DE112010002423T5

DE112010002423T5 - Front end-anreissen von leuchtdioden (led; light emitting diode)-wafern und resultierende geräte

Info

Publication number: DE112010002423T5
Application number: DE112010002423T
Authority: DE
Inventors: Matthew Donofrio; Winston T. Parker; Steven Scott Gilmore; Jay Thomas Norman; Kevin Shawne Schneider; Michael John Bergmann
Original assignee: Cree Inc
Current assignee: Wolfspeed Inc
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2013-01-10
Also published as: CN102668132A; KR20120036896A; WO2010144252A3; EP2474047A2; US20100314633A1; CN102668132B; US8216867B2; WO2010144252A2

Abstract

Ein Wafer für Leuchtdioden (LEDs) wird mit Laser angerissen, um einen Laser-Anrissschnitt zu erzeugen. Dann wird der Wafer gereinigt, z. B. durch Nassätzen, um die Anrissbeschädigungen zu verringern. Dann werden elektrische Kontaktschichten für die LEDs auf dem gereinigten Wafer ausgebildet. Wahlweise kann der Anrissschnitt durch mehrfaches Ätzen vor der Kontaktausbildung erzeugt werden. Verwandte LEDs werden ebenfalls beschrieben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Licht emittierenden Halbleitergeräten und resultierenden Strukturen und insbesondere Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Leuchtdioden (LEDs) und resultierenden Strukturen.
Halbleiter-LEDs sind allgemein bekannte elektronische Beleuchtungselemente, die bei Anlegen einer Spannung Licht erzeugen können. LEDs enthalten allgemein eine Diodenzone, in der eine Schicht des n-Typs, des p-Typs und ein p-n-Übergang vorgesehen sind. Ein Anodenkontakt steht in Ohm'schen Kontakt mit der Schicht des p-Typs und ein Katodenkontakt steht in Ohmschen Kontakt mit der Schicht des n-Typs.
LEDs werden im Allgemeinen in Wafer-Form hergestellt, wobei eine epitaktische Zone einschließlich einer Diodenzone auf einem Substrat wie Saphir, Silizium, Siliziumcarbid, Galliumarsenid usw. aufgewachsen wird. Die Diodenzone kann z. B. aus Siliziumcarbid, Galliumnitrid, Galliumphosphid, Aluminiumnitrid und/oder aus Materialien auf Galliumarsenidbasis und/oder aus Materialien auf Basis organischer Halbleiter hergestellt werden.
Nach der Herstellung der epitaktischen Zone können Kontakte auf dem Substrat und/oder auf der epitaktische Zone ausgebildet werden, um einen Ohm'schen Kontakt mit der Schicht des p-Typs und der Schicht des n-Typs herzustellen. Die Kontakte enthalten im Allgemeinen eine oder mehrere Metallschichten und können auch transparente leitfähige Schichten wie Indiumzinnoxid aufweisen.
Nach der Kontaktherstellung wird der Wafer zu einzelnen LEDs oder einzelnen LED-Gruppen in Würfel geschnitten oder vereinzelt. Das Trennen oder Vereinzeln ist im Allgemeinen ein zweistufiger Prozess. Zunächst werden Anrisslinien auf dem Wafer ausgebildet. Danach wird der Wafer mittels einer Bruchmaschine entlang den Anrisslinien gespalten oder gebrochen.
Zum Anreißen wurde ursprünglich ein Diamant-Anreißwerkzeug verwendet. Da jedoch viele Substrat-Wafer extrem hart sind, kann die Anwendung mechanischer Anreißwerkzeuge den Durchsatz, die Ausbeute, die Zuverlässigkeit und/oder die Leistung der LEDs nachteilig beeinflussen. Demzufolge werden zunehmend Laser als Anreißwerkzeuge eingesetzt. Es sei z. B. auf die U.S.-Patentanmeldung, Veröffentlichung 2008/0242056 von Sercel at al. mit dem Titel System and Method for Cutting Using a Variable Astigmatic Focal Beam Spot und auf das U.S.-Patent 6,992,026 von Fukuyo et al. mit dem Titel Laser Processing Method and Laser Processing Apparatus verwiesen. Siehe auch U.S.-Patent 5,631,190 von Negley mit dem Titel Method for Producing High Efficiency Light-Emitting Diodes and Resulting Diode Structures und U.S.-Patentanmeldung, Veröffentlichung 2005/0215000 von Negley mit dem Titel Etching of Substrates of Light Emitting Devices.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß verschiedener Ausführungsformen werden LEDs durch Laser-Anreißen eines Wafers, um einen Schnitt entlang der Laser-Anrisslinie auszuführen, hergestellt, der ein Substrat und eine epitaktische LED-Zone auf diesem aufweist. Der mit Laser angerissene Wafer wird dann gereinigt, z. B. durch Nassätzen, um die Beschädigung des Substrats durch Laser-Anreißen zu verringern. Danach werden elektrische Kontaktschichten für die LED auf dem gereinigten Wafer ausgebildet. Anrissbeschädigung durch Laser-Anreißen kann also durch Reinigen verringert oder beseitigt werden. Außerdem kann durch Verlagern des Laser-Anreißens und Reinigens an den Beginn (front end) des Herstellungsprozesses nach dem Ausbilden der epitaktischen LED-Zone, aber vor dem Ausbilden der elektrischen Kontaktschichten erreicht werden, dass die Leistung und/oder Zuverlässigkeit der fertigen LED durch das Reinigen nicht nachteilig beeinflusst wird/werden.
Bei manchen Ausführungsformen weist das Laser-Anreißen das Auftreffen eines Laser-Strahls auf und durch die epitaktische LED-Zone und teilweise in das Substrat auf, um den Laser-Anrissschnitt zu erzeugen, und das Reinigen weist ein Nassätzen des Wafers durch die mit Laser angerissene epitaktische LED-Zone und in das mit Laser angerissene Substrat auf. Bei anderen Ausführungsformen kann das Laser-Anreißen mindestens zweimal mit verschiedenen Parametern ausgeführt werden, um die Geometrie des Laser-Anrisses zu kontrollieren.
Bei manchen Ausführungsformen ist das Substrat im Allgemeinen ein kristallines Substrat und das Laser-Anreißen erzeugt einen Laser-Anrissschnitt mit einer amorphen Oberfläche. Beim Reinigen wird zumindest ein Teil der amorphen Oberfläche entfernt, so dass zumindest ein Teil des kristallinen Substrats am Laser-Anriss freigelegt wird. Demnach kann eine durch den Laser verursachte Anrissbeschädigung zumindest teilweise ausgebessert werden. Bei anderen Ausführungsformen wird durch das Reinigen die Geometrie des Laser-Anrisses geändert. Somit kann eine gewünschte Seitenwandgeometrie für die LED bereitgestellt werden.
Bei manchen Ausführungsformen erfolgt die Reinigung mittels einer Nassätzlösung über der Raumtemperatur. Bei manchen Ausführungsformen wird eine Reinigungslösung, die schwefelige und phosphorige Säure enthält, mit einer Temperatur von ca. 275°C verwendet.
Ferner wird bei manchen Ausführungsformen vor der Reinigung zumindest ein Teil der epitaktischen LED-Zone maskiert, um die epitaktische LED-Zone zu schützen. Bei manchen Ausführungsformen erfolgt diese Maskierung vor dem Laser-Anreißen. Bei anderen Ausführungsformen erfolgt diese Maskierung nach dem Laser-Anreißen, aber vor dem Reinigen.
Nach dem Ausführen der Reinigung kann das Substrat verdünnt oder entfernt werden und/oder die epitaktische LED-Zone kann auf einem Trägersubstrat angebracht werden. Der Wafer wird ebenfalls vereinzelt, um eine Mehrzahl LEDs zu erzeugen. Demnach kann bei manchen Ausführungsformen ein Wafer mit Laser angerissen werden, der ein nicht verdünntes Substrat und eine epitaktische LED-Zone auf diesem aufweist, um einen Laser-Anrissschnitt zu erzeugen. Der mit Laser angerissene Wafer wird dann gereinigt, um die Anrissbeschädigung durch Laser-Anreißen des nicht verdünnten Substrats zu verringern. Dann wird das nicht verdünnte Substrat verdünnt.
Gemäß anderen Ausführungsformen werden LEDs durch Ätzen einer epitaktischen LED-Zone eines Wafers, der ein Substrat und die epitaktische LED-Zone auf diesem aufweist, hergestellt, um einen Trench (Graben) in der epitaktischen LED-Zone zu definieren, der das Substrat freilegt. Auf den Seitenwänden des Trench wird eine Maske ausgebildet, wobei das Substrat immer noch freiliegt. Die Maske kann auch auf der epitaktischen LED-Zone außerhalb des Trench ausgebildet werden. Weiteres Ätzen erfolgt partiell in das freigelegte Substrat, um einen Anrissschnitt im Substrat zu erzeugen. Es kann also ein mehrfacher Ätzprozess ausgeführt werden.
Bei manchen Ausführungsformen wird die Maske nach dem weiteren partiellen Ätzen in das Substrat von den Seitenwänden entfernt und auf dem Wafer werden elektrische Kontakte ausgebildet. Danach wird der Wafer vereinzelt. Außerdem kann eine Wafer-Verdünnung vorgenommen werden.
Die LEDs gemäß manchen Ausführungsformen haben ein kristallines Substrat und eine epitaktische LED-Zone auf dem kristallinen Substrat, wobei sich eine Seitenwand der epitaktischen LED-Zone und eine benachbarte Seitenwand des kristallinen Substrats schräg zu einer Fläche der epitaktischen LED-Zone erstrecken. Außerdem hat die schräge Seitenwand des kristallinen Substrats eine kristalline Oberfläche. Die schrägen Seitenwände und die kristalline Oberfläche können durch die Kombination aus Laser-Anreißen und Reinigen oder durch mehrfaches Ätzen wie oben beschrieben hergestellt werden.
Außerdem kann die schräge Seitenwand des kristallinen Substrats auch eine Strukturierung aufweisen, die sich entlang den Kristallebenen des kristallinen Substrats erstreckt. Diese Strukturierung entlang den Kristallebenen kann durch die Reinigungswirkung erzielt werden, durch die Laserbeschädigung beseitigt wird, und vorzugsweise durch Ätzen entlang den Kristallebenen des kristallinen Substrats.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm der Arbeitsgänge, die zum Herstellen einer LED gemäß verschiedener Ausführungsformen ausgeführt werden können.
2 bis 4 sind Schnittansichten von LEDs gemäß verschiedener Ausführungsformen von 1 während der zwischengeschalteten Fertigung gemäß verschiedener Ausführungsformen.
5A ist eine Draufsicht einer LED nach dem herkömmlichen Laser-Anreißen,
5B ist eine Draufsicht einer LED nach dem Anreißen gemäß verschiedener Ausführungsformen.
6A ist eine Schnittansicht einer LED nach dem Laser-Anreißen mit einem einzigen Laser-Durchgang.
6B ist eine Schnittansicht einer LED nach dem Laser-Anreißen mit einem einzigen Laser-Durchgang und dem Reinigen gemäß verschiedener Ausführungsformen.
7A ist eine Schnittansicht einer LED nach dem Laser-Anreißen mit einem zweifachen Laser-Durchgang.
7B ist eine Schnittansicht einer LED nach dem Laser-Anreißen mit einem zweifachen Laser-Durchgang und dem Reinigen gemäß verschiedener Ausführungsformen.
8 bis 9 sind Schnittansichten von LEDs gemäß verschiedener anderer Ausführungsformen.
10 ist ein Flussdiagramm der Arbeitsgänge, die zum Herstellen einer Leuchtdiode gemäß verschiedener Ausführungsformen von 10 während der zwischengeschalteten Fertigung gemäß verschiedener Ausführungsformen ausgeführt werden können.
11 bis 14 sind Schnittansichten von LEDs gemäß verschiedener Ausführungsformen von 10 während der zwischengeschalteten Fertigung gemäß verschiedener Ausführungsformen von 10.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind. Diese Erfindung kann jedoch auf zahlreiche verschiedene Arten verwirklicht werden und ist nicht dahingehend zu verstehen, dass sie auf die hierin gezeigten Ausführungsformen begrenzt ist. Diese Ausführungsformen dienen vielmehr einer gründlichen und umfassenden Offenbarung und der Übermittlung des Gültigkeitsbereichs der Erfindung an den Fachmann. In den Zeichnungen können die Größe und die relativen Größen der Schichten und Zonen zum Zwecke der Deutlichkeit übertrieben dargestellt sein. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchwegs auf gleiche Elemente.
Es versteht sich, dass dann, wenn bei einem Element wie eine Schicht, eine Zone oder ein Substrat davon gesprochen wird, dass es sich ”auf” einem anderen Element befindet, es direkt auf dem anderen Element angeordnet sein kann oder auch Elemente dazwischen vorgesehen sein können. Ferner können hierin relative Begriffe wie ”unter(halb)” oder ”überlagert” verwendet werden, um eine Beziehung einer Schicht oder Zone zu einer anderen Schicht oder Zone relativ zu einem Substrat oder einer Grundschicht zu beschreiben wie in den Figuren dargestellt. Es versteht sich, dass diese Begriffe verschiedene Ausrichtungen des Bauelements außer der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen sollen. Schließlich bedeutet der Begriff ”direkt”, dass keine Zwischenelemente vorhanden sind. Wie hierin verwendet beinhaltet der Begriff ”und/oder” jegliche Kombination aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Positionen und kann als ”/” abgekürzt sein.
Es versteht sich, dass die Begriffe ”erster, erste, erstes”, ”zweiter, zweite, zweites” usw. hierin zwar zur Beschreibung verschiedene Elemente, Bauteile, Zonen, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, dass jedoch diese Elemente, Bauteile, Zonen, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Begriffe nicht eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe dienen nur zur Unterscheidung eines Elements, eines Bauteils, einer Zone, einer Schichten oder eines Abschnitts von einer anderen Zone, Schicht oder einem anderen Abschnitt. Ein erstes Element oder Bauteil, eine erste Zone oder Schicht oder ein erster Abschnitt wie nachstehend beschrieben könnte also als zweites Element oder Bauteil, zweite Zone oder Schicht oder zweiter Abschnitt bezeichnet sein, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ausführungsformen der Erfindung werden hierin unter Bezugnahme auf Schnittansichten oder andere Darstellungen beschrieben, bei denen es sich um schematische Darstellungen idealisierter Ausführungsformen der Erfindung handelt. Deshalb sind Formabweichungen gegenüber den Darstellungen z. B. aufgrund von Fertigungstechniken und/oder Toleranzen zu erwarten. Die Ausführungsformen der Erfindung sollten also nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie auf bestimmte Formen der darin dargestellten Zonen begrenzt sind, sondern dass sie auch Formabweichungen abdecken, die sich z. B. fertigungsbedingt ergeben. So wird beispielsweise eine als Rechteck dargestellte oder beschriebene Zone typischerweise aufgrund der normalen Fertigungstoleranzen abgerundete oder gekrümmte Merkmale haben. Die in den Figuren dargestellten Zonen sind also von schematischer Art und sollen nicht die genaue Form einer Zone eines Bauelements wiedergeben und nicht den Gültigkeitsbereich der Erfindung einschränken, sofern hierin nicht anderweitig angegeben.
Sofern hierin nicht anderweitig angegeben, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technische und wissenschaftliche Begriffe) dieselbe Bedeutung, wie sie der Durchschnittsfachmann, an den sich diese Erfindung richtet, allgemein kennt. Ferner versteht es sich, dass Begriffe wie sie in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so ausgelegt werden sollten, dass ihre Bedeutung mit der im Zusammenhang mit der relevanten Technik dieser Beschreibung übereinstimmt, und dass sie nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, sofern dies nicht ausdrücklich hierin definiert ist.
Verschiedene Ausführungsformen werden hierin in Verbindung mit funktionalen Flussdiagrammen beschrieben. Es ist zu beachten, dass bei manchen alternativen Ausführungsformen die in den Blöcken angegebenen Funktionen/Maßnahmen in einer von der in den Flussdiagrammen angegebenen abweichenden Reihenfolge ausgeführt werden können, sofern nicht das Gegenteil hierin ausdrücklich angegeben ist. So können z. B. zwei nacheinander dargestellte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal auch je nach Funktionalität/Maßnahmen in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden, sofern nicht das Gegenteil hierin ausdrücklich angegeben ist. Außerdem kann die Funktionalität eines gegebenen Blocks der Flussdiagramme und/oder Blockdiagramme in mehrere Blöcke geteilt werden und/oder die Funktionalität von zwei oder mehr Blöcken der Flussdiagramme und/oder Blockdiagramme kann zumindest teilweise zusammengefasst werden. Schließlich können andere Blöcke zu den dargestellten Blöcken hinzugefügt oder dazwischen eingefügt werden.
Manche Ausführungsformen werden nunmehr allgemein anhand von Leuchtdioden auf Galliumnitridbasis (GaN) auf Siliziumcarbid-(SiC) oder Saphir-Trägersubstraten zum besseren Verständnis der vorliegenden Beschreibung erläutert. Für den Fachmann versteht es sich jedoch, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf vielfältigen verschiedenen Kombinationen aus Trägersubstraten und epitaktischen Schichten basieren können. Die Kombinationen können z. B. AlGaInP-Dioden auf GaP-Trägersubstraten, InGaAs-Dioden auf GaAs-Trägersubstraten, AlGaAs-Dioden auf GaAs-Trägersubstraten, SiC-Dioden auf SiC- oder Saphir-(Al₂O₃)-Trägersubstraten und/oder eine Diode auf Basis von Gruppe III-Nitriden auf Trägersubstraten aus Galliumnitrid, Siliziumcarbid, Aluminiumnitrid, Saphir, Zinkoxid und/oder anderen Trägersubstraten umfassen. Ferner kann bei manchen Ausführungsformen das fertige Produkt kein Trägersubstrat enthalten. Bei manchen Ausführungsformen können die Leuchtdioden LED-Geräte auf Galliumnitridbasis sein, die von Cree Inc., Durham, North Carolina, hergestellt und vertrieben werden.
1 ist ein Flussdiagramm der Arbeitsgänge, die beim Front End-Anreißen gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden können. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird in Block 110 ein Wafer hergestellt oder anderweitig bereitgestellt. Der Wafer enthält ein Substrat und eine epitaktische LED-Zone auf diesem. Bei manchen Ausführungsformen weist das Substrat Siliziumcarbid oder Saphir auf und die epitaktische LED-Zone weist Materialien auf Galliumnitridbasis auf. Es können jedoch auch andere Konfigurationen aus Substraten und epitaktischen LED-Zonen bereitgestellt werden.
In Block 120 wird der Wafer dann mit Laser angerissen, um einen Laser-Anrissschnitt zu erzeugen. Bei manchen Ausführungsformen kann das Laser-Anreißen erfolgen, indem ein Laser-Strahl durch die epitaktische LED-Zone teilweise in das Substrat eindringt. Bei anderen Ausführungsformen kann das Laser-Anreißen erfolgen, indem ein Laser-Strahl von einer Fläche gegenüber der epitaktischen LED-Zone teilweise in das Substrat eindringt.
Laser-Anreißen durch einen Laser-Strahl, der durch die epitaktische LED-Zone teilweise in das Substrat eindringt, das auch als ”front side scribing” (Vorderseitenanreißen) bezeichnet wird, kann bei manchen Ausführungsformen besonders vorteilhaft sein. Obwohl das Vorderseitenanreißen einen höheren Strahlungsflussverlust verursachen kann, kann es besonders wünschenswert sein, Vorderseitenanreißen anzuwenden, da es die Gefahr einer Beschädigung der epitaktischen LED-Zone im aktiven Bereich als Ergebnis eines Rückseiten-Laseranreißens (d. h. Anreißen durch die Rückseite des Substrats, die der epitaktischen LED-Zone gegenüberliegt) verringern oder ausschalten kann. Das Rückseitenanreißen kann den Einsatz komplexerer Optik-/Laser-Systeme bedingen, um zu vermeiden, dass Streu-Laserstrahlung auf den aktiven LED-Bereich trifft, was zu einer Zersetzung der Materialien auf Galliumnitridbasis führen kann, wodurch Schichtablösung verursacht wird. Durch das Vorderseitenanreißen dagegen kann dieser unerwünschte Effekt abgeschwächt oder ausgeschaltet werden.
Die verschiedenen Laser-Parameter wie Leistung, Dauer, Frequenz, Strahlbreite und/oder -tiefe können so geregelt werden, dass eine gewünschte Laser-Anrissgeometrie erreicht wird, z. B. eine gewünschte Tiefe und/oder ein gewünschtes Seitenwandprofil. Mit verschiedenen Parametern können auch mehrere Laser-Durchgänge vorgesehen werden, um eine gewünschte Laser-Anrissgeometrie zu erzielen. Das Laser-Anreißen verursacht bedingt durch Schmelzen durch den Laser und/oder Schlacke oder Verunreinigungen auf der Schnittoberfläche eine beschädigte Oberfläche des Laser-Anrissschnittes in Form einer amorphen Oberfläche.
In Block 130 wird dann der mit Laser angerissene Wafer gereinigt, z. B. durch Nassätzen, um die durch das Laser-Anreißen hervorgerufene Anrissbeschädigung des Substrats zu verringern. Die Schlacke kann zumindest teilweise und bei manchen Ausführungsformen vollständig entfernt werden, und zumindest ein Teil und bei manchen Ausführungsformen die gesamte amorphe (geschmolzene) Oberfläche kann entfernt werden. Nach dem Reinigen kann der Laser-Anrissschnitt eine kristalline Oberfläche haben, die frei von Schlacke ist. Ferner kann beim Nassätzen vorzugsweise entlang den Kristallebenen der kristallinen Oberfläche des Laser-Anrissschnittes geätzt werden, so dass die Oberfläche des Laser-Anrissschnittes entlang den Kristallebenen des Substrats strukturiert werden kann. Schließlich kann durch das Reinigen auch die Geometrie des Laser-Anrissschnittes geändert werden. Die kristalline strukturierte Oberfläche des nassgeätzten Laser-Anrissschnittes und/oder dessen geänderte Geometrie können die Lichtextraktion durch das Substrat der fertigen LED verbessern.
In Block 140 werden dann elektrische Kontaktschichten für die LED auf dem nassgeätzten Wafer ausgebildet. Die Kontakte können auf der epitaktischen LED-Zone und/oder auf dem Substrat ausgebildet werden. Die Kontakte weisen im Allgemeinen eine oder mehrere Metallschichten auf, können aber auch transparente leitfähige Schichten, wie z. B. aus transparenten leitfähigen Oxiden einschließlich Indiumzinnoxid (ITO) enthalten.
Manche Ausführungsformen wie in den Blöcken 110 bis 140 beschrieben können sich aus der Erkenntnis ergeben, dass das Laser-Anreißen Beschädigungen des Laser-Anrissschnittes verursachen kann, der letztendlich die Seitenwände der fertigen LED bildet, und die die Lichtextraktion aus der LED nachteilig beeinflussen können. Diese Beschädigungen können zumindest teilweise durch Reinigen ausgebessert werden. Leider können durch das Reinigen die empfindlichen elektrischen Kontakte der LED nachteilig beeinflusst werden. Indem das Laser-Anreißen und Reinigen an den Beginn des Herstellungsprozesses vorverlegt werden, bevor die Kontakte gebildet werden, kann der durch das Laser-Anreißen verursachte Schaden zumindest teilweise vermieden werden, ohne dass dies zu Lasten der Leistung und/oder Zuverlässigkeit der Kontakte gehen muss. Durch Vorverlegen des Laser-Anreißens an den Beginn des Herstellungsprozesses lassen sich ferner weitere potentielle Vorteile erzielen. Beispielsweise ist eine tiefere Anrisslinie als beim herkömmlichen Verfahren möglich. Durch Zulassen einer tieferen Anrisslinie braucht das Substrat nicht übermäßig verdünnt zu werden, um eine flache Anrisslinie aufnehmen zu können. Insbesondere können herkömmliche Anrisslinien etwa 20 μm tief sein, während verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen Anrisslinien mit einer Tiefe bis zu 40 μm und mehr gestatten.
Wie oben beschrieben kann bei manchen Ausführungsformen die Notwendigkeit, das Substrat vor dem Laser-Anreißen zu verdünnen, abgeschwächt werden oder entfallen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen können sich mit einem nicht verdünnten Substrat, das mit Laser anzureißen und zu reinigen ist, andere Vorteile ergeben. Insbesondere werden verdünnte Wafer typischerweise auf Träger-Wafern mittels Klebeband, Wachs oder anderen Hilfsklebemitteln angebracht, die wiederum die Reinigungsoptionen einschränken. Außerdem eignen sich diese Hilfsklebemittel im Allgemeinen nicht für Hochtemperaturprozesse oder Prozesse mit aggressiven Chemikalien.
In Block 120 wird also ein Wafer, der ein nicht verdünntes Substrat und eine epitaktische LED-Zone auf diesem aufweist, mit Laser angerissen, um einen Laser-Anrissschnitt zu erzeugen. In Block 130 wird dann der angerissene Wafer gereinigt, um die durch Laser-Anreißen verursachten Beschädigungen des nicht verdünnten Substrats zu verringern. In Block 150 wird dann das nicht verdünnte Substrat verdünnt oder entfernt. Vor dem Verdünnen oder Entfernen in Block 150 kann der Wafer mittels herkömmlicher Techniken auf einem anderen permanenten oder provisorischen Träger-Wafer angebracht werden. Die elektrischen Kontaktschichten werden in Block 140 entweder vor oder nach dem Verdünnen/Entfernen des Substrats ausgebildet. Bei diesen Ausführungsformen können die Kontakte entweder vor oder nach dem Reinigen von Block 130 in Block 140 ausgebildet werden. Wenn die Kontakte vor dem Reinigen ausgebildet werden, kann eine dicke Passivierungsschicht über dem gesamten Gerät ausgebildet werden, um die Kontakte zu schützen. Es kann wünschenswert sein, dass die dicke Passivierungsschicht eine hermetische Abdichtung über den Kontakten bildet. Des Weiteren kann ein Photoprozess nach dem Reinigen erforderlich sein, um die Passivierung der Kontakte aufzuheben oder um die Passivierungsschicht zu entfernen.
Indem weiterhin auf 1 verwiesen wird, kann eine zusätzliche Back end-Verarbeitung ausgeführt werden. Das Substrat kann z. B. in Block 150 verdünnt oder entfernt werden, wenn dies nicht bereits geschehen ist. Dieser Verdünnung oder Entfernung kann das Anbringen auf einem permanenten oder provisorischen Träger-Wafer vorangehen. In Block 160 werden Geräte oder Gerätegruppen vereinzelt und in Block 170 werden die Geräte eingebaut, getestet usw. Es versteht sich, dass die Arbeitsgänge der Blöcke 140, 150, 160 und 170 in einer anderen Reihenfolge als in 1 dargestellt ausgeführt werden können.
2 ist eine Schnittansicht eines Wafers, der ein Substrat und eine epitaktische LED-Zone darauf enthält, wie z. B. in Block 110 von 1 beschrieben wurde. Im Einzelnen ist aus 2 ersichtlich, dass der Wafer 200 ein Substrat 210 enthalten kann, das z. B. Siliziumcarbid oder Saphir enthält, und auf dem sich eine epitaktische LED-Zone 220 befindet. Die epitaktische LED-Zone 220 kann z. B. Materialien auf Galliumnitridbasis aufweisen und eine Diodenzone 222 in Form einer Mesa oder eines Plateaus sowie andere Zonen 224 enthalten, die Quanten-Wells (Quantentöpfe), Pufferschichten usw. enthalten können. Bei anderen Ausführungsformen brauchen die Mesas nicht vorgesehen zu werden, sondern es kann eher eine ebene epitaktische LED-Zone 220 bereitgestellt werden. Die epitaktische LED-Zone 220 kann so konfiguriert sein, dass eine vertikale und/oder eine laterale LED bereitgestellt wird/werden. Bei den Ausführungsformen von 2 kann eine Maske 226 wie eine Siliziumoxidmaske verwendet werden, um die Mesas 222 zu definieren. Diese Maske 226 kann zum Schutz der Diodenzone 222 während einer nachfolgenden Reinigung gemäß verschiedener hierin beschriebener Ausführungsformen dienen. Wahlweise kann eine Maske später während der Verarbeitung bei anderen Ausführungsformen vorgesehen werden oder es wird überhaupt keine Maske verwendet.
Hinsichtlich des Maßstabs kann der Wafer 200 einen Durchmesser bis zu vier Zoll (10,16 cm) oder größer haben und eine epitaktische LED-Zone 220 für tausende einzelner LEDs enthalten. Das Substrat kann einige hundert Mikron dick sein und bei manchen Ausführungsformen bis zu ca. 400 μm dick sein.
3 ist eine Schnittansicht des Laser-Anreißens wie z. B. in Block 120 von 1 beschrieben. Wie in 3 dargestellt ist, wird der Wafer 200 mittels eines Laserstrahls 310 angerissen, um einen Laser-Anrissschnitt 320 zu erzeugen. Bei manchen Ausführungsformen wie in 3 dargestellt durchdringt der auftreffende Laserstrahl 310 die epitaktische LED-Zone 220 und dringt teilweise in das Substrat 310 ein, um den Laser-Anrissschnitt 320 zu erzeugen. Bei anderen Ausführungsformen kann jedoch der Laserstrahl 310 durch die Fläche des Substrats 210, die der Diodenzone gegenüberliegt (Unterseite in 3) eindringen, um einen Laser-Schnitt zu erzeugen, der sich zu einem Teil in das Substrat 210 von seiner Rückseite aus erstreckt. Es versteht sich, dass der Laser z. B. ein UV-Laser sein kann, der den Wafer 200 abtastet. Bei anderen Ausführungsformen können mehrere Strahlen gleichzeitig auf den Wafer 200 auftreffen. Ein erster Durchgang kann bei einer relativ hohen Leistung erfolgen, um einen tiefen Anrissschnitt zu erzeugen. Ein zweiter Durchgang kann bei niedrigerer Leistung erfolgen, um die im ersten Durchgang entstandenen Beschädigungen teilweise zu beseitigen. Die Betriebsparameter des Laserstrahls 310 wie Strahlform, Wellenlänge, Leistung, Frequenz und/oder Abtastgeschwindigkeit können so eingestellt werden, dass eine gewünschte Geometrie (z. B. Tiefe und/oder Profil) des Anrissschnittes 320 erzielt wird.
Durch das Laser-Anreißen kann der Laser-Anrissschnitt 320 beschädigt werden. Insbesondere kann der Laserstrahl 310 örtlich begrenztes Schmelzen an der Laser-Schnittoberfläche verursachen, wodurch zumindest ein Teil der Oberfläche aus dem kristallinen in einen amorphen Zustand übergeht. 5A zeigt z. B. die Draufsicht mit einem Elektronenrastermikroskop (SEM) auf einen Abschnitt eines Wafers 200 nach dem Laser-Anreißen. Es ist zu erkennen, dass der Laser-Anrissschnitt 320 durch das Anreißen beschädigt wurde.
6A ist ein Elektronenrastermikroskopbild, das eine Seitenansicht einer getrennten LED nach dem Laser-Anreißen zeigt. Die Beschädigung des Substrats 210 ist deutlich zu sehen. Tatsächlich ist die Beschädigung so schwerwiegend, dass die Grenzfläche zwischen der epitaktischen LED-Zone 220 und dem Substrat 210 durch die Beschädigung verdeckt wird.
7A zeigt eine andere Seitenansicht eines vereinzelten LED-Geräts nach einem zweifachen Durchgang beim Laser-Anreißen. Wie aus 7A ersichtlich ist, ist das Substrat 210 sogar deutlich stärker beschädigt, obwohl ein zweifacher Durchgang beim Laser-Anreißen bei verschiedenen Laser-Parametern wünschenswert sein kann, um die gewünschte Tiefe und/oder das gewünschte Profil der Anrisslinie 320 zu erhalten.
4 zeigt die Reinigung, die z. B. in Zusammenhang mit Block 130 von 1 beschrieben wurde, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Wie in 4 dargestellt wird der Wafer bei manchen Ausführungsformen gereinigt, indem er einer Nassätzlosung 140 z. B. durch Tauchen und/oder Beschichten ausgesetzt wird. Das Nassätzen kann Anrissbeschädigungen durch das Laser-Anreißen verringern oder beseitigen, um einen Laser-Anrissschnitt 420 mit geringerer Anrissbeschädigung zu erzeugen. Insbesondere kann zumindest ein Teil und bei manchen Ausführungen die Gesamtheit der amorphen (geschmolzenen) Oberfläche des Laser-Anrissschnittes 420 entfernt werden. Wie außerdem in 4 dargestellt ist, kann die endgültige Geometrie des Laser-Anrissschnittes 420 durch Nassätzen geändert werden, um eine gewünschte Geometrie zu erzielen, die die Lichtextraktion verbessern kann.
5B entspricht 5A, allerdings nach einem etwa zehn Minuten langen Nassätzen in einer Losung aus schwefeliger und phosphoriger Säure bei ca. 275°C. Wie gut zu sehen ist, wurde die Anrissbeschädigung deutlich verringert. 6B entspricht 6A nach der Reinigung mit schwefeliger/phosphoriger Säure bei 275°C. Wie dargestellt wurde der Großteil der Beschädigung bis zu dem Punkt entfernt, in dem die strukturierte Saphirsubstrat-(PSS) Grenzfläche 710 zwischen dem Substrat 210 und der epitaktischen LED-Zone 220 deutlich zu erkennen ist. Ähnliche Ergebnisse sind in 7B für Nassätzen nach einem zweifachen Durchgang beim Laser-Anreißen dargestellt.
Das Nassätzen mit Säure von 4 kann auch andere Vorteile erbringen. Insbesondere kann die Säure außer der Reinigung des Anrissschadens kleine Merkmale oder Strukturen einätzen, die sich entlang den Kristallebenen des kristallinen Substrats erstrecken. Diese Strukturierung oder Facettenbildung ist in den 6B und 7B deutlich zu erkennen und kann beim fertigen Gerät die Lichtextraktion verbessern. Bei manchen Ausführungsformen kann der Lichtverlust eines einmaligen Laserdurchgangs (6A) oder eines zweifachen Laserdurchgangs (7A) ca. 12% betragen gegenüber dem Lichtverlust beim Anreißen mit Diamant. Im Gegensatz dazu kann der Lichtverlust bei verschiedenen Ausführungsformen in den 6B und 7B kleiner als ca. 1,5% oder etwa um einen Größenordnung niedriger sein.
Bei manchen Ausführungsformen wird zum Nassätzen 410 eine Chemikalie auf Säurebasis wie etwa schwefelige/phosphorige Säure im Verhältnis 3:1 bei höheren Temperaturen wie ca. 275°C und für eine Dauer zwischen ca. 7 und ca. 11 Minuten verwendet. Es können jedoch andere Nassätz-Chemikalien, mit denen Materialien auf Galliumnitridbasis und Saphir oder Siliziumcarbid vorzugsweise entlang bestimmter Kristallebenen geätzt werden können, verwendet werden, um geneigte oder strukturierte Oberflächen zu erzielen, abgesehen von der Beseitigung von Beschädigungen. Des Weiteren können bei anderen Ausführungsformen Trockenätzen und/oder andere Reinigungstechniken angewendet werden.
Nunmehr sei erneut auf 4 verwiesen, wonach die Maske 226 zum Schutz der Fläche der epitaktischen Zone 220 beim Reinigen dienen kann. Wenn eine solche Maske gewünscht wird, kann sie die Maske sein, die während der LED-Herstellung verwendet wurde, z. B. eine Maske 226, die zum Ausbilden von Mesas 222 dient. Alternativ kann eine eigene Maske 226 auf der epitaktischen LED-Zone 220 entweder vor oder nach dem Laser-Anreißen, aber vor dem Reinigen, verwendet werden. Die Maske 226 kann dann entfernt werden, wenn sie nicht mehr gebraucht wird.
8 ist eine Schnittansicht elektrischer Kontaktschichten für die LED auf dem Wafer, der wie beschrieben z. B. in Block 140 von 1 gereinigt wurde. Insbesondere kann die Maskierungsschicht 226, sofern vorhanden, entfernt und elektrische Kontaktschichten 801 für die LEDS ausgebildet werden. Da die Reinigung durch Nassätzen bereits durchgeführt wurde, beeinträchtigt das Nassätzen die Bildung der empfindlichen elektrischen Kontaktschichten nicht. Jedes LED-Gerät kann eine oder mehrere Kontaktschichten zur Diodenzone 220 aufweisen. Wie hinreichend bekannt ist, können die elektrischen Kontaktschichten einen transparenten Ohm'schen Kontakt wie ITO, eine Stromausbreitungsschicht, einen reflektierenden Ohm'schen Kontakt, eine getrennte reflektierende Schicht, eine Sperrschicht, eine Bondierungsschicht, einen Bondierungsfleck und/oder andere Schichten enthalten und brauchen hierin nicht im Einzelnen beschrieben zu werden. Bei manchen Ausführungsformen können Anoden- und Katodenkontakte auf ein und derselben Fläche der epitaktischen LED-Zone 220 oder auf gegenüberliegenden Flächen derselben sowie direkt auf dem Substrat 210 ausgebildet werden.
Nunmehr sei erneut auf 1 verwiesen, wonach das Substrat verdünnt oder entfernt werden kann und wie beschrieben z. B. in den Blöcken 150 und 160 von 1 vereinzelt wird, um eine nackte LED-Form wie die nackte LED-Form 900 von 9 zu erzeugen. Die nackte LED-Form 900 enthält einen Abschnitt 210' des ursprünglichen Wafer-Substrats 210, einen Abschnitt 220 der epitaktischen Zone 220 und eine Seitenwand der LED, die vom gereinigten Laser-Anriss 420 von 8 gebildet wird.
Wie in 9 dargestellt ist, enthält eine LED 900 gemäß verschiedener Ausführungsformen ein kristallines Substrat 210' und eine epitaktische LED-Zone 220' auf dem kristallinen Substrat 210'. Eine Seitenwand der epitaktischen LED-Zone 220' und eine benachbarte Seitenwand des kristallinen Substrats 210', die in 9 gemeinsam mit 420 gekennzeichnet sind, erstrecken sich schräg zu einer Fläche der epitaktischen LED-Zone 220'. Die schräge Seitenwand 420 hat eine kristalline Oberfläche. Außerdem kann in der schrägen Seitenwand eine Strukturierung entlang den Kristallebenen das kristallinen Substrats enthalten sein, wie durch die regelmäßigen Facetten 420' in 9 veranschaulicht ist.
10 ist ein Flussdiagramm der Arbeitsgänge beim Front end-Anreißen von LEDs gemäß noch weiterer Ausführungsformen. Wie aus 10 ersichtlich ist, kann in Block 110 ein Wafer mit einem Substrat und einer epitaktischen LED-Zone bereitgestellt werden wie oben für Block 110 von 1 beschrieben. In Block 1010 wird die epitaktische LED-Zone geätzt, um einen Trench in der epitaktischen LED-Zone zu definieren, der das Substrat freilegt. Als Ätzverfahren kann herkömmliches Trockenätzen angewendet werden. In Block 1020 werden die Seitenwände des Trench maskiert, wobei das Substrat immer noch freiliegt. In Block 1030 wird das von der Maske freiliegende Substrat erneut geätzt, um einen Anrissschnitt im Substrat zu erzeugen. Nassätzen wie bei Block 130 von 1 kann angewendet werden. Die Arbeitsgänge zum Ausbilden von Kontakten, Verdünnen/Entfernen des Substrats, Vereinzeln und Einbauen wie zuvor für die Blöcke 140 bis 170 von 1 beschrieben können dann ausgeführt werden.
Ausführungsformen von 10 können die Notwendigkeit, einen Laser zum Anreißen zu verwenden, abschwächen oder eliminieren. Es können jedoch relativ lange Ätzzeiten wie etwa eine Stunde erforderlich werden, um den Anrissschnitt im Substrat einzuätzen. Die Maske von Block 1020 kann zum Schutz der epitaktischen LED-Zone während des relativ langen Ätzens des Anrissschnittes in Block 1030 verwendet werden.
Im Einzelnen ist 11 eine Schnittansicht eines Wafers 210 mit einer epitaktischen LED-Zone 220 darauf, wie dies für Block 110 der 1 und 10 beschrieben wurde. In 11 sind keine Mesas in der epitaktischen LED-Zone 220 dargestellt. Sie können jedoch bei anderen Ausführungsformen vorgesehen werden.
Nunmehr sei auf 12 verwiesen, wonach die epitaktische LED-Zone 220 geätzt wird, um einen Trench 1210 in der epitaktischen LED-Zone 220 zu definieren, der das Substrat 210 freilegt, wie dies z. B. bei Block 1010 von 10 beschrieben wurde. Es kann konventionelle Trockenätzen angewendet werden. Außerdem kann die epitaktische LED-Zone 220 bei manchen Ausführungsformen durch eine Maske geschützt werden, wie in Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde.
13 zeigt das Formen einer Maske 1310 auf den Seitenwänden des Trench 1210, wobei das Substrat 210 immer noch freiliegt. Die Maske kann z. B. Siliziumdioxid aufweisen und kann durch Deckenformen einer konformen Schicht aus Siliziumdioxid, die z. B. etwa 1 μm dick ist, auf der Struktur von 12 ausgebildet werden; danach folgt anisotropes Ätzen mittels eines herkömmlichen Photoprozesses und Trocken- oder Nassätzen, um das SiO₂ im gewünschten Bereich zu entfernen. Bei manchen Ausführungsformen erstreckt sich wie aus 13 ersichtlich die Maske 1310 auch in die epitaktische LED-Zone 220 außerhalb des Trench 120, wobei das Substrat 210 immer noch freiliegt.
14 ist eine Seitenschnittansicht verschiedener Ausführungsformen nach einem erneuten Ätzen des Substrats wie dies z. B. bei Block 1030 von 10 beschrieben wurde. Im Einzelnen wird in das immer noch von der Maske 1310 freiliegende Substrat 210 partiell geätzt, um einen Anrissschnitt 1420 im Substrat zu erzeugen. Da der Anrissschnitt 1420 durch Ätzen gebildet wird, kann er erwünschte Merkmale wie oben beschrieben enthalten, etwa kristalline Seitenwände mit einer Strukturierung, die sich entlang der Kristallebenen derselben erstreckt, und mit wenig oder keinen Verunreinigungen.
Die Ausbildung der Kontakte, das Verdünnen/Entfernen des Substrats, die Vereinzelung und der Einbau können dann erfolgen, wie dies in Zusammenhang mit den Blöcken 140 bis 170 von 1 beschrieben wurde.
Nunmehr werden die verschiedenen Ausführungsformen noch eingehender erläutert. Insbesondere erfolgt das Anreißen von LED-Wafern zur Vereinzelung im Allgemeinen, nachdem die Wafer die Geräteherstellung abgeschlossen haben und auf ihre Enddicke verdünnt worden sind. Zum Anreißen wurden Diamanten durch Laser ersetzt, um zahlreiche potentielle Vorteile und/oder Kosteneinsparungen zu erzielen. Häufig verursacht jedoch die verbleibende Beschädigung im Substrat eine Strahlungsflusseinbuße. Es wurde äußerst komplexe Lasersysteme in dem Bestreben entwickelt, diesen Nachteil zu verringern oder auf ein Minimum zu senken, aber diese Laser können bezüglich der Kapitalaufwendungen und/oder der Betriebskosten sehr teuer sein.
Bei verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen, kann das Anreißen am Front end des Herstellungsprozesses erfolgen, wobei die Wafer noch ihre volle Dicke haben können und die Geräte nicht vollständig fertig gestellt sind. Zu diesem Zeitpunkt des Prozesses sind noch keine Kontaktmetalle, leitfähige Oxide usw. vorhanden, die das Ätzen zum Anreißen oder zum Entfernen von Beschädigungen vom Laser-Anriss verhindern könnten.
Demzufolge kann Front end-Laser-Anreißen das Beseitigen zumindest eines Teils der Beschädigungen ermöglichen, um dadurch den Lichtverlust zu verringern oder zu minimieren. Außerdem kann das Trennen des Wafers im dicken Zustand auch weitere Vorteile mit sich bringen. Insbesondere braucht der Wafer nach dem letzten Verdünnen nur noch einen Bruchprozess zu durchlaufen, wodurch die Prozessschritte begrenzt werden, die normalerweise zum Anreißen des verdünnten Wafers ausgeführt werden. Da außerdem die durch den Laser bedingten Beschädigungen beseitigt werden können, kann eine tiefere Anrisslinie erzeugt werden, ohne den Strahlflussverlust zu erhöhen. Typischerweise hängt die mögliche Anrisstiefe von der endgültigen Dicke des Geräts ab. Saphir-Wafer werden typischerweise stark verdünnt (z. B. auf weniger als ca. 90 μm), um flache Anrisslinien durch konventionelles Anreißen mit Diamant oder durch Laser-Anreißen zu gestatten, um den beschädigten Bereich zu verkleinern oder zu minimieren. Eine tiefere Anrisslinie gemäß verschiedener hierin beschriebener Ausführungsformen kann eine größere endgültige Dicke des Geräte-Wafers als die Standarddicke gestatten, wodurch die Prozessausbeute verbessert werden kann.
Bei verschiedenen hierin in Zusammenhang mit den 1 bis 9 beschriebenen Ausführungsformen wird ein Laser-Anreiß- und ein Bruchprozess zum Vereinzeln angewendet, der mit einem Prozess zum Entfernen der Beschädigungen nach dem Anreißen kombiniert wird, um eine deutliche Verringerung oder eine Beseitigung des Strahlungsflussverlustes zu ermöglichen. Lichtverlust in Zusammenhang mit herkömmlichem Laser-Anreißen und Brechen, die am Ende des Herstellungsprozesses erfolgen, ist hinreichend bekannt. Nachdem die Geräte ihre endgültige Form erreicht haben, gibt es für den Einsatz jeglicher Reinigung nach dem Laser-Anreißen leider erhebliche Einschränkungen, da die Geräte mit Metallkontakten usw. voll bestückt und die Substrate auf ca. 100 μm oder weniger verdünnt worden sind.
Bei manchen Ausführungsformen der 1 bis 9 kann das Laser-Anreißen von der Diodenseite des Geräts aus entweder vor oder nach dem Mesa-Ätzen erfolgen. In den Trennstraßen wird ein Laser zum Anreißen durch die epitaktische Zone auf Galliumnitridbasis und in das Substrat auf eine Tiefe, die bei manchen Ausführungsformen zwischen ca. 10 μm und ca. 40 μm betragen kann, verwendet. Die durch den Laser resultierenden Beschädigungen und Schlacke werden dann entfernt, z. B. durch Nassätzen mit Chemikalien auf Säurebasis bei erhöhten Temperaturen. Chemikalien, von denen bekannt ist, dass sie Galliumnitrid und Saphir vorzugsweise entlang bestimmter Ebenen ätzen, können ebenfalls verwendet werden, um außer der Beseitigung der Beschädigungen geneigte oder strukturierte Oberflächen zu erzielen. Somit kann auch die Lichtextraktion verbessert werden, indem die Seitenwandwinkel auf die Laser-Bedingungen zugeschnitten werden, und/oder indem Chemikalien verwendet werden, die das Galliumnitrid und/oder das Substrat vorzugsweise entlang den Kristallebenen ätzen, um geneigte und/oder strukturierte Seitenwände bereitzustellen.
Bei den in den 11 bis 14 beschriebenen Ausführungsformen kann die epitaktische LED-Zone aus den Trennstraßen über einen Ätzprozess entfernt und danach das Substrat chemisch geätzt werden, um die Anrisslinie zu erzeugen. So kann z. B. herkömmliches Trockenätzen für Materialien auf Galliumnitridbasis angewendet werden, um das Galliumnitrid aus den Trennstraßen zu entfernen, so dass das Substrat freigelegt wird. Das Substrat kann dann chemisch geätzt werden, um die Anrisslinie zu erzeugen. Die Seitenwand aus Gallium nitrid sollte grundsätzlich geschützt werden, da die Ätzdauer des Substrats relativ lang sein kann, die Säurechemie das Galliumnitrid entlang den Kristallebenen in seitlicher Richtung ätzen kann.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die aktive epitaktische LED-Zone durch ein geeignetes Dielektrikum wie Siliziumdioxid geschützt werden, um nachteilige Einflüsse zu verringern. Die endgültige Verdünnung des Substrats kann bei auf einem provisorischen Wafer {Träger) angebrachten Wafer erfolgen. Der Wafer kann dann abgelöst werden und ist für den Bruchprozess bereit, um die einzelnen Geräte zu vereinzeln. Bei anderen Ausführungsformen kann ein permanenter Träger-Wafer verwendet werden.
In Zusammenhang mit der obigen Beschreibung und den Zeichnungen sind hierin zahlreiche verschiedene Ausführungsformen offenbart worden. Es versteht sich, dass eine wörtliche Beschreibung und Darstellung jeder Kombination und Unterkombination dieser Ausführungsformen eine unzulässige Wiederholung und Verwirrung bedeuten würde. Demzufolge soll die vorliegende Beschreibung einschließlich der Zeichnungen dahingehend verstanden werden, dass sie eine vollständige schriftliche Beschreibung aller Kombinationen und Unterkombinationen der hierin beschriebenen Ausführungsformen und der Art und Weise sowie des Prozesses für ihre Herstellung und Verwendung abdeckt, und die Ansprüche für derartige Kombinationen oder Unterkombinationen stützt.
In den Zeichnungen und in der Beschreibung sind Ausführungsformen der Erfindung offenbart worden und obwohl Fachausdrücke verwendet werden, werden sie nur in generischem und beschreibendem Sinn verwendet und nicht zu Zwecken der Einschränkung, wobei der Gültigkeitsbereich der Erfindung in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6992026 [0006]
US 5631190 [0006]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode (light emitting diode; LED), mit: Laser-Anreißen eines Wafers, der ein Substrat und eine epitaktische LED-Zone darauf aufweist, um einen Laser-Anrissschnitt zu erzeugen; dann Reinigen des Wafers, der mit Laser angerissen wurde, um Anrissbeschädigungen des Substrats durch das Laser-Anreißen zu verringern; und dann Ausbilden elektrischer Kontaktschichten für die LED auf dem gereinigten Wafer.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Laser-Anreißen das Auftreffen eines Laser-Strahls auf und durch die epitaktische LED-Zone und teilweise in das Substrat aufweist, um den Laser-Anrissschnitt zu erzeugen, und wobei das Reinigen ein Nassätzen des Wafers durch die mit Laser angerissene epitaktische LED-Zone und in das mit Laser angerissene Substrat aufweist, um die Anrissbeschädigungen des Substrats durch das Laser-Anreißen zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein kristallines Substrat ist, wobei das Laser-Anreißen einen Laser-Anrissschnitt im Substrat mit einer amorphen Oberfläche erzeugt, und wobei durch das Reinigen zumindest ein Teil der amorphen Oberfläche entfernt wird, wodurch zumindest ein Teil des kristallinen Substrats im Laser-Anrissschnitt freigelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Geometrie des Laser-Anrissschnittes im Substrat durch das Reinigen geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Ausbildung elektrischer Kontaktschichten die Vereinzelung des Wafers folgt, um eine Mehrzahl LEDs zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Reinigen des Wafers das Verdünnen des Substrats folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die epitaktische LED-Zone Materialien auf Galliumnitridbasis und das Substrat Siliziumcarbid oder Saphir aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reinigen mittels einer Nassätzlösung oberhalb der Raumtemperatur ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reinigen mittels einer schwefeligen und phosphorigen Säurelösung bei ca. 257°C ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Reinigen das Maskieren zumindest eines Teils der epitaktischen LED-Zone vorangeht, der außerhalb des Laser-Anrissschnittes liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dem Laser-Anreißen das Maskieren zumindest eines Teils der epitaktischen LED-Zone vorangeht, der außerhalb eines Bereichs liegt, der mittels Laser anzureißen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Laser-Anreißen mindestens zweimal bei verschiedenen Laser-Parametern ausgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode (LED) mit: Ätzen einer epitaktischen LED-Zone eines Wafers, der ein Substrat und die epitaktische LED-Zone darauf aufweist, um einen Trench in der epitaktischen LED-Zone zu definieren, der das Substrat freilegt; Formen einer Maske auf Seitenwänden des Trench, wobei das Substrat noch freiliegt; und erneutes Ätzen partiell in das Substrat, das die Maske immer noch freilegt, um einen Anrissschnitt im Substrat zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei dem erneuten Ätzen das Ausbilden elektrischer Kontaktschichten für die LED auf dem Wafer folgt, der erneut geätzt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei dem Ausbilden elektrischer Kontaktschichten das Vereinzeln des Wafers folgt, um eine Mehrzahl LEDs zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei dem erneuten Ätzen ein Verdünnen des Substrats folgt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die epitaktische LED-Zone Materialien auf Galliumnitridbasis und das Substrat Siliziumcarbid oder Saphir aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Formen einer Maske das Formen einer Maske auf Seitenwänden des Trench und auf der epitaktischen LED-Zone außerhalb des Trench aufweist, wobei das Substrat noch freiliegt.
Leuchtdiode (LED), mit: einem kristallinen Substrat; und einer epitaktischen LED-Zone auf dem kristallinen Substrat; wobei sich eine Seitenwand der epitaktischen LED-Zone und eine benachbarte Seitenwand des kristallinen Substrats schräg zu einer Fläche der epitaktischen LED-Zone erstrecken.
LED nach Anspruch 19, wobei die schräge Seitenwand des kristallinen Substrats außerdem eine Strukturierung enthält, die sich entlang den Kristallebenen des kristallinen Substrats erstreckt.
Wafer mit einer Mehrzahl LEDs nach Anspruch 19, wobei sich die Seitenwand der epitaktischen LED-Zone und die benachbarte Seitenwand des kristallinen Substrats, die sich schräg zu einer Fläche der epitaktischen LED-Zone erstrecken, einen Anrissschnitt für den Wafer definieren.
LED nach Anspruch 19, wobei die epitaktische LED-Zone Materialien auf Galliumnitridbasis und das Substrat Siliziumcarbid oder Saphir aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiode {LED) mit: Laser-Anreißen eines Wafers, der ein nicht verdünntes Substrat und eine epitaktische LED-Zone darauf aufweist, um einen Laser-Anrissschnitt zu erzeugen; dann Reinigen des Wafers, der mit Laser angerissen wurde, um Anrissbeschädigungen des nicht verdünnten Substrats durch das Laser-Anreißen zu verringern; und dann Verdünnen des nicht verdünnten Substrats.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei dem Reinigen das Ausbilden elektrischer Kontaktschichten für die LED auf dem gereinigten Wafer folgt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Laser-Anreißen das Auftreffen eines Laser-Strahls auf und durch die epitaktische LED-Zone und teilweise in das nicht verdünnte Substrat aufweist, um den Laser-Anrissschnitt zu erzeugen, und wobei das Reinigen ein Nassätzen des Wafers durch die mit Laser angerissene epitaktische LED-Zone und in das mit Laser angerissene nicht verdünnte Substrat aufweist, um die Anrissbeschädigungen des Substrats durch das Laser-Anreißen zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das nicht verdünnte Substrat ein nicht verdünntes kristallines Substrat ist, wobei das Laser-Anreißen einen Laser-Anrissschnitt im nicht verdünnten Substrat mit einer amorphen Oberfläche erzeugt, und wobei durch das Reinigen zumindest ein Teil der amorphen Oberfläche entfernt wird, um mindestens einen Teil des kristallinen Substrats im Laser-Anrissschnitt freizulegen.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Geometrie des Laser-Anrissschnittes im nicht verdünnten Substrat durch das Reinigen geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Laser-Anreißen mindestens zweimal mit verschiedenen Laser-Parametern ausgeführt wird.