(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型領域と、
光を放出するように構成された活性領域と、
ｐ型領域と、
を順次に積層した半導体発光装置であって、
前記ｐ型領域が、前記活性領域の中へと伸びる少なくとも一つの伸長部を含み、
前記ｐ型領域が頂部表面を有し、
前記活性化領域の中への少なくとも一つの伸長部が、前記頂部表面の第一の部分から伸びたｐ型ドーパントの拡散部分又はインプラントであり、
前記頂部表面の前記第一の部分の間の第二の部分には、前記活性化領域の中への伸長部がなく、
前記装置は更に、前記伸長部の間の前記ｐ型領域の部分に半導体層を具備し、該半導体層は意図的にドープされていない装置。
【請求項２】
ｎ型領域と、
光を放出するように構成された活性領域と、
ｐ型領域と、
を順次に積層した半導体発光装置であって、
前記ｐ型領域が、前記活性領域の中へと伸びる少なくとも一つの伸長部を含み、
前記ｐ型領域が頂部表面を有し、
前記活性領域の中への少なくとも一つの伸長部が、前記頂部表面の第一の部分から伸びたｐ型ドーパントの拡散部分又はインプラントであり、
前記頂部表面の前記第一の部分の間の第二の部分は、前記活性領域の中への伸長部を伴っておらず、
前記装置は更に、前記伸長部の間の前記ｐ型領域の部分に半導体層を具備し、該半導体層は、前記ｐ型領域におけるバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記ｎ型領域、前記活性領域及び前記ｐ型領域は、順次に積層されてなる装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記活性領域が少なくとも一つのＩＩＩ族−窒化物層を含んでなる装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記活性領域が、少なくとも一つのバリア層によって分離された少なくとも二つの量子井戸層を含んでなる装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記伸張部が、前記量子井戸層の少なくとも一つを貫通する装置。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記伸長部が２５０ｎｍ〜１０００ｎｍの幅を有する装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記活性領域が前記ｎ型領域に隣接しており、前記伸長部が、前記ｎ型領域の１００ｎｍ内にまで前記活性領域を貫通して伸びている装置。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記伸長部が２００ｎｍ〜１０００ｎｍの深ささを有する装置。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記伸長部が４００ｎｍ〜６００ｎｍの深さを有する装置。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記少なくとも一つの伸長部が第一の伸長部であり、前記装置は更に、前記活性領域の中へと伸びる第二の伸長部を具備していて、前記第一の伸長部および第二の伸長部が０．３〜１０ミクロンだけ離間している装置。
【請求項１２】
請求項１又は２に記載の装置であって、前記少なくとも一つの伸長部が第一の伸長部であり、前記装置は更に、前記活性領域の中に伸びる第二の伸長部を具備していて、前記第一の伸長部および第二の伸長部が１〜３ミクロンだけ離間している装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の装置であって、前記半導体層は、意図的にドープされないＧａＮである装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の装置であって、前記半導体層がＡｌＧａＮである装置。
【請求項１５】
請求項１又は２に記載の装置であって、更に、
前記ｎ型領域および前記ｐ型領域に電気的に接続された、第一および第二のコンタクトと
前記第一および第二のコンタクトに電気的に接続されたリードと
前記活性領域を覆って配置された透明なカバーと
を具備する装置。
【請求項１６】
下側のｎ型領域と上側のｐ型領域の間に活性領域が積層され、該活性領域が少なくとも一つのＩＩＩ族−窒化物層を具備する半導体構造を形成することと、
前記活性領域の中へと伸びるｐ型領域の伸長部を形成することと、
を含み、
前記ｐ型領域が頂部表面を有し、
前記活性化領域の中への少なくとも一つの伸長部が、前記頂部表面の第一の部分から伸びたｐ型ドーパントの拡散部分又はインプラントであり、
前記頂部表面の前記第一の部分の間の第二の部分には、前記活性化領域の中への伸長部がなく、
前記半導体構造は更に、前記伸長部の間の前記ｐ型領域の部分に半導体層を具備し、該半導体層は意図的にドープされていない方法。
【請求項１７】
下側のｎ型領域と上側のｐ型領域の間に活性領域が積層され、該活性領域が少なくとも一つのＩＩＩ族−窒化物層を具備する半導体構造を形成することと、
前記活性領域の中へと伸びるｐ型領域の伸長部を形成することと、
を含み、
前記ｐ型領域が頂部表面を有し、
前記活性領域の中への少なくとも一つの伸長部が、前記頂部表面の第一の部分から伸びたｐ型ドーパントの拡散部分又はインプラントであり、
前記頂部表面の前記第一の部分の間の第二の部分は、前記活性領域の中への伸長部を伴っておらず、
前記半導体構造は更に、前記伸長部の間の前記ｐ型領域の部分に半導体層を具備し、該半導体層は、前記ｐ型領域におけるバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の方法であって、前記伸長部を形成することが、
前記活性領域の少なくとも一部にピット欠陥を成長させることと
前記ピット欠陥の中を充填するｐ型材料を与えることと
を含んでなる方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記ｐ型材料を提供する前に、更に、前記ピット欠陥をエッチングすることを含んでなる方法。
【請求項２０】
請求項１６又は１７に記載の方法であって、前記伸長部を形成することは、前記活性領域の一部の中にｐ型ドーパントを拡散させることを含んでなる方法。
【請求項２１】
請求項１６又は１７に記載の方法であって、前記伸長部を形成することは、前記活性領域の一部の中にｐ型ドーパントをインプラントすることを含んでなる方法。
【請求項２２】
請求項１６又は１７に記載の方法であって、前記伸長部を形成することは、
前記活性領域の一部をエッチング除去することと
前記エッチングされた部分を充填するｐ型領域を提供することと
を含んでなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置の発光領域に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）、共鳴キャビティー発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、縦型キャビティーレーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）、およびエッジ発光レーザを含む半導体発光装置は、現在入手可能な最も効率的な光源のうちに含まれる。可視スペクトルの全体に亘って動作できる高輝度発光装置の製造において、現在興味が持たれている重要な系には、ＩＩＩ−Ｖ半導体、特に、ＩＩＩ族−窒化物材料とも称されるガリウム、アルミニウム、インジウム、および窒素の二元系、三元系、四元系合金が含まれる。典型的には、ＩＩＩ族−窒化物発光装置は、有機金属化学的気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）、または他のエピタキシャル技術によって、異なる組成および異なるドーパント濃度の半導体層のスタックを、サファイヤ、炭化珪素、ＩＩＩ族−窒化物、または他の適切な基板上にエピタキシャル成長させることによって製造される。このスタックは、屡々、前記基板を覆って形成された例えばＳｉをドープした１以上のｎ型層と、該ｎ型層を覆って形成された発光領域または活性領域と、該活性領域を覆って形成された例えばＭｇをドープされた１以上のｐ型層とを含んでいる。導電性基板上に形成されたＩＩＩ族−窒化物装置は、当該装置の反対側に形成されたｐ型およびｎ型のコンタクトを有してよい。ＩＩＩ族−窒化物装置は、屡々サファイアのような絶縁基板上に作製され、両方のコンタクトが装置の同じ側に形成される。このような装置は、光がコンタクトを通して抽出され（エピタキシー・アップ装置として知られる）、またはコンタクトとは反対側の装置表面を通して抽出される（フリップチップ装置として知られる）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高電流密度で効率的に動作するＩＩＩ族−窒化物発光装置が、当該技術において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態に従えば、半導体発光装置は、活性領域、ｎ型領域、および活性領域の中へと伸びる部分を含んだｐ型領域を含んでいる。幾つかの実施形態において、活性領域は、バリア層によって離間された複数の量子井戸を含んでおり、また前記ｐ型伸長部は、該量子井戸層の少なくとも一つを貫通している。幾つかの実施形態において、前記ｐ型領域は、活性領域の中に伸びる複数の伸長部分を含んでおり、これら伸長領域は２５０ｎｍの最小幅を有し、０．３〜１０ミクロンだけ離間している。
【０００５】
幾つかの実施形態において、前記活性領域の中へのｐ型領域の伸長は、個々の量子井戸の中への直接のホール注入経路を提供することによって、活性領域の複数の量子井戸の中へのキャリアの均一な充填を提供する。このような複数の量子井戸の均一な充填は、バルクｐ型領域に最も近接した量子井戸の中のキャリア密度を減少させ、それにより非放射性再結合へと喪失されるキャリアの数を低減することによって、高電流密度での動作効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、通常のＩＩＩ族−窒化物発光装置を示している。ｎ型領域１１が、サファイア基板１０上に成長される。このｎ型領域１１を覆って、バリア層で分離された複数の量子井戸を含み得る活性領域１２が成長され、続いてＧａＮスペーサ層１３、ｐ型ＡｌＧａＮ層１４、およびｐ型コンタクト層１５が成長される。
【０００７】
図１の装置に印加される電流が増大するに伴って、供給されたキャリア束に対する発生した光子束の比として定義される内部量子効率は、最初は増大し、次いで減少する。図１の装置の設計は、高電流密度において、内部量子効率の減少に寄与し得る非放射性再結合を生じる可能性がある。
【０００８】
図２は、図１の価電子帯の一部を示している。図２は、バリア層で分離された三つの量子井戸層１２ａ、１２ｂおよび１２ｃを図示している。ホールは、ｐ型ＩＩＩ族−窒化物層の中に容易には拡散せず、従って、図２に示した装置では、ｐ型層１４および１５に最も近接して位置する量子井戸１２ａが、量子井戸のうちで最大のホール濃度を有すると思われる。量子井戸１２ｃ、即ち、ｐ型層１４および１５からより遠くに位置する粒子井戸は、量子井戸のうちで最も低いホール密度を有すると思われる。量子井戸１２ａでは、特に電流密度が増大すると共にキャリアが過剰充填され、非放射性プロセスへと失われる顕著な数のキャリアを生じる可能性がある。対照的に、量子井戸１２ｃは、当該装置により放出される光量に有意に寄与する再結合のために利用可能な、十分なキャリアを有しない程度に過小充填される可能性がある。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、発光装置の活性領域が、キャリアを量子井戸間でより均一に分布させるための構造を含んでいる。量子井戸間での均一なキャリア分布は、当該装置のｐ型領域に最も近接した量子井戸のキャリア密度を低下させることによって、非放射性再結合へと喪失されるキャリアの数を減少させることができる。本発明の実施形態には、活性領域の中へと伸びて、個々の量子井戸へのキャリアの直接的な横方向注入を与えるためのｐ型層が含まれる。
【００１０】
図３は、本発明の第一の実施形態による装置の一部を示している。図３の装置は、ｎ型領域３０およびｐ型領域３６の間にサンドイッチされた活性領域３１を含んでいる。活性領域３１は、バリア層３４によって分離された複数の粒子井戸３２を含んでいる。量子井戸３２は、１０〜１００以上のオングストロームレベルの厚さであってよく、屡々、２０〜４０オングストロームの厚さを有している。バリア層３４は、２０〜５００オングストロームの厚さであってよく、屡々、６０〜１３０オングストロームの厚さを有する。図３には三つの量子井戸が示されているが、該装置は、より多くの量子井戸またはより少ない量子井戸を含んでよいことが理解されるべきである。
【００１１】
ｐ型領域３６は、活性領域３１の中へと伸びるｐ型伸長部３８を含んでいる。ホールは、ｐ型領域３６と頂部量子井戸との界面を貫通して、活性領域３１の中へと垂直方向に拡散する。加えて、ホールは伸長部３８の中へと垂直方向下向きに拡散し、次いで伸長部３８から量子井戸３２の中へと水平方向に拡散してもよい。従って、伸長部３８は、直接の垂直方向の電気経路を通して、ホールを量子井戸３２へと送給する。伸長部３８から量子井戸３２へのホールの水平方向の拡散は、量子井戸へのホールの均一な充填を提供することができる。
【００１２】
ＩＩＩ族−窒化物装置は、一般に、当該装置を構成するＩＩＩ族−窒化物層との格子ミスマッチを有するサファイアおよびＳｉＣのような基板上で成長される。このミスマッチは屡々、結晶性ＩＩＩ族−窒化物層に欠陥を生じさせる。図３の装置において、伸長部３８は、ｐ型領域３６から活性領域３１の中へと伸びるピット欠陥または糸状転位のような、結晶中の欠陥または転位の中に形成されてよい。このようなピットは、ｎ型領域の中で始まってよい。ｎ型領域３０および活性領域３１は、ピット形成を促進する条件で成長させればよい。例えば、９００℃未満の低温、低下したアンモニア濃度、および／または０．７Å／秒を超える迅速な成長速度での成長は、ピット形成を促進することができる。
【００１３】
伸長部３８を形成するピット欠陥は、約０．３〜１０ミクロン、より好ましくは１〜３ミクロンの平均ピット間隔に対応して、約１０6ｃｍ-2〜約１０9ｃｍ-2、より好ましくは約１０7ｃｍ-2〜約１０8ｃｍ-2の密度で離間される。ピット欠陥の数は、活性領域３１における転位密度を制御することによって制御されてよい。上記で述べたピット密度を達成することは、エピタキシャル横方向過剰成長、水素化物気相エピタキシー、および自立性ＧａＮ基板上での成長のような、転位密度を低減し得る成長技術を必要とするかもしれない。エピタキシャル横方向過剰成長は、サファイヤのような従来の成長基板上に成長されたＧａＮ層上に形成された、マスク層の開口部上でのＧａＮの選択的な成長を含んでいる。選択的に成長したＧａＮの合体は、全体の成長基板上に亘って、平坦なＧａＮ表面の成長を可能にする。この選択的に成長されたＧａＮ層に続いて成長された層は、低い転位密度を示す可能性がある。エピタキシャル横方向過剰成長は、本明細書の一部として援用するMukai et al., "Ultraviolet in GaN and GaN Single-Quantum WellStructure Light-Emitting Doodes Grown on Epitaxial Laterally Overgrown GaN Substrate", Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38(1999) p.5735に更に詳細に記載されている。自律型ＧａＮ基板の水素化物気相エピタキシャル成長は、本明細書の一部として援用する Motoki et al., "Preparation of Large Freestanding GaN substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy Using GaAs as a Starting Substrate,"  Jpn. J. Appl. Phys. Vol.40(2001) p.L140に、更に詳細に説明されている
【００１４】
p型伸長部３８を形成するピット欠陥の深さおよび頂部直径は、ピット欠陥が一般には反転円錐形状で成長するので、活性領域３１の深さに依存する。ｐ型伸長部３８を形成するピット欠陥は、少なくとも二つの量子井戸を貫通するように十分に深くなければならず、屡々２００〜６００ｎｍの深さを有する。例えば、４００ｎｍの活性領域深さにおいて、ピット欠陥は約４００ｎｍの深さおよび約２５０ｎｍの頂部直径を有する。
【００１５】
幾つかの実施形態では、後続のｐ型材料成長段階において、該ピットの中にｐ型材料を十分に成長させることを可能にするように、活性領域３１の成長後に、存在するピットをエッチングして拡大させてよい。例えば、該ピットは、ＨＣｌでエッチングすることによって拡大されてよい。次いで、ピット欠陥の中にｐ型領域３６が充填されて、伸長部３８が形成される条件下において、ｐ型領域３６が、活性領域３１を覆って成長される。例えば、ｐ型領域３６は、増大した温度、増大したアンモニア濃度、および／または遅い成長速度（これらの条件はｐ型材料でのピット欠陥の充填を好む）で成長されてよい。
【００１６】
図４は、本発明の第二の実施形態に従う装置の一部を示している。図４に示した装置において、活性領域３１の中へのｐ型伸長部４１は、活性領域の成長後に形成される。これらｐ型領域を形成するために、Ｍｇのようなｐ型ドーパントまたは他の適切なドーパントが垂直方向に拡散され、または活性領域３１の一部４１の中にインプラント４０される。部分４１は、直径１ミクロン未満であってよく、隣接するインプラントまたは拡散部分４１から少なくとも０．１ミクロン離間していてよく、また屡々、隣接する部分４１から１〜３ミクロン離間していてよい。インプラントにより生じた結晶ダメージの治癒を促進するために、Ｍｇは、例えば少なくとも２５０℃の高温でインプラントされてよい。インプランテーションは、ｐ型領域３６の成長の前または後に行ってよい。活性領域３１へのｐ型ドーパントの垂直方向で下方に向けた拡散を促進するために、当該装置は、例えば７００〜９００℃の温度で、インプランテーションの後にアニールしてよい。このアニールに際しての横方向拡散の影響は、これらインプラント領域を、該インプラント領域の深さよりも更に離間させることによって、またアニールの時間を制限することによって最小化することができる。幾つかの実施形態においては、部分４１の間の領域に、部分４１にインプラントまたは拡散されたｐ型ドーパントの移動を遅らせる材料（例えば酸素）をインプラントしてもよい。図３の装置におけると同様、ホールは、ｐ型領域３６と頂部量子井戸との界面を通って活性領域３１の中に拡散してよく、或いは、ホールは伸長部４１の中に拡散し、ついで伸長部４１から量子井戸３２の中へと水平に拡散してよい。
【００１７】
図５は、本発明の第三の実施形態に従う装置の一部を示している。図５の装置において、ｐ型伸長部４３は、エッチング除去されまたは選択的に成長された活性領域３１の部分を満たす。図５の装置は、ｎ型領域３０の表面４２が最初に成長されるように、成長基板上にｎ型領域３０を成長させることによって形成されてよい。次いで、交互の量子井戸層３２およびバリア層３４を含む活性領域３１が、ｎ型領域３０を覆って成長される。次に、ウエハーをパターンニングし、エッチングして活性領域の部分４３を除去する。部分４３は、直径が１ミクロン未満であってよく、隣接するエッチング部分４３から少なくとも０．１ミクロン離間されていてよく、また隣接する部分４３から１〜３ミクロン離間されることが多い。次いで、図３を参照して上記で述べたように、部分４３がｐ型材料で充填されるようにしてｐ型領域３６が成長される。
【００１８】
図６は、図５に示した装置を製造するための別の方法を示している。図６では、ｎ型領域の前に、最初にｐ型領域３６が従来の成長基板５０上に成長される。次いで、該ｐ型領域をパターンニングし、エッチングすることにより部分４６を除去し、４３を残す。次いで、ｐ型領域を覆って活性領域３１を成長させ、部分４６を充填する。活性領域３１を覆ってｎ型領域３０を成長させ、図５に示した装置を生じさせる。
【００１９】
量子井戸におけるホールの平均横方向拡散長、前記伸長部の電流運び能力を含む幾つかの因子が、活性領域の中へのｐ型伸長部のサイズおよび間隔に影響する。好ましい実施形態では、伸長部は約２５０〜５００ｎｍ幅と小さく、約１〜２ミクロン離間している。
【００２０】
上記実施例には、三つの量子井戸が示されている。幾つかの実施形態では、更に多くの量子井戸を含むのが好ましい。幾つかの実施形態では、当該装置が順バイアスされたときに異なる波長の光を放出するように、異なる量子井戸層は異なる組成を有してよい。
【００２１】
幾つかの実施形態においては、ｐ型領域と活性領域の間の水平界面を通しての量子井戸への垂直電流注入よりも、ｐ型流域の伸長部を介しての、量子井戸への水平電流注入を優先するのが望ましい。これは、ｐ型領域および活性領域の間の水平界面を横切るよりも、ｐ型伸長部および量子井戸の間の垂直方向界面を横切る向きでの、より低い順電圧およびより小さい直列抵抗を提供することによって達成されてよい。例えば、電流を限定する厚いドープされていないＧａＮ層、またはＡｌＧａＮ等のバンドギャップが更に高い層を、ｐ型伸長部の間のｐ型領域の部分に設けてもよく、または前記伸長部の間のｐ型領域の部分を除去して、当該装置における唯一のｐ型材料が伸長部の中にあるようにしてもよい。幾つかの実施形態では、ｐ型領域の伸長部が存在しない領域において、ｐ型領域と活性領域の間にバリアが配置されてよい。該バリアは、伸長部の外の活性領域へのホールの拡散を防止し、またはこの拡散するホールの数を低減するであろう。
【００２２】
図３、図４および図５に示した半導体構造は、発光装置の如何なる構成に含められてもよい。図７および図８は、図３、図４および図５の構造の何れかを組込んだフリップチップ装置を図示している。図９は、図３、図４および図５の構造を組込んだ薄膜装置を示している。
【００２３】
図７は、大接合装置（即ち、１平方ミリメータ以上の面積）の平面図である。図８は、軸ＤＤに沿った、図７に示した装置の断面図である。図７および図８は、図３、図４および図５に示した半導体構造と共に使用し得るコンタクトの配置を示している。半導体構造５７は、何れかの適切な成長基板５８上に成長され、これは仕上げられた装置の一部を残していてもよい。半導体構造５７の活性領域は、その中にｎ型コンタクト５２が形成される三つのトレンチによって、四つの領域に分離される。各領域は、ｐ型コンタクト５４上に形成された四つのｐ型サブマウントコネクション５０によって、サブマウントに接続される。ｎ型コンタクト５２は、四つの活性領域を取り囲む。該ｎ型コンタクトおよびｐ型コンタクトは、絶縁層５５によって電気的に単離されてもよい。
【００２４】
図９は、薄膜装置、即ち、そこから成長基板が除去される装置の断面図である。図９に示した装置は、図３、図４および図５の半導体構造を、従来の成長基板５８上に成長させ、該装置層をホスト基板７０に接合し、次いで成長基板５８を除去することによって形成してよい。例えば、基板５８を覆ってｎ型領域３０が成長される。ｎ型領域３０は、バッファ層または核形成層のような任意の調製層、および成長基板の放出を容易にするように設計され、または基板除去後にエピタキシャル層を薄くするように設計された任意の放出層を含んでよい。ｎ型領域３０上に発光領域３１が成長され、続いてｐ型領域３６が成長される。例えばオーミックコンタクト層、反射層、バリア層、およびボンディング層を含む１以上の金属層７２が、ｐ型領域３６を覆って堆積される。
【００２５】
次いで、これら装置層は、金属層７２の露出表面を介してホスト基板７０に接合される。１以上のボンディング層（図示せず）、典型的には金属が、エピタキシャル構造とホスト構造との間の熱圧縮または共晶結合のための、コンプライアント材料として働いてもよい。適切なボンディング層材料の例には、金および銀が含まれる。ホスト基板７０は、成長基板が除去された後に、エピタキシャル層に対する機械的支持を提供し、またｐ型領域３６に対する電気的コンタクトを提供する。ホスト基板７０は、一般には導電性（即ち、約０．１Ωｃｍ未満）であり、熱伝導性であり、エピタキシャル層に一致した熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、強力なウエハー結合を形成するために十分に平坦であるように選択される。適切な材料には、例えばＣｕ，Ｍｏ，Ｃｕ／Ｍｏ、およびＣｕ／Ｗのような金属；例えばＰｄ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ａｕ．Ｎｉ，Ａｇのうちの１以上を含む金属コンタクトを備えた半導体、例えばオーミックコンタクトを備えたＳｉ、およびオーミックコンタクトを備えたＧａＡｓ；ＡｌＮ、圧縮ダイアモンド、または化学的気相成長によって成長されたダイアモンド層のようなセラミックが含まれる。
【００２６】
これらの装置層は、ウエハー規模でホスト基板７０に接合されてよく、装置全体のウエハーがホストのウエハーに接合され、次いで接合後に個々の装置がダイシングされるようになっている。或いは、装置のウエハーが個々の装置にダイシングされ、次いでダイ規模で各装置がホスト基板７０に接合されてもよい。
【００２７】
ホスト基板７０および半導体構造５７は、一緒にされて高温および高圧に通されて、ホスト基板７０および金属層７２の間の界面に耐久性の接合が形成される。例えば、該界面での金属結合層（図示せず）の間に、耐久性の金属接合が形成される。この接合のための温度および圧力は、生じる結合の強度によって低い側の限界が制限され、また高い側の限界は、ホスト基板構造、メタライゼーションおよびエピタキシャル構造の安定性によって制限される。例えば、高温および／または高圧は、エピタキシャル層の分解、金属コンタクトの剥離、拡散バリアの破損、またはエピタキシャル層中の成分材料のガス化放出を生じる可能性がある。適切な温度範囲は、例えば約２００℃〜約５００℃である。適切な圧力範囲は、例えば約１００ｐｓｉ〜約３００ｐｓｉである。次いで、成長基板５８が除去される。
【００２８】
サファイア成長基板を除去するために、基板５８と半導体構造５７との間の界面の一部が、基板５８を通して、ステップ・アンド・リピートのパターンで高フルーエンスの紫外線レーザパルスに露出される。該レーザへの露出によって生じるショック波を絶縁するために、この露出された部分は、当該装置の結晶層を通してエッチングされたトレンチにより隔離されてよい。レーザの光子エネルギーは、サファイア（幾つかの実施形態ではＧａＮ）に隣接した結晶層のバンドギャップよりも大きく、従って、パルスエネルギーはサファイアに隣接した最初の１００ｎｍのエピタキシャル材料内において、効果的に熱エネルギーに変換される。十分に高いフルーエンス（即ち、約５００ｍＪ／ｃｍ2より大きい）、およびＧａＮのバンドギャップよりも大きく且つサファイヤの吸収端よりも低い（即ち、約３．４４〜約６ｅＶ）光子エネルギーにおいて、最初の１００ｎｍ内の温度は、ナノ秒スケールで、ＧａＮがガリウムおよび窒素ガスに分解するために十分に高い１０００℃を超える温度にまで上昇し、エピタキシャル層を基板５８から放出する。その結果得られた構造は、ホスト基板７０に接合された半導体構造５７を含んでいる。幾つかの実施形態では、成長基板は他の手段、例えばエッチング、ラッピング、またはそれらの組合せによって除去されてよい。
【００２９】
成長基板が除去された後に、半導体構造５７を薄化して、例えば、基板５８に最も近接した残量品質の劣るｎ型領域３１を除去してもよい。エピタキシャル層は、例えば化学的機械的ポリッシング、従来のドライエッチング、または光電子化学的エッチング（ＰＥＣ）によって薄化してよい。エピタキシャル層の頂部表面は、抽出される光の量を増大させるために、テクスチャー化または粗面化されてよい。次いで、ｎ型領域３０の露出表面にコンタクト（図示せず）が形成される。該ｎ型コンタクトは、例えば格子状であってよい。ｎ型コンタクトの下の層は、該ｎ型コンタクト下の発光領域３１の一部からの光放出を防止するために、例えば水素をインプラントしてもよい。二色性素子または偏光器のような、当該技術で知られている二次光学素子を発光表面に適用して、輝度または変換効率における更なる利得を提供してもよい。
【００３０】
図１０は、米国特許第６，２７４，９２４号に更に詳細に記載されている、パッケージされた発光装置の分解斜視図である。ヒートシンクスラグ１００が、挿入モールドされるリードフレームの中に配置される。この挿入モールドされたリードフレームは、例えば、電気経路を提供する金属フレーム１０６の回りにモールドされた、充填されたプラスチック材料１０５である。スラグ１００は、光学的反射カップ１０２を含んでよい。上記の実施形態で述べた如何なる装置でもよい発光装置のダイ１０４が、直接的に、または熱伝導性サブマウント１０３を介して間接的に、スラグ１００にマウントされる。カバー１０８（光学レンズであってよい）が加えられてよい。
【００３１】
本発明を詳細に説明してきたが、当業者は、本開示が与えられれば、ここに記載された発明概念の精神を逸脱することなく本発明に対する改変をなし得ることを理解するであろう。従って、本発明の範囲を、例示および説明した特定の実施形態に限定しようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、ＩＩＩ族−窒化物発光装置を示している。
【図２】図２は、図１の装置のための原子価結合の部分を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態に従う装置の一部を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態に従う装置の一部を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態に従う装置の一部を示している。
【図６】図６は、図５に示した装置を製造する別の方法を示している。
【図７】図７は、大接合フリップチップ発光装置の平面図である。
【図８】図８は、図７の大接合フリップチップ発光装置の断面図である。
【図９】図９は、薄膜発光装置を示している。
【図１０】図１０は、パッケージングされた発光装置の分解斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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