专利名称：发射辐射半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及按权利要求1、5、8和42的前序部分的一种发射辐射半导体器件及按照权利要求34的前序部分的用于此的一种制造方法。1.1本发明特别涉及具有在碳化硅为基础的生长衬底上覆盖氮化物为基础的有源多层结构的一种发射辐射半导体器件。
所述类型发射辐射半导体器件一般具有包含用于产生辐射的有源层的半导体多层结构，它覆盖在透射辐射的载体上。辐射耦合输出穿过载体进行。然而在该装置中，产生的辐射在载体表面的全反射强烈地限制了辐射效率。
在长方体或立方体形状的载体时，由于载体的侧面和主面的垂直安置，全反射不可耦合输出的辐射部分特别大。辐射效率的提高可以借助在载体中形成其侧面优先对载体主面倾斜安置的空隙实现。
在这里特别有利的是，如在为优先权奠定基础的专利申请DE 100067 38.7中提出的造型。需强调，该专利申请内容被转变成了本专利申请的内容。
在
图17中示意示出一个相应的器件。该示出的半导体器件具有一个可透过辐射的窗口151，在其上覆盖了一个产生辐射的多层结构152。其中如此设计窗口151的至少一个侧面，使第一分区154对多层结构152的法线呈倾斜、凹入或阶梯式伸展，第二个平行于多层结构的法线安置的区域155与此第一分区相连。此外，一方面在半导体器件多层结构152上和另一方面在避开多层结构152一侧构成两个接触面153a，b。
本发明的任务是创造一种具有改进效率的发射辐射半导体器件。此外本发明的任务是，为此开发一种制造方法。最后本发明的任务是开发一种相应的光学器件。
该项任务通过按权利要求1，5，8或42的发射辐射半导体器件以及按权利要求34的制造方法解决。本发明有利的扩展是从属权利要求的内容。
本发明是基于下列事实，耦合输出的辐射功率与为此需获得的电功率之比对于效率是决定性的。耦合输出的光功率除依赖于流过器件的电流外还依赖于耦合输出度。后者给出耦合输出的辐射与总的产生的辐射之比的份额有多大。电功率由流过的电流和器件带联电阻决定。因此效率的提高尤其通过降低串联电阻以及提高耦合输出度实现。
按本发明，在一种第一实施结构中规定，用一个多层结构，一个在多层结构内的、用于产生辐射的有源层和一个具有第一主面和位于第一主面对面的第二主面的可透过辐射的窗口形成发射辐射的半导体器件，其中在窗口内至少成型一个用于形成倾斜的辐射耦合输出面的空隙，并且窗口和/或空隙的至少一个侧面配置接触面。接触面尤其也在窗口的第二主面或其中的部分区域上扩展。
用接触面的此种布置，可缩短从接触面到有源层的电流平均路径，并因此有利地减小器件串联电阻。
在本发明中，该空隙用于提高辐射效率。尤其通过对窗口主面倾斜的侧面，将在此或者实现直接耦合输出或者实现向有利于耦合输出方向的反射。对窗口中的空隙既可理解为在窗口第二主面中的凹处也可理解为窗口边缘侧的剥离，如图15所示。在边缘侧剥离时窗口侧面部分地与空隙重合。
首先在本发明中，在多层结构上设置一个第二接触面。从而保证电流引入靠近多层结构中的有源层。在此特别有利的是，这些接触面形成为很好地可透射辐射的，使辐射耦合输出也可以穿透过第二接触面。这可以例如通过适当薄的金属化或适用透明导电层来实现。
在本发明的一种优选的扩展中，第一接触面是制成反射的。从而从窗口内部照射到接触面上的辐射部分不被吸收而是向回反射，使得可以随后耦合输出。因而可透射辐射的和反射辐射的接触面都对提高辐射效率做出贡献，因为它们直接或间接有利于辐射的耦合输出。
在本发明的一种第二实施结构中规定，用一个多层结构，一个在多层结构内的、用于产生辐射的有源层和一个具有第一主面和位于第一主面对面的第二主面的可透过辐射窗口形成发射辐射的半导体器件，其中在窗口内至少成型一个用于形成倾斜的辐射耦合输出面的空隙。其中器件具有至少一个包含大量开口的接触面。
在此优选至少窗口表面之一至少部分地配置一个第一接触面和多层结构至少部分地配置一个第二接触面，其中至少接触面之一具有大量开口。
这种下面称为打孔的接触面与薄的可透过辐射的接触面相比具有较高的长期稳定性的优点，特别是在浇注材料，比如环氧树脂中。此外这些打孔的接触面可以如此构成，使它们在开口的区域具有良好的透射，而在用接触材料占据的区域具有良好的反射，使得在这些接触面上的吸收和从而有利地使得辐射损耗很小。
在多层结构上的打孔接触面，此外还有不封闭多层结构的优点，使得例如像在制造时进入多层结构的氢气等气体，可以从这些结构中向外扩散。从而也可以减少这些气体在多层结构与接触面之间的介面处聚集、钝化接触面和导致接触电阻或串联电阻增加的危险。
首先，在这个或这些接触面上的开口构成圆形、正方形、长方形、六角形或十字狭缝形。这些形状特别适合于规则排列而且技术上比较容易制造。首先这些开口以这样尺度密集排列，使位于其间的接触面区域构成连接在一起的网，而且区域的宽度满足进入器件的电流引入的要求。当然上面提出的形状不应理解为对本发明的限制。
在本发明两个实施结构的一种有利扩展中，在窗口第二主面中的空隙构成凹槽形状。在此具有的优点是不要求改变围绕着的窗口的基本形状，使得特别是通常为一定的窗口基本形状设计的生产设备可以保持不加改变地继续使用。此外也可以在第二主平面中形成多个凹槽，从而进一步提高辐射效率。这种设计对大面积半导体器件特别有利，因为随着芯片面积的增加，面积与周长之比增加，从而可以在面积中比在周长侧安排更多凹槽。
在本发明的一个优选的扩展中，在第二主面内形成具有三角形、梯形或半圆形截面(垂直于第二主面的剖面)的凹槽。进一步该截面也可以具有加上三角形、梯形或半圆形的矩形形状。总之凹槽的形成具有至少一个不垂直于主面安置的侧面是有利的。
因此各按具体实施结构，产生的辐射对侧面法线的入射角和从而全反射辐射部分被降低或引起向窗口侧面方向的反射，使得可以出现直接耦合输出或再经反射后耦合输出。后者特别适用于配置反射接触面的凹槽的侧面。
首先在窗口的第二主面中凹槽形成具有上述截面的形状之一的槽的形状。这种凹槽例如通过使用具有造型边缘锯片锯入第二主窗口来制造。如果这种锯入在晶片组合中进行，则可以有利地在一个制造步骤中结构化大量窗口。
代替地也可以刻蚀凹槽。在此实施结构中特别也可以形成空间隔离的、各侧加边的凹槽形状。在这里也可以有利地在一个制造步骤中在晶体组合中结构化大量窗口。
在本发明一种特别优选的扩展中，提高辐射效率的空隙是在第二主面边缘构成的，并且如此成形，使窗口向第二主面缩小。优选空隙如此构成，使空隙侧面在多层结构附近具有对多层结构法线倾斜的第一分区，在距多层结构较远时过渡到平行于多层结构法线伸展的第二分区。
首先，窗口在对应于第二区域的区段内构成直角平行六面体形状。通过变成倾斜的分区将有利地提高辐射效率，同时剩余的窗口区具有直角平行六面体基本形状和从而容易装配。在此处特别是给第二分区侧面配置接触面。该接触面也可以在侧面的第一分区上伸展和于是首先是形成反射的，使得通过产生的辐射在多层结构方向的反射提高辐射效率。
所述结构可以有利地用少量制造费用成型，例如为了分离半导体本体通过使用具有造形边缘的锯片锯入晶片的方法和随后通过折断晶片把半导体本体分开。为了容易地通过折断实现分离，事先锯入晶片是相宜的。在使用适当的有造形边缘锯片时，其中可以同时制造出所述窗口形状。有关的其它有利扩展已在本发明特别涉及的专利DE 100067 38.7中提出。
按本发明的一种方法，从制备以后制造真正窗口的窗口层开始。
在窗口层上覆盖一对应于多层结构的半导体层序列。该种覆盖优先是以外延方式进行或在晶片键合方法范围内进行。在外延时窗口层有利地同时用作外延衬底。在晶片键合方法中，首先在一种适当的衬底上制造半导体层序列并随后键合到窗口衬底上。这里也可以有利地把不适用于外延方法的材料用作窗口材料。
在另一步骤中，为了形成空隙以适当的方法将窗口层结构化。该结构化例如可以如所述通过锯入或刻蚀窗口层进行。该结构化也可以在多个，不一定相继的步骤中实施。因此，从窗口层的机械折断稳定性方面考虑，将窗口层首先预结构化，只是在制造方法的较后阶段进行最终结构化是有利的。
在随后的步骤中，接触面覆盖在窗口层上。该接触面优先是蒸发的或溅射的接触金属化。
紧随其后完成半导体器件的制造。这特别包括把有窗口层和半导体层序列的组合分离成大量上面有多层结构的窗口。该分离主要通过锯入和/或折断窗口层进行。在完成制造范围内也可以覆盖附加的接触面，比如在多层结构上的接触金属化。
为了形成接触金属化通常应用蒸发设备，金属蒸汽以一定的优势方向蒸出。在这种情况下，安排窗口层的需蒸发面对此优势方向倾斜是有利的。从而在窗口层的第二主面上和在通过结构化构成的空隙侧面上实现金属蒸汽的淀积。
从所说明制造步骤的顺序的角度考虑，选择下面三种说明具有特殊的优点在第一种有利的选择中，在窗口层上首先覆盖半导体层序列，随后结构化窗口层，最后蒸发形成接触面。特别是在外延制造半导体多层序列时，用于此的现有制造设备可以不加改变地予以应用，因为在外延时，该窗口层与现有技术的窗口层还没有差别。此外，窗口层只是在制造方法的最后才结构化，使得窗口层在前面的步骤中折断的危险比较小。
第二种有利选择提供一种方法，其中窗口层首先结构化并配置接触面。随后覆盖半导体层序列。此时为了形成接触金属化可以使用较高温度，如为了烧结一定的接触金属化所必须的温度。这些温度一般很高，此时有可能损害半导体层序列。因此通过在制造方法开始时形成接触金属化可以避免这种损害。
在制造方法的第三种有利选择中，在第二步骤中进行窗口层结构化。为此将窗口层按侧面上形成接触面的需要首先预结构化。随后形成接触面，例如通过蒸发。于是在如此预结构化和配置接触面的窗口层上覆盖半导体层序列。最后进行窗口层的最终结构化。首先此第二层结构化步骤与器件分离相结合，例如借助成形锯片锯入窗口层，然后通过折断分开。为防止结构化窗口层的折断危险，也可以将窗口层安装在一适当辅助载体上。
下面结合附图1至16借助实施例进一步阐述本发明的其它特点、优点和实用性。
这些附图是图1本发明半导体器件第一实施例示意剖面图，图2本发明半导体器件第二实施例示意剖面图，图3本发明半导体器件第三实施例示意剖面图，图4本发明半导体器件第四实施例示意剖面图，图5本发明半导体器件第五实施例示意剖面图，图6本发明半导体器件第六实施例示意剖面图，图7本发明半导体器件第七实施例示意剖面图，图8本发明半导体器件第八实施例示意剖面图，图9本发明半导体器件第九实施例示意剖面图，图10本发明半导体器件第十实施例示意剖面图，图11本发明半导体器件第十一实施例示意剖面图，图12本发明半导体器件第十二实施例示意透视图，图13本发明半导体器件第十三实施例示意图，图14本发明制造方法分五个中间步骤的第一实施例示意图，图15本发明制造方法分六个中间步骤的第二实施例示意图，图16在本发明制造方法的实施例中实现中间步骤的装置，图17按奠定优先权基础的专利申请DE 100 067 38.7的发射辐射半导体器件示意图。
图1示出的实施例的窗口1具有第一主面2和第二主面3。在第一主面2上覆盖具有有源的、在工作时发射辐射的层5的多层结构4，它被接触金属化6盖住。
窗口1本身由直角平行六面体、剖面为矩形的基本形状7构成，该基本形状在周围侧面具有空隙8。如此形成的窗口侧面10也与空隙的侧面相对应并具有第一分区10a，它对窗口主面2，3倾斜安置，并在距多层结构4较大距离时，转变为垂直于主面的第二分区10b。
在该第二分区10b中，窗口侧面配置也盖住窗口1的第二主面3的接触金属化11。通过在窗口侧面10b向上拉的接触面11，从有源层到接触面11的电流路径平均缩短，从而有利地降低器件串联电阻。辐射的耦合输出有利地在窗口侧面的倾斜区10a中进行。
在图2示出的实施例中，接触金属化11伸展到窗口侧面的倾斜分区10a上面。从而实现电流路径12的进一步缩短和从而实现串联电阻的减小。然而现在分区10a却不再提供直接的耦合输出。因此在本实施例中接触金属化11构成是反射的，使得发射到窗口的辐射大部分又反射到多层结构4的方向，并随后耦合输出。这种情况用射线13a和13b示意说明。
在图3示出的第三实施例中，与前面说明的实施例不同，空隙8作为中央凹槽伸展通过第二主面3的中央。接触金属化11将构成在第二主面3和空隙8的侧面的所有各面上。因此在空隙8内部到有源层的电流路径12被缩短并且器件的串联电阻被减小。为了提高辐射效率接触金属化又被制成反射的。
在图4中示出第四实施例，其中第一实施例的包络有利地与第三实施例的中央凹槽相结合。因此如在第三实施例中通过电流路径12的缩短串联电阻有利地下降，同时其中整个窗口侧面提供用于辐射的耦合输出。附加地，基于中央凹槽8具有的反射接触金属化11，通过侧向地向外反射的辐射成分13辐射效率得以提高。
在图5中示出的第五实施例中，接触金属化11不仅在窗口1的第二主面的中央凹槽8上，而且也在窗口侧面10的分区上延伸。因此与第四实施例相比串联电阻进一步下降，其中这种情况带来在接触金属化的区域中减小的辐射效率。各按参数串联电阻和幅射效率的加权，第四或第五实施例可以是有利的，其中在这些实施例之间的过渡是按在窗口侧面上接触金属化的范围渐变的。
通过在第二主面3中的中央凹槽8上的反射，辐射效率的提高可以用不同方式方法实现。一种可能性已经在图4第四实施例的范围内用光线13c示出。如果增大中央凹槽8的顶角，则它在多层结构4的方向有增多的反射并从而导致通过多层结构4的耦合输出。
这种情况在图6第六实施例中借助光线13d示意示出。不考虑中央凹槽8，这个实施例对应于图4的第四实施例。相反，中央凹槽8切入的比图4明显地深，并且有五角形截面，它由一个矩形和附加的三角形组成。此处三角形的顶角大于图4中示出的实施例，并导致向多层结构4的方向增加反射。在多层结构上的接触面6形成为打孔的在这里是有利的，并从而增大通过此接触面的耦合输出。
此外，深切入和全部金属化的空隙8基于空隙底面靠近多层结构4导致电流路径12极大地缩短。
在图7示出的第七实施例中，与第六实施例不同，中央凹槽的顶角选择的较小。该凹槽导致在倾斜的窗口侧面部分10a方向反射增加，并与此相联系导致在多层结构4一侧耦合输出的提高。在多层结构4上形成打孔的接触面6，在这里也是有利的。借助光线13示出了多种辐射路径。
在图8示出的第八实施例中与到此为止的实施例不同，只有第二主面3和多层结构4配置了接触面，其中在多层结构上形成打孔的接触面6。从而经侧面10实现特别高的辐射耦合输出。中央凹槽8是如此构成的，使得在其侧面的一部分上全反射。
在图9和10示出的实施例中窗口侧面部分地配置打孔接触面。从而在这些接触面的区域内辐射耦合输出也可以是有利的，其中通过减小接触面6和11之间的距离有利地减小了串联电阻。在图9示出的实施例中接触面也延伸到中央凹槽8上。相反在图10的实施例中为了减少制造费用，未覆盖中央凹槽，光线13在中央凹槽8的内侧被全反射。
在图11中示出另一实施例，与到此为止已说明的实施例不同，它具有两个中央凹槽8a，b。凹槽8a，b和在其上形成的接触金属化11，在其结构上对应于第六实施例，其中当然与其它已示出实施例的组合同样是可能的。在第二主面3内凹槽的多次排列对大面积半导体器件特别有利，因为用多个空隙不仅器件的串联电阻可以降低，而且整个器件上的辐射效率还可以提高。只要器件的稳定性许可，当然也可以形成多于示出的两个凹槽8a，b。
首先在实施例中窗口1包括碳化硅，在其上覆盖氮化镓为基础的多层结构。碳化硅优先用作氮化镓为基础的半导体器件的外延衬底。关于氮化镓为基础的材料，在这里除GaN本身外，指的是由GaN引出的或与此相近的材料，特别是三元或四元混晶系统，如AlGaN(Al1-xGaxN，0≤x≤1)，InGaN(In1-xGaxN，0≤x≤1)，InAln(In1-xAlxN，0≤x≤1)和AlInGaN(Al1-x-yInxGayN，0≤x≤1，0≤y≤1)。
这类氮化镓为基础的器件的外延制造要求与氮化镓晶格很好匹配的衬底，为此碳化硅特别适用。
然而碳化硅具有约2.7的很高的折射系数，使得全反射损耗相应地是高的或耦合输出度相应地是低的。已说明的实施例，特别是基于倾斜侧面，可有利地提高辐射效率。通过减小的窗口截面原则上增大器件串联电阻，在本发明中通过在侧面拉高的接触面被有利地补偿或甚至超过补偿使串联电阻降低。反射的、半透明的或打孔的接触金属化的形成可为进一步提高辐射效率作出贡献。
然而，本发明不局限在氮化镓为基础的系统上，而是同样可以应用在其它半导体系统上，比如砷化镓，磷化镓或硒化锌为基础的材料。这里由于在多层结构-窗口-布置中的全反射也留住相当一部分产生的辐射并最终被吸收。
同样本发明对其它的不同于到此为止所述的材料也是有利的，例如石英玻璃，金刚石，ITO(铟锡氧化物)或在氧化锌，氧化锡，氧化铟或磷化镓为基的材料上，因为一般在所有这些窗口的情况下，在耦合输出时，在一个光学较薄的介质中有一个过渡，其中可出现全反射并与此相对应地减少耦合输出度。
此外，本发明也对浇注的或其它配置包封的半导体本体或窗口有利，因为包封一般具有较小的折射系数，使得在这种情况下辐射效率也通过全反射减小。
包含所述材料的窗口可以在制成多层结构之后覆盖在多层结构上。在外延制造多层结构的情况下，这例如这样做是可能的，即在外延之后分离开外延衬底，并在其位置将窗口借助晶片键合方法与多层结构相结合。
可选择地，也可以将窗口覆盖在外延制造的半导体表面上并随后把外延衬底分离开。这种制造方法具有优点，即外延衬底可继续使用，这样做尤其是在贵重材料时，这里例如碳化硅衬底导致明显的成本收益。
在图12中借助于五个中间步骤12a到12c示意性地示出按照本发明的制造方法的第一个实施例。
首先，如图12a，制备窗口层20，以后用它制造窗口1。例如窗口层20可以用碳化硅衬底的形式提供。
在窗口层20上覆盖一个半导体层序列21它特别是包含一个有源的、在工作时产生辐射的半导体层。在此处，半导体层序列21相当于按本发明半导体器件的多层结构4。该层序列优先外延生长，或借助晶片键合方法覆盖。外延方法有利地减少制造步骤的数量，因为随着外延层序列21的制造也已进行窗口层20的覆盖。与此相反，晶片键合方法具有的优点是，不适于外延，但此外优良的材料也可用于窗口层。此外，在制造半导体层序列时使用的外延衬底还可以继续使用从而可以降低制造成本。
在覆盖半导体层序列21后将窗口层20结构化，如图12b。为此，在所示实施例中将窗口层12在为以后分离设置的分离位置24处锯入。锯片具有造形边缘，该造形边缘在截面的锯口区内与需形成的空隙23是互补的。为了形成中央凹槽，比如在第三实施例中所示，锯口只是必须在分离位置24之间实现。
随后在结构化的窗口层20上形成连续的接触金属化25。下面将详述此步骤。
最后包括半导体序列21和窗口层20的组合通过在分离位置24处的折断分离成各个半导体器件，其中窗口20的部分构成窗口1和在其上覆盖的半导体层序列21的部分构成多层结构。
在图13中示出本发明制造方法的第二实施例。如图13a，本方法又是以制备窗口层20开始。窗口层20具有第一主面26，用于覆盖半导体层序列。在窗口层的第二主面27上进行结构化。
随后，如同13b在覆盖半导体层序列21之前将窗口层20预结构化。为此目的，在设置的分离位置24处，在第二主面27上锯入窗口层20，使得形成大量具有例如矩形截面的空隙23。锯口深度或空隙23的深度是如此选择的，使正好露出需安置接触面的侧面。进一步较深的结构化只是在制造方法的较后的步骤中进行，使得窗口层的机械稳定性首先基本保持不变。
如此形成的空隙23和第二主面27的保留区，现在将配上连续的接触金属化25。因为在窗口层20上还没有半导体层，所以接触金属化25可以有利地比在前面的实施例中高很多的温度下形成。这样做可简化或使有可能例如接触金属化的烧结，这种烧结同样有利地降低器件串联电阻。
在随后的步骤中，如前面已说明的实施例，在窗口层20的第一主面26上覆盖包含有源层24的半导体层序列21。因为已经形成接触金属化25，所以也可以特别构成敏感的半导体结构，比如具有很薄结构厚度在高温下容易退化的多量子阱结构。
以后，跟随另一结构化步骤，其中完成已经开始的窗口层20的结构化。此时通过再一次锯入将已形成的空隙23加深，并进一步成形，例如在窗口层中通过形成倾斜侧面提高辐射耦合输出。此外半导体层序列21也被分成单个多层结构4。为了结构化半导体层序列21在应用已知掩膜技术条件下例如适于使用刻蚀方法。
如图13f，在最后步骤中如前面的实施例，包括窗口层和多层结构的组合被分开成各个器件。
在所说明的制造方法中要求结构化的表面，比如图12中表面27和其中形成的空隙23配置统一的接触面。这些结构化的表面由大量经夹角连接的各个表面组成，因而很难形成接触面。在图14中示出一种用于覆盖接触金属化的适宜装置。该装置包括金属蒸汽源30，从该蒸汽源中发出具有优势方向的金属蒸汽32。作为金属蒸汽源30例如可以应用具有靶和指向该靶的电子束的电子束汽化器。
窗口层20以需蒸镀的面朝向蒸汽源30，其中将需蒸镀的面安置成倾斜地面对金属蒸汽源32的优势方向。因此金属蒸汽32不仅淀积在主面27上也淀积在空隙23的内侧。空隙内被蒸镀的区域主要由向外突出的边缘遮暗区决定。在空隙23内形成的金属层达到的深度各按需蒸镀面相对于蒸镀源优势方向的倾斜度而改变。
在图15中用透视图示出本发明另一实施例，其中为提高辐射耦合输出窗口具带倾斜区域10a的窗口侧面，此外给多层结构4配置具有大量圆形开口14的打孔的接触面6。接触面本身例如可以形成厚的反射的铂接触层或钯接触层，其中厚度优选介于10nm和30nm之间。
另可选择地，接触面6也可以是较薄地形成的，使得接触面6是可透过辐射的。于是产生的辐射将有利地既可以通过开口14也可以透过接触层被耦合出。
在图16中示出具有打孔接触面的本发明实施例的两个俯视图。在图16a示出的实施例中，接触面6中的开口构成圆形。另可选择地，开口也可以如图16b所示构成十字狭缝。优选这些开口紧密排列。为了不使介于其间的接触面区太窄，并从而不利于电流进入器件，在图10b中十字狭缝形开口排列成其相互距离不小于梁宽a。
开口14的直径或十字梁宽a有利地如此分析，通过电流的展开，在有源层内产生很均匀的电流密度。
本发明借助实施例的说明当然不是将本发局限在这些实施例上。
权利要求
1.发射辐射的半导体器件，具有包含发射辐射的、有源层(5)的多层结构(4)，和具有透过辐射的窗口(1)，它具有第一主面(2)和位于此第一主面对面的第二主面(3)并且它以第一主面(2)与多层结构(4)邻界，其中窗口(1)为形成对第一主面(2)倾斜延伸的辐射耦合输出面具有至少一个空隙(8)，其特征在于，窗口的和/或空隙的至少一个与第二主面(3)邻界的侧面至少部分地配置第一接触面(11)。
2.按权利要求1的发射辐射半导体器件，其特征在于，第一接触面(11)也至少部分地覆盖窗口(1)的第二主面(3)。
3.按权利要求1或2的发射辐射半导体器件，其特征在于，在多层结构(4)上形成第二接触面(6)。
4.按权利要求1至3之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少接触面(6，11)之一上具有大量开口(14)。
5.发射辐射的半导体器件，具有包含发射辐射的、有源层(5)的多层结构(4)，和具有透过辐射的窗口(1)，它具有第一主面(2)和位于此第一主面对面的第二主面(3)并且它以第一主面(2)与多层结构(4)邻界，其中窗口(1)的形成对第一主面(2)倾斜延伸的辐射耦合输出面具有至少一个空隙(8)，其特征在于，多层结构(4)至少部分地配置具有大量开口(14)的接触面(6)。
6.按权利要求5的发射辐射半导体器件，，其特征在于，第二主面(3)和/或窗口的和/或空隙的至少一个与第二主面(3)邻界的侧面至少部分地配置另外的接触面(11)。
7.按权利要求6的发射辐射半导体器件，其特征在于，另外的接触面(6)具有大量开口。
8.发射辐射半导体器件，具有包含发射辐射的、有源层(5)的多层结构(4)，和具有透过辐射的窗口(1)，它具有第一主面(2)和位于此第一主面对面的第二主面(3)并且它以第一主面(2)与多层结构(4)邻界，其中窗口(1)为形成对第一主面(2)倾斜延伸的辐射耦合输出面具有至少一个空隙(8)，其特征在于，第二主面(3)至少部分地配置具有大量开口(14)的接触面(11)。
9.按权利要求8的发射辐射半导体器件，其特征在于，接触面(11)至少部分地也遮盖窗口和/或空隙的至少一个与第二主面(3)邻界的侧面。
10.按权利要求8或9的发射辐射半导体器件，，其特征在于，多层结构(4)至少部分地配置另一接触面(6)。
11.按权利要求10的发射辐射半导体器件，其特征在于，该另一接触面(6)具有大量开口(14)。
12.按权利要求4至11之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少开口(14)的一部分形成圆形、正方形、矩形、六角形或十字狭缝形。
13.按权利要求4至12之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，开口(14)至少在接触面(6，11)的部分区域内是规则排列的。
14.按权利要求4至13之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，开口(14)形成十字狭缝形，并且至少在接触面(6，11)的部分区域内以最大的排列密度布置，其中在开口(14)之间的距离不小于十字狭缝的梁宽。
15.按权利要求1至14之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，空隙(8)形成第二主面(3)的凹槽的形状。
16.按权利要求15的发射辐射半导体器件，其特征在于，凹槽(8)具有三角形、梯形或半圆形截面。
17.按权利要求15的发射辐射半导体器件，其特征在于，凹槽(8)形成具有三角形、梯形或半圆形截面的沟的形状。
18.按权利要求1至17之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)的第二主面(3)具有大量凹槽(8a，b)。
19.按权利要求1至18之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，空隙(8)靠边缘形成，使得窗口(1)向第二主面(3)的方向变窄。
20.按权利要求19的发射辐射半导体器件，其特征在于，空隙(8)具有至少一个侧面(10)，该侧面包含一个对窗口(1)的第一主面倾斜的第一侧面部分(10a)，此部分在一个垂直于窗口(1)的第一主面(2)的第二侧面部分(10b)中延续。
21.按权利要求20的发射辐射半导体器件，其特征在于，空隙(8)的所有侧面具有一个第一侧面部分(10a)和一个第二侧面部分(10b)。
22.按权利要求20或21的发射辐射半导体器件，其特征在于，第一侧面部分(10a)是一平的倾斜面，与多层结构(4)的法线形成在20°和30°之间，包括20°和30°的夹角。
23.按权利要求20至22之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少使第一侧壁部分(10a)成为粗糙的。
24.按权利要求1至23之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少接触面(6，11)之一形成反射的接触金属化。
25.按权利要求1至24之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少接触面(6，11)之一形成为透过辐射的。
26.按权利要求1至25之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少接触面(6，11)之一包含铂、钯、银、金、镍或这些金属的合金。
27.按权利要求1至26之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少接触面(6，11)之一具有在5nm和200nm，优先在10nm和100nm之间的厚度。
28.按权利要求1至27之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)由用于生长多层结构(4)的生长衬底制成。
29.按权利要求1至28之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)的材料折射系数大于多层结构(4)，特别是有源层(5)的材料折射系数。
30.按权利要求1至29之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)包括蓝宝石、石英玻璃、金刚石、ITO、氧化锡、氧化锌、氧化铟、碳化硅或磷化镓。
31.按权利要求1至30之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，多层序列(4)是用氮化物为基础的材料制造的。
32.按权利要求1至31之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，多层结构(4)是以氮化镓为基础的半导体材料制造的，并且优先至少包括Al1-xGaxN，0≤x≤1，In1-xGaxN，0≤x≤1，In1-xAlxN，0≤x≤1和Al1-x-yInxGayN，0≤x≤1，0≤y≤1化合物之一。
33.按权利要求1至32之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)由碳化硅组成或以碳化硅为基础，和多层序列(4)由氮化物为基础的半导体材料制造。
34.制造发射辐射半导体器件的方法，此器件具有包括发射辐射有源层(5)的多层结构(4)，并具有透过辐射的窗口(1)，该窗口具有第一主面(2)和具有位于此第一主面对面的第二主面(3)，并且此窗口以第一主面(2)与多层结构(4)邻界，其中在窗口(1)中形成至少一个空隙(8)以及窗口的和/或空隙的至少一个侧面至少部分地配置第一接触面(11)，其特征在于以下步骤-准备具有第一主面(26)和位于该第一主面对面的第二主面(27)的窗口层(20)-在窗口层(20)的第一主面(26)上覆盖半导体层序列(21)-结构化窗口层(21)，其中在第二主面(27)内形成至少一个空隙-在窗口层(20)的第二主面(27)一侧上形成接触面(25)-完成半导体器件的制造。
35.按权利要求34的方法，其特征在于，蒸镀接触层(25)用作接触金属化。
36.按权利要求35的方法，其特征在于，为了蒸镀使用具有优选方向的蒸镀源(30)并且需蒸镀窗口层被对此优选方向倾斜安置。
37.按权利要求34至36之一的方法，其特征在于，半导体层序列(21)被外延覆盖在窗口层(20)上。
38.按权利要求34至37之一的方法，其特征在于，半导体层序列(21)借助晶片键合法覆盖在窗口层(20)上。
39.按权利要求34至38之一的方法，其特征在于，实施方法步骤按排列顺序1.覆盖半导体层序列，2.结构化第二主面(27)，3.形成接触面。
40.按权利要求34至38之一的方法，其特征在于，实施方法步骤按排列顺序1.结构化第二主面(27)，2.形成接触面(25)，3.覆盖半导体层序列(21)。
41.按权利要求34至38之一的方法，其特征在于，实施方法步骤按排列顺序1.预结构化第二主面(27)，2.形成接触面(25)，3.覆盖半导体层序列(21)，4.最终结构化第二主面(27)。
42.发射辐射的半导体器件，具有包含发射辐射的有源层(5)的多层结构(4)，和具有透射辐射的窗口(1)，此窗口只安置在偏离半导体器件的主发射方向多层结构(4)的一侧和具有至少一个侧壁(10)，此侧壁具有对垂直于多层结构的半导体本体中轴方向倾斜、凹入或分级式延伸的第一侧壁部分(10a)，此侧壁部分从多层结构(4)向背面进一步延伸方向看转变成垂直于多层结构，就是说平行于中轴延伸的第二侧壁部分(10b)，在此处包括第二侧壁部分(10b)的窗口(1)的部分构成半导体器件的装配底座，其特征在于，多层结构(4)至少部分地配置具有大量开口(14)的接触面(6)。
43.按权利要求42的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)是由生长多层结构(4)使用的生长衬底制造的。
44.按权利要求42或43的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)的材料折射系数大于多层结构(4)，尤其有源层(5)的材料折射系数。
45.按权利要求42至44之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)由碳化硅组成或以碳化硅为基础并且多层序列(4)由氮化物为基础的半导体材料制造。
46.按权利要求45的发射辐射半导体器件，其特征在于，多层序列(4)由氮化镓为基础的材料制造。
47.按权利要求46的发射辐射半导体器件，其特征在于，多层序列(4)包含至少Al1-xGaxN，0≤x≤1，In1-xGaxN，0≤x≤1，In1-xAlxN，0≤x≤1和Al1-x-yInxGayN，0≤x≤1，0≤y≤1化合物之一。
48.按权利要求42至47之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，窗口(1)的所有侧面具有一个第一侧壁部分(10a)和一个第二侧壁部分(10b)。
49.按权利要求42至48之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，第一侧壁部分(10a)是一平的倾斜面，它与中轴形成在20°和30°之间，包括20°和30°的一夹角。
50.按权利要求45至49之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，半导体器件具有正方形侧向截面，窗口(1)的所有四个侧面具有平的倾斜的第一侧壁部分(10a)，其中多层结构(4)的边长与装配底座的边长之比在1.5和2之间，包括1.5和2，特别优选在约1.35。
51.按权利要求42至50之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，至少第一侧壁部分(10a)是制成粗糙的。
52.按权利要求42至51之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，开口(14)构成圆形的、正方形、矩形的、六角形的或十字狭缝形的。
53.按权利要求42至52之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，开口(14)至少在接触面(6)部分区域内是规则排列的。
54.按权利要求42至53之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，开口(14)形成十字狭缝形并且在接触面(6，11)的至少部分区域内以最大排列密度安排，其中在开口(14)之间的距离不低于十字狭缝的梁宽。
55.按权利要求42至54之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，接触面(6)形成反射的接触金属化。
56.按权利要求42至55之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，接触面(6)形成透射辐射的。
57.按权利要求42至56之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，接触面(6，11)包含银、金、镍、优选铂或钯，或这些金属的合金。
58.按权利要求42至57之一的发射辐射半导体器件，其特征在于，接触面(6)具有在5nm和200nm，优先在10nm和100nm之间的厚度。
59.具有按权利要求42至58之一的发射辐射的半导体器件的发射辐射的光学器件，其特征在于，光学器件具有带有倾斜的或抛物线形的侧壁的反射器盆，在该盆中半导体器件是如此装配的，使窗口层指向反射器盆底部方向。
60.按权利要求59的发射辐射光学体器件，其特征在于，反射器的侧壁是用提高反射的材料覆层的。
61.按权利要求59或60的发射辐射光学器件，其特征在于，反射器盆的侧壁是如此形成的，使由半导体器件向反方向发射的辐射由倾斜侧壁大部分在向上向有源层的同一方向向上反射。
全文摘要
本发明说明一种发射辐射的半导体器件，它具有包含发射辐射有源区(5)的多层结构(4)，和具有包含第一主面(2)和位于该第一主面(2)对面的第二主面(3)的透过辐射的窗口(1)，该窗口与第一主面(2)在多层结构(4)邻界。在窗口(1)中形成至少一个空隙(8)，它首先构成第二主面的深度扩展或构成边缘侧的剥离。窗口(1)或空隙(8)的至少一个侧面至少部少部分地配置接触面(11)。替代地或累积地，器件的至少一个接触面具有多个开口(14)。
文档编号H01L21/3213GK1404629SQ01805078
公开日2003年3月19日 申请日期2001年2月15日 优先权日2000年2月15日
发明者D·艾斯塞特, V·赫尔勒, F·科赫恩, M·蒙德布劳德-范格罗, U·斯特劳斯, U·泽赫恩德, J·鮑尔, U·杰科布, E·尼斯奇尔, N·林德, R·塞德梅尔 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司