JP2013522871A - 透明ｌｅｄウエハモジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法が開示される。導体ＬＥＤ素子エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、また透明ガラス基板を積層させることによって、高い光量を確保することができる効果がある。
【選択図】図３
【選択図】図３
Description
本発明は透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、透明素材基板に多数のＬＥＤ（Light
Emitting Diode）エピタキシャルを一定間隔成長させ、多数の積層構造を作って、それぞれのエピタキシャルに印加される電流量が非常に小さくても多数のエピタキシャルが積層された構造を有しているので、低い電圧を印加しても光量を高めることができる透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
Emitting Diode）エピタキシャルを一定間隔成長させ、多数の積層構造を作って、それぞれのエピタキシャルに印加される電流量が非常に小さくても多数のエピタキシャルが積層された構造を有しているので、低い電圧を印加しても光量を高めることができる透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
即ち、本願発明は透明ウエハに多数のエピタキシャルを設置し、積層構造を通じて高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものであって、特に高い電圧をそれぞれのＬＥＤ素子に与えず、光集光層（light condenser layer）を提供することによって、従来のＬＥＤ素子の作動電圧を増加させる方法でない、透明ウエハに設置された多数のエピタキシャルの積層構造を通じてＬＥＤモジュールの光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
一般に、ＬＥＤを作ることに使われて、ＬＥＤの色相を決定する化合物には、ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）、ガリウムアーセナイドホスフィド（ＧａＡｓＰ）、ガリウムホスフィド（ＧａＰ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などがある。
波長の短いインジウムガリウムナイトライド（ＩｎＧａＮ）は、ブルーとグリーンＬＥＤの製造に使われて、ホワイトＬＥＤ製造に使われる技術としてインゲンという用語は、幾つの元素の初めの字を取ったものであるが、インジウム（indium）、ガリウム（gallium）、そしてナイトロジェン（nitrogen）の材料を使用する。
そして、波長の長いアルミニウムガリウムアーセナイド（ＡｌｌｎＧａＰ）は、赤い、オレンジ、黄色スペクトルに適用されるが、アリンギャップと称するこの技術は、アルミニウム（aluminum）、インジウム（indium）、ガリウム（gallium）、ホスフィド（phosphide）を使用する。
一般に、ＡｌＩｎＧａＰ（aluminum indium gallium phosphide）は、要求されるバンドギャップ（bandgap）及びガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）成長基板との格子マッチングのような多様な公知の要因によってＡｌとＩｎとの割合（percentages）を変化させる。
ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）は、可視光を吸収し、よく成長工程の終結時にガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）基板を除去し、透明なガリウムホスフィド（０％のＡｌ及びＩｎ）基板に取り替える。
ＧａＰ−基盤の材料は比較的高い屈折率（約３．５）を有する。
そのような状況で、スネルの法則（Snell's Law）によれば、光線が略法線の１７度（臨界角）内でＬＥＤの壁面に衝突しなければ、光線はＬＥＤ内で内部に反射される。
ＬＥＤチップが実質的に直線型であるので、反射された光は数回の反射後にも自身の入射角に繰り返して反射することによって、内部の光は弱くなるという問題点がある。
また、一般的に多数のＬＥＤチップをモジュール化して照明灯の他のさまざまな分野に使用するが、このような過程は多くの作業工程とＬＥＤ特性を考慮して見る時、表面積当たり発熱の問題、即ち、多数のＬＥＤチップを１個所に密集させる構造によって高い発熱が発生し、それによってＬＥＤ寿命が短縮されることがあるという問題点がある。
したがって、本発明は前述した問題点を解決するために、エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、積層構造を作って光量を確保し、エピタキシャルステップでＬＥＤモジュールを完成し、工程過程を減らすことは勿論であり、実際的に高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
本発明はＬＥＤチップ素子で多数のエピタキシ（epitaxy）を透明ガラス基板に成長させ、かつエピタキシから出る熱がガラス基板で放熱できるように最小にエピタキシのみを成長させ、２次に、またガラス基板に最小のエピタキシを成長させて放熱問題がガラス基板で解決されるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
そして、本発明はガラス基板の積層時、透明基板（エピタキシは両側ｎ極ｐ極全て透明ガラス基時の内にある）の間に空間を作って１次成長されたガラス基板にある最小限のエピタキシの発熱が２次成長されたガラス基板に熱伝導されないようにし、多数枚の透明基板に搭載されたエピタキシの発熱がそれぞれのガラス基板のみに影響を与えるようにして、ウエハとウエハの垂直積層構造を通じて３６０度の高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
前述した目的を達成するために、透光性を有する下部透明基板、下部透明基板にコーティングされて電源の印加を受けた下部透明電極、下部透明電極に所定間隔だけ離隔するように積層される複数のエピタキシャル膜、エピタキシャル膜が形成されることによって形成されるｎ−電極とｐ−電極との間に極性を遮断するためにエピタキシャル膜の離隔した空間の間間に介される透明不導体、ｐ−電極と接触する上部透明電極、及び上部透明電極に積層される上部透明基板を含むことを特徴とする透明ＬＥＤウエハモジュールを提供し、
底面の下部透明基板に下部透明電極をコーティングさせるステップ、透明電極のためにエピタキシャル膜を形成させるステップ、エピタキシャル膜が形成されることによって形成されるｎ−電極とｐ−電極との間に極性を遮断するための透明不導体を詰めるステップ、及びｐ−電極の上に上部透明電極を積層させ、その上に上部透明基板を積層させるステップを含むことを特徴とする、透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法を提供する。
前述した本発明は、半導体ＬＥＤ素子エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、また透明ガラス基板を積層させることによって、高い光量を確保することができる効果がある。
本発明は、多数のエピタキシャル成長過程を通じてそれぞれのエピウエハに低い電流を印加し、多数のチップ素子が発光し、また積層構造を成して光量を高める効果がある。
本願発明は、透明ガラス素材を使用することによって、透光効果を向上させることができるだけでなく、厚い石英ガラス基板の両面にｎ、ｐ電極が当たるようにすることによって、放熱効果を同期に有するようにすることができる効果がある。
即ち、本願発明のガラスからなる基板は放熱個数が金属より高くないが、１つのウエハに印加される電流量が非常に低いため、非常に低い熱が発生して熱伝導を透明電極がコーティングされたガラス基板を通じて放熱することができるので、半導体ＬＥＤ素子を高電流動作に容易に適用できる効果がある。
本願発明は、ガラス基板の間をあけて置く構造で透明ガラス基板を積層させながら付着することによって、高輝度ｌｅｄモジュールを生産できる効果があり、エピタキシャル成長ステップでＬＥＤモジュールを完成し、工程過程を減らすことは勿論であり、実際的に高い光量を確保することができる効果がある。
本願発明は、透明基板の上に水平方向に多数のエピタキシャルを成長させ、併せて、垂直方向に多数のエピタキシャルが成長されるように積層させることによって、高い光を放射させることができる効果がある。
そして、本発明はパッケージのボリュームを最小化することができ、エポキシモールディング樹脂でチップをモールディングすることを排除する構造を有することによって、ＵＶを使用する半導体ＬＥＤ素子を容易に具現することができる効果がある。
上記の目的を達成するために本発明に従う透明ＬＥＤウエハモジュールは、透光性を有する下部透明基板１００と、前記下部透明基板１００にコーティングされて電源の印加を受ける下部透明電極２００と、メタルが蒸着され、エッチングされた後、下端が前記下部透明電極２００に所定の深さ位収容されて形成されたｎ−電極３１０と、複数の層で構成され、前記ｎ−電極３１０の上に蒸着された後エッチングされて、電源印加時に光を発光させるエピタキシャル膜３００と、前記エピタキシャル膜３００を構成する複数の層のうち、最上端に形成されるｐ−コンタクト層３６０の上にメタルが蒸着されてエッチングされることによって形成されたｐ−電極３７０と、前記ｎ−電極３１０と前記ｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に詰められて、電源印加時に発生するポジティブとネガティブ極性を遮断する透明不導体６００と、前記透明不導体６００と前記ｐ−電極３７０の上に積層される上部透明電極４００と、透光性を有し、前記上部透明電極４００の上に積層される上部透明基板５００と、を含むことを特徴とする。
明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は、通常的または辞典的な意味に限定解釈されず、発明者は自分の発明を最も最善の方法により説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づいて本発明の技術的事象に符合する意味と概念として解釈されなければならない。
以下、添付した図面を参照して本発明に従う透明ＬＥＤモジュールについて詳細に説明する。
本発明に係る透明ＬＥＤモジュールは、図４に示すように、下部透明基板１００、下部透明電極２００、ｎ−電極３１０、ｐ−電極３７０、エピタキシャル膜３００、透明不導体６００、上部透明電極４００、及び上部透明基板５００を含む。
下部透明基板１００は、透光性に優れる石英ガラスからなっており、光の発光時に発生する熱を放熱させる。
下部透明電極２００はやはり透光性に優れる構成要素であって、下部透明基板１００にコーティングされるが、この際、下部透明電極２００は抵抗値が大きな方であるので、該当抵抗値を減らすために厚くコーティングされる。
ｎ−電極３１０は、下部透明電極２００にメタルが蒸着された後、エッチングされて形成されるが、ｎ−電極３１０の下端は下部透明電極２００に所定深さ位収容されて形成され、上端はエピタキシャル膜３００のｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０と接触するように露出して形成される。
エピタキシャル膜３００は複数の層からなってｎ−電極３１０の上に蒸着された後、エッチングされて形成され、電源印加時に光を発光させる。
ｐ−電極３７０はエピタキシャル膜３００を構成する複数の層のうち、最上端に形成されるｐ−コンタクト層３６０の上にメタルが蒸着され、エッチングされることによって形成される。
透明不導体６００は、ｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に詰められて、電源印加時に発生するポジティブとネガティブ極性を遮断する。
上部透明電極４００は、印加される電源がエピタキシャル膜３００に伝達できるようにｐ−電極３７０と接触するように積層され、上部透明基板５００は前述した下部透明基板２００と同様に透光性に優れる石英ガラスからなっており、光の発光時に発生する熱を放熱させる。
一方、エピタキシャル膜３００は、ＡｌＧａｌｎＮバッファ３２０、ｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０、ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０、ｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜３５０、及びｐ−コンタクト層３６０を含む。
ＡｌＧａｌｎＮバッファ３２０は、ｎ−電極３１０の上端と同一な高さにｎ−電極３１０の一側に、そして下部透明電極２００に蒸着された後、エッチングされて積層される。
ｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０は、ｎ−電極３１０とＡｌＧａｌｎＮバッファ３２０の上に積層される。
ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０は、ｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０に積層されて形成され、電源の印加を受けて光を発光させる。
ｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜３５０は、ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０に積層されて形成され、ｐ−コンタクト層＜p-ohmic contact layer＞３６０はＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０に積層されて形成される。
更に他の実施形態として、ｎ−電極３１０はｎ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ａに、エピタキシャル膜３００のｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０もｎ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ａに、ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０はＡｌｌｎＧａＰ活性層２００ｂに、ｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜３５０とｐ−コンタクト層３６０はｐ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ｃに、そしてｐ−電極３７０はｐ−Ｇａｐ層２００ｄに実施することができる。
前述したような実施は、結果的にｐ−Ｇａｐ層２００ｄの実施のためのものであって、ｐ−ＧａＰ層２００ｄへの実施は電流の拡散に優秀性を適用するためである。
そして、更に他の実施形態として、図９に示すように、ＧａＡｓ基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂが成長し、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂの上に活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディング層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧＡＰ層１００ｅが成長する。
この際、活性層１００ｃから放出される光はｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂとｎ−ＧＡＰ層１００ｅを通じて直ちに放出されるか、ＬＥＤダイの内部表面のうちの１つ以上に反射された後に放出される。
上記において、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂは光が最上端を通じて抜け出るようにするために形成される。
ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂと接触しているＧａＡｓ基板１００ａが除去され、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを形成させる。
以後、下部透明電極２００がコーティングされた下部透明ガラス基板１００の上にｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂ、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂ、活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディング層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧＡＰ層１００ｅが積層されてなされたＬＥＤダイが実装される。
そして、最上端のｎ−ＧＡＰ層１００ｅに金属電気接触部１００ｇが形成され、次に透明不導体６００がウィンドウを形成して詰められて、最後に上部透明電極４００が実装され、次に上部透明基板５００が実装される。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る透明ＬＥＤモジュール製造方法について詳細に説明する。
図１は本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートであり、図２は透明ＬＥＤモジュールが形成される過程を説明するための図である。
一定の面積を成して、石英ガラスからなって、光の透過が容易な透光性の透明基板１００に下部透明電極２００をコーティングさせるステップを遂行する（Ｓ８１０）。
ステップＳ８１０でコーティングされた下部透明電極２００の上にメタルを蒸着させ、エッチングしてｎ−電極３１０を形成させるステップを遂行する（Ｓ８２０）。
ステップＳ８２０で、ｎ−電極３１０の下部は下部透明電極２００に所定深さ位収容されるように蒸着されてエッチングされ、ｎ−電極３１０の上部は後述するエピタキシャル膜３００のｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０と接触できるように露出して形成される。
ステップＳ８２０の以後に、複数の層からなるエピタキシャル膜３００を蒸着とエッチング工程を通じて形成させるステップを遂行する（Ｓ８３０）。
ステップＳ８３０で形成されたエピタキシャル膜３００のｐ−コンタクト層３６０にｎ−電極３１０を形成する‘Ｓ８２０’のような工程によりメタルを蒸着させ、エッチングしてｐ−電極３７０を形成させるステップを遂行する（Ｓ８４０）。
電源印加時、ステップＳ８２０とステップＳ８４０で各々形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０との間のポジティブとネガティブ極性を遮断するためにｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に透明不導体６００を詰めるステップを遂行する（Ｓ８５０）。
前述したステップＳ８４０で蒸着後、エッチングされることによって形成されたｐ−電極の上に上部透明電極４００を積層させ、その上に上部透明基板５００を成長させるステップを遂行する（Ｓ８６０）。
光の透過性及び放熱などを考慮して、下部透明基板１００と上部透明基板５００とに下部透明電極２００と上部透明電極４００とを各々コーティングし、かつ下部透明基板１００と上部透明基板５００との上にコーティングされる下部透明電極２００と上部透明電極４００とは抵抗値が大きな方であるので、抵抗値を減らすために厚さを厚くコーティングする。
一方、エピタキシャル膜を形成させる前述したステップＳ８２０について図３を参照してより詳細に説明する。
図３は、本発明に係るエピタキシャル膜を形成させるステップの具体的なフローチャートである。
即ち、前述したステップＳ８３０はステップＳ８２０で下部透明基板１００にコーティングされた下部透明電極２００に蒸着され、エッチングされて形成されたｎ−電極３１０の露出した上部と同一な高さに、一側にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）を用いて５㎚乃至５００㎚のＡＩＧａｌｎＮバッファ３２０を成長後、エッチングさせるステップが遂行される（Ｓ８２１）。
ステップＳ８２１の以後、ｎ−電極３１０とＡＩＧａｌｎＮバッファ３２０の上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）を用いて１um乃至１０umのｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０が蒸着とエッチング工程を経て積層され（Ｓ８２２）、その上に多数個の量子ウェル（Qumntum Well）から構成されて、前述したステップＳ８２０とステップＳ８４０で各々形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０を通じて印加される電源を通じて光を発光するＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０が積層されるステップが遂行される（Ｓ８２３）。
ステップＳ８２４でのＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０の上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）を用いて５㎚乃至５００㎚のｐ−ＡＩＧａｌｎＮクラッド膜３５０を積層させ（Ｓ８２４）、その上にＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）を用いて５㎚乃至５００㎚のｐ−コンタクト層＜p-ohmic contact layer＞３６０を積層させるステップが遂行される（Ｓ８２５）。
参考に、ここで前述した工程が進行される上・下部ガラス基板１００、５００は、一定の面積を有する個別モジュールに分割されている基板に多数のエピタキシャルを蒸着させる。
この際、ｎ−電極３１０とｐ−電極３７０は各々ラッピング（Lapping）とポリシング（Polishign）からなる下部透明電極２００と上部透明電極４００の面と接触するように積層される。
前述したように製造された透明ＬＥＤウエハモジュールは、上・下部透明電極４００、２００に電流が供給されれば、活性層３４０で発光する光を上・下部透明ガラス基板５００、１００を通じて直接両面に放出されるようにする。
参考に、前述した上・下部透明基板１００、５００は全体工程が完了した後、ソーイング（Sawing）工程を経ることによって一定の面積を有する。
一方、本発明に係る透明ＬＥＤウエハモジュールのエピタキシャル膜が水平方向に複数個が形成されたものを示す図５と、複数のエピタキシャル膜が形成された透明ＬＥＤウエハモジュールが垂直方向に積層されるものを示す図６に示すように、前述した複数のエピタキシャル膜３００は透明電極２００がコーティングされたガラス基板１００に水平に成長することができ、垂直方向に積層構造を有する複数の成長がなされて、電流が供給されれば積層構造で成長されたエピタキシャル活性層３４０で発光する光がガラス基板１００、５００を通じて放出される。
前述したようにエピタキシャル膜３００が水平及び垂直方向に形成されて、図７に示すように、複数のエピタキシャル膜３００が横及び縦方向に行と列を成しながら配列されることによって、エピタキシャル膜３００に含まれて供給される電流の印加を受けて光を発光する活性層３４０から高い光量を確保することができ、この際、複数のエピタキシャル膜３００から出る発熱量は上・下部のガラス基板１００で吸収されて放熱される。
更に他の実施形態として、図８に示すように、ｎ−電極３１０とｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜形成ステップは、１．５ミクロン厚さのｎ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ａを成長するステップ、活性層形成ステップは０．５ミクロン厚さのＡｌｌｎＧａＰ活性層２００ｂを成長するステップ、ｐ−電極形成ステップ及びクラッド膜形成ステップは１．０ミクロン厚さのｐ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ｃをＡｌｌｎＧａＰ活性層２００ｂの上に成長させるステップ、そしてｐ−電極形成ステップは３０ミクロン厚さのｐ−Ｇａｐ層２００ｄをＶＰＥ（vapor phase epitaxy）により、またはＬＰＥ（liquid phase
epitaxy）、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）により成長するステップで実施することができる。
epitaxy）、ＭＢＥ（molecular beam epitaxy）により成長するステップで実施することができる。
特に、ｐ−Ｇａｐ層を相対的に厚い厚さで成長させることは電流の拡散を向上させるためである。
前述した全ての層の成長はＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）を用いてなされる。
監禁層（confiniglayer）またはクラッディング層と呼ばれる各層は応力（stress）を低減させ、バンドギャップを変更して電流の拡散を目的とする。
更に他の実施形態として、図９に示すように、ＧａＡｓ基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂが成長し、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂの上に活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディング層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧＡＰ層１００ｅが成長する。
この際、活性層１００ｃから放出される光はｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂとｎ−ＧＡＰ層１００ｅを通じて直ちに放出されるか、ＬＥＤダイの内部表面のうちの１つ以上に反射された後に放出される。
上記において、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂは光が最上端を通じて抜け出るようにするために形成される。
ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂと接触しているＧａＡｓ基板１００ａが除去され、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを形成させる。
以後、下部透明電極２００がコーティングされた下部透明ガラス基板１００の上に、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂ、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層１００ｂ、活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディング層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧＡＰ層１００ｅが積層されてなされたＬＥＤダイが実装される。
そして、最上端のｎ−ＧＡＰ層１００ｅに金属電気接触部１００ｇが形成され、次に、透明不導体６００がウィンドウを形成して詰められて、最後に上部透明電極４００が実装され、次に、上部透明基板５００が実装される。
ｎ−ＧＡＰ層１００ｅの上、金属電気接触部１００ｇは光を放出するようにしながら活性層１００ｃのために適した電流拡散を提供することができる他の形態であることがあり、上・下部透明電極２００、４００はＬＥＤダイに対する電力供給源に連結されて電源の印加を受けてＬＥＤチップに流すが、この際、電流量は上・下部透明電極２００、４００とチップが当たる比表面積にどれ位の電流を流すことができるかによる。
例えば、電流量が１㎃の場合、最小限のチップサイズが出て、比表面積（チップが若干含浸される）が分かることは勿論である。ここに該当する電流を計算して電流の不足現象が表れる場合、１㎃より小さくしなければならず、電流が充分であれば１㎃より大きくしなければならない。
そして、チップ間隔は最終商品の光源の明るさとサイズを設定した後、その明るさをチップ個数で割って算定される。
即ち、ビームプロジェクトが強烈な光源を必要として５重でバックライトを構成する場合、チップ個数はバックライト口径面積に５を掛けた後、チップ間隔で割れればチップ個数を決定することができる。
以上、本発明は実施形態として記載された具体的な例に対してのみ詳細に説明されたが、当業者が本発明の技術事象の範囲内で多様な変形と修正が可能であることは明白であり、このような変形と修正やはり添付した特許請求範囲に属することは当然である。
本発明は、透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法が開示される。導体ＬＥＤ素子エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、また透明ガラス基板を積層させることによって、高い光量を確保することができる効果がある。
１００ 下部透明基板
２００ 下部透明電極
３００ エピタキシャル膜
３１０ ｎ−電極
３２０ ＡｌＧａｌｎＮバッファ
３３０ ｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜
３４０ ＡｌＧａｌｎＮ活性層
３５０ ｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜
３６０ ｐ−コンタクト層
３７０ ｐ−電極
４００ 上部透明電極
５００ 上部透明基板
６００ 透明不導体
１００ａ ＧａＡｓ基板
１００ｂ ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層
１００ｃ 活性層
１００ｄ ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディ層
１００ｅ ｎ−ＧＡＰ層
１００ｆ 金属電気接触部
１００ｇ 金属電気接触部
２００ａ ｎ−ＡｌｌｎＧａＰ層
２００ｂ ＡｌｌｎＧａＰ活性層
２００ｃ ｐ−ＡｌｌｎＧａＰ層
２００ｄ ｐ−Ｇａｐ層
２００ 下部透明電極
３００ エピタキシャル膜
３１０ ｎ−電極
３２０ ＡｌＧａｌｎＮバッファ
３３０ ｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜
３４０ ＡｌＧａｌｎＮ活性層
３５０ ｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜
３６０ ｐ−コンタクト層
３７０ ｐ−電極
４００ 上部透明電極
５００ 上部透明基板
６００ 透明不導体
１００ａ ＧａＡｓ基板
１００ｂ ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディ層
１００ｃ 活性層
１００ｄ ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディ層
１００ｅ ｎ−ＧＡＰ層
１００ｆ 金属電気接触部
１００ｇ 金属電気接触部
２００ａ ｎ−ＡｌｌｎＧａＰ層
２００ｂ ＡｌｌｎＧａＰ活性層
２００ｃ ｐ−ＡｌｌｎＧａＰ層
２００ｄ ｐ−Ｇａｐ層
【書類名】明細書
【発明の名称】透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、透明素材基板に多数のＬＥＤ（Light
Emitting Diode）エピタキシャルを一定間隔成長させ、多数の積層構造を作って、それぞれのエピタキシャルに印加される電流量が非常に小さくても多数のエピタキシャルが積層された構造を有しているので、低い電圧を印加しても光量を高めることができる透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
即ち、本願発明は透明ウエハに多数のエピタキシャルを設置し、積層構造を通じて高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものであって、特に高い電圧をそれぞれのＬＥＤ素子に与えず、光集光層（light
condenser layer）を提供することによって、従来のＬＥＤ素子の作動電圧を増加させる方法でない、透明ウエハに設置された多数のエピタキシャルの積層構造を通じてＬＥＤモジュールの光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
一般に、ＬＥＤを作ることに使われて、ＬＥＤの色相を決定する化合物には、ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）、ガリウムアーセナイドホスフィド（ＧａＡｓＰ）、ガリウムホスフィド（ＧａＰ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などがある。
【０００４】
波長の短いインジウムガリウムナイトライド（ＩｎＧａＮ）は、ブルーとグリーンＬＥＤの製造に使われて、ホワイトＬＥＤ製造に使われる技術としてインゲンという用語は、幾つの元素の初めの字を取ったものであるが、インジウム（indium）、ガリウム（gallium）、そしてナイトロジェン（nitrogen）の材料を使用する。
【０００５】
そして、波長の長いアルミニウムガリウムアーセナイド（ＡｌＩｎＧａＰ）は、赤い、オレンジ、黄色スペクトルに適用されるが、アリンギャップと称するこの技術は、アルミニウム（aluminum）、インジウム（indium）、ガリウム（gallium）、ホスフィド（phosphide）を使用する。
【０００６】
一般に、ＡｌＩｎＧａＰ（aluminum
indium gallium phosphide）は、要求されるバンドギャップ（bandgap）及びガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）成長基板との格子マッチングのような多様な公知の要因によってＡｌとＩｎとの割合（percentages）を変化させる。
【０００７】
ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）は、可視光を吸収し、よく成長工程の終結時にガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）基板を除去し、透明なガリウムホスフィド（０％のＡｌ及びＩｎ）基板に取り替える。
【０００８】
ＧａＰ−基盤の材料は比較的高い屈折率（約３．５）を有する。
【０００９】
そのような状況で、スネルの法則（Snell's Law）によれば、光線が略法線の１７度（臨界角）内でＬＥＤの壁面に衝突しなければ、光線はＬＥＤ内で内部に反射される。
【００１０】
ＬＥＤチップが実質的に直線型であるので、反射された光は数回の反射後にも自身の入射角に繰り返して反射することによって、内部の光は弱くなるという問題点がある。
【００１１】
また、一般的に多数のＬＥＤチップをモジュール化して照明灯の他のさまざまな分野に使用するが、このような過程は多くの作業工程とＬＥＤ特性を考慮して見る時、表面積当たり発熱の問題、即ち、多数のＬＥＤチップを１個所に密集させる構造によって高い発熱が発生し、それによってＬＥＤ寿命が短縮されることがあるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】大韓民国特許１０−２００８−００７４８９９号公報
【特許文献２】米国特許２００８−０１９１２２０号公報
【特許文献３】大韓民国特許１０−２００９−００１３２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明は前述した問題点を解決するために、エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、積層構造を作って光量を確保し、エピタキシャルステップでＬＥＤモジュールを完成し、工程過程を減らすことは勿論であり、実際的に高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
【００１４】
本発明はＬＥＤチップ素子で多数のエピタキシ（epitaxy）を透明ガラス基板に成長させ、かつエピタキシから出る熱がガラス基板で放熱できるように最小のエピタキシのみを成長させ、２次に、またガラス基板に最小のエピタキシを成長させて放熱問題がガラス基板で解決されるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
【００１５】
そして、本発明はガラス基板の積層時、透明基板（エピタキシは両側ｎ極ｐ極全て透明ガラス基時の内にある）の間に空間を作って１次成長されたガラス基板にある最小限のエピタキシの発熱が２次成長されたガラス基板に熱伝導されないようにし、多数枚の透明基板に搭載されたエピタキシの発熱がそれぞれのガラス基板のみに影響を与えるようにして、ウエハとウエハの垂直積層構造を通じて３６０度の高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述した目的を達成するために、透光性を有する下部透明基板、下部透明基板にコーティングされて電源の印加を受けた下部透明電極、下部透明電極に所定間隔だけ離隔するように積層される複数のエピタキシャル層、エピタキシャル層が形成されることによって形成されるｎ−電極とｐ−電極との間に極性を遮断するためにエピタキシャル層の離隔した空間の間に介される透明不導体、ｐ−電極と接触する上部透明電極、及び上部透明電極に積層される上部透明基板を含むことを特徴とする透明ＬＥＤウエハモジュールを提供し、
【００１７】
底面の下部透明基板に下部透明電極をコーティングさせるステップ、透明電極のためにエピタキシャル層を形成させるステップ、エピタキシャル層が形成されることによって形成されるｎ−電極とｐ−電極との間に極性を遮断するための透明不導体を詰めるステップ、及びｐ−電極の上に上部透明電極を積層させ、その上に上部透明基板を積層させるステップを含むことを特徴とする、透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
前述した本発明は、半導体ＬＥＤ素子エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、また透明ガラス基板を積層させることによって、高い光量を確保することができる効果がある。
【００１９】
本発明は、多数のエピタキシャル成長過程を通じてそれぞれのエピウエハに低い電流を印加し、多数のチップ素子が発光し、また積層構造を成して光量を高める効果がある。
【００２０】
本願発明は、透明ガラス素材を使用することによって、透光効果を向上させることができるだけでなく、厚い石英ガラス基板の両面にｎ、ｐ電極が当たるようにすることによって、放熱効果を同期に有するようにすることができる効果がある。
【００２１】
即ち、本願発明のガラスからなる基板は放熱個数が金属より高くないが、１つのウエハに印加される電流量が非常に低いため、非常に低い熱が発生して熱伝導を透明電極がコーティングされたガラス基板を通じて放熱することができるので、半導体ＬＥＤ素子を高電流動作に容易に適用できる効果がある。
【００２２】
本願発明は、ガラス基板の間をあけて置く構造で透明ガラス基板を積層させながら付着することによって、高輝度ｌｅｄモジュールを生産できる効果があり、エピタキシャル成長ステップでＬＥＤモジュールを完成し、工程過程を減らすことは勿論であり、実際的に高い光量を確保することができる効果がある。
【００２３】
本願発明は、透明基板の上に水平方向に多数のエピタキシャルを成長させ、併せて、垂直方向に多数のエピタキシャルが成長されるように積層させることによって、高い光を放射させることができる効果がある。
【００２４】
そして、本発明はパッケージのボリュームを最小化することができ、エポキシモールディング樹脂でチップをモールディングすることを排除する構造を有することによって、ＵＶを使用する半導体ＬＥＤ素子を容易に具現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】透明ＬＥＤモジュールが形成される過程を説明するための図である。
【図３】本発明に係るエピタキシャル層を形成させるステップの具体的なフローチャートである。
【図４】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの構造を示す図である。
【図５】本発明に係る透明ＬＥＤウエハモジュールのエピタキシャル層が水平方向に複数個が形成されたものを示す図である。
【図６】複数のエピタキシャル層が形成された透明ＬＥＤウエハモジュールが垂直方向に積層されるものを示す図である。
【図７】本発明に係る複数のエピタキシャル層が横及び縦方向に行と列を成しながら配列された図である。
【図８】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの他の実施形態を示す図である。
【図９】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は、通常的または辞典的な意味に限定解釈されず、発明者は自分の発明を最も最善の方法により説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づいて本発明の技術的事象に符合する意味と概念として解釈されなければならない。
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明に従う透明ＬＥＤモジュールについて詳細に説明する。
【００２８】
本発明に係る透明ＬＥＤモジュールは、図４に示すように、下部透明基板１００、下部透明電極２００、ｎ−電極３１０、ｐ−電極３７０、エピタキシャル層３００、透明不導体６００、上部透明電極４００、及び上部透明基板５００を含む。
【００２９】
下部透明基板１００は、透光性に優れる石英ガラスからなっており、光の発光時に発生する熱を放熱させる。
【００３０】
下部透明電極２００はやはり透光性に優れる構成要素であって、下部透明基板１００にコーティングされるが、この際、下部透明電極２００は抵抗値が大きな方であるので、該当抵抗値を減らすために厚くコーティングされる。
【００３１】
ｎ−電極３１０は、下部透明電極２００にメタルが蒸着された後、エッチングされて形成されるが、ｎ−電極３１０の下端は下部透明電極２００に所定深さ位収容されて形成され、上端はエピタキシャル層３００のｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０と接触するように露出して形成される。
【００３２】
エピタキシャル層３００は複数の層からなってｎ−電極３１０の上に蒸着された後、エッチングされて形成され、電源印加時に光を発光させる。
【００３３】
ｐ−電極３７０はエピタキシャル層３００を構成する複数の層のうち、最上端に形成されるｐ−コンタクト層３６０の上にメタルが蒸着され、エッチングされることによって形成される。
【００３４】
透明不導体６００は、ｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に詰められて、電源印加時に発生するポジティブとネガティブ極性を遮断する。
【００３５】
上部透明電極４００は、印加される電源がエピタキシャル層３００に伝達できるようにｐ−電極３７０と接触するように積層され、上部透明基板５００は前述した下部透明基板２００と同様に透光性に優れる石英ガラスからなっており、光の発光時に発生する熱を放熱させる。
【００３６】
一方、エピタキシャル層３００は、ＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０、ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０、及びｐ−コンタクト層３６０を含む。
【００３７】
ＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０は、ｎ−電極３１０の上端と同一な高さにｎ−電極３１０の一側に、そして下部透明電極２００に蒸着された後、エッチングされて積層される。
【００３８】
ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０は、ｎ−電極３１０とＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０の上に積層される。
【００３９】
ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０は、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０に積層されて形成され、電源の印加を受けて光を発光させる。
【００４０】
ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０は、ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０に積層されて形成され、ｐ−コンタクト層＜p-ohmic
contact layer＞３６０はＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０に積層されて形成される。
【００４１】
更に他の実施形態として、ｎ−電極３１０はｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ａに、エピタキシャル層３００のｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０もｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ａに、ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０はＡｌＩｎＧａＰ活性層２００ｂに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０とｐ−コンタクト層３６０はｐ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ｃに、そしてｐ−電極３７０はｐ−ＧａＰ層２００ｄに実施することができる。
【００４２】
前述したような実施は、結果的にｐ−ＧａＰ層２００ｄの実施のためのものであって、ｐ−ＧａＰ層２００ｄへの実施は電流の拡散に優秀性を適用するためである。
【００４３】
そして、更に他の実施形態として、図９に示すように、ＧａＡｓ基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂが成長し、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂの上に活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にＧａＰ層１００ｅが成長する。
【００４４】
この際、活性層１００ｃから放出される光はｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂとｎ−ＧａＰ層１００ｅを通じて直ちに放出されるか、ＬＥＤダイの内部表面のうちの１つ以上に反射された後に放出される。
【００４５】
上記において、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂは光が最上端を通じて抜け出るようにするために形成される。
【００４６】
ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂと接触しているＧａＡｓ基板１００ａが除去され、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを形成させる。
【００４７】
以後、下部透明電極２００がコーティングされた下部透明ガラス基板１００の上にｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧａＰ層１００ｅが積層されてなされたＬＥＤダイが実装される。
【００４８】
そして、最上端のｎ−ＧａＰ層１００ｅに金属電気接触部１００ｇが形成され、次に透明不導体６００がウィンドウを形成して詰められて、最後に上部透明電極４００が実装され、次に上部透明基板５００が実装される。
【００４９】
以下、添付した図面を参照して本発明に係る透明ＬＥＤモジュール製造方法について詳細に説明する。
【００５０】
図１は本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートであり、図２は透明ＬＥＤモジュールが形成される過程を説明するための図である。
【００５１】
一定の面積を成して、石英ガラスからなって、光の透過が容易な透光性の透明基板１００に下部透明電極２００をコーティングさせるステップを遂行する（Ｓ８１０）。
【００５２】
ステップＳ８１０でコーティングされた下部透明電極２００の上にメタルを蒸着させ、エッチングしてｎ−電極３１０を形成させるステップを遂行する（Ｓ８２０）。
【００５３】
ステップＳ８２０で、ｎ−電極３１０の下部は下部透明電極２００に所定深さ位収容されるように蒸着されてエッチングされ、ｎ−電極３１０の上部は後述するエピタキシャル層３００のｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０と接触できるように露出して形成される。
【００５４】
ステップＳ８２０の以後に、複数の層からなるエピタキシャル層３００を蒸着とエッチング工程を通じて形成させるステップを遂行する（Ｓ８３０）。
【００５５】
ステップＳ８３０で形成されたエピタキシャル層３００のｐ−コンタクト層３６０にｎ−電極３１０を形成する‘Ｓ８２０’のような工程によりメタルを蒸着させ、エッチングしてｐ−電極３７０を形成させるステップを遂行する（Ｓ８４０）。
【００５６】
電源印加時、ステップＳ８２０とステップＳ８４０で各々形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０との間のポジティブとネガティブ極性を遮断するためにｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に透明不導体６００を詰めるステップを遂行する（Ｓ８５０）。
【００５７】
前述したステップＳ８４０で蒸着後、エッチングされることによって形成されたｐ−電極の上に上部透明電極４００を積層させ、その上に上部透明基板５００を成長させるステップを遂行する（Ｓ８６０）。
【００５８】
光の透過性及び放熱などを考慮して、下部透明基板１００と上部透明基板５００とに下部透明電極２００と上部透明電極４００とを各々コーティングし、かつ下部透明基板１００と上部透明基板５００との上にコーティングされる下部透明電極２００と上部透明電極４００とは抵抗値が大きな方であるので、抵抗値を減らすために厚さを厚くコーティングする。
【００５９】
一方、エピタキシャル層を形成させる前述したステップＳ８２０について図３を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
図３は、本発明に係るエピタキシャル層を形成させるステップの具体的なフローチャートである。
【００６１】
即ち、前述したステップＳ８３０はステップＳ８２０で下部透明基板１００にコーティングされた下部透明電極２００に蒸着され、エッチングされて形成されたｎ−電極３１０の露出した上部と同一な高さに、一側にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて５ｎｍ乃至５００ｎｍのＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０を成長後、エッチングさせるステップが遂行される（Ｓ８２１）。
【００６２】
ステップＳ８２１の以後、ｎ−電極３１０とＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０の上にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて１um乃至１０umのｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０が蒸着とエッチング工程を経て積層され（Ｓ８２２）、その上に多数個の量子ウェル（Qumntum Well）から構成されて、前述したステップＳ８２０とステップＳ８４０で各々形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０を通じて印加される電源を通じて光を発光するＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０が積層されるステップが遂行される（Ｓ８２３）。
【００６３】
ステップＳ８２４でのＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０の上にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて５ｎｍ乃至５００ｎｍのｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０を積層させ（Ｓ８２４）、その上にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて５ｎｍ乃至５００ｎｍのｐ−コンタクト層＜p-ohmic
contact layer＞３６０を積層させるステップが遂行される（Ｓ８２５）。
【００６４】
参考に、ここで前述した工程が進行される上・下部ガラス基板１００、５００は、一定の面積を有する個別モジュールに分割されている基板に多数のエピタキシャルを蒸着させる。
【００６５】
この際、ｎ−電極３１０とｐ−電極３７０は各々ラッピング（Lapping）とポリシング（Polishign）からなる下部透明電極２００と上部透明電極４００の面と接触するように積層される。
【００６６】
前述したように製造された透明ＬＥＤウエハモジュールは、上・下部透明電極４００、２００に電流が供給されれば、活性層３４０で発光する光を上・下部透明ガラス基板５００、１００を通じて直接両面に放出されるようにする。
【００６７】
参考に、前述した上・下部透明基板１００、５００は全体工程が完了した後、ソーイング（Sawing）工程を経ることによって一定の面積を有する。
【００６８】
一方、本発明に係る透明ＬＥＤウエハモジュールのエピタキシャル層が水平方向に複数個が形成されたものを示す図５と、複数のエピタキシャル層が形成された透明ＬＥＤウエハモジュールが垂直方向に積層されるものを示す図６に示すように、前述した複数のエピタキシャル層３００は透明電極２００がコーティングされたガラス基板１００に水平に成長することができ、垂直方向に積層構造を有する複数の成長がなされて、電流が供給されれば積層構造で成長されたエピタキシャル活性層３４０で発光する光がガラス基板１００、５００を通じて放出される。
【００６９】
前述したようにエピタキシャル層３００が水平及び垂直方向に形成されて、図７に示すように、複数のエピタキシャル層３００が横及び縦方向に行と列を成しながら配列されることによって、エピタキシャル層３００に含まれて供給される電流の印加を受けて光を発光する活性層３４０から高い光量を確保することができ、この際、複数のエピタキシャル層３００から出る発熱量は上・下部のガラス基板１００で吸収されて放熱される。
【００７０】
更に他の実施形態として、図８に示すように、ｎ−電極３１０とｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層形成ステップは、１．５ミクロン厚さのｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ａを成長するステップ、活性層形成ステップは０．５ミクロン厚さのＡｌＩｎＧａＰ活性層２００ｂを成長するステップ、ｐ−電極形成ステップ及びクラッド層形成ステップは１．０ミクロン厚さのｐ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ｃをＡｌＩｎＧａＰ活性層２００ｂの上に成長させるステップ、そしてｐ−電極形成ステップは３０ミクロン厚さのｐ−ＧａＰ層２００ｄをＶＰＥ（vapor phase
epitaxy）により、またはＬＰＥ（liquid phase
epitaxy）、ＭＢＥ（molecular beam
epitaxy）により成長するステップで実施することができる。
【００７１】
特に、ｐ−ＧａＰ層を相対的に厚い厚さで成長させることは電流の拡散を向上させるためである。
【００７２】
前述した全ての層の成長はＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いてなされる。
【００７３】
監禁層（confiniglayer）またはクラッド層と呼ばれる各層は応力（stress）を低減させ、バンドギャップを変更して電流の拡散を目的とする。
【００７４】
更に他の実施形態として、図９に示すように、ＧａＡｓ基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂが成長し、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂの上に活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧａＰ層１００ｅが成長する。
【００７５】
この際、活性層１００ｃから放出される光はｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂとｎ−ＧａＰ層１００ｅを通じて直ちに放出されるか、ＬＥＤダイの内部表面のうちの１つ以上に反射された後に放出される。
【００７６】
上記において、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂは光が最上端を通じて抜け出るようにするために形成される。
【００７７】
ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂと接触しているＧａＡｓ基板１００ａが除去され、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを形成させる。
【００７８】
以後、下部透明電極２００がコーティングされた下部透明ガラス基板１００の上に、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧａＰ層１００ｅが積層されてなされたＬＥＤダイが実装される。
【００７９】
そして、最上端のｎ−ＧａＰ層１００ｅに金属電気接触部１００ｇが形成され、次に、透明不導体６００がウィンドウを形成して詰められて、最後に上部透明電極４００が実装され、次に、上部透明基板５００が実装される。
【００８０】
ｎ−ＧａＰ層１００ｅの上、金属電気接触部１００ｇは光を放出するようにしながら活性層１００ｃのために適した電流拡散を提供することができる他の形態であることがあり、上・下部透明電極２００、４００はＬＥＤダイに対する電力供給源に連結されて電源の印加を受けてＬＥＤチップに流すが、この際、電流量は上・下部透明電極２００、４００とチップが当たる比表面積にどれ位の電流を流すことができるかによる。
【００８１】
例えば、電流量が１ｍＡの場合、最小限のチップサイズが出て、比表面積（チップが若干含浸される）が分かることは勿論である。ここに該当する電流を計算して電流の不足現象が表れる場合、１ｍＡより小さくしなければならず、電流が充分であれば１ｍＡより大きくしなければならない。
【００８２】
そして、チップ間隔は最終商品の光源の明るさとサイズを設定した後、その明るさをチップ個数で割って算定される。
【００８３】
即ち、ビームプロジェクトが強烈な光源を必要として５重でバックライトを構成する場合、チップ個数はバックライト口径面積に５を掛けた後、チップ間隔で割れればチップ個数を決定することができる。
【００８４】
以上、本発明は実施形態として記載された具体的な例に対してのみ詳細に説明されたが、当業者が本発明の技術事象の範囲内で多様な変形と修正が可能であることは明白であり、このような変形と修正やはり添付した特許請求範囲に属することは当然である。
【産業上の利用可能性】
【符号の説明】
【００８５】
１００ 下部透明基板
２００ 下部透明電極
３００ エピタキシャル層
３１０ ｎ−電極
３２０ ＡｌＧａＩｎＮバッファ
３３０ ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層
３４０ ＡｌＧａＩｎＮ活性層
３５０ ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層
３６０ ｐ−コンタクト層
３７０ ｐ−電極
４００ 上部透明電極
５００ 上部透明基板
６００ 透明不導体
１００ａ ＧａＡｓ基板
１００ｂ ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層
１００ｃ 活性層
１００ｄ ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層
１００ｅ ｎ−ＧａＰ層
１００ｆ 金属電気接触部
１００ｇ 金属電気接触部
２００ａ ｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層
２００ｂ ＡｌＩｎＧａＰ活性層
２００ｃ ｐ−ＡｌＩｎＧａＰ層
２００ｄ ｐ−ＧａＰ層
【発明の名称】透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものであって、より詳しくは、透明素材基板に多数のＬＥＤ（Light
Emitting Diode）エピタキシャルを一定間隔成長させ、多数の積層構造を作って、それぞれのエピタキシャルに印加される電流量が非常に小さくても多数のエピタキシャルが積層された構造を有しているので、低い電圧を印加しても光量を高めることができる透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
即ち、本願発明は透明ウエハに多数のエピタキシャルを設置し、積層構造を通じて高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものであって、特に高い電圧をそれぞれのＬＥＤ素子に与えず、光集光層（light
condenser layer）を提供することによって、従来のＬＥＤ素子の作動電圧を増加させる方法でない、透明ウエハに設置された多数のエピタキシャルの積層構造を通じてＬＥＤモジュールの光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
一般に、ＬＥＤを作ることに使われて、ＬＥＤの色相を決定する化合物には、ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）、ガリウムアーセナイドホスフィド（ＧａＡｓＰ）、ガリウムホスフィド（ＧａＰ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などがある。
【０００４】
波長の短いインジウムガリウムナイトライド（ＩｎＧａＮ）は、ブルーとグリーンＬＥＤの製造に使われて、ホワイトＬＥＤ製造に使われる技術としてインゲンという用語は、幾つの元素の初めの字を取ったものであるが、インジウム（indium）、ガリウム（gallium）、そしてナイトロジェン（nitrogen）の材料を使用する。
【０００５】
そして、波長の長いアルミニウムガリウムアーセナイド（ＡｌＩｎＧａＰ）は、赤い、オレンジ、黄色スペクトルに適用されるが、アリンギャップと称するこの技術は、アルミニウム（aluminum）、インジウム（indium）、ガリウム（gallium）、ホスフィド（phosphide）を使用する。
【０００６】
一般に、ＡｌＩｎＧａＰ（aluminum
indium gallium phosphide）は、要求されるバンドギャップ（bandgap）及びガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）成長基板との格子マッチングのような多様な公知の要因によってＡｌとＩｎとの割合（percentages）を変化させる。
【０００７】
ガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）は、可視光を吸収し、よく成長工程の終結時にガリウムアーセナイド（ＧａＡｓ）基板を除去し、透明なガリウムホスフィド（０％のＡｌ及びＩｎ）基板に取り替える。
【０００８】
ＧａＰ−基盤の材料は比較的高い屈折率（約３．５）を有する。
【０００９】
そのような状況で、スネルの法則（Snell's Law）によれば、光線が略法線の１７度（臨界角）内でＬＥＤの壁面に衝突しなければ、光線はＬＥＤ内で内部に反射される。
【００１０】
ＬＥＤチップが実質的に直線型であるので、反射された光は数回の反射後にも自身の入射角に繰り返して反射することによって、内部の光は弱くなるという問題点がある。
【００１１】
また、一般的に多数のＬＥＤチップをモジュール化して照明灯の他のさまざまな分野に使用するが、このような過程は多くの作業工程とＬＥＤ特性を考慮して見る時、表面積当たり発熱の問題、即ち、多数のＬＥＤチップを１個所に密集させる構造によって高い発熱が発生し、それによってＬＥＤ寿命が短縮されることがあるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】大韓民国特許１０−２００８−００７４８９９号公報
【特許文献２】米国特許２００８−０１９１２２０号公報
【特許文献３】大韓民国特許１０−２００９−００１３２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明は前述した問題点を解決するために、エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、積層構造を作って光量を確保し、エピタキシャルステップでＬＥＤモジュールを完成し、工程過程を減らすことは勿論であり、実際的に高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
【００１４】
本発明はＬＥＤチップ素子で多数のエピタキシ（epitaxy）を透明ガラス基板に成長させ、かつエピタキシから出る熱がガラス基板で放熱できるように最小のエピタキシのみを成長させ、２次に、またガラス基板に最小のエピタキシを成長させて放熱問題がガラス基板で解決されるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
【００１５】
そして、本発明はガラス基板の積層時、透明基板（エピタキシは両側ｎ極ｐ極全て透明ガラス基時の内にある）の間に空間を作って１次成長されたガラス基板にある最小限のエピタキシの発熱が２次成長されたガラス基板に熱伝導されないようにし、多数枚の透明基板に搭載されたエピタキシの発熱がそれぞれのガラス基板のみに影響を与えるようにして、ウエハとウエハの垂直積層構造を通じて３６０度の高い光量を確保することができるようにする透明ＬＥＤウエハモジュール及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前述した目的を達成するために、透光性を有する下部透明基板、下部透明基板にコーティングされて電源の印加を受けた下部透明電極、下部透明電極に所定間隔だけ離隔するように積層される複数のエピタキシャル層、エピタキシャル層が形成されることによって形成されるｎ−電極とｐ−電極との間に極性を遮断するためにエピタキシャル層の離隔した空間の間に介される透明不導体、ｐ−電極と接触する上部透明電極、及び上部透明電極に積層される上部透明基板を含むことを特徴とする透明ＬＥＤウエハモジュールを提供し、
【００１７】
底面の下部透明基板に下部透明電極をコーティングさせるステップ、透明電極のためにエピタキシャル層を形成させるステップ、エピタキシャル層が形成されることによって形成されるｎ−電極とｐ−電極との間に極性を遮断するための透明不導体を詰めるステップ、及びｐ−電極の上に上部透明電極を積層させ、その上に上部透明基板を積層させるステップを含むことを特徴とする、透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
前述した本発明は、半導体ＬＥＤ素子エピタキシャル過程で透明素材ウエハに成長させ、かつ両面全体を透明素材に成長させた後、また透明ガラス基板を積層させることによって、高い光量を確保することができる効果がある。
【００１９】
本発明は、多数のエピタキシャル成長過程を通じてそれぞれのエピウエハに低い電流を印加し、多数のチップ素子が発光し、また積層構造を成して光量を高める効果がある。
【００２０】
本願発明は、透明ガラス素材を使用することによって、透光効果を向上させることができるだけでなく、厚い石英ガラス基板の両面にｎ、ｐ電極が当たるようにすることによって、放熱効果を同期に有するようにすることができる効果がある。
【００２１】
即ち、本願発明のガラスからなる基板は放熱個数が金属より高くないが、１つのウエハに印加される電流量が非常に低いため、非常に低い熱が発生して熱伝導を透明電極がコーティングされたガラス基板を通じて放熱することができるので、半導体ＬＥＤ素子を高電流動作に容易に適用できる効果がある。
【００２２】
本願発明は、ガラス基板の間をあけて置く構造で透明ガラス基板を積層させながら付着することによって、高輝度ｌｅｄモジュールを生産できる効果があり、エピタキシャル成長ステップでＬＥＤモジュールを完成し、工程過程を減らすことは勿論であり、実際的に高い光量を確保することができる効果がある。
【００２３】
本願発明は、透明基板の上に水平方向に多数のエピタキシャルを成長させ、併せて、垂直方向に多数のエピタキシャルが成長されるように積層させることによって、高い光を放射させることができる効果がある。
【００２４】
そして、本発明はパッケージのボリュームを最小化することができ、エポキシモールディング樹脂でチップをモールディングすることを排除する構造を有することによって、ＵＶを使用する半導体ＬＥＤ素子を容易に具現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】透明ＬＥＤモジュールが形成される過程を説明するための図である。
【図３】本発明に係るエピタキシャル層を形成させるステップの具体的なフローチャートである。
【図４】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの構造を示す図である。
【図５】本発明に係る透明ＬＥＤウエハモジュールのエピタキシャル層が水平方向に複数個が形成されたものを示す図である。
【図６】複数のエピタキシャル層が形成された透明ＬＥＤウエハモジュールが垂直方向に積層されるものを示す図である。
【図７】本発明に係る複数のエピタキシャル層が横及び縦方向に行と列を成しながら配列された図である。
【図８】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの他の実施形態を示す図である。
【図９】本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は、通常的または辞典的な意味に限定解釈されず、発明者は自分の発明を最も最善の方法により説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づいて本発明の技術的事象に符合する意味と概念として解釈されなければならない。
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明に従う透明ＬＥＤモジュールについて詳細に説明する。
【００２８】
本発明に係る透明ＬＥＤモジュールは、図４に示すように、下部透明基板１００、下部透明電極２００、ｎ−電極３１０、ｐ−電極３７０、エピタキシャル層３００、透明不導体６００、上部透明電極４００、及び上部透明基板５００を含む。
【００２９】
下部透明基板１００は、透光性に優れる石英ガラスからなっており、光の発光時に発生する熱を放熱させる。
【００３０】
下部透明電極２００はやはり透光性に優れる構成要素であって、下部透明基板１００にコーティングされるが、この際、下部透明電極２００は抵抗値が大きな方であるので、該当抵抗値を減らすために厚くコーティングされる。
【００３１】
ｎ−電極３１０は、下部透明電極２００にメタルが蒸着された後、エッチングされて形成されるが、ｎ−電極３１０の下端は下部透明電極２００に所定深さ位収容されて形成され、上端はエピタキシャル層３００のｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０と接触するように露出して形成される。
【００３２】
エピタキシャル層３００は複数の層からなってｎ−電極３１０の上に蒸着された後、エッチングされて形成され、電源印加時に光を発光させる。
【００３３】
ｐ−電極３７０はエピタキシャル層３００を構成する複数の層のうち、最上端に形成されるｐ−コンタクト層３６０の上にメタルが蒸着され、エッチングされることによって形成される。
【００３４】
透明不導体６００は、ｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に詰められて、電源印加時に発生するポジティブとネガティブ極性を遮断する。
【００３５】
上部透明電極４００は、印加される電源がエピタキシャル層３００に伝達できるようにｐ−電極３７０と接触するように積層され、上部透明基板５００は前述した下部透明基板２００と同様に透光性に優れる石英ガラスからなっており、光の発光時に発生する熱を放熱させる。
【００３６】
一方、エピタキシャル層３００は、ＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０、ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０、及びｐ−コンタクト層３６０を含む。
【００３７】
ＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０は、ｎ−電極３１０の上端と同一な高さにｎ−電極３１０の一側に、そして下部透明電極２００に蒸着された後、エッチングされて積層される。
【００３８】
ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０は、ｎ−電極３１０とＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０の上に積層される。
【００３９】
ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０は、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０に積層されて形成され、電源の印加を受けて光を発光させる。
【００４０】
ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０は、ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０に積層されて形成され、ｐ−コンタクト層＜p-ohmic
contact layer＞３６０はＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０に積層されて形成される。
【００４１】
更に他の実施形態として、ｎ−電極３１０はｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ａに、エピタキシャル層３００のｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０もｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ａに、ＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０はＡｌＩｎＧａＰ活性層２００ｂに、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０とｐ−コンタクト層３６０はｐ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ｃに、そしてｐ−電極３７０はｐ−ＧａＰ層２００ｄに実施することができる。
【００４２】
前述したような実施は、結果的にｐ−ＧａＰ層２００ｄの実施のためのものであって、ｐ−ＧａＰ層２００ｄへの実施は電流の拡散に優秀性を適用するためである。
【００４３】
そして、更に他の実施形態として、図９に示すように、ＧａＡｓ基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂが成長し、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂの上に活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にＧａＰ層１００ｅが成長する。
【００４４】
この際、活性層１００ｃから放出される光はｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂとｎ−ＧａＰ層１００ｅを通じて直ちに放出されるか、ＬＥＤダイの内部表面のうちの１つ以上に反射された後に放出される。
【００４５】
上記において、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂは光が最上端を通じて抜け出るようにするために形成される。
【００４６】
ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂと接触しているＧａＡｓ基板１００ａが除去され、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを形成させる。
【００４７】
以後、下部透明電極２００がコーティングされた下部透明ガラス基板１００の上にｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧａＰ層１００ｅが積層されてなされたＬＥＤダイが実装される。
【００４８】
そして、最上端のｎ−ＧａＰ層１００ｅに金属電気接触部１００ｇが形成され、次に透明不導体６００がウィンドウを形成して詰められて、最後に上部透明電極４００が実装され、次に上部透明基板５００が実装される。
【００４９】
以下、添付した図面を参照して本発明に係る透明ＬＥＤモジュール製造方法について詳細に説明する。
【００５０】
図１は本発明に係る透明ＬＥＤモジュールの製造方法を説明するためのフローチャートであり、図２は透明ＬＥＤモジュールが形成される過程を説明するための図である。
【００５１】
一定の面積を成して、石英ガラスからなって、光の透過が容易な透光性の透明基板１００に下部透明電極２００をコーティングさせるステップを遂行する（Ｓ８１０）。
【００５２】
ステップＳ８１０でコーティングされた下部透明電極２００の上にメタルを蒸着させ、エッチングしてｎ−電極３１０を形成させるステップを遂行する（Ｓ８２０）。
【００５３】
ステップＳ８２０で、ｎ−電極３１０の下部は下部透明電極２００に所定深さ位収容されるように蒸着されてエッチングされ、ｎ−電極３１０の上部は後述するエピタキシャル層３００のｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０と接触できるように露出して形成される。
【００５４】
ステップＳ８２０の以後に、複数の層からなるエピタキシャル層３００を蒸着とエッチング工程を通じて形成させるステップを遂行する（Ｓ８３０）。
【００５５】
ステップＳ８３０で形成されたエピタキシャル層３００のｐ−コンタクト層３６０にｎ−電極３１０を形成する‘Ｓ８２０’のような工程によりメタルを蒸着させ、エッチングしてｐ−電極３７０を形成させるステップを遂行する（Ｓ８４０）。
【００５６】
電源印加時、ステップＳ８２０とステップＳ８４０で各々形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０との間のポジティブとネガティブ極性を遮断するためにｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に透明不導体６００を詰めるステップを遂行する（Ｓ８５０）。
【００５７】
前述したステップＳ８４０で蒸着後、エッチングされることによって形成されたｐ−電極の上に上部透明電極４００を積層させ、その上に上部透明基板５００を成長させるステップを遂行する（Ｓ８６０）。
【００５８】
光の透過性及び放熱などを考慮して、下部透明基板１００と上部透明基板５００とに下部透明電極２００と上部透明電極４００とを各々コーティングし、かつ下部透明基板１００と上部透明基板５００との上にコーティングされる下部透明電極２００と上部透明電極４００とは抵抗値が大きな方であるので、抵抗値を減らすために厚さを厚くコーティングする。
【００５９】
一方、エピタキシャル層を形成させる前述したステップＳ８２０について図３を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
図３は、本発明に係るエピタキシャル層を形成させるステップの具体的なフローチャートである。
【００６１】
即ち、前述したステップＳ８３０はステップＳ８２０で下部透明基板１００にコーティングされた下部透明電極２００に蒸着され、エッチングされて形成されたｎ−電極３１０の露出した上部と同一な高さに、一側にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて５ｎｍ乃至５００ｎｍのＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０を成長後、エッチングさせるステップが遂行される（Ｓ８２１）。
【００６２】
ステップＳ８２１の以後、ｎ−電極３１０とＡｌＧａＩｎＮバッファ３２０の上にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて１um乃至１０umのｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層３３０が蒸着とエッチング工程を経て積層され（Ｓ８２２）、その上に多数個の量子ウェル（Qumntum Well）から構成されて、前述したステップＳ８２０とステップＳ８４０で各々形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０を通じて印加される電源を通じて光を発光するＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０が積層されるステップが遂行される（Ｓ８２３）。
【００６３】
ステップＳ８２４でのＡｌＧａＩｎＮ活性層３４０の上にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて５ｎｍ乃至５００ｎｍのｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層３５０を積層させ（Ｓ８２４）、その上にＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いて５ｎｍ乃至５００ｎｍのｐ−コンタクト層＜p-ohmic
contact layer＞３６０を積層させるステップが遂行される（Ｓ８２５）。
【００６４】
参考に、ここで前述した工程が進行される上・下部ガラス基板１００、５００は、一定の面積を有する個別モジュールに分割されている基板に多数のエピタキシャルを蒸着させる。
【００６５】
この際、ｎ−電極３１０とｐ−電極３７０は各々ラッピング（Lapping）とポリシング（Polishign）からなる下部透明電極２００と上部透明電極４００の面と接触するように積層される。
【００６６】
前述したように製造された透明ＬＥＤウエハモジュールは、上・下部透明電極４００、２００に電流が供給されれば、活性層３４０で発光する光を上・下部透明ガラス基板５００、１００を通じて直接両面に放出されるようにする。
【００６７】
参考に、前述した上・下部透明基板１００、５００は全体工程が完了した後、ソーイング（Sawing）工程を経ることによって一定の面積を有する。
【００６８】
一方、本発明に係る透明ＬＥＤウエハモジュールのエピタキシャル層が水平方向に複数個が形成されたものを示す図５と、複数のエピタキシャル層が形成された透明ＬＥＤウエハモジュールが垂直方向に積層されるものを示す図６に示すように、前述した複数のエピタキシャル層３００は透明電極２００がコーティングされたガラス基板１００に水平に成長することができ、垂直方向に積層構造を有する複数の成長がなされて、電流が供給されれば積層構造で成長されたエピタキシャル活性層３４０で発光する光がガラス基板１００、５００を通じて放出される。
【００６９】
前述したようにエピタキシャル層３００が水平及び垂直方向に形成されて、図７に示すように、複数のエピタキシャル層３００が横及び縦方向に行と列を成しながら配列されることによって、エピタキシャル層３００に含まれて供給される電流の印加を受けて光を発光する活性層３４０から高い光量を確保することができ、この際、複数のエピタキシャル層３００から出る発熱量は上・下部のガラス基板１００で吸収されて放熱される。
【００７０】
更に他の実施形態として、図８に示すように、ｎ−電極３１０とｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層形成ステップは、１．５ミクロン厚さのｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ａを成長するステップ、活性層形成ステップは０．５ミクロン厚さのＡｌＩｎＧａＰ活性層２００ｂを成長するステップ、ｐ−電極形成ステップ及びクラッド層形成ステップは１．０ミクロン厚さのｐ−ＡｌＩｎＧａＰ層２００ｃをＡｌＩｎＧａＰ活性層２００ｂの上に成長させるステップ、そしてｐ−電極形成ステップは３０ミクロン厚さのｐ−ＧａＰ層２００ｄをＶＰＥ（vapor phase
epitaxy）により、またはＬＰＥ（liquid phase
epitaxy）、ＭＢＥ（molecular beam
epitaxy）により成長するステップで実施することができる。
【００７１】
特に、ｐ−ＧａＰ層を相対的に厚い厚さで成長させることは電流の拡散を向上させるためである。
【００７２】
前述した全ての層の成長はＭＯＣＶＤ（metal organic
chemical vapor deposition）を用いてなされる。
【００７３】
監禁層（confiniglayer）またはクラッド層と呼ばれる各層は応力（stress）を低減させ、バンドギャップを変更して電流の拡散を目的とする。
【００７４】
更に他の実施形態として、図９に示すように、ＧａＡｓ基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂが成長し、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂの上に活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧａＰ層１００ｅが成長する。
【００７５】
この際、活性層１００ｃから放出される光はｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂとｎ−ＧａＰ層１００ｅを通じて直ちに放出されるか、ＬＥＤダイの内部表面のうちの１つ以上に反射された後に放出される。
【００７６】
上記において、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂは光が最上端を通じて抜け出るようにするために形成される。
【００７７】
ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂと接触しているＧａＡｓ基板１００ａが除去され、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを形成させる。
【００７８】
以後、下部透明電極２００がコーティングされた下部透明ガラス基板１００の上に、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｂ、活性層１００ｃ、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層１００ｄ、及び最上端にｎ−ＧａＰ層１００ｅが積層されてなされたＬＥＤダイが実装される。
【００７９】
そして、最上端のｎ−ＧａＰ層１００ｅに金属電気接触部１００ｇが形成され、次に、透明不導体６００がウィンドウを形成して詰められて、最後に上部透明電極４００が実装され、次に、上部透明基板５００が実装される。
【００８０】
ｎ−ＧａＰ層１００ｅの上、金属電気接触部１００ｇは光を放出するようにしながら活性層１００ｃのために適した電流拡散を提供することができる他の形態であることがあり、上・下部透明電極２００、４００はＬＥＤダイに対する電力供給源に連結されて電源の印加を受けてＬＥＤチップに流すが、この際、電流量は上・下部透明電極２００、４００とチップが当たる比表面積にどれ位の電流を流すことができるかによる。
【００８１】
例えば、電流量が１ｍＡの場合、最小限のチップサイズが出て、比表面積（チップが若干含浸される）が分かることは勿論である。ここに該当する電流を計算して電流の不足現象が表れる場合、１ｍＡより小さくしなければならず、電流が充分であれば１ｍＡより大きくしなければならない。
【００８２】
そして、チップ間隔は最終商品の光源の明るさとサイズを設定した後、その明るさをチップ個数で割って算定される。
【００８３】
即ち、ビームプロジェクトが強烈な光源を必要として５重でバックライトを構成する場合、チップ個数はバックライト口径面積に５を掛けた後、チップ間隔で割れればチップ個数を決定することができる。
【００８４】
以上、本発明は実施形態として記載された具体的な例に対してのみ詳細に説明されたが、当業者が本発明の技術事象の範囲内で多様な変形と修正が可能であることは明白であり、このような変形と修正やはり添付した特許請求範囲に属することは当然である。
【産業上の利用可能性】
【符号の説明】
【００８５】
１００ 下部透明基板
２００ 下部透明電極
３００ エピタキシャル層
３１０ ｎ−電極
３２０ ＡｌＧａＩｎＮバッファ
３３０ ｎ−ＡｌＧａＩｎＮ層
３４０ ＡｌＧａＩｎＮ活性層
３５０ ｐ−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層
３６０ ｐ−コンタクト層
３７０ ｐ−電極
４００ 上部透明電極
５００ 上部透明基板
６００ 透明不導体
１００ａ ＧａＡｓ基板
１００ｂ ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層
１００ｃ 活性層
１００ｄ ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層
１００ｅ ｎ−ＧａＰ層
１００ｆ 金属電気接触部
１００ｇ 金属電気接触部
２００ａ ｎ−ＡｌＩｎＧａＰ層
２００ｂ ＡｌＩｎＧａＰ活性層
２００ｃ ｐ−ＡｌＩｎＧａＰ層
２００ｄ ｐ−ＧａＰ層
Claims (10)
- 透光性を有する下部透明基板１００と、
前記下部透明基板１００にコーティングされて電源の印加を受ける下部透明電極２００と、
メタルが蒸着され、エッチングされた後、下端が前記下部透明電極２００に所定の深さ位収容されて形成されたｎ−電極３１０と、
複数の層で構成され、前記ｎ−電極３１０の上に蒸着された後エッチングされて、電源印加時に光を発光させるエピタキシャル膜３００と、
前記エピタキシャル膜３００を構成する複数の層のうち、最上端に形成されるｐ−コンタクト層３６０の上にメタルが蒸着されてエッチングされることによって形成されたｐ−電極３７０と、
前記ｎ−電極３１０と前記ｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間に詰められて、電源印加時に発生するポジティブとネガティブ極性を遮断する透明不導体６００と、
前記透明不導体６００と前記ｐ−電極３７０の上に積層される上部透明電極４００と、
透光性を有し、前記上部透明電極４００の上に積層される上部透明基板５００と、
を含むことを特徴とする、透明ＬＥＤウエハモジュール。 - 前記エピタキシャル膜３００は、
前記下部透明電極２００に蒸着された後、エッチングされて形成され、かつ前記ｎ−電極３１０の上端と同一な高さに前記ｎ−電極３１０の一側に成長するＡｌＧａｌｎＮ＜アルミニウム−ガリウム−インジウム燐化物＞バッファ３２０と、
前記ｎ−電極３１０と前記ＡｌＧａｌｎＮバッファ３２０の上に積層されるｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０と、
前記ｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０の上に積層され、多数個の量子ウェル（Qumntum Well）で構成が電源が可視光を発光するＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０と、
前記ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０の上に積層されるｐ−ＡＩＧａｌｎＮクラッド膜３５０と、
前記ｐ−ＡＩＧａｌｎＮクラッド膜３５０に積層されるｐ−コンタクト層＜p-ohmic contact layer＞３６０と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の透明ＬＥＤウエハモジュール。 - 前記ｎ−電極３１０と前記ｐ−電極３７０を各々ｎ−ＡｌｌｎＧａＰ＜アルミニウム−ガリウム−アーセナイド＞層２００ａとｐ−Ｇａｐ＜ガリウムホスフィド＞層２００ｄに成長させ、かつ、
前記エピタキシャル膜３００は、
前記ｎ−ＡｌｌｎＧａＰ＜アルミニウム−ガリウム−アーセナイド＞層２００ａに成長された前記ｎ−電極３１０の上に積層されるｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０をｎ−ＡｌｌｎＧａＰ＜アルミニウム−ガリウム−アーセナイド＞層２００ａに成長させ、
前記ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０の上のＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０をＡｌｌｎＧａＰ活性層２００ｃに成長させ、
前記ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０の上に順次に積層されるｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜３５０とｐ−コンタクト層３６０をｐ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ｃに成長させることを特徴とする、請求項１に記載の透明ＬＥＤウエハモジュール。 - 前記ｎ−電極３１０と前記ｐ−電極３７０を各々金属電気接触部１００ｆ、１００ｇに成長させ、かつ、
前記エピタキシャル膜３００は、
前記金属電気接触部１００ｆの上に成長された１つ以上のｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂと、
前記ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂの上に成長されたＡｌｌｎＧａＰ活性層１００ｃと、
前記ＡｌｌｎＧａＰ活性層１００ｃの上に成長されたｎ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｄと、
前記ｎ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｄの上に成長されたｎ−Ｇａｐ層１００ｅと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法。 - 前記上・下部透明電極４００、２００を通じて電源が印加されて前記ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０から発生される熱が前記上・下部透明基板５００、１００を通じて放熱されることを特徴とする、請求項１に記載の透明ＬＥＤモジュール製造方法。
- （ａ）透光性の下部透明基板１００に下部透明電極２００をコーティングさせるステップと、
（ｂ）前記（ａ）ステップでコーティングされた下部透明電極２００の上にメタルを蒸着させ、エッチングしてｎ−電極３１０を形成させるステップと、
（ｃ）複数の層からなって前記ｎ−電極３１０の上に蒸着された後、エッチングされて形成され、電源印加時に光を発光させるエピタキシャル膜３００と、
（ｄ）前記エピタキシャル膜３００の最上端に形成されるｐ−コンタクト層３６０の上にメタルを蒸着させ、エッチングしてｐ−電極３７０を形成させるステップと、
（ｅ）電源印加時、前記（ｂ）ステップと前記（ｄ）ステップで形成されたｎ−電極３１０とｐ−電極３７０に各々連結される下部透明電極２００と上部透明電極４００との間にポジティブとネガティブ極性を遮断するために透明不導体６００を詰めるステップと、
（ｆ）前記ｐ−電極３７０と前記透明不導体の上に上部透明電極４００を積層させ、その上に上部透明基板５００を積層させるステップと、
を含むことを特徴とする、透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法。 - 前記（ｃ）ステップは、
（ｃ−１）前記（ｂ）ステップで形成された前記ｎ−電極３１０の露出した上端の高さと同一な高さに一側にＡｌＧａｌｎＮバッファ３２０を蒸着及びエッチングして成長させるステップと、
（ｃ−２）ステップＳ８２１の以後、ｎ−電極３１０とＡｌＧａｌｎＮバッファ３２０の上にｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０が蒸着とエッチング工程を通じて積層され（Ｓ８２２）、その上に複数の量子ウェル（Qumntum Well）で構成されて、前記（ａ）ステップと（ｆ）ステップで各々形成された下部透明電極２００と上部透明電極４００を通じて電源の印加を受けて光を発光するＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０が積層されるステップと、
（ｃ−３）前記ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０の上にｐ−ＡＩＧａｌｎＮクラッド膜３５０を積層させ（Ｓ８２４）、ｐ−コンタクト層＜p-ohmic contact layer＞３６０を積層させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載の透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法。 - 前記（ｂ）ステップと前記（ｄ）ステップにおいて、
前記ｎ−電極３１０と前記ｐ−電極３７０を各々ｎ−ＡｌｌｎＧａＰ＜アルミニウム−ガリウム−アーセナイド＞層２００ａとｐ−Ｇａｐ＜ガリウムホスフィド＞層２００ｄに成長させ、かつ、
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ−４）前記ｎ−ＡｌｌｎＧａＰ＜アルミニウム−ガリウム−アーセナイド＞層２００ａに成長された前記ｎ−電極３１０の上に積層されるｎ−ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０をｎ−ＡｌｌｎＧａＰ＜アルミニウム−ガリウム−アーセナイド＞層２００ａに成長させるステップと、
（ｃ−５）前記ＡｌＧａｌｎＮ膜３３０の上のＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０をＡｌｌｎＧａＰ活性層２００ｃに成長させるステップと、
（ｃ−６）前記ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０の上に順次に積層されるｐ−ＡｌＧａｌｎＮクラッド膜３５０とｐ−コンタクト層３６０をｐ−ＡｌｌｎＧａＰ層２００ｃに成長させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項６に記載の透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法。 - 前記上・下部透明電極４００、２００を通じて電源が印加されて前記ＡｌＧａｌｎＮ活性層３４０から発生する熱は前記上・下部透明基板５００、１００を通じて放熱されることを特徴とする、請求項６に記載の透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法。
- （ａ’）ＧａＡｓ＜ガリウムアーセナイド＞基板１００ａの上に１つ以上のｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂを成長させるステップと、
（ｂ’）前記ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂの上にＡｌｌｎＧａＰ活性層１００ｃを成長させるステップと、
（ｃ’）前記活性層１００ｃの上にｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディング層１００ｄを成長させるステップと、
（ｄ’）前記ｎ−ＡｌｌｎＧＡＰクラッディング層１００ｄの上にｎ−ＧＡＰ層１００ｅを成長させるステップと、
（ｅ’）前記ＧａＡｓ基板１００ａを除去し、ｐ−ＡｌｌｎＧａＰクラッディング層１００ｂに金属電気接触部１００ｆを成長させて下部透明基板１００にコーティングされた下部透明電極２００に積層させるステップと、
（ｆ’）前記ｎ−ＧＡＰ層１００ｅの上に金属電気接触部１００ｇを成長させ、前記金属電気接触部１００ｇに上部透明電極４００と上部透明基板５００を順次に積層させるステップと、
を含むことを特徴とする、透明ＬＥＤウエハモジュール製造方法。
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