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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung und eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung
und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer Bond-Technik durch
eine Lötschicht und die Licht emittierende Halbleitervorrichtung.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Eine
Licht emittierende Halbleitervorrichtung mit einer Struktur, in
der eine auf einem Aufwachssubstrat gebildete Lichtemissions-Operationsschicht an
ein Trägersubstrat durch ein AuSn-Lötmittel (Gold/Zinn)
gelötet oder gebondet ist, ist aus dem Stand der Technik
bekannt. Als ein Beispiel der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung
mit einer oben erwähnten gebondeten Struktur ist in 1 eine Querschnittsansicht
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung vor dem Bonden wiedergegeben.
Wie in 1 gezeigt ist, werden eine Au-Schicht 102 (Gold),
eine Ti-Schicht 103 (Titan), eine Ni-Schicht 104 (Nickel)
und eine AuSn-Lötschicht 105 aufeinander folgend
auf die Oberfläche eines Trägersubstrats 101 laminiert.
Eine Lichtemissions-Operationsschicht 107, eine AuZn-Schicht 108 (eine
Legierung aus Gold und Zink), eine TaN-Schicht 109 (Tantalnitrid), eine
Al-Schicht 110 (Aluminium), eine Ta-Schicht 111 (Tantal)
und eine Au-Schicht 112 werden aufeinander fol gend auf
der Oberfläche eines Aufwachssubstrats 106 gebildet.
Die Au-Schicht 112 und die AuSn-Lötschicht 105 werden
eng aneinander angelegt, so dass sie sich gegenüberliegen,
und anschließend wird die AuSn-Lötschicht 105 erwärmt
und abgekühlt, so dass die AuSn-Lötschicht 105 geschmolzen wird
und erstarrt. Durch das Schmelzen und Erstarren wird das Aufwachssubstrat 106,
welches zusammen mit der Lichtemissions-Operationsschicht 107 ausgebildet
ist, an das Trägersubstrat 101 durch die AuSn-Lötschicht 105 gelötet.
Nach dem Löten wird das Aufwachssubstrat 106 durch Ätzen
entfernt. Die AuZn-Schicht 108 weist eine Funktion zur
Reflexion von Licht, welches von der Lichtemissions-Operationsschicht 107 emittiert
wird, und zum Erhöhen einer Extraktionseffizienz von Licht
auf.
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Um
es zu ermöglichen, dass Licht, welches von der Lichtemissions-Operationsschicht
107 emittiert
wird, ferner effizient reflektiert wird, wurde in den letzten Jahren
(siehe Patentdokument 1:
offengelegte
japanische Patentanmeldung Kokai P 2006-86208 ) eine Struktur
aus einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung vorgeschlagen,
in der eine isolierende Reflexionsschicht zwischen der Lichtemissions-Operationsschicht
107 und
der AuZn-Schicht
108 ausgebildet ist. Ein SiO
2-Film
(Siliziumdioxid-Film) oder ein Metalloxid-Film wird als isolierende
Reflexionsschicht verwendet zum Zweck der Steuerung der Stromverteilung
der Lichtemissions-Operationsschicht
107 und der effizienten
Reflexion des Lichts, welches von der Lichtemissions-Operationsschicht
107 emittiert
wird.
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In
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung mit der oben erwähnten
isolierenden Reflexionsschicht ist die isolierende Reflexionsschicht
nicht auf der gesamten Oberfläche der Lichtemissions-Operationsschicht
ausgebildet, sondern es ist eine isolierende Reflexionsschicht ausgebildet,
in der ein Öffnungsabschnitt selektiv vorgesehen ist. Dies liegt
daran, dass ein ohmscher Kontakt mit der Lichtemissions-Operationsschicht
durch Einbetten einer leitenden Substanz, wie z. B. eines Metalls,
in den Öffnungsabschnitt der isolierenden Reflexionsschicht
erhalten werden kann und ein Strom, der hin zur Lichtemissions-Operationsschicht
fließt, gesteuert und durch den ohmschen Kontakt sichergestellt werden
kann.
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Als
ein Verfahren zum Bilden des Öffnungsabschnitts in der
isolierenden Reflexionsschicht zum Erhalt des oben erwähnten
ohmschen Kontakts gibt es ein Verfahren, bei dem ein Resist, welches
durch eine Fotolithographie-Technik gemustert worden ist, auf der
isolierenden Reflexionsschicht gebildet ist, welche temporär
auf der gesamten Oberfläche der Lichtemission-Operationsschicht
gebildet worden ist, und bei dem die Öffnungsabschnitte
durch Ätzen der isolierenden Reflexionsschicht unter der
Verwendung des Resists als eine Maske gebildet werden. Anschließend
wird ein dünner Film eines gewünschten Metalls,
einer Legierung oder dergleichen auf der isolierenden Reflexionsschicht
durch ein Dampfabscheidungsverfahren oder dergleichen gebildet,
und das Aufwachssubstrat mit der Lichtemissions-Operationsschicht
wird an dem Trägersubstrat durch den dünnen Film
gebondet.
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Wesen der Erfindung
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Falls
der dünne Film aus Metall, Legierung oder dergleichen auf
der isolierenden Reflexionsschicht durch das Dampfabscheidungsverfahren oder
dergleichen gebildet wird, führt dies jedoch zu konkaven/konvexen
Abschnitten aufgrund eines gestuften Abschnitts des Öffnungsabschnitts
der isolierenden Reflexionsschicht auf der Oberfläche des ausgebildeten
dünnen Films. Falls das Aufwachssubstrat, welches die Lichtemissions-Operationsschicht
enthält, an das Trägersubstrat in einem Zustand
gebonded wird, in dem die oben erwähnten konkaven/konvexen
Abschnitte auf der Oberfläche des dünnen Films
existieren, werden Zwischenräume aufgrund der konkaven/konvexen
Abschnitte an einer Bond-Zwischenfläche des Trägersubstrats
und des Aufwachssubstrats hervorgerufen. Hohlräume (d.
h. Aushöhlungen) aufgrund der Zwischenräume werden
somit an der Bond-Zwischenfläche des Trägersubstrats
und des Aufwachssubstrats verursacht. Da ein Kapillarrohr-Phänomen
durch die Zwischenräume selbst behindert wird, werden die
Hohlräume, welche durch die Zwischenräume verursacht
werden, nicht an einem Zwischenflächen-Randbereich herausgetrieben,
sondern verbleiben in der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung,
d. h. sie verbleiben an entsprechenden Positionen in den Öffnungsabschnitten
der isolierenden Reflexionsschicht an der Zwischenfläche.
Dies führt demzufolge zu einem Problem der Verschlechterung
der Performanz (der Verschlechterung der Lichtemissions-Effizienz)
und einer Verminderung der Lebenszeit der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung.
Die Hohlräume, welche durch die Zwischenräume
verursacht werden, führen auch zu einem Problem einer Verminderung
der Bond-Stärke der Lötschicht.
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Die
Erfindung wurde in Anbetracht der oben erwähnten Umstände
gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung bereitzustellen,
in der die Erzeugung von Hohlräumen an der Bond-Zwischenfläche
einer Lichtemissions-Operationsschicht unterdrückt wird
und welche exzellente Charakteristika in Bezug auf Lichtemissions-Effizienz,
Lebenszeit und Bond-Stärke aufweist, und die Licht emittierende
Halbleitervorrichtung bereitzustellen.
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Zur
Lösung der obigen Probleme wird gemäß der
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung bereitgestellt, welches umfasst: einen Schritt
zur Bildung einer Lichtemissions-Operationsschicht, in dem eine Lichtemissions-Operationsschicht
auf einem Anwachssubstrat gebildet wird; einen Schritt zur Bildung
einer isolierenden Reflexionsschicht, in dem eine isolierende Reflexionsschicht
auf der Lichtemissions-Operationsschicht gebildet wird; einen Schritt zur
Bildung von Öffnungsabschnitten, in dem eine Vielzahl von Öffnungsabschnitten
in der isolierenden Reflexionsschicht gebildet wird; einen Schritt
zur Bildung von Kontaktabschnitten, in dem ein Kontaktabschnitt
gebildet wird, der eine Dicke aufweist, die angepasst ist, um die
Vielzahl von Öffnungsabschnitten eben zu machen, und der
in jeder der Vielzahl von Öffnungsabschnitten eingebettet
worden ist; einen Schritt zur Bildung einer Elektrodenschicht, in
dem eine Elektrodenschicht auf der isolierenden Elektrodenschicht
und den Kontaktabschnitten gebildet wird; einen Schritt zur Ausbildung
einer Bondmetallschicht, in dem eine erste Bondmetallschicht auf
der Elektrodenschicht gebildet wird; einen Schritt zum Präparieren
eines Trägersubstrats, in dem ein Trägersubstrat
präpariert wird, in dem eine zweite Bond metallschicht auf
einer Oberfläche gebildet worden ist; und einen Bond-Schritt,
in dem die erste Bondmetallschicht und die zweite Bondmetallschicht
geschmolzen und verbunden werden.
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Gemäß der
Erfindung wird eine Licht emittierende Halbleitervorrichtung bereitgestellt,
welche umfasst: eine Lichtemissions-Operationsschicht; eine isolierende
Reflexionsschicht, welche auf der Lichtemissions-Operationsschicht
gebildet ist und eine Vielzahl von Öffnungsabschnitten
enthält; ein Kontaktabschnitt, der eine Dicke aufweist,
die angepasst ist, um die Vielzahl von Öffnungsabschnitten eben
zu machen, und der in jeder der Vielzahl von Öffnungsabschnitten
eingebettet worden ist; eine Elektrodenschicht, welche auf der isolierenden
Reflexionsschicht und den Kontaktabschnitten gebildet ist; eine
Bondschicht, in der eine erste Bondmetallschicht auf der Elektrodenschicht
gebildet ist und in der die erste Bondmetallschicht und eine zweite Bondmetallschicht,
welche auf einem Trägersubstrat gebildet ist, verschmolzen
sind und welche zwischen der Elektrodenschicht und dem Trägersubstrat
gebildet ist.
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Gemäß dem
Verfahren zur Herstellung einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung
und der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung
wird die Erzeugung von Hohlräumen an der Bond-Zwischenfläche
der Lichtemissions-Operationsschicht und des Trägersubstrats
unterdrückt, da der Kontaktabschnitt, der eine Dicke aufweist,
die angepasst ist, um die Vielzahl von Öffnungsabschnitten eben
zu machen, und der darin eingebettet worden ist, in jeder der Vielzahl
von Öffnungsabschnitten der isolierenden Reflexionsschicht
gebildet ist, welche auf der Lichtemissions-Operationsschicht gebildet ist.
Ferner kann gemäß der Erfindung eine Verminderung
der Lichtemissions-Effizienz, der Lebenszeit und der Bond-Stärke
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung verhindert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung
gemäß dem Stand der Technik vor dem Bonden;
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine Draufsicht auf die Licht emittierende Halbleitervorrichtung
gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine Draufsicht auf die Licht emittierende Halbleitervorrichtung
gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
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5A bis 5F sind
Querschnittsansichten während der Herstellungsschritte
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6A bis 6D sind
Querschnittsansichten während der Herstellungsschritte
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7A bis 7D sind
Querschnittsansichten während der Herstellungsschritte
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine Querschnittsansicht während der Herstellungsschritte
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Querschnittsansicht während der Herstellungsschritte
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine Draufsicht während der Herstellungsschritte der Licht
emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
eine Querschnittsansicht während der Herstellungsschritte
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
ein Querschnittsfoto von Abschnitten in der Nähe einer
Bond-Zwischenfläche der lichtemittierten Halbleitervorrichtung,
welche durch ein Herstellungsverfahren gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurde;
und
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13 ist
ein Querschnittsfoto von Abschnitten in der Nähe einer
Bond-Zwischenfläche der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung,
welche durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem
Stand der Technik erhalten wurde.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden
detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Als
erstes wird eine Struktur einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht (entlang der Linie 2-2 (dargestellt durch
eine gestrichelte Linie mit abwechselnd langen und kurzen Strichen)
in 3) einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung 10.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Licht emittierende Halbleitervorrichtung 10 eine
solche Struktur auf, dass eine erste Pt-Schicht 11 (Platin),
ein Trägersubstrat 12, eine zweite Pt-Schicht 13,
eine Ti-Schicht 14 (Titan), eine Bondschicht 15,
eine erste Elektrodenschicht 16, eine zweite Elektrodenschicht 17,
eine dritten Elektrodenschicht 18, eine vierte Elektrodenschicht 19,
eine isolierende Reflexionsschicht 21, in der ein Kontaktabschnitt
(Kontaktschicht) 20 an einer Vielzahl von Positionen eingebettet
worden ist, und eine Lichtemissions-Operationsschicht 22 aufeinander
folgend gestapelt sind. Eine Streifenelektrode 23 ist auf
der Lichtemissions-Operationsschicht 22 ausgebildet.
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Das
Trägersubstrat 12 ist ein Substrat aus beispielsweise
Silizium (Si), welches mit n-Typ- oder p-Typ-Verunreinigungen dotiert
worden ist. Als Konzentration für die zur Dotierung verwendeten
Verunreinigungen wird beispielsweise mit Bor bei einer Konzentration
von 3 × 10–18 cm–3 oder mehr (spezifischer Widerstand:
0,02 Ω·cm oder weniger) dotiert. Ein anderes elektrisch
leitendes Material als Silizium mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit,
beispielsweise Kupfer (Cu) oder dergleichen, kann als Trägersubstrat 12 verwendet
werden. Da die erste Pt-Schicht 11 und die zweite Pt-Schicht 13 als
ohmsche Elektroden verwendet werden, ist es wünschenswert,
dass ihre Filmdicken ungefähr 25 nm (Nanometer) oder mehr betragen.
Da die Austrittsarbeit der ersten Pt-Schicht 11 und der
zweiten Pt-Schicht 13 höher als die Austrittsarbeit
des Trägersubstrats 12 ist, werden ein guter ohmscher
Kontakt zwischen der ersten Pt-Schicht 11 und dem Trägersubstrat 12 und
ein guter ohmscher Kontakt zwischen der zweiten Pt-Schicht 13 und
dem Trägersubstrat 12 erhalten. Die erste Pt-Schicht 11 dient
als eine Elektrode zum elektrischen Verbinden nach außen.
Die Ti-Schicht 14 ist als eine Haftschicht ausgebildet,
welche dazu angepasst ist, eine Hafteigenschaft der ersten Sn absorbierenden
Schicht zu erhöhen, was im Folgenden beschrieben wird.
Eine Filmdicke der Ti-Schicht 14 ist beispielsweise auf
ungefähr 150 nm eingestellt.
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Die
Bondschicht 15 ist eine Schicht aus einer Legierung aus
AuSnNi, welche durch thermisches Druckbonden einer AuSn-Lötschicht,
einer ersten und einer zweiten Au-Schicht und einer ersten und einer
zweiten Sn absorbierenden Schicht aus Ni gebildet ist, was im Folgenden
beschrieben wird.
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Die
erste Elektrodenschicht 16, die zweite Elektrodenschicht 17 und
die dritte Elektrodenschicht 18 sind als Barriereschichten
zum Verhindern einer Diffusion von Metallatomen ausgebildet. Eine
Filmdicke von diesen drei Schichten ist auf beispielsweise 100 nm
eingestellt. Jede der ersten Elektrodenschicht 16 und der
dritten Elektrodenschicht 18 ist eine Schicht, in der TaN
(Tantalnitrid) abgeschieden worden ist. Die zweite Elektrodenschicht 17 ist
eine Schicht, in der TiW (Titan-Wolfram-Legierung) abgeschieden
worden ist. Ein Material von jeder der ersten bis dritten Elektroden
ist nicht beschränkt auf die oben erwähnten Metalle,
sondern kann geeignet modifiziert sein in Übereinstimmung
mit einem Material, welches die Bondschicht bildet, einem Material
der Elektrodenschicht, welches direkt mit der Lichtemissions-Operationsschicht 22 verbunden
ist, oder dergleichen.
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Es
ist wünschenswert, die vierte Elektrodenschicht 19 derart
auszugestalten, dass Licht, welches von der Lichtemissions-Operationsschicht 22 eingedrungen
ist, effizient an einer Grenzfläche zur isolierenden Reflexionsschicht 21 reflektiert
wird. Es ist auch wünschenswert, dass die vierte Elektrodenschicht 19 aus
einem Material hergestellt wird, in dem eine Hafteigenschaft mit
dem Kontaktabschnitt 20 hoch ist. Beispielsweise ist die
vierte Elektrodenschicht 19 eine Schicht aus AuZn (Legierung
aus Gold und Zink). Die Filmdicke der vierten Elektrodenschicht 19 ist
beispielsweise auf 200 nm eingestellt.
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Die
isolierende Reflexionsschicht 21 ist auf der Oberfläche
der Lichtemissions-Operationsschicht 22 auf der Seite der
Bondschicht 15 gebildet und weist eine Vielzahl von Öffnungsabschnitten
auf. Die Kontaktabschnitte 20 zum Erhalten des ohmschen
Kontakts mit der Lichtemissions-Operationsschicht 22 wurde
in die Öffnungsabschnitte eingebettet. Eine Filmdicke des
Kontaktabschnitts 20 ist auf eine Dicke eingestellt, welche
angepasst ist, um die Öffnungsabschnitte (konkave Abschnitte)
der isolierenden Reflexionsschicht 21 eben zu machen. Es
ist wünschenswert, dass die Dicke des Kontaktabschnitts 20 die
gleiche ist wie die Filmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21 und
beispielsweise auf ungefähr 100 nm eingestellt ist. Es
ist auch wünschenswert, dass der Öffnungsbereich
des Öffnungsabschnitts der isolierenden Reflexionsschicht 21 reduziert
ist und das meiste der Oberfläche zur Bildung der isolierenden
Reflexionsschicht 21 auf der Lichtemissions-Operationsschicht 22 (die
Oberfläche der Lichtemissions-Operationsschicht 22)
mit der isolierenden Reflexionsschicht 21 bedeckt ist.
Dies liegt daran, dass es notwendig ist, dass das Licht, welches von
der Lichtemissions-Operationsschicht 22 erzeugt wird, effizient
von der Seite der Oberfläche emittiert wird, auf der die
Streifenelektrode 23 gebildet worden ist, um hierdurch
die Lichtemissions-Effizienz der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung 10 zu
erhöhen.
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Da
der Kontaktabschnitt 20, der die oben erwähnte
Dicke aufweist, in jeden der Vielzahl von Öffnungsabschnitten
eingebettet worden ist, werden die gestuften Abschnitte der Öffnungsabschnitte
der isolierenden Reflexionsschicht 21 eliminiert, so dass
die Öffnungsabschnitte eben gemacht sind. Da die Öffnungsabschnitte
der isolierenden Reflexionsschicht 21 eben gemacht sind,
sind die erste Elektrodenschicht 16, die zweite Elektrodenschicht 17 und
die dritte Elektrodenschicht 18, welche auf der isolierenden
Reflexionsschicht 21 ausgebildet sind, eben ausgebildet.
Da die Vielzahl von oben erwähnten Schichten eben ausgebildet
ist, ist auch eine Vielzahl von Metallschichten (die AuSn-Lötschicht,
die Au-Schichten und die Sn absorbierenden Schichten, die im Folgenden
beschrieben werden), welche als eine Bondschicht 15 durch
Schmelzen und Erstarren dienen, auch eben ausgebildet. Die Zwischenräume
an der Bond-Zwischenfläche zum Zeitpunkt des Bondens durch
die AuSn-Lötschicht, welche im folgenden beschrieben wird,
werden somit eliminiert, und die Erzeugung von Hohlräumen
in der Bondschicht 15 kann unterdrückt werden.
Insbesondere kann das Zurückbleiben von Hohlräumen
an den entsprechenden Positionen in den Öffnungsabschnitten
der isolierenden Reflexionsschicht 21 unterdrückt
werden. Die isolierende Reflexionsschicht 21 ist beispielsweise ein
SiO2-Film (Sili ziumdioxid-Film). Der Kontaktabschnitt 20 ist
eine Schicht, welche aus dem gleichen Material aus AuZn hergestellt
ist wie die vierte Elektrodenschicht 19 zum Zweck der Hafteigenschaft
mit der vierten Elektrodenschicht 19. Die isolierende Reflexionsschicht 21 kann
eine Schicht sein, welche aus einem Metalloxidfilm gebildet ist.
Der Kontaktabschnitt 20 kann eine Vielschicht-Struktur
aufweisen, in der eine weitere Metallschicht auf der AuZn-Schicht
gestapelt worden ist.
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Es
ist nicht immer erforderlich, dass die Dicke des Kontaktabschnitts 20 und
die Filmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21 vollkommen
gleich sind, sondern es kann eine Differenz von ungefähr
50 nm oder weniger zwischen diesen bestehen. Beispielsweise dann,
wenn die Gesamtfläche der Kontaktabschnitte 20 größer
ist als eine Fläche der isolierenden Reflexionsschicht 21,
können die Filmdicken der Kontaktabschnitte 20 eingestellt
sein, so dass die Gesamtdicke der Kontaktabschnitte 20 größer
wird als die Gesamtfilmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21.
Wenn die Gesamtfläche der Kontaktabschnitte 20 kleiner
ist als die Fläche der isolierenden Reflexionsschicht 21,
können die Filmdicken der Kontaktabschnitte 20 eingestellt
sein, so dass die Gesamtfilmdicke der Kontaktabschnitte 20 kleiner wird
als die Gesamtfilmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21.
Falls diese Bedingungen gegeben sind, werden die Zwischenräume
an der Bond-Zwischenfläche zum Zeitpunkt des Bondens durch
die AuSn-Lötschicht, welche im Folgenden beschrieben wird,
eliminiert und die Erzeugung von Hohlräumen in der Bondschicht 15 kann
unterdrückt werden.
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Die
Lichtemissions-Operationsschicht 22 hat eine Struktur derart,
dass eine Vielzahl von Halbleiterschichten durch ein epitaktisches
Aufwachsen auf einem Substrat zum Kristallwachstum (im Folgenden bezeichnet
als Aufwachssubstrat) gestapelt worden sind. Beispielsweise ist
die Lichtemissions-Operationsschicht 22 aus einem Verbindungshalbleiter
aus einem AlGaInP-System (Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid) hergestellt
und ist eine Schicht, welche eine mehrfache Quantentopf-Struktur
umfassend eine Topfschicht und eine Barriereschicht aufweist. Die
Lichtemissions-Operationsschicht 22 kann eine Schicht mit
einer Homo-pn-Übergangsstruktur, einer doppelten Hetero-Struktur
oder einer einfachen Hetero-Struktur sein. Ferner kann die Lichtemission-Operationsschicht 22 eine
Struktur derart aufweisen, dass sie zwischen einer Kaschierungsschicht vom
n-Typ und einer Kaschierungsschicht vom p-Typ gesandwicht ist. Die
Lichtemissions-Operationsschicht 22 kann eine Schicht sein,
welche aus einem Verbindungshalbleiter aus einem InGaP-System (Indium-Gallium-Phosphid)
hergestellt ist. Die Ausführungsform wird basierend auf
der Annahme beschrieben, dass die Lichtemissions-Operationsschicht 22 eine
Schicht ist, welche aus einem Verbindungshalbleiter aus dem AlGaInP-System
hergestellt ist.
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Die
Streifenelektrode 23 ist eine Elektrode, welche unter der
Verwendung von beispielsweise Au gebildet ist. Die Streifenelektrode 23 kann
eine Elektrode sein, welche aus Ge (Germanium), Sn, Ni oder einer
Legierung von diesen neben Au hergestellt ist.
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Nachfolgend
wird eine Positionsbeziehung zwischen der Streifenelektrode 23,
welche auf der Lichtemissions-Operationsschicht gebildet ist, und den
Kontaktabschnitten 20 mit Bezug auf 3 beschrieben.
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3 ist
eine Draufsicht auf die Licht emittierende Halbleitervorrichtung 10.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Bond-Pad 31 im
Zentrum der Lichtemissions-Operationsschicht 22 ausgebildet.
Die gitterförmige Streifenelektrode 23, welche
elektrisch mit dem Bond-Pad 31 verbunden ist, ist auf der
Lichtemissions-Operationsschicht 22 gebildet. Die Streifenelektrode 23 ist
aufgebaut durch: einen Rahmenabschnitt 23A, der an einer
Position gebildet ist, welche von einem Randabschnitt der Licht
emittierenden Halbleitervorrichtung 10 um einen vorbestimmten
Abstand beabstandet ist; und einen Verbindungsabschnitt 23B,
der sich vom Zentrum jeder Seite des Rahmenabschnitts 23A hin
zu dem Bond-Pad 31 erstreckt. Basierend auf der Streifenelektrode 23 mit
der oben erwähnten Form wird ein Oberflächenbereich
der Lichtemissions-Operationsschicht 22 in vier rechteckige
Blöcke 22A bis 22D aufgeteilt. Eine externe Verbindungselektrode
wird durch die Streifenelektrode 23 und das Bond-Pad 31 gebildet.
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Der
Kontaktabschnitt 20 ist gebildet in der isolierenden Reflexionsschicht 21 in Übereinstimmung
mit jedem der zentralen Abschnitte der vier Blocks 22A bis 22D,
welche durch die Streifenelektrode 23 gebildet sind. Die
Streifenelektrode 23 und das Bond-Pad 31 sind
auf der Lichtemissions-Operationsschicht 22 derart gebildet,
dass sie die Bereiche umgeben, welche den Kontaktabschnitten 20 entsprechen.
Das heißt, die Kontaktabschnitte 20 liegen der
Streifenelektrode 23 und dem Bond-Pad 31 nicht gegenüber.
Es ist wünschenswert, dass die Kontaktabschnitte 20 an
Positionen gebildet sind, welche symmetrisch um das Bond-Pad 31 als
eine Mittelachse angeordnet sind. Wegen der oben beschriebenen Positionsbeziehung
zwischen den Kontaktabschnitten 20, der Streifenelektrode 23 und
dem Bond-Pad 31 wird Licht, welches von der Lichtemissions-Operationsschicht 22 generiert
wird, nicht abgeschirmt. Das Licht, welches in der Lichtemissions-Operationsschicht 22 erzeugt
wird, kann effizient nach außen emittiert werden. Das heißt,
die Lichtemissions-Effizienz der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung 10 wird
durch die oben beschriebene Positionsbeziehung verbessert.
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Die
Positionsbeziehung zwischen den Kontaktabschnitten 20,
der Streifenelektrode 23 und dem Bond-Pad 31 kann
einer in 4 gezeigten Beziehung entsprechen.
Wie in 4 gezeigt ist, werden die Verbindungsabschnitte 23B der
Streifenelektrode 23 aus vier Scheitelabschnitten des Rahmenabschnitts 23A der
Streifenelektrode 23 hin zu dem Bond-Pad 31 gebildet.
Wegen der oben erwähnten Form der Streifenelektrode 23 ist
der Oberflächenbereich der Lichtemissions-Operationsschicht 22 in
vier dreieckige Blöcke 22E bis 22H eingeteilt.
Der Kontaktabschnitt 20 ist gebildet in der isolierenden
Reflexionsschicht 21 in Übereinstimmung mit jedem
der zentralen Abschnitte der vier Blocks 22E bis 22H, welche
durch die Streifenelektrode 23 gebildet werden. Wegen der
oben erwähnten Positionsbeziehung zwischen den Kontaktabschnitten 20,
der Streifenelektrode 23 und dem Bond-Pad 31,
wonach die Kontaktabschnitte 20 der Streifenelektrode 23 und
dem Bond-Pad 31 nicht gegenüberliegen, wird Licht,
welches in der Lichtemissions-Operationsschicht 22 erzeugt
wird, effizient nach außen emittiert, ohne abgeschirmt
zu werden.
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Ein
Herstellungsverfahren der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung 10 gemäß der
Ausführungsform wird nunmehr mit Bezug auf 5A bis 11 beschrieben.
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Zunächst
wird ein GaAs-Substrat 51 als Aufwachssubstrat präpariert
(5A). Anschließend wird die Lichtemission-Operationsschicht 22,
welche aus einem Verbindungshalbleiter aus einem AlGaInP-System
hergestellt ist, auf dem präparierten GaAs-Substrat 51 durch
ein MOCVD-Verfahren ausgebildet (MOCVD = Metallorganische chemische Dampfabscheidung)
(5B). Die Aufwachsbedingungen werden wie folgt
eingestellt. Beispielsweise werden eine Aufwachstemperatur auf ungefähr 700°C
und ein Aufwachsdruck auf ungefähr 10 kPa (Kilopascal)
eingestellt. Als Materialgase werden PH3 (Phosphin),
TMGa (Trimethyl-Gallium), TMAl (Trimethyl-Aluminium) und TmI (Trimethyl-Inidum)
verwendet.
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Anschließend
wird die isolierende Reflexionsschicht 21 aus SiO2 auf der Lichtemission-Operationsschicht 22 durch
ein CVD-Verfahren (CVD = Chemische Dampfabscheidung) gebildet (5C). Anschließend
wird die Oberfläche der isolierenden Reflexionsschicht 21 mit
einem Resist 52 beschichtet. Anschließend wird
in dem Resist 52 ein Muster durch Fotolithographie ausgebildet.
Schließlich wird Ätzen unter der Verwendung des
gemusterten Resists als Maske durchgeführt, so dass eine
Vielzahl von Öffnungsabschnitten 53 in der isolierenden
Reflexionsschicht 21 gebildet wird (5D). Die
Lichtemission-Operationsschicht 22 wird teilweise durch die Öffnungsabschnitte 53 freigelegt.
Um ein Überätzen zu vermeiden, welches die Zwischenräume
an der Zwischenfläche des Resists 52 und der isolierenden
Reflexionsschicht 21 verursacht, ist es erforderlich, dass
eine Ätzzeit genau gesteuert wird.
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Anschließend
wird in einem Zustand, in dem das Resist 52 auf der isolierenden
Reflexionsschicht 21 verbleibt, eine AuZn-Schicht 54 auf
der freigelegten Lichtemissions-Operationsschicht 22 und
dem Resist 52 durch Sputtern abgeschieden (5E). Die
AuZn-Schicht 54 weist eine Dicke auf, welche angepasst
ist, um die Öffnungsabschnitte 53 eben zu machen,
und ein Teil (Kontaktabschnitte 20) der AuZn-Schicht 54 ist
in die Öffnungsabschnitte 53 eingebettet. Es ist
wünschenswert, dass eine Filmdicke der AuZn-Schicht 54 die
gleiche ist wie die Filmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21.
Durch die oben erwähnte Einstellung der Filmdicken werden die
gestuften Abschnitte zwischen der isolierenden Reflexionsschicht 21 und
den Öffnungsabschnitten 53 eliminiert, und die Öffnungsabschnitte 53 werden eben
gemacht. Die AuZn-Schicht 54 kann durch eine Widerstandswärme-Dampfabscheidung
oder eine Elektronenstrahl-Dampfabscheidung abgeschieden werden.
In diesem Prozessschritt können die Öffnungsabschnitte 53,
welche durch das Ätzen gebildet sind, genau eingebettet
werden, da die AuZn-Schicht 54 in einem Zustand abgeschieden
wird, in dem das Resist 52, welches als eine Maske für
das Ätzen der isolierenden Reflexionsschicht 21 verwendet
wird, zurückbleibt. Es existiert ferner ein Vorteil, dass
es nicht erforderlich ist, nochmals den Schritt der Maskenbildung
unter Verwendung von Fotolithographie durchzuführen.
-
Anschließend
wird das Resist 52, welches auf der isolierenden Reflexionsschicht 21 verblieben ist,
und die AuZn-Schicht 54 auf dem Resist 52 entfernt
(5F). Die Bildung der Kontaktabschnitte 20 (AuZn-Schicht 54),
welche in die Öffnungsabschnitte 53 eingebettet
sind, ist somit beendet. In den Öffnungsabschnitten 53 sind
die Kontaktabschnitte 20 aus AuZn eingebettet. Demzufolge
ist die Oberfläche der isolierenden Reflexionsschicht 21 eben,
und eine Vielzahl von Schichten (insbesondere die erste Elektrodenschicht 16,
die zweite Elektrodenschicht 17, die dritte Elektrodenschicht 18 und
eine erste Sn absorbierende Schicht, welche im Folgenden beschrieben
wird, und die erste Au-Schicht, welche im Folgenden beschrieben
wird), welche nachfolgend gebildet werden, wird auch eben ausgebildet.
Die Zwischenräume an der Bond-Zwischenfläche zum
Zeitpunkt des Bondens durch die AuSn-Lötschicht, welche
im Folgenden beschrieben wird, werden somit eliminiert und die Erzeugung
von Hohlräumen in der Bond-Schicht 15 kann unterdrückt
werden.
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Es
ist nicht immer erforderlich, dass die Filmdicke des Kontaktabschnitts 20 und
die Filmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21 vollkommen
gleich sind, sondern es kann einen Unterschied von ungefähr
50 nm oder weniger zwischen diesen bestehen.
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In
diesem Fall können die Filmdicken der Kontaktabschnitte 20 eingestellt
werden, so dass die Gesamtefilmdicke der Kontaktabschnitte 20 größer wird
als die Gesamtfilmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21.
Wenn die Gesamtfläche der Kontaktabschnitte 20 kleiner
ist als die Fläche der isolierenden Reflexionsschicht 21,
können die Filmdicken der Kontaktabschnitte 20 eingestellt
werden, so dass die Gesamtfilmdicke der Kontaktabschnitte 20 kleiner wird
als die Gesamtfilmdicke der isolierenden Reflexionsschicht 21.
-
Anschließend
wird die vierte Elektrodenschicht 19 aus AuZn auf den Kontaktabschnitten 20 und
der isolierenden Reflexionsschicht 21 durch Sputtern gebildet
(6A). Die vierte Elektrodenschicht 19 kann
durch Widerstandswärme-Dampfabscheidung oder Elektronenstrahl-Dampfabscheidung gebildet
werden. Dann wird die dritte Elektrodenschicht 18 aus TaN
auf der vierten Elektrodenschicht 19 aus AuZn durch reaktives
Sputtern gebildet. Anschließend wird eine Wärmebehandlung
(Ausheilen) bei ungefähr 500°C unter einer Stickstoff-Atmosphäre
auf das GaAs-Substrat 51 angewendet, welches zusammen mit
der dritten Elektrodenschicht 18 ausgebildet ist. Durch
die Wärmebehandlung wird eine Legierung der Lichtemissions-Operationsschicht 21 und
der Kontaktabschnitte 20 gebildet und ein guter ohmscher
Kontakt erhalten. Anschließend werden aufeinander folgend
die zweite Elektrodenschicht 17 aus TiW und die erste Elektrodenschicht 16 aus
TaN aufeinander folgend auf der dritten Elektrodenschicht 18 durch
reaktives Sputtern ausgebildet (6B).
-
Anschließend
wird eine erste Sn absorbierende Schicht (Lötmittel-Absorptionsschicht) 61 aus Nickel
auf der ersten Elektrodenschicht 16 durch Sputtern ausgebildet
(6C). Die erste Sn absorbierende Schicht 61 kann
durch die Elektronenstrahl-Dampfabscheidung gebildet werden. Es
ist wünschenswert, dass die erste Sn absorbierende Schicht 61 eine
hohe Lötbarkeit oder Lötmittel-Benetzbarkeit zur
AuSn-Lötschicht zum Zwecke einer Unterdrückung
einer Kugelbildung aufweist, wenn das Schmelzen der AuSn-Lötschicht
durchgeführt wird, welche im Folgenden beschrieben wird.
Obwohl die erste Sn absorbierende Schicht 61 eine Schicht ist, welche
in der Ausführungsform zu obigem Zweck aus Ni hergestellt
ist, so kann sie auch eine Schicht sein, welche aus Pt oder Pd (Palladium)
neben der Ni-Schicht hergestellt ist. Es ist wünschenswert,
dass eine Filmdicke der ersten Sn absorbierenden Schicht 61 aus
Ni ungefähr 150 nm oder mehr zum Zwecke der Vermeidung
des Verbleibs der Hohlräume an der Bond-Zwischenfläche
beträgt.
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Anschließend
wird eine erste Au-Schicht 62, welche als eine Schicht
zur Verbesserung der Lötmittel-Benetzbarkeit dient, auf
der ersten Sn absorbierenden Schicht 61 durch das Sputtern
gebildet (6D). Die erste Au-Schicht 62 wird
gebildet, um die Lötmittel-Benetzbarkeit zur AuSn-Lötschicht
zu verbessern, welche im Folgenden beschrieben wird. In der Ausführungsform,
in der die erste Sn absorbierenden Schicht 61 eine Schicht
aus Ni ist, verhindert die erste Au-Schicht 62 die Oxidation
der Ni-Schicht (d. h. der ersten Sn absorbierenden Schicht 61).
Eine Filmdicke der ersten Au-Schicht 62 beträgt
beispielsweise ungefähr 30 nm. Nach Beenden der obigen Schritte
ist die Ausbildung eines Halbleiter-Lichtemissions-Strukturkörpers 60 fertig
gestellt. Die erste Sn absorbierende Schicht 61 und die
erste Au-Schicht 62 werden zusammen als eine erste Bondmetallschicht
bezeichnet.
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Anschließend
wird das Trägersubstrat 12 aus Silizium, welches
mit einer Konzentration von 3 × 10–18 cm–3 oder mehr mit Bor dotiert ist
(spezifischer Widerstand: 0,02 Ω·cm oder weniger)
präpariert (7A). Anschließend werden
die erste Pt-Schicht 11 und die zweite Pt-Schicht 13 auf
beiden Seiten des Trägersubstrats 12 durch Sputtern
gebildet (7B). Die erste Pt-Schicht 11 und
die zweite Pt-Schicht 13 können durch Dampfabscheidungsverfahren,
wie z. B. Widerstandswärme-Dampfabscheidung oder Elektronenstrahl-Dampfabscheidung,
gebildet werden.
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Anschließend
wird die Ti-Schicht 14 auf der zweiten Pt-Schicht 13 durch
das Sputter-Verfahren gebildet. Ferner wird eine zweite Sn absorbierende Schicht 71 aus
Ni auf der Ti-Schicht 14 durch Sputtern gebildet (7C).
Die Ti-Schicht 14 und die zweite Sn absorbierende Schicht 71 können
durch Elektronenstrahl-Dampfabscheidung gebildet werden. Es ist
wünschenswert, dass die zweite Sn absorbierende Schicht 71 eine
hohe Lötmittel-Benetzbarkeit zur AuSn-Lötschicht
zum Zwecke der Unterdrückung von Kugelbildung aufweist,
wenn das Schmelzen der AuSn-Lötschicht durchgeführt
wird, die im Folgenden beschrieben wird. Obwohl die zweite Sn absorbierende
Schicht 71 eine Schicht aus Ni in der Ausführungsform
wegen obigen Zwecken ist, kann sie auch eine Schicht aus Pt oder
Pd (Palladium) neben der Ni-Schicht sein. Es ist wünschenswert,
dass eine Filmdicke der zweiten Sn absorbierenden Schicht 71 aus
Ni ungefähr 100 nm oder mehr beträgt zum Zwecke
der Verbesserung der Lötmittel-Benetzbarkeit zur AuSn-Lötschicht
und der Unterdrückung von Kugelbildung. Ferner ist es wünschenswert,
die Filmdicke von jeder der ersten Sn absorbierenden Schicht 61 und
der zweiten Sn absorbierenden Schicht 71 einzustellen,
so dass die Gesamtfilmdicke der ersten Sn absorbierenden Schicht 61 und
der zweiten Sn absorbierenden Schicht 71 (d. h. die Gesamtfilmdicke
von Ni) 0,4-mal oder mehr von der Filmdicke der AuSn-Lötschicht
beträgt, und zwar zum Zwecke der Einstellung der Erstarrungsrate
des geschmolzenen Lötmittels (AuSn-Lötschicht,
welche im Folgenden beschrieben wird), so dass keine Hohlräume
an der gesamten Bond-Zwischenfläche verbleiben und es erschwert wird,
dass die AuSn-Lötschicht, welche im Folgenden beschrieben
wird, nochmals geschmolzen wird.
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Anschließend
wird eine zweite Au-Schicht 72, welche als eine Schicht
zur Verbesserung der Lötmittel-Benetzbarkeit dient, auf
der zweiten Sn absorbierenden Schicht 71 durch Sputtern
gebildet. Ferner wird eine AuSn-Lötschicht 73 auf
der zweiten Au-Schicht 72 durch Sputtern gebildet (7D).
Die zweite Au-Schicht 72 wird gebildet, um die Lötmittel-Benetzbarkeit
zur AuSn-Lötschicht 73 zu verbessern. In der Ausführungsform,
in der die zweite Sn absorbierende Schicht 71 eine Schicht
aus Ni ist, verhindert die zweite Au-Schicht 72 die Oxidation
der Ni-Schicht (d. h. der zweiten Sn absorbierenden Schicht 71).
Die Dicke der zweiten Au-Schicht 72 beträgt beispielsweise
ungefähr 30 nm. Das Zusammensetzungsverhältnis
von Au und Sn in der AuSn-Lötschicht 73 entspricht
ungefähr einem Gewichtsverhältnis von 8:2 und
ungefähr einem Verhältnis der Atomanzahl von 7:3.
Die Dicke der AuSn-Lötschicht 73 beträgt
beispielsweise ungefähr 600 nm. Eine Schicht, welche durch
die Hinzufügung eines Zusatzes zu der AuSn-Lötschicht 73 erhalten
wird, kann als Lötschicht gebildet sein. Nach Beendigung der
oben beschriebenen Schritte ist die Bildung eines Trägerstrukturkörpers 70 abgeschlossen.
Die zweite Sn absorbierende Schicht 71, die zweite Au-Schicht 72 und
die AuSn-Lötschicht 73 werden insgesamt als eine
zweite Bondmetallschicht bezeichnet.
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Anschließend
werden die erste Au-Schicht 62 des Halbleiter-Lichtemissions-Strukturkörpers 60 und
die AuSn-Lötschicht 73 des Trägerstrukturkörpers 70 haftend
miteinander verbunden. Danach wird der haftende Halbleiter-Lichtemissions-Strukturkörper 60 und
der Trägerstrukturkörper 70 thermisch
mit Druck unter Stickstoff-Atmosphäre gebondet (8). Die
Bedingungen des thermischen Druck-Bondens sind wie folgt eingestellt.
Zum Beispiel ist ein Druck auf ungefähr 1 MPa (Megapascal)
eingestellt, eine Temperatur liegt in einem Bereich von 320 bis
370°C und die Zeit des Druck-Bondens ist auf ungefähr
10 Minuten eingestellt. Durch das thermische Druck-Bonden wird die
AuSn-Lötschicht 73 geschmolzen. Ferner wird Au
in der ersten Au-Schicht 62 und der zweiten Au-Schicht 72 und
Ni in der ersten Sn absorbierenden Schicht 61 und der zweiten Sn
absorbierenden Schicht 71 in die geschmolzene AuSn-Lötschicht 73 eingeschmolzen.
Ferner erfolgt eine Diffusion und Absorption von Au und Sn in der ersten
Au-Schicht 62, der zweiten Au-Schicht 72 und der
AuSn-Lötschicht 73 in die erste Sn absorbierende Schicht 61 und
die zweite Sn absorbierende Schicht 71. Darüber
hinaus erstarrt die geschmolzene AuSn-Lötschicht 73,
so dass die Bondschicht 15 aus AuSnNi gebildet wird (9).
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In
den oben erwähnten Schritten absorbieren die erste Sn absorbierende
Schicht 61 und die zweite Sn absorbierende Schicht 71 Sn
von der AuSn-Lötschicht 73 in einen Zustand, in
dem sie durch Wärme geschmolzen worden ist. Die erste Sn absorbierende
Schicht 61 und die zweite Sn absorbierende Schicht 71 haben
die Eigenschaft, dass ein Zusammensetzungsverhältnis von
Sn in der AuSn-Lötschicht 73 nach dem Erstarren
kleiner eingestellt ist als das Zusammensetzungsverhältnis
von Sn in der AuSn-Lötschicht 73 vor dem Schmelzen. Da
der Schmelzpunkt der AuSn-Lötschicht 73 demzufolge
zunimmt, wird es erschwert, dass die AuSn-Lötschicht 73 nochmals
geschmolzen wird. Der Schmelzpunkt des AuSn-Lötmittels
(Zusammensetzungsver hältnis nach Atomanzahl: Au: Sn = 7:3), welches
für die AuSn-Lötschicht 73 verwendet
wird, beträgt ungefähr 280°C. Selbst
wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Au und Sn nach
oben oder nach unten verschoben wird, nimmt der Schmelzpunkt zu.
Insbesondere wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Au
nach oben verschoben wird, ergibt sich eine starke Tendenz der Zunahme
des Schmelzpunkts. Falls die erste Au-Schicht 62 und die
zweite Au-Schicht 72 entsprechend dicker als die AuSn-Lötschicht 73 sind,
wenn die AuSn-Lötschicht 73 geschmolzen wird,
werden die Au-Atome in der ersten Au-Schicht 62 und der
zweiten Au-Schicht 72 in die geschmolzene AuSn-Lötschicht 73 eingeschmolzen,
und das Zusammensetzungsverhältnis von Au in dem eingeschmolzenen
Abschnitt nimmt zu. Eine Erstarrungsrate der AuSn-Lötschicht 73 nimmt
somit zu und die AuSn-Lötschicht 73 wird erstarrt
sein, bevor Luftblasen, welche an der Bond-Zwischenfläche
erzeugt werden, aus der Bond-Zwischenfläche herausgetrieben
werden. Es ergibt sich, dass demzufolge Hohlräume generiert werden.
Falls die erste Au-Schicht 62 und die zweite Au-Schicht 72 dünn
sind, ist die Zunahme im Zusammensetzungsverhältnis von
Au, welches verursacht wird, weil die erste Au-Schicht 62 und
die zweite Au-Schicht 72 in die geschmolzene AuSn-Lötschicht 73 eingeschmolzen
werden, nicht dominant, sondern die Zunahme im Zusammensetzungsverhältnis
von Au, welche verursacht wird, weil Sn in die erste Sn absorbierende
Schicht 61 und die zweite Sn absorbierende Schicht 71 absorbiert
wird, wird dominant. Da eine Rate, bei der Sn in die erste Sn absorbierende
Schicht 61 und die zweite Sn absorbierende Schicht 71 absorbiert
wird, mäßig ist, ist die Zunahme im Zusammensetzungsverhältnis
von Au in der geschmolzenen AuSn-Lötschicht 73 auch
mäßig. Somit wird die Zeit, die erforderlich ist,
bis die AuSn-Lötschicht 73 erstarrt ist, lang.
Es ergibt sich, dass die Luftblasen, welche an der Bond-Zwischenfläche
erzeugt werden, in den Randbereich der Bond-Zwischenfläche
bewegt werden und eine Zeitspanne sichergestellt wird, welche erforderlich
ist, bis die Luftblasen nach außen herausgetrieben werden,
so dass die Erzeugung von Hohlräumen vermieden wird. Durch
das Einstellen des Gesamtdicke der ersten Au-Schicht 62 und
der zweiten Au-Schicht 72 auf 0,39-mal oder weniger von
der Filmdicke der AuSn-Lötschicht 73 wird das
Verbleiben von Luftblasen unterdrückt, und die ausreichende
Hafteigenschaft kann sichergestellt werden.
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Anschließend
wird das GaAs-Substrat 51 durch Nassätzen unter
Verwendung einer Mischflüssigkeit aus wässrigem
Ammonium und wässrigem Wasserstoffperoxid entfernt. Durch
das Entfernen des GaAs-Substrats 51 wird die Oberfläche
der Lichtemissions-Operationsschicht 22 freigelegt. Das GaAs-Substrat 51 kann
durch Trockenätzen, CMP (CMP = Chemisch-Mechanisches Polieren),
mechanisches Schleifen oder dergleichen entfernt werden. Anschließend
werden die Streifenelektrode 23 und das Bond-Pad 31,
welche einen ohmschen Kontakt mit der Lichtemissions-Operationsschicht 22 herstellen,
auf der Lichtemissions-Operationsschicht 22 gebildet. Falls
AlGaInP vom n-Typ auf der Oberfläche der Lichtemissions-Operationsschicht 22 freigelegt wird,
mit der die Streifenelektrode 23 und das Bond-Pad 31 in
Kontakt kommen, kann AuSnNi, AuGeNi, AuSn oder AuGe für
die Streifenelektrode 23 und das Bond-Pad 31 verwendet
werden. Die Streifenelektrode 23 und das Bond-Pad 31 werden
in der gewünschten Form durch ein Film-Bildungsverfahren gemäß dem
Widerstandswärme-Dampfabscheidungs-Verfahren, dem Elektrodenstrahl-Dampfabscheidungs-Verfahren,
Sputtern oder dergleichen und durch ein Abhebeverfahren gebildet.
Die gewünschten Formen sind beispielsweise die Form einer
gitterförmigen Streifenelektrode 23 und die Form eines
kreisförmigen Bond-Pads 31, welches in dem zentralen
Abschnitt der Streifenelektrode positioniert ist, wie in 10 gezeigt
ist. Danach wird eine Wärmebehandlung auf die Streifenelektrode 23 und
das Bond-Pad 31 bei ungefähr 400°C unter
Stickstoff-Atmosphäre angewendet. Durch die Wärmebehandlung
wird eine Legierung aus der Lichtemissions-Operationsschicht 22,
der Streifenelektrode 23 und dem Bond-Pad 31 gebildet
und ein guter ohmscher Kontakt erreicht. Nach Abschluss der obigen Schritte
ist die Herstellung der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung 10 beendet
(11).
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12 zeigt
ein Querschnitts-Foto von Abschnitten in der Nähe der Bond-Zwischenfläche
der Licht emittierenden Halbleiter-Vorrichtung 10, welche durch
das oben beschriebene Herstellungsverfahren erhalten wird. Wie in 12 gezeigt
ist, wird ersichtlich, dass die Licht emittierende Halbleitervorrichtung 10 erhalten
wird, welche eine gute Bond-Zwischenfläche aufweist, in
der keine Hohlräume in dem Bereich existieren, der dem Öffnungsabschnitt
entspricht. Eine sehr kleine Anzahl von Hohlräumen, welche
in einem Grenzbereich der isolierenden Reflexionsschicht 21 und
des Öffnungsabschnitts existieren, sind Hohlräume,
welche durch die Zwischenräume erzeugt werden, die in einem
unteren Abschnitt des Resists verursacht werden, wenn die isolierende
Reflexionsschicht 21 überätzt worden
ist. Die sehr kleine Anzahl an Hohlräumen, welche in einem
schmalen Bereich existieren, verursachen kein Problem einer Verschlechterung
der Bond-Stärke und der Performanz der Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung. Die Hohlräume können durch
sehr genaue Kontrolle der Ätzzeit eliminiert werden.
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Im
Vergleich mit 12 zeigt 13 als
Vergleichsbeispiel-1 ein Querschnittsfoto von Abschnitten in der
Nähe einer Bond-Zwischenfläche der Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung, welche mit einem Herstellungsverfahren hergestellt
ist, in dem der Schritt der Bildung der Kontaktabschnitte, welche eine
Dicke aufweisen, die angepasst ist, um die Öffnungsabschnitte
der isolierenden Reflexionsschicht eben zu machen, weggelassen ist.
Wie in 13 gezeigt ist, wird ersichtlich,
dass in der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung, die in 13 gezeigt
ist, die Hohlräume in dem Bereich verbleiben, der dem Öffnungsabschnitt
an der Bond-Zwischenfläche entspricht.
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Bei
Vergleich der Flächen der Hohlräume in den Querschnittsfotos
der 12 und 13 beträgt
die Fläche der Hohlräume in der Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung 1/18
von der Fläche der Hohlräume in der Licht emittierenden
Halbleitervorrichtung des Vergleichsbeispiels-1.
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In
einer Licht emittierenden Halbleitervorrichtung eines Vergleichsbeispiels-2,
welche durch ein Herstellungsverfahren gebildet ist, in dem der
Schritt der Bildung der Kontaktabschnitte, welche eine Dicke aufweisen,
die angepasst ist, um die Öffnungsabschnitte der isolierenden
Reflexionsschicht eben zu machen, und der Schritt der Bildung der
Sn absorbierenden Schicht (Lötmittel-Absorptionsschicht)
weggelassen sind, verblieben Hohlräume an der gesamten
Bond-Zwischenfläche und viele Hohlräume verbleiben
in dem Bereich, der dem Öffnungsabschnitt entspricht.
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Obwohl
die AuSn-Lötschicht 73 in dem oben beschriebenen
Herstellungsverfahren nur auf der Seite des Trägerstrukturkörpers 70 gebildet
worden ist, kann die AuSn-Lötschicht 73 in dem
Halbleiter-Lichtemissions-Strukturkörper 60 gebildet
sein, d. h. nur auf der ersten Au-Schicht 62, oder sie
kann auf beiden Abschnitten des Halbleiter-Lichtemissions-Strukturkörpers 60 und
des Trägerstrukturkörpers 70 gebildet
sein. Der Halbleiter-Lichtemissions-Strukturkörper 60 und
der Trägerstrukturkörper 70 können
eine Struktur derart aufweisen, dass die erste Au-Schicht 62 und
die zweite Au-Schicht 72 nicht vorgesehen sind.
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Wie
oben erwähnt, wird gemäß dem Herstellungsverfahren
der Licht emittierenden Halbleitervorrichtung und gemäß der
Licht emittierenden Halbleitervorrichtung 10 der Erfindung
die Erzeugung von Hohlräumen an der Bond-Zwischenfläche
der Lichtemissions-Operationsschicht 22 und der dem Trägersubstrat 12 unterdrückt,
da ein Kontaktabschnitt 20, der eine Dicke aufweist, die
angepasst ist, um die Öffnungsabschnitte 53 eben
zu machen und darin eingebettet ist, in jeder der Vielzahl von Öffnungsabschnitten 53 der
isolierenden Reflexionsschicht 21 gebildet ist, welche
auf der Lichtemissions-Operationsschicht 22 gebildet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Verminderung
in der Lichtemissions-Effizienz, der Lebenszeit und der Bond-Stärke der
Licht emittierenden Halbleitervorrichtung verhindert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Vorangegangenen mit Bezug auf bevorzugte
Ausführungsformen beschrieben. Es ist anzumerken, dass
viele Modifikationen und Variationen durch einen Fachmann auf einfache
Weise vorgenommen werden können und all diese Modifikationen
und Variationen unter den Schutzbereich der Ansprüche der
Erfindung fallen.
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Diese
Anmeldung basiert auf der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2008-213800 , deren gesamter Inhalt
durch Verweis zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-86208 [0003]
- - JP 2008-213800 [0063]