JP6261733B2 - オプトエレクトロニクス部品およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１に記載のオプトエレクトロニクス部品のためのコンタクト要素の製造方法、特許請求項１３に記載のオプトエレクトロニクス部品の製造方法、および、特許請求項１９に記載のオプトエレクトロニクス部品に関する。

オプトエレクトロニクス積層体が製造後に基板から剥離されているオプトエレクトロニクス薄膜チップが先行技術から既知である。一例を挙げると、薄膜発光ダイオードチップが既知である。そのようなオプトエレクトロニクス薄膜チップを、キャリアシステムであって、活性半導体積層体の金属コンタクトパッドを導電性スルーコンタクトを介して当該キャリアシステムの下面の外側コンタクトパッドに接続するキャリアシステム上に配置することが知られている。そのようなキャリアシステムは、半導体積層体の効果的な熱結合を可能にするために非常に薄型に形成される。しかしながら、薄型のオプトエレクトロニクス半導体積層体と薄型のキャリアシステムとの連結が非常に脆弱であるため、ウェハ集合体（wafer assemblage）内での加工が不可能である。

オプトエレクトロニクス部品のためのコンタクト要素の製造方法を特定することが本発明の目的の１つである。かかる目的は、請求項１の特徴を含む方法によって達成される。オプトエレクトロニクス部品の製造方法を特定することが本発明のさらなる目的である。かかる目的は、請求項１３の特徴を含む方法によって達成される。オプトエレクトロニクス部品を提供することが本発明のさらなる目的である。かかる目的は、請求項１９の特徴を有するオプトエレクトロニクス部品によって達成される。様々な発展形態を従属請求項において特定する。

オプトエレクトロニクス部品のためのコンタクト要素の製造方法は、補助キャリアの前面上に配置された犠牲層を有する補助キャリアを設けるステップと、前面、および、前記前面とは反対側の後面を有するキャリア構造体を設けるステップであって、絶縁層が前記キャリア構造体の前記後面に配置されるステップと、前記犠牲層を電気接続層によって前記絶縁層に接続するステップと、前記キャリア構造体の前記前面から前記絶縁層まで延在する少なくとも１つの止まり穴を形成するステップと、前記絶縁層を前記少なくとも１つの止まり穴の領域内において開口するステップと、前記少なくとも１つの止まり穴内に導電性材料を配置するステップと、前記補助キャリアを、前記犠牲層を分離することによって剥離するステップと、前記電気接続層をパターニングするステップと、を含む。

有利なことに、かかる方法において絶縁層は、止まり穴を形成する工程中にエッチング停止層として使用されることができ、その結果、止まり穴は、非常に精確に規定された深さで形成されることができる。その結果、有利なことに、場合によっては十分な深さで形成されない止まり穴を開口するさらなるステップが本方法では不要である。その結果、有利なことに、そのような加工ステップ（例えば、バックグラインド加工）と関連する機械的負荷も省略される。電気接続層が、本方法によって得られるコンタクト要素内で電気コンタクト層として使用されることができことが本発明のさらなる利点である。有利なことに、コンタクト要素は、本方法が実行されている間、補助キャリアによって機械的に安定化されていることにより、本方法は容易にかつ高い費用効果で実行されることができ、また、ウェハ集合体においても実行されることができる。

本方法の一実施形態では、補助キャリアおよびキャリア構造体は、ウェハの形態で設けられる。そのため有利なことに、本方法によって、複数のコンタクト要素を共通のワーク操作において並行して製造することができる。その結果、有利なことに、個々のコンタクト要素あたりの製造費用を大きく削減することができる。

本方法の一実施形態では、補助キャリアは、サファイアまたはシリコンを含む。サファイアを含む補助キャリアの場合、当該補助キャリアは有利なことに光学的に透明であり、それにより補助キャリアは容易に剥離されることができる。剥離後、本方法を再度実行する時に補助キャリアを再利用することができる結果、本方法の実行のために必要な費用が削減されることが本方法の利点の１つである。

本方法の一実施形態では、キャリア構造体はシリコンを含む。その結果、有利なことに、キャリア構造体を高い費用効果で得ることができ、かつ、半導体加工の確立した諸方法によって加工することができる。

本方法の一実施形態では、犠牲層は、窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含む。有利なことに、これら材料によって犠牲層は、補助キャリアの剥離のために容易に分離されることができる。

本方法の一実施形態では、犠牲層と絶縁層とは共晶接合によって接続される。それにより有利なことに、本方法によって犠牲層と絶縁層との間の機械的に頑強な接続を容易にかつ高い費用効果で形成することができる。犠牲層と絶縁層との間の、共晶接合による接続の形成中に形成される電気接続層が完成品のコンタクト要素上の電気コンタクトとして使用されることができることがさらなる利点である。

本方法の一実施形態では、犠牲層の絶縁層への接続後、キャリア構造体をキャリア構造体の前面から薄膜化するステップを実行する。この場合、有利なことに、キャリア構造体は最初に厚い層として形成されることができ、それにより補助キャリアに接続されている犠牲層とキャリア構造体に接続されている絶縁層との間の接続を形成することが容易になる。これにより例えば、補助キャリアおよびキャリア構造体をそれぞれウェハの形態で設けることができる。犠牲層と絶縁層との間の接続を形成する工程後、補助キャリアによって十分に機械的に安定化されるため、キャリア構造体は有利なことに、犠牲層を絶縁層に接続する工程後に薄膜化されることができる。

本方法の一実施形態では、キャリア構造体は、２００μｍ未満の厚さまで、好ましくは１５０μｍ未満の厚さまで薄膜化される。そのため有利なことに、本方法によって、オプトエレクトロニクス部品のための非常に薄いコンタクト要素を製造することができる。

本方法の一実施形態では、絶縁層を少なくとも１つの止まり穴の領域において開口する前に、さらなる絶縁層を止まり穴の内壁およびキャリア構造体の前面に形成するさらなるステップを実行する。有利なことに、これにより、キャリア構造体自体の材料が電気絶縁性を有するように具現化されていない場合であっても、止まり穴内に配置された導電性材料とさらなる止まり穴内に配置された導電性材料とが確実に電気的に絶縁される。

本方法の一実施形態では、犠牲層を分離するステップは、エッチングプロセスまたはレーザ光によって実行される。有利なことに、両形態によって犠牲層を容易にかつ高い信頼性で分離することができ、それにより補助キャリアを剥離することができる。

本方法の一実施形態では、電気接続層は、電気接続層の、互いに電気的に絶縁されるセクションが形成されるようにパターニングされる。この場合、電気接続層の互いに絶縁されているセクションは、本方法によって得ることができるコンタクト要素内の電気コンタクト層として使用されることができる。その結果、本方法は、さらなる電気コンタクト層を形成する追加的な作業工程を必要としない。

本方法の一実施形態では、電気接続層のパターニング後、少なくとも１つのはんだコンタクトパッドを電気接続層に形成するさらなるステップを実行する。かかる方法ステップで形成されるはんだコンタクトパッドによって、例えば、本方法によって得られるコンタクト要素は、表面実装法によって電気的に接触されることができる。この場合、本方法によって得られるコンタクト要素は、ＳＭＤ部品を製造するために使用されることができる。

オプトエレクトロニクス部品の製造方法は、上述のような方法に係わるコンタクト要素を製造するためのステップを含む。この場合、補助キャリアの剥離前に、基板の前面に配置されたオプトエレクトロニクス半導体構造体を有する基板を設けるステップと、前記オプトエレクトロニクス半導体構造体を前記キャリア構造体の前記前面に配置するステップと、前記基板を剥離するステップと、の追加的なさらなるステップを実行する。したがって上記方法ステップによって、本オプトエレクトロニクス半導体構造体はコンタクト要素に接続され、その結果コンタクト要素は、本方法によって得られるオプトエレクトロニクス部品内でオプトエレクトロニクス半導体構造体のための外側電気コンタクトを提供することができる。この場合、有利なことに、基板は最初、オプトエレクトロニクス半導体構造体の機械的安定化のために使用されることができる。オプトエレクトロニクス半導体構造体をコンタクト要素のキャリア構造体の前面に配置する工程後、補助キャリアが十分な機械的安定化をもたらすことにより、基板を剥離することができる。

本方法の一実施形態では、基板をウェハの形態で設ける。それにより有利なことに、本方法によって、複数のオプトエレクトロニクス部品を共通のワーク操作において並行して製造することができる。その結果、有利なことに、個々のオプトエレクトロニクス部品あたりの製造費用は大きく削減される。有利なことに、本方法では、補助キャリアおよび基板によってオプトエレクトロニクス部品の製造中のあらゆる時点において十分な機械的安定性が確保されていることによって、ウェハ全部を加工することができる。

本方法の一実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体構造体を、２０μｍ未満の厚さ、好ましくは１０μｍ未満の厚さで設ける。それにより有利なことに、本方法によって厚さの非常に小さいオプトエレクトロニクス部品を製造することができる。

本方法の一実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体構造体を、共晶接合によってキャリア構造体の前面に配置する。有利なことに、共晶接合によってオプトエレクトロニクス半導体構造体とキャリア構造体の前面とを容易に、高い費用効果で、かつ、高い信頼性で接続することができる。この場合、有利なことに、電気接続が形成され、それによりオプトエレクトロニクス半導体構造体の電気コンタクトは、キャリア構造体のスルーコンタクトに電気接続されることができる。

本方法の一実施形態では、本方法は、複数のオプトエレクトロニクス部品を得るためにキャリア構造体およびオプトエレクトロニクス半導体構造体を分割するさらなるステップを含む。それにより有利なことに、本方法によって、複数のオプトエレクトロニクス部品を並行して製造することができる結果、個々のオプトエレクトロニクス部品の製造費用を大きく削減することができる。

本方法の一実施形態では、キャリア構造体に、組込み型保護ダイオード（integrated protective diode）を設ける。本方法によって得られるオプトエレクトロニクス部品内では、上記保護ダイオードは、静電気放電によるオプトエレクトロニクス部品へのダメージに対する保護のために使用されることができる。有利なことに、キャリア構造体内に組み込まれた保護ダイオードは、本方法によって得られるオプトエレクトロニクス部品が外部の保護ダイオードによって保護されることを不要にする。

オプトエレクトロニクス部品は、前面、および、前面とは反対側に位置する後面を有するキャリア構造体を有するコンタクト要素を備え、少なくとも１つのスルーコンタクト開口部が前面と後面との間をキャリア構造体を貫通して延在している。絶縁層が後面に配置されている。導電性材料がスルーコンタクト開口部内に配置されている。はんだ金属が後面に配置され、はんだ金属は、導電性材料に電気接続されている。はんだ金属の、絶縁層および導電性材料に面する表面は、段差が存在しないように（in a manner free of steps）形成されている。有利なことに、コンタクト要素は、かかるオプトエレクトロニクス部品において外側電気コンタクトを提供する。スルーコンタクト開口部は、オプトエレクトロニクス部品の、キャリア構造体の後面に配置された外側電気コンタクトとキャリア構造体の前面との電気接続を提供する。

本オプトエレクトロニクス部品の一実施形態では、オプトエレクトロニクス半導体構造体が前面に配置されている。本オプトエレクトロニクス部品では、オプトエレクトロニクス半導体構造体は有利なことに、オプトエレクトロニクス部品のキャリア構造体の後面に配置されたはんだ金属を介して電気的に接触されることができる。

本発明の上記性質、特徴、および、利点、ならびにそれらの実現方法は、それぞれが概略図を示す図面に関連して詳細に説明される例示的な実施形態の以下の記述に関連してさらに明らかとなり、またさらに明確に理解される。

犠牲層を有する補助キャリアの断面側面図である。 絶縁層を有するキャリア構造体の断面側面図である。 犠牲層を絶縁層に接続する工程後の補助キャリアおよびキャリア構造体を示す図である。 キャリア構造体の薄膜化工程後の第１のキャリアおよびキャリア構造体の配置を示す図である。 キャリア構造体内に止まり穴を形成する工程後の上記配置を示す図である。 止まり穴を導電性材料で充填する工程後の上記配置を示す図である。 キャリア構造体を、基板に配置されたオプトエレクトロニクス半導体構造体に接続する工程後のキャリア構造体および補助キャリアを示す図である。 基板を除去する工程後のキャリア構造体に接続されたオプトエレクトロニクス半導体構造体を示す図である。 犠牲層を第１の方法によって分離する工程中の上記配置の概略側面図である。 犠牲層を第２の方法によって分離する工程中の上記配置の断面側面図である。 補助キャリアを剥離する工程後のキャリア構造体およびオプトエレクトロニクス半導体構造体の配置の断面側面図である。 第１のオプトエレクトロニクス部品の断面側面図である。 組込み型保護ダイオードを有するキャリア構造体の断面側面図である。 第２のオプトエレクトロニクス部品の断面側面図である。

図１は、補助キャリア１１０の概略的な断面側面図を示す。補助キャリア１１０は、厚い機械的に安定したプレートとして形成されている。補助キャリア１１０は例えば、ウェハの形態で存在することができる。

補助キャリア１１０は、サファイア等を含むことができる。しかしながら代替として、補助キャリア１１０はまた、シリコンまたは他の材料を含むこともできる。

犠牲層１２０が補助キャリア１１０の前面１１１に配置されている。犠牲層１２０は、補助キャリア１１０の前面１１１において、前面１１１に対して直交方向に計測される厚さ１２１の薄層を形成し、上記厚さは概して補助キャリア１１０の厚さよりも小さい。一例を挙げると、犠牲層１２０の厚さ１２１を１００ｎｍ〜１μｍとすることができる。

犠牲層１２０は、後の加工ステップにおいて湿式化学的にまたはレーザ光によって分離されることができる材料を含む。一例を挙げると、犠牲層１２０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含むことができる。

図２は、キャリア構造体１３０の概略的な断面側面図を示す。キャリア構造体１３０は、前面１３１、および、前面１３１とは反対側に位置する後面１３２を有する厚いプレートとして存在する。キャリア構造体１３０は例えば、ウェハの形態を有することができる。

キャリア構造体１３０は、シリコン（Ｓｉ）等を含むことができる。また、キャリア構造体は、他の材料を含むこともできる。

絶縁層１４０がキャリア構造体１３０の後面１３２に形成されている。絶縁層１４０は、電気絶縁材料を含む。一例を挙げると、絶縁層１４０は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含むことができる。

図３は、補助キャリア１１０およびキャリア構造体１３０の概略的な断面側面図を示す。補助キャリア１１０の前面１１１に配置された犠牲層１２０は、電気接続層１５０によってキャリア構造体１３０の後面１３２における絶縁層１４０に接続されている。電気接続層１５０を、例えば共晶はんだ接続部として形成することができる。この場合、キャリア構造体１３０の後面１３２に配置された絶縁層１４０と補助キャリア１１０の前面１１１に配置された犠牲層１２０との間の接続は、共晶接合によって形成されていてもよい。

補助キャリア１１０の平坦な前面１１１に配置された犠牲層１２０、および、キャリア構造体１３０の平坦な後面１３２に配置された絶縁層１４０は共に、平坦でありかつ微細構造が存在しない（topography-free）ように形成されている。これにより、補助キャリア１１０の前面１１１に対して直交する方向に計測される非常に厚さの小さい電気接続層１５０を形成することができる。一例を挙げると、１００ｎｍの厚さの電気接続層１５０を形成することができる。

図４は、図３の説明図よりも時間的に後続の加工ステップが実行された後の補助キャリア１１０およびキャリア構造体１３０から形成されたスタックの概略的な断面側面図を示す。上記加工ステップでは、キャリア構造体１３０は前面１３１から薄膜化されている。キャリア構造体１３０の薄膜化を例えば、キャリア構造体１３０を研削することによって実行することができる。

キャリア構造体１３０が薄膜化された後、キャリア構造体１３０は、キャリア構造体１３０の前面１３１および後面１３２に対して直交方向に計測される厚さ１３３を有する。厚さ１３３は、好ましくは２００μｍ未満である。上記厚さは、特に好ましくは１５０μｍ未満である。キャリア構造体１３０が補助キャリア１１０に接続されているため、キャリア構造体１３０は、キャリア構造体１３０が薄膜化された後も、補助キャリア１１０によって機械的に安定化されている。

図５は、図４の説明図よりも時間的に後続の加工状態における補助キャリア１１０およびキャリア構造体１３０から形成されたスタックの概略的な断面側面図を示す。止まり穴１６０がキャリア構造体１３０内に形成されている。第１の止まり穴１６０，１６１および第２の止まり穴１６０，１６２を、図５に示されるスタックからの抜粋において視認することができる。止まり穴１６０をＴＳＶ（Through Silicon Via；シリコン貫通ビア）ということもできる。

止まり穴１６０は、キャリア構造体１３０の前面１３１から前面１３１に対して実質的に直交する方向にキャリア構造体１３０の後面１３２に配置された絶縁層１４０まで延在している。止まり穴１６０を、キャリア構造体１３０の前面１３１から異方性エッチングプロセス等によって形成することができる。この場合、キャリア構造体１３０の後面１３２に配置された絶縁層１４０は、エッチング停止層として使用されることができる。これにより確実に、キャリア構造体１３０内に形成された全止まり穴１６０は、キャリア構造体１３０の前面１３１から正確にキャリア構造体１３０の後面１３２に配置された絶縁層１４０まで延在し、かつ、そのためそれぞれが同じ深さを有することができる。

止まり穴１６０を形成する工程後、さらなる絶縁層１４１が止まり穴１６０の内壁１６５に形成され、また、キャリア構造体１３０の前面１３１にも形成されている。さらなる絶縁層１４１は、電気絶縁材料を含む。さらなる絶縁層１４１は、化学蒸着等によって形成されていてもよい。

さらなる絶縁層１４１のキャリア構造体１３０の前面１３１に配置されている部分を、キャリア構造体１３０の後面１３２における絶縁層１４０よりも厚くすることができる。これにより、次のプロセスステップにおいて行われる、キャリア構造体１３０の後面１３２における絶縁層１４０を開口する工程中、さらなる絶縁層１４１の少なくともキャリア構造体１３０の前面１３１に配置されている部分の薄層を確実に維持することができる。第１のサブステップにおいて、まず、さらなる絶縁層１４１の一部分がキャリア構造体１３０の前面１３１のみに配置され、次いで第２のサブステップにおいて、さらなる絶縁層１４１のさらなる部分が止まり穴１６０の内壁１６５およびキャリア構造体１３０の前面１３１に配置されることによって、さらなる絶縁層１４１のキャリア構造体１３０の前面１３１に配置されている部分を厚くすることができる。

図６は、図５の説明図よりも時間的に後続の加工状態におけるスタックの概略的な断面側面図を示す。図５の説明図の後続の第１の加工ステップでは、絶縁層１４０が止まり穴１６０の領域において開口されたことにより、開口部１４５が絶縁層１４０内に形成されている。絶縁層１４０が止まり穴１６０によって露出した領域において除去されているため、止まり穴１６０はいまや、キャリア構造体１３０の前面１３１から電気接続層１５０まで延在している。

次の加工ステップでは、導電性材料１７０が止まり穴１６０内およびキャリア構造体１３０の前面１３１に成膜され、パターニングされている。導電性材料１７０は、好ましくは金属を含む。

第１の止まり穴１６１において、導電性材料１７０は第１のスルーコンタクト１７１を形成している。第１のスルーコンタクト１７１の導電性材料１７０は、電気接続層１５０に電気接続されている。第２の止まり穴１６２において、導電性材料１７０は第２のスルーコンタクト１７２を形成している。第２のスルーコンタクト１７２の導電性材料１７０もまた、電気接続層１５０に電気接続されている。

キャリア構造体１３０の前面１３１において、導電性材料１７０は、第１のコンタクト領域１７３および第２のコンタクト領域１７４を形成している。第１のコンタクト領域１７３は、第１のスルーコンタクト１７１に電気接続されている。第２のコンタクト領域１７４は、第２のスルーコンタクト１７２に電気接続されている。第１のコンタクト領域１７３は、第２のコンタクト領域１７４から離間している。また、コンタクト領域１７３，１７４を、スルーコンタクト１７１，１７２とは異なる材料から形成することもできる。

導電性材料１７０が絶縁層１４０およびさらなる絶縁層１４１によってキャリア構造体１３０から電気的に絶縁されているため、電気接続層１５０を介して電気接続される以外、第１のスルーコンタクト１７１と第２のスルーコンタクト１７２との間に電気接続は存在しない。

好ましくは、キャリア構造体１３０の全止まり穴１６０には、導電性材料１７０によって形成されたスルーコンタクトが設けられ、かつ、これら止まり穴１６０は、導電性材料によって形成された、すべて互いに電気的に絶縁されている各コンタクト領域に接続されている。しかしながら、例えば、２つ以上の止まり穴１６０を、それぞれ、共通のコンタクト領域に接続することもできる。

図７は、図６の説明図よりも時間的に後続の加工状態における補助キャリア１１０およびキャリア構造体１３０によって形成されたスタックの概略的な断面側面図を示す。さらに、図７は、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の概略的な断面側面図を示す。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、好ましくは、電磁放射を出射するように設計されている。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００を、例えば、発光ダイオード構造体（ＬＥＤ）とすることができる。

オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、基板２１０の前面２１１に配置され、後の時点において実行される基板２１０の前面２１１からの剥離後に薄膜構造体を形成する。基板２１０は例えば、ウェハの形態で存在することができる。基板２１０は例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）またはサファイアを含むことができる。

オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、ｎ型ドープ層２２０およびｐ型ドープ層２３０を備える。ｎ型ドープ層２２０は、基板２１０の前面２１１に隣接している。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の活性領域がｎ型ドープ層２２０とｐ型ドープ層２３０との間に形成されている。ｐ型ドープ層２３０のｎ型ドープ層２２０とは反対側の面がオプトエレクトロニクス半導体構造体２００の後面２３１を形成している。ｎ型ドープ層２２０およびｐ型ドープ層２３０の順序を正反対に選択することもできる。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、さらなる層を備えることもできる。

第１のコンタクトパッド２４０および第２のコンタクトパッド２５０がオプトエレクトロニクス半導体構造体２００の後面２３１に形成されている。第１のコンタクトパッド２４０および第２のコンタクトパッド２５０は、第２の絶縁層２６０によって互いに電気的に絶縁されている。第１のコンタクトパッド２４０は、ｐ型ドープ層２３０に電気接続され、追加的にミラー面として使用されることができる。第２のコンタクトパッド２５０は、ｎ型ドープ層２２０に電気接続されている。

オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、基板２１０の前面２１１に対して直交方向の厚さ２０１を有する。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の厚さ２０１は、好ましくは２０μｍ未満、特に好ましくは１０μｍ未満である。

基板２１０がウェハとして形成される場合、好ましくは複数のオプトエレクトロニクス半導体構造体２００が基板２１０の前面２１１に互いに並置される。この場合、各オプトエレクトロニクス半導体構造体２００が、それぞれ、第１のコンタクトパッド２４０および第２のコンタクトパッド２５０を有する。

図６および図７に示す各加工状態間で実行される加工ステップ中に、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の第１のコンタクトパッド２４０が第１のコンタクト領域１７３に電気接続され、かつ、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の第２のコンタクトパッド２５０が第２のコンタクト領域１７４に電気接続されるように、キャリア構造体１３０の前面１３１に配置されている。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００とキャリア構造体１３０との間の接続は、例えば共晶接合プロセス、特にウェハ間接合プロセス（wafer-to-wafer bonding process）によって実行されていてもよい。

図８は、図７の説明図よりも時間的に後続の加工状態における補助キャリア１１０、キャリア構造体１３０、および、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００によって形成された配置を示す。図７および図８に示す各加工状態間に実行される加工プロセスにおいて、基板２１０は、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００から剥離されている。基板２１０は、レーザ光等によるレーザリフトオフプロセスによって剥離されていてもよい。その後、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は完成まで加工されている。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の後面２３１とは反対側に位置する表面は、放射出射面２２１を形成している。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００は、放射出射面２２１において電磁放射を出射するように設計されている。

図８に示す加工状態よりも時間的に後続の加工ステップにおいて、補助キャリア１１０は、犠牲層１２０を分離する工程によって、キャリア構造体１３０に接続されている電気接続層１５０から剥離される。図１１は、補助キャリア１１０が剥離された後のキャリア構造体１３０およびオプトエレクトロニクス半導体構造体によって形成された配置の概略的な断面側面図を示す。

図９の断面側面図に概略的に示すように、犠牲層１２０を分離するステップを、レーザ光１２２等によって実行することができる。この目的のために、レーザ光１２２は、補助キャリア１１０を通って犠牲層１２０上に向けられ、犠牲層１２０を破壊する。この場合、好ましくは、補助キャリア１１０は、サファイア等の光学的に透明な材料を含む。この場合、犠牲層１２０は、窒化ガリウム（ＧａＮ）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）を含むことができる。この場合、犠牲層１２０の厚さ１２１は、好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍの間、特に好ましくは２００ｎｍ〜３００ｎｍの間である。

代替として、図１０の断面側面図に概略的に示したように、犠牲層１２０を、湿式化学的処理によって分離することもできる。この目的のために、エッチング媒体１２４が犠牲層１２０まで導かれ、犠牲層１２０を化学的に分解する。オプトエレクトロニクス半導体構造体２００、キャリア構造体１３０、および、電気接続層１５０を貫通して犠牲層１２０まで延在するチャネル１２３を、エッチング媒体１２４を犠牲層１２０に供給するために設けることができる。Ｈ_３ＰＯ_４等をエッチング媒体１２４として使用することができる。この場合、犠牲層１２０は、好ましくは窒化ガリウム（ＧａＮ）を含む。この場合、犠牲層１２０の厚さ１２１は、好ましくは３００ｎｍ超、特に好ましくは５００ｎｍ超である。

補助キャリア１１０を剥離する目的で犠牲層１２０を分離するステップを、他の方法によって実行することもできる。

図１２は、図１１に示す配置からさらに加工することによって形成されたオプトエレクトロニクス部品１０の概略的な断面側面図を示す。図１１の説明図よりも時間的に後続の加工ステップにおいて、最初に電気接続層１５０がパターニングされている。この場合、第１のセクション１５１、および、第１のセクション１５１から電気的に絶縁された第２のセクション１５２が電気接続層１５０から形成されている。電気接続層１５０は例えば、湿式化学的にもしくは乾式化学的に、または、レーザプロセスにおいて電気接続層１５０を切断することによってパターニングされていてもよい。

電気接続層１５０から形成された第１のセクション１５１は、第１のスルーコンタクト１７１の導電性材料１７０に電気接続され、かつ、第１のコンタクト領域１７３を介してオプトエレクトロニクス半導体構造体２００の第１のコンタクトパッド２４０にも電気接続されている。電気接続層１５０から形成された第２のセクション１５２は、第２のスルーコンタクト１７２の導電性材料１７０に電気接続され、かつ、第２のコンタクト領域１７４を介してオプトエレクトロニクス半導体構造体２００の第２のコンタクトパッド２５０に電気接続されている。

図１１の説明図よりも時間的に後続のさらなる加工ステップにおいて、第１のはんだコンタクトパッド１５３が電気接続層１５０から形成された第１のセクション１５１に形成され、第２のはんだコンタクトパッド１５４が電気接続層１５０から形成された第２のセクション１５２に形成されている。電気接続層１５０から形成された第１のセクション１５１は、第１のはんだコンタクトパッド１５３と、第１のスルーコンタクト１７１の導電性材料１７０との間の電気接続を形成する。電気接続層１５０から形成された第２のセクション１５２は、第２のはんだコンタクトパッド１５４と、第２のスルーコンタクト１７２の導電性材料１７０との間の電気接続を形成する。第１のはんだコンタクトパッド１５３および第２のはんだコンタクトパッド１５４は、回路基板上へのはんだ付けによる部品の電気的接触に適した導電性材料を含む。一例を挙げると、はんだコンタクトパッド１５３，１５４は銅を含むことができる。

キャリア構造体１３０を貫通して延在するスルーコンタクト１７１，１７２と、キャリア構造体１３０の後面１３２に配置され、かつ、スルーコンタクト１７１，１７２に電気接続されているはんだコンタクトパッド１５３，１５４と、を有するキャリア構造体１３０がコンタクト要素１００を形成する。はんだコンタクトパッド１５３，１５４は、オプトエレクトロニクス部品１０のオプトエレクトロニクス半導体構造体２００のコンタクトパッド２４０，２５０への電気接続を提供し、また、オプトエレクトロニクス部品１０の、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の放射出射面２２１とは反対側に配置されている。したがって、オプトエレクトロニクス部品１０は例えば、表面実装のためのＳＭＤ部品に適している。この場合、オプトエレクトロニクス部品１０のはんだコンタクトパッド１５３，１５４は、リフローはんだ付け等によって接触されることができる。

オプトエレクトロニクス部品１０の厚さは、オプトエレクトロニクス部品１０のオプトエレクトロニクス半導体構造体２００の放射出射面２２１の直交方向において小さく、かかる厚さは、実質的にキャリア構造体１３０の厚さ１３３とオプトエレクトロニクス半導体構造体２００の厚さ２０１との合計に一致する。

オプトエレクトロニクス部品１０のコンタクト要素１００のキャリア構造体１３０の後面１３２は、非常に平坦に具現化されている。キャリア構造体１３０の後面１３２がオプトエレクトロニクス部品１０の製造中に研削プロセスによって加工されていないからである。オプトエレクトロニクス部品１０のコンタクト要素１００のキャリア構造体１３０の止まり穴１６０内に配置された導電性材料１７０は、電気接続層１５０のセクション１５１，１５２との移行部（transition）において、キャリア構造体１３０の後面１３２の絶縁層１４０と実質的に面一に終端している。したがって、電気接続層１５０のセクション１５１，１５２のキャリア構造体１３０に面する表面は同様に、平坦にかつ段差が存在しないように具現化されている。電気接続層１５０は、止まり穴１６０内には延在していない。

補助キャリア１１０、キャリア構造体１３０、および、基板２１０がウェハの形態で設けられる場合、複数のオプトエレクトロニクス部品１０を上述の方法ステップによって並行して製造することができ、かかるオプトエレクトロニクス部品はすべて、略同一に形成され、放射出射面２２１に対して平行な方向に連続的に互いに並置されている。この場合、キャリア構造体１３０およびオプトエレクトロニクス半導体構造体２００を分割するさらなる方法ステップを、個々のオプトエレクトロニクス部品１０を互いに分離するために実行することができる。

図１３は、キャリア構造体１３０の代替的な実施形態の概略的な断面側面図を示す。図１３に示す実施形態では、キャリア構造体１３０は、図１３に記号によってのみ示す組込み型保護ダイオード３００を有する。組込み型保護ダイオード３００は、半導体加工の諸方法によってキャリア構造体１３０内に組み込まれていてもよい。組込み型保護ダイオード３００は、第１のコンタクト３０１および第２のコンタクト３０２を有する。組込み型保護ダイオード３００の第１のコンタクト３０１および第２のコンタクト３０２は、キャリア構造体１３０の後面１３２においてアクセス可能である。キャリア構造体１３０の後面に配置された絶縁層１４０は、この目的に適した開口部または遮断部（interruptions）を有する。

図１４は、図１３に示すキャリア構造体１３０の実施形態が図１〜図１２を参照して説明した製造方法において使用される場合に得ることができるオプトエレクトロニクス部品２０の概略的な断面側面図を示す。図１４のオプトエレクトロニクス部品２０は、保護ダイオード３００がオプトエレクトロニクス部品２０のコンタクト要素１００のキャリア構造体１３０内に組み込まれている点で、図１２のオプトエレクトロニクス部品１０と異なる。組込み型保護ダイオード３００の第１のコンタクト３０１は、電気接続層１５０から形成された第１のセクション１５１に電気接続され、したがって、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の第１のコンタクトパッド２４０にも電気接続されている。組込み型保護ダイオード３００の第２のコンタクト３０２は、電気接続層１５０から形成された第２のセクション１５２に電気接続され、したがって、オプトエレクトロニクス半導体構造体２００の第２のコンタクトパッド２５０にも電気接続されている。

その結果、組込み型保護ダイオード３００は、オプトエレクトロニクス部品２０のオプトエレクトロニクス半導体構造体２００に逆並列に電気接続されている。組込み型保護ダイオード３００は、オプトエレクトロニクス部品２０のオプトエレクトロニクス半導体構造体２００を静電気放電によって生じるダメージから保護するためのＥＳＤ保護ダイオードとして使用されることができる。

好ましい例示的な実施形態に基づき、本発明を図示し、詳細に説明した。しかしながら、本発明は、開示した例に限定されない。むしろ、当業者であれば、開示した例に基づき、本発明の保護範囲から逸脱することなく、他の変形形態を得ることができる。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１３２２１７８８．９号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本明細書に援用される。

１０ オプトエレクトロニクス部品
２０ オプトエレクトロニクス部品
１００ コンタクト要素
１１０ 補助キャリア
１１１ 前面
１２０ 犠牲層
１２１ 厚さ
１２２ レーザ光
１２３ チャネル
１２４ エッチング媒体
１３０ キャリア構造体
１３１ 前面
１３２ 後面
１３３ 厚さ
１４０ 絶縁層
１４１ さらなる絶縁層
１４５ 開口部
１５０ 電気接続層
１５１ 第１のセクション
１５２ 第２のセクション
１５３ 第１のはんだコンタクトパッド
１５４ 第２のはんだコンタクトパッド
１６０ 止まり穴
１６１ 第１の止まり穴
１６２ 第２の止まり穴
１６５ 内壁
１７０ 導電性材料
１７１ 第１のスルーコンタクト
１７２ 第２のスルーコンタクト
１７３ 第１のコンタクト領域
１７４ 第２のコンタクト領域
２００ オプトエレクトロニクス半導体構造体
２０１ 厚さ
２１０ 基板
２１１ 前面
２２０ ｎ型ドープ層
２２１ 放射出射面
２３０ ｐ型ドープ層
２３１ 後面
２４０ 第１のコンタクトパッド
２５０ 第２のコンタクトパッド
２６０ 第２の絶縁層
３００ 組込み型保護ダイオード
３０１ 第１のコンタクト
３０２ 第２のコンタクト

Claims (18)

1. − 補助キャリア（１１０）の前面（１１１）上に配置された犠牲層（１２０）を有する補助キャリア（１１０）を設けるステップと；
   − 前面（１３１）、および、前記前面（１３１）とは反対側に位置する後面（１３２）を有するキャリア構造体（１３０）を設けるステップであって、絶縁層（１４０）が前記キャリア構造体（１３０）の前記後面（１３２）に配置される、ステップと；
   − 前記犠牲層（１２０）を電気接続層（１５０）によって前記絶縁層（１４０）に接続するステップと；
   − 前記キャリア構造体（１３０）の前記前面（１３１）から前記絶縁層（１４０）まで延在する少なくとも１つの止まり穴（１６０）を形成するステップと；
   − 前記絶縁層（１４０）を前記少なくとも１つの止まり穴（１６０）の領域内において開口するステップと、
   − 導電性材料（１７０）を前記少なくとも１つの止まり穴（１６０）内に配置するステップと；
   − 前記補助キャリア（１１０）を、前記犠牲層（１２０）を分離することによって剥離するステップと；
   − 前記電気接続層（１５０）をパターニングするステップと、を含む、オプトエレクトロニクス部品（１０，２０）のためのコンタクト要素（１００）の製造方法。
2. 前記補助キャリア（１１０）および前記キャリア構造体（１３０）は、ウェハの形態で設けられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記補助キャリア（１１０）は、サファイアまたはシリコンを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記キャリア構造体（１３０）は、シリコンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記犠牲層（１２０）は、窒化ガリウムまたは窒化ケイ素を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記犠牲層（１２０）と前記絶縁層（１４０）とは、共晶接合によって接続される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記犠牲層（１２０）を前記絶縁層（１４０）に接続するステップ後、
   − 前記キャリア構造体（１３０）を前記キャリア構造体（１３０）の前記前面（１３１）から薄膜化するステップが実行される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記キャリア構造体（１３０）は、２００μｍ未満の厚さ（１３３）まで、好ましくは１５０μｍ未満の厚さ（１３３）まで薄膜化される、請求項７に記載の方法。
9. 前記絶縁層（１４０）を前記少なくとも１つの止まり穴（１６０）の前記領域において開口するステップ前に、
   − さらなる絶縁層（１４１）を前記止まり穴（１６０）の内壁（１６５）および前記キャリア構造体（１３０）の前記前面（１３１）に形成するステップが実行される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記犠牲層（１２０）を分離するステップは、エッチングプロセスまたはレーザ光（１２２）によって実行される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記電気接続層（１５０）は、前記電気接続層（１５０）の互いに電気的に絶縁されるセクション（１５１，１５２）が形成されるようにパターニングされる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記電気接続層（１５０）をパターニングするステップ後、
    − 少なくとも１つのはんだコンタクトパッド（１５３，１５４）を前記電気接続層（１５０）に形成するステップが実行される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. − 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法に係わるコンタクト要素（１００）を製造するステップを含み、
    前記補助キャリア（１１０）を剥離するステップ前に、
    − 基板（２１０）の前面（２１１）に配置されたオプトエレクトロニクス半導体構造体（２００）を有する基板（２１０）を設けるステップと；
    − 前記オプトエレクトロニクス半導体構造体（２００）を前記キャリア構造体（１３０）の前記前面（１３１）に配置するステップと；
    − 前記基板（２１０）を剥離するステップと、のさらなるステップが実行される、オプトエレクトロニクス部品（１０，２０）を製造する方法。
14. 前記基板（２１０）は、ウェハの形態で設けられる、請求項１３に記載の方法。
15. 前記オプトエレクトロニクス半導体構造体（２００）は、２０μｍ未満の厚さ（２０１）、好ましくは１０μｍ未満の厚さ（２０１）で設けられる、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記オプトエレクトロニクス半導体構造体（２００）は、前記キャリア構造体（１３０）の前記前面（１３１）に共晶接合によって配置される、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. − 前記キャリア構造体（１３０）および前記オプトエレクトロニクス半導体構造体（２００）を、複数のオプトエレクトロニクス部品（１０，２０）を得るために分割するさらなるステップを含む、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記キャリア構造体（１３０）には、組込み型保護ダイオード（３００）が設けられる、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。

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