半導体発光デバイス用コンタクト

专利摘要:
AlGaInP発光デバイスが、薄いフリップチップデバイスとして形成される。デバイスは、ｎ型領域（２２）とｐ型領域（２６）との間に配置されたAlGaInP発光層（２４）を含む半導体構造を含む。ｎ及びｐ型領域に電気的に接続されたｎ及びｐ両コンタクト（３４、３２）は、半導体構造の同一側に形成される。半導体構造は、コンタクトを介してマウント（４０）に接続される。デバイス内の半導体層の合計の厚みが、幾つかの実施の形態では15μｍより小さく、幾つかの実施の形態では10μｍより小さくなるように、成長基板が半導体構造から除去され、厚い透明基板が省略されている。半導体構造のトップ側はテクスチャを付けることができる。
公开号:JP2011507261A
申请号:JP2010537595
申请日:2008-12-15
公开日:2011-03-03
发明作者:ラファエル；アイ アルダス；ジョン；イー エプラー；パトリック；エヌ グリロット；マイケル；アール クレイムズ
申请人:コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ；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；
IPC主号:H01L33-20

专利说明:

[0001] 発光ダイオード（ＬＥＤ）は、低電力消費、小サイズ、及び高信頼性が要求される多くの応用における光源として広く受入れられている。可視スペクトルの黄・緑から赤領域内の光を放出するエネルギ効率的なダイオードは、AlGaInP合金で形成された活性層を含む。図１及び図２は、普通の透明基板（ＴＳ）AlGaInP ＬＥＤの製造過程を示している。図１において、1000オングストローム厚のｎ‐In0.5Ga0.5P層のようなエッチング停止層１２を、半導体基板（典型的にはGaAs）１０上に成長させる。全てが二重ヘテロ構造構成に配置された下側閉じ込め層、少なくとも１つの(AlxGa1-x)yIn1-yP活性層、及び上側閉じ込め層を含むデバイス層１４をエッチング停止層１２上に成長させ、次いで、厚みはオプションの（例えば、５乃至100μｍ厚）ウィンドウ層１６を成長させる。ウィンドウ層１６は、気相エピタキシによって成長させたｐ型GaPであることが多い。閉じ込め層は透明半導体で形成されており、ＬＥＤの内部量子効率（再結合及び光放出を行う活性層内の電子・正孔対の割合と定義される）を高める。発光領域は、単一の厚い均質組成層、または一連の薄い井戸及びバリヤーからなることができる。] 図１ 図２
[0002] ＧaＡsが成長基板として好ましいのは、それが、可視スペクトルの黄・緑から赤領域内の光を放出するＬＥＤを形成させるのに好まれる組成（ｙ≒0.5）において(Alx Ga1-x)y In1-y Pと格子整合するからである。代替の格子整合基板は、Geである。典型的な成長基板は吸収性であるので、図２に示すように、それらは除去されて透明基板に置換されることが多い。図１に示すＧaＡs基板１０は、エッチング停止層１２より遙かに高速でGaAsをエッチングするエッチングによって除去される。典型的にｎ型GaPである透明基板１８は、エピタキシャル構造（図２のエッチング停止層１２）の下側にウェーハ結合される（一般的には、一軸性の力を印加しながら構造を高温でアニーリングすることによって）。次いでＬＥＤチップは、普通の金属コンタクト及びｐ型エピタキシャルGaPアノード及びｎ型ウェーハ結合GaPカソードに対する適当なチップ製造技術とを用いて、結合されたウェーハから処理される。] 図１ 図２
[0003] 透明基板１８、及びウィンドウ層１６（これも透明半導体である）は、電流をデバイス内で横方向に広げ、側光放出を増加させる。AlGaInP層内での正孔の移動度が低いので、活性領域のｐ側における電流の広がりが特に重要である。しかしながら、半導体材料においては一般的な光吸収と電気及び熱抵抗との間のトレードオフが原因で、厚い半導体層を使用すると他のアプローチに比して幾つかの欠陥を生ずるようになる。]
[0004] ＴＳ AlGaInPデバイス構造の代替は、半導体−半導体結合が排除された薄膜構造である。その代わりに、部分的に処理されたウェーハが、ハンドル基板（典型的にはSi、Ge、または金属基板）に結合される。ハンドル基板に結合された後に成長基板が除去されて、ウェーハ処理が完了する。これらのデバイスは、GaAsのような吸収性ｎ接触層及び垂直注入構造を含むことが多く、図２に示すように、この半導体構造の両側にはｎ及びｐコンタクトが形成される。] 図２
課題を解決するための手段

[0005] 本発明の実施の形態によれば、AlGaInP発光デバイスが、薄いフリップチップデバイスとして形成される。本デバイスは、ｎ型領域とｐ型領域との間に配置されたAlGaInP発光層を含む半導体構造を含む。ｎ型及びｐ型領域に電気的に接続されたｎ及びｐ両コンタクトは、半導体構造の同一の側に形成される。幾つかの実施の形態では、デバイスは、電流を横方向に分配する厚いｎ層と、電流を主として垂直方向に導くより薄いｐ層とを含む。この半導体構造は、コンタクトを介してマウントに接続される。成長基板が半導体構造から除去され、上述した厚い透明基板が省略されて、デバイス内の半導体層の合計の厚みが幾つかの実施の形態では15μｍより小さくなり、また幾つかの実施の形態では10μｍより小さくなる。半導体構造のトップ側はテクスチャ付けされるか、粗面化されるか、またはパターン化される。]
[0006] 発光層のｐ側の接触抵抗を最小にするために、半導体構造は、ｐ型領域とｐコンタクトとの間に配置されたｐ型接触層を含むことができる。ｐ型接触層とｐコンタクトとの界面は、デバイスが順バイアスされた時にキャリヤがその界面を通してトンネルするように構成することができる。その結果、コンタクトをアニーリングする必要がなくなり、コンタクトの反射率を改善することができる（一般に、アニーリングは半導体材料と金属コンタクトとの間を合金化し、それがコンタクトの反射率の減少をもたらすことが多い）。幾つかの実施の形態では、ｐ接触層は、少なくとも複数の部分を、少なくとも５×1018ｃｍ-3の正孔濃度までドープしたGaP、AlGaInP、及びInGaPの１つである。ｐコンタクトは、光反射率を増加させ、電気的接触抵抗を最小にし、そしてデバイスの熱インピーダンスを低下させる金属のフルシートであることができる。トンネリング接触によって、ｐコンタクトのために種々の高度に反射性の金属（例えば、Ag）の使用が許容されるようになる。]
図面の簡単な説明

[0007] 吸収性基板上に成長させた従来技術のAlGaInPＬＥＤデバイス構造を示す図である。
従来技術の透明基板AlGaInPＬＥＤを示す図である。
本発明の実施の形態によるデバイスの半導体構造を示す図である。
本発明の実施の形態によるフリップチップデバイスを示す図である。
パッケージされた発光デバイスの分解図である。
ｐコンタクト及びｐ型接触層の一部分を示す図であって、高度にドープされた半導体ドット及び誘電体層がｐコンタクト及びｐ型接触層の部分の間に配置されている。
ｐコンタクト及びｐ型接触層の一部分を示す図であって、ｐ型接触層の部分がエッチングによって除去されている。]
実施例

[0008] 本明細書に使用している“AlGaInP”とは、特定的にはアルミニウム、インジウム、ガリウム、及び燐の四成分合金のことであり、または、一般的にはアルミニウム、インジウム、ガリウム、及び燐の二成分、三成分、または四成分合金のことである。本明細書に使用している“コンタクト”とは、特定的には金属電極のことであり、または、一般的には半導体接触層、金属電極、及び半導体接触層と金属電極との間に配置された何等かの構造の組合せのことである。]
[0009] 上述したように、ｐ型AlGaInP材料内の正孔の移動度が低いので、電流を広げるために、AlGaInPデバイスは、従来含まれていた厚い層を、特に光放出領域のｐ側に有している。AlGaInP内に高い正孔濃度を達成することが困難であるので、従来は薄めのｐ型層が使用されることはなかった。]
[0010] 本発明の実施の形態によれば、AlGaInP発光デバイスは、高度にドープされた薄いｐ型接触層を含む。デバイスを薄膜フリップチップとして構成することができるように、反射性層をｐ型接触層の上に形成させることができる。一般的に、ｎ型III−Ｖ層のキャリヤ移動度はｐ型層より高いので、殆どの横方向電流分配がｐ型層ではなくｎ型層内で行われるようにデバイスを設計することによって、電流分配層の厚みを減少させることができる。このようなデバイスにおいては、ｎ型層の特性は、十分な電流分配が得られるように、デバイスの直列抵抗が最小になるように、そして吸収損が最小になるように選択される。]
[0011] 図３は、本発明の実施の形態によるデバイスのエピタキシャル構造を示している。エッチング停止層２０を、普通のGaAs基板１０上に成長させる。エッチング停止層２０は、後でGaAs基板１０を除去するのに使用されるエッチングを停止させるために使用することができる。エッチング停止層２０は、例えば、InGaP、AlGaAs、またはAlGaInPであることができる。エッチング停止層２０の材料は、必ずしもそうである必要はないが、成長基板（典型的には、GaAs）と格子整合させることができる。成長基板と格子整合していないエッチング停止層は、弛緩を回避するように十分に薄くすることも、及び／または、ひずみ補償させることもできる。エッチング停止層２０の厚みは、GaAs基板１０を除去するために使用されるエッチング溶液の選択性に依存し、エッチングの選択性が低い程エッチング停止層を厚くする。AlGaAsエッチング停止層は、例えば、2000乃至5000オングストロームであることができるが、後述するように、もしデバイスの放出表面をテクスチャ付けするためにエッチング停止層を使用するのであれば、より厚いエッチング停止層を使用することができる。Alx Ga1-x Asエッチング停止層の組成ｘは、例えば、0.50乃至0.95であることができる。] 図３
[0012] 幾つかの実施の形態では、複数のエッチング停止層がデバイス内に含まれる。複数のエッチング停止層はGaAs層によって互いに分離することができるが、必ずしもそのようにする必要はない。一例では、第１のエッチング停止層をGaAs成長基板上に成長させ、次いでGaAs層を成長させ、次に第２のエッチング停止層を成長させる。デバイス層は、この第２のエッチング層上に成長させる。上述したエッチング停止層の何れかを、複数のエッチング停止層を有するデバイス内に使用することができる。デバイス内のエッチング停止層は、それぞれ特性（例えば、組成及び厚み）を有することができるが、必ずしもそのようにする必要はない。第１の例では、GaAs基板上にAlGaAs第１エッチング停止層を成長させ、次いでInGaP第２エッチング停止層を成長させる。第２の例では、GaAs基板上にAlGaAs第１エッチング停止層を成長させ、次いでAlInGaP第２エッチング停止層を成長させる。]
[0013] 一実施の形態では、AlGaAsエッチング停止層２０をGaAs成長基板１０上に成長させる。ｎ型領域２２の一部であるｎ型AlGaInP層をAlGaAsエッチング停止層２０に直接接触させて成長させる。]
[0014] デバイス層（ｎ型領域とｐ型領域との間にサンドウィッチされた発光領域内の少なくとも１つの発光層を含む）を、ｎ型領域２２から開始してエッチング停止層２０上に成長させる。ｎ型領域２２の厚み及びドーピング濃度は、低い電気抵抗及び良好な電流分配が得られるように選択される。例えば、ｎ型領域２２は、約１×1018ｃｍ-3の濃度までＴeでドープされた４乃至10μｍ厚のAlGaInP層であることができる。AlGaInPｎ型領域２２は、通常はGaAsと格子整合する。ドーパント濃度が高い程より薄い層を用いて同一の電流分配を達成することができるが、ドーパント濃度を高くすると望ましくない自由キャリヤ吸収が増加する。従って、ｎ型領域２２は、例えば、１×1018ｃｍ-3にドープされた１つまたはそれ以上の厚い領域、及び例えば１×1019ｃｍ-3までのようにより重度にドープされた１つまたはそれ以上の薄い領域のような不均一なドーピング濃度を含むことができる。これらの高度にドープされた領域は、Te、Si、Sまたは他の適当なドーパントでドープすることができ、高いドーピング濃度はエピタキシャル成長、またはドーパント拡散の何れか、または両者によって達成することができる。]
[0015] ｎ型領域２２の組成は、発光領域との界面における屈折率の段差（ステップ）を最小化してその界面における光の導波を回避するように選択される。一例では、赤光を放出するように構成された発光領域を有するデバイス内のｎ型領域２２の組成は、発光領域内の平均組成とほぼ同一の(Al0.40 Ga0.60)0.5 In0.5 Pである。]
[0016] 発光領域、即ち活性領域２４をｎ型領域２２上に成長させる。適切な発光領域の例は、単一の発光層、及び複数の厚いまたは薄い発光井戸がバリヤー層によって分離されているような複数の井戸発光領域を含む。一例では、赤光を放出するように構成されたデバイスの発光領域２６は、(Al0.65 Ga0.35)0.5 In0.5 Pバリヤーによって分離された(Al0.06 Ga0.94)0.5 In0.5 P発光層を含む。発光層及びバリヤーは、各々、例えば20乃至200オングストロームの厚みを有することができる。発光領域の合計の厚みは、例えば500オングストローム乃至３μｍであることができる。]
[0017] ｐ型領域２６を、発光領域２４の上に成長させる。ｐ型領域２６は、キャリヤを発光領域２４内に閉じ込めるように構成されている。一例では、ｐ型領域２６は(Al0.65 Ga0.35)0.5 In0.5 Pであり、電子の閉じ込めを援助するためにAl組成がより高く、非常に薄い層を含む。発光領域２４のｐ側からの電流注入は主として垂直方向であるから、ｐ型領域２６の厚みはミクロンのオーダー、例えば0.5乃至３μｍである。発光領域の発光層とｐコンタクトとが薄いｐ型領域２６を通して近接していることも、デバイスの熱インピーダンスの低下をもたらし得る。]
[0018] ｐ型接触層２８を、ｐ型領域２６上に成長させる。ｐ型接触層２８は高度にドープされており、発光領域２４が放出する光に対して透明である。例えば、ｐ型接触層２８は、幾つかの実施の形態では少なくとも５×1018ｃｍ-3の、また幾つかの実施の形態では少なくとも１×1019ｃｍ-3の正孔濃度までドープすることができる。ｐ型接触層２８は、100オングストローム乃至1000オングストロームの厚みを有することができる。幾つかの実施の形態では、反射性層をｐ接触層２８上に形成させて非合金接触を形成させる。ｐ型接触層２８と反射性層との間の電気接触は、その界面の表面空乏領域を通してのキャリヤのトンネリングによって達成される。]
[0019] 幾つかの実施の形態では、ｐ型接触層２８は高度にドープされたGaPである。例えば、金属有機化学蒸着によって成長させたＧaＰ接触層２８をMgまたはZnでドープし、少なくとも８×1018ｃｍ-3の正孔濃度まで活性化することができる。このGaP層は、低成長温度と低成長速度で成長させることができる。例えば、成長温度は典型的な〜850℃のGaP成長温度より約50乃至200℃低く、成長速度は典型的な〜５μｍ／時のGaP成長速度の約１％乃至10％である。分子ビームエピタキシによって成長させたGaP接触層は、少なくとも１×1019ｃｍ-3の濃度までCでドープすることができる。]
[0020] 成長中にドーパントを取り込む代りに、ｐ型接触層を成長させ、成長後にドーパントを蒸気源からｐ型接触層内へ拡散させることができる（例えば、周知のように、拡散炉内に、または成長反応器内に高圧ドーパント源を準備することによって）。ドーパントは、蒸気源からｐ型接触層２８の表面の全領域内へ拡散させることも、またはｐ型接触層２８の離散した領域内へ拡散させることもできる（例えば、ドーパントを拡散させる前に、例えば誘電体層を用いてｐ型接触層２８の部分をマスキングすることによって）。]
[0021] 幾つかの実施の形態では、ｐ型接触層８は高度にドープされたGaP、または格子整合したAlGaInP層である。この層は、半導体材料を成長させ、成長した層の上にドーパント源を含む層を堆積させることによってドープされる。例えば、ドーパント源層はZn元素、AuZn合金、またはドープされた誘電体層であることができる。ドーパント源を含む層は、オプションとして拡散ブロッキング層でキャップすることができる。この構造を、ドーパントがドーパント源層から半導体内へ拡散するようにアニーリングする。次いで、拡散ブロッキング層及び残されたドーパント源層を除去する。一例では、４％のZnを含むAuZn合金を3000オングストローム乃至5000オングストロームだけGaP層上に堆積させ、次いで、TiW拡散ブロッキング層を堆積させる。この構造を加熱し、その後に残ったTiW及びAuZnを除去する。]
[0022] 幾つかの実施の形態では、ｐ型接触層２８は高度にドープされたGaP、またはGaAsとは格子整合していないAlGaInP層である。この層は、100オングストローム乃至300オングストローム厚であり、少なくとも１×1019ｃｍ-3の正孔濃度までMgまたはZnでドープすることができる。]
[0023] 図４は、薄膜フリップチップデバイスに処理された図３のエピタキシャル構造を示している。Agのような反射性金属３０を、ｐ型接触層２８上に形成させる。従来のデバイスでは、コンタクト金属を半導体上に堆積させ、次いで高温（例えば、500℃より高い温度）でアニーリングして接触を改善する。このアニーリングは、金属と半導体との相互混合をもたらして金属の反射率を低下させる恐れがある。図４に示すデバイスでは、ｐ型接触層２８の少なくとも一部分と反射性金属３０との間の接触がトンネリングによって達成されているので、この接触は非合金接触と呼ばれ、高温アニーリングは不要である。低温アニーリング（例えば、300℃より低い温度）は、不純物をゲッタリングすることによってトンネリング接触を改善するか、または金属コンタクトと半導体接触層との間の結合を改善する。] 図３ 図４
[0024] 幾つかの実施の形態では、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはZnOのような非金属導電性材料が、ｐ型接触層２８の少なくとも一部分と反射性金属３０との間に配置されている。]
[0025] ｐ型接触層２８と反射性金属３０の少なくとも一部分を示している図６に示すように、幾つかの実施の形態では小さい接触領域と誘電性鏡との組合せを、ｐ接触層２８と反射性金属３０との間に配置することができる。例えば、Al2O3のような非導電性酸化物５２によって取り囲まれたAuZnのような合金化された金属の小さいドットを、ｐ接触層２８上にパターン化することができる。この構造をアニーリングすると、AuZnドーパントが半導体内へ拡散して高度にドープされた半導体ドット５０が形成され、その後に、残ったAuZn金属を除去する。Agのような反射性金属３０が、誘電体５２及び高度にドープされた半導体ドット５０上に形成される。この例では、AuZnの拡散に曝された小さい領域５４が電気接触を与え、誘電体５２／反射性金属３０によってカバーされたより大きな割合の領域が高度の反射性の表面を与える。ｐ型層２６（図３）は、高度にドープされた半導体ドット５０（図６）から十分に良好な横方向電流分配が得られるように、１μｍ乃至３μｍ厚であることができる。図６に示すコンタクト設計では、AuZnが拡散された領域からの光吸収は最小であるから、このコンタクトは誘電体／金属領域からの適切に良好な反射率を有している。] 図３ 図６
[0026] 図６に示す高度にドープされた半導体ドット５０も、上述したように、ｐ型接触層２８を成長させ、開口５４を有する誘電体領域５２を形成させ、次いで蒸気源から開口５４を通してｐ型接触層２８内へドーパントを拡散させることによって形成することができる。] 図６
[0027] 幾つかの実施の形態では、図７に示すように、ｐ型接触層２８の部分は例えばエッチングによって除去される。ｐ型接触層２８のような高度にドープされた層は、一般的にある程度吸収性である。吸収を減少させるために、ｐ型接触層２８の表面の吸収性材料の領域５９をエッチングで除去することができる。ｐ型接触層２８の全厚みをエッチングして除去することも、または図７に示すように、ある厚みのｐ型接触層２８を残すこともできる。ｐ型接触層２８の残された部分５８は、例えば上述したようなトンネリング接触によって、ｐコンタクト３０と電気的に接触させる。ｐコンタクト３０は、領域５９においてｐ型材料の表面と直接接触させることも、またはオプションとしての誘電体材料５６を、ｐ型接触層２８と、ｐ型接触層２８の部分がエッチングで除去された領域５９におけるｐコンタクト３０との間に配置することもできる。] 図７
[0028] 図４に戻って、例えばドライエッチングによってデバイス内に１つまたはそれ以上のビアをエッチングし、ｎコンタクト３４を形成させるｎ型領域２２の一部分を露出させる。ｎ型領域２２とｎコンタクト３４との間の直接的な電気接触は、例えばAu／Ge ｎコンタクト３４によって達成することができる。代替として、ｎコンタクト３４は、ｎ型層２２の高度にドープされた領域上に堆積させたAlのようなトンネリング、非合金、反射性コンタクトであることができる。ｎコンタクト３４及びｐコンタクト３０は、１つまたはそれ以上の誘電体層３２によって電気的に絶縁し、再分配し、そして平面化することができる。次いで、デバイスのウェーハをダイシングする。次に、個々のデバイスを、ｐ及びｎ相互接続３８及び３６によってマウント４０に接続する。コンタクト４２及び４４を、マウント４０の裏側に形成することができる。] 図４
[0029] 幾つかの実施の形態では、ダイを支えるためマウントとＬＥＤダイとの間にアンダーフィルを使用する必要性を除くために、ｎコンタクト３４及びｐコンタクト３０を実質的に同一面内に形成することができ、またＬＥＤ構造の背面の少なくとも85％をカバーすることができる。マウントは、陽極及び陰極コンタクトの対応するレイアウトを実質的に同一面内に有している。ＬＥＤダイコンタクト及びマウントコンタクトは、ＬＥＤダイの実質的に全表面をコンタクト及びサブマウントによって支えるように相互接続される。アンダーフィルは無用である。例えば、超音波またはサーモソニック金属−金属相互拡散（金−金、銅−銅、他の延性金属、またはこれらの組合せ）のような、または異なる合金組成（例えば、金−錫、金−ゲルマニウム、錫−銀、錫−鉛、または他の類似の合金系）のシステムを用いるはんだ付けのような、ＬＥＤとサブマウントとの相互接続の異なる方法を使用することができる。適当な相互接続が、米国公開特許出願20070096130“成長基板のレーザリフトオフのための最大金属支持を有するアセンブリ（LED Assembly Having Maximum Metal Support for Laser Lift-Off of Growth Substrate）”に詳細開示されているので参照されたい。]
[0030] デバイスをマウント４０に接続した後に、例えば、エッチング停止層２０で終了するエッチングによって成長基板１０を除去する。エッチング停止層２０は、ｎ型領域２２で終了するドライエッチング、またはエッチングによって除去することができる。ｎ型領域２２の露出された表面は、光抽出を改善するために、テクスチャ付けする（即ち、粗面化する、またはパターン化する、例えばフォトニッククリスタルを用いる）ことができる。例えばｎ型領域２２は、ドライエッチング、光化学エッチング、または光電気化学エッチングによって粗くすることができる。代替として、エッチング停止層２０にテクスチャ付けし、次いでドライエッチングによってそのパターンをｎ型領域２２へ転写することができる。幾つかの実施の形態では、デバイス内の電流分配を改善するために、ｎ型領域２２のテクスチャ付けした表面上に付加的な透明導電性酸化物層を配置する。]
[0031] 仕上ったデバイス内に残された半導体材料の合計の厚みは、幾つかの実施の形態では15μｍより小さく、幾つかの実施の形態では10μｍより小さくすることができる。一例では、ｎ型領域２２は４乃至６μｍ厚であり、発光領域２４は1.5μｍ厚であり、そしてｐ型領域２６は1.5μｍ厚であって、合計の厚みは７乃至９μｍである。]
[0032] 幾つかの実施の形態では、仕上がったデバイス内の全ての半導体層（発光層を除く）、特にｎコンタクトが形成されているｎ型層は、発光領域の発光層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有している。従って、これらの実施の形態では、デバイス内の発光領域が放出する光を、発光層以外の半導体層が直接吸収することはない。]
[0033] 上述した諸実施の形態は、従来のＴＳ AlGaInPデバイスに優る幾つかの長所を提供することができる。例えば、本発明の実施の形態の抽出効率は、成形された側壁を有する厚ウィンドウＴＳ AlGaInPデバイスのそれに近づけることができるが、薄膜デバイスからの増強された表面放出が、より良好な指向性と、より高い表面輝度とをもたらすことができる。更に、上述した諸実施の形態によれば、より簡単な成長構造、安価な製造、及び活性領域からの潜在的により良好な熱抽出が可能になる。ＶＰＥによるGaPウィンドウの成長中のｐドーパントの拡散のような、従来のＴＳ AlGaInPデバイスに一般的であった成長の諸問題は、上述した諸実施の形態によって回避することができる。]
[0034] 上述した諸実施の形態は、他の薄膜デバイスに優る幾つかの長所を提供することができる。例えば、上述した諸実施の形態の幾つかでは、ウェーハ・レベル結合、即ち、半導体−半導体ウェーハ・レベル結合、またはハンドル基板へのウェーハ・レベル結合の何れもが不要である。ウェーハ・レベル結合は、結合される構造または層間の熱膨張の不整合が原因の応力が加わることによって、半導体構造を破損させる恐れがある。また、ウェーハ・レベル結合は、その後の処理ステップによって破損を生ずる恐れもある。上述した諸実施の形態は、ハンドル基板に結合された構造のシンギュレーション（singulation）を必要としないので、製造を簡易化することができる。更に、上述した諸実施の形態は、発光領域の光学的閉塞、脆弱なワイヤーボンド、及び密接する光学系との構造的干渉のような垂直注入構造に伴う諸問題を排除する。]
[0035] 図５は、米国特許第6,274,924号に詳細開示されているようなパッケージされた発光デバイスの分解図である。ヒートシンク用スラグ１００は、インサートモールドされたリードフレーム内へ配置される。インサートモールドリードフレームは、例えば、電気通路を提供する金属フレーム１０６の周囲にモールドされた充填プラスチック材料１０５である。スラグ１００は、オプションとしての反射器カップ１０２を含むことができる。上述した諸実施の形態に記述したデバイスの何れかであることができる発光デバイスダイ１０４は、直接的に、または熱伝導サブマウント１０３を介して間接的にスラグ１００に取り付けられる。光学レンズであることができるカバー１０８を付加することができる。] 図５
[0036] 以上に本発明を詳述したが、当業者ならば本明細書から、本発明の思想から逸脱することなく多くの変更が可能であろう。従って、図示し、説明した特定の実施の形態は、本発明の範囲を限定するものではない。]

权利要求:

請求項1
ｎ型領域とｐ型領域との間に配列されたAlGaInP発光層を含む半導体構造を成長基板上に成長させるステップと、上記半導体構造のｎ及びｐ型領域に電気的に接続されたｎ及びｐコンタクトを形成させるステップと、を含み、上記両コンタクトは上記半導体構造の同一側に配置され、上記ｎ及びｐコンタクトの少なくとも一方は反射性であり、上記半導体構造をマウントに接続するステップと、上記半導体構造を上記マウントに接続した後に、上記成長基板を除去するステップと、を更に含むことを特徴とする方法。
請求項2
上記成長基板を除去するステップは、上記半導体構造と上記成長基板との間に配列されたエッチング停止層上で終了するエッチングを用いて上記成長基板をエッチングすることからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項3
上記エッチング停止層は、AlGaAs、InGaP、及びAlGaInPの１つであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
請求項4
上記エッチング停止層はAlGaAsであり、上記エッチング停止層と直接接触する上記半導体構造の部分はAlGaInPである、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
請求項5
上記ｎ及びｐコンタクトは、上記半導体構造を上記マウントに接続する前に形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項6
上記ｎコンタクトはAu及びGeを含み、上記ｎコンタクトは、ｎ型III-Ｐ層と直接接触している、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項7
上記半導体構造は、上記ｐ型領域と上記ｐコンタクトとの間に配置されたｐ型接触層を含み、上記ｐ型接触層の少なくとも一部分は、少なくとも５×1018ｃｍ-3の正孔濃度までドープされている、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項8
上記ｐ型接触層を成長させている間に導入するか、上記ｐ型接触層を成長させた後に蒸気源から拡散させるかの一方によって、ｐ型ドーパントを上記ｐ型接触層内へ導入することを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項9
上記コンタクトを形成させる前に、上記ｐ型接触層の複数の部分をエッチングによって除去するステップを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項10
上記ｐコンタクトと、上記ｐ型接触層の上記エッチングによって除去される部分に対応する少なくとも１つの領域内の上記ｐ型領域との間に、誘電体を配置するステップを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
請求項11
開口を有する誘電体層を上記ｐ型接触層上に形成させるステップを更に含み、少なくとも５×1018ｃｍ-3の正孔濃度までドープされた上記ｐ型接触層の部分は、上記誘電体層内の開口に位置合わせされていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項12
上記半導体構造を成長させるステップは、上記ｐ型接触層を、金属有機化学蒸着によって5000オングストローム／時より小さい成長速度で成長させることからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項13
上記ｐ型接触層は、GaP、AlGaInP、及びInGaPの１つであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項14
上記半導体構造を成長させるステップは、ｐ型接触層を成長させるステップと、ドーパントを含む層を上記ｐ型接触層上に堆積させるステップと、を含み、上記ドーパントを含む層は、金属及び誘電体の一方であり、上記構造をアニーリングするステップと、上記ドーパントを含む層を除去するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項15
上記ドーパントを含む層を堆積させる前に、上記ｐ型接触層上に開口を有する誘電体層を堆積させるステップを更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
上記半導体構造を成長させるステップは半導体ウェーハを成長させるステップを含み、上記方法は更に、上記半導体構造をマウントに接続する前に、上記ウェーハを個々の半導体構造にダイシング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17
上記ｐコンタクトとｐ型領域との界面は、上記半導体構造が順バイアスされた時にキャリヤが上記界面を通ってトンネルするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
請求項18
デバイスであって、ｎ型領域とｐ型領域との間に配列されたAlGaInP発光層を含む半導体構造と、上記ｎ及びｐ型領域に電気的に接続されたｎ及びｐコンタクトと、を含み、上記ｎ及びｐ両コンタクトは上記半導体構造の同一側に形成され、上記ｎ及びｐコンタクトの少なくとも一方は反射性であり、上記半導体構造が上記コンタクトを介して接続されたマウント、を更に含み、上記デバイス内の半導体層の合計の厚みは15μｍより小さく、上記半導体構造のトップ側の少なくとも一部分はテクスチャ付けされている、ことを特徴とするデバイス。
請求項19
上記半導体構造のトップ側の少なくとも一部分は、ランダムに粗面化されるか、パターン化されるか、フォトニッククリスタルパターンへパターン化されるかの何れか１つにされていることを特徴とする請求項１８に記載のデバイス。
請求項20
上記ｐ型領域とｐコンタクトとの間に配列されたｐ型接触層を更に含み、上記ｐ型接触層とｐコンタクトとの界面は上記デバイスが順バイアスされた時にキャリヤが上記界面を通ってトンネルするように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のデバイス。
請求項21
上記ｐ型領域とｐコンタクトとの間に配列されたｐ型接触層を更に含み、上記ｐ型接触層の少なくとも一部分と上記ｐコンタクトとの界面は反射性であることを特徴とする請求項１８に記載のデバイス。
請求項22
上記ｐ型接触層は、少なくとも５×1018ｃｍ-3の正孔濃度までドープされていることを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。
請求項23
上記ｐ型接触層は、GaP、AlGaInP、及びInGaPの１つであり、上記ｐコンタクトはAgを含む、ことを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。
請求項24
上記ｐ型接触層の少なくとも一部分と上記ｐコンタクトとの間に配列された導電性酸化物を更に含み、上記導電性酸化物はＩＴＯ及びZnOの一方であることを特徴とする請求項２１に記載のデバイス。
請求項25
すべての発光層を除いた上記デバイス内の全ての半導体層は、少なくとも１つの発光層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有していることを特徴とする請求項１８に記載のデバイス。