JP2012526378A - 電気的分離を用いた、コンタクトパッドのダイエッジまでの延在 - Google Patents
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Abstract
発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイは、第１導電型の層と発光層と第２導電型の層とを含むＬＥＤ層を形成することによって製造される。少なくとも部分的に第１導電型の層内まで達するトレンチがＬＥＤ層内に形成される。第１導電型の層の少なくともダイエッジに沿った部分内に、あるいは該部分に隣接して、電気絶縁領域が形成される。第１導電型の層に電気的に接触し且つＬＥＤダイ間の個片化ストリート上まで延在するように、第１導電型の接合パッド層が形成される。第２導電型の層に電気的に接触し且つＬＥＤダイ間の個片化ストリート及び第１導電型の層の電気絶縁部分の上まで延在するように、第２導電型の接合パッド層が形成される。ＬＥＤダイは、サブマウントにマウントされ、ＬＥＤダイ間の個片化ストリートに沿って個片化される。
Description
この開示は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、特にフリップチップＬＥＤに関する。
本願は、２００６年１２月１５日に出願された「LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Growth Substrate」なるタイトルの米国特許出願第１１／６１１７７５号に関連し、その内容をここに援用する。
半導体ＬＥＤは、現在利用可能な最も効率的な光源の中にある。可視スペクトルで動作可能な高輝度発光デバイスの製造において現在関心ある材料系は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、例えば、ガリウム、アルミニウム、インジウム、窒素、隣及び砒素の二元、三元及び四元合金を含んでいる。ＩＩＩ−Ｖ族デバイスは、可視スペクトルにわたる光を放射する。ＧａＡｓ及びＧａＰに基づくデバイスが、しばしば、例えば黄色から赤色などの長めの波長で光を放射するために使用される一方で、ＩＩＩ族窒化物デバイスが、しばしば、例えば近紫外（ＵＶ）から緑色などの短めの波長で光を放射するために使用されている。
窒化ガリウムＬＥＤは、典型的に、透明なサファイア成長基板を使用している。それは、サファイアの結晶構造が窒化ガリウムの結晶構造に類似していることによる。
一部のＧａＮ ＬＥＤは、双方の電極を同一表面上にして、フリップチップとして形成されており、ワイヤ接続を用いることなく、ＬＥＤ電極がサブマウント上の電極に接合される。そのような場合、光は透明サファイア基板を透過し、ＬＥＤ層はサブマウントに対向する。サブマウントは、ＬＥＤと外部電源との間のインタフェースを提供する。ＬＥＤ電極に接合されるサブマウント上の電極は、ＬＥＤの外側まで延在されるか、サブマウントの反対側の面まで延在されるかして、回路基板にワイヤボンディングあるいは表面実装される。
この開示に係る一部の実施形態において、電気的分離を用いてコンタクトパッドがダイエッジまで延在されるＬＥＤダイ及びその製造方法が提供される。
この開示に係る一部の実施形態において、ＬＥＤダイは、接合パッドと、下に位置する逆極性のエピタキシャル層とを含む。接合パッドはダイエッジまで延在され、エピタキシャル層は、ダイの個片化中に接合パッドが当該エピタキシャル層内まで変形するときに回路短絡を防止するよう、ダイエッジにて電気的に絶縁される。エピタキシャル層は、ダイエッジにおける当該エピタキシャル層のイオン注入又は抵抗性エピタキシャル成長によって、電気的に絶縁され得る。代替的に、エピタキシャル層は、ダイエッジにて当該エピタキシャル層に横方向で隣接して接合パッドの下に誘電体層を設けることによって、電気的に絶縁されてもよい。
８５％を超える表面カバレッジを有する非常に大面積の相互接続（インターコネクト、例えばボンディングパッド）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイ／サブマウント構造の熱抵抗を大幅に低減するとともに、薄膜フリップチップ（Thin Film Flip Chip；ＴＦＦＣ）処理中のエピタキシャル層及び金属層のアンダーフィルなしでの支持を可能にすることが示されている。前者は、より高い電流又は温度でＬＥＤを駆動することを可能にし、後者は、アンダーフィルエポキシ材料の選択、ディスペンス、キュア及び除去に由来する歩留り／信頼性の変動から独立した潜在的に一層安定なプロセスと、コスト削減との双方として役立つ。
ＴＦＦＣ処理においてエピタキシーの支持として作用するよう、接合パッド金属は、ダイのエッジ（縁部）まで、そして、ウエハの個片化“ストリート”内まで延在され、故に、エピタキシャル層と金属層とが同時に個片化される。エッジコンタクト用にダイエッジで露出されるエピタキシャル層は、ｎ型又はｐ型の何れにもされ得る。ｎ型エピタキシャル層が露出される場合、下に位置する該ｎ型エピタキシャル層とのｐ−ｎ短絡を回避するため、如何なるｐ型接合パッド金属もダイエッジまで延在されるべきでない。個片化中に、ｐ型接合パッド金属がスクライブされて下地のｎ型エピタキシャル層内まで変形されると、ｐ−ｎ短絡が発生し得る。ｐ型エピタキシャル層が露出され、且つ何らかのｎ型接合パッド金属がダイエッジまで延在される場合には、逆のことが成り立つ。
これは、ＬＥＤダイを、１つ以上の中央に配置されたｐ型接合パッドに制限し、ひいては、ＬＥＤサブマウントを、中央に配置されたｐ型接合パッドにアクセスすることが可能な、貫通ビア又はサブマウント上の再配線の何れかを備えたものに制限する。サブマウント上再配線は、現状ではシリコンサブマウントにおいてしか利用可能でなく、十分小さい形状の貫通ビア技術は、高価であるか、広く使用されているセラミックサブマウントには利用できないかの何れかである。一般に、何れかの極性の接合パッドをダイエッジまで延在させられることは、単純化されたサブマウントレイアウトを可能にし、典型的にコスト削減につながる。
この開示に係る実施形態は、逆極性の接合パッドがダイエッジまで延在されることを可能にするために、ダイエッジにおいて露出されるエピタキシャル層の内部又は隣に電気的絶縁領域を作り出す。これは、ＴＦＦＣ処理中のエピタキシャル構造の強化された支持と、ＬＥＤダイ及びＬＥＤサブマウントの双方における単純化された相互接続レイアウトとの何れをも実現し、サブマウント材料の一層高い可用性及びコスト削減の可能性につながる。
図１は、この開示に係る一部の実施形態におけるＬＥＤダイ１００の平面図を示している。ＬＥＤダイ１００は、ＬＥＤダイ群のデバイスウエハ（図示せず）の一部としてウエハスケールで処理された後に、裏返され、位置合わせ（アライメント）され、ＬＥＤサブマウントに搭載（マウント）され、そしてウエハ上の隣接ＬＥＤダイから個片化され得る。ＬＥＤダイ１００の頂面は、４つのダイエッジまで延在する大きいｎ型接合パッド１０２と、各々１つのダイエッジまで延在する４つのｐ型接合パッド１０４とを含んでいる。ｎ型接合パッド１０２及びｐ型接合パッド１０４は、間隙１０６及び下地の誘電体層によって、互いに電気的に絶縁されている。ｎ型接合パッド１０２と下に位置するｎ型層との間のｎ型コンタクト１０８（１つのみに符号を付している）、ｎ型接合パッドと下に位置するｎ型層との間且つ４つのダイエッジ位置のｎ型エッジコンタクト１０９、及びｐ型接合パッド１０４と下に位置するｐ型層との間のｐ型コンタクト１１０も透視的に示されている。接合パッド及びコンタクトの個数及び幾何学配置は、用途に応じて変わり得る。
図２は、この開示に係る一部の実施形態におけるＬＥＤダイ１００の構造２００を、直線Ａ’Ａ”（図１）に沿った断面図にて示している。ダイエッジにおいて、ｎ型層２０４に隣接し且つ誘電体層２１２及びｐ型接合パッドの下に、電気絶縁領域２０２が配置されている。ＬＥＤダイ１００は、ｎ型層２０４と、該ｎ型層上の発光層２０６（一般的に、アクティブ領域とも呼ばれている）と、該発光層上のｐ型層２０８と、を含むＬＥＤ層を含んでいる。導電性反射層２１０がｐ型層２０８上に形成され、誘電体層２１２が該導電性反射層及び露出されたＬＥＤ層の上に形成され、ｐ型接合パッド１０４が該誘電体層上に形成されている。ＬＥＤ構造２００を形成するプロセスについては、図４のフローチャートを参照して詳細に後述する。
ＬＥＤダイ１００をデバイスウエハ上の隣接ＬＥＤダイから分離するため、ＬＥＤダイはダイ間のストリートに沿って個片化される。個片化中に、ｐ型接合パッド１０４は電気絶縁領域２０２と接触することがある。ｐ型接合パッド１０４を電気絶縁層２０２と接触させる実際のメカニズムは、個片化方法に依存する。例えば、スクライバ又はソー（saw）は、ｐ型接合パッド１０４を切り込み、それを電気絶縁領域２０２内まで変形させ得る。他の例では、レーザは、ｐ型接合パッド１０４を切り込み、それをダイエッジに沿って溶融させて電気絶縁領域２０２に接触させ得る。何れの場合も、電気絶縁領域２０２がないと、その場所でｐ型接合パッド１０４がｎ型層２０４と接触し、ＬＥＤダイ１００を欠陥あるものにするｐ−ｎ短絡を生じさせてしまい得る。
図３は、この開示に係る一部の実施形態におけるＬＥＤダイ１００の構造３００を、直線Ａ’Ａ”（図１）に沿った断面図にて示している。構造３００は、構造２００（図２）では１つの誘電体層が使用されるのと対照的に、配電のために２つの誘電体層を使用している。層２０４乃至２１２は、誘電体層２１２（“第１の誘電体層２１２”とも称する）がダイエッジまで延在していないことを除いて、図２と同様である。エッジコンタクトを作り出すように、ｎ型コンタクト層３１２が第１の誘電体層２１２及びｎ型層の露出部の上に形成されている。第２の誘電体層３１４がｎ型コンタクト層３１２及び電気絶縁領域２０２の上に形成され、ｐ型接合パッド１０４が第２の誘電体層上に形成されている。ＬＥＤ構造３００を形成するプロセスについては、図４のフローチャートを参照して詳細に後述する。
上述と同様に、ｐ型接合パッド１０４は個片化中に電気絶縁領域２０２と接触することがある。電気絶縁領域２０２がないと、その場所でｐ型接合パッド１０４がｎ型層２０４と接触し、ＬＥＤダイ１００を欠陥あるものにするｐ−ｎ短絡を生じさせてしまい得る。
図４は、この開示に係る一部の実施形態におけるＬＥＤダイ１００の形成方法４００のフローチャートである。方法４００は、構造２００（図２）を形成するための処理４０２−４１４及び４２６−４３２を含み、さらに、構造３００（図３）を形成するためのオプション処理４２０−４２４を含む。
処理４０２にて、成長ウエハ上にＬＥＤ層が形成される。図５を参照するに、サファイア成長ウエハ（図示せず）上にＮ型層２０４がエピタキシャル成長される。Ｎ型層２０４は、異なる組成及びドーパント濃度の複数の層を表し、例えば、ｎ型あるいは意図的にはドープされないものとし得るバッファ層若しくは核生成層などのプリパレーション層と、後の成長基板の除去（リリース）若しくは基板除去後の半導体構造の薄化を支援するように設計されるリリース層と、発光層が効率的に光を放射するのに望ましい特定の光学特性若しくは電気特性に合わせて設計されるｎ型デバイス層とを含む。ＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおけるｎ型デバイス層はＧａＮとし得る。
ｎ型層２０４上に発光層２０６がエピタキシャル成長される。発光層２０６は、バリア層によって分離された複数の薄い量子井戸発光層によって表され得る。可視光、特に近ＵＶから緑色光、を放射するように構成されるＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおいて、発光層はＩｎＧａＮとし得る。
発光層２０６上にｐ型層２０８がエピタキシャル成長される。ｐ型層２０８は、異なる組成、厚さ及びドーパント濃度の複数の層を表し、ｐ型デバイス層を含む。ＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおけるｐ型デバイス層はＧａＮとし得る。処理４０２は処理４０４に続かれる。
処理４０４にて、図５に示すように、ＬＥＤ層上に導電性反射層２１０が形成される。導電性反射層２１０は、オーミックコンタクト層、反射層及びガード金属層を含む複数の層を表す。オーミックコンタクト層はＮｉ、Ａｇ又はＰｄとすることができ、反射層はＡｇとすることができ、ガード金属層は、ＴｉＷ／ＴｉＷ：Ｎ／ＴｉＷを含む複数層とすることができる。導電性反射層２１０はリフトオフプロセスによってパターニングされ得る。処理４０４は処理４０６に続かれる。
処理４０６にて、ＬＥＤダイ間の個片化ストリートに沿ってウエハ上にトレンチ（溝）６０２（この断面図には１つのみが示されている）が形成され、図６に示すようなメサ構造が画成される。トレンチ６０２は部分的にｎ型層２０４内まで達し、ｎ型コンタクト層を用いたエッジコンタクトを後に作成し得るようダイエッジに沿ってｎ型層を露出させる。図示していないが、トレンチ６０２と同時に、ｎ型層２０４へのビアも形成される。トレンチ６０２及びビアはエッチングによって形成され得る。処理４０６は処理４０８に続かれる。
処理４０８にて、ｎ型層２０４の一部が、ｐ型接合パッド１０４が形成されることになる領域の下でダイエッジに沿って、電気的に絶縁される。結果として、図７に示すように、電気絶縁領域２０２が形成される。電気絶縁領域２０２は、注入領域を画成するようにマスキングした後にイオン注入を行うことによって形成される。イオン注入のエネルギーは１００ｋｅＶより高くすることができ、注入種はＨｅ、Ｚｎ、Ｍｇ又はＡｌとし得る。処理４０８は処理４１０に続かれる。
処理４１０にて、図８に示すように、デバイスウエハ上に誘電体層２１２が堆積される。誘電体層２１２はＳｉＮｘとし得る。処理４１０は処理４１２に続かれる。
処理４１２にて、ｎ型層２０４と、ｐ型層２０８への導電性反射層２１４とへのアクセスを提供するよう、誘電体層２１２がパターニングされる。エッジコンタクトが作成されることになる領域のダイエッジに沿った誘電体層２１２の部分が除去され、ｎ型層２０４が露出される。ビアの底を覆う誘電体層２１２の部分が除去され、ｎ型層２０４が露出される。ｐ型接合パッド１０４が形成されることになる領域の導電性反射層２１０上の誘電体層２１２内に、ｐ型コンタクト１１０（図１）用の孔が形成される。誘電体層２１２はエッチングによってパターニングされ得る。処理４１２は処理４１４に続かれる。
処理４１４にて、デバイスウエハ上にコンタクト金属層（例えば、インターコネクト）が堆積され、図１に示したような、ビアを充填するｎ型コンタクト１０８と、ダイエッジ周辺のｎ型エッジコンタクト１０９と、ｐ型コンタクト１１０とが形成される。コンタクト金属層は、ｎ型コンタクトとｐ型コンタクトとを電気的に絶縁するようにパターニングされる。コンタクト金属層はＴｉ／Ａｕ又はＡｌとし得る。コンタクト金属層はリフトオフプロセスによって形成され得る。処理４１４は処理４２６に続かれる。
処理４２６にて、デバイスウエハ上に接合金属層が形成される（図２はｐ型接合金属層のみを示している）。ｎ型及びｐ型の接合金属層が、それぞれ、処理４１４にて形成されたｎ型及びｐ型のコンタクトに電気的に結合される。ｎ型及びｐ型の接合金属層は、ＬＥＤダイ間の個片化ストリート上にも延在する。後述の処理４３２での個片化の後、接合金属層は、図１に示したような各ＬＥＤダイのｎ型接合パッド１０２及びｐ型接合パッド１０４になる。接合金属層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、又はこれらの層の組み合わせとし得る。接合金属層は、電気化学的に（例えば、電気めっきによって）、あるいはその他の物理堆積法（例えば、蒸着又はスパッタリング）によって形成され得る。処理４２６は処理４２８に続かれる。
処理４１０、４１２、４１４及び４２６に関する更なる情報は、２００６年１２月１５日に出願された「LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Growth Substrate」なるタイトルの米国特許出願第１１／６１１７７５号を参照することができ、その内容をここに援用する。
処理４２８にて、デバイスウエハ上のＬＥＤダイが、裏返され、アライメントされ、そして、ＬＥＤサブマウントウエハ上のＬＥＤサブマウントに接合される。ＬＥＤダイは、超音波ボンディング又はサーモソニックボンディングによってＬＥＤサブマウントに接合され得る。ＬＥＤサブマウントは、ＬＥＤダイの機械的支持、電気分配及び熱放散を提供する。処理４２８は処理４３０に続かれる。
処理４３０にて、成長基板が除去される。成長基板はレーザリフトオフによって除去され得る。処理４３０は処理４３２に続かれる。
処理４３２にて、ＬＥＤダイが個片化される。ＬＥＤダイ群は、ダイ間の個片化ストリートに沿って、レーザ、スクライバ又はソーによって分離され得る。個片化されると、接合金属層は、ＬＥＤダイのｎ型接合パッド１０２及びｐ型接合パッド１０４になる。各ＬＥＤの接合パッド１０２及び１０４は、サブマウントに面するＬＥＤダイの表面の少なくとも８５％を覆い得る。
方法４００は、この開示に係る一部の実施形態において、構造３００を形成するように変更され得る。これらの実施形態において、処理４１４は代替処理４２０に続かれる。
必要に応じての（オプションの）処理４２０にて、図３に示したように、ウエハ上に第２の誘電体層３１４が堆積される。誘電体層３１４はＳｉＮｘとし得る。オプションの処理４２０はオプションの処理４２２に続かれる。
オプションの処理４２２にて、処理４１４にて形成されたｎ型コンタクト１０８、ｎ型エッジコンタクト１０９及び導電性反射層２１４へのアクセスを提供するよう、誘電体層３１４がパターニングされる。導電性反射層２１４へのアクセスのため、ｐ型コンタクト１１０（図１）用の孔が、ｐ型接合パッド１０４が形成されることになる領域の導電性反射層２１０上の誘電体層２１２内に形成される。誘電体層２１２はエッチングによってパターニングされる。オプションの処理４２２はオプションの処理４２４に続かれる。
オプションの処理４２４にて、ウエハ上に別のコンタクト金属層が形成され、ｎ型コンタクト１０８、ｎ型エッジコンタクト１０９、及びｐ型コンタクト１１０が延長される。このコンタクト金属層は、その後、ｎ型コンタクトとｐ型コンタクトとを電気的に絶縁するようにパターニングされる。このコンタクト金属層はＴｉ／Ａｕ又はＡｌとし得る。このコンタクト金属層はリフトオフプロセスによって形成され得る。オプションの処理４２４は上述の処理４２６に続かれ、図３に示した構造３００がもたらされる。
処理４１０、４１２、４１４、４２０、４２２及び４２４に関する更なる情報は、米国特許第６８２８５９６号を参照することができ、その内容をここに援用する。
図９は、この開示に係る一部の実施形態におけるＬＥＤダイ１００の構造９００を、直線Ａ’Ａ”（図１）に沿った断面図にて示している。構造９００は、半絶縁性の層９０２及び該半絶縁層上のＬＥＤ層を含んでいる。ＬＥＤ層は、該半絶縁層上のｎ型層９０４と、該ｎ型層上の発光層９０６と、該発光層上のｐ型層９０８とを含んでいる。半絶縁層９０２はダイエッジまで延在しているが、ｎ型層９０４はダイエッジまで延在していない。導電性反射層９１０がｐ型層９０８上に形成されている。誘電体層９１２が、導電性反射層９１０、露出されたＬＥＤ層及び露出された半絶縁層９０２の上に形成されている。ｐ型接合パッド１０４が誘電体層９１２上に形成されている。ＬＥＤ構造９００を形成するプロセスについては、図１０のフローチャートを参照して詳細に後述する。
半絶縁層９０２の存在は、ｎ型層９０４をダイエッジから後退（リセス）させ、ダイエッジに沿って誘電体層９１２で電気的に絶縁することを可能にする。換言すれば、誘電層９１２は、ｎ型層９０４の部分に隣接させ且つｐ型接合パッド１０４がダイエッジまで延在することになる領域の下に、電気絶縁領域９１６（この断面図には１つのみが示されている）を形成する。電気絶縁領域９１６は、個片化中にｐ型接合パッド１０４がｎ型層９０４と接触してｐ−ｎ短絡を生じさせることを防止する。
図１０は、この開示に係る一部の実施形態における構造９００を持つＬＥＤダイ１００の形成方法１０００のフローチャートである。方法１０００は、処理１００２−１０１４及び１０２６−１０３２を含む。
処理１００２にて、成長ウエハ上に半絶縁層９０２が形成され、該半絶縁層上にＬＥＤ層が形成される。図１１を参照するに、サファイア成長ウエハ（図示せず）上に半絶縁層９０２がエピタキシャル成長される。ＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおける半絶縁層９０２はＧａＮとすることができ、ｐ型、ｎ型、共添加（コドープ）又はアンドープにされ得る。半絶縁層９０２は、４μｍ厚のエピタキシャル層の場合にドーズ量及びエネルギーをそれぞれおよそ８Ｅ１３ｃｍ−２及び４００ｋｅＶとしたイオン注入によって形成され得る。注入種はＨｅ、Ｚｎ、Ａｌ又はＭｇとし得る。
半絶縁層９０２は、イオン注入によって、あるいはエピタキシャル成長中に、例えばＦｅ、Ｃ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉ及び／又はその他の遷移金属ドーパントなどの深い準位（ディープレベル）の不純物でドープされてもよい。深い準位のドーパントが、約１×１０１７ｃｍ−３未満の濃度の例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、Ｍｇ又はＺｎなどの浅い準位（シャローレベル）のドーパントと組み合わせて使用されてもよい。深い準位の不純物は、約１×１０１７ｃｍ−３より高い濃度を有し得る。
半絶縁層９０２上にＮ型層９０４がエピタキシャル成長される。Ｎ型層９０４は、異なる組成及びドーパント濃度の複数の層を表し、例えば、ｎ型あるいは意図的にはドープされないものとし得るバッファ層若しくは核生成層などのプリパレーション層と、後の成長基板の除去（リリース）若しくは基板除去後の半導体構造の薄化を支援するように設計されるリリース層と、発光層が効率的に光を放射するのに望ましい特定の光学特性若しくは電気特性に合わせて設計されるｎ型デバイス層とを含む。ＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおけるｎ型デバイス層はＧａＮとし得る。
ｎ型層９０４上に発光層９０６がエピタキシャル成長される。発光層９０６は、バリア層によって分離された複数の薄い量子井戸発光層によって表され得る。可視光、特に近ＵＶから緑色光、を放射するように構成されるＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおいて、発光層はＩｎＧａＮとし得る。
発光層９０６上にｐ型層９０８がエピタキシャル成長される。ｐ型層９０８は、異なる組成、厚さ及びドーパント濃度の複数の層を表し、ｐ型デバイス層を含む。ＩＩＩ族窒化物発光デバイスにおけるｐ型デバイス層はＧａＮとし得る。処理１００２は処理１００４に続かれる。
処理１００４にて、図１１に示すように、ＬＥＤ層上に導電性反射層９１０が形成される。導電性反射層９１０は、オーミックコンタクト層、反射層及びガード金属層を含む複数の層を表す。オーミックコンタクト層はＮｉ、Ａｇ又はＰｄとすることができ、反射層はＡｇとすることができ、ガード金属層は、ＴｉＷ／ＴｉＷ：Ｎ／ＴｉＷを含む複数層とすることができる。導電性反射層９１０はリフトオフプロセスによってパターニングされ得る。処理１００４は処理１００６に続かれる。
処理１００６にて、ＬＥＤダイ間のストリートに沿ってウエハ上にトレンチ１２０２（この断面図には１つのみが示されている）がエッチングされ、図１２に示すようなメサ構造が画成される。トレンチ１２０２は部分的にｎ型層９０４内まで達し、ｎ型コンタクト層を用いたエッジコンタクトを後に作成し得るようダイエッジに沿ってｎ型層を露出させる。図示していないが、トレンチ１２０２と同時に、ｎ型層９０４へのビアも形成される。トレンチ１２０２及びビアはエッチングによって形成され得る。処理１００６は処理１００８に続かれる。
処理１００８にて、図１３に示すように、ｐ型接合パッド１０４がダイエッジに沿って延在することになる領域の下の、ダイエッジに沿った半絶縁層９０２まで、下方に、再びトレンチ１２０２がエッチングされる。この段階で、ｎ型層９０４はダイエッジからエッチバックされている。処理９０８は処理１０１０に続かれる。
処理１０１０にて、図１４に示すように、ウエハ上に誘電体層９１２が堆積される。誘電体層９１２は、ｎ型層９０４の露出された縦方向エッジの部分を覆い、電気絶縁領域９１６を形成する。誘電体層９１２はＳｉＮｘとし得る。処理１０１０は処理１０１２に続かれる。
処理１０１２にて、ｎ型層９０４と、ｐ型層９０８への導電性反射層９１０とへのアクセスを提供するよう、誘電体層９１２がパターニングされる。エッジコンタクトが作成されることになる領域のダイエッジに沿った誘電体層９１２の部分が除去され、ｎ型層９０４が露出される。ビアの底を覆う誘電体層９１２の部分が除去され、ｎ型層９０４が露出される。ｐ型接合パッド１０４が形成されることになる領域の導電性反射層９１０上の誘電体層９１２内に、ｐ型コンタクト１１０（図１）用の孔が形成される。誘電体層９１２はエッチングによってパターニングされ得る。処理１０１２は処理１０１４に続かれる。
処理１０１４にて、デバイスウエハ上にコンタクト金属層（例えば、インターコネクト）が堆積され、図１に示したような、ビアを充填するｎ型コンタクト１０８と、ダイエッジ周辺のｎ型エッジコンタクト１０９と、ｐ型コンタクト１１０とが形成される。コンタクト金属層は、ｎ型コンタクトとｐ型コンタクトとを電気的に絶縁するようにパターニングされる。コンタクト金属層はＴｉ／Ａｕ又はＡｌとし得る。コンタクト金属層はリフトオフプロセスによって形成され得る。処理１０１４は処理１０２６に続かれる。
処理１０２６にて、図９に示したように、デバイスウエハ上に接合金属層が形成される。ｎ型及びｐ型の接合金属層が、それぞれ、処理１０１４にて形成されたｎ型及びｐ型のコンタクトに電気的に結合される。ｎ型及びｐ型の接合金属層は、ＬＥＤダイ間の個片化ストリート上にも延在する。後述の処理１０３２での個片化の後、接合金属層は、図１に示したような各ＬＥＤダイのｎ型接合パッド１０２及びｐ型接合パッド１０４になる。接合金属層は、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、又はこれらの層の組み合わせとし得る。接合金属層は、電気化学的に（例えば、電気めっきによって）、あるいはその他の物理堆積法（例えば、蒸着又はスパッタリング）によって形成され得る。処理１０２６は処理１０２８に続かれる。
処理１０１０、１０１２、１０１４及び１０２６に関する更なる情報は、２００６年１２月１５日に出願された「LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Growth Substrate」なるタイトルの米国特許出願第１１／６１１７７５号を参照することができ、その内容をここに援用する。
処理１０２８にて、デバイスウエハ上のＬＥＤダイが、裏返され、アライメントされ、そして、ＬＥＤサブマウントウエハ上のＬＥＤサブマウントに接合される。ＬＥＤダイは、超音波ボンディング又はサーモソニックボンディングによってＬＥＤサブマウントに接合され得る。ＬＥＤサブマウントは、ＬＥＤダイの機械的支持、電気分配及び熱放散を提供する。処理１０２８は処理１０３０に続かれる。
処理１０３０にて、成長基板が除去される。成長基板はレーザリフトオフによって除去され得る。処理１０３０は処理１０３２に続かれる。
処理１０３２にて、ＬＥＤダイが個片化される。ＬＥＤダイ群は、ダイ間の個片化ストリートに沿って、レーザ、スクライバ又はソーによって分離され得る。個片化されると、接合金属層は、ＬＥＤダイのｎ型接合パッド１０２及びｐ型接合パッド１０４になる。各ＬＥＤの接合パッド１０２及び１０４は、サブマウントに面するＬＥＤダイの表面の少なくとも８５％を覆い得る。
開示した実施形態の特徴の様々なその他の適応及び組み合わせも、本発明の範囲内にある。サファイア成長基板を用いるＧａＮベースのＬＥＤを述べたが、例えばＳｉＣ（ＩｎＡｌＧａＮ ＬＥＤを形成するために使用される）及びＧａＡｓ（ＡｌＩｎＧａＰ ＬＥＤを形成するために使用される）などのその他の基板を用いるその他の種類のＬＥＤも、この開示の恩恵を受け得る。ここではｎ型層、発光層及びｐ型層を特定の方向付けで配置しているが、他の実施形態において、順序が逆にされてもよい。数多の実施形態が以下の請求項に包含される。
Claims (17)
- 発光ダイオード（ＬＥＤ）構造を製造する方法であって：
成長ウエハ上の第１導電型の層と、前記第１導電型の層上の発光層と、前記発光層上の第２導電型の層とをエピタキシャル成長させることによって、ＬＥＤ層を形成する工程；
ダイエッジに沿ってトレンチを形成して、前記ダイエッジにて前記第１導電型の層を露出させる工程であり、前記トレンチは少なくとも部分的に前記第１導電型の層内まで達し、前記トレンチはＬＥＤダイのメサ構造を形成する、工程；及び
前記ダイエッジに電気絶縁領域を形成することによって、前記ダイエッジにて露出された前記第１導電型の層の領域を電気的に絶縁する工程；
を有する方法。 - 前記ダイエッジにて露出された前記第１導電型の層の領域を電気的に絶縁する工程は、前記電気絶縁領域を形成するように、前記ダイエッジにて露出された前記第１導電型の層の領域にイオンを注入することを有する、請求項１に記載の方法。
- 前記ＬＥＤ層を形成する工程の前に、前記成長基板上に半絶縁層をエピタキシャル成長させる工程を更に有し、
前記ＬＥＤ層は前記半絶縁層上に形成され；
前記ダイエッジに沿ってトレンチを形成して、前記ダイエッジにて前記第１導電型の層を露出させる工程は、少なくとも部分的に前記第１導電型の層内まで、前記ＬＥＤ層の第１のエッチングを実行することと、前記半絶縁エピタキシャル層まで、前記ＬＥＤ層の第２のエッチングを実行することとを有し；且つ
前記ダイエッジにて露出された前記第１導電型の層の領域を電気的に絶縁する工程は、前記ＬＥＤ層を覆う誘電体層を形成することを有し、前記電気絶縁領域は、前記ダイエッジにて露出された前記第１導電型の層の領域を覆う前記誘電体層を有する；
請求項１に記載の方法。 - 前記ＬＥＤダイ上に第１導電型の接合パッド層及び第２導電型の接合パッド層を形成する工程であり、前記第１導電型の接合パッド層及び前記第２導電型の接合パッド層は、前記ＬＥＤダイ同士の間の個片化ストリート上まで延在し、前記第１導電型の接合パッド層及び前記第２導電型の接合パッド層は、それぞれ、前記第１導電型の層及び前記第２導電型の層に電気的に結合される、工程；
サブマウントウエハ上のサブマウントに前記ＬＥＤダイをマウントする工程；
前記ＬＥＤダイから前記成長基板を除去する工程；及び
前記個片化ストリートに沿って前記ＬＥＤダイを個片化する工程であり、前記第１導電型の接合パッド層及び前記第２導電型の接合パッド層は個片化中に、それぞれ、前記ＬＥＤダイの第１導電型の接合パッド及び第２導電型の接合パッドに分割され、前記第１導電型の接合パッド及び前記第２導電型の接合パッドは、それぞれ、前記第１導電型の層及び前記第２導電型の層に電気的に結合されている、工程；
を更に有する請求項１に記載の方法。 - 個片化中に、前記第２導電型の接合パッドの１つ以上の部分が、前記第１導電型の層に接触することなく、前記電気絶縁領域内まで変形される、請求項４に記載の方法。
- 前記第１導電型の接合パッドと前記第２導電型の接合パッドとが、間隙及び下に位置する誘電体層によって電気的に絶縁され、各ＬＥＤダイの前記第１導電型の接合パッド及び前記第２導電型の接合パッドは、サブマウントに面する該ＬＥＤダイの表面の少なくとも８５％を覆う、請求項４に記載の方法。
- 前記ＬＥＤ層を覆う誘電体層を形成する工程を更に有し、前記第１導電型の接合パッド層及び前記第２導電型の接合パッド層は、該誘電体層上に形成される、請求項４に記載の方法。
- 前記ＬＥＤ層を覆う第１の誘電体層を形成する工程；
前記第１の誘電体層上に、前記第１導電型の層及び前記第２導電型の層に電気的に結合されるインターコネクトを形成する工程；及び
前記第１の誘電体層及び前記インターコネクトを覆う第２の誘電体層を形成する工程；
を更に有し、
前記第１導電型の接合層及び前記第２導電型の接合層は、前記インターコネクトによって、前記第１導電型の層及び前記第２導電型の層に電気的に結合される、
請求項４に記載の方法。 - 発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイであって：
第１導電型の層と、前記第１導電型の層上の発光層と、前記発光層上の第２導電型の層とを有するＬＥＤ層；及び
前記第１導電型の層に横方向で隣接し且つ１つ以上のダイエッジに沿った、１つ以上の電気絶縁領域；
を有するＬＥＤダイ。 - 前記電気絶縁領域は、前記第１導電型の層の、イオン注入された領域を有する、請求項９に記載のＬＥＤダイ。
- 前記電気絶縁領域は、抵抗性に成長されたエピタキシャル層を有する、請求項９に記載のＬＥＤダイ。
- 前記ＬＥＤ層が上に形成された半絶縁層；
前記ダイエッジにて下方に前記半絶縁エピタキシャル層まで露出された前記第１導電型の層の領域；及び
前記ＬＥＤ層を覆う誘電体層であり、前記電気絶縁領域が、前記ダイエッジにて露出された前記第１導電型の層の領域を覆う部分の該誘電体層を有する、誘電体層；
を更に有する請求項９に記載のＬＥＤダイ。 - 前記第１導電型の層に電気的に結合され、前記ダイエッジまで延在する第１導電型の接合パッド；及び
前記第２導電型の層に電気的に結合され、前記ダイエッジまで且つ前記電気絶縁領域上まで延在する１つ以上の第２導電型の接合パッド；
を更に有する請求項９に記載のＬＥＤダイ。 - 前記第２導電型の接合パッドは前記電気絶縁領域内まで変形しており、前記電気絶縁領域が、前記第２導電型の接合パッドが前記第１導電型の層に接触することを阻止している、請求項１３に記載のＬＥＤダイ。
- 前記第１導電型の接合パッドと前記第２導電型の接合パッドとが、間隙及び下に位置する誘電体層によって電気的に絶縁されており、前記第１導電型の接合パッド及び前記第２導電型の接合パッドは、サブマウントに面する当該ＬＥＤダイの表面の少なくとも８５％を覆っている、請求項１３に記載のＬＥＤダイ。
- 前記ＬＥＤ層を覆う誘電体層を更に有し、前記第１導電型の接合パッド及び前記第２導電型の接合パッドは該誘電体層上に形成されている、請求項１３に記載のＬＥＤダイ。
- 前記ＬＥＤ層上の第１の誘電体層；
前記第１の誘電体層上のインターコネクトであり、前記第１導電型の層及び前記第２導電型の層に電気的に結合されたインターコネクト；及び
前記第１の誘電体層及び前記インターコネクトを覆う第２の誘電体層；
を更に有し、
前記第１導電型の接合層及び前記第２導電型の接合層は、前記インターコネクトによって、前記第１導電型の層及び前記第２導電型の層に電気的に結合されている、
請求項１３に記載のＬＥＤダイ。
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