(57)【要約】  高電圧固体変換器（ＳＳＴ）装置ならびに関連システムおよび方法を本明細書に開示する。本技術の特定の実施態様に従うＳＳＴ装置は、キャリア基板と、第一の端子と、第二の端子と、第一の端子と第二の端子との間に直列に接続された複数のＳＳＴダイとを含む。個々のＳＳＴダイは、ｐｎ接合を有する変換器構造と、第一のコンタクトと、第二のコンタクトとを含むことができる。変換器構造は、キャリア基板が位置する第一の領域と第二の領域との間に境界を形成する。第一の端子および第二の端子は、出力電圧を受け取るように構成することができ、各ＳＳＴダイは、出力電圧未満の順方向接合電圧で動作することができる。【選択図】図２Ｂ
2014524665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体変換器（ＳＳＴ）装置であって、
キャリア基板と、
第一の端子と、
第二の端子と、
前記第一の端子と前記第二の端子との間に直列に電気的に接続された複数のＳＳＴダイと
を備えており、
前記第一の端子および前記第二の端子が、出力電圧を有する電源に結合するように配置され、個々のＳＳＴダイが前記出力電圧未満の順方向接合電圧を有し、前記個々のＳＳＴダイが、
ｐｎ接合を有しており、前記キャリア基板が位置する第一の領域と第二の領域との間に境界を形成する変換器構造と、
前記第一の領域に位置し、前記ｐｎ接合に電気的に接続された第一のコンタクトと、
前記ｐｎ接合に電気的に接続された第二のコンタクトと
を備える、固体変換器（ＳＳＴ）装置。
【請求項２】
前記キャリア基板が全体として非伝導性材料を備えており、
前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うＰ型の窒化ガリウム（Ｐ型のＧａＮ）、前記第二の領域に向かい合うＮ型の窒化ガリウム（Ｎ型のＧａＮ）、および前記Ｐ型のＧａＮと前記Ｎ型のＧａＮとの間に位置する窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を備えており、
前記第一のコンタクトが前記Ｐ型のＧａＮに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記Ｎ型のＧａＮに電気的に結合されており、前記第二のコンタクトが、前記第一のコンタクトを含む平面を通り抜けて前記Ｎ型のＧａＮまで延長する埋込コンタクトであり、
前記第一の端子および前記第二の端子が前記第一の領域から電気的にアクセスできる、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項３】
前記キャリア基板が伝導性材料を備えており、
前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うＰ型のＧａＮ、前記第二の領域に向かい合うＮ型のＧａＮ、および前記Ｐ型のＧａＮと前記Ｎ型のＧａＮとの間に位置するＩｎＧａＮを含み、
前記第一のコンタクトが前記Ｐ型のＧａＮに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記Ｎ型のＧａＮに電気的に結合されており、前記キャリア基板から電気的に絶縁され、かつ前記第一のコンタクトを含む平面を通り抜けて延長する埋込コンタクトであり、
前記第一の端子が前記第一の領域から電気的にアクセスでき、
前記第二の端子が前記キャリア基板に電気的に結合される、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項４】
前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うＰ型のＧａＮ、前記第二の領域に向かい合うＮ型のＧａＮ、および前記Ｐ型のＧａＮと前記Ｎ型のＧａＮとの間に位置するＩｎＧａＮを含み、
前記第一のコンタクトが前記Ｐ型のＧａＮに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記Ｎ型のＧａＮに電気的に結合されており、前記複数のＳＳＴダイのうちの第一のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトが、前記複数のＳＳＴダイのうちの隣接する第二のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトから、前記第一のＳＳＴダイの前記変換器構造の第二の面まで延長し、
前記第一の端子が前記ＳＳＴダイのうちの一つのＳＳＴダイの前記第一の領域に位置し、
前記第二の端子が前記ＳＳＴダイのうちの一つのＳＳＴダイの前記第二の領域に位置する、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項５】
前記キャリア基板が全体として非伝導性材料を備えており、
前記第一の端子および前記第二の端子が、前記キャリア基板から離れる方を向く表面から電気的にアクセスできる、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項６】
前記キャリア基板が伝導性材料を備えており、
前記第一の端子が前記キャリア基板から離れる方を向く表面から電気的にアクセスでき、
前記第二の端子が前記キャリア基板に電気的に結合される、
請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項７】
前記第二のコンタクトが前記ｐｎ接合を越えて前記変換器構造内に延長する埋込コンタクトである、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項８】
前記第二のコンタクトが前記第一のコンタクトから垂直に間隙を介して位置する、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項９】
前記ＳＳＴ装置が、紫外スペクトル、可視スペクトルおよび赤外スペクトルの少なくとも一つにおける電磁放射を放射するように構成される、請求項１記載のＳＳＴ装置。
【請求項１０】
固体変換器（ＳＳＴ）システムであって、
個々のＳＳＴダイが、ｐｎ接合を有する変換器構造と、第一のコンタクトと、第二のコンタクトとを含み、前記変換器構造が第一の領域と第二の領域との間に境界を形成し、前記第一のコンタクトが前記第一の領域における前記変換器構造の背面に位置する、複数のＳＳＴダイと、
２個の隣接するＳＳＴダイの間の前記第一の領域に位置し、前記隣接するＳＳＴダイの少なくとも一つの前記第一のコンタクトを露出する少なくとも一つの相互接続領域であって、前記ＳＳＴダイが前記相互接続領域において共に直列に電気的に結合される、少なくとも一つの相互接続領域と
を備える、固体変換器（ＳＳＴ）システム。
【請求項１１】
前記個々のＳＳＴダイの前記変換器構造が、前記第一の領域に向かい合うＰ型の窒化ガリウム（Ｐ型のＧａＮ）、前記第二の領域に向かい合うＮ型の窒化ガリウム（Ｎ型のＧａＮ）、および前記Ｐ型のＧａＮと前記Ｎ型のＧａＮとの間に位置する窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を備えており、
前記第一のコンタクトが前記Ｐ型のＧａＮに電気的に結合されており、
前記第二のコンタクトが前記Ｎ型のＧａＮに電気的に結合される、
請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１２】
前記個々のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトが、
前記第一の領域から前記ｐｎ接合を越えて延長する側壁を有するビアホールと、
前記ビアホールの前記側壁に沿って位置し、前記ｐｎ接合を越えて前記変換器構造の一部分をカバーしない絶縁材料と、
前記絶縁材料における前記ビアホール内に延長し、前記絶縁材料によってカバーされない前記変換器構造の前記一部分に位置する伝導性材料と
を備える、請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１３】
前記複数のＳＳＴダイが第一のＳＳＴダイおよび前記第一のＳＳＴダイに隣接する第二のＳＳＴダイを含み、
前記第一のＳＳＴダイおよび前記第二のＳＳＴダイの前記変換器構造が、個々に、前記第一の領域に向かい合う第一の半導体材料、前記第二の領域に向かい合う第二の半導体材料、および前記第一の半導体材料と前記第二の半導体材料との間に位置する活性領域を備えており、
前記第一のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトが、前記第一のＳＳＴダイの前記変換器構造と前記第二のＳＳＴダイの前記変換器構造との間の前記相互接続領域内に延長し、
前記第二のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトが、前記第二の領域から前記相互接続領域内に延長し、前記第二のＳＳＴの前記第二のコンタクトが、前記相互接続領域において前記第一のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトに接続し、前記第二のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトが、下地の絶縁材料によって前記第二のＳＳＴダイの前記第一の半導体材料および前記活性領域から電気的に絶縁する、
請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１４】
前記第一のコンタクトが反射性材料を備える、請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１５】
前記第一の領域における全体として非伝導性のキャリア基板と、
前記複数のＳＳＴダイのうちの第一のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトに電気的に結合された第一の端子と、
前記複数のＳＳＴダイのうちの第二のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトに電気的に結合された第二の端子と
をさらに備えており、
前記第一のＳＳＴダイが直列に結合された最初の前記ＳＳＴであり、前記第二のＳＳＴダイが直列に結合された最後の前記ＳＳＴであり、前記第一の端子および前記第二の端子が前記第一の領域から電気的にアクセスできる、
請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１６】
前記第一の領域における伝導性キャリア基板と、
前記複数のＳＳＴダイのうちの第一のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトに電気的に結合された第一の端子と、
前記複数のＳＳＴダイのうちの第二のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトに電気的に結合された第二の端子と
をさらに備えており、
前記第一のＳＳＴダイが直列に結合された最初の前記ＳＳＴであり、前記第二のＳＳＴダイが直列に結合された最後の前記ＳＳＴであり、前記第二の端子が前記キャリア基板の一部分に電気的に結合される、
請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１７】
前記第一のコンタクトの一つによって少なくともある程度画定された第一の端子と、
前記第二のコンタクトの一つによって少なくともある程度画定された第二の端子と、
前記第一の端子および前記第二の端子に電気的に結合された電源と
をさらに備えており、
前記電源が出力電圧を有し、前記複数のＳＳＴダイが前記出力電圧とほぼ同じ組み合わせの順方向接合電圧を有する、
請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１８】
前記変換器構造が、紫外スペクトル、可視スペクトルおよび赤外スペクトルの少なくとも一つにおける電磁放射を放射するように構成される、請求項１０記載のＳＳＴシステム。
【請求項１９】
ＳＳＴ装置を形成する方法であって、
複数のＳＳＴダイを形成することであって、個々のＳＳＴダイが、ｐｎ接合を有する変換器構造と、第一のコンタクトと、第二のコンタクトとを含み、前記変換器構造が第一の領域と第二の領域との間に境界を形成し、前記第一のコンタクトが前記第一の領域に位置することと、
前記第一の領域にキャリア基板を配置することと、
電源から出力電圧を受け取るように構成された第一の端子と第二の端子との間に共に直列に前記複数のＳＳＴダイを電気的に結合することと
を含む、方法。
【請求項２０】
前記複数のＳＳＴダイを形成することが、
第一の半導体材料、第二の半導体材料および前記第一の半導体材料と前記第二の半導体材料との間に位置する活性領域を含むように前記変換器構造を形成することと、
前記第一のコンタクトと前記第一の半導体材料とを電気的に結合することと、
前記第一のコンタクトを含む平面を通り抜けて前記第二の半導体材料まで、前記第二のコンタクトを特徴づける埋込コンタクトを形成することと、
前記変換器構造の一部分を互いから電気的に絶縁して前記個々のＳＳＴダイを定めることと
を含み、
前記複数のＳＳＴダイを直列に電気的に結合することが、前記複数のＳＳＴダイの一つのＳＳＴダイの前記第一のコンタクトと、前記複数のＳＳＴダイにおける隣接するＳＳＴダイの前記第二のコンタクトとを電気的に結合することを含む、
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記複数のＳＳＴダイを形成することが、
第一の半導体材料、第二の半導体材料および前記第一の半導体材料と前記第二の半導体材料との間に位置する活性領域を含むように前記変換器構造を形成することと、
前記第一の半導体材料に前記第一のコンタクトを形成することと、
前記変換器構造の一部分を互いから電気的に絶縁して前記個々のＳＳＴダイを定めることと、
前記複数のＳＳＴダイのうちの第一のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトから、別の隣接するＳＳＴダイの前記第二の半導体材料まで延長する第二のコンタクトを形成することと、を含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記第一の領域に向かい合うＰ型の窒化ガリウム（Ｐ型のＧａＮ）、前記第二の領域に向かい合うＮ型の窒化ガリウム（Ｎ型のＧａＮ）、および前記Ｐ型のＧａＮと前記Ｎ型のＧａＮとの間に位置する窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を含むように、前記複数のＳＳＴダイの前記変換器構造を形成することをさらに含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記第一の領域に前記キャリア基板を配置することが、伝導性キャリアを前記ＳＳＴダイに付着させることを含み、
前記第一のコンタクトおよび前記第二のコンタクトを前記伝導性キャリア基板から電気的に絶縁することと、
前記第二の端子と前記伝導性キャリア基板とを電気的に結合することと
をさらに含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記第一の領域に前記キャリア基板を配置することが、全体として非伝導性のキャリア基板を前記ＳＳＴダイに付着させることを含み、
前記第一の領域における前記第一の端子および前記第二の端子の少なくとも一つを形成することをさらに含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のＳＳＴダイを形成することが、紫外スペクトル、可視スペクトルおよび赤外スペクトルの少なくとも一つにおける電磁放射を放射するように構成されるＳＳＴダイを形成することを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
前記第一の領域に前記個々のＳＳＴダイの前記第一のコンタクトを形成することと、前記第二の領域に前記個々のＳＳＴダイの前記第二のコンタクトを形成することとをさらに含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２７】
前記ｐｎ接合を通り抜けるように前記第一のコンタクトを通り抜けて、前記第二のコンタクトを特徴づける埋込コンタクトを形成することをさらに含む、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体変換器（「ＳＳＴ」）に関するものである。とりわけ、本技術は、高電圧ＳＳＴならびに関連システムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤ、および他の電子デバイスは、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）、ポリマー発光ダイオード（「ＰＬＥＤ」）、および他のＳＳＴ装置を背面照明に利用している。ＳＳＴ装置は、標識、室内照明、屋外照明、および他の形式の一般照明にも用いられる。図１Ａは、側部コンタクトを持つ従来のＬＥＤ装置１０ａの断面図である。図１Ａに示すように、ＬＥＤ装置１０ａは、活性領域１４を有するＬＥＤ構造１１を支える基板２０を含む。この領域１４は、たとえば、Ｎ型のＧａＮ１５とＰ型のＧａＮ１６との間に配置された窒化ガリウム／窒化インジウムガリウム（ＧａＮ／ＩｎＧａＮ）多重量子井戸（「ＭＱＷ」）を含有する。ＬＥＤ装置１０ａは、Ｐ型のＧａＮ１６の前面上の第一のコンタクト１７、およびＮ型のＧａＮ１５の前面上に位置し、第一のコンタクト１７から横方向に間隙を介して位置する第二のコンタクト１９も含む。第一のコンタクト１７は、通常、光をＬＥＤ構造１１から逃がすことができる透明かつ伝導性の材料（たとえば、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」））を含む。
【０００３】
図１Ｂは、別の従来のＬＥＤ装置１０ｂの断面図であり、第一のコンタクト１７と第二のコンタクト１９とが、互いに反対側、たとえば、側部構成ではなく垂直方向の反対側に位置する。ＬＥＤ装置１０ｂの形成中、Ｎ型のＧａＮ１５、活性領域１４、およびＰ型のＧａＮ１６を、図１Ａに示す基板２０に類似する成長基板（図示せず）上に順次積み重ねる。第一のコンタクト１７をＰ型のＧａＮ１６に形成し、キャリア基板２１を第一のコンタクト１７に付着させる。次に、成長基板を除去し、第二のコンタクト１９をＮ型のＧａＮ１５に形成する。次に、構造を反転して図１Ｂに示す向きのものを作り出す。ＬＥＤ装置１０ｂの前面におけるＮ型のＧａＮ１５は、Ｐ型のＧａＮ１６よりも優れた電流拡散をもたらす。垂直型のＬＥＤ装置１０ｂは、光抽出および熱特性も向上し、それゆえに、図１Ａの側部型のＬＥＤ装置１０ａよりも高効率となる。
【０００４】
標準的なＬＥＤの順方向接合電圧（または、ビルトイン電圧）は、それらに用いられる電源の電圧と比較して比較的低い。例として、多くの電源が４８ボルトの交流（「ＡＣ」）、１２０ボルトのＡＣ、６０ボルトのＤＣ等で動作するのに対して、窒化ガリウム／窒化インジウムガリウム（ＧａＮ／ＩｎＧａＮ）ベースのＬＥＤダイは、通常、約３ボルトの直流（「ＤＣ」）の順方向接合電圧で動作し、アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＩｎＧａＰ）ベースのＬＥＤダイは、通常、約２ボルト（「ＤＣ」）の順方向接合電圧を有する。それ故に、電源は、通常、ＡＣ／ＤＣ整流器、ＤＣ／ＤＣコンバータ、電力調整器、ドライバ、および／またはＬＥＤダイに適した電圧レベルで電力を供給する他の適した構成要素を含む。しかしながら、電源および関連する構成要素は、出力電圧と入力電圧との差がより小さい場合により効率的に動作する。それゆえに、ＬＥＤシステムの全体効率を向上するために、高電圧ＬＥＤ（たとえば、２４ボルト、６０ボルト等）を、高電圧電源とともに使用することが好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の高電圧ＬＥＤは、いくつかの側部型のＬＥＤダイ（たとえば、図１Ａの側部型のＬＥＤ装置１０ａ）を共に直列に結合することによって作られる。例として、その各々が３ボルトの順方向接合電圧を有する２０個の側部型のＬＥＤダイを連続的に結合することによって、６０ボルトの組み合わせの順方向接合電圧で動作させることができる。しかしながら、側部型のＬＥＤはいくつかの性能限界を有する。例として、図１Ａを参照するように、側部型のＬＥＤ装置１０ａの前面におけるＰ型のＧａＮ１６は、第一のコンタクト１７下に、本質的な電流拡散、それ故に、電流および光の集中をもたらさない。側部型のＬＥＤ装置１０全域における電流拡散を増大するために、第一のコンタクト１７を、Ｐ型のＧａＮ１６の大部分にわたって厚くかつ延長させる必要がある。この構成は第一のコンタクト１７の透明性を減じ、ＬＥＤ装置１０ａからの光抽出を減少させる。また、側部型のＬＥＤは、通常、熱的特性が乏しく、全体効率が低い。それゆえに、効率および性能を向上した高電圧ＬＥＤおよび他の高電圧ＳＳＴが所望されている。
【０００６】
本開示の多くの態様は、以下の図面を参照することによってよりよく理解できる。図面内の構成要素は必ずしも原寸大ではない。むしろ、本開示の原理を明確に図示することに重点が置かれている。その上、図面上の同様の参照数字が、いくつかの図面および／または実施態様を通して対応する部材を指定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】先行技術に従い構成されたＬＥＤ装置の部分概略断面図である。
【図１Ｂ】先行技術に従い構成された別のＬＥＤ装置の部分概略断面図である。
【図２Ａ】本技術の実施態様に従い構成された、埋込コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略上面図および断面図である。
【図２Ｂ】本技術の実施態様に従い構成された、埋込コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略上面図および断面図である。
【図３Ａ】本技術の別の実施態様に従い構成された、埋込コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略上面図および断面図である。
【図３Ｂ】本技術の別の実施態様に従い構成された、埋込コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略上面図および断面図である。
【図３Ｃ】本技術の別の実施態様に従い構成された、埋込コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略上面図および断面図である。
【図４】本技術の実施態様に従い構成された、垂直コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略断面図である。
【図５】本技術の別の実施態様に従い構成された、垂直コンタクトを持つ多接合ＳＳＴ装置の部分概略断面図である。
【図６Ａ】本技術の実施態様に従う、図２Ａおよび図２Ｂの多接合ＳＳＴ装置を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。
【図６Ｂ】本技術の実施態様に従う、図２Ａおよび図２Ｂの多接合ＳＳＴ装置を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。
【図６Ｃ】本技術の実施態様に従う、図２Ａおよび図２Ｂの多接合ＳＳＴ装置を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。
【図７Ａ】本技術の実施態様に従う、図５の多接合ＳＳＴ装置を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。
【図７Ｂ】本技術の実施態様に従う、図５の多接合ＳＳＴ装置を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。
【図８】本技術の実施態様に従う、ＳＳＴ装置を内蔵するシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
高電圧ＳＳＴならびに関連システムおよび方法のいくつかの実施態様の具体的な詳細を以下に記載する。用語「ＳＳＴ」は、概して、電気エネルギーを可視、紫外線、赤外線および／または他のスペクトルの電磁放射に変換するための活性媒体として半導体材料を含む固体変換器装置を意味する。例として、ＳＳＴは、固体発光体（たとえば、ＬＥＤ、レーザダイオード等）および／または電気フィラメント、プラズマもしくはガス以外の他の放射源を含む。ＳＳＴは、電磁放射を電気に変換する固体装置も含むことができる。また、本明細書に用いる語句「高電圧」および「低電圧」は、相対的な電圧レベルを意味する。それ故に、同じ電圧レベル（たとえば、１２ボルト）が、６ボルトと比較する場合には「高電圧」とみなされ、２４ボルトと比較する場合には「低電圧」とみなされ得る。当業者は、この技術が追加の実施態様を有することができ、図２Ａ〜図８を参照して以下に記載するいくつかの実施態様の詳細がなくともこの技術を実施できることも理解する。
【０００９】
図２Ａは、本技術の実施態様に従い構成された多接合ＳＳＴ装置２００（「ＳＳＴ装置２００」）の部分概略上面図であり、図２Ｂは、図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに実質的に沿うＳＳＴ装置２００の部分概略断面図である。まず図２Ａを参照するように、ＳＳＴ装置２００は、キャリア基板２０２と、第一の端子２２０と第二の端子２２２との間に共に直列に電気的に結合された（それぞれ、まず第一〜第四のＳＳＴダイ２０４ａ〜ｄとして受け入れられて個々に特定され、ＳＳＴダイ２０４として集合的に称される）複数のＳＳＴダイとを含むことができる。各ＳＳＴダイ２０４は、（それぞれ、まず第一〜第四の変換器構造２０６ａ〜ｄとして受け入れられて個々に特定され、変換器構造２０６として集合的に称される）別個の変換器構造と、変換器構造２０６の背面における第一のコンタクト２１６と、第二のコンタクト２１８とを含むことができる。さまざまな実施態様では、ＳＳＴ装置２００は、レンズ、ミラー、ならびに／または他の適した光学部品および／もしくは電気部品も含むことができる。図示する実施態様では、ＳＳＴ装置２００は、４個のＳＳＴダイ２０４ａ〜ｄを含む。しかしながら、当業者は、ＳＳＴ装置２００が、２個、３個、または４個よりも多くのＳＳＴダイ２０４を含み得ることを理解する。
【００１０】
用語「背面」および「前面」の使用は、本明細書において、ＳＳＴ装置２００からの、またはそれへの放射に対する要素の相対位置を意味する。要素の前面は、放射と同じ方向を向く面または表面を意味し、背面は、放射方向から離れる方を向く要素の面または表面を意味する。例として、ＳＳＴ装置２００が光を放射するように構成される場合には、ＳＳＴ装置２００から放射される光と同じ方向を向くキャリア基板２０２の面が前面であり、キャリア基板２０２の反対側の面が背面である。
【００１１】
図２Ａに示すように、ＳＳＴダイ２０４は、隣接するＳＳＴダイ２０４を分離するチャネル２２８を持つキャリア基板２０２にアレイに配列することができる。チャネル２２８は、第一のコンタクト２１６および第二のコンタクト２１８の上方において開口２３２に接続してもよいし、開口２３２を含んでもよい。この構成では、ＳＳＴダイ２０４は、変換器構造２０６の背面に近接する（それぞれ、第一〜第三の相互接続領域２３０ａ〜２３０ｃとして個々に特定され、相互接続領域２３０として集合的に称される）相互接続領域において共に連続的に結合することができる。開口２３２は、変換器構造２０６の背面において第一のコンタクト２１６および第二のコンタクト２１８の一部分を露出することもできる。図示する実施態様では、第一のＳＳＴダイ２０４ａの第一のコンタクト２１６の一部分が第一の端子２２０に接続し、第四のＳＳＴダイ２０４ｄの第二のコンタクト２１８の一部分が第二の端子２２２に接続する。他の実施態様では、アレイにおける他のＳＳＴダイ２０４の第一のコンタクト２１６および第二のコンタクト２１８の露出部分も、第一の端子２２０および第二の端子２２２に接続することができる。
【００１２】
ここで図２Ｂを参照するように、各変換器構造２０６は、変換器構造２０６の第一の面２１０ａにおける第一の半導体材料２０８と、第一の面２１０ａと反対側の、変換器構造２０６の第二の面２１０ｂにおける第二の半導体材料２１２との間に活性領域２１４を含むことができる。第一の半導体材料２０８および第二の半導体材料２１２に不純物をドープしてｐｎ接合を形成することができる。例として、第一の半導体材料２０８は、Ｐ型の半導体材料（たとえば、Ｐ型のＧａＮ）でもよく、第二の半導体材料２１２は、Ｎ型の半導体材料（たとえば、Ｎ型のＧａＮ）でもよい。変換器構造２０６を成長基板（図示せず）上に形成し、反転し、その後キャリア基板２０２を付着させる場合に、この構成は好適である。他の実施態様では、第一の半導体材料２０８と第二の半導体材料２１２とが逆でもよい。
【００１３】
活性領域２１４は、単一量子井戸（「ＳＱＷ」）、多重量子井戸（「ＭＱＷ」）および／またはバルク半導体材料を含むことができる。用語「バルク半導体材料」は、概して、約１０ナノメートルよりも大きく、かつ約５００ナノメートル以下の厚さを持つ単一結晶粒半導体材料（たとえば、ＩｎＧａＮ）を意味する。他の実施態様では、変換器構造２０６は、他の適した半導体材料、例えば、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）等および／または他の半導体材料を含むことができる。
【００１４】
図２Ｂに示すように、第一のコンタクト２１６は第一の領域２０１ａに配置され、第一の半導体材料２０８と電気的に結合することができる。本明細書に用いられる第一の領域２０１ａに配置される要素は、変換器構造２０６の第一の面２１０ａによって内に境界付けられた領域に配置される。また、第二の領域２０１ｂに配置される要素は、変換器構造２０６の第二の面２１０ｂによって内に境界付けられた領域に配置される。さまざまな実施態様では、第一のコンタクト２１６は、反射性材料、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）および／または他の適した反射性材料から作ることができる。反射性の第一のコンタクト２１６は、放射（たとえば、光、エネルギー等）の向きを、変換器構造２０６を通り抜けて第二の面２１０ｂに向かうように逆に変えることによって、ＳＳＴダイ２０４からの放射を向上することができる。他の実施態様では、第一のコンタクト２１６を非反射性材料から作ることができ、かつ／またはＳＳＴ２０４は、第一の領域２０１ａに配置された別個の反射性要素を含むことができる。
【００１５】
第二のコンタクト２１８は、第二の半導体材料２１２と電気的に結合する埋込コンタクトでもよい。例として、図２Ｂに図示する実施態様では、第二のコンタクト２１８が第一のコンタクト２１６の背面に沿って延長し、第一のコンタクト２１６を通り抜けて、少なくとも第二の半導体材料２１２まで突出する。他の実施態様では、埋込の第二のコンタクト２１８が第一のコンタクト２１６を含む平面を通り抜けて突出するように、第一のコンタクト２１６と第二のコンタクト２１８とが横方向に間隙を介して位置する。例示を目的として、各ＳＳＴダイ２０４は一つの埋込の第二のコンタクト２１８を含むが、他の実施態様では、各ＳＳＴダイ２０４は、変換器構造２０６内に延長する複数の埋込コンタクト要素を含むことができる。第二のコンタクト２１８は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）および／または他の適した伝導性材料から作ることができる。
【００１６】
図２Ｂにさらに示すように、絶縁材料２２４を第一のコンタクト２１６と第二のコンタクト２１８との間に配置することによって、それらの２つのコンタクトを互いから電気的に絶縁することができる。絶縁材料２２４を埋込の第二のコンタクト２１８の側壁２２６に沿って延長させることによって、第二のコンタクト２１８を第一の半導体材料２０８および活性領域２１４から電気的に絶縁することもできる。絶縁材料２２４は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）および／または他の適した一般の非伝導性材料から作ることができる。
【００１７】
特定の実施態様では、キャリア基板２０２は、非伝導、半伝導または低伝導性材料、例えば、セラミック材料、シリコン、ポリシリコンおよび／または他の適した基板材料から作られる。それゆえに、図２Ｂに示すように、第二のコンタクト２１８を通してダイを短絡することなく、キャリア基板２０２をＳＳＴダイ２０４の背面に付着させることができる。図３Ａおよび図３Ｂを参照して以下にさらなる詳細を説明するように、他の実施態様では、キャリア基板２０２は、ＳＳＴダイ２０４から熱を奪うことによってＳＳＴ装置２００の熱的性能を改善する熱パッドとして機能する伝導性材料から作ることができる。
【００１８】
図２Ｂにさらに示すように、互いに隣接する第一の変換器構造２０６ａと第二の変換器構造２０６ｂとの間の開口２３２が、第一の変換器構造２０６ａの背面を越えて延長すると第二のコンタクト２１８の一部分を露出し、そして第二の変換器構造２０６ｂの背面を越えて延長すると第一のコンタクト２１６の一部分を露出する。この構成では、互いに隣接する第一のＳＳＴダイ２０４ａおよび第二のＳＳＴダイ２０４ｂの第一のコンタクト２１６と第二のコンタクト２１８とが、第一の相互接続領域２３０ａにおける第一の領域２０１ａにおいて共に連続的に結合することができる。第二の相互接続領域２３０ｂおよび第三の相互接続領域２３０ｃは、第一〜第四のＳＳＴダイ２０４ａ〜２０４ｄが共に直列に結合するように、同様に形成することができる。また、開口２３２によって、第一の端子２２０および第二の端子２２２を第一の領域２０１ａに配置することができ、ワイヤボンド２３４、はんだボールおよび／または他の適した電気的接続によってＳＳＴ装置２００の前面から電気的にアクセスできる。
【００１９】
ＳＳＴ装置２００全体の順方向接合電圧は、個々の変換器構造２０６の順方向接合電圧の和とほぼ等しい。例として、各変換器構造２０６の順方向接合電圧が約４ボルトである場合には、図２Ａおよび図２Ｂの４個のダイを持つＳＳＴ装置２００の組み合わせの順方向接合電圧は１６ボルトである。その結果、ＳＳＴ装置２００を、ＳＳＴ装置２００の組み合わせの順方向接合電圧とほぼ同じ（たとえば、２０ボルト）出力電圧を持つ電源に結合することができる。入力電圧と出力電圧との差がより小さい場合に電源および関連する構成要素（たとえば、ドライバ）がより効率的に動作するため、電源および／または関連する構成要素の出力電圧と相互に関連する、ＳＳＴ装置２００の順方向接合電圧の増大により、より高電圧の電源の効率を向上することができる。また、ＳＳＴ装置２００は、より高電圧の電源に結合し、単独のいずれのＳＳＴダイ２０４よりも効率的に動作することができる。選択された実施態様では、ＳＳＴ装置２００を十分に高い順方向接合電圧を有するように構成することができ、これによりＳＳＴ装置２００を標準的なＡＣ電源（たとえば、図示しない１２０ボルト電源）によって直接に駆動でき、ドライバが不要となる。その上、高電圧ＳＳＴ装置２００は、ＡＣ電源をＤＣに変換する必要がある場合に、変換効率も向上することができる。
【００２０】
動作中、第一の端子２２０および第二の端子２２２に電圧を印加することができる。先に論じたように、高電圧ＳＳＴ装置２００は、関連する電源の入力電圧と出力電圧との差を減少することができ、それ故に、システム全体の効率を改善することができる。図２Ｂに示すように、第一のコンタクト２１６および第二のコンタクト２１８、ならびに第一の端子２２０および第二の端子２２２は、変換器構造２０６の第二の面２１０ｂからの、またはそれへの放射のどちらも遮らないように第一の領域２０１ａに配置することができる。第一のコンタクト２１６の反射特性によって、変換器構造２０６の第二の面２１０ｂを通り抜ける放射をさらに向上することができる。また、ＳＳＴダイ２０４の構成では、Ｎ型のＧａＮを、変換器構造２０６の第二の面２１０ｂに配置される第二の半導体材料２１２として用いることができる。Ｎ型のＧａＮは、Ｐ型のＧａＮとは異なり、本質的に変換器構造２０６全域に電流を流し、それ故に、ＳＳＴ装置２００全域の電流の拡散および均一性を改善する。Ｎ型のＧａＮは、粗面処理も容易にし、それ故に、これを第二の半導体材料２１２として用いてＳＳＴ装置２００の抽出効率を増大することができる。それゆえに、ＳＳＴ装置２００は、放射の抽出を増大し、電流均一性を向上しかつ／または側部型のＳＳＴダイを持つ従来の高電圧ＳＳＴ装置よりも高い全体効率を有することができる。
【００２１】
図３Ａは、本技術の別の実施態様に従い構成された多接合ＳＳＴ装置３００の部分概略上面図であり、図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂおよび線３Ｃ−３Ｃに実質的に沿う部分概略断面図である。ＳＳＴ装置３００は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して先に記載したＳＳＴ装置２００に概して類似する特徴を含むことができる。例として、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ＳＳＴ装置３００は、複数の相互接続領域２３０において共に直列に結合する背面の第一のコンタクト２１６および埋込の第二のコンタクト２１８を持つ複数のＳＳＴダイ２０４を含むことができる。図３Ａ〜図３Ｃに図示する実施態様では、ＳＳＴダイ２０４は、非伝導性ではなく伝導性のキャリア基板３０２によって支えられる。伝導性キャリア基板３０２は、金属、金属合金、ドープしたシリコン、および／または他の伝導性基板材料から作ることができる。例として、さまざまな実施態様では、基板３０２は、銅、アルミニウムおよび／または他の適した金属を含むことができる。
【００２２】
図３Ｂを参照するように、ＳＳＴ装置３００は第二の絶縁材料３２４をさらに含み、これは第二のコンタクト２１８と伝導性キャリア基板３０２との間に配置され、それらの２つを互いから電気的に絶縁する。第二の絶縁材料３２４は、第一のコンタクト２１６と第二のコンタクト２１８との間に配置された絶縁材料２２４を参照して先に記載したのと類似する材料から作ることができる。例として、第二の絶縁材料３２４は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）および／または他の適した一般の非伝導性材料から作ることができる。
【００２３】
図３Ｃに示すように、第四のＳＳＴダイ２０４ｄの第二のコンタクト２１８の一部分は、第二の絶縁材料３２４を通り抜けて露出することによって伝導性キャリア基板３０２と電気的に結合し、背面の第二の端子３２２を形成することができる。それゆえに、第二の端子３２２は、ＳＳＴ装置３００の背面から（たとえば、伝導性キャリア基板３０２の背面から）電気的にアクセスし、ワイヤボンドを用いない電気的接続を容易にできる。
【００２４】
図２Ａおよび図２Ｂを参照して先に記載したＳＳＴ装置２００に類似するように、図３Ａ〜図３ＣのＳＳＴ装置３００は、電流の拡散、放射の抽出および全体効率を向上する高い順方向接合電圧をもたらすことができる。背面の第二の端子３２２は、ＳＳＴ装置３００の前面（たとえば、変換器構造２０６の第二の面２１０ｂ）からの、またはそこへの放射（たとえば、光エネルギー）を遮らないし、妨げない。そして、背面の第二の端子３２２によって第二の半導体材料２１２が第四のＳＳＴダイ２０４ｄ（図３Ａ）全域のより大きい表面積に及ぶことによって、抽出効率をさらに向上することができる。また、伝導性キャリア基板３０２が、動作中にＳＳＴダイ２０４から熱を奪うヒートシンクとして作用することができる。これにより、ＳＳＴ装置３００の動作温度が低くなり、装置全体の熱的性能が向上する。
【００２５】
図４は、本技術のさらなる実施態様に従い構成された多接合ＳＳＴ装置４００（「ＳＳＴ装置４００」）の部分概略断面図である。ＳＳＴ装置４００は、図２Ａ〜図３Ｃを参照して先に記載したＳＳＴ装置２００および３００の特徴に概して類似する特徴を含む。例として、ＳＳＴ装置４００は、相互接続領域２３０において共に連続的に結合する（第一のＳＳＴダイ４０４ａおよび第二のＳＳＴダイ４０４ｂとして個々に特定され、ＳＳＴダイ４０４として集合的に称される）ＳＳＴダイを含む。例示を目的として、図４に示すＳＳＴ装置４００は２個のＳＳＴダイ４０４を有するが、他の実施態様では、ＳＳＴ装置４００は、所望の順方向接合電圧を得るために追加のＳＳＴダイ４０４を含むことができる。
【００２６】
図４に示すＳＳＴダイ４０４は、（図２Ｂ、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して先に記載したような）埋込の第二のコンタクト２１８ではなく、各々、第一の領域２０１ａにおける第一のコンタクト２１６から垂直に間隙を介して位置する、第二の領域２０１ｂにおける第二のコンタクト４１８を有する。例として、図４に示すように、第二のＳＳＴダイ４０４ｂの第二のコンタクト４１８は、隣接する第一のＳＳＴダイ４０４ａの背面の第一のコンタクト２１６から、第二の変換器構造２０６ｂの側壁４３８に沿って、第二の面２１０ｂの上まで延長し、ここで第二の半導体材料２１２と電気的に結合することができる。下地の絶縁材料４２４が、側壁４３８と第二のコンタクト４１８との間を延長し、第二のコンタクト４１８を、第一のコンタクト２１６、第一の半導体材料２０８および活性領域２１４から電気的に絶縁することができる。絶縁材料４２４は、先に記載した絶縁材料に概して類似する材料、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）および／または他の適した一般の非伝導性材料から作ることができる。垂直型のＳＳＴダイ４０４では、図２Ａ〜図３ＣのＳＳＴダイ２０２と同様に、Ｎ型のＧａＮをＳＳＴ装置４００の前面に配置することができる。それ故に、ＳＳＴ装置４００は、側部型のＳＳＴダイを持つ従来の高電圧ＳＳＴ装置と比較して電流の拡散および放射の抽出を向上することができる。さらに、図４のＳＳＴ装置４００は、先に記載したＳＳＴ装置２００および３００に類似するように、ＳＳＴダイ４０４の高い組み合わせの順方向接合電圧に起因してシステムの効率を向上できる。
【００２７】
図４にさらに示すように、さまざまな実施態様では、垂直型のＳＳＴダイ４０４は、全体として非伝導性のキャリア基板４０２上に配置することができる。キャリア基板４０２は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して先に記載した全体として非伝導性の基板２０２に類似する材料、例えば、セラミック、シリコン、ポリシリコンおよび／または他の全体として非伝導性の基板材料から作ることができる。それゆえに、ＳＳＴ装置４００は、キャリア基板４０２から離れる方を向く表面である、ＳＳＴ装置４００の前面から電気的にアクセスできる第一の端子４２０および第二の端子４２２を含む。例として、図４に図示する実施態様では、第一の端子４２０は、開口２３２の一つを通じて露出し、第一の領域２０１ａに配置され、第二の端子４２２は、第二の領域２０１ｂにおいて第一の変換器構造２０６ａの第二の面２１０ｂ上に配置される。第一の端子４２０および第二の端子４２２と電源（図示せず）とを結合するために、ワイヤボンド２３４および／または他の適した電気コネクタを用いることができる。
【００２８】
図５は、本技術の別の実施態様に従い構成された多接合ＳＳＴ装置５００（「ＳＳＴ装置５００」）の部分概略断面図である。ＳＳＴ装置５００は、図４を参照して先に記載したＳＳＴ装置４００の特徴に概して類似する特徴を含む。例として、ＳＳＴ装置５００は、相互接続領域２３０において共に連続的に結合される垂直型のＳＳＴダイ４０４を含む。しかしながら、図５に示すＳＳＴ装置５００は、金属、金属合金、ドープした半導体材料および／または他の適した伝導性基板材料から作られた伝導性キャリア基板５０２を含む。それ故に、ＳＳＴ装置５００は第一の端子５２０を含み、これは、伝導性キャリア基板５０２に電気的に結合されており、ＳＳＴ装置５００の背面から電気的にアクセスでき、ワイヤボンドを用いない接続を容易にできる。第二の端子５２２を第二の領域２０１ｂに配置することができ、これによりＳＳＴ装置５００の前面から電気的にアクセスできる。伝導性キャリア基板５０２は、動作中にＳＳＴダイ４０４から熱を奪うことによって、ＳＳＴ装置５００の熱的性能を向上できる。
【００２９】
図６Ａ〜図６Ｃは、本技術の実施態様に従う、図２Ａおよび図２ＢのＳＳＴ装置２００を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。図６Ａは、例として、変換器構造２０６が成長基板６４０上に形成された後のプロセスの一段階におけるＳＳＴ装置２００を図示する。変換器構造２０６は、金属有機化学気相蒸着（「ＭＯＣＶＤ」）、分子線エピタキシ（「ＭＢＥ」）、液相エピタキシ（「ＬＰＥ」）および／または水素化物気相エピタキシ（「ＨＶＰＥ」）によって形成することができる。他の実施態様では、変換器構造２０６の少なくとも一部分を、他の適したエピタキシャル成長技術を用いて形成することができる。
【００３０】
図６Ａにさらに示すように、第一のコンタクト２１６を、第一の領域２０１ａに（たとえば、変換器構造２０６の第一の面２１０ａ上に）形成することができ、そして複数のビアホール６４２を、第一のコンタクト２１６を貫いて形成することができる。第一のコンタクト２１６は、化学気相蒸着（「ＣＶＤ」）、物理的気相蒸着（「ＰＶＤ」）、原子層蒸着（「ＡＬＤ」）、スピンコーティング、パターニングおよび／または半導体製造技術で公知の他の適した技術を用いて形成することができる。ビアホール６４２は、第一のコンタクト２１６を覆うようにマスク（図示せず）を配置し、第一のコンタクト２１６および変換器構造２０６の露出部分を貫通するエッチング（たとえば、ウェットエッチング、ドライエッチングおよび／または他の適したプロセス）によって形成することができる。他の実施態様では、ビアホール６４２は、他の適した除去方法を用いて形成することができる。さらなる実施態様では、第一のコンタクト２１６の形成前にビアホール６４２を形成し、その後、ビアホール６３２を塞ぐことなく、第一のコンタクト２１６を第一の領域２０１ａに堆積、エッチングおよび／または他の方法で形成することができる。各ビアホール６４２は、その後に形成される埋込の第二のコンタクト２１８（図６Ｂ）の寸法を画定するように、第二の半導体材料２１２までまたはその内部に延長できる。
【００３１】
図６Ｂは、埋込の第二のコンタクト２１８をＳＳＴ装置２００の背面に形成した後のプロセスの後の段階を示す。最初に、絶縁材料２２４を第一のコンタクト２１６を覆うように、かつビアホール６４２の側壁２２６に沿って配設できる。ビアホール６４２における第二の半導体材料２１２の一部分は絶縁材料２２４によってカバーされず、その後の電気的接続のためのアクセスを提供する。例として、さまざまな実施態様では、絶縁材料２２４は、スペーサエッチングを用いてビアホール６４２の側壁２２６に沿って形成することができる。他の実施態様では、絶縁材料２２４は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、パターニング、選択エッチングおよび／または他の適した形成プロセスを用いて形成することができる。
【００３２】
図６Ｂにさらに示すように、絶縁材料２２４および／または他の全体として非伝導性材料から形成された孤立突出部６２５を、第二のコンタクト２１８の一部分の間に形成することができる。孤立突出部は、個々のＳＳＴダイ２０４（図６Ｃ）の側部境界を画定し、個々の第二のコンタクト２１８を互いから電気的に絶縁することができる。さまざまな実施態様では、孤立突出部６２５は、第二のコンタクト２１８内にノッチを選択的エッチングし、その中に孤立突出部２２５を選択的に堆積させることによって形成することができる。他の実施態様では、孤立突出部６２５は、半導体製造技術で公知の他の適した方法を用いて形成することができる。さらなる実施態様では、その後の処理段階中、個々の第二のコンタクト２１８を互いから電気的に絶縁させることができる。
【００３３】
図６Ｃは、成長基板６４０を除去し、ＳＳＴ装置２００を反転し、キャリア基板２０２を第二のコンタクト２１８の第一の領域２０１ａに配置した後のプロセスのさらなる段階を図示する。変換器構造２０６の第二の面２１０ｂからの成長基板６４０の除去は、裏面研削、エッチング（たとえば、ウェットエッチング、ドライエッチング等）および／または第二の半導体材料２１２から成長基板６４０を除去する他の方法によって行うことができる。キャリア基板２０２は、一時的および／または永久的な結合材（たとえば、ミズーリ州ローラのＢｒｅｗｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．が提供するＷａｆｅｒＢＯＮＤ（商標）ＨＴ−１０．１０）を用いてＳＳＴダイ２０４の背面に付着させることができる。他の実施態様では、キャリア基板２０２は、半導体製造技術で公知の他の適した方法を用いてＳＳＴダイ２０４に形成またはそこに付着させることができる。
【００３４】
図６Ｃに示すように、変換器構造２０６の一部分を除去して開口２３２を形成し、変換器構造２０６を、分離されたｐｎ接合を持つ別個の変換器構造２０６ａおよび２０６ｂに分離する。開口２３２は、第一のＳＳＴダイ２０４ａと第二のＳＳＴダイ２０４ｂとが互いから電気的に絶縁するように、第一のＳＳＴダイ２０４ａの第二のコンタクト２１８の一部分、および隣接する第二のＳＳＴダイ２０４ｂの第一のコンタクト２１６を露出することもできる。変換器構造２０６、第一のコンタクト２１６および絶縁材料２２４の除去は、ＳＳＴ装置２００の前面を覆うようにマスクを配置し、さまざまな材料を取り去るように選択的エッチングすることによって行うことができる。他の実施態様では、変換器構造２０６、第一のコンタクト２１６、第二のコンタクト２１８、絶縁材料２２４および／またはＳＳＴ装置２００の他の一部分は、半導体製造技術で公知の他の方法を用いて除去することができる。
【００３５】
ＳＳＴダイ２０４を互いに電気的に絶縁した後に、（点線で示す）伝導性材料６１７、例えば、第一のコンタクト２１６および／または第二のコンタクト２１８に用いられる材料を、相互接続領域２３０に堆積させることによって、第一のコンタクト２１６とそれと隣接するＳＳＴダイ２０４の第二のコンタクト２１８とを連続的に結合することができる。第一のＳＳＴダイ２０４ａの第一のコンタクト２１６の一部分を、第一の端子２２０を画定するように露出でき、直列における最後のＳＳＴダイ２０４（たとえば、図２Ａに示す第四のＳＳＴダイ２０４ｄ）の第二のコンタクト２１８の一部分を、第二の端子２２２を画定するように露出することができ、逆もまた同様である。次に、第一の端子２２０および第二の端子２２２を、ワイヤボンド２３４および／または他の電気コネクタを介して電源６５０に電気的に結合してＳＳＴ装置２００を駆動することができる。さまざまな実施態様では、プロセスは、ＳＳＴ装置２００からの光抽出を向上するための、第二の半導体材料２１２（たとえば、Ｎ型のＧａＮ）のラフニングをさらに含むことができる。
【００３６】
図３Ａ〜図３ＣのＳＳＴ装置３００は、図６Ａ〜図６Ｃを参照して先に論じた方法に概して類似する方法を用いて形成することができる。しかしながら、ＳＳＴ装置３００の形成は、伝導性キャリア基板３０２を第二のコンタクト２１８に配置する前に、第二のコンタクト２１８に第二の絶縁材料３２４を形成することをさらに含むことができる。また、第二のコンタクト２１８の一つの少なくとも一部分を、第二の絶縁材料３２４を通り抜けて露出し、伝導性キャリア基板３０２に結合させて背面の第二の端子３２２を形成することができる。
【００３７】
図７Ａおよび図７Ｂは、本技術の実施態様に従う、図５のＳＳＴ装置５００を形成するプロセスを図示する部分概略断面図である。図７Ａは、例として、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、ＬＰＥ、ＨＶＰＥおよび／または他の適したエピタキシャル成長技術を用いて、変換器構造２０６を成長基板７４０上に形成した後のプロセスの一段階におけるＳＳＴ装置５００を図示する。次に、第一のコンタクト２１６および絶縁材料４２４を、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、パターニングおよび／または他の適した形成技術を用いて、第一の領域２０１ａに（たとえば、変換器構造２０６の第一の面２１０ａ上に）順次形成できる。図７Ａに示すように、絶縁材料４２４は、第一のコンタクト２１６の一部分の間のノッチ７５２内に延長することによって、その後に形成される個々のＳＳＴダイ４０４（図７Ｂ）の側部境界を定めることができる。ノッチ７５２の形成は、第一のコンタクト２１６の一部分の選択的エッチングおよび／またはそこを除去する他の方法を用いて行うことができる。または、第一のコンタクト２１６を、ノッチ７５２を含むように選択的に形成することができる。図７Ａにさらに示すように、第一のコンタクト２１６の一部分は、（たとえば、選択エッチングまたは堆積を用いて）絶縁材料４２４を通して露出したままでもよく、追加の伝導性材料をその上に形成して背面の第一の端子５２０を画定することができる。
【００３８】
図７Ｂは、成長基板７４０を変換器構造２０６の第二の面２１０ｂから除去し、ＳＳＴ装置５００を反転し、伝導性キャリア基板５０２をＳＳＴ装置５００の背面に配置した後のプロセスのさらなる段階を示す。キャリア基板５０２を付着させると、露出した背面の第一の端子５２０がキャリア基板５０２に電気的に結合して、ＳＳＴ装置５００の背面への電気的アクセスを提供できる。次に、変換器構造２０６の一部分をＳＳＴダイ４０４の間から除去し、その後に共に直列に結合できる分離されたｐｎ接合を持つ複数の別個の変換器構造２０６を形成することができる。これらのステップは、図６Ｃを参照して先に記載したものに概して類似する方法を用いて実行できる。
【００３９】
個々のＳＳＴダイ４０４を形成した時点で、次に、絶縁材料４３６および第二のコンタクト４１８（共に点線で示す）を、変換器構造２０６の側壁４３８に沿って順次形成することによって、ＳＳＴダイ４０４を直列に接続することができる。絶縁材料４３６および第二のコンタクト４１８は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤおよび／または他の適した形成技術を用いて形成することができる。第二の端子５２２は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤおよび／または他の適した形成技術を用いて、変換器構造２０６の一つの第二の面２１０ｂにおける第二のコンタクト（一つまたは複数）４１８と独立して形成できるし、それと同時に形成することもできる。次に、第一の端子５２０および第二の端子５２２を、多接合ＳＳＴ装置５００を駆動できる電源７５０に接続することができる。
【００４０】
図２Ａ〜図７Ｂを参照して先に記載した高電圧ＳＳＴ装置のいずれも、任意の無数のより大きなおよび／またはより複雑なシステムに組み込むことができ、その代表例に図８に概略的に示すシステム８００がある。システム８００は、ＳＳＴ装置８１０、電源８２０、ドライバ８３０、プロセッサ８４０および／または他のサブシステムもしくは構成要素８５０を含むことができる。先に論じたように、ＳＳＴ装置８１０は、電源８２０および／またはドライバ８３０の入力電圧と出力電圧との差を減少することによって、システム８００の効率を増大することができる。さまざまな実施態様では、ＳＳＴ装置８１０は、ドライバ８３０をシステム８００から除去できるような十分に高い電圧を有することができる。その結果生じるシステム８００は、種々の機能、例えば、背面照明、一般照明、発電、センサおよび／または他の機能のいずれかを実行できる。それゆえに、代表的なシステム８００は、これらに限定されるわけではないが、携帯用デバイス（たとえば、携帯無線電話もしくは携帯電話、タブレット、デジタルリーダおよびデジタルオーディオプレーヤ）、レーザ、太陽電池、リモートコントロール、コンピュータおよび電化製品（たとえば、冷蔵庫）を含むことができる。システム８００の構成要素は、単一ユニット内に収容してもよいし、（たとえば、通信ネットワークを通じて）多重、相互接続ユニットにわたって分配してもよい。システム８００の構成要素は、ローカルおよび／またはリモートメモリストレージデバイス、ならびに任意の種々のコンピュータ可読媒体も含むことができる。
【００４１】
本技術の具体的な実施態様を説明のために本明細書に記載したが、前の記載から、本開示から逸することなくさまざまな変形を為せることが認識される。例として、図２Ａ〜図３Ｃに示すＳＳＴ装置２００および３００は、ＳＳＴダイ２０４の２×２のアレイを含む。しかしながら、他の実施態様では、ＳＳＴ装置２００および３００は、２個、３個、または４個よりも多くの、例えば、線形アレイ、円形アレイ等の多様な構成のアレイに配列されたＳＳＴダイ２０４を含むことができる。特定の実施態様に関連して記載した新規の技術の一部の態様を組み合わせてもよいし、他の実施態様では削除してもよい。例として、図２Ａ〜図３Ｃに示す埋込コンタクト２１８を持つＳＳＴダイ２０４を、図４および図５の垂直型のＳＳＴダイ４０４に連続的に結合することができる。また、新規の技術の一部の実施態様に関連する利点を、それらの実施態様に関連して記載したが、他の実施態様もそのような利点を示すことができる。ただし、技術の範囲内に収まるために、すべての実施態様が必ずしもそのような利点を示す必要はない。それゆえに、本開示および関連技術は、本明細書に明確には示さず、または記載しない他の実施態様を包含できる。
【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３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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