(57)【要約】  基板上のメサ構成およびメサ上の電極を有する発光デバイスダイは、電極およびサブマウントの少なくとも１つの上に所定のパターンの導電ダイ取り付け材料を形成し、発光デバイスダイをサブマウントに実装することによって、フリップチップ構成でサブマウントに取り付けられる。所定のパターンの導電ダイ取り付け材料は、発光デバイスダイがサブマウントに実装されるとき、導電ダイ取り付け材料が、反対の導電型を有する領域が接触しないように選択される。所定のパターンの導電ダイ取り付け材料は、電極の面積および電極とサブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さい、ダイ取り付け材料の容積を提供することができる。所定のパターンの導電ダイ取り付け材料を有する発光デバイスダイも提供される。炭化シリコン基板などの基板上の窒化ガリウムベースの発光領域を有する発光デバイスは、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを使用して、窒化ガリウムベースの発光領域の電極をサブマウントに実装することによって、フリップチップ構成で実装することもできる。Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを有する発光デバイスダイも提供される。
2005510043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウムベースの発光領域を有する発光デバイスを、フリップチップ構成で炭化シリコン基板上に実装する方法であって、
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを使用して、窒化ガリウムベースの発光領域の電極をサブマウントに実装することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記実装することは、
前記電極および／またはサブマウントの少なくとも１つの上に、前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成すること、および
前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを使用して、前記窒化ガリウムベースの発光領域の電極およびサブマウントを互いに取り付けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、スクリーン印刷によって、前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを前記電極に塗布するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記スクリーン印刷は、約４ミルの前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの塗布解像度を提供することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、前記Ｂステージエポキシを前記電極の所望の位置に分与することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、
前記電極をＢステージエポキシで覆うこと、および
前記所定のパターンを提供するために、前記電極からＢステージエポキシを選択的に取り除くことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記選択的に取り除くことは、前記所定のパターンを提供するために、選択的にエポキシを取り除くようにＢステージエポキシをレーザスクライビングすることを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｂステージエポキシが、感光Ｂステージエポキシからなり、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、前記所定のパターンを提供するために、フォトリソグラフィを使用して選択的にエポキシを取り除くことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、前記所定のパターンを提供するために、前記電極上の場所に前記Ｂステージエポキシをピン転写することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、その後に前記Ｂステージエポキシを事前硬化することが続くことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｂステージエポキシを事前硬化することは、約５０℃から約１５０℃の温度を使用して前記Ｂステージエポキシを事前硬化することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記Ｂステージエポキシを事前硬化することは、約８５℃の温度を使用して前記Ｂステージエポキシを事前硬化することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを使用して、前記窒化ガリウムベースの発光領域の電極およびサブマウントを互いに取り付けることは、
前記サブマウント上に前記発光デバイスを配置するスこと、および
前記Ｂステージエポキシをリフローさせるように、前記ステージエポキシを最終硬化温度に加熱することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱することは、少なくとも約１５０℃の温度に前記Ｂステージエポキシを加熱することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの複数のバンプを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの複数のラインを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの十字パターンを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
発光デバイスダイとサブマウントとを、互いにフリップチップ構成で取り付ける方法であって、前記発光デバイスダイが、基板上のメサ構成と前記メサ上の電極とを有し、前記方法は、
前記電極およびサブマウントの少なくとも１つの上に、導電ダイ取り付け材料の所定のパターンを形成すること、および
前記発光デバイスダイおよび前記サブマウントを、それらの間の前記導電ダイ取り付け材料で互いに対して取り付けることを含み、
前記導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、前記導電ダイ取り付け材料が、取り付けの間に前記メサおよび／または前記基板の側壁に接触することを妨げるように選択されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、前記電極の面積および前記電極と前記サブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さいダイ取り付け材料の容積を提供することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定のパターンは、前記電極上の導電ダイ取り付け材料の単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記所定のパターンは、前記電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のバンプを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記所定のパターンは、前記電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のラインを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記所定のパターンは、前記電極上の導電ダイ取り付け材料の十字パターンを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記導電ダイ取り付け材料が、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ、はんだペースト、はんだバンプのパターン、および／または導電ポリマーの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記導電ダイ取り付け材料が、はんだペーストからなり、所定のパターンを形成することは、スクリーン印刷、分与、および／またはピン転写の少なくとも１つによって、所定のパターンのはんだペーストを形成することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記導電ダイ取り付け材料が、はんだバンプからなり、所定のパターンを形成することは、分与およびリフロー、電気めっき、および／またはディッピングの少なくとも１つによって、所定のパターンのはんだバンプを形成することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
前記導電ダイ取り付け材料が、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシおよび／または導電ポリマーの少なくとも１つからなり、所定のパターンを形成することは、スクリーン印刷、分与、レーヤリングおよびレーザスクライビング、フォトリソグラフィ、および／またはピン転写の少なくとも１つによって、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシおよび／または導電ポリマーの少なくとも１つの所定のパターンを形成することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
発光デバイスダイであって、
導電基板と、
前記導電基板上の窒化ガリウムベースの活性領域と、
前記導電基板と反対側の前記窒化ガリウムベースの活性領域上の第１の電極とを備え、前記第１の電極および前記窒化ガリウムベースの活性領域が、側壁を有するメサを構成し、
前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の前記導電基板上の第２の電極と、
前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の前記第１の電極上の所定のパターンの導電ダイ取り付け材料とを備え、前記所定のパターンの導電ダイ取り付け材料は、前記発光デバイスダイがサブマウントに取り付けられたとき、前記導電ダイ取り付け材料が、前記メサおよび前記基板の少なくとも１つの側壁と接触することを実質的に妨げることを特徴とする発光デバイスダイ。
【請求項３０】
前記導電基板が、炭化シリコン基板からなることを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３１】
前記導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、前記第１の電極の面積および前記第１の電極と前記サブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さいダイ取り付け材料の容積を提供することを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３２】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３３】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のバンプを含むことを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３４】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のラインを含むことを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３５】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の十字パターンを含むことを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３６】
前記導電ダイ取り付け材料が、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ、はんだペースト、はんだバンプのパターン、および／または導電ポリマーの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３７】
サブマウントをさらに備え、前記第１の電極が、前記所定のパターンの導電ダイ取り付け材料によって前記サブマウントに実装されることを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【請求項３８】
発光デバイスダイであって、
基板と、
前記基板上の窒化ガリウムベースの活性領域と、
前記基板と反対側の前記窒化ガリウムベースの活性領域上の第１の電極と、
前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシとを備えることを特徴とする発光デバイスダイ。
【請求項３９】
前記第１の電極および前記窒化ガリウムベースの活性領域は、側壁を有するメサを形成することを特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４０】
前記基板は導電基板であり、前記ダイは、前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の前記導電基板上の第２の電極をさらに備えることを特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４１】
前記基板は絶縁基板であり、前記ダイは、前記窒化ガリウムベースの活性領域と同じ側の前記基板上の導電基板上の第２の電極をさらに備えることを特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４２】
前記導電基板が、炭化シリコン基板からなることを特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４３】
前記Ｂステージ導電エポキシは、所定のパターンで前記第１の電極上にあることを特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項４４】
前記導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、前記第１の電極の面積および前記第１の電極と前記サブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さいダイ取り付け材料の容積を提供することを特徴とする請求項４３に記載のダイ。
【請求項４５】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項４３に記載のダイ。
【請求項４６】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの複数のバンプを含むことを特徴とする請求項４３に記載のダイ。
【請求項４７】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの複数のラインを含むことを特徴とする請求項４３に記載のダイ。
【請求項４８】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの十字パターンを含むことを特徴とする請求項４３に記載のダイ。
【請求項４９】
サブマウントをさらに備え、前記第１の電極が、前記Ｂステージ導電エポキシによって前記サブマウントに実装されることを特徴とする請求項３８に記載のダイ。
【請求項５０】
フリップチップ構成のための発光デバイスダイであって、
第１の導電型の少なくとも１つの領域を有する窒化ガリウムベースの活性領域と、
前記窒化ガリウムベースの活性領域に電気的に結合された第１の電極と、
前記窒化ガリウムベースの活性領域に電気的に結合され、前記第１の導電型とは反対の第２の導電型の半導体材料の領域と、
前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の第１の電極上の所定のパターンの導電ダイ取り付け材料とを備え、前記所定のパターンが、前記発光デバイスダイがサブマウントに取り付けられたとき、前記導電ダイ取り付け材料が、第２の導電型の半導体材料の領域と接触することを実質的に妨げるように構成されることを特徴とする発光デバイスダイ。
【請求項５１】
第２の導電型の半導体材料の前記領域上の第２の電極をさらに備えることを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項５２】
基板をさらに備え、前記窒化ガリウムベースの活性領域は前記基板上にあることを特徴とする請求項５１に記載のダイ。
【請求項５３】
前記第１の電極および前記第２の電極は、前記基板の反対側上にあることを特徴とする請求項５２に記載のダイ。
【請求項５４】
前記第１の電極および前記第２の電極は、前記基板の同じ側上にあることを特徴とする請求項５２に記載のダイ。
【請求項５５】
前記基板が、炭化シリコン基板からなることを特徴とする請求項５２に記載のダイ。
【請求項５６】
前記導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、前記第１の電極の面積および前記第１の電極と前記サブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さいダイ取り付け材料の容積を提供することを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項５７】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項５８】
前記導電ダイ取り付け材料が、はんだからなることを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項５９】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のバンプを含むことを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項６０】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のラインを含むことを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項６１】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の十字パターンを含むことを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項６２】
前記導電ダイ取り付け材料は、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ、はんだペースト、はんだバンプのパターン、および／または導電ポリマーの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【請求項６３】
サブマウントをさらに備え、前記第１の電極が、前記所定のパターンの導電ダイ取り付け材料によって前記サブマウントに実装されることを特徴とする請求項５０に記載のダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、半導体デバイスに関し、より詳細にはフリップチップ構成のサブマウントに実装された半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、完全に示されるように、参照によってその開示が本明細書に組み込まれる、２００１年７月２３日に出願された、名称「FLIP CHIP BONDING OF LIGHT EMITTING DIODES（発光ダイオードのフリップチップボンディング）」の米国仮特許出願番号第６０／３０７３１１号の優先権を主張する。
【０００３】
ＧａＮベースの発光ダイオード（ＬＥＤ）は、一般に、サファイヤまたはＳｉＣなどの絶縁性、半導体性、または導電性基板を含み、その基板の上に、複数のＧａＮベースのエピタキシャル層が堆積される。エピタキシャル層は、給電されたとき光を発光するｐｎ接合を有する活性領域を含む。一般にＬＥＤは、パッケージまたはリードフレームとも呼ばれるサブマウント（以降「サブマウント」と呼ぶ）上に、基板側を下にして実装される。図１は、ｎ型のＳｉＣ基板１０と、活性領域１２とを有する従来のＬＥＤの概略を示し、活性領域１２は、ｎ型ＧａＮベースの層１４と、基板上に成長され、かつメサにパターン形成されたｐ型ＧａＮベースの層１６とを含む。金属ｐ型電極１８は、ｐ型ＧａＮ層１６上に堆積され、かつｐ型ＧａＮ層１６に電気的に結合され、ワイヤボンド接続２８が、ｐ型電極１８上のボンドパッド２０に対して行われる。導電基板上にあり、かつ導電基板に電気的に結合されたｎ型電極２２は、導電エポキシ２６を使用して金属サブマウント２４に取り付けられる。通常のプロセスにおいて、導電エポキシ２６（通常は銀エポキシ）は、サブマウント上に塗布され、ＬＥＤは、エポキシ２６内に押し込められる。エポキシは、次に熱硬化され、エポキシを堅くし、ＬＥＤチップのための安定な導電マウントを提供する。活性領域１２で生成された光は、デバイスの上方で外側に向けられる。しかしながら、実質的な量の生成された光は、基板内に伝わり、部分的にエポキシ２６によって吸収される。
【０００４】
ＬＥＤのフリップチップ実装は、基板側を上にしたサブマウント上へのＬＥＤの実装を含む。光は、次に透明基板を通って取り出されかつ発せられる。フリップチップ実装は、ＳｉＣベースのＬＥＤの実装に関して特に望ましい技術であり得る。ＳｉＣは、ＧａＮより屈折率が大きいので、活性領域で生成された光は、ＧａＮ／ＳｉＣ界面で内部反射（すなわち、ＧａＮベースの層に反射して戻る）しない。ＳｉＣベースのＬＥＤのフリップチップ実装は、従来技術で知られているあるチップ成形技術を用いるときに、改善された光の取り出しを提供することができる。ＳｉＣＬＥＤのフリップチップパッケージングは、その上、チップの特定の適用に応じて望ましいことがある、改善された熱の取り出し／散逸などの他の利点を有することができる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６２０１２６２号明細書
【特許文献２】米国特許第６１８７６０６号明細書
【特許文献３】米国特許第６１２０６００号明細書
【特許文献４】米国特許第５９１２４７７号明細書
【特許文献５】米国特許第５７３９５５４号明細書
【特許文献６】米国特許第５６３１１９０号明細書
【特許文献７】米国特許第５６０４１３５号明細書
【特許文献８】米国特許第５５２３５８９号明細書
【特許文献９】米国特許第５４１６３４２号明細書
【特許文献１０】米国特許第５３９３９９３号明細書
【特許文献１１】米国特許第５３３８９４４号明細書
【特許文献１２】米国特許第５２１００５１号明細書
【特許文献１３】米国特許第５０２７１６８号明細書
【特許文献１４】米国特許第４９６６８６２号明細書
【特許文献１５】米国特許第４９１８４９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フリップチップ実装が有する１つの問題が、図２に示される。すなわち、チップが、導電サブマウントまたはパッケージ上にフリップチップ実装されるとき、従来の技術は不可能である。従来、銀エポキシなどの導電ダイ取り付け材料（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｄｉｅ  ａｔｔａｃｈ  ｍａｔｅｒｉａｌ）２６は、チップおよび／またはサブマウント２４上に塗布され、チップは、サブマウント２４上に押圧される。これが、粘性の導電ダイ取り付け材料２６を押し付けさせ、デバイスにおけるｎ型層１４および１０と接触させ、それによって、ショットキダイオード接続を形成する。ショットキダイオード接続は、活性領域におけるｐｎ接合をシャント（ｓｈｕｎｔ）し、予測される望ましくない結果になる。したがって、新たな技術が、ＬＥＤのフリップチップ実装に必要である可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ（Ｂ−ｓｔａｇｅ  ｃｕｒａｂｌｅ  ｄｉｅ  ｅｐｏｘｙ）を使用して、窒化ガリウムベースの発光領域の電極をサブマウントに実装することによって、フリップチップ構成の炭化シリコン基板上に窒化ガリウムベースの発光領域を有する発光デバイスの実装を提供する。
【０００８】
本発明の特定の実施形態において、電極は、電極上に所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシを形成することによって、サブマウントに実装され、所定のパターンは、電極の所定の部分だけを覆う。窒化ガリウムベースの発光領域の電極は、所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシを使用して、サブマウントに取り付けられる。所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシは、スクリーン印刷によって、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを電極に塗布することにより提供することができる。好ましくは、スクリーン印刷は、約０．１ｍｍ（約４ミル）のＢステージ硬化可能なダイエポキシの塗布解像度を提供する。
【０００９】
所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシは、Ｂステージエポキシを、電極の所望の場所に分与することによって提供することもできる。さらに、所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシは、Ｂステージエポキシで電極を被覆し、所定のパターンを提供するように、電極からＢステージエポキシを選択的に除去することによって提供することもできる。Ｂステージエポキシは、所定のパターンを提供するように選択的にエポキシを除去するために、Ｂステージエポキシをレーザスクライビングすることによって選択的に除去することができる。Ｂステージエポキシが、感光Ｂステージエポキシであるなら、Ｂステージエポキシは、所定のパターンを提供するように、フォトリソグラフィを使用して選択的に除去することができる。所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシは、所定のパターンを提供するように、電極の場所にＢステージエポキシをピン転写（ｐｉｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）することによって提供することもできる。
【００１０】
本発明のさらなる実施形態において、所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシの形成は、その後にＢステージエポキシの事前硬化が続く。Ｂステージエポキシの事前硬化は、約５０℃から約１５０℃の温度を使用するＢステージエポキシの事前硬化によって提供することができる。特に、Ｂステージエポキシは、約８５℃の温度を使用して事前硬化することができる。さらに、窒化ガリウムベースの発光領域の電極は、発光デバイスをサブマウント上に置き、Ｂステージエポキシをリフローさせるように、Ｂステージエポキシを最終硬化温度に加熱することによって、所定のパターンのＢステージ硬化可能なダイエポキシを利用してサブマウントに取り付けられることができる。Ｂステージエポキシは、少なくとも約１５０℃の温度に加熱することができる。
【００１１】
特定の実施形態において、所定のパターンは、電極上のＢステージエポキシの単一のノジュール（ｎｏｄｕｌｅ）である。所定のパターンは、電極上のＢステージエポキシの複数のバンプであることもできる。所定のパターンは、さらに、電極上のＢステージエポキシの複数のラインであることができる。所定のパターンは、電極上のＢステージエポキシの十字パターンであることもできる。
【００１２】
本発明の他の実施形態において、基板上のメサ構成およびメサ上の電極を有する発光デバイスダイは、電極およびサブマウントの少なくとも１つの上に所定のパターンの導電ダイ取り付け材料を形成し、発光デバイスダイをサブマウントに実装することによって、フリップチップ構成でサブマウントに取り付けられる。所定のパターンの導電ダイ取り付け材料は、発光デバイスダイがサブマウントに実装されるとき、導電ダイ取り付け材料が、メサまたは基板の側壁と接触しないように選択される。所定のパターンの導電ダイ取り付け材料は、電極の面積および電極とサブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さい、ダイ取り付け材料の容積を提供することができる。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態において、所定のパターンは、電極上の導電ダイ取り付け材料の単一のノジュールである。所定のパターンは、電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のバンプであることもできる。所定のパターンは、さらに、電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のラインであることができる。所定のパターンは、電極上の導電ダイ取り付け材料の十字パターンであることもできる。
【００１４】
本発明の他の実施形態において、導電ダイ取り付け材料は、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ、はんだペースト、はんだバンプのパターン、および／または導電ポリマーの少なくとも１つである。導電ダイ取り付け材料が、はんだペーストである場合、所定のパターンは、スクリーン印刷、分与、および／またはピン転写の少なくとも１つによって、所定のパターンのはんだペーストを形成することにより提供することができる。導電ダイ取り付け材料が、はんだバンプである場合、所定のパターンは、はんだペーストの分与およびリフロー、電気めっき、および／またはディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）の少なくとも１つによって、所定のパターンのはんだバンプを形成することにより提供することができる。導電ダイ取り付け材料が、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシおよび／または導電ポリマーである場合、所定のパターンは、スクリーン印刷、分与、分与およびリフロー、レーヤリングおよびレーザスクライビング、フォトリソグラフィおよび／またはピン転写方法によって、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシおよび／または導電ポリマーのパターンを形成することによって提供することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の実施形態において、サブマウント上に実装するのに適した発光デバイスダイは、炭化シリコン基板などの導電基板と、炭化シリコン基板上の窒化ガリウムベースの活性領域と、基板と反対側の窒化ガリウムベースの活性領域上の第１電極とを含む。いくつかの実施形態において、第１の電極および窒化ガリウムベースの活性領域は、側壁を有するメサを形成する。第２の電極は、窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の炭化シリコン基板上に提供される。導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、発光デバイスダイがサブマウントに実装されたときに、導電ダイ取り付け材料がメサの側壁および基板と接触することを実質的に妨げる、窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の第１の電極上に提供される。
【００１６】
導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、第１の電極の面積および第１の電極とサブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さい、ダイ取り付け材料の容積を提供することができる。所定のパターンは、第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の単一のノジュールであることができる。所定のパターンは、第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のバンプであることもできる。所定のパターンは、第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の複数のラインであることができる。所定のパターンは、第１の電極上の導電ダイ取り付け材料の十字パターンであることもできる。
【００１７】
導電ダイ取り付け材料は、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ、はんだペースト、はんだバンプのパターン、および／または導電ポリマーであることができる。
【００１８】
サブマウントも提供することができる。そのような場合には、第１の電極は、導電ダイ取り付け材料の所定のパターンでサブマウントに実装される。
【００１９】
本発明の他の実施形態は、サブマウント上に実装するのに適した発光デバイスダイを提供し、サブマウントは、炭化シリコン基板などの基板と、炭化シリコン基板上の窒化ガリウムベースの活性領域と、基板と反対側の窒化ガリウムベースの活性領域上の第１電極とを含む。第１の電極および窒化ガリウムベースの活性領域は、側壁を有するメサを形成する。第２の電極を、窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の基板上に提供することができる。Ｂステージ硬化可能なダイエポキシが、窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の第１の電極上に提供される。
【００２０】
Ｂステージ導電エポキシは、所定のパターンで提供することができる。Ｂステージ導電エポキシの所定のパターンは、第１の電極の面積および第１の電極とサブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さい、Ｂステージ導電エポキシの容積を提供することができる。所定のパターンは、第１の電極上のＢステージ導電エポキシの単一のノジュールであることができる。所定のパターンは、第１の電極上のＢステージ導電エポキシの複数のバンプであることもできる。所定のパターンは、さらに、第１の電極上のＢステージ導電エポキシの複数のラインであることができる。所定のパターンは、第１の電極上のＢステージ導電エポキシの十字パターンであることもできる。
【００２１】
サブマウントも提供することができる。そのような場合には、第１の電極は、Ｂステージ導電エポキシによってサブマウントに実装される。
【００２２】
本発明のさらなる実施形態において、発光デバイスダイは、第１の導電型の少なくとも１つの領域を有する窒化ガリウムベースの活性領域と、窒化ガリウムベースの活性領域に電気的に結合された第１の電極とを含む。第２の導電型の半導体材料の領域が、窒化ガリウムベースの活性領域に電気的に結合される。第２の導電型は、第１の導電型とは反対である。所定のパターンの導電ダイ取り付け材料が、窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の第１の電極上にあり、発光デバイスダイがサブマウントに実装されるときに、導電ダイ取り付け材料が第２の導電型の半導体材料の領域と接触することを実質的に妨げるように構成される。
【００２３】
第２の電極を、第２の導電型の半導体材料の領域に提供することもできる。基板も提供することができ、窒化ガリウムベースの活性領域は、基板上にあることができる。第１の電極および第２の電極は、基板の反対側上にあることができ、または基板の同じ側上にあることができる。基板は、絶縁または導電であることができる。本発明のある実施形態において、基板は、炭化シリコン基板である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、本発明の好ましい実施形態が示される添付の図面を参照して、より完全に以下に説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる態様で具体化されることが可能であり、本明細書に示される実施形態に制限されると解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は、本開示が完全で完成するように提供され、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるものである。同様の参照符号は、図面を通して同様の要素を言及する。さらに、図面に示された様々な層および領域は、概略的に示されている。当業者によって理解されるように、本明細書における基板または他の層の「上」に形成された層との言及は、基板または他の層の上、または基板または他の層の上に形成された介在する１つまたは複数の層の上に直接形成された層を言及する。したがって、本発明は、図面にしたがって示されたサイズおよび間隔に関して制限されない。
【００２５】
本発明の実施形態は、ダイ取り付け材料を使用するフリップチップ構成でサブマウントまたはパッケージに、ＬＥＤダイなどの発光素子を有する発光デバイスを接続するために提供され、ダイ取り付け材料は、ｐ型電極などの発光デバイスの電極、および／または発光デバイスをパッケージングする前のサブマウントまたはパッケージに塗布することができる。ダイ取り付け材料は、デバイスのｐｎダイオードをシャントする寄生ダイオード形成することなく、発光デバイスとサブマウントとの間に導電取り付けを形成するために使用することができる。いくつかの実施形態において、シャントダイオードは、導電接着剤が硬化の間に実質的に流れることを妨げることによって避けられることができる。他の実施形態において、シャントダイオードは、導電接着剤が接点を提供する領域の導電型とは反対の導電型の領域に導電接着剤が、接触することを妨げることによって避けられることができる。したがって、例えば、導電接着剤が、デバイスのｐ型接点に対する接触を提供する場合、シャントダイオードは、導電接着剤が、デバイスのｎ型領域に接触することを妨げることによって避けられることができる。導電接着剤が、デバイスのｎ型接点に対する接触を提供する場合、シャントダイオードは、導電接着剤が、デバイスのｐ型領域に接触することを妨げることによって避けられることができる。
【００２６】
導電接着剤がはんだである本発明のさらなる実施形態において、デバイスがフリップチップ構成で実装されるとき、導電接着剤は、デバイスから熱の取り出しを容易にすることができる。そのような熱の取り出しは、白色光適用の使用に適することができるデバイスなどの高出力デバイスには有利である可能性がある。さらに、本発明は、デバイスと反対側上に接点を有するデバイスを参照して、本明細書に主に説明されるが、本発明の実施形態は、同様にデバイスの同じ側上に両接点を有するデバイスに有利である。そのような場合、導電接着剤が接点を作る領域の導電型と逆の導電型のデバイスの領域に接触することによって、接点の導電接着剤が、シャントダイオードを作らないように、導電接着剤を提供することができる。さらに、２つの接点の導電接着剤は、互いに接触すべきではない。
【００２７】
本発明の実施形態は、ｎ型層１４と、ｐ型層１６と、ｐ型層に電気的に結合されたｐ型電極１８とを有し、ｎ型ＳｉＣ基板１０上のＧａＮベースのＬＥＤを参照して本明細書で説明される。しかしながら、本発明は、そのような構造に限定されると解釈されるべきではない。したがって、本明細書における、ｎ型領域１０および１４を短絡する導電ダイ取り付け材料に対する参照は、例示目的だけで提供されている。したがって、ｎ型領域１０および１４への短絡に対する参照は、ダイ取り付け材料との故意でない接触が、デバイスの性能、信頼性、または他の特徴を損なう他のデバイス構造における他の層（例えば、量子井戸および／または多量子井戸デバイスにおける障壁層）に対する参照と見なすことができる。
【００２８】
本発明の実施形態で使用する発光デバイスは、Ｎｏｒｔｈ  ＣａｒｏｌｉｎａのＤｕｒｈａｍのＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．によって製造されかつ販売されているデバイスなどの、炭化シリコン基板上に製造された窒化ガリウムベースのＬＥＤまたはレーザであることができる。例えば、本発明は、あたかも全文が記載されているかのように、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、米国特許に記載されるような、ＬＥＤおよび／またはレーザとともに使用するのに適していることができる（例えば、特許文献１〜１５参照）。他の適したＬＥＤおよび／またはレーザは、あたかも全文が記載されているかのように、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、２００１年５月３０日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURE WITH MULTI-QUANTUM WELL AND SUPERLATTICE STRUCTURE（多量子井戸および超格子構造を有する発光ダイオード構造）」との名称の米国特許仮出願第６０／２９４３７８号明細書、２００１年５月３０日に出願された、「MULTI-QUANTUM LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURE（多量子井戸発光ダイオード構造）」との名称の米国特許仮出願第６０／２９４４４５号明細書、２００１年５月３０日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURE WITH SUPERLATTICE STRUCTURE（超格子構造を有する発光ダイオード構造）」との名称の米国特許仮出願第６０／２９４３０８号明細書、２００２年５月７日に出願された、「GROUP III NITRIDE BASED LIGHT EMITTING DIODE STRUCTURES WITH A QUANTUM WELL AND SUPERLATTICE, GROUP III NITRIDE BASED QUANTUM WELL STRUCTURE AND GROUP III NITRIDE BASED SUPERLATTICE STRUCTURES（量子井戸および超格子を有する第ＩＩＩ族窒化物ベースの発光ダイオード構造、第ＩＩＩ族窒化物ベースの量子井戸構造、および第ＩＩＩ族窒化物ベースの超構造）」との名称の米国特許出願第１０／１４０７９６号明細書、ならびに、２００１年７月２３日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODES INCLUDING SUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR（光取り出しに関する基板修正を含む発光ダイオードおよびその製造方法）」との名称の米国特許出願第１０／０５７８２号明細書、２００２年１月２５日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODES INCLUDING SUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR（光取り出しに関する基板修正を含む発光ダイオードおよびその製造方法）」との名称の米国特許出願第１０／０５７８２号明細書に記載される。
【００２９】
本発明の特定の実施形態において、発光デバイスは、活性領域で生成された光を、デバイスを通して反射して戻す反射層を提供する、ｐ電極を有することができる。反射ｐ電極および関連する構造は、あたかも全文が記載されているかのように、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、２００２年１月２５日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODES INCLUDING SUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR（光取り出しに関する基板修正を含む発光ダイオードおよびその製造方法）」との名称の米国特許出願第１０／０５７８２号明細書に記載されている。
【００３０】
ＬＥＤおよび／またはレーザは、光放出が基板を通して生じるように、「フリップチップ」構成で動作するように構成することができる。そのような実施形態において、例えば、２００１年７月２３日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODES INCLUDING SUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR（光取り出しに関する基板修正を含む発光ダイオードおよびその製造方法）」との名称の米国特許仮出願第６０／３０７２３５号明細書、および２００２年１月２５日に出願された、「LIGHT EMITTING DIODES INCLUDING SUBSTRATE MODIFICATIONS FOR LIGHT EXTRACTION AND MANUFACTURING METHODS THEREFOR（光取り出しに関する基板修正を含む発光ダイオードおよびその製造方法）」との名称の米国特許出願第１０／０５７８２号明細書に記載されるように、デバイスの光出力を増大するように、基板をパターン形成することができる。
【００３１】
本発明の特定の実施形態において、ダイ取り付け材料は、炭化シリコン基板上に形成された窒化ガリウムベースの発光デバイスのｐ電極上にパターンで提供することができる。本明細書に使用されるパターンとの用語は、ダイ取り付け材料が、配置されるすべての表面ではないがある表面を覆うことを意味する。そのような実施形態において、パターンは、導電ダイ取り付け材料が、デバイスの活性領域を短絡するような、窒化ガリウムデバイスの側壁への流れを実質的に妨げるように選択することができる。他の実施形態において、パターンは、硬化／ボンディングの間に、導電接着剤が実質的に流れることを妨げるように選択することができる。導電ダイ取り付け材料の適切パターンの例が、図３Ａから図３Ｄに示されている。図３Ａに示されるように、ダイ取り付け材料３０の単一のノジュールは、基板１０上の発光デバイスのｐ電極１８上に提供される。図３Ｂは、ｐ電極１８上のノジュールのアレイに形成されたダイ取り付け材料３０を示す。図３Ｃは、ｐ電極１８上のラインのアレイに形成されたダイ取り付け材料３０を示す。図３Ｄは、ｐ電極１８上の十字または「Ｘ」パターンに形成されたダイ取り付け材料３０を示す。他のパターンを、本発明から逸脱せずに用いることができる。いくつかの実施形態において、導電ダイ取り付け材料のパターンは、発光デバイスのｐ電極の面積、および発光デバイスとサブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さい、ダイ取り付け材料の容積を提供することができる。
【００３２】
導電ダイ取り付け材料のパターンを提供する特定の技術は、導電ダイ取り付け材料に応じることができる。適切なダイ取り付け材料は、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシ（または「Ｂステージエポキシ」）、はんだペースト、はんだバンプのパターン、および／または導電ポリマーを含む。本発明の実施形態は、ダイ取り付け材料をＬＥＤダイまたはウエハに塗布する方法を含み、さらにその上に塗布されたダイ取り付け材料を有するＬＥＤダイを含む。他の実施形態は、ＬＥＤダイ上のダイ取り付け材料のパターニング方法、またはＬＥＤダイまたはウエハに対するパターニングされたダイ取り付け材料の塗布方法を含み、さらに結果としてのＬＥＤダイを含む。
【００３３】
上述のように、ダイ取り付け材料は、標準のＢステージエポキシを含むことができる。そのようなエポキシは、例えば、市販のＥｍａｒｓｏｎ  Ｃｕｍｍｉｎｇ、Ａｂｌｅｓｔｉｋ、Ｄｅｘｔｅｒ、Ｄｉｅｍａｔ、およびＥｐｏｔｅｋから利用可能である。特に、ＡｂｌｅｓｔｉｋのＲＰ３３３−３エポキシ、ＤｅｘｔｅｒのＢＭＩ−５１９エポキシ、およびＥｍａｒｓｏｎ  ａｎｄ  ＣｕｍｍｉｎｇのＬＡ−９８４３−２８エポキシが、適切なＢステージエポキシである。本発明のいくつかの実施形態において、エポキシは、以下の特徴を有する。
【００３４】
・Ｂステージ硬化可能、
・電気的に導電性、
・耐水性能（その後の水ソーイング動作の間）、および
・その後の処理操作に十分に耐える物理的な強度（例えば、実装およびテープからの取り外し（ｄｅｍｏｕｎｔｉｎｇ））
他の実施形態において、Ｂステージエポキシは、電気的に導電性であるとは限らず、別個の電気導電性の経路を提供することができる。ダイ取り付け材料は、ＤｕＰｏｎｔによって製造されたＣＢ０２８などの導電ポリマーからなることができる。
【００３５】
本発明の実施形態による発光デバイスダイを製造する操作を、図４のフローチャートを参照して説明する。図４に示されるように、上述で説明されるようにＧａＮベースの発光デバイスが、ＳｉＣ基板上に製造される（ブロック１００）。そのような製造において、ＳｉＣウエハ上に所望のエピタキシ層の堆積の後であるが、ダイシングの前に、オーミック接点がウエハの反対側に形成される。ウエハは、例えば、複数のメサを形成するためにエッチングすることによって、ＬＥＤにパターン形成される。いくつかの実施形態において、パッシベーション層は、あたかも全文が記載されているかのように、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、２００２年１月３０日に出願された、「LED DIE ATTACH METHODS AND RESULTING STRUCTURES（ＬＥＤダイ取り付け方法および結果としての構成）」との名称の米国特許仮出願第６０／３５２９４１号明細書に記載されているような、エピタキシャル層を保護するために形成される。しかしながら、従来の方法を使用するそのような実施形態においてさえ、ダイ取り付け材料が、例えば、基板がソーイングされるまたは割られる部分で基板と接触し、それによってシャントダイオードを形成する可能性が存在することがある。同様に、パッシベーション層が、例えば基板が割られる領域でいくらか損傷された場合、接点は、そのような領域に故意でなく作られることがある。
【００３６】
発光デバイスの製造後、ダイ取り付け材料が、ＬＥＤのｐ電極上に所定のパターンで形成される（ブロック１０５）。Ｂステージエポキシまたは導電ポリマーが使用される場合には、任意の以下の技術（または、所望であれば技術の組合せ）を使用して付着することができる。
【００３７】
・スクリーン印刷。これらの実施形態において、Ｂステージエポキシまたはポリマーは、自動化された視認制御を使用するスクリーン印刷によってｐ電極上に塗布される。スクリーン印刷および機械視認システムは周知であり、したがって本明細書にさらには説明されない。この塗布のために適切なスクリーン印刷機械は、ＭＰＭ株式会社によって製造されたＳＰＭスクリーン印刷機である。スクリーン印刷を使用する場合には、エポキシは、適切な寸法でスクリーン印刷することができなければならない。いくつかの実施形態において、エポキシは、約０．１ｍｍ（約４ミル）の最小の特徴サイズでスクリーン印刷可能であっても良い。
【００３８】
・分与。これらの実施形態において、Ｂステージエポキシは、ソースからウエハまたはサブマウント上の所望の位置へ直接分与される。これらの実施形態は、使用されるエポキシのタイプに応じて使用することができ、ピン転写、空気圧分与、および／またはオーガー（ａｕｇｅｒ）またはピストン作用を介する確実動作の変位分与を含むことができる。
【００３９】
・レーヤリング（ｌａｙｅｒｉｎｇ）およびレーザスクライビング。これらの実施形態において、ウエハのｐ電極側は、Ｂステージエポキシで全体を覆われ、レーザスクライビングが、選択的に不要のエポキシを取り除くために使用される。
【００４０】
・フォトリソグラフィ。これらの実施形態において、感光性Ｂステージエポキシは、ウエハのｐ電極側に塗布され、フォトリソグラフィ技術が、選択的に不要のエポキシを取り除くために使用される。
【００４１】
Ｂステージエポキシのパターンを選択的に提供するための他の技術も使用することができる。
【００４２】
Ｂステージエポキシが付着されると、Ｂステージエポキシを凝固させるために事前硬化される。事前硬化のための一般的な熱範囲は、約５０℃から約１５０℃である。好ましくは、実装テープなどの製造プロセスで使用される他の材料の損傷を避けるために、事前硬化は８５℃より低い温度で行われる。
【００４３】
上述のように、他の導電ダイ取り付け材料を、本発明のある実施形態で使用することもできる。例えば、はんだペーストを、ダイ取り付け材料として使用することができる。はんだペーストは、一般に、ペーストを形成するために溶剤および／またはバインダとともに混合された、Ａｕ／Ｇｅ、Ｐｂ／Ｓｎ、Ａｕ／Ｓｎ、またはＩｎなどの、はんだ金属または合金を含む。はんだペーストを、エポキシに関して上述されたような、スクリーン印刷、分与、またはピン転写によって塗布することができる。はんだがダイ取り付け材料として使用される本発明の特定の実施形態では、ピン転写技術を、ダイ取り付け材料のパターンとしてはんだドットを提供するために使用することができる。例えば、ピン転写技術によって形成された約０．２ｍｍのはんだドットを、サブマウントに対するデバイスの取り付けに使用することができる。
【００４４】
同様に、ダイ取り付け材料は、ｐ電極上に形成されたはんだバンプからなることができる。はんだバンプは、一般にバインダまたは溶剤の無いはんだ材料を含み、例えば、はんだペーストの分与およびその後のリフロー、電気めっき、および／またはディッピングによって付着することができる。
【００４５】
いずれにしても、導電ダイ取り付け材料パターンが、ウエハ上のデバイスのｐ電極に提供された後、ウエハは、個々のダイに分離するための従来の技術を使用して、ソーイングされ、かつ／またはソーイングされかつ割られる（ブロック１１０）。ソーイングは、イオンが除去された（ＤＩ）水の流れの下で行われることがあるので、いくつかの実施形態において、Ｂステージエポキシなどの導電ダイ取り付け材料は、水、ならびにソーイングおよび割られることから課される機械的な応力に耐えることができる。次いで、個々のダイを、接着テープロール上に固定して、自動化されたパッケージングを容易にすることができる。さらに、ダイの単位に分けられたグループは、あたかも全文が記載されているかのように、その開示が参照によって本明細書に組み込まれる、２００２年１月２８日に出願された、「CLUSTER PACKAGING OF LIGHT EMITTING DIODES（発光ダイオードのクラスタパッケージング）」との名称の米国特許出願第１０／０５８３６９号明細書に記載されているように提供することができる。
【００４６】
次いで、個々のダイを、ｐ電極上の導電ダイ取り付け材料を利用してサブマウントに取り付けることができる（ブロック１１５）。例えば、最終パッケージングが、導電ダイ取り付け材料としてＢステージエポキシを使用してダイに関して実行され（すなわち、ダイは、サブマウントまたはパッケージ上に実装される）とき、ダイは、サブマウント上の所定の場所に設定され、最終硬化温度（一般には１５０℃を超える）に加熱することができる。これは、エポキシをリフローさせ、ＬＥＤチップとサブマウントとの間に永続する接続を作る。しかしながら、使用される導電ダイ取り付け材料、ｐ電極上の材料のパターン、および／またはボンディングの間に使用される圧力のために、導電材料は、デバイスのメサおよび／または基板の側壁へは流れず、したがってデバイスの活性領域と並列のシャントダイオードを作らない。ワイヤボンド接続が、次にｎ電極に行われる。
【００４７】
図４は、ダイ取り付け材料が、デバイスのｐ電極上に提供される本発明の実施形態を示しているが、代わりに、ダイ取り付け材料を、所望のパターンでパッケージまたはサブマウントに直接塗布する、またはサブマウントおよびｐ電極の両方に直接塗布することもできる。そのような実施形態において、サブマウントは、最終硬化温度に加熱され、ＬＥＤチップはサブマウントに押圧される。Ｂステージエポキシが、粘性の低い従来のエポキシの代わりに使用されるので、デバイスの活性領域のｎ型層がエポキシと接触する可能性は低い。
【００４８】
図５は、本発明の実施形態による実装されたＬＥＤを示す。図５に示されるように、ダイ取り付け材料エポキシ３０は、ｐ電極１８とサブマウント２４との間に配置されているが、デバイスのｎ型層１４または基板１０とは接触していない。したがって、導電ダイ取り付け材料３０の容積は、ｐ電極１８の面積およびｐ電極１８とサブマウント２４との間の距離によって限定される容積より小さい。
【００４９】
図６は、基板１０および発光デバイスのｐ電極１８を示し、ｐ電極の上には、導電ダイ取り付け材料３０のバンプのアレイが、付着、パターニング、めっき、および／または他の技術などを介して形成される。図７は、図６の発光デバイスを側面図で示す。バンプ３０の付着後、ＬＥＤが、サブマウント上に配置され、デバイスは、バンプ３０がリフローされるために十分な温度に加熱される。いくつかの実施形態において、フラックスも、リフロープロセスの一部として加えられることができる。リフロー温度は、使用される特定の金属または合金に応じる。例えば、高濃度のＳｎを含む合金は、２００℃より低い溶融温度を有することができ、低濃度のＳｎを含む合金は、３５０℃より高い溶融温度を有することができる。いくつかの実施形態において、バンプは増加された温度であるが、表面張力により、バンプが、ＬＥＤのｎ型層１４または基板１０を流出しかつ濡らすことから妨げる。他の実施形態において、濡れることができないパターンおよび／またははんだダムを、流出を制御するために使用することができる。
【００５０】
バンプが溶融した後、デバイスは冷却され、それによってサブマウント２４にＬＥＤをボンディングする。図８は、本発明のこれらの実施形態によって実装されたＬＥＤを示す。図８に示されるように、ダイ取り付け材料エポキシ３０のバンプは、ｐ電極１８とサブマウント２４との間に配置されるが、デバイスのｎ型層１４または基板１０に接触しない。したがって、ダイ取り付け材料３０（例えばはんだバンプ）の容積は、ｐ電極１８の面積およびｐ電極１８とサブマウント２４との間の距離によって限定される容積より小さい。したがって、ショトッキーダイオード接続は、はんだバンプとＬＥＤのｎ型部分との間に作られない。
【００５１】
図面および本明細書において、本発明の一般的な好ましい実施形態が開示され、特定の用語が用いられるが、限定の目的ではなく、一般的であり記述の意味で使用されるものであり、本発明の範囲は請求項に示される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来のＬＥＤの概略を示す図である。
【図２】従来の技術を使用する、フリップチップ実装されたＬＥＤの概略を示す図である。
【図３Ａ】本発明の様々な実施形態によるダイ取り付け材料のパターンを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の様々な実施形態によるダイ取り付け材料のパターンを示す図である。
【図３Ｃ】本発明の様々な実施形態によるダイ取り付け材料のパターンを示す図である。
【図３Ｄ】本発明の様々な実施形態によるダイ取り付け材料のパターンを示す図である。
【図４】本発明の実施形態による操作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態によるサブマウントに取り付けられたＬＥＤを示す図である。
【図６】本発明の実施形態によるパターンのダイ取り付け材料バンプを有するｐ型電極を備えるＬＥＤの平面図である。
【図７】図６のＬＥＤの側面図である。
【図８】サブマウントに実装された後の、図６および図７のＬＥＤの側面図である。
【図１】
2005510043.tif 000003
【図２】
2005510043.tif 000004
【図３Ａ】
2005510043.tif 000005
【図３Ｂ】
2005510043.tif 000006
【図３Ｃ】
2005510043.tif 000007
【図３Ｄ】
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【図４】
2005510043.tif 000009
【図５】
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【図６】
2005510043.tif 000011
【図７】
2005510043.tif 000012
【図８】
2005510043.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月21日(2003.7.21)
【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】
窒化ガリウムベースの発光領域を有する発光デバイスを、フリップチップ構成で炭化シリコン基板上に実装する方法であって、
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを使用して、前記窒化ガリウムベースの発光領域の電極をサブマウントに実装することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記実装することは、
前記電極および／またはサブマウントの少なくとも１つの上に、前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成すること、および
前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを使用して、前記窒化ガリウムベースの発光領域の電極およびサブマウントを互いに取り付けることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、スクリーン印刷によって、前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシを前記電極に塗布することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記スクリーン印刷は、約０．１ｍｍ（４ミル）の前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの塗布解像度を提供することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、前記Ｂステージエポキシを前記電極の所望の位置に分与することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、
前記電極をＢステージエポキシで覆うこと、および
前記所定のパターンを提供するために、前記電極からＢステージエポキシを選択的に取り除くことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記選択的に取り除くことは、前記所定のパターンを提供するために、選択的にエポキシを取り除くように前記Ｂステージエポキシをレーザスクライビングすることを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｂステージエポキシが、感光Ｂステージエポキシからなり、Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、前記所定のパターンを提供するために、フォトリソグラフィを使用して選択的にエポキシを取り除くことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、前記所定のパターンを提供するために、前記電極上の場所に前記Ｂステージエポキシをピン転写することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを形成することは、その後に前記Ｂステージエポキシを事前硬化することが続くことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｂステージエポキシを事前硬化することは、約５０℃から約１５０℃の温度を使用して前記Ｂステージエポキシを事前硬化することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記Ｂステージエポキシを事前硬化することは、約８５℃の温度を使用してＢステージエポキシを事前硬化することを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｂステージ硬化可能なダイエポキシの所定のパターンを使用して、前記窒化ガリウムベースの発光領域の電極およびサブマウントを互いに取り付けることは、
前記サブマウント上に前記発光デバイスを配置すること、および
前記Ｂステージエポキシをリフローさせるように、前記Ｂステージエポキシを最終硬化温度に加熱することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記加熱することは、少なくとも約１５０℃の温度に前記Ｂステージエポキシを加熱することを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの複数のバンプを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの複数のラインを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定のパターンは、前記電極上のＢステージエポキシの十字パターンを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
発光デバイスダイであって、
基板と、
前記基板上の窒化ガリウムベースの活性領域と、
前記基板と反対側の前記窒化ガリウムベースの活性領域上の第１の電極と、
前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシとを備えることを特徴とする発光デバイスダイ。
【請求項２０】
前記第１の電極および前記窒化ガリウムベースの活性領域は、側壁を有するメサを形成することを特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２１】
前記基板が導電基板であり、前記ダイは、前記窒化ガリウムベースの活性領域と反対側の前記導電基板上の第２の電極をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２２】
前記基板が絶縁基板であり、前記ダイは、前記窒化ガリウムベースの活性領域と同じ側の前記基板上の絶縁基板上の第２の電極をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２３】
前記導電基板が、炭化シリコン基板からなることを特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２４】
前記Ｂステージ導電エポキシは、所定のパターンで前記第１の電極上にあることを特徴とする請求項１９に記載のダイ。
【請求項２５】
前記導電ダイ取り付け材料の所定のパターンは、前記第１の電極の面積および前記第１の電極と前記サブマウントとの間の距離によって限定される容積より小さいダイ取り付け材料の容積を提供することを特徴とする請求項２４に記載のダイ。
【請求項２６】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの単一のノジュールを含むことを特徴とする請求項２４に記載のダイ。
【請求項２７】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの複数のバンプを含むことを特徴とする請求項２４に記載のダイ。
【請求項２８】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの複数のラインを含むことを特徴とする請求項２４に記載のダイ。
【請求項２９】
前記所定のパターンは、前記第１の電極上のＢステージ導電エポキシの十字パターンを含むことを特徴とする請求項２４に記載のダイ。
【請求項３０】
サブマウントをさらに備え、前記第１の電極が、前記Ｂステージ導電エポキシによって前記サブマウントに実装されることを特徴とする請求項２９に記載のダイ。
【国際調査報告】
2005510043.tif 000014
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