口層上覆蓋半導(dǎo)體層序列。M進(jìn)行窗口層的最終結(jié)構(gòu)化。首先此第二層結(jié)構(gòu)化步驟與器件分離相結(jié)合，例如借助成形鋸片鋸入窗口層，然后通過折斷分開。為防止結(jié)構(gòu)化窗口層的折斷危險，也可以將窗口層安^一適當(dāng)輔助載體上。


下面結(jié)合附圖l至16借助實施例進(jìn)一步闡ii^發(fā)明的其它特點、優(yōu)
點和實用性。
這些附圖是
圖1本發(fā)明半導(dǎo)體器件第一實施例示意剖面圖，
圖2本發(fā)明半導(dǎo)體器件第二實施例示意剖面圖，
圖3本發(fā)明半導(dǎo)體器件第三實施例示意剖面圖，
圖4本發(fā)明半導(dǎo)體器件第四實施例示意剖面圖，
圖5本發(fā)明半導(dǎo)體器件第五實施例示意剖面圖，
圖6本發(fā)明半導(dǎo)體器件第六實施例示意剖面圖，
圖7本發(fā)明半導(dǎo)體器件第七實施例示意剖面圖，
圖8本發(fā)明半導(dǎo)體器件第八實施例示意剖面圖，
圖9本發(fā)明半導(dǎo)體器件第九實施例示意剖面圖，
圖10本發(fā)明半導(dǎo)體器件第十實施例示意剖面圖，
圖11本發(fā)明半導(dǎo)體器件第十一實施例示意剖面圖，
圖12a-圖12e本發(fā)明半導(dǎo)體器件第十二實施例示意透視圖，
圖13a-圖13f本發(fā)明半導(dǎo)體器件第十三實施例示意圖，
圖14本發(fā)明制造方法分五個中間步驟的第一實施例示意圖，第二實施例示意圖，圖16a-圖16b在本發(fā)明制造方法的實施例中實現(xiàn)中間步驟的裝置，圖17按奠定優(yōu)先^J^出的專利申請DE 100 067 38. 7的發(fā)射輻射半導(dǎo)體器件示意圖。
具體實施例方式
圖1示出的實施例的窗口 1具有第一主面2和第二主面3。在第一主面2Ji^具有有源的、在工作時發(fā)射輻射的層5的多層結(jié)構(gòu)4，它被接觸金屬化6蓋住。
窗口 l本身由直角平行六面體、剖面為矩形的M形狀7構(gòu)成，該基本形^周圍側(cè)面具有空隙8。如此形成的窗口側(cè)面IO也與空隙的側(cè)面相對應(yīng)并具有第一分區(qū)10a,它對窗口主面2，3傾斜安置，并在距多層結(jié)構(gòu)4較W巨離時，轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谥髅娴牡诙謪^(qū)10b。
在該第二分區(qū)10b中，窗口側(cè)面配置也蓋住窗口 1的第二主面3的接觸金屬化11。通過在窗口側(cè)面10b向上拉的接觸面11，從有源層到接觸面11的電沭u5^圣平均縮短，從而有利地降低器件串聯(lián)電阻。輻射的l給輸出有利》脈窗口側(cè)面的傾斜區(qū)10a中進(jìn)行。
在圖2示出的實施例中，接觸金屬化11伸展到窗口側(cè)面的傾斜分區(qū)10a上面。從而實現(xiàn)電流路徑12的進(jìn)一步縮短和從而實現(xiàn)串聯(lián)電阻的減小。然而王脈分區(qū)10a卻不再提供直接的井給輸出。因jt化本實施例中接觸金屬化11構(gòu) ^射的，使得發(fā)射到窗口的輻射大部分又反射到多層結(jié)構(gòu)4的方向，并lt^^^輸出。這種情況用射線13a和13b示意說明。
在圖3示出的第三實施例中，與前面說明的實施例不同，空隙8作為中央凹槽伸展通過第二主面3的中央。接觸金屬化11將構(gòu)成在第二主面3和空隙8的側(cè)面的所有各面上。因》化空隙8內(nèi)部到有源層的電流路徑12被縮短并且器件的串聯(lián)電阻被減小。為了提高輻射效率接觸金屬化又被制
在圖4中示出第四實施例，其中第一實施例的包絡(luò)有利地與第三實施例的中央凹槽相結(jié)合。因此如在第三實施例中通過電流路徑12的縮短串聯(lián)電阻有利地下降，同時其中整個窗口側(cè)面提供用于輻射的耦合輸出。附加地，基于中央凹槽8具有的反射接觸金屬化11,通過側(cè)向地向外反射的輻
射成分13輻射效率得以才是高。
在圖5中示出的第五實施例中，接觸金屬化ll不僅在窗口 1的第二主 面的中央凹槽8上，而且也在窗口側(cè)面10的分區(qū)上延伸。因此與第四實施 例相比串聯(lián)電阻進(jìn)一步下降，其中這種情況帶^接觸金屬化的區(qū)域中減 小的輻射效率。各4姿M串聯(lián)電阻和幅射效率的加權(quán)，第四或第五實施例 可以是有利的，其中在這些實施例之間的過渡是按在窗口側(cè)面上接觸金屬 化的范圍漸變的。
通過在第二主面3中的中央凹槽8上的^j"，輻射效率的提高可以用 不同方式方法實現(xiàn)。 一種可能性己經(jīng)在圖4第四實施例的范圍內(nèi)用光線13c 示出。如果增大中央凹槽8的頂角，則它在多層結(jié)構(gòu)4的方向有增多的反 射并乂人而導(dǎo)致通過多層結(jié)構(gòu)4的專給輸出。
這種情況在圖6第六實施例中借助光線13d示意示出。不考慮中央凹 槽8,這個實施例對應(yīng)于圖4的第四實施例。相反，中央凹槽8切入的比圖 4明顯地深，并且有五角形截面，它由一個矩形和附加的三角形組成。此處 三角形的頂角大于圖4中示出的實施例，并導(dǎo)致向多層結(jié)構(gòu)4的方向增加 M。在多層結(jié)構(gòu)上的接觸面6形成為打孔的在^X是有利的，并從而增 大通iiiW姿觸面的庫^l命出。
此外，深切入和4^金屬化的空隙8基于空隙底面靠近多層結(jié)構(gòu)4導(dǎo) 致電WJ斜至12極大地縮短。
在圖7示出的第七實施例中，與第六實施例不同，中央凹槽的頂角選 擇的較小。該凹槽導(dǎo)致在傾斜的窗口側(cè)面部分10a方向反射增加，并與此 相聯(lián)系導(dǎo)致在多層結(jié)構(gòu)4 一側(cè)M^輸出的提高。在多層結(jié)構(gòu)4上形成打孔 的接觸面6，在iiE也是有利的。借助光線13示出了多種輻射路徑。
在圖8示出的第八實施例中與到此為止的實施例不同，只有第二主面 3和多層結(jié)構(gòu)4配置了接觸面，'其中在多層結(jié)構(gòu)上形成打孔的接觸面6。從 而經(jīng)側(cè)面10實現(xiàn)特別高的輻射^^輸出。中央凹槽8是如Jt^成的，使得 在其側(cè)面的"~^分上全反射。 '
在圖9和10示出的實施例中窗口側(cè)面部分地配置打孑Uj妾觸面。從而在這些接觸面的區(qū)域內(nèi)輻射^^輸出也可以是有利的，其中通過減小接觸面6
和11之間的距離有利地減小了串聯(lián)電阻。在圖9示出的實施例中接觸面也
延伸到中央凹槽8上。相反在圖IO的實施例中為了減少制造費用，；^J_
中央凹槽，光線13在中央凹槽8的內(nèi)側(cè)^皮全反射。
在圖11中示出另一實施例，與到此為止已說明的實施例不同，它具有
兩個中央凹槽8a， b。凹槽8a, b和在其上形成的接觸金屬化11,在其結(jié)構(gòu) 上對應(yīng)于第六實施例，其中當(dāng)然與其它己示出實施例的組合同樣是可能的。 在第二主面3內(nèi)凹槽的多次排列對大面積半導(dǎo)體器件特別有利，因為用多 個空隙不僅器件的串聯(lián)電阻可以降低，而且整個器件上的輻射效率還可以 提高。只要器件的穩(wěn)定性許可，當(dāng)然也可以形成多于示出的兩個凹槽8a，b。
首先在實施例中窗口 1包括碳化硅，在其JiM氮化鎵為J^出的多層 結(jié)構(gòu)。碳化硅優(yōu)先用作氮化鎵為勤出的半導(dǎo)體器件的外延襯底。關(guān)于氮化 鎵為勤出的材料，在這里除GaN本身外，指的是由GaN引出的或與》M目近 的材料，特別是三元或四元混晶系統(tǒng)，如AlGaN(Al,-xGa,N, 0<x< 1) ， InGaN (In卜氛N. (Kx《1)， InAln(IrwUxN， (Kx《1) 和AlInGaNDGayN， (Kx<l ，0<y《l)。
這類氮化鎵為勤出的器件的外延制造要求與氮化鎵晶格很好匹配的襯 底，為atb^4b^圭特別適用。
然而碳^^圭具有約2. 7的很高的折射系數(shù)，使得全反射損^4目應(yīng)地是 高的或M^輸出度相應(yīng)地是低的。己說明的實施例，特別^4于傾^K則面， 可有利地提高輻射效率。通過減小的窗口截面原則上增大器件串聯(lián)電阻， 在本發(fā)明中通過在側(cè)面拉高的接觸面被有利地^M嘗或甚至超過^M嘗使串聯(lián) 電阻降低。反射的、半透明的或打孔的接觸金屬化的形成可為進(jìn)一步提高 輻射效率作出貢獻(xiàn)。
然而，本發(fā)明不局l^^氮化鎵為勤出的系統(tǒng)上，而是同樣可以應(yīng)用在
其它半導(dǎo)體系統(tǒng)上，比如砷化鎵，磷化鎵或竭化鋅為勤出的材料。'這里由 于在多層結(jié)構(gòu)-窗口 -布置中的全反射也留<封目當(dāng)"P分產(chǎn)生的輻射并最終 被吸收。
同樣本發(fā)明對其它的不同于到此為止所述的材料也是有利的，例如石英玻璃，金剛石，ITO(銦錫氧化物)或在氧化鋅，氧化錫，氧化錮或磷化鎵為
基的材料上，因為一般在所有這些窗口的情況下，在并給輸出時，在一個
光學(xué)較薄的介質(zhì)中有一個過渡，其中可出現(xiàn)全反射并與otbN對應(yīng)地減少耦
合輸出度。
此外，本發(fā)明也對澆注的或其它配置包封的半導(dǎo)體本體或窗口有利， 因為包封一般具有較小的折射系數(shù)，使得在這種情況下輻射效率M過全 a減小。
包含所述材料的窗口可以在制成多層結(jié)構(gòu)^覆蓋在多層結(jié)構(gòu)上。在 外延制造多層結(jié)構(gòu)的情況下，這例如這才w故是可能的，即在外延之后分離 開外延襯底，并在務(wù)f立置將窗口借助晶片鍵合方法與多層結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
可選擇地，也可以將窗口覆蓋在外延制造的半導(dǎo)體表面上并隨后把夕卜 延襯底分離開。這種制造方法具有優(yōu)點，即外延襯底可繼續(xù)^^,這沖科故 尤其是在貴重材料時，這里例如碳^f圭襯底導(dǎo)致明顯的成本收益。
在圖12中借助于五個中間步驟12a到12c示意性地示出按照本發(fā)明的 制造方法的第 一個實施例。
首先，如圖12a，制備窗口層20,以后用它制造窗口 1。例如窗口層 20可以用;灰4b^圭襯底的形式4是供。
在窗口層20 JiM^—個半導(dǎo)體層序列21它特別是包^-個有源的、 在工作時產(chǎn)生輻射的半導(dǎo)體層。在此處，半導(dǎo)體層序列21相當(dāng)于按本發(fā)明 半導(dǎo)體器件的多層結(jié)構(gòu)4。該層序列優(yōu)先外延生長，或借助晶片鍵合方法覆 蓋。外延方法有利地減少制造步驟的數(shù)量，因為隨著外^J:序列21的制造 也已進(jìn)行窗口層20的覆蓋。與ifcb4目反，晶片鍵合方法具有的優(yōu)點是，不適 于外延，但此外優(yōu)良的材料也可用于窗口層。此外，在制造半導(dǎo)體層序列 時使用的外延襯底還可以繼續(xù)使用從而可以降低制i^本。
在覆蓋半導(dǎo)體層序列21后將窗口層20結(jié)構(gòu)化，如圖12b。為此，在 所示實施例中將窗口層12在為以后分離設(shè)置的分離位置24處鋸入。鋸片 具有造形邊緣，該造形邊緣在截面的鋸口區(qū)內(nèi)與需形成的空隙23是互補(bǔ)的。 為了形成中央凹槽，比如在第三實施例+所示，鋸口只是必須在分離位置 24之間實現(xiàn)。隨后在結(jié)構(gòu)化的窗口層20上形成連續(xù)的接觸金屬化25。下面將詳述 此步驟。
^包括半導(dǎo)體序列21和窗口層20的組合通ii^分離位置24處的折 斷分離成VNf導(dǎo)體器件，其中窗口 20的部分構(gòu)成窗口 l和在其上覆蓋的 半導(dǎo)體層序列21的部分構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)。
在圖13中示出本發(fā)明制造方法的笫二實施例。如圖13a，本方法又是 以制備窗口層20開始。窗口層20具有第一主面26,用于 半導(dǎo)體層序 列。在窗口層的第二主面27上進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。
隨后，如同13b在覆蓋半導(dǎo)體層序列21之前將窗口層20預(yù)結(jié)構(gòu)化。 為此目的，在設(shè)置的分離位置24處，在第二主面27上鋸入窗口層20,使 得形成大量具有例如矩形截面的空隙23。鋸口深度或空隙23的深^_如此 選擇的，使正好露出需安置接觸面的側(cè)面。進(jìn)一步較深的結(jié)構(gòu)化只是在制 造方法的較后的步驟中進(jìn)行，使得窗口層的積械穩(wěn)定性首先J4^f呆持不變。
如此形成的空隙23和第二主面27的保留區(qū)，現(xiàn)在將配上連續(xù)的4妄觸 金屬化25。因為在窗口層20上還沒有半導(dǎo)體層，所以接觸金屬化25可以 有利地比在前面的實施例中高很多的溫度下形成。這才ff故可簡化或使有可 能例如接觸金屬化的燒結(jié)，這種燒結(jié)同樣有利地P爭低器件串聯(lián)電阻。
在隨后的步驟中，如前面已說明的實施例，在窗口層20的第一主面 26 Ji^包^^有源層24的半導(dǎo)體層序列21。因為己經(jīng)形成接觸金屬化25, 所以也可以特別構(gòu)成敏感的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，比如具有很薄結(jié)構(gòu)厚度在高溫下 容易退化的多量子阱結(jié)構(gòu)。
以后，跟隨另一結(jié)構(gòu)化步驟，其中完成己經(jīng)開始的窗口層20的結(jié)構(gòu)化。 此時通過再一次鋸入將己形成的空隙23加深，并進(jìn)一步成形，例如在窗口 層中通過形成傾殺ff則面提高輻射l給輸出。此外半導(dǎo)體層序列21 ^i妙成 單個多層結(jié)構(gòu)4。為了結(jié)構(gòu)化半導(dǎo)體層序列21在應(yīng)用己知掩膜技術(shù)^f牛下 例如適于^^1刻蝕方法。 -
如圖13f，在最后步驟中如前面的實施例，包括窗口層和多層結(jié)構(gòu)的 組合齡開成樸器件。
在所說明的制造方法中要求結(jié)構(gòu)化的表面，比如圖12中表面27和其中形成的空隙23配置統(tǒng)一的接觸面。這些結(jié)構(gòu)化的表面由大量經(jīng)夾角連接 的M表面組成，因而m^形^l妄觸面。在圖14中示出一種用于M接觸 ^屬化的適宜裝置。該裝置包括金屬蒸汽源30，從該蒸汽源中發(fā)出具有優(yōu) 勢方向的金屬蒸汽32。作為金屬蒸汽源30例如可以應(yīng)用具有輩C^口指向該革巴 的電子束的電子束汽化器。
窗口層20以需蒸鍍的面朝向蒸汽源30,其中將需蒸鍍的面安置成傾 斜地面對金屬蒸汽源32的優(yōu)勢方向。因此金屬蒸汽32不^又淀積在主面27 上也淀積在空隙23的內(nèi)側(cè)?？障秲?nèi)被蒸鍍的區(qū)域主要由向外突出的邊^(qū)i4 暗區(qū)決定。在空隙23內(nèi)形成的金屬層iiJ'j的深度各接需蒸鍍面相對于蒸鍍 源優(yōu)勢方向的傾斜度而改變。
在圖15中用透視圖示出本發(fā)明另一實施例，其中為提高輻射摔給輸出 窗口具帶傾斜區(qū)域iOa的窗口側(cè)面，此外給多層結(jié)構(gòu)4配置具有大量圓形 開口 14的打孔的接觸面6。接觸面本身例如可以形^的反射的4射妄觸層 或4&J妾觸層，其中厚度優(yōu)選介于1 Onm和30nm之間。
另可選擇地，接觸面6也可以是較薄地形成的，使得4妄觸面6是可透 過輻射的。于是產(chǎn)生的輻射將有利地既可以通過開口 14也可以透過4妄觸層 被井給出。
在圖16中示出具有打孑LI妄觸面的本發(fā)明實施例的兩^Ht視圖。在圖 16a示出的實施例中，接觸面6中的開口構(gòu)成圓形。另可選擇地，開口也可 以如圖16b所示構(gòu)成十字《夾縫。優(yōu)選這些開口緊密排列。為了不^f吏介于其 間的接觸面區(qū)太窄，并從而不利于電流ii7v器件，在圖10b中十字狹縫形 開口排列成其相互距離不小于梁寬a 。
開口 14的直徑或十字梁寬a有利地如此分析，通過電流的展開，在有 源層內(nèi)產(chǎn)生很均勻的電流密度。
本發(fā)明借助實施例的說明當(dāng)然不;^將本;^ Fl^這些實施例上。
權(quán)利要求
1.發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，具有包含發(fā)射輻射的有源層(5)的多層結(jié)構(gòu)(4)和具有用于透射輻射的窗口(1)，此窗口只安置在多層結(jié)構(gòu)(4)的背離半導(dǎo)體器件主發(fā)射方向的一側(cè)且具有至少一個側(cè)壁(10)，此側(cè)壁具有向垂直于多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體本體中軸而傾斜、凹入或階梯形延伸的第一側(cè)壁部分(10a)，從多層結(jié)構(gòu)(4)進(jìn)一步向背面延伸方向看，此第一側(cè)壁部分過渡到垂直于多層結(jié)構(gòu)的、也即平行于所述中軸的第二側(cè)壁部分(10b)，其中窗口(1)的包括第二側(cè)壁部分(10b)的部分構(gòu)成半導(dǎo)體器件的裝配底座，其特征在于，所述多層結(jié)構(gòu)(4)至少部分地配置了具有大量開口(14)的接觸面(6)。
2. 按權(quán)利要求1的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特4正在于，窗口 (1)的材料折射系數(shù)大于多層結(jié)構(gòu)(4)的材料折射系數(shù)，尤其有源層(5)的材料折射系數(shù)。
3. 按權(quán)利要求1至2之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特征在于，窗口 (1)由碳4^圭組成或以碳化法為^5出，并且多層序列(4)由以氮化物為勤出的半導(dǎo)^#料制造。
4. 按權(quán)利要求1至3之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特征在于，多層序列(4)由以氮化鎵為勤出的材料制造。
5. 按權(quán)利要求4的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特;f正在于，多層序列(4)包含AlhGa凡(Kx<l， In卜xGa、N, 0 <x < 1， Ir^AlxN, 0《x<l和ADGayN, (Kx<l , (Ky《1化"勿中的至少一個。
6. 按權(quán)利要求1至5之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特;f正在于，窗口 (1)的所有側(cè)面具有一個第一側(cè)壁部分(10a)和一個第二側(cè)壁部分(10b)。
7. 按權(quán)利要求1至6之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特4正在于，第一側(cè)壁部分(10a)是一平的傾斜面，它與中軸形成在20°和30°之間，包括20°和30°的一夾角。
8. 按權(quán)利要求1至7之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特4正在于，半導(dǎo)體器件具有正方形側(cè)向截面，窗口 (1)的所有四個側(cè)面具有平的傾斜的第一側(cè)壁部分(10a),其中多層結(jié)構(gòu)(4)的邊長與裝配底座的邊長之比在1. 5和2之間，包括1. 5和2,特別優(yōu)選在約1. 35。
9. 按權(quán)利要求1至8之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特征在于，至少第一側(cè)壁部分(10a)是制^4封造的。
10. 按權(quán)利要求1至9之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特征在于，開口(14)構(gòu)成圓形的、正方形、矩形的、六角形的或十字獨:縫形的。
11. 按權(quán)利要求1至10之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特44于，開口 (14)至少在接觸面(6)部分區(qū)域內(nèi)^^見則排列的。
12. 按權(quán)利要求1至11之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特4正在于，開口 (14)形成十字狹縫形并JL^接觸面(6， 11)的至少部分區(qū)域內(nèi)以最大包裝密度安排，其中在開口 (14)之間的距離不低于十字狹縫的梁寬。
13. 按權(quán)利要求1至12之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特4正在于，接觸面(6)形^^射的4妄觸^r屬。
14. 按權(quán)利要求1圭13之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特征在于，接觸面(6)形成透射輻射的。
15. 按權(quán)利要求1至14之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特;f正在于，接觸面(6，11)包^4艮、金、鎳、優(yōu)選柏或釔，或這些金屬的合金。
16. 按權(quán)利要求1至15之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，其特;f正在于，接觸面(6)具有在5nm和200nm之間，優(yōu)先在1 Onm和1 OOnm之間的厚度。
17. 具有按權(quán)利要求1至16之一的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件的發(fā)射輻射的光學(xué)器件，其特;f正在于，光學(xué)器件具有帶有傾斜的或拋物線形的側(cè)壁的反射器盆，在該盆中半導(dǎo)體器件是如此裝配的，使窗口層指向反射器盆底部方向。
18. 按權(quán)利要求17的發(fā)射輻射光學(xué)體器件，其特征在于，反射器盆的側(cè)壁是用提高反射的材料涂覆的。
19. 按權(quán)利要求17或18的發(fā)射輻射光學(xué)器件，其特征在于，M器盆的側(cè)壁是如此形成的，使由半導(dǎo)體器件向反方向發(fā)射的輻射由傾斜側(cè)壁大部分在向有源層的同一方向上向上反射。
全文摘要
發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件，具有包含發(fā)射輻射的有源層(5)的多層結(jié)構(gòu)(4)和具有用于透射輻射的窗口(1)，此窗口只安置在多層結(jié)構(gòu)(4)的背離半導(dǎo)體器件主發(fā)射方向的一側(cè)且具有至少一個側(cè)壁(10)，此側(cè)壁具有向垂直于多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體本體中軸而傾斜、凹入或階梯形延伸的第一側(cè)壁部分(10a)，從多層結(jié)構(gòu)(4)進(jìn)一步向背面延伸方向看，此第一側(cè)壁部分過渡到垂直于多層結(jié)構(gòu)的、也即平行于所述中軸的第二側(cè)壁部分(10b)，其中窗口(1)的包括第二側(cè)壁部分(10b)的部分構(gòu)成半導(dǎo)體器件的裝配底座，所述多層結(jié)構(gòu)(4)至少部分地配置了具有大量開口(14)的接觸面(6)。由此提供一種具有改進(jìn)效率的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體器件。
文檔編號H01L33/00GK101604723SQ20091014894
公開日2009年12月16日 申請日期2001年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月15日
發(fā)明者D·艾斯塞特, E·尼斯奇爾, F·科赫恩, J·鮑爾, M·蒙德布勞德-范格羅, N·林德, R·塞德梅爾, U·斯特勞斯, U·杰科布, U·澤赫恩德, V·赫爾勒 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司