特許 5649266 マウントするために半導体構造体を準備するプロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5649266

(24)【登録日】2014年11月21日

(45)【発行日】2015年1月7日

(54)【発明の名称】マウントするために半導体構造体を準備するプロセス

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/38 20100101AFI20141211BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20141211BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 210

   H01L21/60 311S

【請求項の数】22

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2007-279598(P2007-279598)

(22)【出願日】2007年9月28日

(65)【公開番号】特開2008-85356(P2008-85356A)

(43)【公開日】2008年4月10日

【審査請求日】2010年9月24日

(31)【優先権主張番号】11/536,118

(32)【優先日】2006年9月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500507009

【氏名又は名称】フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ディケイ サン

(72)【発明者】

【氏名】シャオリン サン

(72)【発明者】

【氏名】オーレグ ボリソヴィッチ シュチェキン

【審査官】 小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１５０２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３６３３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２４４０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２１２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０１０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０１２９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０４５５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５２２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７２１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９４１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００６７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５１２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３１８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２２２７３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持体にマウントするために半導体構造体を準備する方法であって、前記方法が、
支持材料が、前記半導体構造体内に形成された表面によって定められるボイドを実質的に充填するようにし、前記半導体構造体は、ｐ型領域と、発光領域と、ｎ型領域とを含み、前記ボイドは、前記ｐ型領域及び前記発光領域を通って前記ｎ型領域内に延びるビアを含み、前記ビアは、前記ｎ型領域への電気的接続を提供するためのものであり、
前記支持体にマウントされたとき前記半導体構造体を支持するように、前記支持材料を十分に固化させる、ステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、固化されたときに、前記半導体構造体の作動温度より高いガラス転移温度を有する支持材料に、該ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、固化されたときに、少なくとも摂氏１９５度のガラス転移温度を有する支持材料が、該ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、支持材料が、該ボイドを少なくとも部分的に過剰充填するようにするステップと、前記半導体構造体を平坦化し、該支持材料の外面が該半導体構造体の外面と実質的に同一平面になるようにするステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記平坦化するステップは、
前記半導体構造体の前記外面及び前記支持材料の前記外面をラッピングし、
前記半導体構造体の前記外面及び前記支持材料の前記外面を研磨し、
前記半導体構造体の前記外面及び前記支持材料の前記外面をプラズマ・エッチングする、
ステップのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、該支持材料が、半導体ウェハ上に配置された複数の半導体構造体内のボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。

【請求項7】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、
前記支持材料が、前記半導体構造体の部分を電気的に絶縁し、前記半導体構造体への電気的接続を助けるように作動可能な、該半導体構造体内に形成された絶縁トレンチを実質的に充填するようにする、
ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、前記半導体構造体上に前記支持材料をスピン・コートするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記支持材料を硬化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記硬化させるステップは、
前記支持材料中の溶媒を蒸発させ、該支持材料を少なくとも部分的に固化させ、
前記支持材料を少なくとも部分的に固化させるのに十分な温度まで、前記半導体構造体を加熱する、
ステップのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、不動態化層としてさらに機能する支持材料が、該ボイドを実質的に充填するようにするステップを含み、前記不動態化層は、次の処理の際に、前記半導体構造体の汚染を防止するように作動可能であること特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記半導体構造体は、第１の波長の光を放出するように構成され、前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、前記第１の波長の光に曝すことによる劣化に対して耐性がある支持材料が、該ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、
ポリイミド材料と、
ベンゾシクロブテン材料と、
ポリイミド及びエポキシを含む材料と、
ポリイミド及びシリコンを含む材料と、
のうちの１つを含む支持材料が、該ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項14】

半導体構造体をマウントする方法であって、
請求項１に記載の前記方法と、
前記半導体構造体を前記支持体にマウントし、前記固化された支持材料が該支持体の一部の上に載り、該支持材料が、該半導体構造体をさらに支持するのを可能にするステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項15】

前記半導体構造体は、該半導体構造体が形成される基板を備え、該半導体構造体を前記支持体にマウントした後、前記基板を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記半導体構造体は、前記基板に対して該半導体構造体の反対側に配置されたマウント面を備え、前記マウントするステップは、複数の離間配置された金属接合部材を、前記マウント面と前記支持体との間に導入するステップを含み、前記金属接合部材は、該半導体構造体を該支持体に接合するように作動可能であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、固化されたとき、前記金属接合部材の熱膨張係数に十分に類似した熱膨張係数を有する支持材料が、前記ボイドを実質的に充填するようにし、前記半導体構造体の温度が変わるとき、該半導体構造体内の熱誘起応力を最小にするステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記複数の金属接合部材を導入するステップは、前記マウント面上に前記接合部材を形成するステップを含み、前記支持材料が前記ボイドを実質的に充填するようにするステップは、前記支持材料が、該金属接合部材間のスペースを実質的に充填するようにするステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記複数の金属接合部材を導入するステップは、前記支持体上に前記接合部材を形成し、
支持材料が、前記金属接合部材間のスペースを実質的に充填するようにし、
前記支持体にマウントされるとき、前記半導体構造体を支持するために、前記支持材料を十分に固化させる、
ステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記複数の金属接合部材を形成するステップは、金を含む複数の接合部材を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。

【請求項21】

第１導電型の半導体材料、第２導電型の半導体材料、前記第１導電型の半導体材料と前記第２導電型の半導体材料との間に配置された発光領域を含む半導体構造体であって、
前記半導体構造体内に形成された表面によって定められる、該半導体構造体内の少なくとも１つのボイドを備え、前記ボイドは、前記第１導電型の半導体材料及び前記発光領域を通って前記第２導電型の半導体材料内に延びるビアを含み、前記ビアは、前記第２導電型の半導体材料への電気的接続を提供するためのものであり、
支持体にマウントされたとき前記半導体構造体を支持するために、前記半導体構造体が前記支持体にマウントされる前に十分に固化され、かつ、半導体発光装置の作動温度より高いガラス転移温度を有する、前記ボイド内の支持材料を更に備えることを特徴とする半導体発光構造体。

【請求項22】

請求項２１に記載の前記半導体構造体と、支持体とを備え、前記半導体構造体は、前記固化された支持材料が前記支持体の一部の上に載り、該固化された支持材料が、該半導体構造体をさらに支持することを可能にするように、該支持体にマウントされることを特徴とする半導体発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、半導体デバイスに関し、より具体的には、マウントするために半導体発光構造体を処理することに関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体発光デバイスは、効率的な光源を提供するものであり、白熱電球及び蛍光灯よりも丈夫である。ＬＥＤ技術及び処理の進歩は、こうしたデバイスを、例えば、商業用及び住宅用の照明用途における従来の照明源の代替品として使用することを容易にした。

【0003】

半導体構造体をマウントするとき、アンダーフィル材料を用いて半導体構造体と支持体との間の隙間を下部充填することは、一般的な方法である。アンダーフィル材料は、内部結合又は凝集結合が弱く、そのため、他の表面、特に高い表面エネルギーを有する表面を湿らせる傾向が強い、エポキシのような材料とすることができる。半導体マウント面に用いられる多くの材料は、アンダーフィル材料と比べて高い表面エネルギーを有し、この高い表面エネルギーにより、アンダーフィルが、毛細管引力を用いて隙間の中に吸い上げられる。次に、アンダーフィル材料が硬化し、よって、デバイスの構造的完全性を強化することが可能になる。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特に、構造体がトレンチ又はビアである場合、キャピラリ・アンダーフィル法を用いて、ボイドを有する半導体構造体を下部充填しようと試みる際に問題が生じることがある。多くのアンダーフィル材料は、ボイドの中に吸い上げられるのに十分な低い粘度を有しておらず、そのため、内部に幾らかの充填されていない隙間が残る。こうした材料はまた、デバイスの側壁のような、意図されたものでない領域内を充填する傾向も有する。幾つかの例においては、例えば、基板の除去のような更なる処理を容易にするために、デバイスの側壁からアンダーフィル・フィレットを除去しなければならないこともある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、支持体にマウントするために半導体構造体を準備する方法が提供される。この方法は、支持材料１１０が、半導体構造体３０内に形成された表面によって定められるボイド５０を実質的に充填するようにし、支持体７０にマウントされるとき、半導体構造体３０を支持するために、支持材料１１０を十分に固化させるステップを含む。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、固化されたとき、半導体構造体の作動温度より高いガラス転移温度を有する支持材料が、ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことができる。

【0006】

支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、固化されたとき、少なくとも摂氏１９５度のガラス転移温度を有する支持材料が、ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことができる。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、支持材料が少なくとも部分的にボイドに過剰充填するようにするステップと、さらに、半導体構造体を平坦化し、支持材料の外面が半導体構造体の外面と実質的に同一平面になるようにするステップとを含むことができる。

【0007】

平坦化するステップは、半導体構造体の外面及び支持材料をラッピングするステップ、半導体構造体の外面及び支持材料を研磨するステップ、及び半導体構造体の外面及び支持材料をプラズマ・エッチングするステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、支持材料が、半導体ウェハ上に配置された複数の半導体構造体内のボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことができる。

【0008】

支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、支持材料が、半導体構造体の領域への電気的接続を助ける、該半導体構造体の領域間に形成されたビアを実質的に充填するようにするステップ、及び、支持材料が、半導体構造体の部分を電気的に絶縁し、これへの電気的接続を助けるように作動可能な、該半導体構造体内に形成された絶縁トレンチを実質的に充填するようにするステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、半導体構造体上に支持材料をスピン・コートするステップを含むことができる。

【0009】

この方法は、支持材料を硬化させるステップを含むことができる。
硬化させるステップは、支持材料中の溶媒を蒸発させ、よって、支持材料を少なくとも部分的に固化させるステップ、及び、支持材料を少なくとも部分的に固化させるのに十分な温度まで、半導体構造体を加熱するステップのうちの少なくとも１つを含むことができる。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、不動態化層としてさらに機能する支持材料が、ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことができ、不動態化層は、次の処理の際に、半導体構造体の汚染を防止するように作動可能である。

【0010】

半導体構造体は、第１の波長の光を放出するように構成され、支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、第１の波長の光に曝すことによる劣化に対して耐性がある支持材料が、ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことができる。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、ポリイミド材料、ベンゾシクロブテン材料、ポリイミド及びエポキシを含む材料、並びにポリイミド及びシリコンを含む材料のうちの１つを含む支持材料が、ボイドを実質的に充填するようにするステップを含むことができる。

【0011】

本発明の別の態様によれば、上述のプロセスと、さらに、半導体構造体を支持体にマウントし、固化された支持材料が支持体の一部の上に載り、支持材料が、半導体構造体をさらに支持するのを可能にするステップとを含む方法が提供される。
半導体構造体は、該半導体構造体が形成される基板を含むことができ、この方法は、半導体構造体を支持体にマウントした後、基板を除去するステップをさらに含むことができる。

【0012】

半導体構造体は、基板に対して半導体構造体の反対側に配置されたマウント面を含むことができ、マウントするステップは、複数の離間配置された金属接合部材を、マウント面と支持体との間に導入するステップを含むことができ、金属接合部材は、半導体構造体を支持体に接合するように作動可能である。
支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、固化されたとき、金属接合部材の熱膨張係数に十分に類似した熱膨張係数を有する支持材料が、ボイドを実質的に充填するようにし、半導体構造体の温度が変わるとき、該半導体構造体３０内の熱誘起応力を最小にする。

【0013】

複数の金属接合部材を導入するステップは、マウント面上に接合部材を形成するステップを含むことができ、支持材料がボイドを実質的に充填するようにするステップは、支持材料が、金属接合部材の間のスペースを実質的に充填するようにするステップをさらに含むことができる。
複数の金属接合部材を導入するステップは、支持体上に接合部材を形成するステップを含むことができ、この方法は、支持材料が、金属接合部材の間のスペースを実質的に充填するようにし、支持体にマウントされるとき、半導体構造体を支持するために、支持材料を十分に固化させるステップをさらに含むことができる。
複数の金属接合部材を形成するステップは、金を含む複数の接合部材を形成するステップを含むことができる。

【0014】

本発明の別の態様によれば、半導体発光構造体が提供される。この構造体は、第１導電型の半導体材料と、第２導電型の半導体材料と、第１導電型の半導体材料と第２導電型の半導体材料との間に配置された発光領域とを含む。この構造体は、半導体構造体内に形成された表面によって定められる、半導体構造体内の少なくとも１つのボイドと、支持体にマウントされたときに半導体構造体を支持するように十分に固化され、かつ、半導体発光装置の作動温度より高いガラス転写温度を有する、ボイド内の支持材料とをさらに含む。

【0015】

本発明の別の態様によれば、上述の半導体構造体と、支持体とを含む半導体発光装置が提供され、この半導体構造体は、固化された支持材料が支持体の一部の上に載り、固化された支持材料が、半導体構造体をさらに支持することを可能にするように、支持体にマウントされる。
本発明の他の態様及び特徴は、添付の図面と関連して、本発明の特定の実施形態の以下の説明を検討するとき、当業者には明らかになるであろう。

【発明を実施するための最良の形態】

【0016】

図１及び図２を参照すると、本発明の実施形態によるプロセスによってマウントするために準備された半導体発光構造体が、全体を３０で示される。半導体構造体３０は、図１では平面図で、図２では断面図で示される。
図２を参照すると、半導体構造体３０は、エピタキシャル構造体３２を含む。エピタキシャル構造体３２は、基板３４上に成長されたｎ型領域３６を含む。エピタキシャル構造体３２は、ｎ型領域３６上に成長された発光領域３８と、発光領域３８上に成長されたｐ型領域４０とをさらに含む。一般に、ｎ型領域３６、ｐ型領域４０、及び発光領域３８は、それぞれ異なる組成及び異なるドーパント濃度をもつ複数の層を含むことができる。処理後に基板３４を除去することが望ましい１つの実施形態においては、ｎ型領域３６は、エピタキシャル構造体３２から基板を剥離するのを容易にするために、ｎ型領域と基板との間に配置された剥離層（図示せず）を含むことができる。

【0017】

エピタキシャル構造体３２は、ｐ型領域４０上に堆積された複数の接続層４２をさらに含む。接続層４２は、ｎ型領域３６とｐ型領域４０に電気的接続を提供するように作動可能である。接続層４２は、通常、ｐ型領域４０と電気的に接触している、高反射金属を含むｐ金属層４４を含む。接続層４２は、ｐ金属層４４の上に堆積された随意的な保護金属層４６をさらに含む。保護金属層４６は、例えば、ｐ金属層４４が銀を含むときに用いることができ、その場合、銀がエピタキシャル構造体３２の他の部分にマイグレートするのを防止するために保護金属層が含まれる。保護金属層４６は、ｐ金属層４４と電気的に接触している。
接続層４２は、保護金属層４６の上に堆積され、かつ、これと電気的に接続している１つ又はそれ以上のｐ電極金属層４８をさらに含む。

【0018】

エピタキシャル構造体３２は、１つ又はそれ以上のボイド５０をさらに含む。ボイド５０は、例えば、ｎ型領域３６に電気的接続を提供するための１つ又はそれ以上のビア５３を含むことができる。示される実施形態において、ビア５３は、ｐ型領域４０、発光領域３８を通ってｎ型領域３６内に延びる。ビア５３は、側壁面５４及び底壁面５８によって定められる。
エピタキシャル構造体３２はまた、保護金属層４６及びビア５３の側壁面５４の上に堆積された誘電体層５２も含む。エピタキシャル構造体３２はまた、誘電体層５２及びビア５３の底壁面５８の上に堆積されたｎ電極金属層５６も含む。ビア５３の底壁面５８のｎ電極層５６は、ｎ型領域３６と電気的に接続しており、ｎ方領域３６に電気的接続を提供する。誘電体層５２は、ｎ電極５６をｐ電極４８、保護金属層４６、及びｐ型領域４０から電気的に絶縁する。

【0019】

ボイド５０は、ｐ電極４８をｎ電極５６から電気的に絶縁するように作動可能なトレンチ５１をさらに含むことができる。図１を参照すると、トレンチ５１は、４つのビア５３をさらに含む半導体構造体３０を横断して延びる。ボイド５０（トレンチ５１及びビア５３を含む）は、半導体構造体３０を脆弱にし、マウント及び／又は作動の際に、構造体が損傷を受けやすくなる。

【0020】

図３を参照すると、支持材料１１０が、ボイド５０を実質的に充填する。マウント及び／又は作動の際に半導体構造体３０を支持するために、支持材料１１０は十分に固化される。一実施形態において、支持材料１１０は、半導体発光構造体３０の作動温度より高いガラス転移温度を有するので、光を生成するように作動するとき、支持材料は、半導体構造体を支持するために、十分に剛性のままである。

【0021】

図４を参照すると、半導体構造体３０（図３に示される）をマウントするための支持体の第１の実施形態が、全体を７０で示される。支持体７０は、窒化アルミニウム・セラミック又はアルミナ・セラミック材料とすることができる実質的に剛性の基部７２を含む。支持体７０は、基部７２上に堆積された複数の電気的コンタクト領域７４をさらに含む。この実施形態において、複数の離間配置された金属接合部材７６が、電気的コンタクト領域７４上に堆積される。電気コンタクト領域７４及び金属接合部材７６は、例えば、金、又は金／チタン合金を含むことができる。
図４に示される実施形態において、金属接合部材７６間のスペース７８が、支持材料８０で充填される。支持材料８０は、金属接合部材７６の外面８２に対して、量ｄ₁だけわずかに凹ませられる。支持材料８０を、支持材料を圧縮することなく、又は支持材料をスペース７８の外に流出させることなく、マウント中に金属接合部材７６を幾らか変形させることが可能になる。

【0022】

図５を参照すると、半導体構造体３０が、支持体７０にマウントされた状態で示される。ｎ電極５６及びｐ電極４８は、半導体構造体３０を支持体７０にマウントするためのマウント面として機能する。図５に示される実施形態は、半導体構造体３０が支持体７０の上に反転され、支持体７０に向けてエピタキシャル構造体３２と共にマウントされるので、通常、「フリップ・チップ実装」と呼ばれる（フリップ・チップ実装において、金属接合部材７６は、通常、バンプ又はスタッド・バンプと呼ばれる）。図５に示されるようにマウントされたとき、支持材料１１０及び８０は、半導体構造体３０を支持するために十分に固化される。支持材料８０はまた、支持体７０の一部の上に載り、支持材料が半導体構造体３０をさらに支持することを可能にする。

【0023】

電気的コンタクト領域７４は、構造体に励起信号を与えるために、ｐ電極４８及びｎ電極５６への電気的接続を助ける。順方向バイアス電圧がかけられると（すなわち、ｐ電極４８が、ｎ電極５６より正になると）、順方向バイアス電流が、ｐ型領域４０、発光領域３８、及びｎ型領域３６を通って流れ、発光領域内に光子が生成される。光子は、全ての方向に入射し、反射性ｐ金属層４４上に入射する光子は、ｐ型領域４０、発光領域３８、及びｎ型領域３６を通って後方反射され、基板３４を通って放出される。

【0024】

幾つかの実施形態において、基板３４は、エピタキシャル構造体３２の屈折率と緊密には合致しない屈折率を有することがあり、その場合、基板３４を通る光結合が損なわれることがある。この場合、半導体構造体３０を支持体７０にマウントした後、基板３４を除去することが望ましい。引き続き基板３４が半導体構造体３０から除去される実施形態においては、ｐ金属層４４から反射される光子及びｎ型領域３６上に直接入射する他の光子は、ｎ型領域を通過し、そこから光として放出される。

【0025】

図６を参照すると、本発明の代替的な実施形態による半導体構造体が、全体を９０で示される。半導体構造体９０は、図３に示される半導体構造体３０を含み、ｎ電極５６及びｐ電極４８上に堆積された複数の金属接合部材９２をさらに含む。ｎ電極５６及びｐ電極４８は、金属接合部材９２のためのマウント面として機能する。示される実施形態においては、支持材料９６が、ボイド５０と、金属接合部材９２間のスペース９４とを充填する。支持材料９６は、金属接合部材９２の外面９８に対して量ｄ₂だけ凹ませられている。支持材料９６を凹ませることにより、半導体構造体９０をマウントするときに、金属接合部材９２を幾らか変形させることが可能になる。

【0026】

図７を参照すると、半導体構造体９０（図６に示される）をマウントするための支持体が、全体を１００で示される。支持体１００は、基部１０２と、半導体構造体９０をマウントするためのマウント面として機能する複数の導電性領域１０４とを含む。半導体構造体９０は、支持体１００の上に反転され、支持体１００にマウントされ、図５に示されるものと類似した半導体発光デバイスを提供する。
一実施形態において、選択された支持材料（１１０、８０、又は９６）は、構造体が半導体発光装置として作動するとき、半導体構造体の作動温度を上回るガラス転移温度を有する材料である。材料のガラス転移温度は、これを下回る温度では、材料の分子が相対的にほとんど移動度を有さない温度であり、よって、材料は、そのガラス転移温度を下回る温度では、実質的に剛性状態にある。例えば、１８５℃の領域において標準的な接合作動温度を有する半導体発光装置においては、適切な支持材料は、１９５℃又はそれより高いガラス転移温度を有することができる。

【0027】

金属接合部材７６又は９２の熱膨張係数と十分に類似した熱膨張係数を有する支持材料を選択することも望ましい。半導体接合部の温度が変化するときに、熱膨張係数の近似照合により、熱誘起応力が低減され、そのため、例えば破損による、半導体発光装置の突発的な故障潜在的に回避される。
幾つかの実施形態において、選択された支持材料はまた、不動態化層としても機能し、後の処理段階の際に、半導体構造体の汚染を防止することができる。例えば、不動態化層は、光電式化学エッチング・プロセスの際に用いられる化学物質から半導体構造体を保護するように作動することができる。

【0028】

さらに、支持材料を選択するとき、半導体発光装置において生成された光の波長に曝されることによる劣化に対して耐性がある材料を選択することが望ましい。例えば、幾つかの材料は、特に、紫外線光で劣化しやすく、半導体発光デバイスの波長が紫外線範囲にある場合、紫外線用途に用いるのに適した支持材料を選択することができる。
好適な支持材料の例は、通常、３００℃より高いガラス転移温度を有し、かつ、高温でエポキシ及び／又はシリコンのアンダーフィルより安定したポリイミド材料を含む。他の最適な材料の例は、ベンゾシクロブテン材料を含むことができる。支持材料はまた、ポリイミド及びエポキシ、又はポリイミド及びシリコンを含むハイブリッド材料を含むことができる。

【0029】

本発明の一態様に従ってマウントするための半導体構造体を準備するプロセスが、図２、図８及び図９を参照して説明される。図２を参照すると、半導体構造体３０は、一般に、基板３４上でのエピタキシャル構造体３２のエピタキシャル成長によって製造される。半導体構造体３０は、ボイド５０を定める表面（例えば、ビア５３の側壁面５４及び底壁面５８）を形成した後、図２に示される。図２に示される半導体構造体３０は、処理の際、構造体に支持を提供し、かつ、破損等を防止するのを助ける基板３４によって、少なくとも最初に支持される。

【0030】

図８を参照すると、次いで、支持材料１１０が、半導体構造体３０の上に堆積される。示される実施形態において、支持材料１１０は、ボイド５０を過剰に充填し、エピタキシャル構造体３２の上面１１２の少なくとも一部を覆う。支持材料１１０は、複数の半導体構造体３０を含むウェハ（図示せず）をスピン・コートすることによって堆積することができる。スピンコートするステップは、十分な量より多い流体支持材料１１０を堆積させ、次に、ウェハをスピンさせて、流体に、ウェハの上に薄いコーティングを形成させるステップを含む。スピンは、例えば、コーティングが、溶媒の蒸発によって十分に硬化するまで続く。次いで、オーブン内でウェハをベークし、温度を支持材料の硬化温度より高くし、半導体構造体３０を支持するために支持材料を十分に固化させることによって、支持材料１１０を更に硬化させることができる。

【0031】

図９を参照すると、示される実施形態において、プロセスは、ウェハの平坦化に続く。平坦化は、ウェハをラッピングし、過剰な支持材料１１０を研磨により除去するなどの機械的プロセス段階を含むことができる。一実施形態において、ラッピングは、ｎ電極層５６及びｐ電極４８の一部を除去し、実質的に平坦なマウント面を提供することができる。
ラッピング・プロセスは、一般に、ラッピングされた表面を粗くし、一実施形態においては、さらに、ラッピングに続いて、研磨プロセスを行い、ラッピングによる何らかの表面の粗さを除去し、さらに、マウント・プロセスのためのマウント面を調整することができる。

【0032】

代替的に又は付加的に、ラッピング及び／又は研磨に続いて、エッチング・プロセスを行い、上面１１２の一部を除去することができ、これにより、マウントのための清浄な表面が露出される。エッチング・プロセスは、プラズマ・エッチング・プロセスとすることができる。一般に、プラズマ・エッチング・プロセスは、機械的プロセスと組み合わせて行われ、マウントを容易にするのに十分な程度までウェハを平坦化する。機械的プロセス段階は、半導体構造体３０をマウントするとき、プラズマ・エッチング単独のものより優れた改善された接合部の信頼性をもたらす。

【0033】

図９の結果として得られる平坦化された半導体構造体３０は、更なる処理の準備ができた状態で示される。こうした更なる処理は、例えば、図４に示されるもののような支持体へのマウントを含むことができ、基板除去プロセスを含むこともできる。基板の除去は、例えば、解離レーザによって行うことができ、２００５年６月９日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｇｒｏｗｔｈ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｏｆ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称の、同一出願人による米国特許出願第１１／１４９，６７９号により詳細に記載されており、この特許は、引用によりここに組み入れられる。
有利なことに、図９に示される半導体構造体３０は、支持材料１１０によって支持され、エピタキシャル構造体を損傷する実質的なリスクなしに、マウント後、基板３４からエピタキシャル構造体３２を分離することができる。

【0034】

再び図４を参照すると、支持材料８０を支持体の上にスピン・コートし、次いで、支持材料を固化させることによって、支持体７０を構造体３０と類似した方法で処理することができる。一実施形態において、半導体構造体３０は、サーモソニック・ボンディング・プロセスを用いて、支持体７０に接合される。サーモソニック・ボンディングは、加熱される間、構造体３０及び支持体７０に超音波震動を与え、よって、改善された接合をもたらすことを含む。マウント中、金属接合部材７６は、接合力を受けてわずかに変形することがある。従って、この実施形態において、支持材料が金属接合部材７６の外面８２より下方にわずかに凹ませられるように、支持材料８０をスピン・コートすることができる。

【0035】

図６を参照すると、示される代替的な実施形態において、金属接合部材９２の外面９８より下方に支持材料を凹ませることを含む、支持体７０に関して説明されたものと非常に類似した方法で、支持材料９６を適用することができる。
再び図２を参照すると、他の実施形態においては、ｎ型領域３６及びｐ型領域４０の位置を逆にし、ｐ型領域が基板３４上にエピタキシャル成長されるようにすることができる。一般に、半導体発光構造体は、第１導電型の半導体材料領域と、第２導電型の半導体材料領域とを含み、第１導電型領域は、一般に、ｎ型半導体材料又はｐ型半導体材料の一方を含み、第２導電型領域は、ｎ型半導体材料又はｐ型半導体材料の他方を含む。

【0036】

本発明の特定の実施形態が説明され、示されたが、このような実施形態は、本発明を制限するものではなく、単に本発明の例証にすぎず、添付の特許請求の範囲に従って解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の第１の実施形態による半導体構造体の概略的な平面図である。

【図2】線２−２に沿って取られた、図１に示される半導体構造体の概略的な断面図である。

【図3】図２に示される半導体構造体の更に別の概略的な断面図である。

【図4】図３に示される半導体発光装置をマウントするための支持体の概略的な断面図である。

【図5】図４に示される支持体にマウントされた、図３に示される半導体構造体を含む半導体発光装置の概略的な断面図である。

【図6】本発明の代替的な実施形態による半導体構造体の概略的な断面図である。

【図7】図６に示される半導体構造体をマウントするための支持体の概略的な断面図である。

【図8】本発明の実施形態による半導体構造体の処理を示す概略的な断面図である。

【図9】本発明の実施形態による半導体構造体の処理を示す概略的な断面図である。

【符号の説明】

【0038】

３０、９０：半導体構造体
３２：エピタキシャル構造体
３４：基板
３６：ｎ型領域
３８：発光領域
４０：ｐ型領域
４２：接続層
４４：ｐ金属層
４６：保護金属層
４８：ｐ電極
５０：ボイド
５１：トレンチ
５２：誘電体層
５３：ビア
５４：側壁面
５６：ｎ電極
５８：底壁面
７０、１００：支持体
７２、１０２：基部
７４：電気コンタクト領域
７６、９２：金属接合部材
７８、９４：スペース
８０、９６、１１０：支持材料
１０４：導電性領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】