KR20190141610A - 발광 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

발광 장치와 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190141610A
KR20190141610A KR1020190069992A KR20190069992A KR20190141610A KR 20190141610 A KR20190141610 A KR 20190141610A KR 1020190069992 A KR1020190069992 A KR 1020190069992A KR 20190069992 A KR20190069992 A KR 20190069992A KR 20190141610 A KR20190141610 A KR 20190141610A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
emitting element
bonding
light
rare gas
Prior art date
Application number
KR1020190069992A
Other languages
English (en)
Inventor
사또시 시찌조
하루노부 사가와
Original Assignee
니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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
Priority claimed from JP2019026506A external-priority patent/JP7343749B2/ja
Application filed by 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 filed Critical 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20190141610A publication Critical patent/KR20190141610A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0095—Post-treatment of devices, e.g. annealing, recrystallisation or short-circuit elimination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers 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 with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H01L33/18—Semiconductor devices having potential barriers 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 with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0041—Processes relating to semiconductor body packages relating to wavelength conversion elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

발광 소자와 파장 변환 부재의 접합부에 있어서의 광의 손실이 적은 발광 장치를 제공한다. 발광 소자와 해당 발광 소자의 발광면에 접합된 투광성 부재를 포함하는 발광 장치로서, 상기 발광 소자와 상기 투광성 부재는, 상기 발광 소자의 일부 및 상기 투광성 부재의 일부로 이루어지고, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소를 포함하는 접합 영역을 통해 접합되어 있으며, 상기 발광 소자 및 상기 투광성 부재 중 적어도 한쪽에 있어서, 상기 희가스 원소의 분포는 상기 발광면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖는 발광 장치.

Description

발광 장치와 그 제조 방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 발광 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드 등의 발광 소자와 발광 소자로부터의 광에 의해 여기되어 발광 소자로부터의 광과는 다른 파장의 광을 발광하는 파장 변환 부재를 구비한 발광 장치가 사용되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 발광 소자와 파장 변환 부재인 형광부가, 표면 활성화 접합법에 의해 접합된 발광 장치가 개시되어 있다. 그러한 발광 장치 제조 방법에 의해, 저비용으로 제작할 수 있어, 양호한 발광 특성을 얻을 수 있도록 되어 있다.
일본 특허공개 제2012-142326호 공보
그러나, 근년, 발광 장치의 고휘도화가 진행되고, 발광 소자와 파장 변환 부재의 접합부에 있어서의 광의 손실이 적은 발광 장치가 요구되고 있다.
그래서, 본 발명은, 발광 소자와 투광성 부재의 접합부에 있어서의 광의 손실이 적은 발광 장치와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 일 실시 형태의 발광 장치는, 발광 소자와 해당 발광 소자의 발광면에 접합된 투광성 부재를 포함하는 발광 장치로서, 상기 발광 소자와 상기 투광성 부재는, 상기 발광 소자의 일부 및 상기 투광성 부재의 일부로 이루어지고, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소를 포함하는 접합 영역을 통해 접합되어 있으며, 상기 발광 소자 및 상기 투광성 부재 중 적어도 한쪽에 있어서, 상기 희가스 원소의 분포는 상기 발광면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖는다.
본 발명에 따른 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법은,
발광 소자를 준비하는 발광 소자 준비 공정과,
투광성 부재를 준비하는 투광성 부재 준비 공정과,
표면 활성화 접합법에 의해, 상기 발광 소자와 상기 투광성 부재를 접합하는 접합 공정
을 포함하고,
상기 접합 공정은,
상기 발광 소자의, 상기 투광성 부재가 접합되는 제1 접합면의 표면을, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소의 이온빔을 조사함으로써 활성화시키는 제1 표면 활성화 공정과,
상기 투광성 부재의, 상기 발광 소자가 접합되는 제2 접합면의 표면을, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소의 이온빔을 조사함으로써 활성화시키는 제2 표면 활성화 공정과,
표면이 활성화된 상기 제1 접합면과 표면이 활성화된 상기 제2 접합면을 접촉시킴으로써 상기 발광 소자와 상기 투광성 부재를 접합하는 접촉 공정
을 포함하고,
상기 제1 표면 활성화 공정 및 상기 제2 표면 활성화 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 상기 희가스 원소의 이온빔을, 상기 제1 접합면의 표면 또는 상기 제2 접합면의 표면에 대해서 소정의 각도로, 해당 표면 근방보다 깊은 위치의 희가스 원소의 분포 밀도가 높아지도록 조사하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 일 실시 형태의 발광 장치에 의하면, 발광 소자와 투광성 부재의 접합부에 있어서의 광의 손실이 적은 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 일 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 발광 소자와 투광성 부재의 접합부에 있어서의 광의 손실이 적은 발광 장치를 제조할 수 있다.
도 1a는, 실시 형태의 발광 장치의 일 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 1b는, 도 1a의 일부를 확대해서 나타내는 단면도이다.
도 2a는, 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법의 공정 흐름도이다.
도 2b는, 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 있어서의 접합 공정의 공정 흐름도이다.
도 3은, 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 있어서의 접합 공정의 모식도이다.
도 4는, 실시예의 사파이어 기판과 YAG 세라믹의 각 일부를 포함하는 영역의 단면의 투과 전자 현미경상이다.
도 5는, 도 4의 TEM상에 있어서, NBD1, NBD2, NBD3, NBD4의 기호로 나타내는 각 영역의 전자선 회절상이다.
도 6의 (a)는, 실시예의 사파이어 기판과 YAG 세라믹의 각 일부를 포함하는 영역의 단면의 고각 산란 환형상 암시야 주사 투과 현미경상과, (b) 상기 영역에 있어서의 ArK선의 EDX 매핑, (c) 도 6의 (b)에 도시한 단면에 있어서의 ArK선의 라인 프로파일이다.
본 발명에 따른 실시 형태의 발광 장치는, 발광 소자와 투광성 부재를 포함하고, 투광성 부재가 발광 소자의 발광면에 표면 활성화 접합에 의해 접합된 발광 장치이며, 발광 소자와 투광성 부재가 접합 영역을 통해 접합되어 있다. 여기서, 접합 영역이란, 접합 후에 있어서 발광 소자의 발광면의 양측에 있는, 발광 소자의 일부와 투광성 부재의 일부로 이루어지는 영역을 말하며, 이하와 같이 규정된다. 접합 영역을 구성하는 발광 소자의 일부는, 발광 소자의 발광면을 활성화시키기 위한 이온빔 조사에 사용한 희가스 원소를 포함하는 발광면으로부터 소정의 깊이의 영역이다. 접합 영역을 구성하는 투광성 부재의 일부는, 투광성 부재의 접합 표면을 활성화시키기 위한 이온빔 조사에 사용한 희가스 원소를 포함하는 접합 표면으로부터 소정의 깊이의 영역이다. 또한, 이온빔 조사에 사용하는 희가스 원소는, He, Ne, Ar, Kr 중 적어도 1종이다.
그리고, 실시 형태의 발광 장치에서는, 특히, 접합 영역에 있어서의 발광 소자의 일부 표면을 활성화할 때의 희가스 원소가 발광면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖도록 분포되어 있다.
이상과 같이 구성된 실시 형태의 발광 장치는, 발광 소자와 투광성 부재의 접합부에 있어서의 광의 손실을 적게 할 수 있다. 또한, 접합 강도를 보다 높게 할 수 있다.
이온빔이 조사된 면 및 그 근방은 원래의 발광 소자 및 투광성 부재보다도 결정의 배열이 흐트러지는 것이나 변형이 발생하는 경우가 있지만, 이온빔 조사에 의해 함유되는 희가스 원소의 밀도가 높은 것에 의해서도 이들 현상은 일어날 수 있다. 실시 형태의 발광 장치에서는, 희가스 원소의 분포의 피크가 발광면으로부터 떨어진 위치에 있어서, 발광면 및 그 근방에 있어서, 희가스 원소가 존재하는 것에서 유래하는 결정의 흐트러짐 등을 억제할 수 있어, 결정성을 비교적 유지할 수 있다. 또한, 발광면으로부터 떨어진 위치에 결정이 변형된 영역을 배치하는 것이 가능하다.
즉, 우선, 발광 소자 및/또는 투광성 부재에 있어서의 발광면 및 그 근방에 희가스 원소의 분포의 피크가 없기 때문에, 발광면 및 그 근방에 있어서의 발광 소자의 일부 및/또는 투광성 부재의 일부는, 결정의 배향이 비교적 흐트러지기 어렵다고 생각된다. 이러한 점에서, 발광 소자와 투광성 부재의 접합 영역에 있어서의 광의 손실을 작게 할 수 있다. 즉, 접합 계면 근방이 예를 들어 비정질(아몰퍼스)인 등 결정의 배향이 흐트러져 있으면 광이 산란되기 쉽지만, 접합 영역의 결정 배향을 비교적 일치시킴으로써 광의 산란을 억제할 수 있다. 산란이 억제되면, 다중 산란에서 유래하는 광 흡수가 억제되므로, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태의 발광 장치는, 희가스 원소가 발광면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖도록 분포하고 있으며, 이 희가스 원소의 함유에 의해 결정을 변형시킬 수 있다. 이에 의해, 소자의 발열 또는 환경 온도의 변화에 따라 접합부에 열변형에 의한 응력이 반복해서 걸린 경우에도 높은 접합 강도를 유지할 수 있다.
즉, 접합 계면(발광면)의 극히 근방(예를 들어, 접합 계면으로부터 ±2㎚ 정도의 두께의 부분)에만 결정의 배열이 흐트러진 영역이 집중되어 있으면, 외력 또는 열응력이, 이 얇은 영역에 집중된다고 생각된다. 이에 반하여, 실시 형태의 발광 장치와 같이, 희가스 원소를 발광면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖도록 분포시키면, 발광면으로부터 떨어진 위치에 있는 희가스 원소의 함유에 기인하여 결정이 변형되는 영역을 형성하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 접합 계면(발광면)의 극히 근방뿐만 아니라, 그 변형 영역에도 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서, 접합 강도의 향상이 가능하다.
이상의 실시 형태의 발광 장치에 있어서, 투광성 부재는, 예를 들어 사파이어, GaN 등에 의해 구성할 수 있다. 이들 재료에 의해 구성된 투광성 부재는, 표면을 평활하게 하기 쉬워서, 표면 활성화 접합을 보다 용이하게 행할 수 있다. 또한, 투광성 부재를 발광 소자측의 접합면을 구성하는 재료와 동일한 재료로 하면, 굴절률 차에 의한 계면 반사를 실질적으로 없앨 수 있으므로, 광 취출 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 접합 영역의 구성 원소를 투광성 부재측과 발광 소자측에서 동일하게 하면, 양자의 접합 강도를 보다 강하게 할 수 있다.
또한, 투광성 부재는, 이하의 구체예로 나타낸 바와 같이, 형광체를 함유시켜서 파장 변환 기능을 갖게 해도 된다.
이하, 실시 형태의 발광 장치 및 그 제조 방법에 대하여, 보다 구체적인 예에 따라 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1a는, 실시 형태의 발광 장치의 일 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 1b는, 도 1a의 A부를 확대해서 나타내는 확대 단면도이다.
도 1a에 도시한 실시 형태의 발광 장치에 있어서, 발광 소자(10)는, 예를 들어 기판(11)과, n측 반도체층(12a)과 활성층(12b)과 p측 반도체층(12c)을 갖는 반도체 적층부(12)와, n측 반도체층(12a)에 접속된 n 전극(13)과, p측 반도체층(12c)에 접속된 p 전극(14)을 구비하고 있다. n 전극(13)은, p측 반도체층(12c)과 활성층(12b)의 일부를 제거해서 n측 반도체층(12a)을 노출시키고 그 노출시킨 n측 반도체층(12a)의 표면에 형성되어 있다. p 전극(14)은, p측 반도체층(12c) 표면의 거의 전체면에 형성된 전류 확산용 확산 전극(14a)과 확산 전극(14a) 위에 형성된 p 패드 전극(14b)을 포함한다.
본 실시 형태에 따른 발광 장치에 있어서, 발광 소자(10)는 공지된 다양한 것을 사용할 수 있다. 질화물 반도체를 사용해서 구성된 발광 소자에서는, 예를 들어 기판(11)으로서, 사파이어, GaN 등을 사용할 수 있다. n측 반도체층(12a)과 활성층(12b)과 p측 반도체층(12c)은, 2원의 GaN, 3원의 GaInN이나 AlGaN, 4원의 AlInGaN 등의 질화물 반도체부터 용도에 따라서 다양하게 선택하여 형성할 수 있다.
본 구체예의 발광 장치에 있어서, 투광성 부재(20)는, 형광체로 이루어지거나, 또는 형광체를 포함하는 파장 변환 부재이다.
본 구체예의 투광성 부재(20)는, 발광 소자(10)의 광(이하, '제1 광'이라고 함)에 의해 여기되고, 제1 광과는 다른 파장의 광을 발광하는 파장 변환 부재이며, 예를 들어 형광체로 이루어지는 다결정 혹은 단결정, 형광체와 바인더의 복합체, 형광체의 분말과 바인더의 분말을 성형하여 소성한 소결체에 의해 구성할 수 있다. 바인더로서는, 예를 들어 산화알루미늄, 질화알루미늄, YAG(부활제를 포함하지 않으므로 발광하지 않음), 산화이트륨 등을 사용할 수 있다.
형광체는, 다양한 재료의 형광체를 사용할 수 있다. 형광체로서, 예를 들어YAG(이트륨·알루미늄·가닛)계 형광체, TAG(테르븀·알루미늄·가닛)계 형광체를 사용하면, 청색 발광의 발광 소자(10)와 조합함으로써, 백색 발광이 가능하게 된다. 청색 발광의 발광 소자(10)로서는, 예를 들어 질화물 반도체를 포함하는 질화물 반도체 발광 소자를 사용할 수 있다.
투광성 부재(20)로서, 형광체와 바인더의 복합체, 예를 들어 형광체와 바인더의 소결체를 사용하는 경우에는, 형광체의 모재와 바인더는 동일 재료인 것이 바람직하다. 이에 의해, 형광체와 바인더의 굴절률 차를 실질적으로 없앨 수 있어, 바인더와 형광체의 계면에 있어서의 광의 반사를 경감시킬 수 있다. 예를 들어, 바인더로서 YAG(활성화제를 포함하지 않으므로 발광하지 않음)를 사용하고, 형광체로서 부활제를 세륨으로 하고 모체를 YAG로 한 소위 YAG계 형광체를 사용할 수 있다. 또한, 파장 변환 부재는 산란재를 포함하고 있어도 된다. 파장 변환 가능한 투광성 부재(20)로서, 예를 들어 YAG 세라믹을 사용할 수 있다. YAG 세라믹으로서는, YAG 형광체와 바인더를 소결한 소결체, 또는 실질적으로 바인더를 사용하지 않고 YAG 형광체를 소결한 소결체를 들 수 있다.
도 1a에 도시한 발광 장치에서는, 발광 소자(10)의 발광면(기판(11)의 반도체 적층부(12)가 형성된 면과는 반대측의 면)과 투광성 부재(20)가 접합 영역(30)을 통해 접합되어 있다. 접합 영역(30)은, 도 1b에 도시한 바와 같이, 발광 소자(10)(기판(11))의 일부인 제1 접합 영역(11a)과 투광성 부재(20)의 일부인 제2 접합 영역(20a)으로 이루어진다. 제1 접합 영역(11a)과 제2 접합 영역(20a)은 각각, 상술한 바와 같이, 접합시키는 면을 이온빔 조사에 의해 활성화시킬 때 사용한 희가스 원소를 포함하는 영역이다. 또한, 제1 접합 영역(11a)은 결정 구조를 확인할 수 있는 상태에 있어서 결정성이 유지되고 있으며, 또한 활성화할 때 사용한 희가스 원소가 접합 계면(발광면)으로부터 이격된 위치에 피크를 갖도록 분포되어 있다. 또한, 결정 구조가 유지되고 있는지의 여부, 즉 비정질인지의 여부는, 예를 들어 회절 실험에 의해 회절 스폿이 관측되는지의 여부에 의해 판단할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 투광성 부재(20)로서 YAG 세라믹을 사용하고 있으며, 투광성 부재(20)의 전체로서 단결정은 아니다. 이 경우, 투광성 부재(20)의 이온빔 조사에 의해 결정의 배열이 흐트러진 영역은, TEM(투과 전자 현미경상)에 의한 단면 관찰에 의해, 콘트라스트가 변화되고 있는 영역을 가리킨다. 이와 같이, TEM에 의한 단면 관찰에 있어서 접합 계면 및 그 근방과, 그보다도 외측에서 콘트라스트가 상이한 경우에, 접합 계면 및 그 근방에서 결정이 변형되어 있다고 생각되므로, 그 영역을 변형층이라고 칭한다.
기판(11)으로서 사파이어를 사용하는 경우, 제1 접합 영역(11a)은, 예를 들어 기판(11)의, 발광 소자(10)의 발광면(접합 계면)으로부터 10㎚ 내지 40㎚의 두께의 부분에 형성된다. 접합 영역은, 접합 계면의 근방에 희가스 원소를 실질적으로 포함하지 않는 부분을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 제1 접합 영역(11a)의 희가스 원소의 분포로서, 접합 계면 또는 그 근방에 있어서 극소로 하고, 그보다도 접합 계면으로부터 떨어진 위치에서 극대로 할 수 있다. 변형층에 있어서의 희가스 원소의 함유량은, 그 전체에 있어서, 피크 부분의 함유량보다도 적은 것이 바람직하다. 이에 의해, 변형층의 원자 배열의 불규칙화를 억제 가능하다고 생각된다.
투광성 부재(20)로서 YAG 세라믹을 사용하는 경우, 제2 접합 영역(20a)은, 예를 들어 투광성 부재(20)의, 발광 소자(10)의 발광면(접합 계면)으로부터 5㎚ 내지 20㎚의 두께의 부분에 형성된다. 제2 접합 영역(20a)의 희가스 원소의 분포의 피크는 접합 계면과 거의 일치하는 위치에 배치해도 된다. 접합 계면과 거의 일치하는 위치란, 접합 계면으로부터의 거리가 2㎚ 이하인 위치를 가리킨다. 접합 계면은, TEM상이나, 이것과 EDX 분석(에너지 분산형 X선 분석)의 병용 등에 의해 특정할 수 있다. 기판(11)과 투광성 부재(20)의 경계가 애매하며 명확한 특정이 어려운 경우에는, 접합 계면이라고 추정되는 영역 내에 희가스 원소의 분포의 피크가 있음으로써, 그 피크의 위치가 접합 계면과 거의 일치한다고 해도 된다. 제1 접합 영역(11a) 및 제2 접합 영역(20a)이 형성되는 범위는, 이온빔 조사의 조건에 의해 조정할 수 있다. 따라서, 기판(11)의 재료, 투광성 부재(20)의 재료, 요구되는 접합 강도 및 광의 흡수량을 고려하여 이온빔 조사의 조건을 적절히 설정함으로써, 접합 영역(30)의 두께 및 희가스 원소의 분포를 최적화할 수 있다.
이상, 도 1을 참조하면서 설명한 일 구체예에서는, 기판(11)을 구비한 발광 소자(10)를 사용하고, 기판(11)과 투광성 부재(20)를 직접 접합하는 예에 의해 설명하였다. 그러나, 본 실시 형태의 발광 장치에서는, 기판(11)을 포함하는 발광 소자(10)의 반도체 적층부(12)와 투광성 부재(20)를 직접 접합하도록 해도 되고, 기판(11)을 포함하지 않는 발광 소자(10)를 사용해서 반도체 적층부(12)를 직접 투광성 부재(20)에 접합하도록 해도 된다. 즉, 기판의 유무에 관계없이, 반도체 적층부(12)와 투광성 부재(20)를 접합할 수도 있다. 반도체 적층부(12)와 투광성 부재(20)를 접합하는 경우, 투광성 부재(20)의 일부와 반도체 적층부(12)의 가장 외측의 반도체층의 일부에 의해, 접합 영역이 구성된다. 나아가, 발광 소자(10)로서, 기판(11) 위에 반도체 적층부(12)를 형성한 후, 반도체 적층부(12) 위에 Si 등의 접합 기판을 접합하고, 그 후에 원래의 기판을 제거하여, 접합 기판과 투광성 부재(20)를 접합할 수도 있다.
다음으로, 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
실시 형태의 발광 장치의 제조 방법은, 도 2a에 도시한 바와 같이, 발광 소자 준비 공정과, 파장 변환 부재 준비 공정과, 접합 공정과, 개편화 공정을 포함한다. 또한, 접합 공정은, 도 2b에 도시한 바와 같이, 표면 활성화 스텝과 접합 스텝을 포함한다. 이하, 각 공정에 대하여 상세히 설명한다.
1. 발광 소자 준비 공정
발광 소자 준비 공정에서는, 발광 소자를 준비한다. 발광 소자 준비 공정에 있어서, 투광성 부재가 접합되는 표면을, 표면 조도(Ra)가, 예를 들어 10㎚ 이하, 바람직하게는 5㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1㎚ 이하의 평활한 면이 되도록 연마하는 것이 바람직하다. 이에 의해 발광 소자(10) 및 투광성 부재(20)를 용이하면서도 견고하게 접합할 수 있다.
예를 들어, 도 1a에 도시한 발광 소자(10)를 준비하는 경우에는, 이하와 같이 한다.
우선, 개편화 후에 복수의 기판(11)으로 되는 것이 일체화된 웨이퍼를 준비한다. 질화물 반도체 발광 소자를 준비하는 경우에는, 준비하는 웨이퍼는, 예를 들어 사파이어 웨이퍼이다.
다음으로, 웨이퍼의 상면에, 반도체 적층부(12)를 구성하는 n측 반도체층(12a), 활성층(12b), p측 반도체층(12c)을 성장시킨다. n측 반도체층은 n측 반도체를 포함한다. 또한, p측 반도체층은 p측 반도체를 포함한다.
다음으로, 개개의 발광 소자(10)에 대응하는 영역에 있어서 각각, p측 반도체층(12c)과 활성층(12b)의 일부를 제거해서 n측 반도체층(12a)을 노출시킨다.
그리고, 그 노출시킨 n측 반도체층(12a)의 표면에 각각 n 전극(13)을 형성한다.
또한, 각 영역에 있어서 각각 p측 반도체층(12c)의 표면에 p 전극(14)을 형성한다.
p 전극(14)은, 각 영역의 p측 반도체층(12c) 표면의 거의 전체면에 형성된 전류 확산용 확산 전극(14a)과 그 확산 전극 위의 일부에 형성된 p 패드 전극(14b)을 포함한다.
다음으로, 웨이퍼의 하면을, 예를 들어 기계 연마 또는 화학 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)에 의해, 표면 조도(Ra)가, 예를 들어 10㎚ 이하, 바람직하게는 5㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1㎚ 이하의 평활한 면이 되도록 연마한다. 웨이퍼의 하면을, 화학 기계 연마하기 전에, 예를 들어 웨이퍼의 두께를 원하는 두께로 조정하는 공정을 포함하고 있어도 된다.
복수의 재료로 이루어지는 부재를 연마하는 경우, CMP가 아니라, 기계 연마를 사용하는 편이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, YAG 세라믹에 확산재가 포함되어 있는 경우, 확산재의 에칭 레이트와 YAG 형광체의 에칭 레이트의 차가 커지기 쉽다. 이 때문에, 기계 연마에 의해 평탄화하는 것이 바람직하다. 이에 의해, CMP에 비하여 보다 평활한 면을 얻을 수 있다.
연마한 후, 개개의 발광 소자(10)로 분할한다.
이상과 같이 하여, 기판(11)의 접합면(발광면)이 평활해지도록 연마된 발광 소자(10)를 준비한다.
2. 투광성 부재 준비 공정
투광성 부재 준비 공정에서는, 투광성 부재(20)가 일체화된 투광성 부재판을 준비한다. 투광성 부재 준비 공정에 있어서, 투광성 부재판의 발광 소자가 접합되는 표면을, 표면 조도(Ra)가, 예를 들어 10㎚ 이하, 바람직하게는 5㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1㎚ 이하의 평활한 면이 되도록 연마하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광 소자(10) 및 투광성 부재(20)를 용이하고도 견고하게 접합할 수 있다.
예를 들어, 도 1a를 참조하면서 예시한, YAG(형광체)를 포함하는 사파이어(지지체)로 구성되는 투광성 부재(20)를 준비하는 경우에는, 예를 들어 한방향 응고법에 의해 개편화 후에 복수의 투광성 부재(20)로 되는 것이 일체화된 투광성 부재판을 제작한다. 투광성 부재 준비 공정에서는, 발광 장치로부터 원하는 색도의 광이 출사되도록, 연삭 및 연마에 의해 투광성 부재판의 두께를 원하는 두께로 하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 투광성 부재 준비 공정에 있어서, 투광성 부재판을 복수의 투광성 부재로 개편화해도 된다. 또한, 발광 소자 준비 공정과 투광성 부재 준비 공정의 순서는 반대여도 된다.
3. 접합 공정
접합 공정에서는, 발광 소자의 접합면과 투광성 부재의 접합면을 각각, 희가스 원소의 이온빔을 조사함으로써 표면을 활성화시키고(표면 활성화 스텝), 활성화시킨 접합면끼리를 접촉시켜 접합한다(접촉 스텝).
여기서, 본 접합 공정에서는 특히, 표면 활성화 스텝에 있어서, 상세는 후술하는 바와 같이, 희가스 원소의 이온빔을 발광 소자의 접합면의 표면과 투광성 부재의 접합면의 표면 중 적어도 한쪽에 대해서 소정의 각도로 조사하고, 표면 근방보다 깊은 위치의 희가스 원소의 분포 밀도가 높아지도록 조사한다.
(표면 활성화 스텝)
우선, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 복수의 발광 소자(10)를, 기판과 그 기판(41) 위에 실리콘 수지(42)를 도포해서 경화시킨 것을 포함하는 중계 기판(40) 위에 배열시킨다. 이때, 발광 소자(10)는 실리콘 수지(42)의 점착성으로 유지되고 있다. 발광 소자(10)는, 발광 소자(10)의 발광면(접합면)과는 반대측의 면에서 중계 기판(40)에 유지된다. 예를 들어, 도 1a에 도시한 발광 소자(10)에서는, p 전극(14)과 n 전극(13)이 형성된 면이 중계 기판(40) 위에 유지된다.
다음으로, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 접합 챔버의 내부에, 중계 기판(40)에 배열된 복수의 발광 소자(10)와, 투광성 부재판(21)을 대향시켜 배치한다. 예를 들어, 발광 소자(10)가 배열된 중계 기판(40)을 각 발광 소자(10)의 발광면을 하향으로 하여 접합 챔버의 상부에 배치하고, 투광성 부재판(21)의 접합면을 상향으로 하여 투광성 부재판(21)을 접합 챔버의 하부에 배치한다. 접합 챔버 내에, 발광 소자(10)와 투광성 부재판(21)을 배치한 후, 접합 챔버 내를, 예를 들어 1×10-5Pa 이하, 바람직하게는 5×10-6Pa 이하로 되도록 배기한다.
접합 챔버의 내부에는, 중앙부(복수의 발광 소자가 배열된 중계 기판(40)과 투광성 부재판(21) 사이에 끼어지는 위치)에, 발광 소자(10)의 발광면에 이온빔을 조사하는 제1 고속 이온빔 건(51)과, 투광성 부재판의 접합면에 이온빔을 조사하는 제2 고속 이온빔 건(52)이 마련되어 있다. 제1 고속 이온빔 건(51)과 제2 고속 이온빔 건(52)의 사이에는, 제1 고속 이온빔 건(51)으로부터 조사되는 이온빔이 투광성 부재판에 조사되는 일이 없도록, 또한, 제2 고속 이온빔 건(52)으로부터 조사되는 이온빔이 발광 소자에 조사되는 일이 없도록 차광판이 마련되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 제1 고속 이온빔 건(51) 및 제2 고속 이온빔 건(52)은 각각, 발광 소자(10)의 발광면 및 투광성 부재판(21)의 접합면에 각각 이온빔을 소정의 각도로 조사할 수 있도록 조사 방향을 조정할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 희가스 원소를 원하는 깊이로 침입시킬 수 있다. 또한, 제1 고속 이온빔 건(51) 및 제2 고속 이온빔 건(52)은 각각, 발광 소자(10)의 발광면 및 투광성 부재판(21)의 접합면에 대해서 일정한 조사 각도로 이온빔이 조사되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다(제1 표면 활성화 스텝 및 제2 표면 활성화 스텝). 단, 제1 표면 활성화 스텝 및 제2 표면 활성화 스텝은 어느 쪽을 먼저 행해도 되고, 또한, 동시에 행해도 된다. 발광 소자의 발광면 및/또는 투광성 부재판의 접합면에 대해서 일정한 조사 각도로 이온빔이 조사되도록 하면, 이온빔 조사에 사용하는 희가스 원소를 접합면(발광면)으로부터 이격된 원하는 깊이의 위치에 안정적으로 높은 밀도로 분포시키는 것이 가능해진다. 즉, 본 발명자들에 의해, 이온빔 조사 시, 희가스 원소가 침입하는 깊이는, 접합면(발광면)의 결정면에 대한 이온빔의 조사 각도에 의존해서 변화되는 것이 확인되어 있다. 따라서, 접합면(발광면)에 대한 이온빔의 조사 각도가 변화되면 희가스 원소가 침입하는 깊이가 변화되고, 원하는 깊이의 위치에 안정적으로 희가스 원소를 분포시키는 것이 어려워진다. 예를 들어, 사파이어에 이온빔을 조사할 때, 이온빔의 입사각이 사파이어의 C면에 대해서 40도 내지 50도 범위로 하는 것이 바람직하고, 45도±1도 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 이온빔의 입사각이란, 이온 조사구의 법선과 접합면의 법선이 이루는 각을 가리킨다. 이온 조사구는, 예를 들어 도 3의 (B)에 도시한 제1 고속 이온빔 건(51)의 경우, 발광 소자(10)의 접합면측을 향하고 있는 면이다.
이상을 고려하여, 본 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에서는, 제1 고속 이온빔 건(51) 및 제2 고속 이온빔 건(52)으로부터 각각 이온빔을 좁은 조사 범위로 제한해서 소정의 조사 각도로 조사하고, 조사 범위 전체에 걸쳐 주사함으로써, 접합면 전체를 조사하도록 하는 것이 바람직하다. 주사함으로써, 주사하지 않은 경우와 비교하여, 이온빔의 확대를 작게 할 수 있기 때문에, 이온빔의 조사 각도로부터의 어긋남을 작게 할 수 있다. 즉, 표면 활성화 스텝에서는, 제1 표면 활성화 공정 및 제2 표면 활성화 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 희가스 원소의 이온빔을, 제1 접합면의 표면 또는 제2 접합면의 표면에 대해서 소정의 각도로, 주사하면서 조사할 수 있다.
(접촉 스텝)
도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 표면이 활성화된 발광 소자의 발광면(제1 접합면)과 표면이 활성화된 투광성 부재판의 접합면(제2 접합면)을 접촉시킴으로써 발광 소자와 투광성 부재판을 접합한다. 이때, 발광 소자와 투광성 부재 판의 사이에 접착제는 개재되지 않는다. 접촉시킬 때 가압해도 된다. 발광 소자를 임시 유지하고 있는 실리콘 수지는 유연하기 때문에, 접합 시에 가압함으로써 발광 소자의 두께에 변동이 발생해도, 보다 밀착성 좋게 접합할 수 있다. 이때, 비교적 낮은 압력으로 예비적으로 접합하는 임시 접합을 거쳐서 임시 접합보다 높은 가압력으로 접합(본 접합)하는 것이 바람직하다. 가압 공정은 행하지 않아도 된다.
4. 개편화 공정
개편화 공정에서는, 접합 챔버로부터 취출하여, 예를 들어 이하와 같이 하여 투광성 부재판을 개개의 발광 장치마다 절단하여 개편화한다.
우선, 투광성 부재판의 위에 복수의 발광 소자가 접합된 접합체를 접합 챔버로부터 취출하고, 그 접합체로부터 중계 기판을 제거한다.
다음으로, 적어도 하나의 발광 소자를 포함하도록 투광성 부재판을 개개의 발광 장치마다, 예를 들어 다이싱에 의해 분리한다.
개편화 후, 발광 장치를, 예를 들어 배선 전극이 형성된 기판에 플립 칩 실장하고, 발광 장치의 발광면으로 되는 투광성 부재의 상면을 제외하고, 예를 들어 실리콘 수지에 티타니아 입자를 분산시킨 백색 수지로 덮도록 해도 된다.
이상과 같이 하여, 실시 형태의 발광 장치를 제조할 수 있다.
즉, 이상 설명한 실시 형태의 발광 장치의 제조 방법에 의하면, 희가스 원소가 접합 계면(발광면)으로부터 이격된 위치에 피크를 갖도록 분포한 접합 영역을 개재해서 발광 소자와 투광성 부재가 직접 접합된 발광 장치를 제조할 수 있다.
실시예
본 실시예에서는, 우선, 사파이어 기판의 위에 반도체 적층부를 형성한 발광 소자와, 투광성 부재로서 YAG 형광체를 포함하는 YAG 세라믹을 준비하였다.
사파이어 기판의 접합면과 YAG 세라믹의 접합면은 각각 표면 조도 Ra가 1㎚로 되도록 연마하였다.
다음으로, 발광 소자와 YAG 세라믹을 각각의 접합면이 대향하도록 접합 챔버 내에 세트하고, 도달 진공도가 2×10-6Pa가 되도록 배기하였다.
그리고, 발광 소자의 발광면인 사파이어 기판의 표면(접합면)과 YAG 세라믹 의 표면(접합면)에 각각 Ar 이온빔을 소정의 각도로 조사함으로써 각각의 표면을 활성화하였다. 본 실시예에 있어서, 발광면 즉 접합면인 사파이어의 표면은 C면이며, 그 C면과 이온빔원의 이온 조사구가 이루는 각이 45도가 되도록 하여 Ar 이온빔을 조사하였다. 또한, Ar 이온빔의 유량은 20sccm(가속 전압 약 1keV에 상당)으로 하고, 가속 전류는 100㎃로 하였다. 이온빔의 크기는, YAG 세라믹의 표면보다도 좁은 정도로 좁힌 이온빔을 각 접합면에 대해서 조사 각도가 일정해지도록 주사하면서 조사하였다. 이온빔은 반복해 주사하면서 조사하였다. 이 반복 주사의 이온빔 조사에 의해, 이온빔의 조사 시간은 약 300초였다.
다음으로, 표면을 활성화한 사파이어 표면(접합면)과 YAG 세라믹 표면(접합면)을 임시 접합한 후, 본 접합하였다.
이상과 같이 하여 접합한 사파이어와 YAG 세라믹의 접합 영역 및 그 양측의 사파이어와 YAG 세라믹의 단면에 의해 결정성 및 Ar의 분포를 평가하였다.
도 4에 접합 영역과 그 양측의 사파이어와 YAG 세라믹의 각 일부를 포함하는 영역의 단면 고분해능 TEM상을 나타낸다. 도 5에는, 도 4의 단면상에 있어서, NBD1, NBD2, NBD3, NBD4의 기호로 나타내는 각 영역의 전자선 회절상을 나타낸다.
도 5에 있어서, (a)는, NBD1의 사파이어 단결정의 전자선 회절상이다. (b)는, 사파이어측에서 접합 영역의 일부를 구성하는 NBD2의 전자선 회절상이다. (c)는, YAG 세라믹측에서 접합 영역의 일부를 구성하는 NBD3의 전자선 회절상이다. (d) NBD4의 YAG 세라믹의 전자선 회절상이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 어느쪽의 영역에 있어서도 회절 스폿이 관측되어 있으며, 결정성이 유지되고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 5의 (c)의 회절상이 도 5의 (a) 및 (b)와 닮아 있는 것은, NBD3의 영역에 사파이어가 존재하고 있을 가능성 및 전자선의 사이즈가 도시한 NBD3의 영역보다도 크며, 사파이어측의 정보도 반영될 가능성이 생각된다. 또한, 도 4에서는, 사파이어 및 YAG 세라믹의 양쪽에 있어서, 접합 계면으로부터 수㎚ 정도의 깊이까지는, 그보다도 깊은 부분과는 다른 콘트라스트로 되어 있었다. 이러한 점에서, 접합 계면으로부터 수 ㎚ 정도의 깊이까지의 부분은, 상술한 변형층이다. 이러한 변형층은 접합계면을 따라 층형상으로 배치되어 있었다.
도 6에 있어서, (a)는, 고각 산란 환형상 암시야 주사 투과 현미경으로 관찰한 접합 영역과 그 양측의 사파이어 기판과 YAG 세라믹의 각 일부를 포함하는 영역의 단면도이다. 도 6의 (a)의 상측의 검은 영역은 사파이어를 나타내고, 하측의 흰 영역은 YAG 세라믹을 나타낸다. (b)는 도 6의 (a)와 동일한 영역의 EDX에 의한 Ar의 K선의 분포를 나타내는 강도 맵이다. (c)는, (b)의 도면 중 상하 방향의 라인 프로파일이며, 종축은 (b)의 화상 상단으로부터의 거리를 나타낸다. 즉, 사파이어 내부의 발광면(접합면)으로부터 약 50㎚ 깊이의 위치를 원점으로 하여 나타내고 있다. 그 원점으로부터의 거리가 50㎚인 개소가 발광면, 즉 접합 계면이며, 거리가 약 50㎚ 이하인 부분이 사파이어측이며, 거리가 약 50㎚ 이상인 부분이 YAG 세라믹측이다.
사파이어측의 원점으로부터 거리 15㎚까지의 영역은, 백그라운드의 강도가 관측되어 있는 것이며, 그 영역에는 실질적으로 Ar이 포함되지 않았다고 생각할 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서, 접합 영역을 구성하는 사파이어측의 제1 접합 영역은, 원점으로부터의 거리가 15㎚ 내지 50㎚의 영역이며, 접합 계면으로부터 깊이가 35㎚ 정도까지의 부분이다. 또한, 원점으로부터의 거리가 약 45㎚ 내지 50㎚의 영역, 즉 접합 계면으로부터 깊이가 5㎚ 정도까지의 부분은, 카운트수가 원점으로부터 거리 15㎚의 부분이 거의 동일하므로, 실질적으로 Ar이 포함되어 있지 않거나, 그에 가까울수록 Ar 함유량이 적다고 생각된다. 이와 같이, 사파이어측의 제1 접합 영역에 있어서의 Ar 함유량의 분포는, 접합 계면 및 그 근방에 있어서 극소이며, 그보다도 접합 계면으로부터 이격된 위치에서 극대로 되어 있다.
본 실시예에 있어서, 접합 영역을 구성하는 YAG 세라믹측의 제2 접합 영역은, 원점으로부터의 거리가 50㎚ 내지 60㎚의 영역이며, 접합 계면으로부터 깊이가 10㎚까지의 부분이다. 투광성 부재측의, 원점에서부터 거리가 60㎚ 이상의 부분은 Ar을 포함하지 않는 백그라운드 영역이다. 또한, 사파이어측과 YAG 세라믹측에서 백그라운드의 카운트수가 상이한 것은 재질의 차이에 의한다.
이상의 도 6에 도시한 바와 같이, 사파이어측의 Ar의 분포는, 접합 계면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖고 있음을 알 수 있다.
또한, Ar 이온빔이 사파이어 표면에 대해서 수직으로 입사하는 경우, 이온빔의 가속 전압이 약 1keV인 것으로 하면, 계산에 의하면, Ar 이온이 사파이어로 침입할 수 있는 깊이는 약 5㎚ 정도이다. 경사 입사의 경우, 침입할 수 있는 깊이는 더 짧아질 것이다. 그러나, 도 6의 (c)로부터, Ar 이온이 경사 입사되고 있는 데도 불구하고, 더욱 깊은 곳까지 Ar이 주입되어 있음이 확인되었다. 이것은, 채널링 현상이 발생하였기 때문이라고 생각된다. 즉, 이온이 사파이어의 결정 격자의 사이를 빠져 나가, 산란되는 이온의 수가 감소하였기 때문이라고 추측된다.
또한, YAG 세라믹측의 Ar의 분포는, 접합 계면으로 추정되는 영역 내에 피크를 갖고 있으며, 즉 접합 계면과 거의 일치하는 위치에 피크를 갖고 있었다.
10: 발광 소자
11: 기판
11a: 제1 접합 영역
12a: n측 반도체층
12b: 활성층
12c: p측 반도체층
12: 반도체 적층부
13: n 전극
14: p 전극
14a: 확산 전극
14b: p 패드 전극
20: 투광성 부재
20a: 제2 접합 영역
21: 투광성 부재판
30: 접합 영역
40: 중계 기판
41: 기판
42: 실리콘 수지
51: 제1 고속 이온빔 건
52: 제2 고속 이온빔 건

Claims (13)

  1. 발광 소자와 해당 발광 소자의 발광면에 접합된 투광성 부재를 포함하는 발광 장치로서,
    상기 발광 소자와 상기 투광성 부재는, 상기 발광 소자의 일부 및 상기 투광성 부재의 일부로 이루어지고, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소를 포함하는 접합 영역을 통해 접합되어 있으며,
    상기 발광 소자 및 상기 투광성 부재 중 적어도 한쪽에 있어서, 상기 희가스 원소의 분포는 상기 발광면으로부터 떨어진 위치에 피크를 갖는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합 영역에 있어서, 변형층을 발광 소자측 및 투광성 부재측에 각각 포함하는 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 기판과 상기 기판 위에 적층된 반도체 적층부를 포함하고, 상기 발광 소자측의 접합 영역은 상기 기판의 일부로 이루어지는 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기판은 사파이어로 이루어지는 발광 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 부재는 형광체를 갖는 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 부재는 YAG 세라믹인 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 희가스 원소는 Ar인 발광 장치.
  8. 발광 소자를 준비하는 발광 소자 준비 공정과,
    투광성 부재를 준비하는 투광성 부재 준비 공정과,
    표면 활성화 접합법에 의해, 상기 발광 소자와 상기 투광성 부재를 접합하는 접합 공정
    을 포함하고,
    상기 접합 공정은,
    상기 발광 소자의, 상기 투광성 부재가 접합되는 제1 접합면의 표면을, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소의 이온빔을 조사함으로써 활성화시키는 제1 표면 활성화 공정과,
    상기 투광성 부재의, 상기 발광 소자가 접합되는 제2 접합면의 표면을, He, Ne, Ar, Kr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 희가스 원소의 이온빔을 조사함으로써 활성화시키는 제2 표면 활성화 공정과,
    표면이 활성화된 상기 제1 접합면과 표면이 활성화된 상기 제2 접합면을 접촉시킴으로써 상기 발광 소자와 상기 투광성 부재를 접합하는 접촉 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 표면 활성화 공정 및 상기 제2 표면 활성화 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 상기 희가스 원소의 이온빔을, 상기 제1 접합면의 표면 또는 상기 제2 접합면의 표면에 대해서 소정의 각도로, 해당 표면 근방보다 깊은 위치의 희가스 원소의 분포 밀도가 높아지도록 조사하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 표면 활성화 공정에 있어서, 상기 희가스 원소의 이온빔을 상기 제1 접합면의 표면에 대해서 소정의 각도로 조사하여, 해당 표면 근방보다 깊은 위치의 희가스 원소의 분포 밀도가 높아지도록 조사하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 기판과 상기 기판 위에 적층된 반도체 적층부를 포함하고, 상기 제1 접합면은 상기 기판의 표면인 발광 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판은 사파이어로 이루어지는 발광 장치의 제조 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 희가스 원소는 Ar인 발광 장치의 제조 방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 표면 활성화 공정 및 상기 제2 표면 활성화 공정 중 적어도 한쪽의 공정에 있어서, 상기 희가스 원소의 이온빔을, 상기 제1 접합면의 표면 또는 상기 제2 접합면의 표면에 대해서 상기 소정의 각도로, 주사하면서 조사하는 것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
KR1020190069992A 2018-06-14 2019-06-13 발광 장치와 그 제조 방법 KR20190141610A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2018-113833 2018-06-14
JP2018113833 2018-06-14
JP2019026506A JP7343749B2 (ja) 2018-06-14 2019-02-18 発光装置とその製造方法
JPJP-P-2019-026506 2019-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190141610A true KR20190141610A (ko) 2019-12-24

Family

ID=66857715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190069992A KR20190141610A (ko) 2018-06-14 2019-06-13 발광 장치와 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11011671B2 (ko)
EP (1) EP3582271B1 (ko)
KR (1) KR20190141610A (ko)
CN (1) CN110611021A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012142326A (ja) 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発光素子及び発光素子の製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4970808B2 (ja) * 2006-03-01 2012-07-11 昭和電工株式会社 ＧａＮ系半導体発光素子およびその製造方法
US20090278233A1 (en) * 2007-07-26 2009-11-12 Pinnington Thomas Henry Bonded intermediate substrate and method of making same
JP2010287687A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Koito Mfg Co Ltd 発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法
US8556437B2 (en) * 2009-12-17 2013-10-15 Stanley Electric Co., Ltd. Semiconductor light source apparatus and lighting unit
JP2011216543A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Ube Industries Ltd 発光ダイオード、それに用いられる発光ダイオード用基板及びその製造方法
WO2011126000A1 (ja) 2010-04-08 2011-10-13 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
CN105244422B (zh) * 2010-05-31 2018-09-04 日亚化学工业株式会社 发光装置及其制造方法
US9334197B2 (en) 2011-07-08 2016-05-10 Ube Industries, Ltd. Method for producing ceramic composite for light conversion
JP5830340B2 (ja) * 2011-10-11 2015-12-09 オリンパス株式会社 光源装置
JP6156252B2 (ja) * 2014-05-16 2017-07-05 株式会社豊田自動織機 半導体基板の製造方法および半導体基板
CN105874607B (zh) * 2014-07-17 2019-07-12 富士电机株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法
JP6668608B2 (ja) * 2015-04-27 2020-03-18 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
WO2017026118A1 (ja) * 2015-08-10 2017-02-16 富士フイルム株式会社 蛍光体含有フィルムおよびバックライトユニット
JP6724639B2 (ja) 2016-08-01 2020-07-15 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6245587B1 (ja) * 2016-10-28 2017-12-13 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 レーザー部品
US10793771B2 (en) * 2017-03-03 2020-10-06 Citizen Electronics Co., Ltd. Phosphor film
CN110928124A (zh) * 2017-03-14 2020-03-27 深圳光峰科技股份有限公司 光源装置及投影系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012142326A (ja) 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発光素子及び発光素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3582271B1 (en) 2021-03-17
US20190386171A1 (en) 2019-12-19
CN110611021A (zh) 2019-12-24
US11011671B2 (en) 2021-05-18
US11735688B2 (en) 2023-08-22
US20210242365A1 (en) 2021-08-05
EP3582271A1 (en) 2019-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI521746B (zh) 發光裝置及其製造方法
JP4857596B2 (ja) 発光素子の製造方法
TWI254468B (en) Compound semiconductor light-emitting device and production method thereof
JP2019110338A (ja) 光学エレメントとリフレクタを用いた発光デバイス
JP2007123573A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法並びに半導体発光装置
JP2010171142A (ja) 半導体発光素子及び半導体発光装置
KR101228130B1 (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법, 발광장치
US8384099B2 (en) GaN based LED having reduced thickness and method for making the same
JP2016127052A (ja) 発光装置及びその実装方法、並びに光源装置の製造方法
JP6617401B2 (ja) 半導体発光素子
US20230238492A1 (en) Light-emitting device and light-emitting device manfacturing method
KR20190141610A (ko) 발광 장치와 그 제조 방법
JP7343749B2 (ja) 発光装置とその製造方法
US9082892B2 (en) GaN Based LED having reduced thickness and method for making the same
JP2011066453A (ja) 半導体発光素子及び半導体発光装置
JP2023160372A (ja) 半導体発光装置及び波長変換部材の製造方法
JP2019208070A (ja) 半導体発光素子
JP2011233939A (ja) 発光素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal