(57)【要約】  半導体ウエハを加工することは、第１の厚さを有する半導体ウエハ上に複数の発光デバイス（ＬＥＤ）を形成することを含むことができる。ウエハ上の複数のＬＥＤをキャリアの表面と接触させ、ウエハをキャリアに結合する。ウエハの第１の厚さは、ウエハの裏面を加工することによって、第１の厚さよりも小さい第２の厚さまで低減される。キャリアがウエハ上の複数のＬＥＤから分離され、ウエハが切削されて複数のＬＥＤが互いに分離される。関係するデバイスも開示されている。
2007511105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを加工して発光デバイスを形成する方法であって、
第１の厚さを有する半導体ウエハ上に、複数の発光デバイス（ＬＥＤ）を形成することと、
前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤをキャリアの表面に接触させ、前記ウエハを前記キャリアに結合することと、
前記ウエハの前記第１の厚さを、前記ウエハの裏面を加工することによって、前記第１の厚さよりも小さい第２の厚さまで低減することと、
前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤから前記キャリアを分離することと、
前記ウエハを切削して、前記複数のＬＥＤを分離することと
を含む方法。
【請求項２】
前記第１の厚さは、約２５０μｍから約４００μｍの厚さ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】
前記ウエハの前記第１の厚さを低減することは、前記ウエハの裏面を研磨、ラッピング、および／またはエッチングして、前記ウエハの前記第１の厚さを、約１５０μｍ未満の前記第２の厚さまで低減す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４】
前記ウエハの前記第１の厚さを低減することは、前記ウエハの裏面を研磨、ラッピング、および／またはエッチングして、前記ウエハの前記第１の厚さを、約１２０μｍ未満の前記第２の厚さまで低減す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５】
前記ウエハの裏面を研磨することは、インフィード研磨機またはクリープフィード研磨機を使用して、前記ウエハの裏面を研磨することを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ウエハを切削することは、鋸刃を使用して前記ウエハを切削し、分離された複数のＬＥＤに直線縁部を形成す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７】
前記ウエハを切削することは、
前記ウエハ上に切り込み線を切削し、前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤ間にベベル溝を形成することと、
前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤを、前記切り込み線に沿って互いに分離することと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ウエハを切削することは、鋸刃を用いて、前記鋸刃のベベル先端の長さ程度よりも小さい、ウエハの表面下の深さまで、前記ウエハを切削す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９】
前記深さは、約１２０μｍより小さいことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ウエハの前記第１の厚さを前記第２の厚さまで低減することに続いて、
前記複数のＬＥＤと反対側の前記ウエハの裏面を加工して光取り出しを向上させることと、
それぞれの接着パッドを前記複数のＬＥＤ上に形成しようとする場所と反対側の裏側表面上に、複数のそれぞれのコンタクトを形成することと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
加工することは、前記裏側表面をエッチング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】
加工することは、前記裏側表面をレーザパターニング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】
複数のそれぞれのコンタクトを形成することは、レーザアニーリングを使用して複数のオーミックコンタクトを形成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１４】
前記キャリアを前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤから分離することは、前記複数のＬＥＤの前記キャリアからの分離を生じさせるのに十分なほど、接着層を、加熱、融解または溶解す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１５】
前記ウエハは、炭化ケイ素ウエハまたはサファイアウエハを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
半導体ウエハを加工して発光デバイスを形成する方法であって、
ある厚さを有する半導体ウエハ上に複数の発光デバイス（ＬＥＤ）を形成することと、
前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤをキャリアの表面に接触させて前記複数のＬＥＤを前記キャリアに結合することと、
前記ウエハの厚さを、約１５０μｍ未満の厚さまで低減することと、
前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤから前記キャリアを分離することと、
鋸刃を用いて、前記鋸刃のベベル先端の長さ程度よりも小さい、ウエハの表面下の深さまで、前記ウエハを切削し、前記ウエハ上の前記複数のＬＥＤを互いに分離することと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記ウエハの厚さを低減することは、前記ウエハの厚さを約１２０μｍ未満までさらに低減することをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ウエハの厚さを低減することに続いて、前記複数のＬＥＤと反対側の前記ウエハの裏側表面を加工して光取り出しを向上させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
それぞれの接着パッドを前記複数のＬＥＤ上に形成しようとする場所と反対側の裏側表面上に、複数のそれぞれのコンタクトを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウエハは、炭化ケイ素ウエハまたはサファイアウエハを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板上の発光デバイス（ＬＥＤ）であって、ＳｉＣ基板上にＬＥＤを備え、前記ＳｉＣ基板は、約１５０μｍ未満の第１の厚さを有することを特徴とするＬＥＤ。
【請求項２２】
前記ＳｉＣ基板に関連する順方向電圧は、約３．４ボルト未満であることを特徴とする請求項２１に記載のＬＥＤ。
【請求項２３】
前記ＳｉＣ基板は、４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣで構成されていることを特徴とする請求項２１に記載のＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエレクトロニクスデバイスに関し、より詳細には、発光デバイス（ＬＥＤ）の製造、およびその方法により形成されたＬＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００３年１１月１２日出願の「ＬＥＤ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」という名称の、本出願の譲受人に譲渡された米国仮出願第６０／５１９，３９６号の利益を主張するものであり、参照によりその開示のすべてが本明細書に組み込まれる。
【０００３】
ＳｉＣベースの発光デバイス内の炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板の厚さは、それらのデバイスを所与の電流レベルで動作させるのに必要な順方向電圧に影響を与えることが知られている。例えば、Ｃｒｅｅ，Ｉｎｃ．製のＳｉＣベースの発光ダイオードＣ４５０−ＣＢ２３０−Ｅ１０００は、約２５０μｍ（±２５μｍ）の基板厚さを有し、約２０ｍＡの順方向動作電流において、約３．５ボルトの関連する順方向動作電圧を有する。さらに、ＬＥＤのＳｉＣ基板の厚さを低減すると、順方向電圧が低下し、これによって、そのようなダイオードにおける電力消費の低減を達成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くの小型電子デバイスは、厚さを低減させた個々のデバイスを組み入れることによって、電子デバイスの全体の厚さを低減できることが知られている。例えば、携帯電話の製造業者は、表面実装型ＬＥＤチップを使用して、携帯電話のディスプレイのバックライトに使用される構成部品の厚さを低減することができる。したがって、ＳｉＣ基板の厚さを低減すると、当該デバイスを、このような種類の小型電子デバイスにおいて使用することも可能となる。
【０００５】
例えば、ＳｉＣウエハの裏面にイオンを注入することによって、低温／室温においてＳｉＣ上にオーミックコンタクトが形成されることが知られている。しかしながら、注入されたＳｉＣ基板がオーミックコンタクトの形成前に薄層化される場合には、ドープされた領域が薄層化を行う間に除去される可能性があり、このことはイオン注入を無駄にしうる。したがって、遅い段階において注入が実施されることがあるので、オーミックコンタクトを形成するために堆積された金属は、基板上に堆積されたときにオーム特性を有しない可能性がある。オーミックコンタクトの形成のためのイオン注入については、例えば、特許文献１および２において考察されており、それらの開示の全体を、本明細書に完全に記載されたかのように参照により組み入む。
【０００６】
例えばニッケルなどの金属を堆積させ、その金属を高温（例えば、９００℃を超える温度）でアニーリングすることによって、金属のオーミックコンタクトが形成されることも知られている。高温アニーリングは、ＳｉＣ基板上に備えられた窒化ガリウムベースの材料のエピタキシャル層を損傷する可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第09/787,189号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第2002/0179910号明細書
【特許文献３】米国特許第6,201,262号明細書
【特許文献４】米国特許第6,187,606号明細書
【特許文献５】米国特許第6,120,600号明細書
【特許文献６】米国特許第5,912,477号明細書
【特許文献７】米国特許第5,739,554号明細書
【特許文献８】米国特許第5,631,190号明細書
【特許文献９】米国特許第5,604,135号明細書
【特許文献１０】米国特許第5,523,589号明細書
【特許文献１１】米国特許第5,416,342号明細書
【特許文献１２】米国特許第5,393,993号明細書
【特許文献１３】米国特許第5,338,944号明細書
【特許文献１４】米国特許第5,210,051号明細書
【特許文献１５】米国特許第5,027,168号明細書
【特許文献１６】米国特許第4,966,862号明細書
【特許文献１７】米国特許第4,918,497号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第2003/0006418 A1号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第2002/0123164 Al号明細書
【特許文献２０】米国特許出願公開第2004/0056260号明細書
【特許文献２１】米国特許出願第10/916,113号明細書
【特許文献２２】米国特許出願第10/815,293号明細書
【非特許文献１】Boehlen et al., "Laser micro-machining of high density optical structures on large substrates," Exitech Ltd.
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による実施形態は、発光デバイス（ＬＥＤ）をその上に有する半導体ウエハ裏面を加工する方法およびその方法により形成されたＬＥＤを提供することができる。これらの実施形態に従って、半導体ウエハを加工する方法には、複数の発光デバイス（ＬＥＤ）を第１の厚さを有する半導体ウエハ上に形成することを含めることができる。ウエハ上の複数のＬＥＤが、キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）に結合される。ウエハの第１の厚さが、ウエハの裏面を加工することによって、第１の厚さよりも小さい第２の厚さに低減される。キャリアがウエハ上の複数のＬＥＤから分離され、ウエハを切削することにより複数のＬＥＤが互いに分離される。
【０００９】
本発明によるいくつかの実施形態において、第１の厚さは、約２５０μｍから約４００μｍである。本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハの第１の厚さを低減することは、ウエハの裏面に研磨、ラッピング、および／またはエッチングを施して、ウエハの第１の厚さを約１５０μｍ未満の第２の厚さに低減することを含む。本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハの第１の厚さを低減することは、ウエハの裏面に研磨、ラッピング、および／またはエッチングを施して、ウエハの第１の厚さを約１２０μｍ未満の第２の厚さに低減することを含む。本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハの裏面を研磨することは、インフィード研磨機（ｉｎ−ｆｅｅｄ  ｇｒｉｎｄｅｒ）またはクリープフィード研磨機（ｃｒｅｅｐ  ｆｅｅｄ  ｇｒｉｎｄｅｒ）を使用してウエハの裏面を研磨することを含む。
【００１０】
本発明によるいくつかの実施形態においては、ウエハを切削することは、鋸刃（ｓａｗ  ｂｌａｄｅ）を使用してウエハを切削して、分離された複数のＬＥＤに直線縁部を形成することを含む。本発明によるいくつかの実施形態においては、ウエハを切削することは、ウエハ上に切り込み線（ｓｃｏｒｅ  ｌｉｎｅ）を切削し、ウエハ上の複数のＬＥＤ間にベベル溝（ｂｅｖｅｌｅｄ  ｇｒｏｏｖｅ）を形成することと、ウエハ上の複数のＬＥＤを切り込み線に沿って互いに分離することとを含む。本発明によるいくつかの実施形態においては、ウエハを切削することは、鋸刃のベベル先端（ｂｅｖｅｌｅｄ  ｔｉｐ）の長さ程度よりも小さい、ウエハ表面からの深さまで、ウエハを鋸刃で切削することを含む。本発明によるいくつかの実施形態において、この深さは、約１２０μｍ未満である。
【００１１】
本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハの第１の厚さを第２の厚さまで低減することは、複数のＬＥＤと反対側のウエハの裏側表面を加工して、光取り出しを向上することに後続される。複数のそれぞれのコンタクトは、それぞれの接着パッド（ｂｏｎｄｉｎｇ  ｐａｄ）を複数のＬＥＤ上に形成すべき場所と反対側の裏側表面上に形成される。本発明によるいくつかの実施形態において、複数のそれぞれのコンタクトを形成することは、レーザアニーリングを使用して、複数のオーミックコンタクトを形成することを含む。
【００１２】
本発明によるいくつかの実施形態において、加工することは、裏側表面をエッチングすることを含む。本発明によるいくつかの実施形態において、加工することは、裏側表面をレーザパターニングすることを含む。
【００１３】
本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハ上の複数のＬＥＤからキャリアを分離することは、複数のＬＥＤのキャリアからの分離を生じさせるのに十分な程度に接着層を加熱、溶解または溶解することを含む。
【００１４】
本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハは、炭化ケイ素ウエハまたはサファイアウエハである。
【００１５】
本発明によるいくつかの実施形態において、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板上の発光デバイス（ＬＥＤ）の第１の厚さは、約１５０μｍ未満である。本発明によるいくつかの実施形態において、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板に関連する順方向電圧は、約３．４ボルトである。本発明によるいくつかの実施形態において、ＳｉＣ基板は、４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態の示されている添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈すべきではない。そうではなく、これらの実施形態は、本開示を詳細で完全なものとし、本発明の範囲を当業者に詳細に伝えるために提示されるものである。図面においては、層および領域の厚さが、明瞭性のために誇張してある。類似の番号は、全体を通して類似の要素を示している。本明細書において使用される場合、「および／または」という用語は、１つまたは複数の関連する列挙項目の任意および全ての組合せを含む。
【００１７】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的だけのものであり、本発明の限定を意図するものではない。本明細書で使用されるとき、文脈が特に明確に示さない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」には複数形も含めることを意図するものである。さらに、この明細書で使用される場合、用語「含む」、「備える」は、記述する形態（ｆｅａｔｕｒｅ）、整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数のその他の形態、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在を除外するものではないことが理解されるだろう。
【００１８】
また、層、領域または基板などの要素が別の要素の「上に」ある、または「上に」延びていると言及されるときには、この要素は、当該他の要素の上に直接あるか、またはその上方に直接延びていることが可能であり、あるいは介在要素が存在することも可能である。対照的に、ある要素が、別の要素の「上に直接」ある、または「上に直接」延びていると言及される場合には、介在要素は存在しない。また、ある要素が、別の要素に「接続」または「結合」されていると言及されるときには、この要素が、当該他の要素に直接に接続または結合されていることが可能であり、あるいは介在要素が存在することも可能であることが理解されるだろう。対照的に、ある要素が別の要素に「直接に接続」されている、または「直接に結合」されていると言及されるときには、介在要素は存在しない。類似の番号は、明細書全体を通して類似の要素を指している。
【００１９】
第１の、第２の、などの用語が、様々な要素、構成要素、領域、層および／または区分を説明するために本明細書において使用されるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／または区分は、これらの用語により限定されるべきでないことが理解されるだろう。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層または区分を、別の領域、層または区分から区別するためにのみ使用されている。したがって、本発明の教示から逸脱することなく、以下で議論される第１の要素、構成要素、領域、層または区分を、第２の要素、構成要素、領域、層または区分と呼ぶことができる。
【００２０】
さらに、「下部の」または「底部の」および「上部の」または「頂部の」などの相対的用語は、本明細書において、図面に示されるような１つの要素の別の要素との関係を説明するために使用されることがある。相対的用語は、図面に描写された位置付けに加えて、異なるデバイスの位置付けを包含することが意図されていることが理解されるだろう。例えば、図中のデバイスが反転された場合、他の要素の「下部」側にあると説明された要素が、当該他の要素の「上部」側に位置付けられることになる。例示的用語「下部の」は、それゆえ、図面の特定の位置付けに応じて「下部の」および「上部の」の両方の位置付けを包含することができる。同様に、１つの図中のデバイスが反転された場合、他の要素の「下に」と説明された要素が、当該他の要素の「上に」位置付けられることになる。例示的用語「下に」は、それゆえ、上および下の位置付けの両方を包含することができる。
【００２１】
本発明の実施形態が、本明細書において、本発明の理想化された実施形態の略図である断面図（および／または平面図）を参照して説明される。そのようなものとして、例えば製造技法および／または許容誤差の結果としての説明図の形からの変形形態が予期されるべきである。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で示される領域の特定の形に限定されるものとして解釈されるべきではなく、例えば製造などの結果である形の偏差を含む。例えば、長方形として図示または説明されるエッチングされた領域は、一般に丸みのある、または曲がった形態を有するだろう。したがって、図面に示した領域は本質的に図式的であり、それらの形は、デバイスの領域の正確な形を示すことを意図されておらず、また本発明の範囲を限定することを意図されていない。
【００２２】
特段の定めがない限り、本明細書で使用される（技術用語および科学用語を含む）すべての用語は、本発明の属する分野の当業者により通常理解されるのと同じ意味を有する。一般に用いられる辞書で定義されるような用語は、関連技術の文脈における意味と一致した意味を有するものと解釈されるべきであり、本明細書において明示的に定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味に解釈はされない。
【００２３】
当業者は、別の形態に「隣接して」配置されている構造または形態への言及は、隣接する形態と重なり合う部分又は隣接する形態の下に横たわる部分を有することができることも理解するだろう。
【００２４】
本明細書において使用するとき、用語「オーミックコンタクト」は、それに関連するインピーダンスが、実質的にすべての予期される動作周波数において、実質的にインピーダンス＝Ｖ／Ｉの関係によって与えられる（すなわち、オーミックコンタクトに関連するインピーダンスは、すべての動作周波数において実質的に同一である）コンタクトを指し、ここでＶはコンタクトの両端での電圧であり、Ｉは電流である。例えば、本発明のいくつかの実施形態において、オーミックコンタクトを、約１０ｅ−０３Ωｃｍ２未満、また実施形態によっては、約１０ｅ−０４Ωｃｍ２未満の特定のコンタクト抵抗を有するコンタクトとすることができる。したがって、整流性であるか、または、例えば約１０ｅ−０３Ωｃｍ２より大きいような高い特定のコンタクト抵抗を有するコンタクトは、本明細書においてその用語を使用する場合において、オーミックコンタクトではない。
【００２５】
本明細書で記述する、発光デバイス（ＬＥＤ）は、発光ダイオード、レーザダイオードおよび／または他の半導体デバイスとすることができ、これらのデバイスは、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウムおよび／または他の半導体材料を含むことができる１つまたは複数の半導体層と、サファイア、ケイ素、炭化ケイ素、ＧａＮおよび／または他のマイクロエレクトロニクス基板を含むことができる基板と、金属および／または他の導電層を含むことができる１つまたは複数のコンタクト層を含む。いくつかの実施形態において、紫外、青色および／または緑色ＬＥＤを設けてもよい。
【００２６】
当業者には理解されるように、本発明の多くの実施形態は、多数の異なる基板とエピタキシャル層との組合せとともに利用することができる。例えば、他の組合せとしては、ＧａＰ基板上のＡｌＧａＩｎＰダイオード、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓダイオード、ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＡｓダイオード、ＳｉＣまたはサファイア（Ａ１２０３）基板上の炭化ケイ素（ＳｉＣ）ダイオード、および／または窒化ガリウム、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、サファイア、酸化亜鉛および／または他の基板上の窒化物ベースダイオードが挙げられる。
【００２７】
特に、ＬＥＤはＮｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ州ＤｕｒｈａｍのＣｒｅｅ，Ｉｎｃ．が製造および販売するデバイスとすることができる。本発明は、本明細書に完全に記載されたかのように参照によりその開示が組み込まれている特許文献３〜１７に説明されているような、ＬＥＤおよび／またはレーザとの使用に適している。他の好適なＬＥＤおよび／またはレーザが、特許文献１８および特許文献１９に説明されている。さらに、完全に記載されたかのように参照により本明細書にその開示が組み込まれている特許文献２０に説明されているものなどの、リン被覆（ｐｈｏｓｐｈｏｒ  ｃｏａｔｅｄ）ＬＥＤも、本発明の実施形態において使用するのに適している。これらのＬＥＤおよび／またはレーザは、基板を介して光放出が生じるように動作を構成することができる。そのような実施形態においては、例えば上記の特許文献１９に説明されているように、基板をパターニングし、デバイスの光出力を強めることができる。
【００２８】
以下により詳細に記述するように、本発明による実施形態は、例えばウエハをその裏面から加工して発光デバイス（ＬＥＤ）が取り付けられたウエハの厚さを低減することにより、発光デバイスを備えた半導体ウエハを加工する方法を提供することができる。ウエハは、部分的に挿入された鋸刃のベベル先端が、ウエハの切削されなかった部分を分割（ｂｒｅａｋ）することによってその上の複数のＬＥＤを互いに分離することを可能にするのに十分なほど深く、ウエハの表面下を切削するのを可能にする厚さまで、薄層化することができる。より具体的には、ウエハは、鋸刃のベベル先端の長さよりも短い水準まで表面下を切削し、それによって、鋸刃の直線縁部が、ウエハの表面（またはその上）に露出されたままになるようにしてもよい。言い換えると、ベベル先端の部分挿入により形成された切り込み線に沿ってウエハを分割することによって複数のＬＥＤを互いに分離することを可能にするのに十分な深さまで、鋸刃のベベル先端の部分的な挿入によりウエハを切削することができる。
【００２９】
したがって、ウエハ１００’の裏面１０３は、鋸刃のベベル先端の部分的挿入によって、ウエハ上の複数のＬＥＤを互いに分離することができるようにするのに十分なほど、薄層化することができる。鋸刃のベベル先端を部分的に挿入することによって、ウエハの厚さの低減に起因して複数のものを互いに分離することを可能にしながら、そうでなければ有害な幾何学形状の形成を回避することができる。
【００３０】
図１に示すように、ウエハ（すなわち、基板）１００は、厚さ（ｔ１）が約２５０ミクロンから約４００ミクロンである。複数の発光デバイス（ＬＥＤ）１１０が、ウエハ１００の裏面１０３の反対側である、ウエハ１００の表面上に形成されている。複数のＬＥＤは、通常複数のＧａＮベースのエピタキシャル層がその上に堆積されたＳｉＣまたはサファイアなどの絶縁性基板または半導体基板（またはウエハ）を備える、ＧａＮベースの発光ダイオードとすることができることが理解されるだろう。エピタキシャル層は、エネルギーが加えされると発光するｐ−ｎ接合を有する活性領域を備える。本発明のいくつかの実施形態において、ウエハは、４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣまたは当業者に知られている別の種類の材料で構成されたＳｉＣウエハである。
【００３１】
図２によると、本発明のいくつかの実施形態において、（複数のＬＥＤ１１０を備える）ウエハ１００とウエハキャリア１０５とが、複数のＬＥＤと接触している接着層１２０を介して互いに結合されており、したがって、例えばウエハ１００の裏面１０３にアクセスできるようにウエハキャリア１０５を研磨機に取り付けることによって、アセンブリ全体を加工の対象とすることができる。ウエハ１００／複数のＬＥＤ１１０は、ワックスなどの当業者に知られており、複数のＬＥＤまたはウエハキャリアに適用することができる任意の技法を用いて、ウエハキャリア１０５に結合することができることが理解されるだろう。さらに、用語「接触」は、直接接触および間接接触を含み、間接接触の場合には、例えば（上記の接着層などの）１つまたは複数の介在要素が複数のＬＥＤとウエハとの間に存在し、それによって、これらの２つの要素を互いに結合することができ、またキャリアを保持する間にウエハの裏面を加工することができることが理解されるだろう。
【００３２】
図３によると、本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハ１００の裏面１０３が加工され、ウエハ１００の厚さがｔ１よりも小さい厚さｔ２に低減されて薄層化ウエハ１００’が形成される。厚さｔ２はｔ１よりも小さく、それによってベベル先端を有する鋸刃が、鋸刃の先端のベベルのおおよその長さよりも小さい深さまで裏面１０３の表面下を切削することが可能となることが理解されるだろう。したがって、ベベル先端を裏面１０３に部分的に挿入し、鋸刃の直線縁部が裏面１０３の上に露出されたままにすることができる。
【００３３】
本発明によるいくつかの実施形態において、ウエハ１００の厚さが、インフィード研磨機またはクリープフィード研磨機などの研磨機を使用して低減される。本発明の他の実施形態においては、ウエハ１００の厚さが、研磨を伴い又は伴わずに、ラッピング、化学エッチングもしくは反応性イオンエッチング、またはこれらの手法の組合せを使用して低減される。本発明のさらに他の実施形態においては、エッチングを使用して薄層化したウエハ（すなわち、ウエハを薄層化した後）の裏面を処理し、エピ層の成長が改善されるようにウエハへの損傷を低減することができる。
【００３４】
上述の実施形態では、（鋸刃の直線縁部が露出されたままとなるような）ベベル先端の部分的な挿入について言及しているが、本発明のいくつかの実施形態においては、ベベル先端をさらに挿入して、鋸刃の直線縁部のわずかな部分が薄層化されたウエハ１００’の表面下に挿入されるようにすることもできることが理解されるだろう。さらに、そのようにして形成されたＬＥＤは、ベベル先端が部分的に挿入される実施形態と実質的に同じ便益（例えば、光引き出しの向上およびリン被覆の共形堆積（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の改善など）をもたらすことができることが理解されるだろう。したがって、鋸刃の直線縁部のわずかな部分が薄層化されたウエハ１００’の表面下に挿入される実施形態は、特許請求の主題の範囲内であることが理解されるであろう。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態において、ウエハ１００は、約１５０ミクロン未満の厚さまで薄層化される。本発明の他の実施形態において、ウエハ１００は、約１２０ミクロン未満の厚さまで薄層化される。本発明のいくつかの実施形態においては、ウエハ１００は、インフィード研磨機またはクリープフィード研磨機を使用して薄層化される。
【００３６】
ベベル先端の部分挿入は、薄層化ウエハ１００’の低減された厚さと結びついて、例えば、ウエハ全体を切削するのではなく薄層化されたウエハ１００’を分割することによって、複数のＬＥＤを互いに分離ことを可能にする。裏面１０３が加工されてウエハ１００’が十分に薄くなると、ウエハキャリア１０５を、例えば接着層１２０を加熱して、アセンブリから取り外し、それによって薄層化ウエハ１００’およびその上にある複数のＬＥＤを図４に示すように取り外すことができる。本発明の他の実施形態において、例えば図２を参照して示したような、これらの要素を結合するのに使用される構造に基づき、適当な方法を使用して、ウエハキャリア１０５をアセンブリから取り除くことができる。例えば、構造を溶解または融解させて、ウエハキャリア１０５をアセンブリから分離してもよい。
【００３７】
オーミックコンタクト１０７は、例えば、本出願の譲受人に共有で譲渡された、その開示が参照により本明細書に組み込まれている特許文献２１で検討されているようなレーザアニーリングを使用して、ウエハ１００’の裏面１０３に形成することができる。ウエハがウエハキャリアに結合されている間に、オーミックコンタクトを薄層化したウエハ１００’上に形成することができることが理解されるだろう。本発明のいくつかの実施形態においては、例えば図５に示すように、ウエハをキャリアから取り外した後に、オーミックコンタクトを薄層化したウエハ１００’上に形成することができる。接着パッド１０６は、オーミックコンタクトと反対側の、複数のＬＥＤ１１０上に形成することができる。鋸刃３０を使用してウエハ１００’を切削し、複数のＬＥＤをパッケージングのために分離することができる。鋸刃３０は、ウエハ１００’全体を切削して、分離された複数のＬＥＤ１１０間の薄層化されたウエハ１００’に直線縁部を形成するか、または、薄層化されたウエハ１００’を十分に切削し、したがって鋸刃３０により形成された切り込み線に沿って圧力をかけることによって、ＬＥＤ１１０を互いに分離できるようにすることができることが理解されるだろう。
【００３８】
図６に示すような本発明の他の実施形態においては、鋸刃３０は、薄層化されたウエハ１００’中に、ベベル先端１３１の長さより小さい深さまで部分的に挿入されて、薄層化されたウエハ１００’内にベベル溝１７が形成される。鋸３０は、ベベル先端１３１が部分的に挿入されるときに鋸３０の直線縁部３１が露出されたままとなるように、薄層化されたウエハ１００’中に部分的に挿入され、ベベル溝１７上の薄層化されたウエハ１００’内に望ましくない幾何学形状が形成されるのが回避される。さらに、薄層化されたウエハ１００’の厚さが薄いために、ベベル溝１７は、薄層化されたウエハ１００’中に十分に侵入し、その結果、図７に示すように溝（または切り込み線）に沿って薄層化されたウエハ１００’を分割することにより、複数のＬＥＤを互いに分離することができる。さらに、図５を参照して先に考察したように、接着パッド１０６およびオーミックコンタクト１０７を複数のＬＥＤ上に形成することができる。
【００３９】
本発明の実施形態によるさらなる態様においては、レーザで裏面１０３をパターニングすること、または一般に「荒加工（ｒｏｕｇｈｉｎｇ）」と呼ばれるものを含めて、ウエハ１００’の裏面１０３を加工することによりＬＥＤからの光取り出しをさらに向上させることができる。レーザパターニングは、単独またはステップ状に行うことができる。裏面１０３をパターニングすることによって、例えばランダム化（ｒａｎｄｏｍｉｚａｔｉｏｎ）パターンを設けることにより、光取り出しを向上することができる。本発明の実施形態は、特に、デバイスの表面積のためにウエハ１００’の傾斜した側壁の有効性が低減される可能性のある、大面積のデバイスに適している。さらに、ウエハ１００’の対向する面（すなわち、前面および裏面１０３）の片面または両面をパターニングしてもよい。ウエハ１００’は、参照によりその全開示が本明細書に組み込まれている特許文献２２に説明されているようなレーザパターニングシステムを使用してパターニングしてもよい。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態において、ウエハ１００’をパターニングするのに使用するレーザはエキシマパルスレーザであるが、基板から材料を除去するのに適した任意のレーザシステムを使用することができる。例えば、レーザシステムは、３倍波および／または４倍波のＹＡＧレーザとすることができる。本発明の特定の実施形態においては、レーザは、３０８nmの波長を有するが、２４８nm、１９３nm、１５７nm、３５５nmまたは２６６nmなどの他の波長を使用することもできる。さらに、水ミストおよび／またはアシストガスなどの、当業者には知られている補助プロセスを使用して、表面損傷の軽減および／またはレーザ吸収の増大を行ってもよい。レーザの複数のパルスを使用して、基板から材料を除去してもよい。基板から材料を制御可能に除去するのに適した任意のエネルギーを使用してもよい。例えば、約４．２Ｊ／パルスの３０８nmのパルスレーザを、本発明の特定の実施形態において使用することができる。
【００４１】
図８は、本発明のいくつかの実施形態に従ってレーザパターニングされた裏面１０３を有する、ウエハ１００’上のＬＥＤの断面図である。図９は、図８の発光デバイスの等角透視図である。３次元パターン１２０が、上述のようなレーザを使用して裏面１０３に形成されている。図８および９に示されている実施形態においては、ＬＥＤ１１０は、ウエハ１００’の反対側１０４（すなわち、前面）上に形成されている。図８および９より分かるように、パターン１２０は、ウエハ１００の裏面１０３上の連続する境界線１３０によって包囲されている。
【００４２】
図１０および１１は、本発明にさらなる実施形態によるウエハ１００’の断面図である。図１０および１１より分かるように、断面において、ウエハ１００’内に広がる曲面２００またはウエハ１００’から突出する曲面２１０をレーザパターニングによって設けることができる。曲面２００、２１０は、放物曲線とすることができる。そのような曲線は、例えば、放物線状構造を設けるために基板材料の選択的除去を提供する一連のマスクの使用を伴いレーザ光を制御することにより、設けることができる。本発明の特定の実施形態においては、曲面は、基板内にレンズをもたらすことができる。本発明の他の実施形態においては、曲面は、正弦波パターンの溝をもたらすことができる。
【００４３】
複数の曲線構造を図１０および１１に示してあるが、ウエハ１００’は、曲面ウエハ１００’をもたらすように単一の曲線に成形することもできる。曲面ウエハ１００’は、両面に曲面を有していてもよい。また、発光デバイスを、ウエハ１００’の曲面上に設けてもよい。
【００４４】
図１２および図１３は、本発明のさらに別の実施形態によるウエハ１００’の断面図である。図１２および１３から分かるように、曲面形態２２０および非曲面形態２３０、２４０の組合せを、単一のウエハ１００’内に設けることができる。したがって、本発明の実施形態は、単一のウエハ１００’内に、複数の異なる３次元幾何学形状パターンを備えることができる。
【００４５】
図１４から図１６は、本発明のいくつかの実施形態によるレーザパターニングについての代替実施形態を示している。図１４から分かるように、ポリママスク層３００をウエハ１００’上に設けることができる。図１５において、ポリママスク層３００がレーザパターニングされて、ウエハ１００’に設けようとする形態に対応する３次元形態３２０を有するポリママスク３１０が得られる。図１６において、マスク３１０がエッチングマスクとして使用され、ウエハ１００’がエッチングされて３次元形態３３０が得られる。エッチングは、例えば、ドライエッチングとすることができる。従来のポリママスクおよびポリママスクを使用するエッチング技法を使用してもよい。さらに、レーザパターニングすることのできる他のマスク材料を使用してもよい。
【００４６】
ポリマ層をレーザパターニングする技法は、当業者には既知である。例えば、そのような技法が、Ｂｏｅｈｌｅｎらの文献に説明されている（非特許文献１を参照）。エッチングマスクがポリマエッチングマスクである本発明の特定の実施形態において、ポリマを、２４８nmレーザでパターニングすることができる。エッチングプロセスの特性をマスク３１０の特性を設計する上で考慮に入れて、ウエハ１００’に所望の３次元幾何学形状パターンをもたらすことができる。例えば、マスク材料と炭化ケイ素ウエハとの間のエッチング速度の差を、マスクをパターニングするときに考慮することができる。
【００４７】
エッチングマスクのパターニングはレーザパターニングで得られるので、エッチングマスクの形状は、レーザマスクの制御を通じて容易に調節することができる。したがって、例えば、エッチングマスクの形状は、エッチングマスクの炭化ケイ素に対する６対１のエッチング速度を考慮に入れて、形態をそれに応じて調節することができる。そのようなマスク特性の調節は、エッチングマスクのレーザパターニングを使用せずに提供するのは困難な場合がある。さらに、レーザパターニングの利用を通じて、例えばピラミッドおよびレンズなどの複数の幾何学形状を、それらをレーザマスク中に設計することにより、走査画像技法（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｉｍａｇｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて単一のステップで形成することが可能である。
【００４８】
さらに、エッチング後のウエハの表面を、粗くするか、または平滑にすることができる。粗面は、例えばアルミニウムなどの材料の薄層をエッチングマスクと基板との間に配置してマイクロマスクを生成することによって、設けることができる。エッチングされるとき、マイクロマスクは、ウエハ１００’の表面を粗くするように作用することができる。
【００４９】
本開示の利益を考慮に入れると、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多数の変更および修正を行うことが可能である。したがって、図示した実施形態は、例としての目的だけで記載したものであり、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明を限定するものと捉えるべきではないことが理解されるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲は、文字通り記載されている要素の組合せだけでなく、実質的に同一の方法で実質的に同一の機能を実施して実質的に同一の結果を得るための、すべての等価的要素を含むものと読み取るべきである。したがって、特許請求の範囲は、具体的に図示して説明したもの、概念的に均等なもの、および本発明の本質的な概念を組み入れるものを含むことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態による、半導体ウエハを加工する方法を示す断面図である。
【図８】本発明の様々な実施形態による、レーザパターニングされたウエハを有する発光デバイスの断面図である。
【図９】本発明の様々な実施形態による、レーザパターニングされたウエハを有する発光デバイスの等角図である。
【図１０】本発明の代替実施形態による、レーザパターニングされたウエハの断面図である。
【図１１】本発明の代替実施形態による、レーザパターニングされたウエハの断面図である。
【図１２】本発明の代替実施形態による、レーザパターニングされたウエハの断面図である。
【図１３】本発明の代替実施形態による、レーザパターニングされたウエハの断面図である。
【図１４】本発明の代替実施形態による、レーザパターニング技法による工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の代替実施形態による、レーザパターニング技法による工程を示す断面図である。
【図１６】本発明の代替実施形態による、レーザパターニング技法による工程を示す断面図である。
【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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【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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【国際調査報告】
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