JP2003298106A - 発光素子に自己整合及び自己露光フォトレジストパターンを作製する方法 - Google Patents
発光素子に自己整合及び自己露光フォトレジストパターンを作製する方法Info
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光素子にフォトレジストマスクを形成する
方法を開示することを目的とする。 【解決手段】 発光素子の一部はフォトレジストで被覆
される。フォトレジストの一部は発光素子とフォトレジ
ストの界面に当てられる発光素子の内部からの光によっ
て露光される。フォトレジストは現像され、露光された
フォトレジスト又は露光されないフォトレジストのいず
れかを除去する。一の実施態様において、フォトレジス
トマスクは蛍光体被覆層を形成するために使用されても
よい。フォトレジストが現像されて露光されたフォトレ
ジストを除去した後、蛍光体層は発光素子を覆うように
堆積される。フォトレジストの未露光部分は剥ぎ取られ
る。一部の実施態様では、フォトレジストを露光する光
は発光素子に電気的バイアスをかけることによって、又
はアパーチャを介して又は集束レーザーによって発光素
子に光を当てることによって生成される。
方法を開示することを目的とする。 【解決手段】 発光素子の一部はフォトレジストで被覆
される。フォトレジストの一部は発光素子とフォトレジ
ストの界面に当てられる発光素子の内部からの光によっ
て露光される。フォトレジストは現像され、露光された
フォトレジスト又は露光されないフォトレジストのいず
れかを除去する。一の実施態様において、フォトレジス
トマスクは蛍光体被覆層を形成するために使用されても
よい。フォトレジストが現像されて露光されたフォトレ
ジストを除去した後、蛍光体層は発光素子を覆うように
堆積される。フォトレジストの未露光部分は剥ぎ取られ
る。一部の実施態様では、フォトレジストを露光する光
は発光素子に電気的バイアスをかけることによって、又
はアパーチャを介して又は集束レーザーによって発光素
子に光を当てることによって生成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には発光素
子に関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）に
自己整合（self-aligned）及び自己露光（self-expose
d）フォトレジストパターンを作製することに関する。
子に関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）に
自己整合（self-aligned）及び自己露光（self-expose
d）フォトレジストパターンを作製することに関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードのような半導体発光素子
は現在入手可能な最も効率のよい光源である。可視スペ
クトル全体にわたって動作可能である高輝度ＬＥＤの製
造において、一般に興味のある材料システムは、ガリウ
ム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の２元、３
元、及び４元合金等の、またIII族−窒化物材料とも呼
ばれるグループIII−Ｖ半導体を含む。III族−窒化物材
料システムをベースとする発光素子はＵＶから黄色のス
ペクトル領域における高輝度固体光源を提供する。典型
的には、III族−窒化物素子はサファイア、炭化ケイ
素、又はIII族−窒化物基板上に有機金属化学気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢ
Ｅ）、又はその他のエピタキシャル技術によってエピタ
キシャルな状態で成長する。これらの基板のいくつかは
絶縁性又は乏しい導電性である。そのような基板に成長
する半導体結晶から製造される素子は素子の同じ面にエ
ピタキシャルな状態で成長した半導体と正及び負極性電
気接触の両方を有する必要がある。その一方で、導電性
基板に成長する半導体素子は１つの電気接触がエピタキ
シャルな状態で成長した材料に形成され、もう１つの電
気接触は基板に形成されるように製造できる。しかし、
導電性基板に製造される素子は、エピタキシャル材料が
ＬＥＤチップから取り出す光を向上させるために、チッ
プの通電容量を向上させるために、又はＬＥＤダイのヒ
ートシンキングを向上させるためにフリップチップ構造
（flip-chip geometry）で成長する素子の同じ面で両方
の接触を有するようにも設計できる。発光素子の２つの
タイプは素子の同じ面に形成される接触を有する。第１
のものでは、フリップチップと呼ばれ、光は基板を介し
て取り出される。第２のものでは、光はエピタキシャル
層に形成される透過性又は半透過性接触物を介して取り
出される。
は現在入手可能な最も効率のよい光源である。可視スペ
クトル全体にわたって動作可能である高輝度ＬＥＤの製
造において、一般に興味のある材料システムは、ガリウ
ム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の２元、３
元、及び４元合金等の、またIII族−窒化物材料とも呼
ばれるグループIII−Ｖ半導体を含む。III族−窒化物材
料システムをベースとする発光素子はＵＶから黄色のス
ペクトル領域における高輝度固体光源を提供する。典型
的には、III族−窒化物素子はサファイア、炭化ケイ
素、又はIII族−窒化物基板上に有機金属化学気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢ
Ｅ）、又はその他のエピタキシャル技術によってエピタ
キシャルな状態で成長する。これらの基板のいくつかは
絶縁性又は乏しい導電性である。そのような基板に成長
する半導体結晶から製造される素子は素子の同じ面にエ
ピタキシャルな状態で成長した半導体と正及び負極性電
気接触の両方を有する必要がある。その一方で、導電性
基板に成長する半導体素子は１つの電気接触がエピタキ
シャルな状態で成長した材料に形成され、もう１つの電
気接触は基板に形成されるように製造できる。しかし、
導電性基板に製造される素子は、エピタキシャル材料が
ＬＥＤチップから取り出す光を向上させるために、チッ
プの通電容量を向上させるために、又はＬＥＤダイのヒ
ートシンキングを向上させるためにフリップチップ構造
（flip-chip geometry）で成長する素子の同じ面で両方
の接触を有するようにも設計できる。発光素子の２つの
タイプは素子の同じ面に形成される接触を有する。第１
のものでは、フリップチップと呼ばれ、光は基板を介し
て取り出される。第２のものでは、光はエピタキシャル
層に形成される透過性又は半透過性接触物を介して取り
出される。
【０００３】ＬＥＤの作製は基板を覆う１つ以上のｎ型
層の成長、ｎ型層を覆う活性領域の成長、及び活性領域
を覆う１つ以上のｐ型層の成長を要求する。光は活性領
域内の電子及び正孔の再結合によって発生する。作製
後、ＬＥＤは典型的にはサブマウントに取り付けられ
る。白色光又はＬＥＤの活性領域で生成される光の色以
外のある色を放射するＬＥＤベース光源を作製するため
に、蛍光体（phosphor）が活性領域で生成される光の軌
道のすべて又は一部に配置される。本明細書で使用され
る“蛍光体”とは、ある波長の光を吸収し、異なる波長
の光を放射する任意の発光性材料を意味する。例えば、
白色光を生成するために、青色ＬＥＤは黄色光を生成す
る蛍光体で被覆されてもよい。ＬＥＤからの青色光は蛍
光体からの黄色光と混合して、白色光を生成する。
層の成長、ｎ型層を覆う活性領域の成長、及び活性領域
を覆う１つ以上のｐ型層の成長を要求する。光は活性領
域内の電子及び正孔の再結合によって発生する。作製
後、ＬＥＤは典型的にはサブマウントに取り付けられ
る。白色光又はＬＥＤの活性領域で生成される光の色以
外のある色を放射するＬＥＤベース光源を作製するため
に、蛍光体（phosphor）が活性領域で生成される光の軌
道のすべて又は一部に配置される。本明細書で使用され
る“蛍光体”とは、ある波長の光を吸収し、異なる波長
の光を放射する任意の発光性材料を意味する。例えば、
白色光を生成するために、青色ＬＥＤは黄色光を生成す
る蛍光体で被覆されてもよい。ＬＥＤからの青色光は蛍
光体からの黄色光と混合して、白色光を生成する。
【０００４】蛍光体変換ＬＥＤを作製する１つの方法は
サブマウントに取り付けた後ＬＥＤに蛍光体の適切な
（conformal）被覆層を施すことである。適切な被覆を
された（conformally-coated）蛍光体変換ＬＥＤは出願
番号０９／８７９，５４７（発明の名称“Phosphor-Con
verted Light Emitting Device”）により詳細に記載さ
れる（本願に引用して援用する）。蛍光体の適切な（co
nformal）被覆層が均一でない場合、蛍光体変換ＬＥＤ
によって生成される光の望ましくないムラが生じ得る。
従来、ＬＥＤは平面半導体用に開発されたフォトマスキ
ング方法を用いて適切な（conformally）被覆をされ、
そのマスクはＬＥＤ及びサブマウントに堆積されたフォ
トレジストに印刷されるパターンの大きさ及び形状を定
めるために使用される。印刷されたフォトレジスト層は
どの領域が蛍光体で覆われるかを定める。
サブマウントに取り付けた後ＬＥＤに蛍光体の適切な
（conformal）被覆層を施すことである。適切な被覆を
された（conformally-coated）蛍光体変換ＬＥＤは出願
番号０９／８７９，５４７（発明の名称“Phosphor-Con
verted Light Emitting Device”）により詳細に記載さ
れる（本願に引用して援用する）。蛍光体の適切な（co
nformal）被覆層が均一でない場合、蛍光体変換ＬＥＤ
によって生成される光の望ましくないムラが生じ得る。
従来、ＬＥＤは平面半導体用に開発されたフォトマスキ
ング方法を用いて適切な（conformally）被覆をされ、
そのマスクはＬＥＤ及びサブマウントに堆積されたフォ
トレジストに印刷されるパターンの大きさ及び形状を定
めるために使用される。印刷されたフォトレジスト層は
どの領域が蛍光体で覆われるかを定める。
【０００５】従来のマスキング技術のサブマウントに取
り付けられたＬＥＤのような３次元構造への応用は、得
られたイメージにおける対象物（artifacts）の反射迷
光や被写界深度、及び不完全なアラインメント等の問題
が多く、その両方はＬＥＤの不均一な被覆を生じ得る。
例えば、３次元ＬＥＤ構造の表面から反射される光は、
マスキングで使用されるフォトレジスト層の表面を含め
て、対象物（artifacts）を露光する場合がある。ま
た、被写界深度の問題はマスクによって生成されるイメ
ージの寸法精度の歪み及び喪失の原因となる。さらに、
すべてのＬＥＤが完全な形状を有し、ＬＥＤアレイの他
のＬＥＤと完全に並べられているとは限らない。形状及
びアラインメントの不完全度は不均一な被覆を生じ得
る。マスクは製造環境において通常見られる方法及び対
象物の変化を完全に補償できず、不完全度及び効率のロ
スの原因となる。
り付けられたＬＥＤのような３次元構造への応用は、得
られたイメージにおける対象物（artifacts）の反射迷
光や被写界深度、及び不完全なアラインメント等の問題
が多く、その両方はＬＥＤの不均一な被覆を生じ得る。
例えば、３次元ＬＥＤ構造の表面から反射される光は、
マスキングで使用されるフォトレジスト層の表面を含め
て、対象物（artifacts）を露光する場合がある。ま
た、被写界深度の問題はマスクによって生成されるイメ
ージの寸法精度の歪み及び喪失の原因となる。さらに、
すべてのＬＥＤが完全な形状を有し、ＬＥＤアレイの他
のＬＥＤと完全に並べられているとは限らない。形状及
びアラインメントの不完全度は不均一な被覆を生じ得
る。マスクは製造環境において通常見られる方法及び対
象物の変化を完全に補償できず、不完全度及び効率のロ
スの原因となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の実施態様に従っ
て、フォトレジストマスクを発光素子に形成する方法が
開示される。発光素子の一部はフォトレジストで被覆さ
れる。フォトレジストの一部は、発光素子とフォトレジ
ストの界面に当たる発光素子内部からの光によって露光
される。フォトレジストは現像され、露光されたフォト
レジスト又は露光されないフォトレジストのいずれかを
除去する。一の実施態様において、フォトレジストマス
クは発光素子を被覆する蛍光体を形成するために使用さ
れる。発光素子はサブマウントに取り付けられ、発光素
子及びサブマウントはフォトレジストで被覆される。フ
ォトレジストの一部は発光素子とフォトレジストの界面
に当たる発光素子内部からの光によって露光される。フ
ォトレジストは現像されて、露光されたフォトレジスト
を除去する。蛍光体層は発光素子を覆うように堆積さ
れ、次いでフォトレジストの未露光部分が剥がされる。
一部の実施態様では、フォトレジストを露光する光は発
光素子に電気的バイアスをかけることによって、アパー
チャを介して発光素子に光を当てることによって、又は
向きを操作され、集束されたレーザーによって発光素子
に光を当てることによって生成される。
て、フォトレジストマスクを発光素子に形成する方法が
開示される。発光素子の一部はフォトレジストで被覆さ
れる。フォトレジストの一部は、発光素子とフォトレジ
ストの界面に当たる発光素子内部からの光によって露光
される。フォトレジストは現像され、露光されたフォト
レジスト又は露光されないフォトレジストのいずれかを
除去する。一の実施態様において、フォトレジストマス
クは発光素子を被覆する蛍光体を形成するために使用さ
れる。発光素子はサブマウントに取り付けられ、発光素
子及びサブマウントはフォトレジストで被覆される。フ
ォトレジストの一部は発光素子とフォトレジストの界面
に当たる発光素子内部からの光によって露光される。フ
ォトレジストは現像されて、露光されたフォトレジスト
を除去する。蛍光体層は発光素子を覆うように堆積さ
れ、次いでフォトレジストの未露光部分が剥がされる。
一部の実施態様では、フォトレジストを露光する光は発
光素子に電気的バイアスをかけることによって、アパー
チャを介して発光素子に光を当てることによって、又は
向きを操作され、集束されたレーザーによって発光素子
に光を当てることによって生成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様に従って、ＬＥ
Ｄからの光はフォトレジストを露光するために使用さ
れ、ＬＥＤと自己整合（self-aligned）するフォトレジ
ストパターンを生じる。該方法は、通常のマスクの使用
と関連した被写界深度、散乱、及びマスクアラインメン
トの問題、同様に不均一な大きさのＬＥＤから生じる問
題を排除できる。
Ｄからの光はフォトレジストを露光するために使用さ
れ、ＬＥＤと自己整合（self-aligned）するフォトレジ
ストパターンを生じる。該方法は、通常のマスクの使用
と関連した被写界深度、散乱、及びマスクアラインメン
トの問題、同様に不均一な大きさのＬＥＤから生じる問
題を排除できる。
【０００８】図１Ａ−１Ｆは自己整合（self-aligned）
フォトレジストマスクを用いてＬＥＤに蛍光体を適切に
（conformally）被覆する実施態様を示す。図１Ａはサ
ブマウント１０に取り付けられたＬＥＤ１８を示す。Ｌ
ＥＤ１８は基板１６、ｎ型領域１５、活性領域１４、及
びｐ型領域１３を含む。ｐ接触物１２はｐ型領域１３と
接合される。ｎ接触物１１はｎ型領域１５と接合され
る。ＬＥＤ１８は、例えば接触物１１及び１２とサブマ
ウント１０との間のハンダ（図示されない）によってサ
ブマウント１０と接合される。ＬＥＤ１８をサブマウン
ト１０と接合するその他の方法は、発明の名称が“III-
Nitride Light-Emitting Device With Increased Light
Generating Capability”である出願番号０９／４６
９，６５７により詳細に記載される（本願に引用して援
用する）。通常、基板１６は透過性であり、サブマウン
ト１０は不透明である。
フォトレジストマスクを用いてＬＥＤに蛍光体を適切に
（conformally）被覆する実施態様を示す。図１Ａはサ
ブマウント１０に取り付けられたＬＥＤ１８を示す。Ｌ
ＥＤ１８は基板１６、ｎ型領域１５、活性領域１４、及
びｐ型領域１３を含む。ｐ接触物１２はｐ型領域１３と
接合される。ｎ接触物１１はｎ型領域１５と接合され
る。ＬＥＤ１８は、例えば接触物１１及び１２とサブマ
ウント１０との間のハンダ（図示されない）によってサ
ブマウント１０と接合される。ＬＥＤ１８をサブマウン
ト１０と接合するその他の方法は、発明の名称が“III-
Nitride Light-Emitting Device With Increased Light
Generating Capability”である出願番号０９／４６
９，６５７により詳細に記載される（本願に引用して援
用する）。通常、基板１６は透過性であり、サブマウン
ト１０は不透明である。
【０００９】図１Ｂにおいて、ＬＥＤ１８及びサブマウ
ント１０はフォトレジスト２０の層で被覆される。フォ
トレジスト層２０は、例えばフォトレジスト２０が電磁
放射線に露光される場合、照射がフォトレジスト層２０
の化学結合を切断し、現像液に溶けやすくすることを意
味するポジのフォトレジストであってもよい。フォトレ
ジスト２０の照射されない部分は現像液に溶解せず、従
ってフォトレジスト２０が現像される場合、残される。
フォトレジスト２０は、例えば加熱真空コーター、液体
フィルムフォトレジスト、電気泳動堆積フォトレジス
ト、スクリーン印刷フォトレジスト、又は任意のその他
の適したフォトレジストによって施されるドライフィル
ムフォトレジストであってもよい。一般的には、フォト
レジスト２０はポジ作用フォトレジストである。
ント１０はフォトレジスト２０の層で被覆される。フォ
トレジスト層２０は、例えばフォトレジスト２０が電磁
放射線に露光される場合、照射がフォトレジスト層２０
の化学結合を切断し、現像液に溶けやすくすることを意
味するポジのフォトレジストであってもよい。フォトレ
ジスト２０の照射されない部分は現像液に溶解せず、従
ってフォトレジスト２０が現像される場合、残される。
フォトレジスト２０は、例えば加熱真空コーター、液体
フィルムフォトレジスト、電気泳動堆積フォトレジス
ト、スクリーン印刷フォトレジスト、又は任意のその他
の適したフォトレジストによって施されるドライフィル
ムフォトレジストであってもよい。一般的には、フォト
レジスト２０はポジ作用フォトレジストである。
【００１０】図１Ｃにおいて、フォトレジスト層２０ａ
はＬＥＤ１８からの光に露光される。フォトレジスト層
２０ｂはＬＥＤ１８からの光に露光されない。図２及び
３はフォトレジスト層２０ａを露光する２つの実施態様
を示す。図２に示される実施態様において、ＬＥＤ１８
には、光２４を生成するために電気的バイアスがかけら
れる。光２４はＬＥＤ１８の表面を覆ったフォトレジス
トによって内部反射され、その表面を覆うフォトレジス
トを露光できる。通常、接触物１１及び１２（図１Ａに
示される）は高く反射し、ＬＥＤ１８内の光２４の散乱
を助ける。内部反射された光２４は、ＬＥＤ１８を取り
囲む制御された厚さのアニュラス（annulus）２０ｃを
含むフォトレジストの自己整合（self-aligned）露光層
を生成する。
はＬＥＤ１８からの光に露光される。フォトレジスト層
２０ｂはＬＥＤ１８からの光に露光されない。図２及び
３はフォトレジスト層２０ａを露光する２つの実施態様
を示す。図２に示される実施態様において、ＬＥＤ１８
には、光２４を生成するために電気的バイアスがかけら
れる。光２４はＬＥＤ１８の表面を覆ったフォトレジス
トによって内部反射され、その表面を覆うフォトレジス
トを露光できる。通常、接触物１１及び１２（図１Ａに
示される）は高く反射し、ＬＥＤ１８内の光２４の散乱
を助ける。内部反射された光２４は、ＬＥＤ１８を取り
囲む制御された厚さのアニュラス（annulus）２０ｃを
含むフォトレジストの自己整合（self-aligned）露光層
を生成する。
【００１１】図２のＬＥＤ１８には２つの方法で電気的
バイアスがかけられる。第１に、電圧はサブマウント１
０の底面２６の接触物（図示されない）にかけられる。
サブマウント１０の底面２６の接触物は、ＬＥＤ１８の
接触物１１及び１２（図１Ａに示される）と接合される
ハンダバンプ２８と電気的に接合される。電圧はＬＥＤ
１８の活性領域から光２４を放射させる。一の実施態様
において、サブマウント１０はウエハ上の各サブマウン
トと接合されたＬＥＤを有するサブマウントのダイスカ
ットされないウエハの部分である。一連のプローブはウ
エハ上のサブマウントの各並びと接合される。次いで、
各プローブは、フォトレジスト２０を露光するのに必要
な露光量フラックスの最小限必要なレベルがＬＥＤ１８
において生成されるまで、一連の短い電圧パルスを提供
する。第２に、ＬＥＤ１８はＲＦ励起によって電気的バ
イアスをかけられてもよい。サブマウント１０及びＬＥ
Ｄ１８がＲＦラジエータ又はアンテナと近接して配置さ
れる場合、ＬＥＤ１８はＲＦフィールドとの整流したカ
ップリングによって光を生成できる。
バイアスがかけられる。第１に、電圧はサブマウント１
０の底面２６の接触物（図示されない）にかけられる。
サブマウント１０の底面２６の接触物は、ＬＥＤ１８の
接触物１１及び１２（図１Ａに示される）と接合される
ハンダバンプ２８と電気的に接合される。電圧はＬＥＤ
１８の活性領域から光２４を放射させる。一の実施態様
において、サブマウント１０はウエハ上の各サブマウン
トと接合されたＬＥＤを有するサブマウントのダイスカ
ットされないウエハの部分である。一連のプローブはウ
エハ上のサブマウントの各並びと接合される。次いで、
各プローブは、フォトレジスト２０を露光するのに必要
な露光量フラックスの最小限必要なレベルがＬＥＤ１８
において生成されるまで、一連の短い電圧パルスを提供
する。第２に、ＬＥＤ１８はＲＦ励起によって電気的バ
イアスをかけられてもよい。サブマウント１０及びＬＥ
Ｄ１８がＲＦラジエータ又はアンテナと近接して配置さ
れる場合、ＬＥＤ１８はＲＦフィールドとの整流したカ
ップリングによって光を生成できる。
【００１２】図３に記載される実施態様において、ＬＥ
Ｄ１８は光２４を生成するために光ポンプされる。図３
に示されるように、例えば暗視野ドットマスクのような
マスク３０はＬＥＤ１８を覆うように配置される。マス
ク３０はアパーチャ３５を含む。アパーチャ３５はＬＥ
Ｄ１８よりも遥かに小さく、ＬＥＤ１８を覆うアパーチ
ャ３５の位置合わせを簡単にする。アパーチャ３５はＬ
ＥＤ１８の中心に位置合わせする必要はない。アパーチ
ャ３５は任意の形状であってもよい。光２４の平行ビー
ムはマスク３０に適用される。使用される光源は、例え
ば３０°未満の発散を有する平行光を生成するフラッド
ライト、離れた光源と結合された光ファイバーケーブ
ル、又はレーザー光源であってもよい。集束レーザー光
源は使用でき、そのレーザーはサブマウントのダイスカ
ットされないウエハに取り付けられた複数のＬＥＤを被
覆するフォトレジストを露光するために向きを操作して
もよい。光源は、最初にフォトレジストのアパーチャ３
５の下の部分を露光する。アパーチャ３５及びフォトレ
ジスト層を介して伝播される光２４はＬＥＤ１８に入
り、光２４はＬＥＤ１８の表面を覆うフォトレジストに
よって反射され、その表面を覆うフォトレジストを露光
する。一の実施態様において、フォトレジストはアパー
チャ３５によって露光されるフォトレジスト層を除去す
るために現像される。次いで、光はアパーチャ３５及び
フォトレジスト層のギャップを通って照射され、ＬＥＤ
１８を被覆する残りのフォトレジストを露光するために
ＬＥＤ１８の壁部によって反射される。こうして、ＬＥ
Ｄが光ポンプされる場合、２サイクルのフォトレジスト
の露光及び現像が要求される。あるいは、ＬＥＤはＩｎ
ＧａＮ活性領域を有するIII族−窒化物素子であっても
よく、平行光ビームはＬＥＤ１８の活性領域又は任意の
その他の層からの浅いＵＶ放射を発生させるＵＶ光であ
ってもよい。一の実施態様において、アパーチャ３５の
直径は約１００μｍであってもよい。ＬＥＤ１８は（１
０００μｍ）2の上部面積を有してもよい。フォトレジ
スト２０（図１Ｂ）は、光２４がフォトレジスト２０ａ
及び２０ｂを通って透過されないようにするために高い
吸収を有していてもよい。
Ｄ１８は光２４を生成するために光ポンプされる。図３
に示されるように、例えば暗視野ドットマスクのような
マスク３０はＬＥＤ１８を覆うように配置される。マス
ク３０はアパーチャ３５を含む。アパーチャ３５はＬＥ
Ｄ１８よりも遥かに小さく、ＬＥＤ１８を覆うアパーチ
ャ３５の位置合わせを簡単にする。アパーチャ３５はＬ
ＥＤ１８の中心に位置合わせする必要はない。アパーチ
ャ３５は任意の形状であってもよい。光２４の平行ビー
ムはマスク３０に適用される。使用される光源は、例え
ば３０°未満の発散を有する平行光を生成するフラッド
ライト、離れた光源と結合された光ファイバーケーブ
ル、又はレーザー光源であってもよい。集束レーザー光
源は使用でき、そのレーザーはサブマウントのダイスカ
ットされないウエハに取り付けられた複数のＬＥＤを被
覆するフォトレジストを露光するために向きを操作して
もよい。光源は、最初にフォトレジストのアパーチャ３
５の下の部分を露光する。アパーチャ３５及びフォトレ
ジスト層を介して伝播される光２４はＬＥＤ１８に入
り、光２４はＬＥＤ１８の表面を覆うフォトレジストに
よって反射され、その表面を覆うフォトレジストを露光
する。一の実施態様において、フォトレジストはアパー
チャ３５によって露光されるフォトレジスト層を除去す
るために現像される。次いで、光はアパーチャ３５及び
フォトレジスト層のギャップを通って照射され、ＬＥＤ
１８を被覆する残りのフォトレジストを露光するために
ＬＥＤ１８の壁部によって反射される。こうして、ＬＥ
Ｄが光ポンプされる場合、２サイクルのフォトレジスト
の露光及び現像が要求される。あるいは、ＬＥＤはＩｎ
ＧａＮ活性領域を有するIII族−窒化物素子であっても
よく、平行光ビームはＬＥＤ１８の活性領域又は任意の
その他の層からの浅いＵＶ放射を発生させるＵＶ光であ
ってもよい。一の実施態様において、アパーチャ３５の
直径は約１００μｍであってもよい。ＬＥＤ１８は（１
０００μｍ）2の上部面積を有してもよい。フォトレジ
スト２０（図１Ｂ）は、光２４がフォトレジスト２０ａ
及び２０ｂを通って透過されないようにするために高い
吸収を有していてもよい。
【００１３】図２及び３の両方に示される実施態様にお
いて、フォトレジスト２０を現像するのに必要な露光量
（すなわち、露光時間及び露光強度）は使用するフォト
レジストに依存する。高吸収性フォトレジストが使用さ
れる場合、露光時間は増加してもよい。また、フォトレ
ジストを露光するために必要な光の波長も使用するフォ
トレジストに依存する。
いて、フォトレジスト２０を現像するのに必要な露光量
（すなわち、露光時間及び露光強度）は使用するフォト
レジストに依存する。高吸収性フォトレジストが使用さ
れる場合、露光時間は増加してもよい。また、フォトレ
ジストを露光するために必要な光の波長も使用するフォ
トレジストに依存する。
【００１４】ＬＥＤ１８からの光の露光後、露光された
フォトレジスト２０ａは標準的な液体現像液のようなフ
ォトレジスト現像液の適用により除去される。露光され
たフォトレジスト２０ａは現像液に溶けやすく、未露光
フォトレジスト２０ｂは現像液に溶けない。使用される
現像液はフォトレジスト２０の組成に依存する。現像
後、図１Ｄに示される構造が残る。
フォトレジスト２０ａは標準的な液体現像液のようなフ
ォトレジスト現像液の適用により除去される。露光され
たフォトレジスト２０ａは現像液に溶けやすく、未露光
フォトレジスト２０ｂは現像液に溶けない。使用される
現像液はフォトレジスト２０の組成に依存する。現像
後、図１Ｄに示される構造が残る。
【００１５】次いで、蛍光体２２の層は、図１Ｅに示さ
れるように、図１Ｄに示される構造の一部を覆うように
堆積される。蛍光体２２は、例えばスクリーン印刷又は
電気泳動堆積によって選択的に堆積されてもよく、その
両方は、既に参考のために示した“Phosphor-Converted
Light Emitting Device”により詳細に記載されてい
る。蛍光体の堆積及び固着後、未露光フォトレジスト２
０ｂは剥ぎ取られる。図１Ｆに示される構造が得られ
る。一の実施態様において、フォトレジスト２０は、さ
らにフォトレジスト２０ｂを固定し、一旦蛍光体２２が
堆積されるとフォトレジスト２０ｂを剥ぎ取るのを難し
くする“ハードベーク（hard-bake）”なしに、未露光
フォトレジスト２０ｂが電気泳動堆積に対して効果的な
マスクであるのに十分に低い導電性を有するように選択
される。一の実施態様において、フォトレジスト２０
は、ハードベーク温度が蛍光体被覆及び蛍光体被覆を固
めるのに必要な任意の硬化工程の際にＬＥＤ１８及びサ
ブマウント１０によって許容される最大温度未満である
ように選択される。
れるように、図１Ｄに示される構造の一部を覆うように
堆積される。蛍光体２２は、例えばスクリーン印刷又は
電気泳動堆積によって選択的に堆積されてもよく、その
両方は、既に参考のために示した“Phosphor-Converted
Light Emitting Device”により詳細に記載されてい
る。蛍光体の堆積及び固着後、未露光フォトレジスト２
０ｂは剥ぎ取られる。図１Ｆに示される構造が得られ
る。一の実施態様において、フォトレジスト２０は、さ
らにフォトレジスト２０ｂを固定し、一旦蛍光体２２が
堆積されるとフォトレジスト２０ｂを剥ぎ取るのを難し
くする“ハードベーク（hard-bake）”なしに、未露光
フォトレジスト２０ｂが電気泳動堆積に対して効果的な
マスクであるのに十分に低い導電性を有するように選択
される。一の実施態様において、フォトレジスト２０
は、ハードベーク温度が蛍光体被覆及び蛍光体被覆を固
めるのに必要な任意の硬化工程の際にＬＥＤ１８及びサ
ブマウント１０によって許容される最大温度未満である
ように選択される。
【００１６】一旦、サブマウントのウエハ上の各ＬＥＤ
１８が蛍光体で被覆されると、サブマウントはプローブ
によってテストされてもよい。次いで、ウエハは個別に
サブマウントにダイスカットされ、それぞれはＬＥＤと
接合される。サブマウントは分類され、パッケージにダ
イ接合され、封入材料で封入される。精査し、ダイスカ
ットし、分類し、ダイ接合し、封入する工程は発光素子
をパッケージングする技術においてよく知られている。
１８が蛍光体で被覆されると、サブマウントはプローブ
によってテストされてもよい。次いで、ウエハは個別に
サブマウントにダイスカットされ、それぞれはＬＥＤと
接合される。サブマウントは分類され、パッケージにダ
イ接合され、封入材料で封入される。精査し、ダイスカ
ットし、分類し、ダイ接合し、封入する工程は発光素子
をパッケージングする技術においてよく知られている。
【００１７】本発明の実施態様に従って、自己露光（se
lf-exposed）及び露光フォトレジストの自己整合（self
-aligned）方法の使用は種々の利点を提供する。第１
に、フォトレジストはＬＥＤ１８内部からの光によって
自己露光（self-exposed）されるため、図３に示される
ドットマスク３０以外のマスクは必要ないかもしれな
い。ドットマスク３０は、サブマウントウエハのサブマ
ウント中心に取り付けられるＬＥＤの任意の大きさ又は
形状に対して都合がよい簡単で安価なアラインメント治
具であってもよい。このように、コスト的に高いマスク
のサブマウントウエハとの正確な位置合わせは回避され
る。正確なマスクによるパターン形成の排除は、マスク
パターンに関するＬＥＤ１８の大きさ、形状、配置、及
び取り付け高さにおける変動によって生じる蛍光体の厚
さの変動を低減する。第２に、フォトレジストパターン
における被写界深度及び光散乱エラーは除去される。第
３に、アニュラス（annulus）２０ｃの幅は光露光によ
って制御でき、アニュラス（annulus）の厚さにおける
変動によって生じる最終的にパッケージされ、適切に
（confrmally）被覆されたＬＥＤの光出力の変動を低減
する。一の実施態様において、アニュラス（annulus）
２０ｃはフォトレジスト被覆２０の厚さよりも厚くない
幅を有する。一の実施態様において、アニュラス（annu
lus）２０ｃの幅は１００μｍ未満の幅である。
lf-exposed）及び露光フォトレジストの自己整合（self
-aligned）方法の使用は種々の利点を提供する。第１
に、フォトレジストはＬＥＤ１８内部からの光によって
自己露光（self-exposed）されるため、図３に示される
ドットマスク３０以外のマスクは必要ないかもしれな
い。ドットマスク３０は、サブマウントウエハのサブマ
ウント中心に取り付けられるＬＥＤの任意の大きさ又は
形状に対して都合がよい簡単で安価なアラインメント治
具であってもよい。このように、コスト的に高いマスク
のサブマウントウエハとの正確な位置合わせは回避され
る。正確なマスクによるパターン形成の排除は、マスク
パターンに関するＬＥＤ１８の大きさ、形状、配置、及
び取り付け高さにおける変動によって生じる蛍光体の厚
さの変動を低減する。第２に、フォトレジストパターン
における被写界深度及び光散乱エラーは除去される。第
３に、アニュラス（annulus）２０ｃの幅は光露光によ
って制御でき、アニュラス（annulus）の厚さにおける
変動によって生じる最終的にパッケージされ、適切に
（confrmally）被覆されたＬＥＤの光出力の変動を低減
する。一の実施態様において、アニュラス（annulus）
２０ｃはフォトレジスト被覆２０の厚さよりも厚くない
幅を有する。一の実施態様において、アニュラス（annu
lus）２０ｃの幅は１００μｍ未満の幅である。
【００１８】図４Ａ−４ＣはＬＥＤ上の自己整合（self
aligned）フォトレジスト膜を生成する別の方法を示
す。図４Ａにおいて、ＬＥＤ１８はサブマウント１０に
取り付けられ、図１Ａに示される構造と同じ構造を生じ
る。次いで、その構造は図４Ｂに示されるように、フォ
トレジスト４０の層で被覆される。フォトレジスト４０
は蛍光体、蛍光色素、又はその他の発光材料で満たされ
るネガフォトレジストであってもよい。図４Ｃにおい
て、光は、添付する図２及び３の本明細書に記載される
方法の１つによってＬＥＤ１８に導入される。光はフォ
トレジスト層４０の部分４０ａを露光する。部分４０ｂ
は未露光である。フォトレジスト４０はネガフォトレジ
ストであるため、フォトレジスト４０ａ及び４０ｂが現
像される場合、フォトレジストの部分４０ｂが除去さ
れ、部分４０ａが残る。結果として、図１Ｆに示される
構造が得られる。
aligned）フォトレジスト膜を生成する別の方法を示
す。図４Ａにおいて、ＬＥＤ１８はサブマウント１０に
取り付けられ、図１Ａに示される構造と同じ構造を生じ
る。次いで、その構造は図４Ｂに示されるように、フォ
トレジスト４０の層で被覆される。フォトレジスト４０
は蛍光体、蛍光色素、又はその他の発光材料で満たされ
るネガフォトレジストであってもよい。図４Ｃにおい
て、光は、添付する図２及び３の本明細書に記載される
方法の１つによってＬＥＤ１８に導入される。光はフォ
トレジスト層４０の部分４０ａを露光する。部分４０ｂ
は未露光である。フォトレジスト４０はネガフォトレジ
ストであるため、フォトレジスト４０ａ及び４０ｂが現
像される場合、フォトレジストの部分４０ｂが除去さ
れ、部分４０ａが残る。結果として、図１Ｆに示される
構造が得られる。
【００１９】本発明の上記実施態様は単に具体例を示す
ことを意味し、本発明を限定するものではない。例え
ば、本発明はIII族−窒化物素子に限定されず、III族-
リン化物又はその他の材料系から形成される素子を適用
してもよい。このように、その広範な局面において、本
発明から離れることなしに、種々の変更及び修正が行わ
れてもよいことは、当業者にとっては明らかであろう。
従って、特許請求の範囲は、本発明の真の意図及び範囲
に含まれるそのようなすべての変更および修正を包含す
るものである。
ことを意味し、本発明を限定するものではない。例え
ば、本発明はIII族−窒化物素子に限定されず、III族-
リン化物又はその他の材料系から形成される素子を適用
してもよい。このように、その広範な局面において、本
発明から離れることなしに、種々の変更及び修正が行わ
れてもよいことは、当業者にとっては明らかであろう。
従って、特許請求の範囲は、本発明の真の意図及び範囲
に含まれるそのようなすべての変更および修正を包含す
るものである。
【図１Ａ】蛍光体を被覆する際の種々の段階でサブマウ
ントに接合されるＬＥＤを示す。
ントに接合されるＬＥＤを示す。
【図１Ｂ】蛍光体を被覆する際の種々の段階でサブマウ
ントに接合されるＬＥＤを示す。
ントに接合されるＬＥＤを示す。
【図１Ｃ】蛍光体を被覆する際の種々の段階でサブマウ
ントに接合されるＬＥＤを示す。
ントに接合されるＬＥＤを示す。
【図１Ｄ】蛍光体を被覆する際の種々の段階でサブマウ
ントに接合されるＬＥＤを示す。
ントに接合されるＬＥＤを示す。
【図１Ｅ】蛍光体を被覆する際の種々の段階でサブマウ
ントに接合されるＬＥＤを示す。
ントに接合されるＬＥＤを示す。
【図１Ｆ】蛍光体を被覆する際の種々の段階でサブマウ
ントに接合されるＬＥＤを示す。
ントに接合されるＬＥＤを示す。
【図２】自己露光フォトレジストの実施態様を示す。
【図３】自己露光フォトレジストの別の実施態様を示
す。
す。
【図４Ａ】ＬＥＤを被覆する蛍光体の別の実施態様を示
す。
す。
【図４Ｂ】ＬＥＤを被覆する蛍光体の別の実施態様を示
す。
す。
【図４Ｃ】ＬＥＤを被覆する蛍光体の別の実施態様を示
す。
す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ウィリアム ディー コリンズ ザ サー
ド
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
95127 サン ホセ ケイリーン ドライ
ヴ 3435
(72)発明者 ウェイン エル スナイダー
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
94306 パロ アルト カウパー ストリ
ート 3365
(72)発明者 ダニエル エイ スタイガーウォルド
アメリカ合衆国 カリフォルニア州
95014 クーパーティノ ロックウッド
ドライヴ 10430−ビー
Ｆターム(参考） 5F041 AA05 AA11 CA40 CA65 CA77
CB36
Claims (22)
- 【請求項１】 発光素子の少なくとも一部をフォトレジ
ストで被覆し、フォトレジストの一部を露光し、ここで
フォトレジストの該部分は発光素子とフォトレジストの
界面に当たっている発光素子の内部からの光によって露
光されるものであり、及びフォトレジストを現像するこ
とを含み、ここで現像はフォトレジストの露光部分及び
未露光部分のうちの一方を除去することである方法。 - 【請求項２】 さらに、発光素子に電気的バイアスをか
けることによって発光素子の内部で光を生成することを
含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 バイアスをかけることが複数のバイアス
パルスによって成される請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 さらに、発光素子をＲＦ源付近に配置す
ることによって発光素子の内部で光を生成することを含
み、ここでＲＦ源は発光素子の活性領域から光を放射さ
せる請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 さらに、アパーチャを発光素子の一部を
覆うように配置し、該アパーチャーを介して光を当てる
ことによって発光素子の内部で光を生成することを含む
請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 アパーチャが発光素子の大きさよりも小
さい請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 アパーチャを介して光を当てることがア
パーチャを介して実質的に平行な光線を当てることを含
む請求項５に記載の方法。 - 【請求項８】 さらに、集束レーザー光線による露光に
よって発光素子の内部で光を生成することを含む請求項
１に記載の方法。 - 【請求項９】 集束レーザー光線が、前記発光素子を被
覆するフォトレジストの一部を露光し、２番目の発光素
子を被覆するフォトレジストの一部を露光するために向
きを操作される請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 さらに、発光素子を発光素子の層から
光を放射させる光源で露光することによって発光素子の
内部で光を生成することを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 光源がＵＶ光源を含む請求項１０に記
載の方法。 - 【請求項１２】 現像によりフォトレジストの露光部分
を除去する請求項１に記載の方法であって、さらに現像
することによって残されるフォトレジストのギャップに
光輝性材料を堆積することを含む前記方法。 - 【請求項１３】 現像によりフォトレジストの未露光部
分を除去し、フォトレジストが光輝性材料を含む請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１４】 発光素子を蛍光体で被覆する方法であ
って、発光素子をサブマウントに取り付け、発光素子の
少なくとも一部及びサブマウントの少なくとも一部をフ
ォトレジストで被覆し、発光素子とフォトレジストの界
面に当たっている発光素子の内部からの光を生成し、こ
こで該光はフォトレジストの一部を露光するものであ
り、フォトレジストを現像し、ここで該現像はフォトレ
ジストの露光部分を除去するものであり、発光素子を覆
う蛍光体層を堆積し、及びフォトレジストの未露光部分
を取り除くことを含む前記方法。 - 【請求項１５】 発光素子がIII族−窒化物素子であ
る、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 光を生成することが発光素子に電気的
バイアスをかけることを含む、請求項１４に記載の方
法。 - 【請求項１７】 光を生成することが発光素子を覆うフ
ォトレジストの一部及びサブマウントのフォトレジスト
のアニュラスを露光するのに十分な露光量を生成するこ
とを含む請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１８】 光を生成することが、アパーチャを発
光素子の一部を覆うように配置し、該アパーチャを介し
て光を当てることを含む、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１９】 アパーチャが１００μｍよりも小さい
大きさを有する、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】 光を生成することが発光素子の活性領
域から光を放射させる光源に発光素子をさらすことを含
む、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項２１】 蛍光体層を堆積することが電気泳動堆
積によって蛍光体層を堆積することを含む、請求項１４
に記載の方法。 - 【請求項２２】 フォトレジストが露光及び現像によっ
て除去される領域に蛍光体層を堆積する請求項１４に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/104883 | 2002-03-22 | ||
| US10/104,883 US6756186B2 (en) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | Producing self-aligned and self-exposed photoresist patterns on light emitting devices |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003298106A true JP2003298106A (ja) | 2003-10-17 |
| JP2003298106A5 JP2003298106A5 (ja) | 2006-11-02 |
| JP4589604B2 JP4589604B2 (ja) | 2010-12-01 |
Family
ID=27804326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003077030A Expired - Lifetime JP4589604B2 (ja) | 2002-03-22 | 2003-03-20 | 発光素子に自己整合及び自己露光フォトレジストパターンを作製する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6756186B2 (ja) |
| JP (1) | JP4589604B2 (ja) |
| DE (1) | DE10312526B4 (ja) |
| TW (1) | TWI284424B (ja) |
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| JP2013140964A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Led Engin Inc | ドライ・フィルム・フォトレジストを使用したダイ上部への蛍光体の堆積 |
| JP2016504768A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-02-12 | アレディア | エレクトロルミネッセンスナノワイヤを製造する最適化された方法 |
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| DE202005002110U1 (de) * | 2004-02-19 | 2005-05-04 | Hong-Yuan Technology Co., Ltd., Yonghe | Lichtemittierende Vorrichtung |
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| KR101271225B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2013-06-03 | 삼성디스플레이 주식회사 | 발광 다이오드 칩 및 발광 다이오드 광원 모듈의 제조 방법 |
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| DE102007018837A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines Lumineszenzdiodenchips und Lumineszenzdiodenchip |
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