(57)【要約】      （修正有）【課題】ＧａＮ  ＬＥＤのような半導体デバイスを、サファイアのような絶縁基板上に製作する方法。【解決手段】半導体層１２０は、通常の技術を使用して絶縁基板上に作られる。誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングによって、個々のデバイスの境界を画定するトレンチが、半導体層を通して絶縁基板中に形成されるのが好ましい。第１の支持構造２００が半導体層に取り付けられる。硬い基板は、好ましくは導電性である第２の支持構造で置き換えられ、第１の支持構造が除去される。次に、好ましくは第２の支持構造を通してエッチングして、個々のデバイスはダイシングされる。保護フォトレジスト層１９６は、第１の支持構造が付着しないように半導体層を保護することができる。導電性下部コンタクト１９２（場合によっては、反射性）を、第２の支持構造と半導体層の間に挿入することができる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦形デバイスであって、
第１の表面および第２の表面を有する導電性付着構造体と、
前記第１の表面に形成された導電性厚膜支持体と、
上部電気コンタクトを有する、前記導電性付着層の上に位置づけされた半導体デバイスとを備え、
前記導電性厚膜と前記上部電気コンタクトの間を電流が流れることができる縦形デバイス。
【請求項２】
さらに、前記第２の表面と前記半導体デバイスの間に配置された反射コンタクト構造を含む、請求項１に記載の縦形デバイス。
【請求項３】
前記反射コンタクト構造が、チタン層を含む、請求項２に記載の縦形デバイス。
【請求項４】
前記反射コンタクト構造が、アルミニウム層をさらに含む、請求項３に記載の縦形デバイス。
【請求項５】
前記半導体デバイスが、前記第２の表面に隣接したバッファ層を含む、請求項１に記載の縦形デバイス。
【請求項６】
前記導電性付着構造体が、Ｃｒ付着層を含む、請求項１に記載の縦形デバイス。
【請求項７】
前記導電性付着構造体が、Ａｕ付着層をさらに含む、請求項６に記載の縦形デバイス。
【請求項８】
前記厚膜支持体は、厚さが１００ミクロンよりも小さい、請求項１に記載の縦形デバイス。
【請求項９】
前記厚膜支持体が、ＣｕまたはＡｌを含む、請求項８に記載の縦形デバイス。
【請求項１０】
導電性付着層の上の上部電気コンタクト、およびエピタキシャルバッファ層を有する発光デバイスと、
前記エピタキシャルバッファ層に隣接した第１の側、および第２の側を有する導電性付着構造体と、
前記第２の側に形成された導電性厚膜とを備え、
前記導電性厚膜と前記上部電気コンタクトの間を電流が流れることができる縦形発光デバイス。
【請求項１１】
前記エピタキシャルバッファ層が、エピタキシャルＧａＮ層を備える、請求項１０に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１２】
前記バッファ層上にｎ−ＧａＮ層を、前記ｎ−ＧａＮ層上に能動層を、前記能動層上にｐ−ＧａＮ層をさらに含み、前記上部電気コンタクトが少なくとも前記ｐ−ＧａＮ層上に設けられたｐ型コンタクトを含む、請求項１１に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１３】
前記能動層が、ＡｌＩｎＧａＮを含む、請求項１２に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１４】
前記能動層が、量子井戸を含む、請求項１３に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１５】
前記上部電気コンタクトが、さらに、前記ｐ型コンタクトと前記ｐ−ＧａＮ層の間に配置されたｐ透明コンタクトを備える、請求項１２に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１６】
前記エピタキシャルバッファ層と前記導電性付着構造体の間に配置された反射構造をさらに含む、請求項１１に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１７】
前記反射コンタクト構造が、チタン層を含む、請求項１６に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１８】
前記反射コンタクト構造が、アルミニウム層をさらに含む、請求項１７に記載の縦形発光デバイス。
【請求項１９】
前記導電性付着構造体が、Ｃｒ付着層を含む、請求項１０に記載の縦形発光デバイス。
【請求項２０】
前記導電性付着構造体が、Ａｕ付着層をさらに含む、請求項１９に記載の縦形発光デバイス。
【請求項２１】
前記厚膜支持体は、厚さが約１００ミクロンよりも小さい、請求項１０に記載の縦形発光デバイス。
【請求項２２】
前記厚膜支持体が、ＣｕまたはＡｌを含む、請求項２１に記載の縦形発光デバイス。
【請求項２３】
半導体デバイスを製造する方法であって、
複数の半導体層を絶縁性基板の上にエピタキシャル成長するステップと、
前記複数の半導体層を通して、複数の個々の半導体デバイスを画定するように前記絶縁性基板中にトレンチを形成するステップと、
第１の電気コンタクトを各個々の半導体デバイスに形成するステップと、
第１の支持構造を前記第１の電気コンタクトの上に取り付けるステップと、
前記絶縁基板を前記エピタキシャル半導体層から除去するステップと、
前記除去された絶縁性基板の代わりに導電性の第２の支持構造を取り付けるステップと、
前記第１の支持構造を除去するステップとを備える方法。
【請求項２４】
さらに、前記トレンチと位置合わせして前記導電性の第２の支持構造を通してエッチングするステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、個々の半導体デバイスを分離することを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
個々の半導体デバイスの分離が、前記トレンチに応力を加えて行なわれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
個々の半導体デバイスの分離が、鋸引きで行なわれる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
複数の半導体層の前記絶縁性基板上へのエピタキシャル成長が、ＧａＮバッファ層をサファイア基板上に形成することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
トレンチが、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ  ＲＩＥ）を使用して形成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
第１の支持構造の前記第１の電気コンタクト上への取り付けが、フォトレジスト層を前記第１の電気コンタクトの上に形成しそれから第１の支持構造を前記フォトレジスト層に結合することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
取り付けが、エポキシ接着剤を使用して行なわれる、請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記絶縁性基板の前記エピタキシャル半導体層からの除去が、レーザリフトオフを使用して行なわれる、請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
レーザリフトオフが、
真空チャックの前記絶縁性基板への取り付け、
前記真空チャックおよび絶縁性基板を通してレーザ光を放射して、少なくとも１つのエピタキシャル半導体層を加熱すること、および、
前記絶縁性基板が前記エピタキシャル半導体層から離れるまで、レーザ照射中に前記絶縁性基板を前記エピタキシャル半導体層から取り外す方向のバイアス力を加えること、によって行なわれる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の支持構造の取り付けが、前記エピタキシャル半導体層に付着構造体を形成するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２の支持構造の取り付けが、前記付着構造体に導電性の第２の支持構造を形成するステップをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記付着構造体の形成が、Ｃｒ付着層の形成を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
前記付着構造体の形成が、Ａｕ付着層の形成をさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
導電性の第２の支持構造を形成するステップが、厚さが約１００ミクロンよりも小さい導電性の第２の支持構造を形成する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
導電性の第２の支持構造を形成するステップが、Ｃｕの導電性の第２の支持構造を形成する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
導電性の第２の支持構造を形成するステップが、Ａｌの導電性の第２の支持構造を形成する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
導電性の第２の支持構造を形成するステップが、前記付着構造体と前記エピタキシャル半導体層の間に配置された反射層を形成するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の支持構造を除去することが、加熱とリフトオフのステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４３】
発光ダイオードの製造方法であって、
絶縁性基板上にＧａＮバッファ層、前記ＧａＮバッファ層上に第１のドープされたＧａＮ層、前記第１のドープされたＧａＮ層上に能動層、および前記能動層上に第２のＧａＮ層を含んだ複数の半導体層を、前記絶縁性基板上に形成するステップと、
前記複数の半導体層を通して、複数の個々の発光ダイオードを画定するように前記絶縁性基板中にトレンチを形成するステップと、
第１の電気コンタクトを各個々の発光ダイオードに形成するステップと、
第１の支持構造を前記個々の発光ダイオードに取り付けるステップと、
前記絶縁性基板を前記複数の半導体層から除去するステップと、
前記除去された絶縁性基板の代わりに導電性の第２の支持構造を取り付けるステップと、
前記第１の支持構造を除去するステップとを備える方法。
【請求項４４】
前記絶縁性基板がサファイアである、請求項４３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４５】
前記能動層が、ＡｌＩｎＧａＮを含む、請求項４３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項４６】
さらに、前記トレンチと位置合わせして前記導電性の第２の支持構造を通してエッチングするステップを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
さらに、個々の半導体デバイスを分離することを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
トレンチが、誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ  ＲＩＥ）を使用して形成される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
第１の支持構造を前記個々の発光ダイオードの上に取り付けることが、フォトレジスト層を前記個々の発光ダイオードの上に形成しそれから前記第１の支持構造を前記フォトレジスト層に結合することを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
結合することが、エポキシを使用して行なわれる、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記絶縁性基板を除去することが、レーザリフトオフで行なわれる、請求項３３に記載の方法。
【請求項５２】
レーザリフトオフが、
真空チャックを前記絶縁性基板に取り付けること、
前記真空チャックおよび絶縁性基板を通してレーザ光を放射して、少なくとも１つの半導体層を加熱すること、および、
前記絶縁性基板が離れるまで、レーザ照射中に、前記絶縁性基板を取り外す傾向があるバイアス力を加えること、によって行なわれる、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記導電性の第２の支持構造を取り付けることが、導電性付着構造体を形成するステップを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項５４】
前記導電性の第２の支持構造を取り付けることが、さらに、前記導電性の第２の支持構造を前記導電性付着構造体上に形成するステップを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記導電性付着構造体を形成することが、Ｃｒ付着層を形成することを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項５６】
前記導電性付着構造体を形成することが、Ａｕ付着層を形成することをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記導電性の第２の支持構造を形成する前記ステップが、厚さが約１００ミクロンより小さい導電性の第２の支持構造を形成する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
導電性の第２の支持構造を形成する前記ステップが、Ｃｕの導電性の第２の支持構造を形成する、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
導電性の第２の支持構造を形成する前記ステップが、Ａｌの導電性の第２の支持構造を形成する、請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
導電性の第２の支持構造を形成する前記ステップが、前記付着構造体と前記エピタキシャル半導体層の間に配置された反射層を形成するステップを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項６１】
前記第１の支持構造を除去することが、加熱とリフトオフのステップを含む、請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製作に関する。より詳細には、本発明は、金属支持膜を使用して縦方向デバイスを製作する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（「ＬＥＤ」）は、電流を光に変換する良く知られている半導体デバイスである。ＬＥＤが放射する光の色（波長）は、ＬＥＤを製作するために使用される半導体材料に依存する。それは、放射光の波長が半導体材料のバンドギャップエネルギーに依存するからである。このバンドギャップエネルギーは、価電子帯電子と伝導帯電子のエネルギー差を表す。
【０００３】
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、ＬＥＤ研究者から非常に注目された。その理由の１つは、ＧａＮをインジウムと組み合わせて、緑色、青色および白色の可視光を放射するＩｎＧａＮ／ＧａＮ半導体層を生成することができることである。波長制御できることによって、ＬＥＤ半導体設計者は、有益なデバイス特性を実現するように材料特性を調整することができる。例えば、ＧａＮで、ＬＥＤ半導体設計者は、フルカラー表示装置および光記録で有益な青色ＬＥＤおよび青色レーザダイオードを作ることができ、さらに白熱灯に取って代わることができる白色ＬＥＤを作ることができる。
【０００４】
前述および他の長所のために、ＧａＮをベースにしたＬＥＤの市場は急速に成長している。したがって、１９９４年の市場導入以来、ＧａＮをベースにした光電子デバイス技術は急速に発展している。ＧａＮ発光ダイオードの効率は白熱灯の効率に優り、今や蛍光灯の効率と同等であるので、ＧａＮをベースにしたＬＥＤの市場は急速な成長を持続すると思われる。
【０００５】
ＧａＮデバイス技術の急速な進歩にもかかわらず、ＧａＮデバイスは多くの用途で余りにも高価である。この理由の１つは、ＧａＮをベースにしたデバイスを製造するコストが高いことであり、そして次に、このことは、ＧａＮエピタキシャル層の成長および、その後、完成されたＧａＮをベースにしたデバイスをダイシングすることの困難さに関係している。
【０００６】
ＧａＮをベースにしたデバイスは、一般に、サファイア基板上に作られる。その理由は、サファイアウェーハはＧａＮをベースにしたデバイスの大量製造に適した寸法のものが市場で入手でき、サファイアは高品質ＧａＮエピタキシャル層成長を支え、さらにサファイアの温度処理に耐える能力が高いからである。一般に、ＧａＮをベースにしたデバイスは、厚さが３３０ミクロンか４３０ミクロンかどちらかで直径が２”のサファイアウェーハ上に作られる。そのような直径で、数千の個別デバイスの製作が可能になり、厚さは、過剰なウェーハ反りのないデバイス製作を支えるのに十分である。さらに、サファイア結晶は、化学的および熱的に安定であり、高温製作プロセスを可能にする高い溶融温度を有し、高い結合エネルギー（１２２．４Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を有し、さらに、高誘電率を有する。化学的には、サファイアは結晶酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３である。
【０００７】
サファイア上の半導体デバイスの製作は、一般に、金属酸化物化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ）または分子線エピタキシ（ＭＢＥ）を使用して、サファイア基板上にｎ−ＧａＮエピタキシャル層を成長することで行なわれる。そのとき、ＧａＮ  ＬＥＤのような複数の個別デバイスが、通常の半導体加工技術を使用して、エピタキシャル層に製作される。個々のデバイスが製作された後で、個々のデバイスがサファイア基板からダイシングされる。しかし、サファイアは非常に硬く、化学的に耐性があり、さらに自然劈開角を有しないので、サファイア基板はダイシングし難い。実際、ダイシングするには、一般に、機械研削、研磨、および／またはバフ研磨によって、サファイア基板を約１００ミクロンまで薄くすることが必要である。留意すべきことであるが、そのような機械的なステップは時間と費用がかかり、さらにそのようなステップでデバイス歩留りが低下する。薄くした後でも、サファイアは依然としてダイシングするのが困難である。したがって、薄くしバフ研磨した後で、通常、サファイア基板は支持テープに貼り付けられる。そして、ダイアモンド鋸または針で、けがき線を個々のデバイスの間に形成する。そのようなけがきでは、一般に、１つの基板を処理するのに少なくとも３０分かかり、さらにいっそう製造コストが高くなる。その上、けがき線は、その後でダイシングができるように比較的広くなければならないので、デバイス歩留りが下がり、さらにいっそう製造コストが高くなる。けがきの後で、サファイア基板は、けがき線から伝わり後で個々の半導体デバイスをダイシングする応力クラックを生成するように、ゴムローラを使用して圧延される。この機械加工で、歩留りはさらにいっそう下がる。
【０００８】
サファイア基板または一般に他の絶縁基板から個々のデバイスをダイシングするという前述の問題に加えて、サファイア基板または他の絶縁基板には他の不利点がある。注目すべきことには、サファイアは絶縁物であるので、サファイア基板（または、他の絶縁基板）を使用するとき利用できるデバイス形態は限られている。実際には、横方向と縦方向の２つのデバイス形態があるだけである。横形では、電流を注入するために使用される金属電気コンタクトは、両方とも上面にある。縦形では、基板が除去され、一方の金属コンタクトが上面にあり、他方のコンタクトは下面にある。
【０００９】
図１Ａおよび１Ｂは、サファイア基板２２に作られた代表的なＧａＮをベースにした横方向ＬＥＤ２０を示す。ここで特に図１Ａに示すように、ｎ−ＧａＮバッファ層２４が基板２２上に形成される。比較的厚いｎ−ＧａＮ層２６がバッファ層２４の上に形成される。それから、アルミニウム−インジウム−窒化ガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）またはＩｎＧａＮ／ＧａＮの複数の量子井戸を有する能動層２８が、ｎ型ＧａＮ層２６の上に形成される。そして、ｐ−ＧａＮ層３０が能動層２６上に形成される。それから、透明導電層３２がｐ−ＧａＮ層３０の上に形成される。透明導電層３２は、Ｒｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕまたはインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）のような任意の適切な材料で作ることができる。それから、ｐ型電極３４が、透明導電層３２の１つの面に形成される。適切なｐ型電極材料には、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／ＮｉおよびＰｔがある。次に、パッド３６が、ｐ型電極３４の上に形成される。有利には、パッド３６はＡｕである。透明導電層３２、ｐ−ＧａＮ層３０、能動層２８およびｎ−ＧａＮ層２６の一部が、段状部を形成するようにエッチングされる。ＧａＮをウェットエッチングすることが困難なために、通常ドライエッチングを使用して段状部が形成される。このエッチングには、追加のリソグラフィプロセスおよび剥離プロセスが必要である。さらに、多くの場合、ドライエッチングプロセス中に、ＧａＮ段状部表面にプラズマ損傷を受ける。段状部にｎ電極パッド３８（通常、Ａｕ）およびパッド４０を形成して、ＬＥＤ２０が完成する。
【００１０】
図１Ｂは、ＬＥＤ２０の上面図を示す。図から分かるように、両方の金属コンタクト（３６と４０）がＬＥＤの同じ側にあることで光の放射に使用できる表面積がかなり少なくなる点で、ＧａＮをベースにした横方向ＬＥＤは、大きな欠点を有する。図１Ｂに示すように、金属コンタクト３６および４０は物理的に互いに接近している。さらに、前に言及したように、パッド３６は、多くの場合にＡｕである。外部ワイヤボンドがパッド３６および４０に取り付けられるとき、Ａｕは広がることが多い。Ａｕの広がりで、電気コンタクトは互いにさらにいっそう近くなる。そのような接近して配置された電極３４は、ＥＳＤの問題を非常に受けやすい。
【００１１】
図２Ａおよび２Ｂは、サファイア基板の上に形成され後でそのサファイア基板が除去されたＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤ５０を示す。ここで特に図２Ａに示すように、ＬＥＤ５０は、底部側にｎ金属コンタクト５６を有しもう一方の側に比較的厚いｎ−ＧａＮ層５８を有するＧａＮバッファ層５４を含む。ｎ金属コンタクト５６は、有利には、高導電率金属（有利には、Ａｕ）が上に横たわる高反射率層で形成される。複数の量子井戸を有する能動層６０が、ｎ型ＧａＮ層５８の上に形成され、ｐ−ＧａＮ層６２が能動層６０の上に形成される。それから、透明導電層６４がｐ−ＧａＮ層６２の上に形成され、ｐ型電極６６が透明導電層６４の上に形成される。パッド６８がｐ型電極６６の上に形成される。様々な層の材料は、横方向ＬＥＤ２０で使用されたものと同様である。ＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤ５０は、段状部をエッチングする必要がないという有利な点を有する。しかし、ｎ金属コンタクト５６をＧａＮバッファ層５４の下に位置づけするために、サファイア基板（図示しない）が除去されなければならない。そのような除去は、特にデバイス歩留りが関心事である場合、困難であることがある。しかし、後で議論するように、レーザリフトオフを使用するサファイア基板除去が知られている。（２０００年６月６日に発行された「Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｆｒｏｍ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｂｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称のＣｈｅｕｎｇその他の米国特許第６，０７１，７９５号、およびＫｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｌｉｆｔｏｆｆ  ｏｆ  ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｆｉｌｍｓ」，Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）、Ｖｏｌ．１５９、１９９７年、Ｒ３〜Ｒ４頁を参照されたい。）
【００１２】
ここで図２Ｂに示すように、ＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤは、１つの金属コンタクト（６８）だけが光の放射を妨げるという有利な点を有する。したがって、同じ量の光放射面積を与えるために、ＧａＮをベースにした横方向ＬＥＤは、より大きな表面積を持たなければならず、これによってデバイス歩留りが低くなる。さらに、ＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤで使用されるｎ型コンタクト５６の反射層は、そうでなければＧａＮをベースにした横方向ＬＥＤで吸収される光を反射する。したがって、ＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤと同じ量の光を放射するために、ＧａＮをベースにした横方向ＬＥＤは、かなりより大きな表面積を有しなければならない。これらの問題のために、直径２”のサファイアウェーハで、約３５，０００個のＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤを作ることができるが、約１２，０００個のＧａＮをベースにした横方向ＬＥＤを作ることができるだけである。さらに、主に、２つの電極（３６と４０）がそんなに互いに接近しているために、横形は、静電気に対していっそう弱い。その上、横形は絶縁基板上に製作されるので、また縦形はヒートシンクに取り付けることができるので、横形は熱放散が比較的悪い。したがって、多くの点で、縦形が動作的に横形よりも優っている。
【００１３】
しかし、絶縁基板上に作られた大抵のＧａＮをベースにしたＬＥＤは、横形である。これは、主に、絶縁基板を除去すること、および支持基板のない状態でＧａＮウェーハを取り扱うことが難しいためである。これらの問題にもかかわらず、絶縁（成長）基板を除去し、さらにＰｄ／Ｉｎ金属層を使用して、結果として得られたＧａＮをベースにしたウェーハを、後でＳｉ基板上にウェーハボンディングすることが、ほぼ１ｃｍ×１ｃｍの非常に小さな面積のウェーハで実証された（バークレーのカリフォルニア大学およびＸｅｒｏｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって報告された）。しかし、大面積ウェーハの基板除去およびその後のウェーハボンディングは、ＧａＮウェーハと第２の（代替え）基板の間の不均一なボンディングのために、非常に困難なままで残っている。これは、主に、レーザリフトオフ中およびその後のウェーハ湾曲のためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、元の（成長）絶縁基板を第２の（代替え）基板に取り換えるより適切な方法が有益であることは明らかである。特に、ウェーハの機械的な安定性を可能にし、良好な電気コンタクトを支持し、かつ熱放散を助ける方法が、特にレーザダイオードまたは大パワーＬＥＤのような大電流注入を受けるデバイスにとって、非常に有用である。これによって、絶縁基板上に半導体層を形成し、続いて絶縁基板を除去して形成された半導体層を有するウェーハを分離し、続いてそのウェーハを金属代替え基板に後で取り付けることが可能になる。特にそのデバイスがＧａＮをベースにしている場合に、部分的に作られた半導体デバイスからサファイア基板を除去するのに適した新しい方法が、特に有益である。例えば、サファイア基板から半導体層を除去し、ウェーハ反りが減少するか起こらないようにして、部分的に作られた半導体デバイスを有するウェーハを分離し、続いて金属支持層に取り換える方法が有用である。より具体的には、サファイア（または、他の絶縁性）基板上にＧａＮをベースにしたデバイスを部分的に作り、続いて導電性支持層に取り換え、続いて代替え層をダイシングしてＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤを作り出す方法が有益である。
【００１５】
本発明の次の要約は、本発明に固有の革新的な特徴のいくつかの理解を容易にするために与えられ、完全な記述であるように意図されていない。本発明の様々な態様の完全な評価は、全仕様書、特許請求の範囲、図面および要約を全体的に見て解釈することで得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の原理は、最初に絶縁基板上に半導体層を形成し、続いてこの絶縁基板を除去して形成された半導体層を有するウェーハを分離し、続いてウェーハを支える金属支持基板を（半導体層の上面か底面かのどちらかに）付け加えて、全て、反りおよび／または他の損傷を防止するようにウェーハを支持しながら、絶縁基板上に半導体デバイスを製作する方法を可能にする。
【００１７】
本発明の原理は、さらに、金属支持膜を使用して絶縁基板上にＧａＮをベースにした縦方向デバイスを製作する方法を可能にする。この方法に従って、ＧａＮをベースにしたデバイスの半導体層は、通常の半導体製作技術を使用して、絶縁（サファイア）基板上に形成される。それから、半導体層を通して絶縁基板中にトレンチが形成される。有利には、トレンチは、誘導結合（誘導的に結合された）プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰＲＩＥ）を使用して製作される。それから、第１の支持構造が半導体層に取り付けられる。有利には、第１の支持構造はシリコンで構成されるが、ほとんどどんな硬くて平らな表面でも許容できる。有利には、その第１の支持構造は、エポキシ接着剤を使用して、場合によっては半導体層の上に保護フォトレジスト層のある状態で、半導体層に取り付けられる。それから、有利にはレーザリフトオフプロセスを使用して、絶縁性基板が除去される。それから、絶縁性基板が第２の支持構造で置き換えられる。有利には、第２の支持構造は、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｌの金属膜で構成されるが、ほとんどどんな導電性膜でも許容できる。必要であれば、半導体層と第２の支持構造の間に導電性コンタクトを挿入することができる。ＬＥＤの場合には、導電性コンタクトは、有利には、下部リードフレームでの吸収を妨げるように光子を上方にはね返すように反射性である。それから、第１の支持構造が除去される。それから、有利には機械的ダイシングかウェット／ドライエッチングかどちらかで、第２の支持構造を通して個々のデバイスがダイシングされる。
【００１８】
次のことは、半導体層上に金属支持膜を形成する他の方法を説明する。半導体層を通して絶縁基板中にトレンチを形成することは、上述の手順と全く同じである。それから、半導体層を支持構造（Ｓｉまたは硬い平らな表面）に取り付ける代わりに、化学的および／または物理的な堆積技術（電解めっきまたは無電解めっきのような）を使用して、厚い金属支持膜がＧａＮをベースにしたデバイスの上面に堆積される。それから、有利には、レーザリフトオフプロセスを使用して、絶縁基板が除去される。有利には、厚い金属支持膜は、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｌで構成されるが、ほとんどどんな導電性膜でも許容できる。必要であれば、半導体層と第２の支持構造の間に導電性コンタクトを挿入することができる。ＬＥＤの場合には、導電性コンタクトは、有利には、下部リードフレームでの吸収を妨げるように光子をはね返すように反射性である。それから、半導体層の露出表面に電気コンタクトを形成することができる。それから、有利には機械的なダイシングかウェット／ドライエッチングかどちらかで、厚い金属支持膜を通して個々のデバイスをダイシングすることができる。
【００１９】
本発明の原理は、特に、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤをサファイア基板上に製作する方法を可能にする。この方法に従って、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤ用の半導体層が、通常の半導体製作技術を使用して、サファイア基板上に形成される。それから、半導体層を通してサファイア基板中にトレンチが形成される。このトレンチは、個々のＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの境界を画定する。有利には、トレンチは、ＩＣＰＲＩＥを使用して形成される。それから、保護フォトレジスト層が半導体層の上に位置づけされる。それから、第１の支持構造が半導体層に取り付けられる。有利には、第１の支持構造はシリコン板であるが、ほとんどどんな硬くて平らな材料でも許容できる。第１の支持構造は、有利には、エポキシ接着剤を使用して、半導体層（または、フォトレジスト層）に取り付けられる。それから、有利にはレーザリフトオフプロセスを使用して、サファイア基板が除去される。それから、導電性下部コンタクトが露出半導体層に位置づけされる。その導電性下部コンタクトは、有利には、反射層を含む。Ｃｒ層および／またはＡｕ層のような１つまたは複数の付着支持層が、反射層の上に形成される。それから、第２の支持構造がサファイア基板の代わりに用いられる。有利には、第２の支持構造は、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｌの導電性膜で構成されるが、ほとんどどんな導電性膜でも許容できる。それから、第１の支持構造が除去される。最後に、有利には機械的なダイシングかウェット／ドライエッチングかどちらかで、第２の支持構造を通して、個々のデバイスチップがダイシングされる。チップを分離するために、機械的な圧延またはせん断切断を使用することができる。
【００２０】
また、本発明の原理は、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤをサファイア基板上に製作する他の方法も可能にする。この方法に従って、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤ用の半導体層は、通常の半導体製作技術を使用して、サファイア基板上に形成される。それから、半導体層を通してサファイア基板中にトレンチが形成される。このトレンチは、個々のＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの境界を画定する。有利には、トレンチは、ＩＣＰＲＩＥを使用して作られる。それから、例えばＣｒおよびＡｕで構成されたコンタクト層が、半導体層の上に位置づけされる。それから、金属支持構造が、コンタクト層／半導体層の上に形成される。それから、有利にはレーザリフトオフプロセスを使用して、サファイア基板が除去される。それから、導電性下部コンタクトが、先ほど露出された半導体層に位置づけされる。最後に、有利には機械的なダイシングかウェット／ドライエッチングかどちらかで、金属支持構造を通して、個々のデバイスチップがダイシングされる。
【００２１】
本発明の新規な特徴は、本発明の次の詳細な説明を考察するときに当業者には明らかになるであろうし、または本発明を実施することで習得することができる。しかし、理解すべきであるが、本発明の詳細な説明および示される特定の例は、本発明のある特定の実施例を示すが、例示の目的だけのために提供される。というのは、本発明の詳細な説明および後に続く特許請求の範囲から、本発明の精神および範囲内で、様々な変化および修正が当業者には明らかになるからである。
【００２２】
異なる図全体を通して同様な参照数字が同一または機能的に類似の要素を参照し、さらに本明細書に組み込まれその一部を形成する添付の図は、本発明をさらに例示し、本発明の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する働きをする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の原理は、厚い金属支持膜を使用して、ＧａＮをベースにした縦方向デバイスを絶縁基板上に作る方法を可能にする。その原理は、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤをサファイア基板上に製作する方法についての詳細な説明で例示するが、その原理はこの方法よりも広い。したがって、本発明の原理は、米国特許法の下で理解されているように、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。
【００２４】
図３〜２５は、サファイア基板を使用して、ＧａＮをベースにした縦形発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造する方法を例示する。サファイア基板は、適切なサイズで容易に入手することができ、熱的、化学的、さらに機械的に安定しており、比較的安価で、質の良いＧａＮエピタキシャル層の成長を支援する。
【００２５】
ここで図３に示すように、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０は、図２Ａおよび２Ｂに示したＧａＮをベースにした縦方向ＬＥＤ５０の半導体層と同様または同一であり、厚さが３３０〜４３０ミクロンで直径が２”のサファイア基板１２２上に形成される。例えば、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０は、青色光を放射する適切な組成を有するＩｎＧａＮ／ＧａＮ能動層（６０）を有することができる。ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０は、有利には、厚さが５ミクロンより薄い。気相エピタキシ、ＭＯＣＶＤ、およびＭＢＥのような様々な標準エピタキシャル成長技術を、適切なドーパントおよび他の材料と共に使用して、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０を製作することができる。
【００２６】
ここで図４に示すように、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０を通してサファイア基板１２２中にトレンチ１２４が形成される。トレンチは、作られ分離される個々のＬＥＤ半導体構造を画定する。各個々のＬＥＤ半導体構造は、有利には、幅が約２００ミクロンの正方形である。トレンチは、有利には、幅が約１０ミクロンより小さく、かつサファイア基板１２２中に約５ミクロンよりも深く延びている。
【００２７】
サファイアおよびＧａＮが硬いために、トレンチ１２４は、有利には、反応性イオンエッチング、好ましくは誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ  ＲＩＥ）を使用して図３の構造に形成される。ＩＣＰ  ＲＩＥを使用するトレンチの形成には、けがき線の形成とエッチングの２つの主要なステップがある。けがき線は、フォトレジストパターンを使用して図３の構造に形成され、このパターンで、トレンチ１２４を形成すべきサファイア基板１２２の部分が露出される。露出部分がけがき線であり、他の全ての部分はフォトレジストで覆われている。フォトレジストパターンは、有利には、強力なプラズマに耐える比較的硬いフォトレジスト材料で作られる。例えば、フォトレジストはＡＺ９２６０でもよいし、けがき線を形成するようにフォトレジストを現像するために現像液はＡＺ  ＭＩＦ５００でもよい。
【００２８】
例示の例では、フォトレジストは、有利には、約１０ミクロンの厚さに回転塗布される。しかし、一般に、フォトレジストの厚さは、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０の厚さとサファイア基板１２２中のエッチング深さとを加えたものとほぼ同じであるべきである。このことは、エッチング中にフォトレジストマスクが依然として完全な状態のままであることを保証するのに役立つ。一ステップで、厚いフォトレジスト塗膜を形成することは難しいので、フォトレジストは、有利には、各々約５ミクロン厚さの２回塗りで塗布される。第１のフォトレジスト塗膜が、回転塗布され、それからほぼ９０°Ｆで約１５分間ソフトベーキングされる。それから、第２のフォトレジスト塗膜が同様なやり方で塗られるが、ほぼ１１０°Ｆで約８分間ソフトベーキングされる。そして、フォトレジスト塗膜は、けがき線を形成するようにパターン形成される。これは、有利には、リソグラフィ技術および現像を使用して行なわれる。フォトレジスト塗膜の厚さのために、現像には比較的長い時間がかかる。現像後、フォトレジストパターンは、約８０°Ｆで約３０分間ハードベーキングされる。それから、ハードベーキングされたフォトレジストは、有利には、約３．５分間ＭＣＢ（金属クロロベンゼン）処理剤に浸漬される。そのような浸漬でフォトレジストはさらに硬くなる。
【００２９】
けがき線が画定された後で、図３の構造はエッチングされる。ここで図５に示すように、ＩＣＰ  ＲＩＥエッチングプロセスは、絶縁性の窓３５４（有利には、厚さ１ｃｍの石英窓）を有するＲＩＥチャンバ３５２内の下部電極３５０の上に、図３の構造を置いて行なわれる。下部電極３５０は、エッチングを可能にするように図３の構造をバイアスするバイアス電圧源３５６に接続されている。バイアス電圧源３５６は、有利には、１３．５６ＭＨｚのＲＦパワーおよび直流バイアス電圧を供給する。絶縁性窓３５４から下部電極３５０までの距離は、有利には、約６．５ｃｍである。Ｃｌ２とＢＣｌ３および場合によってはＡｒのガス混合物が、反応ガスポート３６０を通して、ＲＩＥチャンバ３５２中に注入される。さらに、電子がポート３６２を介してチャンバ中に注入される。２．５巻きまたはその程度の渦巻き状のＣｕコイル３６４が絶縁性窓３５４の上に位置づけされる。１３．５６ＭＨｚの無線周波（ＲＦ）パワーが、ＲＦ電源３６６からコイル３６４に加えられる。留意すべきことであるが、ＲＦパワーによって、磁界が絶縁性窓３５４に対して直角に生成される。
【００３０】
さらに図５に示すように、コイル３６４で生成される磁界中に存在する電子が、注入されたガスの中性粒子と衝突して、結果として、イオンおよび中性物を形成するようになり、これがプラズマを生成する。プラズマ中のイオンは、バイアス電圧源３５６によって下部電極３５０に加えられたバイアス電圧で、図３の構造の方に向かって加速される。加速されたイオンは、けがき線を通過して、エッチング溝１２４を形成する（図４を参照されたい）。
【００３１】
図４の構造で、製作は、２つの手順のうちの１つを使用して進む。第１の手順は、図４の構造の上面に一時的な基板を形成することである。他方は、図４の構造の上面に永久的な金属層を形成することである。最初に、一時的な基板の形成を説明し（図６から１５）、その後で、永久金属層の使用を説明する（図１６〜２０）。
【００３２】
ここで図６に示すように、トレンチ１２４が形成された後で、薄い透明なコンタクト１９０が、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０の個々のＬＥＤ半導体構造の上に形成される。その透明コンタクト１９０は、有利には、Ｒｕ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）／Ａｕで構成され、１０ｎｍよりも薄い。図７に示すように、透明コンタクト１９０が形成された後で、金属コンタクトパッド１９２が、各透明コンタクト１９０の上に配置される。金属コンタクトパッド１９２は、有利には、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｌで構成される。各金属コンタクトパッド１９２は、約１００ミクロンの直径および約１ミクロンの厚さを有する。薄いＣｒ／Ａｕ中間層を使用して、透明コンタクト１９０と金属コンタクトパッド１９２の間の付着を改善することができる。
【００３３】
ここで図８に示すように、保護フォトレジスト膜１９６が、図７の構造の上に形成される。そのフォトレジスト膜は、ＧａＮをベースにしたＬＥＤの層構造１２０を保護しかつ後の結合を助けるためである。それから、エポキシ接着剤１９８が、一時的な支持ウェーハ２００の形をとる第１の支持構造を取り付けるために使用される。一時的な支持ウェーハ２００は、有利には、サファイアウェーハよりも大きなシリコン板である。しかし、（後で説明する）基板交換中に個々のＬＥＤ半導体デバイスを含んだウェーハを支持するのに十分な厚さを有するほとんどどんな硬くて平らな表面でも許容できる。さらに図８に示すように、第１の基板交換プロセスは、表面研磨および、サファイア基板１２２の裏面（図８の一番下の面）の砂吹き付け（または、ドライエッチングプロセスを用いた表面粗化）である。このステップは、後で行なわれるレーザリフトオフステップ中の一様なレーザビーム加熱を保証するのに役立つ。
【００３４】
ここで図９に注意を向けると、図８に示す構造は２個の真空チャックに取り付けられる。第１の真空チャック２１０は支持ウェーハ２００に付着し、第２の真空チャック２１２はサファイア基板１２２に付着する。それから、さらに図９に示すように、レーザビーム２１４がサファイア基板１２２を通して当てられる。有利には、レーザビーム２１４は、３ｍｍ×５０ｍｍの長方形ビームおよび２００〜６００ｍＪ／ｃｍ２のビームエネルギーを有する２４８ｎｍＫｒＦレーザからである。真空チャック２１０および２１２は、２４８ｎｍＫｒＦレーザビームに対して透明な材料で作られ、有利にはサファイアであり、サファイア基板１２２を支持ウェーハ２００から離すようにバイアスする。レーザ照射とバイアスの組合せによって、図１０に示すように、サファイア基板１２２が離れるようになる。
【００３５】
同様なレーザリフトオフプロセスは、２０００年６月６日に発行された「Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｆｒｏｍ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｂｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という表題のＣｈｅｕｎｇその他の米国特許６，０７１，７９５号およびＫｅｌｌｙ等による「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｌｉｆｔｏｆｆ  ｏｆ  ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｆｉｌｍｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）  ｖｏｌ．１５９、１９９７年、Ｒ３〜Ｒ４頁に記載されている。有利には、一時的な支持ウェーハ２００は、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０の個々のＬＥＤ半導体構造をレジスト反りの形で完全に支持する。
【００３６】
ここで図１１に注意を向けると、サファイア基板１２２が取り除かれた後で、結果として得られた構造の下部（一時的な支持ウェーハ２００の反対側）は、Ｇａの細かい粒子（レーザビーム２１４で、ＧａＮをＧａ＋Ｎに分離する加熱が起きる）を除去するために、最初にＨＣｌで洗浄される。洗浄後、ＩＣＰ  ＲＩＥエッチング（上述を参照されたい）および研磨が行なわれる。このエッチングと研磨で、純粋なｎ−ＧａＮの原子的に平坦な表面が露出され生成される。平坦な表面は、後で堆積される反射構造で高反射率を生成するのに特に有益である。反射層堆積の前に、ｎ−ＧａＮとＴｉ／Ａｌ金属層の間の付着を高めるために、エッチングされたｎ−ＧａＮ表面は、さらに王水液（Ｈ２ＳＯ４とＨＣｌの混合物）で洗浄されエッチングされる。
【００３７】
ここで図１２に注意を向けると、チタン層２３０およびアルミニウム層２３２で構成された導電性反射構造が、図１１の構造の底面に形成される。反射構造は、ＬＥＤの上面から反対にＬＥＤの底面の方に向けられる完成ＬＥＤからの光を反射する。この底面金属層は、また、ＬＥＤデバイスのｎ型コンタクト層として働く。
【００３８】
ここで図１３に注意を向けると、後で作られる第２の支持構造の形成を助けるために、厚さが約３０ｎｍより薄いＣｒ付着層２３６がＡｌ層２３２の上に形成され、さらに、厚さが約１００ｎｍより薄いＡｕ付着層２３８が、このＣｒ付着層２３６の上に形成される。
【００３９】
ここで図１４に注意を向けると、Ａｕ付着層２３８が適切になった後で、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｌの厚膜支持体２４０の形の第２の支持構造が、Ａｕ付着層２３８の上に形成される。厚膜支持体２４０は、物理蒸着、電解めっき、無電解めっき、または他の適切な手段によって形成することができる。この厚膜支持体２４０は、有利には、厚さが約１００ミクロンより薄い。Ｃｕ、ＡｕまたはＡｌの厚膜支持体が有益であるが、ほとんどどんな導電性の、そのうえ有利には熱伝導性である、材料でも許容できる。
【００４０】
厚い支持体２４０が適切になった後で、エポキシ接着剤１９８および一時的な支持ウェーハ２００が除去される。図１５を参照されたい。そのような除去は、有利には、一時的な支持ウェーハ２００が取り除かれるようにエポキシ接着剤を弱くするために、図１４の構造を加熱して達成される。一時的な支持ウェーハ２００が取り除かれた後で、結果として得られた構造をアセトンに浸漬して、フォトレジストおよび残留エポキシ接着剤１９８が除去される。
【００４１】
図６から１５に図示したプロセスステップは、一時的な支持構造２００の使用する一般的な製作プロセスを可能にする。ここで図１６に示すように、他の方法は、図４の構造の上面に形成された厚い金属支持膜３００を使用する。
【００４２】
最初に、透明金属層２９０が、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０に形成される。それから、ＣｒおよびＡｕの層で構成された付着層３３８が、透明金属層２９０の上に位置づけされる。それから、有利にはＣｕ、ＡｕまたはＡｌで構成された厚い金属支持膜３００が、付着層３３８の上に形成される。厚い金属支持膜３００は、物理蒸着、電解／無電解めっき、または他の適切な手段によって形成することができる。この厚い金属支持膜３００は、有利には、厚さが約１００ミクロンより薄い。Ｃｕ、ＡｕまたはＡｌの厚い金属支持膜３００が有益であるが、ほとんどどんな導電性の、そのうえ有利には熱伝導性である、材料でも許容できる。
【００４３】
ここで図１７に注意を向けると、図１６に示す構造は、それから、２個の真空チャックに取り付けられる。第１の真空チャック２１０は厚い金属支持膜３００に付着し、第２の真空チャック２１２はサファイア基板１２２に付着する。それから、さらに図１７に示すように、レーザビーム２１４がサファイア基板１２２を通して当てられる。レーザビーム２１４は、有利には、３ｍｍ×５０ｍｍの長方形ビームおよび２００〜６００ｍＪ／ｃｍ２のビームエネルギーを有する２４８ｎｍＫｒＦレーザからである。真空チャック２１０および２１２は、２４８ｎｍＫｒＦレーザビームに対して透明な材料で作られ、有利にはサファイアであり、厚い金属支持膜３００で裏打ちされたＧａＮ−ＬＥＤデバイスから離すようにサファイア基板１２２をバイアスする。レーザ照射とバイアスの組合せによって、図１８に示すように、サファイア基板１２２は離れるようになる。
【００４４】
同様なレーザリフトオフプロセスは、２０００年６月６日に発行された「Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｆｒｏｍ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｂｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」という名称のＣｈｅｕｎｇその他の米国特許第６，０７１，７９５号、およびＫｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ．「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｌｉｆｔｏｆｆ  ｏｆ  ｇｒｏｕｐ  ＩＩＩ−ｎｉｔｒｉｄｅ  ｆｉｌｍｓ」、Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ（ａ）ｖｏｌ．１５９、１９９７年、Ｒ３〜Ｒ４頁に記載されている。有利には、支持ウェーハ２００は、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０の個々のＬＥＤ半導体構造を支持する。
【００４５】
ここで図１９に注意を向けると、サファイア基板１２２が除去された後で、結果として得られた構造の下部（厚い金属膜２４０の反対側）は、最初に、Ｇａの細かい粒子（レーザビーム２１４によって、ＧａＮをＧａ＋Ｎに分離する加熱が起こる）を除去するために、ＨＣｌで洗浄される。洗浄後、ＩＣＰ  ＲＩＥエッチング（上述を参照されたい）および研磨が行なわれる。このエッチングおよび研磨で、純粋なｎ−ＧａＮの原子的に平らな表面が露出され生成される。ｎ型コンタクト形成前に、エッチングされたｎ−ＧａＮの表面は、ｎ−ＧａＮ層とＴｉ／Ａｌ金属層の間の付着を高めるために、王水液（Ｈ２ＳＯ４とＨＣｌの混合物）でさらに洗浄されエッチングされる。
【００４６】
ここで図２０に示すように、エッチングおよび研磨で原子的に平らな表面を露出させ生成した後で（図１９を参照されたい）、個々のＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０に電気コンタクトが形成される。この電気コンタクトは、有利には、ＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤの層構造１２０へのＴｉ／Ａｌ界面層３３０、およびＴｉ／Ａｌ界面層３３０の上のＣｒ／Ａｕコンタクトパッド３３２を含む。
【００４７】
一時的な支持ウェーハ２００を除去して図１５に示す構造を残した後で、またはＣｒ／Ａｕコンタクト層３３２を形成して図２０に示す構造を残した後で、個々のＬＥＤデバイスは、ダイシングする用意ができている。ダイシングは、多くの方法で行なうことができ、例えば、化学／電気化学エッチングによって、または機械的な作用によって行なうことができる。基本的なダイシング作業は同じであるので、図２０の構造のダイシングは同様であるという理解で、図１５に示す構造を特に参照して、ダイシングを説明する。ここで図２１に示すように、ダイシングは、有利には、フォトレジストパターン２５０を厚膜支持体２４０の上に堆積して行なわれる。それから、そのフォトレジストパターン２５０は、トレンチ１２４と一直線上に並ぶ厚膜支持体２４０の領域を露出させるように現像される。それから、厚膜支持体２４０を通して開口２５４がエッチングされる。それから、フォトレジストパターン２５０が除去される。
【００４８】
個々のデバイスの実際の分離は、いくつかの方法で行なうことができる。例えば、図２２に示すように、図２１の構造の上面に固定テープ２６０を貼ることができる。それから、固定テープの上でローラを転がして、個々のデバイスがダイシングされるように損傷を受けないで残っている層に応力を加えることができる。もしくは、図２３に示すように、固定テープ２６０を図２１の構造の底面に位置づけすることができる。それから、ダイアモンド切断ホイール２６２で、個々のデバイスをダイシングすることができる。
【００４９】
結果は、導電性基板上の複数の縦形ＧａＮ  ＬＥＤ１９９である。図２４に示すように、各ＬＥＤは、厚膜支持体２４０、付着支持体（Ｃｒ付着層２３６およびＡｕ付着層２３８）、反射構造（チタン層２３０およびアルミニウム層２３２）、半導体層１２０および上部コンタクト（透明コンタクト１９０および金属コンタクトパッド１９２）を含む。この半導体層は、図２Ａに示すような半導体層を含む。
【００５０】
もしくは、厚い金属支持膜３００が使用される場合、結果は、図２５に示すＬＥＤ３９９である。そのＬＥＤは、厚い金属支持膜３００、付着層３３８、反射ｐ型透明コンタクト２９０、半導体層１２０、ｎ型上部界面層３３０、およびコンタクトパッド３３２を含む。この半導体層は、図２Ａに示すような半導体層を含む。
【００５１】
本明細書で明らかにされた実施例および例は、本発明および本発明の実際の応用を最良に説明するように、またそれによって当業者が本発明を作りまた使用することができるように示した。しかし、当業者は認めるであろうが、前述の説明および例は、例示および例だけの目的で示した。本発明の他の変形物および修正物は当業者には明らかであろう。さらに、そのような変形物および修正物を含むことは、添付の特許請求の範囲の意図である。明らかにされたような説明は、網羅的である意図でなく、または本発明の範囲を制限する意図でない。次の特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱することなく、上述の教示を考慮して多くの修正物および変形物が可能である。本発明の使用は異なる特性を有する部品を伴うことができることは予期している。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される意図であり、全ての点で同等物を十分に認識している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１Ａ】代表的なＧａＮをベースにした横形ＬＥＤを示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すＧａＮをベースにしたＬＥＤを示す上面図である。
【図２Ａ】代表的なＧａＮをベースにした縦形ＬＥＤを示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すＧａＮをベースにしたＬＥＤを示す上面図である。
【図３】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図４】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図５】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図６】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図７】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図８】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図９】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１０】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１１】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１２】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１３】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１４】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１５】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１６】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１７】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１８】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１９】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図２０】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図２１】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図２２】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図２３】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図２４】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図２５】本発明の原理に従った発光ダイオードを形成するステップを示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月9日(2014.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性付着構造体と、
前記導電性付着構造体の第１の表面上の金属支持層と、
前記導電性付着構造体の第２の表面上の反射構造体であって、当該反射構造体は第１電極として働くように構成されている、反射構造体と、
前記反射構造体上のＧａＮベースの半導体構造体であって、前記反射構造体は前記ＧａＮベースの半導体構造体と接するＴｉ層を含む、ＧａＮベースの半導体構造体と、
前記ＧａＮベースの半導体構造体の表面上の第２電極とを備え、
前記反射構造体が、前記半導体構造体からの光を反射して、光が前記半導体構造体の表面を通過するように構成されている縦形発光ダイオード。
【請求項２】
前記導電性付着構造体は前記反射構造体と前記金属支持層との間の結合を改善するように構成される、請求項１に記載のダイオード。
【請求項３】
前記第２電極の上に金属コンタクトパッドを更に備える、請求項１に記載のダイオード。
【請求項４】
前記金属コンタクトパッドがＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、もしくはＡｌの少なくとも一つを含む、請求項３に記載のダイオード。
【請求項５】
前記第２電極と金属コンタクトパッドの間に中間層を更に備える、請求項３に記載のダイオード。
【請求項６】
前記中間層が、第２電極と金属コンタクトパッドの間の付着を改善するように構成される、請求項５に記載のダイオード。
【請求項７】
前記中間層がＣｒ又はＡｕの少なくとも一つを含む、請求項５に記載のダイオード。
【請求項８】
前記反射構造体がさらにアルミニウム層を含む、請求項１に記載のダイオード。
【請求項９】
前記金属支持層の厚さが１００ミクロンより小さい、請求項１に記載のダイオード。
【請求項１０】
前記金属支持層がＣｕ、Ａｌ又はＡｕを含む、請求項１に記載のダイオード。
【請求項１１】
前記半導体構造体の厚さが５ミクロンより小さい、請求項１に記載のダイオード。
【請求項１２】
前記導電性付着構造体は、前記第１の表面を有する第１金属層と、前記第２の表面を有する第２金属層とを含む、請求項１に記載のダイオード。
【請求項１３】
前記第１金属層がＡｕを含む、請求項１２に記載のダイオード。
【請求項１４】
前記第１金属層の厚さが１００ｎｍより小さい、請求項１２に記載のダイオード。
【請求項１５】
前記第２金属層がＣｒを含む、請求項１２に記載のダイオード。
【請求項１６】
前記第２金属層の厚さが３０ｎｍより小さい、請求項１２に記載のダイオード。
【外国語明細書】
2014168078000001.pdf
2014168078000002.pdf
2014168078000003.pdf
2014168078000004.pdf