KR20120057656A - 발광 다이오드용 금속 기판, 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 우수한 내약품 특성을 구비하는 발광 다이오드 접합용 금속 기판, 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있고, 금속 기판과, 접합층을 통하여 상기 금속 기판 상에 접합된, 발광부를 포함하는 화합물 반도체층을 구비한 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 발광 다이오드용 금속 기판이며, 금속판과, 상기 금속판의 적어도 상면 및 하면을 덮는 금속 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판을 제공한다.
Description
본 발명은 발광 다이오드용 금속 기판, 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2009년 10월 7일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-233748호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 적색 또는 적색 이외의 광을 발하는 고출력 발광 다이오드(영문 약칭: LED)로서, 비화 알루미늄?갈륨(조성식AlXGa1 - XAs;0≤X≤1)을 함유하는 발광층을 구비한 화합물 반도체 LED가 알려져 있다.
한편, 적색, 주황색, 황색 또는 황녹색의 가시광을 발하는 고휘도 발광 다이오드(영문 약칭: LED)로서, 인화 알루미늄?갈륨?인듐[조성식(AlXGa1 -X)YIn1- YP;0≤X≤1, 0 <Y≤1]을 함유하는 발광층을 구비한 화합물 반도체 LED도 알려져 있다.
이러한 LED는, 일반적으로 발광층으로부터 출사되는 발광에 대하여 광학적으로 불투명하고, 또한 기계적으로도 그만큼 강도가 없는 비화 갈륨(GaAs) 등의 기판 재료 상에 형성되어 있다.
이로 인해, 최근에는, 보다 고휘도의 LED를 얻기 위해서, 또한, 한층 더한 소자의 기계적 강도 및 방열성 향상을 목적으로 하여, 발광광에 대하여 불투명한 기판 재료를 제거한 후, 발광광을 투과 또는 반사시킴과 동시에, 기계 강도 및 방열성이 우수한 재료로 형성된 지지체층(기판)을 다시 접합시켜서, 접합형 LED를 구성하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 7 참조).
상술한 바와 같이, 기판 접합 기술의 개발에 의해, 지지체층으로서 적용할 수 있는 기판의 자유도가 증가했기 때문에, 비용면, 기계 강도 또는 방열성 등에 큰 장점을 갖는 수많은 금속 기판이 제안되고 있다.
그러나, 금속 기판은 반도체 기판, 세라믹스 기판 등과 비교하여, 제조 프로세스에서 사용하는 화학약품에 반응해서 부식되어 품질이 열화하는 문제가 있었다. 구체적으로는, 알칼리 또는 산의 처리에 대하여, 용해, 변색, 부식이 발생하고, 특성 불량이나 수율의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.
특히, 반도체층을 성장시키기 위해서 사용되는 비화 갈륨 기판을 제거하기 위해서는, 알칼리나 산에 장시간 침지하여, 비화 갈륨 기판을 모두 용해하는 공정이 일반적이다. 그러나, 금속 기판은 이 장시간의 약품 처리에 견딜 수 없다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 기판 제거 공정의 약품 처리를 견디어낼 수 있는 내약품이 우수한 새로운 구조를 갖는 발광 다이오드용 금속 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이 금속 기판을 사용함으로써 특성이 안정된 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 안정된 특성을 갖는 발광 다이오드를 높은 수율에서 제조할 수 있는 발광 다이오드의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 1부터 9를 제공한다.
(1) 금속 기판과, 접합층을 통하여 상기 금속 기판 상에 접합된, 발광부를 포함하는 화합물 반도체층을 구비한 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 발광 다이오드용 금속 기판이며, 발광 다이오드용 금속 기판이, 금속판과, 상기 금속판의 적어도 상면 및 하면을 덮는 금속 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판.
(2) 상기 금속 보호막은, 또한 상기 금속판의 측면을 덮는 것을 특징으로 하는 전항 1에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판.
(3) 상기 금속판은, 열전도율이 130W/m?K 이상이고, 또한 열팽창 계수가 상기 발광부의 열팽창 계수의 ±1.5ppm/K 이내인 것을 특징으로 하는 전항 (1) 또는 (2) 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판.
(4) 상기 금속판은, 구리, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판.
(5) 상기 금속판은, 구리와 몰리브덴의 중첩 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전항 (4)에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판.
(6) 상기 금속 보호막은, 니켈, 크롬, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판.
(7) 전항 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판과, 접합층을 통하여 상기 금속 기판 상에 접합된, 발광부를 포함하는 화합물 반도체층을 구비한 발광 다이오드이며, 상기 발광부는, AlGaInP층 또는 AlGaAs층을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
(8) 금속판의 전체면에 금속 보호막을 형성해서 발광 다이오드용 금속 기판을 제작하는 제1 공정과, 반도체 기판 상에, 발광부를 구비하는 화합물 반도체층을 형성하는 제2 공정과, 상기 화합물 반도체층 상에 접합층을 형성하는 제3 공정과, 상기 접합층을 통하여, 상기 화합물 반도체층이 형성된 상기 반도체 기판과 상기 금속 기판을 접합하는 제4 공정과, 상기 반도체 기판을 에칭액을 사용해서 제거하는 제5 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조 방법.
(9) 상기 제1 공정은, 복수의 금속 박판을 열 압착해서 금속판을 제작하는 공정과, 상기 금속판의 전체면에 도금에 의해 금속 보호막을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전항 (8)에 기재된 발광 다이오드의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 방열성이 우수하고, 또한 기판 제거 공정의 약품 처리를 견디어낼 수 있는 내약품이 우수한 새로운 구조를 갖는 발광 다이오드용 금속 기판을 제공할 수 있다. 또한, 특성이 안정된 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 나아가, 안정된 특성을 갖는 발광 다이오드를 높은 수율에서 제조할 수 있는 발광 다이오드의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 발광 다이오드 접합용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드의 일 실시 형태를 나타내는 것이며, 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 발광 다이오드 접합용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드의 일 실시 형태를 나타내는 것이며, 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드의 일 실시 형태를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드의 제조 방법에 있어서의 일 공정의 일 실시 형태를 도시하는 단면 모식도이다.
도 4A는 종래의 발광 다이오드용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드를 나타내는 것이며, 평면도이다.
도 4B는 종래의 발광 다이오드용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드를 나타내는 것이며, 단면 모식도이다.
도 1b는 본 발명의 발광 다이오드 접합용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드의 일 실시 형태를 나타내는 것이며, 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드의 일 실시 형태를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드의 제조 방법에 있어서의 일 공정의 일 실시 형태를 도시하는 단면 모식도이다.
도 4A는 종래의 발광 다이오드용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드를 나타내는 것이며, 평면도이다.
도 4B는 종래의 발광 다이오드용 금속 기판 및 그것에 접합된 발광 다이오드를 나타내는 것이며, 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 발광 다이오드용 금속 기판, 발광 다이오드, 및 그 제조 방법에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다.
또한, 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 특징을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 편의상 특징이 되는 부분을 확대해서 나타내고 있는 경우가 있고, 각 구성 요소의 치수 비율 등이 실제와 같다고는 할 수 없다. 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 상세한 설명을 생략한다.
도 1은, 본 발명의 발광 다이오드의 제조 방법의 제4 공정 후의 상태를 나타내는 것이다. 또한, 본 발명의 발광 다이오드의 제조 방법에 대해서는, 이하에 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 발광 다이오드용 금속 기판(6)과, 성장 기판(반도체 기판: 20) 상에 형성한 발광부를 포함하는 화합물 반도체층(2)이, 접합층(3)을 통하여 접합한 상태를 나타낸다.
<발광 다이오드용 금속 기판>
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 금속 기판(6)은, 금속판(4)과, 금속판(4)의 전체면, 즉 금속판(4)의 상면, 하면 및 측면을 덮는 금속 보호막(5)으로 구성되어 있다.
또한, 금속 보호막(5)이 금속판(4)의 상면과 하면만을 덮고, 측면은 덮지 않는 경우도 있다.
상기 금속판(4)의 열전도율은, 130W/m?K 이상이고, 또한 열팽창 계수는 발광부(7)의 열팽창 계수의 ±1.5ppm/K 이내인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 열전도율이 양호한 금속, 예를 들어 구리, 은, 금 등이나, 열팽창 계수가 발광부(7)와 대략 동등한 금속, 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 등으로 구성할 수 있다. 또한, 복수의 금속 박판으로 형성되어 있어도 좋다. 그 중에서도, 금속판(4)은 구리, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 금속판(4)으로서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 구리(4B)/몰리브덴(4A)/구리(4B)의 3장의 박판을 적층해서 열 압착한 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 금속판(6)의 열팽창 계수를, 발광부(7)의 열팽창 계수와 거의 동등하게 할 수 있다.
금속판(4)의 적어도 상면 및 하면을 덮는 금속 보호막(5)은, 니켈, 크롬, 백금, 금 등 공지의 재료를 적용할 수 있다.
그 중에서도 금속 보호막(5)은, 밀착성이 좋은 니켈과 내약품이 우수한 금을 조합한 층인 것이 바람직하다. 기부는 니켈로 형성하고, 표면은 약품에 안정된 금 또는 백금으로 형성하는 것이 바람직하다. 금속판(4)의 전체면을 니켈/금을 도금 함으로써 형성할 수 있다.
금속 보호막(5)의 두께는 특별히 제한은 없지만, 내구성과 비용의 밸런스때문에, 0.2 내지 5μm, 바람직하게는 0.5 내지 3μm가 적정한 범위이다. 고가인 금의 두께는, 1μm 이하가 바람직하다.
상기 구성을 구비한 금속 기판(6)은, 얇으면 강도 부족에 의한 변형이 생기고, 두꺼우면 칩으로 절단하는 공정에서의 기술적 난이도가 높아진다고 하는 문제가 있다. 이로 인해, 재료에 따라 상이하지만, 금속 기판(6)의 두께는, 바람직하게는 50 내지 200μm, 더욱 바람직하게는, 80 내지 150μm이다.
<발광 다이오드>
이어서, 발광 다이오드의 구성에 대해서 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 발광 다이오드(LED: 1)는, 본 발명의 금속 기판(6)과, 접합층(3)을 통해서 금속 기판(6) 위에 접합된, 발광부(7)를 포함하는 화합물 반도체층(2)을 구비한 것이다.
상기 화합물 반도체층(2)은, pn 접합형의 발광부(7)를 포함하는 것이면 특별히 한정되는 것이 아니다.
상기 발광부(7)는 반도체 기판, 예를 들어 GaAs 기판에 성장할 수 있는 재료로 구성되어 있다. 일반적으로는, 하부 클래드층(9), 발광층(10) 및 상부 클래드층(11)이 순차 적층된 화합물 반도체의 적층체이다.
이 발광부(7)로서는, 예를 들어 적색, 황색, 및/또는 황녹색 등의 광원인 (AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1, 0 <Y≤1)을 구비하는 발광층(10)을 포함하는 화합물 반도체층을 사용할 수 있다. 적색 및 적외의 광을 발광하는 AlxGa(1-x)As(0≤X≤1)을 구비하는 발광층(10)을 포함하는 화합물 반도체층을 사용할 수도 있고, 다른 공지의 구조를 적용할 수도 있다.
접합층(3)은, 화합물 반도체층(2)과 금속 기판(6) 사이에 배치되고, 화합물 반도체층(2)과 금속 기판(6)을 견고하게 접합한다. 단층이거나 복수층으로 이루어진 것이어도 좋다. 그러나, 금속 보호막(5)의 재질과의 조합을 고려하여, 금속 기판(6)과의 접속 표면과 동일한 재료, 즉 금속 보호막(5)과 동일한 재료계로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 보호막(5)이 금으로 형성되어 있는 경우는, 금속 보호막(5)과의 접속면을 이루는 접합층은 금으로 형성되어 있는 것이 가장 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 접합층(3)은, 화합물 반도체층(2) 측에 설치된 제1 금속막(3A)과, 금속 기판(6) 측에 설치된 제2 금속막(3B)을 구비하고, 제2 금속막(3B)은 금속 보호막(5)과 동일한 재료로 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 접합층(3)은 고휘도화를 위해서 반사율이 높은 반사 구조를 갖고 있으며, 화합물 반도체층(2) 측 및 금속 기판(6) 측으로부터 입사된 광을 반사시킨다.
[발광 다이오드의 제조 방법]
이어서, 발광 다이오드의 제조 방법에 대해서, 이하와 같이, 제1 공정부터 제5 공정으로 나누어서 설명한다.
<금속 기판의 제작 공정(제1 공정)>
발광 다이오드용 금속 기판(6)을 이하와 같이 제조한다.
우선, 발광 다이오드용 금속 기판(6)을 구성하는 금속판(4)을 준비한다.
도 2에 도시하는 본 실시 형태의 금속판(4)은, 그 열팽창 계수가 발광부(7)의 열팽창 계수와 거의 동등해지도록, 구리(4B), 몰리브덴(4A) 및 구리(4B)의 3장의 박판을 적층하여, 열 압착해서 제작한다.
이어서, 금속판의 전체면을 덮는 금속 보호막(5)을 형성한다.
금속 보호막(5)은 공지의 막 형성 방법을 사용해서 형성할 수 있지만, 측면을 포함한 전체면에 막 형성을 할 수 있으므로, 도금법이 가장 바람직하다.
도금법에서는, 공지의 기술 및 약품을 사용할 수 있다. 도금법 중에서도, 전극이 불필요한 무전해 도금법이, 간편하고 바람직하다.
도금 재질은, 특별히 제한은 없고, 구리, 은, 니켈, 크롬, 백금 및 금 등 공지의 재질을 적용할 수 있지만, 밀착성이 좋은 니켈과 내약품이 우수한 금을 조합한 층이 최적이다.
예를 들어, 무전해 도금법을 채용한 경우, 금속판(6)의 상면, 측면 및 하면을 니켈 도금하고, 그 후 금 도금함으로써, 니켈막 및 금막을 구비하는 금속 보호막(5)을 얻을 수 있다.
도금의 두께는 특별히 제한은 없지만, 상기와 같이, 내구성과 비용의 밸런스때문에 0.2 내지 5μm, 바람직하게는 0.5 내지 3μm가 적정한 범위이다. 고가인 금의 두께는, 1μm 이하가 바람직하다.
또한, 금속 보호막(5)은, 나중의 에칭액에 의한 반도체 기판 제거 공정을 행할 때에, 금속판(4)의 전체면을 덮고 있으면 좋다. 반도체 기판 제거 공정 후의 공정에 있어서 금속 보호막(5)의 일부가 제거되어, 최종적으로 제조된 발광 다이오드에 있어서, 금속 보호막(5)이 금속판(4)의 전체면을 덮고 있지 않아도 상관없다.
<화합물 반도체층 형성 공정(제2 공정)>
도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(20)의 일면(20a) 상에 복수의 에피택셜층을 성장시켜서 화합물 반도체층(2)을 형성한다.
반도체 기판(20)은 화합물 반도체층(2)의 형성용 기판이며, 예를 들어 Si 도프한 n형의 GaAs 단결정 기판이다.
반도체 기판(20)의 일면(20a) 상에 Si를 도프한 n형의 GaAs로 이루어진 완충층(12a)을 성막한다. 이어서, 완충층(12a) 상에 Si 도프한 n형의 AlGaInP로 이루어진 콘택트층(12b)을 성막한다. 이어서, 콘택트층(12b) 상에 Si를 도프한 n형의 AlGaInP로 이루어진 클래드층(11)을 성막한다. 이어서, 클래드층(11) 상에 언도프의 AlGaInP/AlGaInP의 10쌍의 적층 구조로 이루어진 발광층(10)을 성막한다. 이어서, 발광층(10) 상에 Mg를 도프한 p형의 AlGaInP로 이루어진 클래드층(9)을 성막한다. 이어서, 클래드층(9) 상에 Mg 도프한 p형의 GaP층(13)을 성막한다.
이어서, p형의 GaP층(13)의 반도체 기판(20)과 반대측면(13a) 상에 제2의 전극(오믹 전극: 8b)을 형성한다.
<접합층 형성 공정(제3 공정)>
이어서, p형의 GaP층(13)의 반도체 기판(20)과 반대측에 위치하는 면(13a)과 제2 전극(8b)을 덮도록, 접합층[3(3A)]을 형성한다.
접합층의 형성은 공지의 기술을 이용할 수 있다. 예를 들어, 공정 금속 및 땜납 등의 금속 재료, 유기계 접착제 또는 직접 접합 기술 등을 이용할 수 있다.
<금속 기판의 접합 공정(제4 공정)>
이어서, 접합층(3) 및 화합물 반도체층(2)을 형성한 반도체 기판(20)과, 금속 기판의 제조 공정으로 형성한 금속 기판(6)을 감압 장치 내에 반입하여, 접합층(3)의 접합면과 금속 기판(6)의 접합면이 대향해서 중첩되도록 배치한다.
이어서, 감압 장치 내를 배기한 후, 접합층(3) 및 화합물 반도체층(2)을 형성한 반도체 기판(20)과 금속 기판(6)을 가열한 상태에서 가압하여, 접합 구조체(15)를 형성한다.
<반도체 기판 제거 공정(제5 공정)>
이어서, 암모니아와 과산화수소를 함유한 에칭액으로 접합 구조체(15)로부터, 반도체 기판(20) 및 완충층(12a)을 선택적으로 용해 제거한다. 구리는 이에칭액에 용해되지만, 금속판의 상면, 측면 및 하면의 전체면이 니켈?금막인 금속 보호막(5)으로 덮여 있기 때문에, 구리로 형성된 금속판(4)은 용해되지 않는다.
이 공정에 의해, 발광부(7)를 갖는 화합물 반도체층(2)이 형성된다.
<제1 전극 형성 공정>
이어서, 화합물 반도체층(2)의 금속 기판(6)과 반대측에 위치하는 면(2a)에 제1 전극(8a)을 형성한다.
<분리 공정>
절단되는 영역의 반도체층을 제거한 후에, 이상의 공정으로 형성된 금속 기판(6)을 구비하는 구조체를 레이저로, 예를 들어 350μm 간격으로 절단하여, 발광 다이오드(1)를 제작한다.
얻어진 발광 다이오드(1)에서는, 금속 기판(6)은 상면 및 하면에만 금속 보호막(5)을 구비하고, 측면에는 구비하지 않고 있다.
<발광 다이오드 측면 보호막 형성 공정>
또한, 금속 보호막(5)의 형성 조건과 같은 조건 하에서, 절단된 금속 기판(6)의 측면과 하면에, 니켈?AU 도금 처리를 행하고, 수지 보호막을 제거하여, 발광 다이오드를 제작할 수도 있다. 이와 같이 하여 얻어진 발광 다이오드는, 약품에 강하고, 바람직하다.
실시예
이하, 본 발명 및 본 발명의 효과를, 실시예를 사용해서 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<금속 기판의 제작>
두께 25μm의 Mo박을, 두께 30μm의 2매의 동박으로 끼우고, 가열 압착하여, 두께 85μm의 금속판(4)을 제작했다. 금속판(4)의 형상은, 직경 76mm의 원형이다.
금속판(4)의 상면과 하면을 연마하고, 상면을 광택면으로 한 후에, 유기 용제로 세정하여 오염을 제거했다.
금속판(4)의 열팽창 계수는 6.1ppm/K이며, 열전도율은 250W/m?K이었다.
무전해 도금법으로, 최초에 두께가 약 2μm가 되도록 금속판(4)에 Ni를 도금하고, 이어서, 두께가 0.5μm가 되도록 Au를 도금했다. 이렇게 해서, 금속판(4)의 상면, 측면 및 하면에, 균일한 2층의 도금 막인 금속 보호막(5)을 형성했다.
<발광부의 형성>
직경 76mm, 두께 450μm로, 주면이 (100)15° 오프의 GaAs 단결정 기판(20)을 준비했다. 표면을 세정 후, MOCVD 장치에 세트했다.
GaAs 완충층(12a)을 0.2μm 성장시켰다. 그 후, Si 도프 n형의 (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P로 이루어지고, 캐리어 농도가 2×1018cm-3이며, 층 두께가 1.5μm인 콘택트층(12b)을 형성했다.
계속해서, Si 도프 n형의 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 이루어지고, 캐리어 농도가 8×1017cm-3이며, 층 두께가 1μm인 클래드층(11)을 형성했다.
또한, 층 두께가 0.8μm인, 언도프의 (Al0 .2Ga0 .8)0.5In0 .5P/(Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P의 10쌍의 적층 구조를 발광층(10)으로서 얻었다.
계속해서, Mg를 도프한 p형의 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P로 이루어지고, 캐리어 농도가 2×1017cm-3이며, 층 두께가 1μm인 클래드층을 형성했다.
그 후, Mg를 도프한 p형 GaP층이며, 캐리어 농도가 3×1018cm-3이며, 층 두께가 3μm인 GaP층(13)을 적층했다.
또한, 얻어진 p형 GaP층(13)의 표면에 오믹 전극(8b)을 형성했다. 또한, 접합층(3)으로서, 증착법으로, 두께가 1.5μm인 AuGe의 공정 금속을 형성했다.
계속해서, 그 접합층(3)에 금속 기판(6)을 중첩하고, 부착 장치 내에서, 380℃로 가열, 가압하고 접합하여 접합 구조체(18)를 제작했다.
<반도체 기판의 제거>
접합한 접합 구조체(18)를, 암모니아?과산화수소의 혼합액에, GaAs 기판(20) 및 GaAs 완충층(12a)이 모두 용해될 때까지 침지시켰다.
<수율>
GaAs 기판 및 GaAs 완충층(12a)을 용해 제거한 후, 접합 수율을 측정했다. 그 결과, 이론 면적에 대하여, 97％가 정상이었다.
여기서, 이론 면적(S)이란, 접합 전의 실효적인 면적이며, 원형 전체의 면적으로부터 기준면 부분과 주변 베벨링 영역의 면적을 차감한 면적이다. 76mmφ 웨이퍼의 경우 S=43cm2가 된다.
또한, 접합 수율은, 접합 후에 측정한 접합 부분의 면적(X)의 이론 면적(S)에 대한 비율을 의미하고, 접합 수율=(X/S)×100(％)로 산출한다.
또한, 접합부의 면적은, 예를 들어 접합 부분을 제거한 후에 면적계로 측정 하거나 하여 구할 수 있다.
(비교예)
도 4에 도시한 바와 같이, 실시예와의 차이점은, 금속 기판(6)이 금속 보호막(5)을 구비하지 않는 점에 있다. 즉, 본 비교예에 있어서는, 금속 기판(6)에 도금을 실시하지 않고[금속 보호막(5)을 형성하지 않고], 금속판(4)의 접합층(3)과 반대측 면을 포토레지스트(21)에 의해 보호하고, GaAs 기판을 제거했다. 포토레지스트는, 2000rpm으로 스핀 코트하고, 2μm 두께로 도포 후, 140℃에서 열 처리해서 경화시켜 보호막을 형성했다.
<수율>
GaAs 기판을 용해한 후, 접합 수율을 측정했다. 그 결과, 이론 면적에 대하여, 79％가 정상이었다. 이 수율 저하는, 주변의 금속 기판이 일부 녹음으로써, 접합할 수 없는 부분이 있었기 때문이다.
<산업상 이용가능성>
본 발명의 발광 다이오드용 금속 기판은, 특히 내약품성이 우수하다.
내약품성이 우수한 금속 기판을 구비하는 본 발명의 발광 다이오드는, 방열성이 우수하고, 고휘도로 발광할 수 있으므로, 각종 표시 램프, 조명 기구 등에 이용할 수 있어, 이들을 제조?이용하는 산업에서 이용 가능성이 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드의 제조 방법은, 방열성이 우수하고, 고휘도로 발광할 수 있는 발광 다이오드를 제조할 수 있으므로, 각종 표시 램프, 조명 기구 등에 이용할 수 있어, 이들을 제조?이용하는 산업에서 이용 가능성이 있다.
1: 발광 다이오드
2: 화합물 반도체층
3: 접합층
3A: 제1 금속막
3B: 제2 금속막
4: 금속판
5: 금속 보호막
6: 발광 다이오드용 금속 기판
7: 발광부
8a: 제1 전극
8b: 제2 전극
9: 클래드층
10: 발광층
11: 클래드층
12a: 완충층
12b: 콘택트층
13: GaP층
15: 접합 구조체
20: 반도체 기판
2: 화합물 반도체층
3: 접합층
3A: 제1 금속막
3B: 제2 금속막
4: 금속판
5: 금속 보호막
6: 발광 다이오드용 금속 기판
7: 발광부
8a: 제1 전극
8b: 제2 전극
9: 클래드층
10: 발광층
11: 클래드층
12a: 완충층
12b: 콘택트층
13: GaP층
15: 접합 구조체
20: 반도체 기판
Claims (9)
- 금속 기판과, 접합층을 통하여 상기 금속 기판 상에 접합된, 발광부를 포함하는 화합물 반도체층을 구비한 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 발광 다이오드용 금속 기판이며,
상기 발광 다이오드용 금속 기판은, 금속판과, 상기 금속판의 적어도 상면 및 하면을 덮는 금속 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판. - 제1항에 있어서, 상기 금속 보호막은, 상기 금속판의 측면을 더 덮는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속판은, 열전도율이 130W/m?K 이상이고, 또한, 열팽창 계수가 상기 발광부의 열팽창 계수의 ±1.5ppm/K 이내인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속판은 구리, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판.
- 제4항에 있어서, 상기 금속판은, 구리와 몰리브덴의 중첩 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 보호막은, 니켈, 크롬, 백금 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 금속 기판.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드용 금속 기판과, 접합층을 통하여 상기 금속 기판 상에 접합된, 발광부를 포함하는 화합물 반도체층을 구비한 발광 다이오드이며,
상기 발광부는, AlGaInP층 또는 AlGaAs층을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 금속판의 전체면에 금속 보호막을 형성해서 발광 다이오드용 금속 기판을 제작하는 제1 공정과,
반도체 기판 상에, 발광부를 포함하는 화합물 반도체층을 형성하는 제2 공정과,
상기 화합물 반도체층 상에 접합층을 형성하는 제3 공정과,
상기 접합층을 통하여, 상기 화합물 반도체층이 형성된 상기 반도체 기판과 상기 금속 기판을 접합하는 제4 공정과,
에칭액을 사용해서 상기 반도체 기판을 제거하는 제5 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조 방법. - 제8항에 있어서, 상기 제1 공정은, 복수의 금속 박판을 열 압착해서 금속판을 제작하는 공정과,
상기 금속판의 전체면에 도금에 의해 금속 보호막을 형성하는 공정을 갖는 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조 방법.
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| A201 | Request for examination | ||
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