(57)【要約】  電磁放射を放出するのに適している、ルミネセンスダイオードチップに対する層列を有している基体が用意される方法が提供される。基体の少なくとも主表面に、カバー層が被着される。カバー層に、完全にまたは部分的にルミネセンス変換材料が充填される少なくとも１つのキャビティが形成される。ルミネサンス変換材料は、少なくとも１つの発光物質を有している。更に、カバー層がホトストラクチャ化可能な材料並びに少なくとも１つの発光物質を有していて、カバー層がルミネセンス変換材料として機能しかつ直接ホトストラクチャ化することができるようになっている方法が提供される。更に、この方法によって作製可能であるルミネセンスダイオードチップが記載される。
2009506523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの発光物質を有しているルミネセンス変換材料を備えている少なくとも１つのルミネセンスダイオードチップを作製するための方法であって、次のステップを有している：
−  電磁放射を放出するのに適している、ルミネセンスダイオードチップに対する層列を有している基体を用意し、
−  該基体の少なくとも１つの主表面にカバー層を被着し、
−  該カバー層に少なくとも１つのキャビティを形成し、かつ
−  ルミネセンス変換材料を前記基体に、前記キャビティが完全にまたは部分的に充填されるように、被着する
方法。
【請求項２】
カバー層はホトストラクチャ化可能な材料および／または反射性材料を有している
請求項１記載の方法。
【請求項３】
カバー層はルミネセンス変換材料の被着後に完全に除去される
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
カバー層の一部だけがルミネセンス変換材料の被着後に選択的に除去される
請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
除去は機械的および／または化学的に行われる
請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
ルミネセンス変換材料の他に少なくともカバー層も少なくとも１つの発光物質を有している
請求項４記載の方法。
【請求項７】
基体は主表面に、少なくとも１つのルミネセンスダイオードチップの電気的な接続のための少なくとも１つの電気的なコンタクト面を有している
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ルミネセンス変換材料は少なくとも、シリコーン、シロキサン、Ｓｐｉｎ−ｏｎ酸化物およびホトストラクチャ化可能な材料から成る族の少なくとも１つの材料を有している
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ルミネセンス変換材料は、液体の、硬化可能な物質の形において被着されかつ後に硬化される
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
余分なルミネセンス変換材料は硬化の前に少なくとも部分的にこすり取りにより除去される
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの発光物質を有しているルミネセンス変換材料を備えている少なくとも１つのルミネセンスダイオードチップを作成するための方法において、次のステップを有している：
−  電磁放射を放出するのに適している、ルミネセンスダイオードチップに対する層列を有している基体を用意し、
−  発光物質を有しているホトストラクチャ化可能なカバー層を基体の少なくとも１つの主表面に被着させ、かつ
−  前記カバー層に少なくとも１つのキャビティを形成する
方法。
【請求項１２】
複数のルミネセンスダイオードチップに対する基体が設けられている
請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
キャビティは、その横断面が深度が増すに従って大きくなるまたは小さくなるように形成される
請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
キャビティは、その内壁が少なくとも一部、主表面の主延在レベルに関して斜めにまたは湾曲して延在しているように形成される
請求項１から１３でのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
カバー層はホトストラクチャ化可能でありかつキャビティの横断面または内壁の経過特性は少なくとも部分的に、不均一な強さの露光によって調整設定される
請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
基体は、層列または複数のこの種の層列が被着されているウェハまたは支持体である
請求項１から１５でのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
−電磁放射を放出するのに適しておりかつ少なくとも１つの主表面に少なくとも１つの発光物質を有しているルミネセンス変換材料を備えている基体を備えたルミネセンスダイオードチップであって、ルミネセンス変換材料は、その側面が少なくとも部分的に意図的に、該側面が主表面の主延在レベルに関に関して斜めにまたは湾曲して延在しているように成形されている層として存在して成る
ルミネセンスダイオードチップ。
【請求項１８】
ルミネセンス変換材料は少なくとも、シリコーン、シロキサン、Ｓｐｉｎ−ｏｎ酸化物およびホトストラクチャ化可能な材料から成る族の少なくとも１つの材料を有している
請求項１７記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項１９】
電磁放射を放出するのに適しておりかつ少なくとも１つの主表面に少なくとも１つの発光物質を有しているルミネセンス変換材料を備えている基体を備えたルミネセンスダイオードチップであって、ルミネセンス変換材料はホトストラクチャ化可能な材料を有して成るルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２０】
ルミネセンス変換材料はホトストラクチャ化可能である
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記層は含む５μｍおよび含む２５０μｍの間の厚みを有している
請求項１７から２０までのいずれか１項記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２２】
前記層は含む１０μｍおよび含む５０μｍの間の厚みを有している
請求項１７から２０までのいずれか１項記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２３】
ルミネセンス変換材料は側方で反射性材料に接している
請求項１７から２２までのいずれか１項記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２４】
反射性の材料はホトストラクチャ化可能な材料を有している
請求項２３記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２５】
ルミネセンス変換材料は薄膜ルミネセンスダイオードチップである
請求項１７から２４までのいずれか１項記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２６】
ルミネセンス変換材料は、少なくとも１つの有機発光物質および／または少なくとも部分的にナノ粒子の形で存在している少なくとも１つの発光物質を有している
請求項１７から２５までのいずれか１項記載のルミネセンスダイオードチップ。
【請求項２７】
請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法により作製されているルミネセンスダイオードチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００５０４０５５８．４号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に取り入れられる。
【０００２】
本発明は、少なくとも１つの発光物質を有しているルミネセンス変換材料を備えている少なくとも１つのルミネセンスダイオードチップを作製するための方法に関する。更に本発明はこの形式のルミネセンスダイオードチップそのものに関する。
【０００３】
電磁放射を放出する光電素子では、ルミネセンスダイオードチップを少なくとも１つの発光物質が混合されている注型成形材を用いてカプセル化することが公知である。カプセル化は例えば、ルミネセンスダイオードチップがマウントされているケーシングキャビティに注入成形することによって行われる。択一的にカプセル化は、リードフレームにマウントされているルミネセンスダイオードチップの、射出プレスを用いた押し出し成形により行われる。
【０００４】
発光物質はルミネセンスダイオードチップから放出される電磁的な１次放射によって励起されかつ２次放射を放出し、その際１次放射および２次放射は異なった波長領域を有している。素子の所望の合成色度座標は例えば１次放射および２次放射の混合比の調整設定によって調整設定することができる。
【０００５】
上述の注型成形材を使用した場合、射注型成形材における発光物質の不均質な分布に基づいて色度座標の変動が生じる可能性がある。この種の不均質な分布は例えば発光物質粒子の沈降形成に基づいて生じる可能性がある。更に、注型成形材の配量性能、ルミネセンサダイオードチップの高さおよび／または射出工具の、キャビティにおけるルミネセンサダイオードチップの位置決め性能に関する作製許容偏差というものがある。このために、放射方向においてルミネセンサダイオードチップに後設されている注型成形材の量が著しく変動する、従って素子の色度座標も変動する可能性がある。更に、注型成形材を精確に配量するための付属品に対する高い購入費用およびルミネセンス変換材料もしくは発光物質のアブレーシビティ（Abrasivitaet）に基づくこの付属品の摩耗が素子の作製コストに無視できないほど影響してくる。
【０００６】
ＷＯ０１／６５６１３Ａ１に、ルミネセンス変換エレメントが半導体基体上に直接被着される、半導体素子の作製方法が開示されている。この方法は、発光物質を均一にかつ申し分なく定義された仕方で半導体基体上に被着できるという利点を有している。これにより、光放射する半導体チップの均一なカラー印象が実現される。
【０００７】
この方法では半導体基体は支持体にマウントされ、コンタクトが付けられかつルミネセンス変換エレメントによって被膜される。この被膜は、付着後になくなる溶剤を有している適当な懸濁液を用いて行われる。択一的に半導体基体には付着媒体が被膜され、その上に後で発光物質が被着される。
【０００８】
本発明の課題は、殊に、ルミネセンス変換材料を申し分なく定義されている量においておよび申し分なく定義されているストラクチャによって被着するのを可能にする、ルミネセンス変換材料を備えているルミネセンスダイオードチップを作製するための択一的な方法を提供することである。更に、ルミネセンス変換材料が特別有利な形において存在するおよび／または技術的に簡単な手法で作製可能である、ルミネセンス変換材料を備えているルミネセンスダイオードチップを提供したい。
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の方法によって並びに請求項１７または請求項１９に記載のルミネセンスダイオードチップによって解決される。方法およびルミネセンスダイオードチップの有利な実施形態および発展形態は従属請求項の対象である。
【００１０】
電磁放射を放出するのに適している、ルミネセンスダイオードチップに対する層列を有している基体が用意される方法が提供される。有利には、多数のルミネセンスダイオードチップに対する基体が設けられており、その結果多数のルミネセンスダイオードチップは実質的に同時に作製することができる。この場合方法は殊に、ルミネセンスダイオードチップをその共通の連結体から個別化するための基体の分割を有している。特別有利には基体は、層列または複数のこの種の層列が被着されているウェハまたは支持体である。
【００１１】
本発明の方法では、基体の少なくとも主表面に、カバー層が被着される。更に、本発明の方法は、カバー層に少なくも１つのキャビティが形成される工程を含んでいる。
【００１２】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、ルミネセンス変換材料は、カバー層のキャビティが完全にまたは部分的に充填されるように基板上に被着される。これにより有利にも、ルミネセンス変換材料の形状をキャビティの形状を用いて調整設定するという可能性が提供され、このために調整設定を精密な仕方で行うことができる。
【００１３】
カバー層は特別有利な実施形態によれば、ホトストラクチャ可能な材料を有している。キャビティの形成は有利にはホトストラクチャ化、すなわちホトストラクチャ化可能な材料の意図した露光によるストラクチャ化およびホトストラクチャ化可能な材料の性質に応じた、露光されたまたは露光されない材料の後からの選択的な除去を含んでいる。ホトストラクチャ化は有利にも精確に実施されかつ作製に対して非常に小さなストラクチャが使用される。基本的にマイクロメータまたはサブマイクロメータ領域における分解能が可能である。
【００１４】
ルミネセンス変換材料の被着後、カバー層は有利にも完全に除去される。択一的に、ルミネセンス変換材料の被着後、カバー層の一部が選択的に除去される。カバー層の残りの部分は基板上にとどまることができかつ、以下に説明するように、種々の機能を充足することができる。別の択一的な実施形態によれば有利にも、ルミネセンス変換材料の被着後にカバー層はそもそも除去されないようになっている。
【００１５】
カバー層またはカバー層の部分の除去は有利には実質的に機械的に行われる。しかし有利には付加的にまたは択一的に化学的に行うこともできる。
【００１６】
カバー層が除去されないまたは部分的にしか除去されない場合において、本発明の発展形態において、カバー層が少なくとも１つの発光物質を有しているようになっている。これによりカバー層自体は有利にもルミネセンス変換エレメントとして機能することができる。
【００１７】
別の有利な実施形態によれば、カバー層は反射性の材料から成っているかまたは反射性の材料を有している。これにより殊に、例えば、ルミネセンスダイオードチップおよび／またはルミネセンス変換材料から放出される電磁放射を所望の放射方向にまたは所望の放射空間角度において転向するために、リフレクタとして使用することが可能である。
【００１８】
別の有利な実施形態によれば、基体は主表面に、少なくとも１つのルミネセンスダイオードチップの電気的な接続のための少なくとも１つのコンタクト面を有している。キャビティはカバー層にこのコンタクト面に対してずらされて形成されかつカバー層はルミネセンス変換材料の被着後コンタクト面から除去される。従ってカバー層は、ルミネセンス変換材料を申し分なく定義された形において被着するために用いられるのみならず、電気的なコンタクト面をルミネセンス変換材料から少なくとも部分的に露出させるためにも用いられる。電気的なコンタクト面に対して付加的にまたは択一的に、勿論、ルミネセンス変換材料に相応して別の面を露出させることもできる。このことは殊に、基板が多数のルミネセンスダイオードチップをその共通の連結体から個別化するために分割される領域に当てはまる。この領域に対して、この領域がルミネセンス変換材料がなくて、基板がこの領域において例えば鋸刃が自由にアクセスできるようになっていると有利である。
【００１９】
ルミネセンス変換材料は有利には、シリコーン、シロキサン、Ｓｐｉｎ−ｏｎ酸化物およびホトストラクチャ化可能な材料からなる族の少なくとも１つの材料を有している。特別有利にはこの材料は電磁放射、殊に紫外線領域からの電磁放射の影響に対して安定している。
【００２０】
本発明の方法の好適な実施形態において、ルミネセンス変換材料は液体の、硬化可能な物質の形において被着されかつ後で硬化される。ルミネセンス変換材料は殊に粘り気のある形において被着される。液体の形において材料はキャビティの形状に整合される。硬化によりルミネセンス変換材料は、カバー層は後で部分的にまたは完全に除去されるべきであるときですら、この形状を持続的に維持する。
【００２１】
特別有利な実施形態において、余分なルミネセンス変換材料は硬化の前に少なくとも部分的にこすり取りにより除去される。ルミネセンス変換材料は殊に、カバー層からこすり取られ、その際に部分的にしか充填されないキャビティにもルミネセンス変換材料を大体において充填することができる。ルミネセンス変換材料のこすり取りにより更に、カバー層は、後で例えば少なくとも部分的に除去するために一層良好にアクセスされる。
【００２２】
本発明の方法の別の実施形態によれば、ホトストラクチャ化可能なカバー層は基体の主表面に被着され、その際このカバー層は少なくとも１つの発光物質を有している。これによりカバー層は既に有利にもルミネセンス変換材料として用いられる。これは精密な仕方でホトストラクチャ化を用いて直接ストラクチャ化することができる。別のルミネセンス変換材料の使用は有利にも省くことができる。
【００２３】
有利には少なくとも１つのキャビティがカバー層に形成されるが、このために殊にホトストラクチャ化が含まれている。キャビティは本発明の方法のこの実施形態において殊に、ルミネセンス変換材料および／またはその他の材料が所望されていない基板の面を露出するために形成することができる。殊に、キャビティにより、電気的なコンタクト面および／または基体が分離されることになっている領域を露出することができる。
【００２４】
キャビティは有利には、その内壁が相互に平行ではなくまたは主表面の主延在レベルに対して完全に垂直ではなく延在しているように形成される。むしろキャビティは有利には、その横断面が深さが増すに従って変化するように形成される。１実施形態によれば、横断面は深さが増せば増す程大きくなり、択一的に横断面は深さが増すに従って小さくなる。
【００２５】
付加的にまたは択一的にキャビティは特別有利には、その内壁が少なくとも部分的に、主表面の主延在レベルに関して斜めにまたは湾曲して延在しているように形成される。これによりルミネセンス変換材料の形状、ひいては生成されるべき放射特性または生成されるべき、ルミネセンスダイオードチップの色度座標が調整設定される。
【００２６】
特別有利にはカバー層はホトストラクチャ化可能でありかつキャビティの横断面または内壁の経過特性は少なくとも部分的に、ホトストラクチャ化の際の不均一な強さの露光によって調整設定される。カバー層の種々異なっている領域が種々異なっている放射出力によって露光されることによって、カバー層が比較的僅かな強さで露光された領域において一番深いところまでは露光されずかつ深さが変わってくるに従って露光されるようにすることができる。これにより、カバー層の露光された領域および露光されない領域の境界面は相応の箇所において露光のために入射する光の伝搬方向とは平行に延在しておらず、これに対してことに湾曲してまたは斜めに延在しているようにすることができる。
【００２７】
基体を備えているルミネセンスダイオードチップが提供される。基体は電磁放射を放出するのに適している。基体は少なくとも主表面に、少なくとも１つの発光物質を有しているルミネセンス変換材料を備えている。
【００２８】
ルミネセンス変換材料は有利な実施形態によれば、その側面が少なくとも部分的に意図して、該面が主表面の主延在レベルに関して斜めにまたは湾曲して延在しているように形成されている層として存在している。ルミネセンス変換材料は特別有利には、実質的に平坦な層の形において存在しており、このことは上に説明した方法を用いて特別良好にかつコントロールされて実現される。この層は有利には実質的に平坦に構成されている。
【００２９】
付加的にまたは殊に択一的にも有利には、ルミネセンス変換材料がホトストラクチャ化可能な材料を有しているように設定されている。ルミネセンス変換材料はこの場合有利には直接ホトストラクチャ化されている。
【００３０】
有利にはルミネセンス変換材料層は含む５μｍおよび含む２５０μｍの間の厚みを有している。特別有利には、層の厚さは含む１０μｍおよび含む５０μｍの間である。しかし層厚の下限値は有利には１０μｍより下方または５μｍより僅かであっても構わない。
【００３１】
特別好適な実施形態によれば、ルミネセンス変換材料は少なくとも、シリコーン、シロキサン、Ｓｐｉｎ−ｏｎ酸化物およびホトストラクチャ化可能な材料から成る族の少なくとも１つの材料を有している。
【００３２】
有利にはルミネセンス変換材料は側方で反射性の材料に接している。例えばルミネセンス変換材料の形状の他に、この種の反射性の材料がルミネセンスダイオードチップの放射特性に対する非常に有利な影響を可能にする。特別有利には反射性の材料はホトストラクチャ化可能な材料を有している。択一的にまたは付加的に、反射性の材料は、カバー層内に含まれていてよい別の材料も有していることができる。
【００３３】
ルミネセンスダイオードチップは特別有利には薄膜ルミネセンスダイオードチップである。薄膜発光ダイオードチップは特に次のような特徴を有している：
−  放射生成エピタキシャル層列の、支持体エレメントの方の側の第１の主表面に、反射層が被着されているまたは形成されており、この反射層がエピタキシ層列内で生成された電磁放射の少なくとも一部をこのエピタキシャル層列に戻るよう反射させ；
−  エピタキシャル層列は２０μｍまたはそれ以下の領域、殊に１０μｍの領域における厚さを有しかつ
−  エピタキシャル層列は、混合ストラクチャを有している少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層を含んでおり、該混合ストラクチャにより理想的には、エピタキシャル層列内に近似的にエルゴード的な光分布が生じ、つまりそれは可能な限りエルゴード的な確率分散特性を有している。
【００３４】
エピタキシャル層列はこの出願の枠内において薄膜層とも称される。これは有利には完全にまたは部分的に成長基板がない。薄膜ルミネセンスダイオードチップの基本原理は、例えば、I. Schnitzer et al.,Appl. Phys. Lett. 63 (16)（１９９３年１０月１８日、第２１７４〜２１７６頁）に記載されており、この限りにおいて、これをもって、この文献の開示内容は引用により開示されたものとする。
【００３５】
薄膜ルミネセンスダイオードチップの使用により効率が特別高くなる。というのは、薄膜層から放出された電磁放射は通例発光物質粒子に散乱されかつ大部分が殊に半導体層列にも戻るように散乱されるからである。しかし薄膜ルミネセンスダイオードチップにおいてこの戻し散乱される放射は別の系と比べて、反射性の材料を用いて比較的僅かな損失で戻し反射される。従って反射性の層およびエピタキシャル層列の僅かな厚みのために、吸収損は比較的僅かである。
【００３６】
ルミネセンスダイオードチップの別の実施形態によれば、ルミネセンス変換材料は、少なくとも１つの有機発光物質および／または少なくとも部分的にナノ粒子の形で存在している少なくとも１つの発光物質を有している。ナノ粒子は有利には１００ｎｍよりも小さいかまたは１００ｎｍと等しいメジアン直径ｄ５０を有しており、その際、メジアン直径は体積または質量の分布合計（Ｑ３）基づき求められる。特別有利にはナノ粒子は、Ｑ３で測定して、３０ｎｍ以下および１ｎｍ以上のｄ５０値を有している。
【００３７】
光放出光学素子に用いられる慣用の発光物質粒子と比べて、ナノ粒子の形態をとる発光物質粒子によればいっそう改善された均質な発光像を実現することができる。有機発光物質および／またはナノ粒子の形の発光物質は特別良好にかつ持続的に、液体の、殊に粘り気のある基質材料に分散される。これにより例えば、遠心力が作用した際に基体の比較的外側の領域への発光物質の集中化を低減することが可能である。これにより、ルミネセンス変換材料をスピンコーティング法を用いて被着することが可能になる。
【００３８】
図１乃至図２０を参照しながら説明する実施例には、本発明による方法およびルミネセンスダイオードチップの別の利点、別の有利な実施形態および発展形態が示されている。その際
図１乃至図１１は本発明の方法の１つの実施例の種々の工程段階における基体の断面を略示し、
図１２および図１３は本発明の方法の第２の実施例の種々の工程段階における基体の断面を略示し、
図１４および図１５は本発明の方法の第３の実施例の種々の工程段階における基体の断面を略示し、
図１６はルミネセンスダイオードチップの１実施例の断面を略示し、かつ
図１７乃至図２０は本発明の方法の実際に実施された実施例における種々の工程段階を顕微鏡で撮影したものを示している。
【００３９】
実施例および図面において、同一の構成部分または同じ働きをもつ構成部分にはそれぞれ同じ参照符号が付されている。図示されている構成部分並びにこれらの構成部分相互の大きさの比率は縮尺通りに示していない。むしろ図面における幾つかの細部はより良い理解のために誇張して大きく表されている。
【００４０】
図１には基体１１が図示されている。これは支持体１２、支持体に被着されている薄膜層１３並びにボンディングパッド５を有している。ボンディングパッド５は薄膜層１３の、支持体１２とは反対の側において被着されている。ボンディングパッド５の自由な外側面は、基体のルミネセンスダイオードチップに対するストラクチャを電気的に接続するための電気的なコンタクト面５１を形成している。
【００４１】
薄膜層１３は例えば、窒化化合物半導体材料に基づいておりかつ、青色および／または紫外線スペクトルの電磁放射を放出するのに適している。窒化化合物半導体材料は、窒素を含んでいる化合物半導体材料である。薄膜層は例えば、族ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１からの材料のような、窒素を含んでいる化合物半導体材料である。薄膜層は例えば、窒化化合物半導体材料から成る少なくとも１つの半導体層を有している。
【００４２】
薄膜層１３には例えば従来のｐｎ接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）あるいは多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を含んでいることができる。この種の構造は当業者に周知であり、したがってここではこれ以上詳細に説明しない。このようなＭＱＷ構造に対する例は、刊行物ＵＳ５８３１２７７およびＵＳ５６８４３０９に記載されており、その点に関してはこれら文献の開示内容は、引用によって本願の開示内容に含まれるものとする。
【００４３】
薄膜層１３と支持体１２との間に、薄膜層において生成可能である電磁放射に対して反射性であるリフレクタが配置されている。リフレクタは図示されていない。ここで例えばそれは、金属性または誘電体のミラーであってよい。有利にはリフレクタは誘電層およびこの誘電層に被着されている金属層を含んでおり、その際誘電層は薄膜層１３に接している。
【００４４】
基体１１の主表面１４に、図２から分かるように、カバー層３が被着される。カバー層３は例えば、ホトストラクチャ化可能な材料から成っている。これはホトストラクチャ化可能なラックまたはホトストラクチャ化可能な樹脂であってよい。それは例えばスピンコーティング法を用いて平坦な層において被着される。薄膜層１３の上でカバー層３は例えば約４０μｍの厚さを有している。それはボンディングパッド５の上方では相応に多少僅かでありかつ支持体１２の上方では多少大きい。
【００４５】
ホトストラクチャ化可能な材料の場合、ホトストラクチャ化のために除去すべき部分が露光されなければならない。勿論択一的に、ホトストラクチャ化の際に除去されるべきでない部分を露光するようになっているホトストラクチャ化可能な材料を使用することも可能である。基本的に、種々異なっているホトストラクチャ化可能な材料を相互に組み合わせることも可能である。
【００４６】
次に、薄膜層１３の上方の領域におけるカバー層３が、ボンディングパッド５の上方の領域を除いて、図３から分かるように、マスク３１および適当な波長の電磁放射を用いて露光される。電磁放射は図３において矢印によって象徴的に図示されている。
【００４７】
続く工程において露光されたカバー層３はホトストラクチャ化可能な材料に適している媒体を用いて現像される。図４において露光されかつ現像された、カバー層３の部分が略示されている。次いでカバー層３の露光された部分３２が除去され、図５から分かるように、少なくとも１つのキャビティ４が形成される。
【００４８】
図６に図示されているように続く工程においてルミネセンス変換材料が基体１１に被着され、キャビティ４は例えば完全に該材料が充填されている。続く工程において過剰のルミネセンス変換材料２がこすり取り用いて除去される。このことは例えばカバー層３の上方を引っ張られる刃９を用いて行うことができるので、過剰のルミネセンス変換材料２は、図７に略示されているように、カバー層３から取り除かれる。かき取りのために例えば鋭利な金属刃が使用される。
【００４９】
ルミネセンス変換材料は液体の、殊に粘り気のある、硬化することができる基質材料を有している。この実施例において、有利にも熱硬化性である加算重合型シリコーンが使用される。基質材料として択一的に例えばＳｐｉｎ−Ｏｎ酸化物またはシロキサンも適している。
【００５０】
過剰なルミネセンス変換材料２のかき取り後、基体１１は被着されている材料と共に加熱される。このことは例えばホットプレートまたはウォーム雰囲気を用いて約１００℃で例えば２時間の持続時間の間行われる。この形式の加熱においてルミネセンス変換材料２の基質材料は硬化される。
【００５１】
図８に示されているように、ルミネセンス変換材料２はこの実施例では、かき取りにより完全にカバー層３から除去されずに、カバー層材料３上にはルミネセンス変換材料２の薄い膜が残っている。図９に略示されているように、次の工程において、カバー層３の残っている材料並びにルミネセンス変換材料２の薄い膜が解離される。このことは例えば、ルミネセンス変換材料２における薄い膜がカバー層３の材料の除去により取り除かれるいわゆるリフト・オフプロセスを用いて行われる。
【００５２】
これらの材料の除去のために、カバー層の上に存在している薄い層ルミネセンス変換材料がまず切断され、このために例えば図９から分かるように、高圧ファンビーム３３を用いて機械的に行われる。この高圧ファンビーム３３は更に、カバー層３の残りの材料を除去するために利用することができる。高圧ファンビーム３３に対する媒体として例えば水を使用することができる。付加的にまたは択一的に、高圧ファンビーム３３に対する媒体として例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（Ｎ−Ｍｅｔｈｙｌ−２−Ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎ＝ＮＭＰ）が使用される。
【００５３】
カバー層３およびカバー層３上に存在している、ルミネセンス変換材料における薄いフィルムの除去後、基体１１にルミネセンス変換材料２のストラクチャ化された層が残される。このことは図１０に図示されている。カバー層３の除去により殊に、ボンディングパッド５の電気的なコンタクト面５１並びに例えば切り離し領域１５が露出される。切り離し領域１５において、基体が続いて例えばソーイングを用いて切り離されて、多数のルミネセンスダイオードチップが作製されるようにされる。図１０には唯一のボンディングパッド５および唯一の薄膜層１３を有するルミネセンスダイオードチップに対する唯一のストラクチャしか図示されていないが、基体１１は例えば、基体において共通の連結体において相次いで存在しているこの形式のストラクチャを多数個有している。更に、１つのルミネセンスダイオードチップに対して２つのボンディングパッドが設けられているようにしてもよい。ルミネセンスダイオードチップは例えばソーイングまたはレーザ光を用いて共通の連結体から個別化される。連結体は例えばウェハである。
【００５４】
ルミネセンス変換材料２を備えている完成したルミネセンスダイオードチップは図１１に図示されている。これは例えば、それ自体が電気的および機械的にマウントできるようになっているルミネセンスダイオード素子またはモジュールに組み込まれるのに適している。ルミネセンスダイオードチップの作製のために、ルミネセンス変換材料を更なる加熱によって硬化させる必要がでてくることがある。このことは例えばこの場合もホットプレートまたはウォーム雰囲気を用いて約１５０℃で例えば１時間の持続時間の間行われる。
【００５５】
図１７乃至２０は、実際に実施される方法の種々の工程段階を顕微鏡で撮影したものである。この方法は上に図１乃至１１に基づいて説明した方法に対応している。
【００５６】
基体１１は例えば、多数のルミネセンスダイオードチップに対する多数の薄膜層１３が被着されているウェハである。択一的に、多数のルミネセンスダイオードチップに対して設けられておりかつまだストラクチャ化されていないウェハ上に被着されていてもよい。ウェハに対する択一例として、例えば支持体フィルムまたは金属支持体のような別の支持体も適している。図１７乃至図２０にはそれぞれ、支持体の一部が図示されている。
【００５７】
図１７は図５に図示されている工程段階にほぼ対応している。この段階において基体１１にはカバー層３が被着されておりかつ多数のキャビティ４が備えられている。図１７において分かるようなカバー層３の円形部分は基体の相応に円形に成形されているボンディングパッド５上に配置されている。これに対してカバー層３のフレーム形式に構成されている部分は基体の領域上に配置されており、これら領域内で基体を切り離すようになっている。
【００５８】
図１８に図示されている撮影像は図６に図示の工程にほぼ対応している。基体１１に、粘り気のある、硬化可能な質量体の形のルミネセンス変換材料２が、キャビティ４を充填するようにして被着されている。
【００５９】
図１９に示した撮影像は、上に図８を参照しながら説明した実施例に対応している。過剰のルミネセンス変換材料２は刃９を用いてかき取られかつ基体１１は加熱されている。像中明らかに分かるのは、カバー層のどの領域においておよびどこでルミネセンス変換材料２だけが基体上に配置されているかである。確かに、カバー層３の部分もルミネセンス変換材料２の薄膜によってカバーされている。
【００６０】
この薄膜およびカバー層３の残っている部分は後で除去される。図２０には上に図１０に基づいて説明した工程段階に対応している。ここでは申し分なく定義されてストラクチャ化されたルミネセンス変換層２が基体上に残っている。ボンディングパッドの電気的なコンタクト面５１並びに例えばソーイングトラックのために設けられている領域１５はこの工程段階において露出されている。基体１１はこの形において複数のルミネセンスダイオードチップ１に個別されることができる。
【００６１】
説明してきたすべての実施例において有利な実施形態によれば、支持体１２をルミネセンス変換材料２の被着後に解離することができる。特別有利にはこのことはルミネセンス変換材料２の硬化後に行われる。この実施例によれば、ルミネセンス変換材料２は脆い薄膜層１３を安定化するので、有利にも支持体１を省くことができる。これにより、ルミネセンス変換材料２を備えている特別平坦なルミネセンスダイオードチップを作製することが可能になる。
【００６２】
ルミネセンスダイオードチップはこれらの実施例によれば支持体から露出している。有利にはこれは、電磁放射を放出するのに適しているエピタキシャル半導体層列を有している。特別有利にはエピタキシャル層列は成長基板を持たない。この方法のために使用される支持体１２は例えばフレキシブルな支持体フィルムであってよく、そこに薄膜層１３が固着されるようになっている。
【００６３】
図１２には、ルミネセンスダイオードチップの作製のための方法の別の実施例の１工程段階が図示されている。この工程段階において基体１１には既に、カバー層３が被着されかつキャビティ４が備えられている。更にキャビティ４には図示の工程段階においてルミネセンス変換材料２が充填されている。
【００６４】
上に説明した実施例とは異なって、図１２および１３に図示の実施例においてはキャビティ４は横断面で見て深さが増すに従って大きくなるように形成される。ボンディングパッド５の方の側においてキャビティの内壁は主表面１４の主延在レベルに関してボンディングパッド５から斜めに離れていくように延在している。
【００６５】
相応に、ルミネセンス変換材料２はカバー層３の除去後、ボンディングパッド５の方を向いている側面６が主表面１４の主延在レベルに関して少なくとも部分的に斜めに延在している層の形において存在している。この、ルミネセンス変換材料層２の側面６の部分的に斜めの経過は図１３に図示されている実施例において殊に、ボンディングパッド５、ひいては電気的なコンタクト面５１が例えばボンディングワイヤと電気的に導通するようにコンタクト形成されるようにするために外部からよりよくアクセスできるという利点を有している。
【００６６】
側面６が基体１１の主延在レベル１４に対して専ら垂直に延在しているというルミネセンス変換材料２に比べて、ルミネセンス変換材料２のこの形式に斜めの側面により付加的に、ルミネセンス変換材料２からの電磁放射の出力結合、つまり出射が改善されることになる。
【００６７】
付加的にまたは択一的に、側面６は少なくとも部分的に湾曲した形で延在していることが可能である。更に、ボンディングパッド５とは反対の側の、ルミネセンス変換材料２の側面６も、図１４および１５に図示されているように、主延在レベルに関して斜めにまたは湾曲して延在しているようにすることも可能である。ルミネセンス変換材料層２のこの形式の成形は電磁放射の出力結合にとって特別有利である。
【００６８】
キャビティ４の作製のために、図１２および１４に図示されている実施例において例えば、カバー層３に対するホトストラクチャ化可能な材料が使用される。カバー層３のホトストラクチャ化には、カバー層３の除去されるべきでない部分の、電磁放射による照射が含まれている。これにより、キャビティ４の斜めに延在している内壁は例えばグレースケールマスクを用いて生成されるようにするとよい。
【００６９】
グレースケールマスクを用いて、斜めの内壁を形成するべきである領域におけるカバー層が完全にかつ一様に変化していく深さまで照射されるように実現することができる。同様に湾曲を生成することもでき、この種の湾曲部では、カバー層３の照射される深度が均一ではなく湾曲度に相応して不均一に、基体１１の主延在レベル１４に沿った経過において変化していくようにする必要がある。
【００７０】
類似の手法で、深度が増すに従って横断面が縮小していくキャビティも生成される。しかし図１２および１４において説明した実施例とは異なって、このために有利な仕方において、ホトストラクチャ化のために除去されるべき部分が露光されなければならないホトストラクチャ化可能な材料が使用される。
【００７１】
上に説明した方法に対する実施例に対して択一的にまたは補充する形で、ホトストラクチャ化可能な材料に少なくとも１つの発光物質を混合しかつルミネセンス変換材料として形成することが可能である。これにより、ルミネセンス変換材料をホトストラクチャ化の使用により直接、精確に成形する可能性が提供されることは特別有利である。
【００７２】
基質材料としてこのために例えばホトストラクチャ化可能なガラスが使用される。これは例えば、３物質系Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２の基本ガラスに基づいておりかつ物質Ａｇ２Ｏ、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３およびＳｎＯの少なくとも１つが添加されている。ホトストラクチャ化のためにホトストラクチャ化可能なガラスは例えば含む２９０ｎｍおよび含む３３０ｎｍの間の波長を有するＵＶ光によって露光される。この波長領域の電磁放射によってホトストラクチャ化可能であるガラスは市販されている。
【００７３】
択一的にホトストラクチャ化可能な基質材料として、ＵＶ線または可視光を用いて硬化可能である加算重合シリコーンを使用することができる。この形式のシリコーンも市販されている。ホトストラクチャ化の際に、残されるべきである部分は適当な波長領域の電磁放射による照射により硬化される。次いで硬化されていないシリコーンが、芳香族を含んでいる溶剤を用いて選択的に除去される。
【００７４】
加算重合シリコーンに対して択一的に、ベース単位としてポリシロキサン鎖を含んでおりかつＵＶ線または可視光によって重合化することができるＳｐｉｎ−Ｏｎグラスも使用することができる。
【００７５】
この形式で直接ストラクチャ化可能であるルミネセンス変換材料を使用する場合、カバー層において有利には、ルミネセンス変換材料が望まれていないところにキャビティが形成される。しかし異なった形式のルミネセンス変換材料を相互に組み合わせて、カバー層も、カバー層のキャビティに挿入することができる別のルミネセンス変換材料も少なくとも１つの発光物質を有しているようにすることもできる。
【００７６】
ホトストラクチャ化可能な基質材料において有利には、ナノ粒子の形および／または有機発光物質の形において存在している少なくとも１つの発光物質が含まれている。しかしこの形式の発光物質は別の基質材料と組み合わせて使用することも可能である。
【００７７】
例えば、粒子が３０ｎｍ以下、例えば２５ｎｍを有しているメジアン直径ｄ５０を有している発光物質が使用され、ここでメジアン直径は体積または質量分布合計（Ｑ３）に基づいて求められる。
【００７８】
基本的に、ＬＥＤ分野で使用されている公知のすべての発光物質がルミネセンス変換材料に使用されるのに適している。変換体として適しているこの形式の発光物質および混合発光物質の例は次の通りである：
−  例えばＤＥ１００３６９４０およびそこに記載されている従来技術において開示されているようなクロロ珪酸塩、
−  例えばＷＯ２０００／３３３９０およびそこに記載の従来技術において開示されているような正珪酸塩、硫化物、チオメタルおよびバナジン酸塩、
−  ＵＳ６６１６８６２およびそこに記載の従来技術において開示されているようなアルミン酸塩、酸化物、Halophosphate、
−  ＤＥ１０１４７０４０およびそこに記載の従来技術において開示されているような窒化物、Sione および Sialone 、および
−  例えばＵＳ２００４−０６２６９９およびそこに従来技術において開示されているようなＹＡＧ：Ｃｅおよびアルカリ土類元素のような希土類のガーネット。
【００７９】
図１６に図示されている、ルミネセンスダイオードチップ１の実施例ではカバー層３は完全に除去されておらず、カバー層３の部分がルミネセンス変換材料２に外側で側方に接している。カバー層３の少なくともこの部分は例えば、ルミネセンスダイオードチップから放出される電磁放射に対して反射性である材料から成っている。従ってカバー層３の残っている部分はリフレクタを形成している。
【００８０】
択一的に、反射性の充填物質が混入されている放射透過材料が使用される。充填物質に対する材料として例えば粉末の形において存在しているチタン二酸化物または硫酸バリウムが適している。適当な放射透過材料は例えば加算重合シリコーンまたはＳｐｉｎ−Ｏｎガラスである。充填物質があってもこれらが電磁放射により硬化可能であるように、これらには付加的に、適当に照射されると硬化作用を引き起こす光開始剤が混入されていなければならない。
【００８１】
ルミネセンス変換材料２への電磁放射は通例部分的に強く散乱されるので、ルミネセンス変換材料２は拡散放射特性を有している。反射材料８を用いて電磁放射の部分を主方向に偏向させることができる。
【００８２】
このために反射性である材料の、ルミネセンス変換材料２の方の側の壁は例えば主表面の主延在レベルに関にて斜めに形成されている。接しているルミネセンス変換材料２はこの側面において相応に同じ傾斜を有している。このストラクチャは例えば、深さが増すに従って小さくなるキャビティを用いて作製される。
【００８３】
本発明は実施例に基づいた説明に制限されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施例の第１の工程段階における基体の断面略図
【図２】本発明の第１の実施例の第１の工程段階における基体の断面略図
【図３】本発明の第１の実施例の第２の工程段階における基体の断面略図
【図４】本発明の第１の実施例の第３の工程段階における基体の断面略図
【図５】本発明の第１の実施例の第４の工程段階における基体の断面略図
【図６】本発明の第１の実施例の第５の工程段階における基体の断面略図
【図７】本発明の第１の実施例の第６の工程段階における基体の断面略図
【図８】本発明の第１の実施例の第７の工程段階における基体の断面略図
【図９】本発明の第１の実施例の第８の工程段階における基体の断面略図
【図１０】本発明の第１の実施例の第９の工程段階における基体の断面略図
【図１１】本発明の第１の実施例の最後の工程段階における基体の断面略図
【図１２】本発明の方法の第２の実施例の１工程段階における基体の断面略図
【図１３】本発明の方法の第２の実施例の別の工程段階における基体の断面略図
【図１４】本発明の方法の第３の実施例の１工程段階における基体の断面略図
【図１５】本発明の方法の第３の実施例の別の工程段階における基体の断面略図
【図１６】ルミネセンスダイオードチップの１実施例の断面略図
【図１７】図５の工程段階を顕微鏡で撮影した図
【図１８】図６の工程段階を顕微鏡で撮影した図
【図１９】図８の工程段階を顕微鏡で撮影した図
【図２０】図１０の工程段階を顕微鏡で撮影した図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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