KR20120015337A - Ｌｅｄ에서 사용하기 위한 재방출 반도체 캐리어 디바이스 및 제조 방법 - Google Patents

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KR20120015337A
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캐서린 에이 레더데일
마이클 에이 하세
토마스 제이 밀러
샤오꾸앙 쑨
자오후이 양
토드 에이 발렌
에이미 에스 반스
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

LED에서 사용하기 위한 RSC(re-emitting semiconductor construction)와, 관련 디바이스, 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 제조 방법은 반도체 기판을 제조하는 단계, 기판의 제1 측면 상에 반도체층 적층물을 형성하는 단계, 캐리어 윈도우를 적층물에 부착하는 단계, 및 부착하는 단계 후에 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 적층물은 제1 파장 λ1의 광을 제2 파장 λ2의 가시광으로 변환하도록 구성된 활성 영역을 포함하고, 활성 영역은 적어도 제1 전위 우물을 포함한다. 적층물이 기판과 제2 파장 λ2에 투명한 캐리어 윈도우 사이에 배치되도록 부착하는 단계가 수행된다. 캐리어 윈도우는 또한 적층물의 횡방향 치수보다 큰 횡방향 치수를 가질 수 있다. 캐리어 윈도우 및 적층물을 포함하는 RSC 캐리어 디바이스를 제공하기 위해 제거하는 단계가 수행된다.

Description

ＬＥＤ에서 사용하기 위한 재방출 반도체 캐리어 디바이스 및 제조 방법{Re-Emitting Semiconductor Carrier Devices For Use With LEDs and Methods of Manufacture}
관련 출원
본 출원은 하기의 미국 특허 출원(참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨)에 관한 것이다: 발명의 명칭이 "향상된 추출 효율을 갖는 재방출 반도체 구조체(Re-Emitting Semiconductor Construction With Enhanced Extraction Efficiency)"인 미국 특허 출원 제61/175,640호(대리인 사건 번호 64759US002), 및 발명의 명칭이 "인듐 공핍 메커니즘을 이용하여 인듐-함유 기판 상에 성장된 반도체 디바이스(Semiconductor Devices Grown on Indium-Containing Substrates Utilizing Indium Depletion Mechanisms)"인 미국 특허 출원 제61/175,632호(대리인 사건 번호 65434US002).
본 발명은 일반적으로 고체 상태 반도체 광원 및 관련 디바이스, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
매우 다양한 반도체 디바이스, 및 반도체 디바이스 제조 방법이 공지되어 있다. 이들 디바이스 중 일부는 가시광 또는 근가시광(예를 들어, 자외선광 또는 근적외선광)과 같은 광을 방출하도록 설계되어 있다. 일례는 발광 다이오드(LED) 및 레이저 다이오드를 포함한다. 다른 일례는 RSC(re-emitting semiconductor construction, 재방출 반도체 구조체)이다.
LED와 달리, RSC는 광을 방출하기 위해 외부 전자 회로로부터의 전기 구동 전류를 필요로 하지 않는다. 그 대신에, RSC는 RSC의 활성 영역에서 제1 파장 λ1의 광을 흡수함으로써 전자-정공 쌍을 발생한다. 이들 전자와 정공은 이어서 활성 영역 내의 전위 우물에서 재결합하여 제1 파장 λ1과 상이한 제2 파장 λ2의 광을 방출하고, 선택적으로 전위 우물의 수 및 그의 설계 특징에 따라 또다른 파장 λ2, λ3, 및 기타의 광을 방출한다. 제1 파장 λ1의 개시용 방사선(initiating radiation) 또는 "펌프 광(pump light)"은 전형적으로 RSC에 결합된 청색 또는 자외선 방출 LED에 의해 제공된다. 예시적인 RSC 디바이스, 그 구성 방법, 그리고 관련 디바이스 및 방법이, 예를 들어, 미국 특허 제7,402,831호(Miller 등), 미국 특허 출원 공개 US 2007/0284565(Leatherdale 등) 및 US 2007/0290190(Haase 등), PCT 공개 WO 2009/048704(Kelley 등), 그리고 2008년 6월 26일자로 출원된, 발명의 명칭이 "반도체 광 변환 구조체(Semiconductor Light Converting Construction)"인 계류 중의 미국 출원 제61/075,918호(대리인 사건 번호 64395US002)(이들 모두는 참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨)에서 찾아볼 수 있다.
본 명세서에서 특정의 파장의 광을 언급할 때, 특정의 파장에서 피크 파장을 갖는 스펙트럼을 가지는 광을 말한다는 것을 잘 알 것이다.
일종의 RSC인 것으로 간주될 수 있는 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser, 수직 공진형 표면 방출 레이저)는 광을 방출하도록 설계된 반도체 디바이스의 다른 일례이다. VCSEL은 질소를 포함하는 III-V족 펌프 광원과 같은 펌프 광원에 의해 방출된 제1 파장 광의 적어도 일부분을 제2 파장의 적어도 부분 간섭성 광(partially coherent light)으로 변환한다. VCSEL은 제2 파장의 광을 위한 광학 공동(optical cavity)을 형성하는 제1 및 제2 미러를 포함한다. 제1 미러는 제2 파장에서 실질적으로 반사성이며 제1 다층 적층물(multilayer stack)을 포함한다. 제2 미러는 제1 파장에서 실질적으로 투과성이며 제2 파장에서 부분 반사성 및 부분 투과성이다. 제2 미러는 제2 다층 적층물을 포함한다. VCSEL은, 제1 미러와 제2 미러 사이에 배치되며 제1 파장 광의 적어도 일부를 제2 파장 광으로 변환하는 반도체 다층 적층물을 추가로 포함한다. 반도체 다층 적층물은 Cd(Mg)ZnSe 합금을 포함하는 양자 우물(quantum well)을 포함한다. 2008년 9월 4일자로 출원된, 발명의 명칭이 "다이오드-펌프형 광원(Diode-Pumped Light Source) 인"계류 중인 미국 특허 출원 제61/094,270호(대리인 사건 번호 64116US002)(참조 문헌으로서 본 명세서에 포함됨)를 참조한다.
결론
RSC는 전형적으로, 도 1의 플로우차트에 개략적으로 기술되고 도 2a 내지 도 2f의 개략 측면도에 도시된 공정을 사용하여, 제조되고 LED와 결합될 수 있다. 이 공정에서, RSC는, 에피택셜 성장 기법을 사용하여 웨이퍼 형태로 반도체 기판(212) 상부에 RSC를 형성하는 일련의 반도체층(210) 또는 반도체층의 적층물(210)을 성장시킴으로써, 웨이퍼 형태로 제조된다. 그와 같이 제조된 RSC 웨이퍼(214)는 이어서 LED 디바이스를 포함하도록 처리된 LED 웨이퍼(216)에 부착된다. 부착 절차에서, RSC를 형성하는 반도체 적층물(210)은 LED 웨이퍼(216) 쪽으로 배향되고, 반도체 기판(212)은 LED 웨이퍼로부터 먼쪽으로 배향된다. 반도체 기판(212)은, 전형적으로 가시광 및 근가시광에 불투명하기 때문에, RSC(210)를 노출시키고 RSC(210)와 LED 웨이퍼(216) 사이의 접합을 그대로 놔두는 에칭에 의해 구조체로부터 제거된다. 어떤 경우에, RSC(210)의 노출된 표면의 적어도 일부가 RSC 내에서 발생된 장파장 광(long wavelength light)의 추출 효율을 향상시키기 위해 표면 텍스처(도 1 또는 도 2에 도시되지 않음)를 구비하고 있다. 얻어진 웨이퍼(218)는 이어서, 예를 들어, 웨이퍼 톱(wafer saw)을 사용하여 세분되거나 절단되어 개별 LED/RSC 디바이스(220)를 생성한다.
도 1 및 도 2의 방법은 그와 연관된 몇가지 단점을 가진다. 이들 단점 중 일부는 실제적인 상업-관련 고려사항을 포함하고 있다. 예를 들어, LED 및 RSC가 상이한 업체에 의해 제조되는 경우, 실제적인 관점에서 볼 때 RSC 웨이퍼를 LED 웨이퍼에 부착한 후에 일어나는 공정 단계 - 기판 제거 단계 및 표면 텍스처링 단계 등 - 가 LED 제조업체에 의해 수행될 필요가 있을 수 있다. 이들 공정 단계가 RSC에 관한 것이지만 아마도 RSC를 최소한으로 알고 있고 RSC의 설계 상세를 최소한으로 제어하고 있는 업체(LED 제조업체)에 의해 수행되는 한, 이것은 비효율적이고 및/또는 바람직하지 않다. 게다가, 증가된 제조 시간, 바람직하지 않은 처리 부산물, 장비 또는 설비 제한, 수율 고려사항 등의 이유로 인해, 부가의 공정 단계를 LED 제조업체가 수행하는 것이 바람직하지 않을 수 있다.
따라서, 본 출원은, 그 중에서도, RSC를 제조하고 RSC를 전계발광 디바이스(LED, 레이저 다이오드, 기타 등등)와 결합시키는 대안의 방법을 개시하고 있다. 한가지 이러한 제조 방법은 반도체 기판을 제공하는 단계, 기판의 제1 측면 상에 반도체층 적층물을 형성하는 단계, 캐리어 윈도우(carrier window)를 적층물에 부착하는 단계, 및 부착하는 단계 후에 기판을 제거하는 단계를 포함한다. 적층물은 제1 파장 λ1의 광을 제2 파장 λ2의 가시광으로 변환하도록 구성된 활성 영역을 포함하고, 활성 영역은 적어도 제1 전위 우물을 포함한다. 적층물이 기판과 제2 파장 λ2에 투명한 캐리어 윈도우 사이에 배치되도록 부착하는 단계가 수행된다. 캐리어 윈도우는 또한 적층물의 횡방향 치수보다 큰 횡방향 치수를 가질 수 있다. 캐리어 윈도우 및 적층물을 포함하는 RSC 캐리어 디바이스를 제공하기 위해 제거하는 단계가 수행된다. 이 방법은 또한 부착하는 단계 이전에 반도체층 적층물에 추출 특징부(extraction feature)를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 이 경우에 부착하는 단계는 캐리어 윈도우를 추출 특징부에 근접하여 반도체 적층물에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법에 의해 제조된 RSC 캐리어 디바이스는, 웨이퍼 형태로 되어 있든 보다 작은 플레이트릿(platelet) 형태로 다이싱되어 있든 간에, 원하는 경우, RSC 성장 기판을 제거하는 추가의 처리를 필요로 하지 않고, LED 웨이퍼 또는 LED 다이에 각각 부착될 수 있는데, 그 이유는 RSC 성장 기판이 이제는 RSC 디바이스에 존재하지 않기 때문이다. RSC 캐리어 디바이스가 플레이트릿 형태로 되어 있는 경우, LED 제조업체와 같은 사용자는 픽앤플레이스(pick-and-place) 제조 기술을 이용할 수 있고, 개개의 LED/RSC 디바이스의 향상된 수율 및 성능을 달성하기 위해 RSC 플레이트릿 및 LED 다이의 특성을 개별적으로 정합시킬 수 있다.
본 출원은 또한 LED에서 사용하기 위한 RSC(re-emitting semiconductor construction, 재방출 반도체 구조체) 캐리어 디바이스를 개시하고 있다. 이러한 디바이스는 에피택셜 성장에 의해 기판 상에 형성된 반도체층 적층물, 및 적층물에 부착된 캐리어 윈도우를 포함할 수 있다. 적층물은 바람직하게는 RSC이거나 이를 포함하고, 제1 파장 λ1의 광을 제2 파장 λ2의 가시광으로 변환하도록 구성되어 있다. 캐리어 윈도우는 바람직하게는 제2 파장 λ2의 광을 실질적으로 투과시킨다. 적층물이 더 이상 성장 기판에 의해 지지되지 않고, 제1 전위 우물 및 제1 전위 우물에 가깝게 인접하고 제1 전위 우물의 천이 에너지보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 제1 흡수층을 포함할 수 있다.
관련 방법, 시스템 및 물품이 또한 논의된다.
본 출원의 이들 태양 및 다른 태양이 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기 개요는 청구된 요지에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며, 그 요지는 절차의 수행 동안 보정될 수 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 RSC 디바이스를 제조하고 이를 LED 디바이스와 결합시키는 공정의 플로우차트.
도 2a 내지 도 2f는 도 1의 공정에서 구현되는 RSC 디바이스, LED 디바이스, 및 LED/RSC 디바이스의 개략 측면도.
도 3은 RSC 디바이스를 제조하고 이를 LED 디바이스와 결합시키는 몇가지 대안의 공정을 나타낸 플로우차트.
도 4는 웨이퍼 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스의 사시도로서, 웨이퍼를 세분함으로써 획득될 수 있는 플레이트릿도 역시 나타내고 있음.
도 5는 도 4의 RSC 캐리어 디바이스의 일부분의 개략 단면도.
도 5a은 도 5의 디바이스의 일부분의 확대도.
도 6은 LED와 결합되어 있는 도 4 및 도 5의 RSC 캐리어 디바이스의 개략 단면도.
도 7은 도 4 및 도 5의 RSC 캐리어 디바이스를 포함하는 대안의 RSC 캐리어 디바이스의 일부분의 개략 단면도.
도 8은 플레이트릿으로 세분하는 것을 용이하게 해주기 위해 사전 제조된 트렌치가 형성되어 있는, 웨이퍼 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스의 사시도.
도 9는 비아가 형성되어 있는, 웨이퍼 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스의 사시도.
도 10은 LED/RSC 디바이스의 사시도.
도 11a 내지 도 11e는 상이한 제조 스테이지에서의 RSC 캐리어 디바이스 또는 그의 구성요소의 개략 측면도로서, 구조체에서 사용되는 캐리어 윈도우가 관통 비아(through via)를 포함하고 있음.
도 12a 내지 도 12d는 상이한 제조 스테이지에서의 RSC 캐리어 디바이스 또는 그의 구성요소의 개략 측면도로서, 구조체에서 사용되는 캐리어 윈도우가 블라인드 비아(blind via)를 포함하고 있음.
이들 도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 가리킨다.
RSC 디바이스를 제조하고 이를 LED 디바이스와 결합시키는 어떤 대안의 공정이 도 3에 나타내어져 있다. 이들 공정 각각은 바람직하게는, 웨이퍼 형태로 되어 있든 개별 다이 형태로 되어 있든 간에, RSC 성장 기판을 제거하는 추가의 처리를 필요로 하지 않고 - 왜냐하면 성장 기판이 바람직하게는 RSC 디바이스에 존재하지 않기 때문임 -, LED 디바이스에 부착될 수 있는 완성된 RSC 디바이스와 부합된다.
공정은, 단계(310)에서, 적당한 성장 기판을 제공하는 것으로 시작한다. 성장 기판은 적당한 성장 챔버에서 에피택셜 디바이스 층을 성장 기판 상에 성장시키는 데 적합한 특성을 가진다. 예를 들어, 성장 기판은 바람직하게는 성장될 반도체 디바이스 층의 결정 격자에 대해 적어도 대략적인 격자 정합을 가지는 단결정 물질의 깨끗한 실질적으로 결함이 없는 표면을 제공한다. 전형적으로, 이러한 표면은 보다 두꺼운 반도체 기층 상부에 성장된 얇은 반도체 완충제층에 의해 제공되지만, 이것이 꼭 필요한 것은 아니다. 예시적인 성장 기판은 두꺼운 단결정 인화인듐(InP)의 기층 - 이 기층 상에 얇은 갈륨 인듐 비소화물(GaInAs)의 층이 성장됨 - 이지만, 다른 기판 실시 형태도 역시 생각되고 있다. 기판은 임의의 적당한 III-V 반도체 물질을 포함할 수 있다. 대안적으로, 기판은 임의의 적당한 II-VI 반도체 물질을 포함할 수 있다. 기판은 또한 결정 매트릭스가 인듐을 포함하고 있는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 비교적 큰 RSC 디바이스 - 큰 디바이스를, 예를 들어, 웨이퍼 톱으로 다이싱하는 것에 의해 세분함으로써 많은 수의 보다 작은 RSC 디바이스가 큰 RSC 디바이스로부터 획득될 수 있음 - 가 제조될 수 있게 해주기 위해, 기판이 비교적 큰 웨이퍼 형태로 되어 있지만, 꼭 그럴 필요는 없다. 반도체 웨이퍼가 적어도 2.54 ㎝(1 인치), 또는 적어도 5.08 ㎝(2 인치), 또는 적어도 7.62 ㎝(3 인치), 또는 적어도 10.2 ㎝(4 인치)의 직경 또는 유사한 횡방향 치수를 가지는, 일반적으로 얇고 평평하며 디스크-형상인 물품이지만, 다른 크기 및 형상도 역시 생각되고 있다.
단계(310) 후에, 단계(312)에서 반도체층의 적층물이 성장 기판의 초기 성장 표면(pristine growth surface) 상부에 형성된다("~상부에"라는 용어는, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 국소 환경의 중력장에 대한 특정의 배향으로 제한되지 않고, 단지 한 요소가 다른 요소 상에 배치되어 있는 것 - 달리 언급하지 않는 한, 선택적으로 하나 이상의 중간 요소가 이들 사이에 배치되어 있음 - 을 말한다. 따라서, 중력의 관점에서 볼 때, 제1 요소가 제2 요소의 "하부" 표면 상에 배치되어 있더라도, 제1 요소가 제2 요소의 "상부에" 있을 수 있다.). MBE(molecular beam epitaxy, 분자 빔 에피택시) 또는 임의의 다른 적당한 기법을 사용하여 형성될 수 있는 이들 층은, 적층물의 한쪽 측면 상의 "시작" 디바이스 층으로부터 적층물의 반대쪽 측면 상의 "종료" 디바이스 층까지 순차적으로, 하나의 층이 다른 층의 상부에, 형성된다. "시작" 층 및 "종료" 층이라는 용어와, "시작" 표면 및 "종료" 표면과 같은 관련 용어는 디바이스의 성장 순서를 나타낸다. 주목할 점은, 첫번째로 성장된 반도체 디바이스 층이 어떤 설계 목적을 위해 나중에 에칭 제거되는 경우에, 두번째로 성장된 반도체 디바이스 층이 시작 디바이스 층으로 간주되고, 두번째로 성장된 층의 외측 표면이 디바이스의 시작 표면으로 간주된다는 것이다. 이와 유사하게, 마지막으로 성장된 반도체 디바이스 층이 나중에 에칭 제거되는 경우, 마지막에서 두번째로 성장된 반도체 디바이스 층이 종료 디바이스 층으로 간주되고, 이 층의 외측 표면이 디바이스의 종료 표면으로 간주된다.
적층물의 층은 앞서 언급한 바와 같이 RSC(re-emitting semiconductor construction) 디바이스를 형성하도록 설계된다. 반도체 디바이스 제조 기술 분야의 당업자에게 명백할 것인 바와 같이, 성장 챔버 내로 유입될 소스 플럭스(source flux) 및 다른 공정 파라미터(시간 및 온도 등)를 적절히 선택함으로써 각각의 개별 층의 조성, 모폴로지 및 두께가 제어된다. 아주 간단한 것부터 복잡한 것까지 매우 다양한 RSC 층 설계 중 임의의 것이 제조될 수 있다.
일반적으로, RSC를 형성하는 반도체 적층물은 적어도 하나의 활성 영역 - 이 활성 영역에 적어도 하나의 전위 우물과 선택적으로 적어도 하나의 흡수층이 존재함 -, 및 적어도 하나의 비활성 영역을 포함한다. 활성 영역은 제1 파장 λ1의 광을 제1 파장 λ1과 상이한 제2 파장 λ2의 광으로 변환하도록 구성되어 있다. RSC의 활성 영역에서, 제1 파장 λ1의 광이 흡수되어, 전자-정공 쌍을 발생한다. 전자와 정공은 전위 우물(들)에서 재결합하여, 제2 파장 λ2의 광을 방출한다. 예시적인 실시 형태에서, 제2 파장 λ2는 가시 파장, 예를 들어, 녹색, 황색, 호박색, 오렌지색, 또는 적색 광에 대응하는 파장이고, 제1 파장 λ1보다 더 길다. 완성된 디바이스에서, 제1 파장 λ1의 개시용 방사선 또는 "펌프 광"은 λ2보다 짧은 파장의 광을 방출하는 전계발광 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 전형적으로, 이것은 RSC에 결합된 청색, 자색 또는 자외선 방출 LED이지만, 다른 전계발광 디바이스(레이저 다이오드 등)도 역시 사용될 수 있다. RSC의 활성 영역은 단지 하나의 전위 우물을 가질 수 있거나, 다수의 전위 우물을 포함할 수 있다. 후자의 경우에, 다수의 전위 우물은 동일한 파장의 광을 방출하도록 설계될 수 있거나, 상이한 파장의 광을 방출하도록 설계될 수 있다. 후자의 경우에, 제2 파장 λ2 뿐만 아니라 제3 파장 λ3 그리고 선택적으로 제4 파장 λ4 등이 상이한 전위 우물에 의해 생성될 수 있다. 흡수층(들)의 조성은 제1 파장 λ1의 광의 실질적인 흡수를 제공할 밴드 갭 에너지를 제공하도록 선택된다. 전위 우물(들)에 대한 흡수층의 두께 및 배열은 흡수층의 흡수 특성 및 제1 파장의 펌프 광원(pump source)의 스펙트럼 분포에 기초하여 최적의 성능을 내도록 설계될 수 있다. 전위 우물층(들)의 조성은 흡수층(들)의 천이 에너지 미만의 천이 에너지를 제공하도록 선택된다. 어떤 경우에, 양자화가 천이 에너지를 반도체 물질의 벌크 밴드 갭 에너지(bulk band gap energy)보다 위에 유지하도록 주어진 전위 우물층을 충분히 얇게 만드는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 전위 우물은 양자 우물로 간주될 수 있다. 어떤 경우에, 전위 우물들 중 하나 이상 또는 전부가 임의의 pn 접합부 내에 위치하지 않도록 전위 우물 근방의 층 구조가 설계될 수 있다.
RSC를 형성하는 반도체 적층물은 또한 활성 영역의 한쪽 측면 또는 반대쪽 측면 상에 윈도우 층을 포함할 수 있다. 이러한 윈도우 층이 흡수층(들)의 밴드 갭 에너지보다 크고 활성 영역 내의 전위 우물(들)의 천이 에너지보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 조성물을 사용하여 성장될 수 있다. 이러한 윈도우 층 중 하나, 일부 또는 모두는 따라서 방출된 파장 λ2, λ3 등의 광에 실질적으로 투명하도록 제조될 수 있다. 이러한 층(들)의 밴드 갭 에너지가 충분히 높은 경우, 이러한 층 또는 층들은 또한 제1 파장 λ1의 펌프 광에 실질적으로 투명하도록 제조될 수 있다.
윈도우 층 및 RSC의 활성 영역을 이루고 있는 층 이외에, 반도체 적층물은 또한 다른 기능 반도체층 또는 특징부를 포함할 수 있다. 일례는, 예를 들어, 하나 이상의 경사 조성물 층, 광 필터링 층, 반사층, 및 반사 방지층을 포함한다. 광 필터링층의 일례는 흡수층(들)에 의해 흡수되지 않는 파장 λ1의 펌프 광원에 의해 공급되는 단파장 광은 거의 전부 흡수하지만 전위 우물(들)로부터 나오는 재방출된 광은 대부분 투과시키는 층이며, 이 층은 때때로 "시안 차단체(cyan blocker)"라고 한다. 완성된 디바이스에서, 이러한 층은 펌프 광원과 마주하는 측면의 반대쪽에 있는 RSC의 측면 상에, 즉 활성 영역 및 특히 활성 영역의 전위 우물이 펌프 광원과 광 필터링층/시안 차단체 사이에 배치되도록 포함될 수 있다. 이러한 광 필터링 층의 흡수 특성은 그의 밴드 갭 에너지의 적절한 조절에 의해 달성될 수 있다. 이와 관련한 추가의 정보는 이상에서 언급한 계류 중인 미국 특허 출원 제61/075,918호에서 찾아볼 수 있다.
단계(312)는 또한, 반도체 적층물 내부에서의 내부 전반사에 의한 광의 포획을 방해하여 추출 효율을 향상시키기 위해, 반도체 적층물에, 예를 들어, 적층물의 종료 표면에 추출 특징부를 형성하는 것도 포함할 수 있다. 예시적인 추출 특징부는 발명의 명칭이 "향상된 추출 효율을 갖는 재방출 반도체 구조체(Re-Emitting Semiconductor Construction With Enhanced Extraction Efficiency)"인 공동 출원된 미국 특허 출원 제61/175,640호(대리인 사건 번호 64759US002)에 개시되어 있다.
예시적인 실시 형태에서, 단계(312)에서 성장된 반도체 적층물의 성분층은 CdZnSe(cadmium zinc selenide, 카드뮴 아연 셀렌화물) 또는 CdMgZnSe(cadmium magnesium zinc selenide, 카드뮴 마그네슘 아연 셀렌화물)와 같은 II-VI 반도체 물질로 이루어져 있다. 이들 물질의 밴드 갭 에너지는, 예를 들어, 미국 특허 제7,402,831호(Miller 등)에 기술된 바와 같이, 결정 매트릭스에 있는 성분 요소의 상대적 비율의 적절한 조절에 의해 조정될 수 있다. 적절한 경우, 반도체는 또한 임의의 적당한 방법에 의해 또는 임의의 적당한 도펀트를 포함시키는 것에 의해 도핑될 수 있다. 예를 들어, CdMgZnSe은 염소(Cl) 원자를 포함시키는 것에 의해 n-도핑될 수 있다. 이러한 도핑은, 결함에 관련되어 있을 수 있고 방사 방출에 기여하지 않는 재결합 메커니즘에 비해, 전자-정공 쌍의 방사 재결합(radiative recombination)을 촉진시키기 위해 사용될 수 있다. 단계(312)에서 성장된 반도체 적층물의 성분층은 대안적으로 적당한 III-V 반도체 물질(이들로 제한되지 않음)을 비롯한 임의의 다른 적당한 반도체 물질로 이루어져 있을 수 있다. 그렇지만, 반도체가 아닌 물질로 이루어진 층이 RSC 적층물에 도포될 수 있다. 예를 들어, RSC는 캐리어 윈도우에 접합하는 데 사용되는 점착-촉진층(adhesion-promoting layer)으로서 역할하거나 취급 동안 반도체층을 기계적 손상으로부터 보호하는 실리카와 같은 투명한 무기성 코팅(inorganic coating)이 그에 도포되어 있을 수 있다. RSC는 또한 반사 방지, 스펙트럼 필터링, 또는 광 흡수 또는 반사 기능을 제공하는 다른 비반도체 코팅이 그에 도포되어 있을 수 있다. 게다가, 반도체 적층물의 층, 또는 반도체 적층물 상에 증착된 층은 반사체로서 역할하도록 설계될 수 있으며, 그로써 광학 피드백을 제공하여 RSC의 레이저 동작을 가능하게 해준다.
일반적으로, RSC를 형성하는 완성된 반도체 적층물(또한, 존재하는 경우, 임의의 반도체 윈도우층을 포함하는 그의 성분층)은 그 자체로서 격리되어 있는 것으로 간주되고, 거시적 취급 관점에서 볼 때 극히 얇고 부서지기 쉽다. 예를 들어, 전형적인 RSC는 10 마이크로미터 미만 또는 5 마이크로미터 미만의 전체 두께 - RSC의 "시작" 표면으로부터 RSC의 "종료" 표면까지 - 를 가질 수 있다. 반도체 적층물이 단계(312)의 종료 시에 그의 성장 기판으로부터 분리되는 경우, 차후의 공정 단계에서 파손되는 일 없이 또는 층에 용인될 수 없는 결함을 생성하는 일 없이 취급하고 조작하는 것이 극히 어려울 것이고, 그의 횡방향 치수가 2.54 ㎝, 5.08 ㎝, 7.62 ㎝, 또는 10.2 ㎝ (1 인치, 2 인치, 3 인치, 또는 4 인치) 이상 정도인 경우에, 심지어 그의 횡방향 치수가 1 밀리미터 정도 또는 그의 상당 부분(예를 들어, 수백 마이크로미터)인 경우에도 특히 그렇다.
따라서, 단계(312) 후에, 단계(314)에서 캐리어 윈도우는 반도체 적층물에 부착된다. 캐리어 윈도우는 성장 기판의 반대쪽에 있는 적층물의 측면에 부착한다. 달리 말하면, 성장 기판은 적층물의 "시작" 층에 또는 적층물의 "시작 표면"에 배치되고, 캐리어 윈도우는 적층물의 "종료" 층 또는 "종료 표면"에 배치된다. 캐리어 윈도우는 바람직하게는 특정의 주된 기계적 특성 및 특정의 주된 광학적 특성을 제공한다.
기계적 특성과 관련하여, 캐리어 윈도우는 바람직하게는, 사람 조작자에 의해 수작업으로든 자동화된 처리 장비에 의해 로봇으로든, 캐리어 윈도우를 실질적으로 파손시키는 일 없이, 캐리어 윈도우의 취급을 가능하게 해주기에 적절한 두께 및 물질 특성(예를 들어, 탄성 계수 및 경도)을 가진다. 캐리어 윈도우가 반도체 적층물에 부착되어 있거나 부착되는 경우에, 캐리어 윈도우는 또한 바람직하게는, 성장 기판이 없는 상태에서, 윈도우 및/또는 적층물의 파손 없이 그리고 적층물의 층에 용인될 수 없는 결함 - 예를 들어, 과도한 굽힘 또는 굴곡으로 인해 생길 수 있음 - 을 생성하는 일 없이, 결합된 캐리어 윈도우/반도체 적층물의 취급을 가능하게 해주기에 적절한 기계적 특성을 가진다. 따라서, 캐리어 윈도우는 바람직하게는 디바이스 제조 동안 통상적인 취급을 가능하게 해주기 위해 자체적으로 그리고 반도체 적층물과 함께 자체적으로 충분한 기계적 지지를 제공한다. 주목할 점은, 요구되는 기계적 지지의 양이 캐리어 윈도우 및/또는 반도체 적층물의 횡방향 치수에 얼마간 의존한다는 것이다. 일반적으로, 보다 작은 횡방향 치수[예를 들어, 2.54 ㎝(1 인치) 미만, 또는 10, 5, 또는 1 밀리미터 미만]에 비해 큰 횡방향 치수[예를 들어, 적어도 2.54, 5.08, 7.62, 또는 10.2 ㎝(1, 2, 3, 또는 4 인치) 이상]에 대해 보다 큰 두께 및/또는 증가된 탄성 계수가 필요할 수 있다. 2.54, 5.08, 또는 7.62 ㎝(1, 2, 또는 3 인치) 이상의 횡방향 치수를 가질 수 있는 전형적인 웨이퍼-크기 부분에 대해, 적어도 100, 또는 300, 또는 500 마이크로미터 이상의 두께가 전형적인 후보 물질에 적절할 수 있다. 2.54 ㎝(1 인치) 미만, 또는 10, 5, 또는 1 밀리미터 미만의 횡방향 치수를 가질 수 있는, 이하에서 기술되는 플레이트릿과 같은 일반적으로 더 작은 부분에 대해, 예를 들어, 적어도 10, 또는 25, 50, 또는 100 마이크로미터의 두께가 적절할 수 있다.
광학적 특성과 관련하여, 캐리어 윈도우는 바람직하게는 반도체 적층물의 전위 우물(들)에 의해 재방출되는 광(이상에서 제2 파장 λ2의 광이라고 지칭함)을 실질적으로 투과시킨다. 적층물이 다수의 전위 우물을 포함하는 경우 그리고 적층물이 다른 재방출된 파장, 예를 들어, 제3 파장 λ3, 제4 파장 λ4, 기타의 광을 생성하는 경우, 이들 다른 파장의 광이 또한 바람직하게는 캐리어 윈도우에 의해 거의 투과된다. 캐리어 윈도우는, RSC의 의도된 용도 및 LED/RSC 결합의 설계에 따라, 제1 파장 λ1의 펌프 광을 실질적으로 투과시키거나 그렇지 않을 수 있다. 캐리어 윈도우가 펌프 광원 쪽으로 향하고 있도록 RSC/캐리어 윈도우 결합이 배향되게 의도되어 있는 설계에서, 캐리어 윈도우는 바람직하게는 펌프 광이 RSC의 활성 영역에 효율적으로 도달할 수 있도록 제1 파장 λ1의 펌프 광에 대해 높은 투과율을 가진다. 캐리어 윈도우가 펌프 광원으로부터 먼쪽으로 향하고 있도록 RSC/캐리어 윈도우 결합이 배향되게 의도되어 있는 설계에서, 캐리어 윈도우는 펌프 광을 실질적으로 투과시키거나 그렇지 않을 수 있다. 이들 설계 중 일부에서, 펌프 광이 RSC를 통해 투과되는 것이 바람직하지 않다. 그 설계에서, RSC는, 전술한 바와 같이, 전형적으로 시안 차단체층을 포함하고, 캐리어 윈도우는 펌프 광의 높은 투과율을 가질 필요가 없고 그 대신에 펌프 광을 실질적으로 흡수하거나 다른 방식으로 차단할 수 있다. 다른 설계에서, 예를 들어, 백색 광 출력을 제공하기 위해 펌프 광의 일부가 재방출된 광과 혼합되도록 RSC가 펌프 광의 일부를 투과시키는 것이 바람직하고, 그 경우에, 캐리어 윈도우는 바람직하게는 펌프 광을 실질적으로 투과시킨다.
캐리어 윈도우는 다른 바람직한 특성 또는 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 캐리어 윈도우가 잔류 펌프 광의 방출을 억압하거나, 편광을 제어하거나, 방출 스펙트럼을 정형하는 광 필터링 특성을 가질 수 있다. 캐리어 윈도우는 바람직하게는 성장 기판을 제거하는 데 사용될 수 있는 에칭제에 내성이 있으며, 이에 대해서는 이하에서 더 기술한다. 캐리어 윈도우는 바람직하게는 CTE(coefficient of thermal expansion, 열 팽창 계수)가 반도체 적층물의 CTE와 적절히 정합한다. 캐리어 윈도우는 바람직하게는, 동작 동안 RSC의 가열을 최소화하기 위해 히트 싱크로서 동작하도록, 비교적 높은 열 전도성(예를 들어, 100 내지 700 W/m*K)을 가진다. RSC가 밀봉된 LED에서 사용되도록 의도되어 있는 경우, 캐리어 윈도우의 굴절률을 밀봉제 물질의 굴절률과 실질적으로 정합시키는 것이 바람직할 수 있다. 캐리어 윈도우는 또한 펌프 LED에의 전기적 접속을 위한 사전 제조된 비아, 또는 궁극적으로 플레이트릿으로 분할하기 위한 사전 제조된 트렌치 또는 "다이싱 길(dicing street)"를 구비할 수 있다. 캐리어 윈도우는 또한 광 추출 특징부, 반사 방지 텍스처 또는 코팅, 편광 코팅, 파장-선택적[다이크로익(dichroic)] 코팅, 반사 코팅, 굴절 렌즈, 회절 요소, 절두체(frustum), 광결정(photonic crystal), 패턴화된 흡수층, 또는 방출된 광의 각도 분포를 제어하는 다른 요소와 같은, 부가적인 광학 기능을 수행하는 특징부를 구비할 수 있다. 이들 특징부 중 일부가 이하에 및/또는 본 명세서에 인용된 특허-관련 문서에 더 기술되어 있다.
캐리어 윈도우로서 사용하기 위한 예시적인 물질은 용융 실리카, 다양한 유형의 유리[SOG(spin-on glass) 및 다성분 유리를 포함함], 중합체, 반도체, 및 유전체 결정질 물질(사파이어, 다이어몬드, 탄화규소, 석영 및 알루미나 등)을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
다시 도 3을 참조하면, 캐리어 윈도우 부착(314)이 적어도 2가지 방식으로 수행될 수 있다. 단계(314a)로 나타낸 한가지 방식에서, 캐리어 윈도우가 반도체 적층물 상의 정위치에(in situ) 형성된다. 단계(314b, 314c)로 나타낸 다른 방식에서, 캐리어 윈도우는 반도체 적층물과 별도로 제조되고, 이어서, 예를 들어, 광 투과성 접합 물질을 사용하여 적층물에 접합된다.
단계(314a)의 정위치 방식에서, 캐리어 윈도우는 반도체 적층물 바로 위에 형성된다. 예를 들어, 캐리어 윈도우는 적층물의 종료 표면 상에 중합체 수지를 도포하고 경화시키는 것에 의해 또는 적층물 상에 실리카와 같은 무기 물질의 두꺼운 층을 증착하는 것에 의해 형성될 수 있다.
단계(314b, 314c)의 방식에서, 캐리어 윈도우가 적층물과 별도로 제조되고 이어서 적층물에 접합된다. 어떤 경우에, 캐리어 윈도우는 투명 접착제와 같은 접합 물질을 사용하여 적층물에 접합될 수 있다. 이러한 물질은 캐리어 윈도우의 표면에, 적층물의 표면에, 또는 둘다에, 예를 들어, 액체 형태로 도포될 수 있고, 그 이후에 2개의 요소가 접합 물질이 이들 사이에 끼워져 있는 상태로 함께 위치될 수 있고, 이어서 접합 물질이 경화(curing 또는 hardening)된다. 적당한 접착제는 바람직하게는 적어도 적층물로부터의 재방출된 광에 대해 실질적으로 투명하고 재방출된 광에 의한 장기 조명 하에서 안정적이다. 이 접착제는 또한 바람직하게는 LED의 동작 온도에서 적절한 장기 안정성을 가진다. 이 접착제는 열적으로 또는 광학적으로 경화될 수 있는데, 그 이유는 투명한 캐리어 윈도우를 통해 광학적 경화가 수행될 수 있기 때문이다. 이 접착제는 바람직하게는, 예를 들어, 적층물 및/또는 캐리어 윈도우에 대해 최소한의 CTE 부정합을 나타내는 것에 의해, 또는 낮은 탄성 계수를 가지는 것에 의해, 또는 둘다에 의해 반도체 적층물에 대한 열 응력을 최소화한다. 캐리어 윈도우가 히트 싱크 또는 열 확산기로서 효과적으로 동작할 수 있게 해주기 위해, 높은 열 전도성이 또한 바람직할 수 있다. 또한, 접착제의 조성이 바람직하게는, 존재하는 경우, 캐리어 윈도우에 있는 비아로부터 용이하게 제거하는 것에 부합하고 웨이퍼-기반 구성요소를 보다 작은 플레이트릿 또는 시편으로 용이하게 세분(예를 들어, 다이싱)하는 것에 부합한다. 반도체층이 그의 종료 표면 - 캐리어 윈도우 쪽으로 향해 있음 - 에 형성된 광 추출 특징부를 가지는 경우, 접착제층과 캐리어 윈도우 사이의 계면에서의 내부 전반사를 통한 광 포획을 방지하기 위해, 접착제가 캐리어 윈도우보다 낮은 굴절률을 가지는 것이 유리할 수 있다. 후보 접착제의 일례는 아크릴레이트, 에폭시, 실리콘, 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 같은 열-경화 또는 UV-경화 광학 접착제, 또는 실란, 졸 겔(sol gel), 실세스퀴옥산, 또는 기타 금속-알콕사이드 물질과 같은 무기 접착제를 포함한다. 양호한 접합 신뢰성을 달성하기 위해, 반도체 적층물 및/또는 캐리어 윈도우에 점착-촉진 표면 처리재 또는 점착 촉진층을 도포하는 것이 도움이 될 수 있다.
어떤 경우에, 캐리어 윈도우는 웨이퍼 접합과 같은 고체 상태 접합 공정을 사용하여 적층물에 접합될 수 있다. 예를 들어, 반도체 적층물은 플라즈마-활성(plasma-activated) 웨이퍼 접합을 사용하여 유리 캐리어 윈도우에 접합될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 얇은 실리카 점착 촉진층이 접합될 양 표면 상에 증착될 수 있고, 코팅된 표면이 이어서 높은 정도의 평탄도(smoothness) 및 평면도(planarity)로 연마될 수 있고, 연마된 표면이, 예를 들어, 플라즈마 또는 습식 화학 공정을 사용하여 활성화되고, 이어서 적층물이 자연적으로 캐리어 윈도우에 접합될 수 있다. 접합 강도를 추가로 향상시키기 위해 열 처리가 사용될 수 있다. 적당한 웨이퍼 접합 공정의 추가적인 일례는 미국 특허 제6,902,987호(Tong 등)에 주어져 있다.
어떤 경우에, 부착 시에 캐리어 윈도우가 성장 기판 및 반도체 적층물과 동일한 공간에 걸쳐 있는(coextensive) 것 - 즉, 동일한 횡방향 치수 및 형상을 갖는 것 - 이 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 캐리어 윈도우는 횡방향 치수가 적층물보다 물리적으로 더 크거나 더 작을 수 있고, 적층물과 상이한 (평면도) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형-형상의 현미경 슬라이드 커버가 실질적으로 원형-형상인 성장 기판/적층물에 대한 캐리어 윈도우로서 사용될 수 있고, 정사각형 또는 직사각형이 성장 기판/적층물보다 얼마간 더 크거나 더 작을 수 있다.
캐리어 윈도우가 제위치에 있고 반도체 적층물에 견고하게 부착된 후에, 단계(316)에서 성장 기판이 구조체로부터 제거된다. 이것이 화학적 에칭(이것으로 제한되지 않음)을 비롯한 임의의 적당한 공정에 의해 행해질 수 있다. 기판 제거 후에, 얻어진 구조물 - 반도체 적층물에 부착되어 이를 지지하고 있는 캐리어 윈도우를 포함하지만, 적층물을 형성하는 데 사용되는 성장 기판을 더 이상 포함하고 있지 않음 - 은 RSC 캐리어 디바이스라고 하는데, 그 이유는 RSC가 캐리어 윈도우에 의해 지지되거나 지탱되고 있기 때문이다.
기판 제거 후에, 선택적인 단계(318)에서 제2 윈도우가 RSC 캐리어 디바이스에 부착될 수 있다. 제2 윈도우는 캐리어 윈도우의 반대쪽에 있는 반도체 적층물의 측면에(즉, 성장 기판이 이전에 있었던 적층물의 시작 표면에) 부착될 수 있다. 제2 윈도우가 바람직하게는 RSC에 의해 재방출되는 광에 실질적으로 투명하고, 제2 윈도우가 펌프 광원과 RSC 사이에 배치되도록 의도되어 있는지와 같은 LED/RSC 시스템의 설계 상세에 따라 LED로부터의 펌프 광에 투명하거나 투명하지 않을 수 있다. 대부분의 경우에, 제2 윈도우가 펌프 광에 대해 고도로 투명하지만, 어떤 경우에, 제2 윈도우는 펌프 광을 흡수하거나 다른 방식으로 실질적으로 차단할 수 있다.
제2 윈도우는 캐리어 윈도우와 관련하여 기술된 방식들 - 예를 들어, RSC 캐리어 디바이스 상의 정위치에 형성되는 것 또는 별도로 제조된 윈도우 물품을 RSC 캐리어 디바이스에 접합하는 것 - 중 임의의 방식으로 부착될 수 있다. 제2 윈도우가 탄력성있는 비침투성 재료의 비교적 두꺼운 층이거나 이를 포함할 수 있다. 제2 윈도우는 취급 동안의 기계적 손상으로부터 또는 환경 효과로 인한 열화로부터 반도체 적층물을 보호하는 역할을 할 수 있다. 이러한 제2 윈도우가, 예를 들어, 유리 상부판(glass superstrate) 등의 물질 시트를 성장 기판으로부터 제거한 후에 RSC 캐리어 디바이스에 접합함으로써, 또는 (캐리어 윈도우의 반대쪽에 있는) RSC의 노출된 측면 상에 중합체 물질을 캐스팅(casting)함으로써, 또는 RSC의 노출된 측면 상에 두꺼운 무기 물질층을 증착함으로써 생성될 수 있다. 여전히 RSC 캐리어 디바이스라고 하는 얻어진 구조물에서, RSC는 2개의 보호층 - 캐리어 윈도우와 제2 윈도우 - 사이에 끼여 있다. 접착제 또는 유사한 물질이 제2 윈도우를 반도체 적층물에 접합시키는 데 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 캐리어 윈도우에서 사용된 접착제와 관련하여 앞서 논의한 동일한 특성 중 많은 것을 가진다. 예를 들어, 접착제는 바람직하게는 재방출된 광 및 펌프 광에 투명할 수 있고, 펌프 광 및 재방출된 광 둘다를 사용한 장기 조명 하에서 안정적일 수 있다. 게다가, 접착제가 제2 윈도우의 물질과 실질적으로 굴절률 정합되는 것이 바람직할 수 있다.
상자(318) 아래의 다이어몬드 심볼(320a)은, 단계(318) 후에[또는 단계(318)가 생략되는 경우, 단계(316) 이후에], RSC와 LED 디바이스가 상이한 업체에 의해 제조되는 것으로 가정할 때, RSC 제조업체가 RSC 캐리어 디바이스를 판매하기로 하고 LED 제조업체에게 디바이스를 그 형태로 출하할 수 있다는 것을 나타낸다.
단계(318 또는 316) 이후에, 별도로 제조된 LED - 통상적으로 복수의 LED가 그 안에 형성되어 있는 LED 웨이퍼의 형태로 되어 있음 - 가 제공되고, 단계(322)에서 RSC 캐리어 디바이스 - 역시 웨이퍼 형태로 되어 있을 수 있음 - 가 LED 웨이퍼에 부착된다. 앞서 논의한 것과 유사한 접착제와 같은 적당한 접합 물질을 사용하여 또는 임의의 다른 적당한 수단에 의해 부착이 수행될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같은 웨이퍼 접합과 같은 고체 상태 접합 공정도 역시 사용될 수 있다. 접착제 또는 유사한 접합 물질이 사용되는 경우, 그것이 펌프 LED에 픽앤플레이스 접합할 시에 (이하에서 추가로 기술되는 바와 같이, 웨이퍼 형태로 되어 있든 플레이트릿 형태로 되어 있든 간에) RSC 캐리어 디바이스에 사전 도포될 수 있고, 따라서 RSC 캐리어 디바이스의 일부로서 포함되어 있지 않을 수 있다. 대안적으로, 어떤 경우에, 사전 도포된 접착제 층이 RSC 캐리어 디바이스 상에 제공되는 것이 유리할 수 있다. 접착제는 바람직하게는 펌프 광에 투명하고, 펌프 광 및 재방출된 광에 의한 장기 조명 하에서 안정적이다. 접착제는 바람직하게는 또한 LED 동작 온도에서 적절한 장기 안정성을 가진다. 접착제는 열 경화될 수 있는데, 그 이유는 LED를 통한 또는 RSC를 통한 광학적 경화가 문제로 될 수 있기 때문이다. 어떤 경우에, LED를 활성화함으로써 광경화성 접착제를 경화시키는 것이 가능할 수 있다. 접착제는 또한 바람직하게는, 예를 들어, 최소한의 열 팽창 부정합을 가짐으로써 또는 낮은 탄성 계수를 가짐으로써, 반도체 적층물에 대한 열 응력을 최소화하는 특성을 가진다. LED가 히트 싱크로서 역할할 수 있게 해주기 위해 높은 열 전도성도 역시 바람직하다. 또한, 펌프 LED 상의 접합 패드로부터 쉽게 제거되는 것을 용이하게 해주도록 접착제가 선택될 수 있다. 후보 접착제의 일례는 실리콘, BCB 등을 포함한다.
RSC 캐리어 디바이스는 2개의 구성 - RSC의 어느 외측 표면이 펌프 광원 쪽으로 향해 있는지에 의해 특징지워지며, 이러한 표면을 본 명세서에서 RSC의 "조명 표면"이라고 함 - 중 하나의 구성으로 LED 웨이퍼에 부착될 수 있다. 본 명세서에서 "표준 배향(standard orientation)"이라고 하는 한 구성에서, 조명 표면으로서 RSC의 종료 표면(예를 들어, 마지막으로 성장된 RSC 디바이스 층의 외측 표면)이 선택된다. 도 1 및 도 2와 관련하여 기술된 공정이 이 구성으로 제한된다. 본 명세서에서 "반전된 배향(inverted orientation)"이라고 하는 다른 구성에서, 조명 표면으로서 RSC의 시작 표면(예를 들어, 첫번째로 성장된 RSC 디바이스 층의 외측 표면)이 선택된다. 주목할 점은, 도 3의 공정이 표준 배향 및 반전된 배향 둘다와 부합하는데, 그 이유는 성장 기판이 LED에의 부착 이전에 제거되었기 때문이라는 것이다. 따라서, 단계(316 또는 318)로부터 얻어지는 RSC 캐리어 디바이스가 단게(322)에서 표준 배향 또는 반전된 배향 중 어느 하나에 따라 LED 웨이퍼에 부착될 수 있다.
그 후에, 웨이퍼 형태로 된 전형적으로 물리적으로 큰 LED/RSC 디바이스가 단계(324)에서, 예를 들어, 복수의 개별 LED/RSC 디바이스 - 그 각각은 단계(310 내지 318)를 사용하여 제조된 RSC 캐리어 디바이스의 시편 또는 "플레이트릿"을 포함함 - 를 형성하기 위해 웨이퍼 톱을 사용하여 다이싱함으로써 세분된다.
전술한 방법의 변형에서, 단계(310 내지 318)를 사용하여 제조된 RSC 캐리어 디바이스는 LED에 부착되기 전에 그리고, 다이어몬드 심볼(320b)로 나타낸 바와 같이, 선택적으로 RSC 제조업체로부터 LED 제조업체로의 판매 및/또는 출하 이전에 단계(326)에서 시편 또는 플레이트릿으로 세분된다. 세분 이후에, 단계(328)에서 개별 RSC 플레이트릿이 개별 LED 다이에 부착되어, 개별 LED/RSC 디바이스를 형성한다. 접착제 등과 같은 접합 물질이 단계(322)와 관련하여 기술된 바와 같이 부착하는 데 사용될 수 있다.
상기한 방법의 다른 변형에서, 단계(314)에 의해 생성된 구조체 - RSC 및 캐리어 윈도우는 물론 성장 기판도 포함함 - 는 단계(330)에서 웨이퍼 톱을 사용한 다이싱 등에 의해 개별 시편으로 세분될 수 있다. 각각의 개별 시편에 포함된 성장 기판의 시편은 이어서 단계(332)에서, 서로 부착된 채로 있는 RSC 또는 캐리어 윈도우의 시편을 손상시키는 일 없이, 화학적 에칭에 의해 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해 제거될 수 있다. 기판 제거의 결과가 또다시 RSC 캐리어 디바이스이지만, 이제는 이미 복수의 작은 플레이트릿의 형태로 되어 있다.
지금까지 도 3과 관련하여 RSC 디바이스를 제조하는 대안의 방법을 도 1에 기술된 방법과 비교하여 기술하였지만, 개시된 방법에 대한 읽는 사람의 이해를 향상시킬 수 있는 대표적인 RSC 디바이스 또는 그의 구성요소를 나타낸 도 4 내지 도 12를 살펴볼 것이다.
도 4에, 웨이퍼 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스(410)의 사시도가 나타내어져 있으며, 예시된 톱 라인을 따라 웨이퍼를 세분함으로써 획득될 수 있는 플레이트릿(416)도 역시 나타내어져 있다. 웨이퍼는, 예를 들어, 적어도 2.54, 5.08, 7.62, 또는 10.2 ㎝(1, 2, 3, 또는 4 인치)일 수 있는 특성 횡방향 치수(412)를 가진다. 플레이트릿(416)은, 예를 들어, 2.54 ㎝(1 인치) 미만, 또는 10, 5, 또는 1 밀리미터 미만일 수 있는 특성 횡방향 치수(414)를 가진다.
도 5에, 도 4의 RSC 캐리어 디바이스(410)의 일부분의 개략 단면도가 나타내어져 있다. 이 도면은 디바이스의 다양한 주요 구성요소를 보여주고 있다. 디바이스는 접합층(516)을 통해 (RSC를 형성하는) 비교적 얇은 반도체층 적층물(512)에 부착된 비교적 두꺼운 캐리어 윈도우(514)를 포함하고 있다. 캐리어 윈도우(514)는 도시된 바와 같이 반대쪽에 있는 주 표면(514a, 514b)을 가진다. 이들 표면 중 어느 하나 또는 양쪽 표면은, 내부 전반사에 의한 광 포획을 감소시키기 위해 그리고 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 적당한 추출 특징부를 구비할 수 있다. 다른 두꺼운 층(510)이 점선으로 도시되어 있는데, 그 이유는 그것이 적층물(512)이 형성되었다가, 예를 들어, 도 3의 단계(316)에서와 같이, 그 후에 제거된 반도체 성장 기판을 나타내기 때문이다.
도 5a에, 도 4 및 도 5의 RSC 캐리어 디바이스(410)의 일부분의 확대 개략도가 나타내어져 있다. 이 도면에서, 반도체 적층물(512)의 상이한 부분이 식별된다. 상세하게는, 적층물(512)은 2개의 비활성 영역(512c, 512e) 사이에 끼여 있는 활성 영역(512d)을 포함하고 있다. 적층물(512)은 또한 시작 표면(512a) 및 종료 표면(512b)을 가지며, 시작 표면은 성장 기판(510)에 가장 가깝게 배치되고 종료 표면은 성장 기판으로부터 가장 멀리 있다. 종료 표면(512b)은 추출 특징부가 그 안에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 시작 표면(512a)도 역시 이러한 특징부를 갖도록 제조될 수 있다. 대안적으로, 어떤 경우에, 표면(512a, 512b) 중 어느 것도 추출 특징부를 구비하지 않을 수 있다.
도 6에, LED(612)와 결합되어 있는 도 4 및 도 5의 RSC 캐리어 디바이스(410)의 일부분의 개략 단면도가 나타내어져 있다. RSC 캐리어 디바이스(410)는 접합층(516)과 동일한 조성을 갖거나 상이한 조성을 가질 수 있는 접합층(614)을 사용하여 LED(612)에 부착된다. 주목할 점은, RSC의 조명 표면이 RSC의 시작 표면(512a)(즉, 첫번째로 성장된 RSC 디바이스 층의 외측 표면)이기 때문에, 얻어지는 LED/RSC 디바이스가 "반전된 배향" 구성을 사용한다는 것이다.
도 7에, 도 4 및 도 5의 RSC 캐리어 디바이스(410)를 포함하는 대안의 RSC 캐리어 디바이스(710)의 일부분의 개략 단면도가 나타내어져 있다. RSC 캐리어 디바이스(710)는 접합층(714)을 사용하여 제2 윈도우 층(712)을 디바이스(410)에 부착함으로써 구성된다. 따라서, 반도체 적층물(512)은 캐리어 윈도우(514)와 제2 윈도우(712) 사이에 끼여 있다. 윈도우(712)가 캐리어 윈도우(514)보다 얇은 것으로 나타내어져 있지만, 제2 윈도우는, 원하는 경우, 캐리어 윈도우와 동일한 두께일 수 있거나, 캐리어 윈도우보다 더 두꺼울 수 있다. 접합층(714)은 접합층(516)과 동일한 조성 또는 상이한 조성을 가질 수 있다.
도 8에, 플레이트릿(812)으로 세분하는 것을 용이하게 해주기 위해 어떤 사전 제조된 트렌치가 형성되어 있는, 웨이퍼 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스(810)의 사시도가 나타내어져 있다. 도 9에, 웨이퍼 형태로 되어 있지만 비아의 어레이가 그 안에 형성되어 있는 유사한 RSC 캐리어 디바이스(910)의 사시도가 나타내어져 있다.
도 10에, LED/RSC 디바이스(1010)의 사시도가 나타내어져 있다. 디바이스(1010)는 RSC 캐리어 디바이스(1012)의 플레이트릿을 LED 다이(1018)에 부착함으로써 제조되었다. RSC 캐리어 디바이스(1012)는 캐리어 윈도우(1014) 및 RSC를 포함하는 반도체층 적층물(1016)을 포함하고 있다. LED, 캐리어 윈도우 및 RSC의 상대적 위치는 디바이스(1010)가 "반전된 배향" 구성을 사용한다는 것을 나타내는데, 그 이유는 RSC의 조명 표면이 RSC의 시작 표면이기 때문이다. RSC 캐리어 디바이스(1012)에 있는 비아(1020) 또는 나머지 비아가 LED(1018)의 출력면의 일부분에의 접근을 제공한다. 보다 정확하게는, 비아(1020)는 본딩 와이어(1022)가 LED의 출력면 상의 전기적 접촉 패드(1024)와 접촉할 수 있게 해준다. 비아를 제외하고, RSC 캐리어 디바이스(1012)는 LED 다이보다 "과대하게(oversized)"(즉, 횡방향 치수가 얼마간 더 크게) 되어 있다. RSC 플레이트릿을 LED에 대해 과대하게 만드는 것이 유익한데, 그 이유는 임의의 주어진 LED/RSC 디바이스에 대해 허용오차 대역(tolerance band) 내에서 일어날 수 있는 RSC 플레이트릿의 배치의 작은 이동이 LED 출력면의 일부분을 노출시키지 않을 것이고 따라서 원하지 않는 펌프 광을 디바이스의 광 출력으로 유입시키지 않을 것이기 때문이다.
이제 도 11a 내지 도 11e를 참조하면, 이들 도면은 상이한 제조 스테이지에서의 RSC 캐리어 디바이스 또는 그의 구성요소의 개략 측면도를 나타낸 것이며, 구조체에서 사용되는 캐리어 윈도우(1110)가 "관통 비아"(1112)를 포함하고 있다. 도 11a는 "관통 비아"(1112)를 갖는 캐리어 윈도우(1110)를 나타내고 있고, 각각의 "관통 비아"는 캐리어 윈도우의 전체 두께를 통해 그의 제1 주 표면(1110a)으로부터 반대쪽에 있는 제2 주 표면(1110b)까지 뻗어 있다. 캐리어 윈도우를 RSC에 접합하기 위한 준비로서, 접합 물질이 "관통 비아"를 통해 접합 영역 밖으로 유동하지 못하게 하기 위해, 비아(1112)가 왁스 또는 다른 적당한 필러 물질(filler material)(1114)로 채워진다(도 11b 참조). 필러 물질이 경화된 후에, RSC(1118)가 그 위에 성장되어 있는 성장 기판(1116)이 제공되고, 접착제 또는 다른 접합 물질(1120)이 캐리어 윈도우와 RSC 사이에 도포되고 경화될 수 있게 된다(도 11c 참조). 접합부가 고정된 후에, 성장 기판(1116)이 에칭제를 사용하여 또는 임의의 다른 적당한 수단에 의해 제거되어, RSC 캐리어 디바이스를 생성한다(도 11d 참조). 이어서, 필러 물질(1114)이 열 및/또는 화학 공정을 통해 제거되고, 적당한 습식 에칭 또는 기타 수단에 의해 "관통 비아"(1112)가 접합 물질(1120)의 층을 통해 그리고 RSC(1118)를 통해 연장된다(도 11e 참조). 그 후에, 구조체가 절단(sawing), 레이저 가공(laser machining), 또는 기타 적당한 기법에 의해 플레이트릿으로 세분될 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는 상이한 제조 스테이지에서의 RSC 캐리어 디바이스 또는 그의 구성요소의 개략 측면도로서, 구조체에서 사용되는 캐리어 윈도우(1210)가 블라인드 비아(1212)를 포함하고 있다(도 12a 참조). 블라인드 비아(1212)는 캐리어 윈도우의 제1 주 표면(1210a) 쪽으로 열려 있지만, 접합을 위해 사용되는 반대쪽에 있는 제2 주 표면(1210b) 쪽으로는 완전히 관통하여 뻗어 있지 않다. 이 설계가 유리한 이유는, 접합 물질이 비아를 통해 빠져나가지 않도록 하기 위해 필러 물질이 필요하지 않기 때문이다. RSC(1218)가 그 위에 성장되어 있는 성장 기판(1216)이 제공되고, 접착제 또는 다른 접합 물질(1220)이 캐리어 윈도우와 RSC 사이에 도포되고 경화될 수 있게 된다(도 12b 참조). 접합부가 고정된 후에, 성장 기판(1216)이 에칭제를 사용하여 또는 임의의 다른 적당한 수단에 의해 제거되어, RSC 캐리어 디바이스를 생성한다(도 12c 참조). 이어서, 블라인드 비아(1212)가 적당한 습식 에칭 또는 기타 수단을 사용하여 접합 물질(1220)의 층을 통해 그리고 RSC(1218)를 통해 연장되어, 관통 비아(1222)를 형성한다(도 12d를 참조). 그 후에, 구조체가 절단(sawing), 레이저 가공(laser machining), 또는 기타 적당한 기법에 의해 플레이트릿으로 세분될 수 있다.
실시예 1: Norland 광학 접착제(Norland Optical Adhesive)를 사용한 플레이트릿 제조
플레이트릿 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스가 분자 빔 에피택시에 의해 웨이퍼 형태로 된 III-V 반도체 기판 상에 성장된 II-VI 에피택셜 층으로부터 제조되었다. 공칭 에피택셜 층(InP 기판 및 GaInAs 완충제층을 포함함)이 이하의 표 1에 열거되어 있다. RSC의 층 배열은 상기한 반전된 배향 구성으로 설계되었고, RSC의 시작 표면은 RSC의 조명 표면 - 이를 통해 펌프 광이 RSC에 들어감 - 으로 설계되어 있다. 이것은, 예를 들어, RSC의 활성 영역(성장 순서 #5 내지 #13의 층)과 RSC의 종료 표면(시안 차단체 층의 외측 표면) 사이에 시안 차단체 층(성장 순서 #15)을 배치함으로써 알 수 있다.
Figure pct00001
II-VI 층 적층물(성장 순서 2 내지 15)은 4개의 전위 우물을 가지는 RSC를 형성한다. III-V 기판 상에 이들 층을 성장시킨 후에, RSC의 노출된 주 표면(즉, 시안 차단체 층의 종료 표면) 내에 규칙적인 함몰부(depression) 또는 피트(pit) 어레이 또는 패턴의 형태로 되어 있는 광 추출 특징부가 에칭되었다. 종래의 접촉 포토리소그라피 및 습식 에칭을 사용하여 피트 패턴이 달성되었다. Futurrex PR1-1000A 포토레지스트가 대략 2 ㎛ 직경의 개구 또는 개구부를 만들도록 패턴화되었고, 중심간 간격이 4 ㎛인 육각형 패턴으로 배열되었다. RSC의 노출된 표면이 100 ㎖ H2O : 20 ㎖ HBr : 1 ㎖ Br2(단위: 체적)의 용액에서 약 40초 동안 에칭되었다. 언더커팅(undercutting)으로 인해, 이 결과 약 2 ㎛의 반경을 갖는 대략 반구형인 에치 피트가 생겼다. 포토레지스트를 제거한 후에, 구조체의 텍스처링된 측면, 즉 RSC의 종료 표면이, Norland 83H 열 경화 접착제를 사용하여, 캐리어 윈도우로서 역할하는 유리 현미경 슬라이드 커버에 접합되었고, 120 ℃ 열판 상에서 경화되었다. 슬라이드 커버는 모든 가시광에 대해 실질적으로 투명하였고, 약 167 마이크로미터의 두께 및 25 ㎜ × 25 ㎜의 횡방향 치수를 가졌다. 이에 비해, 성장 기판 웨이퍼 및 RSC는 20 ㎜ × 20 ㎜의 횡방향 치수를 가졌다. 굴곡을 방지하기 위해, 슬라이드 커버의 다른쪽 측면을 RSC/기판 웨이퍼에 부착하기 전에, 왁스를 사용하여 그의 한쪽 측면을 현미경 슬라이드에 부착함으로써 슬라이드 커버가 강화되었다. 단시간의 기계적 랩핑(mechanical lapping) 및 그에 뒤이은 3:1 HCl:H2O 용액에서의 에칭에 의해 InP 기층이 제거되었다. 에칭제가 GaInAs 완충제층(성장 순서 #1)에서 정지(stop)되었다. 이어서, 30 ㎖ 수산화 암모늄(30 중량%), 5 ㎖ 과산화수소(30 중량%), 40 g 아디프산, 및 200 ㎖ 물의 교반 용액에서 완충제층이 제거되었으며, 현미경 슬라이드 커버 및 강화 현미경 슬라이드에 부착된 II-VI RSC(성장 순서 #2 내지 #15의 층)만을 남겨두었다. 윈도우 층보다 낮은 밴드 갭을 가지며 따라서 펌프 파장의 광을 흡수할 노출된 얇은 CdZnSe 층(층 2)도 역시, ICP-RIE(inductively-coupled plasma reactive-ion etching, 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭) 시스템(Oxford Instruments)을 사용하여, 아르곤 중에서의 단시간의 플라즈마 에칭에 의해 제거되었다. 에칭 조건은 100W RF 전력에서 대략 85초를 포함한다. 대안적으로, 이 층은 II-VI 화합물 - HBr:H2O:Br2 또는 Br2:메탄올을 포함함 - 을 에칭하는 데 적합한 습식 에칭제 기법에 의해 제거될 수 있다.
현미경 슬라이드가 이어서 구조체로부터 제거되어 - 따라서 남아 있는 것은 슬라이드 커버에 부착된 RSC를 구성하는 II-VI 층 적층물이 전부임 -, 파손 없이 그리고 RSC에 대한 손상 없이 연구실에서 취급될 수 있는 RSC 캐리어 디바이스를 형성하였다. RSC 캐리어 디바이스를 플레이트릿 형태로 절단하기 위해 기계적 다이싱이 사용되었다. 샘플을 1 ㎜ × 1 ㎜ 정사각형으로 절단하기 위해 20 ㎛ 다이어몬드 날을 갖는 Disco 다이싱 톱이 사용되었다. 이들 플레이트릿을 Lumileds Rebel 플립칩 LED에 접합시킴으로써 그 플레이트릿의 유효성이 테스트되었다. 작은 Sylgard184 열-경화 실리콘 액적이 주어진 LED 상에 분산되었고, 이어서 RSC 캐리어 디바이스 플레이트릿이 다이 접합기(die bonder)에서 LED에 접합되었다. 접합된 샘플이 125 ℃에서 10분 동안 경화되었다. 광학 측정치는 대부분의 청색 LED 펌프 광이 녹색 (재방출된) 광으로 변환되었고, 접합 접착제를 통해 탈출한 청색 펌프 광이 거의 없었다는 것을 나타내었다.
상기 실시예가 II-VI 반도체 RSC 층에 기초하고 있지만, 전적으로 III-V 반도체로 이루어진 것을 비롯한 다른 유형의 RSC 층도 역시 생각되고 있다.
상기 실시예에서 강화 현미경 슬라이드의 사용으로 예시한 바와 같이, 예를 들어, 특히 얇은 캐리어 윈도우와 함께 동작할 때, 향상된 신뢰성을 위해 제조 동안 캐리어 윈도우에 어떤 기계적 강화를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 한가지 방식에서, 얇은 캐리어 윈도우의 한쪽 측면이 RSC에 접합될 수 있고, 캐리어 윈도우의 다른쪽 측면이 강성 플레이트 또는 유사한 강화 부재로 강화된 웨이퍼 테이프에 접합될 수 있다. 성장 기판이 RSC로부터 제거된 후에, 그리고 선택적으로 얻어진 RSC 캐리어 디바이스가 플레이트릿으로 다이싱된 후에, 강화 부재가 웨이퍼 테이프의 배면으로부터 제거될 수 있고, 아주 얇은 플레이트릿은, 예를 들어, 픽앤플레이스 장비를 사용하여 이들을 테이프로부터 개별적으로 제거함으로써, 테이프 상에서 취급될 수 있다.
실시예 2: CdZnSe 완충제를 갖는 RSC를 사용한 플레이트릿 제조
플레이트릿 형태로 된 RSC 캐리어 디바이스가, 실시예 1에 기술된 방식과 유사한 방식으로, 분자 빔 에피택시에 의해 웨이퍼 형태로 된 III-V 반도체 기판 상에 성장된 II-VI 에피택셜 층으로부터 제조되었다. 공칭 에피택셜 층(InP 기판 및 GaInAs 완충제층을 포함함)이 이하의 표 2에 열거되어 있다. RSC의 층 배열은 상기한 반전된 구성으로 설계되었고, RSC의 시작 표면은 RSC의 조명 표면 - 이를 통해 펌프 광이 RSC에 들어감 - 으로 설계되어 있다. 이것은, 예를 들어, RSC의 활성 영역(성장 순서 #7 내지 #15의 층)과 RSC의 종료 표면(시안 차단체 층의 외측 표면) 사이에 시안 차단체 층(성장 순서 #16)을 배치함으로써 알 수 있다. 그에 부가하여, III-V 완충제와 RSC 사이에 완충제층을 제공하기 위해 CdZnSe 층(성장 순서 #2 및 #3)이 GaInAs에 인접하여 추가되었다. 주목할 점은, 윈도우 층보다 낮은 밴드 갭을 가지며 따라서 펌프 파장의 광을 흡수할 얇은 CdZnSe 층(층 2)도 역시, ICP-RIE(inductively-coupled plasma reactive-ion etching) 시스템(Oxford Instruments)을 사용하여, 아르곤 중에서의 단시간의 플라즈마 에칭에 의해 제거되었다는 것이다. 에칭 조건은 100W RF 전력에서 대략 85초를 포함한다. 대안적으로, 이 층은 II-VI 화합물 - HBr:H2O:Br2 또는 Br2:메탄올을 포함함 - 을 에칭하는 데 적합한 습식 에칭제 기법에 의해 제거될 수 있다.
Figure pct00002
II-VI 층 적층물(성장 순서 2 내지 16)은 4개의 전위 우물을 가지는 RSC를 형성한다. III-V 기판 상에 이들 층을 성장시킨 후에, RSC의 노출된 주 표면(즉, 시안 차단체 층의 종료 표면) 내에 규칙적인 홀(hole) 어레이 또는 패턴의 형태로 되어 있는 광 추출 특징부가 에칭되었다. 종래의 접촉 포토리소그라피 및 습식 에칭을 사용하여 홀 패턴이 달성되었다. Futurrex PR1-1000A 포토레지스트가 대략 2 ㎛ 직경의 홀을 만들도록 패턴화되었고, 양 방향에서 4 ㎛의 주기를 갖는 정사각형 "체커판(checkerboard)" 패턴으로 배열되었다. RSC의 노출된 표면이 100㎖ H2O : 20㎖ HBr : 0.25 ㎖ Br2(단위: 체적)의 용액에서 약 4분 동안 에칭되었다. 에칭된 홀이 대략 1.0 ㎛의 깊이를 가졌다. 포토레지스트를 제거한 후에, 구조체의 텍스처링된 측면(즉, RSC의 종료 표면)이 Norland 83H 접착제를 사용하여 캐리어 윈도우로서 역할하는 500 ㎛ 두께의 Borofloat 33 유리 웨이퍼의 시편에 접합되었고, UV 광 (365 ㎚에서 대략 75 ㎽/㎟)에 노출시킴으로써 20초 동안 경화되었다. 단시간의 기계적 랩핑(mechanical lapping) 및 그에 뒤이은 3:1 HCl:H2O 용액에서의 에칭에 의해 InP 기층이 제거되었다. 에칭제가 GaInAs 완충제층(성장 순서 #1)에서 정지(stop)되었다. 이어서, 30 ㎖ 수산화 암모늄(30 중량%), 5 ㎖ 과산화수소(30 중량%), 40 g 아디프산, 및 200 ㎖ 물의 교반 용액에서 이 완충제층이 제거되었으며, 유리 웨이퍼에 부착된 II-VI RSC만을 남겨두었다. ICP-RIE(inductively-coupled plasma reactive-ion etching) 시스템(Oxford Instruments)을 사용하여 Ar 에칭에 의해 층 2 내지 층 6이 제거되었다. 에칭 조건은 100W RF 전력에서 대략 85초를 포함한다(대안적으로, 이들 층이 또한 II-VI 화합물 - HBr:H2O:Br2 또는 Br2:메탄올을 포함함 - 을 에칭하는 데 적합한 습식 에칭제 기법에 의해 제거될 수 있다.). 보호층(10㎚ TiO2 및 그 다음에 오는 500㎚ SiO2)이 전자-빔 증발(e-beam evaporation)을 통해 RSC 캐리어 디바이스에 도포되었다. 이어서, RSC 캐리어 디바이스가 150 ㎛ 다이어몬드 날을 갖는 Disco 다이싱 톱을 사용하여 플레이트릿 형태로 다이싱되었다. 개별 플레이트릿은 대략 1.5 ㎜ × 1.5 ㎜였다. 이들 RSC 플레이트릿은 실시예 1에 기술된 공정을 사용하여 청색 펌프 LED에 부착되었다. 광학 측정치는 대부분의 청색 LED 펌프 광이 녹색 (재방출된) 광으로 변환되었고, 접합 접착제를 통해 탈출한 청색 펌프 광이 거의 없었다는 것을 나타내었다.
실시예 3: 실리콘 접착제를 사용한 플레이트릿 제조.
녹색 방출 반도체 플레이트릿이 다음과 같이 생성되었다. 다층 양자 우물 RSC가, 실시예 1에 기술된 방식과 유사한 방식으로, MBE(molecular beam epitaxy)를 사용하여 InP 기판 상에 준비되었다. 15.2 ㎝(6") 평행 전극을 구비한 Technics MicroRIE Series 80 기계에서 산소 및 아르곤 플라즈마로 각각 처리(각각의 플라즈마에의 200 mTorr, 50 W, 12초 노출)함으로써 실리카 증착을 위한 성장된 그대로의(as-grown) RSC의 표면이 준비되었고, 10 ㎚의 티타늄 산화물 및 그에 뒤이은 500 ㎚의 이산화규소가 전자-빔 증발을 사용하여 변환층 상부에 증착되었다. AP3000 점착 촉진제 용액(미국 미시간주 미들랜드 소재의 Dow Corning)이 3000 rpm에서의 스핀 코팅에 의해 30초 동안 RSC의 노출된 실리카 표면 상에 코팅되었다.
10.2 ㎝(4 인치) 직경, 500 ㎛ 두께의 Borofloat 33 유리 웨이퍼가 Schott Glass(미국 뉴욕주 엘름스포드 소재)로부터 구입되었다. 유리 웨이퍼가 보다 작은 시편으로 분할되었고, 이어서 IPA(Isopropyl Alcohol) 용액에서 30분 동안의 초음파 처리(sonication) 및 그에 뒤이은 아세톤, 메탄올 및 마지막으로 IPA에 의한 헹굼에 의해 세정되었다. 이 헹굼은 2번 행해졌고, 헹굼 용제(rinse solvent)가 각각의 헹굼 사이에 건조될 수 없었다. Borofloat 33 유리 웨이퍼는 질소 건조되었고, AP3000 점착 촉진제가 스핀 코팅에 의해 도포되었다.
Dow Corning(미국 미시간주 미들랜드 소재)으로부터 구입한 Sylgard 184 실리콘 접착제가, 제조업체의 설명서에 기술된 바와 같이, 10부 염기(ten parts base) 대 1부 경화제(one part curing agent)의 비율로 혼합되었다.
혼합된 접착제의 몇개의 작은 액적이 준비된 Borofloat 33 웨이퍼 표면에 도포되었다. 준비된 RSC가, 이산화규소 표면이 접착제와 접촉한 상태에서, 상단에 위치되었다. 접착제가 측면으로 유동하여 2개의 표면 사이의 얇은 층으로 될 수 있게 해주기 위해, Borofloat 33와 RSC가 약한 압력에서 적어도 45초 동안 수작업으로 서로 압착되었다. 샘플이 1분 동안 그대로 있을 수 있었고, 이어서 125℃에서 30분 동안 경화시키기 위해 열판 상에 위치될 수 있었다. Borofloat 33 유리 웨이퍼 시편은 상단의 RSC보다 더 큰 면적을 가졌다.
경화 이후에, InP 기판이 물에서 500 그릿 샌드페이퍼(grit sandpaper)를 사용하여 기계적으로 랩핑되었다. 접합된 랩핑된 샘플이 100℃로 설정된 열판 상에 위치되었고, 가장자리를 보호하기 위해 CrystalBond 509 왁스가 반도체 웨이퍼 주변의 Borofloat 웨이퍼 상부 표면에 도포되었다. 왁스가 InP의 측면 가장자리 모두와 랩핑된 InP의 2-3 ㎜의 상부 가장자리 영역에 도포되었다. 노출된 채로 있는 반도체 변환기의 가장자리가 없도록 주의하였다. 왁스의 도포 후에 샘플이 열판으로부터 신속하게 제거되었다.
InP 기판이 실온의 3HCl:1H2O 용액에서의 에칭에 의해 제거되었다. 이 에칭제는 파장 변환기 내의 GaInAs 완충제층에서 정지하였다. 이어서, 30 ㎖ 수산화 암모늄(30 중량%), 5 ㎖ 과산화수소(30 중량%), 40 g 아디프산 및 200 ㎖ 물의 교반 용액에서 완충제층이 제거되었으며, 실리콘을 사용하여 Borofloat 33 웨이퍼에 접합된 II-VI 반도체 파장 변환기만을 남겨두었다. 보호 CrystalBond 왁스가 아세톤을 사용하여 제거되었다. 마지막으로, 샘플이 1 제곱밀리미터 디바이스로 다이싱되었다. 접착 결합 두께는 4 내지 5 ㎛로 측정되었다.
달리 언급하지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 숫자는 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 그에 따라, 달리 언급하지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 기술되는 숫자 파라미터는 본 출원의 개시 내용을 이용하여 당업자가 달성하고자 하는 원하는 특성에 따라 다를 수 있는 근사치이다. 특허청구범위의 범주에 대한 등가물의 원칙의 적용을 제한하려고 시도함이 없이, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 기술하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 임의의 수치 값이 본 명세서에 설명된 특정 예에 기술되는 한, 이들은 가능한 한 합리적으로 정확히 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 시험 또는 측정 한계와 관련된 오차를 분명히 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 기술 분야의 당업자에게는 명백할 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기술된 예시적인 실시 형태로 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 읽는 사람은, 달리 언급하지 않는 한, 하나의 개시된 실시 형태의 특징이 또한 모든 다른 개시된 실시 형태에도 적용될 수 있는 것으로 가정해야 한다. 또한, 본 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 특허 출원 공개, 및 기타 특허와 비특허 문서가, 이상의 개시 내용과 모순되지 않는 한, 참조 문헌으로서 포함된다는 것을 잘 알 것이다.

Claims (50)

  1. 제1 파장 λ1의 광을 방출하는 전계발광 디바이스에서 사용하기 위한 RSC(re-emitting semiconductor construction, 재방출 반도체 구조체)를 제조하는 방법으로서,
    반도체 기판 상에 반도체층 적층물을 갖는 반도체 기판을 제공하는 단계 - 반도체층 적층물은 제1 파장 λ1의 광을 제2 파장 λ2의 가시광으로 변환하도록 구성된 활성 영역을 포함하고, 활성 영역은 적어도 제1 전위 우물을 포함함 -,
    반도체 적층물이 기판과 캐리어 윈도우 사이에 배치되도록 캐리어 윈도우를 반도체 적층물에 부착하는 단계 - 캐리어 윈도우는 적어도 제2 파장 λ2에 대해 투명함 -, 및
    부착하는 단계 이후에, 캐리어 윈도우 및 반도체층 적층물을 포함하는 RSC 캐리어 디바이스를 제공하기 위해 기판을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제공하는 단계가
    반도체 기판을 제공하는 단계, 및
    반도체 기판 상에 반도체층 적층물을 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 실질적인 파손 없이 캐리어 윈도우의 취급을 가능하게 해주기에 적절한 두께 및 물질 특성을 가지는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 반도체 적층물에 대한 실질적인 손상 없이 RSC 캐리어 디바이스를 취급하는 것을 가능하게 해주기에 충분히 경성인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 RSC 플레이트릿 - 이 플레이트릿은 RSC 캐리어 디바이스를 세분함으로써 획득함 - 에 있는 반도체 적층물에 대한 실질적인 손상 없이 RSC 플레이트릿을 취급하는 것을 가능하게 해주기에 충분히 경성인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 부착하는 단계가
    캐리어 윈도우를 제공하는 단계, 및
    캐리어 윈도우를 제공하는 단계 이후에, 캐리어 윈도우를 반도체 적층물에 접합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 부착하는 단계가
    캐리어 윈도우를 반도체 적층물 상의 정위치에 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 기판이 III-V 반도체 물질을 포함하고, 반도체 적층물이 II-VI 반도체 물질을 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 기판 및 반도체 적층물 둘다가 III-V 반도체 물질을 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 기판 및 반도체 적층물 둘다가 II-VI 반도체 물질을 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 반도체층 적층물의 활성 영역이 또한 제1 전위 우물에 가깝게 인접하고 제1 전위 우물의 천이 에너지보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 제1 흡수층을 포함하는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    반도체층 적층물에 추출 특징부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 추출 특징부의 적어도 일부가 부착하는 단계 이전에 형성되고, 부착하는 단계가 캐리어 윈도우를 추출 특징부의 적어도 일부에 근접한 반도체 적층물에 부착하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 제1 파장 λ1의 광 및 제2 파장 λ2의 광 둘다를 실질적으로 투과시키는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 제1 파장 λ1의 광을 실질적으로 차단시키고 제2 파장 λ2의 광을 실질적으로 투과시키는 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 흡수에 의해 제1 파장 λ1의 광을 실질적으로 차단시키는 것인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 유전체 결정 물질을 포함하는 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 유전체 결정 물질이 사파이어, 다이어몬드 및 탄화규소의 그룹 중에서 선택되는 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 캐리어 윈도우가 유리를 포함하는 것인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 캐리어 윈도우가 용융 실리카 또는 붕규산 유리를 포함하는 것인 방법.
  21. 제1항에 있어서,
    복수의 RSC 플레이트릿을 제공하기 위해 RSC 캐리어 디바이스를 세분하는 단계 - 각각의 플레이트릿은 반도체층 적층물의 일부분 및 캐리어 윈도우의 일부분을 포함함 - 를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 각각의 RSC 플레이트릿이 개별 LED 다이 상에 배치하기에 적합한 크기로 되어 있는 것인 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    세분하는 단계 이전에, 캐리어 윈도우에 관통 비아(through via) 및/또는 블라인드 비아(blind via)를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 부착하는 단계 이전에, 관통 비아 및/또는 블라인드 비아가 캐리어 윈도우에 형성되는 것인 방법.
  25. 전계발광 디바이스에서 사용하기 위한 RSC(re-emitting semiconductor construction) 캐리어 디바이스로서,
    에피택셜 성장에 의해 기판 상에 형성되는 반도체층의 적층물 - 적층물은 제1 파장 λ1의 광을 제2 파장 λ2의 가시광으로 변환하도록 구성되어 있음 -, 및
    적층물에 부착된 캐리어 윈도우 - 캐리어 윈도우는 제2 파장 λ2의 광을 실질적으로 투과시킴 - 를 포함하고,
    적층물이 기판에 의해 지지되지 않는 것인 디바이스.
  26. 제25항에 있어서, 레이저 발진에 대한 광학 피드백을 제공하기 위해 반도체 적층물 상에 제조된 반사층을 추가로 포함하는 디바이스.
  27. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 적어도 적층물의 최대 횡방향 치수만큼 큰 최대 횡방향 치수를 가지고, 캐리어 윈도우가 반도체 적층물에 대한 실질적인 손상 없이 디바이스를 취급하는 것을 가능하게 해주기에 충분히 경성인 디바이스.
  28. 제27항에 있어서, 적층물의 최대 횡방향 치수가 적어도 2.54 ㎝(1 인치)인 디바이스.
  29. 제27항에 있어서, 적층물의 최대 횡방향 치수가 2.54 ㎝(1 인치) 미만인 디바이스.
  30. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 제1 파장 λ1의 광 및 제2 파장 λ2의 광 둘다를 실질적으로 투과시키는 것인 디바이스.
  31. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 제1 파장 λ1의 광을 실질적으로 차단시키고 제2 파장 λ2의 광을 실질적으로 투과시키는 것인 디바이스.
  32. 제31항에 있어서, 캐리어 윈도우가 흡수에 의해 제1 파장 λ1의 광을 실질적으로 차단시키는 것인 디바이스.
  33. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 유전체 결정 물질을 포함하는 것인 디바이스.
  34. 제33항에 있어서, 유전체 결정 물질이 사파이어, 다이어몬드 및 탄화규소의 그룹 중에서 선택되는 것인 디바이스.
  35. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 유리를 포함하는 것인 디바이스.
  36. 제35항에 있어서, 캐리어 윈도우가 용융 실리카 또는 붕규산 유리를 포함하는 것인 방법.
  37. 제25항에 있어서, 적층물 및 캐리어 윈도우 중 적어도 하나에 형성된 복수의 추출 특징부를 추가로 포함하는 디바이스.
  38. 제37항에 있어서, 추출 특징부가 반도체층의 적층물의 표면에 형성되는 것인 디바이스.
  39. 제37항에 있어서, 추출 특징부가 캐리어 윈도우의 표면에 형성되는 것인 디바이스.
  40. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 그 안에 형성된 관통 비아 및/또는 블라인드 비아를 포함하는 것인 디바이스.
  41. 제25항에 있어서, 캐리어 윈도우가 그 안에 형성된 사전 제조된 트렌치를 포함하는 것인 디바이스.
  42. 제25항에 있어서,
    적층물이 캐리어 윈도우와 제2 윈도우 사이에 배치되도록 적층물에 부착된 제2 윈도우를 추가로 포함하고, 제2 윈도우가 제1 파장 λ1의 광을 실질적으로 투과시키는 것인 디바이스.
  43. 제25항에 있어서, 반도체층 적층물이 제1 전위 우물 및 제1 전위 우물에 가깝게 인접하고 제1 전위 우물의 천이 에너지보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 제1 흡수층을 포함하는 것인 디바이스.
  44. 전계발광 디바이스와 결합되어 있는 제25항의 디바이스.
  45. 제44항에 있어서, 디바이스가 전계발광 디바이스와 공간적으로 분리되어 있지만 광학적으로 결합되어 있는 것인 결합체.
  46. 제25항에 있어서, 개별 전계발광 디바이스 다이 상에 배치하기에 적합한 크기로 되어 있는 RSC 플레이트릿인 디바이스.
  47. 전계발광 디바이스 다이와 결합되어 있는 제46항의 디바이스.
  48. 제47항에 있어서, RSC 플레이트릿이 전계발광 디바이스 다이와 접합되어 있는 것인 결합체.
  49. 제47항에 있어서, RSC 플레이트릿과 전계발광 디바이스 다이 사이에 배치된 복수의 추출 특징부를 추가로 포함하는 결합체.
  50. 제47항에 있어서, RSC 플레이트릿이 전계발광 디바이스 다이에 비해 과대하게(oversized) 되어 있는 것인 결합체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160119115A (ko) * 2014-02-07 2016-10-12 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 Mscr 규격을 충족하는 플라스토머 개질 아스팔트 바인더, 상기 아스팔트 바인더를 갖는 아스팔트 포장재, 및 상기 아스팔트 바인더의 제조 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012526392A (ja) 2009-05-05 2012-10-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 抽出効率を向上させた再発光半導体構造
US9041034B2 (en) * 2010-11-18 2015-05-26 3M Innovative Properties Company Light emitting diode component comprising polysilazane bonding layer
DE102011122778B3 (de) * 2011-11-24 2013-03-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Lumineszenzkonversions-Leuchtdiode
JP6129706B2 (ja) * 2013-09-27 2017-05-17 Ｊｘ金属株式会社 化合物半導体素子の製造方法およびエッチング液
DE102014107472A1 (de) * 2014-05-27 2015-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterbauelement und Beleuchtungsvorrichtung
US10468361B2 (en) * 2015-08-27 2019-11-05 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Method of manufacturing light emitting diodes having a supporting layer attached to temporary adhesive
DE102016104616B4 (de) * 2016-03-14 2021-09-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlichtquelle
US10325889B1 (en) 2018-01-12 2019-06-18 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Display device including LED devices with selective activation function
WO2020083717A1 (en) * 2018-10-22 2020-04-30 Lumileds Holding B.V. A method of manufacturing a light converting device
USD943542S1 (en) 2018-11-19 2022-02-15 Amb Company Combined mobile phone and device performance enhancer
USD939508S1 (en) 2018-11-19 2021-12-28 Awb Company Device performance enhancer

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3526801A (en) * 1964-08-07 1970-09-01 Honeywell Inc Radiation sensitive semiconductor device
JPH077847B2 (ja) 1984-12-17 1995-01-30 株式会社東芝 半導体発光素子
US5048035A (en) 1989-05-31 1991-09-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
JP2871477B2 (ja) 1994-09-22 1999-03-17 信越半導体株式会社 半導体発光装置およびその製造方法
JPH10500534A (ja) 1995-03-10 1998-01-13 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 昼光レベルの影響下での人工光の色温度制御用照明装置
US5513204A (en) * 1995-04-12 1996-04-30 Optical Concepts, Inc. Long wavelength, vertical cavity surface emitting laser with vertically integrated optical pump
EP1010773A4 (en) 1997-02-19 2004-08-25 Kirin Brewery METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING PLASTIC CONTAINER COATED WITH CARBON FILM
US6016038A (en) 1997-08-26 2000-01-18 Color Kinetics, Inc. Multicolored LED lighting method and apparatus
US7014336B1 (en) 1999-11-18 2006-03-21 Color Kinetics Incorporated Systems and methods for generating and modulating illumination conditions
JP3358556B2 (ja) 1998-09-09 2002-12-24 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
AU5463700A (en) 1999-06-04 2000-12-28 Trustees Of Boston University Photon recycling semiconductor multi-wavelength light-emitting diodes
FR2801814B1 (fr) 1999-12-06 2002-04-19 Cebal Procede de depot d'un revetement sur la surface interne des boitiers distributeurs aerosols
US6902987B1 (en) 2000-02-16 2005-06-07 Ziptronix, Inc. Method for low temperature bonding and bonded structure
TW497277B (en) 2000-03-10 2002-08-01 Toshiba Corp Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
US7202613B2 (en) 2001-05-30 2007-04-10 Color Kinetics Incorporated Controlled lighting methods and apparatus
US6636003B2 (en) 2000-09-06 2003-10-21 Spectrum Kinetics Apparatus and method for adjusting the color temperature of white semiconduct or light emitters
IL138471A0 (en) 2000-09-14 2001-10-31 Yissum Res Dev Co Novel semiconductor materials and their uses
WO2002041362A2 (en) 2000-11-17 2002-05-23 Emcore Corporation Laser separated die with tapered sidewalls for improved light extraction
US7358679B2 (en) 2002-05-09 2008-04-15 Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc. Dimmable LED-based MR16 lighting apparatus and methods
CA2427559A1 (en) 2002-05-15 2003-11-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. White color light emitting device
NO20041523L (no) 2003-09-19 2005-03-21 Sumitomo Electric Industries Lysemitterende halvlederelement
DE10354936B4 (de) 2003-09-30 2012-02-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement
US7026653B2 (en) 2004-01-27 2006-04-11 Lumileds Lighting, U.S., Llc Semiconductor light emitting devices including current spreading layers
TWI229465B (en) 2004-03-02 2005-03-11 Genesis Photonics Inc Single chip white light component
TWI243489B (en) 2004-04-14 2005-11-11 Genesis Photonics Inc Single chip light emitting diode with red, blue and green three wavelength light emitting spectra
US7361938B2 (en) 2004-06-03 2008-04-22 Philips Lumileds Lighting Company Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
US7553683B2 (en) 2004-06-09 2009-06-30 Philips Lumiled Lighting Co., Llc Method of forming pre-fabricated wavelength converting elements for semiconductor light emitting devices
US7126160B2 (en) 2004-06-18 2006-10-24 3M Innovative Properties Company II-VI/III-V layered construction on InP substrate
US7119377B2 (en) 2004-06-18 2006-10-10 3M Innovative Properties Company II-VI/III-V layered construction on InP substrate
US7534633B2 (en) 2004-07-02 2009-05-19 Cree, Inc. LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same
US7223998B2 (en) 2004-09-10 2007-05-29 The Regents Of The University Of California White, single or multi-color light emitting diodes by recycling guided modes
JP2008516456A (ja) 2004-10-08 2008-05-15 ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ カリフォルニア 高効率発光ダイオード
US7402831B2 (en) 2004-12-09 2008-07-22 3M Innovative Properties Company Adapting short-wavelength LED's for polychromatic, broadband, or “white” emission
US7804100B2 (en) * 2005-03-14 2010-09-28 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Polarization-reversed III-nitride light emitting device
US7417260B2 (en) 2005-06-28 2008-08-26 Dong-Sing Wuu Multiple-chromatic light emitting device
US20080272712A1 (en) 2005-09-19 2008-11-06 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Variable Color Light Emitting Device and Method for Controlling the Same
US7285791B2 (en) 2006-03-24 2007-10-23 Goldeneye, Inc. Wavelength conversion chip for use in solid-state lighting and method for making same
KR100875443B1 (ko) 2006-03-31 2008-12-23 서울반도체 주식회사 발광 장치
US7863634B2 (en) * 2006-06-12 2011-01-04 3M Innovative Properties Company LED device with re-emitting semiconductor construction and reflector
US20070284565A1 (en) 2006-06-12 2007-12-13 3M Innovative Properties Company Led device with re-emitting semiconductor construction and optical element
US7902542B2 (en) 2006-06-14 2011-03-08 3M Innovative Properties Company Adapted LED device with re-emitting semiconductor construction
KR100829925B1 (ko) 2007-03-02 2008-05-16 세메스 주식회사 기판을 처리하는 장치 및 방법
CN101627482A (zh) 2007-03-08 2010-01-13 3M创新有限公司 发光元件阵列
US7288902B1 (en) 2007-03-12 2007-10-30 Cirrus Logic, Inc. Color variations in a dimmable lighting device with stable color temperature light sources
US7687816B2 (en) 2007-03-20 2010-03-30 International Business Machines Corporation Light emitting diode
US7759854B2 (en) 2007-05-30 2010-07-20 Global Oled Technology Llc Lamp with adjustable color
US10505083B2 (en) 2007-07-11 2019-12-10 Cree, Inc. Coating method utilizing phosphor containment structure and devices fabricated using same
WO2009036579A1 (en) 2007-09-21 2009-03-26 Hoffmann Neopac Ag Apparatus for plasma supported coating of the inner surface of tube-like packaging containers made of plastics with the assistance of a non-thermal reactive ambient pressure beam plasma
CN101821866B (zh) 2007-10-08 2012-05-23 3M创新有限公司 具有粘接的半导体波长转换器的发光二极管
US20090108269A1 (en) 2007-10-26 2009-04-30 Led Lighting Fixtures, Inc. Illumination device having one or more lumiphors, and methods of fabricating same
EP2301087A2 (en) 2008-06-05 2011-03-30 3M Innovative Properties Company Light emitting diode with bonded semiconductor wavelength converter
KR20110031953A (ko) 2008-06-26 2011-03-29 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 반도체 광 변환 구조체
WO2009158138A2 (en) 2008-06-26 2009-12-30 3M Innovative Properties Company Semiconductor light converting construction
WO2010019594A2 (en) 2008-08-14 2010-02-18 3M Innovative Properties Company Projection system with imaging light source module
JP2012502473A (ja) 2008-09-04 2012-01-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 窒化ガリウムレーザダイオードによって光励起された、ヒートシンク上のｉｉ−ｖｉ多重量子井戸垂直共振器面発光レーザー
KR20110053382A (ko) 2008-09-08 2011-05-20 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 전기적으로 픽셀화된 발광 장치
CN102318089A (zh) 2008-12-24 2012-01-11 3M创新有限公司 具有双面波长转换器的光产生装置
TWI478372B (zh) * 2009-03-20 2015-03-21 Huga Optotech Inc 具有中空結構之柱狀結構之發光元件及其形成方法
JP2012526392A (ja) 2009-05-05 2012-10-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 抽出効率を向上させた再発光半導体構造
EP2427921A1 (en) 2009-05-05 2012-03-14 3M Innovative Properties Company Semiconductor devices grown on indium-containing substrates utilizing indium depletion mechanisms
CN102473816B (zh) 2009-06-30 2015-03-11 3M创新有限公司 基于电流拥挤调节颜色的电致发光装置
KR20120092549A (ko) 2009-06-30 2012-08-21 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 조정가능 색 온도를 갖는 백색광 전계발광 디바이스
KR20120094463A (ko) 2009-06-30 2012-08-24 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 무-카드뮴 재방출 반도체 구조체

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160119115A (ko) * 2014-02-07 2016-10-12 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 Mscr 규격을 충족하는 플라스토머 개질 아스팔트 바인더, 상기 아스팔트 바인더를 갖는 아스팔트 포장재, 및 상기 아스팔트 바인더의 제조 방법

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