(57)【要約】【課題】発光ダイオード（ＬＥＤ）及びその製造方法を開示する。【解決手段】このＬＥＤは、発光側を有することができる。ＬＥＤは、発光側に設けられた第１電極も有することができる。ＬＥＤは、第２電極も有することができる。ＬＥＤは、第１電極と、第２電極との間に設けられた半導体素子も有することができる。ＬＥＤは、半導体素子と第２電極との間に設けられた金属支持素子も有することができる。金属支持素子は、ＬＥＤを構造的に支持するように構成されることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光側と、
前記発光側に設けられた第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と、前記第２電極との間に設けられた半導体素子と、
前記半導体素子と前記第２電極との間に設けられた金属支持素子と
を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、前記金属支持素子が、前記ＬＥＤを構造的に支持するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）。
【請求項２】
前記発光側の長さが、前記発光側の幅の少なくとも３倍でありうる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項３】
前記発光側の長さが、前記発光側の幅の少なくとも７倍でありうる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項４】
前記第１電極は、前記発光側上に設けられかつ前記発光側で電流を拡散するよう構成された第１伸張部を有する請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項５】
前記第１伸張部の長さが、前記発光側の幅の少なくとも３倍でありうる請求項４に記載のＬＥＤ。
【請求項６】
前記第１電極はさらに第２伸張部を有し、前記第１伸張部の長さと前記第２伸張部の長さとは等しい請求項４に記載のＬＥＤ。
【請求項７】
前記第１電極はさらに第２伸張部を有し、前記第１伸張部と前記第２伸張部とは、幅は等しいが、長さは異なる請求項４に記載のＬＥＤ。
【請求項８】
前記第１伸張部は、第１区間と、第２区間と、前記第１区間と前記第２区間との間にある第３区間とを有し、前記第１区間は、前記第２区間よりも前記発光側の第１端部に近い位置に設けられることができ、前記第２区間は、前記第１区間よりも前記発光側の第２端部に近い位置に設けられることができる請求項４に記載のＬＥＤ。
【請求項９】
前記第１区間は、前記発光側の前記第１端部に平行にすることができ、前記第２区間は、前記発光側の前記第２端部に平行にすることができる請求項８に記載のＬＥＤ。
【請求項１０】
前記ＬＥＤは、さらに、前記発光側に設けられた第３電極を有し、前記第１電極と前記第３電極との極性は、等しい請求項４に記載のＬＥＤ。
【請求項１１】
前記第３電極は、前記発光側で容易に電流を拡散できるように構成された伸張部分を有する請求項１０に記載のＬＥＤ。
【請求項１２】
前記伸張部分が前記第１伸張部と一列に並ぶことができる請求項１１に記載のＬＥＤ。
【請求項１３】
前記第１伸張部は、伸張部分よりも、発光側の第１端部に近い位置に設けられうる請求項１１に記載のＬＥＤ。
【請求項１４】
前記半導体素子は、ｐ型部分とｎ型部分とを有し、前記ｐ型部分は、前記ｎ型部分よりも前記金属支持素子に近い位置に設けられることができ、前記ｎ型部分は前記ｐ型部分よりも前記発光側に近い位置に設けられることができる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項１５】
前記半導体素子は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰおよびＩｎＧａＮのうちの少なくとも１つを含む、１つまたは複数の材料から作ることができる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項１６】
前記半導体素子は、ＧａＮを含む、１つまたは複数の材料から作ることができる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項１７】
前記半導体素子は、光子射出角を最適化するために構成され、凹凸化された表面を有する請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項１８】
前記凹凸化された表面は、前記半導体素子のｎ型部分の表面でありうる請求項１７に記載のＬＥＤ。
【請求項１９】
前記第１電極は陰極で、前記第２電極は陽極でありうる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２０】
前記第２電極は、前記金属支持素子と電気的に接続可能で、前記金属支持素子を酸化から保護するように構成されうる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２１】
前記金属支持素子は、第１金属素子と第２金属素子とを有し、前記第１金属素子は、前記第２金属素子よりも柔らかく、前記第１金属素子は、前記第２金属素子よりも前記半導体素子に近い位置に設けられ、前記第１素子は、ＬＥＤ中に蓄積された応力を低減するように構成できる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２２】
前記金属支持素子は、Ｃｕを含む１つまたは複数の材料から作られることができる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２３】
前記ＬＥＤは、さらに、前記第１電極と前記半導体素子との間に設けられた電流遮断素子を有し、前記電流遮断素子は、前記半導体のｎ型部分上に設けられ、光子を放出するように構成され、ここで、前記第１電極は陰極であることができる請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２４】
前記ＬＥＤは、さらに、前記第１電極と前記半導体素子との間に設けられたｎ型電流拡散素子を有する請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２５】
前記ｎ型電流拡散素子は、電流遮断素子と接触しかつ前記半導体素子のｎ型部分の凹凸化された表面と接触しているｎ型ＩＴＯ素子でありうる請求項２４に記載のＬＥＤ。
【請求項２６】
前記ＬＥＤは、さらに、前記半導体素子と前記金属支持素子との間に設けられた金属中間層を有し、前記金属中間層は前記金属支持素子と接触し、前記金属中間層と前記金属支持素子とは異なる材料から作られている請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２７】
前記ＬＥＤは、さらに、１つまたは複数の接着層を有し、前記接着層は、前記半導体素子と前記金属支持素子との間に設けられ、前記半導体素子と前記金属支持素子との間の電気経路の一部分を形成するよう構成されている請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項２８】
前記１つまたは複数の接着層は、Ｎｉ、ＡｕおよびＰｄのうちの１つまたは複数から作られる請求項２７に記載のＬＥＤ。
【請求項２９】
前記１つまたは複数の接着層は、第１接着層を含み、前記第１接着層は、金属接点のうちの少なくとも１つと金属中間層とに接触し、前記金属接点は前記半導体素子と接触し、前記金属中間層は前記金属支持層と接触している請求項２７に記載のＬＥＤ。
【請求項３０】
前記第１接着層は、Ｎｉを含む１つまたは複数の材料で作られることができる請求項２９に記載のＬＥＤ。
【請求項３１】
前記１つまたは複数の接着層は、さらに、前記金属中間層と接触する第２接着層と、前記第１接着層と前記第２接着層との間に設けられた第３接着層とを有する請求項２９に記載のＬＥＤ。
【請求項３２】
前記金属接点は、ｐ接点でありうる請求項２９に記載のＬＥＤ。
【請求項３３】
前記金属支持素子の厚さは、５０μｍよりも厚くできる請求項１に記載のＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスおよびＬＥＤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、ノートブックコンピュータ、携帯電話およびＬＣＤテレビなどの電子機器に採用される液晶表示（ＬＣＤ）に光を当てるためのバックライトユニット（ＢＬＵ）中で用いられてきた。例えば、ＬＥＤ  ＢＬＵは、表示装置および／または電子機器の厚さを実質的に増大させることなく、ＬＣＤに光を当てるように、電子機器のＢＬＵの１つまたは２つの端部に沿って配備可能である。携帯性／移動性、小型化および日用品化などの電子機器産業における趨勢を前提とすると、ＬＥＤ  ＢＬＵの配置は、電子機器の電力消費、形状因子および材料／製造コストを最低限にしつつ、光出力を最大限にし、光ビームプロファイルを最適化することが必要とされうる。従来のＬＥＤでは、通常これらの要求を満たすことができない。
【０００３】
従来のＬＥＤは、通常サファイアまたはＳｉＣベースの基板に支持されうる。このサファイアまたはＳｉＣベースの基板を用いることにより、従来のＬＥＤは、ｐ型ＩＴＯ電流拡散層を含むことができるのみで、ｎ型電流拡散層を含むことはできない。ｐ型ＩＴＯは、通常、ｎ型ＩＴＯに比較して、導電性が比較的小さい。ｐ型ＩＴＯ電流拡散層を前提とするために、従来のＬＥＤは、電流拡散性が限定され、大きな縦横比を有するデバイスの製造には有用となることができない。
【０００４】
さらに、サファイアまたはＳｉＣベースの基板は、通常、あまりにも脆弱すぎて、細長いデバイス構成を有することができない。したがって、従来のＬＥＤが十分な構造強度を有するためには、従来のＬＥＤの発光側は、長さ対幅の比率（つまり、縦横比）が、例えば１：１または２：１に限定されうる。従来のＬＥＤ  ＢＬＵが、細いＬＣＤの端部に沿って配備されると、ＬＣＤ上で十分および均一な照射を行うためには、多数のＬＥＤが必要となりえる。その結果、材料および製造コストが上昇しうる。ＬＥＤの数が多い場合、多大な電気入力量が要求されうる。その結果、電力消費が比較的高くなりうる。同時に、多大な量の熱も発生しうる。熱によりＬＣＤの性能（例えば、色）および耐久性が劣化しうる。
【０００５】
従来のＬＥＤ製造方法も、従来のＬＥＤのコスト高も引き起こすため、電子機器のコストを増大させうる。従来の半導体デバイスを作り、分離する方法は、１つのウェハー基板上に多数の半導体デバイスを形成するために複数の層を堆積させ、続いて、機械的な技術を用いて、個々のデバイスに分離する工程を含みうる。この分離は、通常、基板をダイシングまたはスクライビングして、個々のデバイスに分離することにより行われる。ダイシングは、通常ダイアモンドソー、ダイアモンドスクライバーまたはレーザーを用いて行われ、この工程は、通常非常に高価な機械を用いて行われる非常に時間のかかるプロセスである。したがって、従来の方法に関連する問題は、プロセス収率の問題、デバイス性能の問題および処理コストの問題のうちの１つまたは複数を含みうる。
【０００６】
１．プロセス収率の問題
【０００７】
ダイシング法、スクライビング法およびレーザースクライブ法などの従来の機械的なデバイス分離方法によれば、各デバイスは、選択された方法により、デバイス間を格子線または直線に沿って切断されることにより分離される。各直線の場合は、一度に１つしか切断されず、切断は順次行われるので、この分離はゆっくりとしたプロセスである。
【０００８】
プロセス収率の問題は、例えば、サファイア材料上のＧａＮまたはＳｉＣ材料上のＧａＮなどの硬い基板材料を有する半導体デバイスにおいては、より重大な問題となる。さらに、分離収率は、基板研削および研磨により発生する亀裂または欠陥により大きく影響を受ける。切断線が欠陥領域を通ると、結果としてデバイス分離収率が非常に低くなる。
【０００９】
結果として、デバイス分離は、半導体デバイス製造の全プロセスの中で、最も長い時間がかかる低収率のプロセスであることが知られている。実際面では、ＧａＮベースの半導体製造の前プロセスの製造収率は通常９０％を上回る範囲であるのに、後プロセスの収率は５０％未満と低くなることが知られている。
【００１０】
２．デバイス性能の問題
【００１１】
ダイシングおよびスクライビングによる物理的な磨耗作用により、デバイス分離後のデバイスの性能は大幅に劣化しうる。例えば、発光が行われるＬＥＤ側壁は、デバイス分離中の研削切断作用のために損傷されうる。これは、デバイス分離後の光出力の低減の主な原因となる。
【００１２】
レーザースクライビングの場合には、デバイス分離は、高強度のレーザー光線で基板材料を溶融することにより行われる。その結果、溶融された基板材料は、しばしば、デバイスの側壁に蓄積し、これもＬＥＤの光の出力を低下させることになる。
【００１３】
３．処理コストの問題
【００１４】
ウェハー毎に約１０，０００〜１２，０００個のデバイスを有するＧａＮ／サファイアＬＥＤの平均的なダイ分離処理時間は、従来の分離方法を用いた場合には、約４０分〜１時間である。これは、１つのデバイス分離機械が、毎日２４時間運転した場合、１日２４〜３６個（７００〜１，０００個／月）のウェハーのみを処理できることを意味する。市場で望まれている工場出力を達成するために、多くの機械および大幅な資本設備投資が必要である。
【００１５】
さらに、ダイシング機械用のダイヤモンドカットホイールおよびスクライビング機械用のダイヤモンド尖端は、非常に高価な消耗部品であり、これゆえに、従来のダイ分離プロセスには、大幅な消耗部品のコストがかかる。
【００１６】
レーザースクライビングの場合、主要な消耗部品は、レーザー光源である。一定のレーザー光線エネルギーを維持するために、レーザー光源のガスは、定期的に再充填せねばならない。このレーザー光源は、レーザースクライビングシステムの最も高価な部品のひとつである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記問題を解決するための発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このＬＥＤは、発光側を有することができる。ＬＥＤは、発光側に設けられた第１電極も有することができる。ＬＥＤは、第２電極も有することができる。ＬＥＤは、第１電極と第２電極との間に設けられた半導体素子も有することができる。ＬＥＤは、半導体素子と第２電極との間に設けられた金属支持素子も有することができる。金属支持素子は、ＬＥＤを構造的に支持するように構成されることができる。
【００１９】
上述の概要は、本願中に開示された本発明の多くの実施例のうちの１つに関するにすぎず、本発明の範囲を限定する意図はない。本発明の範囲は、本願の請求項中に記載されている。本発明のこれらの特徴およびこれ以外の特徴は、以下に本発明の詳細な説明中および以下の図面に関連づけてより詳細に記載されている。
【００２０】
本発明を、限定するのではないが、例として添付の図面中の図中で示す。図中、同様の参照符号は、同様の部材を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造方法を示すフローチャートである。
【図２Ａ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｂ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｃ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｄ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｅ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｆ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｇ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｈ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｉ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｊ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｋ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｌ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｍ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｎ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｏ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｐ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｑ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｒ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｓ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｔ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｕ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｖ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図２Ｗ】本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図３】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤを（部分的な）断面図で示した概略図である。
【図４Ａ】先行技術のＬＥＤの発光側と、本発明の１つまたは複数の実施形態により構成されたＬＥＤの発光側との比較を示す図である。
【図４Ｂ】先行技術のＬＥＤの発光側と、本発明の１つまたは複数の実施形態により構成されたＬＥＤの発光側との比較を示す図である。
【図４Ｃ】先行技術のＬＥＤの発光側と、本発明の１つまたは複数の実施形態により構成されたＬＥＤの発光側との比較を示す図である。
【図５Ａ】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【図５Ｄ】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【図５Ｅ】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【図５Ｆ】本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【図６Ａ】ＬＣＤのバックライトユニットでの応用例に用いられる、先行技術のＬＥＤ配置と、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤ配置との比較を示す図である。
【図６Ｂ】ＬＣＤのバックライトユニットでの応用例に用いられる、先行技術のＬＥＤ配置と、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤ配置との比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで、本発明を、添付の図面に示されたいくつかの実施形態を参照して、詳細に記載する。以下の詳細な説明中、本発明の完全な理解を促すために、多数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、本発明は、これらの具体的な詳細の一部または全てなしでも実践できることは明らかであろう。他の例では、本発明を不必要にあいまいにしないために、周知のプロセス工程および／または構造体を詳細に記載していない。
【００２３】
本発明の１つまたは複数の実施形態は発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。このＬＥＤは、発光側を有することができる。ＬＥＤは、発光側に設けられた第１電極も有することができる。ＬＥＤは、第２電極も有することができる。ＬＥＤは、第１電極と第２電極との間に設けられた半導体素子も有することができる。ＬＥＤは、半導体素子と第２電極との間に設けられた金属支持素子も有することができる。金属支持素子は、ＬＥＤに構造的な支持と導電性とを与えるように構成されることができる。
【００２４】
発光側の長さは、発光側の幅の少なくとも３倍でありうる。あるいは、またはこれに加えて、発光側の長さは、発光側の幅の少なくとも７倍でありうる。例えば、１つまたは複数の実施形態では、発光側の長さ対幅の比率（つまり、縦横比）は、サファイアまたはＳｉＣベースの基板を有する通常の先行技術のＬＥＤ構造体においては２以下であるのに対して、約８としうる。
【００２５】
この長さ対幅を高比率にするのは、金属支持素子により可能になるが、この金属支持素子は、厚さを５０μｍよりも厚くでき、かつ、１つまたは複数の金属素子または層を有することができる。金属支持素子は、第１金属素子と第２金属素子とを有することができる。第１素子は、ＬＥＤ中に蓄積された応力を低減するように構成できる。第１金属素子は、第２金属素子よりも柔らかくできる。第１金属素子は、第２金属素子よりも半導体素子に近い位置に設けられることができる。金属支持素子は、Ｃｕを含む１つまたは複数の材料から作られることができる。
【００２６】
第１電極は陰極で、第２電極は陽極でありうる。あるいは、第１電極は陽極で、第２電極は陰極でありうる。第２電極は、金属支持素子と電気的に接続可能で、金属支持素子を酸化から保護するように構成されることができる。
【００２７】
第１電極は、発光側上に設けられかつ発光側で電流を拡散（spread）するよう構成された第１伸張部を有することができる。第１伸張部の長さが、発光側の幅の少なくとも３倍でありうる。あるいは、またはこれに加えて、第１電極はさらに第２伸張部を有することができる。第１伸張部と第２伸張部とは、長さを等しくすることができる。あるいは、またはこれに加えて、第１伸張部と第２伸張部とは、幅は同じだが、長さは異なりうる。
【００２８】
１つまたは複数の実施形態では、第１伸張部は、第１区間と、第２区間と、第１区間と第２区間との間にある第３区間とを有することができる。第１区間は、第２区間よりも発光側の第１端部に近い位置に設けられることができ、第２区間は、第１区間よりも発光側の第２端部に近い位置に設けられることができる。第１区間は、発光側の第１端部に平行にすることができ、第２区間は、発光側の第２端部に平行にすることができる。
【００２９】
ＬＥＤは、発光側に設けられた第３電極も有することができる。第１電極と第３電極との極性は、等しくすることができる。第３電極は、発光側で容易に電流を拡散できるように構成された伸張部分を有することができる。伸張部分が第１伸張部と一列に並ぶことができる。あるいは、またはこれに加えて、第１伸張部は、伸張部分よりも、発光側の第１端部に近い位置に設けられうる。
【００３０】
半導体素子は、ｐ型部分とｎ型部分とを有することができる。ｐ型部分は、ｎ型部分よりも金属支持素子に近い位置に設けられることができる。ｎ型部分はｐ型部分よりも発光側に近い位置に設けられることができる。半導体素子は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰおよびＩｎＧａＮのうちの少なくとも１つを含む、１つまたは複数の材料から作ることができる。半導体素子は、光子射出角を最適化するために構成された凹凸化された表面を有する。凹凸化された表面は、半導体素子のｎ型部分の表面でありうる。
【００３１】
ＬＥＤは、第１電極と半導体素子との間に設けられた電流遮断素子も有することができる。電流遮断素子は、半導体のｎ型部分上に設けられ、光子を放出するように構成される。
【００３２】
ＬＥＤは、第１電極と半導体素子との間に設けられたｎ型ＩＴＯ素子も有する。ｎ型ＩＴＯ素子は、電流遮断素子と接触することができ半導体素子のｎ型部分の凹凸化された表面と接触することができる。
【００３３】
ＬＥＤは、半導体素子と金属支持素子との間に設けられた金属中間層も有することができる。金属中間層は金属支持素子と接触することができる。例えば、金属中間層は、Ａｕから形成されることができる。
【００３４】
ＬＥＤは、半導体素子と金属支持素子との間に設けられた１つまたは複数の接着層も有することができる。この１つまたは複数の接着層は、半導体素子と金属支持素子との間の電気経路の一部分を形成するよう構成されることができる。この１つまたは複数の接着層は、金属接点（ｐ接点またはｎ接点）と接触している第１接着層と、金属中間層と接触している第２接着層と、第１接着層と第２接着層との間に設けられた第３接着層とを有することができる。金属接点は半導体素子と接触しうる。１つまたは複数の接着層は、Ｎｉ、ＡｕおよびＰｄのうちの１つまたは複数から作られうる。
【００３５】
ＬＥＤの垂直構造体を製造する方法は、機械的な支持と導電性とを与えるために金属基板を形成するため１つまたは複数の金属堆積プロセスを用い、および、元の基板を除去するために、１つまたは複数のレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）プロセスを用いることを含む。
【００３６】
１つまたは複数の実施形態では、本願中に記載された製造方法は、ＬＥＤ製造に限定されなくてもよく、他のデバイス構造体にも適用できる。とりわけ、絶縁基板または半導体基板上で成長するＧａＮベースのエピタキシャル薄膜を含む構造体、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）および高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）などにも適用できる。
【００３７】
本発明の特徴および利点は、以下の図および説明を参照すると、より理解できるであろう。
【００３８】
図１は、本発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造方法を示すフローチャートである。このプロセスは、工程１０２から開始が可能で、この工程では、エピタキシャルウェハー（これは、市場で入手可能で、当該技術分野の当業者には周知の製品でありうる）を用いることができる。このエピタキシャルウェハーは、サファイア基板と、ＧａＮ層などの半導体層とを含むことができる。このＧａＮ層は、サファイア基板に付着されたｎ型ＧａＮ層およびｐ型ＧａＮ層を含むことができる。
【００３９】
工程１０４では、続いて行われるレーザーリフトオフのために、サファイア基板の表面を研磨（例えば、粗研磨）することができる。
【００４０】
工程１０６では、エピタキシャルウェハーのｐ型ＧａＮ層上に、１つまたは複数のｐ金属接点を形成することができる。
【００４１】
工程１０８では、１つまたは複数の接着層（例えば、Ｎｉ層）および１つまたは複数のシード／中間層（例えば、Ａｕ層）を、ｐ型ＧａＮ層および１つまたは複数のｐ金属接点上に形成することができる。
【００４２】
工程１１０では、１つまたは複数の中間層上に、例えば電気メッキにより、比較的厚い金属支持層（例えば、Ｃｕ層）を形成することができる。
【００４３】
工程１１２では、この金属支持層の表面上で、化学機械的研磨（ＣＭＰ）をすることができる。
【００４４】
工程１１２では、ＣＭＰ後に、金属支持層上に保護層（例えば、Ａｕ層）を形成することができる。
【００４５】
工程１１４では、工程１１２で得られた構造体の支持層・保護層側（例えば、Ｃｕ−Ａｕ側）で、フォトレジストを用いたパターン形成を行うことができる。
【００４６】
工程１１６では、工程１１４で得られた構造体の支持層・保護層側で、ウェット化学エッチングによる最初のエッチングを行うことができる。
【００４７】
工程１１８では、工程１１６で得られた構造体が、例えば熱可塑性接着剤を用いて、支持担体に接着できる。
【００４８】
工程１２０では、例えばレーザーリフトオフプロセスにより、工程１１８で得られた構造体からサファイア基板を除去できる。
【００４９】
工程１２２では、Ｇａ滴を除去するために、例えばＨＣｌ溶液を用いて、ｎ型ＧａＮ層の表面を洗浄することができる。
【００５０】
工程１２４では、ｎ型ＧａＮ層の洗浄された表面を、さらに例えばドライエッチングにより滑らかにすることができる。
【００５１】
工程１２６では、洗浄され滑らかにされたｎ型ＧａＮ層の表面を、この表面上の光子射出角を最適化するために、さらに凹凸化することができる。工程１２６では、１つまたは複数の電流遮断層素子（ＣＢＬ素子）を、凹凸化された表面上に形成することができる。さらに、ｎ型ＧａＮ層の凹凸化された表面上に、ｎ型電流拡散層（例えば、ｎ型ＩＴＯ層）を形成することもでき、これが上述の１つまたは複数のＣＢＬ素子を覆う。
【００５２】
工程１２８では、１つまたは複数のｎ金属接点を、ｎ型ＩＴＯ電流拡散層上に形成することができる。
【００５３】
工程１３０では、ＧａＮ素子を分離するために、例えば、ドライエッチングを用いてダイ分離エッチングを行うことができる。
【００５４】
工程１３２では、分離されたＧａＮ素子／ダイは、パッシベーション層（例えば、ＳｉＯ２層）により被覆されうる。
【００５５】
工程１３４では、工程１３２で得られた構造体の支持層・保護層側（例えば、Ｃｕ−Ａｕ側）から、（工程１１８で接着された）支持担体を除去できるように、支持担体の剥離を行うことができる。
【００５６】
工程１３６では、工程１３４で得られた構造体のデバイス側（すなわち、ＧａＮおよびｎ金属接点側）に、例えば蝋接着剤を用いて、第２支持担体を接着することができる。
【００５７】
工程１３８では、フォトレジストを用いて、支持層・保護層側（例えば、Ｃｕ−Ａｕ側）でパターン形成を行うことができる。
【００５８】
工程１４０では、第２支持担体に接着されつつも個々のＬＥＤに分離されるように、例えばウェット化学エッチングにより、ダイ分離を行うことができる。
【００５９】
工程１４２では、フォトレジストを除去または剥離できる。
【００６０】
工程１４４では、工程１４２で得られた構造体の支持層・保護層側（例えば、Ｃｕ−Ａｕ側）を、例えば青色テープまたはＵＶテープなどのグリップテープに取り付けることができる。
【００６１】
工程１４６では、工程１４４で得られた構造体（または、この構造体の少なくともデバイス側）を、溶媒（例えば、ＩＰＡつまりイソプロピルアルコール）に浸すことができる。蝋接着剤のみを溶かすことができるが（構造体中のこれ以外の素子は溶かさないような）選択性を有する溶媒を用いることができる。これにより、支持担体を構造体のデバイス側から外すために、この蝋接着剤は溶かされうる。
【００６２】
工程１４８では、支持担体を除去することができ、グリップテープが伸ばされ、これにより、個々のＬＥＤが最終デバイスとして完全に分離される。
【００６３】
図２Ａ〜Ｗは、本願発明の１つまたは複数の実施形態による発光ダイオード（ＬＥＤ）を製造するプロセス中の工程から得られたウェハーの構造体を（部分的な）断面図で示した概略図である。例えば、１つまたは複数の構造体は、図１の例で示した方法の１つまたは複数の工程から得られうる。
【００６４】
図２Ａは、本願発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤの製造プロセス中で作り出された構造体２００を、（部分的な）断面図で示した概略図である。構造体２００は、エピタキシャルウェハー２５０を有することができ、このウェハー２５０は、当該技術分野の当業者には周知のベンダーから市場で入手可能でありうる。エピタキシャル層ウェハーは、サファイア基板２５２を有することができる。１つまたは複数の実施形態では、サファイア基板２５２の代わりにＳｉ基板またはＳｉＣ基板を用いることができる。エピタキシャル層２５０は半導体層も含み、これは、例えば、サファイア基板２５２上に形成されたＧａＮ層２５４である。
【００６５】
ＧａＮ層２５４は、サファイア基板２５２と接触するｎ型ＧａＮ層を含みうる。ＧａＮ層２５４は、ｎ型ＧａＮ層の反対側に設けられたｐ型ＧａＮ層も有することができる。ＧａＮ層２５４上には、すなわち、ｐ型ＧａＮ層上には、１つまたは複数のｐ金属接点（例えば、ｐ金属接点２５８）を形成することができるが、このｐ金属接点は、１つまたは複数の薄膜蒸着法（例えば、電子ビーム物理的気相成長法（ＥＢ−ＰＶＤ）またはスパッタリング）を用いて形成されることができる。ｐ金属接点２５８は、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉおよび／またはＡｕのうちの１つまたは複数の層を有することができ、その厚さは、それぞれ、約０．５ｎｍ、１ｎｍ、１０ｎｍ、１２０ｎｍ、３０ｎｍ、３０ｎｍおよび／または３０ｎｍである。ｐ金属接点２５８は、約４２０℃のＯ２中で、約１分間、急速熱処理（ＲＴＰ）でアニール処理されうる。
【００６６】
１つまたは複数の実施形態では、ｐ金属接点２５８は、以下、すなわち、Ｎｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｉｒ／ＡｕまたはＰｄ／Ｐｔ／Ａｕのうちの１つまたは複数を含有しうる。例えば、この薄膜金属層の厚さは、ほぼ以下のとおりである。Ｎｉ／Ａｕの場合、Ｎｉは約０．５ｎｍおよびＡｕは約１０ｎｍ、Ｐｄ／Ｎｉ／Ａｕの場合、Ｐｄは約１０ｎｍ、Ｎｉは約２０ｎｍおよびＡｕは約３０ｎｍ、Ｐｄ／Ｉｒ／Ａｕの場合、Ｐｄは約１０ｎｍ、Ｉｒは約２０ｎｍおよびＡｕは約３０ｎｍ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕの場合、Ｎｉは約２０ｎｍ、Ｐｄは約２０ｎｍおよびＡｕは１００ｎｍ、ならびに、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの場合、Ｐｄは約１０ｎｍ、Ｐｔは約２０ｎｍおよびＡｕは約３０ｎｍである。１つまたは複数の実施形態では、Ｎｉを含有するｐ金属接点の場合は、ｐ型接点金属は、炉中で、５００℃のＯ２の環境の中で、約２分間アニール処理されることができ、一方、Ｎｉを含有しない金属接点は、Ｎ２の環境の中でアニール処理されることができる。
【００６７】
ＧａＮ層２５４のｐ型ＧａＮ層上には、ｐ金属接点の間に、１つまたは複数のパッシベーション層素子（例えば、パッシベーション層素子２５６）も形成されることができる。パッシベーション層素子２５６は、Ｔｉ、ＳｉＯ２、ＴｉおよびＡｕのうちの１つまたは複数の層を有し、その厚さはそれぞれ約１０ｎｍ、２００ｎｍ、１０ｎｍおよび２０ｎｍである。この１つまたは複数のパッシベーション層素子は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）により、約２５０℃、約３００分間で堆積させられることができる。さらに、この１つまたは複数のパッシベーション層素子は、約６００℃、約３分間の急速熱処理（ＲＴＰ）でアニール処理される。
【００６８】
構造体２００は、ＧａＮ層２５４上に形成されかつ上述の１つまたは複数のｐ金属接点および上述の１つまたは複数のパッシベーション層素子を覆う第１接着層２６０も有することができる。例えば、第１接着層２６０は、厚さは約１００ｎｍのＮｉ層を含むことができる。あるいは、またはこれに加えて、第１接着層２６０は、厚さは約１００ｎｍのＰｄ層を含むことができる。
【００６９】
第１接着層２６０上には、第２接着層２６２を形成することができる。第２接着層２６２は、厚さ約２００ｎｍのＮｉ層を有することができる。あるいは、またはこれに加えて、第２接着層２６２は、厚さ約１００ｎｍのＡｕ層を有することができる。
【００７０】
第２接着層２６２上には、第３接着層２６４を形成することができる。第３接着層２６４は、厚さ約２００ｎｍのＮｉ層を有することができる。
【００７１】
第１接着層２６０、第２接着層２６２および第３接着層２６４は、それぞれ、ＥＢ−ＰＶＤまたはスパッタリングにより形成されることができ、３００℃、約１分間、空気中でアニール処理されることができる。
【００７２】
第３接着層２６４上には、ＥＢ−ＰＶＤを用いてＡｕシード層／中間層２６６を形成することができる。Ａｕ中間層２６６の厚さは約５００ｎｍでありうる。Ａｕ中間層２６６は、金属支持層をメッキするために用いられうる。
【００７３】
１つまたは複数の接着層２６０〜２６４は、ｐ金属接点の金属とＡｕ中間層２６６との間の接着を強化するために実装されうる。
【００７４】
１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の接着層２６０〜２６４は、電子ビーム蒸発器を用いて、ｐ金属接点（つまりｐ金属接点の薄膜）上にそのまま（in situ）堆積されたＴｉまたはＣｒを用いて作られることができる。非常に薄い（例えば、５μｍ未満）硬いＧａＮ層（例えばＧａＮ層２５４）を、厚い（５０μｍ以下）柔らかい金属膜支持体と共に有する垂直構造体のデバイスを製造するには、Ａｕ中間層２６６などの中間層を、ＧａＮ層と金属支持層との間に形成して、ＧａＮ層と金属支持層との間の境界において広範囲に渡って蓄積された応力を低減するのが有用でありうる。１つまたは複数の実施形態では、ウェハーを真空チャンバーから除去することなく、続いて、電子ビーム蒸発器（electron beam evaporator）を用いて、ＴｉまたはＣｒ表面上に約０．５〜１μｍの厚さのＡｕ中間層２６６を堆積させることができる。そのまま（in situ）連続的に層を堆積させるのは、酸化または汚染を防ぐために有用であり、これは、ＴｉまたはＣｒとＡｕ層との間で、薄膜を十分に接着させるのに有用でありうる。
【００７５】
図２Ｂは、図２Ａの例中で図示された構造体２００のＡｕ中間層２６６上に、厚いＣｕ支持部２６８をメッキ（例えば、電気メッキ）することにより形成された構造体２０２を示す。Ｃｕ支持部２６８の厚さは、５０μｍを上回りうる。Ｃｕ支持部２６８は、１つまたは複数の層を有することができる。Ａｕ中間層２６６と接触しているＣｕ支持部２６８の一部分は、蓄積される応力を低減するための柔らかいＣｕ層でありうる。Ａｕ中間層２６６からより遠い位置にあるＣｕ支持部２６８の一部分は、構造的な頑健性を提供するために、より高い硬度を有する硬いＣｕ層でありうる。
【００７６】
１つまたは複数の実施形態では、他の堆積方法と比して迅速で安価な堆積方法として、電気メッキまたは無電解メッキを、Ｃｕ支持部２６８を形成するために用いることができる。この方法は、垂直発光デバイスを大量生産する上で、費用に対する効果の点からとりわけ有用である。Ｃｕ支持部２６８は、ＧａＮ層２５４のために、十分剛性のある機械的な支持部を有する結合層となり、十分な導電性と放熱性とを提供することができる。これらの要件に合わせるために、Ａｕ／ＣｒまたはＡｕ／Ｔｉ接着層上に、段階的なＣｕ合金層を堆積させることができる。
【００７７】
１つまたは複数の実施形態では、２つのＣｕ層を堆積させることができるが、これには、真空蒸着される薄いＡｕ層とＣｕ合金層との間での接着を促進するために、Ｃｕ合金層の前に、Ｃｕストライク層が含まれる。まず、厚い金属層を堆積させるがゆえに蓄積される応力を徐々に軟化させるために、硫酸塩ベースの柔らかい銅層がメッキされる。この最初の柔らかいＣｕ層の厚さは、１０μｍ以下に設定される。濃密度で均一なＣｕメッキ層を形成するために、メッキ速度は、３〜５μｍ／時間に設定されている。メッキ速度を遅く選択する別の理由は、支持ウェハー担体からウェハーを剥離した後にウェハーが弓状に曲がるのを防ぐことにある。ＧａＮ層２５４とＣｕ支持部２６８との間の境界において広範囲に渡って応力が蓄積されるがゆえに、ウェハーを支持担体から剥離した後に、このウェハーが弓状に曲がる傾向がある。メッキ速度を遅くするのに加えて、有機ベースの添加剤を電気メッキ溶液に加え、スルホン酸塩ベースのメッキ溶液を用いる。さらに、電気メッキは、応力の蓄積を最小限に抑えるために、低温（例えば、５℃）で行われる。
【００７８】
１つまたは複数の実施形態では、柔らかいＣｕ層の次に、構造的剛性を得るために、硬いＣｕ層をメッキする。この硬いＣｕメッキのメッキ速度は、約１５μｍ／時間である。Ｃｕ合金メッキ用には、錫（Ｓｎ）および鉄（Ｆｅ）を含有する金属合金メッキ溶液を、硫酸銅溶液と混合し、Ｃｕ支持部層の機械的強度と導電性とを改良する。Ｃｕ合金支持層の全厚さは５０〜６０μｍである。
【００７９】
厚いＣｕ金属支持部をメッキ（例えば、電気メッキ）により形成した後に、サファイア基板２５２の表面を処理できる。これは、サファイア表面の粗度を均一の粗度とするための機械的な研磨を含みうる。サファイア表面の粗度は、レーザー光線のエネルギー密度を制御し、かつ、レーザーでリフトされるＧａＮ表面の最終的な表面形態を制御するのに有用である。レーザー光線のエネルギー密度は、サファイア表面の表面粗度に大いに依存している。レーザーリフトオフ（ＬＬＯ）プロセスに、粗いサファイア表面が用いられる際には、低いレーザー光線エネルギーが用いられる。しかし、表面が粗面である場合、レーザーでリフトされる表面は粗面に見えるが、これは、この表面形態が、レーザーリフトオフ後のＧａＮ表面に複製されるからである。一方、研磨された表面を用いる場合、より高いレーザー光線エネルギーが用いられる。レーザーでリフトされるＧａＮ表面の表面形態は、研磨されたサファイア表面の表面形状と類似している。しかしながら、レーザー光線をより高くすると、通常、過剰なレーザー光線エネルギーにより亀裂が生じる。良好なレーザーリフトオフの結果およびＧａＮ表面形態を得るために、サファイア表面の表面粗度は、通常、ＲＭＳ（二乗平均平方根）値で約１０〜２０オングストロームと選択される。
【００８０】
図２Ｃは、図２Ｂの例中に図示された構造体２０２のＣｕ支持部２６８の表面２７０上に化学機械的研磨（ＣＭＰ）を行うことにより形成された構造体２０４を示す図である。表面２７０がフォトリソグラフィ用に十分滑らかであるように、また、パッケージされたデバイス中でパッケージ部分（例えば、ヒートシンクまたはリードフレーム）との所望の熱的接触が得られるように、ＣＭＰは行われる。ＣＭＰの別の目的は、続いて行われる半導体処理のために厚さを均一にすること、また、均一のデバイス厚さを作ることでありうる。均一の厚さは、化学的なデバイス分離後に高いデバイス分離収率を得るのに、非常に重要である。
【００８１】
図２Ｄは、図２Ｃの例中に図示された構造体２０４のＣｕ支持部層２６８上に、メッキ（例えば、電気メッキ）によりＡｕ保護層２７２が形成された構造体２０６を示す図である。Ａｕ保護層２７２の厚さは、３μｍ未満にすることができる。Ａｕ保護層２７２は、Ｃｕ支持部２６８を酸化から保護するために構成されうる。Ａｕ保護層２７２は、アセンブリへの接着のためにも構成されることができ、したがって、リードフレームまたはヒートシンクとの所望の熱的接触を提供する。Ａｕ保護層２７２は、ＬＥＤのパッケージング用のダイボンディングおよびワイヤボンディングプロセス時に用いられる、個々のダイと導電性のエポキシ（ｅｐｏｘｙ）との間の良好な接着を促進するのに有用でありうる。Ａｕ保護層２７２は、ＬＥＤの電極（例えば、陽極）も形成することができる。
【００８２】
図２Ｅは、図２Ｄの例中に図示された構造体２０６のＡｕ保護層２７２上に、スピンコーティングにより、１つまたは複数のフォトレジスト（例えば、フォトレジスト２７４）が形成された構造体２０８を示す図である。１つまたは複数のフォトレジストは、続いて行われるエッチングのために、Ａｕ層２７２およびＣｕ支持部層２６８にパターン形成するために構成されうる。
【００８３】
図２Ｆは、図２Ｅの例中に図示された構造体２０８のＡｕ保護層２７２およびＣｕ支持部２６８をエッチングすることにより形成された構造体２１０を示す図である。この結果、１つまたは複数のトレンチ（例えば、トレンチ２７５）が形成されうる。トレンチ２７５の深さは、約１〜２μｍでありうる。Ａｕ保護層２７２は、ＫＩ溶液を用いてエッチングされうる。Ｃｕ支持部２６８は、塩化第２銅（ＣｕＣｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）のうちの１つまたは複数を含有する溶液を用いてエッチングされうる。
【００８４】
図２Ｇは、図２Ｅの例中に図示された構造体２１０のエッチングされたＡｕ保護層２７２およびエッチングされたＣｕ支持部２６８上に熱可塑性接着部２７６を設け、かつ、熱可塑性接着部２７６を用いて支持担体２７８を付着させることにより形成された構造体２１２を示す図である。熱可塑性接着部２７６は、一時的な接着用の高温接着剤を表すことができる。熱可塑性接着部２７６は、スピンコーティング、硬化および／または高温加圧により、エッチングされたＡｕ層２７２およびＣｕ支持部２６８上に形成することができる。支持担体２７８は、サファイアおよび石英のうちの１つまたは複数から形成されることができ、透過性を持つようにできる。支持担体２７８により、続いて行われるプロセス工程において、エッチングされたＡｕ保護層２７２およびエッチングされたＣｕ支持部２６８を平坦に維持することができる。
【００８５】
１つまたは複数の実施形態では、支持担体２７８は、小さい孔を備えたステンレス鋼から作られることができる。金属製のウェハー担体を用いる理由は、２つありうる。第１に、レーザーリフトオフ後にＧａＮエピタキシャルウェハーの平坦さを維持するのは有用でありうるが、この理由は、厚い金属製の基板に付けられた非常に薄いエピタキシャル層は、サファイア基板を除去した後に弓状に曲がりやすく、これにより、レーザーでリフトされたウェハーの続く処理（例えば、マスクの位置合わせ、ドライエッチング、薄膜蒸着およびウェハー検査）が非常に困難になるからである。第２に、ウェハー検査プロセスおよびダイ分離エッチングプロセス中に、良好な導電性および熱伝導性が得られるからである。金属製のウェハー担体を用いることにより、後処理のために、担体からウェハーを除去するのが不要になりうる。さらに、孔を開けたウェハー担体により、泡のないウェハー接着が可能になるが、これは、接着プロセス時に、空気の泡は、容易に孔を通って脱出することができるからである。サファイア／ＧａＮ／Ｃｕ／Ａｕウェハーとウェハー担体との間の剥離プロセスも容易に促進することができるが、これは、溶媒が、剥離プロセス中に容易に孔を通って浸透することができるからである。孔を開けたウェハー担体を用いることにより、全プロセスが容易で信頼性のあるプロセスとなり、その結果、垂直デバイスの製造において高い製造収率が得られる。ある例では、ウェハー担体２７８の厚さは１／１６インチ、直径は２．５インチとすることができる。孔の全数は２１とすることができ、貫通孔の直径は２０／１０００インチとすることができる。ウェハー担体表面は、電気研磨されることができ、これにより、接着剤を用いた均一な接着を行うために、およびウェハーの平坦さを維持するために、鏡面のような平坦な表面を作ることができる。
【００８６】
サファイア／ＧａＮ／Ｃｕ／Ａｕと孔を開けたウェハー担体との間を接着するために、銀ベースの導電性の接着剤を用いることができる。この導電性の接着剤は、ウェハー検査プロセスおよびダイ分離エッチングプロセス中に、良好な導電性および熱伝導性を提供するために用いることができる。例となる実施形態では、銀ベースの導電性の熱可塑性エポキシ接着剤を用いることができる。熱可塑性エポキシは、優れた接着強度と良好な耐熱性とを有することが知られている。熱可塑性エポキシの別の利点は、これがアセトンなどの溶媒中に溶けることができるので、剥離プロセスに有利でありうるという点である。
【００８７】
１つまたは複数の実施形態では、シート状の熱可塑性エポキシを採用することができるが、これは、シート状の熱可塑性エポキシの膜厚は、液体ベースの接着剤の膜厚よりもより均等でありうるからである。液体状の接着剤は、しばしば、厚さの均等性にむらがあり、先行する接着プロセスでは泡が形成されることがあるが、この理由は、液体状の接着剤のスピンコーティングでは、通常、ウェハーの中央部分よりもウェハー縁側の方が、より厚い膜形成が行われるからである。これは、複数回、スピンさせることにより厚い接着層を得る液体状の接着剤においては、極めて通常の現象でありうる。熱可塑性エポキシの接着には、厚さ１２７μｍのシート状の熱可塑性エポキシを、厚い金属支持部２６８・２７２と孔を開けたウェハー担体２７８との間に挟み込むことができる。熱間静水圧プレスで、圧力は１０〜１５ｐｓｉに設定でき、温度は２００℃未満に維持可能である。接着時間は、１分未満にすることができる。このような短時間の接着時間は、液体状の接着剤の接着時間に比して有利である。液体状の接着剤では、この接着剤が完全に硬化するために、通常６時間を上回る硬化時間が必要である。この短い接着プロセス時間により、ＬＥＤ製造の生産性も多いに高められる。
【００８８】
図２Ｈは、図２Ｇの例中に図示された構造体２１２から、レーザーリフトオフプロセスを用いてサファイア基板２５２を除去することにより形成された構造体２１６を示す図である。サファイア基板２５２に対して透過性を有することができるエキシマーレーザー２８１を用いると、これが、サファイア基板２５２を突き抜け、ＧａＮ層２５４により吸収されうる。この結果、ＧａＮ層２５４とサファイア基板２５２との間の境界では、ＧａＮが、ＧａとＮ２とに分解されうる。Ｎ２が蒸発することができ、液体状のＧａが、Ｇａの滴（例えば、Ｇａ滴２８０）としてＧａＮ層２５４から滴下する。この結果、サファイア基板２５２が、構造体２１６から滑り落ちることができる。
【００８９】
１つまたは複数の実施形態では、２４８ｎｍのＫｒＦ紫外線（ＵＶ）エキシマーレーザー（パルス幅が３８ｎｓ）を、レーザーリフトオフに用いることができる。この波長を選択する理由は、このレーザーは、サファイアを通過するが、ＧａＮエピタキシャル層中に吸収され、ＧａＮ／サファイア境界において、ＧａＮを金属のＧａと、気体の窒素（Ｎ２）とに分解するので有益であるからである。レーザー光線の大きさは、７ｍｍ×７ｍｍ平方の光線または１２ｍｍ×１２ｍｍにまで大きく選択でき、ビーム出力密度は、６００〜１，２００ｍＪ／ｃｍ２である。レーザー光線エネルギー密度を、サファイア基板表面の表面粗度に依存させることも提案できる。レーザーリフトオフ後に滑らかなＧａＮ表面を得るためには、ＲＭＳ値（二乗平均平方根）で１０〜２０オングストロームに機械的に研磨されたサファイア基板に対して、７００ｍＪ／ｃｍ２を上回るレーザー光線エネルギーを用いることができる。
【００９０】
レーザーリフトオフ後に滑らかなＧａＮ表面を得るためには、サファイア基板の表面粗度が重要なプロセスパラメータとなりうる。レーザーリフトオフ中に未研磨のサファイア表面が用いられると、ＧａＮ表面が粗面となりえ、その結果、粗面は反射性が乏しいので、最終デバイスを形成後のＬＥＤの光出力も乏しくなる。しかしながら、研磨した表面を用いると、滑らかなＧａＮ表面を得ることができ、それゆえに、より高い光出力を得ることができる。しかしながら、レーザー光線は、研磨されたサファイア表面上で局所化されうるので、より高いレーザー光線出力により照射された領域では、より低いレーザー光線出力により照射された領域に比較して、ＧａＮ表面上で亀裂が生じうる。これゆえに、高収率のレーザーリフトオフプロセスを得るために、また、同時に高いデバイス性能を得るために、サファイアウェハーの最適な表面粗度を選択することが有用でありうる。従来技術によれば、研磨されたサファイア表面上で均一のレーザー光線分布が得るためにサンドブラストが一般に用いられることができたが、このサンドブラストは、一貫して同一の表面粗度を得るには信頼性がなく、再現性がありえない。本発明では、２４８ｎｍのＵＶレーザーに対して透過性を有する材料からなる拡散媒体を、レーザー光線とサファイア基板との間に置くことができるが、これはサファイア表面上のレーザー光線のエネルギー分布を均一にするので、レーザーリフトオフプロセス収率を高めるために行われる。この拡散媒体のＲＭＳ（二乗平均平方根）での表面粗度は、３０μｍ未満に設定され、この拡散部にはサファイアが用いられた。
【００９１】
レーザーリフトオフ時にＧａＮの分解から得られた余剰のＧａ滴（例えば、Ｇａ滴２８０）は、レーザーリフトオフ後に、ＨＣｌ溶液（室温でＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１）で洗浄されるか、または、ＨＣｌ蒸気を用いて３０秒間沸騰させられる。Ｇａは室温では融解するので、Ｇａはレーザーリフトオフ中に液体状態で形成されることができ、したがって、塩素ベースの酸性溶液中で取り除くことができる。
【００９２】
図２Ｉは、例えばＧａ滴を除去するために上述のＨＣＬ溶液を用いて、ＧａＮ層２５４の表面２８２を洗浄した構造体２１６を示す図である。表面２８２は、ドライエッチングにより滑らかにすることもできる。
【００９３】
１つまたは複数の実施形態では、ＧａＮ層２５４のｎ型ＧａＮ層を露出させるために、いずれの緩衝層（例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮおよびＡｌＧａＮ）も、ドライエッチング、有益には、誘導結合された反応性イオンエッチング法（ＩＣＰ  ＲＩＥ）を用いて除去することができる。露出したｎ−ＧａＮ表面は、原子レベルで平坦な表面を作るために、さらにエッチングされ、ｎ−ＧａＮ表面上ではＩＣＰ研磨を行うこともできる。滑らかで平坦なｎ−ＧａＮ表面を得るのは、低い抵抗の金属接点を形成するためにとりわけ有用でありうる。平坦なｎ−ＧａＮ表面の形態を作るには、ＩＣＰ  ＲＩＥプロセス中で塩素ベースの気体混合物を用いるのがとりわけ有効である点に留意されると有用でありうる。このように表面を滑らかにするためのＩＣＰエッチングプロセスの条件は、以下のとおりにすることができる。
・全流量：１００ｓｃｃｍ
・磁場強度：１５ガウス
・基板温度：７０℃
・気体混合物：Ｃｌ２  １００％
・電力／バイアス電圧：６００Ｗ／−３００Ｖ
・作動圧力：３０ｍトル
【００９４】
ＩＣＰ研磨後の結果得られる表面粗度は、ＲＭＳ値で１０オングストローム未満でありうる。
【００９５】
図２Ｊは、ＧａＮ層２５４の表面を凹凸化することにより形成される構造体２１８を示す図であり、ここで、構造体２１８は、凹凸化されたｎ型ＧａＮ表面２８４を有することができる。凹凸化は、ＧａＮ層２５４の表面上の光子の射出角を最適化するために行うことができ、これは、光抽出の効率を高めるために行われる。この凹凸化は、１つまたは複数の塩基ベースの化学物質（例えば、ＫＯＨ）を用いた化学的ウェットエッチングを用いて行うことができる。あるいは、またはこれに加えて、凹凸化は、ドライエッチングにより行うことができる。凹凸化時には、１つまたは複数の位置をマスクするために、１つまたは複数のフォトレジストが、１つまたは複数の位置、例えば位置２８５上に置かれうる。この１つまたは複数の位置は、続いて行われる電流遮断層素子（ＣＢＬ素子）形成のために、凹凸化されないようにされうる。
【００９６】
１つまたは複数の実施形態では、ＧａＮ層２５４の表面は、球面レンズ形状の表面形態を形成するようエッチングされうる。ＧａＮと空気との反射率の差異があるゆえに、ＧａＮ表面が平坦でありうる際には、ＧａＮ半導体活性層から生成された光子は、半導体材料へ反射し戻される。内部反射により、光抽出がしにくくなり、多くの光子が半導体活性層中で生成されることができても、デバイスの光出力を低下させうる。これゆえに、スネルの法則により光子の射出角を小さくするために、ＧａＮ表面を凹凸化された表面形態で製造することが有益でありうる。球面レンズ形状は、これ以外の表面凹凸化形態に対して最も有効であることが知られている。ＩＣＰ  ＲＩＥを有効に用いて、エッチング条件を調節することにより、ＧａＮ表面の球面レンズを製造することができる。ＩＣＰエッチング後の球面レンズの形状は、直径約１〜５μｍである。
表面凹凸化プロセスのＩＣＰエッチング条件は以下のようにすることができる。
・全流量：１００ｓｃｃｍ
・磁場強度：１５ガウス
・基板温度：７０℃
・気体混合物：ＢＣｌ３  ３０％／Ｃｌ２  ６０％／Ａｒ  １０％
・電力／バイアス電圧：６００Ｗ／−３００Ｖ
・作動圧力：３０ｍトル
【００９７】
さらに、良好な金属接点を形成するために、平坦なｎ−ＧａＮ表面を維持する目的で、表面凹凸化エッチングプロセス時に、ｎ−ＧａＮ表面の接点領域を保護するのが有用でありうる。厚さ６μｍのフォトレジスト（ＰＲ）膜を用いて、ＩＣＰエッチング前にｎ接点領域をマスクすることができる。ＰＲマスクは、ＩＣＰエッチング後に、ＰＲ除去剤またはアセトンを用いて除去できる。
【００９８】
図２Ｋは、図２Ｊの例中に図示された構造体２１８のＧａＮ層２５４上に、１つまたは複数の電流遮断層素子（ＣＢＬ素子）（例えば、ＣＢＬ素子２８６）を形成することにより形成された構造体２２０を示す図である。ＣＢＬ素子２８６は、厚さ約２００ｎｍのＳｉＯ２により形成することができる。ＣＢＬ素子２８６はＰＥＣＶＤおよび／またはＥＢ−ＰＶＤにより、約２５０℃、約３０分間で堆積させることができ、約３００℃、約３分間でＲＴＰによりアニール処理することができる。
【００９９】
図２Ｌは、図２Ｋの例中に図示された構造体２２０のＣＢＬ素子およびＧａＮ層２５４上に、ｎ型電流拡散層（例えば、ｎ型ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）層２８８）を形成することにより形成された構造体２２４を示す図である。１つまたは複数の実施形態では、構造体２２０のＧａＮ層２５４の構成は、ｎ型ＩＴＯ層２８８の実装を可能にするために、露出したｎ型ＧａＮ層を有する。
【０１００】
図２Ｈの例中に図示されたサファイア基板２５２の除去は、ｎ型ＩＴＯ層２８８を用いても可能である。先行技術では、ｎ型ＧａＮ層はサファイア基板、ＳｉＣ基板またはＳｉ基板に付着しうる。この結果、先行技術のＬＥＤは、ｐ型ＩＴＯ層しか使用できない。ｐ型ＩＴＯ層は、通常ｎ型ＩＴＯ層に比して電流拡散性が劣りうる。
【０１０１】
一般に、（Ｓｉドーパントを有する）ｎ型ＩＴＯは、先行技術で使用されている（例えば、Ｍｇドーパントを有する）ｐ型ＩＴＯよりも、導電性ドーパントの濃度を顕著に高くすることができる。このドーパントの濃度を高くすることにより、ＩＴＯ層に渡って電流拡散性をずっと効果的にすることができる。より高い照射効率および／またはより低い電力消費を得ることができるので有利である。
【０１０２】
ｎ型ＩＴＯ層２８８は、スパッタリングで堆積し、ＲＴＰで約３５０℃、約３分間アニール処理されることができる。ｎ型ＩＴＯ層２８８の厚さは約２００ｎｍでありうる。ｎ型ＩＴＯ層２８８は、抵抗が低く（例えば、１０−４オーム・ｃｍの低さ）で、９０％を上回る透過率を有することができる。
【０１０３】
１つまたは複数の実施形態では、ｎ型ＩＴＯ層２８８の組成は、ＳｎＯ２が１０ｗｔ％で、Ｉｎ２Ｏ３が９０ｗｔ％である。ｎ型ＩＴＯ層２８８の厚さは、約７５〜２００ｎｍとすることができる。ｎ型ＩＴＯ層２８８は，電子ビーム蒸発器スパッタリングシステムを室温で用いて堆積させることができる。アニール処理は、ＩＴＯ膜蒸着後に、チューブ炉中において、Ｎ２の環境の中で５分間行われることができる。アニール温度は、３００℃〜５００℃の間で変動可能である。ＩＴＯ膜の最低抵抗は、Ｎ２の環境の中のアニール温度が３５０℃の場合に、約１０−４Ωｃｍと低くすることができる。４６０ｎｍにおける透過率は、同じアニール温度で９５％を上回ることができる。
【０１０４】
図２Ｍは、図２Ｌの例中に図示された構造体２２４のｎ型ＩＴＯ層２８８上に、１つまたは複数のｎ接点（つまり、陰極）（例えば、陰極／ｎ接点２９０）を実装することにより形成された構造体２２６を示す図である。ｎ接点２９０の大きさ、例えば直径は、ＣＢＬ素子２８６の直径よりも大きくすることができる。例えば、ｎ接点２９０の直径が約９０μｍであれば、ＣＢＬ素子２８６の直径は約７０μｍでありうる。ｎ接点２９０は、Ｔｉ層およびＡｕ層のうちの１つまたは複数を有し、その厚さは、それぞれ、約３００ｎｍおよび約２，０００ｎｍである。ｎ接点２９０は、ＥＢ−ＰＶＤによりｎ型ＩＴＯ層２８８上に堆積させられることができ、ＲＴＰで約２５０℃、約５分間アニール処理されることができる。
【０１０５】
１つまたは複数の実施形態では、ｎ接点２９０は、ＴｉおよびＡｌのうちの１つまたは複数を含む１つまたは複数の材料から形成されうる。ｎ接点金属の厚さは、それぞれ、Ｔｉでは５ｎｍ、Ａｌでは２００ｎｍとすることができる。ｎ接点金属層とパッド金属との間を良好に接着させるために、２０ｎｍのＣｒを、接着層としてＡｌ上に堆積させることができる。パッド金属堆積には、真空で中断することなく、Ｃｒ上に続いて、厚さ１μｍの金を電子ビーム蒸発チャンバー中で堆積させることができる。抵抗接点を形成するために、ｎ接点金属を、Ｎ２環境雰囲気中の炉中で、約２５０℃、約１０分間アニール処理することができる。
【０１０６】
１つまたは複数の実施形態では、ｎ接点２９０は対応するデバイス（ＬＥＤ）の中央ではなく、このデバイスの角部で形成されうる。通常、金属接点は、垂直構造体デバイスの場合その中央に形成されうるが、これは、中央の接点は、その対称的な位置のために最も効率的な電流路でありうるからである。しかしながら、従来の垂直構造体デバイスとは逆に、この新規の垂直構造体デバイスでは、デバイスの角部に接点を形成することが可能となるが、これは、ＩＴＯ透過性接点が、金属接点の下方にすでに形成されているからである。金属接点を角部に設置することにより、デバイスパッケージ後に、ボンディングパッドおよびボンディングワイヤからの陰影効果（これは、抵抗接点をデバイスの中央に位置づけた際に起こりうる）をなくすことができる。これゆえに、この新規のデバイス設計により、より高い光の出力が得られうる。
【０１０７】
図２Ｎは、図２Ｍの例中に図示された構造体２２４を、ＧａＮダイ分離エッチングプロセスで、ｎ型ＩＴＯ層２８８の表面からｐ金属接点２５８まで下にかつこれを貫通してエッチングすることにより形成された構造体２２８を示す図である。このエッチングは、ドライエッチングを用いて行うことができる。この結果、１つまたは複数のトレンチ（例えば、トレンチ２９２）を、デバイス側（すなわち、ＧａＮ素子側）に形成することができ、ＧａＮ素子（例えば、ＧａＮ素子２８７）を、個々のＬＥＤ／デバイスに分離することができる。デバイス側の１つまたは複数のトレンチ（トレンチ２９２を含む）は、保護層・支持層側の１つまたは複数のトレンチ（トレンチ２７５を含む）と実質的に一列に並んでいる。
【０１０８】
１つまたは複数の実施形態では、個々のデバイスは、磁化誘導結合プラズマ（ＭＩＣＰ）ドライエッチング技術を用いて分離されうる。ＭＩＣＰは、他のドライエッチング法に比してエッチング速度を加速することができる。これは、エッチングプロセス時にフォトレジストが焼けるのを防ぐのに特に有用でありうる。ＭＩＣＰは、従来のＩＣＰに比べて、エッチング速度を約２倍にすることができる。エッチング速度を速くするのは、金属支持部を有する垂直デバイスの処理用に適しうるが、これは、金属基板が、金属または酸化マスクを除去するために設計された化学物質により、侵食されうるからである。これゆえに、ダイ分離エッチング用にフォトレジストマスクを用いる場合には、高速エッチング技術が有用でありうる。分離トレンチのサイズは、幅５０μｍ未満、深さを３．０μｍより深くすることができる。デバイス分離用のＭＩＣＰドライエッチング条件は、以下のとおりにすることができる。
・全流量：１００ｓｃｃｍ
・磁場強度：１５ガウス
・基板温度：７０℃
・気体混合物：ＢＣ１３  ４０％／Ｃ１２  ４０％／Ａｒ  ２０％
・電力／バイアス電圧：６００Ｗ／−３００Ｖ
・作動圧力：３０ｍトル
・エッチング深さ：３．０μｍ未満
・エッチングマスク：フォトレジスト（ＡＺ９２６２）（厚さ：２４μｍ）
【０１０９】
図２Ｏは、分離されたＧａＮデバイス（つまり、ダイ）（例えば、ＧａＮ素子２８７）を保護するために、パッシベーション層（例えば、パッシベーション層２８９）を実装することにより形成された構造体２３０を示した図である。パッシベーション層２８９は、ＳｉＯ２から形成されうる。
【０１１０】
１つまたは複数の実施形態では、パッシベーション層２８９は、デバイスを外部の有害環境から保護するため、および、パッシベーション層とＧａＮとの間の反射率を調節することにより光出力を増強させるために堆積させられる。ある態様では、ＧａＮ素子は、ＳｉＯ２薄膜で不動態化されうる。この薄膜は、ＰＥＣＶＤにより約２５０℃で堆積させられうる。薄膜の厚さは、最適の反射率および透過率を得るために、約８０ｎｍで維持されうる。
【０１１１】
図２Ｐは、支持担体剥離プロセスにおいて、図２Ｏの例中に図示された構造体２３０から支持担体２７８および熱可塑性接着部２７６を除去することにより形成された構造体２３２を示す図である。支持担体２７８および熱可塑性接着部２７６は、熱可塑性接着部２７６が溶解しうるような（選択性を有する）溶媒中に、構造体２３０または構造体２３０の少なくとも一部を浸すことにより除去されうる。これにより、支持担体２７８は除去されうる。剥離プロセスは、接着されたウェハーを約２５０〜２８０℃のホットプレート上に載せ、続いて、ウェハーを担体から滑り落ち剥離させることからなる。残存する熱可塑性部分は、１５０℃に加熱されたアセトンまたはＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）浴に浸される。
【０１１２】
図２Ｑは、図２Ｐの例中に図示された構造体２３２のデバイス側（すなわち、ＧａＮ素子側）を、蝋接着剤２１１を用いて支持担体２１３に付着させることにより形成された構造体２３４を示す図である。支持担体２１３は、続くプロセス工程（例えば、保護層および支持層のエッチング）時に、個々のデバイスを安定化させる（その完全性および分離を維持する）ために構成することができる。
【０１１３】
図２Ｒは、図２Ｑの例中に図示された構造体２３４に、すでにエッチングされたＡｕ保護層２７２上に１つまたは複数のフォトレジスト（例えば、フォトレジスト２９６）をスピンコーティングすることにより形成された構造体２３６を示す。この１つまたは複数のフォトレジストは、すでにエッチングされたＡｕ層２７２およびＣｕ支持部２６８をさらに続いてエッチングする目的で、この既にエッチングされたＡｕ層２７２およびＣｕ支持部２６８をフォトリソグラフィによりパターン形成するために用いられうる。あるいは、またはこれに加えて、この１つまたは複数のフォトレジストは、すでにエッチングされたＡｕ層２７２およびＣｕ支持部２６８をさらに続いてエッチングするために用いられうる。
【０１１４】
図２Ｓは、ダイ分離エッチングプロセス中で図２Ｒの例中に図示された構造体２３６を、Ａｕ保護層２７２から下にかつ接着層２２１を貫通するようにエッチングすることにより形成された構造体２３８を示す図である。この結果、個々のＬＥＤ（それぞれ、ｐ接点／陽極−保護素子、金属支持部、ＧａＮデバイスおよびｎ接点／陰極などを有する）が分離されることができるが、しかしながら、支持担体２１３により依然一緒に保持されている。Ａｕ保護層２７２（およびＡｕ中間層２６６）は、ＫＩ溶液を用いてエッチングされうる。Ｃｕ支持部２６８は、塩化第２銅（ＣｕＣｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）のうちの１つまたは複数を含有する溶液を用いてエッチングされうる。
【０１１５】
図２Ｔは、フォトレジスト剥離プロセスにおいて、図２Ｓの例中に図示された構造体２３８から１つまたは複数のフォトレジストを除去することにより形成された構造体２４０を示す図である。
【０１１６】
図２Ｕは、図２Ｔの例中に図示された構造体２４０のＡｕ保護層２７２をグリップテープ２０１（例えば、ブルーテープまたはＵＶテープ）に付着させることにより形成された構造体２４２を示す図である。グリップテープ２０１は、個々のデバイス／ＬＥＤを、続くプロセス工程において安定化させる（その品質および分離を維持する）ように構成されうる。
【０１１７】
図２Ｖは、支持担体２１３を除去するための第２支持担体剥離プロセスを概略図示した図である。１つまたは複数の実施形態では、蝋接着剤２１１がアセトンとアルコールの両方に溶解しうるような選択性を有する一方、グリップテープ２０１はアセトンには溶解するが、アルコールには溶解しないような選択性を有する。あるいは、またはこれに加えて、剥離プロセス中で用いられる溶媒２０３は、蝋接着剤２１１を溶解するが、グリップテープ２０１およびデバイス中に含まれる素子は溶解しないような選択性を有することができる。例えば、溶媒２０３は，蝋接着剤２１１を溶解するが、グリップテープ２０１を溶解しないイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を含みうる。
【０１１８】
剥離プロセス中では、図２Ｕの例中に図示された構造体２４２（グリップテープ２０１を含む）または構造体２４２の少なくともデバイス側が、溶媒２０３中に浸されることができる。この結果、蝋接着剤２１１が溶解されうる。これにより、支持担体２１３は、構造体２４２から除去されうる。蝋接着剤２１１および／または溶媒２０３の選択性により、個々のデバイス／ＬＥＤは、剥離プロセス時に、グリップテープ２０１上に固定される。デバイス間の分離およびデバイスの品質、完全性は維持されうるので有利である。
【０１１９】
図２Ｗは、チップ伸張プロセスにおいて、グリップテープ２０１が伸びることにより、個々のデバイス／ＬＥＤ２４１ａ〜ｅが、１つまたは複数の対向する方向（例えば、方向２３１と方向２３３）にさらに離れたところを示す図である。ＬＥＤ２４１ａ〜ｅが、顕著な損傷を受けることなく、容易に取り出しうるので有利である。ＬＥＤ２４１ａ〜ｅの構造は、図３の例中に図示されたＬＥＤ３００に類似することができる。
【０１２０】
図３は、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤ３００を（部分的な）断面図で示した概略図である。ＬＥＤ３００は、下にある硬いＣｕ層３２６を保護するように構成されているＡｕ保護層３２８を有することができる。Ａｕ保護層３２８は、ＬＥＤ３００の陽極／ｐ電極としても機能しうる。Ａｕ保護層３２８は、ＬＥＤ３００用のヒートシンクまたはリードフレームなどのパッケージユニットとの熱的接触を最適化するためにも構成されうる。
【０１２１】
ＬＥＤ３００は金属支持部３２５を有することができるが、この金属支持部３２５は、ＬＥＤ３００に構造頑健性を提供するよう、かつ、Ａｕ保護層３２８と接続する電流路の一部分を形成するように構成されている。金属支持部３２５は、Ａｕ保護層３２８と接触して、かつ、ＬＥＤ３００の構造を補強するように構成されている硬いＣｕ層３２６を有することができる。硬いＣｕ層３２６により、ＬＥＤ３００を長く細い構成にすることができる。これとは逆に、先行技術のＬＥＤでは、脆弱なサファイアまたはＳｉＣ基板が前提となるので、長く細い構成は不可能である。金属支持部３２５は、硬いＣｕ層３２６の次に柔らかいＣｕ層を有することができるが、これは、ＬＥＤ３００中の応力の蓄積を低下させるように構成されている。
【０１２２】
ＬＥＤ３００は、Ａｕ中間層３２２を有することもできるが、これは、金属支持部３２５のメッキ（例えば、電気メッキ）を可能にするように構成されている。
【０１２３】
ＬＥＤ３００は、Ａｕ中間層３２２をｐ接点３１８に構造的におよび電気的に連結するよう構成された１つまたは複数の接着層３２０も有することができる。１つまたは複数の接着層は、Ｎｉ、ＡｕおよびＰｄのうちの１つまたは複数から作られうる。ｐ接点３１８はＧａＮ素子３３１上に設けられうる。
【０１２４】
ＧａＮ素子３３１は、ｐ接点３１８と電気的におよび構造的に連結されたｐ型ＧａＮ層３１６を有することができる。ＧａＮ素子３３１は、ｐ型ＧａＮ層３１６とは対向する位置に、ｎ型ＧａＮ層３１０も有することができる。ｎ型ＧａＮ層３１０は、光抽出効率を高めるために光子の射出角を最適化するよう構成された凹凸化された表面３３０を有する。ＧａＮ素子３３１は、ｐ型ＧａＮ層３１６とｎ型ＧａＮ層３１０との間に設けられたｐ型ＡｌＧａＮ層３１４および多重量子井戸構造体３１２も有することができる。
【０１２５】
ＬＥＤ３００は、電子を放出するように構成されたＣＢＬ素子３０６を有することができ、したがって、電流集中効果を最低限に抑え、電流拡散を改良することができる。ＣＢＬ素子３０６は、ｎ型ＧａＮ層３１０上に設けられうる。
【０１２６】
ＬＥＤ３００は、ｎ型ＧａＮ層３１０およびＣＢＬ素子３０６を覆うｎ型ＩＴＯ層３０４も有することができる。ｎ型ＩＴＯ３０４は、通常の先行技術のＬＥＤに用いられている通常のｐ型ＩＴＯ層に比べて、実質的により高い導電性を有し、したがって、より高い電流拡散性を有することができる。
【０１２７】
ＬＥＤ３００は、ｎ型ＩＴＯ３０４上に設けられたｎ接点（すなわち、ｎ−電極つまり陰極）３０２も有することができる。
【０１２８】
ＬＥＤ３００は、ＧａＮデバイス３３１を保護するように構成されたパッシベーション層３０８を有することができる。パッシベーション層３０８は、ＳｉＯ２などの絶縁材料から形成されうる。
【０１２９】
図４Ａ〜図４Ｃは、先行技術のＬＥＤ４１０・４２０の発光側と、本発明の１つまたは複数の実施形態により構成されたＬＥＤ３００の発光側との比較を示す図である。
【０１３０】
図４Ａに図示されているように、先行技術のＬＥＤ４１０は、ｎ型ＧａＮ層４２４上に設けられたｎ接点４１２ａを有することができる。先行技術のＬＥＤ４１０は、ｐ型ＩＴＯ層４２６上に設けられたｐ接点４１２ｂも有することができる。ｐ接点４１２ｂは、ｎ接点４１２ａに対してオフセット位置にあるように構成されうる。サファイアまたはＳｉＣ基板が脆弱であることを前提として、図４Ａの例中に図示されたＬＥＤ４１０の発光側には、ｎ接点４１２ａとｐ接点４１２ｂとの双方が示され、ＬＥＤ４１０は、縦横比が約１：１の実質的に矩形の構成を有することができる。例えば、ＬＥＤ４１０の発光側の長さ４１０ｘおよび幅４１０ｙの双方とも、約３４０μｍでありうる。
【０１３１】
図４Ｂの例中に図示されるように、先行技術のＬＥＤ４２０は、縦横比約２：１の発光側を有することができる。例えば、発光側の長さ４２０ｘは約４８０μｍ、幅４２０ｙは約２４０μｍでありうる。
【０１３２】
これとは対照的に、図４Ｃの例中に図示されるように、本発明の１つまたは複数の実施形態により製造され、構成されるＬＥＤ３００は、発光側にｎ接点３０２を示すのみで、発光側にｐ接点は必要とはしない。ｎ接点３０２は、ｎ型ＩＴＯ層３０４上に設けられることができ、このｎ型ＩＴＯ層３０４は、先行技術のＬＥＤ４１０・ＬＥＤ４２０のｐ型ＩＴＯ層（例えば、ｐ型ＩＴＯ層４２６）に比べて、より優れた電流拡散性を有することができる。
【０１３３】
ＬＥＤ３００のＡ−Ａでの断面図が、図３の例中に図示できる。金属支持部３２５により、ＬＥＤ３００は細長い構成の発光側を有することができる。例えば、ＬＥＤ３００の発光側の縦横比は、３：１を上回ることができる。ある例では、縦横比は、８：１でありえ、長さ４３０ｘが約９６０μｍ、幅４３０ｙが約１２０μｍでありうる。
【０１３４】
ＬＥＤ３００は、ｎ接点３０２から伸張したフィンガー４３４（つまり、電極伸張部４３４）を有することができる。フィンガー４３４は、ＬＥＤ３００の発光側全体に渡って電流が実質的に均一に拡散するように、電流拡散を促進するよう構成されうる。
【０１３５】
図５Ａ〜図５Ｆは、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤのフィンガー（すなわち、電極伸張部）の例となる構成を示す図である。
【０１３６】
図５Ａの例では、ＬＥＤ５１０はｎ接点５１１から伸張する直線状のフィンガー５１２を有することができる。フィンガー５１２は非直線状であってもよい。
【０１３７】
図５Ｂの例では、ＬＥＤ５２０は、ｎ接点５２１（の相異なる側）から伸張する２つのフィンガー５２２およびフィンガー５２３を有することができる。フィンガー５２２およびフィンガー５２３の長さは等しくすることができる。各フィンガー５２２・５２３は直線状でもよいし、非直線状でもよい。フィンガー５２２およびフィンガー５２３は、互いに一列に並んでいてもよいし、互いに平行であってもよい。
【０１３８】
図５Ｃの例では、ＬＥＤ５３０は、接点５３１（の相異なる側）から伸張するフィンガー５３２およびフィンガー５３３を有することができる。フィンガー５３２およびフィンガー５３３の長さは異なることができ、それぞれ、直線状でもよいし、非直線状でもよい。
【０１３９】
図５Ｄの例では、ＬＥＤ５４０は、接点５４１から伸張するフィンガー５４２を有することができる。フィンガー５４２は、複数の区間を有することができ、これらは例えば、第１区間５４３、第２区間５４４および第３区間５４５である。第１区間５４３は、第１端５４７に平行で第３区間５４５よりも第１端５４７に近い位置にありうる。第３区間５４５は第２端５４８に平行で、第１区間５４３よりも第２端５４８に近い位置にありうる。
【０１４０】
図５Ｅの例では、ＬＥＤ５５０は、第１ｎ接点５５１より伸張した第１フィンガー５５３を有することができる。ＬＥＤ５５０は、第２ｎ接点５５２から伸張した第２フィンガー５５４も有することができる。第１接点５５１および第２接点５５２の極性は、等しくすることができる。第２フィンガー５５４は、第１フィンガー５５３と一列に並ぶことができる。
【０１４１】
図５Ｆの例では、デバイスＬＥＤ５６０は、第１接点５６１より伸張した第１フィンガー５６３を有することができる。ＬＥＤ５６０は、第２接点５６２から伸張した第２フィンガー５６４も有することができる。第１接点５６１と第２接点５６２との極性は、等しくすることができる。第１フィンガー５６３は、第２フィンガー５６４と互いに一列に並んでいてもよいし、並んでいなくてもよい。第１フィンガー５６３と第２フィンガー５６４とは、互いに平行であってもよいし、平行でなくてもよい。
【０１４２】
ＬＥＤ電極から伸張した１つまたは複数のフィンガーを様々に構成することにより、光ビームプロファイルおよび光の効果を、様々な照射応用に対して調整することができるので、有利である。
【０１４３】
図６Ａ〜図６Ｂに、ＬＣＤバックライトユニットへの応用で、使用される先行技術のＬＥＤ配置と、本発明の１つまたは複数の実施形態によるＬＥＤ配置との比較を示した図である。
【０１４４】
図６Ａの例では、先行技術のＢＬＵモジュール６００は、ＬＥＤ６０２ａ〜ｌの発光側の縦横比が低いことを前提とすると、ＢＬＵ６０４を照射するために１２個のＬＥＤ６０２ａ〜ｌを必要としうる。１つまたは複数のＬＥＤ６０２ａ〜ｌより発生する光ビーム６０６のプロファイルは、比較的狭く、短くなりうる。
【０１４５】
これとは対照的に、図６Ｂの例では、（ＢＬＵ６０６と同じ厚さと特性とを有する）ＢＬＵ６５６を照射するために本発明の１つまたは複数の実施形態により構成されたＢＬＵモジュール６５０は、ＬＥＤ６５２ａ〜ｆの発光側の縦横比が高いことを前提とすると、６個のＬＥＤ６５２ａ〜ｆのみしか必要としない。さらに、１つまたは複数のＬＥＤ６５２ａ〜ｆにより発生した光ビーム６５６のプロファイルは、１つまたは複数のＬＥＤ６０２ａ〜ｌにより発生した光ビーム６０６のプロファイルよりも、幅が広く、より長い。例えば、光ビーム６５６の高さ６５６ｙ１・６５６ｙ２は、光ビーム６０６の高さ６０６ｙ１・６０６ｙ２よりもそれぞれ高くすることができる。さらに、光ビーム６５６の長さ６５６ｘも、光ビーム６０６の長さ６０６ｘより長くすることができる。
【０１４６】
上述より明らかなように、本発明の実施例は、照射における応用例（例えば、ＬＣＤのバックライト）のために、より細長いＬＥＤを提供することができる。ＬＥＤの構成を細長くすることにより、本発明の実施形態では、必要とされるＬＥＤの数を少なくすることができ、および／またはＬＣＤパネルの厚さを薄くすることができる。ＬＥＤを有する電子機器の材料および製造コストを低減することができるので有利である。さらに、電子機器の形状因子を最適化することもできる。さらにｎ型ＩＴＯおよびＣＢＬ素子を最適に使用することにより、ＬＥＤ中の電流拡散を改善することができ、ＬＥＤの照射効率を最適化することができるので有利である。この結果、電子機器の電力消費および熱の発生も低減することができる。電子機器の性能や耐久性を改善することができるので有利である。
【０１４７】
さらに、コストがかかり時間もかかる機械的な分離技術（例えば、研削またはスクライビング）を用いる代わりに、ＬＥＤを化学的に分離することにより、本発明の実施形態には、以下の利点もありうる。
【０１４８】
１．プロセス収率の改善。本発明の実施形態は、互いに連結されているデバイスを分離するために、物理的な磨耗作用または材料を除去するための熱を不要としうる。複数層を堆積させたウェハーを処理用の化学物質中に浸すことにより、複数のウェハーを一度に分離することができる。したがって、処理されるウェハーの数に限界はない。デバイス分離プロセス収率を、９５％にまで高くすることができる。生産性も顕著に改善されうる。
【０１４９】
２．デバイス性能の改善。本発明の実施形態では、機械的なプロセスの代わりに、１つまたは複数の化学的なプロセスを用いているので、デバイス分離後のデバイスの劣化を防ぐことができる。本発明の実施形態では、化学的アニールによるドライエッチングプロセス時の、応力蓄積も低下させることができる。
【０１５０】
３．コスト節約。本発明は、高価な資本設備投資を必要とせず、安価な剥離またはエッチング化学物質を、安価な薬浴と共に必要としうるのみである。本発明の１つまたは複数の実施形態によれば、処理能力は、従来の方法に比べて何倍にもなりえ、ウェハー毎のプロセスコストは、従来の方法に比べるとわずかになると見積もられうる。
【０１５１】
本発明は、いくつかの実施形態の観点から説明したが、本発明の構成に入る変更、置換および等価物が存在する。本発明の方法および装置を実装する多くのこれに代わる方策が存在することにも留意するべきである。さらに、本発明の実施形態は、他の応用例にも利用可能である。要約は、ここで便宜上設けられうるのであり、語数の制限により、したがって読みやすさを追求して書かれており、請求項の範囲を限定するために採用されるべきではない。これゆえに、以下の添付の請求項は、本発明の真の精神および範囲内に入るこのようなすべての変更、置換および等価物を含むものとして解釈されることを意図しうる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
2010529658.tif 000008
【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図２Ｌ】
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【図２Ｍ】
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【図２Ｎ】
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【図２Ｏ】
2010529658.tif 000018
【図２Ｐ】
2010529658.tif 000019
【図２Ｑ】
2010529658.tif 000020
【図２Ｒ】
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【図２Ｓ】
2010529658.tif 000022
【図２Ｔ】
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【図２Ｕ】
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【図２Ｖ】
2010529658.tif 000025
【図２Ｗ】
2010529658.tif 000026
【図３】
2010529658.tif 000027
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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