JP3067751U - 透明ガラス或いは石英を永久性基板にした発光ダイオード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明ガラス或いは石英で永久性基板をつく
り、基板の光吸収と光度、色度の問題とLEDのpn接合が
温度に影響される問題を解決し発光光度を上げる。 【解決手段】 仮基板の上にLEDパーツを成長させ、透明
ガラス或いは石英で永久性基板をつくり、LED発光区及
び仮基板（LEDパーツ）を透明ガラス或いは石英上に貼
り付ける。貼り付けたLEDパーツの仮基板を機械研磨か
化学エッチングで除去し、LED発光区上に２つのオーミ
ック・コンタクトを形成して発光ダイオード（LED）の
光度を増やす。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は発光ダイオード（LED）の製法に関し、特に透明ガラス或いは石英を 永久性基板にする発光ダイオードの製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

可視発光ダイオードは以前に較べて発光ダイオード（ＬＥＤ）の光度が高まり 、その体積も段々小さくなってきた。 アメリカ特許第5,008,718号及び第5,233,204号の透光層（transparent window layer）構造発光ダイオードは、従来の発光ダイオードの電流クラウディング効 果（crowding effect）を改善し、電流を分散（current spreading）させ、発光 ダイオード（ＬＥＤ）の光度を高める。 その他、アメリカ特許第5,237,581号と第4,570,172号は半導体多層膜反射層（ multilayer reflector）、即ちDBR（Distributed Bragg Reflector）構造の発光 ダイオードで、吸光基板の光を反射して発光ダイオードの光度を高める。 図１は従来の発光ダイオードの断面図で、発光ダイオード１００は半導体基板 １０２と、半導体基板１０２背面の第二オーミック・コンタクト１０１、半導体 基板１０２上に形成した光生産層１０３、及び光生産層１０３上に形成した第一 オーミック・コンタクト１０６を含む。この種の構造の発光ダイオードは電流ク ラウディング効果（crowding effect）で制限を受け、クリチカル・アングル（c ritical angle）と基板の光吸収等の要素のため発光光度が理想的ではない。光 生産層１０３はp区域とn区域を組み合わせてつくり、GaAs基板１０２上に成長さ せる。そのため光生産層１０３材料のラチス定数の大部分とヒ素ガリウム基板１ ０２のラチス定数がマッチし、可視発光ダイオード構造を直接半導体基板１０２ 上につくる。しかしヒ素ガリウムのエネルギー・ギャップ（energy gap）は1.43 eVで、可視光線のエネルギーより小さく、ダイオードの光は非等方向性発光のた め、一部分の発光光線が基板へ入りヒ素ガリウムに吸収される。アメリカ特許第 5,008,718号と第5,233,204号の透光層（transparent window layer）構造発光ダ イオードは射出量を増やして発光量を増やす。図２に示すように発光ダイオード ２００の構造は透光層２０４を図１構造の発光ダイオード１００上に成長させ、 透光層２０４に適合する材料はGaP、GaAsPとAlGaAsなど、エネルギーギャップが AlGaInP光生産区の材料より大きいものである。このような状況下ではクリチカ ル・アングル（critical angle）を増加させ、電流クラウディング効果（crowdi ng effect）を改善させて、発光ダイオードの光度を高めることができる。しか し電性方面では透光層２０４と光生産区２０３の最上層材料がヘテロ接合（hete ro junction）のため、バンド・ギャップ効果（bandgap effect）（△ＥＣと△ ＥＶ）の問題が発生する。また発光ダイオードの順方向バイアス電圧（forward bias voltage）Ｖｆ値が増加して（Ｖｆ定義：発光ダイオードを２０ｍＡの順方 向電流が流れたとき測ることができる電圧値）、結局最後には光度の消耗率が増 加する。 アメリカ特許第5,237,581号と第4,570,172号の多層膜反射層構造の発光ダイオ ード３００の構造は図３に示すように、半導体基板３０２、半導体基板３０２上 の下多層膜反射層３０５、下多層膜反射層３０５上に形成した光生産区３０３、 光生産区３０３上に形成した上多層膜反射層３０４、上多層膜反射層３０４上に 形成した第一オーミック・コンタクト３０６、半導体基板３０２背面に形成した 第二オーミック・コンタクト３０１を含む。

【０００３】 従来の技術では下多層膜反射層３０５は光生産区が吸光基板へ発射した光の９ ０％を反射し、上多層膜反射層３０４は光を発光ダイオードの表面へ導く。この ように吸光基板を採用することにより、吸光基板で吸収される問題を改善して、 同時にクリチカル・アングル（critical angle）が生む光度不良の問題も改善す る。ただし多層膜反射層は多くのヘテロ接合（hetero junction）を有するため 、バンド・ギャップ（△EＣと△EＶ）の効果が増大する。そのため順方向バイア ス電圧Vf値が結果的に増加して、光度の消耗率も増加してしまう。上記のアメリ カ特許第5,237,581号と第4,570,172号のDBR構造は基板方向へ入射した光をDBR構 造で上方へ反射するけれども、DBRはただ垂直方向への光（図３のD１参照）へだ け最高の反射率を発生させ、斜め方向の光線（図３のD２、D３、D４）へはその 反射率は限られる。そのため発光ダイオードの光度の改善には限度があった。ま たDBR構造の製作には薄膜エピタキシャル層（thin film epitaxial layer）成長 のためのコストと製造にも困難があった。アメリカ特許第5376580号の発光ダイ オードはヒ素ガリウム基板をエピタキシャル層（epitaxial layer）用の仮基板 にして、発光ダイオード構造（Confinemen layer/Active layer/Confinement la yer）を成長させ、発光ダイオードを透明な基板上に貼り付けてから、GaAs基板 を除去して基板吸光の問題を完全に解決する。しかし透明基板であるGaPは価格 がとても高く、またGaP本体は橙色であるためLEDの光は橙色の基板に入ると光色 の問題が発生する。またGaPで透明基板をつくり、高温の状態下で熱処理を行う （約600−700℃、1時間以上）必要があるため、LEDのpn接合に悪影響を与える。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の主な目的は透明ガラス或いは石英で永久基板をつくり、粘着層を金属 でつくり、LEDパーツをこの透明ガラスに貼り付ける。貼り付けた後エッチング でGaAs基板を除去して基板の光吸収、光度、色度の問題とLEDのpn接合が温度に 影響される問題を解決し発光光度を上げる。 また透明ガラスと石英で永久基板をつくった本考案の透明ガラス永久基板構造 は、LED発光区が上被覆層（upper cladding layer）／活性層（active layer） ／下被覆層（lower cladding layer）のダブルヘテロ構造（Double hetero stru cture）発光区、シングルへテロ構造（Single hetero structure）発光区、及び ホモ構造（Homostructure）発光区などの従来の発光区に応用することができ、 その使用用途を広くする。

【０００５】

【考案を解決するための手段】

仮基板の上にLEDパーツを成長させ、透明ガラス或いは石英で永久性基板をつ くり、LED発光区及び仮基板（LEDパーツ）を透明ガラス或いは石英上に貼り付け る。貼り付けたLEDパーツの仮基板を機械研磨か化学エッチングで除去し、LED発 光区上に２つのオーミック・コンタクトを形成して発光ダイオード（LED）の光 度を増やす。

【０００６】

【考案の実施の形態】

本考案はLEDパーツを仮基板に成長させ、LEDパーツを永久性基板の透明ガラス 上に貼り付ける。そして光を吸収する仮基板を除去して、LEDパーツが発射する 光を基板に吸収されないようにして発光光度を増やす。図８はLEDパーツの実施 例で、図９はLEDパーツを透明ガラス基板へ貼り付ける作業を示す流れ図である 。LEDを塗敷金属の折射性永久チップを貼った後に成長基板を除去することに注 意。 （A）仮基板４２を選んで、仮基板４２上にLED発光区４１を成長させ、LEDパー ツを形成する。 （B）永久性基板４４を選んで、金属粘結層４３を利用して、LEDパーツを永久性 基板４４上に貼りつける。 （C）貼りつけた後の永久性基板４４とLEDパーツの仮基板４２を機械研磨か化学 エッチング剤で除去する。 （D）つくりだした平面型LEDパーツの基板を永久性基板４４にする。 （E）平面型LEDパーツ上にオーミック・コンタクト４１１、４１２を形成する。 （F）もし金属粘結層４３にオーミック・コンタクト４１１と同じベリリウム合 金（AuBe）等の金属を選んで使う場合、平面型LEDパーツ４１を金属粘結層４３ まで化学エッチングし、同時に金属粘結層４３で第一平面電極４１１の代わりに する。

【０００７】 金属反射層４４１はインジウム（In）、スズ（Sn）、アルミニウム（Al）、金 （Au）、白金（Pt）、チタン（Ti）、亜鉛（Zn）或いは銀（Ag）から選び、仮基 板４２はヒ化ガリウム（GaAs）かリン化インジウム（InP）から選ぶ。永久性基 板４４はガラスか石英から選び、金属粘着剤の材料はベリリウム合金（AuBe）、 インジウム（In）、スズ（Sn）、アルミニウム（Al）、金（Au）、白金（Pt）、 亜鉛（Zn）或いは銀（Ag）から選ぶ。またエッチング剤は塩酸と燐酸を組み合わ せてつくる。LEDパーツはp/n接合或いはn/p接合で、LED発光区と基板間に基板が 除去できるようにエッチング停止層（etching stop layer）５２５が設けられ、 エッチング停止層５２５の材料は主に仮基板４２の材料とは違うAlAs、InGaP或 いはAlＸGa１−ＸAs等の抗基板エッチング液である。 （１）LEDパーツ４１、４２をガラス４４或いは石英に貼りつけるとき、ガラス ４４或いは石英をまず先にきれいに洗浄する必要がある。ガラス４４或いは石英 をアセトンに設置して超音波洗浄装置で５分間洗い、ガラス４４または石英の粉 塵を除去してから、９０−１００℃のH２SO４で約１０分間洗浄して、ガラス４ ４上の有機物と重金属を除去する。その後、熱蒸着法か電子銃蒸着法で金属粘結 層４３をメッキし、この金属を粘貼層にする。本考案の実施例中のLEDパーツ詳 細構造は図８に示すとおりである。 （２）LEDパーツを貼るとき、まず先にLEDパーツ表面の汚れを洗浄する必要があ る。LEDパーツをアセトン内に設置し、超音波洗浄装置で５分間洗って粉塵を除 去、その後、稀釈したHFでLEDパーツ表面の酸化層を除去する。 （３）洗浄清潔したLEDパーツと金属粘結層４３の永久性基板４４又は石英を水 、空気或いはアルコール中で貼り合わせる。その後、適当なねじりホルダーで、 LEDパーツと金属粘結層４３のガラス或いは石英をホルダー内に設置する（図４ 参照）。ホルダーの構造は図１０を参照。 （４）ウエハホルダー内のLEDパーツ４１、４２と金属粘結層４３のガラス４４ 或いは石英は約３００−４５０℃の温度で約５‐１０分間熱処理を行ってから自 然冷却させる（図５参照）。 （５）熱処理して貼りつけたLEDパーツと金属粘結層４３のガラス或いは石英は 機械研磨或いは化学エッチング（NH４OH:H２O２）で一時性GaAs基板４２を除去 する（図６を参照）。 （６）選択性エッチングでLEDパーツのp/n型図案、HC1:H３PO４を進め、ｐ型（A l０．３Ga０．７）In０．５P或いはｎ型（Al０．３Ga０．７）In０．５Pまでエ ッチングをする（図７を参照）。 （７）平面電極４１１、４１２で、ｐ型AlGaInP或いはｎ型AlGaInPのオーミック ・コンタクトをつくる。 （８）LEDパーツの透明ガラスの背面に金属反射層４４１をメッキして光度を増 加させる。

【０００８】 図８はLEDパーツの断面図で、LEDパーツは発光区５２、GaAs基板５３を含む。 GaAs基板５３はn+、p+或いはSI-GaAs基板である。 発光区は厚さ0.1‐0.3μmのGaAs接触層５２１、厚さ0.2−１μmのAlGaInP、上 被覆層（upper cladding layer）５２２、厚さ0.2−１μmのAlGaInP活性層５２ ３、厚さ0.2−１μmのAlGaInP下被覆層（lower cladding layer）５２３、厚さ0 .1μmのp+GaAs接触層（contact layer）５２４、厚さ0.1μmのAlAsエッチング停 止層（etching stop layer）５２５、及びGaAs緩衝層（buffer layer）５２６を 含む。LED発光区５２はｐ／ｉ／ｎ構造で、またこれはｎ／ｉ／ｐ構造でも良い 。n+GaPは粘結層と平面電極の接触だけに用いるため、ミラーライク（mirro-lik e）表面を破壊しない。AlAsをエッチング停止層にするが、AlＸGa１−ＸAs或い はInＸGa１−Ｘlを代わりに使用しても良い。 図９は本考案のLEDパーツを透明ガラス基板に貼り付けるフローチャート図で 、まず先にガラスとLEDウエハを洗浄して、熱蒸着法で金属粘結層をメッキし、 水、空気或いはアルコール中で貼り、ホルダー中に設置して熱処理を行い、ウエ ハペア（wafer pair）上のGaAs仮基板を除去し同時にエッチングして平面型LED パーツを作る。 図１０は本考案のウエハホルダーの断面図である。ウエハホルダー７はステン レスネジ７１、グラファイト上カバー７２、カーボン円柱７３、ウエハペアー７ ４、カーボン片７５、及びグラファイト下チャンバー７６を含む。ウエハ粘結（ wafer bonding）ホルダーは、取り付け具の２つの材料の熱膨張係数の違いを利 用して、２つのウエハに圧力を加えてウエハペアー７４を高温下で溶合させる。 本考案、ホルダーの特色は石英スリーブ（quartz sleeve）の代わりにステンレ スネジを使用し、ステンレスの熱膨張係数はグラファイトの熱膨張係数より大き いため、高温溶合過程で、ステンレス中の作用で軸圧はその物体を挟みこむ。

【０００９】

【考案の効果】

本考案は下記の効果がある。 （１）従来の光を吸収するGaAs等の基板か光を吸収しなく色を有するGaP等の基 板を、容易に入手できコストが安い透明ガラスに換えて光度と色度を改善する。 基板間の光性質が対応しないため、光は基板に到達する前に反射して返ってくる 。 （２）低温の環境下（約３００−４５０℃、約５−１０分間）で熱処理を行い、 粘着のエネルギーを提供するため、発光ダイオード（LED）のpn接合への影響が 小さく、また低温のためお互いの汚染拡散の問題もない。 （３）本考案が使用するウエハホールド７は、図１０の断面図が示すように熱膨 張係数が違う２種類の材料が提供する圧力でLEDパーツと透明基板を貼り付け、 レバーを回すことにより力の大きさを調節する。

【提出日】平成１１年７月２９日（１９９９．７．２９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】 【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は発光ダイオード（LED）に関し、特に透明ガラス或いは石英を永久性 基板にした発光ダイオードに関する。

【０００２】

【従来の技術】

可視発光ダイオードは以前に較べて発光ダイオード（ＬＥＤ）の光度が高まり 、その体積も段々小さくなってきた。 アメリカ特許第5,008,718号及び第5,233,204号の透光層（transparent window layer）構造発光ダイオードは、従来の発光ダイオードの電流クラウディング効 果（crowding effect）を改善し、電流を分散（current spreading）させ、発光 ダイオード（ＬＥＤ）の光度を高める。 その他、アメリカ特許第5,237,581号と第4,570,172号は半導体多層膜反射層（ multilayer reflector）、即ちDBR（Distributed Bragg Reflector）構造の発光 ダイオードで、吸光基板の光を反射して発光ダイオードの光度を高める。 図１は従来の発光ダイオードの断面図で、発光ダイオード１００は半導体基板 １０２と、半導体基板１０２背面の第二オーミック・コンタクト１０１、半導体 基板１０２上に形成した光生産層１０３、及び光生産層１０３上に形成した第一 オーミック・コンタクト１０６を含む。この種の構造の発光ダイオードは電流ク ラウディング効果（crowding effect）で制限を受け、クリチカル・アングル（c ritical angle）と基板の光吸収等の要素のため発光光度が理想的ではない。光 生産層１０３はp区域とn区域を組み合わせてつくり、GaAs基板１０２上に成長さ せる。そのため光生産層１０３材料のラチス定数の大部分とヒ素ガリウム基板１ ０２のラチス定数がマッチし、可視発光ダイオード構造を直接半導体基板１０２ 上につくる。しかしヒ素ガリウムのエネルギー・ギャップ（energy gap）は1.43 eVで、可視光線のエネルギーより小さく、ダイオードの光は非等方向性発光のた め、一部分の発光光線が基板へ入りヒ素ガリウムに吸収される。アメリカ特許第 5,008,718号と第5,233,204号の透光層（transparent window layer）構造発光ダ イオードは射出量を増やして発光量を増やす。図２に示すように発光ダイオード ２００の構造は透光層２０４を図１構造の発光ダイオード１００上に成長させ、 透光層２０４に適合する材料はGaP、GaAsPとAlGaAsなど、エネルギーギャップが AlGaInP光生産区の材料より大きいものである。このような状況下ではクリチカ ル・アングル（critical angle）を増加させ、電流クラウディング効果（crowdi ng effect）を改善させて、発光ダイオードの光度を高めることができる。しか し電性方面では透光層２０４と光生産区２０３の最上層材料がヘテロ接合（hete ro junction）のため、バンド・ギャップ効果（bandgap effect）（△ＥＣと△ ＥＶ）の問題が発生する。また発光ダイオードの順方向バイアス電圧（forward bias voltage）Ｖｆ値が増加して（Ｖｆ定義：発光ダイオードを２０ｍＡの順方 向電流が流れたとき測ることができる電圧値）、結局最後には光度の消耗率が増 加する。 アメリカ特許第5,237,581号と第4,570,172号の多層膜反射層構造の発光ダイオ ード３００の構造は図３に示すように、半導体基板３０２、半導体基板３０２上 の下多層膜反射層３０５、下多層膜反射層３０５上に形成した光生産区３０３、 光生産区３０３上に形成した上多層膜反射層３０４、上多層膜反射層３０４上に 形成した第一オーミック・コンタクト３０６、半導体基板３０２背面に形成した 第二オーミック・コンタクト３０１を含む。

【０００３】 従来の技術では下多層膜反射層３０５は光生産区が吸光基板へ発射した光の９ ０％を反射し、上多層膜反射層３０４は光を発光ダイオードの表面へ導く。この ように吸光基板を採用することにより、吸光基板で吸収される問題を改善して、 同時にクリチカル・アングル（critical angle）が生む光度不良の問題も改善す る。ただし多層膜反射層は多くのヘテロ接合（hetero junction）を有するため 、バンド・ギャップ（△EＣと△EＶ）の効果が増大する。そのため順方向バイア ス電圧Vf値が結果的に増加して、光度の消耗率も増加してしまう。上記のアメリ カ特許第5,237,581号と第4,570,172号のDBR構造は基板方向へ入射した光をDBR構 造で上方へ反射するけれども、DBRはただ垂直方向への光（図３のD１参照）へだ け最高の反射率を発生させ、斜め方向の光線（図３のD２、D３、D４）へはその 反射率は限られる。そのため発光ダイオードの光度の改善には限度があった。ま たDBR構造の製作には薄膜エピタキシャル層（thin film epitaxial layer）成長 のためのコストと製造にも困難があった。アメリカ特許第5376580号の発光ダイ オードはヒ素ガリウム基板をエピタキシャル層（epitaxial layer）用の仮基板 にして、発光ダイオード構造（Confinemen layer/Active layer/Confinement la yer）を成長させ、発光ダイオードを透明な基板上に貼り付けてから、GaAs基板 を除去して基板吸光の問題を完全に解決する。しかし透明基板であるGaPは価格 がとても高く、またGaP本体は橙色であるためLEDの光は橙色の基板に入ると光色 の問題が発生する。またGaPで透明基板をつくり、高温の状態下で熱処理を行う （約600−700℃、1時間以上）必要があるため、LEDのpn接合に悪影響を与える。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案に係わる発光ダイオードは、透明ガラス或いは石英で永久基板をつくり 、粘着層を金属でつくり、LEDパーツをこの透明ガラスに貼り付け、貼り付けた 後エッチングでGaAs基板を除去することで、基板の光吸収、光度、色度の問題と LEDのpn接合が温度に影響される問題を解決し発光光度を上げる。 また本考案の透明ガラス永久基板構造は、LED発光区が上被覆層（upper cladd ing layer）／活性層（active layer）／下被覆層（lower cladding layer）の ダブルヘテロ構造（Double hetero structure）発光区、シングルへテロ構造（S ingle hetero structure）発光区、及びホモ構造（Homostructure）発光区など の従来の発光区に応用することができ、その使用用途を広くする。

【０００５】

【考案を解決するための手段】

本考案に係わる発光ダイオードは、仮基板の上にLEDパーツを成長させ、透明 ガラス或いは石英で永久性基板をつくり、LED発光区及び仮基板（LEDパーツ）を 透明ガラス或いは石英上に貼り付けて製造される。貼り付けたLEDパーツの仮基 板は、機械研磨か化学エッチングで除去し、LED発光区上に２つのオーミック・ コンタクトを形成して発光ダイオード（LED）の光度を増やす。

【０００６】

【考案の実施の形態】

本考案はLEDパーツを仮基板に成長させ、LEDパーツを永久性基板の透明ガラス 上に貼り付ける。そして光を吸収する仮基板を除去して、LEDパーツが発射する 光を基板に吸収されないようにして発光光度を増やす。図８はLEDパーツの実施 例で、図９はLEDパーツを透明ガラス基板へ貼り付ける作業を示す流れ図である 。LEDを塗敷金属の折射性永久チップを貼った後に成長基板を除去することに注 意。 （A）仮基板４２を選んで、仮基板４２上にLED発光区４１を成長させ、LEDパー ツを形成する。 （B）永久性基板４４を選んで、金属粘結層４３を利用して、LEDパーツを永久性 基板４４上に貼りつける。 （C）貼りつけた後の永久性基板４４とLEDパーツの仮基板４２を機械研磨か化学 エッチング剤で除去する。 （D）つくりだした平面型LEDパーツの基板を永久性基板４４にする。 （E）平面型LEDパーツ上にオーミック・コンタクト４１１、４１２を形成する。 （F）もし金属粘結層４３にオーミック・コンタクト４１１と同じベリリウム合 金（AuBe）等の金属を選んで使う場合、平面型LEDパーツ４１を金属粘結層４３ まで化学エッチングし、同時に金属粘結層４３で第一平面電極４１１の代わりに する。

【０００７】 金属反射層４４１はインジウム（In）、スズ（Sn）、アルミニウム（Al）、金 （Au）、白金（Pt）、チタン（Ti）、亜鉛（Zn）或いは銀（Ag）から選び、仮基 板４２はヒ化ガリウム（GaAs）かリン化インジウム（InP）から選ぶ。永久性基 板４４はガラスか石英から選び、金属粘着剤の材料はベリリウム合金（AuBe）、 インジウム（In）、スズ（Sn）、アルミニウム（Al）、金（Au）、白金（Pt）、 亜鉛（Zn）或いは銀（Ag）から選ぶ。またエッチング剤は塩酸と燐酸を組み合わ せてつくる。LEDパーツはp/n接合或いはn/p接合で、LED発光区と基板間に基板が 除去できるようにエッチング停止層（etching stop layer）５２５が設けられ、 エッチング停止層５２５の材料は主に仮基板４２の材料とは違うAlAs、InGaP或 いはAlＸGa１−ＸAs等の抗基板エッチング液である。 （１）LEDパーツ４１、４２をガラス４４或いは石英に貼りつけるとき、ガラス ４４或いは石英をまず先にきれいに洗浄する必要がある。ガラス４４或いは石英 をアセトンに設置して超音波洗浄装置で５分間洗い、ガラス４４または石英の粉 塵を除去してから、９０−１００℃のH２SO４で約１０分間洗浄して、ガラス４ ４上の有機物と重金属を除去する。その後、熱蒸着法か電子銃蒸着法で金属粘結 層４３をメッキし、この金属を粘貼層にする。本考案の実施例中のLEDパーツ詳 細構造は図８に示すとおりである。 （２）LEDパーツを貼るとき、まず先にLEDパーツ表面の汚れを洗浄する必要があ る。LEDパーツをアセトン内に設置し、超音波洗浄装置で５分間洗って粉塵を除 去、その後、稀釈したHFでLEDパーツ表面の酸化層を除去する。 （３）洗浄清潔したLEDパーツと金属粘結層４３の永久性基板４４又は石英を水 、空気或いはアルコール中で貼り合わせる。その後、適当なねじりホルダーで、 LEDパーツと金属粘結層４３のガラス或いは石英をホルダー内に設置する（図４ 参照）。ホルダーの構造は図１０を参照。 （４）ウエハホルダー内のLEDパーツ４１、４２と金属粘結層４３のガラス４４ 或いは石英は約３００−４５０℃の温度で約５‐１０分間熱処理を行ってから自 然冷却させる（図５参照）。 （５）熱処理して貼りつけたLEDパーツと金属粘結層４３のガラス或いは石英は 機械研磨或いは化学エッチング（NH４OH:H２O２）で一時性GaAs基板４２を除去 する（図６を参照）。 （６）選択性エッチングでLEDパーツのp/n型図案、HC1:H３PO４を進め、ｐ型（A l０．３Ga０．７）In０．５P或いはｎ型（Al０．３Ga０．７）In０．５Pまでエ ッチングをする（図７を参照）。 （７）平面電極４１１、４１２で、ｐ型AlGaInP或いはｎ型AlGaInPのオーミック ・コンタクトをつくる。 （８）LEDパーツの透明ガラスの背面に金属反射層４４１をメッキして光度を増 加させる。

【０００８】 図８はLEDパーツの断面図で、LEDパーツは発光区５２、GaAs基板５３を含む。 GaAs基板５３はn+、p+或いはSI-GaAs基板である。 発光区は厚さ0.1‐0.3μmのGaAs接触層５２１、厚さ0.2−１μmのAlGaInP、上 被覆層（upper cladding layer）５２２、厚さ0.2−１μmのAlGaInP活性層５２ ３、厚さ0.2−１μmのAlGaInP下被覆層（lower cladding layer）５２３、厚さ0 .1μmのp+GaAs接触層（contact layer）５２４、厚さ0.1μmのAlAsエッチング停 止層（etching stop layer）５２５、及びGaAs緩衝層（buffer layer）５２６を 含む。LED発光区５２はｐ／ｉ／ｎ構造で、またこれはｎ／ｉ／ｐ構造でも良い 。n+GaPは粘結層と平面電極の接触だけに用いるため、ミラーライク（mirro-lik e）表面を破壊しない。AlAsをエッチング停止層にするが、AlＸGa１−ＸAs或い はInＸGa１−Ｘlを代わりに使用しても良い。 図９は本考案のLEDパーツを透明ガラス基板に貼り付けるフローチャート図で 、まず先にガラスとLEDウエハを洗浄して、熱蒸着法で金属粘結層をメッキし、 水、空気或いはアルコール中で貼り、ホルダー中に設置して熱処理を行い、ウエ ハペア（wafer pair）上のGaAs仮基板を除去し同時にエッチングして平面型LED パーツを作る。 図１０は本考案のウエハホルダーの断面図である。ウエハホルダー７はステン レスネジ７１、グラファイト上カバー７２、カーボン円柱７３、ウエハペアー７ ４、カーボン片７５、及びグラファイト下チャンバー７６を含む。ウエハ粘結（ wafer bonding）ホルダーは、取り付け具の２つの材料の熱膨張係数の違いを利 用して、２つのウエハに圧力を加えてウエハペアー７４を高温下で溶合させる。 本考案、ホルダーの特色は石英スリーブ（quartz sleeve）の代わりにステンレ スネジを使用し、ステンレスの熱膨張係数はグラファイトの熱膨張係数より大き いため、高温溶合過程で、ステンレス中の作用で軸圧はその物体を挟みこむ。

【０００９】

【考案の効果】

本考案は下記の効果がある。 （１）従来の光を吸収するGaAs等の基板か光を吸収しなく色を有するGaP等の基 板を、容易に入手できコストが安い透明ガラスに換えて光度と色度を改善する。 基板間の光性質が対応しないため、光は基板に到達する前に反射して返ってくる 。 （２）低温の環境下（約３００−４５０℃、約５−１０分間）で熱処理を行い、 粘着のエネルギーを提供するため、発光ダイオード（LED）のpn接合への影響が 小さく、また低温のためお互いの汚染拡散の問題もない。 （３）本考案が使用するウエハホールド７は、図１０の断面図が示すように熱膨 張係数が違う２種類の材料が提供する圧力でLEDパーツと透明基板を貼り付け、 レバーを回すことにより力の大きさを調節する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の発光ダイオードの断面図。

【図２】従来の透光層を有する発光ダイオードの断面
図。

【図３】従来の多層膜反射層構造の発光ダイオード。

【図４】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図５】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図６】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図７】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図８】本考案のLEDパーツの断面図。

【図９】LEDパーツを透明ガラス基板に貼り付ける時の
流れ図。

【図１０】ウエハホルダーの断面図。

【符号の説明】

１００ 発光ダイオード １０１ 第二オーミック・コンタクト １０２ 半導体基板 １０３ 光生産層 １０６ 第一オーミック・コンタクト ２００ 発光ダイオード ２０３ 光生産区 ２０４ 透光層 ３００ 発光ダイオード ３０１ 第一オーミック・コンタクト ３０２ 半導体基板 ３０３ 光生産区 ３０４ 上多層膜反射層 ３０５ 下多層膜反射層 ３０６ 第一オーミック・コンタクト ４１ LED発光区 ４１１ 第一平面電極 ４１２ 第二平面電極 ４２ 仮基板 ４３ 金属粘結層 ４４ 永久性基板 ４４１ 金属反射層 ５１ GaP粘結層 ５２ 発光区 ５２１ 上被覆層 ５２２ 活性層 ５２３ 下被覆層 ５２４ 接触層 ５２５ エッチング停止層 ５２６ 緩衝層 ５３ GaAs基板 ６３ 熱蒸着法で金属粘着剤をメッキする ６４ 水中または空気中またはアルコール中で貼り付
ける ６５ ホルダーに入れて熱処理を行う ６６ ウエハペアー上のGaAs基板を除去し、平面型LE
Dパーツをつくる ６７ 透明ガラス基板の背面に金属反射層をメッキす
る ７ ウエハホルダー（wafer holding device） ７１ ステンレスネジ ７２ グラファイト上カバー（graphite upper cove
r） ７３ カーボン円柱 ７４ ウエハペアー（wafer pair） ７５ カーボン片 ７６ グラファイト下チャンバー（graphite lower c
hamber）

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年７月２９日（１９９９．７．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【考案の名称】透明ガラス或いは石英を永久性基板にし
た発光ダイオード

【実用新案登録請求の範囲】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の発光ダイオードの断面図。

【図２】従来の透光層を有する発光ダイオードの断面
図。

【図３】従来の多層膜反射層構造の発光ダイオード。

【図４】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図５】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図６】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図７】LEDパーツを透明ガラスまたは石英基板に貼り
付けて発光ダイオードを作る時の流れ図。

【図８】本考案のLEDパーツの断面図。

【図９】LEDパーツを透明ガラス基板に貼り付ける時の
流れ図。

【図１０】ウエハホルダーの断面図。

【符号の説明】 １００ 発光ダイオード １０１ 第二オーミック・コンタクト １０２ 半導体基板 １０３ 光生産層 １０６ 第一オーミック・コンタクト ２００ 発光ダイオード ２０３ 光生産区 ２０４ 透光層 ３００ 発光ダイオード ３０１ 第一オーミック・コンタクト ３０２ 半導体基板 ３０３ 光生産区 ３０４ 上多層膜反射層 ３０５ 下多層膜反射層 ３０６ 第一オーミック・コンタクト ４１ LED発光区 ４１１ 第一平面電極 ４１２ 第二平面電極 ４２ 仮基板 ４３ 金属粘結層 ４４ 永久性基板 ４４１ 金属反射層 ５１ GaP粘結層 ５２ 発光区 ５２１ 上被覆層 ５２２ 活性層 ５２３ 下被覆層 ５２４ 接触層 ５２５ エッチング停止層 ５２６ 緩衝層 ５３ GaAs基板 ６３ 熱蒸着法で金属粘着剤をメッキする ６４ 水中または空気中またはアルコール中で貼り
付ける ６５ ホルダーに入れて熱処理を行う ６６ ウエハペアー上のGaAs基板を除去し、平面型
LEDパーツをつくる ６７ 透明ガラス基板の背面に金属反射層をメッキ
する ７ ウエハホルダー（wafer holding device） ７１ ステンレスネジ ７２ グラファイト上カバー（graphite upper cov
er） ７３ カーボン円柱 ７４ ウエハペアー（wafer pair） ７５ カーボン片 ７６ グラファイト下チャンバー（graphite lower
chamber）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 陳隆建 台湾 桃園縣八徳市永福四街６号之２ (72)考案者 武東星 台湾 新竹市光復路一段376巷313号 (72)考案者 洪瑞華 台湾 彰化縣和興巷137号 (72)考案者 魏上欽 台湾 台南縣永康郷自強路255巷26弄２号

Claims (16)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本考案において、（Ａ）仮基板を選んで、
   仮基板上にLED発光区を成長させて、（Ｂ）反射鏡を含
   む永久性基板を選んで、金属粘結着剤を利用して、LED
   パーツを永久性基板上に貼りつけ、（Ｃ）貼りつけた後
   の透明ガラス/LEDパーツの仮基板を機械研磨か化学エッ
   チング剤で除去して、（Ｄ）つくりだした平面型LEDパ
   ーツの基板が永久性基板で、（Ｅ）平面型LEDパーツ上
   にオーミック・コンタクトを形成することを特徴とする
   透明ガラス或いは石英を永久性基板にする発光ダイオー
   ドの製法。
2. 【請求項２】金属粘着剤の材料とオーミック・コンタク
   トが同じで、金属粘着剤がオーミック・コンタクトで、
   平面LEDパーツ上に２つのオーミック・コンタクトを形
   成する工程が、LED上のオーミック・コンタクトを化学
   エッチング及び蒸発エッチングにより行うことを特徴と
   する透明ガラス或いは石英を永久性基板にする発光ダイ
   オードの製法。
3. 【請求項３】金属はインジウム（In）、スズ（Sn）、ア
   ルミニウム（Al）、金（Au）、白金（Pt）、チタン（T
   i）、パラジウム（Pd）、ベリリウム合金（AuBe）、ゲ
   ルマニウム合金ニッケル（AuGeNi）或いは銀（Ag）から
   選択することを特徴とする請求項２記載の透明ガラス或
   いは石英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
4. 【請求項４】前記仮基板はGaAs或いはInPから選択する
   ことを特徴とする請求項２記載の透明ガラス或いは石英
   を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
5. 【請求項５】前記永久性基板をケイ素（Si）、ヒ素ガリ
   ウム（GaAs）、酸化アルミニウム（Al2O3）、炭化ケイ
   素（SiC）、ガラス、石英或いはその他の金属から選択
   することを特徴とする請求項２記載の透明ガラス或いは
   石英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
6. 【請求項６】前記化学エッチング剤を塩酸と燐酸でつく
   ることを特徴とする請求項２記載の透明ガラス或いは石
   英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
7. 【請求項７】前記LEDパーツはp/n接合或いはn/p接合で
   あることを特徴とする請求項２記載の透明ガラス或いは
   石英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
8. 【請求項８】前記LEDパーツがエッチング停止層を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の透明ガラス或いは石
   英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
9. 【請求項９】前記エッチング停止層の材料は抗基板エッ
   チング液の材料であることを特徴とする請求項８記載の
   透明ガラス或いは石英を永久性基板にする発光ダイオー
   ドの製法。
10. 【請求項１０】前記エッチング停止層の材料がInＸGaＸ
    P及びAlＸGa１−ＸAs、0.1≦X≦1であることを特徴とす
    る請求項８記載の透明ガラス或いは石英を永久性基板に
    する発光ダイオードの製法。
11. 【請求項１１】金属粘着剤でLEDパーツを永久基板に結
    合する工程が、空気、水或いはアルコール中で金属粘着
    剤によりLEDパーツを永久基板に結合するのを含み、こ
    の基板を結合工具中で熱処理して、優れた接着性を達成
    することを特徴とする請求項１記載の透明ガラス或いは
    石英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
12. 【請求項１２】熱処理をゆっくり温度が上がる石英管内
    で行うことを特徴とする請求項１１記載の透明ガラス或
    いは石英を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
13. 【請求項１３】貼り付ける時のホルダーは、熱処理時の
    ２つの材料の熱膨張係数の違いを利用して、LEDパーツ
    と永久性基板上に単軸圧力を加えて粘結して、このホル
    ダーの主体材料はグラファイトで、ネジの材料は炭素量
    が低く高温に耐え、硬度が高いステンレス材料であるこ
    とを特徴とする請求項１１記載の透明ガラス或いは石英
    を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
14. 【請求項１４】発光ダイオードが、平面LED発光区、透
    明材料の永久性基板、発光区と永久性基板に挟まれた金
    属粘着剤層、発光区上の適当な位置に成長した２つの平
    面電極を含むことを特徴とする透明ガラス或いは石英を
    永久性基板にする発光ダイオードの製法。
15. 【請求項１５】永久性基板にどんな材料を使用してもよ
    いことを特徴とする請求項１４記載のガラス或いは石英
    を永久性基板にする発光ダイオードの製法。
16. 【請求項１６】金属粘着剤をベリリウム合金（AuBe）、
    インジウム（In）、スズ（Sn）、アルミニウム（Al）、
    金（Au）、白金（Pt）、亜鉛（Zn）、チタン（Ti）、パ
    ラジウム（Pd）、ベリリウム合金（AuBe）、ゲルマニウ
    ム合金ニッケル（AuGeNi）、鉛錫（PdSn）合金或いは銀
    （Ag）から選ぶことを特徴とする請求項１４記載の透明
    ガラス或いは石英を永久性基板にする発光ダイオードの
    製法。