ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ИЗДЕЛИЯ И МАТРИЦА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ, ПОЛУЧЕННАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО СПОСОБА ИЗГОТОВЛЕНИЯ
SEMICONDUCTOR ELEMENT, MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR ITEM, AND MATRIX OF LIGHT-EMITTING DIODES, WHICH IS OBTAINED BY USING SUCH MANUFACTURING METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к полупроводниковому элементу и способу изготовления полупроводника. Данное изобретение также относится к оптическому устройству, такому как светоизлучающее устройство, чип матрицы светоизлучающих диодов (СИДов), печатающей головке на СИДах и принтеру на СИДах, изготовленным с использованием такого способа.
Предшествующий уровень техники
Известна технология, при осуществлении которой слой, образующий светоизлучающий диод и сформированный посредством удаляемого травлением электрического слоя на GaAs-подложке, переносят на кремниевую подложку.
Технология, при осуществлении которой слой, образующий светоизлучающий диод, переносят на кремниевую подложку, описана в выложенной заявке №2005-012034 на патент Японии.
Более конкретно, сначала заглубляют бороздку для разделения слоя, образующего светоизлучающий диод и сформированного посредством удаляемого слоя на GaAs-подложке, в соответствующие этому слою светоизлучающие области. Удаляемый слой непосредственно ниже бороздки оказывается раскрытым.
Затем к слою, образующему светоизлучающий диод, крепят сухой пленочный резист. Далее к сухому пленочному резисту крепят сетчатый опорный элемент, выполненный из металлической проволоки.
После этого резист, за исключением находящегося непосредственно под металлической проволокой, удаляют. Потом удаляемый слой травят, вводя травитель в контакт с удаляемым слоем через посредство металлического опорного элемента, вследствие чего GaAs-подложка отделяется от скрепленной структуры.
Далее, после отделения GaAs-подложки, слой, образующий светоизлучающий диод, крепят к кремниевой подложке.
Таким образом, слой, образующий светоизлучающий диод, переносится на кремниевую подложку.
Краткое изложение существа изобретения
Однако авторы данного изобретения пришли к пониманию того, что, поскольку технология, описанная в вышеупомянутой выложенной заявке №2005-012034 на патент Японии, требует множества процессов крепления, при рассмотрении осуществления массового производства с использованием этой технологии требуются дополнительные ухищрения.
Авторы данного изобретения пришли к осмыслению того, что, когда количество процессов крепления уменьшается, а удаляемый слой травят, желательным является перенос слоя, образующего светоизлучающий диод, на кремниевую подложку и создание данного эпохального изобретения, охарактеризованного выше.
Задача данного изобретения является следующей.
То есть, задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать новый способ изготовления и новый элемент, воплощаемый посредством процессов крепления, количество которых является как можно меньшим.
В соответствии с данным изобретением предложен способ изготовления полупроводникового изделия, имеющего сложную полупроводниковую многослойную пленку, сформированную на полупроводниковой подложке, включающий в себя
подготовку элемента, включающего в себя удаляемый травлением слой, сложную полупроводниковую многослойную пленку, изолирующую пленку и полупроводниковую подложку, предусмотренные на сложной полупроводниковой подложке в указанном порядке от стороны сложной полупроводниковой подложки, причем упомянутый элемент имеет первую бороздку, предусмотренную в сложной полупроводниковой многослойной пленке, и вторую бороздку, проходящую сквозь полупроводниковую подложку и соединенную с первой бороздкой, и
вводят травитель в контакт с удаляемым травлением слоем по первой бороздке и второй бороздке и таким образом травят удаляемый травлением слой для отделения сложной полупроводниковой подложки от упомянутого элемента.
В этом случае подготовка упомянутого элемента может быть следующей:
формируют удаляемый травлением слой на сложной полупроводниковой подложке;
формируют сложную полупроводниковую многослойную пленку на удаляемом травлением слое,
формируют первую бороздку в сложной полупроводниковой многослойной пленке таким образом, что раскрывается удаляемый травлением слой;
подготавливают полупроводниковую подложку, имеющую вторую бороздку и изолирующую пленку; и
крепят сложную полупроводниковую подложку к упомянутой полупроводниковой подложке таким образом, что первая бороздка и вторая бороздка соединяются друг с другом.
В альтернативном варианте, подготовка упомянутого элемента может быть следующей:
формируют удаляемый травлением слой на сложной полупроводниковой подложке;
формируют сложную полупроводниковую многослойную пленку на удаляемом травлением слое;
подготавливают полупроводниковую подложку, имеющую изолирующую пленку;
крепят сложную полупроводниковую подложку к упомянутой полупроводниковой подложке;
формируют вторую бороздку в упомянутой полупроводниковой подложке;
формируют третью бороздку в изолирующей пленке; и
формируют первую бороздку в сложной полупроводниковой многослойной пленке таким образом, что раскрывается удаляемый травлением слой.
Упомянутая полупроводниковая подложка может быть снабжена схемой возбуждения, предназначенной для возбуждения светоизлучающего диода, структура которого включает в себя сложную полупроводниковую многослойную пленку.
Кроме того, в соответствии со вторым аспектом данного изобретения предложен способ изготовления полупроводникового изделия, формируемого путем скрепления сложной полупроводниковой подложки и полупроводниковой подложки, включающий в себя этапы, на которых:
подготавливают сложную полупроводниковую подложку и полупроводниковую подложку;
формируют останавливающий травление слой, удаляемый травлением слой, сложную полупроводниковую многослойную пленку, включающую в себя активный слой, и зеркальный слой на сложной полупроводниковой подложке в указанном порядке от стороны сложной полупроводниковой подложки;
обеспечивают первую бороздку в сложной полупроводниковой многослойной пленке таким образом, что удаляемый травлением слой раскрывается  для деления сложной полупроводниковой многослойной пленки в форме островков;
формируют вторую бороздку, проходящую сквозь полупроводниковую подложку;
крепят сложную полупроводниковую подложку к полупроводниковой подложке через посредство пленки органического материала таким образом, что вторая бороздка, предусмотренная в полупроводниковой подложке, и первая бороздка соединяются друг с другом, образуя элемент;
вводят удаляемый травлением слой в контакт с травителем для отделения сложной полупроводниковой подложки от упомянутого элемента; и
формируют светоизлучающее устройство с использованием сложной полупроводниковой многослойной пленки на упомянутой полупроводниковой положке.
В соответствии с третьим аспектом данного изобретения предложена матрица светоизлучающих диодов (СИДов), изготовленная с использованием вышеописанного способа изготовления полупроводникового изделия.
Печатающей головке на светоизлучающих диодах (СИДах) можно придать необходимую конфигурацию путем установки матрицы стержневых линз на матрице СИДов.
Кроме того, в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предложен принтер на светоизлучающих диодах (СИДах), включающий в себя печатающую головку на СИДах, барабан со светочувствительным поверхностным слоем и зарядный блок, а также блок формирования изображения для записи электростатического скрытого изображения на барабане со светочувствительным поверхностным слоем, при этом печатающая головка на СИДах является источником света.
В частности, цветной принтер на СИДах можно выполнить путем включения в его состав множества блоков формирования изображения.
Далее, в соответствии с четвертым аспектом данного изобретения предложен полупроводниковый элемент, имеющий сложную полупроводниковую многослойную пленку, сформированную на полупроводниковой подложке, содержащий удаляемый травлением слой, полупроводниковую многослойную пленку, изолирующую пленку и полупроводниковую подложку, сформированные на сложной полупроводниковой подложке в указанном порядке от стороны сложной полупроводниковой подложки, при этом в сложной полупроводниковой многослойной пленке предусмотрена бороздка для раскрытия удаляемого травлением слоя, а в полупроводниковой подложке и изолирующей пленке предусмотрена сквозная бороздка, соединенная с упомянутой бороздкой.
Далее в соответствии с пятым аспектом осуществления данного изобретения предусмотрен способ изготовления полупроводникового изделия, включающего в себя сложную полупроводниковую многослойную пленку на подложке, заключающийся в том, что
подготавливают элемент, включающий в себя удаляемый травлением слой, сложную полупроводниковую многослойную пленку и вторую подложку, предусмотренную на первой подложке, в указанном порядке от стороны первой подложки, причем упомянутый элемент имеет первую бороздку, заглубленную в сложную полупроводниковую многослойную пленку, и вторую бороздку, предусмотренную проходящей сквозь вторую подложку и соединяемую с первой подложкой, и
вводят травитель в контакт с удаляемым травлением слоем по первой бороздке и второй бороздке и таким образом травят удаляемый травлением слой для отделения первой подложки от упомянутого элемента.
Далее в соответствии с шестым аспектом осуществления данного изобретения предусмотрен способ изготовления светоизлучающего устройства, заключающийся в том, что
формируют отделяемый слой и светоизлучающий слой на первой подложке в указанном порядке от стороны первой подложки,
крепят первую подложку ко второй подложке таким образом, что светоизлучающий слой располагается внутри для образования скрепленного элемента;
переносят светоизлучающий слой на вторую подложку путем травления и удаления отделяемого слоя,
при этом осаждение пары отделяемого слоя и светоизлучающего слоя на первой подложке повторяют n раз, где n - натуральное число, составляющее два или более, и только крайний сверху светоизлучающий слой подвергают формированию рельефа в форме множества островков, а затем крепят первую подложку ко второй подложке для образования скрепленной структуры,
и при этом вызывают проникновение травителя в пространство, которое образуется в скрепленной структуре путем формирования рельефа в форме островков, тем самым вводя отделяемый слой в контакт с травителем для селективного переноса светоизлучающего слоя в форме островков на вторую подложку.
Далее в соответствии с седьмым аспектом данного изобретения предложено светоизлучающее устройство, включающее в себя светоизлучающее устройство, сформированное на кремниевой подложке через посредство зеркала распределенного Брэгговского отражателя (РБО).
Далее в соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения предложен полупроводниковый элемент, включающий в себя отделяемый слой, сложную полупроводниковую многослойную пленку, изолирующую пленку и вторую подложку, предусмотренную на первой подложке, в указанном порядке от стороны первой подложки,
при этом в сложной полупроводниковой многослойной пленке предусмотрена бороздка для деления сложной полупроводниковой многослойной пленки на множество областей и раскрытия удаляемого слоя, а во второй подложке и изолирующей пленке предусмотрена сквозная бороздка, соединяемая с упомянутой бороздкой.
Далее в соответствии с девятым аспектом данного изобретения предложен способ изготовления полупроводникового изделия, имеющего сложную полупроводниковую многослойную пленку, сформированную на полупроводниковой подложке, заключающийся в том, что:
подготавливают элемент, включающий в себя отделяемый слой, сложную полупроводниковую многослойную пленку и вторую подложку, предусмотренную на первой подложке, в указанном порядке от стороны первой подложки, причем упомянутый элемент имеет первую бороздку, предусмотренную в сложной полупроводниковой многослойной пленке, и вторую бороздку, предусмотренную проходящей сквозь вторую подложку и соединяемую с первой бороздкой; и
отделяют первую подложку от упомянутого элемента.
Далее в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предложен способ изготовления матрицы светоизлучающих диодов (СИДов), заключающийся в том, что:
формируют отделяемый слой, светоизлучающий слой и слой распределенного Брэгговского отражателя (РБО) в указанном порядке на поверхности первой полупроводниковой подложки и крепят эту подложку ко второй подложке, имеющей полупроводниковую схему, сформированную на ней через посредство изолирующей пленки;
переносят светоизлучающий слой и слой РБО первой подложки на вторую подложку посредством травления и удаления отделяемого слоя,
придают перенесенному светоизлучающему слою форму матрицы множества светоизлучающих участков и
электрически соединяют это множество светоизлучающих участков с электродным участком полупроводниковой схемы для управления излучением света из светоизлучающих участков.
Далее в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения в первом аспекте изобретения
сложная полупроводниковая многослойная пленка, имеющая рельеф в форме островков, сформированная на сложной полупроводниковой подложке, окруженная первой бороздкой, имеет прямоугольную форму, имеющую длинную сторону и короткую сторону, а множество вторых бороздок, проходящих сквозь полупроводниковую подложку, расположены прерывисто в виде матрицы параллельно направлению упомянутой длинной стороны (продольному направлению).
Далее в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения в первом аспекте изобретения предложен способ изготовления полупроводника, при осуществлении которого после отделения сложной полупроводниковой подложки от упомянутого элемента на сложной полупроводниковой многослойной пленке в форме островков формируют электрод через посредство изолирующего элемента для формирования чипа матрицы полупроводниковых устройств, имеющего направление длинной стороны и направление короткой стороны, а вторую подложку разрезают в направлении длинной стороны таким образом, что вторые сквозные бороздки, параллельные друг другу, которые предусмотрены во второй подложке и расположены в направлении короткой стороны, соединяются друг с другом.
Далее в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения в пятом аспекте изобретения сложная полупроводниковая многослойная пленка, имеющая рельеф в форме островков, сформированный с помощью первой бороздки, имеет форму, которая - если смотреть на нее сверху - представляет собой прямоугольник, имеющий направление длинной стороны и направление короткой стороны, а множество вторых бороздок, проходящих сквозь вторую подложку, сформировано таким образом, что они параллельны в направлении длинной стороны и поэтому образуют группу сквозных бороздок в направлении длинной стороны, при этом множество групп сквозных бороздок в направлении длинной стороны расположены таким образом, что они параллельны друг другу на интервалах, которые равны длине короткой стороны сложной полупроводниковой многослойной пленки или превышают эту длину.
Далее в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения предложена скрепленная структура, сформированная путем скрепления первой подложки и второй подложки, причем первая подложка включает в себя области сложной полупроводниковой многослойной пленки, профилированные в форме островков на первой подложке через посредство отделяемого слоя, при этом между областями сложной полупроводниковой многослойной пленки предусмотрена первая бороздка, а области сложной полупроводниковой многослойной пленки имеют форму, которая - если смотреть на нее сверху - представляет собой прямоугольник, имеющий направление длинной стороны и направление короткой стороны, при этом вторая подложка включает в себя вторую бороздку, проходящую сквозь вторую подложку, при этом множество вторых бороздок выполнены прерывистыми таким образом, что они параллельны в направлении длинной стороны и поэтому образуют группу сквозных бороздок в направлении длинной стороны, а множество групп сквозных бороздок в направлении длинной стороны расположены таким образом, что они параллельны друг другу на интервалах, которые равны длине короткой стороны областей сложной полупроводниковой многослойной пленки или превышают эту длину.
Далее в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения множество чипов матриц СИДов, изготовленных вышеописанным способом изготовления полупроводникового изделия, соединены с ним, а матрица стержневых линз не установлена.
Следует отметить, что в описании, изложенном выше, словосочетание «в указанном порядке» означает «в указанном порядке по отношению к конструктивному элементу, указанному в списке последним», и не распространяется на случай, когда между перечисленными слоями предусмотрен еще один слой.
Эффект, достигаемый с помощью изобретения
В соответствии с данным изобретением можно уменьшить количество процессов крепления по сравнению с количеством, характерным для технологии, описанной в выложенной заявке №2005-012034 на патент Японии.
Кроме того, связи с элементом, формируемым путем крепления первой подложки (например, сложной полупроводниковой подложки) ко второй подложке (например, кремниевой подложке), травитель вводят в контакт с удаляемым слоем по сквозной бороздке, сформированной во второй подложке.
Следовательно, по сравнению со случаем, когда осуществляют проникновение травителя в направлении поверхности подложки только с наружных периферийных сторон упомянутого элемента, можно сократить время, необходимое для травления удаляемого слоя.
Дополнительные признаки данного изобретения станут очевидными из нижеследующего описания возможных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено сечение элемента в связи со способом изготовления полупроводника согласно первому варианту осуществления в соответствии с данным изобретением.
На фиг.2 представлен вид, наблюдаемый снизу от сечения 2-2, обозначенного на фиг.1.
На фиг.3 представлен вид, иллюстрирующий сечение 3-3, обозначенное на фиг.1.
На фиг.4 представлено частичное перспективное изображение с пространственным разделением деталей, иллюстрирующее позиционную взаимосвязь между первой бороздкой и бороздкой полупроводниковой подложки, а также иллюстрирующее состояние, в котором сложная полупроводниковая пленка в форме островков расположена между бороздками полупроводниковой подложки.
На фиг.5 представлено сечение, иллюстрирующее возможную структуру, в которой схема возбуждения и матрица СИДов соединены на подложке, имеющей электропроводку.
На фиг.6 представлен вид, иллюстрирующий печатающую головку на СИДах.
На фиг.7 представлено сечение, иллюстрирующее состояние, в котором схема возбуждения встроена непосредственно на стороне Si-подложки и соединена с СИД-устройством.
На фиг.8 представлен вид, иллюстрирующий схему 8500 матрицы светоизлучающих диодов, которую можно возбуждать с разделением во времени для уменьшения количества электродов.
На фиг.9А представлен концептуальный вид, иллюстрирующий возможную структуру принтера на СИДах.
На фиг.9В представлен концептуальный вид, иллюстрирующий возможную структуру принтера на СИДах.
На фиг.10 представлен вид, иллюстрирующий пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.11 представлен вид, иллюстрирующий пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.12А и фиг.12В представлены виды, иллюстрирующие пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.13А и фиг.13В представлены виды, иллюстрирующие пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.14 представлен вид, иллюстрирующий пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.15 представлено сечение матрицы СИДов.
На фиг.16А и фиг.16В представлены виды, иллюстрирующие пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.17А и фиг.17В представлены виды, иллюстрирующие пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.18, 18А и фиг.18В представлены виды, иллюстрирующие пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.19А и фиг.19В представлены виды, иллюстрирующие пример способа изготовления полупроводникового изделия в соответствии с данным изобретением.
На фиг.20 представлено сечение, иллюстрирующее состояние, в котором схема возбуждения встроена непосредственно на стороне Si-подложки и соединена с СИД-устройством.
На фиг.21А, 21В, 21С, 21D и 21Е представлены виды, иллюстрирующие процесс, при осуществлении которого множество групп, каждая из которых состоит из отделяемого слоя и светоизлучающего слоя, ламинируют на первой подложке.
Следует отметить, что позиция 1000 обозначает сложную полупроводниковую подложку, позиция 1009 обозначает останавливающий травление слой, позиция 1010 обозначает удаляемый травлением слой, позиция 1020 обозначает сложную полупроводниковую многослойную пленку, позиция 1025 обозначает первую бороздку, а позиция 2000 обозначает, например, кремниевую подложку. Позиции 2005, 2006 и 2010 обозначают вторую бороздку, третью бороздку и изолирующую пленку (пленку органического материала) соответственно.
Лучший вариант осуществления изобретения
Первый вариант осуществления
Теперь изобретение в соответствии с данным вариантом осуществления будет описано со ссылками на фиг.1-3.
На фиг.1 позиция 1000 обозначает первую подложку (сложную полупроводниковую подложку или подложку, выполненную, например, из Ge). Позиция 1009 обозначает останавливающий травление слой, позиция 1010 обозначает удаляемый травлением слой, а позиция 1020 обозначает сложную полупроводниковую многослойную пленку (подробности слоистой структуры многослойной пленки здесь опущены). Далее позиция 1025 обозначает первую бороздку для разделения сложной полупроводниковой многослойной пленки 1020 в форме островков на сложной полупроводниковой подложке. Позиция 1009 обозначает останавливающий травление слой, предусматриваемый при необходимости. Позиция 100 обозначает элемент, соответствующий данному изобретению.
Позиции 2000, 2005 и 2010 обозначают вторую подложку (например, кремниевую подложку), вторую бороздку, предусмотренную на второй подложке, и изолирующую пленку (например, пленку органического материала) соответственно. Изолирующая пленка 2010 также снабжена третьей бороздкой 2006, соединенной со второй бороздкой. Хотя на рассматриваемом чертеже ширина и промежуток первой бороздки показаны равными ширине и промежутку второй бороздки, ширина первой бороздки может быть больше, чем ширина второй бороздки. Вместе с тем, поскольку необходимо, чтобы первая бороздка 1025 и бороздка 2005 полупроводниковой подложки, как вторая бороздка, были соединены друг с другом. Желательно, чтобы ширина островка сложного полупроводникового слоя (длина в направлении короткой стороны, описываемой ниже) была меньше, чем промежуток между бороздками, проходящими сквозь вторую подложку. Хотя в данном случае в качестве второй подложки используется кремниевая подложка, вторая подложка не обязательно должна быть конкретно кремниевой подложкой.
Следует отметить, что на фиг.1 ширина первой бороздки 1025 составляет, например, от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров. Ширина второй бороздки 2005 составляет, например, от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров. Следует отметить, что для легкого проникновения травителя из второй бороздки (сквозной бороздки) ширина предпочтительно составляет 50 мкм или более, предпочтительнее 100 мкм или более, а еще предпочтительнее 200 мкм или более. Однако есть случаи, в которых ширина зависит от толщины второй подложки. Следует отметить, что ширина островка сложного полупроводникового слоя предпочтительно меньше, чем промежуток между бороздками, проходящими сквозь кремниевую подложку. Кроме того, изолирующая пленка 2010 может быть опущена, если это оказывается уместным.
Фиг.2, в частности, иллюстрирует сечение 2-2, показанное на фиг.1. Как явствует из фиг.2, сложная полупроводниковая многослойная пленка 1020 разделена (имеет сформированный на ней рельеф) в форме островков на первой подложке 1000.
Участок-островок 1020 представлен в форме выступа по сравнению с окружающими его участками. Конечно, достаточно, чтобы сложная полупроводниковая многослойная пленка имела рельеф желаемой формы, а требование формы прямоугольных островков, изображенной на чертеже, не является обязательным. Кроме того, в нижеследующем тексте направление длинной стороны полупроводникового островка иногда именуется продольным направлением, а направление короткой стороны иногда именуется поперечным направлением. Следует отметить, что позиции на фиг.2 обозначают те же элементы, что и на фиг.1, и то же самое относится к чертежам, на которые делаются ссылки в нижеследующем тексте.
Первая бороздка 1025 - это пространство (зазор) в сложной полупроводниковой многослойной пленке 1020 в форме островков. Следует отметить, что те же позиции обозначают те же структурные элементы, что и на фиг.1.
Фиг.3 иллюстрирует сечение 3-3, обозначенное на фиг.1. Как очевидно из фиг.3, вторая бороздка 2005 предусмотрена во второй подложке 2000. Следует отметить, что вторая бороздка сформирована прерывистой. За счет того, что сквозная бороздка выполнена таким образом - прерывистой, в случае, например, кремниевой подложки, ее жесткость не претерпевает значительных потерь, и поэтому можно избежать ситуации, в которой манипулирование этой подложкой впоследствии оказывается затрудненным.
Следует отметить, что, как показано на фиг.12В, сквозная бороздка предпочтительно сформирована отдельными действиями (прерывистой), а когда пластину делят на чипы в описываемом ниже процессе, продольное направление второй бороздки (сквозной бороздки) проходит вдоль линии скрайбирования чипа - с учетом механической прочности.
На фиг.4 представлено частичное перспективное изображение с пространственным разделением деталей, иллюстрирующее позиционную взаимосвязь между первой бороздкой 1025 и бороздкой 2005 полупроводниковой подложки, а также иллюстрирующее состояние, в котором сложная полупроводниковая пленка 1020 в форме островков расположена между бороздками 2005 полупроводниковой подложки. Следует отметить, что на фиг.4 изолирующая пленка 2010, останавливающий травление слой 1009 и удаляемый травлением слой 1010 опущены из соображений упрощения изображения.
Далее в предпочтительном варианте - при суперпозиции фиг.2 и фиг.3 - островок 1020а получается в форме выступа, проходящего вправо между сквозными бороздками 23005а и 2005b.
Конечно, в той мере, в какой возможно поддержание островка 1020а в форме выступа, сквозная бороздка 2005 не обязательно должна быть предусмотрена параллельной продольному направлению профилированной сложной полупроводниковой многослойной пленки 1020, как показано на фиг.2 и 3. Например (если смотреть сверху), сквозную бороздку 2005 можно предусмотреть таким образом, что она окажется перпендикулярной продольному направлению или пересекающей его. Следует отметить, что сквозную бороздку также можно назвать сквозным отверстием, поскольку она проходит сквозь подложку.
Подготавливают элемент 100, который сформирован включающим в себя первую подложку 1000 (например, сложную полупроводниковую подложку), удаляемый травлением слой 1010, сложную полупроводниковую многослойную пленку 1020, изолирующую пленку 2010 (например, пленку органического изолирующего материала) и вторую подложку 2000 (например, кремниевую подложку).
Останавливающий травление слой 1009 может быть предусмотрен при необходимости и не является существенным.
Далее, как показано на фиг.1, обеспечивают проникновение травителя в упомянутый элемент по второй бороздке 2005 и третьей бороздке 2006, которые проходят сквозь вторую положку 2000 (например, кремниевую подложку) и изолирующую пленку 2010 соответственно.
Вводя травитель в контакт с удаляемым травлением слоем 1010, осуществляют травление для отделения первой подложки 1000 от упомянутого элемента.
Следует отметить, что хотя на фиг.1 первая бороздка 1025 проходит сквозь удаляемый травлением слой 1010, эта первая бороздка 1025 не обязательно должна проходить сквозь удаляемый травлением слой 1010. Что действительно необходимо, так это возможность раскрытия удаляемого травлением слоя при удалении первой подложки 1000 с элемента 100 или до этого удаления.
Кроме того, при необходимости можно предусмотреть останавливающий травление слой 1009, изображенный на фиг.1. Когда длительность травления является строго управляемой по времени, не обязательно нужно предусматривать останавливающий травление слой. Однако этот слой дает эффект равномерного раскрытия удаляемого травлением слоя по всей пластине.
Элемент
Элемент может быть подготовлен, например, в соответствии со следующими двумя способами. Конечно, в той мере, в какой элемент, изображенный на фиг.1, является осуществимым, данное изобретение не ограничивается нижеследующими двумя способами.
Первый способ воплощают таким образом, что он включает в себя следующие этапы А1-Е1, на которых:
А1) формируют удаляемый травлением слой 1010 на первой подложке 1000, такой как сложная кремниевая подложка, путем эпитаксиального выращивания;
В1) формируют сложную полупроводниковую многослойную пленку 1020 на удаляемом травлением слое 1010;
С1) формируют первую бороздку 1025 в сложной полупроводниковой многослойной пленке 1020 таким образом, что раскрывается удаляемый травлением слой 1010;
D1) подготавливают вторую подложку 2000, которая снабжена второй бороздкой 2005 и имеет изолирующую пленку 2010; и
Е1) крепят первую подложку 1000 ко второй подложке 2000 таким образом, что первая бороздка 1025 и вторая бороздка 2005 соединяются друг с другом.
Следует отметить, что на этапе С1, где сложную полупроводниковую многослойную пленку делят с приданием ей желаемой профилированной формы, профилирование осуществляют таким образом, что, например, как показано на фиг.2, остается островок в форме выступа. Следует отметить, что на этапе С1 может быть раскрыта, по меньшей мере, часть поверхности удаляемого травлением слоя, или первая бороздка может проходить в направлении удаляемого травлением слоя, а удаляемый травлением слой непосредственно под первой бороздкой может быть полностью удален. Кроме того, могут оказаться раскрытыми области под удаляемым травлением слоем (например, первой подложки, останавливающего травление слоя и/или буферного слоя). Следует отметить, что после этапа Е1, который представляет собой процесс крепления, можно предусмотреть формирование третьей бороздки.
Далее в той мере, в какой оказывается возможным изготовление упомянутого элемента, порядок вышеуказанных этапов не ограничивается тем, который указан выше. Например, этап D1) можно проводить перед этапами А1)-С1).
Помимо этого, управляемость дополнительно улучшается, если эпитаксиальное выращивание удаляемого травлением слоя на сложной полупроводниковой подложке осуществляют перед эпитаксиальным выращиванием удаляемого травлением слоя. Более конкретно, повышается равномерность травления по всей подложке. Хотя останавливающий травление слой и формируют, как показано на фиг.1, такой слой не является существенным для настоящего изобретения.
Далее в предпочтительном варианте промежуток между вторыми сквозными бороздками 2005, формируемыми на второй подложке 2000, такой как кремниевая подложка, и ширина сложной полупроводниковой многослойной пленки, разделенной в форме островков, по существу одинаковы, или ширина сложной полупроводниковой многослойной пленки, разделенной в форме островков, меньше.
Кроме того, следует отметить, что вторую бороздку 2005 формируют посредством сухого травления (реактивного ионного травления) или аналогичного метода, например, на полпути в направлении глубины второй бороздки, изображенной на фиг.1 (на чертеже направление глубины является направлением кверху), то есть таким образом, что материал, образующий вторую подложку, частично остается на стороне изолирующей пленки 2010. На маску, используемую при реактивном ионном травлении, конкретные ограничения не накладываются, и она представляет собой, например, SiN. После этого первую подложку 1000 крепят ко второй подложке. Затем бороздку, сформированную во второй подложке, можно продолжить в направлении глубины посредством жидкостного травления или аналогичного метода таким образом, что бороздка пройдет вторую подложку 2000 насквозь.
Конечно, вторую бороздку 2005 формируют посредством сухого травления (реактивного ионного травления), например, на полпути в направлении глубины второй бороздки, изображенной на фиг.1 (на чертеже направление глубины является направлением кверху), то есть таким образом, что материал, образующий вторую подложку, частично остается на стороне изолирующей пленки 2010. Затем, после продолжения бороздки, сформированной во второй подложке, в направлении глубины посредством жидкостного травления или аналогичного метода таким образом, что бороздка пройдет вторую подложку 2000 насквозь, можно крепить первую подложку 1000 ко второй подложке.
Хотя в процессе согласно этапу D1, описанному выше, предусматривают изолирующую пленку 2010 на второй подложке, также приемлемым оказывается вариант, в котором после выполнения изолирующей пленки на сложной полупроводниковой многослойной пленке 1020, которая профилирована с приданием ей желаемой формы, эту пленку крепят ко второй подложке. Конечно, когда вторая подложка является кремниевой подложкой или подложкой, имеющей кремниевую область, в качестве изолирующей пленки может быть использован оксидный слой, сформированной на поверхности. Следует также отметить, что изолирующую пленку 2010, располагаемую в элементе 100, можно выполнить заранее на стороне первой подложки, на стороне второй подложки или на стороне и первой, и второй подложек. Следует отметить, что изолирующую пленку 2010 можно опустить, например, когда вторая подложка является изолирующей подложкой, такой как кварцевая или стеклянная подложка.
Элемент может быть подготовлен, например, в соответствии со следующими двумя способами. Конечно, в той мере, в какой элемент, изображенный на фиг.1, можно воплотить, данное изобретение не ограничивается нижеследующими двумя способами.
Второй способ подготовки упомянутого элемента воплощают в соответствии со следующими этапами, на которых:
А2) формируют удаляемый травлением слой 1010 на первой подложке 1000;
В2) формируют сложную полупроводниковую многослойную пленку 1020 на удаляемом травлением слое 1010;
С2) подготавливают вторую подложку 2000, имеющую изолирующую пленку 2010;
D2) крепят первую подложку 1000 ко второй подложке 2000;
Е2) формируют вторую бороздку 2005 в кремниевой подложке 2000;
F2) формируют третью бороздку 2006 в изолирующей пленке 2010 после формирования второй бороздки 2005; и
G2) формируют первую бороздку 1025 в сложной полупроводниковой многослойной пленке 1020 таким образом, что раскрывается удаляемый травлением слой 1010.
Следует отметить, что вторую бороздку 2005 формируют посредством сухого травления (реактивного ионного травления) или _ТО_логичного метода, например, на полпути в направлении глубины второй бороздки, изображенной на фиг.1 (на чертеже направление глубины является направлением кверху), то есть таким образом, что материал, образующий вторую подложку, частично остается на стороне изолирующей пленки 2010. После этого бороздку можно посредством жидкостного травления сделать проходящей вторую подложку 2000 насквозь.
Хотя выше описаны возможные способы воплощения элемента, изображенного на фиг.1, данное изобретение не исключает присутствие другого слоя, другой пленки или области между структурными подложками, структурными слоями или структурными пленками, либо не исключает формирование или скрепление пленок, которое предусматривает такое присутствие. Например, в части промежутка или по всему промежутку между изолирующей пленкой 2010 и областью монтажа может быть предусмотрена пленка металла, а область, имеющая электропроводку, может быть предусмотрена на второй подложке или выполнена с использованием второй подложки или изолирующей пленки. Область монтажа, упоминаемая здесь, представляет собой схему возбуждения или схему переключения, когда светоизлучающее устройство или светопринимающее устройство изготовлено с использованием сложной полупроводниковой многослойной пленки, или схему, включающую в себя электропроводку только для запитывания или приложения напряжения.
Вторая подложка
Вторая подложка 2000 включает в себя, например, полупроводниковую подложку, кремниевую подложку, кремниевую пластину, имеющую оксидный слой, сформированный на ее поверхности, и кремниевую пластину, имеющую желаемую электрическую схему (например, схему возбуждения), предусмотренную на ней. Кремниевую подложку, имеющую электрическую пленку, как показано на фиг.1, формируют, например, следующим образом.
После формирования пленки органического материала, такой как изолирующая пленка, на одной поверхности кремниевой подложки, на другой ее поверхности с использованием резиста формируют слой маски для формирования второй бороздки 2005 в качестве бороздки полупроводниковой подложки и формируют бороздку 2005 полупроводниковой подложки в кремниевой подложке с использованием маски. Можно также использовать пескоструйный аппарат для формирования бороздки, вызывая столкновение частиц кварца или аналогичного материала с раскрытыми участками с целью физического разрушения кремниевой подложки. Конечно, можно также использовать сочетания указанных методов. Например, можно формировать бороздку с некоторой протяженностью в направлении глубины посредством реактивного ионного травления или с помощью пескоструйного аппарата, а после этого в первой подложке, сформированной из кремния или аналогичного материала, можно сформировать сквозное отверстие посредством жидкостного травления перед креплением к первой подложке (или после такого крепления). В альтернативном варианте, бороздку также можно раскрыть посредством шлифования или абразивного истирания с задней поверхности первой подложки.
Ниже приводится еще одни пример. Сначала формируют вторую бороздку 2005, которая проходит сквозь вторую кремниевую подложку. Затем на одну поверхность наносят пленку органического материала (например, фоточувствительную полиимидную пленку положительного типа), а со стороны другой поверхности прикладывают ультрафиолетовый свет, при этом кремниевая подложка является маской. Затем проявляют и удаляют только участок пленки органического материала, находящийся над второй бороздкой 2005. Конечно, этап раскрытия пленки органического материала путем использования кремниевой подложки, имеющей сквозную бороздку, проделанную сквозь нее, в качестве маски и удаления раскрытой пленки органического материала можно осуществлять, когда первую подложку крепят к кремниевой подложке. Следует отметить, что после процесса крепления можно прикладывать ультрафиолетовый свет со стороны второй подложки, а пленку органического материала, расположенную непосредственно над второй бороздкой, можно удалять для формирования третьей бороздки.
Преимущества применения этого способа при формировании бороздки во второй подложке являются следующими.
Поскольку на кремниевой подложке не осуществляют процесс создания устройства, а профилируют резист для формирования бороздки, происходит именно формирование первого слоя, который не требует выравнивания маски. Далее, поскольку размер бороздки составляет несколько сотен микрон или более, что является относительно большой величиной, дегазация резиста оказывается необязательной. Поэтому можно использовать недорогой аппарат, обладающий высокой производительностью, который не требует механизма снижения давления.
Следует отметить, что на способ изготовления сквозных бороздок, формируемых в кремниевой подложке и в изолирующей пленке, конкретных ограничений нет, и можно также использовать впечатывание с использованием технологической формы (матрицы), имеющей заранее определенный рисунок.
Следует подчеркнуть, что формирование анизотропной бороздки в кремниевой подложке описано, например, в документе Ayon, et al. (Sensors and Actuators A91 (2001), 381-385).
Это делает возможным, например, формирование сквозной бороздки посредством глубокого реактивного ионного травления в кремниевой пластине, толщина которой составляет несколько сотен микрон, при этом боковые стенки защищены без ухудшения отношения высоты профиля к его ширине. Кроме того, сквозную бороздку можно формировать не посредством химического травления, а с помощью энергии текучей среды или вызывая соударение с твердыми частицами, например, такое, как при пескоструйной обработке.
Помимо этого, в кремниевой подложке 2000 можно предусмотреть схему возбуждения. Схема возбуждения, о которой здесь идет речь, является, например, схемой, предназначенной для возбуждения СИДом и управления им, когда светоизлучающий диод (СИД) формируют таким образом, что он включает в себя сложную полупроводниковую многослойную пленку.
Следует отметить, что кремниевая подложка - так называемая пластина, полученная методом Чохральского, конечно же, может быть, например, подложкой, имеющей слой эпитаксиального кремния на своей поверхности. Кроме того, вместо кремниевой подложки можно использовать подложку типа «кремний на диэлектрике» (КНД).
Следует отметить, что для того, чтобы вызвать беспрепятственное проникновение травителя (для удаления удаляемого травлением слоя) по сквозной бороздке второй подложки, такой как кремниевая подложка, поверхность боковых стенок сквозной бороздки в кремниевой подложке можно обработать с использованием озонового озоления или агрессивного раствора, который представляет собой смесь серной кислоты и перекиси водорода.
Кроме того, когда первая подложка скреплена со второй подложкой, такой как кремниевая подложка, между ними или между изолирующей пленкой на кремниевой подложке и первой подложкой может существовать пленка металла. Она может функционировать как отражающий слой, когда изготавливают СИД-устройство. Конечно, вместо пленки металла можно использовать зеркало РБО. Следует отметить, что для придания пленке металла (например, Ti, Au или Pt) функции отражательного зеркала, ее можно также предусмотреть между изолирующей пленкой и второй подложкой (например, кремниевой). Следует отметить, что, когда используют РБО, т.е. так называемый распределенный Брэгговский отражатель, слой РБО располагается между сложной полупроводниковой многослойной пленкой 1020 и изолирующей пленкой 2010.
В качестве второй подложки, не являющейся кремниевой подложкой, можно применять стеклянную подложку, кварцевую подложку, металлическую подложку, керамическую подложку, положку, покрытую изолирующей пленкой или аналогичную подложку. Хотя толщина второй подложки конкретно не указана, можно использовать такую толщину, как 525 мкм (при диаметре 101,6 мм (4 дюйма)), 625 мкм (при диаметре 152,4 мм (6 дюймов)), 725 мкм (при диаметре 203,2 мм (8 дюймов)) или 775 мкм (при диаметре 304,8 мм (12 дюймов)). Толщина второй подложки находится, например, в диапазоне от 300 мкм до 1000 мкм, а с точки зрения гарантии прочности и с технологической точки зрения предпочтительно находится в диапазоне от 400 мкм до 800 мкм.
Следует отметить, что сквозная бороздка (сквозное отверстие) во второй подложке может быть прямоугольной щелью или может представлять собой щели, которые выполнены прерывистыми на конкретных интервалах, как показано на фиг.3.
Помимо этого, для крепления первой подложки ко второй подложке можно использовать пленку для крепления кристаллов (от Hitachi Chemical Co., Ltd.). Например, пленку для крепления кристаллов, изготавливаемую Hitachi Chemical Co., Ltd. и функционирующую и как лента для резки на чипы, и как пленка для крепления чипов, крепят на вторую подложку, такую как кремниевая подложка, для расширения возможностей манипулирования ею. После этого осуществляют выравнивание и т.п. При креплении ленту для резки на чипы удаляют (например, удаляют посредством приложения ультрафиолетового света) и осуществляют крепление к стороне первой подложки. Следует отметить, что когда пленка для крепления кристаллов остается на второй бороздке, которая проходит сквозь вторую подложку, ее удаляют травлением или аналогичным методом и осуществляют соединение с первой бороздкой.
Следует отметить, что сквозные бороздки, формируемые на второй подложке, предпочтительно представляют собой множество сквозных бороздок в форме прямоугольников (полосок), имеющих длинную сторону и короткую сторону, которые выполнены прерывистыми. В частности, предпочтительно, чтобы множество сквозных бороздок были выровнены (в виде матриц) и расположены прерывисто в направлении длинной стороны (в продольном направлении) сквозных бороздок. Здесь термин «прерывисто» означает, что между бороздками имеется зазор, то есть бороздки отделены друг от друга. Это предпочтительно также с точки зрения гарантии прочности подложки, которая важна, когда подложку подвергают воздействию последующего процесса создания устройств. Ширина упомянутого зазора находится, например, в диапазоне от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров.
Далее предпочтительно, чтобы бороздки, которые выполнены прерывистыми в матрицах, были выполнены таким образом, что эти бороздки в матрицах оказывались бы параллельными друг другу, как показано на фиг.3.
Первая подложка
В качестве первой подложки можно применять GaAs-подложку, GaAs-подложку p-типа, GaAs-подложку n-типа, InP-подложку, SiC-подложку, GaN-подложку или аналогичную подложку. Следует отметить, что, помимо сложной полупроводниковой подложки, можно использовать сапфировую подложку или Ge-подложку. Предпочтительной является сложная полупроводниковая подложка, такая как GaAs-подложка или GaN-подложка.
Удаляемый травлением слой
Упоминаемый здесь удаляемый травлением слой - это слой, который травится быстрее, чем сложная полупроводниковая многослойная пленка, и его также можно назвать отделяемым слоем. Отношение скоростей травления удаляемого травлением слоя и многослойной пленки на нем составляет пять или более, предпочтительно десять или более, а предпочтительнее 100 или более.
0,7
0,3
Удаляемый травлением слой является, например, слоем AlAs или слоем AlGaAs (например, AlGaAs).
x
x-1
Когда слой AlGaAs выражается как AlGaAs (1≥х≥0,7), селективное травление становится заметным, когда х составляет 0,7 или более. Когда в качестве удаляемого травлением слоя используют слой GaAs, в качестве травителя можно использовать разбавленный 2-10%-ный раствор HF. Травителем является, например, 10%-ная плавиковая кислота.
Следует отметить, что в качестве первой подложки можно использовать сапфировую подложку, а пленку нитрида металла, такого как нитрид хрома (CrN), можно использовать в качестве удаляемого травлением слоя на подложке. На нитриде хрома осуществляют эпитаксиальное выращивание многослойной пленки как функционального слоя для воплощения устройства (СИДа или лазера) для синего или ультрафиолетового света. Что касается многослойной пленки, то можно использовать GaInN в качестве активного слоя, а также AlGaN или GaN в качестве разделительного слоя.
Следует отметить, что в качестве травителя удаляемого слоя можно использовать обычный травитель для Cr (травитель для хрома). Поставляет такой травитель Mitsubishi Chemical Corporation.
Получение сквозной бороздки во второй подложке
6
Когда вторая подложка является кремниевой подложкой, сквозную бороздку можно получить посредством реактивного ионного травления (РОТ) с использованием фтора в атмосфере SF или аналогичной атмосфере. Конечно, вид радикала не ограничивается фтором. Когда осуществляют жидкостное травление, можно использовать NaOH, KOH, TMAN или аналогичное вещество.
Следует отметить, что, поскольку в данном изобретении травитель можно вводить в контакт с удаляемым слоем в скрепленном состоянии, как показано на фиг.1, удаляемый травлением слой может быть раскрыт в любой момент времени.
3
3
2
Сквозную бороздку можно формировать в кремниевой подложке посредством реактивного ионного травления (РОТ). Когда осуществляют жидкостное травление, в качестве травителя можно использовать смесь окислителя, такого как HNO, и раствора фтористого водорода, воспользовавшись тем, что оксид кремния растворим в плавиковой кислоте. В качестве добавки (множественного эпитаксиального слоя) можно использовать CHCOOH, Br или аналогичное вещество.
Удаляемый травлением слой 1010 и сложную полупроводниковую многослойную пленку 1020 можно в чередующемся порядке повторно ламинировать на первой подложке 1000. В таком случае, сложную полупроводниковую многослойную пленку можно повторно переносить на кремниевую подложку. Конечно, также можно повторно ламинировать останавливающий травление слой 1009, удаляемый травлением слой 1010 и сложную полупроводниковую многослойную пленку 1020. Кроме того, заранее осуществляемое чередуемое и повторяемое ламинирование на первой подложке может позволить избежать множества циклов гистерезиса для эпитаксиального выращивания на подложке даже в случае, когда перенос пары, включающей в себя удаляемый слой и многослойную пленку 1020, осуществляется множество раз один за другим, что предпочтительно. Ожидается, что многократное использование подложки будет иметь заметные экономические эффекты, потому что, вообще говоря, сложная полупроводниковая подложка в десять или более раз дороже, чем кремниевая.
Сложная полупроводниковая многослойная пленка
Структура и материал слоев сложной полупроводниковой многослойной пленки зависят от того, какое устройство предусматривается в качестве полупроводникового изделия. Возможные полупроводниковые изделия в качестве светоизлучающих устройств включают в себя светоизлучающее диодное устройство (СИД-устройство), светоизлучающий лазерный диод (лазерное диодное устройство) и светопринимающее устройство.
Например, когда СИД-устройство предусматривается в качестве полупроводникового устройства, то в структуре слоев используются следующие материалы.
Слой р-AlAs (удаляемый травлением слой) формируют на GaAs-подложке p-типа, а на нем в качестве сложной полупроводниковой многослойной пленки предусматриваются контактный слой GaAs p-типа, оболочечный слой AlGaAs p-типа, активный слой Gaga As p-типа, оболочечный слой AlGaAs n-типа и контактный слой GaAs n-типа.
Следует отметить, что в качестве останавливающего травление слоя между удаляемым слоем и сложной полупроводниковой подложкой можно использовать GaInP.
Когда слой GaAs и слой AlGaAs травят серной кислотой, травление останавливается слоем GaInP. После этого слой GaInP удаляют плавиковой кислотой. Когда слой GaAs и слой AlGaAs травят смесью аммиачной перекиси, в качестве упомянутого останавливающего слоя желателен AlAs.
Далее в качестве материала сложной полупроводниковой многослойной пленки для данного варианта осуществления применимы материалы, отличные от GaAs, например материалы типа AlGaInP, типа InGaAsP, типа GaN, типа AlGaN и типа InAlGaN.
Далее между сложной полупроводниковой многослойной пленкой 1020 и изолирующей пленкой 2010, сформированной из органического материала или аналогичного материала, можно предусмотреть, по меньшей мере, либо пленку металла, либо зеркало РБО.
В данном случае, пленку металла формируют, например, из Au, Ag, Ti, Al или AlSi либо формируют многослойную пленку из этих материалов. Предпочтительный материал пленки металла выбирают в соответствии с длиной волны света, излучаемого СИДом. Например, когда надлежит изготовить СИД красного цвета с длиной волны излучения, составляющей 700-800 нм, Au, Ag или аналогичный материал обладает высоким коэффициентом отражения. В случае СИДа синего цвета с длиной волны излучения, составляющей около 160 нм, предпочтителен Al.
0,2
0,8
x
1-x
Когда зеркало РБО (распределенного Брэгговского отражателя) предназначено для сложного полупроводникового материала на основе GaAs, это зеркало формируют посредством чередующегося ламинирования слоя AlAs и слоя AlGaAs множество раз или чередующегося ламинирования слоя оксида Al и слоя AlGaAs. Поскольку трудно сформировать оксид алюминия посредством эпитаксиального выращивания, предпочтительным оказывается управление показателем преломления, например, посредством чередующегося переключения значения х между 0,2 и 0,8 в AlGaAs. Конечно, оксид Al можно формировать, увеличивая долю Al в составе слоя на стороне с меньшим показателем преломления и окисляя его после ламинирования.
Далее, когда формируют СИД-устройство с использованием сложной полупроводниковой многослойной пленки, вместо СИДа с гетеропереходом можно формировать СИД с гомопереходом, как описано в выложенной заявке №2005-0120234 на патент Японии. В этом случае, после формирования соответствующих слоев посредством эпитаксиального выращивания, примесь диффундирует посредством диффузии твердой фазы, образуя p-n-переход в активном слое.
Следует отметить, что для того, чтобы контактный слой образовывал омический контакт с электродом p-типа или электродом n-типа, предпочтительна концентрация примеси, которая выше, чем концентрация примеси оболочечных слоев, между которыми заключен активный слой.
Следует отметить, что на фиг.1 опущены подробности структуры слоев сложной полупроводниковой многослойной пленки.
В предпочтительном варианте промежуток прямоугольной формы между профилированными в форме островков областями на первой подложке в направлении длинной стороны (промежуток между островками вдоль направления длинной стороны), по существу, соответствует промежутку для резки на чипы в последующем процессе. Следует отметить, что на фиг.2 позиция 2901 обозначает направление длинной стороны, а позиция 2902 обозначает направление короткой стороны.
Следует отметить, что после удаления удаляемого травлением слоя с упомянутого элемента последующее отделение устройства можно провести таким образом, что в сложной полупроводниковой многослойной пленке с использованием маски или аналогичного средства сформируются пунктирные светоизлучающие точки.
Изолирующая пленка
Изолирующая пленка 2010 в соответствии с этим вариантом осуществления представляет собой, например, пленку, сформированную из органического материала. Пленка, сформированная из органического материала, является, например, полиимидной или иной органической изолирующей пленкой либо неорганической изолирующей пленкой. Таким образом, пленка, сформированная из органического материала, включает в себя органическую изолирующую пленку, такую как полиимидная. Более конкретно, изолирующую пленку формируют из фоточувствительного полиимида положительного типа. Конечно, после раскрытия раскрытый участок, по существу, больше не обладает дальнейшей фоточувствительностью. Следует отметить, что для настоящего изобретения применим не только фоточувствительный полиимид положительного типа, но и фоточувствительный полиимид отрицательного типа и даже нефоточувствительный полиимид, поскольку можно сформировать третью сквозную бороздку с использованием еще одной маски или аналогичного средства. Следует отметить, что такой полиимид поставляется, например, фирмой MD Micro Systems, Ltd.
Фоточувствительный полиимид подробно описан в выложенной заявке №2005-012034 на патент Японии. Более конкретно, ароматический ангидрид реагирует со спиртом, имеющим двойную связь (например, гидроксиметилметакрилатом), образуя дикарбоновую кислоту, которая реагирует с диамином, образуя полиамид, имеющий двойную связь в своей боковой цепи. Это соответствует структуре, в которой карбоксильная группа полиамидной кислоты замещена структурой, имеющей полимеризуемую двойную связь. Раствор, в котором полимер растворен в полярном растворителе, таком как n-метилпирролидон (NMP), вместе с фотоинициатором, сенсибилизатором, клейкой добавкой и т.п., представляет собой фоточувствительный полиимид.
Следует отметить, что в качестве полиимида можно использовать фоточувствительный или нефоточувствительный полиимид.
Кроме того, для крепления сложной полупроводниковой подложки к кремниевой подложке можно использовать пленки других органических материалов. Помимо вышеописанных полиимидов, можно позаимствовать слой эпоксидного клея или аналогичный слой.
Покрывая сквозную бороздку пленкой фоточувствительного органического материала, а затем прикладывая ультрафиолетовый свет по сквозной бороздке, можно удалять органический изолирующий слой с обеспечением самовыравнивания.
Далее в качестве изолирующей пленки можно использовать не только пленку органического материала, описанную выше, но и неорганическую изолирующую оксидную пленку, такую как пленка оксида кремния. Кроме того, можно также использовать силоксановую смолу или аналогичное вещество.
Следует отметить, что, когда, например, имеется область монтажа, использующая пространство на кремниевой подложке и/или внутри кремниевой подложки в качестве второй подложки, можно воспользоваться стеклом, наносимым центрифугированием (СНЦ), для формирования изолирующей пленки оксида кремния, чтобы улучшить планарность области монтажа. Конечно, можно ламинировать множество типов используемых изолирующих пленок.
Кроме того, изолирующую пленку можно формировать с использованием такого органического материала, как полиимид. В частности, осуществление крепления к первой подложке с повышенной адгезией за счет нанесения органического материала путем нанесения покрытия методом центрифугирования, предварительного обжига для улетучивания растворителя и последующего повышения адгезионной способности является эффективным с точки зрения производительности.
Далее в элементе, изображенном на фиг.1, изолирующую пленку при необходимости можно и не наносить. Кроме того, изолирующую пленку можно формировать из множества слоев. Изолирующую пленку можно предусматривать на каждой из стороны первой подложки и стороны второй положки для крепления, или изолирующую пленку можно предусматривать на стороне только одной из этих подложек.
Следует отметить, что, когда схема возбуждения или аналогичная схема предусмотрена на кремниевой подложке или внутри кремниевой подложки в качестве второй подложки, в предпочтительном варианте предусматривают изолирующую пленку 2010. Вместе с тем, в соответствии с данным изобретением изолирующей пленки 2010 может и не быть.
Далее в настоящем изобретении можно использовать лист фоточувствительного полимера в качестве изолирующей пленки. В более предпочтительном варианте лист полимера сам обладает адгезионной способностью. Следует отметить, что когда изолирующую пленку формируют на второй подложке или когда изолирующую пленку формируют на стороне первой подложки, ее можно формировать после процессов нагревания и скрепления под давлением. Конечно, разбавленный органический материал (фоточувствительный полиимид или аналогичный материал) можно формовать с получением пленки, нанося покрытие методом центрифугирования. Или можно использовать фоточувствительный полиимидный лист, который представляет собой фоточувствительный полиимид, выполненный листообразным, например, в виде сухой пленки.
Возможный способ изготовления полупроводникового изделия
Ниже описывается возможный способ изготовления полупроводникового изделия. Более конкретно, способ воплощают таким образом, что он включает в себя следующие этапы, на которых:
1) подготавливают сложную полупроводниковую подложку (первую подложку) и кремниевую подложку (вторую подложку);
2) формируют на сложной полупроводниковой подложке останавливающий травление слой, удаляемый травлением слой, сложную полупроводниковую многослойную пленку, включающую в себя активный слой, и зеркальный слой на сложной полупроводниковой подложке в указанном порядке от стороны сложной полупроводниковой подложки (следует отметить, что останавливающий травление слой можно использовать при необходимости, и он не является существенным слоем для данного изобретения;
3) обеспечивают первую бороздку в сложной полупроводниковой многослойной пленке таким образом, что удаляемый травлением слой раскрывается для деления сложной полупроводниковой многослойной пленки в форме островков;
4) формируют вторую бороздку, проходящую сквозь полупроводниковую подложку;
5) крепят сложную полупроводниковую подложку к кремниевой подложке для образования скрепленного элемента таким образом, что вторая бороздка, предусмотренная в кремниевой подложке, имеющей пленку органического материала на своей поверхности, и первая бороздка соединяются друг с другом;
6) вводят удаляемый травлением слой в контакт с травителем по первой и второй бороздкам для отделения сложной полупроводниковой подложки от упомянутого элемента; и
7) формируют светоизлучающее устройство с использованием сложной полупроводниковой многослойной пленки на кремниевой положке.
Этот способ изготовления подробно описывается в примере, приводимом ниже. Следует отметить, что в процессе 2) данное изобретение не исключает наличие слоя, отличного от описанных слоев, а присутствие материала, отличного от слоев и пленок, описанных выше, конечно же, находится в рамках объема притязаний данного изобретения.
Кроме того, элемент, сформированный посредством скрепления в соответствии с данным изобретением, имеет следующие характеристики.
Полупроводниковый элемент, имеющий сложную полупроводниковую многослойную пленку на кремниевой подложке, включает в себя слой AlAs, сложную полупроводниковую многослойную пленку, органическую изолирующую пленку и кремниевую подложку на сложной полупроводниковой подложке в указанном порядке от стороны сложной полупроводниковой подложки, при этом сложная полупроводниковая многослойная пленка снабжена первой бороздкой таким образом, что раскрывается удаляемый слой, а кремниевая подложка и пленка органического материала снабжены второй бороздкой, соединенной с первой бороздкой.
Прочие ингредиенты
Следует отметить, что, когда заглубляют первую бороздку 1025 и вторую бороздку 2005, пузырьки газа (водорода), образующиеся за счет травления удаляемого травлением слоя, выполненного из AlAs или аналогичного материала, могут блокировать выход из бороздок. В таком случае предпочтительным является непрерывное или прерываемое приложение ультразвука (т.е. прерываемое приложение ультразвука также приемлемо) к раствору для травления и к пластине, такой как сложная полупроводниковая подложка. Далее предпочтительным является добавление спирта в травитель (например, в плавиковую кислоту).
Зеркальный слой
Между сложным полупроводниковым светоизлучающим слоем и изолирующей пленкой, такой как пленка органического материала, можно предусмотреть, по меньшей мере, либо пленку металла, либо слой РБО. Следует отметить, что когда зеркало является зеркалом, выполненным из Ti, Au, Pt, AlSi или аналогичного материала, это зеркало можно располагать между пленкой органического материала и второй подложкой, как показано, например, на фиг.7. На фиг.7 позиция 7010 обозначает изолирующий слой, а позиция 7081 обозначает зеркало, а их подробности описываются ниже.
В данном случае зеркало РБО может быть получено посредством непрерывного эпитаксиального выращивания на сложном полупроводниковом слое, который сам получен эпитаксиальным выращиванием. В таком случае позиция 7021 на фиг.20 обозначает зеркальный слой. Его подробности описываются ниже. Металлическое зеркало можно формировать посредством осаждения поверх выращенной сложной полупроводниковой многослойной пленки, можно формировать посредством осаждения поверх органического изолирующего слоя, либо и то, и другое можно формировать одновременно.
РБО в качестве зеркала подробнее описывается ниже.
Слой РБО образует светоизлучающий слой, который формируют на первой подложке через посредство удаляемого травлением слоя (отделяемого слоя) таким образом, что он включает в себя активный слой.
В данном случае первая подложка представляет собой подложку для формирования СИДа (светоизлучающего диода). В данном случае используется подложка, на которой возможно выращивание сложной полупроводниковой пленки для СИДа. Когда выращивают соединение элемента III-V группы, представляющее собой главным образом GaAs, возможные материалы для первой подложки включают в себя GaAs-подложку и Ge-подложку, постоянная решетки которых близка к постоянной решетки GaAs. В случае GaAs-подложки подложка может включать в себя Al, P или аналогичный элемент, которые являются элементами одной и той же группы. Далее в соответствии со структурой устройства возможно включение примеси p-типа или n-типа.
x
1-x
Удаляемый слой, светоизлучающий слой и слой РБО получают путем последовательного эпитаксиального выращивания на первой подложке методами химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений, эпитаксии из молекулярного пучка или _ТО_логичных методов. В данном случае удаляемый слой - это слой, сформированный из материала, который можно селективно травить по отношению к светоизлучающему слою и который сформирован, например, из AlAs или AlGaAs (1≥x≥0,7). Удаляемый слой такого состава селективно травят раствором плавиковой кислоты.
Светоизлучающий слой формируют из сложного полупроводникового слоя, который функционирует как светоизлучающее устройство, и для этого можно использовать, например, GaAs, AlGaAs, InGaAs, GaP, InGaP, AlInGaP и т.п. В этом слое существует p-n-переход. Кроме того, как конкретную структуру, светоизлучающий слой 1102 формируют, например, из активного слоя, заключенного между оболочечными слоями.
Слой РБО можно получать эпитаксиальным выращиванием на первой подложке, и он имеет структуру, в которой ламинировано множество пар, каждая из которых имеет слои с разными показателями преломления относительно целевой длины волны СИДа.
Каждая из упомянутых пар сформирована из слоя с высоким показателем преломления и слоя с низким показателем преломления. То, что получается в результате ламинирования упомянутой пары множество раз, называют пленкой Брэгговского отражателя или зеркалом РБО (слоем РБО).
Пленка Брэгговского отражателя приобретает коэффициент отражения, который соответствует количеству m пар, за счет задания толщин d1 и d2 пленки для двух типов пленок, имеющих разные показатели преломления, так что толщина n x d оптической пленки составляет 1/4 длины волны, и подготовки m пар двух типов пленок (m-натуральное число, равное двум или большее). В таком случае чем больше разность между двумя показателями преломления слоев, образующих пленку Брэгговского отражателя, тем выше получаемый коэффициент отражения, даже если количество пар мало. Следует отметить, что в данном изобретении предпочтительно, чтобы условия для формирования РБО были оптимизированы таким образом, чтобы отражение света конкретной длины волны оказалось возможным с эффективностью 80% или более, а предпочтительнее 90 % или более.
x
1-x
Например, слой РБО получают посредством чередующегося ламинирования слоев AlGaAs, содержащих разное количество Al. В данном случае, чтобы подавить внесение повреждений в слой РБО при селективном удалении удаляемого травлением слоя, предпочтительно, чтобы величина «х» для Al, который содержится в этом слое, составляла 0,8 или менее, когда состав материала выражается в виде AlGaAs. Величина «х» предпочтительно составляет 0,7 или менее, предпочтительнее 0,6 или менее, еще предпочтительнее 0,4 или менее. Нижний предел величины «х» равен, например, нулю.
x
1-x
x
1-x
В любом случае слой с низким показателем преломления, который образует слой РБО и показатель преломления которого ниже, чем у другого слоя, выбирают из группы, состоящей из AlGaAs (0≤х≤0,8), материала типа AlInGaP и материала типа AlGaP. Важно, что удаляемый травлением слой выбирают из группы, состоящей из AlAs и AlGaAs (0,7≤х≤1,0), а сочетание материалов таково, что слой с низким показателем преломления является стойким к повреждениям при селективном травлении и удалении отделяемого слоя. Следует отметить, что когда слой AlAs травят как удаляемый слой, а в качестве слоя с низким показателем преломления используют материал типа AlInGaP или материал типа AlGaP, отделяемый слой можно селективно удалять в основном независимо от количества содержащегося в нем Al.
В связи со структурой слоя РБО следует отметить, что ниже перечислены три примера сочетания слоя с высоким коэффициентом преломления и слоя с низким коэффициентом преломления в качестве структур РБО, обладающих высокой стойкостью к плавиковой кислоте:
0,6
0,4
0,2
0,8
1) AlGaAs / AlGaAs;
0,2
0,8
2) AlInGaP / AlGaAs;
0,2
0,8
3) AlGaP / AlGaAs.
Следует отметить, что когда изготавливают лазер (лазерный диод), ввиду требования коэффициента отражения на уровне 99,9% или более, необходимо формировать 30 слоев, 40 слоев или более слоев пары. Вместе с тем, в случае СИДа, в котором коэффициент отражения, составляющий 90% или более, оказывается удовлетворительным, будут удовлетворительными несколько слоев - до десяти слоев.
0,4
0,6
0,13
0,87
0,23
0,77
0,2
0,8
0,8
0,2
Например, слой p-AlAs в качестве отделяемого слоя толщиной 100 нм, светоизлучающий слой толщиной примерно 2000 нм и слой n-РБО выращивают на GaAs-подложке диаметром 101,2 мм (4 дюйма) методом химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений. Подробности светоизлучающего слоя являются следующими. Он сформирован из p-AlGaAs толщиной 350 нм в качестве оболочечного слоя, p-AlGaAs толщиной 300 нм в качестве активного слоя и n-AlGaAs толщиной 1300 нм в качестве оболочки, находящейся на стороне слоя РБО. Что касается подробностей слоя n-AlAs, то его можно формировать, наслаивая 20 пар слоев AlGaAs толщиной 633 Å и AlGaAs толщиной 565 Å. Следует отметить, что, уменьшая удельное сопротивление материалов, образующих РБО, можно гарантировать электрическое соединение от зеркала РБО, обозначенного позицией 7021 на фиг.20.
Конечно, возможна также структура, в которой РБО предусмотрен на обеих сторонах активного слоя. Как описано ниже, когда матрица стержневых линз в печатающей головке отсутствует, эта структура предпочтительно, хотя и не обязательна.
Останавливающий травление слой
Когда слой AlAs используют в качестве удаляемого травлением слоя, который не является обязательно необходимым в данном изобретении, в качестве останавливающего травление слоя можно использовать, например, GaInP.
Буферный слой
Следует отметить, что путем формирования буферного слоя перед выращиванием удаляемого травлением слоя на первой подложке, например, сложной полупроводниковой подложке, такой как GaAs-подложка, Ge-подложка или GaN-подложка, можно получить удовлетворительный эпитаксиальный слой с малым количеством дефектов. Например, на GaAs-подложке можно сформировать тонкую пленку GaAs в качестве буферного слоя. В случае Ge-подложки подходящим для релаксации механического напряжения решетки оказывается GaInAs или аналогичный материал.
Выравнивание
Следует отметить, что выравнивание между первой подложкой и второй подложкой можно осуществить с помощью двухстороннего выравнивателя, используемого для скрепления пластин или в аналогичных целях. В частности, когда вторая подложка является кремниевой подложкой, сквозную бороздку, предусмотренную в этой подложке, можно использовать в качестве метки выравнивания. Кроме того, сквозную бороздку можно формировать на линии скрайбирования. Светоизлучающий слой, перенесенный на кремний, имеет зону размером несколько сотен микрон, которая соответствует размеру чипа, а при отделении устройств отдельные светоизлучающие устройства размером несколько десятков микрон и т.п. крепятся в ходе процесса, осуществляемого после переноса. Следовательно, крепление активного слоя в форме островков к сквозной бороздке не требует точности в несколько десятков микрон, которая необходима в процессе создания устройств, и точность в несколько десятков микрон оказывается удовлетворительной. С этой точки зрения, ориентацию заподлицо с пластиной можно использовать в качестве нормы выравнивания.
Процессы крепления и отделения
Теперь приводится описание в связи с креплением. Крепление можно легко осуществить посредством нагревания до температуры, составляющей несколько сотен градусов или более, которая является температурой стеклования органического изолирующего слоя в качестве изолирующей пленки 2010, показанной на фиг.1, для придания ей липкости и путем крепления к кремниевой пластине. Прочность крепления является удовлетворительной, не вызывая никаких проблем при осуществлении последующих процессов. Полость, которая должна возникнуть при непосредственном креплении без использования адгезивного слоя и без придания липкости, отделяется в форме островка, и при этом существует активный слой. Следовательно, впускаемый воздух легко исчезает вдоль отделяющей бороздки между островками при креплении под давлением. Крепление под пониженным давлением уменьшает объем самой полости, и поэтому резко ухудшается формирование самого зазора. Чтобы перенести и разделить две пластины, скрепленные друг с другом, можно поместить ванну с травителем в вакуум для вымачивания упомянутого элемента в травителе под пониженным давлением, вследствие чего травитель равномернее проникает удаляемый слой по сквозной бороздке. Кроме того, вибрация под действием ультразвука, нагрев и круговое вращение самой пластины увеличивают скорость циркуляции жидкости, равномерно завершая процессы переноса и крепления короткое время.
Следует отметить, что ниже описывается способ формирования сложной полупроводниковой многослойной пленки на первой подложке, такой как GaAs-подложка, через посредство удаляемого травлением слоя (также именуемого отделяемым слоем) и формирования пары, образованной двумя слоями, множество раз таким образом, что можно ожидать уменьшения стоимости процесса.
О многократном эпитаксиальном выращивании
Описание приводится со ссылками на фиг.21А-21Е.
На фиг.21А позиция 1000 обозначает первую подложку (например, GaAs-подложку), а позиция 2101 обозначает буферный слой.
Поскольку в качестве отделяемого слоя 2102 используют AlAs (AlGaAs), обладающий высокими характеристиками селективного травления, подложка, на которой можно осуществлять эпитаксиальное выращивание, представляет собой первую подложку. Возможные подложки включают в себя AsGa-подложку и Ge-подложку, постоянная решетки которых близка к постоянной решетки GaAs (AlGaAs). Хотя постоянная решетки Si отличается от постоянной решетки GaAs примерно на 4%, выращивание GaAs непосредственно на Si все же возможно. Поэтому возможно также использование Si-подложки, имеющей пленку GaAs, выращенную на ней, в качестве первой подложки 1000. Кроме того, возможно легирование примеси в этих подложках.
Теперь будут описаны части, отличные от первой подложки 1000, показанной на фиг.21А.
Отделяемый слой 2102 и светоизлучающий слой 2103, включающий в себя активный слой, получены посредством последовательного эпитаксиального выращивания на первой подложке 1000.
(x)
(1-x)
Материалом отделяемого слоя 2102 является AlAs или AlGaAS (x≥0,7), а толщина пленки предпочтительно составляет от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров.
Светоизлучающий слой 2103 представляет собой сложную полупроводниковую многослойную пленку в качестве светоизлучающего устройства, для чего используется, например, GaAs, AlGaAs, InGaAs, GaP, InGaP или AlInGaP. В светоизлучающем слое 2103 имеется p-n-переход.
Следует отметить, что, хотя это случай, в котором буферный слой 2101 сформирован перед формированием отделяемого слоя 2102, эта последовательность произвольна. Цель буферного слоя 2101 состоит в том, чтобы уменьшить дефекты кристалла и т.п.
В той мере, в какой выращивание может быть равномерным, на способ выращивания конкретных ограничений нет, и можно использовать любой из химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений, эпитаксии из молекулярного пучка, эпитаксии из жидкой фазы и т.п.
Кроме того, отделяемый слой 2102 и светоизлучающий слой 2103 являются парными, и множество пар отделяемых слоев 3102 и 4102 и светоизлучающих слоев 3103 и 4103 выращены последовательно таким образом, что количество пар достигает n. В данном случае не обязательно делать одинаковой толщину отделяемого слоя 2101. Можно также сделать толщину меньшей по мере наращивания слоя.
Существует один способ, позволяющий избежать бесполезного травления в как можно большей степени в нижней части слоя верхней периферийной части первой подложки 1000 с учетом такой характеристики, в соответствии с которой когда отделяемый слой 2102 стравливают со стороны, чем меньше толщина пленки, тем больше скорость травления.
Затем, как показано на фиг.21В, формируют светоотражающий слой 4104 на верхнем светоизлучающем слое 4103.
Затем формируют рельеф 2105 резиста, оставляя светоотражающий слой 4104 в форме островков.
Материалом светоотражающего слоя 4104 предпочтительно является материал, имеющий высокий коэффициент отражения применительно к длине волны формируемого светоизлучающего устройства. Например, когда материалом светоизлучающего устройства является материал типа GaAs, а длина волны излучаемого света составляет 750-800 нм, предпочтительны Au (золото), Ag (серебро) и Al (алюминий) и т.п. Конечно, можно использовать и другие светоотражающие материалы.
В случае устройства, излучающего свет синего цвета, длина волны излучаемого света которого составляет примерно 360 нм, материалом светоизлучающего слоя 4104 предпочтительно является золото или аналогичный материал. Следует отметить, что вместо светоотражающего слоя можно использовать слой РБО, описанный выше, может оказаться возможной ситуация, в которой конкретный светоотражательный слой не предусматривается. Иными словами, светоотражающий слой 4104 может быть опущен.
Кроме того, светоизлучающий слой 4103 в форме островков может образовывать светоизлучающий слой одного светоизлучающего устройства или может быть областью, включающей в себя множество светоизлучающих устройств в виде матрицы. В данном случае предпочтительно, чтобы размер светоизлучающего слоя 4103 в форме островков был согласован с размером чипа, когда разрезают на чипы вторую подложку 2000, описываемую ниже.
Светоотражающий слой 4104 не является существенным. Он может быть сформирован на стороне второй подложки 2000, описываемой ниже, или может быть полностью опущен.
Затем, как показано на фиг.21С, травят светоотражающий слой 4104 и верхний светоизлучающий слой 4103, придавая им форму островков, чтобы раскрыть часть верхнего отделяемого слоя 2102. Следует отметить, что вышеописанная первая бороздка окружает светоизлучающий слой таким образом, что этот светоизлучающий слой приобретает форму островков.
Как показано на фиг.21D, первую подложку 1000 крепят ко второй подложке 2000.
Материал второй подложки 2000 является произвольным, и можно использовать любой материал, включая полупроводниковую подложку, такую как Si-подложка, электропроводная подложка и изолирующая подложка. Как описано выше, может быть предусмотрена схема возбуждения, предназначенная для возбуждения светоизлучающего слоя и т.п. Кроме того, на подложке может быть предусмотрена изолирующая пленка, такая как пленка органического материала.
Кроме того, на поверхности второй подложки 2000 можно формировать светоотражающий слой 4104. Помимо этого, светоотражающий слой 4104 можно формировать на поверхностях первой подложки 1000 и второй подложки 2000, или отражающие слои 4104 могут быть скреплены друг с другом.
В качестве способа крепления первой подложки 1000 ко второй подложке 2000 можно использовать нагревание, нагнетание давления, предусматривать использование обоих этих способов и т.п. Осуществимо и скрепление в атмосфере под пониженным давлением.
Следует отметить, что, как уже описано, хотя вторая бороздка (сквозная бороздка) в соответствии с данным вариантом осуществления предусмотрена во второй подложке 2000, она не показана на чертежах.
В результате упомянутого крепления пространство 2006, образованное профилированной бороздкой, формируется в окрестности поверхности раздела. Первая бороздка и вторая бороздка соединяются в пространстве 2006.
На фиг.21Е представлен вид, иллюстрирующий состояние, в котором подложки разделяют.
Разделение достигается посредством травления отделяемого слоя 4102, который является верхним слоем.
В данном случае травитель течет в пространство 2106, образованное областью отделения в форме островков.
Отделяемый слой 4102, который является верхним слоем, травят, в результате чего первая подложка 1000 и вторая подложка 2000 разделяются. В качестве применяемого в данном случае травителя можно использовать раствор плавиковой кислоты, раствор соляной кислоты или аналогичный раствор.
В результате светоизлучающий слой 4103 в области, имеющей форму островков, переносится на вторую подложку 2000.
Вторая подложка 2000, на которую переносят светоизлучающий слой 4103, поступает в процесс получения устройств, и тогда формируют светоизлучающее устройство.
С другой стороны, поверхность первой подложки 1000, которая утратила верхний светоизлучающий слой 4103 и верхний отделяемый слой 4102 из-за переноса и травления, становится светоизлучающим слоем 4103, а процесс возвращается к стадии, изображенной на фиг.21А.
Когда светоизлучающий слой 4103 и отделяемый слой 4102 выполняются попарно путем повторения вышеописанного процесса n раз, где n - количество раз формирования пары, можно сформировать подложки для формирования n светоизлучающих устройств. Следует отметить, что, хотя описан случай, в котором отделяемый слой и светоизлучающий слой выполняются попарно, в эту пару можно вводить отражающий слой для формирования набора из трех слоев, а этот набор можно ламинировать множество раз.
Как описано выше, в соответствии с данным изобретением предложены новый способ изготовления полупроводникового изделия и новый элемент. Когда светоизлучающее устройство, как правило - СИД, изготавливают в чипе, далее надлежащим образом осуществляют процесс отделения устройства, процесс резки на чипы второй подложки и т.п. В связи с отделением устройства для изготовления СИДа, имеющего множество светоизлучающих точек на чипе, например, когда типом проводимости стороны передней поверхности сложной полупроводниковой многослойной пленки является p-тип, профилирование осуществляют для слоя n-типа, расположенного ниже нее или близко к активному слою, чтобы удалить их. Таким образом, можно провести отделение устройства. Следует отметить, что направление резки на чипы и второй сквозной бороздки могут быть противоположными тем, которые имеют место в случае, проиллюстрированном на фиг.3. Более конкретно, предусматривается не сквозная бороздка вдоль направления длинной стороны чипа, как показано на фиг.3, а сквозная канавка, перпендикулярная ей вдоль направления короткой стороны. В таком случае, когда имеет место компоновка в виде матрицы вдоль направления длинной стороны прямоугольника верхней поверхности, пространство между чипами имеет боковую поверхность, образованную не посредством резки на чипы, а посредством сквозной бороздки (полученной, например, посредством реактивного ионного травления), предусмотренной заранее. Это предпочтительно с учетом случая, в котором имеет место плотная компоновка. Конечно, предпочтительным является также формирование бороздок прерывистыми и предусматриваемыми как в направлении длинной стороны, так и в направлении короткой стороны чипа. В таком случае, сквозная бороздка вдоль направления длинной стороны и сквозная бороздка вдоль направления короткой стороны выполняются прерывистыми под сложной полупроводниковой многослойной пленкой в форме островков.
Второй вариант осуществления
Пользуясь способом изготовления, описанным в первом варианте осуществления, получают матрицу СИДов, изображенную на фиг.6. На фиг.6 представлено сечение, иллюстрирующее возможную структуру, в которой схема возбуждения и матрица СИДов соединены на монтажной подложке. Матрицу СИДов можно получать, например, в процессе (7) вышеописанного способа изготовления полупроводникового изделия путем формирования множества СИД-устройств на сложной полупроводниковой многослойной пленке на кремниевой подложке и разделения кремниевой подложки посредством резки на чипы. Структура поперечного сечения соответствующих устройств на СИДах является такой же, как у СИД-устройств, включающих в себя светоизлучающую область СИДа, показанную слева на фиг.7 и фиг.15, подробно описываемых ниже. На фиг.6 множество чипов 4000 матрицы СИДов показаны расположенными на монтажной подложке 5000 в линию, а множество интегральных схем (ИС) 3050 задающих генераторов - аналогично расположенными в линию по обе стороны от множества чипов 4000 матрицы СИДов, а чипы 4000 матрицы СИДов электрически соединены с множеством ИС 3050 задающих генераторов посредством проводного соединения. Соответствующие устройства на СИДах чипов 4000 матрицы СИДов электрически соединены с устройствами возбуждения ИС 3050 задающих генераторов, расположенными в чередующемся порядке по обе стороны от чипов 4000 матрицы СИДов, посредством проводного соединения. В данном случае множество ИС 3050 задающих генераторов расположены в линию по обе стороны множества чипов 4000 матрицы СИДов. Конечно, если такой монтаж возможен, то множество ИС 3050 задающих генераторов можно располагать с одной стороны от множества чипов 4000 матрицы СИДов.
Далее, посредством осуществляемого при необходимости монтажа матрицы 3000 стержневых линз (например, матрицы линз Selfoc (SLA)) на чипах 4000 матрицы СИДов, расположенных в линию, можно сформировать печатающую головку на СИДах (фиг.5). Свет, излучаемый из чипов 4000 матрицы СИДов, расположенных в линию, собирается матрицей 3000 стержневых линз для получения изображения 3060 матрицы СИДов.
Следует отметить, что когда, как описано выше, слой, образующий СИД-устройство, обеспечивается на кремниевой подложке через посредство пленки металла или зеркала РБО за счет улучшения направленности и увеличения яркости, светоизлучающая точка устройства, имеющая достаточную яркость, воплощается даже в случае, если размер устройства является параметром, получаемым в результате микрообработки. Следовательно, матрицу стержневых линз можно опустить и осуществлять непосредственное формирование скрытого изображения на элементе с фоточувствительным поверхностным слоем непосредственно из печатающей головки на СИДах, а также можно сформировать печатающую головку на СИДах, имеющую структуру, проиллюстрированную на фиг.5, количество частей которой мало и экономический эффект которой велик.
Следует отметить, что, хотя фиг.6 иллюстрирует случай, когда ИС задающих генераторов (схема возбуждения) и СИД-устройства соединены друг с другом проводным соединением, схема возбуждения может быть непосредственно встроена на стороне Si-подложки, будучи соединенной с СИД-устройствами (см. фиг.7, где показано, что отражающий слой предусмотрен на органическом изолирующем слое непосредственно под устройством).
2
На фиг.7 изолирующая пленка 7010, сформированная из органического материала, предусмотрена на кремниевой подложке 7000, включающей в себя транзистор 7060 со структурой «металл - оксид - полупроводник» (МОП-транзистор), который образует ИС задающего генератора. Кроме того, на изолирующей пленке 7010 предусмотрена светоизлучающая область 7070 СИДа, сформированная из сложной полупроводниковой многослойной пленки. Позиция 7080 обозначает изолирующую пленку (такую, как SiO или SiN), а позиция 7050 обозначает контактную площадку проводника, являющуюся областью истока или стока МОП-транзистора 7060. Позиция 7081 обозначает слой, который функционирует как зеркало (например, металлическое зеркало из Ti, Au или аналогичного металла), а позиции 7083 и 7084 обозначают электропроводку, внедренную электропроводку или электродную площадку.
Таким образом, путем введения ИС задающих генераторов для возбуждения на стороне второй подложки, подлежащей креплению, как показано на фиг.19, чип 1960, изображенный на фиг.19, можно вырезать путем резки на чипы в направлении 1625 резки на чипы. Следует отметить, что фиг.19 иллюстрирует состояние, в котором матрицы 1960 вырезаемых чипов, увеличенное изображение которых показано на фиг.19А, расположены на печатной подложке 1930. Позиция 1911 обозначает вторую подложку. Следует также отметить, что хотя вторая бороздка, которая является сквозной бороздкой, выполнена прерывистой на второй подложке вдоль длинной стороны чипа, как показано на фиг.3, она опущена на фиг.19.
Следует отметить, что фиг.8 иллюстрирует возможное возбуждение матрицы. На фиг.8 представлен вид, иллюстрирующий схему 8500 матрицы светоизлучающих диодов, которую можно возбуждать с разделением во времени для уменьшения количества электродов. На фиг.8 позиция 8011 обозначает электрод n-стороны, позиция 8017 обозначает электрод p-типа, позиция 8021 обозначает изолирующую пленку на AlGaAs n-типа, позиция 8022 обозначает изолирующую пленку на контактном слое GaAs p-типа, а позиция 8023 обозначает светоизлучающую область.
Следует отметить, что хотя в данном варианте осуществления используется чип матрицы СИДов, в которой в качестве светоизлучающего устройства применяется СИД, конечно же, можно использовать чип матрицы ЛД (лазерных диодов).
Фиг.20 иллюстрирует возможную модификацию варианта осуществления, изображенного на фиг.7. Для обозначения частей, выполняющих функции, подобные тем, о которых шла речь в связи с фиг.7, употребляются те же позиции. На фиг.7 показано, что зеркало 7081 предусмотрено на стороне органической изолирующей пленки 7010 и кремниевой подложки 7000. На фиг.20 показано, что зеркальный слой 7021 (металлическое зеркало, слой РБО или аналогичный слой) предусмотрен непосредственно на сложной полупроводниковой многослойной пленке 1020. В таком случае, поскольку свет, генерируемый светоизлучающей областью 1020 по направлению к подложке, может отражаться, не проходя сквозь органическую изолирующую пленку 7010, рабочие параметры чрезвычайно улучшаются. На фиг.7 показано, что электрическое соединение со схемой 7060 выполнено с использованием зеркального слоя 7021. Следует отметить, что когда зеркальный слой представляет собой РБО с низким удельным сопротивлением (n+), то зеркало можно аналогичным образом использовать для создания электрического соединения со схемой возбуждения.
Третий вариант осуществления
На фиг.9А изображена возможная структура принтера на СИДах, в котором используется печатающая головка на СИДах, описанная при изложении второго варианта осуществления.
На фиг.9А показано, что барабан 8106 со светочувствительным поверхностным слоем, который вращается по часовой стрелке, заключен в корпусе 8100 принтера. Печатающая головка 8104 на СИДах, предназначенная для экспонирования барабана со светочувствительным поверхностным слоем, предусмотрена над барабаном 8106 со светочувствительным поверхностным слоем. Печатающая головка 8104 на СИДах сформирована из матрицы 8105 СИДов, в которой присутствует множество светоизлучающих диодов, которые излучают свет в соответствии с сигналом изображения, и матрицы 8101 стержневых линз для изображения светоизлучающего рисунка соответствующих светоизлучающих диодов на барабане 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем. В данном случае матрица 8101 стержневых линз имеет структуру, описанную в вышеупомянутом варианте осуществления. Компоновка выполнена такой, что формирующая изображение поверхность светоизлучающих диодов, создаваемая матрицей 8101 стержневых линз, и местоположение барабана 8106 со светочувствительным поверхностным слоем выровнены друг с другом. Более конкретно, светоизлучающая поверхность светоизлучающих диодов и светочувствительная поверхность барабана со светочувствительным поверхностным слоем выполнены оптически сопряженными посредством матрицы стержневых линз.
Вокруг барабана 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем предусмотрены зарядный блок 8103 для равномерной зарядки поверхности барабана 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем и проявочный блок 8102 для обеспечения прилипания тонера к барабану 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем в соответствии с экспонируемым рисунком, создаваемым печатающей головкой 8104 для формирования изображения, проявленного тонером. Вокруг барабана 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем также предусмотрены зарядный блок 8107 переноса, предназначенный для переноса изображения, проявленного тонером, сформированного на барабане 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем, на переносящий материал, такой как копировальный лист, не показанный на чертеже, и очистное средство 8108 для сбора тонера, остающегося на барабане 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем после переноса. Они образуют блок формирования изображения.
Кроме того, в корпусе 8100 принтера предусмотрены кассета 8109 для листов, в которую загружен переносящий материал, и листоподающее средство 8110 для подачи переносящего материала, находящегося в кассете 8109 для листов, между барабаном 8106 с фоточувствительным поверхностным слоем и зарядным блоком 8107 переноса. Помимо этого, предусмотрены фиксирующее устройство 8112 для фиксации перенесенного изображения, проявленного тонером, на переносящем материале, транспортное средство 8111 для направления переносящего материала к фиксирующему устройству 8112 и лоток 8113 для выброса листов, предназначенный для заключения в нем переносящего материала, выбрасываемого после фиксации.
На фиг.9В представлен схематический вид, иллюстрирующий структуру возможной конструкции цветного принтера в соответствии с данным изобретением. Имеется множество блоков формирования изображения (на чертеже показаны четыре). На фиг.9В позиции 9001, 9002, 9003 и 9004 обозначают барабаны со светочувствительным поверхностным слоем ярко-красного (М), голубого (С), желтого (Y) и черного (В) цвета соответственно, а позиции 9005, 9006, 9007 и 9008 обозначают печатающие головки на СИДах. Позиция 9009 обозначает транспортерную ленту для транспортировки переносимого листа и для введения его в контакт с соответствующим барабаном 9001, 9002, 9003 и 9004 со светочувствительным поверхностным слоем. Позиция 9010 обозначает валик с резистом для подачи листов, а позиция 9011 обозначает фиксирующий валик. Позиция 9012 обозначает загрузочный блок для всасывания и удержания перенесенного листа при переносе его на транспортерную ленту 9009, позиция 9013 обозначает разрядный блок, снимающий заряд, а позиция 9014 обозначает датчик для обнаружения переднего края переносимого листа.
Четвертый вариант осуществления
Следует отметить, что с помощью способа изготовления полупроводникового изделия, описанного в первом варианте осуществления, можно изготавливать СИД-устройство, а с использованием этого СИД-устройства можно изготавливать отображающее устройство, такое как дисплей. В таком случае предпочтительной оказывается подготовка СИДов, которые имеют множество длин волн.
Пятый вариант осуществления: скрепленная структура
Изобретение в соответствии с данным вариантом осуществления относится к скрепленной структуре, сформированной путем крепления первой подложки ко второй подложке.
Области (1020 на фиг.2), включающие в себя сложную полупроводниковую многослойную пленку, профилированную в форме островков, предусмотрены на первой подложке через посредство отделяемого слоя, а между областями сложной полупроводниковой многослойной пленки имеется первая бороздка (1025 на фиг.1)
Форма областей сложной полупроводниковой многослойной пленки, рассматриваемой сверху, представляет собой прямоугольник, имеющий направление 2901 длинной стороны и направление 2902 короткой стороны.
Во второй подложке 2000 предусмотрена вторая бороздка 2005, которая проходит вторую подложку насквозь. За счет того, что множество вторых бороздок предусмотрены прерывистыми параллельно направлению длинной стороны, сформирована группа (3998 на фиг.3) сквозных бороздок в направлении длинной стороны. Группа 3998 сквозных бороздок в направлении длинной стороны характеризуется тем, что множество групп сквозных бороздок расположены параллельно друг другу на интервалах, которые равны длине короткой стороны областей сложной полупроводниковой многослойной пленки в форме островков или больше этой длины. Интервалы, о которых здесь идет речь, обозначены стрелками 3999 на фиг.3. В состоянии, в котором две подложки скреплены друг с другом, область 1020 находится между вторыми бороздками. В этом состоянии путем резки на чипы скрепленной структуры в направлении короткой стороны можно формировать чипы.
Следует отметить, что отделяемый слой, первая и вторая подложки, область, включающая в себя сложную полупроводниковую многослойную пленку и т.п., которые появляются в описании данного варианта осуществления, - все они применимы, за исключением случаев, когда описание в вышеописанных вариантах осуществления становится несоответствующим. В частности, в связи со второй подложкой также предпочтительно, чтобы кремниевая пластина с задающим генератором, таким как схема возбуждения.
Следует отметить, что длина в направлении длинной стороны 1020 может быть равной длине второй сквозной бороздки в направлении длинной стороны или меньшей. Конечно, длину области 1020 в направлении длинной стороны можно задать, например, как длину, соответствующую длине для четырех сквозных бороздок.
Шестой вариант осуществления
Кроме того, еще один аспект данного изобретения имеет нижеследующие характеристики.
Способ изготовления полупроводникового изделия, заключающийся в том, что формируют на первой подложке отделяемый слой и светоизлучающий слой в указанном порядке от стороны первой подложки, формируют скрепленный элемент посредством крепления первой подложки ко второй подложке, при этом светоизлучающий слой оказывается внутри, и переносят светоизлучающий слой на вторую положку посредством травления и удаления отделяемого слоя, отличающийся тем, что, рассматривая отделяющий слой и светоизлучающий слой на первой подложке как одну пару, формирование этой пары повторяют n раз (n - натуральное число, равное двум или большее), а после профилирования только верхнего светоизлучающего слоя в форме множества островков крепят первую подложку ко второй положке для формирования скрепленной структуры и обеспечивают проникновение травителя в пространство, образованное скрепленной структурой за счет профилирования в форме островков, для введения отделяемого слоя в контакт с травителем для селективного переноса светоизлучающего слоя в форме островков на вторую подложку.
Седьмой вариант осуществления
Кроме того, еще один аспект данного изобретения имеет нижеследующие характеристики.
Светоизлучающее устройство, отличающееся тем, что светоизлучающее устройство предусмотрено на кремниевой подложке через посредство зеркала РБО.
После формирования так называемой микрополостной структуры СИДа с РБО эту структуру переносят на кремниевую подложку для воплощения площадки с повышенной направленностью, и можно получить печатающую головку контактного типа, в которой стержневая линза не существенна.
Помимо этого, способ изготовлении матрицы СИДов включает в себя формирование отделяемого слоя, светоизлучающего слоя и слоя РБО в указанном порядке на поверхности первой полупроводниковой подложки и крепление ее ко второй положке, имеющей полупроводниковую схему, сформированную на ней через посредство изолирующей пленки, перенос светоизлучающего слоя и слоя РБО первой подложки на вторую подложку посредством травления и удаления отделяемого слоя, компоновку перенесенного светоизлучающего слоя в виде матрицы из множества светоизлучающих участков и электрическое соединение этого множества светоизлучающих участков с электродным участком полупроводниковой схемы для управления излучением света из светоизлучающих участков.
Ниже приводится описание данного изобретения с помощью примера.
Пример
Пример описывается со ссылками на фиг.10-18В.
Сначала подготавливают p-GaAs-подложку 1000. После осуществляемого при необходимости формирования буферного слоя, который не показан на чертежах, формируют слой GaInAs в качестве останавливающего травление слоя 1009. На нем формируют слой p-AlAs в качестве удаляемого травлением слоя 1010. Далее формируют сложную полупроводниковую многослойную пленку 1020. Эту многослойную пленку формируют из контактного слоя GaAs n-типа, оболочечного слоя n-типа, активного слоя p-типа, оболочечного слоя p-типа и контактного слоя p-типа сверху в указанном порядке.
0,8
0,2
Далее формируют многослойную пленку 1022 AlGaAs (десять пар слоев AlGaAs и AlGaAs), чтобы она функционировала в качестве зеркала РБО (фиг 10).
0,8
0,2
Следует отметить, что останавливающий травление слой, удаляемый слой и сложную полупроводниковую многослойную пленку можно формировать повторно (многократное эпитаксиальное выращивание). Пример такого случая изображен на фиг 11. На многослойную пленку 1022 AlGaAs формируют слой GaInP в качестве останавливающего травление слоя 1009. На нем формируют удаляемый травлением слой 1110. Далее формируют сложную полупроводниковую многослойную пленку 1120. Потом на ней формируют многослойную пленку 1022 AlGaAs (десять пар слоев AlGaAs и AlGaAs), чтобы она функционировала в качестве зеркала РБО.
Как показано на фиг.11, первая бороздка 1125 сформирована посредством травления, а резист при этом играет роль маски. Эпитаксиальный слой 1120 разделен на кристаллы. Например, предпочтительны размеры 250 мкм на 8 мм и ширина разделения около 80 мкм, которые соответствуют линии резки на чипы. В альтернативном варианте с целью способствования травлению можно уменьшить ширину чипа, составляющую 250 мкм. Наименьшая возможная длина может составлять несколько десятков микрон, которые представляют собой размер отдельного СИД-устройства.
Как показано на фиг.12А и 12В, сквозная бороздка 2005 (бороздка полупроводниковой подложки) сформирована подобно линии скрайбирования в кремниевой подложке 2000. Эта бороздка имеет форму прямоугольника размерами 80 мкм на 8 мм и сформирована в кремниевой подложке таким образом, что проходит сквозь пластину в продольном направлении вдоль линии резки на чипы. Что касается способа ее получения, то применяется глубокое реактивное ионное травление, которое используется, в частности, в микроэлектромеханических системах, пескоструйная обработка или аналогичные методы. Следует отметить, что кремниевая подложка, имеющая сформированную на ней бороздку, может иметь сформированную на ней схему возбуждения или может быть использована «как есть», без слоя устройства, за счет использования таких исходных характеристик кремния, в соответствии с которыми теплопроводность втрое больше, а цена меньше одной десятой.
Затем наносят фоточувствительную органическую изолирующую пленку положительного типа, чтобы покрыть сквозную бороздку пленкой 2010 фоточувствительного органического материала. После этого прикладывают ультрафиолетовый свет по сквозной бороздке. Это дает возможность удалить органическую изолирующую пленку, расположенную поверх сквозной бородки в кремнии, с обеспечением самовыравнивания. Таким образом, в органической изолирующей пленке обеспечивается третья сквозная бороздка 2006. На поверхность кремниевой подложки с бороздкой наносят фоточувствительный полиимид положительного типа и органический изолирующий слой, используемый в качестве постоянного адгезивного слоя, а полиимид, покрывающий бороздку, экспонируют и проявляют путем приложения ультрафиолетового света от задней поверхности подложки и удаляют.
Фиг.12В иллюстрирует сквозную бороздку, рассматриваемую сверху пластины диаметром 101,2 мм или 152,4 мм (четыре или шесть дюймов).
Как показано на фиг.13А и 13В, две подложки скреплены друг с другом. Крепление осуществляется приложением давления и нагрева после подогрева органической изолирующей пленки 2010 до температуры, превышающей температуру стеклования, чтобы повысить адгезию. Следует отметить, что когда многократный перенос осуществляют с использованием многократно наращиваемого эпитаксиального слоя, после травления отражающего слоя РБО и слоя устройства до удаляемого слоя AlAs в соответствии с размером каждого чипа осуществляют крепление, чтобы вызвать проникновение травителя в бороздку. Также эффективным может оказаться помещение скрепленной пары пластин в условия пониженного давления или уменьшение давления в зазоре, чтобы способствовать вводу травителя.
К поверхности эпитаксиального слоя, отделенной бороздкой, существующей в органической изолирующей пленке, снова прикладывают давление, обеспечивая ее адгезию и крепя ее к поверхности липкого (адгезивного) полиамида для воплощения крепления без полости. Слой полиамида используется в качестве адгезивного слоя и в качестве постоянного изолирующего слоя для отделения устройства. Предпочтительно, чтобы металлическое зеркало или зеркало РБО было предусмотрено в качестве светоотражающего слоя непосредственно на стороне прикрепленного эпитаксиального слоя. В таком случае по сравнению со случаем, когда отражающий слой внедрен ниже органической изолирующей пленки, появляется возможность избежать световых потерь из-за поглощения света и происходит двукратное усиление света или - с учетом полного коэффициента отражения поверхности раздела - оказывается возможным дополнительное усиление света.
Далее скрепленный элемент вымачивают в разбавленном растворе 2-10% HF для селективного травления и удаления удаляемого слоя 1110 AlAs. За счет вымачивания скрепленной подложки в разбавленном растворе HF селективное травление с селективностью сто тысяч раз обеспечивает растворение отделяемого слоя, предусмотренного на поверхности раздела между эпитаксиальным слоем и GaAs-подложкой, и отделение завершается за короткое время. Когда отделение в форме островков отсутствует, в зависимости от размера пластины, отделение всей площади пластины может занимать одну неделю или более.
Следует отметить, что когда проникновение травителя затруднено, эффективным оказывается приложение ультразвука или давления к травителю, чтобы вызвать проникновение травителя внутрь или чтобы способствовать вводу травителя с помощью струи водяного пара. Также предпочтительно помещать скрепленную пару пластин в условия пониженного давления или уменьшать давление в зазоре, чтобы способствовать вводу травителя.
Затем, как показано на фиг.14, GaAs-подложку 1000 отделяется от упомянутого элемента.
После этого раскрывают n-слой эпитаксиального слоя посредством вытравливания мезаструктуры. Более конкретно, как показано на фиг.15, путем легирования примеси n-типа в контактный слой, где электрод, являющийся катодом, сформирован под оболочечным слоем или отражающим зеркалом РБО, формируют слой с низким удельным сопротивлением. Затем непосредственно над ним обеспечивают останавливающий травление слой, который выполнен из GaInP или аналогичного материала, и, как показано на рассматриваемом чертеже, формируют сечение СИДа, оказывающееся трапецеидальным, и раскрывают катодный контактный слой посредством вытравливания мезаструктуры. После этого формируют пассивирующую пленку и заполняют контактное отверстие металлом для образования СИД-устройства.
Позиция 9000 обозначает кремниевую подложку. На ней - при необходимости - можно сформировать схему возбуждения. Позиция 9010 обозначает изолирующую пленку, которая представляет собой, например, органический материал. Позиция 9015 обозначает площадку соединения. Изолирующая пленка 9010 может быть предусмотрена при необходимости. Позиция 9040 обозначает участок, который функционирует как зеркало, сформированное из металла или аналогичного материала. Этот слой также может быть предусмотрен при необходимости. Позиция 9050 обозначает электропроводку. Позиция 9030 обозначает эпитаксиальный слой, который имеет, например, многослойную структуру. Позиция 9030 обозначает эпитаксиальный слой, который имеет, например, многослойную структуру. Позиция 9020 обозначает изолирующую пленку. Эпитаксиальный слой 9030 получают вытравливанием мезаструктуры или разделением устройств, когда это необходимо для точечного излучения. Это разделение (с получением матрицы) можно осуществлять относительно соответствующей светоизлучающий точки посредством осуществления удаления до тех пор, пока не оказывается раскрытым активный слой, или до тех пор, пока не оказывается раскрытым слой n-типа, когда тип проводимости (n или p) поверхности - если смотреть на многослойную структуру сверху - является, например, p-типом.
Позиция 9041 обозначает участок, предусматриваемый при необходимости, который является, например, слоем с низким удельным сопротивлением, который сформирован непрерывным на многослойной пленке 9030. Иными словами, участок 9041 можно опустить. Следует также отметить, что, когда участок 9041 является металлическим, можно избежать электрического соединения с выдвижной электропроводкой 9015. Однако выдвижная электропроводка 9015 и участок 9040 могут быть электрически соединены таким образом, что будет поддерживаться потенциал, равный потенциалу электропроводки 9015.
Осуществляя распил в поперечном направлении чипа 1600 вдоль направления 1625 работы пилы для резки на чипы, как показано на фиг.16, пластину разрезают, а концевые участки сквозных бороздок 2005 соединяются посредством этого распила. Таким образом отделяют индивидуальные чипы 1600. Конечно, за счет крепления пластины к ленте для резки на чипы можно предотвратить рассеяние при отделении чипов. Следует отметить, что на фиг.16 позиция 1611 обозначает вторую подложку (например, кремниевую пластину), а позиция 1605 обозначает вторые сквозные бороздки, предусмотренные во второй подложке. Малые прямоугольники в чипе 1600 схематически иллюстрируют светоизлучающие области.
Следует отметить, что, когда разрезание на кристаллы на концевых поверхностях представляет собой проблему при воплощении длинной матрицы путем соединения концевых поверхностей чипов, плотность которых высока, отделяющую бороздку формируют между чипами в направлении, перпендикулярном продольному направлению чипов, а пилу для резки на чипы задействуют в продольном направлении. Резка кремниевой подложки преимущественно приводит к меньшему шламу, чем резка хрупкой сложной полупроводниковой подложки. В частности, в случае разрешения 2400 пикселей на дюйм, когда расстояние между устройствами составляет примерно 10 мкм, а чипы приходится соединять такой точностью, гладкость концевых поверхностей бороздок, формируемых методом сухого ионного травления, оказывается эффективной. Также эффективным оказывается оставление кремния на четырех сторонах чипов и формирование сквозной бороздки вокруг них. В таком случае разделение чипов возможно только путем продления ленты для резки на чипы. Поскольку сквозная бороздка сформирована не посредством механического резания полупроводниковой подложки, а посредством травления, которое представляет собой химическую реакцию, точность поверхности реза значительно увеличивается. Разделение на индивидуальные чипы осуществляют за счет того, что пила для резки на чипы приводится в действие в направлении, перпендикулярном направлению расположения сплошных линий на фиг.16. Следует отметить, что сечение, проведенное между точками С1 и С2 на фиг.16А, которая представляет собой вид в увеличенном масштабе согласно фиг.16, - это чип, например, изображенный на фиг.15.
2
На фиг.17А и фиг.17В иллюстрируется структура, в которой схема возбуждения сформирована на кремниевой подложке. На фиг.17В представлен вид в плане, на котором чипы таких схем возбуждения, включающие в себя регистры сдвига, триггеры-защелки и т.п., расположены на поверхности пластины. На фиг.17А и 17В позиция 1700 обозначает кремниевую подложку, позиция 1701 обозначает изолирующую пленку, сформированную из SiO, позиция 1702 обозначает площадку проводного соединения, позиция 1703 обозначает МОП-транзистор, образующий схему возбуждения, позиция 1704 обозначает кремниевую пластину, а позиция 1705 обозначает чип схемы возбуждения.
Как показано на фиг.18, сначала от кремниевой подложки 1800, показанной на фиг.18А, с помощью пилы для резки на чипы отрезают чип 1822 схемы возбуждения, увеличенное изображение которого показано на фиг.18А, а из кремниевой пластины 1820 с помощью пилы для резки на чипы отрезают чип 1821 СИДов, увеличенное изображение которого показано на фиг.18В. Резку на чипы предпочтительно осуществляют, когда задняя поверхность второй подложки скреплена с лентой для резки на чипы.
Затем осуществляют крепление кремниевого чипа 1822 схемы возбуждения и чипа 1821 СИДов к печатной подложке 1830 для электрического соединения кремниевого чипа 1822 схемы возбуждения и чипа 1821 СИДов посредством проводного соединения. После этого печатную подложку 1830 и схему возбуждения кремниевого чипа 1822 схемы возбуждения соединяют друг с другом посредством проводного соединения. Далее подсоединяют ИС схемы коррекции изменения количества света для получения матрицы СИДов.
Хотя представительные варианты осуществления и пример данного изобретения описаны выше, возможны различные изменения данных вариантов осуществления и данного примера, а также возможны различные замены и модификации, которые находятся в рамках существа объема притязаний данного изображения, определяемых формулой изобретения данной заявки.
В соответствии с данным примером за счет использования кремниевой подложки со сквозной бороздкой количество процессов крепления для переноса сложной полупроводниковой многослойной пленки на кремниевую подложку можно значительно уменьшить по сравнению с количеством, упоминаемым в выложенной заявке №2005-012034 на патент Японии, указанной выше. Ожидаются заметные эффекты, которые вносят вклад в повышение выхода годных устройств и уменьшают количество процессов.
Данное изобретение можно использовать для получения матрицы устройств, при осуществлении которого полупроводниковые устройства формируют в виде матрицы на полупроводниковой подложке, в частности, для принтера на СИДах, дисплея, устройства для оптической передачи и приема или светопринимающего устройства, в котором используется СИД-устройство, сформированное на кремниевой подложке. Когда его используют в светопринимающем устройстве, можно сформировать сканер. Когда светопринимающее устройство используют совместно с головкой, включающей в себя матрицу СИДов, можно изготовить сканер со встроенной системой подсветки.
Хотя данное изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления, следует понять, что оно не ограничивается описанными возможными вариантами осуществления. Объем прилагаемой формулы изобретения соответствует его интерпретации в самом широком смысле, охватывающей все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.
В этой заявке выдвигаются притязания на приоритет согласно публикациям №2006-293306 и №2006-311625 патентов Японии, поданных 27 октября 2006 г., которые во всей их полноте упоминаются здесь для справок.