(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの層序が半導体材料を有し、それぞれ少なくとも１つの熱的に結合可能な材料を有する複数の層を、熱圧着により形成される接合層で結合する方法、並びに相応して製造されたデバイスに関する。さらに、本発明は、有機発光ダイオードの製造方法及び熱圧着により２つのカバー層中にカプセル化された有機発光ダイオードを提供する。
2009510743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの層序が半導体材料を有し、それぞれ少なくとも１つの熱的に結合可能な材料を有する複数の層序を、熱圧着により形成される接合層で結合する方法。
【請求項２】
熱的に結合可能な材料として、金属、特に金を熱的に圧縮することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
半導体材料はエピタキシャルにより構造化された層序を有し、前記層序は主にＩＩＩ−Ｖ半導体材料からなることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
半導体材料は薄層チップ、特に薄層発光ダイオードを有することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
層序が交換基板を有し、前記交換基板及び半導体材料はそれぞれ金層を有し、前記金層を熱圧着により結合させて共通の接合層にすることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
金層は異なる厚さを有することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
第１の金層及び半導体材料の間もしくは第２の金層及び交換基板の間に、接着媒介層、鏡面層、遮断層、バリア層、コンタクト層及び緩衝層からなるグループからなるそれぞれ少なくとも１つの機能層が配置されていることを特徴とする、請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
接合区域から見て、不活性の材料を有する少なくとも１つの層に続いて、遮断層及び延性の金属、例えばアルミニウムを有する層が配置されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
熱圧着法は、摩擦運動又は超音波溶接工程のような方法工程を含まないことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法により製造された、半導体材料及び接合層を有するデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つの結合相手は、部分領域に導電性コンタクトのための接触面を有することを特徴とする、請求項１０記載のデバイス。
【請求項１２】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法により結合された、半導体材料及び接合層を有する半製品、特にウェハ。
【請求項１３】
アノード、カソード、放射線を発するポリマー、電子ホール伝導性ポリマー、放射線を発する低分子及び電子ホール伝導性低分子からなるグループの少なくとも１つのエレメントを、熱圧着により２つのカバー層間にカプセル化することを特徴とする、有機発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】
２つのカバー層の少なくとも一方が透明な材料を有することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
両方のカバー層の部分領域に、熱圧着により相互に結合される他の材料又は材料からなる層序が設けられていることを特徴とする、請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
前記層序は、金層、アルミニウム層、絶縁層、接着媒体層、遮断層及びコンタクト層のエレメントから形成されているグループの少なくとも１つのエレメントを有することを特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
２つのカバー層の間に複数の有機発光ダイオード構造が配置されていて、かつこれらをカプセル化後に個別化することを特徴とする、請求項１３から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
請求項１３から１７までのいずれか１項記載の方法により製造された、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に放射線を発する半導体デバイス及び有機発光ダイオードの製造の際に層を結合する方法、前記方法を用いて製造された放射線を発するデバイス、特に放射線を発する半導体デバイス、並びに有機発光ダイオードに関する。
【０００２】
薄層技術で放射線を発するデバイス、特に半導体デバイス、及び有機発光ダイオード、いわゆるＯＬＥＤを製造する場合、適当な接合技術を使用することが極めて重要である。
【０００３】
放射線を発する半導体デバイスに薄層技術を適用することは、ＩＲスペクトル、ＵＶスペクトル又は可視光スペクトルを有する発光ダイオード並びにレーザーダイオード（vertical cavity surface emitting laser又はvertical external cavity surfaceemitting laser）の製造の際に特に適している。
【０００４】
薄層発光ダイオードチップは、例えばUS 6,878,563 B2、WO 02/13281 A1及びEP 0905797 A2に記載されている。
【０００５】
薄層技術での放射線を発する半導体デバイスの製造は、まずエピタキシャル基板に所望の半導体構造を設けることが考慮される。これに引き続き、前記エピタキシャル層を支持体（交換基板）に移設しなければならない。移設の際に、エピタキシャル成長された半導体ヘテロ構造は接合技術を用いて交換基板と結合される。その後に、エピタキシャル基板は除去される。
【０００６】
この接合技術の機械的強度の他に他のパラメータが重要である。このオプトエレクトロニック層は、電気的又は熱的に伝導性に交換基板と結合させなければならない。従って、この場合、金属による接合が特に適している。
【０００７】
今まで、この半導体へテロ構造体は交換基板と大抵はハンダづけ（共晶接合）又は接着により結合されていた。ハンダ付けによる金属による結合が有利である、それというのもこの結合はその電気的及び熱的な導電性に基づきより適しているためである。一般に、ハンダ付けプロセスにおいて形成される金属溶融物は、隣接する官能性の金属層、例えば鏡面層又は電気コンタクトを攻撃することがある。従って、適当な遮断層が確実に接合区域を官能性の層もしくは官能性の区域から分離しなければならない。このような遮断層の使用は、一般に重要である。遮断層はハンダのディウェッティング（Entnetzung）、従って付着欠陥を引き起こす。従って、ハンダ付けの接合技術の使用は、大抵は高価な層の組合せ及び高価な材料の組合せを必要とする。
【０００８】
それに対して、有機発光ダイオードの製造の場合の接合技術の適用は、このデバイスの必要なカプセル化に関する。有機発光ダイオードは、大抵はカプセル化により環境の影響から保護しなければならない材料を有する。このため、しばしば接合技術により層を他のカバー状の層と結合させ、それにより本来の有機発光ダイオード構造はこれらの層間に気密にカプセル化される。
【０００９】
有機発光ダイオードの製造の際にしばしば使用される接着技術は、簡単な加工プロセス工程を特徴とする。もちろん、この場合でも所望の耐久性もしくは気密性は達成されない。
【００１０】
本発明の根底をなす課題は、簡単でかつ低コストに、層の結合並びに相応して製造されたデバイスを改善する方法を提供することであった。
【００１１】
本発明は前記課題を独立形式請求項により解決する。
【００１２】
本発明の有利な実施態様および実施形態は従属形式請求項の対象である。
【００１３】
この特許請求の範囲に記載された方法は、特に金属による結合を製造する接合技術もしくは結合技術を有する。熱圧着法を使用することにより、金属による結合は金属融液を回避しながら製造することができる。特に、結合すべき金属層の一時的な液相が生じない。それにより、簡素化された層構造、低コストの製造方法及び正確に定義することができる接合及び結合領域が生じる。
【００１４】
有機発光ダイオードの場合には、請求項に記載された方法により前記デバイスの気密な耐久性のあるカプセル化を達成することができる。さらに、カプセルの内部に存在する、蒸発できないゲッター材料を活性化することもできる。
【００１５】
放射線を発する薄層半導体デバイスを製造する場合、半導体材料及び交換基板は特許請求の範囲に記載された熱圧着による方法で少なくとも１つの金層により結合することが考慮される（熱圧着結合）。前記半導体材料は金層によって交換基板へ電気的もしくは熱的に結合されるため、両方の結合相手の少なくとも一方は、接合区域の側の電気的コンタクト面を有する。半導体材料並びに交換基板は、接合区域の側の表面に、他の機能層、例えば鏡面層、バリア層、遮断層及び／又は接着媒介層を有することができる。
【００１６】
前記基板、もしくはその上に配置された層に続いて、半導体材料及びその上に配置された層と同様に、接合領域もしくは結合領域の方向に、それぞれ金層が配置される。この両方の金層は接触され、所定のパラメータでの熱圧着により接合されて、１つの共通の接合層になる。金からなるこの共通の接合層は、有利に１００ｎｍ〜５μｍの全体の厚さを有する。本発明の有利な実施態様は、プロセッシングされたウェハのために、５００ｎｍ〜２．５μｍの全体の厚さを有する。一般に、両方の個々の金層は接合工程の前に非対称の厚さ分布を有していてもよい。つまり、異なる厚さの金層を、１つの共通の結合層に接合することができる。
【００１７】
下側もしくは上側の層厚は、平面状の共通の結合層を製造できることによって定義される。この上側の層厚は、さらに技術的−経済的に定義される、それというのも厚すぎる層は必要なく、高価であるためである。
【００１８】
高度に平滑な表面、例えばプロセッシングされていないシリコンウェハを結合させる場合、他の結合相手上の他の金層との金属結合を達成するために、既に片面に設けられた１０ｎｍより薄い厚さを有する金層で十分である。
【００１９】
この接合工程は、有利に２００℃を超える温度範囲で進行する。原則として例えば５００℃がこの温度範囲の上限と見なされているが、より高くてもよい。有利な温度範囲は、特に個々の結合相手の層序の組成から生じる。窒化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮ）系の、放射線を発する薄層チップの場合には、有利な温度範囲は約３５０℃〜４００℃である。リン化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）系の、放射線を発する薄層チップの場合には、有利に３５０℃〜５００℃の温度範囲が有利である。
【００２０】
この場合、前記温度を１０秒〜１０分間に結合相手に作用させるのが好ましい。より短い時間は大抵は不十分な結合を製造し、より長い作用時間は半導体ヘテロ構造並びに他の機能層を損傷させる原因となりえる。さらに、長すぎる作用時間は、より高いサイクル時間を生じさせ、それにより製造時の低い生産性を生じさせる。
【００２１】
熱圧着の際に使用される両方の結合相手が圧縮される圧力は、１×１０5パスカル〜２×１０7パスカルの間にあるのが好ましい。直径１００ｍｍ及び構造が要因の５０％の接触面を有するプロセッシングされたウェハの場合には、有利に概して１０００〜１０００００ニュートンの力を使用するのが好ましい。
【００２２】
本発明の他の有利な実施態様は、金層と半導体材料との間もしくは金層と交換基板との間には、それぞれ、接着媒介層、鏡面層、遮断層もしくはバリア層、コンタクト層及び／又は緩衝層からなる少なくとも１つの機能層が配置されていることが考慮される。
【００２３】
この場合、接着媒介層は特に、接合プロセスの前に設けられた金層を交換基板もしくは半導体材料又は他の機能層と強固にかつ均質に結合させるために利用される。
【００２４】
鏡面層は、放射線を発する半導体デバイスの製造の際に、特に鏡面層とは反対側にある光放射面からの光の放射を高める。
【００２５】
遮断層は、特に、熱圧着法の間にこの層を介してイオン輸送されるのを抑制又は低下させるために利用される。
【００２６】
コンタクト層は、特に異なる層序の電気的又は熱的接続を改善するために利用され；緩衝層は、前記層序の個々の層の異なる格子構造（異なる格子定数）を互いに適合させるために適している。
【００２７】
本発明の他の有利な実施態様は、熱圧着法が、２つの金層を結合させて１つの共通の接合区域にするために利用されるだけでなく、簡単な金層の代わりにそれぞれ１つの金層及び１つのアルミニウム層を有し、その間に配置された遮断層を有する多層構造を使用することが考慮される。それにより、アルミニウムの延性と金層の不活性特性とを同時に利用することができる。前記アルミニウムの変形性は、表面の材料による結合の製造の際に役立ち、金の不活性特性は大面積の結合の場合に超音波溶接工程又は摩擦運動の使用を不要にする。付加的に、アルミニウム層の使用は更なるコスト低下を可能にする。例えばタングステン（Ｗ）又はチタンタングステン（ＴｉＷ）からなる遮断層は、しばしば「パープルプレーグ（Purpurpest）」といわれる信頼性のリスクを引き起こす金及びアルミニウムの不所望な金属間相の形成を妨げる。
【００２８】
本発明の他の有利な実施態様は、この熱圧着法が摩擦運動又は超音波溶接工程のような方法工程を行わないことも考慮される。本発明の有利な実施態様の場合には、半導体層もしくは交換基板は僅かな機械的負荷に曝される。それにより、前記半導体層序は破壊に対してより良好に保護することができる。この接合技術は、従って、圧力の印加及び高めた熱の作用に関して十分に制限される。
【００２９】
記載された方法により製造されるデバイスは、それにより簡単な層構造を有し、従って一般に低コストで製造される。付加的に、この種のデバイスは接合領域において大抵は僅かな電気抵抗及び同時に高い熱伝導性を有する。本発明によるデバイスの場合には、ウェハ移設がハンダ付けにより行われるデバイスの場合に生じるような金属溶融物は生じないため、隣接する金属層、例えば鏡面層又は電気コンタクトを損傷から保護する。
【００３０】
本発明による方法を用いて、全体のウェハをプロセッシングすることもできる。これから生じる半製品は、接合区域に関して、本発明により製造されたデバイスにとって既に記載されたような利点を有する。
【００３１】
本発明の範囲は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のカプセル化も含む。この有機発光ダイオードの内部では、一般に多層構造はいわゆるＯＬＥＤ構造が見られる。大抵は、アノードとカソードとの２つの接続層の間には、放射線を発するポリマー又は放射線を発する低分子からなる層並びに電子ホール伝導性のポリマー又は電子ホール伝導性の低分子からなる層が配置されている。この層序は、特に環境の影響から保護するために、気密にカプセル化しなければならない。
【００３２】
特に有機ポリマー、並びにＯＬＥＤのコンタクト層は、大気ガス及び水分の影響に対して敏感である。他方で、ＯＬＥＤのコンタクト層はアルカリ土類金属を有することができ、これはその高い反応性のために有利に気密にカプセル化すべきである。このために、これらは、大抵は透明なカバー層の間にカプセル化される。このようなカバー層の通常の材料は、ガラス又は多様なポリマー材料もしくはプラスチックである。有利に、これらは、放射線を発するポリマーもしくは低分子の発光波長に関して透過性である。
【００３３】
このカバー層は、本発明による方法の場合に、相互に熱圧着により結合されて（熱圧着ボンディングされて）、有機発光ダイオードの全体の層序はカプセル化される。
【００３４】
有機発光ダイオードのカプセル化の他の有利な実施態様は、有機発光ダイオード構造が間に配置されている両方の層の少なくとも一方が、放射線を発する低分子もしくは放射線を発するポリマーの発光波長に関して透明である。
【００３５】
本発明の有利な実施態様は、両方のカバー層の対峙する部分領域に、熱圧着を用いて相互に結合される他の材料又は材料の結合層序が設けられていることを考慮する。この材料は、特に金又は他の不活性な金属である。他の実施態様の場合に、一般に、多様な材料及び機能を有する複数の層を有する結合層序も使用される。
【００３６】
本発明の他の有利な実施態様は有機発光ダイオードのカプセル化のために、前記結合層序が少なくとも１つの金層、アルミニウム層、絶縁層、接着媒介層、遮断層及び／又はコンタクト層を有することを考慮する。絶縁層により、例えば有機発光ダイオードのアノードとカソードとの間の電気的短絡が抑制される。
【００３７】
金層、アルミニウム層及び遮断層からなる層序を使用する場合に熱圧着を用いた強固な接合を製造するためにアルミニウムの延性を金の不活性特性と組み合わせて利用することができ、その際、金とアルミニウムとの接触によるいわゆるパープルプレークは生じない。接着媒介層は、特に層序内の均質な濡れを生じさせる。
【００３８】
コンタクト層は、カバー層と結合層序との間でカプセル化されたＯＬＥＤの接続を可能にする。
【００３９】
この方法の他の有利な実施態様は、少なくとも２つのカバー層の間に複数の有機発光ダイオード構造がカプセル化されており、かつこのカプセル化されたＯＬＥＤ構造はその後で個別化されるＯＬＥＤのカプセル化のために考慮される。この方法のこの実施態様は、低コストでかつ有効な方法で多数の有機発光ダイオードを製造することを可能にする。
【００４０】
本発明による方法により製造される有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、使用した熱圧着法により改善された気密なカプセルを有し、かつこれを低コストに製造できる。金属結合によるこの改善された気密なカプセルにより、このような有機発光ダイオードは一般により長い寿命を有する。さらに、この有機発光ダイオード構造はこの接合工程の間に短時間だけ高められた温度に曝される。
【００４１】
本発明の更なる利点及び有利な態様は、次に図面中の図に記載された実施例から明らかである。図面の簡単な説明：
図１は、本発明による方法で使用するための複数の薄層半導体デバイスの製造の際に可能な層構造を表す。
【００４２】
図２は、本発明による薄層半導体デバイスの製造のための他の層構造を表す。
【００４３】
図３は、本発明による半導体デバイスの製造のための第３の層構造を表す。
【００４４】
図４は、本発明による方法において使用するための、結合層の他の層構造についての実施例を表す。
【００４５】
図５は、多数のカプセル化された有機発光ダイオードの製造方法を図示的に示す図を表す。
【００４６】
この図面中の図は、図式的であり、縮尺に従っていない。
【００４７】
図１は、分図１Ａ）に本発明による方法についての交換基板上の層序の有利な実施態様を示す。この場合、支持体又は交換基板５、例えばゲルマニウム支持体、セラミック支持体、金属板又は任意の半導体ウェハの上に、まず金層４がコンタクト層として設けられている。本発明は、この方法で使用するためのコンタクト層として全ての導電性材料を有する。
【００４８】
このコンタクト層４に、遮断層３が続く。この種の遮断層は、チタン及びタングステンからなる合金（ＴｉＷ）又はチタンタングステン及び窒素からなる合金（ＴｉＷ：Ｎ）を有することができる。さらに、ニッケルからなる遮断層又はニッケルをチタンタングステン窒素からなる合金と組み合わせた遮断層も可能である。ＴｉＷ：Ｎ合金内では、チタン原子及びタングステン原子は大抵完全には窒化されていない。この記載された合金は、個々の合金相手の異なる濃度を有することができる。この合金相手の濃度は、この場合、本発明による方法のパラメータに依存する。この遮断層の厚さも、方法パラメータ、例えば熱圧着法のプロセス温度、作用時間並びに圧力に依存する。
【００４９】
前記遮断層３に、接着媒介層２が続く。この種の接着媒介層は、チタン、チタンと白金とからなる層序、又はクロム層を有することができる。この接着媒介層に続いて、結合層１ａが配置されている。この方法は、一般に結合層として金層が考慮される。金層１ａの厚さは２０００ｎｍであることができる。他の実施態様は、もちろん、簡単な金層の代わりに、複数の層からなる層序を使用することを考慮できる。
【００５０】
分図１Ｂ）において、１つの構造だけに引用符号が付与されている複数の同じような半導体発光ダイオード構造が相互に成長基板９上に配置されている。この成長基板９は、任意の半導体ウェハ、特にヒ化ガリウムウェハであることができる。成長基板９上にＬＥＤ構造を製造する場合、まず通常の方法で詳細に記載されていない発光ダイオード構造８が堆積される。例えば、これは、ＡｌＧａＩｎＰ（リン化アルミニウムガリウムインジウム）系の発光ダイオード構造であってもよいが、もちろん任意の他の考えられる発光ダイオード構造であってもよい。この発光ダイオード構造８は、この場合、機能に応じて形成された半導体層序を有する。この層序は、活性層、ドープされた層、緩衝層及び他の層を有することができる。
【００５１】
個々の発光ダイオード構造８に続いて、コンタクト層７が配置されている。本発明によるコンタクト層は、例えば金ゲルマニウム合金（Ａｕ：Ｇｅ）からなることができる。
【００５２】
このコンタクト層７に続いて、遮断層６が配置されている。この層序は、遮断層６として、チタンタングステン、窒化チタンタングステン、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル層又はこれらの材料の組合せを有することができる。この遮断層６に続いて、それぞれ結合層１ｂが配置されている。この結合層１ｂは金からなるか、又はそれ自体、金層、遮断層及び他の層、有利に延性の金属層からなる層序を有する。金層からなる結合層の厚さは、実施例の場合に約１００ｎｍである。
【００５３】
本発明による方法の場合に、分図１Ａ）及び１Ｂ）の層序は、結合層１ａ、１ｂの側で互いに接触され、次いで熱圧着により互いに接合される。この接合工程の後に成長基板９は除去され、個々の発光ダイオード構造は、例えばソーイングによって個別化される。それによりデバイスが生じ、このデバイスは本発明の範囲内にある。
【００５４】
熱圧着の接合工程の場合に、両方の層序は高い圧力で相互に圧縮される。直径１００ｍｍ及び発光ダイオード構造による約５０％の被覆度のウェハを加工する際に、この場合、接合工程の間に少なくとも１０００ニュートンの力が使用される。安定なプロセスは、５０００〜１０００００ニュートンの力により達成される。
【００５５】
両方の層構造を圧縮する際に、この配列を２００〜５００℃の温度に加熱する。この際、有利に、窒化ガリウムインジウム系の発光ダイオード構造の場合に３５０℃〜４００℃の温度範囲が考慮され、リン化アルミニウムガリウムインジウム発光ダイオード構造の場合に３５０℃〜５００℃の温度範囲が考慮される。図１Ａ）に示されたような後続する金層４を有するゲルマニウム支持体５を使用する場合には、このプロセス温度は３６０℃に制限するのが好ましい。
【００５６】
この使用されたプロセス温度を、少なくとも１０秒間、しかしながら有利には１分以上結合相手に作用させる。この方法の特に有利な実施態様は、この温度を２〜１０分の間、結合相手に作用させることが考慮される。このプロセス温度の作用時間の上限は、処理速度（生産性）の要求によりもしくは半導体構造の要求により生じる。長すぎる作用時間は前記層構造を損なうか、又はそれ以上に破壊しかねない。
【００５７】
図２は本発明による方法の層序の他の有利な実施態様を示す。分図２Ａ）には、交換基板２２に続いて、後の接合区域の方向に、結合層２１ａが配置されている。この交換基板は、半導体ウェハ、金属板又はセラミック支持体からなることができる。特に有利に、この交換基板２２はモリブデン板からなる。結合層２１ａは一般に金層であるが、この組合せは少なくとも１つの金層と他の遮断層及び他の金属層からなることもできる。
【００５８】
分図１Ｂ）には、薄層半導体デバイスの本発明による製造方法のための層序もしくは薄層ウェハ半製品の実施態様を表す。この場合、例えば半導体材料、特に半導体ウェハ、例えばヒ化ガリウムウェハ又はサファイアウェハからなる成長基板２５に続いて、少なくとも１つの詳細に記載されていない半導体構造２４が配置されている。この半導体構造２４は、発光ダイオード構造又は任意の他の半導体デバイスの構造を有することができる。例えば、これは窒化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＮ）系の発光ダイオード構造であることができる。
【００５９】
ドーピング層、活性層、コンタクト層及び／又は鏡面層を有する半導体構造に続いて、銀（Ａｇ）からなる接着媒介層２３が配置されている。この接着媒介層２３に続いて、結合層２１ｂが配置されている。本発明による方法は、有利に一般に、金（Ａｕ）からなる結合層２１ｂを製造するのに有利であるが、もちろん結合層がそれ自体、固有の層構造を有していてもよい。この層構造は複数の金属層及び／又は少なくとも１つの遮断層から構成されていてもよい。
【００６０】
分図２Ａ及び２Ｂ）の層序は、本発明による方法の場合に、熱圧着を用いて相互に接合される。この場合、高い圧力下で、前記層構造にプロセス時間の間作用させるプロセス温度が使用される。それにより、この熱圧着工程で金属溶融物を生じさせずに接合区域が形成される。この接合区域内で、特に個々の金属結晶子の再結晶化のために金が使用される場合に、当初の接合界面を越えるため、熱圧着の後で接合界面はもはや認識できない。これにより、熱的並びに電気的に良好な伝導性の結合が保証される。さらに、両方の層序は互いに強固に接合される。
【００６１】
図３は、分図３Ａ）及び３Ｂ）に、熱圧着による本発明による接合法において使用するための層序の実施態様を示す。この場合、分図３Ａ）では、例えば半導体材料からなるウェハ、特にゲルマニウムウェハ又はセラミック支持体又は金属板であることができる交換基板３５上に、例えばアルミニウムを有することができる中間層３４が配置されている。
【００６２】
この中間層３４上に遮断層３３が配置されていて、前記遮断層は、例えばチタンタングステン合金からなることができる。この遮断層３３を介して、例えば白金を含有する接着媒介層３２が配置されている。この接着媒介層３２に、例えば金からなる結合層３１ａが続く。
【００６３】
図３Ｂ）中に図示された層序の場合に、例えばヒ化ガリウムからなる成長層３０、例えばＳｉＮxを含有する鏡面層３９が配置されていて、この鏡面層は窒化ケイ素化合物を有する。この鏡面層に、コンタクト層３８が続き、このコンタクト層はさらに鏡面機能を有する。このコンタクト層３８は、金亜鉛合金（Ａｕ：Ｚｎ）からなるか又は前記合金を有し、この層は１００ｎｍ〜３μｍの厚さを有することができる。これとは別に、前記コンタクト層は、金及びゲルマニウム（Ａｕ：Ｇｅ）からなる合金を有する。このコンタクト層３８は、両方の合金からなる組合せとして製造することもでき、及び／又はさらにミラーとしての機能を有することもできる。
【００６４】
このコンタクト層３８に続いて、遮断層３７が配置されている。この遮断層は、例えばチタンタングステン合金又はチタンタングステン窒素合金からなる。この遮断層３７に続いて、接着媒介層３６が配置されている。この接着媒介層３６は、例えばチタン又は白金からなるか、又はチタンと白金とからなる層序自体を有する。この接着媒介層３６に続いて、金からなる結合層３１ｂが配置されている。
【００６５】
この結合層３１ｂ及び３１ａは例えば金からなるが、多様な金属材料及び遮断層からなる層序を有していてもよい。この金属層は、この場合例えばＰＶＤ又はＣＶＤにより設けられるが、さらに前記層序内に金属粉末からなる中間層を有していてもよい。ヒ化ガリウムからなる成長層３０に対してさらに、層３０は半導体層序を有していてもよく、この場合、前記半導体層序自体は、機能層、例えば活性層、ドープされた層、コンタクト層、鏡面層及び緩衝層を有していてもよい。
【００６６】
ヒ化ガリウム化合物系の機能性半導体層序を、ゲルマニウムからなる交換基板に移設することは、この場合特に有利である、それというのもゲルマニウムの熱膨張は極めて良好にヒ化ガリウムの熱膨張に適合されていて、従って熱的負荷の際に僅かな内部応力が生じるためである。この結合層３１ａ及び３１ｂは、本発明による方法の場合に熱圧着により互いに接合される。
【００６７】
本発明による方法の有利な実施態様の場合に、分図１Ａ）及び１Ｂ）による層序は３分間３４０℃のプロセス温度で６．５ｋＮの力で相互に圧縮される。交換基板側の層序は１０００ｎｍの金層を有し、成長基板側の層序は１２００ｎｍの金層の層厚を有する。この両方の金層もしくは結合層３１ａ及び３１ｂは、第１の試験において上記プロセスパラメータの適用下に接合した。この場合、直径１００ｍｍのウェハの全体の面積にわたり均質な結合が生じた。特に、超音波試験の場合及び他の試験の場合に、可視の接合境界面は示されなかった。この金属層の粒度は、前記界面を越えて均質に再結晶されているため、この場合、接合領域中に空洞、空隙又は気孔は生じなかった。
【００６８】
図４は、分図４Ａ）及び４Ｂ）で、本発明による方法の結合層のため及び相応するデバイスのためのそれぞれ１つの層序を表す。この場合、それぞれアルミニウム層４４ａ、４４ｂに、チタンタングステン合金及び／又はチタンタングステン窒素合金及び／又はニッケルからなる遮断層４２ａ、４２ｂが設けられている。この遮断層４２ａ、４２ｂに、それぞれ金層４１ａ、４１ｂが設けられている。この結合層は、本発明による方法の場合に、熱圧着により相互に接合される。
【００６９】
この場合、特に、アルミニウムの延性、例えば変形性が、金の不活性特性と組み合わせて利用される。このような結合層の可能な実施態様は、もちろんアルミニウムもしくは金だけに限定されるのではなく、類似の延性特性を有する全ての金属又は類似の不活性特性を有する貴金属を有することもできる。
【００７０】
結合層のこの種の構造は、特に超音波溶接工程もしくは摩擦工程を行わない熱圧着を可能にする。これらの結合層もしくはこれらの層序を本発明による方法において相互に接合する場合、最も内側の層、例えば金層４１ａ、４１ｂの金属結合が、液状の金属溶融物への移行が行われずに生じる。この結合層は、高い圧力下でかつ５００℃までのプロセス温度で相互に圧縮され、それにより、最も内側の層の金もしくは不活性材料の金属結晶子の再結晶化は生じる。強固でかつ持続的な結合が生じる。
【００７１】
図５は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の本発明による製造方法もしくはカプセル化のための層の構造を示す。分図５Ａ）には、熱圧着の前の配置による断面図が示されている。分図５Ａ）は、特に２つのカバー層５２ａ、５２ｂを示し、これらのカバー層は熱圧着法により持続的に相互に結合され、その際、それにより有機発光ダイオード５３は持続的にカプセル化される。
【００７２】
このカバー層５２ａ、５２ｂは、有利に少なくとも部分的に透明材料からなる。これは、例えばガラス又は多様なポリマーを有する。付加的に、前記の層は前記接合区域の側に他の機能層を有していてもよい。これは、例えば有機発光ダイオード構造５３のアノード又はカソード用のコンタクト層である。それぞれの有機発光ダイオード構造５３は、それぞれ２つの結合層構造５１ａによりフランキングされ、この結合層構造自体は、結合相手としてそれぞれ対峙する層上の結合層構造５１ｂに向かい合っている。
【００７３】
この結合層５１ａ、５１ｂは金からなるか、又は延性の金属及び不活性の金属の層並びに遮断層からなる組合せを有する。特に有利に、この結合層は金からなるか又は例えば図４に記載されているような層構造からなる。さらに、この結合層は特に付加的な機能層を有する。これには、接着媒介層又は絶縁層が数えられ、この絶縁層は結合されるべき２つのカバー層を電気的に相互に絶縁する。付加的に、この結合層５２ａ、５２ｂは、特に成形された光放射面又は光入射面を有する。本発明による方法の場合に、結合層構造５１ａ、５１ｂは熱圧着により相互に結合される。この場合、既に挙げられたプロセスパラメータを選択することができる。
【００７４】
分図５Ｂ）は、このような配置を上から見た図である。この場合、矩形の網目パターン中に、２つの透明な板５２の間に複数の有機発光ダイオード構造５３が配置されている。この層は、有利な実施態様の場合に、０．４×０．５ｍ2の寸法を有する。このカバー層もしくは板５２が熱圧着法により結合されていて、従って個々の有機発光ダイオード構造５３をカプセル化している場合に、引き続きこれらを個別化することができる。有利な実施態様の場合に、この個別化されたＯＬＥＤは約３×５ｃｍ2の寸法を有する。
【００７５】
この個別化は、それぞれ分図５Ａ）中に示された破線に沿って行われる。この破線は、ここではいわゆる「スクライブライン」の線を示している。この破線の分図５Ａ）までの延長は、結合層構造５１ａ及び５１ｂの間の分離線もしくはスクライブラインの線を示す。
【００７６】
有機発光ダイオードのカプセル化のための本発明による結合方法に関して、明細書に記載された全てのプロセスパラメータ及び特徴を有利に利用することができる。同様に、この結合層５１、５１ｂは本願発明の明細書中に記載された種類の全ての層からなる層序を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による方法で使用するための複数の薄層半導体デバイスの製造の際に可能な層構造を表す。
【図２】本発明による薄層半導体デバイスの製造のための他の層構造を表す。
【図３】本発明による半導体デバイスの製造のための第３の層構造を表す。
【図４】本発明による方法において使用するための、結合層の他の層構造についての実施例を表す。
【図５】多数のカプセル化された有機発光ダイオードの製造方法を図示的に示す図を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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