JP4963950B2 - 半導体発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記所定の基板上に形成された反射層と、
前記反射層上に形成された当該反射層よりも薄い膜厚のTiにより形成されたTiコート層と、
半導体発光素子とを有し、
前記反射層は、前記半導体発光素子から出射された光に対する反射面としての機能を有している、ことを特徴とする半導体発光装置である。
(b)前記絶縁膜上に、TiまたはTi−Ni合金を材料とした密着層を形成する工程と、
(c)前記密着層上に、NiまたはPtまたはPdを材料としたバリアメタル層を形成する工程と、
(d)前記バリアメタル層上に、AgまたはAlまたはAg合金を材料とした反射層を形成する工程と、
(e)前記反射層上に、当該反射層よりも薄い膜厚のTiにより形成されたTiコート層を形成する工程と、
(f)半導体発光素子を取付ける工程と、
を有していることを特徴とする半導体発光装置の製造方法である。
(a−1)シリコン基板に異方性エッチングを行うことにより、(100)面の底面と4つの(111)面の傾斜側面からなるホーンを形成する工程と、
(a−2)前記ホーンが形成されたシリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、
を有していることを特徴としている。
前記所定の基板上に形成された反射層と、
前記反射層上に形成された当該反射層よりも薄い膜厚のTiにより形成されたTiコート層と、
半導体発光素子とを有し、
前記反射層は、前記半導体発光素子から出射された光に対する反射面としての機能を有しており、反射層上には当該反射層よりも薄い膜厚のTiにより形成されたTiコート層が形成されていることにより、新たな設備を導入したりすることなく、硫化や熱などによる反射層の反射率の低下を防止し、かつ半導体発光素子と反射層との接合性を変化させずに(すなわち、フォトリソグラフィープロセス,エッチング工程などの工程を追加することなく、例えば、裏面電極を有する半導体発光素子をTiコート層に直接ダイボンディングするなどして)、半導体発光素子を取付けることができる。
前記所定の基板3a上に形成された反射層3eと、
前記反射層3e上に形成された当該反射層3eよりも薄い膜厚のTiコート層3fと、
半導体発光素子4(例えばLEDチップ等)とを有し、
前記反射層3eは、半導体発光素子4から出射された光に対する反射面としての機能を有している。
前記所定の基板3aの表面に形成された絶縁膜(例えば酸化シリコン膜)3bと、
前記絶縁膜3b上に形成された密着層3cと、
前記密着層3c上に形成されたバリアメタル層3dと、
前記バリアメタル層3d上に形成された反射層3eと、
前記反射層3e上に形成された当該反射層3eよりも薄い膜厚のTiコート層3fと、
半導体発光素子4とを有し、
前記反射層3eは、半導体発光素子4から出射された光に対する反射面としての機能を有している。
(a)所定の基板(例えばシリコン基板)3aの表面に絶縁膜(例えば酸化シリコン膜)3bを形成する工程と、
(b)前記絶縁膜3b上にTiまたはTi−Ni合金を材料とした密着層3cを形成する工程と、
(c)前記密着層3c上にNiまたはPtまたはPdを材料としたバリアメタル層3dを形成する工程と、
(d)前記バリアメタル層3d上にAgまたはAlまたはAg合金を材料とした反射層3eを形成する工程と、
(e)前記反射層3e上にTiコート層3fを形成する工程と、
(f)半導体発光素子4を取付ける工程(より具体的には、例えば、Tiコート層3fおよび反射層3eに半導体発光素子4を電気的に接続する工程)と、
によって作製することができる。
(a−1)シリコン基板3aに異方性エッチングを行うことにより、(100)面の底面と4つの(111)面の傾斜側面からなるホーンを形成する工程と、
(a−2)前記ホーンが形成されたシリコン基板3aの表面に絶縁膜3bを形成する工程と、
を含むものにすることができる。
(a−1)シリコン基板3aに異方性エッチングを行うことにより、(100)面の底面と4つの(111)面の傾斜側面からなるホーンを形成する工程と、
(a−2)前記ホーンの傾斜側面を等方性エッチングして該ホーンの角度に丸みを持たせる工程と、
(a−3)前記ホーンが形成されたシリコン基板3aの表面に絶縁膜3bを形成する工程と、
を含むものにすることができる。
(1)Ag,Ag合金,Al等の反射層表面にTiコート層を成膜することで、耐酸化性、耐硫化性、耐熱性が向上する。
(2)Tiコート層の厚さを薄い膜厚の範囲で適切に制御することにより、金属膜(反射層)の初期反射率はTiコート層を設けても殆ど変化しない。
(3)Tiコート層の成膜は、上記反射層の成膜装置で可能であり、新たな設備導入の必要がない。
(4)Tiコート層を成膜しても導電性に変化なく、半導体発光素子との接合性も変化しないので、工程を追加することなく半導体発光素子をダイボンディングすることが可能である。
サンプルB Ag−Bi−Nd 合金膜 (Bi原子%=0.14)
サンプルC Ti/Ag−Bi−Nd 合金膜 (Bi原子%=0.14、Ti膜厚:0.05μm)
サンプルD Ti/Ag−Bi−Nd 合金膜 (Bi原子%=0.22、Ti膜厚:0.05μm)
サンプルE Ti/Ag−Bi−Nd 合金膜 (Bi原子%=0.24、Ti膜厚:0.05μm)
上記5種類をそれぞれ成膜したサンプルの初期垂直反射率をn&kアナライザを用いて測定した。
Ti(厚さ0.1μm)/Ni(厚さ0.5μm)/Ag−Bi−Nd(厚さ0.1μm)
そして上記の膜の上にAg−Sn−Cuの鉛フリーハンダをポッティングした後、リフロー炉を用いて鉛フリーハンダを溶かし、この時、鉛フリーハンダがバリア層であるNiに対してどのくらいの深さまで拡散したかを二次イオン質量分析計(SIMS)によって観察した。
図19に上記金属膜の反射率を表したグラフを示す。図19に示すように、Niが0.1μmと0.5μmとでは反射率がほとんど変わらないが、2μmの場合反射率が低下することが判った。
図20に上記サンプルの垂直反射率を表したグラフを示す。比較のために、純Agの垂直反射率のデータも示す。図20に示すように、アルゴン圧力が0.2Paの場合、形成された膜は純Agとほぼ同様の反射率であった。また、アルゴン圧力が1Paであっても、400nm以下の反射率は低下するが、波長450nm〜1000nmの範囲であれば反射率が90%以上であり、反射幕として使用可能であることが判る。よって好ましいNi成膜時のアルゴン圧力の範囲は0.2〜1Paである。
Ti(0.05μm)/Ni(0.5μm)/Ag−Bi−Nd(0.1μm)
Ti層成膜時の雰囲気圧力が0.5Paの場合は金属膜に剥離が生じたが、1Paでは剥離しなかった。
3b 絶縁膜
3c 密着層
3d バリアメタル層
3e 反射層
3f Tiコート層
4 半導体発光素子
22 ホーン
Claims (7)
- 所定の基板と、
前記所定の基板上に形成された反射層と、
前記反射層上に形成された当該反射層よりも薄い膜厚のTiにより形成されたTiコート層と、
半導体発光素子とを有し、
前記反射層は、前記半導体発光素子から出射された光に対する反射面としての機能を有している、ことを特徴とする半導体発光装置。 - 請求項1記載の半導体発光装置において、前記反射層は、AgまたはAlまたはAg合金により形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項2記載の半導体発光装置において、前記Ag合金は、Bi,Au,Pd,Cu,Pt,Ndの中の少なくとも1種を含有する合金であることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の半導体発光装置において、前記Tiコート層は、厚さが0.35nm〜2nmであることを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項1記載の半導体発光装置において、前記所定の基板の表面には絶縁膜が形成され、該絶縁膜と前記反射層との間には、前記絶縁膜と前記絶縁膜の上方に形成される層との密着性を図るための密着層が形成され、前記密着層は、TiまたはTi合金により形成されていることを特徴とする半導体発光装置。
- (a)シリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、
(b)前記絶縁膜上に、TiまたはTi−Ni合金を材料とした密着層を形成する工程と、
(c)前記密着層上に、NiまたはPtまたはPdを材料としたバリアメタル層を形成する工程と、
(d)前記バリアメタル層上に、AgまたはAlまたはAg合金を材料とした反射層を形成する工程と、
(e)前記反射層上に、当該反射層よりも薄い膜厚のTiにより形成されたTiコート層を形成する工程と、
(f)半導体発光素子を取付ける工程と、
を有していることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 - 請求項6記載の半導体発光装置の製造方法において、前記工程(a)は、
(a−1)シリコン基板に異方性エッチングを行うことにより、(100)面の底面と4つの(111)面の傾斜側面からなるホーンを形成する工程と、
(a−2)前記ホーンが形成されたシリコン基板表面に絶縁膜を形成する工程と、
を有していることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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