KR100408312B1 - 발광장치 및 그 제조방법 - Google Patents

발광장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100408312B1
KR100408312B1 KR10-2002-0069039A KR20020069039A KR100408312B1 KR 100408312 B1 KR100408312 B1 KR 100408312B1 KR 20020069039 A KR20020069039 A KR 20020069039A KR 100408312 B1 KR100408312 B1 KR 100408312B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
substrate
vibration
emitting device
less
Prior art date
Application number
KR10-2002-0069039A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020097091A (ko
Inventor
마쯔바라히데키
카타야마코오지
사에구사아키히코
Original Assignee
스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모덴키고교가부시키가이샤 filed Critical 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Publication of KR20020097091A publication Critical patent/KR20020097091A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100408312B1 publication Critical patent/KR100408312B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/28—Materials of the light emitting region containing only elements of group II and group VI of the periodic system

Abstract

본원 발명은, n형 ZnSe기판(7)상에 발광층(8)과 전극(10)을 형성하는 공정과, 전극베이스(4a)(20a)상에서 In 또는 In합금을 용융시키는 공정과, 용융된 상기 In 또는 In합금상에 직접 상기 n형 ZnSe기판(7)을 얹어놓고, 이 기판(7)에 진동과 압력의 적어도 한쪽을 가하는 공정과, 상기 진동과 압력의 적어도 한쪽을 가한 후에 열처리를 실시하는 공정을 구비한 발광장치의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

발광장치 및 그 제조방법{Light Emitting Device and Method of Manufacturing the Same}
본 발명은, 발광다이오드(LED)를 구비한 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 저코스트고성능의 ZnSe호모에피택셜 LED를 가진 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래부터, 고휘도의 LED의 재료로서, 적색용의 AlGaAs나 GaAsP, 황녹색용의 GaP, 오렌지색이나 황색용의 AlGaInP등이 실용화되어 있다. 이들은 어느것이나 도전성기판상에 형성되는 LED이다.
도 4A에, 상기의 LED를 가진 발광장치(1a)를 표시한다. 도 4A에 표시한 바와 같이, 발광장치(1a)는, 수지(2)와, LED칩(3a)과, 리드프레임(4a),(4b)과, 와이어(5)를 구비한다.
도 4B에, 도 4A의 영역(6)내의 확대도를 표시한다. 이 도 4B에 표시한 바와 같이, LED칩(3a)은, 은페이스트(18)를 개재해서 리드프레임(4a)과 접속된다. LED칩(3a)는, 도전성기판(7a)와, 발광을 발생하는 에피택셜층(8a)와, 제 1전극(10a)와, 제 2전극(17)을 구비한다. 제 1전극(10a)는 와이어(5)를 개재해서 리드프레임(4b)와 접속된다.
상기의 구조를 가진 LED에서는, 저코스트의 양산프로세스가 확립되어 있고, LED 1개당의 코스트는 10엔(円)이하까지 저하하고 있다.
그러나, 청색이나 녹색용 또한 백색용의 재료인 GaInN계 LED에서는, 기판으로서 절연성의 사파이어기판을 사용하고 있으므로써, 도 5A 및 도 5B에 표시한 구조를 채용하고 있다.
즉, 도 5A 및 도 5B에 표시한 바와 같이, LED칩(3b)는, 발광을 일으키는 에피택셜발광층(8b)의 가장 표면에, 제 1과 제 2전극(10a),(17a)을 가진다. 제 2전극(17a)은, 에피택셜발광층(8b)의 표면에 형성된 오목부내에 형성된다. 이 제 2전극(17a)은, 와이어(5b)를 개재해서 리드프레임(4a)과 접속되고, 제 1전극(10a)은 와이어(5a)를 개재해서 리드프레임(4b)에 접속된다. 또, 절연성기판(7b)은, 은페이스트(18)를 개재해서 리드프레임(4a)에 고정된다.
상기와 같은 복잡한 구조에 기인해서, GaInN계의 LED를 가진 발광장치(1b)의 제조코스트는 높고, 그 단가는 상술한 저코스트품에 비해서 수배이상으로 되어있다.
그런데, 청색·녹색용 또한 백색용의 LED의 재료로서 유망한 것으로 ZnSe계 재료가 있다. 본원의 발명자 등은, 도전성이고, 또한 가시영역에서 투명한 n형 ZnSe기판을 사용한 ZnSe계 호모에피택셜구조의 LED의 개발에 몰두해 왔다. 이 구조의 경우, GaInN계의 경우와는 다르고, 기판이 도전성이기 때문에 도 3A 및 도 3B에 표시한 저코스트 LED구조의 채용을 기대할 수 있고, 저가격의 LED를 제조하는것이, 원리적으로 가능하다고 생각된다.
그러나, n형 ZnSe기판속의 캐리어농도가 낮은 경우에 상기 기판에 대하여 저항전극을 형성하자면, 특별한 연구가 필요하게 된다는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 캐리어농도 3×1018㎝-3이상의 n형 ZnSe기판에 대해서는, Ti, Al 등의 재료를 통상의 증착법에 의해 증착해서 열처리를 가하면 용이하게 저항전극을 형성할 수 있으나, 캐리어농도 3×1018㎝-3미만의 n형 ZnSe기판에 대해서는, 통상의 증착법과 열처리의 조합에 의해서는 용이하게 저항전극을 형성할 수 없다는 것을 알았다.
또, 은(Ag)은 ZnSe결정에 대해서 매우 용이하게 확산하고, 비발광중심이라고 호칭되는 결함이 용이하게 형성되는 것이 판명되었다. 결국, ZnSe결정의 고정에 은페이스트를 사용하는 것은, ZnSe결정을 함유하는 LED의 열악화를 촉진하는 것이 염려된다.
이 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 이 발명의 목적은, n형 ZnSe기판속의 캐리어농도가 낮은 경우에 있어서도 저항전극을 형성할 수 있고, 또한 상기와 같은 LED의 열악화를 억제하는데 있다.
도 1A는, 본 발명에 관한 발광장치의 측면도, 도 1B는, 도 1A에 있어서의 영역(6)내를 확대한 단면도
도 2는, 본 발명에 관한 ZnSe호모에피택셜웨이퍼의 단면도
도 3A는, 도 1A에 표시한 발광장치의 변형예의 측면도, 도 3B는 도 3A에 있어서의 영역(6)내를 확대한 단면도
도 4A는, 통상의 LED를 가진 발광장치의 측면도, 도 4B는 도 4A에 있어서의 영역(6)내를 확대한 단면도
도 5A는, GaN계 LED를 구비한 발광장치의 측면도, 도 5B는 도 5A에 있어서의 영역(6)내를 확대한 단면도
<도면의 중요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1a: 발광장치 2: 수지
3, 3a: LED칩 4a: 리드프레임
6: 영역 7: n형 ZnSe결정기판
8: 에피택셜발광층 9: 도전층
10: 전극 11: ZnSe호모에피택셜웨이퍼
12: n형 ZnSe버퍼층 13: n형 클래드층
14: 양자우물활성층 15: p형 클래드층
16: p형 콘택트층
본 발명에 관한 발광장치는, n형 ZnSe기판과, 전극베이스와, 도전층을 구비한다. 도전층은, In 혹은 In합금으로 이루어지고, n형 ZnSe기판을 전극베이스에 고정하는 동시에 n형 ZnSe기판에 대한 저항전극으로서 기능한다. 전극베이스는, 도전성재료에 의해 구성되면 되고, 예를 들면 리드프레임이어도 되고, 절연기판상에 형성된 전극이어도 된다.
본원의 발명자들은, n형 ZnSe기판과 전극베이스를 고정하기 위한 재료에 대해서 예의 검토한 결과, In 혹은 In합금으로 이루어진 도전층을 n형 ZnSe기판과 전극베이스의 고정용 재료로서 사용함으로써, n형 ZnSe기판속의 캐리어농도가 3×1018㎝-3미만으로 낮은 경우에 있어서도 저항접촉을 얻을 수 있다는 것을 알았다. 또, In 혹은 In합금은, 은의 경우와 같이, ZnSe결정속에 확산해서 비발광중심이라고 호칭되는 결함을 형성하는 일도 없다. 따라서, 상기 확산에 기인하는 LED의 열악화도 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 발광장치는, 바람직하게는, ZnSe 호모에피택셜발광다이오드를 포함한다. 이 발광다이오드는, n형 ZnSe기판상에 ZnSe를 모체로하는 혼정(混晶)화합물로 이루어지는 에피택셜발광층을 가진다.
본 발명은, 청색이나 녹색 또한 백색광을 발할 수 있는 ZnSe호모에피택셜발광다이오드를 포함하는 발광장치에 대하여 특히 유용하다.
상기 n형 ZnSe기판속의 캐리어농도는, 바람직하게는, 3×1017㎝-3이상 3×1018㎝-3미만이다.
도전층으로서 In 혹은 In합금을 사용함으로써, 이와 같이 캐리어농도가 낮은 경우라도, 저항전극을 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 발광장치는, 바람직하게는, 3V이하의 전압에 의해 사용된다.그래서, 예를 들면 휴대전화에 짜넣어지는 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트로서 유용하게 된다.
이 발명에 관한 발광장치의 제조방법은, 하기의 각 공정을 구비한다. n형 ZnSe기판상에 에피택셜발광층과 발광층상의 전극을 형성한다. 전극베이스상에서 In 혹은 In합금을 용융시킨다. 용융한 In 혹은 In합금상에 직접 n형 ZnSe기판을 얹어놓고 상기 기판에 진동과 압력의 적어도 한쪽을 가한다. 이 진동과 압력의 적어도 한쪽을 가한후에 열처리를 실시한다.
In이나 In합금의 융점은 155℃정도 이하로 낮고 또한 In등이 금속과의 젖음성도 있고 실온에서 고체로 되기때문에, In등을 도전성의 접착제, 소위 땜납으로서 사용가능하다. 그래서, 본원의 발명자들은, n형 ZnSe기판과 전극베이스간의 접착에 In등을 사용하도록 검토를 행한바, 상술한 바와 같은 본원 발명 특유의 연구를 실시함으로써 In등을 본 발명에 관한 도전성접착제로서 사용할 수 있다는 것을 알았다. 즉, 용융상태의 In등 위에 n형 ZnSe기판을 직접 얹어놓고, 진동과 압력의 적어도 한쪽을 기판에 가함으로써, 200℃정도의 저온으로도 In 등을 ZnSe결정기판속에 확산시킬 수 있고, 그후에 열처리를 가함으로써 공정합금이 형성되어, 저캐리어농도의 ZnSe기판에 대해서도 저항접촉을 얻을 수 있다는 것을 알았다.
상기의 진동은, 바람직하게는 초음파진동이다. 압력은, 바람직하게는 0.544㎫(5.56×10-2㎏/㎟)이상 109㎫(11.1㎏/㎟)미만이다.
또, 상기 진동은, 주파수가 1㎐이상 1000㎐이하의 기계적진동이어도 된다. 이 경우, 압력은 0.217㎫(2.22×10-2㎏/㎟)이상 109㎫(11.1㎏/㎟)미만이고, 진동 및 압력을 동시에 가한다.
진동과 압력을 동시에 가할 경우, 주파수는, 바람직하게는 10㎐이상 300㎐이하이고, 압력은 0.217㎫(2.22×10-2㎏/㎟)이상 10.9㎫(1.11㎏/㎟)이하이다. 더욱 바람직하게는, 상기 주파수는 10㎐이상 60㎐이하이고, 압력은 0.217㎫(2.22×10-2㎏/㎟)이상 5.45㎫(0.555㎏/㎟)이하이다.
이와 같은 진동 및/또는 압력을 n형 ZnSe기판에 가함으로써 상술한 바와 같이 저항접촉을 얻을 수 있었다.
(발명의 실시의 형태)
이하, 도 1A로부터 도 3B를 사용해서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1A는, 본 발명에 관한 ZnSe계 호모에피택셜 LED를 구비한 발광장치(1)의 측면도이다. 도 1B는, 도 1A에 있어서의 영역(6)내를 확대한 단면도이다.
도 1A 및 도 1B에 표시한 바와 같이, 본 발명에 관한 발광장치(1)은, 도 3A 및 도 3B에 표시한 저코스트로 양산가능한 LED칩(3a)를 구비한 발광장치(1a)과 유사한 형상을 가진다. 그 때문에, 저코스트로 양산이 가능한 것으로 생각된다.
도 1A 및 도 1B에 표시한 바와 같이, 본 발명에 관한 LED칩(3)은, n형 ZnSe결정기판(7) 및 에피택셜발광층(8)을 구비하고, In 또는 In합금으로 이루어진 도전층(9)를 개재해서 리드프레임(4a)에 고정되어 있다. 그 이외의 구조에 관해서는, 도 3A 및 도 3B에 표시한 경우와 마찬가지이기 때문에 중복설명은 생략한다.
도 1B에 표시한 도전층(9)는, n형 ZnSe결정기판(7)과 저항접촉하고, 또한 n형 ZnSe결정기판(7)과 리드프레임(4a)를 접착하는 기능을 가진다. 이 도전층(9)를 형성함으로써, n형 ZnSe결정기판(7)의 이면에 도 4A 및 도 4B와 같은 제 2전극(17)을 형성할 필요가 없어진다.
다음에, 상술한 구성을 가진 발광장치(1)의 제조방법에 대해서 설명한다. 우선, 도전성n형 ZnSe기판으로서, 캐리어농도가 3×1017㎝-3이상 3×1018㎝-3미만의 기판을 준비한다. 이 기판상에, 호모에피택셜기술을 사용해서, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법에 의해 도 2에 표시한 바와 같은 발광피크파장이 485㎚인 청색의 발광구조를 형성한다.
도 2에 표시한 바와 같이, 에피택셜발광층(8)은, p형으로 도프된 ZnTe와 ZnSe의 적층초격자구조로 이루어진 p형 콘택트층(16)과, p형으로 도프된 Zn0.85Mg0.15S0.10Se0.90층으로 이루어진 P형 피복층(15)와, ZnSe층과 Zn0.88Cd0.12Se층의 적층구조로 이루어진 양자우물활성층(14)와, n형으로 도프된 Zn0.85Mg0.15S0.10Se0.90층으로 이루어진 n형 피복층(13)을 가진다. 이 에피택셜발광층(8)은, n형 ZnSe버퍼층(12)를 개재해서 n형 ZnSe결정기판(7)위에 형성된다.
상기와 같은 구조를 가진 ZnSe호모에피택셜웨이퍼(11)을 형성한 후, 상기 웨이퍼(11)의 콘택트층(16)위에, Ti/Au로 이루어진 도트형상의 패턴P형 전극을 형성하고, 또 20㎚이하의 두께의 박막전체면에 Au전극을 형성한다. 이들의 전극을 형성한 후에, 웨이퍼(11)로부터 300㎛×300㎛각의 사이즈의 LED칩(3)을 잘라낸다.
다음에, 리드프레임(4a)위에 순수한 In의 박편을 얹고, 리드프레임(4a)를 180℃로 가열해서 In을 용융시킨다. 그위에, LED칩(3)을 직접 얹어놓는다. 또, In이 용융한 상태에서 LED칩(3)의 위쪽에서부터 초음파진동을 가한다. 이에 의해, n형 ZnSe결정기판(7)속에 In을 적당한 정도로 확산시킬 수 있다.
다음에, 와이어본딩을 행하고, 전극(10)과 리드프레임(4b)을 접속하는 금 등으로 이루어진 와이어(5)를 형성한다. 이 상태에서 질소분위기속에 있어서 250℃정도의 온도하에서 열처리를 실시한다. 이에 의해, 도전층(In)(9)와 n형 ZnSe결정기판(7)의 사이에 공정합금을 형성할 수 있고, n형 ZnSe결정기판(7)에 대해 도전층(9)을 저항접촉시킬 수 있다. 그후, 수지몰드를 행하고 수지(2)를 형성한다. 이상의 공정을 거쳐서 도 1A 및 도 1B에 표시한 발광장치(1)이 형성된다.
본원의 발명자는, 어느정도의 캐리어농도의 n형 ZnSe결정기판(7)에 대해 In등으로 이루어진 도전층(9)에 의해서 저항접촉이 얻게되는 지를 확인하기 위하여, 상술한 프로세스에 의해 실제로 다음과 같은 4가지의 발광장치(1)을 제작하였다. 구체적으로는, 캐리어농도가 1×1017/㎤, 3×1017/㎤, 5×1017/㎤, 1×1018/㎤인 4종류의 n형 ZnSe결정기판(7)을 가진 LED칩(3)을 결합한 발광장치(1)을 제작했다. 그리고, 20㎃통전시의 LED의 동작전압을 측정하였던바, 하기의 표 1과 같은 결과를 얻게되었다.
기판의 캐리어농도 1×1017/㎤ 3×1017/㎤ 5×1017/㎤ 1×1018/㎤
LED동작전압(20㎃) 7.5V 2.9V 2.7V 2.7V
상기의 표 1에서 알수있는 바와 같이, n형 ZnSe결정기판(7)속의 캐리어농도가 3×1017㎝-3이상이면, LED의 동작전압은 충분히 낮게(3V이하)되어 있다. 즉, ZnSe결정기판(7)의 이면에 증착전극을 형성하는 일없이, 상기의 용융In에 n형 ZnSe결정기판(7)을 직접 접촉시키는 방법으로 저항접촉을 얻게되는 것을 알게되었다. 본소자는, 모두 실내온도에 의해 안정되게 동작하는 것을 확인하고 있으며, In등으로 이루어진 도전층(9)는 LED칩(3)의 접착제로서의 역할도 충분히 다하고 있다. 또, 은페이스트를 사용하고 있지않기 때문에, 소자의 급속한 열화는 발생하지 않았다.
또, 마찬가지의 실험을 In-Sn합금(Sn10%)으로 행하더라도, 완전히 마찬가지의 결과를 얻게되었다. 이러한 일로, In합금도 사용가능하다고 생각된다. In합금으로서는, In을 50%이상 함유하는 In을 주체로하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
다음에, 본원 발명자는, 상술한 초음파진동이외의 방법으로 저항접촉이 얻어지는지 여부를 확인하기 위하여, 다음과 같은 실험을 실시했다.
도전성n형 ZnSe기판으로서, 캐리어농도 5×1017/㎤의 것을 준비하고, 상술한 경우와 완전히 마찬가지로 에피택셜성장과 디바이스화프로세스를 실시해서 300㎛×300㎛각의 사이즈의 LED칩(3)을 제작했다. 그리고, 상술한 경우와 마찬가지의 방법으로 리드프레임(4a)위에서 In을 용융시켜, 그 위에 n형 ZnSe결정기판(7)을 얹어놓았다.
이 상태에서, 위쪽에서부터 각각, 2g, 5g, 10g, 50g, 100g, 500g, 1㎏의 하중을 가했다. 이중, 1㎏의 하중을 가한 LED칩(3)에 대해서는, LED칩(3)의 끝부분이 파손하였다. 따라서, 나머지의 6종류의 LED칩(3)에 대해서, 와이어본딩을 실시하고, 질소분위기속에서 250℃의 열처리를 실시하고, 마지막으로 수지몰드를 행하였다.
이와 같이 해서 제작된 6종류의 발광장치(1)에 대해서, 20㎃통전시의 LED의 동작전압을 측정하였던바, 하기의 표 2에 표시한 결과를 얻게되었다.
실장시의 하중 2g 5g 10g 50g 100g 500g
동작전압(20㎃) 6.5V 3.0V 2.8V 2.7V 2.7V 2.7V
이 표 2에서 알수 있는 바와 같이, 실장시에 LED칩(3)에 가해지는 하중이 5g이상(가해지는 압력이 0.544㎫: 5.56×10-2㎏/㎟이상)이면, 동작전압은 충분히 낮게(3V이하)되어 있다. 즉, 상기의 용융In에 직접 접촉시키는 방법으로, 초음파진동뿐만 아니라, 단지 하중을 가하는 것만으로, 저항접촉을 얻게되는 것을 알게 되었다.
또한, 하중의 크기에 대해서는, LED칩(3)에 손상이 들어가지 않는 범위이면, 어느정도 크더라도 상관없다. 따라서, 1㎏미만의 하중이면 되는 것으로 생각된다. 즉, 109㎫(11.1㎏/㎟)미만의 압력을 LED칩(3)에 가해도 되는 것으로 생각된다.
또, 본소자의 경우도, 모두 실내온도에서 안정되게 동작하고, In은 LED칩(3)의 접착제로서의 역할을 충분히 다하고 있다. 또, 마찬가지의 실험을, 500㎛×500㎛각의 사이즈의 LED칩(3)으로 실시해도, 거의 마찬가지의 결과를 얻게되었다.
또, 본원 발명자는, 초음파이외의 주파수의 기계적진동과 압력을 조합한 방법에 의해, 저항접촉이 얻어지는지 여부를 확인하기 위하여, 다음과 같은 실험을 실시하였다.
상술한 경우와 마찬가지로, 캐리어농도가 5×1017/㎤의 ZnSe결정기판(7)을 사용해서, 300㎛×300㎛각의 사이즈의 LED칩(3)을 제작했다. 그리고, 상술한 경우와 마찬가지의 방법으로 리드프레임(4a)위에서 In을 용융시켜, 그 위에 LED칩(3)을 얹어놓았다.
이 상태에서, 위쪽에서부터 각각, 1g, 2g, 5g, 10g, 50g, 100g, 500g의 하중을 가하고, 동시에 1㎐, 10㎐, 60㎐, 300㎐, 1000㎐, 2000㎐, 58㎑(초음파진동)의 진동을 기계적으로 부여했다. 또, 와이어본딩을 행하고, 질소분위기속에서 250℃의 열처리를 실시하고, 마지막으로 수지몰드를 실시하였다.
이와 같이 해서 제작된 49개의 발광장치(1)에 대해서, 20㎃통전시의 동작전압을 측정하였던바, 하기의 표 3에 표시한 결과가 얻게되었다.
각 하중·진동조건에서의 동작전압
1g 2g 5g 10g 50g 100g 500g
1㎐ 3.9V 2.8V 2.8V 2.7V 2.8V 2.7V 2.7V
10㎐ 3.6V 2.9V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.8V
60㎐ 3.6V 2.8V 2.7V 2.7V 2.8V 2.7V 2.7V
300㎐ 3.8V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.8V 2.7V
1000㎐ 3.4V 2.7V 2.8V 2.7V 2.7V 2.7V 2.9V
2000㎐ 3.2V 2.7V 2.7V 2.7V 2.8V 2.8V 2.7V
58㎑ 2.9V 2.7V 2.7V 2.7V 2.7V 2.9V 2.8V
상기 표 3에서 알수있는 바와 같이, 기계적 진동과 하중을 동시에 걸게 된 경우에는, 진동의 주파수에 의하지 않고, 하중이 2g이상(가해지는 압력이 0.217㎫:2.22×10-2㎏/㎟이상)이면, 동작전압이 충분히 낮게(3V이하)되어 있고, 저항접촉이 얻어지는 것을 알게되었다.
즉, 상기와 같은 기계적진동으로, In의 표면에 형성되는 자연산화막을 깨뜨릴수 있고, In과 ZnSe결정기판(7)과의 양호한 접속상태가 얻어지며, 이것이, 상술한 바와 같이 저항접촉을 얻게되는 한가지 원인이 된 것으로 추찰된다.
또한, 주파수가 1㎐미만의 진동에 대해서도, 충분한 시간(예를 들면 10초이상)을 걸게되면 저항접촉을 얻을 수 있는 것이 확인되고 있다. 그러나, 이 경우, LED제작을 위한 작업시간이 장시간이 되므로, LED의 양산기술로서는 어울리지 않는다.
계속해서, 완전히 마찬가지의 실험을 다수의 LED에 대해서 실시하고, 진동과 하중을 동시에 가하는 방식에서의, 칩깨어짐등의 불량발생율을 조사했다. 이 실험에서는, 하중을 10g에 고정하고, 가해지는 진동의 주파수를 1㎐, 10㎐, 60㎐, 300㎐, 1000㎐, 2000㎐, 58㎑(초음파진동)로 변화시켜, 각각에서의 칩깨어짐등의불량의 발생율을 카운트하였다. 그 결과를 표 4에 표시한다.
진동주파수에 의한 불량발생율
진동주파수 1㎐ 10㎐ 60㎐ 300㎐ 1000㎐ 2000㎐ 58㎑
불량발생율 1% 0% 2% 1% 1% 8% 13%
상기 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 주파수가 2000㎐를 초과하면, 불량율이 높아진다. 물론, 이 결과는, 2000㎐이상의 기계적진동 및 초음파진동이, 저항접촉을 얻는 기술로서 어울리지 않는다는 것을 의미하는 것은 아니다. 다만, 수율이 양호한 LED의 양산기술로서는, 1㎐∼1000㎐의 범위의 기계적진동과 적절한 하중의 조합이 바람직하다는 것을 표시하고 있다.
상기의 기계적진동에 의한 주파수는, 보다 바람직하게는, 10㎐이상 300㎐이하이며, 하중은, 2g이상 100g(가해지는 압력이 10.9㎫: 1.11㎏/㎟이상)이하이다. 더욱 바람직하게는, 주파수는, 10㎐이상 60㎐이하이며, 하중은, 2g이상 50g(가해지는 압력이 5.45㎫:5.55㎏/㎟이상)이하이다. 이와같이 하중을 적게함으로써, LED칩(3)에의 손상을 경감할 수 있다.
다음에, 도 3A 및 도 3B를 사용해서, 도 1A 및 도 1B에 표시한 발광장치(1)의 변형예에 대해서 설명한다.
상술한 실시의 형태에서는, 리드프레임(4a)위에 LED칩(3)을 실장했을 경우에 대해서 설명하였으나, 도전부재나 도전층위라면, LED칩(3)을 실장가능하다. 구체적으로는, 예를 들면 전극패턴부착기판(프린트기판)의 전극패턴위에 LED칩(3)을 실장해도 된다.
도 3A 및 도 3B에 표시한 바와 같이, 본 변형예에 있어서의 발광장치(1)은, 소위 표면실장형이며, LED칩(3)과, 절연성재료로 이루어진 절연성기판(19)과, 이 절연성기판(19)위에 형성된 패턴전극(20a),(20b)와, 투명수지(21)을 구비한다.
절연성기판(19)로서는, 고내열성수지(예를 들면 BT레진 등)을 사용한 유리에폭시기판이나, 방열성에 뛰어난 세라믹(예를 들면 AIN 등)을 사용한 박판기판등을 들 수 있다. 패턴전극(20a),(20b)는, 유리에폭시기판의 경우에는, Au/Ni/Cu구조의 것을 사용할 수 있고, 세라믹기판의 경우에는 Au/Ni/W구조의 것을 사용할 수 있다.
패턴전극(20a)위에, In 또는 In합금으로 이루어진 도전층(9)를 개재해서 LED00..칩(3)을 고정한다. 고정방법에 대해서는, 리드프레임의 경우와 마찬가지이다. 그후, 와이어본딩 및 수지몰드(바람직하게는 트랜스퍼몰드법에 의한 수지실링)를 실시하면, 도 3A에 표시한 발광장치(1)이 완성된다.
도 3A에 표시한 타입의 발광장치(1)도, 대단히 양산성에 뛰어나고, 저코스트로 칩부품타입의 발광장치를 얻게된다. 또한, 도 3A에서는 .절연성기판(19)위에 1개의 LED칩(3)을 실장하는 경우의 발광장치(1)을 표시했으나, 절연성기판(19)위에 복수의 LED칩(3)을 실장해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 통상적인 증착법으로 저항접촉을 취할 수 없는 캐리어농도가 3×108㎝-3미만의 n형 ZnSe기판에 대해서도, 저항접촉을취할 수 있고, 또 확산에 의한 특성열화가 염려되는 Ag를 사용할 필요도 없어진다. 그 결과, 고휘도, 저동작전압이며 또한 소자의 급속열화도 억제가능한 LED를 가진 발광장치를 얻을 수 있다.
또, In 등의 금속의 융점이상의 온도에서 n형 ZnSe기판에 소정이상의 압력이나 진동을 가하는 것만으로 되기때문에, 통상적인 저코스트프로세스에 대단히 가까운 형태로 발광장치를 양산할 수 있다.

Claims (6)

  1. n형 ZnSe기판(7)상에 발광층(8)과 전극(10)을 형성하는 공정과,
    전극베이스(4a),(20a)상에서 In 또는 In합금을 용융시키는 공정과,
    용융된 상기 In 또는 In합금상에 직접 상기 n형 ZnSe기판(7)을 얹어놓고, 이 기판(7)에 진동과 압력의 적어도 한쪽을 가하는 공정과,
    상기 진동과 압력의 적어도 한쪽을 가한후에 열처리를 실시하는 공정을 구비한 발광장치의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 진동은 초음파진동인 발광장치의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 압력은 0.544㎫이상 109㎫미만인 발광장치의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 진동은, 주파수가 1㎐이상 1000㎐이하의 기계적 진동을 포함하고,
    상기 압력은 0.217㎫이상 109㎫미만이며,
    상기 진동 및 압력을 동시에 가하는 발광장치의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 주파수는 10㎐이상 300㎐이하이며,
    상기 압력은 0.217㎫이상 10.9㎫이하인 발광장치의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 주파수는 10㎐이상 60㎐이하이며,
    상기 압력은 0.217㎫이상 5.45㎫이하인 발광장치의 제조방법.
KR10-2002-0069039A 1999-05-13 2002-11-08 발광장치 및 그 제조방법 KR100408312B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13292499 1999-05-13
JPJP-P-1999-00132924 1999-05-13
JP2000112012A JP2001028459A (ja) 1999-05-13 2000-04-13 発光装置およびその製造方法
JPJP-P-2000-00112012 2000-04-13

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000025571A Division KR20010014905A (ko) 1999-05-13 2000-05-13 발광장치 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020097091A KR20020097091A (ko) 2002-12-31
KR100408312B1 true KR100408312B1 (ko) 2003-12-01

Family

ID=26467390

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000025571A KR20010014905A (ko) 1999-05-13 2000-05-13 발광장치 및 그 제조방법
KR10-2002-0069039A KR100408312B1 (ko) 1999-05-13 2002-11-08 발광장치 및 그 제조방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000025571A KR20010014905A (ko) 1999-05-13 2000-05-13 발광장치 및 그 제조방법

Country Status (7)

Country Link
US (2) US6465273B1 (ko)
EP (1) EP1052706A2 (ko)
JP (1) JP2001028459A (ko)
KR (2) KR20010014905A (ko)
CN (1) CN1168153C (ko)
HK (1) HK1030678A1 (ko)
TW (1) TW448583B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002031865A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-18 Emcore Corporation Method of making an electrode
JP2002299699A (ja) 2001-03-30 2002-10-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置およびその製造方法
JP4085953B2 (ja) * 2003-10-22 2008-05-14 住友電気工業株式会社 半導体光素子
KR100727605B1 (ko) * 2005-12-20 2007-06-14 서울반도체 주식회사 고효율 발광소자
KR200455042Y1 (ko) * 2009-02-14 2011-08-11 한국철도공사 철도차량의 윤축베어링 인발기
JP5359662B2 (ja) * 2009-08-03 2013-12-04 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
US8080436B2 (en) * 2009-07-30 2011-12-20 Nichia Corporation Light emitting device and method of manufacturing the light emitting device
TWI453844B (zh) * 2010-03-12 2014-09-21 矽品精密工業股份有限公司 四方平面無導腳半導體封裝件及其製法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1234525A (en) * 1917-02-28 1917-07-24 Aspinwall Mfg Company Fertilizer attachment for planting-machines.
US3161981A (en) * 1961-12-18 1964-12-22 Frank J Luketa Lines for trawl nets
US4347655A (en) * 1978-09-28 1982-09-07 Optical Information Systems, Inc. Mounting arrangement for semiconductor optoelectronic devices
FR2618706B1 (fr) * 1987-07-29 1989-12-22 Recoules & Fils Ets Dispositif de percage et rivetage
US5221984A (en) * 1989-09-18 1993-06-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical data transmission device with parallel channel paths for arrayed optical elements
JPH03161981A (ja) 1989-11-21 1991-07-11 Toshiba Corp 半導体装置と２―６族化合物半導体結晶層の製造方法
DE4024863A1 (de) * 1990-08-04 1992-02-06 Werner & Pfleiderer Verfahren zur temperaturmessung des mischgutes in einer mischkammer eines kneters
AU8873691A (en) * 1990-10-09 1992-04-28 Autotrol Corporation Improved apparatus and method for transmitting text data directly to a facsimile machine
US5226053A (en) * 1991-12-27 1993-07-06 At&T Bell Laboratories Light emitting diode
EP1035429B1 (en) * 1992-03-17 2006-01-25 Sony Corporation Photographic film printing
JP3221073B2 (ja) 1992-06-19 2001-10-22 ソニー株式会社 発光素子
US5660461A (en) * 1994-12-08 1997-08-26 Quantum Devices, Inc. Arrays of optoelectronic devices and method of making same
US5962133A (en) * 1995-06-20 1999-10-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solder, electronic component mounted by soldering, and electronic circuit board
TW365071B (en) * 1996-09-09 1999-07-21 Toshiba Corp Semiconductor light emitting diode and method for manufacturing the same
JP3161981B2 (ja) 1996-09-27 2001-04-25 日石三菱株式会社 廃油混合型液体燃料燃焼用ノズル及び燃焼方法
JPH11135883A (ja) * 1997-10-28 1999-05-21 Sony Corp 半導体発光素子およびその製造方法
US6204094B1 (en) * 1998-02-04 2001-03-20 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for populating an adhesive sheet with particles
JP3637228B2 (ja) * 1999-02-09 2005-04-13 住友電気工業株式会社 光送受信モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN1168153C (zh) 2004-09-22
TW448583B (en) 2001-08-01
KR20010014905A (ko) 2001-02-26
US6465273B1 (en) 2002-10-15
HK1030678A1 (en) 2001-05-11
US20040214363A1 (en) 2004-10-28
CN1274177A (zh) 2000-11-22
KR20020097091A (ko) 2002-12-31
EP1052706A2 (en) 2000-11-15
JP2001028459A (ja) 2001-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8932885B2 (en) Method of making a multilayer structure
CN104022216B (zh) 发光装置
JP3130292B2 (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
US7928462B2 (en) Light emitting device having vertical structure, package thereof and method for manufacturing the same
JP4632690B2 (ja) 半導体発光装置とその製造方法
US8349629B2 (en) Semiconductor light-emitting element and method of manufacturing same
JP4459433B2 (ja) 発光素子の製造方法
US9443903B2 (en) Low temperature high strength metal stack for die attachment
US20050194605A1 (en) Flip-chip light emitting diode device without sub-mount
KR20030019580A (ko) 화상 표시 장치 및 화상 표시 장치의 제조 방법
JPH0864872A (ja) 半導体発光素子、およびその製造方法
JP3476611B2 (ja) 多色発光素子及びそれを用いた表示装置
KR100408312B1 (ko) 발광장치 및 그 제조방법
JP2001223391A (ja) 発光ダイオードの形成方法
JP3685633B2 (ja) チップ型発光素子およびその製造方法
JPH11220167A (ja) 半導体発光装置及びその製造方法
JP3235470B2 (ja) 光半導体装置及びそれを用いた発光装置
KR100407773B1 (ko) ＧａＮ 발광 소자 및 그 패키지
KR101115533B1 (ko) 플립칩 구조의 발광 소자 및 이의 제조 방법
CN114256399A (zh) 一种红光led组件、显示面板及制备方法
US20060157859A1 (en) Led packaging method and package structure
KR100762093B1 (ko) 수직형 발광 소자 및 그 패키지 제조방법
WO2013116086A1 (en) Low temperature high strength metal stack for die attachment

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee