(57)【要約】  半導体構成素子を製造する方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、第１の横方向熱膨張係数を有する補助支持体を、半導体本体の第１の側に被着させる方法ステップを含む。さらにこの方法は、第２の横方向熱膨張係数を有する接続支持体を、補助支持体とは反対側の、半導体本体の第２の側に被着させる方法ステップを含む。ここでは、半導体本体は、補助支持体とは異なる成長基板上で成長し、第１および第２の横方向熱膨張係数は、最大で５０％異なり、成長基板（３０）は、補助支持体（４０）の被着前に除去される。
2020502796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構成素子（１０）を製造する方法であって、
−第１の横方向熱膨張係数を有する補助支持体（４０）を、半導体本体（２０）の第１の側（２７）に被着させるステップと、
−第２の横方向熱膨張係数を有する接続支持体（６０）を、前記補助支持体（４０）とは反対側の、前記半導体本体（２０）の第２の側（２８）に被着させるステップと、を含み、
−前記半導体本体（２０）は、前記補助支持体（４０）とは異なる成長基板（３０）上で成長し、
−前記第１および第２の横方向熱膨張係数は、最大で５０％異なり、
−前記成長基板（３０）は、前記補助支持体（４０）の被着前に除去される、半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項２】
前記補助支持体（４０）と前記半導体本体（２０）との間に、エピタキシャルに製造されていない犠牲層（４１）が配置されている、請求項１記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項３】
前記犠牲層（４１）は、前記接続支持体（６０）の被着後に前記半導体本体（２０）から除去される、請求項２記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項４】
前記犠牲層（４１）は、湿式化学エッチングによって前記半導体本体（２０）から除去される、請求項３記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項５】
前記半導体本体（２０）は、前記接続支持体（６０）の被着の際に初期温度から少なくとも局所的に少なくとも１００Ｋの温度だけ加熱され、次いで少なくとも５０Ｋの温度だけ冷却される、請求項１から４までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項６】
前記半導体本体（２０）は、前記半導体構成素子（１０）の動作中に電磁放射を発光するように形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項７】
前記半導体本体（２０）と前記補助支持体（４０）とは、前記接続支持体（６０）が前記半導体本体（２０）に被着される前に、前記補助支持体（４０）の主延在方向に対して横断方向または垂直方向で、それぞれ前記半導体本体（２０）の一部と前記補助支持体（４０）の一部とを含んだ複数のアセンブリ（７０）に個別化される、請求項１から６までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項８】
前記成長基板（３０）は、シリコンで形成されていない、請求項１から７までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項９】
前記半導体本体（２０）は、ｎ型ドープ領域（２１）とｐ型ドープ領域（２２）とを有し、前記接続支持体（６０）は、前記ｐ型ドープ領域（２２）の側が前記半導体本体（２０）に被着されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項１０】
前記接続支持体（６０）は、集積回路を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項１１】
前記接続支持体（６０）は、前記半導体本体（２０）に面する自身の外面に、前記半導体本体（２０）に機械的および導電的に接続される複数のコンタクト箇所（６１）を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項１２】
前記補助支持体（４０）の被着前に中間支持体（５０）が前記半導体本体（２０）の前記第２の側（２８）に被着される、請求項１から１１までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項１３】
前記半導体本体（２０）は、当該半導体本体（２０）の前記第１の側（２７）が前記補助支持体（４０）の被着前に研磨され、前記半導体本体（２０）の前記第２の側（２８）には前記接続支持体（６０）の被着前に複数の電気的コンタクトが被着される、請求項１から１２までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項１４】
前記補助支持体（４０）と前記接続支持体（６０）とは、少なくとも８０重量％の同じ基材からなっている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【請求項１５】
前記成長基板（３０）は、前記半導体本体（２０）の成長中に当該半導体本体（２０）の前記第２の側（２８）に配置されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の半導体構成素子（１０）を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、半導体構成素子を製造する方法が提示される。
【０００２】
解決すべき課題は、半導体構成素子を製造する効率的な方法を提示することにある。
【０００３】
半導体構成素子を製造する方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、補助支持体を、半導体本体の第１の側に被着させる方法ステップを含む。
【０００４】
補助支持体は、円板状または矩形状の支持体であり得る。例えば、補助支持体は、ウェハである。例えば、補助支持体は、垂直方向よりも横方向に大きい広がりを有する。
【０００５】
この場合、横方向とは、補助支持体の主延在面に対して平行に延びる方向である。垂直方向は、横方向に対して垂直に延びている。
【０００６】
補助支持体は、第１の横方向熱膨張係数を有する。この横方向熱膨張係数は、横方向に関係している。つまり、横方向熱膨張係数は、横方向における所定の温度差に対する補助支持体の広がりを表す。
【０００７】
補助支持体は、シリコンかもしくは適合化された横方向熱膨張係数を有するガラスで形成されてもよい。横方向熱膨張係数が適合化されているということは、ガラスの横方向熱膨張係数が、例えば、シリコンの横方向熱膨張係数に類似しているかもしくは同等であることを意味する。ここでは、補助支持体を、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）もしくは窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）をベースとするセラミックで形成することも可能であり、その場合は、横方向熱膨張係数もシリコンの横方向熱膨張係数に適合化されている。補助支持体は、好ましくはシリコンで形成されている。なぜなら、この材料は、半導体構成素子の製造プロセスに容易に統合できるからである。ここでは、補助支持体が可視光に対して非透過性であることが可能であり、あるいは補助支持体が透過性であって、かつプロセス制御に使用できることが可能である。
【０００８】
半導体本体は、異なる半導体領域を有し得る。例えば、半導体本体は、異なる半導体層を含み得る。代替的または付加的に、半導体本体は、ｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域と活性領域とを有し得る。半導体本体は、横方向に対して平行な主延在面を有する。半導体本体は、例えば、複数の電子部品または光電子部品を含む半導体ウェハであり得る。これらの部品は、例えば、ダイオード、トランジスタ、集積回路、発光ダイオード、またはレーザーであり得る。ここでは、これらの部品が、ビーム検出器、特に赤外線または紫外線スペクトル領域の電磁ビームを検出するためのビーム検出器であることも可能である。
【０００９】
補助支持体と半導体本体とは、２つのコンポーネント間に接続手段を配置することなく相互に直接接続することができる。ここでは、補助支持体と半導体本体との間に接続材料を配置することも可能である。次いで、補助支持体は、例えば接着またははんだ付けによって半導体本体に被着させることができる。
【００１０】
好ましくは、半導体本体は、半導体本体と補助支持体との接続プロセスの間、初期温度から１００Ｋ未満の温度に加熱される。初期温度は、補助支持体の被着前の半導体本体の温度であってもよい。初期温度は、例えば１５℃〜２５℃の間であり得る。
【００１１】
少なくとも１つの実施形態によれば、本方法はさらに、第２の横方向熱膨張係数を有する接続支持体を、補助支持体とは反対側の半導体本体の第２の側に被着させるステップを含む。接続支持体は、例えばシリコン基板上もしくはその内部の電子制御機器であり得る。ここでは、接続支持体が集積回路または再配線部を有することも可能である。接続支持体は、半導体本体の第２の側に被着されるので、半導体本体は、接続支持体と補助支持体との間で垂直方向に配置されている。つまり、接続支持体、半導体本体および補助支持体は、垂直方向に対して平行に延びる積層方向において上下に配置されている。
【００１２】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、補助支持体とは異なる成長基板上で成長する。この成長基板は、例えば、サファイア、シリコン、炭化シリコン、酸化ガリウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、ゲルマニウム、ガリウム砒素、またはテルル化カドミウムで形成されてもよい。半導体本体は、例えば窒化ガリウムのような窒化物系化合物半導体をベースとして、サファイアで形成された成長基板上に成長させることができる。ここでは、半導体本体を、他の化合物半導体、特にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で形成することも可能である。
【００１３】
成長基板上に半導体本体を成長させた後で、成長基板は、半導体本体の第１の側に配置される。
【００１４】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第１および第２の横方向熱膨張係数は、最大で５０パーセント異なる。好ましくは、第１および第２の横方向熱膨張係数は、最大で２５パーセント、または最大で２０パーセント相互に異なる。特に好ましくは、第１および第２の横方向熱膨張係数は、最大で１０パーセント、または最大で５パーセント相互に異なる。
【００１５】
半導体構成素子を製造する方法の少なくとも１つの実施形態によれば、この方法は、第１の横方向熱膨張係数を有する補助支持体を、半導体本体の第１の側に被着させる方法ステップを含む。さらにこの本方法は、第２の横方向熱膨張係数を有する接続支持体を、補助支持体とは反対側の半導体本体の第２の側に被着させる方法ステップを含む。この場合、半導体本体は、補助支持体とは異なる成長基板上で成長し、第１および第２の横方向熱膨張係数は最大で５０％異なる。
【００１６】
補助支持体と接続支持体とは、同様のもしくは同一の横方向熱膨張係数を有するので、製造プロセスの間に熱機械的歪みは僅かしか生じないかまたは全く生じない。特に、半導体本体への接続支持体の被着中に、半導体構成素子は、初期温度から少なくとも１００Ｋの温度だけ加熱され、次いで、少なくとも５０Ｋの温度だけ冷却され得る。このプロセスでは、補助支持体と接続支持体との熱膨張係数の違いが大きすぎると、半導体構成素子の捻れが生じる可能性がある。その他に、半導体構成素子の捻れは、外部装置の上もしくは中での半導体構成素子の調整の際に問題を引き起こしかねない。この半導体構成素子の捻れと、調整の際の問題とが、第１および第２の横方向熱膨張係数を相互に適合化させることによって回避される。さらに、半導体構成素子が捻られていなければ、半導体構成素子のさらなる処理が可能になるかまたは容易になる。したがって、この半導体構成素子は、本方法を用いることにより効率的に製造することが可能になる。
【００１７】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、成長基板は、補助支持体の被着前に除去される。この成長基板は、例えばレーザリフトオフ法によって半導体本体から除去することができる。ここでは、成長基板をフッ化水素酸および硝酸の水溶液中でエッチングすることによって除去することも可能である。好ましくは、成長基板全体は、半導体本体から除去され個別化されないのでエッジ効果は生じない。その他に、成長基板は接続支持体の被着前に除去されるので、接続支持体が成長基板の剥離中に損傷を受ける可能性はない。
【００１８】
半導体構成素子を製造する方法の少なくとも１つの実施形態によれば、補助支持体と半導体本体との間にエピタキシャルに製造されていない犠牲層が配置されている。つまり、この犠牲層は、半導体本体の第１の側に配置されている。このようにして、ここでは特に、最初に半導体本体を成長させた後で犠牲層を、半導体本体の第１の側に被着させることが容易に可能となる。
【００１９】
半導体本体は、犠牲層の被着前に除去可能な成長基板上にエピタキシャル成長させることができる。この犠牲層は、補助支持体を半導体本体に接続するのに用いることができる。犠牲層は、例えば酸化亜鉛のような熱的に安定した金属酸化物によって形成されてもよい。さらに、ここでは、犠牲層がアルミニウムを含むかまたはアルミニウムからなることが可能である。その他にここでは、半導体本体と補助支持体との間に、犠牲層に対して付加的に、補助支持体と半導体本体とを相互に接続する接続手段が配置されていることが可能である。この接続手段は、特に接着剤またははんだ材料であり得る。
【００２０】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、犠牲層は、接続支持体の被着後に半導体本体から除去される。補助支持体は、犠牲層の除去中に犠牲層の浸出または膨潤を促進するために多孔質に形成されてもよいし、あるいは複数の孔部を有していてもよい。これにより、犠牲層を、半導体本体から特に優しくかつ他の材料に対して選択的に除去することが可能になる。このことは、犠牲層のみが除去され、かつ他の材料は除去されないことを意味し、さらにとりわけ接続支持体が犠牲層の剥離中に損傷を受けないことを意味する。
【００２１】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、犠牲層は、湿式化学エッチングによって半導体本体から除去される。犠牲層は、非晶質材料で形成されてもよい。例えば、犠牲層は、多孔質シリコンまたは「スピンオングラス」材料によって形成されてもよい。これにより、犠牲層の剥離または除去を容易にさせることができる。
【００２２】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、接続支持体の被着の際に初期温度から少なくとも局所的に少なくとも１００Ｋの温度だけ加熱され、次いで少なくとも５０Ｋの温度だけ冷却される。例えば接続支持体と半導体本体とは、金属はんだ材料によって相互に接続することができる。接続支持体を半導体本体に接続するために、半導体構成素子は、少なくとも局所的に少なくとも１００Ｋの温度だけ加熱することができ、周辺圧力を高めることができる。その他にここでは、接続支持体と半導体本体との接続のために、半導体本体と接続支持体との間のはんだ材料を液化することも可能である。次いで、半導体構成素子は、少なくとも５０Ｋの温度だけ冷却され、圧力が場合によっては再び低下する。好ましくは、補助支持体および接続支持体は、最大で５０％異なる横方向熱膨張係数を有する。したがって、冷却プロセスの間に、接続支持体を有する半導体本体には熱機械的歪みが全く生じないかまたはごく僅かしか生じない。
【００２３】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、半導体構成素子の動作中に電磁放射を発光するように形成されている。この目的のために、半導体本体は、半導体構成素子の動作中に電磁放射を発光するように設計されている活性領域を有することができる。この半導体構成素子は、例えば発光ダイオードまたはレーザーであり得る。ここでは、半導体本体が、半導体構成素子の動作中に電磁放射を検出するように形成されていることも可能である。
【００２４】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体と補助支持体とは、接続支持体が半導体本体に被着される前に、補助支持体の主延在方向に対して横断方向または垂直方向で、それぞれ半導体本体の一部と補助支持体の一部とを含んだ複数のアセンブリに分離される。これは、半導体本体と補助支持体とが個別の部分に分離されることを意味する。半導体本体と補助支持体とを分離するために、これらの半導体本体と補助支持体とは、例えば、個々のアセンブリを一緒に保持するためにフレームに被着されている。これは、半導体本体と補助支持体とが、補助支持体の主延在方向に対して垂直方向または横断方向に完全に分離され、フレームによってのみ相互に接続されていることを意味する。つまりここでは、個々のアセンブリ間に分離トレンチが生じる。
【００２５】
複数のアセンブリは、既に接続支持体の被着前に検査可能である。つまり、半導体構成素子が発光ダイオードであるならば、複数の発光ダイオードを接続支持体の被着前に検査もしくは特徴付けすることができ、かつ欠陥のある発光ダイオードを分離後に選別することができる。ここでは、アセンブリを、例えば発光波長などの所定の基準に従って分類することも可能である。
【００２６】
一実施例では、補助支持体は多孔質であってもよく、あるいは複数の孔部を有してもよい。分離されていない、つまり分離トレンチの存在しない補助支持体の領域では、これらの孔部の直径は、分離トレンチの幅よりも著しく小さく、例えば分離トレンチの幅の２０％未満である。例えばこれらの領域内の孔部の直径は、最大で２０μｍであり得る。複数のアセンブリの間に分離トレンチが存在している領域では、補助支持体内の孔部は、分離トレンチの幅と同様の大きさであり得る。例えば分離トレンチの領域内の補助支持体内の孔部は、分離トレンチの幅の８０〜９０％の間の直径を有し得る。これは例えば分離トレンチの幅が１２０μｍの場合、分離トレンチの領域内の補助支持体内の孔部は、１０５μｍの直径を有し得ることを意味し得る。
【００２７】
一実施例では、複数のアセンブリは、複数の接続支持体上に被着され得る。これは、各アセンブリ上に、アセンブリと同様の横方向の広がりを有する接続支持体が被着されることを意味する。
【００２８】
一実施例では、アセンブリは横方向に長さおよび幅を有する。この場合ここでは、アセンブリの長さ対幅の比は、１とは異なることが可能である。これは、アセンブリが例えば矩形の形状を有し得ることを意味する。
【００２９】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、成長基板はシリコンで形成されていない。好ましくは、成長基板は、サファイア、炭化ケイ素、ゲルマニウムまたはガリウム砒素で形成されている。これらの材料上では、例えば窒化ガリウムのような窒化物系化合物半導体をベースとする半導体本体を、シリコン上よりも良好な品質で成長させることができる。
【００３０】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、ｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域とを有し、接続支持体は、ｐ型ドープ領域の側が半導体本体に被着されている。ｎ型ドープ領域は、少なくとも１つのｎドーパントでドープされている。ｎ型ドープ領域は、１つ以上のｎ型ドープ半導体層を含み得る。ｐ型ドープ領域は、少なくとも１つのｐ型ドーパントでドープされている。ｐ型ドープ領域は、１つ以上のｐ型ドープ半導体層を含み得る。ｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域とは、垂直方向で上下に配置されている。
【００３１】
ｎ型ドープ領域は半導体本体の第１の側に存在し、ｐ型ドープ領域は半導体本体の第２の側に存在し得る。したがって、ｎ型ドープ領域は、成長基板上でｐ型ドープ領域の前に成長させることができる。接続支持体は、ｐ型ドープ領域に被着させることができる。ｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域との間に、例えば動作中に電磁放射が生成されるように活性領域が配置されてもよい。この場合好ましくは、反射層は、活性領域と接続支持体との間に配置されてもよく、それにより、半導体本体内の半導体構成素子の動作中に発光される電磁放射がこの反射層で反射され、半導体本体の第１の側から出射することができる。
【００３２】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、接続支持体は集積回路を有する。例えば、接続支持体は、シリコン基板上もしくはその内部に電子制御機器を有することができる。半導体本体は、集積回路によって駆動制御または読み取り可能である。ここでは、接続支持体が再配線部を有することも可能である。
【００３３】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、接続支持体は、半導体本体に面する自身の外面に、半導体本体に機械的および導電的に接続される複数のコンタクト箇所を有する。つまり接続支持体は、半導体本体のｎ側およびｐ側コンタクトに接続されるコンタクト箇所を有することができる。したがって、半導体本体の活性領域は、接続支持体に導電的に接続されてもよい。その他にここでは、半導体本体の個々のアセンブリ、例えば個々の発光ダイオードを、別個に駆動制御することが可能である。
【００３４】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、補助支持体の被着前に中間支持体が半導体本体の第２の側に被着される。この中間支持体は、例えば半導体本体からの成長基板の除去前に、半導体本体の第２の側に被着させることができる。中間支持体の横方向熱膨張係数は、接続支持体または補助支持体の横方向熱膨張係数と５０％を超えて異なり得る。ここでは、中間支持体が、サファイア、シリコン、またはシリコンと同様の熱膨張係数を有するガラスによって形成されていることも可能である。中間支持体と半導体本体との間に、接続層が配置されてもよい。好ましくは、接続層は、半導体本体の初期温度と同様の温度のもとで被着可能であり、当該接続層は、再び除去可能である。中間支持体は、高められた周辺圧力下で、例えば金属層の圧着または溶融によって半導体本体に接続することができる。ここでは金属層が接続層である。中間支持体の被着後、成長基板は半導体本体から除去することができ、そのため補助支持体を半導体本体の第１の側に被着させることができる。
【００３５】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、反転して成長し、そのためｐ型ドープ領域は、成長基板上でｎ型ドープ領域の前に成長する。このケースでは、中間支持体は不要である。
【００３６】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、半導体本体の第１の側が、補助支持体の被着前に研磨される。ここでは、半導体本体の第１の側が粗面化されることも可能である。このことは、半導体本体からの電磁放射のより良好な出力のために用いることが可能である。
【００３７】
半導体本体の第２の側には、当該半導体本体の様々な領域に電気的に接触接続可能な複数の電気的コンタクトが被着され得る。半導体本体が、例えばｎ型ドープ領域とｐ型ドープ領域とを有するならば、ｎ側コンタクトとｐ側コンタクトとを第２の側に被着させることができる。ここでは、複数のｎ側コンタクトと複数のｐ側コンタクトとを半導体本体の第２の側に被着させることも可能である。その場合は、様々な電気的コンタクトが相互に電気的に絶縁されていることが可能である。
【００３８】
つまりここでは、接続支持体を半導体本体に被着させる前に、半導体本体の第１および第２の側を処理することが可能である。したがって、接続支持体が、半導体本体の第１および第２の側の処理プロセスによって損傷を受けることはない。その他に、アセンブリを検査すること、および個々のアセンブリをさらなる処理の前に所定の基準に従って選別することが可能である。ここでは、接続支持体を有する半導体構成素子のさらなるプロセスガイドが簡素化される限り、半導体構成素子を接続支持体の被着前に処理することも可能である。それゆえ、半導体構成素子を製造する方法のコストを低減することができ、かつ半導体構成素子を効率的に製造することができる。
【００３９】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、補助支持体と接続支持体とは、少なくとも８０重量パーセントの同じ基材からなる。つまりこの基材は、補助支持体および接続支持体の少なくとも８０重量パーセントを形成する。補助支持体と接続支持体とは、少なくとも８０重量％の同じ基材からなるので、補助支持体と接続支持体とは、同様のもしくは同一の熱膨張係数を有する。それゆえ、半導体構成素子を製造する方法において、熱機械的歪みは僅かしか生じないかまたは全く生じない。したがって、この半導体構成素子は熱機械的歪みによって捻られることがないので、半導体構成素子の調整の際に問題が生じることはなく、したがって、当該半導体構成素子は、より効率的に製造することができる。基材は特にシリコンである。
【００４０】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、成長基板は、半導体本体の成長中に半導体本体の第２の側に配置されている。このことは、補助支持体を半導体本体の第１の側に被着させ、かつ接続支持体を半導体本体の第２の側に被着させるために、中間支持体が不要であることを意味する。したがって、本方法は全体としてより少ない方法ステップを含む。
【００４１】
以下では、本明細書に記載の半導体構成素子を製造する方法を、実施例とそれに係る図面とに関連させてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図２】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図３】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図４】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図５】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図６】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図７】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図８】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図９】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図１０】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図１１】半導体構成素子を製造する方法の一実施例を概略的断面図に基づき説明するための図
【図１２】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１３】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１４】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１５】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１６】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１７】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１８】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図１９】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図２０】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図２１】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図２２】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図２３】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【図２４】本方法のさらなる実施例のステップを説明するための図
【００４３】
図中、同等の要素、同種の要素、または作用の同じ要素には、同じ参照符号が付されている。これらの図面ならびにこれらの図面中に示されている要素相互間のサイズ比は、縮尺通りのものとして見なされるべきではない。むしろ、個々の要素は、より良好な描写性および／またはより良好な理解のために誇張的に拡大して示され得る。
【００４４】
図１は、成長基板３０上の半導体本体２０の概略的断面図を示しており、この場合、半導体本体２０は、第１の側２７と、該第１の側２７とは反対側の第２の側２８とを有する。半導体本体２０は、ｎ型ドープ領域２１、ｐ型ドープ領域２２、および活性領域２９を有する。ｎ型ドープ領域２１は、成長基板３０上で成長している。つまり成長基板３０は、半導体本体２０の第１の側２７に存在している。活性領域２９は、ｎ型ドープ領域２１上で成長しており、ｐ型ドープ領域２２は、活性領域２９上で成長している。つまりｐ型ドープ領域２２は、半導体本体２０の第２の側２８に存在している。活性領域２９は、半導体本体２０の動作中に電磁放射を発光するように設計されている。
【００４５】
半導体本体２０は、成長基板３０の全領域にわたって、半導体本体２０の主延在方向に対して平行な横方向ｘに延在している。成長基板３０は、サファイア、炭化ケイ素、ゲルマニウムまたはガリウム砒素で形成されてもよい。好ましくは、半導体本体２０は、シリコン基板上で成長しない。好ましくは、半導体本体２０は、例えば窒化ガリウムのような窒化物系化合物半導体をベースとしており、成長基板３０は、好ましくはサファイアで形成されている。
【００４６】
図２には、半導体構成素子１０を製造する方法の実施例の次のステップが示されている。このステップでは、ｐ型ドープ領域２２上にｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とが被着される。この場合、ｎ側コンタクト２３は、成長基板３０とは反対側のｐ型ドープ領域２２の上面２５から成長基板３０の方向で活性領域２９を通ってｎ型ドープ領域２１内まで延在する。ｎ側コンタクト２３は、ｐ型ドープ領域２２とｎ型ドープ領域２１の一部とを通る貫通孔部によって成形され得る。この貫通孔部は、ｐ型ドープ領域２２に対して電気的に絶縁され、導電性材料で充填される。ｐ側コンタクト２４は、ｐ型ドープ領域２２の上面２５に被着される。ｐ型ドープ領域２２の上面２５では、ｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とが相互に電気的に絶縁されている。
【００４７】
図３には、本方法の次のステップにおいて、中間支持体５０が、ｐ型ドープ領域２２の側で半導体本体２０に被着されることが示されている。半導体本体２０と中間支持体５０とは、接続層５１によって相互に接続される。この場合、この接続層５１は、中間支持体５０と半導体本体２０との間に配置されている。中間支持体５０および半導体本体２０と、接続層５１との接続プロセス中、半導体本体２０は、初期温度から１００Ｋ未満の温度に加熱される。接続層５１は、例えば、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）またはセレン化ガリウムで形成されてもよい。
【００４８】
ここでは、半導体本体２０が初期温度から１００Ｋ未満の温度に加熱され、その間に中間支持体５０と半導体本体２０とが圧着されることで、中間支持体５０と半導体本体２０とを相互に接続することが可能である。その他にここでは、接続層５１が金属で形成され、接続プロセス中に周辺圧力が初期周辺圧力より上昇することも可能である。
【００４９】
本方法の次のステップでは、図４に示されているように、成長基板３０が半導体本体２０から除去される。成長基板３０がサファイアで形成されている場合、成長基板３０は、例えばレーザリフトオフ法によって除去することができる。成長基板３０がシリコンで形成されている場合、これはフッ化水素酸と硝酸とからなる水溶液中でのエッチングによって半導体本体２０から除去することができる。成長基板３０がガリウム砒素で形成されている場合、これは硫酸と過酸化水素とからなる水溶液でのエッチングによって半導体本体２０から除去することができる。この場合好ましくは、成長基板３０は、個別部品においてではなく全面的に半導体本体２０から剥離される。なぜならそれによるエッジ効果が生じないからである。
【００５０】
その他に、本方法のこのステップでは、ｎ型ドープ領域２１の、中間支持体５０とは反対側に存在する、ｎ型ドープ領域２１の上面２６を処理することができる。例えば、ｎ型ドープ領域２１の上面２６は、研磨もしくは粗面化することができ、あるいは機械的保護を被着させることが可能である。好ましくは、半導体構成素子１０を製造する方法のこの実施例では、ｎ型ドープ領域２１の上面２６も、ｐ型ドープ領域２２の上面２５も、本方法の後からのステップにおいて被着される接続支持体６０が損傷を受けることなく、処理することができる。
【００５１】
図５には、本方法の次のステップにおいて、補助支持体４０のｎ型ドープ領域２１の側、つまり第１の側２７が半導体本体２０に被着されることが示されている。この補助支持体４０は、半導体本体２０の横方向の広がり全体にわたって延在する。補助支持体４０は、シリコンによって、またはシリコンと同様の熱膨張係数を有するガラスによって形成されてもよい。ここでは、補助支持体４０を、例えば窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素をベースとするセラミックによって形成することも可能である。
【００５２】
補助支持体４０の被着のために、半導体本体２０の第１の側２７には、犠牲層４１が半導体本体２０に被着される。ここでは、犠牲層４１を補助支持体４０に被着させること、あるいは犠牲層４１に対して付加的に接着層を被着させることも可能である。犠牲層４１は、例えば酸化亜鉛のような熱的に安定な金属酸化物によって、あるいはアルミニウムによって形成されてもよい。その他にここでは、犠牲層４１が、例えば多孔質シリコンまたはスピンオングラス材料などの多孔質層によって形成されていることが可能である。補助支持体４０は、中間支持体５０と同様のプロセスで半導体本体２０に被着させることができる。これは、補助支持体４０を半導体本体２０に接続する間、半導体本体２０の温度が初期温度に対して１００Ｋ未満しか上昇しないことを意味する。ここでは、半導体本体２０と補助支持体４０とを接着層によって相互に接着することも可能である。
【００５３】
図６には、本方法の次のステップにおいて、中間支持体５０が半導体本体２０から除去されることが示されている。この中間支持体５０は、例えばレーザリフトオフプロセスによって除去することができる。中間支持体５０がシリコンによって形成されている場合、ここでは中間支持体５０を除去前に薄く研磨し、次いで湿式化学エッチングまたは気相エッチングすることも可能である。その際には接続層５１が、半導体本体２０上に残留する。ただしここでは、接続層５１を同様に除去することも可能である。
【００５４】
図７には、任意選択的な方法ステップに従って、補助支持体４０上の半導体本体２０が個別化されることが示されている。これは、半導体本体２０および補助支持体４０が、補助支持体４０の主延在方向に対して垂直方向で複数のアセンブリ７０に分離されることを意味する。この場合、これらのアセンブリ７０の各々は、半導体本体２０の一部と補助支持体４０の一部とを含む。この場合、これらの個別化されたアセンブリ７０は、図には示されていないフレーム上に配置されてもよい。
【００５５】
図８には、半導体構成素子１０を製造する方法の次のステップにおいて、接続支持体６０が提供されることが示されている。この接続支持体６０は、例えばシリコン基板上に電子制御機器を有するかまたはいわゆる相補型金属酸化物半導体構造部を有することができる。この接続支持体６０上には電気的なコンタクト箇所６１が被着されている。これらのコンタクト箇所６１は、相互に電気的に絶縁されている。接続支持体６０は、シリコンで形成された少なくとも８０重量パーセントの基材からなる。補助支持体４０は第１の横方向熱膨張係数を有し、接続支持体６０は第２の横方向熱膨張係数を有する。この場合、第１および第２の横方向熱膨張係数は最大で５０％異なる。好ましくは、補助支持体４０と接続支持体６０とは同じ基材を有し、好ましくは、第１および第２の横方向熱膨張係数は同じである。
【００５６】
接続支持体６０が半導体本体２０に被着される前に、個々のアセンブリ７０が既に存在する場合にはそれらを検査することができる。例えば個々のアセンブリ７０は、個々の発光ダイオードであり得る。したがって、接続支持体６０への被着前に、場合によっては欠陥のあるアセンブリ７０を選別することができる。その他に好ましくは、接続支持体６０が成長基板３０の除去後に初めて半導体本体２０に被着される。なぜなら、それによって成長基板３０の除去中の接続支持体６０の損傷が防止されるからである。
【００５７】
図９に示されているように、次の方法ステップでは、接続支持体６０が第２の側２８において半導体本体２０に被着される。これは、半導体本体２０のｎ側コンタクト２３およびｐ側コンタクト２４が、接続支持体６０のコンタクト箇所６１に電気的および機械的に接続されることを意味する。この場合、半導体本体２０は、初期温度から少なくとも１００Ｋの温度だけ加熱され、次いで少なくとも５０Ｋの温度だけ冷却され得る。その他にここでは、接続プロセス中に周辺圧力を高めることが可能である。またここでは、接続プロセス中にコンタクト箇所６１および／またはｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とを溶融させること、あるいはこれらを金属はんだ材料を用いて相互に接続させることも可能である。補助支持体４０と接続支持体６０とは、同様のもしくは同一の横方向熱膨張係数を有しているので、接続プロセスの際に熱機械的歪みは僅かしか生じないかまたは全く生じない。したがって、アセンブリ７０の捻れは回避される。これにより、アセンブリ７０のさらなる処理が可能になるかまたは容易になる。
【００５８】
本方法の次のステップでは、図１０に示されるように、補助支持体４０が半導体本体２０から除去される。この場合、犠牲層４１は、優しい方法で除去される。例えば、犠牲層４１は、湿式化学エッチングによって除去され得る。この場合、接続支持体６０は損傷を受けない。ここでは、犠牲層４１の浸出または膨潤を促進するために、補助支持体４０が多孔質であるかまたは複数の孔部を有することも可能である。
【００５９】
補助支持体４０は、犠牲層４１を用いて半導体本体２０に被着されているので、犠牲層４１を選択的に溶解することができ、それによって補助支持体４０を除去することができる。半導体本体２０がシリコン基板上で成長する場合には、このステップは不可能である。このケースでは、シリコン基板は、接続支持体６０に対する保護手段を用いてのみ化学的に選択的に溶解することができるであろう。その他にここでは、個々のアセンブリ７０に対してこのステップを実施することには著しい手間がかかる可能性があるので、欠陥のあるアセンブリ７０の選別は不可能であろう。
【００６０】
図１１には、個々のアセンブリ７０が接続支持体６０上で個別化されることが示されている。これは、接続支持体６０が接続支持体６０の主延在方向に対して垂直方向に分離されることを意味する。接続支持体６０は、例えばソーイングプロセス、レーザー分離またはプラズマエッチングによって分離することができる。この場合、接続支持体６０は、アセンブリ７０に沿って分離される。半導体本体２０がまだ個々のアセンブリ７０に分離されていなかった場合、この方法ステップにおいて半導体本体２０は個々のアセンブリ７０に分離され、接続支持体６０が分離される。次いで、アセンブリ７０の各々は、接続支持体６０の対応する部分とともに半導体構成素子１０を形成する。その際ここでは、接続支持体６０の各部分に、２つ以上のアセンブリ７０を割り当てることも可能である。ここでは、アセンブリ７０が複数の接続支持体６０に被着されることも可能である。
【００６１】
つまり説明された方法を用いることにより、複数の半導体構成素子１０を製造することが可能である。個々の半導体構成素子１０が発光ダイオードであるならば、これらの発光ダイオードの発光面は、ｎ型ドープ領域２１の上面２６によって形成される。ｎ型ドープ領域２１の上面２６または発光ダイオードの発光面は、既に接続支持体６０の被着前に処理することができる。したがって、半導体構成素子１０のさらなるプロセスガイドは、容易にかつより効率的になる。
【００６２】
図１２〜図１５に示されている方法のさらなる実施例は、図１〜図５に示されている方法ステップを含む。図１２にはそれに続く方法ステップが示されている。中間支持体５０は、例えばレーザリフトオフプロセスによって半導体本体２０から除去される。接続層５１も同様に半導体本体２０から除去される。したがって、ｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とを電気的に接触接続させることができる。
【００６３】
図１３には、本方法の次のステップにおいて、接続支持体６０が提供されることが示されている。この実施例では、半導体本体２０は補助支持体４０上でまだ個別化されていない。したがって、好ましくは、エッジ効果を回避することができる。
【００６４】
本方法の次のステップでは、図１４に示されているように、接続支持体６０の第２の側２８が半導体本体２０に被着される。図９に関連して説明したように、ｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とは、接続支持体６０のコンタクト箇所６１に電気的および機械的に接続される。
【００６５】
図１５に示されているように、本方法の次のステップでは、補助支持体４０が半導体本体２０から除去される。この場合、犠牲層は、湿式化学エッチングによって除去され得る。図１０に示されている方法ステップとは異なって、半導体本体２０はこのケースでは、まだ個片化されていない。本方法の次のステップでは、半導体本体２０は、接続支持体６０上で個片化される。本方法のさらなる実施例によるさらなるステップは、図１０および図１１に関連して説明されている。
【００６６】
図１６には、本方法のさらなる実施例のステップが示されている。この実施例では、成長基板３０は半導体本体２０の第２の側２８に配置されている。図１に関連して説明したように、ｎ型ドープ領域２１は、成長基板３０上で成長する。
【００６７】
図１７には、本方法のさらなるステップにおいて、補助支持体４０が半導体本体２０の第１の側２７に被着されることが示されている。補助支持体４０は、犠牲層４１を用いて半導体本体２０に接続される。つまり、犠牲層４１は、補助支持体４０と半導体本体２０との間に配置されている。補助支持体４０および犠牲層４１は、図５に関連して説明したように形成されてもよい。本方法の次のステップでは、成長基板３０が半導体本体２０から除去される。成長基板３０は、方法によれば図４に関連して説明したように半導体本体２０から除去され得る。半導体本体の補助支持体４０とは反対側の上面２６は、成長基板３０の除去後に処理することができる。次いで、ｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とが図２に関連して説明したように、半導体本体２０に被着される。
【００６８】
本方法のさらなる実施例によれば、半導体本体２０は、図７〜図１１または図１３〜図１５に示されている方法ステップと同様に処理される。
【００６９】
しかしながら、図７〜図１５に示されている方法とは異なって、本方法のこのさらなる実施例では、接続支持体６０は、半導体本体２０のｎ型ドープ領域２１の側に存在し、半導体本体２０の発光面は、半導体本体２０のｐ型ドープ領域２２の側に存在する。これは、本方法のこのさらなる実施例では、補助支持体４０を半導体本体２０の第１の側２７に被着させ、接続支持体６０を半導体本体２０の第２の側２８に被着させるために、中間支持体５０が不要であることを意味する。
【００７０】
図１８〜図２１を用いて、本方法のさらなる実施例が説明される。図１８には、図１に示された方法ステップに後続する方法ステップが示されている。この場合、中間支持体５０は、事前にｐ型ドープ領域２２にｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とが被着されることなく、ｐ型ドープ領域２２の側が半導体本体２０に被着される。
【００７１】
さらなる実施例の次のステップは、図４、５および６に示されている方法ステップと類似して経過する。図１９には、成長基板３０が半導体本体２０から除去されることが示されている。その他に、ｎ型ドープ領域２１の上面２６が処理される。ｎ型ドープ領域の上面２６は、ｎ型ドープ領域２１の、中間支持体５０とは反対側に存在する面である。ｎ型ドープ領域２１の上面２６は、例えば研磨もしくは粗面化することができ、あるいは機械的保護を被着させることが可能である。
【００７２】
図２０には、補助支持体４０のｎ型ドープ領域２１の側が半導体本体２０に被着されることが示されている。図５で説明したように、補助支持体４０と半導体本体２０との間には犠牲層４１が配置されている。
【００７３】
本方法の次のステップでは、図２１に示されているように、中間支持体５０が半導体本体２０から除去される。次いで、図２で説明したように、ｐ型ドープ領域２２にｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とが被着される。好ましくは、ｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とは、この実施例では、被着基板３０の除去後および補助支持体４０の被着後に被着される。したがって、先行する方法ステップで生じる可能性がある、ｎ側コンタクト２３およびｐ側コンタクト２４の引きつれまたは歪みの影響が回避される。このことは、接続支持体６０のコンタクト箇所６１に対するｎ側コンタクト２３およびｐ側コンタクト２４の正確な調整を可能にする。以下の方法ステップは、図７〜図１１に示されている。
【００７４】
図２２〜図２４を用いて、本方法のさらなる実施例を説明する。図２２には、図１に示された方法ステップに後続する方法ステップが示されている。この場合は、図１８に示されているのと同様に、中間支持体５０は、ｐ型ドープ領域２２にｎ側コンタクト２３とｐ側コンタクト２４とが被着されることなく、ｐ型ドープ領域２２の側が半導体本体２０に被着される。この実施例では、中間支持体５０は保持装置である。それにより、半導体本体２０は、以下の２つの方法ステップのためにこの保持装置に固定されてもよい。この保持装置は、半導体本体２０のための保持装置として使用される機械の一部であってもよい。
【００７５】
次の方法ステップでは、図２３に示されているように、成長基板３０が半導体本体２０から除去される。
【００７６】
図２４には、補助支持体４０のｎ型ドープ領域２１の側が半導体本体２０に被着されていることが示されている。図５で説明したように、補助支持体４０と半導体本体２０との間には犠牲層４１が配置されている。次いで、中間支持体５０が半導体本体２０から除去される。したがって、半導体本体２０は、次の方法ステップではもはや保持装置に固定されていない。以下の方法ステップは、図２１と、図７〜図１１を用いて説明されている。
【００７７】
本発明は、複数の実施例に基づく説明によってそれらに限定されるものではない。それどころか本発明は、たとえ当該特徴もしくは組み合わせ自体が特許請求の範囲または実施例において明示的に提示されていなくても、あらゆる新規の特徴ならびにこれらの特徴のあらゆる組み合わせ、特に特許請求の範囲における特徴のあらゆる組み合わせを含む。
【００７８】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１６１２４６４６．８号明細書（ＤＥ１０２０１６１２４６４６．８）の優先権を主張するものであり、これによってその開示内容は本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１０      半導体構成素子
２０      半導体本体
２１      ｎ型ドープ領域
２２      ｐ型ドープ領域
２３      ｎ側コンタクト
２４      ｐ側コンタクト
２５      上面
２６      上面
２７      第１の側
２８      第２の側
２９      活性領域
３０      成長基板
４０      補助支持体
４１      犠牲層
５０      中間支持体
５１      接続層
６０      接続支持体
６１      コンタクト箇所
７０      アセンブリ
ｘ        横方向
【図１】
2020502796.tif 000003
【図２】
2020502796.tif 000004
【図３】
2020502796.tif 000005
【図４】
2020502796.tif 000006
【図５】
2020502796.tif 000007
【図６】
2020502796.tif 000008
【図７】
2020502796.tif 000009
【図８】
2020502796.tif 000010
【図９】
2020502796.tif 000011
【図１０】
2020502796.tif 000012
【図１１】
2020502796.tif 000013
【図１２】
2020502796.tif 000014
【図１３】
2020502796.tif 000015
【図１４】
2020502796.tif 000016
【図１５】
2020502796.tif 000017
【図１６】
2020502796.tif 000018
【図１７】
2020502796.tif 000019
【図１８】
2020502796.tif 000020
【図１９】
2020502796.tif 000021
【図２０】
2020502796.tif 000022
【図２１】
2020502796.tif 000023
【図２２】
2020502796.tif 000024
【図２３】
2020502796.tif 000025
【図２４】
2020502796.tif 000026
【国際調査報告】
2020502796.tif 000027
2020502796.tif 000028
2020502796.tif 000029
2020502796.tif 000030