ПРОДОЛЖЕНИЕ КОНТАКТНЫХ ПЛОЩАДОК ДО КРАЯ КРИСТАЛЛА С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Российский патент 2014 года по МПК H01L33/38 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Эта заявка связана с заявкой на патент США No. 11/611,775, озаглавленной «LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Crowth Substracte», поданной 15 декабря 2006 г., которая передана обычным образом правообладателю и включена сюда путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к светоизлучающим диодам (СИД) и, в частности, к СИД с перевернутым кристаллом.

Описание предшествующего уровня техники

Полупроводниковые СИД являются одними из наиболее эффективных источников света, доступных на данный момент. Системы материалов, представляющие в данный момент интерес в производстве светоизлучающих устройств высокой яркости, способных работать в видимом спектре излучения, включают в себя полупроводники III-V групп; например, двойные, тройные и четверные сплавы галлия, алюминия, индия, азота, фосфора и мышьяка. III-V устройства излучают свет в видимом спектре излучения. Устройства на основе GaAs и GaP обычно используются, чтобы излучать свет с большими длинами волн, такой как от желтого до красного, в то время как III-нитридные устройства обычно используются, чтобы излучать свет с меньшими длинами волн, такой как от близкого к УФ до зеленого.

В галлий нитридных СИД обычно используется прозрачная сапфировая подложка для выращивания в связи с тем, что кристаллическая структура сапфира аналогична кристаллической структуре нитрида галлия.

Некоторые из GaN СИД формируются в виде перевернутых кристаллов с обоими электродами на одной поверхности, где электроды СИД соединены с электродами на кристаллодержателе без использования проволочных соединений. В этом случае свет пропускается через прозрачную сапфировую подложку и слои СИД напротив кристаллодержателя. Кристаллодержатель представляет собой границу раздела между СИД и внешним источником питания. Электроды на кристаллодержателе, соединенные с электродами СИД, могут продолжаться за пределами СИД или продолжаться до противоположной стороны кристаллодержателя для присоединения проволочных выводов или поверхностного монтажа к печатной плате.

Сущность изобретения

В некоторых вариантах осуществления из данного раскрытия кристалл СИД включает в себя контактную площадку и лежащий под ней эпитаксиальный слой противоположной полярности. Контактная площадка продолжается до края кристалла, а эпитаксиальный слой электрически изолирован на краю кристалла, чтобы предотвратить короткое замыкание при деформации контактной площадки в эпитаксиальный слой в процессе отделения кристалла. Эпитаксиальный слой может быть электрически изолирован путем ионной имплантации эпитаксиального слоя или путем эпитаксиального выращивания резистивного слоя на краю кристалла. Как вариант, эпитаксиальный слой может быть электрически изолирован путем обеспечения диэлектрика, расположенного сбоку рядом с эпитаксиальным слоем на краю кристалла и ниже контактной площадки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает вид сверху кристалла СИД, который является частью пластины кристаллов СИД;

Фиг. 2 изображает поперечное сечение кристалла СИД Фиг. 1 с первой структурой, имеющей один диэлектрический слой;

Фиг. 3 изображает поперечное сечение кристалла СИД Фиг. 1 со второй структурой, имеющей два диэлектрических слоя;

Фиг. 4 является блок-схемой осуществления операций способа формирования СИД Фиг. 1 со структурой Фиг. 2 или 3;

Фиг. 5-8 изображают процессы формирования кристалла СИД Фиг. 1 со структурой с Фиг. 2 и 3;

Фиг. 9 изображает поперечное сечение кристалла СИД Фиг. 1 с третьей структурой, имеющей полуизолирующий эпитаксиальный слой;

Фиг. 10 является блок-схемой осуществления операций способа формирования СИД Фиг. 1 со структурой Фиг. 9;

Фиг. 11-14 изображают процесс формирования кристалла СИД Фиг. 1 со структурой Фиг. 9, все выполненные в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

Использование одинаковых ссылочных позиций на разных фигурах указывает на похожие или одинаковые элементы.

Подробное описание

Было показано, что межсоединения очень большой площади (например, контактные площадки) с >85% покрытием площади динамически уменьшают тепловое сопротивление конструкции кристалла/кристаллодержателя светодиода (СИД) и делают возможным основание без заполнителя эпитаксиального и металлического слоев в процессе обработки по технологии тонкопленочного перевернутого кристалла (TFFC). Первое из указанного выше делает возможным работу СИД при более высоких токах или температурах, в то время как второе служит как для уменьшения стоимости, так и в качестве потенциально более стабильного процесса, который не зависит от колебаний выхода готовой продукции/надежности, связанных с выбором, распределением, отверждением и удалением эпоксидного материала заполнителя.

Для того чтобы служить в качестве основания для эпитаксии при TFFC обработке, металл контактной площадки продолжается до края кристалла и в разделительные «дорожки» на пластинах, так что эпитаксиальный и металлический слои разделяются одновременно. Эпитаксиальный слой, открытый на краю кристалла для краевого контакта, может быть как n-типа, так и p-типа. Для открытого эпитаксиального слоя n-типа любой металл контактной площадки p-типа не должен продолжаться до края кристалла для того, чтобы избежать p-n короткого замыкания с лежащим ниже эпитаксиальным слоем n-типа. P-n-замыкание может произойти в процессе разделения, если металл контактной площадки p-типа срезан и деформирован в лежащий ниже эпитаксиальный слой n-типа. Обратное верно для открытого эпитаксиального слоя p-типа и любого металла контактной площадки n-типа, продолжающегося до края кристалла.

Описанное выше ограничивает кристалл СИД одной или более расположенными по центру контактными площадками p-типа, что, в свою очередь, ограничивает кристаллодержатель СИД вариантом либо со сквозными отверстиями, либо с расположенным на кристаллодержателе перераспределением выводов, которое может иметь доступ к расположенным по центру контактным пластинам p-типа. Расположенное на кристаллодержателе перераспределение выводов в настоящее время доступно только для кремниевых кристаллодержателей, в то время как технология со сквозными отверстиями с элементами адекватно малого размера либо дорога, либо недоступна для широко используемых керамических кристаллодержателей. В целом возможность продолжения контактной площадки любой полярности до края кристалла делает возможной упрощенную топологию кристаллодержателя, что обычно приводит к уменьшению стоимости.

В вариантах осуществления данного раскрытия создаются электрически изолирующие области на или примыкающие к открытому эпитаксиальному слою на краю кристалла для того, чтобы позволить продолжить контактные площадки противоположных полярностей до края кристалла. Это делает возможным как улучшенное основание для эпитаксиальной структуры в процессе TFFC обработки, так и упрощенную топологию межсоединений как на кристалле СИД, так и на кристаллодержателе СИД, что приводит к большей доступности материалов кристаллодержателя и потенциалу для снижения цены.

Фиг. 1 изображает вид сверху кристалла 100 СИД в некоторых вариантах осуществления данного раскрытия. Кристалл 100 СИД может быть обработан в масштабе пластины как часть пластины устройств кристаллов СИД (не изображено) до того, как его переворачивают, выравнивают, монтируют на кристаллодержатель СИД и отделяют от соседних кристаллов СИД на пластине. Верхняя сторона кристалла 100 СИД включает в себя большую контактную площадку 102 n-типа, которая продолжается до четырех краев кристалла, и четыре контактные площадки 104 p-типа, каждая из которых продолжается до одного края кристалла. Контактная площадка 102 n-типа и контактные площадки 104 p-типа электрически изолированы друг от друга с помощью зазоров 106 и лежащего ниже диэлектрического слоя. Также штриховыми линиями изображены контакты 108 n-типа (только один из них обозначен) между контактной площадкой 102 n-типа и лежащим ниже слоем n-типа, краевой контакт 109 n-типа по четырем краям кристалла и между контактной площадкой n-типа и лежащим ниже слоем n-типа, и контакты 110 p-типа между контактными площадками 104 p-типа и лежащим ниже слоем p-типа. Число и геометрия контактных площадок и контактов могут изменяться в зависимости от применения.

Фиг. 2 изображает структуру 200 кристалла 100 СИД на поперечном сечении вдоль линии A'A'' (Фиг. 1) в некоторых вариантах осуществления данного раскрытия. На краю кристалла расположена электрически изолирующая область 202 примыкающая к слою 204 n-типа и ниже диэлектрического слоя 212 и контактной площадки 104 p-типа. Кристалл СИД 100 включает в себя слои СИД, состоящие из слоя 204 n-типа, светоизлучающего слоя 206 (также обычно называемого активной областью) над слоем n-типа и слоя 208 p-типа над светоизлучающим слоем. Проводящий отражающий слой 210 сформирован поверх слоя 208 p-типа, диэлектрический слой 212 сформирован поверх проводящего отражающего слоя и открытых слоев СИД, и контактная площадка 104 p-типа сформирована над диэлектрическим слоем. Процесс формирования структуры 200 СИД далее подробно описан со ссылкой на блок-схему осуществления операций способа на Фиг. 4.

Чтобы отделить кристалл 100 СИД от соседних кристаллов СИД на пластине устройств, кристалл СИД отделяется вдоль дорожек между кристаллами. В процессе разделения контактная площадка 104 p-типа может войти в контакт с электрически изолирующей областью 202. Фактический механизм, который заставляет контактную площадку 104 p-типа 104 войти в контакт с электрически изолирующей областью 202, зависит от способа разделения. Например, скрайбер или пила могут врезаться в контактную площадку 104 p-типа и деформировать ее в электрически изолирующую область 202. Как вариант, лазер может врезаться в контактную площадку 104 p-типа и расплавить ее вдоль края кристалла до контакта с электрически изолирующей областью 202. В любом случае без электрически изолирующего слоя 202 контактная площадка 104 p-типа может войти в контакт со слоем 204 n-типа в месте его расположения и создать p-n короткое замыкание, которое приведет к повреждению кристалла 100 СИД.

Фиг. 3 изображает структуру 300 кристалла 100 СИД в поперечном сечении вдоль линии A'A'' (Фиг. 1) в некоторых вариантах осуществления данного раскрытия. Структура 300 использует два диэлектрических слоя для электрического распределения в отличие от одного диэлектрического слоя, используемого структурой 200 (Фиг. 2). Слои с 204 по 212 аналогичны Фиг. 2 за исключением того, что диэлектрический слой 212 (также называемый «первым диэлектрическим слоем 212») не продолжается до края кристалла. Контактный слой 312 n-типа сформирован поверх первого диэлектрического слоя 212 и на открытом участке слоя 204 n-типа, чтобы создать краевой контакт. Второй диэлектрический слой 314 сформирован поверх контактного слоя 312 n-типа и поверх электрически изолирующей области 202, и контактная площадка 104 p-типа сформирована поверх второго диэлектрического слоя. Процесс формирования структуры 300 СИД далее подробно описан со ссылкой на блок-схему осуществления операций способа с Фиг. 4.

Как аналогично описано выше, контактная площадка 104 p-типа может войти в контакт с электрически изолирующей областью 202 в процессе разделения. Без электрически изолирующей области 202 контактная площадка 104 p-типа может войти в контакт со слоем 204 n-типа в месте его расположения и создать p-n-замыкание, которое приведет к повреждению кристалла СИД 100.

Фиг. 4 является блок-схемой осуществления операций способа 400 для формирования кристалла СИД 100 в некоторых вариантах осуществления данного описания. Способ 400 включает в себя процессы с 402 по 414 и с 426 по 432 для формирования структуры 200 (Фиг. 2), а также включает в себя возможные процессы с 420 по 424 для формирования структуры 300 (Фиг. 3).

В процессе 402 слои СИД формируются поверх пластины для выращивания. Ссылаясь на Фиг. 5, слой 204 n-типа эпитаксиально выращивается поверх сапфировой пластины для выращивания (не изображено). Слой 204 n-типа 204 представляет собой множественные слои различного состава и с различной концентрацией примесей, включая, например, слои подготовки, такие как буферные слои или слои зарождения кристаллов, которые могут быть n-типа, или не иметь специально добавленных примесей, разделительные слои, разработанные чтобы способствовать последующему отделению подложки для выращивания, или чтобы делать тоньше полупроводниковую структуру после удаления подложки, и слои устройства n-типа, разработанные для определенных оптических или электрических свойств, желаемых для светоизлучающего слоя, чтобы эффективно излучать свет. Слои устройства n-типа в III-нитридном светоизлучающем устройстве могут являться GaN.

Светоизлучающий слой 206 эпитаксиально выращивается поверх слоя 204 n-типа. Светоизлучающий слой 206 может быть представлен множественными тонкими светоизлучающими слоями с квантовой ямой, разделенными барьерными слоями. В III-нитридном светоизлучающем устройстве, сконфигурированным для излучения видимого света, в частности, от близкого к УФ до зеленого света, светоизлучающий слой может являться InGaN.

Слой 208 p-типа эпитаксиально выращивается поверх светоизлучающего слоя 206. Слой 208 p-типа представляет собой множественные слои различного состава, толщины и с различной концентрацией примесей, включая слои устройства p-типа. Слои устройства p-типа в III-нитридном светоизлучающем устройстве могут являться GaN. За процессом 402 следует процесс 404.

В процессе 404 проводящий отражающий слой 210 формируется поверх слоев СИД, как изображено на Фиг. 5. Проводящий отражающий слой 210 представляет собой множественные слои, включая омический контактный слой, отражающий слой и защитный металлический слой. Омический контактный слой может являться Ni, Ag или Pd, отражающий слой может являться Ag, а защитный металлический слой может представлять собой множественные слои, включая TiW/TiW:N/TiW. Проводящему отражающему слою 210 может быть придан рисунок с помощью процесса обратной литографии. За процессом 404 следует процесс 406.

В процессе 406 канавки 602 (только одна изображена на поперечном сечении) формируются на пластине вдоль разделительных дорожек между кристаллами СИД, чтобы ограничить мезаструктуры, как изображено на Фиг. 6. Канавки 602 частично проникают в слой 204 n-типа, чтобы открыть слой n-типа вдоль края кристалла, так что он далее может осуществить краевой контакт с контактным слоем n-типа. Хотя это и не изображено, отверстия в слое 204 n-типа также формируются в то же время, что и канавки 602. Канавки 602 и отверстия могут быть сформированы путем травления. За процессом 406 следует процесс 408.

В процессе 408 участки слоя 204 n-типа электрически изолируются вдоль края кристалла, у которого должны быть сформированы контактные площадки 104 p-типа. В результате формируются электрически изолирующие области 202, как изображено на Фиг. 7. Электрически изолирующие области 202 формируются путем нанесения маски для определения областей имплантации с последующей ионной имплантацией. Энергия имплантации может быть больше 100 кэВ, и имплантируемыми частицами могут являться He, Zn, Mg или Al. За процессом 408 следует процесс 410.

В процессе 410 диэлектрический слой 212 осаждается поверх пластины устройств, как изображено на Фиг. 8. Диэлектрический слой 212 может являться SiNx. За процессом 410 следует процесс 412.

В процессе 412 диэлектрическому слою 212 придают рисунок для обеспечения доступа к слою 204 n-типа и от проводящего отражающего слоя 210 до слоя 208 p-типа. Участки диэлектрического слоя 212 вдоль границы кристалла, где должны быть осуществлены краевые контакты, удаляются, чтобы открыть слой 204 n-типа. Участки диэлектрического слоя 212 над нижней частью отверстий удаляются, чтобы открыть слой 204 n-типа. Отверстия для контактов 110 p-типа (Фиг. 1) формируются в диэлектрическом слое 212 над проводящим отражающим слоем 210, где должны быть сформированы контактные площадки p-типа 104. Диэлектрическому слою может быть придан рисунок путем травления. За процессом 412 следует процесс 414.

В процессе 414 контактный металлический слой (например, межсоединения) осаждается поверх пластины устройств для формирования контактов 108 n-типа, которые заполняют отверстия, краевых контактов 109 n-типа вокруг края кристалла и контактов 110 p-типа, как изображено на Фиг. 1. Контактному металлическому слою придают рисунок, чтобы электрически изолировать контакты n-типа и контакты p-типа. Контактный металлический слой может являться Ti/Au или Al. Контактный металлический слой может быть сформирован с помощью процесса обратной литографии. За процессом 414 следует процесс 426.

В процессе 426 соединяющие металлические слои формируются поверх пластины устройств (Фиг. 2 изображает только соединяющий металлический слой p-типа). Соединяющие металлические слои n-типа и p-типа электрически соединены с соответствующими контактами n-типа и p-типа, сформированными в процессе 414. Соединяющие металлические слои n-типа и p-типа продолжаются над разделяющими дорожками между кристаллами СИД. После разделения в описанном далее процессе 432 контактные металлические слои становятся контактной площадкой 102 n-типа и контактными площадками 104 p-типа каждого из кристаллов СИД, как изображено на Фиг. 1. Соединяющий металлический слой может являться Au, Cu, Al, Ni или комбинацией этих слоев. Соединяющий металлический слой может быть сформирован электрохимическим способом (например, путем нанесения гальванического покрытия) или с помощью другого способа физического осаждения (например, осаждения из газовой фазы или распыления). За процессом 426 следует процесс 428.

Для большей информации, связанной с процессами 410, 412, 414 и 426, см. ссылку на патентную заявку США No. 11/611,775, озаглавленную «LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Crowth Substracte», поданную 15 декабря 2006 г., которая передана обычным образом правообладателю и включена сюда путем ссылки.

В процессе 428 кристаллы СИД на пластине устройств переворачиваются, выравниваются и соединяются с кристаллодержателями СИД на пластине кристаллодержателя СИД. Кристаллы СИД могут быть соединены с кристаллодержателями СИД с помощью ультразвуковой или термоультразвуковой сварки. Кристаллодержатели СИД обеспечивают механическую поддержку, электрическое распределение и рассеяние тепла для кристаллов СИД. За процессом 428 следует процесс 430.

В процессе 430 подложка для выращивания удаляется. Подложка для выращивания может быть удалена путем лазерного отделения. За процессом 430 следует процесс 432.

В процессе 432 кристаллы СИД разделяются. Кристаллы СИД могут быть разделены с помощью лазера, скрайбера или пилы вдоль разделительных дорожек между кристаллами. После разделения соединяющие металлические слои становятся контактными площадками 102 n-типа и контактными площадками 104 p-типа для кристаллов СИД. Контактные площадки 102 и 104 каждого СИД могут покрывать, по меньшей мере, 85% поверхности кристалла СИД, которая обращена к подложке.

Способ 400 может быть модифицирован для формирования структуры 300 в некоторых вариантах осуществления данного описания. В этих вариантах осуществления за процессом 414 следует альтернативный процесс 420.

В возможном процессе 420 второй диэлектрический слой 314 осаждается поверх пластины, как изображено на Фиг. 3. Диэлектрический слой 314 может являться SiNx. За возможным процессом 420 следует возможный процесс 422.

В возможном процессе 422 диэлектрическому слою 314 придают рисунок для обеспечения доступа к контактам 108 n-типа краевым контактам 109 n-типа, и проводящему отражающему слою 210, сформированному в процессе 414. Для доступа к проводящему отражающему слою 210 отверстия для контактов 110 p-типа (Фиг. 1) формируются в диэлектрическом слое 212 поверх проводящего отражающего слоя 210, где должны быть сформированы контактные площадки 104 p-типа. Диэлектрическому слою 212 придают рисунок путем травления. За возможным процессом 422 следует возможный процесс 424.

В возможном процессе 424 другой контактный металлический слой (например, межсоединения) формируется поверх пластины, чтобы продолжить контакты 108 n-типа, краевые контакты 109 n-типа и контакты 110 p-типа. Контактному металлическому слою затем придают рисунок, чтобы электрически изолировать контакты n-типа и p-типа. Контактный металлический слой может являться Ti/Au или Al. Контактный металлический слой может быть сформирован с помощью процесса обратной литографии. За возможным процессом 424 следует возможный процесс 426, описанный выше и приводящий к структуре 300, изображенной на Фиг. 3.

Для большей информации, связанной с процессами 410, 412, 414, 420, 422 и 426, пожалуйста, воспользуйтесь ссылкой на патент США No. 6,828,596, который принадлежит тому же правообладателю и включен сюда путем ссылки.

Фиг. 9 изображает структуру 900 кристалла 100 СИД на поперечном сечении вдоль линии A'A'' (Фиг. 1) в некоторых вариантах осуществления данного раскрытия. Структура 900 включает в себя полуизолирующий слой 902 и СИД слои над полуизолирующим слоем. СИД слои включают в себя слой 904 n-типа над полуизолирующим слоем, светоизлучающий слой 906 над слоем n-типа и слой 908 p-типа над светоизлучающим слоем. Притом, что полуизолирующий слой 902 продолжается до края кристалла, слой 904 n-типа не продолжается до края кристалла. Проводящий отражающий слой 910 сформирован поверх слоя 908 p-типа. Диэлектрический слой 912 сформирован поверх проводящего отражающего слоя 910, открытых слоев СИД и открытого полуизолирующего слоя 904. Контактная площадка 104 p-типа сформирована поверх диэлектрического слоя 912. Процесс формирования структуры 900 СИД далее подробно описан со ссылкой на блок-схему осуществления операций способа на Фиг. 10.

Присутствие полуизолирующего слоя 902 позволяет отодвинуть слой 904 n-типа от края кристалла и затем электрически изолировать его вдоль края матрицы диэлектрическим слоем 912. Другими словами, диэлектрический слой 912 формирует электрически изолирующие области 916 (только одна из них изображена в поперечном сечении), примыкающие к участкам слоя 904 n-типа 904, и у которого контактные площадки 104 p-типа будут продолжаться до края кристалла. Электрически изолирующие области 916 предотвращают контакт контактных площадок 104 p-типа со слоем 904 n-типа и создание p-n замыкания в процессе разделения.

Фиг. 10 является блок-схемой осуществления операций способа 1000 для формирования кристалла 100 СИД со структурой 900 в некоторых вариантах осуществления данного раскрытия. Способ 1000 включает в себя процессы с 1002 по 1014 и с 1026 по 1032.

В процессе 1002 полуизолирующий слой 902 формируется поверх пластины для выращивания, а слои СИД формируются поверх полуизолирующего слоя. Ссылаясь на Фиг. 11, полуизолирующий слой 902 эпитаксиально выращивается над сапфировой подложкой для выращивания (не изображено). Полуизолирующий слой 902 в III-нитридном светоизлучающем устройстве может являться GaN и может быть p-типа, n-типа, легированным или нелегированным. Полуизолирующий слой 902 может быть сформирован путем ионной имплантации с приблизительной дозой и энергией, равными 8E13 см^-2 и 400 кэВ, соответственно, для эпитаксиального слоя толщиной 4 микрона. Имплантируемыми частицами могут являться He, Zn, Al или Mg.

Полуизолирующий слой 902 может быть легирован примесями, создающими глубокий энергетический уровень, такими как Fe, C, Co, Mn, Cr, V, Ni и/или другими примесями из переходных металлов путем ионной имплантации или в процессе эпитаксиального выращивания. Примесь, создающая глубокий энергетический уровень, может быть использована в сочетании с примесью, создающей мелкий энергетический уровень, такой как Si, Ge, O, Mg или Zn при концентрации менее чем около 1×10¹⁷ см^-3. Примесь, создающая глубокий энергетический уровень, может иметь концентрацию больше чем около 1×10¹⁷ см^-3.

Слой n-типа 904 эпитаксиально выращивается поверх полуизолирующего слоя 902. Слой n-типа 904 представляет собой множественные слои различных составов и с различной концентрацией легирующих примесей, включая, например слои подготовки, такие как буферные слои или слои зарождения кристаллов, которые могут быть n-типа, или не иметь специально добавленных примесей; разделительные слои, разработанные чтобы способствовать последующему отделению подложки для выращивания, или чтобы делать тоньше полупроводниковую структуру после удаления подложки; и слои устройства n-типа, разработанные для определенных оптических или электрических свойств, желаемых для светоизлучающего слоя, чтобы эффективно излучать свет. Слои устройства n-типа в III-нитридном светоизлучающем устройстве могут являться GaN.

Светоизлучающий слой 906 эпитаксиально выращивается поверх слоя 904 n-типа. Светоизлучающий слой 906 может быть представлен множественными тонкими светоизлучающими слоями с квантовой ямой, разделенными барьерными слоями. В III-нитридном светоизлучающем устройстве, сконфигурированным для излучения видимого света, в частности, от близкого к УФ до зеленого света, светоизлучающий слой может являться InGaN.

Слой 908 p-типа эпитаксиально выращивается поверх светоизлучающего слоя 906. Слой 908 p-типа представляет собой множественные слои различного состава, толщины и с различной концентрацией примесей, включая слои устройства p-типа. Слои устройства p-типа в III-нитридном светоизлучающем устройстве могут являться GaN. За процессом 1002 следует процесс 1004.

В процессе 1004 проводящий отражающий слой 910 формируется поверх слоев СИД, как изображено на Фиг. 11. Проводящий отражающий слой 910 представляет собой множественные слои, включая омический контактный слой, отражающий слой и защитный металлический слой. Омический контактный слой может являться Ni, Ag или Pd, отражающий слой может являться Ag, а защитный металлический слой может представлять собой множественные слои, включая TiW/TiW:N/TiW. Проводящему отражающему слою 910 может быть придан рисунок с помощью процесса обратной литографии. За процессом 1004 следует процесс 1006.

В процессе 1006 канавки 1202 (только одна изображена на поперечном сечении) вытравливаются на пластине вдоль разделительных дорожек между кристаллами СИД, чтобы ограничить мезаструктуры, как изображено на Фиг. 12. Канавки 1202 частично проникают в слой 904 n-типа, чтобы открыть слой n-типа вдоль края кристалла, так что он далее может осуществить краевой контакт с контактным слоем n-типа. Хотя это и не изображено, отверстия в слое 904 n-типа также формируются в то же время, что и канавки 1202. Канавки 1202 и отверстия могут быть сформированы путем травления. За процессом 1006 следует процесс 1008.

В процессе 1008 канавки 1202 протравливаются второй раз до полуизолирующего 902 слоя вдоль края кристалла в месте, где контактные площадки 104 p-типа будут продолжаться до края кристалла, как изображено на Фиг. 13. Слой 904 n-типа теперь вытравливается от края кристалла. За процессом 1008 следует процесс 1010.

В процессе 1010 диэлектрический слой 912 осаждается поверх пластины, как изображено на Фиг. 14. Диэлектрический слой 912 покрывает участки открытого вертикального края слоя 904 n-типа и формирует электрически изолирующие области 916. Диэлектрический слой 912 может являться SiNx. За процессом 1010 следует процесс 1012.

В процессе 1012 диэлектрическому слою 912 придается рисунок для обеспечения доступа к слою 904 n-типа и от проводящего отражающего слоя 910 до слоя 908 p-типа. Участки диэлектрического слоя 912 вдоль края кристалла, где должны быть осуществлены краевые контакты, удаляются, чтобы открыть слой 904 n-типа. Участки диэлектрического слоя 912 над нижней частью отверстий удаляются, чтобы открыть слой 904 n-типа. Отверстия для контактов 110 p-типа (Фиг. 1) формируются в диэлектрическом слое 912 поверх проводящего отражающего слоя 910, где контактные площадки 104 p-типа должны быть сформированы. Диэлектрическому слою 912 может быть придан рисунок путем травления. За процессом 1012 следует процесс 1014.

В процессе 1014 контактный металлический слой (например, межсоединения) осаждается поверх пластины устройств для формирования контактов 108 n-типа, которые заполняют отверстия, краевые контакты 109 n-типа вокруг края кристалла и контакты 110 p-типа, как изображено на Фиг. 1. Контактному металлическому слою придается рисунок, чтобы электрически изолировать контакты n-типа и контакты p-типа. Контактный металлический слой может являться Ti/Au или Al. Контактный металлический слой может быть сформирован с помощью процесса обратной литографии. За процессом 1014 следует процесс 1026.

В процессе 1026 соединяющие металлические слои формируются поверх пластины устройств, как изображено на Фиг. 9. Соединяющие металлические слои n-типа и p-типа электрически соединены с соответствующими контактами n-типа и p-типа, сформированными в процессе 1014. Соединяющие металлические слои n-типа и p-типа продолжаются над разделяющими дорожками между кристаллами СИД. После разделения в описанном далее процессе 1032 контактные металлические слои становятся контактной площадкой 102 n-типа и контактными площадками 104 p-типа каждого кристалла СИД, как изображено на Фиг. 1. Соединяющий металлический слой может являться Au, Cu, Al, Ni или комбинацией этих слоев. Соединяющий металлический слой может быть сформирован электрохимическим способом (например, путем нанесения гальванического покрытия) или с помощью другого физического способа осаждения (например, осаждения из газовой фазы или распыления). За процессом 1026 следует процесс 1028.

Для большей информации, связанной с процессами 1010, 1012, 1014 и 1026, см. ссылку на патентную заявку США. No. 11/611,775, озаглавленную «LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-off of Crowth Substracte», поданную 15 декабря 2006 г., которая передана обычным образом правообладателю и включена сюда путем ссылки.

В процессе 1028 кристаллы СИД на пластине устройств переворачиваются, выравниваются и соединяются с кристаллодержателями СИД на пластине кристаллодержателей СИД. Кристаллы СИД могут быть соединены с кристаллодержателями СИД с помощью ультразвуковой или термоультразвуковой сварки. Кристаллодержатели СИД обеспечивают механическую поддержку, электрическое распределение и рассеяние тепла для кристаллов СИД. За процессом 1028 следует процесс 1030.

В процессе 1030 подложка для выращивания удаляется. Подложка для выращивания может быть удалена путем лазерного отделения. За процессом 1030 следует процесс 1032.

В процессе 1032 кристаллы СИД разделяются. Кристаллы СИД могут быть разделены с помощью лазера, скрайбера или пилы вдоль разделительных дорожек между кристаллами. После разделения соединяющие металлические слои становятся контактными площадками 102 n-типа и контактными площадками 104 p-типа для кристаллов СИД. Контактные площадки 102 и 104 каждого СИД могут покрывать, по меньшей мере, 85% поверхности кристалла СИД, которая обращена к кристаллодержателю.

Различные другие адаптации и комбинации признаков раскрытых вариантов осуществлений входят в объем изобретения. Хотя описан СИД на основе GaN с сапфировой подложкой для выращивания, другие типы СИД, использующие другие подложки, такие как SiC (использовалась для формирования InAlGaN СИД) и GaAs (использовалась для формирования AlInGaP СИД), могут получить пользу от данного раскрытия. Хотя слои n-типа, p-типа и светоизлучающий слой расположены с определенной ориентацией, порядок может быть изменен в других вариантах осуществления. Множество вариантов осуществления охватывается приведенной далее формулой изобретения.

Кристаллы светоизлучающего диода (СИД) производят путем формирования слоев СИД, включая слой первого типа проводимости, светоизлучающий слой и слой второго типа проводимости. Формируются канавки в слоях СИД, которые проникают, по меньшей мере, частично в слой первого типа проводимости. Области электрической изоляции формируются на или примыкающими к, по меньшей мере, участкам слоя первого типа проводимости вдоль краев кристалла. Слой контактной площадки первого типа проводимости формируется, чтобы электрически контактировать со слоем первого типа проводимости и продолжаться над разделительными дорожками между кристаллами СИД. Слой контактной площадки второго типа проводимости формируется, чтобы электрически контактировать со слоем второго типа проводимости и продолжаться над разделительными дорожками между кристаллами СИД и электрически изолированными участками слоя первого типа проводимости. Кристаллы СИД монтируются на кристаллодержатели, и кристаллы СИД разделяются вдоль разделительных дорожек между кристаллами СИД. Изобретение обеспечивает возможность упрощения и снижения стоимости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Способ производства структуры светоизлучающего диода (СИД), включающий в себя этапы, на которых:
формируют слои СИД путем эпитаксиального выращивания слоя первого типа проводимости поверх пластины для выращивания, светоизлучающего слоя поверх слоя первого типа проводимости и слоя второго типа проводимости поверх светоизлучающего слоя;
формируют канавки вдоль краев кристалла, чтобы открыть слой первого типа проводимости на краях кристалла, причем канавки проникают, по меньшей мере, частично в слой первого типа проводимости, причем канавки формируют мезаструктуры кристаллов СИД;
электрически изолируют области открытого слоя первого типа проводимости по краям кристалла путем формирования электрически изолирующих областей на краях кристаллов; и
формируют слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости поверх кристаллов СИД, причем слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости продолжаются над разделительными дорожками между кристаллами СИД, причем слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости электрически соединены со слоями первого типа проводимости и второго типа проводимости, соответственно.

2. Способ по п.1, в котором электрическое изолирование областей открытого слоя первого типа проводимости по краям кристалла включает в себя имплантацию ионов в областях открытого слоя первого типа проводимости на краях кристалла с целью формирования электрически изолирующих областей.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
эпитаксиально выращивают полуизолирующий слой поверх подложки для выращивания до формирования слоев СИД, где:
слои СИД сформированы поверх полуизолирующего слоя;
формирование канавок вдоль краев кристалла, чтобы открыть слой первого типа проводимости на краях кристалла, содержит осуществление первого травления СИД слоев, по меньшей мере, частично внутрь слоя первого типа проводимости и осуществление второго травления слоев СИД до полуизолирующего слоя; и
электрическое изолирование областей открытого слоя первого типа проводимости на краях кристалла содержит формирование диэлектрического слоя поверх слоев СИД, где электрически изолирующие области содержат диэлектрический слой поверх областей открытого слоя первого типа проводимости на краях кристалла.

4. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
монтируют кристаллы СИД на кристаллодержатели на пластине кристаллодержателей;
удаляют пластины для выращивания с кристаллов СИД; и
разделяют кристаллы СИД вдоль разделительных дорожек, где слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости соответственно разделены на контактные площадки первого типа проводимости и контактные площадки второго типа проводимости кристаллов СИД в процессе разделения, причем контактные площадки первого типа проводимости и второго типа проводимости электрически соединены со слоями первого типа проводимости и второго типа проводимости, соответственно.

5. Способ по п.4, в котором контактные площадки первого типа проводимости и второго типа проводимости электрически изолированы зазорами и лежащим ниже диэлектрическим слоем, и контактные площадки первого типа проводимости и второго типа проводимости каждого кристалла СИД покрывают, по меньшей мере, 85% поверхности кристалла СИД, которая обращена к кристаллодержателю.

6. Способ по п.4, дополнительно содержащий этап, на котором:
формируют диэлектрический слой поверх слоев СИД, где слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости формируются поверх диэлектрического слоя.

7. Способ по п.4, дополнительно содержащий этапы, на которых:
формируют первый диэлектрический слой поверх слоев СИД;
формируют межсоединения поверх первого диэлектрического слоя, причем межсоединения электрически соединены со слоем первого типа проводимости и со слоем второго типа проводимости; и
формируют второй диэлектрический слой поверх первого диэлектрического слоя и межсоединений, где слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости электрически соединены межсоединениями со слоями первого типа проводимости и второго типа проводимости.

8. Кристалл светоизлучающего диода (СИД), содержащий:
слои СИД, содержащие слой первого типа проводимости, светоизлучающий слой над слоем первого типа проводимости и слой второго типа проводимости над светоизлучающим слоем;
одну или более электрически изолирующих областей, примыкающих сбоку к слою первого типа проводимости и вдоль одного или более краев кристалла; и
контактную площадку первого типа проводимости, электрически соединенную со слоем первого типа проводимости, причем контактная площадка первого типа проводимости продолжается до краев кристалла; и
одну или более контактных площадок второго типа проводимости, электрически соединенных со слоем второго типа проводимости, причем контактные площадки второго типа проводимости продолжаются до краев кристалла и над электрически изолирующей областью.

9. Кристалл СИД по п.8, в котором электрически изолирующие области содержат имплантированные ионами области слоя первого типа проводимости.

10. Кристалл СИД по п.8, в которой электрически изолирующие области содержат выращенный резистивный эпитаксиальный слой.

11. Кристалл СИД по п.8, дополнительно содержащий:
полуизолирующий слой, где слои СИД формируются поверх полуизолирующего слоя;
области слоя первого типа проводимости, открытые на краях кристалла до полуизолирующего слоя; и
диэлектрический слой над слоями СИД, где электрически изолирующие области содержат диэлектрический слой над областями слоя первого типа проводимости, открытого на краях кристалла.

12. Кристалл СИД по п.8, в котором контактные площадки второго типа проводимости деформируются в электрически изолирующие области, что предотвращает контакт контактных площадок второго типа проводимости со слоем первого типа проводимости.

13. Кристалл СИД по п.8, в котором контактные площадки первого типа проводимости и второго типа проводимости электрически изолированы зазорами и лежащим ниже диэлектрическим слоем и контактные площадки первого типа проводимости и второго типа проводимости покрывают, по меньшей мере, 85% поверхности кристалла СИД, которая обращена к кристаллодержателю.

14. Кристалл СИД по п.8, дополнительно содержащий:
диэлектрический слой над слоями СИД, где слои контактных площадок первого типа проводимости и второго типа проводимости сформированы поверх диэлектрического слоя.

15. Кристалл СИД по п.8, в котором структура СИД дополнительно содержит:
первый диэлектрический слой над слоями СИД;
межсоединения над первым диэлектрическим слоем, причем межсоединения электрически соединены со слоем первого типа проводимости и со слоем второго типа проводимости; и
второй диэлектрический слой над первым диэлектрическим слоем и межсоединениями, где контактные площадки первого типа проводимости и второго типа проводимости электрически соединены межсоединениями со слоями первого типа проводимости и второго типа проводимости.