(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型領域とｐ型領域との間に挟まれた発光層を含む半導体構造体と、
前記ｎ型領域と直接接触する第１金属コンタクト、及び前記ｐ型領域と直接接触する第２金属コンタクトと、
前記第１及び第２金属コンタクト上にそれぞれ配置された第１及び第２金属層と
を有し、
前記第１及び第２金属層は、前記半導体構造体を機械的に支持するよう２０〜５００μｍの間の厚さを有し、前記第２金属層のエッジが、前記半導体構造体のエッジと揃えられ、前記第２金属層は、前記第１金属層を取り囲んでいる、
デバイス。
【請求項２】
前記第１金属層と前記第２金属層との間に配置され且つ前記第２金属層を取り囲む絶縁層、を更に有する請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１及び第２金属層のうちの一方の側壁が、前記絶縁層を固定する立体形体を有する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記立体形体は、それ以外は平坦な側壁から突出した凸部を含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記立体形体は、それ以外は平坦な側壁内に形成された凹部を含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】
前記立体形体は、一連の凸部を含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項７】
前記絶縁層は、前記立体形体、前記立体形体よりも上の前記側壁の領域、及び前記立体形体よりも下の前記側壁の領域と直接接触するよう配置された、電気絶縁体の一様な連続層を有する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１及び第２金属層は銅層である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１及び第２金属層は５０μｍよりも厚い、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
半導体デバイスウェハを提供するステップであって、前記ウェハは、
ｎ型領域とｐ型領域との間に挟まれた発光層を含む半導体構造体と、
半導体デバイスごとの第１及び第２金属コンタクトであって、各第１金属コンタクトは前記ｎ型領域と直接接触し、各第２金属コンタクトは前記ｐ型領域と直接接触する、第１及び第２金属コンタクトとを含む、ステップと、
前記ウェハ上の各半導体デバイスの前記第１及び第２金属コンタクト上にそれぞれ第１及び第２金属層を形成するステップであって、前記第１及び第２金属層は、前記半導体構造体を支持するよう２０〜５００μｍの間の厚さを有し、前記第２金属層のエッジが、各半導体デバイスの前記半導体構造体のエッジと揃えられ、各半導体デバイスに関し前記第２金属層が前記第１金属層を取り囲む、ステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２金属層を形成するステップの後に、前記第１金属層と前記第２金属層との間の空間を充填する電気絶縁層を形成するステップ、を更に含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２金属層を形成するステップは、前記第１及び第２金属層のうちの一方の側壁に立体形体を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２金属層を形成する前記ステップは、前記ウェハ上に前記第１及び第２金属層をめっきするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記立体形体を形成する前記ステップは、
前記第１及び第２金属層の第１部分をめっきするステップと、
前記第１及び第２金属層の前記第１部分の上に、前記第１部分とは異なる水平方向の広がりを有する前記第１及び第２金属層の第２部分をめっきするステップと、
前記第１及び第２金属層の前記第２部分の上に、前記第２部分とは異なる水平方向の広がりを有する前記第１及び第２金属層の第３部分をめっきするステップと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１部分をめっきした後、前記第１及び第２金属層の前記第１部分上に前記電気絶縁層の第１部分を成型するステップと、
前記第２部分をめっきした後、前記第１及び第２金属層の前記第２部分上に前記電気絶縁層の第２部分を成型するステップと、
前記第３部分をめっきした後、前記第１及び第２金属層の前記第３部分上に前記電気絶縁層の第３部分を成型するステップと
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電気絶縁層は、第１電気絶縁層であり、
当該方法はさらに、
前記ウェハ上に第２電気絶縁層を設けるステップと、
前記第２電気絶縁層内に、前記第１金属層と位置合わせされた第１開口部、及び前記第２金属層と位置合わせされた第２開口部を形成するステップと、
前記第１開口部と位置合わせされた第１金属接合パッド、及び前記第２開口部と位置合わせされた第２金属接合パッドを形成するステップと
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記半導体構造体は成長基板上に成長され、当該方法はさらに、前記第１及び第２金属層を形成する前記ステップの後に前記成長基板を除去するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２金属層を形成する前記ステップの後に、前記ウェハを個別の半導体デバイス又は半導体デバイスのグループにダイシングするステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１及び第２金属層は５０μｍよりも厚い、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本発明は、厚い金属層を有する半導体発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、面発光レーザ等の垂直共振レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）、及び端面発光レーザ等の半導体発光デバイスは、現在利用可能な発光源として、最も効率の良い群に含まれる。可視スペクトルにわたって作動可能な高輝度発光デバイスの製造において、現在関心を集めている材料系は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特にガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元合金、三元合金、及び四元合金（ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ぶ）を含む。一般的に、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、異なる組成及びドーパント濃度を有する複数の半導体層のスタックを、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、又は他のエピタキシャル技術によってサファイア、炭化ケイ素、ＩＩＩ族窒化物、又は他の適切な基板上にエピキャシタル成長させることで製造される。スタックは、しばしば基板上に形成される一つ又は複数のｎ型層（例えばＳｉドープ）と、一つ又は複数のｎ型層上に形成される活性領域内の一つ又は複数の発光層と、活性領域上に形成される一つ又は複数のｐ型層（例えばＭｇドープ）を含む。ｎ型領域及びｐ型領域上には、電気的コンタクトが形成される。
【０００３】
［０００３］図１は、ＵＳ７，３４８，２１２において詳述される、大面積の金属−金属相互接続子を含むＬＥＤを示す。図１の構造体は、マウント７０に取り付けられたフリップチップ発光デバイスを含む。フリップチップデバイスは、半導体デバイス層７４に取り付けられた基板７３を含み、半導体デバイス層７４は、ｎ型領域とｐ型領域との間に配置された少なくとも１つの発光層又は活性層を含む。半導体構造体７４のｎ及びｐ型領域には、ｎ型コンタクト７１及びｐ型コンタクト７２が電気的に接続されている。コンタクト７１及び７２上には薄い金属層７６ａ及び７７ａが形成され、またマウント７０上に薄い金属層７６ｂ及び７７ｂが形成される。マウント７０又はコンタクト７１及び７２上、よって領域７６ａ及び７７ａ又は領域７６ｂ及び７７ｂ上には厚い延性の金属層７８及び７９がめっきされる。金属層７８及び７９は、延性で、高い熱伝導率及び導電率、並びに適度な耐酸化性を有するよう選択される。例えば、金属層７８及び７９は、熱伝導率の高いＡｕ；Ａｕよりさらに高い熱伝導率を有するＣｕ；Ｎｉ；又はＡｕやＣｕより安価なＡｌでもよい。金属層７８及び７９の厚さは１〜５０ミクロンでもよく、多くの場合５〜２０ミクロンである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
［０００４］本発明の目的は、半導体デバイスを支持するためにマウントが必要とされないよう、半導体デバイスを機械的に支持する厚い金属層を含む半導体デバイスを提供することである。
【０００５】
［０００５］本発明の実施形態に係るデバイスは、ｎ型領域とｐ型領域との間に挟まれた発光層と、ｎ型領域に直接接触する第１金属コンタクト及びｐ型領域に直接接触する第２金属コンタクトとを含む。第１及び第２金属コンタクト上には、第１及び第２金属層がそれぞれ配置される。第１及び第２金属層は、半導体構造体を機械的に支持するのに十分な厚さを有する。第１又は第２金属層の側壁は、立体形体を有する。
【０００６】
［０００６］本発明の実施形態に係る方法は、半導体デバイスウェハを提供するステップを含み、ウェハは、ｎ型領域とｐ型領域との間に挟まれた発光層を含む半導体構造体と、半導体デバイスごとの第１及び第２金属コンタクトであって、各第１金属コンタクトはｎ型領域と直接接触し、各第２金属コンタクトはｐ型領域と直接接触する、第１及び第２金属コンタクトとを含む。ウェハ上の各半導体デバイスの第１及び第２金属コンタクト上にそれぞれ第１及び第２金属層が形成される。第１及び第２金属層は、後の処理中に半導体構造体を支持するのに十分な厚さを有する。第１及び第２金属層を形成するステップは、第１又は第２金属層の側壁に立体形体を形成するステップを含む。第１及び第２金属層を形成するステップの後、第１金属層と第２金属層との間の空間を充填する電気絶縁層が形成される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】［０００７］図１は、厚い延性の金属相互接続子を有する従来のＬＥＤを示す。
【図２】［０００８］図２は、本発明の実施形態での使用に適した半導体ＬＥＤを示す。
【図３】［０００９］図３は、半導体ＬＥＤの金属コンタクト上に形成された厚い金属層を示す。
【図４】［００１０］図４は、電気絶縁層が平坦化された後の図３の構造体を示す。
【図５】［００１１］図５は、図４において断面図で示された構造体の平面図を示す。
【図６】［００１２］図６は、厚い金属層上に形成された電気絶縁層をパターニングした後の図４の構造体を示す。
【図７】［００１３］図７は、接合パッドを形成した後の図６の構造体を示す。
【図８】［００１４］図８は、半導体ＬＥＤのコンタクト上に形成された厚い金属層、及びめっき再分布層を示す。
【図９】［００１５］図９は、図８において断面図で示された構造体の平面図を示す。
【図１０】［００１６］図１０は、電気絶縁層を形成して平坦化した後の図８の構造体を示す。
【図１１】［００１７］図１１は、接合パッドを形成した後の図１０の構造体を示す。
【図１２Ａ】［００１８］図１２Ａは、図１１において断面図で示された構造体の一形態を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１１において断面図で示された構造体の一形態を示す。
【図１３】［００１９］図１３は、電気絶縁体を固定するための凹部を有する厚い金属層の一部を示す。
【図１４】［００２０］図１４は、電気絶縁体を固定するための凸部を有する厚い金属層の一部を示す。
【図１５】［００２１］図１５は、電気絶縁体を固定するための複数の形体を有する厚い金属層の一部を示す。
【図１６】［００２２］図１６は、図１４に示す凸部固定形体を形成する工程を示す。
【図１７】図１７は、図１４に示す凸部固定形体を形成する工程を示す。
【図１８】図１８は、図１４に示す凸部固定形体を形成する工程を示す。
【図１９】図１９は、図１４に示す凸部固定形体を形成する工程を示す。
【図２０】図２０は、図１４に示す凸部固定形体を形成する工程を示す。
【図２１】図２１は、図１４に示す凸部固定形体を形成する工程を示す。
【図２２】［００２３］図２２は、反射性側壁を有するデバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［００２４］図２は、本発明の実施形態での使用に適した半導体発光デバイスを示す。下記において、半導体発光デバイスは、青色光又はＵＶ光を出射するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであるが、レーザダイオード等のＬＥＤ以外の半導体発光デバイス、及び、他のＩＩＩ−Ｖ族材料、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族ヒ化物、ＩＩ−ＶＩ族材料、ＺｎＯ、又はＳｉ系材料等の他の材料系からなる半導体発光デバイスを使用してもよい。
【０００９】
［００２５］図２に示すデバイスの形成において、当該技術分野において知られているように、まず成長基板１０上に半導体構造体を成長させてもよい。成長基板１０は、例えばサファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ又は複合基板等の任意の適切な基板であり得る。ｎ型領域１４が最初に成長されてもよい。ｎ型領域は、異なる組成及びドーパント濃度を有する複数の層を含んでもよく、例えば、バッファ層若しくは核形成層等の準備層、並びに／又はｎ型の若しくは意図的にドーピングされていない、成長基板の除去を容易にするよう設計された層、並びに発光領域が効果的に光を発するのに望ましい特定の光学的、材料、若しくは電気特性を備えるよう設計されたｎ型（場合によってはｐ型）デバイス層を含んでもよい。ｎ型領域上には発光又は活性領域１６が成長される。適切な発光領域の例は、単一の厚い若しくは薄い発光層、又はバリア層によって隔てられた複数の厚い若しくは薄い発光層を含む多重量子井戸発光領域を含む。その後、発光領域上にｐ型領域１８が成長されてもよい。ｎ型領域と同様に、ｐ型領域１８は異なる組成、厚さ、及びドーパント濃度を有する複数の層を含んでもよく、意図的にドーピングされていない層、又はｎ型の層を含んでもよい。デバイス内の全ての半導体材料の全厚は、いくつかの実施形態では１０μｍ未満であり、いくつかの実施形態では６μｍ未満である。
【００１０】
［００２６］ｐ型領域上にはｐコンタクト金属２０が形成される。ｐコンタクト金属２０は反射性でもよく、多層スタックでもよい。例えば、ｐコンタクト金属は、ｐ型半導体材料とオーミック接触するための層、反射性金属層、及び反射性材料の移動を防ぐ又は低減するガード金属層を含んでもよい。その後、標準的なフォトリソグラフィック処理によって半導体構造体がパターニング及びエッチングされる。一部のｐコンタクト金属の全厚、一部のｐ型領域の全厚、及び一部の発光領域の全厚を除去し、金属ｎコンタクト２２が上に形成されるｎ型領域１４の表面を暴露させる少なくとも１つのメサが形成される。
【００１１】
［００２７］図２に示すデバイスの平面図は、図５に示す平面図と同様である。ｎコンタクト２２は、後述される厚い金属層２６と同じ形状を有し得る。ｐコンタクト２０は、後述される厚い金属層２８と同じ形状を有し得る。ｎコンタクトとｐコンタクトとは、固体、誘電体、電気絶縁体、空気、雰囲気ガス、又は任意の他の適切な材料によって充填され得るギャップ２４によって電気的に絶縁される。ｐ及びｎコンタクトは任意の適切な形状を有し、任意の適切な配置を有する。半導体構造体のパターニング、並びにｎ及びｐコンタクトの形成は、当業者にとって周知である。したがって、ｎ及びｐコンタクトの形状及び配置は、図２及び図５に示す実施形態に限定されない。
【００１２】
［００２８］また、図２では単一の発光デバイスが示されているが、図２に示すデバイスは、かかるデバイスを多数備えるウェハ上に形成されると理解されたい。デバイスのウェハ上の各デバイス間の領域１３において、半導体構造体は絶縁層までエッチングされ得る。絶縁層は、半導体構造体の一部である絶縁半導体層、又は図２に示すように成長基板であり得る。
【００１３】
［００２９］後述の図面において、ｎ型領域、ｐ型領域、及び発光領域を含む半導体構造体、並びにｎコンタクト及びｐコンタクトを含む図２に示すＬＥＤ構造体は、構造体１２によって簡略化された形態で表される。
【００１４】
［００３０］本発明の実施形態において、ＬＥＤのｎ及びｐコンタクト上には厚い金属層が形成される。厚い金属層は、デバイスウェハが個々のデバイス又はより小さなデバイスのグループに切断される前に、ウェハスケールで形成され得る。厚い金属層は、デバイスウェハの切断後、図２のデバイス構造体を支持することができ、いくつかの実施形態においては、成長基板の除去中、図２の構造体を支持し得る。
【００１５】
［００３１］図３は、ＬＥＤ１２のｎ及びｐコンタクト上に形成された厚い金属層を示す。いくつかの実施形態において、図３には図示されないベース層がまず形成される。ベース層は、その上に厚い金属層が形成される１つ又は複数の金属層である。例えば、ベース層は接着層及びシード層を含んでもよい。接着層の材料は、ｎ及びｐコンタクトとの良好な接着を考慮して選択され、シード層の材料は、厚い金属層との良好な接着を考慮して選択される。接着層の適切な材料の例は、限定はされないが、Ｔｉ、Ｗ、及びＴｉＷ等の合金を含む。シード層の適切な材料の例は、限定はされないが、Ｃｕを含む。１つ又は複数のベース層は、例えばスパッタリング又は蒸着等の任意の適切な技術によって形成されてもよい。
【００１６】
［００３２］１つ又は複数のベース層は、厚い金属層が形成される箇所のみにベース層が存在するよう、標準的なリソグラフィック技術によってパターニングされ得る。あるいは、ベース層上にフォトレジスト層を形成して標準的なリソグラフィック技術によりパターニングを行い、厚い金属層が形成される箇所に開口部を形成してもよい。
【００１７】
［００３３］ＬＥＤ１２のｎ及びｐコンタクト上に、厚い金属層２６及び２８が同時に形成される。厚い金属層２６及び２８は任意の適切な金属、例えば銅、ニッケル、金、白金、ニッケル銅合金、又は他の合金であり得る。厚い金属層２６及び２８は、例えばめっき等の任意の適切な技術で形成され得る。厚い金属層２６及び２８の厚さは、いくつかの実施形態では２０〜５００μｍでもよく、いくつかの実施形態では３０〜２００μｍでもよく、いくつかの実施形態では５０〜１００μｍでもよい。厚い金属層２６及び２８は、後の処理工程、特に成長基板の除去中に半導体構造体を支持し、また、半導体構造体から熱を逃す熱的経路を提供することにより、デバイスの効率性を向上し得る。
【００１８】
［００３４］厚い金属層２６及び２８の形成後、ウェハ上に電気絶縁体３２が形成される。電気絶縁体３２は、厚い金属層２６と２８との間のギャップ３０、及びＬＥＤ間のギャップ３４を充填する。任意で、電気絶縁体３２は厚い金属層２６及び２８の上面上に堆積されてもよい。電気絶縁体３２は、金属層２６と金属層２８とを電気的に絶縁し、且つ厚い金属層２６及び２８の金属と同じ又は比較的近い熱膨張係数を有するよう選択される。例えば、いくつかの実施形態において、絶縁体３２はエポキシ又はシリコーンでもよい。電気絶縁体３２は、例えばオーバーモールド、射出成型、スピニング、及びスプレーイング等の任意の適切な方法により形成されてもよい。オーバーモールドは次のように実行される。適切に寸法及び形状が定められた型が準備される。硬化されると硬い電気絶縁体を形成するシリコーン又はエポキシ等の液体材料で型が充たされる。型とＬＥＤウェハを合体させる。その後、電気絶縁体を硬化するために型が加熱される。各ＬＥＤのあらゆる隙間を埋めるようにＬＥＤ上及びＬＥＤの間に電気絶縁体３２を残して、型とＬＥＤウェハとが分離される。いくつかの実施形態において、最適な物理的及び材料特性を有する複合材料を形成するために、成型化合物に１つ又は複数の充填剤が添加される。
【００１９】
［００３５］図４は、例えば厚い金属層２６及び２８上に横たわる電気絶縁体を除去することによってデバイスを平坦化する選択任意の処理工程を示す。電気絶縁体３２は、例えばマイクロビーズブラスト、フライカッティング、ブレードによる切削、グラインディング、ポリシング、又は化学機械研磨を含む任意の適切な技術によって除去され得る。厚い金属層２６と２８との間の電気絶縁体３０は除去されず、また隣接するＬＥＤ間の電気絶縁体３４も除去されない。
【００２０】
［００３６］図５は、図４において断面図で示された構造体の平面図である。図４の断面図は、図５に示す軸に沿う断面図である。図２に示すｎコンタクト上に形成された厚い金属層２６は円形であるが、任意の形状を有し得る。厚い金属層２６は、図２に示すｐコンタクト上に形成された厚い金属層２８によって囲まれている。厚い金属層２６と２８とは、厚い金属層２６を囲む電気絶縁体３０によって電気的に絶縁される。絶縁体３４はデバイスを囲む。
【００２１】
［００３７］ｎ及びｐ型領域に電気的に接続される金属層の形状及び位置は、図６及び図７に示すように、追加の電気絶縁層及び金属層を形成することによって変更され得る（すなわち、厚い金属層２６及び２８は再分布され得る）。図６において、電気絶縁層３６を形成した後に標準的なリソグラフィック技術によるパターニングが行われ、厚い金属層２６と位置合わせされた開口部３８、及び厚い金属層２８と位置合わせされた開口部４０が形成される。電気絶縁層３６は、限定はされないが、誘電体層、ポリマー、ベンゾシクロブテン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、シリコーン、及びエポキシ等の任意の適切な材料であり得る。電気絶縁層３６は、限定はされないが、プラズマＣＶＤ、スピニング、スプレーイング、及び成型等の任意の適切な技術によって形成され得る。
【００２２】
［００３８］図７において、開口部３８及び４０内の厚い金属層２６及び２８上に、金属接合パッド４２及び４４がそれぞれ形成される。いくつかの実施形態において、金属接合パッド４２及び４４は、例えばリフローソルダリングによるプリント基板等の構造体への接続に適している。接合パッド４２及び４４は、例えばニッケル、金、アルミニウム、合金、金属スタック、又ははんだでもよい。接合パッド４２及び４４は、例えばめっき、スパッタリング、蒸着、又はスクリーン印刷等の任意の適切な技術により形成され得る。接合パッド４２は、図１のｎ型領域１４に電気的に接続される。接合パッド４４は、図１のｐ型領域１８に電気的に接続される。
【００２３】
［００３９］厚い金属層及び接合パッドを有するデバイスを形成するための代替的なプロセスが、図８から示される。図８において、図３を参照して上述したように厚い金属層２６及び２８が形成される。その後、厚い金属層２６及び２８上に、それぞれ再分布層４６及び４８が形成される。再分布層４６及び４８は、厚い金属層２６及び２８より小さい。例えば、再分布層４６及び４８は、まず厚い金属層２６及び２８上にフォトレジスト層を形成し、その後、再分布層４６及び４８が形成される箇所にフォトレジスト層の開口部が配置されるようにフォトレジストをパターニングすることによって形成され得る。その後、再分布層４６及び４８が任意の適切な技術によって形成される。例えば、再分布層４６及び４８は、銅めっきによって形成されてもよい。
【００２４】
［００４０］図９は、図８において断面図で示される構造体の平面図の例である。再分布層４６は、厚い金属層２８によって囲まれる厚い金属層２６上に形成される。ギャップ２４は、厚い金属層２６と２８とを絶縁する。再分布層４８は厚い金属層２８上に形成されるが、厚い金属層２８よりも水平方向の範囲（広がり）が狭い。
【００２５】
［００４１］図１０において、図３を参照して上述したように、図８に示す構造体上に電気絶縁体５０が形成されている。その後、図４を参照して上述したように、電気絶縁体が平坦化される。電気絶縁体５０は、厚い金属層２６と２８との間のギャップ５１、再分布層４６と４８との間のギャップ５２、及び隣接するＬＥＤ間のギャップ５４を充填する。
【００２６】
［００４２］図１１において、接合パッド５６及び５８が、再分布層４６及び４８上にそれぞれ形成される。接合パッド５６及び５８は、図７を参照して上述した接合パッドと同じでもよい。図１２Ａ及び図１２Ｂは、図１１において断面図で示される構造体の平面図の例を示す。図１２Ａに示す実施形態において、再分布層４６に電気的に接続されている接合パッド５６は、再分布層４６及び厚い金属層２６よりはるかに広い水平方向の広がりを有する。再分布層４８に電気的に接続されている接合パッド５８は、再分布層４８と同様な水平方向の広がりを有する。図１２Ｂに示す実施形態では、接合パッド５６は、接合パッド５８とほぼ同じサイズ及び形状を有する。ギャップ５７は、接合パッド５６と５８とを電気的に絶縁する。
【００２７】
［００４３］いくつかの実施形態において、図７に示す構造体、又は図１１に示す構造体から成長基板１０が除去される。成長基板は、例えばレーザリフトオフ、エッチング、グラインディング等の機械的技術、又は技術の組み合わせ等の任意の適切な技術により除去できる。いくつかの実施形態において、成長基板はサファイアであり、ウェハスケールのレーザリフトオフによって除去される。サファイア基板は除去前に薄くされる必要がなく、またダイシングされていないので、成長基板として再利用できる。成長基板を除去することによって暴露される半導体構造体の表面、典型的にはｎ型領域１４の表面は、任意で、例えば光電気化学エッチングにより薄くされ粗面化されてもよい。いくつかの実施形態において、成長基板の全て又は一部が最終的なデバイス構造体の一部として残る。
【００２８】
［００４４］その後、デバイスウェハは個別のＬＥＤ又はＬＥＤのグループにダイシングされる。個別の又はグループのＬＥＤは、鋸引き、スクライビング、折断（ｂｒｅａｋｉｎｇ）、切断、又は隣接するＬＥＤ間の電気絶縁体３４若しくは５４を他の方法で分離することによって分離できる。
【００２９】
［００４５］図７及び図１１に示されるように、隣接するＬＥＤ間の電気絶縁体３４、５４は高さに比して幅が小さいため、ダイシング中、ＬＥＤ１２及び厚い金属層２６又は２８の側面からはがれるおそれがある。ＬＥＤ１２から電気絶縁体３４、５４がはがれると、支持が失われることによりＬＥＤ１２にクラックが生じ、デバイスの性能低下、又は場合によってはデバイスの機能不全さえ引き起こす可能性がある。
【００３０】
［００４６］いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１２の端部において電気絶縁体３４、５４と接する厚い金属層の側面に、電気絶縁体３４、５４を定位置に固定するための立体固定形体（アンカー機構）が形成される。立体固定形体は、厚い金属層の平滑且つ平坦な側壁を乱す。固定形体の例を図１３、図１４、及び図１５に示す。図１３、図１４、及び図１５は、ｐ型領域１８に電気的に接続された厚い金属層２８の側壁上に形成される固定形体を示すが、固定形体は厚い金属層２６若しくは厚い金属層２８のいずれに形成されてもよく、又は両方に形成されてもよい。また、デバイスの端部に面する側壁上に固定形体を形成する代わりに、又はそれに加えて、ＬＥＤの内部の厚い金属層の側壁上に固定形体を形成してもよい（例えば、図１１に示すような電気絶縁体５１と接している厚い金属層２６又は２８の側壁上）。
【００３１】
［００４７］図１３に示す構造体において、固定形体は、厚い金属層２８のさもなければ平坦な側壁に形成された凹部６０である。凹部６０は電気絶縁体３４、５４によって充填され、電気絶縁体を固定する。
【００３２】
［００４８］図１４に示す構造体において、固定形体は、厚い金属層２８のさもなければ平坦な側壁から突出する凸部６２である。
【００３３】
［００４９］図１５に示す構造体において、固定形体は連続する凹部及び／又は凸部６４である。
【００３４】
［００５０］図１６〜図２１に示すように、凹部６０又は凸部６２は、一連の金属形成工程、電気絶縁体形成工程、平坦化工程、及びパターニング工程によって形成され得る。厚い金属層２８の一部のみが図示されている。固定形体を有する厚い金属層２６も、図示のようにして形成できる。図１６〜図２１に示すプロセスは、図３、図４、図６、及び図７に示すプロセス、又は図８、図１０、及び図１１に示すプロセスのいずれとも併用できる。下記において、金属層部分はめっきにより形成され、電気絶縁体部分は成型により形成されるが、任意の適切な金属又は絶縁体堆積又は付着技術を使用できる。
【００３５】
［００５１］図１６において、上記のように、ＬＥＤ１２上に厚い金属層の第１部分２８Ａがめっきされる。図１７において、上記のように、第１金属部分２８Ａ上に電気絶縁体３４又は５４の第１部分３４Ａが成型され、平坦化される。その後、厚い金属層２８の第２部分２８Ｂが形成される箇所に開口部を形成するためにフォトレジスト層が形成及びパターニングされる。図１８において、第１金属部分２８Ａ上に第２金属部分２８Ｂがめっきされる。図１８に示されるように、第２金属部分２８Ｂは、第１金属部分２８Ａより水平方向に広い。図１９において、第２金属部分２８Ｂ上に電気絶縁体３４又は５４の第２部分３４Ｂが成型され、平坦化される。その後、厚い金属層２８の第３部分２８Ｃが形成される箇所に開口部を形成するために、フォトレジスト層が形成及びパターニングされる。図２０において、第２金属部分２８Ｂ上に第３金属部分２８Ｃがめっきされる。図２０に示されるように、第３金属部分２８Ｃは、第２金属部分２８Ｂより水平方向に狭い。第１金属部分２８Ａ及び第３金属部分２８Ｃを越えて延在する第２金属部分２８Ｂの部分は、電気絶縁体３４Ａ、３４Ｂ、及び３４Ｃを固定する凸部６２を形成する。図１６〜図２１に示す処理工程を変更及び／又は繰り返すことにより、図１３、図１４、及び図１５に示すいずれかの構造体を形成し得ることは当業者にとって明らかであろう。
【００３６】
［００５２］上記の構造体において、デバイスの側面、すなわち図７に示す電気絶縁体３４及び図１１に示す電気絶縁体５４は、光吸収性でもよい。特に、混合室を用いる用途においては、全ての表面が可能な限り反射性であることが重要である。いくつかの実施形態において、ダイシング後の電気絶縁体３４、５４の側面が反射性になるように、電気絶縁体３４、５４に反射性材料が添加される。例えば、図３を参照して上述したように、ウェハ上に成型又は堆積されるエポキシ又はシリコーンであり得る電気絶縁体に、高反射性のＴｉＯ２及び／又はケイ酸カルシウム粒子を混合してもよい。
【００３７】
［００５３］いくつかの実施形態において、反射性材料に加えて又は反射性材料の代わりに、絶縁体３４、５４に熱伝導性材料を添加してもよい。例えば、絶縁体３４、５４に窒化アルミニウム、ＳｉＯ２、グラファイト、ＢＮ、又は任意の他の適切な材料の粒子を加えることにより、構造体の熱伝導性を向上させ、さらに／又は半導体構造体若しくは厚い金属層、又は両方の熱膨張係数（ＣＴＥ）に接近するよう、絶縁体のＣＴＥを調整してもよい。
【００３８】
［００５４］いくつかの実施形態において、図２２に示すように、デバイスの端面が電気絶縁体３４、５４ではなく厚い金属層２８の側壁となるよう、デバイスがダイシングされる。いくつかの実施形態において、ダイシング後、表面粗さを低減するために、厚い金属層２８の側壁が、例えば湿式化学エッチングにより処理される。表面粗さを低減することにより、側壁の反射性が向上し得る。いくつかの実施形態において、ダイシング後、デバイスがダイシングのために用いられるハンドリングフォイル上にある状態で、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｄ、若しくはＡｇコーティング、反射性合金、又は反射性コーティングのスタック等の反射性金属コーティング６６が、例えば物理気相成長又は無電解めっきにより厚い金属層２８の側面上に形成される。
【００３９】
［００５５］いくつかの実施形態において、側面コーティング６６は、デバイスのダイシング後、デバイスがダイシング用のハンドリングフォイルに取り付けられたままの状態でデバイスの側壁上に設けられる絶縁反射体である。例えば、個別のデバイスが分離されて（切り離されて）、個別のデバイスがハンドリングフォイル上にある状態で、分離レーンを高反射性の材料で充填してもよい。その後、高反射性材料を再び分離してもよい。デバイスウェハは、２度の分離工程を許容するのに十分な分離レーンを有するよう形成されてもよいし、又は、２度の分離工程を許容するために、ハンドリングフォイルが２度伸長されてもよい。適切な反射性材料の例は、シリコーン、及びＴｉＯ２粒子等の反射性粒子が加えられたシリコーン又はエポキシ等の透明材料を含む。
【００４０】
［００５６］ダイシングの前又は後に、フィルタ、レンズ、二色性材料、又は波長変換材料等の選択任意（オプション）の構造体をＬＥＤ上に１つ以上設けてもよい。波長変換材料は、発光デバイスによって出射され、波長変換材料に入射する光の全て又は一部のみが波長変換材料によって変換され得るよう構成されてもよい。発光デバイスによって出射された非変換光が最終的な光スペクトルの一部でもよいし、そうでなくてもよい。一般的な組み合わせの例は、青色発光ＬＥＤと黄色発光波長変換材料、青色発光ＬＥＤと緑色及び赤色発光波長変換材料、ＵＶ発光ＬＥＤと青色及び黄色波長変換材料、並びにＵＶ発光ＬＥＤと青色、緑色、及び赤色発光波長変換材料を含む。他の色の光を発する波長変換材料を追加して、デバイスから発せられる光のスペクトルを適合させてもよい。波長変換材料は、慣用的な蛍光体粒子、量子ドット、有機半導体、ＩＩ−ＶＩ若しくはＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ若しくはＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドット若しくはナノ結晶、着色料、ポリマー、又はＧａＮ等の発光材料であり得る。限定はされないが、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ），Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＬｕＡＧ），Ｙ３Ａｌ５−ｘＧａｘＯ１２：Ｃｅ（ＹＡｌＧａＧ），（Ｂａ１−ｘＳｒｘ）ＳｉＯ３：Ｅｕ（ＢＯＳＥ）等のガーネット系蛍光体、並びに（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ及び（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ等の窒化物系蛍光体を含む任意の適切な蛍光体を使用できる。
【００４１】
［００５７］厚い金属層２６及び２８、並びに厚い金属層間のギャップ及び隣接するＬＥＤ間のギャップを埋める電気絶縁体は、半導体構造体を機械的に支持し、シリコン又はセラミックマウント等の追加のマウントを不要にする。マウントの排除は、デバイスのコストを削減し、またデバイスの形成に必要な処理を簡略化する。
【００４２】
［００５８］本発明を詳細に説明してきたが、当業者は、本開示に基づき、本明細書で述べられる発明思想の趣旨から逸脱することなく本発明を変更できることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、図示及び記載の特定の実施形態に限定されない。
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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