JP6616888B2 - オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法に関する。
本発明の目的の１つは、動作電圧をデバイスに誘導結合するオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法を提供することである。
この目的は、独立請求項のオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法によって達成される。本発明の有利な構成およびさらなる発展形態は従属請求項の主題である。
オプトエレクトロニクスデバイスの製造方法は、オプトエレクトロニクスデバイスが励起され電磁放射を発するように、オプトエレクトロニクスデバイスの誘導部品によって電流を誘導励起する工程を含む。さらに、製造方法は、オプトエレクトロニクスデバイスの電気光学特性の少なくとも１つを測定する工程と、オプトエレクトロニクスデバイスの出射面に変換材料を載置する工程とを含み、載置される変換材料の量は、電気光学特性の測定から決定される。
このような製造方法によって、オプトエレクトロニクスデバイスの製造時に、オプトエレクトロニクスデバイスの出射特性が所定値に有利に適合されうる。ここで、オプトエレクトロニクスデバイスは、例えば電極などの、検査動作を可能とするためにデバイスから突き出ているコンタクト部を介して外部とコンタクトする必要がないようにすることが可能であり好都合である。誘導部品を介した動作電圧の結合は、コンタクト点として機能する誘導部品がデバイスにおいて封止されたままであり、外部影響から有利に保護されうるように、デバイスのコンタクトを可能とするので好都合である。つまり、オプトエレクトロニクスデバイスの検査動作は、外部回路と直に接触せずに行われ得る。このように、直に接触するコンタクトに伴う電流損失または遮断が避けられうる、または少なくとも低減されうる。誘導結合は、例えば変換材料がデバイスのコンタクト部の少なくとも１つを被覆しているような部品や、製造時にウェハ集合体にあるような部品に好適である。このようなオプトエレクトロニクスデバイスにおける検査動作のための誘導コンタクトは、連続製造の観点から好都合である。
誘導励起のために、時間と共に変化する磁界がオプトエレクトロニクスデバイスに都合よく印加される。
オプトエレクトロニクスデバイスは、例えばＬＥＤチップなどの発光半導体ボディを都合よく含みうる。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、変換材料は、誘導部品による電流の誘導励起前にも、オプトエレクトロニクスデバイスの出射面に載置される。このように変換材料は、電気光学特性が測定される前に出射面にすでに設けられている。電気光学特性の測定後に、測定された電気光学特性が設定値と比較され、それにより決定された追加量の変換材料が載置される。
繰り返し手順によって、電気光学特性の設定値にほぼ到達するまで変換材料の載置が可能となり好都合である。変換材料の量は、電気光学特性における特定の設定値を得るための必要量よりもわずかに少ない量で常に載置されるので好都合である。変換材料は単層または複層で載置されうる。さらなる工程で、変更された電気光学特性が検査動作において再び測定され、電気光学特性の設定値を得るために不足している変換材料の量との差が決定される。さらなる工程で、変換材料の量との差よりもわずかに少ない量が載置される。変換材料は、例えばシリコーン変換材の混合物である。このような手順が、オプトエレクトロニクスデバイスの電気光学特性が許容範囲内となるまて繰り返される。過剰な変換材料を後に除去することを有利に避けるようにしているので、電気光学特性を得るために必要量以上の変換材料を載置することが避けられ好都合である。載置の繰り返し数は、製造方法の精度およびその結果としての製造公差の直接的な尺度である。
変換材料は、例えば量子ドット、量子細線、または多色蛍光体などを含み、複数の変換材料を同時に載置することも可能である。さらに、例えばＴｉＯ２またはＳｉＯ２などの散乱材料、およびシリコーン、Ｏｒｍｏｃｅｒ（登録商標）、エポキシド、またはガラスなどのマトリクス材料が変換材料と共に載置されることも可能である。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、電気光学特性は、発せられる放射の色位置であって、載置される変換材料の量は、デバイスから発せられる放射の色位置が製造公差の範囲内において一定の設定値となるように選択される。
変換材料の載置のために、色位置を得るための必要量よりわずかに少ない量が常に載置されるので、たとえ載置の繰り返し数を多くしても、色位置の設定値は正確には得られない。しかしながら、繰り返し工程数を増やすことで、製造公差を低く維持することが可能であり好都合である。例えばＣＩＥ色度図における特定の色位置は、デバイスの製造時における誘導励起によるデバイスの検査動作によって有利に得られる。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、オプトエレクトロニクスデバイスは、第１の領域と第２の領域とを有する発光半導体ボディを含んでおり、第１の領域および第２の領域は出射面を有しており、第１の領域と第２の領域とは電気的に相互接続されており、誘導部品を介して時間と共に変化する交流電磁場を発生させることで、交流電圧がオプトエレクトロニクスデバイスに結合される。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、第１の領域と第２の領域とは互いに逆並列に相互接続されており、誘導部品は、第１の領域および第２の領域と並列に相互接続されている。
第１の領域と第２の領域とを含む発光半導体ボディは、第１の領域と第２の領域とが互いに空間的に隔てられ、それぞれが半導体ボディのキャリアから離れた出射面を有するように有利に形成されうる。キャリアは、片面において半導体ボディを覆い、かつ部分的に埋め込む成形体であると好都合でありうる。成形体はポッティング材料でありうる。さらにオプトエレクトロニクスデバイスは、半導体ボディのキャリアに対向する発光半導体ボディの面の第１の領域および第２の領域に配置された導電路と、第１の電気相互接続構造および第２の電気相互接続構造とを含むことが好ましい。ここで第１の電気相互接続構造および第２の電気相互接続構造は、第１の電気相互接続構造および第２の電気相互接続構造によって第１の領域と第２の領域とが逆並列に都合よく相互接続されるように、それぞれ第１の領域と第２の領域とを共に導電接続し、かつ導電路によって共に導電接続されている。第１の電気相互接続構造、第２の電気相互接続構造、および導電路は、例えばキャリアに対向する発光半導体ボディの面において成形体によって完全に覆われている。導電路は、誘導部品を都合よく構成する。
第１の領域は、半導体ボディに導入された分離溝によって第２の領域から都合よく隔てられうる。半導体ボディは、活性領域を含む半導体領域を有しうる。分離溝は、例えば半導体領域を完全に貫通してキャリア内に延在しうる。さらに、第１の領域および第２の領域は、それらの出射面が同じ方向を向くように構成されている。変換材料は、製造工程時に、第１の領域および第２の領域の出射面に載置されると好都合である。
第１の電気相互接続構造および第２の電気相互接続構造は、第１の領域が第２の領域と電気接続されるように、半導体ボディに配置されている。これは、相互接続構造がキャリアに対向する面で分離溝にかかり、第１の領域の一部分および第２の領域の一部分に配置されることにより都合よく得られる。ここで相互接続構造は、半導体ボディの半導体領域を電気的に接触している。したがって、第１の相互接続構造は、第１の領域を第２の領域に電気的に接続し、第２の相互接続構造は、第２の領域を第１の領域に電気的に接続している。このように、上記領域および相互接続構造によって閉回路が有利に形成され、上記領域は互いに逆並列に相互接続される。例えば、第１の領域のｎ型半導体領域が、第１の相互接続構造によって第２の領域のｐ型半導体領域と接続され、第１の領域のｐ型半導体領域が、第２の相互接続構造によって第２の領域のｎ型半導体領域と接続される。あるいは、逆のｎ型およびｐ型の接続もそれぞれ可能である。
誘導部品は、外部磁場による誘導電流結合で有利に機能する。ここで誘導部品は、時間と共に変化する誘導結合磁場によって、第１の相互接続構造と第２の相互接続構造との間にそれ自体も時間と共に変化する電位を発生させる。
半導体ボディにおいて発光を生じるために、誘導部品を介して交流電流が結合される場合、第１の領域および第２の領域は都合よく逆並列に接続されている。つまり、誘導電流の方向に応じて、一方の領域が導電方向においてダイオードとして機能し、他方の領域が非導電方向においてダイオードとして機能する。電圧の位相反転の際には、回路は逆に動作する。このようにオプトエレクトロニクスデバイスは、誘導結合される交流電流によって有利に動作されうる。
外部との接触が好都合に必要でないので、相互接続構造および導電路は、成形体によって覆われ露出していない。
誘導励起のために、例えば励振コイルなどのさらなる誘導要素が誘導部品の近くに都合よく載置され、例えば励振コイルにおける交流電流によって、交流電磁場を介してオプトエレクトロニクスデバイスに交流電圧を有利に誘導する。
オプトエレクトロニクスデバイスは、内部で電圧を発生させるために導電路のみを含み、完成形態において誘導的に動作しうる、または外部から接触可能な電極を含み、オプトエレクトロニクスデバイスは完成すると電極を介して動作しうる。誘導部品は、導電路に加えてさらにオプトエレクトロニクスデバイスに存在してもよい、または導電路自体が検査動作のための誘電部品であってもよい。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、誘導部品は１巻以上のコイルを含む。
外部から印加される磁場の磁束が、誘導部品によって少なくとも部分的に一定の領域内に囲まれるように、オプトエレクトロニクスデバイスにおいて誘導部品が有利に実現される。これは、１巻以上のコイルという誘導部品の形状によって、有利に実現される。外部磁場は、少なくとも誘導部品によって囲まれる上記領域のサイズであると都合がよい。これは、少なくとも誘導部品によって囲まれる上記領域のサイズである磁束のための断面積を有する励振コイルによって有利に実現されうる。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、誘導部品は封止材で覆われている。誘導部品はこのように、完全にオプトエレクトロニクスデバイス内に構成されうる。
検査動作のための誘導部品は、誘導部品をオプトエレクトロニクスデバイスに実装した後に、オプトエレクトロニクスデバイスが固定されうる、または周囲から分離されうるような、オプトエレクトロニクスデバイスの領域に配置されることが好都合である。これは、例えば誘導部品が成形体またはポッティング混合物で覆われるような、封止材によって有利に実現される。有害な環境影響を抑制するために周囲から封止される必要のあるオプトエレクトロニクスデバイスにおいては、検査動作のための直接の電気接触が困難であり、電圧の誘導結合が有利であることが分かっている。
製造方法の一実施形態によれば、オプトエレクトロニクスデバイスは、複数のオプトエレクトロニクスデバイスを含むウェハ集合体で製造される。
複数のオプトエレクトロニクスデバイスは、集合体で有利に製造されうる。ここで、デバイスの出射面は製造時に変換材料で覆われうる。誘導部品は、オプトエレクトロニクスデバイスがウェハ集合体にある間に、またはウェハ集合体で製造されている間にオプトエレクトロニクスデバイスに接続されると都合がよい。誘導コンタクトは、ウェハレベルでそれぞれのデバイスに導かれる必要のある追加の導電路なしに、電圧をデバイスに有利に結合しうる。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、ウェハ集合体は、複数のオプトエレクトロニクスデバイスに個片化される。
ウェハ集合体の個々のオプトエレクトロニクスデバイスへの個片化は、例えばエッチング、のこ挽き、またはレーザ切断で行われうる。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、誘導部品は、単一のオプトエレクトロニクスデバイスに延在しており、ウェハ集合体の個片化後に元のままである。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、誘導部品は、それぞれオプトエレクトロニクスデバイスを超えて延在しており、ウェハ集合体の個片化時に切断される。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、誘導部品は、複数のオプトエレクトロニクスデバイスと電気的に相互接続されており、複数のオプトエレクトロニクスデバイスおいて電流が励起される。
誘導部品は、オプトエレクトロニクスデバイスの個片化される領域内に、またはその領域を超えて都合よく存在しうる。つまり、オプトエレクトロニクスデバイスのちょうど１つが、好都合にはコイルとして、誘導部品のちょうど１つに割り当てられている。誘導部品がオプトエレクトロニクスデバイスの個片化される領域内のみに位置する場合には、都合よく個片化によって誘導部品が破壊されないので、個片化後にさらなる誘導動作が可能である。その製造方法のために都合よく単一のオプトエレクトロニクスデバイスを超えて延在する誘導部品の場合には、誘導部品が２つ以上のオプトエレクトロニクスデバイスに、またはウェハのサブ領域に延在することが可能であり有利である。オプトエレクトロニクスデバイスの１つを超えて延在する誘導部品の載置は、製造工程が完了していないならば、デバイスのウェハ集合体においてのみ可能である。
さらに、単一のオプトエレクトロニクスデバイス内に位置する、または複数のオプトエレクトロニクスデバイスに延在する誘導部品を複数のオプトエレクトロニクスデバイスに接続し、同時に検査動作を行うことが可能である。
製造方法の少なくとも一実施形態によれば、電気光学特性は、オプトエレクトロニクスデバイスによって発せられる放射の輝度またはスペクトルである。
さらなるスペクトル特性も都合よく、測定する電気光学特性となりうる。それぞれの電気光学特性に応じて、繰り返し工程において散乱材料またはフィルター材料などが変換材料と共に都合よく載置されうる。
上記オプトエレクトロニクスデバイス、ならびにオプトエレクトロニクスデバイスの製造方法および動作方法を、例示的な実施形態および関連する各図を参照しながら以下にさらに詳細に説明する。
同一、または同一に作用する要素には、各図において同一の参照符号が付与されている。各図に示す部品および部品相互のサイズ比は、縮尺通りであると考えるべきでない。
図１は、第１の領域３０と第２の領域３１とを有するオプトエレクトロニクスデバイス１０の平面図を示す。平面図は、キャリアまたは封止材に対向する側の平面図であり、有利には出射面から離れている側の平面図である。第１の領域３０および第２の領域３１は、分離溝３２によって互いに分離されている。第１の電気相互接続構造５ａおよび第２の電気相互接続構造５ｂが、それぞれ分離溝３２にかかり、それぞれ第１の領域３０の一部分および第２の領域３１の一部分に配置されるように、半導体ボディに配置されている。このため、例えば第１の相互接続構造５ａが第１の領域３０のｐ型半導体領域を第２の領域３１のｎ型半導体領域に接続し、第２の電気相互接続構造５ｂが第１の領域３０のｎ型半導体領域を第２の領域３１のｐ型半導体領域に接続することが可能となり、これらの領域が逆並列に相互接続される。さらに図１は、第１の領域３０および第２の領域３１に配置され、分離溝３２にかかり、かつ第１の相互接続構造５ａを第２の相互接続構造５ｂに接続する、誘導部品４としての導電路を示している。誘導部品４は、平面形態であると好都合である。誘導部品４は、１巻以上を有し、デバイス１０に交流電流を誘導結合するためのコイルとして機能する。ここで誘導部品４は、第１の領域３０および第２の領域３１と並列に接続されている。
あるいは、分離溝３２が存在せず、領域を１つだけ有する半導体ボディを構成することも可能である。
図２は、製造時におけるオプトエレクトロニクスデバイス１０を示す。検査動作において、誘導部品４を介して交流電流がオプトエレクトロニクスデバイス１０に結合される。オプトエレクトロニクスデバイス１０は、図１にしたがって互いに逆並列に相互接続された２つの領域３０，３１を有して構成されている。図２は、図１のＡ線に沿ったオプトエレクトロニクスデバイス１０の断面を示している。第１の領域３０および第２の領域３１はそれぞれ、ｎ型半導体領域６ａと、ｐ型半導体領域６ｃと、活性領域６ｂとを含む半導体領域６を有している。第１の電気相互接続構造５ａは、第１の領域３０のｎ型半導体領域６ａを第２の領域のｐ型半導体領域６ｃに接続する。これは、第１の領域３０においてｎ型半導体領域６ａの下に位置する活性領域６ｂとｐ型半導体領域６ｃとを端部で絶縁された貫通ビアによって都合よく貫通する、第１の電気相互接続構造５ａによって実現される。あるいは、領域３０の外側において貫通ビアを設けずにｎ型半導体領域６ａにコンタクトを導くことが可能である。分離溝３２の内側に電気絶縁材を含むと好都合である。第１の電気相互接続構造領域５ａによる、領域３０，３１における半導体領域６ａ，６ｃの接触は、逆にすることも可能である。ｎ型半導体領域６ａおよびｐ型半導体領域６ｃの配置を逆にすることも可能である。
さらに、第１の電気相互接続構造５ａは、例えば半導体ボディから離れた底部で誘導部品４と接続されている。成形体がポッティング混合物の形態でキャリア２０を形成しており、第１の電気相互接続構造５ａおよび誘導部品４は成形体に埋め込まれ、成形体で覆われている。
領域３０，３１はそれぞれ、キャリア２０から離れた出射面１を有する。半導体ボディは、出射面１から領域３０，３１を介して、交流電圧の各位相に応じて交互に放射２を発する。
ここでオプトエレクトロニクスデバイス１０は、例えば電極などの、検査動作を行うためにデバイスから突き出ているコンタクト部を介して外部と接触する必要がないようにすることが可能であり好都合である。誘導部品４を介した動作電圧の結合は、接触点として機能する誘導部品４が、オプトエレクトロニクスデバイス１０において封止されたままで外部影響から有利に保護されうるように、オプトエレクトロニクスデバイス１０との接触を可能とするので都合がよい。
繰り返し手順によって、電気光学特性の設定値にほぼ到達するまで変換材料３の出射面１への載置が可能となり好都合である。変換材料３は、電気光学特性における特定の設定値を得るための必要量よりもわずかに少ない量で常に載置されるので好都合である。変換材料３は単層または複層で載置されうる。さらなる工程で、変更された電気光学特性が検査動作において再び測定され、電気光学特性の設定値を得るために不足している変換材料３との量の差が決定される。
変換材料３は、例えば量子ドット、量子細線、または多色蛍光体などを含み、複数の変換材料３を同時に載置することも可能である。さらに、例えばＴｉＯ２またはＳｉＯ２などの散乱材料、およびシリコーン、Ｏｒｍｏｃｅｒ（登録商標）、エポキシド、またはガラスなどのマトリクス材料が変換材料３と共に載置されることも可能である。
図３ａは、相互接続構造５ａ，５ｂを有するウェハ集合体におけるオプトエレクトロニクスデバイス１０の配置の概略的な平面図であり、誘導部品４は単一の各オプトエレクトロニクスデバイス１０を超えて延在している。ウェハの個片化後に誘導部品４は分割される。あるいは、誘導部品４が、オプトエレクトロニクスデバイス１０の個片化される領域内にのみに都合よく延在することも可能である。つまり、オプトエレクトロニクスデバイス１０のちょうど１つが、ウェハの個片化で分割されずに個片化されたデバイスで動作し続けることが可能な、誘導部品４のちょうど１つに関連づけられうる。ここで、オプトエレクトロニクスデバイス１０は、図１におけるように領域化されていないことが可能であると都合がよい。
図３ｂは、誘導部品４がウェハの複数のサブ領域に延在する配置を示している。ここで誘導電流結合のために、磁場で囲まれるより大きな外周およびより大きな面積を有する外部励振コイルを用いることが可能である。さらに、誘導励起されず、したがっていかなる誘導部品４も備えていないさらなるオプトエレクトロニクスデバイス１０が、このようなウェハ集合体に含まれている。
本発明は、例示的な実施形態を用いた説明に限定されない。むしろ本発明は、いかなる新たな特徴およびいかなる特徴の組み合わせを包含し、たとえこれらの特徴またはその組み合わせ自体が本願特許請求項または例示的な実施形態に明示的に記述されていなくても、本発明は特に本願特許請求項におけるいかなる特徴の組み合わせも包含する。
本出願は、独国特許出願第１０２０１５１１５７０６．３号の優先権を主張するものであり、この文書の開示内容は参照により本明細書に援用される。
Claims (13)
- オプトエレクトロニクスデバイス（１０）の製造方法であって、
前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）が励起され電磁放射（２）を発するように、前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）の誘導部品（４）によって電流を誘導励起する工程と、
前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）の電気光学特性の少なくとも１つを測定する工程と、
前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）の出射面（１）に変換材料（３）を載置する工程と、を含み、載置される前記変換材料（３）の量は、前記電気光学特性の測定から決定され、
前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）は、第１の領域（３０）と第２の領域（３１）とを有する発光半導体ボディを含んでおり、前記第１の領域（３０）および前記第２の領域（３１）は出射面（１）を有しており、前記第１の領域（３０）と前記第２の領域（３１）とは電気的に相互接続されており、前記誘導部品（４）を介して時間と共に変化する交流電磁場を発生することで、交流電圧が前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）に結合される、
製造方法。 - 前記変換材料（３）は、前記誘導部品（４）による前記電流の誘導励起前にも、前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）の前記出射面（１）に載置される、請求項１に記載の製造方法。
- 前記電気光学特性は、発せられる前記電磁放射（２）の色位置であって、載置される前記変換材料（３）の量は、前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）から発せられる前記電磁放射（２）の前記色位置が製造公差の範囲内において一定の設定値となるように選択される、請求項１または２に記載の製造方法。
- 前記第１の領域（３０）と前記第２の領域（３１）とは互いに逆並列に相互接続されており、前記誘導部品（４）は、前記第１の領域（３０）および前記第２の領域（３１）と並列に相互接続されている、請求項１から３の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記誘導部品（４）は、１巻以上のコイルを含む、請求項１から４の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記誘導部品（４）は、封止材で覆われている、請求項１から５の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）は、複数のオプトエレクトロニクスデバイス（１０）を含むウェハ集合体で製造される、請求項１から６の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記ウェハ集合体は、複数のオプトエレクトロニクスデバイス（１０）に個片化される、請求項７に記載の製造方法。
- 前記誘導部品（４）は、単一のオプトエレクトロニクスデバイス（１０）に延在しており、前記ウェハ集合体の個片化後に元のままである、請求項７または８に記載の製造方法。
- 前記誘導部品（４）は、それぞれ前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）を超えて延在しており、前記ウェハ集合体の個片化時に切断される、請求項７または８に記載の製造方法。
- 前記誘導部品（４）は、複数のオプトエレクトロニクスデバイス（１０）と電気的に相互接続されており、複数のオプトエレクトロニクスデバイス（１０）において電流が励起される、請求項１０に記載の製造方法。
- 前記電気光学特性は、前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）によって発せられる前記電磁放射（２）の輝度またはスペクトルである、請求項１から１１の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記オプトエレクトロニクスデバイス（１０）は、ポッティング混合物の形態のキャリア（２０）、又は、前記誘導部品（４）が埋め込まれる封止材を含む、請求項１から１２の何れか１項に記載の製造方法。
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