JP2005072090A - 窒化物発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流分布を向上し吸光効果を低減し並びに発光装置の発光効率を高める窒化物発光装置の製造方法の提供。
【解決手段】 二種類以上の金属或いは合金で結合層を形成し、低い熱伝導係数の基板上に成長させた窒化物発光構造と高い熱伝導係数の基板とを結合させ、並びにケミカルエッチング、ドライエッチング或いは機械研磨法で低い熱伝導係数の基板を除去し、窒化物発光構造を高い熱伝導係数の基板上に移転する。また透明導電層とｎ型窒化層によりオームコンタクトを形成して大幅に電流分布の均一度を高め吸光効果を低減し並びに発光装置の発光効率を高める。
【選択図】 図７

Description

本発明は一種の窒化物発光装置の製造方法に係り、特に、結合層の形成と圧着により、窒化物発光構造を高い熱伝導係数の基板の上に移転する製造方法に関する。

周知の技術で製造された窒化物発光装置は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を基板とし、その上にエピタキシャル成長を行なう。実際の操作を観察したところ、それには数々の欠点があることが分かった。まず、基板自身が絶縁体とされ、導電性が不良で、ゆえに製造時にはｐ型とｎ型の電極を同一側に置かねばならず、このためｐ型とｎ型の電極の占用する面積が増大し、並びにダイの有効発光領域が減少する。さらに、ｐ型窒化物の導電性はｎ型窒化物よりもはるかに低く、半透明の金属導電層をオームコンタクトとして採用すると、電流の均一な分布を達成できるが、半透明の金属導電層の存在のために却って吸光効果が大幅に増し、発光効率が下がる。

以上の問題を解決するため、本発明はダイ結合技術を利用して窒化物発光装置を製造する方法を提供する。それは従来の技術で発光装置を製造する欠点に較べ、多くの進歩した機能を具備する。また、上述の従来の技術中、酸化アルミニウム基板が絶縁体で且つ熱伝導能力が不良であるため、本発明では二種類以上の金属或いは合金を結合層となし、結合層により低い熱伝導係数の基板上に成長させた窒化物発光構造と高い熱伝導係数の基板を結合させて一体となし、ケミカルエッチング、ドライエッチング或いは機械研磨法により低い熱伝導係数の基板を除去し、窒化物発光構造を高い熱伝導係数の基板上に移転する。

本発明の目的は、窒化物発光構造エピタキシャル層を高い熱伝導係数と高い導電性の基板の上に形成できるようにし、並びに完成に単一形態導線の垂直構造、例えばｎ型電極或いはｐ型電極をのみを必要とするようにし、これにより大幅に発光面積を遮蔽する範囲を減らせるようにし、また一方で、透明導電層とｎ型窒化層でオームコンタクトを形成し、大幅に電流分布を改善し、並びに吸光効果を低減し、発光装置の発光効率を高めることにある。

本発明のもう一つの目的は、発光装置を高い熱伝導係数を具えた基板に製造する方法を提供し、これによりこの装置を比較的高い電流の下で応用する時に良好な安定性を具備させることにある。

本発明のさらに別の目的は、垂直電極構造を提供することにあり、それは単一形態の導線の垂直構造のみを必要とし、このためパッケージコストを大幅に減らせる構造であるものとする。

請求項１の発明は、窒化物発光装置の製造方法において、
酸化アルミニウムを材料とする第１基板、該第１基板の上に形成されたｎ型窒化物エピタキシャル層、及び、該ｎ型窒化物エピタキシャル層の上に形成されたｐ型窒化物エピタキシャル層を具えた窒化物発光構造と、半導体、金属或いは合金のいずれかを材料とする第２基板とを提供する工程、
該窒化物発光構造のｐ型窒化物エピタキシャル層の上に第１結合層を形成する工程、
該第２基板の上に第２結合層を形成する工程、
該第１結合層と第２結合層とを結合させる工程、
該窒化物発光構造の第１基板を除去して該窒化物発光構造のｎ型窒化物エピタキシャル層を露出させる工程、
透明導電層をｎ型窒化物エピタキシャル層の上に形成する工程、
該透明導電層の上にｎ型電極を形成する工程、
該第２基板の上にｐ型電極を形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層の材料が、インジウム錫合金、或いは、アルミニウム、銀、金、ニッケル、銅、白金、チタン、パラジウムからなる群より選択した少なくとも一種類の金属とされることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層の厚さが１μｍとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層の成長方式が堆積、スパッタ或いは電気めっきのいずれかとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２基板の熱伝導係数が１５０Ｗ／ｍ−Ｋより大きいことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２基板の材料がアルミニウムとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２結合層の材料が、アルミニウム、銀、金、ニッケル、銅、白金、チタン、パラジウムからなる群より選択した少なくとも一種類の金属とされることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項８の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２結合層の厚さが１μｍとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２結合層の成長方式が堆積、スパッタ或いは電気めっきのいずれかとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層と第２結合層の結合が、挟持具により第１結合層と第２結合層を固定し並びに面対面で相互に圧着させることにより達成されることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項１１の発明は、請求項１０記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層と第２結合層の結合に用いられる温度が摂氏３００度で、圧力が１平方センチメートルあたり４ｋｇであることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１基板を除去する方法が、ケミカルエッチング、ドライエッチング或いは機械研磨のいずれかとされることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。
請求項１３の発明は、請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、透明導電層の材料として酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、導電窒化物（ＣＮ）及び酸化マグネシウムで組成された群より少なくとも一種類が選択されることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法としている。

本発明は従来の技術の欠点を改善すると共に、上述の目的を達成している。本発明の窒化物発光装置の製造方法によると、二種類以上の金属或いは合金で結合層を形成し、低い熱伝導係数の基板上に成長させた窒化物発光構造と高い熱伝導係数の基板とを結合させ、並びにケミカルエッチング、ドライエッチング或いは機械研磨法で低い熱伝導係数の基板を除去し、窒化物発光構造を高い熱伝導係数の基板上に移転する。また透明導電層とｎ型窒化層によりオームコンタクトを形成して大幅に電流分布の均一度を高め吸光効果を低減し並びに発光装置の発光効率を高めている。

図１は本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例による窒化物発光構造表示図である。本発明の窒化物発光装置の製造方法は窒化物発光構造２０を提供し、該窒化物発光構造２０は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の第１基板２０１と、エピタキシャル構造層とされて既存のエピタキシャル成長技術により第１基板２０１の上に形成されたｎ型窒化物エピタキシャル層２０３と、エピタキシャル構造層とされてｎ型窒化物エピタキシャル層２０３の上にｎ型窒化物エピタキシャル層２０３に用いたエピタキシャル技術を利用して成長させたｐ型窒化物エピタキシャル層２０５と、を具えている。

後の基板の結合のために、窒化物発光構造２０のｐ型窒化物エピタキシャル層２０５の上に、第１結合層２１を成長させる。該第１結合層２１は堆積、スパッタ或いは電気めっきのいずれかの方式で形成し、本発明の実施例では堆積方式を採用し、その好ましい材料はインジウム錫合金とされ、好ましい厚さは１μｍとされ、その他の使用可能な材料は、アルミニウム、銀、金、ニッケル、銅、白金、チタン、及びパラジウムで組成された群より少なくとも一種類が選択される。

図２は本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の高い熱伝導係数の基板の表示図である。本発明の窒化物発光装置の製造方法は高い熱伝導係数の第２基板３０を設置し、その熱伝導係数は１５０Ｗ／ｍ−Ｋで、その材料は、半導体、金属或いは合金のいずれかとする。本発明の実施例では、第２基板３０の材料にアルミニウムを採用している。

後の窒化物発光構造２０の基板との結合のために、第２基板３０の上に第２結合層３１を形成する。第２結合層３１の材料は、アルミニウム、銀、金、ニッケル、銅、白金、チタン、及びパラジウムで組成された群より少なくとも一種類を選択し、その形成方式は、堆積、スパッタ或いは電気メッキのいずれかとする。本発明の実施例によると、第２結合層３１の材料はアルミニウムとし、形成方式は堆積とし、厚さは１μｍとしている。

図３は本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の高い熱伝導係数の基板と窒化物発光構造の結合表示図である。本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の高い熱伝導係数の第２基板と窒化物発光構造２０を結合は、第１結合層２１と第２結合層３１を結合させる。矢印は印加する圧力の方向を示している。それは挟持具で第１結合層２１と第２結合層３１を固定し並びに面対面で相互に圧着させる。第１結合層２１と第２結合層３１の結合の好ましい温度は摂氏３００度、好ましい圧力は１平方センチメートル当たり４ｋｇである。

図４は本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の窒化物発光構造を高い熱伝導係数の基板上に移転する表示図である。図３の結果、窒化物発光構造２０の酸化アルミニウムの第１基板２０１が除去され、窒化物発光構造２０の残りの部分が高い熱伝導係数の第２基板３０の上に移転され、並びにｎ型窒化物エピタキシャル層２０３が露出する。第１基板２０１除去にはケミカルエッチング、ドライエッチング、ウエットエッチング或いは機械研磨法を採用可能であるが、本実施例ではケミカルエッチングを採用している。

図５は本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の透明導電層の表示図である。ｎ型窒化物エピタキシャル層２０３の上に、透明導電層４を堆積させ、その形成方法は、堆積、スパッタ或いは電気めっきのいずれかとされ、透明導電層４の材料は、酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、導電窒化物（ＣＮ）及び酸化マグネシウムで組成された群より少なくとも一種類が選択される。本発明の実施例では酸化インジウムを透明導電層４の材料としている。

図６は本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例のｎ型電極とｐ型電極の表示図である。本発明の実施例は透明導電層４の上にｎ型電極５を堆積させ、高い熱伝導係数の第２基板３０の上にｐ型電極６を堆積させている。堆積による形成以外に、スパッタ或いは電気めっきのいずれかを使用してｎ型電極５とｐ型電極６を形成することができる。

図７は本発明の窒化物発光装置の製造方法のフローチャートである。本発明の窒化物発光装置の製造方法は、窒化物発光構造２０と第２基板３０を設置する。

後の基板の結合の工程７５のために、先に第１結合層を形成する工程７１と第２結合層を形成する工程７３を実施し、それぞれ、窒化物発光構造２０のｐ型窒化物エピタキシャル層２０５の上に第１結合層２１を堆積させ、及び、高い熱伝導係数の第２基板３０の上に第２結合層３１を堆積させる。続いて結合の工程７５を実行し、第１結合層２１と第２結合層３１を挟持具により固定して面対面で相互に圧着させ、窒化物発光構造２０を高い熱伝導係数の第２基板３０の上に移転する。第１結合層２１と第２結合層３１の結合の好ましい温度は摂氏３００度、好ましい圧力は１平方センチメートル当たり４ｋｇである。

続いて、透明導電層４を形成する工程７７を行ない、窒化物発光構造２０の第１基板２０１を除去し、窒化物発光構造２０のｎ型窒化物エピタキシャル層２０３を露出させ、並びに透明導電層４をｎ型窒化物エピタキシャル層２０３の上に形成する。

最後に電極を形成する工程７９を実行し、ｎ型電極５を透明導電層４の上に、ｐ型電極６を第２基板３０の上に形成する。

以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の窒化物発光構造の表示図である。 本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の高い熱伝導係数の基板の表示図である。 本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の高い熱伝導係数の基板と窒化物発光構造の結合表示図である。 本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の窒化物発光構造の高い熱伝導係数の基板上への移転の表示図である。 本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例の透明導電層の表示図である。 本発明の窒化物発光装置の製造方法の実施例のｎ型電極とｐ型電極の表示図である。 本発明の窒化物発光装置の製造方法のフローチャートである。

符号の説明

２０ 窒化物発光構造
２０１ 第１基板
２０３ ｎ型窒化物エピタキシャル層
２０５ ｐ型窒化物エピタキシャル層
２１ 第１結合層
３０ 第２基板
３１ 第２結合層
４ 透明導電層
５ ｎ型電極
６ ｐ型電極
７１ 第１結合層を形成する工程
７３ 第２結合層を形成する工程
７５ 結合の工程
７７ 透明導電層を形成する工程
７９ 電極を形成する工程

Claims (13)

1. 窒化物発光装置の製造方法において、
   酸化アルミニウムを材料とする第１基板、該第１基板の上に形成されたｎ型窒化物エピタキシャル層、及び、該ｎ型窒化物エピタキシャル層の上に形成されたｐ型窒化物エピタキシャル層を具えた窒化物発光構造と、半導体、金属或いは合金のいずれかを材料とする第２基板とを提供する工程、
   該窒化物発光構造のｐ型窒化物エピタキシャル層の上に第１結合層を形成する工程、
   該第２基板の上に第２結合層を形成する工程、
   該第１結合層と第２結合層とを結合させる工程、
   該窒化物発光構造の第１基板を除去して該窒化物発光構造のｎ型窒化物エピタキシャル層を露出させる工程、
   透明導電層をｎ型窒化物エピタキシャル層の上に形成する工程、
   該透明導電層の上にｎ型電極を形成する工程、
   該第２基板の上にｐ型電極を形成する工程、
   以上の工程を具えたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
2. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層の材料が、インジウム錫合金、或いは、アルミニウム、銀、金、ニッケル、銅、白金、チタン、パラジウムからなる群より選択した少なくとも一種類の金属とされることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
3. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層の厚さが１μｍとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
4. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層の成長方式が堆積、スパッタ或いは電気めっきのいずれかとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
5. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２基板の熱伝導係数が１５０Ｗ／ｍ−Ｋより大きいことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
6. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２基板の材料がアルミニウムとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
7. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２結合層の材料が、アルミニウム、銀、金、ニッケル、銅、白金、チタン、パラジウムからなる群より選択した少なくとも一種類の金属とされることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
8. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２結合層の厚さが１μｍとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
9. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第２結合層の成長方式が堆積、スパッタ或いは電気めっきのいずれかとされたことを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
10. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層と第２結合層の結合が、挟持具により第１結合層と第２結合層を固定し並びに面対面で相互に圧着させることにより達成されることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
11. 請求項１０記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１結合層と第２結合層の結合に用いられる温度が摂氏３００度で、圧力が１平方センチメートルあたり４ｋｇであることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
12. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、第１基板を除去する方法が、ケミカルエッチング、ドライエッチング或いは機械研磨のいずれかとされることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。
13. 請求項１記載の窒化物発光装置の製造方法において、透明導電層の材料として酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、インジウム亜鉛酸化物、導電窒化物（ＣＮ）及び酸化マグネシウムで組成された群より少なくとも一種類が選択されることを特徴とする、窒化物発光装置の製造方法。

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