特許 6099752 オプトエレクトロニクスコンポーネントの製造方法、およびオプトエレクトロニクスコンポーネント

(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】6099752

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】オプトエレクトロニクスコンポーネントの製造方法、およびオプトエレクトロニクスコンポーネント

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20170313BHJP

   H01L 33/60 20100101ALI20170313BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/62

   H01L33/60

【請求項の数】20

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-533571(P2015-533571)

(86)(22)【出願日】2013年9月25日

(65)【公表番号】特表2015-530755(P2015-530755A)

(43)【公表日】2015年10月15日

(86)【国際出願番号】EP2013069966

(87)【国際公開番号】WO2014048988

(87)【国際公開日】20140403

【審査請求日】2015年5月22日

(31)【優先権主張番号】102012217533.4

(32)【優先日】2012年9月27日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】ヘルマン ジークフリート

(72)【発明者】

【氏名】フォン マルム ノーヴィン

【審査官】 佐藤 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１９２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５７８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７２７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２５５８５（ＪＰ，Ａ）

(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】

第１の半導体層（３）、第２の半導体層（２）、および光を発生させる活性領域（１６）を有する層構造体を成長基板（１）上に成長させ、
前記第１の半導体層（３）の前記成長基板とは反対側にミラー層（４）を形成し、
金属箔であるキャリア（１０）の第１の面に接続層（８）によって前記層構造体を固定し、
前記キャリアの第２の面を介して前記層構造体用の電気コンタクト部（１８，１９）を導入し、
前記電気コンタクト部は、１つの方法ステップの一部分として製造され、前記層構造とは反対方向に前記キャリア（１０）を越えて突出し、前記キャリア（１０）を完全に真っ直ぐ貫通し、
前記第２の半導体層（２）のための前記電気コンタクト部（１８）は、前記第２の半導体層（２）から始まり、
前記第１の半導体層（３）のための前記電気コンタクト部（１９）は、前記ミラー層（４）または前記ミラー層（４）上に直接形成された導電層（６）から始まり、
成長基板を除去し、
用いられる前記キャリア（１０）は、前記接続層に対向する面で鏡面反射性を有するように具現化されるキャリアである、
オプトエレクトロニクスコンポーネントの製造方法。

【請求項2】

前記第１の切欠き部が前記第１の半導体層（３）に隣接するように、前記キャリア（１０）、前記接続層（８）、および第２の半導体層（２）内に第１の切欠き部（１４）を導入し、
前記第１の半導体層（３）を電気的に接続するための第１のコンタクト部（３２）を前記切欠き部内に導入する、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記第１のコンタクト部（３２）を導入するステップは、前記第１のコンタクト部が前記キャリア（１０）、前記接続層（８）、前記導電層（６）、前記ミラー層（４）および前記第２の半導体層（２）を通って前記第１の半導体層（３）内まで延在するように１回の方法ステップで行われる、
請求項２に記載の製造方法。

【請求項4】

第１の切欠き部が、前記接続層（８）、前記キャリア（１０）、および前記第２の半導体層（２）内に導入され、
前記第１の切欠き部は、第１の半導体層（３）に隣接し、
前記第１の切欠き部の側面を絶縁層で被覆し、
前記第１の半導体層を接続するための前記第１の電気コンタクト部（３２）を前記第１の切欠き部内に導入し、
第２の切欠き部が、前記キャリア内に導入され、
前記第２の切欠き部は、前記ミラー層に隣接し、
前記第２の切欠き部の側面をさらなる絶縁層で被覆し、
前記第２の半導体層（２）を接続するための第２の電気コンタクト部（３３）を前記第２の切欠き部内に導入する、
請求項１に記載の製造方法。

【請求項5】

ａ．前記第１および／または前記第２のコンタクト部を導入する前記工程前に、さらなるミラー層を前記第１および／または前記第２の切欠き部の前記側面に形成するか、または、
ｂ．前記活性領域（１６）によって発せられる前記光に対して略透過性の接続材料を用いるか、または、
ｃ．前記第１のコンタクト部（３２）が、前記第１の半導体層に対向する面で鏡面反射性を有するように具現化される、
請求項４に記載の方法。

【請求項6】

第３の絶縁層が、前記キャリアに形成され、
導電性第１のコンタクトパッド（コンタクトエリア）（１８）が、前記第３の絶縁層に形成されかつ前記第１のコンタクト部（３２）に接続され、
導電性第２のコンタクトパッド（１９）が、前記第３の絶縁層に形成されかつ前記第２のコンタクト部（３３）に接続され、
前記第１および第２のコンタクトパッドは、互いに電気的に絶縁し、
第４絶縁層が、前記第１のコンタクトパッドに形成され、
前記第２のコンタクトパッドは、少なくとも部分的に前記第４絶縁層に設けられる、
請求項４または５に記載の方法。

【請求項7】

前記接続層（８）は、電気絶縁材料から形成される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記接続層（８）は、接着材料から形成される、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記成長基板を除去することによって露出した前記第１の半導体層の表面は粗面化される、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記接続層（８）は、金属で構成される導電材料として具現化され、はんだ接続を用いて前記半導体層（２，３）を前記キャリア（１０）の上面（９）に固定する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

光を発生させる前記活性領域を有する前記第２の半導体層（２）および前記第１の半導体層（３）を含む前記層構造体と、前記ミラー層（４）とを備える前記キャリア（１０）を含むオプトエレクトロニクスコンポーネントであって、
前記層構造体（２，３）は、前記接続層（８）を介して前記キャリア（１０）の前記第１の面に接続され、
前記層構造体（２，３）を接続するための前記第１の電気コンタクト部（３２）および前記第２の電気コンタクト部（３３）は、前記キャリア（１０）に設けられ、
前記コンタクト部（３２，３３）は、前記キャリア（１０）の前記第１の面から反対側の第２の面に通じ、
前記接続層（８）は、電気絶縁材料から形成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法で製造するオプトエレクトロニクスコンポーネント（２１，３４，３５）。

【請求項12】

金属箔であるキャリア（１０）と、第１の半導体層（３）、第２の半導体層（２）、および光を発生させる活性領域（１６）を有する層構造体とを含む、オプトエレクトロニクスコンポーネントであって、
前記層構造体は、接続層（８）を介して前記キャリアの第１の面に接続され、
前記接続層（８）は、電気絶縁材料から形成され、
前記コンポーネントは、前記層構造体を電気的に接続するための第１のコンタクト部（３２）および第２のコンタクト部（３３）を有し、
前記第１の半導体層（３）を電気的に接続するための前記第１のコンタクト部（３２）は、局所的に前記キャリア（１０）の裏面から切欠き部（１４）を通り前記第１の半導体層（３）まで延在し、
前記切欠き部は、前記キャリア（１０）、前記接続層（８）、および前記第２の半導体層（２）内に形成され、
前記第１のコンタクト部（３２）は、前記切欠き部内に連続的に具現化され、
前記第１および第２のコンタクト部は、１つの方法ステップの一部分として製造され、前記層構造とは反対方向に前記キャリア（１０）を越えて突出し、前記キャリア（１０）を完全に真っ直ぐ貫通し、
前記第２の半導体層（２）のための前記第２のコンタクト部は、前記第２の半導体層（２）から始まり、
前記第１の半導体層（３）のための前記第１のコンタクト部は、前記ミラー層（４）または前記ミラー層（４）上に直接形成された導電層（６）から始まり、
前記層構造体の成長基板は除去され、
用いられる前記キャリア（１０）は、前記接続層に対向する面で鏡面反射性を有するように具現化されるキャリアである、
オプトエレクトロニクスコンポーネント（２１，３４，３５）。

【請求項13】

前記オプトエレクトロニクスコンポーネントの前記ミラー層（４）、前記接続層（８）、前記第２の半導体層（３）、および前記キャリア（１０）には、前記切欠き部（１４）を存在し、
前記切欠き部（１４）は、前記第１の半導体層（３）に隣接し、
前記第２の半導体層（２）は、前記第１の半導体層（３）と前記キャリア（１０）との間に配置され、
前記切欠き部（１４）の側面は、絶縁層（１７）で被覆され、
前記第１のコンタクト部（３２）は、前記切欠き部（１４）内に配置され、
さらなる切欠き部（１５）が、前記キャリア（１０）に導入され、
前記さらなる切欠き部（１５）は、前記ミラー層（４）または前記ミラー層を被覆する導電層（６）に隣接し、
前記さらなる切欠き部（１５）の側面は、絶縁層（１７）で被覆され、
前記第２の電気コンタクト部（３３）は、前記さらなる切欠き部（１５）内に配置される、
請求項１２に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項14】

絶縁層（１７）が、前記キャリア（１０）に形成され、
導電性第１のコンタクトパッド（コンタクトエリア）（１８）が、前記絶縁層（１７）に形成されかつ前記第１のコンタクト部（３２）に接続され、
導電性第２のコンタクトパッド（１９）が、前記絶縁層（１７）に形成されかつ前記第２のコンタクト部（３３）に接続され、
前記第１および第２のコンタクトパッド（１８，１９）は、互いに電気的に絶縁し、
さらなる絶縁層（２３）は、前記第１のコンタクトパッドに形成され、
前記第２のコンタクトパッド（１９）は、部分的に前記さらなる絶縁層（２３）にも形成される、
請求項１１または１２に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項15】

充填材料（１１）が、横方向において、前記前記導電層（６）とともに前記絶縁層（１７）と前記前記ミラー層（４）との間に直接位置し、
前記充填材料（１１）は、反射性を有するように具現化され、反射性を高める粒子を含み、
前記接続層（８）は、二液型ポリウレタン、二液型エポキシ樹脂、ポリイミド、アクリレート、またはシリコーンで構成される、
請求項１３または１４に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項16】

前記接続層（８）の層厚さは、１０μｍ未満であり、
前記キャリア（１０）の層厚さは、１００μｍ未満である、
請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項17】

前記接続層（８）の層厚さは、１μｍ未満であり、
前記キャリア（１０）の層厚さは、１０μｍ未満である、
請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項18】

前記活性領域から発せられる前記光に対して略透過性の前記接続材料が提供される、
請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項19】

前記キャリアは、前記接続層上に配置された前記半導体層構造体を超える全ての方向において、横方向に突出する、
請求項１２に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【請求項20】

前記コンタクト部のそれぞれは、完全に前記切り欠き部を埋める、
請求項１２に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オプトエレクトロニクスコンポーネントの製造方法、およびオプトエレクトロニクスコンポーネントに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、オプトエレクトロニクスコンポーネントおよびその製造方法を開示する。

【0003】

特許文献１の方法では、成長基板に光学活性層を成長させる。次いで、光学活性層を開放面（free side）においてパターニングする。この開放面には、電気コンタクト部が組込まれる。電気コンタクト部は、プラスにドープされた層およびマイナスにドープされた層に接続される。パターニング完了後、コンポーネントをキャリア上に取付ける。次いで、成長基板を除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１００２５３２０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、改良したオプトエレクトロニクスコンポーネントの製造方法および単純な手法で構成したオプトエレクトロニクスコンポーネントを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の目的は、本特許請求項１に記載の製造方法およびさらなる本特許独立請求項に記載のオプトエレクトロニクスコンポーネントを用いて実現される。

【0007】

本明細書に記載の製造方法およびオプトエレクトロニクスコンポーネントの利点の１つは、キャリアがコンポーネントに組込まれることである。これにより、ビア形成ステップ、ビア充填ステップ、表面にボンディングパッドを形成するステップ等のキャリア製造に追加的に必要となる作業ステップが不要となる。

【0008】

さらに、キャリアをオプトエレクトロニクスコンポーネントに組込むことで、キャリアの構造およびキャリアの大きさをコンポーネントに最適化することができる。

【0009】

従属請求項において、本方法および本コンポーネントのさらなる有利な実施形態を特定する。

【0010】

一実施形態において、使用される接続層は、電気絶縁材料であり、特に接着材料である。電気絶縁材料を接続層として用いると、キャリアとして導電性材料または半導電性材料も使用可能となる利点がある。特に、接着材料を用いる場合、層構造体とキャリアとの安定かつ堅固な接続を薄い層厚さで実現できる可能性がある。さらに、接着材料の使用することで費用を節約し得る。

【0011】

さらなる実施形態において、使用されるキャリアは、半導電性または導電性の材料であり、特に膜の形態である。特に膜の形態のキャリアとして半導電性または導電性の材料を使用することにより、加工を容易に行うことができるという利点がもたらされる。さらに、オプトエレクトロニクスコンポーネントとして十分な安定性を呈する薄いキャリアを形成することができる。特に、薄いキャリアの場合、コンタクト部を形成するためのキャリア内の切欠き部を迅速に導入することができる。その結果、加工時間、したがって費用が節約される。

【0012】

さらなる実施形態において、一般的な方法ステップで各コンタクト部を個別にまたは一体的に形成する。特にコンタクト部はいずれも、切欠き部を完全に充填し、切欠き部はキャリア内および特に追加的には半導体層内まで延在する。半導体層を電気的に接続するためのコンタクト部は、例えばキャリアと接続すべき半導体層との間（両端層を含む）で連続的に具現化され得る。このことは、コンタクト部が継ぎ目なく具現化され、はんだ層または接着層等の接続層を有しないことを意味する。特に、コンタクト部は、金属または金属合金であり得る導電材料を含むのみである。一例として、コンタクト部は、１つの方法ステップの一部分として製造される。

【0013】

さらなる実施形態において、反射特性を向上させるために電気コンタクト部にミラー層を設ける。

【0014】

さらなる実施形態において、コンポーネントのキャリア側の反射特性を向上させるために、コンポーネントが出射する光に対して略透過性の接続材料を用いる。さらに、キャリアの面が接続層と対向し、かつ、鏡面反射性を有するように形成されたキャリアを使用する。活性領域がキャリア方向に出射する光は、したがって、キャリアの鏡面反射面で反射される。その結果、発光面を介して発せられる光束は増加する。

【0015】

さらなる実施形態において、マイナスにドープされた半導体層と対向する面において第１のコンタクト部が鏡面反射性を有するように、第１のコンタクト部は具現化される。このことによっても、出射光の発光面方向への反射が増大する。

【0016】

さらなる実施形態において、異質物を含有する充填材料を用いる。充填材料は、例えば感光性材料を含む。このように容易な加工を実現し得る。さらに、コンタクト部を導入するため、ＤＲＩＥ処理等によって迅速かつ容易に充填材料を除去することができる。

【0017】

一例として、レーザーアブレーションによって接続層内に切欠き部を形成することができ、キャリアにおける開口（opening）はこの場合、開口部（aperture）として機能し得る。このことによっても、迅速かつ容易な加工が可能となる。

【0018】

本発明の上記性質、特徴、および利点、ならびにそれらの実現方法は、図面に関連して詳細に説明される例示的な実施形態の下記記述に関連してさらに明らかとなり、またさらに明確に理解される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１方法ステップを示す図である。

【図2】第１方法ステップを示す図である。

【図3】第１方法ステップを示す図である。

【図4】第２方法ステップを示す図である。

【図5】第３方法ステップを示す図である。

【図6】第３方法ステップを示す図である。

【図7】第４方法ステップを示す図である。

【図8】第４方法ステップを示す図である。

【図9】第５方法ステップを示す図である。

【図10】第５方法ステップを示す図である。

【図11】第６方法ステップを示す図である。

【図12】図１１に示す第１実施形態のキャリアの平面図を示す図である。

【図13】第６方法ステップに記載の第２実施形態のキャリアの平面図を示す図である。

【図14】第３実施形態のキャリアの図を示す図である。

【図15】第４処理区間を示す図である。

【図16】第４処理区間を示す図である。

【図17】第４処理区間を示す図である。

【図18】薄膜化ウェハを示す図である。

【図19】薄膜化ウェハをキャリアとして使用した光学コンポーネントの模式図を示す図である。

【図20】コンバータおよびレンズを有するコンポーネントを示す図である。

【図21】キャリア構造体を有するコンポーネントを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、第１方法ステップを示しており、成長基板１上にマイナスにドープされた半導体層２を成長させる。マイナスにドープされた半導体層２上にプラスにドープされた半導体層３を成長させる。活性領域は、マイナスにドープされた半導体層２とプラスにドープされた半導体層３との間に設けられ、この活性領域は光を発生させるように設計される。マイナスにドープされた半導体層２は以下第１の半導体層２といい、またプラスにドープされた半導体層３は以下第２の半導体層３という。あるいは、第１の半導体層２はｐ型ドープということもでき、第２の半導体層はｎ型ドープということができる。第１および第２の半導体層２，３は、例えば薄膜ダイオードを形成する。第１および第２の半導体層２，３は、層構造体を形成する。

【0021】

成長基板１は、サファイアまたは結晶シリコンの形態で具現化することができる。さらに、成長基板１は、炭化ケイ素または窒化ガリウムから構成することができる。成長基板１上に第１および第２の半導体層２，３をエピタキシャル成長させる。選択される実施形態に応じて、成長基板１上に中間層を設けることもできる。この中間層は、成長させる層構造体と略同一の格子構造を有する。これにより、第１の半導体層２の成長を改良することができ、その結果、成長中の第１の半導体層２の格子構造にほとんどまたはまったく欠陥が生じない。

【0022】

次いで、図２に示すように、第２の半導体層３上にミラー層４を設ける。ミラー層４は、銀および／またはチタン等の反射率の高い金属を含むことができる。さらに、図２に示すように、ミラー層４を設けた後に開口部５の領域においてプラスにドープされた半導体層３の表面が露出するように、ミラー層４に開口部５を設ける。開口部５の形成は、ミラー層４を設ける時と同時でもよいし、後からミラー層４内に導入してもよい。図３に示す次の方法ステップでは、ミラー層４上に導電層６を設ける。選択される実施形態に応じて導電層６を不要とすることもできる。導電層６は、ミラー層４と同様に開口部５を有する。この開口部５は、ミラー層４内の開口部とは別に形成することも、一緒に形成することもできる。したがって、２つの層４および６内の開口部５には、同じ切欠き部が形成されてもよくまたは異なる切欠き部が形成されてもよい。

【0023】

第１および第２の半導体層２，３は、エピタキシャル層積層体、すなわちエピタキシャル成長させた層構造体として具現化することができる。この場合、半導体層２，３は例えばＩｎＧａＡｌＮをベースとして具現化することができる。ＩｎＧａＡｌＮをベースとする層構造体としては、特に、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）の材料を含む少なくとも１層の個別層を有するさまざまな個別層で構成される積層体を一般的に含む、エピタキシャル成長により形成された層構造体が含まれる。ＩｎＧａＡｌＮをベースとする少なくとも１層の活性層または活性領域を含む層構造体は、例えば、好ましくは紫外線波長から緑色波長の範囲の電磁放射を出射する。

【0024】

代替または追加として、半導体層２，３または半導体チップをＩｎＧａＡｌＰベースとすることもできる。すなわち、層構造体は、さまざまな個別層を含むことが可能であり、個別層のうちの少なくとも１層はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）の材料を含む。ＩｎＧａＡｌＰをベースとする少なくとも１層の活性層または活性領域を含む層構造体は、例えば、好ましくは緑色波長から赤色波長の範囲内で１種または複数種のスペクトル成分を有する電磁放射を出射することができる。

【0025】

代替または追加として、半導体層２，３は他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料系、例えばＡｌＧａＡｓをベースとする材料、またはＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料系を含むこともできる。特に、ＡｌＧａＡｓをベースとする材料を含む活性層は、赤色波長から赤外線波長の範囲で１種または複数種のスペクトル成分を有する電磁放射を出射することに適し得る。

【0026】

ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料系は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等の第ＩＩ族のうちの少なくとも１種類の元素、およびＯ、Ｓ、Ｓｅ等の第ＶＩ族のうちの元素を含み得る。特に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料系は、第ＩＩ族の少なくとも１種類の元素および第ＶＩ族の少なくとも１種類の元素を含む二元化合物、三元化合物、または四元化合物を含む。さらに、このような二元化合物、三元化合物、および四元化合物は、１種または複数種のドーパントおよび追加構成要素を含み得る。一例として、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料系としては、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＣｄＳ、ＭｇＢｅＯが挙げられる。

【0027】

この場合、成長基板１は、上述の化合物半導体材料系等の半導体材料を含み得る。特に、成長基板１は、サファイア、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＳｉＣ、Ｓｉ、および／またはＧｅを含むことができ、また同材料で構成され得る。

【0028】

半導体層２，３は、活性領域として、例えば従来のｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）、または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有し得る。本特許出願においては、量子井戸構造の用語は、閉じ込めによって電荷キャリアのエネルギ状態が量子化され得る任意の構造を包摂する。特に量子井戸構造の用語は、量子化の次元についての指定を含まない。したがって、量子井戸構造には、特に、量子井戸、量子細線、および量子ドットと、これらの構造の任意の組合せとが含まれる。半導体層２，３は活性領域に加えて、ｐ型またはｎ型ドープ電荷キャリア輸送層（すなわち電子またはホール輸送層）；非ドープまたはｐ型あるいはｎ型にドープされた閉じ込め層、クラッディング層、または導波層；障壁層；平坦化層；緩衝層；保護層；コンタクト層および／または電極；ならびにこれらの組合せ等のさらなる機能層および機能領域を含むことができる。活性領域またはさらなる機能層および機能領域に関する上記のような構造は、特に構成、機能、および構造について、当業者に知られており、したがって本明細書中では詳細に説明しない。

【0029】

図４に示す次の方法ステップでは、溝７を第１および第２の半導体層２，３内に導入する。この溝は、第１および第２の半導体層２，３からなる層構造体の一部分と層構造体の残部とを分離する。溝７は、層構造体２，３の一部分の周囲に形成されかつ成長基板１まで達している。

【0030】

選択される実施形態に応じて、より広い面積の成長基板１上に図１〜図３の方法ステップを行う。この時、図２および図３の方法ステップにおいて、複数のオプトエレクトロニクスコンポーネント用として、広い面積の第１および第２の半導体層２，３上に複数のコンポーネントに対応する互いに離間するミラー層４と互いに離間する導電層６とを設ける。図４に示す方法ステップにおいて、広い面積の層構造体の領域にコンポーネントごとの個別の部分領域のパターンを形成する。

【0031】

図５は、反転させた図４に基づく配置体を示す。図５に示す配置体を接続層８によってキャリア１０の上面９に固定する。開口部５の領域にも接続層の材料を充填する。選択された実施形態に応じて、開口部５をさらなる充填材料１１で充填してもよい。図６および図７では、開口部５は完全に充填材料１１で充填されている。この場合、充填材料は、第２の半導体層３、導電層６、およびミラー層４と接する。第１の切欠き部１４を形成するために、充填材料および第２の半導体層３を局所的に除去し、第１の切欠き部１４において第１の半導体層２を露出させる。特に、残りの充填材料１１は、横方向において第１の切欠き部１４を包囲する。この場合、残りの充填材料１１は、横方向において第１の切欠き部１４とミラー層３との間に位置している。充填材料１１は、反射性を有するように具現化することができる。一例として、充填材料は、酸化チタン粒子等の反射性を高める粒子を含む。ミラー層４および導電層６を有する第１および第２の半導体層２，３を、接続層８を用いてキャリア１０の上面９に固定する。一実施形態では、空隙および／またはフィラーおよび／または散乱粒子等の異質物を有する充填材料１１を用いる。さらに、充填材料１１を例えば感光性材料として具現化することができる。これにより、容易な加工を実現することができる。

【0032】

接続層８を接着性材料から形成することができ、例えば非導電性の接着剤として具現化することができる。さらなる実施形態では、接続層８を、例えば金属で構成される導電材料として具現化することもでき、この接続層の場合、半導体層２，３は、はんだ接続を用いてキャリア１０の上面９に固定する。

【0033】

以下の材料は、接着剤としての接続層の実施に適している：サーモプラスチック（Brewer Science社製Waferbond等）、二液型ポリウレタン（DELO-PUR 9604）、二液型エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ、ノボラック等をベースとするジエポキシドまたはポリエポキシド、硬化剤であるポリアミン、メルカプタン）、ポリイミド（Dupont/HD Microsystems社製Adhesives HD 3007/HD 7010）、アクリレート、シリコーン（ジメチルシリコーン）。

【0034】

図６に示す接着剤による接合工程は、膜ボンダ（membrane bonder）で行う。選択される実施形態に応じて、キャリア１０の上面と、開放ミラー層の開放上面または導電層６の開放上面との間の接続層について、層厚さを１０μｍ未満の範囲とすることができる。また、接続層８の厚さは、例えば１μｍ未満とすることもできる。

【0035】

非導電性の接続層８を用いることによって、金属（Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、ＣｕＷ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣ）等の導電性材料またはＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導電性材料をキャリア１０として用いることもできる。キャリア１０は膜の形態で具現化することもでき、その層厚さを例えば１００μｍの範囲内とすることもでき、また１０μｍの範囲内まで薄くすることもできる。金属で構成されるキャリア１０の実施形態では、ＡＬＤプロセス、ＣＶＤプロセス、またはＰＶＤプロセス等を用いてキャリアに電気絶縁層を設けることができる。また、キャリア１０は特に膜の形態、例えばプラスチック膜の形態で、電気絶縁層として具現化することもできる。

【0036】

さらに、接着剤による接合工程前に、開口部５を充填材料１１で充填することができる。適した充填材料１１は、例えば感光性材料（ProTEK（Ｒ））、またはＤＲＩＥ処理を用いて再度除去可能な被覆材である。

【0037】

キャリア１０を膜形態、特に金属膜形態で設けることにより、図６に示す接続工程時にロールツーロール方式の製造を用いることができる。さらに、本工程順序により、キャリア１０と半導体層２，３との接続を平坦に、非常に薄く、かつ均一に具現化することができる。さらに、例えばキャリアの下面のコンタクトパッド間にＥＳＤダイオードをシステム内に直接組込むことができる。シリコンの形態でキャリア１０を実施する場合、ＥＳＤダイオードをシリコン内に直接組込むことができる。これは、局所的埋設によって行うことができ、接続はボンディングパッドメタライゼーションまたはボンディングパッドメタライゼーションに接続される再分散配線面によって行われる。

【0038】

不動態化されたシリコン製キャリア１０に、接続層としてはんだ接続を用いる場合、溝７によるパターン形成（メサ状パターン形成）を成長基板１の剥離後に行う。不動態化は、ミラー層４のエッチバック後に例えばＡＬＤ法によって行われる。

【0039】

図７に示す次の方法ステップでは、ミラー層４の開口部５の領域においてキャリア１０の下面１３から第１の切欠き部１４を導入する。さらに、ミラー層の領域において第２の切欠き部１５を導入する。第１および第２の切欠き部１４，１５は、キャリア１０の材料に応じた方法により導入する。半導体材料のキャリア１０の実施形態の場合、例えばエッチングを用いることができる。金属のキャリア１０の実施形態の場合、レーザーアブレーション等の金属除去法を用いることができる。この工程の状態を図７に示す。

【0040】

次いで、次の方法ステップでは、切欠き部１４が活性領域１６上方のマイナスにドープされた半導体層２に接するように、第１の切欠き部１４上方の接続層８と、適当な場合は充填材料１１とを除去する。さらに、第２の切欠き部１５が導電層６まで、または導電層６がない場合はミラー層４まで達するように、第２の切欠き部１５の領域において接続層８を除去する。この工程の状態を図８に示す。

【0041】

充填材料１１および接続層８の種類に応じて、接続層８および充填材料１１を除去するために例えばＤＲＩＥ処理を用いることができる。また、充填材料１１および接続層８は、例えばレーザーアブレーション法によって除去することができる。この場合、キャリア１０に既に設けられている第１および／または第２の切欠き部１４，１５は開口として用いられる。

【0042】

図９に示す次の方法ステップでは、下面１３および第１および第２の切欠き部１４，１５の側壁に絶縁層１７を設ける。選択される実施形態に応じて、切欠き部１４の側壁の絶縁層１７は、ミラー層の形態で具現化することができる。絶縁層１７を設けて絶縁層１７のパターン形成を行った後、第１の切欠き部１４は依然として第１の半導体層２に直接接している。また、第２の切欠き部１５は導電層６に、または導電層６がない場合はミラー層４に接している。絶縁層１７は、ＡＬＤ法またはＴＥＯＳベースのＣＶＤ法等を用いて堆積させることができる。さらなる実施形態において、第１のコンタクト部を形成するための導電性材料導入前に、第１の切欠き部１４の領域におけるマイナスにドープされた半導体層２の開放領域および絶縁層１７の開放領域に導電性かつ鏡面反射性の金属層を形成する。

【0043】

次の方法ステップでは、めっき法を用いて第１および第２の切欠き部１４，１５に金属等の導電性材料を充填し、次いで第１および第２のコンタクトパッド１８，１９それぞれを絶縁層１７の下面に形成する。キャリア１０の実施形態に応じて、コンタクトパッド１８，１９を設ける前または設けた後にＣＭＰ等による平坦化ステップを行うことができる。この工程の状態を図１０に示す。

【0044】

第１の切欠き部１４内に第１のコンタクト部３２を形成する。第２の切欠き部１５内に第２のコンタクト部３３を形成することができる。第１のコンタクト部３２または第２のコンタクト部３３の導入は、例えば、特にめっき法を用いて導電材料を切欠き部１４または１５に充填することによって１回の方法ステップで行うことができる。

【0045】

第１のコンタクト部３２は、キャリア１０、接続層８、ミラー層４、および第２の半導体層３を通り第１の半導体層２内に延在する。したがって、キャリア１０内と第２の半導体層３内とに同時に、第１の半導体層２を電気的に接続するための第１のコンタクト部３２を形成する。第１の切欠き部１４内において、第１のコンタクト部３２を、特に第１の半導体層２と第１のコンタクトパッド１８との間に連続的に形成する。これは、第１の切欠き部内の第１のコンタクト部３２が、第１の半導体層２と第１のコンタクトパッド１８との間に略一体化して形成されることを意味する。一例として、第１のコンタクト部３２は、第１の半導体層２と第１のコンタクトパッド１８との間の第１の切欠き部１４を充填する方法ステップで用いられる導電材料のみを含む。具体的には、キャリア１０によって横方向に囲まれるコンタクト部３２の第１の部分と、第２の半導体層３によって横方向において囲まれるコンタクト部３２のさらなる部分とを接続するような接続層であって、コンタクト部３２の第１の部分またはさらなる部分とは異なる材料を含むような接続層は、コンタクト部３２には存在しない。

【0046】

第２のコンタクト部３３は、キャリア１０および接続層８を通り延在する。特に第２の切欠き部１５内において、第２のコンタクト部３３を連続的に形成する。一例として、第２のコンタクト部３３は、第２の切欠き部１５を充填する方法ステップにおいて用いられる導電材料のみを含む。図１０では、第２のコンタクト部３３は、ミラー層４および導電層６によって第２の半導体層３に電気的に接続される。派生形態として、第２のコンタクト部３３を第２の半導体層３と直接電気的に接続してもよい。

【0047】

さらに、例えばシリコンウェハの形態で半導体材料から構成されるキャリアを用いる場合、絶縁層１７は二酸化ケイ素層として具現化することができる。

【0048】

次いで、成長基板１を除去する。この目的のために、成長基板１を例えばレーザーリフトオフ法によって剥離するかまたはＣＭＰ法によって除去することができる。次いで、第１の半導体層２の上側表面２０を粗面化する。この工程の状態を図１１に示す。図１１では、第１の半導体層２の厚さは拡大されて示されている。さらに、個々のコンポーネントを個片化する。

【0049】

図１２は、第１のコンポーネント２１の第１および第２のコンタクトパッド１８，１９の平面図を示す。第１および第２のコンタクトパッド１８，１９は、第２の溝２２によって電気的に絶縁される。さらに、図示の実施形態では複数の第１および第２の切欠き部１４，１５が設けられ、この切欠き部は導電材料で充填され、それぞれ第１および第２の電気コンタクト部３２，３３を構成する。マイナスにドープされた半導体層２用の第１の電気コンタクト部は、４×４の配列で配置される。プラスにドープされた半導体層３用の第２の電気コンタクト部は、４つの第２の電気コンタクト部を１列に配置する。

【0050】

図１３は、第２のコンポーネント３４の実施形態を示しており、この実施形態では、４つの角領域に配置される第２のコンタクトパッド１９が提供される。第２のコンタクトパッド１９はいずれも、第２の溝２２によって第１のコンタクトパッド１８と離間する。第２のコンタクトパッド１９の配置と同様に、第２の電気コンタクト部３３も四角形の角領域に配置される。第１のコンタクトパッド１８の実施形態と同様に、第１の電気コンタクト部３２は、第１のコンタクトパッド１８のエリア一面に均一に分布させて配置する。

【0051】

図１４は、第３のコンポーネント３５の一実施形態を示しており、この実施形態では、ただ１つの第２のコンタクトパッド１９を角領域に配置する。この第２のコンタクトパッドは、略正方形に具現化される第１のコンタクトパッドから第２の溝２２によって電気的に絶縁される。第２のコンタクトパッド１９と同様に、プラスにドープされた半導体層３との接続のための１つのみの第２の電気コンタクト部３３が設けられる。さらに、第１の電気コンタクト部３２は、第１のコンタクトパッド１８のエリア一面に均一に分布させる。

【0052】

図１２〜図１４に示した実施形態は、第１および第２のコンタクトパッド１８，１９、ならびに対応する第１および第２の電気コンタクト部３２，３３の可能な分割の例示にすぎない。

【0053】

図１５は、さらなる実施形態を示す。この実施形態は図１１に従ってほぼ構成されるが、第１のコンタクトパッド１８の第２のコンタクトパッド１９との隣接領域に部分的に、追加絶縁層２３が設けられる。さらに、第２のコンタクトパッド１９は、追加絶縁層２３を横方向に越えて形成される。また、第１のコンタクトパッド１８は、２層の形態で具現化され、第１の層は絶縁層１７上にあり、第２の層は第１の層およびさらなる絶縁層２３上にある。追加絶縁層２３は、第１の切欠き部１４の領域に凹部（depression）を有しており、このくぼみ部は平坦化工程を行わない結果生じる。同様に、第１のコンタクトパッド１８は、第２の層の領域においてくぼみ部２４を有する。このようなくぼみ部は、切欠き部１５の領域においても生じ得る。次いで、第１および第２のコンタクトパッド１８，１９は、その構造が図１６に示すようになるように、平坦化され得る。

【0054】

図１７は、第１および第２のコンタクトパッド１８，１９の図を示す。追加絶縁層２３が設けられることにより、第１および第２のコンタクトパッド１８，１９の幾何学配置をより柔軟に変形することができ、第１および第２のコンタクトパッド１８，１９を第１および第２のコンタクト部の実際の配置とは切り離すことができる。

【0055】

図１８は、半導体ウェハの形態のキャリア１０を示し、キャリア１０は、中心領域３６よりも厚くかつリング状に周囲に延在する縁部２４を有する。一例として、当該ウェハは、シリコンウェハとして具現化される。この形態のキャリアは、ウェハの内側領域を薄層化し、より厚い周囲縁部領域が残存することにより実現される。これにより、ウェハの機械的安定性が維持される。図１８に示すキャリアは、例えばＤｉｓｃｏ社のＴａｉｋｏ法によって製造される。シリコンウェハの厚さは、中心領域３６において例えば１０μｍである。

【0056】

図１８に示すキャリアは、図６に示すキャリア１０として用いられる。次いで、対応するパターン形成を行う。図１９は、図８に対応する工程の状態を示す。図１９に示される配置と同様に、多数のコンポーネントを図１９に示すキャリア上に形成することができる。

【0057】

図２０は、図１６に示すコンポーネントの２つがキャリア１０に配置されている工程の状態を示しており、ここでは、フレームの形態の外周部の分離構造２５が各コンポーネント２１間に例えばフォトレジストを用いて設けられている。さらに、フレーム内のマイナスにドープされた半導体層２上に変換層２６およびレンズ２７を設けた。

【0058】

フレームの形態の分離構造２５は、例えばフォトレジストプロセスを用いて形成される。フレーム構造は、ベンゾシクロブテン等のプラスチックから形成され得る。変換層２６は、例えばシリコンを含み、シリコンにはＹＡＧ：Ｃｅ等のルミネセンス変換物質または他の物質が埋め込まれている。

【0059】

図２０では、適当なドーピングによってキャリア１０に設けたＥＳＤダイオード２８が模式的に示される。さらに、ＥＳＤダイオードは、コンタクトパッド１８，１９間等のキャリア１０の下面に導入することもできる。

【0060】

次いで、図２０に示すコンポーネントを、図２１の模式的な断面図に示すとおり、ビア３０およびさらなるコンタクト部３１を備えるさらなるキャリア構造体２９に設置する。さらなるコンタクト部３１は、キャリア構造体２９の下面に配置され、コンポーネント２１はキャリア構造体２９の上面に配置される。

【0061】

さらなるコンタクト部は、キャリア構造体２９の下面に配置され、ビア３０によってコンポーネントの各コンタクトパッド１８，１９に接続される。

【0062】

好ましい例示的な実施形態に基づき本発明をより詳細に例示し、記述してきたが、本発明は開示した例に限定されることはなく、当業者によって、他の変化形態が本発明の保護範囲から逸脱することなく、開示した例から派生し得る。

【0063】

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１２２１７５３３．４号の優先権を主張し、この開示内容は参照によって本明細書に援用される。

【符号の説明】

【0064】

１ 成長基板
２ マイナスにドープされた半導体層
３ プラスにドープされた半導体層
４ ミラー層
５ 開口部
６ 導電層
７ 溝
８ 接続層
９ 上面
１０ キャリア
１１ 充填材料
１３ 下面
１４ 第１の切欠き部
１５ 第２の切欠き部
１６ 活性領域
１７ 絶縁層
１８ 第１のコンタクトパッド
１９ 第２のコンタクトパッド
２０ 上面
２１ 第１のコンポーネント
２２ 第２の溝
２３ 追加絶縁層
２４ 縁部
２５ 分離構造
２６ 変換層
２７ レンズ
２８ ＥＳＤダイオード
２９ キャリア構造体
３０ ビア
３１ さらなるコンタクト部
３２ 第１の電気コンタクト部
３３ 第２の電気コンタクト部
３４ 第２のコンポーネント
３５ 第３のコンポーネント
３６ 中心領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】