(57)【要約】  厚い金属ピラーが、発光ダイの上に、これらのダイがなおもそれらの支持ウェハ上にある間に形成される。各ダイ上のピラー間の空間を充填するように成形材料が設けられ、ピラーの上にコンタクトパッドが形成される。金属ピラーは、これらのコンタクトパッドと各発光ダイの電気コンタクトとの間の電気接触を提供する。金属ピラーは、各ダイの上部金属層の上に形成されることができ、この上部金属層は、ダイ内の個々の素子への接続を提供するようにパターニングされ得る。
2015519011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発光構造を形成し、該発光構造は、Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域と、前記Ｎ領域及び前記Ｐ領域へのコンタクトとを含み、
前記Ｎ領域への前記コンタクトに結合された少なくとも１つの第１の金属セグメントと、前記Ｐ領域への前記コンタクトに結合された少なくとも１つの第２の金属セグメントとを形成し、
３つ以上の複数の金属ピラーを形成し、少なくとも第１の金属ピラーは前記第１の金属セグメントに結合され、少なくとも第２の金属ピラーは前記第２の金属セグメントに結合され、
前記金属ピラー間の空間を占有する充填材料を形成し、且つ
前記第１の金属ピラーに結合された第１の金属パッドと、前記第２の金属ピラーに結合された第２の金属パッドとを形成し、前記第１及び第２の金属パッドは、前記第１及び第２の金属ピラーを介して前記Ｎ領域及びＰ領域への外部接続を提供するように配置される、
ことを有する方法。
【請求項２】
前記発光構造は、前記基板上に形成される複数の発光構造のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の発光構造はストリートによって互いに隔てられ、当該方法は、前記ストリートを切断することによって個々の発光デバイスを形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の発光構造を前記基板から分離することを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の発光構造を前記基板から分離することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記発光構造は複数の発光素子を含み、当該方法は、前記発光素子のうちの少なくとも２つを相互接続する少なくとも１つの第３の金属セグメントを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の金属ピラーのうちの１つ以上は非アクティブであり、前記発光構造の動作中、該非アクティブなピラーに電流は流れない、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記充填材料は、前記Ｐ領域の熱膨張係数と有意に異ならない熱膨張係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の金属ピラーが、前記第１の金属パッドと前記第１の金属セグメントとの間の結合を提供し、複数の他の金属ピラーが、前記第２の金属パッドと前記第２の金属セグメントとの間の結合を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域を有し、且つ前記Ｎ領域への第１のコンタクトと前記Ｐ領域への第２のコンタクトとを含む発光構造と、
少なくとも４つの複数の金属ピラーであり、少なくとも第１のピラーが前記第１のコンタクトに結合され、少なくとも第２のピラーが前記第２のコンタクトに結合されている、複数の金属ピラーと、
前記ピラー間の空間を占有する充填材料と、
それぞれ前記第１のピラー及び第２のピラーに結合されて、前記第１及び第２のピラーを介して前記Ｎ領域及びＰ領域への外部結合を提供する第１のパッド及び第２のパッドと、
を有する発光デバイス。
【請求項１１】
前記充填材料は、前記Ｐ領域の熱膨張係数と有意に異ならない熱膨張係数を有する、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記複数の金属ピラーのうちの１つ以上は非アクティブであり、前記発光構造の動作中、該非アクティブなピラーに電流は流れない、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
複数のピラーが、前記第１のパッドと前記第１のコンタクトとの間の結合を提供し、複数の他の金属ピラーが、前記第２のパッドと前記第２のコンタクトとの間の結合を提供する、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１４】
前記発光構造は複数の発光素子を含み、当該発光デバイスは、前記発光素子のうちの少なくとも２つを相互接続する少なくとも１つの金属セグメントを含む、請求項１０に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
基板と、
前記基板上の複数の発光構造であり、各発光構造が、
Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域を有し、且つ前記Ｎ領域への第１のコンタクトと前記Ｐ領域への第２のコンタクトとを含む発光構造と、
少なくとも４つの複数の金属ピラーであり、少なくとも第１のピラーが前記第１のコンタクトに結合され、少なくとも第２のピラーが前記第２のコンタクトに結合されている、複数の金属ピラーと、
前記ピラー間の空間を占有する充填材料と、
それぞれ前記第１のピラー及び第２のピラーに結合されて、前記第１及び第２のピラーを介して前記Ｎ領域及びＰ領域への外部結合を提供する第１のパッド及び第２のパッドと
を含む、複数の発光構造と、
を有するウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイス、特に、支持サブマウントを必要としない自己支持形のチップスケール発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜発光デバイスは、一般に、ウェハ上に形成され、個々のダイへとダイシング／個片化され、そしてサブマウント構造上にマウントされる。サブマウントは、個々のダイを支持するのに必要なサポートと、外部電源を発光ダイに結合することを可能にする電気回路とを提供する。サブマウント構造は一般に、複数の発光デバイスのホストとなり、且つ例えば蛍光体コーティング及び封止などの効率的な更なる処理を提供するように構成される。その後にサブマウント構造がスライス／ダイシングされて、ランプ内に配置されたり印刷回路基板に取り付けられたり等々されることが可能な個々の（個片化された）発光デバイスが提供される。
【０００３】
個片化された発光デバイスは、輝度を高めたり、複数の色を混合したものを作り出したり、等々するために、複数の発光素子を含み得る。そのようなデバイスの増大するサイズ及び複雑さは、チップスケール製造技術の開発をもたらしてきた。チップスケール製造技術では、複数の素子を相互接続するのに必要であるとともにそれらの素子への外部接続を提供する回路を、発光デバイスを形成する半導体チップが含み、それにより、サブマウントに含められる必要があり得る機構が単純化される。
【０００４】
サブマウントの使用は、個々のダイが、ウェハから個片化され、サブマウント上に正確にピックアンドプレースされ、そして、典型的にははんだ付けを介して、サブマウント構造に固定されることを必要とする。個々のダイをサブマウント構造上に固定することに関わるプロセスに起因して、なおもウェハ上にあるダイ上で実行されることが可能な処理は限られたものとなり得る。
【０００５】
さらに、サブマウント構造からの発光デバイスの個片化は、サブマウントが提供する構造的支持によって妨げられ得る。スライス装置は、サブマウントを貫いて切断することができなければならず、更なるプロセスを通して一群の発光デバイスを構造的に支持するのに十分な厚さ及び／又は剛性のサブマウントは、非構造的なサポートよりも、スライスするのが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光デバイスをサブマウント構造上にマウントする必要を回避することができると有利である。また、自己支持形の発光デバイスを作り出すウェハスケールプロセスを提供することができると有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの関心事のうちの１つ以上を、より良く解決するため、本発明の一実施形態において、厚い金属ピラーが、発光ダイの上に、これらのダイがなおもそれらの支持ウェハ上にある間に形成される。各ダイ上のピラー間の空間を充填するように成形材料が設けられ、ピラーの上にコンタクトパッドが形成される。金属ピラーは、これらのコンタクトパッドと各発光ダイの電気コンタクトとの間の電気接触を提供する。金属ピラーは、各ダイの金属層の上に形成されることができ、この金属層は、ダイ内の個々の素子への接続を提供するようにパターニングされ得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
以下の図を含む添付図面を参照して、例として、本発明を更に詳細に説明する。
【図１Ａ】成形材料に埋め込まれた金属ピラーの使用によって自己支持している発光デバイスの一例を示す図である。
【図１Ｂ】成形材料に埋め込まれた金属ピラーの使用によって自己支持している発光デバイスの一例を示す図である。
【図１Ｃ】成形材料に埋め込まれた金属ピラーの使用によって自己支持している発光デバイスの一例を示す図である。
【図２Ａ】自己支持を提供する金属ピラーによって自己支持形デバイスのコンタクトパッドと発光ダイとの間のコンタクトを支援する金属層セットの一例を示す図である。
【図２Ｂ】自己支持を提供する金属ピラーによって自己支持形デバイスのコンタクトパッドと発光ダイとの間のコンタクトを支援する金属層セットの一例を示す図である。
【図２Ｃ】自己支持を提供する金属ピラーによって自己支持形デバイスのコンタクトパッドと発光ダイとの間のコンタクトを支援する金属層セットの一例を示す図である。
【図３Ａ】発光ダイの素子同士の間の接続を支援する金属層セットのパターニングの一例を示す図である。
【図３Ｂ】発光ダイの素子同士の間の接続を支援する金属層セットのパターニングの一例を示す図である。
【図３Ｃ】発光ダイの素子同士の間の接続を支援する金属層セットのパターニングの一例を示す図である。
【図３Ｄ】発光ダイの素子同士の間の接続を支援する金属層セットのパターニングの一例を示す図である。
【図４】成形材料に埋め込まれて自己支持を提供する金属ピラーを含んだ自己支持形の発光デバイスの製造のためのフロー図の一例を示す図である。
【０００９】
図面全体を通して、同様あるいは対応する機構又は機能は、同じ参照符号で指し示す。図面は、例示目的で含められたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明においては、限定ではなく説明の目的で、本発明の概念の完全なる理解を提供するために、例えば特定のアーキテクチャ、インタフェース、技術などの具体的詳細事項を説明する。しかしながら、当業者に明らかなように、本発明は、これらの具体的詳細事項からは逸脱した他の実施形態でも実施され得るものである。同様に、本明細書の文章は、図面に示される実施形態例に向けられたものであり、請求項に係る発明に、請求項に明示的に含められた限定以外の限定を加えるものではない。単純化及び明瞭化の目的のため、不要な詳細事項で本発明の説明を不明瞭にしないよう、周知のデバイス、回路及び方法についての詳細な説明は省略することとする。
【００１１】
図１Ａ−１Ｃは、成形材料（成形コンパウンド）１８０に埋め込まれた金属ピラー（柱状物）１６０Ａ、１６０Ｂを用いて自己支持している一例に係る発光デバイス１００を示している。
【００１２】
デバイス１００は、典型的にはサファイア又はその他のウェハである基板１１０上に形成されている。１つのデバイス１００のみが示されているが、基板１１０は典型的に何百個というデバイス１００を支持し得る。従来からのプロセスにて、Ｎ型領域（Ｎ領域）とＰ型領域（Ｐ領域）との間に挟まれた活性領域を有する発光構造が、基板上に成長される。デバイス例１００においては、基板１１０上にＮ領域１２０が成長され、続いて、発光領域１３０及びＰ型領域（Ｐ領域）１４０が形成されている。図示及び理解の容易さのために省略しているが、これらの領域１２０、１３０、１４０は各々、一組の層（レイヤのセット）を含み得る。他の例において、Ｐ領域１４０が基板上に成長されて、Ｐ領域１４０の上に活性層１３０及びＮ領域１２０が形成されてもよい。
【００１３】
この半導体構造は、それぞれＰ領域１４０及びＮ領域１２０への電気接触を提供するコンタクト１５０Ａ及び１５０Ｂを含んでいる。Ｎ領域１２０への接触は、活性領域１３０及びＰ領域１４０を貫いて延在し且つこれらから絶縁された１つ以上のビア１５５によって提供されている。絶縁層１４５がまた、Ｎコンタクト１５０ＢをＰ領域１４０からアイソレート（絶縁分離）している。
【００１４】
この実施形態例において、複数の金属ピラー１６０ＡがＰコンタクト１５０Ａの上に形成され、複数の金属ピラー１６０ＢがＮコンタクト１５０Ｂの上に形成されている。成形材料１８０が、以下ではピラー１６０と総称するピラー１６０Ａ、１６０Ｂの間の空間を充填することで、これらのピラー１６０によって提供される構造的支持を弱めてしまい得るものであるピラー１６０の横方向の歪みを阻止している。ピラー１６０を形成することには、形成されたピラーが構造的に支えとなるものであり且つ電気的及び熱的に伝導性であることを条件として、多様な金属又は合金のうちの何れが使用されてもよく、例えば、銅、ニッケル、金、パラジウム、ニッケル銅合金、又はその他の合金のピラーなどが使用され得る。
【００１５】
ピラーは、各図において円形断面を有するように示されているが、当業者が認識するように、他の断面も実現可能であり、そのうちの一部は更なる構造的支持を提供し得る。ピラー１６０の断面、高さ、分布及び密度は、かなり恣意的である。そして、従来からの構造分析システムを用いて、これらのデバイスが後続プロセスで自己支持することを成形材料１８０と組み合わさって可能にするのに十分な構造が提供されること、また、それが製造可能性及びその他の要因を含む多様な要因に基づいて決定され得ること、を確保し得る。
【００１６】
図１Ｂは、成形材料１８０に埋め込まれた金属ピラー１６０の断面図Ａ−Ａを例示している。ここでは、成形材料１８０は、ピラー１６０間の空間を充填すべく柔軟な形態で適用され且つその後に硬化されることが可能な、如何なる非導電性コンパウンドであってもよい。参照を容易にするため、以下では、金属ピラー１６０間の空間を充填する材料の一般的記述として、用語“充填材料”１８０を使用する。これは、用語‘成形’が従来において解釈され得るままの‘成形材料’と考えてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、一部の実施形態において、充填材料１８０は、その後にビアが金属で充填されて金属ピラー１６０を形成するようにして、金属ピラー１６０が形成される前に形成されてもよい。一部の実施形態において、ピラーは、一連の金属層を設けることによって形成されてもよく、充填材料もピラーの形成中に一連の層として形成されてもよい。
【００１７】
パッド１７０と総称するコンタクトパッド１７０Ａ、１７０Ｂが、それぞれ、ピラー１６０Ａ、１６０Ｂの上に形成あるいは取付けられる。これらのパッド１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ、金属ピラー１６０Ａ、１６０Ｂを介してＰ領域１４０及びＮ領域１２０への外部接続を提供する。
【００１８】
パッド１７０を形成した後、デバイス１００は基板１１０から取り外されることができ、コンパウンド１８０に埋め込まれた金属ピラー１６０が、半導体領域１２０、１３０、１４０への破砕又はその他の損傷を防止するのに十分な機械的構造を提供する。具体的な個片化プロセスに応じて、個々のデバイス１００間の領域（“ストリート”）は、基板１１０の上にあるままでスライスされてもよいし、基板１１０上のデバイス１００の組がまとめて基板１１０から取り外された後にスライスされてもよい。
【００１９】
図１Ｃに示すように、個片化の後、デバイス１００は典型的に‘ひっくり返され’、それにより、パッド１７０が後に、活性領域１３０から放出された光がＮ領域１２０及び／又はデバイス１００のエッジを通って出て行くようにして、印刷回路基板にはんだ付けされること、又はランプ備品内に置かれることが可能にされる。
【００２０】
図示のように、充填材料１８０に埋め込まれたピラー１６０は、例えば、Ｄａｎｉｅｌ  Ａ．Ｓｔｅｉｇｅｒｗａｌｄ、Ｊｅｒｏｍｅ  Ｃ．Ｂｈａｔ、及びＭｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｌｕｄｏｗｉｓｅに対して発行された米国特許第６，８２８，５９６号“ＣＯＮＴＡＣＴＩＮＧ  ＳＣＨＥＭＥ  ＦＯＲ  ＬＡＲＧＥ  ＡＮＤ  ＳＭＡＬＬ  ＡＲＥＡ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＦＬＩｐ−ＣＨＩＰ  ＤＥＶＩＣＥＳ”に開示されているものなどの、別個のサブマウント構造によって提供されるのが典型的である構造的支持及び電気接続を提供する。なお、この文献をここに援用する。しかしながら、デバイス１００が基板１１０上の複数のデバイス１００の中にあるままにして、この支持構造１６０、１８０を形成することにより、個々のデバイス１００の各々をサブマウントに対してピックアンドプレース及び固定する必要が排除される。
【００２１】
また、デバイス１００間のストリートは金属ピラー１６０を含まないので、デバイス１００を個片化するためにこれらのストリートに沿ってスライスすることの困難性は、これらのストリート内に位置し得るコンパウンド１８０又はその他の材料に依存することになる。コンパウンド１８０は、主として、構造物のピラー間の空間を充填するために使用されるに過ぎず、それ自体が、構造的支持を提供するために使用されるものではないので、スライスすることが容易な材料を有することができる。必要に応じて、コンパウンド１８０が設けられる前に、これらのストリートに沿って、より容易に除去可能あるいはスライス可能な別の材料がビルドアップされてもよい。例えば、従来からの除去容易なフォトレジスト材料が、これらのストリートに沿ってビルドアップされ、且つその後に除去されて、領域１２０、１３０、１４０の比較的薄い構造を貫いて楽にスライスされるようにし得る。
【００２２】
２０１１年１２月８日に出願された同時係属中のＡｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｎｉｃｋｅｌ、Ｊｉｍ  Ｌｅｉ、Ａｎｎｅｌｉ  Ｍｕｎｋｈｏｌｍ、Ｇｒｉｇｏｒｉｙ  Ｂａｓｉｎ、Ｓａｌ  Ａｋｒａｍ、及びＳｔｅｆａｎｏ  Ｓｃｈｉａｆｆｉｎｏの米国特許出願第６１／５６８，２９７号“ＦＯＲＭＩＮＧ  ＴＨＩＣＫ  ＭＥＴＡＬ  ＬＡＹＥＲＳ  ＯＮ  Ａ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ”に開示されているような、コンタクト１５０Ａ、１５０Ｂの各々上への厚い金属層の形成を含む他の技術を用いて、自己支持形の発光デバイスを提供することもできる。なお、この文献をここに援用する。しかしながら、２つの隙間のない厚い金属パッドに代えて、パッド１７０を支持する複数の、少なくとも４つのピラー１６０を使用することは、隙間のない金属パッドとＰ領１４０との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の差によって生じる可能性のある歪み及びダメージを実質的に抑制し得る。ピラー１６０間の充填材料１８０の使用は、Ｐ領域１４０と同様の熱特性を有しながら、より大きい柔軟性をも有することで、異なるＣＴＥ及びその他の要因によって生じる熱応力に耐えるような、コンパウンド１８０の選択を可能にする。
【００２３】
図１Ａ−１Ｃの実施形態例は、図示及び理解の容易さのために、かなり単純な構成のデバイス１００を仮定している。しかしながら、当業者が認識するように、一部の実施形態において、このような単純な構成を使用することができることは、存在しないこともあり、あるいは実現にコストが掛かり過ぎることもある。例えば、大型の発光デバイスにおいては、特に、最近の発光デバイスの複雑性及びサイズが増大していることに鑑みるに、たとえビア１５５がＮパッド１７０Ｂの直下に位置すると仮定しても、単一のビア１５５を用いてＮ領域１２０をコンタクト１５０Ｂに結合することが実現可能でないことがある。
【００２４】
発光デバイスの能力が増すにつれて、そのような能力を提供するために使用される構造の複雑性も増す。例えば、発光デバイスは、複数の個別の発光素子、又は大きい面積を占有する１つの発光素子を含み得る。そのようなデバイスにおいては、各発光領域１３０全体での均一な電流分布が好ましく、Ｎ領域１２０へのコンタクトが左側にあり且つＰ領域へのコンタクトが右側にあるという図１Ａ−１Ｃのデバイスの不均一構造は好ましくないものとなり得る。
【００２５】
図２Ａ−２Ｃは、図１Ａ−１Ｃの構造より複雑な構造を有する一例に係る発光デバイス２００を示しており、自己支持を提供する金属ピラーによって自己支持形デバイスのコンタクトパッドと発光ダイとの間のコンタクトを支援する金属層の組の一例を含んでいる。
【００２６】
図２Ａの発光デバイス例２００において、Ｎ領域１２０へのコンタクトを提供するビア１５５がＮ領域１２０の全域に分散され、それにより、Ｎ領域１２０を通る電流が実質的に均一であることが確保される。
【００２７】
同様に、Ｐ領域１４０を通る電流も実質的に均一であることを確保するよう、金属コンタクト層２１０がＰ領域１４０全体にわたって延在している。図２Ａ及び２Ｂ（より小さい縮尺にある）は、Ｎ領域ビア１５５がＰコンタクト層２１０を貫いて延在することを可能にする絶縁領域２１５を有した、Ｐコンタクト層２１０を例示している。図２Ａに例示するように、この絶縁２１５はまた、Ｐ領域１４０及び活性領域１３０を貫いて延在する。
【００２８】
絶縁層２２０が、分散されたＮ領域ビア１５５とのコンタクトを金属層２３０Ｂが確立することを可能にするように、Ｐコンタクト層２１０の上に延在している。図２Ｃの例においては、製造の複雑さを最小化するよう、この金属層２３０Ｂは、Ｐコンタクト層２１０へのコンタクトが望まれるところを除いて、デバイス２００の全域にわたって延在している。この例においては、例えばフォトリソグラフィエッチングなどの従来からの技術を用いて絶縁領域２２５が構築され、次いで、金属層が形成されており、絶縁領域２２５が該金属層をＮ金属セグメント（部分）２３０ＢとＰ金属セグメント（部分）２３０Ａとに分離している。
【００２９】
図２Ａに例示するように、Ｐ金属セグメント２３０Ａの上にＰピラー１６０Ａが形成され、Ｎ金属セグメント２３０Ｂの上にＮピラー１６０Ｂが形成される。これらのピラー１６０を形成した後、ピラー１６０間の空間が充填材料１８０で充填される。そして、Ｐピラー１６０Ａ及びＮピラー１６０Ｂの上に、それぞれ、Ｐパッド１７０Ａ及びＮパッド１７０Ｂが形成される。
【００３０】
当業者が認識するように、複数のピラー１６０のうちの一部又は全てが電気接続を提供することなく機械的支持のみを提供する構成を含めて、ピラー、コンタクト層、及びビアなどの多様な構成のうちの何れが使用されてもよい。例えば、パッド１７０間にかなりの空間が存在してもよく、そして、この空間の下に、パッド１７０の何れにも接続されないピラー１６０が形成されてもよい。同様に、複数のピラー１６０のうちの一部は、Ｐ金属セグメント２３０Ａ又はＮ金属セグメント２３０Ｂの何れにも接続されない何らかの領域上に形成されてもよい。
【００３１】
図３Ａ−３Ｄは、電流を導通することに使用されない複数の‘非アクティブ’金属ピラーを含んだ一例に係る発光デバイス３００を示している。参照及び理解を容易にするため、以下では、Ｎ領域１２０、活性領域１３０及びＰ領域１４０を組み合わせたものを、発光構造３１０と称する。
【００３２】
図３Ａ−３Ｄの発光構造例３１０は、Ｐコンタクト及びＮコンタクトとこれらのコンタクト間の非導通領域とを各々が含んだ、複数の個々の発光素子３１０Ａ−３１０Ｌを含むように構成されている。便宜上、各素子３１０Ａ−３１０ＬのＰ及びＮコンタクトを、素子の識別子に適宜（ｐ）又は（ｎ）を続けたものによって識別する。例えば、素子３１０ＡのＰコンタクト及びＮコンタクトはここでは、それぞれ、３１０Ａ（ｐ）及び３１０Ａ（ｎ）として識別される。
【００３３】
デバイス３００の意図する用途に応じて、個々の素子３１０Ａ−３１０Ｌは、多様な構成のうちの何れで配置されてもよい。素子３１０Ａ−３１０Ｌが並列に配置されるべき場合、Ｐ金属層及びＮ金属層は、全てのＰコンタクトを共に、また全てのＮコンタクトを共に接続するように構成され、ピラーが、これらの金属層を外部パッドに結合するように作製され得る。素子３１０Ａ−３１０Ｌの各々が個別に制御可能な一実施形態において、制御のために外部利用可能にされるべき各コンタクトに対してピラーが形成され、素子３１０Ａ−３１０Ｌの各制御可能なコンタクトに対応する各ピラー又は各ピラーセットの上に個々のパッドが形成される。
【００３４】
図３Ａ−３Ｄの例において、素子３１０Ａ−３１０Ｌは直列に配置される。従って、隣接し合う素子３１０のＮコンタクトとＰコンタクトとを共に結合するセグメント３５５Ａ−３５５Ｋを有するように金属層が形成される。例えば、金属セグメント３５５Ａは素子３１０ＡのＰコンタクト３１０Ａ（ｐ）を素子３１０ＢのＮコンタクト３１０Ｂ（ｎ）に結合し、セグメント３５５Ｄは３１０Ｄ（ｐ）を３１０Ｅ（ｎ）に結合し、セグメント３５５Ｋは３１０Ｋ（ｐ）を３１０Ｌ（ｎ）に結合する。
【００３５】
この直列接続の先頭及び末端において、セグメント３５０Ａが３１０Ａ（ｎ）に結合され、３５０Ｂが３１０Ｌ（ｐ）に結合される。セグメント３５０Ａと３５０Ｂとの間への好適な電圧の印加が、電流に一連の素子３１０Ａ−３１０Ｌを貫いて流れさせ、結果として、発光素子３１０Ａ−３１０Ｌの各々から光が放出される。
【００３６】
製造の複雑さを最小化するため、隣接し合う素子３１０Ａ−３１０ＬのＮ及びＰコンタクトに結合されるアクティブセグメント３５５Ａ−３５５Ｋが形成されるときに、各素子３１０Ａ−３１０ＬのＮコンタクトとＰコンタクトとの間の非導通領域又は何らかのその他の非導通領域に、その上に非アクティブピラーが形成され得るシード層として機能するよう、素子３１０Ａ−３１０Ｌに結合されない非アクティブな金属セグメント３５２も形成される。
【００３７】
素子３１０Ａ−３１０Ｌの直接接続のこの例においては、アクティブセグメント３５０Ａ及び３５０Ｂの上に形成されるピラー３６０Ａ及び３６０Ｂのみがアクティブピラーであり、それぞれ、３１０Ａ（ｎ）及び３１０Ｌ（ｐ）を介して発光構造に結合される。その他のピラー３５２の各々は、発光素子３１０Ａ−３１０Ｌの何れにも接続されないので、非アクティブピラーである。
【００３８】
アクティブピラー３６０Ａ、３６０Ｂは、印刷回路基板又はその他のランプ要素への後のマウントを容易にする大きさ及び位置にされ得る外部パッド３７０Ａ及び３７０Ｂに結合される。例えば、比較的大きく離間された大きいパッドを作製することによって、デバイス３００を印刷回路基板又はその他の備品に対して配置して取り付けるのに要求される精度が実質的に低減され得る。
【００３９】
図３Ａ−３Ｄの例は各素子３１０Ａ−３１０Ｌに単一のピラーを示しているが、当業者が認識するように、ピラー数と発光素子数との間に多対一又は一対多の関係が存在してもよい。例えば、素子３１０Ａ−３１０Ｌの各々が独立に制御可能にされる場合、これらの素子の各々のＮコンタクト及びＰコンタクトの各々への結合を提供するように、少なくとも２つのアクティブピラーが各素子３１０Ａ−３１０Ｌに形成される。
【００４０】
この図３Ａ−３Ｄのデバイス例３００に示されるように、通常は従来のサブマウントによって提供されるものであるデバイス群を直列に接続する相互接続回路３５５Ａ−３５５Ｋを、ウェハスケールレベルでの支持構造の形成に含めることができ、それにより、この相互接続回路を設けるためにそのようなサブマウントを作製する必要が排除される。
【００４１】
図４は、充填材料に埋め込まれて自己支持を提供する金属ピラーを含んだ自己支持形の発光デバイスの製造のためのフロー図の一例を示している。
【００４２】
４１０にて、ウェハ上に複数の発光構造が形成される。これらの構造は、従来からの技術を用いて形成されることができ、各発光構造内に複数の発光素子を形成することを含み得る。これらの発光構造は、個片化された発光デバイスへと構造体をスライス／ダイシングすることを支援するレーンすなわちストリートによって、互いに隔てられ得る。これらの発光構造は各々、Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域を含むとともに、該構造に電流を供給するためのＮ領域及びＰ領域へのアクセス可能なコンタクトを含む。
【００４３】
４２０にて、各発光構造のコンタクトに金属ピラーを結合することを支援するよう、１つ以上の金属層が形成される。この金属層は、発光構造内の素子を相互接続する回路を含むことができるとともに、発光構造の素子に結合されない非アクティブセグメントを含み得る。
【００４４】
４３０にて、複数の金属ピラーが形成される。上述の１つ以上の金属層が、これらの金属ピラーを形成するためのシード層を形成し得るが、非金属表面の上に非アクティブピラーが形成されてもよい。１つ以上のピラーがＰ領域へのコンタクトに接続され、１つ以上のピラーがＮ領域へのコンタクトに接続され得る。発光構造が複数の独立制御可能な発光素子を含む場合、制御可能な発光素子の１つ以上のコンタクトに１つ以上のピラーが接続され得る。
【００４５】
４４０にて、ピラー間の空間を充填するように充填材料が設けられる。この充填材料は、形成されたピラーの間を、ピラーを歪ませることなく、該充填材料が流れることを可能にする粘性と、ピラーの後の歪みを防止するような、硬化された形態での堅さと、を有する如何なる材料であってもよい。このコンパウンドは、後のプロセス又は処理における熱応力を最小化するため、Ｐ領域の熱膨張係数（ＣＴＥ）に近いＣＴＥを有するように選択され得る。このコンパウンドは、ピラーを覆うように形成され、その後、マイクロブラスト工法又はその他同様な削り技法を用いて、ピラーをパッドに結合することを可能にするのに十分な量のピラーを露出させるように処理され得る。
【００４６】
上述のように、金属ピラーを形成し且つピラー間の空間を充填するこの特定のシーケンスは、何れの順序で行われてもよい。すなわち、一部の実施形態において、その中に金属ピラーが形成される開口を有するように充填材料が形成されてもよい。充填材料は、ピラーが実際に形成されるのが何時であるかに拘わらず、ピラー間の空間を占有するように形成される。
【００４７】
４５０にて、発光構造のコンタクトに結合されたピラーにパッドが取り付けられる。一般的に２つのパッドが設けられるが、発光構造が複数のコンタクトを含む場合、更なるパッドが設けられてもよい。発光構造上でのパッドの大きさ及び配置は、個片化された発光デバイスの印刷回路基板又はその他のランプ備品へのマウントを容易にするように選定され得る。
【００４８】
４６０にて、従来からのウェハ分離（デタッチメント）技術を用いて、発光構造がウェハから分離される。発光構造はこの段階で、充填材料に埋め込まれた金属ピラーを含んでいるので、このプロセス及び後続プロセスにおける発光構造の発光領域の損傷の虞は最小限である。
【００４９】
４７０にて、発光構造が、該構造を隔てるストリートに沿ってスライスされ、それにより、外部電源への接続用のパッドを備えた、個々の（個片化された）自己支持形発光デバイスが形成される。上述のように、発光構造は、なおもウェハ上にある間にスライスされて、ウェハから分離されるときに個片化されてもよい。
【００５０】
４８０にて、必要に応じて、発光デバイスが更に処理される。この更なる処理は、１つ以上の蛍光体層を設けることや、例えばガラス又はエポキシの半球体でデバイスを封止すること等々を含み得る。
【００５１】
図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的なものではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示の実施形態に限定されるものではない。開示の実施形態へのその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。
【図１Ａ】
2015519011.tif 000003
【図１Ｂ】
2015519011.tif 000004
【図１Ｃ】
2015519011.tif 000005
【図２Ａ】
2015519011.tif 000006
【図２Ｂ】
2015519011.tif 000007
【図２Ｃ】
2015519011.tif 000008
【図３Ａ】
2015519011.tif 000009
【図３Ｂ】
2015519011.tif 000010
【図３Ｃ】
2015519011.tif 000011
【図３Ｄ】
2015519011.tif 000012
【図４】
2015519011.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月9日(2014.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に発光構造を形成し、該発光構造は、Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域と、前記Ｎ領域及び前記Ｐ領域へのコンタクトとを含み、
前記Ｎ領域への前記コンタクトに結合された少なくとも１つの第１の金属セグメントと、前記Ｐ領域への前記コンタクトに結合された少なくとも１つの第２の金属セグメントとを形成し、
３つ以上の複数の金属ピラーを形成し、少なくとも第１の金属ピラーは前記第１の金属セグメントに結合され、少なくとも第２の金属ピラーは前記第２の金属セグメントに結合され、
前記金属ピラー間の空間を占有する充填材料を形成し、且つ
前記第１の金属ピラーに結合された第１の金属パッドと、前記第２の金属ピラーに結合された第２の金属パッドとを形成し、前記第１及び第２の金属パッドは、前記第１及び第２の金属ピラーを介して前記Ｎ領域及びＰ領域への外部接続を提供するように配置される、
ことを有し、
前記発光構造は複数の発光素子を含み、当該方法は、前記発光素子のうちの少なくとも２つを相互接続する少なくとも１つの第３の金属セグメントを形成することを含む、
方法。
【請求項２】
前記発光構造は、前記基板上に形成される複数の発光構造のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の発光構造はストリートによって互いに隔てられ、当該方法は、前記ストリートを切断することによって個々の発光デバイスを形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の発光構造を前記基板から分離することを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の発光構造を前記基板から分離することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の金属ピラーのうちの１つ以上は非アクティブであり、前記発光構造の動作中、該非アクティブなピラーに電流は流れない、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記充填材料は、前記Ｐ領域の熱膨張係数と有意に異ならない熱膨張係数を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
複数の金属ピラーが、前記第１の金属パッドと前記第１の金属セグメントとの間の結合を提供し、複数の他の金属ピラーが、前記第２の金属パッドと前記第２の金属セグメントとの間の結合を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域を有し、且つ前記Ｎ領域への第１のコンタクトと前記Ｐ領域への第２のコンタクトとを含む発光構造と、
少なくとも４つの複数の金属ピラーであり、少なくとも第１のピラーが前記第１のコンタクトに結合され、少なくとも第２のピラーが前記第２のコンタクトに結合されている、複数の金属ピラーと、
前記ピラー間の空間を占有する充填材料と、
それぞれ前記第１のピラー及び第２のピラーに結合されて、前記第１及び第２のピラーを介して前記Ｎ領域及びＰ領域への外部結合を提供する第１のパッド及び第２のパッドと、
を有し、
前記複数の金属ピラーのうちの１つ以上は非アクティブであり、前記発光構造の動作中、該非アクティブなピラーに電流は流れない、
発光デバイス。
【請求項１０】
前記充填材料は、前記Ｐ領域の熱膨張係数と有意に異ならない熱膨張係数を有する、請求項９に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
複数のピラーが、前記第１のパッドと前記第１のコンタクトとの間の結合を提供し、複数の他の金属ピラーが、前記第２のパッドと前記第２のコンタクトとの間の結合を提供する、請求項９に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記発光構造は複数の発光素子を含み、当該発光デバイスは、前記発光素子のうちの少なくとも２つを相互接続する少なくとも１つの金属セグメントを含む、請求項９に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
基板と、
前記基板上の複数の発光構造であり、各発光構造が、
Ｎ領域とＰ領域との間に挟まれた活性領域を有し、且つ前記Ｎ領域への第１のコンタクトと前記Ｐ領域への第２のコンタクトとを含む発光構造と、
少なくとも４つの複数の金属ピラーであり、少なくとも第１のピラーが前記第１のコンタクトに結合され、少なくとも第２のピラーが前記第２のコンタクトに結合されている、複数の金属ピラーと、
前記ピラー間の空間を占有する充填材料と、
それぞれ前記第１のピラー及び第２のピラーに結合されて、前記第１及び第２のピラーを介して前記Ｎ領域及びＰ領域への外部結合を提供する第１のパッド及び第２のパッドと
を含む、複数の発光構造と、
前記複数の発光構造のうちの少なくとも２つを相互接続する少なくとも１つの金属セグメントと、  を有するウェハ。
【国際調査報告】
2015519011.tif 000014
2015519011.tif 000015
2015519011.tif 000016