(57)【要約】  発光ダイオード（ＬＥＤ）に蛍光物質材料を電気泳動堆積（ＥＰＤ）させるための１つの密閉ループシステム及びその方法に関する。このＥＰＤシステムは、周囲空気から密閉された堆積チャンバを備えている。蛍光材料と溶液の混合物が、チャンバに供給され、この混合は、また周囲空気から密閉されている。キャリアがＬＥＤのバッチをチャンバ中に保持し、混合物が蛍光物質堆積のためのＬＥＤの領域に接触している。蛍光材料が混合物接触領域のＬＥＤに堆積するように、電圧供給源がＬＥＤと混合物に電圧を加える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスに材料を堆積させるシステムであって、
前記半導体デバイスを保持し、周囲空気から密閉されたチャンバと、
前記チャンバ中の堆積材料であり、周囲空気から密閉された液体混合物と、
前記堆積材料が、前記半導体デバイスに堆積するように前記半導体デバイスと前記混合物に電圧を加えるための電圧供給源と
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記半導体デバイスは、発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記堆積材料は、１つ又は複数の蛍光物質を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記堆積材料は、光散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
周囲空気から密閉され、前記液体混合物を蓄える第１の槽をさらに備え、該第１の槽は、前記液体混合物を前記チャンバに供給するように前記チャンバに接続され、かつ前記液体混合物を周囲空気から密閉していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の槽は、前記液体混合物を攪拌するための攪拌装置をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記チャンバは、出口をさらに備え、前記液体混合物は、前記出口に供給された後で前記出口を通って前記チャンバを出てから前記液体混合物を周囲空気から密閉しながら前記第１の槽に戻されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
周囲空気から密閉され、水洗液を蓄える第２の槽をさらに備え、該第２の槽は、前記水洗液を周囲空気から密閉しながら前記水洗液を前記チャンバに供給するように前記チャンバに接続されていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
前記チャンバは、出口をさらに備え、前記水洗液は、前記出口を通って前記チャンバを出てから前記水洗液を周囲空気から密閉しながら前記第１の槽に戻されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記水洗液が前記チャンバに供給された後で、前記水洗液をフィルタに掛けるフィルタリングシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
周囲空気から密閉されたパージガス源をさらに備え、該パージガス源は、前記ガスを周囲空気から密閉しながら前記ガスを前記チャンバに供給するように前記チャンバに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記チャンバに供給された後の前記ガスを排出するための排出口をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
半導体デバイスに材料を堆積させる方法であって、
前記半導体デバイスを保持するチャンバを設け、前記チャンバは周囲空気から密閉されるステップと、
材料と溶液の混合物を供給し、前記混合物は、周囲空気から密閉されながら前記チャンバの中に入れられるステップと、
前記材料が前記半導体デバイスに堆積するように前記半導体デバイスと前記混合物に電圧を加えるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記半導体デバイスは、発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記材料は、１つ又は複数の蛍光物質の少なくとも１つの層を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記材料は、光散乱粒子を有する１つ又は複数の物質の少なくとも１つの層を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記材料は、１つ又は複数の蛍光物質の少なくとも１つの層と、光散乱粒子を有する１つ又は複数の物質の少なくとも１つの層とを有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記混合物を前記チャンバに入れる前に前記混合物を攪拌するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記混合物を周囲空気に晒すことなしに前記混合物を前記第１の槽に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
水洗液を周囲空気に晒すことなしに前記水洗液を供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記水洗液が前記チャンバから出ることができるようにするステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記水洗液は、周囲空気に晒すことなしに前記チャンバを出ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記チャンバを出た後で前記水洗液をフィルタに掛けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記チャンバから水分及び汚染物質をパージするようにガスを前記チャンバに供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
前記チャンバから前記ガスを排出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
電気バイアスに応じて光を放射する活性半導体層と、
該活性半導体層の少なくとも一部を覆う変換材料の層とを備え、
前記変換材料は、前記活性半導体層による前記光放射の少なくともいくらかを変換し、前記変換材料は、密閉ループ電気泳動堆積（ＥＰＤ）を使用して前記活性半導体層に堆積されていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２７】
前記変換材料は、１つ又は複数の蛍光物質を含むことを特徴とする請求項２６に記載の発光ダイオード。
【請求項２８】
前記変換材料は、光散乱粒子を含むことを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオード。
【請求項２９】
光散乱粒子を含む材料の層をさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載の発光ダイオード。
【請求項３０】
複数の半導体デバイスに材料を堆積させるシステムであって、
周囲空気から密閉された堆積チャンバと、
該堆積チャンバに供給される堆積材料と溶液の混合物であって、周囲空気から密閉された混合物と、
前記混合物が前記半導体デバイスの材料堆積の領域に接触している状態で、前記半導体デバイスのバッチを前記堆積チャンバ中で保持するキャリアと、
前記材料が前記半導体デバイスの前記混合物接触領域に堆積するように、前記半導体デバイスと前記混合物に電圧を加える電圧供給源と
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
マスクをさらに備え、前記マスクは、蛍光物質堆積を前記半導体デバイスの特定の領域に限定することを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記マスクは、穴を有する上部板をさらに備え、前記上部板は、前記穴の各々が対応する突起物に位置合わせされた状態で、下部板に取り付けられ、前記半導体デバイスの各々は、前記突起物のそれぞれの１つに接触し、かつ前記穴のそれぞれの１つの中に配置され、前記穴は、混合物接触領域を構成し、前記陰極電気信号は、前記接触を通して前記半導体デバイスに伝えられることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記マスクは、前記半導体デバイスの上にパターンを形成されていることを特徴とする請求項３１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記半導体デバイスのバッチは、発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記電圧供給源は、陽極及び陰極を備え、前記陽極は、前記混合物に電気信号を加え、前記陰極は、前記発光ダイオードに電気信号を加えることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記キャリアは、複数の穴を備え、前記発光ダイオードの各々は、前記穴のそれぞれの１つの中に配置されて、前記穴が前記混合物接触領域を構成していることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３７】
前記キャリアは、複数のコンタクトを備え、そのコンタクトの各々は、前記発光ダイオードのそれぞれの１つと電気接触し、前記陰極電気信号は、前記コンタクトを通して前記発光ダイオードに伝えられることを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
前記キャリアは、前記発光ダイオードと電気接触する突起物を有する下部板をさらに備えていることを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３９】
前記突起物は、柱又はバネを備えていることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項４０】
前記キャリアは、前記混合物を前記混合物接触領域に閉じ込めるように前記穴の各々のまわりに密閉材を備えていることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項４１】
前記発光ダイオードの各々は、複数のサブマウントのそれぞれの１つに取り付けられ、前記発光ダイオードは、サブマウントによって前記穴のそれぞれの１つの中に保持されていることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
【請求項４２】
前記穴のまわりの前記上部板の上にフィールド板をさらに備え、前記フィールド板は、前記陽極と陰極の間の電界エッジ効果を軽減することを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項４３】
前記キャリアは、半導体デバイスの１より多いバッチを保持するように構成されていることを特徴とする請求項３０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスに材料を堆積させるシステム及びその方法並びに発光ダイオードに関し、より詳細には、密閉ループシステムを使用した蛍光物質付き発光ダイオード（ＬＥＤ）の電気泳動堆積（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＥＰＤ）システムに関する。特に、半導体基板の半導体への蛍光物質の密閉ループ電気泳動堆積システムに関する。
【０００２】
この出願は、２００５年８月２５日に出願されたTaras他の米国仮出願番号第６０／７１１，５９０号の恩典を請求する。
【０００３】
本発明は、ＮＩＳＴ（ＡＴＰ）契約第７０ＮＡＮＢ４Ｈ３０３７号の下での政府補助で行なわれた。政府は、この発明に関し特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換する固体デバイスであり、一般に、２つの反対にドープされた層の間にサンドイッチ状に挟まれた半導体材料の活性層を含んでいる。ドープ層の両端間にバイアスが加えられたとき、正孔と電子が活性層に注入され、そこで再結合して光を発生し、この光が、活性層及びＬＥＤの全表面から全方向に放射される。ＬＥＤ（III族窒化物ベースのＬＥＤなど）の最近の進歩は、フィラメントベースの光源の効率より、優り入力電力に対して同等以上の輝度の光を生成する高効率光源をもたらした。
【０００５】
照明用途に使用される従来のＬＥＤの１つの不利点は、ＬＥＤの活性層から白色光を発生することができないことである。従来のＬＥＤから白色光を生成する１つのやり方は、異なるＬＥＤからの異なる光の波長を組み合わせることである。例えば、赤色、緑色及び青色発光ＬＥＤからの光を組み合わせるか、又は青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤからの光を組み合わせることによって、白色光を生成することができる。
【０００６】
単一の青色発光ＬＥＤからの光が、黄色の蛍光物質、重合体又は染料をＬＥＤにコーティングすることよって白色光に変換されているが、代表的な蛍光物質は、セリウムがドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｃｅ：ＹＡＧ）である。（例えば、非特許文献１又は特許文献１参照）。周囲蛍光材料は、ＬＥＤの青色光のいくらかの波長を「ダウンコンバート」し、ＬＥＤの色を黄色に変える。例えば、窒化物ベースの青色発光ＬＥＤが黄色蛍光物質で囲繞された場合、青色光のいくらかは、変化されることなく蛍光物質を通過し、一方で、光の実質的な部分は、黄色にダウンコンバートされる。ＬＥＤは、青色と黄色の両方の光を放射し、これらが組み合わさって白色光を生成する。
【０００７】
ＬＥＤに蛍光物質層をコーティングする１つの従来の方法は、エポキシ又は樹脂を含む蛍光物質をＬＥＤの上に射出するために注射器又はノズルを利用する。この方法の１つの不利点は、蛍光物質層の形状及び厚さを制御することがしばしば困難なことである。その結果として、異なる角度でのＬＥＤからの発光は、異なる量の変換材料を通過するようになることがあり、これによって、結果として、視角の関数として不均一な色温度を有するＬＥＤとなることがある。注射器方法（ｓｙｒｉｎｇｅ  ｍｅｔｈｏｄ）を使用すると、変換材料を含むエポキシの形状及び厚さは制御するのが難く、その結果として、同じ又は同様な放射特性を有するＬＥＤを一貫して再現することは困難になる。
【０００８】
ＬＥＤにコーティングする他の方法は、特許文献２に記載されているスクリーン印刷方法（ｓｔｅｎｃｉｌｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）によっている。多数の発光半導体デバイスが、隣接ＬＥＤ間に所望の距離を有して基板上に配列される。ＬＥＤと位置合わせされる開口を持つステンシル（ｓｔｅｎｃｉｌ）が生成され、その穴はＬＥＤよりも僅かに大きくかつステンシルはＬＥＤよりも厚くなっている。ＬＥＤの各々がステンシルのそれぞれの開口の中に位置している状態で、ステンシルが基板上に位置付けされる。次に、組成物がステンシルの開口中に堆積されてＬＥＤを覆い、代表的な組成物は、熱又は光によって硬化され得るシリコーン重合体の蛍光物質である。穴が満たされた後で、ステンシルは基板から取り外され、スクリーン印刷組成物が固体状態に硬化される。
【０００９】
上述した注射器方法と同様に、スクリーン印刷方法を使用して、重合体を含む蛍光物質の形状及び層厚さを制御することは困難であることがある。スクリーン印刷組成物は、結果として得られる層が一様でなくなるようにステンシルの開口を完全には満たさないことがある。蛍光物質含有組成物が、また、ステンシルの開口にくっつくことがあり、これによって、ＬＥＤに残る組成物の量が減少する。これらの問題は、不均一な色温度を有するＬＥＤ及び同じ又は同様な放射特性で一貫して再現するのが困難なＬＥＤをもたらすことがある。
【００１０】
ＬＥＤに蛍光物質をコーティングする他の従来方法は、電気泳動堆積を利用する。変換材料粒子は、電解質ベースの溶液に懸濁されている。複数のＬＥＤが伝導性基板上に配列され、次にこの基板が電解溶液中に殆んど完全に浸漬される。電源からの一方の電極は、溶液中に浸漬されない位置で伝導性基板に結合され、他方の電極は電解溶液中に配置される。電源からのバイアスは、電極間に加えられ、これによって、電流が溶液を通過して基板及び基板のＬＥＤに流れるようになる。これによって、変換材料がＬＥＤに引き付けられるようにする電界が生じて、ＬＥＤを変換材料で覆う。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５９５９３１６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願第１１９８０１６Ａ２号
【非特許文献１】Ｎｉｃｈｉａ  Ｃｏｒｐ．白色ＬＥＤ、部品番号ＮＳＰＷ３００ＢＳ、ＮＳＰＷ３１２ＢＳ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半導体デバイスに材料を堆積させるシステム及びその方法並びに発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
基本的に、また全体的に、本発明は、半導体デバイスに材料を電気泳動堆積（ＥＰＤ）させるシステム及び方法の改善に向けられる。半導体デバイスに材料を堆積させる本発明に従ったシステムの一実施形態は、半導体デバイスを保持するチャンバを備え、このチャンバは周囲空気から密閉されている。堆積材料の液体混合物が前記チャンバの中にあり、この混合物もまた周囲空気から密閉されている。材料が半導体デバイスに堆積するように、電圧供給源が半導体デバイスと混合物に電圧を加える。
【００１４】
半導体デバイスに材料を堆積させる本発明に係る１つの方法は、半導体デバイスを保持するチャンバを設けるステップであって、このチャンバが周囲空気から密閉されるステップを含んでいる。材料と溶液の混合物が供給され、この混合物は、周囲空気から密閉されながらチャンバの中に入れられる。材料が半導体デバイスに堆積するように半導体デバイスと混合物に電圧が加えられる。
【００１５】
本発明に係る発光ダイオードの一実施形態は、電気バイアスに応じて光を放射する活性半導体層を備えている。変換材料の層が、活性半導体層の少なくとも一部を覆い、この変換材料は、半導体層によって放射された光の少なくともいくらかを変換する。この変換材料は、密閉ループ電気泳動堆積（ＥＰＤ）を使用して前記活性層に堆積される。
【００１６】
複数の半導体デバイスに材料を堆積させるシステムの一実施形態は、また、周囲空気から密閉された堆積チャンバを備えている。堆積材料と溶液の混合物がこのチャンバの中にあり、混合物はまた周囲空気から密閉されている。キャリアが半導体デバイスのバッチを保持し、混合物が半導体デバイスの堆積材料の領域に接触している。半導体デバイスは、キャリア上の個々のデバイスだけでなく、ウェーハの形になることもある。材料が混合物接触領域の半導体デバイスに堆積するように、電圧供給源が、半導体デバイスと混合物に電圧を加える。
【００１７】
本発明のこれら及び他の実施態様及び利点は、以下の詳細な説明及び本発明の特徴を例として図示する添付の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、全体的に、半導体デバイスに材料を電気泳動堆積（ＥＰＤ）させるための密閉ループシステム及び方法に向けられる。この発明の目的のために、密閉ループは、堆積材料を含む溶液がＥＰＤプロセス中及び前に雰囲気に晒らされないことを意味する。いくつかの実施形態では、その後のＥＰＤプロセスで溶液を使用することができるように、溶液は、堆積プロセス後も周囲雰囲気に晒らされない。
【００１９】
本発明に係る密閉ループシステムは、不純物及び汚染物質によって汚染されない溶液中の材料を堆積させることができる。特に、溶液は、周囲空気中で堆積溶液によって吸収されることがある湿気の形の水又は水分が無い。不純物及び水が無いことで、材料の一様な層を半導体デバイスに堆積させることができ、この層の厚さは、その後のＥＰＤプロセスで再現可能である。
【００２０】
本発明に係るＥＰＤシステムの一実施形態は、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）に変換材料の層を堆積させるために使用され、好ましい変換材料は蛍光物質である。本発明のＥＰＤシステムは、蛍光物質／溶液の組合せを周囲雰囲気から保護する密閉ループ構成の中で、溶液中に混合された１つ又は複数の蛍光物質を利用する。これによって、本発明のＥＰＤシステムは、蛍光材料の品質一様な層をＬＥＤに堆積させることができるようになり、この層の堆積はその後の堆積プロセスで再現可能である。
【００２１】
光散乱粒子をＬＥＤの中に組み込むことが、また、望ましいことがある。ＬＥＤ放射光と蛍光放射光の混色を改善する目的のために光を放散させるように作用する光散乱粒子が、ＬＥＤに加えられることがある。光散乱粒子は、蛍光物質堆積の中に混合されてよく、又は、蛍光物質堆積の前又は後に別個に加えられてもよい。光散乱粒子を有する材料の例は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、又はアルミナである。
【００２２】
本発明に係る電気泳動堆積は、ＥＰＤ溶液にさらされるＬＥＤ及びＥＰＤ取付け要素の伝導性表面だけに起こる。その堆積領域は、さらに以下で述べられるように機械的マスクに穴構造を設けることによって構成されてもよい。
【００２３】
他の実施形態では、ＥＰＤ堆積のための導電領域は、ＬＥＤ構造自体（ＬＥＤデバイス及び／又は取付け要素）の上に直接誘電体マスクを付けることによって構成される。そのようなマスクは、誘電体コーティング（すなわち、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、又はフォトレジスト、他のシリコーン又は誘電体有機又は無機コーティング）であってもよい。ＬＥＤデバイスの全て又は一部を露出させるそれぞれの誘電体マスクコーティングの開口が、ＥＰＤプロセス中に堆積領域を構成する。
【００２４】
本発明の他の実施態様では、本発明は、半導体デバイスのバッチＥＰＤ処理に関し、このバッチ処理によって、ＥＰＤ処理後に、デバイス又はデバイスに堆積された材料に損傷を与えるかもしれないさらなる取扱いなしに、デバイスをカプセル化することができるようになる。このバッチ処理は、ＬＥＤが蛍光物質の一様な層で覆われ、次に、さらなる取扱いなしにカプセル化されるように、特に、ＬＥＤの処理に応用可能である。このバッチ処理は、縦構造ＬＥＤを処理する際に特に有用であり、この縦構造ＬＥＤでは、電気信号をＬＥＤに加えるために使用されるパッド及びワイヤボンディングは、ＥＰＤ処理前に、ＬＥＤに付けられてもよい。次に、ＬＥＤは、さらなる取扱いなしに直接にカプセル化に進むことができる。
【００２５】
本発明は、これから、本発明の実施形態が示されている添付の図面を参照して以下でより完全に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形で具体化される可能性があり、本明細書に示される実施形態に限定されるように解釈されるべきでない。それどころか、これらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全であり、かつ本発明の技術的範囲を当業者に完全に伝えるように提供されている。図面において、層及び領域の大きさ及び相対的な大きさは、はっきりさせるために誇張されていることがある。同様な番号は、全体を通して同様な要素を示している。
【００２６】
要素又は構成要素が、他の要素又は構成要素「の上に」ある、又は他の要素又は構成要素に「接続された」と言われるとき、それは他の要素の直ぐ上にあるか、又は他の要素に直接接続されていることがあり、又は、介在する要素又は構成要素がまた存在することがある。理解されることであろうが、表面などの要素の一部が「内部の」といわれる場合、それは、要素の他の部分よりもデバイスの外側から遠く離れている。さらに、「真下に」、「下に」、「最上部の」又は「最下部の」のような相対的な用語が、１つの要素、層又は領域の他の要素、層又は領域に対する関係を説明するように本明細書で使用されることがある。これらの用語は、図に示された向きの他にデバイスの異なる向きを含むように意図されている。最後に、「直接に」という用語は、介在する要素がないことを意味する。
【００２７】
第１及び第２などの用語は、様々な要素及び構成要素を説明するように本明細書で使用されることがあるが、これらの要素及び構成要素は、これらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、１つの要素又は構成要素を他のものと区別するために使用されるだけである。
【００２８】
図１は、本発明に係る電気泳動堆積（ＥＰＤ）システムの一実施形態を示す図で、密閉ループＥＰＤシステム１０の１つの実施形態を示している。半導体デバイスに材料を堆積させるように構成されたＥＰＤチャンバ又は槽取付け具（「チャンバ」）１２を備えている。本発明に係る他のＥＰＤシステムは、多くの異なる形をとることができ、多くの異なるやり方で配列された多くの異なる構成要素を含むことができる。図示のように、ＥＰＤシステム１０及びチャンバ１２は、特に、１つ又は複数の蛍光物質を半導体デバイス、特にＬＥＤに堆積させるように構成されている。チャンバ１２は、このチャンバ１２を通過する蛍光物質溶液の流れを助け、かつ蛍光物質粒子の沈降を最小限にするために、縦向きである。しかし、他の実施形態では、チャンバ１２は、傾斜又は水平のような他の向きであってもよい。
【００２９】
また、チャンバ１２は、キャリア開口１４を有し、ＥＰＤシステム１０は、さらに、半導体デバイス（ＬＥＤ）１８を保持するためのデバイスキャリア１６を備えている。キャリア１６は、異なる半導体デバイスを保持するように多くの異なるやり方で構成されてもよく、図示されるようなキャリア１６は、ＥＰＤプロセス中にＬＥＤに材料をバッチ堆積させることを可能にするように、複数のＬＥＤを保持するように構成されている。ＥＰＤシステム１０において、半導体デバイス１８は、下の表面に下部コンタクトを上の表面にワイヤボンディングを有する縦構造デバイスである。しかし、ＥＰＤシステム１０は、他の半導体デバイス、特に横構造ＬＥＤで使用されてもよい。キャリア１６は、このキャリア１６とチャンバ１２の間に密閉材のある状態でキャリア１６がチャンバ１２のチャンバ開口１４に取り付けられるようにする大きさ及び形を有している。これによって、キャリア１６は、チャンバ１２の中に半導体デバイス１８を縦向きに保持することができるようになり、チャンバ１２は周囲空気から密閉されている。
【００３０】
さらに、チャンバ１２は、このチャンバ１２の中に導入されるガス又は液体を制御する入口弁２４に加えて、チャンバ入口２０及びチャンバ出口２２を備えている。出口弁２６は、チャンバ１２を出るガス又は液体の行く先を制御する。入口弁２４及び出口弁２６は、チャンバ入口２０又はチャンバ出口２２の中へ、又はこれらの弁を通ってチャンバ１２に入るか出る液体／ガスの中への周囲空気の導入を防止するようにチャンバ入口２０及びチャンバ出口２２まで密閉接続をそれぞれ有している。これによって、チャンバ１２は、周囲雰囲気から密閉された状態に保たれ、さらに液体／ガスは周囲雰囲気からの水分又は他の汚染物質がない状態に保たれる。入口弁２４は、３つの入力ライン（供給源）３４ａ〜３４ｃからチャンバ入口２０への液体又はガスの流れを制御する単一弁であり、出口弁２６は、チャンバ出口２２から３つの出口ライン５２ａ〜５２ｃへの流れを制御する。しかし、同じ制御が２以上のこれらの弁によって実現され得る。例えば、液体又はガスをチャンバ入口２０に供給する３つの入力ライン３４ａ〜３４ｃ各々が、その入力ラインからチャンバ入口２０までを制御するようにそれぞれの弁を有してもよい。同様な構成は、チャンバ出口２２からの出口ライン５２ａ〜５２ｃに設けられてもよい。
【００３１】
ＥＰＤシステム１０は、また、コンピュータ制御される電圧源２８を備え、この電圧源２８は、チャンバ１２中に縦に配列された陽極３０とキャリア１６中の陰極３２との間に結合されている。この電圧源２８は、ＥＰＤ堆積プロセス中に陽極３０と陰極３２の間に電圧を加えて、チャンバ１２の蛍光物質／溶液中の蛍光物質が半導体デバイス１８に堆積するようにする。電圧源２８は、堆積プロセスを開始し停止しまた堆積速度を制御するように、陽極３０と陰極３２の間に異なる電圧レベルを加えることができる。
【００３２】
言及されたように、入口弁２４は、各々異なる供給源から来る３つの入力ライン３４ａ〜３４ｃを受け入れ、入口弁２４は、もしあれば３つの入力ライン３４ａ〜３４ｃで運ばれるガス／液体のうちのどれをチャンバ１２の中に導入するかを制御する。第１の入力ライン３４ａは、多くの異なるガスであってよいガスをガス供給源３６から運ぶが、適切なガスは乾燥Ｎ2である。ガス供給源３６及びこのガス供給源３６の入力ライン３４ａへの接続は、ガスが周囲雰囲気にさらされないように密閉されている。
【００３３】
第２の入力ライン３４ｂは、好ましくは材料溶液混合物４０を蓄える第１の槽３８から液体を運ぶ。多くの異なる溶液混合物が使用されてもよく、好ましい混合物は、光変換材料をＬＥＤに堆積させるための変換材料溶液混合物である。本発明に係る一実施形態では、混合物は、アルコール溶液に混合された変換材料として蛍光物質を含むが、ただし他の溶液が使用されてもよい。アルコール溶液は、また、堆積プロセス中に電流伝導を助けるために追加された電解質を含むことができる。他の実施形態では、この混合物は、１より多い蛍光物質を溶液中に含むことができ、この混合物は、複数の蛍光物質をＬＥＤに堆積させるために使用される。
【００３４】
以下は、変換材料として単独で、又は組合せで使用されてもよいいくつかの蛍光物質の表であり、各々が励起の後に放射する再放射色によってグループ分けされている。この表に含まれない他の蛍光物質が使用されてもよい。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
【表２】
2009506532.tif 000004
【００３７】
【表３】
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【００３８】
【表４】
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【００３９】
【表５】
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【００４０】
【表６】
2009506532.tif 000008
【００４１】
上の表から、特定の望ましい特性に基づいて変換材料として使用するためには、次の蛍光物質が好ましい。各々は、青色及び／又はＵＶ波長スペクトルで励起され、望ましいピーク放射を生成し、効率のよい光変換を有し、さらに、許容可能なストークスシフトを有している。
【００４２】
【表７】
2009506532.tif 000009
【００４３】
【表８】
2009506532.tif 000010
【００４４】
蛍光物質／溶液混合物を含む第１の槽３８及びこの第１の槽３８の入力ライン３４ｂへの接続は、また、混合物４０が槽３０又は入力ライン３４ｂで周囲空気に晒されないように密閉されている。混合物４０は、同じく周囲空気に対して密閉された第１の密閉ポンプ４２によって第２の入力ライン３４ｂを通して移送される。材料（蛍光物質）及び溶液の型に依存して、材料は第１の槽３８の中に沈降することがある。溶液中の材料の濃度を一様に保つのに役立つように、第１の槽３８は、また、蛍光材料が溶液中で沈降しないようにするのに役立つ従来の攪拌装置４４を備えることができる。
【００４５】
第３の入力ライン３４ｃは、多くの異なる液体であってもよいが好ましくはイソプロパノールである水洗液４８を蓄える第２の槽４６から液体を運ぶ。第２の槽４６及びこの第２の槽４６の第３の入力ラインへの接続は、また、周囲空気から密閉されており、水溶液４８は、同じく周囲空気から密閉された第２の密閉ポンプ５０によって第３の入力ライン３４ｃを通して移送される。
【００４６】
出口弁２６は、３つの出口ライン５２ａ〜５２ｃを有し、この出口弁２６は、チャンバ１２からのガス／液体を運ぶために出口ライン５２ａ〜５２ｃのうちの１つに対してチャンバ１２を開くように（又は、どれにも開かないように）制御される。第１の出口ライン５２ａは、周囲空気に開かれており、チャンバ１２の内容物を排出するとき排出口として働く。第２の出口ライン５２ｂは、通常ＥＰＤ堆積プロセス中又は後に、液体を第１の槽３８に運ぶ。第２の出口ライン５２ｂは、この出口ライン５２ｂで運ばれる混合物４０が周囲空気にさらされないように、出口弁２６と第１の槽３８の間に密閉接続を有し、第３の出口ライン５２ｃは、液体を第２の槽４６に運び、通常、水洗液４８を運ぶ。第３の出口ライン５２ｃは、この出口ライン５２ｃで運ばれる液体が周囲空気にさらされないように、出口弁２６と第２の槽４６の間に密閉接続を有している。水洗液４８がチャンバ１２を通過した後で水洗液中の蛍光物質及び電解質をフィルタ除去するために、フィルタリング及び電解質除去システム５４が含まれてもよい。これは、チャンバ１２の水洗中に水洗液を再循環するとき、特に有用である。図示の実施形態では、フィルタリングシステム５４は、出口ライン５２ｃを通過するチャンバからの液体がフィルタを通過するように、出口ライン５２ｃにある。しかし、フィルタリングシステム５４は、ＥＰＤシステム１０の他の位置にあってもよい。他の実施形態では、フィルタリングシステム５４は、このフィルタリングシステム５４を第２の槽４６に結合するなどして、第２の槽４６の液体をフィルタに掛けるように配置されることがある。さらに他の実施形態では、蛍光材料だけをフィルタ除去するフィルタが使用されることがある。
【００４７】
図２乃至図７は、動作中の図１のシステムを示す図で、図２は、キャリア取付け中の図１のＥＰＤシステムを示す図である。図２を参照すると、キャリア１６は、チャンバ１２のチャンバ開口１４に取り付けられる。チャンバ１２が密閉されるように、キャリア１６とチャンバ１２の間に密閉が作られている。ガスケット又はシリコーン又はエポキシのようなシーラントコンパウンドなどの多くの異なる密閉デバイス又は密閉用コンパウンドが本発明に従って使用されてもよく、適切な密閉デバイスはチャンバ開口１４のまわりのＯリング５６である。キャリア１６は、ネジ，クランプ，ブラケットなどのような多くの異なる取付けデバイスを使用して所定の位置に取り付けることができ、適切な取付けデバイスは従来のトグルクランプである。キャリア１６が、チャンバ開口１４を覆って所定の位置に取り付けられたとき、密閉ループシステムが作られる。すなわち、ガス供給源３６と、第１の槽３８と、第２の槽４６と、入口ライン３４ａ〜３４ｃと、出口ライン５２ｂ〜５２ｃと、チャンバ入口２０と、チャンバ出口２２及びチャンバ１２は、周囲空気から密閉されるように互いに接続されている。周囲空気に開いている唯一のラインは、以下で説明されるように排出に使用される出口ライン５２ａである。
【００４８】
キャリア１６がチャンバ１２に取り付けられたとき、一般に、空気がチャンバ中に閉じ込められ、これが望ましくない水分を持ち込むことがある。水分は、また、チャンバ１２の内部又はチャンバ中のキャリア１２及び半導体デバイス１８の表面に付着していることがある。この閉じ込められた湿り空気が堆積プロセス中に蛍光物質溶液の中に取り込まれるのを防止するために、この水分は、チャンバ１２からパージされなければならない。
【００４９】
図３は、ガスパージ処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図で、パージステップの一実施形態を示し、ガス供給源３６は、入口ライン３４ａに乾燥Ｎ2ガスを供給するように開かれている。入口弁２４は、第１の入力ライン３４ａをチャンバ入口２０及びチャンバ１２に開き、ガスをチャンバ１２の中に導入する。出口弁２６は、チャンバ出口２２を第１の出口ライン５２ａに開いている。これによって、ガス供給源３６からの乾燥Ｎ2ガスは、チャンバ１２に入り、通過してチャンバ１２中の残留水分を除去する。次に、Ｎ2ガスは、チャンバ１２から外に進み、第１の出口５２ａを通ってＥＰＤシステム１０から排出される。パージステップが完了した後で、一般に、入口弁２４及び出口弁２６は閉じられる。
【００５０】
図４は、蛍光物質堆積処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。図４を参照すると、パージステップが完了した後で、蛍光物質溶液がチャンバ１２の中に導入されてもよい。攪拌装置４４が動作している間に、入口弁２４が第２の入力ライン３４ｂに対して開き、出口弁２６が第２の出口ライン５２ｂに対して開く。これによって、第１の密閉ポンプ４２が蛍光物質溶液４０を第１の槽３８からチャンバ１２に移送することができ、さらにチャンバ１２を通過した蛍光物質溶液が第１の槽３８に戻ることができるようになる。このプロセス中に、半導体デバイス（ＬＥＤ）１８に蛍光物質を堆積させるように、電圧源２８から電圧が加えられる。大抵の実施形態において、堆積中の粒子の沈降を最小限にするように、また蛍光物質溶液中の蛍光物質の濃度が維持されるように、堆積プロセス中、蛍光物質溶液の流れは続いている。この継続的な流れは、特に、大きな粒子サイズの蛍光物質から成る膜又は長い堆積時間を必要とする膜をＬＥＤに堆積させるのに、応用することができる。他の実施形態では、チャンバが満たされ、ついで出口弁２６を閉じて、堆積プロセス中、蛍光物質溶液の流れが止められることがある。蛍光物質溶液が、溶液中に懸濁された微粒子又はゆっくり沈降する微粒子を含むとき、このプロセスは使用されることがある。粒子が沈降する前に堆積が完了するように比較的短い堆積時間に薄い蛍光物質層を堆積させるときも、このプロセスが使用されることがある。
【００５１】
図５は、チャンバ水洗処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。図５を参照すると、堆積プロセスが完了した後で、入口弁２４を閉じ、かつチャンバ１２が空になるまで出口弁２６を第２の出口ライン５２ｂに開けておくことによって、チャンバ１２から蛍光物質溶液が排出される。随意のステップとして、チャンバ１２の内部は、どんな残留蛍光物質でも除去するように水洗されてもよく、この水洗は、ＬＥＤに堆積された蛍光材料を除去できるほど強力でない。水洗プロセス中に、入口弁２４は第３の入口ライン３４ｃに開かれ、出口弁２６は第３の出口ライン５２ｃに開かれている。これによって、第２の密閉ポンプ５０（また、周囲空気から密閉されている）が水洗液を第２の槽４６から移送しチャンバ１２を通して流すことができるようになる。水洗液は、次に、第２の槽４６に戻され、どんな蛍光物質又は電解質もフィルタリングシステム５４によって水洗液からフィルタ除去される。
【００５２】
図６は、他のガスパージ処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。図６を参照すると、水洗液がチャンバ１２から排出された後で、図３に関して上述したのと同じプロセスを使用して、チャンバ１２は乾燥Ｎ2ガスによって再びパージされてもよい。どんな残留水洗液も乾燥除去し、かつ蒸発冷却及びその後の水の半導体デバイス（ＬＥＤ）への凝結を防止するように、このパージステップは設計される。
【００５３】
図７は、キャリア取外し処理ステップ中の図６のＥＰＤシステムを示す図である。図７を参照すると、パージ後に、キャリア１６はチャンバ開口１４から取り外され、半導体デバイス１８がキャリア１６から取り外されてもよい。
【００５４】
図８は、本発明に係るＥＰＤシステムの他の実施形態を示す図で、図１乃至図７に関して上述したＥＰＤシステム１０と同様に動作する本発明に係るＥＰＤシステム８０の他の実施形態を示している。ＥＰＤシステム８０は、また、キャリア及びキャリアの半導体デバイスを縦に保持するように構成された縦向きチャンバ８２を備えている。このチャンバ８２は、ガス又は液体がチャンバ８２に出入りできるようにするチャンバ入口８４及びチャンバ出口８６を有する。この実施形態には、パージガス及び各液体用の個々の入口弁及び出口弁がある。乾燥Ｎ2パージガスのためにガス入口弁８８がチャンバ８２の最上部の近くに含まれ、ガス入口弁８８が開いているとき、パージガスは、チャンバ入口８４を通ってチャンバ８２に入る。チャンバ８２の最下部にあるガス出口弁９０は、パージガスがチャンバを出ることができるように開く。他のシステムの実施形態では、ガスは、チャンバ８２の最下部から入り、最上部から出る。
【００５５】
ＥＰＤシステム８０は、また、蛍光物質溶液の入口ライン９２と、蛍光物質溶液の出口ライン９４と、蛍光物質溶液の入口弁９６及び蛍光物質溶液の出口弁９８を備えている。入口ライン９２及び出口ライン９４は、蛍光物質溶液を蓄える第１の密閉槽１００に入る。上述したように、第１の密閉槽１００は、蛍光物質が溶液中で沈降しないようにするために、攪拌装置（図示されない）を含んでもよい。入口ライン９２は、第１の密閉槽１００からチャンバ入口８４に延びている。入口弁９６が開いているとき、密閉ポンプ１０２は、蛍光物質溶液が入口ライン９２を通って移動してチャンバ８２に入るようにすることができる。出口弁９８が開いているとき、蛍光物質溶液は槽１００に戻る。
【００５６】
上述したＥＰＤシステム１０と同様に、半導体デバイスは、チャンバ開口１０１のキャリアに保持される。チャンバ８２は、このチャンバ８２の中に配置された陽極（図示されない）とキャリア中に配置された陰極（図示されない）をさらに備えている。蛍光物質溶液はチャンバを通って流れるが、半導体デバイスに蛍光物質の堆積を生じさせるように陽極と陰極の間に電圧を加えることができる。
【００５７】
ＥＰＤシステム８０は、また、水洗入口ライン１０４と、水洗出口ライン１０６と、水洗入口弁１０８及び水洗出口弁１１０を備えている。水洗入口ライン１０４及び水洗出口ライン１０６は、水洗液を蓄える第２の密閉槽１１２に入る。半導体デバイスへの蛍光材料の堆積及びチャンバ８２からの蛍光物質溶液の排出の後に、チャンバは水洗されてもよい。入口弁１０８が開いているとき、第２の密閉ポンプ１１４は、水洗液が入口ライン１０４を通って移動してチャンバ８２に入るようにすることができる。出口弁１１０が開いているとき、水洗液は、出口ライン１０６を通って第２の密閉槽１１２に戻る。水洗液から蛍光物質及び電解質を除去するように、フィルタリングシステムが出口ライン１０６に含まれてもよい。
【００５８】
ＥＰＤシステム８０は、蛍光物質溶液及び水洗液がチャンバ８２に入ることなしにそれぞれの入口ラインの大部分を通って移動し続けることができるようにするこれら２つの液用の循環経路を含んでいる。蛍光物質溶液循環ライン１１６及び蛍光物質循環弁１１８は、蛍光物質溶液が循環し続けるようにするために使用される。この動作モードでは、蛍光物質溶液入口弁９６は閉じられ、蛍光物質密閉ポンプは、蛍光物質溶液が入口弁９６に達するまで、入口ライン９２を通して蛍光物質溶液を移送する。この点で、蛍光物質溶液は、蛍光物質循環ラインを通って移動し、開いた蛍光物質循環弁１１８を通って第１の密閉槽１００に戻る。水洗液循環ライン１２０及び弁１２２は、水洗液入口弁１０８と、入口ライン１０６及びポンプ１１４と共に同様に動作して、水洗液を循環させる。この構成は、チャンバ８２が所望の入口弁が開いているとき水洗液及び蛍光物質液の素早い導入を受けるように、これらの液がそれぞれの入口ラインを通って移動することを可能にする。
【００５９】
ＥＰＤシステム８０は、また、図８に示されたもの以外の多くの他の特徴を含むことができる。チャンバ８２は、半導体デバイスの近くを通過する蛍光物質溶液中の蛍光物質粒子のいっそう一様な分布を可能にするように、蛍光物質溶液がチャンバに入るときにこれを分散させる構造を含むことができる。したがって、本発明は、図示されるようなシステム又は含まれた特徴に限定されない。
【００６０】
図９及び図１０は、図１乃至図８に示されたシステムで使用されることがある本発明に係るチャンバの一実施形態を示す透視図で、上述した図１乃至図８に示されたＥＰＤシステム１０及び８０で使用することができる本発明に係るチャンバ１２０の一実施形態を示している。キャリアは、好ましくは縦に配置され、取り付けられる背面１２１及び前面１２２を有している。前面は、ＬＥＤのようないくつかの半導体デバイスを有するキャリアをはめ込ませるための開口１２３を含んでいる。陽極１２４は、陽極１２４と背面の間に分離を与える隔離絶縁器具１２５に支えられて背面１２１に取り付けられている。この分離は、いっそう一様で効率のよい蛍光物質堆積のために陽極をいっそうＬＥＤに近づけている。同じく隔離絶縁器具に配置された金属板又は図示のように隔離絶縁器具に支えられた金属メッシュなどの多くの異なる型の陽極が、異なるやり方で使用され、かつ／又は配置されてもよい。このメッシュは、堆積プロセス中に蛍光材料がメッシュの開口を通過することができるようにして、蛍光物質のいっそう一様な堆積を可能にすることができる。同時に、メッシュは、電圧が陽極と陰極の間に加えられたとき、板に比べて実質的に同じ電界をチャンバ中に生成することができる。
【００６１】
キャリア１２０は、最上部に入口１２６を、また、最下部に出口１２７をさらに備え、入口１２６はガス又は液体がチャンバの中に入ることができるようにし、また、出口１２７は同じものが外に出ることができるようにする。チャンバは、また、一般に開口１２３のまわりに取り付けられ、密閉材がキャリアと開口の間にある状態でキャリアを開口に保持するために使用されるトグルクランプなどのクランプ（図示されない）を含んでいる。
【００６２】
上述した密閉ループＥＰＤシステム１０及び８０は、蛍光材料を１つ又は複数の半導体デバイスに堆積させるために使用することができる。再び図１乃至図７を参照すると、ＥＰＤシステム１０は、特に、コンタクト（突起物）の付いたキャリアに取り付けられた複数のＬＥＤ１８に蛍光材料を堆積させるように構成されており、各々のコンタクトは、陰極３２からの電気信号をＬＥＤ１８に伝えるためにＬＥＤ１８の１つと電気接触するように配置されている。ＥＰＤシステム１０では、コンタクトは、陰極電気信号を伝えかつＬＥＤに上向きの力を与えるバネコンタクト３３である。また、開口の中のＬＥＤだけに蛍光物質が堆積される開口を有するマスク３５が、ＬＥＤ１８上に含まれてもよい。一実施形態では、ＬＥＤ１８は、サブマウントに取り付けられることがあり、開口が、ＬＥＤ及びＬＥＤの近くのサブマウントの領域への蛍光物質堆積を可能にする。複数のＬＥＤへのこの蛍光物質の同時堆積は、一般にバッチ処理と呼ばれる。
【００６３】
図１１乃至図１５を参照すると、本発明の実施形態に従った密閉ループＥＰＤシステムで使用するように構成された本発明に従ったバッチ処理デバイスの一実施例が示されている。
【００６４】
図１１は、本発明に係るキャリア下部取付け具の一実施形態を示す透視図で、下部取付け具１３０が示され、各々が蛍光物質堆積中にＬＥＤのそれぞれの１つと接触するように配置されたバネコンタクト１３２のアレイを有している。下部取付け具１３０は、陰極に電気的接続され、バネコンタクトの各々が陰極からの電気信号を伝えるように配置されている。バイアスがキャリアの陰極に加えられたとき、バイアスは、下部取付け具１３０を通り、バネコンタクト１３２を通ってＬＥＤに伝えられる。
【００６５】
図１２は、ＬＥＤ基板の付いた図９のキャリア下部取付け具を示す透視図で、下部取付け具１３０に配列されたＬＥＤが取り付けられた基板／サブマウント１３４のアレイを示し、バネコンタクトの各々がＬＥＤサブマウント１３４のそれぞれの１つと電気接触している。ＬＥＤサブマウント１３４の各々は、必要なワイヤボンディングの付いた中心に取り付けられたＬＥＤ１３６を有している。
【００６６】
図１３は、図１２のキャリア下部取付け具及びＬＥＤ基板の上に取り付けられたキャリア上部取付け具を示す透視図である。図１３を参照すると、ＬＥＤサブマウント１３４を覆って所定の位置にピン又はネジで取り付けられた上部取付け具１３８によって、キャリアが完成されている。上部取付け具１３８は、ＬＥＤ穴１４０のアレイを有し、このＬＥＤ穴１４０の各々は、図１２に最もよく示されているように、ＬＥＤ１３６のそれぞれの１つの上に位置合わせされている。ＬＥＤ穴１４０の各々は、また、この穴の各々とそれぞれのＬＥＤ基板１３４の間の密閉を実現するＯリング１４２を有する。
【００６７】
図１４は、上部取付け具のＬＥＤ穴を通して露出されたＬＥＤ基板及びＬＥＤを示す透視図である。図１４に示されるようなキャリアが、ＥＰＤシステムのチャンバの中に取り付けられる。ＥＰＤ堆積プロセス中に、ＬＥＤ穴１４０によって露出されたＬＥＤサブマウント１３４及びＬＥＤ１３６のこのような領域だけに、蛍光材料が堆積される。Ｏリング１４２は、蛍光物質溶液がＬＥＤ基板の他の領域に堆積されるのを防止する。
【００６８】
図１５は、露出された基板に蛍光材料を堆積させた後のＬＥＤ基板を示す透視図である。図１５を参照すると、処理後に、上部取付け具を取り除いてＬＥＤサブマウント１３４を現すことができる。図示のように、蛍光材料は、穴１４０を通して露出された、ＬＥＤ１３６を含んだＬＥＤ基板１３４の部分に堆積されるだけである。
【００６９】
バッチ処理用キャリアは、１ランで多くのＬＥＤを処理するのに特に適応されており、蛍光材料だけが所望の領域に堆積される。この方法は、また、ＬＥＤが基板に取り付けられワイヤボンディングされた後で、ＬＥＤに蛍光材料を堆積させることを可能にする。この処理は、ワイヤボンディング後に縦構造ＬＥＤをコーティングするのに有用であり、これによって、ＬＥＤは、さらに、さらなる取扱いなしに蛍光物質堆積からカプセル化に進むことができるようになる。
【００７０】
このキャリアは、複数のＬＥＤに関して多くの異なる構成要素を使用して多くの異なるやり方で構成されることがある。
【００７１】
図１６乃至図１８は、本発明に係るキャリア下部取付け具／板の他の実施形態を示す図で、図１６は、本発明に係る他のキャリア下部取付け具を示す透視図、図１７は、図１６に示されたキャリア下部取付け具を示す透視図、図１８は、図１６に示されたキャリア下部取付け具を示す側面図である。
【００７２】
バネコンタクト（ｓｐｒｉｎｇ  ｌｏａｄｅｄ  ｃｏｎｔａｃｔ）を利用する代わりに、下部取付け具／板１５０は、複数の個々の柱１５２を備え、その柱の各々には、蛍光物質堆積中にそれぞれのＬＥＤ基板（図示されない）がその柱の平らな面に位置することができるようにする平らな上面がある。下部取付け具／板１５０は、多くの異なる材料から作ることができるが、好ましくは、銅などの伝導性材料から作られる。これによって、陰極からの電気信号が下部板に結合されるようになり、陰極電気信号は柱を通してＬＥＤ基板に伝えられるようになる。
【００７３】
図１９乃至図２１は、ＬＥＤ穴を有する本発明に係るキャリア上部板の他の実施形態を示す図で、図１９は、本発明に従った他のキャリア上部取付け具を示す透視図、図２０は、図１９に示された上部取付け具を示す上面図、図２１は、断面線２１−２１に沿った図１９に示された上部取付け具を示す断面図である。
【００７４】
図２２は、図１６乃至図１８に示された下部取付け具に取り付けられた図１９乃至図２１に示された上部取付け具の組立品を示す透視図、図２３は、図２２に示された組立品を示す上面図、図２４は、断面線２４−２４に沿った図２２に示された組立品を示す断面図である。
【００７５】
図２２乃至図２４に示されるように、上部板１６２は、ＬＥＤ穴１６０の各々が下部板１６２の柱１５２の１つに位置合わせされた状態で、下部板１５０上に位置付けされる。柱１５２の各々は、ＬＥＤ基板のそれぞれの１つを保持し、上部板１６０が下部板１５０に取り付けられたとき、各々のサブマウントの一部が、柱１５２の１つと穴１６２の１つを取り囲む表面との間にサンドイッチ状に挟まれる。ＬＥＤサブマウントの各々のＬＥＤは穴１６２の１つの中に配置され、Ｏリングなどの密閉デバイスが、穴１６２の各々とＬＥＤサブマウントのまわりで密閉を実現するように含まれてもよい。蛍光物質堆積中に、蛍光材料は、ＬＥＤ及び上部板の穴１６２を通して露出されたサブマウントの領域に堆積される。上部板１６０は、多くの異なる材料から作ることができ、適切な材料は陽極酸化されたアルミニウムである。上部板１６０は、また、ネジ，クランプ，ブラケットなどのような多くの従来の取付け方法を使用して下部板に取り付けることができる。
【００７６】
このキャリアは、本発明に従って、蛍光物質の一様な堆積をさらに高めるための追加の構成要素を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、陽極及び陰極の縁部での電界の大きさは、それらの中心部よりも大きいことがある。陽極と陰極の間の電界は、蛍光材料の堆積を推進するので、いくつかの例では、電界がより強いことがある縁部でより多くの蛍光物質が堆積することがある。このことは、陰極に接続された半導体デバイスにおける堆積の不均一につながることがある。
【００７７】
図２５乃至図２９は、この可能性のある問題に対処するように構成されたデバイスの一実施形態を示す図で、図２５は、本発明に係る陰極フィールド板の一実施形態を示す透視図、図２６は、図２５に示された陰極フィールド板を示す上面図である。
【００７８】
図２５及び図２６を参照すると、陰極におけるエッジ効果を軽減するためにキャリアに取り付けられるように設計された陰極フィールド板１８０が示されている。陰極フィールド板１８０には、ＬＥＤが開口の中にある状態で陰極フィールド板１８０がキャリアの上面に配置されるような大きさに作られた開口１８２がある。陰極フィールド板１８０は、多くの異なる材料から作ることができるが、ステンレス鋼から作られるのが好ましい。
【００７９】
図２７は、図２２乃至図２５に示されたキャリアを示す透視図であり、図２５の陰極板がこのキャリアに取り付けられている。図２８は、図２７に示されたキャリアを示す上面図、図２９は、断面線２９‐２９に沿った図２７に示されたキャリアを示す断面図である。つまり、図２７乃至図２９は、陰極フィールド板１８０と、キャリアの下部板１８４及びキャリアの上部板１８６を示している。
【００８０】
堆積プロセス中に、エッジ効果電界が陰極フィールド板に加えられ、陰極及び陰極に接続されたＬＥＤに加えられないように、陰極フィールド板がエッジ効果電界の大部分を引き寄せる。これによって、結果として、ＬＥＤを横切るより一様な電界及びＬＥＤ上のより一様な蛍光物質堆積が生じる。
【００８１】
本発明に係るキャリア及びＥＰＤシステムは、上で説明されたもの以外に多くの異なるやり方で構成されてもよい。一実施形態では、キャリアは、１より多いバッチのＬＥＤに適応するように構成されることがある。そのようなシステムでは、チャンバは、ＬＥＤに電界を加えるために単一の陽極及び陰極を持つことができる。もしくは、このシステムは、バッチに異なる電界を加えるように、又はバッチの１つに異なる電界を加えるように、１よりも多い陽極及び／又は陰極を持つことができる。
【００８２】
図３０は、本発明に係る複数バッチキャリアを示す透視図で、２組の柱２０４のある下部板２０２及び２組の穴２０８のある上部板２０６を有する本発明に係る複数バッチ用キャリア２００の一実施形態を示している。穴２０８の各々は、上述したようにＬＥＤ基板を保持する柱のそれぞれの１つと位置合わせされる。２組の柱２０４と穴２０８を備えることによって、蛍光物質堆積ランごとにより多くのＬＥＤを処理することができる。この構成は、より大きなキャリアを収容するために堆積チャンバにより大きな開口を必要とするだろう。また、陽極及び陰極はより大きくてもよく、又は複数の陽極及び陰極が使用されてもよい。キャリア２００は、また、ＬＥＤに加えられるより一様な電界を助長するようにフィールド板（図示されない）を備えることができる。
【００８３】
本発明は、本発明の特定の好ましい構成に関連して詳細に説明されたが、他のものが可能である。例えば、上述したバッチシステムは、本発明に係るもの以外の他のＥＰＤシステムで使用されるように構成されてもよい。上述したＥＰＤシステムは、本発明に係るＥＰＤシステムの多くの異なる実施形態のうちのたった２つの例に過ぎない。言及されたように、本発明に係るＥＰＤシステム及びバッチ処理は、多くの異なる型の半導体デバイス（例えば、レーザ，ショットキダイオード，縦型共振器表面発光レーザなど）に上述したもの以外の異なる材料をコーティングするために使用することができる。本発明の精神及び技術的範囲から逸脱することなしに他の修正物が作られることがあり得る。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る電気泳動堆積（ＥＰＤ）システムの一実施形態を示す図である。
【図２】キャリア取付け中の図１のＥＰＤシステムを示す図である。
【図３】ガスパージ処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。
【図４】蛍光物質堆積処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。
【図５】チャンバ水洗処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。
【図６】他のガスパージ処理ステップ中の図２のＥＰＤシステムを示す図である。
【図７】キャリア取外し処理ステップ中の図６のＥＰＤシステムを示す図である。
【図８】本発明に係るＥＰＤシステムの他の実施形態を示す図である。
【図９】図１乃至図８に示されたシステムで使用されることがある本発明に係るチャンバの一実施形態を示す透視図である。
【図１０】図９に示されたチャンバの分解組立透視図である。
【図１１】本発明に係るキャリア下部取付け具の一実施形態を示す透視図である。
【図１２】ＬＥＤ基板の付いた図９のキャリア下部取付け具を示す透視図である。
【図１３】図１２のキャリア下部取付け具及びＬＥＤ基板の上に取り付けられたキャリア上部取付け具を示す透視図である。
【図１４】上部取付け具のＬＥＤ穴を通して露出されたＬＥＤ基板及びＬＥＤを示す透視図である。
【図１５】露出された基板に蛍光材料を堆積させた後のＬＥＤ基板を示す透視図である。
【図１６】本発明に係る他のキャリア下部取付け具を示す透視図である。
【図１７】図１６に示されたキャリア下部取付け具を示す透視図である。
【図１８】図１６に示されたキャリア下部取付け具を示す側面図である。
【図１９】本発明に従った他のキャリア上部取付け具を示す透視図である。
【図２０】図１９に示された上部取付け具を示す上面図である。
【図２１】断面線２１−２１に沿った図１９に示された上部取付け具を示す断面図である。
【図２２】図１６乃至図１８に示された下部取付け具に取り付けられた図１９乃至図２１に示された上部取付け具の組立品を示す透視図である。
【図２３】図２２に示された組立品を示す上面図である。
【図２４】断面線２４‐２４に沿った図２２に示された組立品を示す断面図である。
【図２５】本発明に係る陰極フィールド板の一実施形態を示す透視図である。
【図２６】図２５に示された陰極フィールド板を示す上面図である。
【図２７】図２２乃至図２５に示されたキャリアを示す透視図であり、図２５の陰極板がこのキャリアに取り付けられている。
【図２８】図２７に示されたキャリアを示す上面図である。
【図２９】断面線２９−２９に沿った図２７に示されたキャリアを示す断面図である。
【図３０】本発明に係る複数バッチキャリアを示す透視図である。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスに材料を堆積させるシステムであって、
前記半導体デバイスを保持し、周囲空気から密閉されたチャンバと、
該チャンバ中の堆積材料であり、周囲空気から密閉された液体混合物と、
前記堆積材料が、前記半導体デバイスに堆積するように該半導体デバイスと前記液体混合物に電圧を加えるための電圧供給源と
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記半導体デバイスは、発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記堆積材料は、１つ又は複数の蛍光物質を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記堆積材料は、散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
周囲空気から密閉され、前記液体混合物を蓄える第１の槽をさらに備え、該第１の槽は、前記液体混合物を前記チャンバに供給するように該チャンバに接続され、かつ前記液体混合物を周囲空気から密閉していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記チャンバは、出口をさらに備え、前記液体混合物は、前記出口に供給された後で該出口を通って前記チャンバを出てから前記液体混合物を周囲空気から密閉しながら前記第１の槽に戻されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
周囲空気から密閉され、水洗液を蓄える第２の槽をさらに備え、該第２の槽は、前記水洗液を周囲空気から密閉しながら該水洗液を前記チャンバに供給するように前記チャンバに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記チャンバは、出口をさらに備え、前記水洗液は、前記出口を通って前記チャンバを出てから前記水洗液を周囲空気から密閉しながら前記第１の槽に戻されることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記水洗液が前記チャンバに供給された後に、前記水洗液をフィルタするフィルタリングシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
周囲空気から密閉されたパージガス源をさらに備え、該パージガス源は、ガスを周囲空気から密閉しながら該ガスを前記チャンバに供給するように前記チャンバに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記液体混合物が、前記半導体デバイスの堆積材料の領域に接触している状態で、前記半導体デバイスを前記チャンバ中で保持するキャリアをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
半導体デバイスに材料を堆積させる方法であって、
前記半導体デバイスを保持するチャンバを設け、該チャンバは周囲空気から密閉されるステップと、
材料と溶液の混合物を供給し、該混合物は、周囲空気から密閉されながら前記チャンバの中に入れられるステップと、
前記材料が前記半導体デバイスに堆積するように該半導体デバイスと前記混合物に電圧を加えるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記混合物を周囲空気に晒すことなしに前記混合物を前記第１の槽に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
水洗液を周囲空気に晒すことなしに前記チャンバに前記水洗液を供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記チャンバから水分及び汚染物質をパージするようにガスを前記チャンバに供給するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
電気バイアスに応じて光を放射する活性半導体層と、
該活性半導体層の少なくとも一部を覆う変換材料の層とを備え、
前記変換材料は、前記活性半導体層による前記光放射の少なくともいくらかを変換し、前記変換材料は、密閉ループ電気泳動堆積を使用して前記活性半導体層に堆積されていることを特徴とする発光ダイオード。
【国際調査報告】
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