(57)【要約】発光ダイオードを製造するためのシステム及び方法は、キャリア基板の上方に多層エピタキシャル構造を形成する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に少なくとも１つの金属層を成膜する工程と、その上に熱除去フィンを形成する工程と、前記キャリア基板を除去する工程と、を含む。
2008527718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードの冷却方法であって、
キャリア基板の上方に多層エピタキシャル構造を形成する工程と、
前記多層エピタキシャル構造の上方に少なくとも１つの金属層を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
熱を放散するために前記金属層内に１つ以上の熱除去構造を形成する工程と、
を含むことを特徴とする冷却方法。
【請求項２】
前記キャリア基板は、サファイアを含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項３】
前記金属層を成膜する工程は、電解成膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項４】
前記金属層を成膜する工程は、１つ以上の無電解成膜がその後に続いて行われる少なくとも１つの金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項５】
前記金属層を成膜する工程は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、ＭＯＣＶＤ、蒸着及びプラズマ溶射のうちの１つを用いて適用されることを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項６】
前記金属層の上方に１つ以上の付加的な金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項７】
前記熱除去構造は、粗くする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項８】
前記表面を粗くする工程は、サンドブラスティング、研削、スクライビング又はレーザー加工のうちの１つを用いて適用されることを特徴とする請求項７に記載の冷却方法。
【請求項９】
前記熱除去構造は、約１．１倍よりも大きな有効表面積を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却方法。
【請求項１０】
発光ダイオードの冷却方法であって、
キャリア基板の上方に多層エピタキシャル構造を形成する工程と、
前記多層エピタキシャル構造の上方に少なくとも１つの金属層を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
熱を放散するために前記金属層に１つ以上の熱除去構造を取り付ける工程と、
を含むことを特徴とする冷却方法。
【請求項１１】
前記キャリア基板は、サファイアを含むことを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１２】
前記金属層を成膜する工程は、電解成膜を含むことを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１３】
前記金属層を成膜する工程は、１つ以上の無電解成膜がその後に続いて行われる少なくとも１つの金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１４】
前記金属層を成膜する工程は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、ＭＯＣＶＤ、蒸着及びプラズマ溶射のうちの１つを用いて適用されることを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１５】
前記金属層の上方に１つ以上の付加的な金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１６】
前記熱除去構造は、銀ペーストなどのペーストを用いた接着及び結合のうちの１つを用いて前記金属基板に取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１７】
前記熱除去構造は、約１．１倍よりも大きな有効表面積を有することを特徴とする請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１８】
発光ダイオードの製造方法であって、
キャリア基板を提供する工程と、
多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、
前記多層エピタキシャル構造の上方に１つ以上の金属層を成膜する工程と、
エッチングを用いて１つ以上のメサを画定する工程と、
１つ以上の非導電層を形成する工程と、
前記非導電層の一部を除去する工程と、
少なくとも１つ以上の金属層を成膜し、前記金属層内に１つ以上の熱放散フィンを形成する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
前記キャリア基板は、サファイア、シリコンカーバイド、シリコン及びガリウムヒ素のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記多層エピタキシャル構造は、
ｎ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮ層と、
ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ層を含む１つ以上の量子井戸と、
ｐ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮ層と、
を有することを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記多層エピタキシャル構造の上方の１つ以上の前記金属層は、インジウムスズ酸化物(ＩＴＯ)、銀、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、高融点金属若しくは金属合金のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記多層エピタキシャル構造と前記金属層との間に、随意的なドーピングされた半導体層を含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２３】
メサがポリマー及びハードマスクのうちの１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２４】
前記非導電層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンドライク膜、非導電金属酸化物元素、セラミック元素のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記非導電層の一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記一部を除去する工程は、導体層を露出するためのリフトオフ、ウェットエッチング又はドライエッチングを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記導体層は、１つ以上の金属層を含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記導体層は、パッシベーション層の上部に成膜され、
前記パッシベーション層は、１つ以上の非導電層を含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２９】
１つ以上の金属層を成膜する工程は、スパッタリング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ気相成長（ＰＥＣＶＤ）、蒸着イオンビーム成膜、電解成膜、無電解成膜、プラズマ溶射及びインクジェット成膜のうちの１つを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項３０】
ＰＶＤ、蒸着イオンビーム成膜、ＣＶＤ及び電子ビーム成膜のうちの１つを用いて、１つ以上の金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項３１】
１つの金属層は、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、窒化タンタル銅（ＴａＮ/Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）及び金属合金のうちの１つを含むことを特徴とする請求項３０に記載の製造方法。
【請求項３２】
発光ダイオードの製造方法であって、
キャリア基板の上方に多層エピタキシャル構造を形成する工程と、
前記多層エピタキシャル構造の上方に少なくとも１つの金属層を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項３３】
前記キャリア基板は、サファイアを含むことを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３４】
前記金属層を成膜する工程は、電解成膜を含むことを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３５】
前記金属層を成膜する工程は、１つ以上の無電解成膜がその後に続いて行われる少なくとも１つの金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３６】
前記金属層を成膜する工程は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、ＭＯＣＶＤ、蒸着及びプラズマ溶射のうちの１つを用いて適用されることを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３７】
前記金属層の上方に１つ以上の付加的な金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項３２に記載の製造方法。
【請求項３８】
発光ダイオードの製造方法であって、
キャリア基板を提供する工程と、
多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、
前記多層エピタキシャル構造の上方に１個以上の導体層を成膜する工程と、
１つ以上のメサを画定する工程と、
１つ以上の非導電層を形成する工程と、
非導電層の一部を除去する工程と、
少なくとも１つ以上の金属層を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項３９】
前記キャリア基板は、サファイア、シリコンカーバイド、ＺｎＯ、シリコン及びガリウムヒ素のうちの１つを含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４０】
前記多層エピタキシャル構造は、
ｎ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮ層と、
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ層を含む１つ以上の量子井戸と、
ｐ型のＧａＮ又はＡｌＧａＮ層と、
を有することを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４１】
前記多層エピタキシャル構造の上方の１つ以上の前記金属層は、インジウムスズ酸化物(ＩＴＯ)、銀、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、高融点金属若しくは金属合金又は金属層のうちの１つを含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４２】
前記多層エピタキシャル構造と前記金属層との間に、随意的なドーピングされた半導体層を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４３】
ポリマー及びハードマスクの少なくとも一方をエッチングのために用いて、メサが画定されることを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４４】
前記エッチングは、ドライエッチング又はウェットエッチングのうちの１つを用いることを特徴とする請求項４３に記載の製造方法。
【請求項４５】
前記メサは、レーザ、製材、ウェットジェットのうちの１つを用いて画定されることを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４６】
前記非導電層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンドライク膜、非導電金属酸化物元素、セラミック元素のうちの１つを含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４７】
前記非導電層の一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項４８】
前記一部を除去する工程は、導体層を露出するためのリフトオフ、ウェットエッチング又はドライエッチングを含むことを特徴とする請求項４７に記載の製造方法。
【請求項４９】
前記導体層は、１つ以上の金属層を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５０】
前記導体層は、パッシベーション層の上部に成膜され、
前記パッシベーション層は、１つ以上の非導電層を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５１】
１つ以上の金属層を成膜する工程は、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ気相成長（ＰＥＣＶＤ）、蒸着、イオンビーム成膜、電解成膜、無電解成膜、プラズマ溶射又はインクジェット成膜を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５２】
ＰＶＤ、蒸着、イオンビーム成膜、ＣＶＤ又は電子ビーム成膜のうちの１つを用いて、１つ以上の導体層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５３】
１つの金属層は、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、窒化タンタル上の銅、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）又は金属合金のうちの１つを含むことを特徴とする請求項４９に記載の製造方法。
【請求項５４】
電解メッキ又は無電解メッキによって１つ以上の付加的な金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５５】
銅、タングステン、金、ニッケル、クロム、パラジウム、白金又はその合金を含むシード層の上部に、電解メッキ又は無電解メッキによって１つ以上の付加的な金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５６】
前記付加的な金属層のうちの１つは、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）又はその合金を含むことを特徴とする請求項５５に記載の製造方法。
【請求項５７】
非導電性のパッシベーション層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項５８】
前記パッシベーション層は、非導電性の金属酸化物（酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化タンタル）、二酸化シリコン、窒化シリコン又はポリマー材料のうちの１つを含むことを特徴とする請求項５７に記載の製造方法。
【請求項５９】
ウェットエッチング、化学機械研磨又はドライエッチングを用いて、前記パッシベーション層の一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項５７に記載の製造方法。
【請求項６０】
銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）及びこれらの合金のうちの１つを有する最後の金属を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項６１】
レーザー、ＣＭＰ、ウェットエッチング、注入のうちの１つを用いて、サファイア基板を除去する工程を含むことを特徴とする請求項３８に記載の製造方法。
【請求項６２】
発光ダイオードの製造方法であって、
キャリア基板を提供する工程と、
多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、
エッチングを用いて１つ以上のメサを画定する工程と、
１つ以上の非導電層を形成する工程と、
前記非導電層の一部を除去する工程と、
１つ以上の金属層を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項６３】
前記キャリア基板は、サファイアを含むことを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項６４】
ポリマー及びハードマスクの少なくとも一方をエッチングのために用いて、メサが画定されることを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項６５】
非導電層のパッシベーション層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項６６】
前記パッシベーション層は、非導電性の金属酸化物、二酸化シリコン、窒化シリコン及びポリマー材料のうちの１つを含むことを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項６７】
ウェットエッチング、化学機械研磨及びドライエッチングのうちの１つを用いて、前記パッシベーション層の一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項６８】
銅、タングステン、金、ニッケル、クロム、パラジウム、白金及びこれらの合金のうちの１つを含むシード層の上部に、電解メッキ又は無電解メッキによって１つ以上の付加的な金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項６９】
物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ気相成長（ＰＥＣＶＤ）、蒸着、イオンビーム成膜のうちの１つを用いて成膜されたＡｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｃｒを含むミラー層の上部にシード層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６８に記載の製造方法。
【請求項７０】
前記金属層の上方に１つ以上の付加的な金属層を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項７１】
レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）技術を用いる工程を含んで前記キャリア基板を除去することを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項７２】
ドライエッチング、化学的除去技術又は化学機械的除去技術を用いる工程を含んで前記キャリア基板を除去することを特徴とする請求項６２に記載の製造方法。
【請求項７３】
発光ダイオードの製造方法であって、
キャリア基板を提供する工程と、
ｐ型ノード、多重量子井戸（ＭＱＷ）及びｎ型ノードを有する多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、
前記ｐ型ノードに電気的に結合される前記多層エピタキシャル構造の上方に１つ以上の第１の金属層を成膜する工程と、
エッチングを用いて１つ以上のメサを画定する工程と、
１つ以上の非導電層を形成する工程と、
前記非導電層の一部を除去する工程と、
前記第１の金属層のうちの１つに電気的に結合された１つ以上の第２の金属層であって、前記第２の金属層のうちの１つが前記ｎ型ノード及びＭＱＷから電気的に絶縁された１つ以上の第２の金属層を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項７４】
ｎ型ＧａＮが上方にあるＬＥＤウエハを製造する方法であって、
キャリア基板を提供する工程と、
前記キャリア基板の上方にｎ型ＧａＮ部を成膜する工程と、
前記ｎ型ＧａＮ部の上方に活性層を成膜する工程と、
前記活性層の上方にｐ型ＧａＮ部を成膜する工程と、
１つ以上の金属層を成膜する工程と、
マスク層を適用する工程と、
前記金属、ｐ型ＧａＮ層、活性層及びｎ型ＧａＮ層をエッチングする工程と、
前記マスク層を除去する工程と、
パッシベーション層を成膜する工程と、
前記金属を露出するために前記ｐ型ＧａＮの上部の前記パッシベーション層の一部を除去する工程と、
１つ以上の金属層を成膜する工程と、
金属基板を成膜する工程と、
前記キャリア基板を除去して、前記ｎ型ＧａＮの表面を露出する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項７５】
前記ｎ型ＧａＮが上方にあるＬＥＤウエハは、実質的に滑らかで平らであることを特徴とする請求項７４に記載の製造方法。
【請求項７６】
前記ｎ型ＧａＮが上方にあるＬＥＤウエハは、１００００オングストローム未満の表面粗さを有することを特徴とする請求項７４に記載の製造方法。
【請求項７７】
前記キャリア基板は、サファイアであることを特徴とする請求項７４に記載の製造方法。
【請求項７８】
前記金属基板は、電解メッキ、無電解メッキ、スパッタリング、化学気相成長、電子ビーム蒸着、熱溶射のうちの１つを用いて成膜されることを特徴とする請求項７４に記載の製造方法。
【請求項７９】
前記金属基板は、金属又は銅、ニッケル、アルミニウム、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうちの１つを含む金属合金であることを特徴とする請求項７４に記載の製造方法。
【請求項８０】
前記キャリア基板は、レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）、ウェットエッチング、化学機械研磨のうちの１つを用いて除去されることを特徴とする請求項７４に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード(ＬＥＤｓ)は、我々の日常生活でますます重要な役割を果たしている。これまで、発光ダイオードは、通信等の多くのアプリケーションや、携帯電話及び他の電子装置等の他の分野の至る所に使われている。近年、オプトエレクトロニクス用の窒化物をベースにした半導体材料（例えば、窒化ガリウム又はＧａＮを含む）の需要が、ビデオディスプレイ、光学記憶装置、照明、医療機器等のアプリケーションに対して急激に増加している。従来の青色発光ダイオード(ＬＥＤ)は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ等の窒化物の半導体材料を用いて形成される。上述のタイプの発光デバイスの半導体層の多くは、電気的に非導電性のサファイア基板上にエピタキシャルに形成される。サファイア基板は、電気的な絶縁体であるため、サファイア基板上に直接電極を形成し、ＬＥＤを通して電流を駆動することはできない。むしろ、電極は、ＬＥＤデバイスの製造を完成するために、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とをそれぞれ直接接続する。しかしながら、電極のそのような構成、及びサファイア基板の電気的に非導電性であるという性質は、デバイス動作に対する大きな制限を表している。例えば、ｐ型電極からｎ型電極に電流を広げるためには、ｐ型層の上に半透明のコンタクトが形成される必要がある。この半透明のコンタクトは、内部の反射と吸収によって、デバイスから放出される光強度を低減する。さらに、ｐ型電極及びｎ型電極は、光を遮り、デバイスから光が放出される領域を低減する。さらに、サファイア基板は、断熱材（又は、熱絶縁体）であり、デバイス動作の間に発生する熱は有効に低減されることがなく、その結果、デバイスの信頼性を制限していた。従って、従来のＬＥＤ構造の限界は、(１)ｐ型層５の上の半透明コンタクトは、１００％透明ではなく、層４から放出される光を妨げうる；(２)電流がｎ型電極からｐ型電極まで広がり、電極の位置によって一定ではない；(３)サファイアが熱的及び電気的な絶縁体であるため、デバイス動作の間に熱が蓄積される。
【特許文献１】米国特許第６,０７１,７９５号
【発明の開示】
【０００３】
１つの側面では、発光ダイオードの製造方法は、キャリア基板の上方に多層エピタキシャル構造を形成する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に少なくとも１つの金属層を成膜する工程と、前記金属の上の熱除去構造をその上に形成する工程（例えば、表面フィン又は粗くする処理を用いたバム（ｂｕｍｓ）など）と、前記キャリア基板を除去する工程と、を含む。
【０００４】
上記の側面の実施は、以下の１つ又はそれ以上を含みうる。前記キャリア基板は、サファイアであってもよい。前記金属層を成膜する工程は、前記基板上の構造へ前記金属層を結合すること又は接着することを含まない。前記金属層を成膜する工程は、電解成膜、無電解成膜、化学気相成長（ＣＶＤ）、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層成長（ＡＬＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、蒸着若しくはプラズマ溶射又はこれらの技術の組み合わせを用いて適用されうる。前記金属層は、単層又は多層であってもよい。前記金属層が多層である場合には、異なる組成の複数の金属層が形成され、異なる技術を用いて各層が成膜されうる。実施形態では、最も厚い層が電解成膜又は無電解成膜を用いて成膜される。前記熱除去構造は、エッチング技術、レーザ技術、ソー技術（ｓａｗ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、荒くする技術（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて、金属層内に形成されうる。前記エッチング技術としては、マスク層の有無にかかわらず、ウェットエッチング又はドライエッチングを用いることができる。前記レーザ技術としては、有効表面積を増大させることによる効率的な熱の除去に対して最適化された、様々なパターンを有する金属層に溝を形成することができる（切断することなく）。ソーイング技術（ｓａｗｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）としては、有効表面積を増大させることによる効率的な熱の除去に対して最適化された、様々なパターンを有する金属層に切り込みを入れることができる（切断することなく）。前記有効表面積は、トポグラフィー（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）を有する面積を、トポグラフィー（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）を有しない平面と比較したものである（有効表面積Ａ＝（トポグラフィー表面増加係数）×（平面表面積））。荒くする技術としては、サンドブラスティング、研削、荒れを金属表面に移すマスクを用いたウェットエッチング又はドライエッチングを用いて、金属が荒くされる。前記キャリア基板は、特に、レーザ、エッチング、研削／ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学機械研磨又はウェットエッチングを用いてなされうる。前記キャリア基板は、特に、サファイア、ＧａＡｓ、ＳｉＣ及びＳｉであってもよい。
【０００５】
他の側面では、発光ダイオードウェハの製造方法は、キャリア基板を提供する工程と、多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に１個以上の金属層を成膜する工程と、エッチングを用いて１つ以上のメサを画定する工程と、１つ以上の非導電層を形成する工程と、前記非導電層の一部を除去する工程と、少なくとも１つ以上の金属層を成膜する工程と、前記キャリア基板を除去する工程と、元の表面の１．１倍よりも大きな有効表面積を有する熱除去構造を形成する工程と、を含む。
【０００６】
上記の側面の実施は、以下の１つ又はそれ以上を含みうる。前記金属層は、同一又は異なる組成を有し、様々な成膜技術を用いて成膜されうる。前記キャリア基板の除去は、特に、レーザ、エッチング、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）／ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学機械研磨又はウェットエッチングによってなされうる。前記キャリア基板は、サファイア、シリコンカーバイド、シリコン又はガリウムヒ素であってもよい。前記多層エピタキシャル構造は、ｎ型のＧａＮ層、ＩｎｘＡｌｙＧａＮ/ＧａＮ層を含む１つ以上の量子井戸、ｐ型のＧａＮ層であってもよい。前記多層エピタキシャル構造の上方の１つ以上の前記金属層は、インジウムスズ酸化物(ＩＴＯ)、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｍｏ、Ｗ、高融点金属若しくは金属合金又はこれらの混合物であってもよい。前記多層エピタキシャル構造と前記金属層との間に、随意的なドーピングされた半導体層を含んでもよい。ポリマー（例えば、レジスト）又はハードマスク（例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、アルミニウム）を用いて、前記メサが画定されうる。前記非導電層は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンド元素、非導電金属酸化物元素、セラミック元素又はこれらの材料の混合物であってもよい。前記非導電層は、単層であってもよいし、複数の非導電層（例えば、Ｓｉ３Ｎ４上のＳｉＯ２）を含んでもよい。１つの実施では、前記非導電層は、側壁層又はパッシベーション層である。前記非導電層の一部は、マスク層の有無にかかわらず、導体層を露出するためのリフトオフ、化学機械研磨（ＣＭＰ）又はドライエッチングによって除去されうる。前記導体層は、１つ以上の金属層であってもよい。前記１つ以上の金属層は、スパッタリング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ気相成長（ＰＥＣＶＤ）、蒸着、イオンビーム成膜、電解成膜、無電解成膜、プラズマ溶射又はインクジェット成膜を用いて、成膜されうる。前記金属層は、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、Ａｇ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ又は金属合金を含みうる。電解メッキ又は無電解メッキによって１つ以上の付加的な金属層が形成されうる。前記付加的な金属層は、銅（Ｃｕ）、ニッケル(Ｎｉ)、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀(Ａｇ)、亜鉛(Ｚｎ)、クロム(Ｃｒ)、白金(Ｐｔ)又はこれらの合金であってもよい。導電性のパッシベーション層が成膜されてもよく、金属、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又は亜鉛（Ｚｎ）であってもよい。前記熱除去構造は、エッチング技術、レーザ技術、ソー技術（ｓａｗ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）、荒くする技術（ｒｏｕｇｈｅｎｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて、金属層内に形成されうる。前記エッチング技術としては、マスク層の有無にかかわらず、ウェットエッチング又はドライエッチングを用いることができる。前記レーザ技術としては、有効表面積を増大させることによる効率的な熱の除去に対して最適化された、様々なパターンを有する金属層に溝を形成することができる（切断しないで）。ソーイング技術（ｓａｗｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）としては、有効表面積を増大させることによる効率的な熱の除去に対して��適化された、様々なパターンを有する金属層に切り込みを入れることができる（切断することなく）。前記有効表面積は、トポグラフィー（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）を有する面積を、トポグラフィー（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）を有しない平面と比較したものである（有効表面積Ａ＝（トポグラフィー表面増加係数）×（平面表面積））。荒くする技術としては、サンドブラスティング、研削、荒れを金属表面に移すマスクを用いたウェットエッチング又はドライエッチングを用いて、金属が荒くされる。前記キャリア基板は、特に、レーザ、エッチング、研削／ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学機械研磨又はウェットエッチングを用いてなされうる。前記キャリア基板は、特に、サファイア、ＧａＡｓ、Ｓｉ及びＳｉＣであってもよい。
【０００７】
一実施形態では、Ａｇ/Ｃｒがミラー層として用いられ、Ｎｉがバルク基板として用いられる銅メッキのためのシード層としての金のバリアとして用いられる。前記ミラー層（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）が成膜され、次いで、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｔ又はＣｒなどの金属の電解成膜又は無電解成膜の前に、酸素を含むＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＷＮ、ＴｉＷなどのバリア層が前記ミラー層の上方に形成される。銅の電解成膜に対しては、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は蒸着処理を利用して、特に、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ又はＮｉを用いて、シード層が成膜される。
【０００８】
他の発光ダイオードの製造方法は、キャリア基板を提供する工程と、多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に１つ以上の金属層を成膜する工程と、１つ以上のメサをエッチングする工程と、１つ以上の非導電層を形成する工程と、前記非導電層の一部を除去する工程と、１つ以上の金属層を成膜して熱除去構造をその上に形成する工程と、前記キャリア基板を除去する工程と、を含む。
【０００９】
上記の方法の実施は、以下の１つ以上を含みうる。前記金属層は、同一又は異なる組成を有し、様々な成膜技術を用いて成膜されうる。前記金属層の成膜は、電解成膜又は無電解成膜であってもよい。前記金属層の成膜は、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、電子ビーム蒸着又はプラズマ溶射を含みうる。電極は、多層構造の上に配置されうる。元の金属層の上方に１つ以上の付加的な金属層が形成されうる。前記キャリア基板の除去は、特に、レーザ、エッチング、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）／ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、化学機械研磨又はウェットエッチングによってなされうる。前記キャリア基板は、サファイア、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、Ｓｉであってもよい。
【００１０】
更なる側面では、発光ダイオードの製造方法は、基板（例えば、サファイア基板など）の上方に多層エピタキシャル構造を形成する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に１つの金属層を成膜する工程と（電解メッキ又は無電解メッキを用いて）、前記キャリア基板を除去してｎ型ＧａＮ表面を露出する工程と（例えば、レーザリフトオフ技術を用いて）、前記ｎ型ＧａＮ表面の上方に金属層を成膜する工程と（ｎ型ＧａＮに接触させる）、熱除去構造を形成する工程と、を含む。
【００１１】
一実施形態では、前記多層エピタキシャル構造は、前記金属メッキ層に結合された反射金属層と、前記反射金属層に結合されたパッシベーション層と、前記パッシベーション層に結合されたｐ型ＧａＮ層と、前記ｐ型ＧａＮ層に結合された多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、前記ＭＱＷ層に結合されたｎ型ＧａＮ層と、前記ｎ型ＧａＮ層に結合されたｎ型電極と、を含む。
【００１２】
前記金属層は、単層又は多層であってもよい。前記金属層が多層である場合には、異なる組成の複数の金属層が形成され、異なる技術を用いて各層が成膜されうる。実施形態では、最も厚い層が電解成膜又は無電解成膜を用いて成膜される。
【００１３】
一実施形態では、Ａｇ/Ｃｒがミラー層として用いられ、Ｎｉがバルク基板として用いられる銅メッキのためのシード層としての金のバリアとして用いられる。前記ミラー層（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）が成膜され、次いで、Ｎｉ又はＣｕなどの金属の電解成膜又は無電解成膜の前に、酸素を含むＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＷＮ、ＴｉＷなどのバリア層が前記ミラー層の上方に形成される。銅の電解成膜に対しては、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は蒸着処理を利用して、特に、Ａｕ、Ｃｕ又はＮｉを用いて、シード層が成膜される。
【００１４】
更に他の側面では、発光ダイオードの製造方法は、サファイア基板の上方に多重量子井戸（ＭＱＷ）層を含む多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に金属メッキ層をコーティングする工程と、前記サファイア基板を除去する工程と、前記多重量子井戸の表面の上にｎ型電極を提供する工程と、前記金属メッキ層の上方に熱除去構造をその上に形成する工程と、を含む。
【００１５】
上記の側面の実施は、以下の１つ以上を含みうる。前記金属メッキ層は、電解メッキによって形成されうる。前記金属メッキ層はまた、無電解メッキを利用し、有機層又はポリイミド層を用いて前記サファイア基板を保護することによっても形成されうる。前記サファイア基板は、レーザーリフトオフ(ＬＬＯ)技術を用いて除去されうる。前記多層エピタキシャル構造は、前記金属メッキ層に結合された反射金属層と、前記反射金属層に結合されたパッシベーション層と、前記パッシベーション層に結合されたｐ型ＧａＮ層と、前記ＭＱＷ層に結合されたｎ型ＧａＮ層と、前記ｎ型ＧａＮ層に結合されたｎ型電極と、と含む。
【００１６】
他の側面では、発光デバイス(ＬＥＤ)の縦型デバイス構造は、サファイア基板の上方に多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を含む多層エピタキシャル構造を成膜する工程と、前記多層エピタキシャル構造の上方に金属層をコーティングする工程と、前記サファイア基板を除去する工程と、前記多重量子井戸の表面の上にｎ型電極を提供する工程と、によって製造されうる。
【００１７】
前記金属層は、単層又は多層であってもよい。前記金属層が多層である場合には、異なる組成の複数の金属層が形成され、異なる技術を用いて各層が成膜されうる。実施形態では、最も厚い層が電解成膜又は無電解成膜を用いて成膜される。
【００１８】
一実施形態では、Ａｇ/Ｃｒがミラー層として用いられ、Ｎｉがバルク基板として用いられる銅メッキのためのシード層としての金のバリアとして用いられる。前記ミラー層（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）が成膜され、次いで、Ｎｉ又はＣｕなどの金属の電解成膜又は無電解成膜の前に、酸素を含むＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＷＮ、ＴｉＷなどのバリア層が前記ミラー層の上方に形成される。銅の電解成膜に対しては、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は蒸着処理を利用して、特に、Ａｕ、Ｃｕ又はＮｉを用いて、シード層が成膜される。
【００１９】
更に他の側面では、縦型ＬＥＤは、一時的な基板の上方に形成された多層エピタキシャル構造と、前記多層エピタキシャル構造の上方に形成された金属メッキ層であって、前記一時的な基板が前記金属メッキ層を形成する後のレーザリフトオフを用いて除去されてｎ型ＧａＮ表面を露出させる金属メッキ層と、前記ｎ型ＧａＮ表面の上方に形成された１つ以上の導電層と、マスクを用いて前記導電層をエッチングすることによってｎ型電極を形成することと、前記マスクを除去して前記ｎ型電極を露出させることと、前記金属メッキ層の上方に前記熱除去構造を形成することと、を含む。
【００２０】
一実施形態では、Ａｇ/Ｃｒがミラー層として用いられ、Ｎｉがバルク基板として用いられる銅メッキのためのシード層としての金のバリアとして用いられる。前記ミラー層（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）が成膜され、次いで、Ｎｉ又はＣｕなどの金属の電解成膜又は無電解成膜の前に、酸素を含むＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＷＮ、ＴｉＷなどのバリア層が前記ミラー層の上方に形成される。銅の電解成膜に対しては、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は蒸着処理を利用して、特に、Ａｕ、Ｃｕ又はＮｉを用いて、シード層が成膜される。Ｃｒ/Ａｕは、ｎ型電極（Ｃｒがｎ型ＧａＮと接触）として用いられる。
【００２１】
他の側面では、縦型発光ダイオードは、金属メッキ層と、前記金属メッキ層に結合された反射金属層と、前記反射金属層に結合されたパッシベーション層と、前記パッシベーション層に結合されたｐ型ＧａＮ層と、前記ｐ型ＧａＮ層に結合された多重量子井戸（ＭＱＷ）層と、前記ＭＱＷ層に結合されたｎ型ＧａＮ層と、前記ｎ型ＧａＮ層に結合されたｎ型電極と、前記金属メッキ層に結合されたｐ型電極と、その上に形成された熱除去構造と、を備える。
【００２２】
一実施形態では、Ａｇ/Ｃｒがミラー層として用いられ、Ｎｉがバルク基板として用いられる銅メッキのためのシード層としての金のバリアとして用いられる。前記ミラー層（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）が成膜され、次いで、Ｎｉ又はＣｕなどの金属の電解成膜又は無電解成膜の前に、酸素を含むＴｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＷＮ、ＴｉＷなどのバリア層が前記ミラー層の上方に形成される。銅の電解成膜に対しては、ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ又は蒸着処理を利用して、特に、Ａｕ、Ｃｕ又はＮｉを用いて、シード層が成膜される。Ｃｒ/Ａｕは、ｎ型電極（Ｃｒがｎ型ＧａＮと接触）として用いられる。
【００２３】
本発明は、以下の１つ以上の利点のみか或いは様々な可能な組み合わせを実現するために実施されうる。熱除去構造は、動作中にデバイスの温度を低下させる効率的なヒートシンクを提供する。熱除去構造は、ＬＥＤ基板の一部であるため、熱が接合部から素早く取り除かれる。ＬＥＤの性能は向上されうる。ＬＥＤの寿命と信頼性は高められうる。
【００２４】
また、金属基板は、サファイア基板よりも熱をより多く逃がすことができ、より多くの電流がＬＥＤを駆動するために使用されうる。結果として得られるＬＥＤは、より小さなサイズで、従来のＬＥＤと置き換えることができる。同じＬＥＤサイズでは、縦型ＬＥＤから光の出力は、同じ駆動電流での従来のＬＥＤよりも、大幅に増大する。１つの実施は、上述した利点の全てを含む。
【００２５】
他の特徴、技術的な思想、本発明の目的をよく理解するために、添付の図面と以下の実施の形態の記載を明確に読み取ることができるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
説明
詳細な説明を読む際に、添付の図面が同時に参照され、詳細な説明の一部として考慮されうる。本説明では、本発明のデバイス構造に付された参照符号が、本発明の製造方法の工程の説明中にも使用される。
【００２７】
図１〜図９を参照すると、熱放散フィンを有する縦型ＬＥＤの一実施形態のための製造方法が示される。以下に記載されたプロセスは、ＩｎｘＡＩｙＧａＮ  ＬＥＤが、最初にサファイア上に成長する一実施形態に対するものである。電解メッキは、その後、結果として生じるＬＥＤデバイスの電気伝導及び熱伝導のための厚いコンタクトを成膜するために用いられる。電界メッキは、ウエハの結合の代わりに使用される。このプロセスは、光学的、電気的及び熱的な特性を改善するために、エピタキシャル層を新しいホスト基板に付着させるために用いられる任意のオプトエレクトロニックデバイスに適用されうる。
【００２８】
次に図面を参照すると、図１は、キャリア４０上の例示的なＩｎＡｌＧａＮ  ＬＥＤの多層エピタキシャル構造を示す図である。この多層エピタキシャル構造は、一実施形態では、サファイア基板でありうる。サファイア基板４０の上方に形成された多層エピタキシャル構造は、ｎ型ＧａＮベースの層４２、ＭＱＷ活性層４４及びコンタクト層４６を含む。例えば、ｎ型ＧａＮベースの層４２は、電気を通すためにＳｉがドープされたものなどのドープされたｎ型ＧａＮベースの層であってもよく、例えば、約４ミクロンの厚さを有する。
【００２９】
ＭＱＷ活性層４４は、ＩｎＧａＮ/ＧａＮ(又は、ＩｎｘＡＩｙＧａＮ/ＧａＮ)ＭＱＷ活性層であってもよい。電力がｎ型ＧａＮベースの層４２とｐ型ＧａＮコンタクト層４６との間を流れると、ＭＱＷ活性層４４が励起され、その結果、光を発する。発生した光は、２５０ｎｍから６００ｎｍの間の波長を持ちうる。ｐ型層４６は、ｐ＋ＧａＮ、ｐ＋ＩｎＧａＮ又はｐ＋ＡｌＩｎＧａＮ層などのｐ＋ＧａＮベースの層であってもよく、その厚さは０.０１から０.５ミクロンの間になりうる。
【００３０】
次に、図２に示すように、メサ画定プロセス（ｍｅｓａ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）が実行され、随意的な透明コンタクト４８がｐ型ＧａＮ層４６の上方に形成される。随意的な透明コンタクト４８は、特に、インジウムスズ酸化物(ＩＴＯ)、Ｎｉ／Ａｕであってもよい。また、金属コンタクトとしての直接反射Ａｇ成膜（ｄｉｒｅｃｔ  ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ  Ａｇ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）も形成されうる。図２では、個々のＬＥＤデバイスは、以下のメサ画定（ｍｅｓａｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）に続いて形成される。イオン結合プラズマエッチング、或いは、レーザ、製材（ｓａｗ）、ウェットエッチング又はウェットジェットなどの他の技術が、ＧａＮをエッチングして別々のデバイスにするために使用される。
【００３１】
次に、図３に示すようにパッシベーション層５０が成膜され、パッシベーション層５０の上方にエッチングされたウィンドウ内に、特に、Ａｌ、Ａｇ及びＣｒなどの反射金属５２を形成するために反射金属成膜が行われる。パッシベーション層５０は、非導電性である。反射金属５２は鏡面を形成する。
【００３２】
図４は、薄い金属層（特に、Ｃｒ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ）５３が、構造の上に成膜され、電解メッキ処理のための電極又はシード金属として機能することを示す図である。しかしながら、電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）の代わりに、無電解処理、スパッタリング又は磁気スパッタリング処理（ｍａｇｎｅｔｏ-ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）が用いられる場合には、コーティング工程は不要である。金属基板層６０は、その上に成膜される。
【００３３】
次に、図５を参照すると、電解メッキ又は無電解メッキなどの技術を用いて、多層エピタキシャル構造が、金属メッキ層６０にコーティングされる。無電解メッキを用いると、サファイア基板４０は、サファイアを傷つけることなく容易に除去可能な有機的な若しくはポリマーの層若しくはコーティング、又は、特にＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ若しくはＰｔなどの比較的厚い金属の無電解メッキ金属を用いて保護される。金属層６０は、酸化を防ぐためにニッケル、金、クロムなどの他の導電性材料を用いて不動態化される１つ以上の金属層であってもよい。
【００３４】
次いで、サファイア基板４０は取り除かれ、図６に示す一実施形態では、レーザーリフトオフ(ＬＬＯ)工程がサファイア基板４０に適用される。レーザーリフトオフを用いたサファイア基板の除去は、Ｃｈｅｕｎｇ等の２００２年６月６日に発光された米国特許第６,０７１,７９５号「Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ  Ｆｒｏｍ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ  Ｂｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、及び、“Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  ｌｉｆｔｏｆｆ  ｏｆｇｒｏｕｐ  Ｉｌｌ-ｎｉｔｒｉｄｅ  ｆｉｌｍｓ”、Ｋｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ.、Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ  (ａ)  ｖｏｌ.  １５９、１９９７、ｐｐ.Ｒ３-Ｒ４の文献において知られている。さらに、サファイア(又は、他の絶縁性の及び／又は硬質)基板の上にＧａＮ半導体層を形成する非常に有利な方法が、Ｍｙｕｎｇ  Ｃｈｅｏｌ  Ｙｏｏによって２００２年４月９日に出願された、米国特許出願第１０/１１８,３１７号「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｍｅｔａｌ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  ５  Ｆｉｌｍ」、及び、Ｌｅｅ等によって２００２年４月９日に出願された、米国特許出願第１０/１１８,３１６号「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」において教示されている。さらに、ＧａＮ及びサファイア(及び他の材料)のエッチング方法が、Ｙｅｏｍ等によって２００２年４月９日に出願された、米国特許出願第１０/１１８,３１８号「Ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  ｏｆ  ＧａＮ−Ｂａｓｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ」において教示され、参照によりその全体が本願に組み込まれる。他の実施形態では、サファイア基板は、ウェットエッチング若しくはドライエッチング又は化学機械研磨によって取り除かれる。
【００３５】
図６に示されるように、ｎ型電極／結合パッド７０が、ｎ型ＧａＮ層４２の上部にパターニングされて、縦型ＬＥＤが完成する。一実施形態では、Ｎｉ／Ｃｒ（Ｎｉはｎ型ＧａＮと接触する）、Ｎｉ／Ａｕ又はＣｒ/Ａｕ層等の結合パッド７０は、ＣＶＤ、ＰＶＰ又は電子ビーム蒸着を用いて成膜されうる。結合パッド７０は、マスク層を用いたウェットエッチング若しくはドライエッチングによって、又は、ネガティブマスク層（ネガティブマスク層は、材料が形成されて欲しくないところに配置される）を用いたリフトオフ技術を利用することによって形成される。ｐ型電極及びｎ型電極が、多層エピタキシャル構造の上に成膜されて、縦型ＧａＮベースのＬＥＤが完成する。
【００３６】
薄い金属層又は薄い金属膜５３が金属メッキ層６０のシード材料を目的として提供される。電解成膜（ｅｌｅｃｔｒｏ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又は無電解成膜（ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、金属メッキ層６０が薄い金属膜５３の上部にメッキされる限り、薄い金属膜５３は、金属メッキ層６０と同一の材料又は異なる材料であってもよい。
【００３７】
図７に示すように、金属基板６０の表面が粗くされ、表面積１００が粗くする前の表面積６１よりも大きくなるように、熱除去構造１００を作り出す。粗くする処理は、特に、より大きな有効表面積をもたらすサンドブラスティング、研削、スクライビング又はレーザー加工であってもよい。一実施形態では、有効表面積１００は、表面積６１の１．１倍である。
【００３８】
図８の処理では、金属基板６０の表面が、表面積１１０が変更前の表面積６１よりも大きくなるような方法で、熱除去構造１１０を作り出すように変更される。変更処理は、より大きな有効表面積をもたらすマスク、製材（ｓａｗｉｎｇ）又はレーザカットを用いたエッチングによるものであってもよい。一実施形態では、熱除去構造１１０はフィンである。別の実施形態では、傾斜したフィンが金属層の周囲に整列される。他の実施形態では、ヒートシンク、熱交換器、冷却板及び同様のものが、金属メッキ層６０の上に形成されうる。ヒートシンク、熱交換器、冷却板及び同様のものは、ＬＥＤデバイスから熱を奪う高い熱伝導率を有し、その熱を外気に移す。
【００３９】
図９の処理では、熱除去構造１２０は、金属基板６０に取り付けられる前に、熱除去フィン１１０に予め作られている。取り付け処理は、優れた熱伝導をもたらすために、特に、銀ペーストなどのペーストを用いた接着や結合でありうる。垂直に延在するフィンなどの複数の熱放散構造１１０が、金属メッキ層６０上にエッチングされる。別の実施形態では、傾斜したフィンが金属層の周囲に整列される。他の実施形態では、ヒートシンク、熱交換器、冷却板及び同様のものが、金属メッキ層６０の上に形成されうる。ヒートシンク、熱交換器、冷却板及び同様のものは、ＬＥＤデバイスから熱を奪う高い熱伝導率を有し、その熱を外気に移す。
【００４０】
熱放散構造は、熱を環境に放散する対流に対し、大きな表面積を提供する。熱放散構造は、フィン、ブレード、ラダー（ｒｕｄｄｅｒｓ）、シート又は同様の形状を持つ外部に突出した構造（ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ  ｆｅａｔｕｒｅｓ）を持ちうる。対流で放散される熱の度合いは、熱放散構造の形状やサイズを変えることによって調整されうる。例えば、体積を変えずに外部に突出した構造の表面積を増加させると、通常は、対流で放散される熱の度合いが増える。例えば、ＬＥＤ外部の空気の自然発生的な移動により、受動的な対流（ｐａｓｓｉｖｅ  ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ）によって熱放散構造から、熱が放散される。例えば、熱放散構造に熱的に結合された導管（例えば、チューブ）を通して外部のファン及び／又はポンプで汲み出される冷却媒体によって、空気が移動し、熱も強制的な対流（ｆｏｒｃｅｄ  ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ）によって熱放散構造から放散されうる。システムの構成は、箱に入れられた電子デバイスの熱除去の条件に応じて変更されうる。例えば、熱除去の条件が高くなると、伝導経路を提供する熱コネクタは、より導電性の高い材料で作られるか、短くされるか、及び／又は、断面積が増大されるかでありうる。
【００４１】
対流は、ＬＥＤデバイス、ヒートシンク、熱交換器、冷却板及び同様のものの周囲、中を通って及び／又は寄せて、例えば、空気、ガス、蒸気、水、油、冷却媒体及び水のエチルグリコール(ｗａｔｅｒ  ｅｔｈｙｌｇｌｙｃｏｌ;ＷＥＧ)等の１つ以上の流状の循環による熱の除去を含む。循環する流体は、デバイス、ヒートシンク、熱交換器、冷却板及び同様のものから熱を奪って、周囲の空気への熱を移す。
【００４２】
これに代えて、フィン又はヒートシンク本体が、当業者に周知の熱導電性材料、ヒートパイプ、圧電式クーラー又は他のヒートシンクの１つのブロックなどの任意の他のタイプのヒートシンク本体又はデバイスであってもよい。特定のヒートシンクの形状とサイズは、それが使用されるアプリケーションに基づいて、当技術分野で周知のデザインが用いられる。
【００４３】
ＬＥＤの熱除去と熱制御は、それぞれのフィンのデザインと複数のフィンの構成において、さらに影響されうる。例えば、様々な除熱機能を提供するために、それぞれの個々のフィンの幅、ピッチ、長さ、ねじれ、又は、傾斜や角度が制御されうる。同様にして、同じようにするために、縦横比、フィン全体の数、金属層６０の寸法及びフィン全体の複数の構成が制御されうる。当業者であれば、実際に任意の有効な流れを提供するために使用可能な無数のフィンと金属層６０パターンを認めることができる。
【００４４】
本発明は、例示的に好適な実施の形態という点から説明されたが、本発明はこれのみに限定されない。一方、様々な改良や同様の構成及び手順を包含することを意図しており、従って、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような改良や同様の構成及び手順を含むように、最も広く解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図２】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図３】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図４】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図５】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図６】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図７】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図８】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【図９】改良された熱放散を有する縦型ＬＥＤの他の実施形態の製造方法の各工程を例示的に示す図である。
【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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【国際調査報告】
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