JP2014509791A - オプトエレクトロニクス半導体チップ - Google Patents

Abstract

オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）を開示する。本オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）は、オプトエレクトロニクス構造のキャリア（１０）と、キャリア（１０）に機械的にしっかりと結合されて導電接続されている少なくとも１つのオプトエレクトロニクス構造（７）とを備えており、キャリア（１００）は、実装面（１１）を有する電気的絶縁性のキャリア要素（１）と、少なくとも１つの導電性のｎ型配線層（３）と、構造化された導電性のコンタクト層（２）であって、少なくとも１つのｐ側コンタクト領域（２１）および少なくとも１つのｎ側コンタクト領域（２２）を有する、コンタクト層（２）と、少なくとも１つの絶縁領域（４）と、少なくとも１つの電気的絶縁性のスペーサ層（５）と、を備えており、ｎ側コンタクト領域（２２）とｎ型配線層（３）が互いに導電接続されており、ｐ側コンタクト領域（２１）とスペーサ層（５）が横方向（Ｌ）においてｎ側コンタクト領域（２２）を完全に囲んでいる。
【選択図】図１Ｂ

Description

オプトエレクトロニクス半導体チップを開示する。

本発明の１つの目的は、構造の面でコンパクトであり経年劣化に関して安定的であるオプトエレクトロニクス半導体チップを開示することである。

少なくとも一実施形態によると、本オプトエレクトロニクス半導体チップは、オプトエレクトロニクス構造のキャリアを備えている。キャリアは、導電性材料または電気的絶縁性材料によって形成することができる。

本オプトエレクトロニクス半導体チップの少なくとも一実施形態によると、少なくとも１つのオプトエレクトロニクス構造がキャリアに機械的にしっかりと結合されて導電接続されている。この場合、「機械的にしっかりと」とは、例えば外部の機械的な力によって、破壊することなくキャリアからオプトエレクトロニクス構造を取り除くことができないことを意味する。オプトエレクトロニクス構造は、例えば、半導体積層体を備えた構造とすることができる。半導体積層体は、オプトエレクトロニクス構造の動作時に電磁放射を生成する、もしくは検出する、またはその両方を行うのに適する少なくとも１つの活性領域を備えていることが好ましい。キャリアおよびオプトエレクトロニクス構造は、組合せとしてオプトエレクトロニクス半導体チップを形成することができ、このオプトエレクトロニクス半導体チップは、例えば発光ダイオードチップまたはフォトダイオードチップとすることができる。

少なくとも一実施形態によると、キャリアは、実装面を有する電気的絶縁性のキャリア要素を備えている。一例として、オプトエレクトロニクス構造は、キャリア要素の実装面における領域の上に、機械的にしっかりと固定されている。この領域は、一例として平坦に具体化されている。この場合、この領域は、キャリア要素の製造公差の範囲内で、横方向もしくは垂直方向またはその両方向において段差および突起のいずれも有さない。この場合、「横方向」とは、キャリア要素の主延在方向に平行な方向を意味する。「垂直方向」は、キャリア要素の主延在方向に垂直な方向である。

少なくとも一実施形態によると、キャリアは、実装面に配置された導電性のｎ型配線層を備えている。導電性のｎ型配線層は、一例として、実装面における領域に、例えば印刷工程、蒸着工程、リソグラフィ工程のうちの１つまたは複数の工程によって、形成されている。導電性のｎ型配線層は、一例として、金属もしくは導電性接着剤またはその両方によって形成されている。キャリアが導電性材料によって形成されている場合、ｎ型配線層とキャリア要素の間、垂直方向において実装面における領域の上に、少なくとも１層の電気的絶縁性の中間層が配置されていることが好ましい。中間層は、一例として、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸化アルミニウムによって形成されている、またはこれらの材料のうちの少なくとも１種類を含んでいる。

少なくとも一実施形態によると、キャリアは、構造化された導電性のコンタクト層を備えており、このコンタクト層は、少なくとも１つのｐ側コンタクト領域と少なくとも１つのｎ側コンタクト領域を有する。導電性のコンタクト層は、キャリア要素とは反対のｎ型配線層の側に配置されている。一例として、ｎ型配線層およびコンタクト層は、一部分が、オプトエレクトロニクス半導体チップの外部接続領域を形成している。２つのコンタクト領域は、互いに並んで横方向に互いに距離をおいて配置されていることが好ましい。接続領域を介して、導電性のコンタクト層と導電性のｎ型配線層の両方を介して、キャリアに沿って電流を分散させる、または所望の位置に導通させることが可能である。

少なくとも一実施形態によると、キャリアは、少なくとも１つの絶縁領域を備えており、この絶縁領域は、ｐ側コンタクト領域をｎ側コンタクト領域から電気的に絶縁している。絶縁領域は、一例として、コンタクト層を横方向に中断させており、したがってｐ側コンタクト領域とｎ側コンタクト領域との間に電流が流れることができない。

少なくとも一実施形態によると、キャリアは、ｐ側コンタクト領域とｎ型配線層の間、垂直方向においてキャリア要素とは反対側のｎ型配線層の面に配置されている少なくとも１層の電気的絶縁性のスペーサ層を備えている。電気的絶縁性のスペーサ層は、一例として、キャリア要素とは反対側のｎ型配線層の面における領域に形成されており、キャリア要素とは反対側の電気的絶縁性のスペーサ層の領域の上にコンタクト層のｐ側コンタクト領域を形成することができる。すなわち、電気的絶縁性のスペーサ層は、ｎ型配線層とｐ側コンタクト領域とを垂直方向に互いに隔てている。スペーサ層は、ｐ側コンタクト領域とｎ型配線層とを互いに電気的に絶縁していることが好ましい。横方向には、ｐ側コンタクト領域とｎ型配線層は少なくとも部分的に重なっている。

少なくとも一実施形態によると、ｎ側コンタクト領域とｎ型配線層は、互いに導電接続されている。すなわち、ｎ側コンタクト領域とｎ型配線層は同じ電位である。外部から電気的に接触接続する場合、ｎ型配線層は半導体チップのカソードを形成することが好ましく、ｐ側コンタクト領域は半導体チップのアノードを形成することができる。

少なくとも一実施形態によると、ｐ側コンタクト領域およびスペーサ層は、横方向においてｎ側コンタクト領域を完全に囲んでいる。言い換えれば、ｎ側コンタクト領域には実装面を介してのみアクセス可能である。

少なくとも一実施形態によると、本オプトエレクトロニクス半導体チップは、オプトエレクトロニクス構造のキャリアを備えている。キャリアは、実装面を有するキャリア要素と、実装面に配置されている少なくとも１層の導電性のｎ型配線層とを備えている。さらに、キャリアは、構造化された導電性のコンタクト層を備えており、このコンタクト層は、少なくとも１つのｐ側コンタクト領域および少なくとも１つのｎ側コンタクト領域を有し、キャリア要素とは反対のｎ型配線層の側に配置されている。さらに、キャリアは、少なくとも１つの絶縁領域（ｐ側コンタクト領域をｎ側コンタクト領域から電気的に絶縁している）と、ｐ側コンタクト領域とｎ型配線層の間、垂直方向においてキャリア要素とは反対側のｎ型配線層の面に配置されている少なくとも１層の電気的絶縁性のスペーサ層とを備えている。この場合、ｎ側コンタクト領域とｎ型配線層は、互いに導電接続されており、ｐ側コンタクト領域およびスペーサ層が横方向においてｎ側コンタクト領域を完全に囲んでいる。さらに、本オプトエレクトロニクス半導体チップは、少なくとも１つのオプトエレクトロニクス構造を備えており、オプトエレクトロニクス構造はキャリアに機械的にしっかりと結合されて導電接続されている。

本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの基礎をなす洞察として、特に、オプトエレクトロニクス構造をキャリアに接触接続するとき、オプトエレクトロニクス構造とキャリアとの間の電気的短絡を回避する目的で、オプトエレクトロニクス構造とキャリアとの間に電気的絶縁部を形成することがしばしば必要となるが、この電気的絶縁部は、それを具体化するときに、欠陥が存在しない（すなわち孔や不均一な領域がない）ように具体化する必要がある。欠陥の存在しない電気的絶縁部によって、電気的絶縁部における電流の漏洩を回避することが可能になる。しかしながら、オプトエレクトロニクス半導体チップを比較的長期間にわたり動作させた後には、そのような電気的絶縁部にクラックや割れが存在する、または生じることがあり、これによりキャリアとオプトエレクトロニクス構造との間に電気的短絡が発生し得る。

コンパクトであり経年劣化に関して安定的であるオプトエレクトロニクス半導体チップを開示する目的で、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップは、特に、キャリアの上に機械的にしっかりと導電接続されるオプトエレクトロニクス構造の接触接続を、オプトエレクトロニクス構造自体ではなく、キャリアにおいて形成するという発想に基づいている。言い換えれば、このようなキャリアは、オプトエレクトロニクス構造との電気的に有効な接触を形成するため、対応する接続領域およびコンタクト領域をすでに有し、したがって例えば、コンタクト要素が、それに割り当てられるキャリアのコンタクト領域の上に位置するように、オプトエレクトロニクス構造を機械的にしっかりと導電接続するのみでよい。すなわち、例えばオプトエレクトロニクス半導体チップを製造する工程において、オプトエレクトロニクス構造の中での複雑な時間のかかる接触接続法を省くことが可能である。さらに、本明細書に提案する接触接続によって、このような複雑な電気的絶縁を省くことが可能であり、なぜなら、コンタクト要素がキャリアのコンタクト領域の上に位置するようにしてオプトエレクトロニクス構造を確定的に、機械的にしっかりと配置できるためである。

これに代えて、またはこれに加えて、本明細書に記載されている目的は、ｎ型配線層および電気的絶縁性のスペーサ層を省いたオプトエレクトロニクス半導体チップによって達成することもできる。この場合、ｎ側コンタクト領域が横方向において一部分のみｐ側コンタクト領域を囲む。特に、このことは、ｐ側コンタクト領域が横方向においてｎ側コンタクト領域によって完全には囲まれていない（すなわち完全には取り囲まれていない）ことを意味する。言い換えれば、前の実施形態とは異なり、ｎ側コンタクト領域は横方向においてｐ側コンタクト領域に対して外側に配置されている。この場合、「外側に」とは、横方向において半導体チップから距離をおいて、ｎ側コンタクト領域がｐ側コンタクト領域を部分的に囲んでいることを意味する。したがって、キャリアのこのような実施形態においても、キャリア自体がコンタクト領域を有し、その結果として、オプトエレクトロニクス構造をキャリアに接触接続する複雑な工程を省くことが可能である。

少なくとも一実施形態によると、キャリアは少なくとも１層のミラー層を備えており、このミラー層は、キャリア要素の支持面（実装面とは反対側に位置している）に配置されており、支持面における領域を実質的に完全に覆っている。この場合、「実質的に」とは、ミラー層が支持面における領域の少なくとも８０％、特に９０％以上を覆っていることを意味する。ミラー層は、オプトエレクトロニクス構造の半導体積層体の活性領域内で主として生成される電磁放射を、放射取り出し領域の方向に（すなわちキャリア要素とは反対の方に）反射し、したがって、活性領域内で主として生成される電磁放射のうち半導体チップから取り出される電磁放射の割合が高まる。この場合、放射取り出し領域とは、オプトエレクトロニクス構造内で主として生成された電磁放射が半導体チップから出るときに通過するオプトエレクトロニクス構造の領域である。キャリア要素は、少なくとも部分的に、放射に対して透過性であることが好ましい。すなわち、これらの領域においては、キャリア要素は、活性領域によってキャリア要素の方向に放出される電磁放射の少なくとも８０％、好ましくは９０％以上を透過させる。したがって、活性領域によって放出される電磁放射のうち最大限に高い割合が、キャリア要素に吸収される代わりにミラー層に入射することができ、これは有利である。

少なくとも一実施形態によると、絶縁領域は、少なくとも部分的に少なくとも１つの空洞によって形成されている。すなわち、絶縁領域は、少なくとも１つの空洞の領域における少なくとも１つの切取り部もしくは凹部またはその両方によって形成されている。空洞には、導電性のコンタクト層の材料およびキャリア要素の材料が存在しない。一例として、空洞は、空気もしくは他の何らかのガスまたはその両方によって満たされている。このような空洞によって、ｐ側コンタクト領域とｎ側コンタクト領域との間の安定的な電気的絶縁部が得られ、この電気的絶縁部は高い費用効果で形成することができる。

少なくとも一実施形態によると、空洞は、少なくとも部分的に、プラスチック、樹脂、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタンのうちの少なくとも１種類の材料によって、満たされている。材料の選択、もしくは空洞が満たされる程度、またはその両方に応じて、絶縁領域は異なる電気的絶縁特性および熱伝導特性を有することができ、これらの特性は事前に設定することができる。

少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス構造は、以下の構成要素を備えている。オプトエレクトロニクス構造は、少なくとも１つのｎ型導電領域と、少なくとも１つのｐ型導電領域と、垂直方向においてこれら２つの領域の間に配置されている少なくとも１つの活性領域とを有する半導体積層体、を備えている。活性領域は、オプトエレクトロニクス半導体チップの動作時に電磁放射を生成または検出する目的で設けられている。半導体積層体は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系とすることができる。この場合、「ｎ型導電領域」および「ｐ型導電領域」とは、半導体積層体が導電型に関して「ｎ型導電性」または「ｐ型導電性」に具体化された領域を有することを意味する。

少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス構造は、少なくとも１つのｎ型コンタクト要素を備えており、このｎ型コンタクト要素を介して、ｐ型導電領域を貫いてｎ型導電領域に電気的に接触接続することができる。言い換えれば、ｎ型導電領域には、ｐ型導電領域を貫いて（すなわち半導体積層体のｐ型側から）電気的に接触接続することができる。ｎ型コンタクト要素は、例えば、半導体積層体の中を中断されることなく連続的に延在して少なくとも一部分が半導体積層体の半導体材料に直接隣接するコンタクト要素とすることができる。

少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス構造は、少なくとも１つのｐ型コンタクト要素を備えており、このｐ型コンタクト要素を介して、ｐ型導電領域に電気的に接触接続することができる。この場合、ｐ型コンタクト要素とｎ型コンタクト要素は、絶縁領域によって互いに電気的に絶縁されている。この場合、絶縁領域は、キャリアから連続的かつ中断されることなくオプトエレクトロニクス構造の中まで達していることができる。

少なくとも一実施形態によると、ｎ型コンタクト要素は、キャリア要素のｎ側コンタクト領域に導電接続されており、ｐ型コンタクト要素は、キャリア要素のｐ側コンタクト領域に導電接続されている。一例として、オプトエレクトロニクス構造の２つのコンタクト要素と、コンタクト要素それぞれに割り当てられているキャリアのコンタクト領域とが少なくとも部分的に一致するように、オプトエレクトロニクス構造がキャリアの上に配置されている。これを目的として、オプトエレクトロニクス構造をキャリアの上に配置して、キャリアに機械的にしっかりと結合して導電接続することができる。

少なくとも一実施形態によると、ｎ型コンタクト要素は、少なくとも部分的に横方向にｐ型導電領域の境界を形成している。一例として、ｎ型コンタクト要素は、少なくとも部分的にｐ型導電領域を囲んでいる。さらに、ｎ型コンタクト要素が横方向において全周にわたりｐ型導電領域の境界を形成することも考えられる。半導体チップの平面視において、ｎ型コンタクト要素は「円周状に延在しており」、中断されないゾーンを形成している。

少なくとも一実施形態によると、ｎ型コンタクト要素は、半導体積層体における穿孔部（perforation）の中に配置されており、この穿孔部は、キャリアから垂直方向にｐ型導電領域を完全に貫いてｎ型導電領域の中に達している。半導体積層体の半導体材料とｎ型コンタクト要素との間、穿孔部の中に横方向において絶縁領域が配置されていることが好ましい。この場合、ｐ型導電領域は、横方向において全周にわたりｎ型コンタクト要素の境界を形成している。

少なくとも一実施形態によると、半導体積層体には成長基板が存在しない。この場合、「成長基板が存在しない」とは、半導体積層体（例えばエピタキシャルに成長する）をそのような成長基板の上に堆積させることができ、エピタキシャルに堆積させるステップが行われた後に、半導体積層体から成長基板が除去されていることを意味する。

これに代えて、成長基板を半導体積層体の一部とすることもでき、または、半導体積層体の上に配置されたままとすることができる。

少なくとも一実施形態によると、ｐ型コンタクト要素はｐ側ミラー要素によって形成されており、ｎ型コンタクト要素はｎ側ミラー要素によって形成されている。これら２つのミラー要素は、少なくとも１つの絶縁領域によって互いに電気的に絶縁されており、これらのミラー要素は、活性領域において生成される電磁放射を反射する目的で設けられている。この場合、ｐ側ミラー要素およびｎ側ミラー要素とは、ミラー要素がそれぞれ少なくとも１つのｐ型コンタクト要素および少なくとも１つのｎ型コンタクト要素に割り当てられている、例えば一意または１対１に割り当てられていることを意味する。ｐ側ミラー要素およびｎ側ミラー要素は、導電性であることが好ましい。一例として、ｐ側ミラー要素およびｎ側ミラー要素は、各要素に割り当てられている半導体積層体のｐ型導電領域およびｎ型導電領域に直接接触している。言い換えれば、ミラー要素は、それぞれに割り当てられる半導体積層体のｎ型またはｐ型導電領域に直接接触させることができ、これらの領域との導電性接触を形成することができる。

少なくとも一実施形態によると、ｎ型配線層は、少なくとも１つのミラー要素によって形成されている、または、少なくとも１つのミラー要素、例えばｎ型ミラー要素が、垂直方向においてｎ型配線層と半導体積層体との間に配置されている。特に、ミラー要素は垂直方向において絶縁領域よりも下に配置することができ、例えばオプトエレクトロニクス構造からキャリアの方向に（すなわち絶縁領域を通ってｎ型ミラー要素に）入射する電磁放射を反射してオプトエレクトロニクス構造の方向に戻すことができる。

少なくとも一実施形態によると、絶縁領域は、垂直方向にキャリアのｎ側コンタクト領域から電気的絶縁性のスペーサ層を通って半導体積層体のｎ型導電領域の中まで延在している。この場合、絶縁領域は、ｎ型コンタクト要素およびｎ側コンタクト領域の両方を横方向において全周にわたり囲んでいる。

少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス構造とは反対側のキャリア要素の面に、補助キャリアがキャリア要素に機械的にしっかりと配置されており、補助キャリアは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、サファイア、金属のうちの少なくとも１種類の材料によって形成されている、またはこれらの材料の少なくとも１種類を含んでいる。金属は、ニッケル、モリブデン、タングステン、銅、または高級鋼（high-grade steel）とすることができる。言い換えれば、キャリアは、垂直方向においてオプトエレクトロニクス構造と補助キャリアとの間に配置されている。

少なくとも一実施形態によると、ｐ側コンタクト領域と、ｎ側コンタクト領域および／またはｎ型配線層は、横方向にオプトエレクトロニクス構造よりも突き出している。言い換えれば、オプトエレクトロニクス構造には、コンタクト領域および／またはｎ型配線層を介して「側方から」電気的に接触接続することができる。言い換えれば、コンタクト領域および／またはｎ型配線層は、オプトエレクトロニクス半導体チップの外部電気接続領域を形成することができる。

少なくとも一実施形態によると、キャリア要素は、少なくとも、オプトエレクトロニクス構造によって放出される電磁放射に対して放射透過性である。一例として、補助キャリアは、キャリア要素を透過して補助キャリアに入射する電磁放射に対して反射性である。この場合、補助キャリアは、入射する電磁放射を反射してオプトエレクトロニクス構造の方向に戻すことができる。

少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス半導体チップは、少なくともオプトエレクトロニクス構造を備えている。この場合、複数のオプトエレクトロニクス構造が、キャリアの同じ側に、横方向に互いに並んでキャリアの上に配置されている。

少なくとも一実施形態によると、複数のオプトエレクトロニクス構造は、直列回路として互いに電気的に接触接続されている。これによって達成されることとして、本オプトエレクトロニクス半導体チップの電流フローは、動作時の所定の明るさに対して大幅に小さい。一例として、本オプトエレクトロニクス半導体チップには、同時の直流の場合に電圧駆動式で給電することができる。結果として、一例として、高価な駆動段および高電流源を、容易に製造される対応する高電圧源に置き換えることができる。

少なくとも一実施形態によると、オプトエレクトロニクス構造のｎ型導電領域は、隣接するオプトエレクトロニクス構造のｐ型導電領域に、連続的な中間コンタクト層を介して導電接続されている。

中間コンタクト層は、オプトエレクトロニクス構造に割り当てられているｎ型配線層と、隣接するオプトエレクトロニクス構造に割り当てられているｐ型配線層とによって、少なくとも部分的に形成されている、または、オプトエレクトロニクス構造に割り当てられているｎ側コンタクト領域と、隣接するオプトエレクトロニクス構造に割り当てられているｐ側コンタクト領域とによって、少なくとも部分的に形成されている。この場合、ｐ型配線層は、ｎ型配線層と同じように、キャリアに配置されておりキャリアのｐ側コンタクト領域に導電接続されている。言い換えれば、コンタクト領域もしくは配線層またはその両方は、互いに「接続されて」中間コンタクト層を形成しており、したがって、中間コンタクト層によって、ｎ型導電領域は、ｎ型導電領域に隣接するｐ型導電領域と同じ電位である。

以下では、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップについて、例示的な実施形態および対応する図面に基づいてさらに詳しく説明する。

本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を示す概略側面図 本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を示す概略側面図 本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を示す概略側面図 本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を示す概略側面図 本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップの例示的な実施形態を示す概略平面図

例示的な実施形態および図面において、同じ要素部分または同じ機能の要素部分には、同じ参照数字を付してある。図示した要素は正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、深く理解できるようにする目的で、個々の要素を誇張した大きさで示してある。

図１Ａは、キャリア１０を備えた、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップ１００を、概略側面図に基づいて示している。キャリア１０は、実装面１１を有する電気的絶縁性のキャリア要素１を備えている。特に、キャリア要素１は、放射に対して透過性とすることができる、一例として、キャリア要素１は、少なくとも１種類の電気的絶縁性材料によって、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、二酸化チタン、サファイアのうちの１種類の材料によって形成されている、またはこれらの材料のうちの少なくとも１種類を含んでいる。

さらに、キャリア１０は、構造化された導電性のコンタクト層２を備えており、このコンタクト層２は、少なくとも１つのｐ側コンタクト領域２１および少なくとも１つのｎ側コンタクト領域２２を有する。この場合、導電性のコンタクト層２は、キャリア要素１の実装面１１における領域の上に配置されている。特に、導電性のコンタクト層２は金属によって形成することができ、この金属は、キャリア要素１の上に例えばスパッタリングする、もしくは蒸着する、またはその両方を行うことができる。

さらに、図１Ａによる例示的な実施形態においては、キャリア１０は絶縁領域４を備えており、この絶縁領域４は、ｐ側コンタクト領域２１をｎ側コンタクト領域２２から電気的に絶縁している。この場合、絶縁領域４は空洞４１によって形成されており、この空洞４１を、少なくとも１種類の電気的絶縁性材料、例えばプラスチック、樹脂、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、または二酸化チタンによって、完全に、または部分的に満たすことができる。さらに、キャリア要素１の支持面１２にミラー層６が形成されており、この支持面は、実装面１１とは反対側に位置しており、支持面１２の領域１２Ａにおいて、ミラー層が領域１２Ａを完全に覆っている。さらには、ｎ側コンタクト領域２２が、横方向Ｌにおいて部分的にｐ側コンタクト領域２１を囲んでいる。

さらに、このオプトエレクトロニクス半導体チップはオプトエレクトロニクス構造７を備えており、オプトエレクトロニクス構造７は、キャリア１０に機械的にしっかりと結合されて導電接続されている。オプトエレクトロニクス構造７は、少なくとも１つのｎ型導電領域７４と、少なくとも１つのｐ型導電領域７２と、垂直方向Ｖにおいてこれら２つの領域７２，７４の間に配置されている少なくとも１つの活性領域７３とを有する半導体積層体７１、を備えている。この場合、半導体積層体７１には成長基板が存在しない。活性領域７３は、オプトエレクトロニクス半導体チップ１００の動作時に電磁放射を放出する。さらに、オプトエレクトロニクス構造７はｎ型コンタクト要素８を備えており、このｎ型コンタクト要素８を介してｐ型導電領域７２を貫いてｎ型導電領域７４に電気的に接触接続することができる。さらに、オプトエレクトロニクス構造７はｐ型コンタクト要素９を備えており、このｐ型コンタクト要素９を介してｐ型導電領域７２に電気的に接触接続することができる。言い換えれば、ｎ型コンタクト要素８およびｐ型コンタクト要素９は、オプトエレクトロニクス構造７の接続領域を形成しており、この接続領域を介してオプトエレクトロニクス構造がキャリア１に機械的にしっかりと結合されて導電接続されている。

さらに、ｐ型コンタクト要素９はｐ側ミラー要素９１を有し、ｎ型コンタクト要素８はｎ側ミラー層８１を有する。これら２つのミラー要素９１，８１は、絶縁領域４によって互いに電気的に絶縁されており、ミラー要素８１，９１は、特に、活性領域内で生成される電磁放射を反射する目的で設けられている。

さらに、図１Ａから理解できるように、ｎ型コンタクト要素８は、横方向Ｌにおいて部分的にｐ型導電領域７２の境界を形成している。言い換えれば、図１Ａによると、ｎ型導電領域７４は、横方向Ｌから（すなわち側方から）ｎ型コンタクト要素８によって導電的に接触接続されている。この場合、絶縁領域４が、キャリア１０のｎ側コンタクト領域２２から垂直方向Ｖにｐ型導電領域７２を貫いて延在している。

ｐ側コンタクト領域２１とｎ側コンタクト領域２２は、横方向Ｌに互いに並んで配置されている。さらに、ｐ側コンタクト領域２１とｎ側コンタクト領域２２は、横方向Ｌにオプトエレクトロニクス構造７よりも突き出している。言い換えれば、ｐ側コンタクト領域２１とｎ側コンタクト領域２２には、外側から「側方において」電気的に接触接続することができる。さらには、コンタクト領域２１，２２の露出した領域と、オプトエレクトロニクス構造７の露出した領域とに、少なくとも１層のパッシベーション層１６が形成されており、パッシベーション層１６が存在しないコンタクト領域２１，２２の領域に、オプトエレクトロニクス半導体チップ１００の外部接続領域３０，５０が形成されている。パッシベーション層１６は、電気的絶縁性材料（例えば二酸化ケイ素もしくは酸化アルミニウムまたはその両方）によって形成することができる。一例として、接続領域３０はオプトエレクトロニクス半導体チップ１００のアノードを形成しており、接続領域５０はオプトエレクトロニクス半導体チップ１００のカソードを形成している。

オプトエレクトロニクス構造７とは反対側のキャリア要素１の面には、キャリア要素１に補助キャリア２０が機械的にしっかりと配置されており、補助キャリア２０は、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、サファイア、金属のうちの少なくとも１種類の材料によって形成されている、またはこれらの材料の少なくとも１種類を含んでいる。

図１Ｂは、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップ１００のさらなる例示的な実施形態を概略側面図として示している。この場合にも、ｐ側コンタクト領域２１とｎ側コンタクト領域２２が横方向Ｌにおいて互いに並んで配置されている。しかしながら、図１Ａによる例示的な実施形態とは異なり、図１Ｂによる例示的な実施形態は、実装面１１に配置されている少なくとも１層の導電性のｎ型配線層３をさらに備えている。この実施形態の場合、ｎ型配線層３は、キャリア要素１の実装面１１における、補助キャリア２０とは反対側の領域に直接形成されている。

さらに、ｐ側コンタクト領域２１とｎ型配線層３との間、垂直方向Ｖにおいてキャリア要素１とは反対側のｎ型配線層３の面に、電気的絶縁性のスペーサ層５が配置されており、ｎ側コンタクト領域２２とｎ型配線層３は互いに導電接続されている。スペーサ層５は、ｐ側コンタクト領域２１とｎ型配線層３を垂直方向Ｖに互いに隔てており、これらを互いに電気的に絶縁している。言い換えれば、垂直方向Ｖにおいて、ｎ型配線層は少なくとも部分的にｐ側コンタクト領域２１より下に配置されている。

しかしながら、図１Ａによる例示的な実施形態とは異なり、図１Ｂによる例示的な実施形態においては、外部接続領域５０がｎ型配線層３によって形成されている。言い換えれば、ｎ側コンタクト領域２２の代わりに、ｎ型配線層３がオプトエレクトロニクス構造７から横方向に突き出しており、露出した領域において外部接続領域５０を形成している。

さらに、図１Ａによる例示的な実施形態とは異なり、図１Ｂにおいては、ｎ型コンタクト要素８が、ｐ型導電領域７２における少なくとも１つの穿孔部によって形成されている。すなわち、ｎ型導電領域７４には、ｐ側において下から導電的に接触接続されている。この場合、絶縁領域４は、垂直方向Ｖに、ｎ型配線層３から電気的絶縁性のスペーサ層５およびｐ型導電領域７２を貫いて、ｎ型導電領域７４の中まで達している。したがって、絶縁領域４は、横方向Ｌにおいてｎ型コンタクト要素８を完全に囲んでいる。

なお、この場合、図１Ｂによるオプトエレクトロニクス半導体チップ１００の残りの特徴については、図１Ａによるオプトエレクトロニクス半導体チップ１００の例示的な実施形態に関連してすでに説明および開示されていることに留意されたい。

図２Ａは、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップ１００のさらなる例示的な実施形態を概略側面図として示している。この実施形態の場合、オプトエレクトロニクス半導体チップ１００は、図１Ｂにおいて説明した実施形態によるキャリア１０を備えている。キャリア１０の上には、横方向Ｌに互いに並んで配置された２つのオプトエレクトロニクス構造７が、キャリア１０に機械的にしっかりと結合されて導電接続されている。深く理解できるようにする目的で、左側に示したオプトエレクトロニクス構造７を以下では第１のオプトエレクトロニクス構造７Ａと称し、右側に示したオプトエレクトロニクス構造７を以下では第２のオプトエレクトロニクス構造７Ｂと称する。２つのオプトエレクトロニクス構造７Ａ，７Ｂは、直列回路として互いに電気的に接触接続されており、溝１００３によって互いに隔てられている。第１のオプトエレクトロニクス構造７Ａのｎ型導電領域７４は、第２のオプトエレクトロニクス構造７Ｂのｐ型導電領域７２に、連続的な中間コンタクト層３３を介して導電接続されている。この実施形態の場合、中間コンタクト層３３は、第１のオプトエレクトロニクス構造７Ａに割り当てられているｎ型配線層３と、第２のオプトエレクトロニクス構造７Ｂに割り当てられているｐ型配線層３１とによって、完全に形成されている。言い換えれば、２つの配線層３，３１は、互いに結合されて共通の中間コンタクト層３３を形成している。したがって、配線層３，３１と中間コンタクト層３３は重ならない。ｎ型配線層３は、各オプトエレクトロニクス構造７ごとに割り当てられている。横方向Ｌにおいて、ｎ型配線層３とｐ型配線層３１との間それぞれに、コンタクト中断部８６が配置されている。コンタクト中断部８６それぞれは、横方向Ｌに隣接している配線層を互いに絶縁している。コンタクト中断部８６には、少なくとも１種類の電気的絶縁性材料が配置されている。この材料は、一例として、キャリア要素１を形成している材料である、またはそれとは異なる材料、例えば、ポリマ（特にＢＣＢ）またはゾルゲル材料である。さらには、図１Ｂにおいてすでに説明したように、オプトエレクトロニクス半導体チップ１００の露出した領域にパッシベーション層１６が形成されている。

さらには、横方向Ｌにおいて２つのオプトエレクトロニクス構造７の間に、電圧タップもしくは電流タップまたはその両方を配置することができ、これらのタップによって、オプトエレクトロニクス構造７それぞれを互いに独立して個別に駆動して電気的に動作させることができる。

さらに、ｐ型導電領域７２の方向から、第１のオプトエレクトロニクス構造７Ａと第２のオプトエレクトロニクス構造７Ｂとの間に、溝１００３を形成することができる。オプトエレクトロニクス構造７をキャリア１０に機械的に結合する前に、ｐ型導電領域７２の方向から溝１００３を形成する場合、図２Ａに示した、ウェハ−ウェハ移送に加えて、チップ−ウェハ移送が考えられる。溝１００３がｐ型導電領域７２の方向から形成される場合、オプトエレクトロニクス構造７における側面Ｆ２（例えば図２Ａに概略的に描いたもの）を検出することができる。図２Ａには、溝１００３がｎ型導電領域７４の方向から形成される場合に検出することのできる側面Ｆ１を概略的に示してある。ｐ型導電領域７２の方向から、およびｎ型導電領域７４の方向からの溝１００３の形成は、エッチングによって行うことができる。この場合、オプトエレクトロニクス構造７の側面Ｆ２は、キャリア１の実装面１１に対して角度をなし、この角度は９０゜より大きい。オプトエレクトロニクス構造７の側面Ｆ１は、キャリア１の実装面１１に対して角度をなし、この角度は９０゜より小さい。言い換えれば、側面Ｆ２は側面Ｆ１に対して傾きを逆にしたものである。

図２Ｂは、本発明のオプトエレクトロニクス半導体チップ１００のさらなる例示的な実施形態を側面図として示しており、このオプトエレクトロニクス半導体チップ１００は、図１Ａの例示的な実施形態によるキャリア１０を備えている。この場合にも、２つのオプトエレクトロニクス構造７は中間コンタクト層３３によって直列に接続されており、この場合、図２Ａによる例示的な実施形態とは異なり、中間コンタクト層３３は、オプトエレクトロニクス構造７Ａに割り当てられているｎ側コンタクト領域２２と、オプトエレクトロニクス構造７Ｂに割り当てられているｐ側コンタクト領域２１とによって形成されている。

図２Ｃは、図２Ａによるオプトエレクトロニクス半導体チップ１００の例示的な実施形態を概略平面図として示している。この平面図にも、ｐ側コンタクト領域２１およびｎ側コンタクト領域２２によって形成されている外部接続領域３０，５０が示されている。さらに、図２Ｃに示したように、電気的絶縁性のスペーサ層５における凹部８５によって、ｐ側コンタクト領域２１が中間コンタクト層３３に導電接続されており、その結果として、２つのオプトエレクトロニクス構造７の直列接続が形成されている。さらに、図から理解できるように、絶縁領域４は、キャリア１０のｎ側コンタクト領域２２とオプトエレクトロニクス構造７のｎ型コンタクト要素８の両方を横方向Ｌにおいて全周にわたり囲んでおり、これらのｎ側コンタクト領域２２およびｎ型コンタクト要素８を半導体積層体７１のｐ型導電領域７２から電気的に絶縁している。

ここまで、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に制限されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１１０１５８２１．９号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

Claims (14)

1. オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）であって、
   − オプトエレクトロニクス構造のキャリア（１０）と、
   − 前記キャリア（１０）に機械的にしっかりと結合されて導電接続されている少なくとも１つのオプトエレクトロニクス構造（７）と、
   を備えており、前記キャリア（１０）が、
   − 実装面（１１）を有する電気的絶縁性のキャリア要素（１）と、
   − 前記実装面（１１）に配置されている少なくとも１層の導電性のｎ型配線層（３）と、
   − 構造化された導電性のコンタクト層（２）であって、少なくとも１つのｐ側コンタクト領域（２１）と少なくとも１つのｎ側コンタクト領域（２２）を有し、前記キャリア要素（１）とは反対側の前記ｎ型配線層（３）の面に配置されている、前記コンタクト層（２）と、
   − 前記ｐ側コンタクト領域（２１）を前記ｎ側コンタクト領域（２２）から絶縁している少なくとも１つの絶縁領域（４）と、
   − 前記ｐ側コンタクト領域（２１）と前記ｎ型配線層（３）の間、垂直方向（Ｖ）において前記キャリア要素（１）とは反対側の前記ｎ型配線層（３）の面に配置されている少なくとも１層の電気的絶縁性のスペーサ層（５）と、
   を備えており、
   − 前記ｎ側コンタクト領域（２２）と前記ｎ型配線層（３）が互いに導電接続されており、
   − 前記ｐ側コンタクト領域（２１）と前記スペーサ層（５）が横方向（Ｌ）において前記ｎ側コンタクト領域（２２）を完全に囲んでいる、
   オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
2. オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）であって、
   − オプトエレクトロニクス構造のキャリア（１０）と、
   − 前記キャリア（１０）に機械的にしっかりと結合されて導電接続されている少なくとも１つのオプトエレクトロニクス構造（７）と、
   を備えており、前記キャリア（１０）が、
   − 実装面（１１）を有する電気的絶縁性のキャリア要素（１）と、
   − 構造化された導電性のコンタクト層（２）であって、少なくとも１つのｐ側コンタクト領域（２１）と少なくとも１つのｎ側コンタクト領域（２２）を有し、前記キャリア要素（１）の前記実装面（１１）に配置されている、前記コンタクト層（２）と、
   − 前記ｐ側コンタクト領域（２１）を前記ｎ側コンタクト領域（２２）から絶縁している少なくとも１つの絶縁領域（４）と、
   を備えており、
   − 前記ｎ側コンタクト領域（２２）が横方向（Ｌ）において部分的に前記ｐ側コンタクト領域（２１）を囲んでいる、
   オプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
3. − 前記電気的絶縁性のキャリア要素（１）が、前記オプトエレクトロニクス構造（７）の側の面において平坦な領域として具体化されており、前記オプトエレクトロニクス構造（７）とは反対側の前記電気的絶縁性のキャリア要素（１）の面において、前記電気的絶縁性のキャリア要素（１）に補助キャリア（２０）が機械的にしっかりと配置されている、
   請求項１または請求項２に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
4. 少なくとも１層のミラー層（６）を備えており、前記ミラー層（６）が、前記実装面（１１）とは反対側に位置している前記キャリア要素（１）の支持面（１２）に配置されており、前記支持面（１２）における領域（１２Ａ）を実質的に完全に覆っている、
   請求項２に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
5. 前記絶縁領域（４）が、少なくとも部分的に少なくとも１つの空洞（４１）によって形成されている、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
6. 前記空洞（４１）が、プラスチック、樹脂、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタンのうちの少なくとも１種類の材料によって、少なくとも部分的に満たされている、
   請求項５に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
7. 前記オプトエレクトロニクス構造（７）が、
   − 少なくとも１つのｎ型導電領域（７４）と、少なくとも１つのｐ型導電領域（７２）と、垂直方向（Ｖ）において前記２つの領域（７２，７４）の間に配置されている少なくとも１つの活性領域（７３）とを有する半導体積層体（７１）と、
   − 少なくとも１つのｎ型コンタクト要素（８）であって、前記ｎ型コンタクト要素（８）を介して、ｐ型導電領域（７２）を貫いて前記ｎ型導電領域（７４）に電気的に接触接続することができる、前記少なくとも１つのｎ型コンタクト要素（８）と、
   − 少なくとも１つのｐ型コンタクト要素（９）であって、前記ｐ型コンタクト要素（９）を介して前記ｐ型導電領域（７２）に電気的に接触接続することができる、前記少なくとも１つのｐ型コンタクト要素（９）と、
   を備えており、
   − 前記ｎ型コンタクト要素（８）が前記キャリア要素（１）の前記ｎ側コンタクト領域（２２）に導電接続されており、前記ｐ型コンタクト要素（９）が前記キャリア要素（１）の前記ｐ側コンタクト領域（２１）に導電接続されている、
   請求項１から請求項６のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
8. 前記半導体積層体（７１）に成長基板が存在しない、
   請求項７に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
9. 前記ｐ型コンタクト要素（９）がｐ側ミラー要素（９１）によって形成されており、前記ｎ型コンタクト要素（８）がｎ側ミラー要素（８１）によって形成されており、前記２つのミラー要素（８１，９１）が、少なくとも１つの絶縁領域（４）によって互いに電気的に絶縁されており、前記ミラー要素（８１，９１）が、活性領域（７３）において生成される電磁放射を反射する目的で設けられている、
   請求項７または請求項８に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
10. 前記絶縁領域（４）が、垂直方向（Ｖ）に前記キャリア（１）の前記ｎ側コンタクト領域（２２）から前記電気的絶縁性のスペーサ層（５）を通って前記半導体積層体（７１）の前記ｎ型導電領域（２１）の中まで延在しており、前記絶縁領域（４）が、前記ｎ型コンタクト要素（８）および前記ｎ側コンタクト領域（２２）の両方を横方向（Ｌ）において全周にわたり囲んでいる、
    請求項７から請求項９のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
11. 前記オプトエレクトロニクス構造（７）とは反対側の前記キャリア要素（１）の面に、補助キャリア（２０）がキャリア要素（１）に機械的にしっかりと配置されており、前記補助キャリア（２０）が、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、炭化ケイ素、サファイア、金属のうちの少なくとも１種類の材料によって形成されている、またはこれらの材料の少なくとも１種類を含んでいる、
    請求項１から請求項１０のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
12. 前記ｐ側コンタクト領域（２１）と、前記ｎ側コンタクト領域（２２）および／または前記ｎ型配線層（３）が、横方向（Ｌ）に前記オプトエレクトロニクス構造（７）よりも突き出している、
    請求項１から請求項１１のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
13. − 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の少なくとも２つのオプトエレクトロニクス構造（７）、
    を備えており、
    − 前記オプトエレクトロニクス構造（７）が直列回路として互いに電気的に接触接続されている、
    請求項１から請求項１２のいずれかに記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
14. − オプトエレクトロニクス構造（７）の前記ｎ型導電領域（７４）が、隣接するオプトエレクトロニクス構造（７）の前記ｐ型導電領域（７２）に、連続的な中間コンタクト層（３３）を介して導電接続されており、
    − 前記中間コンタクト層（３３）が、
    − オプトエレクトロニクス構造（７）に割り当てられている前記ｎ型配線層（３）と、隣接するオプトエレクトロニクス構造（７）に割り当てられているｐ型配線層（３１）とによって、または、
    − オプトエレクトロニクス構造（７）に割り当てられている前記ｎ側コンタクト領域（２２）と、隣接するオプトエレクトロニクス構造（７）に割り当てられている前記ｐ側コンタクト領域（２１）とによって、
    少なくとも部分的に形成されている、
    請求項１３に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ（１００）。
    
    

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