JP6305337B2 - 半導体構造の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体構造を含むウエハを基板に接合し、そしてウエハを複数の発光素子へと処理することに関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振発光ダイオード（ＲＣＬＥＤｓ）、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬｓ）、及び端部発光レーザーを含む半導体発光素子は、現在考えられる最も効率的な光源である。
可視光スペクトルにわたって動作可能となる高輝度の発光素子の製造に現在関心ある材料系は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料と呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インディウム、及び窒化物を含む二元、三元、四元合金を含んでいる。
一般的に、サファイア、シリコンカーバイド、ＩＩＩ族窒化物、他の適切な基板上の異なる混成及びドーパント濃度の半導体層の積み重ね（スタック）を、金属有機化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、又はその他のエピタシャル技術によって、エピタキシャルに成長させることで、ＩＩＩ族窒化物発光素子は製造される。
この積み重ねは、基板の上に形成したシリコンなどをドープした１又は複数のＮ型層、単数の又は複数のＮ型層の上に形成した活性領域の中の１又は複数の発光層、活性領域の上に形成したマグネシウムなどをドープした１又は複数のＰ型層を含む。電気的接点（コンタクト）がＮ領域及びＰ領域の上に形成される。

青色又は紫外光を発光する効率的なＬＥＤの開発に連れ、ＬＥＤから発光された一次光の一部の蛍光体変換を介して、白色を発光するＬＥＤを実現できるようになる。蛍光体は、一次光の一部を、より長い波長の二次光へ変換する。変換されていない一次光が二次光と組み合わさって、白色光を生成する。

図１３は、特許文献１に更に詳細に記載されている蛍光体変換発光装置を形成する方法１００を示す。まず、ステップＳ１０２で、波長変換材料のシートが生成される。波長変換材料のシートは、ガラス等の無機材料に分散されている蛍光体又は他の発光材料を用いて作成される。よく均質化された蛍光体と粉末状のガラスの混合物が、るつぼにて加熱される。ガラス混合物が溶けた後、溶解物が炉内で均質化され、板の上に注がれ、平板状のシートに固くなることが可能になる。
一旦波長変換材料のシートが固められると、シートはいくつかの個々の波長変換素子に分割される（ステップＳ１０４）。個々の波長変換素子はＬＥＤダイ（発光ダイオードのダイ）に取り付けられるようなサイズで形成される。
そして、半導体発光素子（発光ダイオード）のダイが与えられる（ステップＳ１０６）。ＬＥＤダイは、例えばリフレクタカップやサブマウントにマウントされた、マウントダイとし得る。あるいは、ＬＥＤダイはマウントされていなくてもよい。そして、波長変換素子はＬＥＤダイに接合される（ステップＳ１０８）。

ＵＳ特許７，５５３，６８３号公報

図１３の従来の方法では、半導体材料が成長され、素子へと処理され、そして個々の素子チップへと個片化された後に、波長変換ガラス部材がＬＥＤダイに接合される。処理と個片化が完了した後、ＬＥＤチップは一般的に４００℃以下のみで処理される。
高温でＬＥＤを処理すると、ＬＥＤ性能特性の劣化と潜在的な層間剥離や、処理時に成膜される層のひびを引き起こすおそれがある。多くの適切なガラス層は、大幅に４００℃を超えた接合温度を必要とする。その結果、図１３の処理温度の制限（４００℃以下）は、利用される材料の選択を限定してしまう。さらに、低い接合温度が適切なガラスは、特に短い波長において、高い接合温度が適切なガラスよりも光吸収が大きい。低温接合ガラスを組み入れた素子は性能上で不利を負う。

そこで上記事情に鑑み、本発明の一態様では、半導体構造を第２基板に接合した後に半導体構造を発光素子へと処理する方法を提供することを目的とする。接合後に処理することは、接合中のいっそう高い温度の使用を可能にし得る。

上記課題を解決するため、本発明の一つの案では、方法は、成長基板上に成長した、Ｎ型領域とＰ型領域に挟まれた発光層を含む半導体構造を含むウエハを与える工程と、前記ウエハを第２基板と接合する工程と、前記成長基板を取り除く工程と、前記ウエハを前記第２基板へ接合した後、該ウエハを複数の発光素子へと処理する工程と、を有する。

本発明の一態様では、第２基板との接合の前ではなく後にウエハが複数の発光素子へと処理されることで、高い接合温度と、高い処理温度を必要とする基板材料とが利用できるようになり、発光素子の性能を向上できる。

成長基板の上で成長した、Ｎ型領域と発光領域とＰ型領域とを有する半導体構造を示す。 図１の半導体構造に支持基板を接合したものを示す。 成長基板を除去し、第２基板を接合した後の図２の構造を示す。 支持基板を除去した後の図３の構造を示す。 第２基板を接合し、成長基板を除去した後の図１の構造を示す。 金属Ｐ接点を形成し、メサ形エッチングを行い、金属Ｎ接点を形成した後の図４の構造の一部を示す。 金属Ｎ接点を形成し、メサ形エッチングを行い、金属Ｐ接点を形成した後の図５の構造を示す。 基板の波長変換材料の量を調整した後の素子のウエハの一部を示す。 基板をテクスチャー処理した後の素子のウエハの一部である。 素子のウエハを個片切断した後の３つの素子を示す。 誘電体被膜を形成した後の３つの素子を示す。 過剰な誘電体被膜を取り除いた後の３つの素子を示す。 従来例に係る、蛍光体変換ＬＥＤを形成する方法を示す。

［実施形態］
以下図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

本発明の実施形態では、Ｎ型領域とＰ型領域との間に配置された発光領域を含む半導体構造が、半導体構造の成長の後であって、例えば金属接点を形成することによって半導体構造がさらに処理される前に、ウエハスケールプロセスにて、高屈折率基板に接合される。半導体構造はその後、発光ダイオード等の発光素子へと処理される。
本明細書において、「ウエハ」とは、複数の小さな構造に分割される前の構造であって、例えば、たくさんの発光素子のために半導体材料が成長した成長基板等である。後述の実施例において、半導体発光素子は青色光や紫外（ＵＶ）光を発光するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤである。しかし、本発明において、半導体発光素子はＬＥＤの代わりに、レーザーダイオードや、例えばＩＩＩ―Ｖ族材料や、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族ヒ化物、ＩＩ―ＶＩ族材料、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、又はシリコン系の材料等からなる他の半導体発光体を利用してもよい。

図１は成長基板１１の上に成長された半導体構造１３を示す。なお、成長基板１１は、例えば、サファイア、炭化シリコン、シリコン、窒化ガリウム等又は複合基板等の好適などのような基板であってもよい。
半導体構造１３はＮ型領域１２と、Ｐ型領域１６と、Ｎ型領域１２とＰ型領域１６との間に挟まれた発光領域又は活性領域１４とを有している。Ｎ型領域１２が最初に成長させられる。そしてＮ型領域１２は異なる組成とドーパント濃度を有する複数の層を含んでいる。複数の層として、例えば、バッファー層や核生成層等の調合層、及び／又は、成長基板１１の除去を容易にしてＮ型で意図的にはドープしていない層、及び発光領域１４に効果的に発光させるのに望ましい、特に光学や電気的な特性に設計される、Ｎ型素子層（又はＰ型素子層でもよい）である。
発光領域或いは活性領域１４は、Ｎ型領域１２の上に成長している。適切な発光領域１４の例として、単一の厚い又は薄い発光層、あるいは、境界層によって分割された複数の薄い又は厚い発光層を含む複数の量子井戸型発光領域を含む。
Ｐ型領域１６はその後発光領域１４の上で成長させられる。Ｎ型領域１２と同様に、Ｐ型領域１６は、異なる組成、厚さ、ドーパント濃度を有する複数の層であって、意図的にはドープしていない層や、複数のＮ型層を有してもよい。
図１の素子の半導体材料のすべての厚さの合計は、ある実施例では１０μｍよりも薄く、別の実施例では６μｍよりも薄い。ある実施例では、半導体材料は、成長後、任意に２００°Ｃ〜８００°Ｃで焼き鈍し（アニール）される。

ある実施例では、図１の半導体構造１３は図２に示すように支持基板２０に取り付けられる。支持基板２０は、成長基板１１の除去中に、機械的に半導体構造１３を支える。支持基板２０はサファイア、シリコン、他の適切な材料で形成されている。
ある実施例では、例えば、支持基板２０と半導体構造１３とを加熱加圧しながら一緒に押すか、又は、支持基板２０と半導体構造１３を加熱下で静電場をかけながら一緒に押して陽極接合をすることで、支持基板２０は半導体構造１３に直接接合されている。
別の実施例（図２）では、１又は複数の接合層１８によって、支持基板２０が半導体構造１３に接合される。接合層１８は支持基板２０の上だけ、半導体構造１３の上だけ、又は支持基板２０と半導体構造１３の両方の上に形成されている。接合層１８は、例えば、１つ以上のシリコンの酸化物等、適切な物質で形成されている。接合層１８を形成した後、支持基板２０と半導体構造１３とを加熱加圧しながら一緒に押されるか、或いは支持基板２０と半導体構造１３を一緒に加熱し静電場をかけられる。
支持基板２０を取り付けた後、成長基板１１の材料にとって適切な技術例えばレーザーリフトオフ、エッチング、機械的な技法によって、成長基板１１は取り除かれる。

図３に示す構造では、図２の構造から成長基板１１が取り除かれており、この例では、最初の成長した層であるＮ型領域１２は露出している。
ここで、任意の光学インピーダンス整合層２２がＮ型領域１２の上に形成されている。光学インピーダンス整合層２２は、半導体構造１３の表面の凸凹（粗面化）を必要としないで、半導体構造１３の抽出を増やす。光学インピーダンス整合層２２は、例えば、蒸着やスパッタリングを含む適切な技術により形成された反射防止スタックにより形成される。
また、ある実施例では、Ｎ型領域１２は粗面化される。このＮ型領域１２が粗面化される実施例において、接合が隙間なく十分に形成されるように、粗面化された表面の隙間を充たすように流れるコンプライアント接合層２３が使用される。

１又は複数の接合層２３は、存在するならば任意の光学インピーダンス整合層２２の上に、もしくはＮ型領域１２の上に形成される。複数の接合層２３は多くの場合、高屈折率（例えば、ある実施例では少なくとも１．５）、低光吸収の層である。あるいは、複数の接合層２３は、任意の光学インピーダンス整合層２２（光学インピーダンス整合層２２が存在しない場合は半導体構造１３）の上に、又は基板２４の上に、又は光学インピーダンス整合層２２と基板２４の両方の上に形成されてもよい。
接合層２３の適切な材料の例として下記材料で作られる。ＩＩＩ―Ｖ族半導体としてガリウムヒ化物、ガリウム窒化物、ガリウムリン化物、インジウムガリウムリン化等を含みこれらに限らない。ＩＩ―ＶＩ族半導体として、カドミウムセレン化物、カドミウム硫化物、カドミウムテルル化物、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛を含みこれらに限らない。ＩＶ族半導体及び化合物として、ゲルマニウム、シリコン、シリコンカーバイドを含みこれに限らない。
有機半導体、酸化物、金属酸化物、希土酸化物として、酸化物又は窒化物のアルミニウム、アンチモン、ヒ素、ビスマス、ボロン、カドミウム、セレン、コバルト、銅、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、インジウムスズ、鉛、リチウム、モデニウム、ネオデミウム、ニッケル、ニオブ、亜リン酸、カルシウム、シリコン、ナトリウム、テリウム、タリウム、チタン、タングステン、亜鉛、又はジルコニウムを含み、これに限らない。
オキシハライドとして例えば塩酸化物などがある。フッ化物、塩化物、臭化物として、フッ化した、塩化した、及び臭化したカルシウム、鉛、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、や亜鉛を含み、これに限らない。
金属として、インジウム、マグネシウム、スズ、亜鉛、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、リン化化合物、ヒ化化合物、アンチモン化合物、窒化化合物、高指標（屈折率）有機化合物もしくはこれらの混合物や合金等を含み、これに限らない。
一つの又は複数の接合層２３は、蒸着、スパッタリング、化学気相成長、ディスペンシング、印刷、スプレーコーティング、スピンコーティング、ブレードコーティングなどいずれか好適な方法で、設けられる。
高屈折率接合材料は流動形で成膜し結合時まで流動のままである、あるいは接合の際に部分的に凝固し又はゲル化する、あるいは簡単に接合できるように熱しながら粘着力を高めて固体にする。あるいは高屈折率接合材料は、ゲル状態から固い樹脂まで幅を持った凝固結合を形成するように反応してもよい。

図３において、半導体構造１３は基板（第２基板）２４に接合層２３を介して接合されている。基板２４は、基板ウエハへと予め形成された後に半導体構造１３と接合される例えばガラスなどの透明な高屈折率材料とし得る。
ガラスの屈折率は、１．５〜２．２の範囲又はそれ以上にあり、ＧａＮ（２．４）の屈折率に的確に対応する。
基板２４に適応する材料として、電気的絶縁材料、半導体ではない材料、フリットガラス、適切な高屈折率のガラス等を含み、これらに限らない。また、基板２４は、例えば、塩化鉛、フッ化カリウム、亜鉛フッ化物、及び、アルミニウム、アンチモン、ビスマス、ボロン、鉛、リチウム、リン、カリウム、シリコン、ナトリウム、テルル、タリウム、タングステン、亜鉛等の酸化物や、その他これらの混合物を含んでもよい。
高屈折率を有するガラスとは例えば、ショット社製ガラスであるＬａＳＦＮ３５，ＬａＦ１０，ＮＺＫ７，ＮＬＡＦ２１，ＬａＳＦＮ１８，ＳＦ５９，或いは、ＬａＳＦ３、（有）大原硝子製のＳＬＡＨ５１若しくはＳＬＡＭ６０又はこれらの混合物、（Ｇｅ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｆ，Ｃｌ，Ｉ，Ｂｒ）のカルコゲン化合物、カルコゲンーハロゲン化物のガラス等を含む。ある実施例では、基板２４は、低屈折率の材料、例えば、ガラス、フッ化マグネシウム、又はポリマー等を含み、或いは形成されてもよい。
例えばシリコーンやシロキサンなどの高屈折率及び低屈折率の樹脂両方が、例えば信越化学株式会社などの製造者から入手可能である。シロキサン骨格の側鎖はシリコーンの屈折率を変更するよう修飾され得る。

有機接着剤は低屈折率を持つ傾向にあるので、例えばエポキシ類等の伝統的な有機接着剤が実質的に入っていないガラスは、高屈折率である傾向にある。このような有機接着剤は、短波長の光と温度の上昇を組み合わせると劣化する傾向にあり、ＬＥＤの動作温度の最高温度は１５０℃以下に限られる。従って、ある実施例では、基板２４が有機系を含まない材料にして、より効率的にＬＥＤを駆動し高温で駆動できるようにしている。

ある実施例では、基板２４は、発光領域１４の光波長を他の波長に変換する一又は複数の発光材料（波長変換材料、光変換材料ともいう）を中に含んでいる上述の材料のいずれかを含むマトリックスである。発光領域１４から発光され、波長変換材料へ入射されたすべての又は一部の光は、波長変換材料により変換される。発光領域１４から発光されて変換されていない光は、必ずしもそうである必要はないが、最終的な光スペクトルの一部となる。
ここで、一般的な組み合わせの例として、黄色発光波長変換材料と組み合わされた青色発光ＬＥＤ、緑色―赤色発光波長変換材料と組み合わされた青色発光ＬＥＤ、青色―黄色発光波長変換材料と組み合わされたＵＶ発光ＬＥＤ、青色―緑色―赤色発光波長変換材料と組み合わされたＵＶ発光ＬＥＤ等が含まれる。
素子から発光される光のスペクトルを調整するために他の色の光を発する波長変換材料が追加されてもよい。
波長変換材料は、コンベンショナルな蛍光体粒子、有機半導体、ＩＩ−ＶＩ族又はＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族又はＩＩＩ−Ｖ族半導体の量子ドット又はナノ結晶、染料、ポリマー、冷光を発するＧａＮ等である。
基板２４がコンベンショナルな蛍光体粒子を含む場合、ある実施例において、基板２４は、典型的には約５ミクロンから約５０ミクロンまでのサイズを有する粒子を収容するのに十分な厚さを有する。
ガーネット系蛍光体、例えばＹ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ＹＡＧ），Ｌｕ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ（ＬｕＡＧ），Ｙ_３Ａｌ_５−ｘＧａ_ｘＯ_１２：Ｃｅ（ＹＡｌＧａＧ），（Ｂａ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＳｉＯ_３：Ｅｕ（ＢＯＳＥ），及び、窒化物系蛍光体、例えば（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ及び（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）_２Ｓｉ_５Ｎ_８：Ｅｕを含むいずれか適切な蛍光体が利用される。

ある実施例では、基板２４は波長変換するセラミックである。セラミック基板は、例えば、上述の蛍光体のいずれかの蛍光体粒子を焼結することによって、あるいは他の材料であるＡｌ_２Ｏ_３，ＺｒＯ_２，ＳｉＣ，ＡｌＯＮ， ＳｉＯＮ，又はＡｌＳｉＯＮ等、又はチタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコン酸塩などのチタン酸塩、不活性なＹＡＧ等を焼結することによって形成され得る。セラミック基板２４は透明、半透明、或いは、散乱性とし得る。

ある実施例では、半導体構造１３は基板２４と一緒に加温しながら加圧することで、半導体構造１３は基板２４に接合される。例えば、ある実施例では接合温度を８００℃まで上げ、別の実施例では４００℃より高くし、別の実施例では５００℃より高くし、とある別の実施例では、５００℃から８００℃の間にする。ある実施例では９０ｋＮより小さい圧力が接合の時に与えられる。また別の実施例では、半導体構造１３と基板２４との間に電位差が与えられる。

図４で示すように、基板２４の接合の後、例えば、エッチング、物理的な分離、レーザーリフトオフ、又は他の適切な技法により、支持基板２０は取り除かれる。支持基板２０が取り除かれた後に残存する接合層１８は例えばエッチングにより取り除かれる。図４の構造では、半導体構造１３はＮ型領域１２の表面を介して基板２４に接合されている。Ｐ型領域１６の上面は露出している。

図２、３、４で説明したプロセスの代案として、図１の構造は図５で示す構造へと処理することもできる。図５に示す構造では、任意の光学インピーダンス整合層２２が、図１に示す半導体構造１３のＰ型領域１６の上に形成される。１又は複数の接合層２３を形成し、そして半導体構造１３は図３で示したように基板２４に接合される。そして上述と同様に、成長基板１１はその後取り除かれる。図５の構成では、半導体構造１３はＰ型領域１６を介して基板２４に接合されている。Ｎ型領域１２の上面は露出している。

図６は、Ｎ型領域１２及びＰ型領域１６に電気的に接続された金属接点３３、３６を形成した後の、図４の構成を示す。まず、Ｐ接点３３が形成される。図示されたＰ接点３３は二つの金属層３２と３４を有する。第１金属層３２は、蒸着又はスパッタリング、及びその後のエッチング又はリフトオフを含む標準フォトリソグラフィック処理によりパターニングされる。第１金属層３２は、銀などのＰ型ＩＩＩ族窒化物材料とオーミックコンタクトを為す反射金属としてもよい。また、第１金属層３２は例えば遷移金属と銀との積み重ねでもよい。遷移金属としては、例えばニッケルである。
第１金属層３２は、ある実施例では１００Å〜２０００Åの厚みを有し、ある実施例では、５００Å〜１７００Åの厚み、別の実施例では１０００Å〜１６００Åの厚みである。第１金属層３２が成膜された後、この構造は任意でアニールされる。

Ｐ接点３３において、任意の第２金属層３４は、第１金属層３２の上に、例えば、蒸着、スパッタリングによって堆積され、そしてその後、エッチング又はリフトオフ等の標準フォトリソグラフィック処理によりパターニングされる。第２金属層３４は、例えばチタンとタングステンとの合金など、銀と最小限しか反応しない何らかの導電材料とし得る。この合金は部分的に、全体的に窒化しているか、全く窒化していない。もしくは、第２金属層３４として、クロム、白金又はシリコンでもよく、さらに、周囲層との密着性に関して及び金属３２の拡散を阻止することに関して最適化させた上述の材料の何れかの多層スタックでもよい。
第２金属層３４は、ある実施例では１０００Å〜１００００Åの厚みを有し、ある実施例では２０００Å〜８０００Åの厚み、別の実施例では２０００Å〜７０００Åの厚みである。

半導体構造１３と接点３３、３６は標準的なフォトリソグラフィ処理によってパターニングされ、そして化学的活性プラズマを利用して半導体材料を除去する反応イオンエッチング（ＲＩＥ）、又はＲＦ給電磁場によりプラズマが生成されるＲＩＥである誘電カップリングプラズマ法（ＩＣＰ）エッチングにより、エッチングされる。
ある実施例では、Ｐ接点３３の第２金属層３４に利用されるフォトリソグラフィマスクにより、パターンが決定される。この実施例では、Ｐ接点３３の第２金属層３４のエッチングに続けてのエッチングが、単一の処理として実施される。一部の領域で、Ｐ型領域１６全体の厚み及び発光領域１４全体の厚みが取り除かれ、Ｎ型領域１２の表面が見えるようになる。

金属Ｎ接点３６は、Ｐ型領域１６と発光領域１４がエッチングされて露出したＮ型領域１２の部分の上に形成される。Ｎ接点３６は、アルミニウムを含む好適な金属、又はアルミニウム、チタン―タングステン合金、銅及び金を含む金属の多層スタックとし得る。Ｎ接点３６が多層スタックである実施例では、ＧａＮとオーミックコンタクトを形成するとともに青色と白色の光を反射させるように、第１金属層（例えばＮ型領域１２に隣接する金属）が選択される。このような第１金属層は、例えばアルミニウムからなる。いずれか適切な、例えばスパッタリング、蒸着、めっき、又はこれらの工程の組み合わせを含む工程により、Ｎ接点３６は成膜される。

この構造の上に、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、又は蒸着により、誘電体３８が堆積される。誘電体３８がＮ接点３６とＰ接点３３を電気的に分離（アイソレート）する。誘電体３８は、標準フォトリソグラフィック処理によりパターニングされて、さらにＩＣＰエッチング又はＲＩＥにより、Ｎ接点３６とＰ接点３３を露出するようにエッチングされる。誘電体３８は窒化シリコン、酸化シリコン及び酸窒化シリコンを含むいずれか適切な誘電体である。ある実施例では誘電体３８は反射性スタックである。
誘電体３８はＮ接点３６が形成される前または後に形成される。

接合パッド４０ａ及び４０ｂは、Ｎ接点３６、Ｐ接点３３及び、絶縁体３８の上に形成される。よって、接合パッド４０ａ及び４０ｂは、Ｎ接点３６やＰ接点３３を例えばＰＣボード等の他の構造物に接合するのに適した大きな導電パッドに再分配する。接合パッド４０ａは、Ｐ接点３３を介してＰ型領域１６に電気的に接続される。接合パッド４０ｂは、Ｎ接点３６を介してＮ型領域１２に電気的に接続される。接合パッド４０は例えば、銅（Ｃｕ）、又は、スパッタリングによって又はスパッタリングとめっきとの組み合わせによって堆積される例えば、Ｔｉ，ＴｉＷ，Ｃｕ，Ｎｉ，及びＡｕを含む多層スタックとし得る。
接合パッド４０ａ及び４０ｂは、図６、７に示すように、隙間を開けることで、或いは誘電体３８で述べた材料などの固体誘電体によって、電気的に分離され得る。

図７に、Ｎ型領域１２及びＰ型領域１６に電気的に接続された金属接点であるＰ接点３３、Ｎ接点３６が形成された後の図５の構造を示す。図７は、図６の構造の反転である。まずＮ接点３６が形成され、一部のＮ型領域１２と発光領域１４がエッチングされて取り除かれＰ型領域１６を露出させる。そしてＰ接点３３がＰ型領域１６の露出部分の上に形成される。Ｎ接点３６及びＰ接点３３は誘電体層３８により電気的に分離されている。接合パッド４０ａと４０ｂは、それぞれ、Ｐ接点３３とＮ接点３６に接続されている。
金属Ｎ接点３６、金属Ｐ接点３３、誘電体３８、接合パッド４０は、図６を参照して上述したのと同じ方法で作成された同じ材料を用いてよい。

図６も図７もどちらも一つの素子を示していたが、理解されるべきことには、上述のプロセス工程は典型的に、複数の素子を含むウエハ上で行われる。ある実施例では、図６において複数のＮ接点開口部が、そして図７において複数のＰ接点開口部がエッチングされるように、Ｎ接点及びＰ接点が分布され得る。
図８、９、１０、１１及び１２において、図６の素子又は図７の素子どちらかの複数の素子が説明されている。図８、９、１０、１１、及び１２において、半導体構造１３は、図６に示す最上面にあるＰ型領域１６、又は図７に示す最上面にあるＮ型領域１２を有している。同様に、図８、９、１０、１１、及び１２に構造３１として示す金属接点３３、３６、及び誘電体３８は、図６の構成又は図７の構成のように形成されている。

ウエハ上の個々の素子が完成した後、ウエハ全体が検査される。基板２４が波長変換する実施例の場合、ＬＥＤそれぞれの色が、図８に例示する任意の工程でチューニングされ得る。図８の構造は半導体構造１３を含むウエハの一部を有している。図８では、３つの素子４２、４４、４６が描かれている。検査結果に基づき、ウエハ上の個々のＬＥＤダイの色は、検査結果に基づいて素子ごとに存在する波長変換材料の量を調整することで、さらにチューニングされ得る。

もし、ウエハ全体検査にて、素子が所望の波長スペクトルを作成していない場合、波長変換基板（光変換層）である基板２４の厚みが、例えば、追加で波長変換材料を局所的に堆積したり（素子４２と４６）、或いは、アブレーション、エッチング、或いは溶解により、波長変換材料の一部を局所的に取り除いたりする（素子４４）ことによって変更される。必要であれば、所望の波長スペクトルの光が作成されるまで、検査及び波長変換材料の厚みの再調整を数回行うことができる。光変換層の厚みが、ＬＥＤによって作成された光に対応して制御されることで、再現性の高い色を作り出す。さらに、ＬＥＤによって作成された特定の波長に対応して波長変換層の厚みが変更されるので、ウエハにわたってＬＥＤによって生成される光の波長のバラつきを受け入れることができる。従って、望ましくない波長スペクトルを持つ光を生成するとして排斥され得るＬＥＤがいっそう少なくなる。

図９では、１つ以上の接合層２３と接触する面と反対の基板２４の表面４８が、粗面化又はパターン形成することによって、適宜テクスチャー処理されることで、光取り出しが向上され得る。テクスチャー処理は、例えばエッチングやレーザーアブレーション等を含む好適技術によって、又は例えば回折格子又はフレネルレンズ等のレンズである別の構造物を基板２４にラミネートすることによって実行され得る。

図１０において、保護リフトオフポリマー層５２がウエハの上面に成膜され、そして素子のウエハが素子チップに個片化される。それぞれの素子チップは単一の発光ダイオード又は発光ダイオード群を含んでいる。半導体構造１３及び基板２４が一緒にダイシングされるので、図１０、１１及び１２に示すように基板２４は素子よりも幅広にならない。個片化は、例えば、従来からのソーイングによって、又は１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、又は３５５ｎｍ光を用いるレーザーアブレーションによって、もしくは水ジェット切断によって実行される。個片化はまた、（スクライビングと機械的な破断との組み合わせによって実行されてもよく、スクライビングは、たとえば、従来からのソーイングによって、もしくは１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、又は３５５ｎｍ光を用いるレーザーアブレーションによって、もしくは水ジェット切断によって実行されてもよい。

図１１では、任意の反射被膜（反射コーティング）が、素子の上面５６及び側面５４に形成される。例えば、反射被膜は、保護リフトオフポリマー層５２の上面と、保護リフトオフポリマー層５２、接合パッド４０ａ及び４０ｂ、構造３１、半導体構造１３、接合層２３、及び基板２４の側面に形成される。この反射被膜は、例えば、蒸着を含む適切な技法で形成された高反射誘電体スタックである。側面コーティング５４は、それぞれの素子の側面からの光の漏れを削減し、除去する。素子の上面のコーティング５６は、図１２において、接合パッド４０を露出するために保護リフトオフポリマー層５２が取り除かれる際に取り除かれる。
この素子は何らかの適切な構造物、例えばＰＣボードにはんだで取り付けられる。

上述の例ではフリップチップ素子を説明しているが、本発明の構造は、透明なコンタクトを備えて該コンタクトを通じて素子から光が取り出される素子や、上面と底面のコンタクトを備えたバーティカル（縦型）素子を含む、他の素子配置を使用することも可能である。バーティカル素子では、例えば金属充填して接点を収容するため、基板２４の一部が取り除かれている、又は形成されていない。或いは、バーティカル素子での接点は電気伝導基板である基板２４の上に形成されてもよい。上述の例では、光の大半は半導体構造１３から基板２４の方向へ向かう。
ある実施例、例えば、透明接点を有する素子やバーティカル素子では、光の大半は半導体構造１３から基板２４とは反対側の半導体構造１３の表面へ向かい得る。このような実施例では、例えば反射金属などの反射接合層が利用され、基板２４は透明又は不透明とし得る。金属接合層は接点としても利用することもできる。

本発明の実施形態は、従来処理に対して有利な点を提供する。図６及び図７で示した工程（金属接点や誘電体層の形成）よりも前において、半導体構造１３は〜８００℃までの温度で処理されることができる。図６及び図７の工程よりも前に半導体構造１３は基板２４に接合されているので、基板２４は高融点、高屈折率材料で形成されることができる。高融点、高屈折率のガラスは大抵、低融点、低屈折率のガラスよりも低い光吸収率である。低い光吸収率の基板２４を利用することで、素子の性能が向上する。さらに、高温軟化点のガラスは一般的に、低融点ガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）よりもＩＩＩ族窒化物半導体構造１３のＣＴＥにいっそう良好に合致する低めのＣＴＥを有する。その結果の構造物は、低減された内部応力を有し、それにより、半導体構造１３が基板２４に接合される際の高温にもかかわらず、温度サイクル中に構築される応力に起因して構造がクラックしたり剥離したりする傾向を減らすことができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１１ 成長基板
１２ Ｎ型領域
１３ 半導体構造（ＧａＮ）
１４ 発光領域（ＩＩＩ族窒化物発光層、発光層）
１６ Ｐ型領域
１８ 接合層
２０ 支持基板
２２ 光学インピーダンス整合層
２３ 接合層
２４ 基板（第二基板、セラミック基板、波長変換基板、電気伝導基板、光変換層）
３１ 構造
３２ 第１金属層
３３ Ｐ接点（金属Ｐ接点）
３４ 第２金属層
３６ Ｎ接点
３８ 誘電体（誘電体層）
４０、４０ａ、４０ｂ 接合パッド
４２、４４、４６ 素子（半導体発光素子）

Claims (12)

1. 成長基板上に成長された半導体構造を有するウエハを用意し、前記半導体構造は、Ｎ型領域とＰ型領域との間に挟まれたＩＩＩ族窒化物発光層を有し、
   前記ウエハを第２基板に接合し、前記第２基板は、透明であって、ガラス内に置かれた波長変換材料を有し、
   前記成長基板を取り除き、
   前記ウエハを前記第２基板に接合した後、前記ウエハを複数の発光素子へと処理し、該処理は、
   前記Ｐ型領域上に金属接点を形成し、
   前記Ｎ型領域の一部が見えるように、前記発光層と前記Ｐ型領域との一部を取り除き、且つ
   前記発光層と前記Ｐ型領域との一部を取り除いたことにより露出した前記Ｎ型領域の上に金属接点を形成する
   ことを有し、且つ
   前記ウエハを複数の発光素子へと処理した後、且つ前記ウエハをダイシングする前に、前記ウエハを検査し且つ前記検査の結果に応じて前記発光素子夫々に対応する波長変換材料の量を調整する、
   ことを有する方法。
2. 前記第２基板は、１．５よりも高い屈折率を持つ、請求項１記載の方法。
3. 前記調整することは、レーザーアブレーションにより波長変換材料を取り除くことを有する、請求項１記載の方法。
4. 前記調整することは、波長変換材料を追加することを含む、請求項１記載の方法。
5. 前記ウエハを第２基板に接合することは、前記ウエハと前記第２基板とを５００℃よりも高い温度で押し付けることを有する、請求項１記載の方法。
6. 前記調整することの後に、前記ウエハを、単一の発光ダイオードへ、又は発光ダイオードの群へとダイシングすることを更に有する請求項１記載の方法。
7. 前記ウエハをダイシングした後に、前記単一の発光ダイオード又は前記発光ダイオードの群の各々の側面に、反射コーティングを形成することを更に有する請求項６記載の方法。
8. 前記接合することよりも前に、光学インピーダンス整合層を前記半導体構造の上に形成することを更に有する請求項１記載の方法。
9. 前記半導体構造に接合された面とは反対側の前記第２基板の表面をテクスチャー処理することを更に有する請求項１記載の方法。
10. 前記ウエハを前記複数の発光素子へと処理することは、前記成長基板を取り除いた後に行われる、請求項１記載の方法。
11. 当該方法はさらに、前記成長基板を取り除く前に、前記ウエハを支持基板に接合することを有し、前記ウエハを第２基板に接合することは、前記半導体構造が前記支持基板に接合されたまま、前記成長基板を取り除いた後に行われる、請求項１記載の方法。
12. 前記第２基板に接合された面とは反対側の前記半導体構造の表面の上に、反射コンタクトを形成することを更に有する請求項１記載の方法。

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