(57)【要約】【課題】  本発明は、表面のヒロックの発生や下地層を構成するＮｉの表面拡散を抑制するようにした、ＡｕＳｎ共晶接合のためのＬＥＤ用共晶基板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  Ｓｉ基板１１と、この基板上に形成された複数の下地層１３〜１５と、この下地層の最上層のＮｉ層１５の上に形成されたＡｇ薄膜１６と、このＡｇ薄膜上のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に形成されたＡｇ合金膜１７及びＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に形成された透光性導電膜１８と、を含んでおり、上記Ａｇ薄膜及びＡｇ合金膜の膜厚が４００ｎｍ以上であるように、ＬＥＤ用共晶基板１０を構成する。【選択図】        図２
2007273744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に順次に形成された少なくとも最上層にＮｉを含む複数の下地層と、このＮｉ下地層の上に形成されたＡｇ薄膜と、このＡｇ薄膜上の少なくともＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に形成されたＡｇ合金膜と、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に形成された透光性導電膜と、を含んでおり、
上記Ａｇ薄膜及びＡｇ合金膜の合計膜厚が４００ｎｍ以上であることを特徴とする、ＬＥＤ用共晶基板。
【請求項２】
上記Ａｇ合金膜が、ＡｇＡｕＳｎ，ＡｇＢｉＳｎ，ＡｇＰｄＳｎまたはＡｇＢｉＡｕの何れかであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項３】
上記基板が、表面にシリコン酸化層を備えたＳｉ基板であって、
上記下地層が、下方から順にＴｉ，Ｃｕ及びＮｉ層またはＴｉ及びＮｉ層であることを特徴とする、請求項１または２に記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項４】
上記基板が、Ｃｕ基板であって、
上記下地層が、Ｎｉ層のみであることを特徴とする、請求項１または２に記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項５】
上記Ａｇ合金膜が、Ａｇ薄膜の表面全体に形成されており、
上記透光性導電膜が、上記Ａｇ合金膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項６】
上記Ａｇ合金膜が、上記Ａｇ薄膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成されており、
上記透光性導電膜が、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に選択的に形成されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項７】
基板の表面に、順次にスパッタ法により少なくとも最上層にＮｉを含む複数の下地層を成膜する第一の段階と、
続いて、このＮｉ下地層の上にスパッタ法によりＡｇ薄膜を形成する第二の段階と、
このＡｇ薄膜上の少なくともＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域にＡｇ合金膜を形成すると共に、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に透光性導電膜を形成する第三の段階と、を含んでおり、
上記Ａｇ薄膜及びＡｇ合金膜を、その膜厚が４００ｎｍ以上となるように成膜することを特徴とする、ＬＥＤ用共晶基板の製造方法。
【請求項８】
上記Ａｇ合金膜が、ＡｇＡｕＳｎ，ＡｇＢｉＳｎ，ＡｇＰｄＳｎまたはＡｇＢｉＡｕの何れかであることを特徴とする、請求項７に記載のＬＥＤ用共晶基板の製造方法。
【請求項９】
上記基板が、表面にシリコン酸化層を備えたＳｉ基板であって、
上記第一の段階にて形成される下地層が、下方から順にＴｉ，Ｃｕ及びＮｉ層またはＴｉ及びＮｉ層であることを特徴とする、請求項７または８に記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項１０】
上記基板が、Ｃｕ基板であって、
上記第一の段階にて形成される下地層が、Ｎｉ層のみであることを特徴とする、請求項７または８に記載のＬＥＤ用共晶基板。
【請求項１１】
上記第三の段階にて、まずＡｇ合金膜がＡｇ薄膜の表面全体に形成された後、
その上に、透光性導電膜が、上記Ａｇ合金膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成されることを特徴とする、請求項７から１０の何れかに記載のＬＥＤ用共晶基板の製造方法。
【請求項１２】
上記第一の段階で形成される下地層のうちのＮｉ層と、第二の段階で形成されるＡｇ薄膜と、第三の段階で形成されるＡｇ合金層が、連続してスパッタ法により成膜されることを特徴とする、請求項１１に記載のＬＥＤ用共晶基板の製造方法。
【請求項１３】
上記第三の段階にて、まずＡｇ合金膜が、上記Ａｇ薄膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成された後、
上記透光性導電膜が、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に選択的に形成されることを特徴とする、請求項７から１１の何れかに記載のＬＥＤ用共晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップをＡｕＳｎ共晶接合するためのＬＥＤ用共晶基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤチップを直接にパッケージに対して共晶接合できる場合を除いて、使用されるパッケージングの耐熱温度が共晶温度以下であるような場合、あるいは接合面の表面粗さが大きい場合には、表面に共晶材に対して濡れ性の良好で共晶可能な基板（共晶基板）を使用するようにしている。
そして、このような共晶基板に対してＬＥＤチップを接合して、ＬＥＤとした後、このＬＥＤを使用して、共晶可能ではないパッケージであっても、Ａｇペーストやエポキシ等の接着剤によりダイボンディングすることにより、ＬＥＤパッケージの実装を行なうことができるようになっている。
【０００３】
ここで、このような共晶基板を使用したＬＥＤは、例えば図９に示すように構成されている。
図９において、ＬＥＤ１は、共晶基板としてのＳｉＣ等の導電性の半導体基板２上に、ＬＥＤチップ３が搭載されている。
【０００４】
ここで、上記半導体基板２は、Ｓｉ基板２ａから構成されており、その両面にＳｉＯ2 の酸化膜２ｂが形成されていると共に、その上面には、下地層としてのＴｉ，Ｃｕ，Ｎｉの各金属薄膜２ｃ，２ｄ，２ｅが順次に形成され、さらに一番上には反射率の高いＡｇ薄膜２ｆが形成されている。
これにより、ＬＥＤチップ３から出射した光等を、下側にてこのＡｇ薄膜２ｆで反射させて、ＬＥＤチップ２の光利用効率を高めるようになっている。
尚、Ｃｕの金属薄膜２ｄの存在により、ＬＥＤチップ３の駆動時に発生する熱が、この金属薄膜２ｄにより拡散されることになり、図９にて水平方向に関する熱の局部的上昇が抑制され得るようになっている。
【０００５】
上記ＬＥＤチップ３は、基板３ａ上に成長させた窒化物系半導体３ｂから構成されており、その上下両面に電極３ｃ，３ｄが形成されている。
これにより、窒化物系半導体３ｂが、電流注入によって発光層として作用し、所定の波長で発光するようになっている。
ここで、上記基板３ａは、ＳｉＣ等の導電性半導体から構成されている。
【０００６】
また、上記窒化物系半導体３ｂは、ＭＯＣＶＤ法や液相法等によって成長させたＩｎＧａＮ，ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＡｌＧａＮ，ＡｌＩｎＧａＮ等から構成されており、ｐｎ接合による量子井戸構造を有している。
このｐｎ接合を構成するために、ｎ型化を行なうためのドーパントとしては、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｃ等が使用されており、またｐ型化を行なうためのドーパントとしては、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等が使用されている。
【０００７】
また、上記電極３ｃ，３ｄのうち、上方のカソード電極３ｃは、Ａｕ電極が使用されており、金線により接合可能な形状を有していると共に、下方のアノード電極３ｄは、ＡｕＳｎ共晶合金をスパッタまたは電子ビーム蒸着にて成膜することにより作製されている。
【０００８】
このような構成のＬＥＤ１によれば、ＬＥＤチップ３は、実際には、半導体基板２の最上層であるＡｇ薄膜２ｆの上面に対して、図１０に示すようにＡｕＳｎハンダ４により共晶接合されることにより、ダイボンディングされると共に、上記半導体基板２の隣接したボンディング部に対して金線５が打ち込まれ接合されることにより、ワイヤボンディングされることになる。
そして、外部から金線５及び電極３ｃ，３ｄを介して、ＬＥＤチップ３に駆動電圧が印加されると、ＬＥＤチップ３が駆動されて発光するようになっている。
【特許文献１】特開２００５−７９２９８
【特許文献２】特開２００５−２５９８２０
【特許文献３】特開２００６−４９８７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述したＬＥＤ１においては、半導体基板２上にＬＥＤチップ３を共晶接合するために、ＡｕＳｎから成る下方の電極３ｄを利用して、ＡｕＳｎハンダ４により共晶接合が行なわれている。
この場合、接合は、ＬＥＤチップ３に対して圧力を加えたり、スクラブを掛けたり、あるいはフラックスを使用することにより、行なわれている。
ここで、何れの接合方法においても、半導体基板２及びＬＥＤチップ３を前もって共晶温度以上の温度に加温しておく必要がある。
【００１０】
ところで、図９に示すように、上記半導体基板２の最上層として純金属であるＡｇ薄膜２ｆが使用されている場合には、上述した共晶接合により、表面に白濁が生じてしまう。
これは、共晶接合の際の熱によって、さらにはダイシングによる残留応力やエッジ効果によって、Ａｇ薄膜２ｆの表面に微細な凹凸であるヒロック（ノジュール）が発生し、このヒロックにて入射光が乱反射されるためである。
【００１１】
そして、このようなヒロックが発生すると、ヒロックが進行性を有しているために、図１０に示すように、半導体基板２の上面に対してワイヤボンディングのために金線５を打ち込むと、その衝撃によってノジュールが増加してしまう。
これにより、Ａｇ薄膜２ｆの表面と金線５との接触面積が減少したり、Ａｇ薄膜２ｆとその下方に位置する下地層であるＮｉ層２ｅとの界面から剥離が発生することになる。
従って、金線のＡｇ薄膜２ｆに対する強度が低下してしまい、場合によっては接続不良となって、ＬＥＤ１の不点灯の原因になってしまう。
【００１２】
これに対して、上記半導体基板２の最上層をＡｇ薄膜２ｆの代わりに、Ａｕ薄膜にすることも考えられる。
上記半導体基板２の最上層をＡｕ薄膜とすると、長波長帯域の光では問題ないが、短波長帯域、例えば青色光を出射する青色ＬＥＤの場合、図１１に示すように、Ａｕの反射率が５０％以下であることから、ＬＥＤチップ３の光取出し効率が低下してしまい、実用上問題がある。
【００１３】
また、上記半導体基板２の最上層をＰｄ，Ｒｅ，Ｒｈ等の純金属に変更することも考えられるが、これらの純金属の場合、同様に図１１のグラフに示すように、反射率が比較的低く、さらにワイヤボンディングにおけるボンダビリティあるいはコストの点から、同様に実用上問題がある。
【００１４】
さらに、図１２に示すように、上記半導体基板２の最上層であるＡｇ薄膜２ｆの表面に、ＩＴＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2 ，（ＬａＯ）ＣｕＳ，（Ｌａ1-x Ｓｒx Ｏ）ＣｕＳ等の透光性金属導電層２ｇを薄膜形成することによって、Ａｇ薄膜２ｆを保護する方法も考えられる。
しかしながら、これらの透光性金属導電層２ｇは、ＡｕＳｎとの濡れ性が悪いことから、共晶接合が困難になってしまう。
【００１５】
また、上記半導体基板２の最上層をＡｇ薄膜２ｆの代わりに、ＡｇＢｉＮｄ系のＡｇ合金層にすることも検討されている。
ここで、上記半導体基板２の最上層の直下の下地層であるＮｉ層２ｅは、その表面拡散が発生して、Ａｇ合金層の表面に析出したＮｉが水酸化ニッケルとなって、金線５とのボンダビリティを低下させてしまい、ＬＥＤ１の不点灯の原因となる。このため、Ｎｉの表面拡散を抑制するために、上記半導体基板２の最上層は、膜厚を４００ｎｍ以上にする必要がある。
【００１６】
これに対して、上述したＡｇ合金層は、スパッタ法により成膜されるようになっており、例えばＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）や液晶素子の反射膜として開発されたものであり、薄膜形成は容易に行なわれ得るが、膜厚２００ｎｍを越えると、組成制御が困難となり、膜厚３００ｎｍ程度が成膜の限界である。
従って、上記ボンダビリティーを向上させるためには、ワイヤーボンディングの際のボンドフォースや超音波のパワーを大きくすることによって、金線の付着面積を増大させて対応することが可能である。
しかしながら、このような対応を行なうと、ワイヤボンディングの際のボール内でのクラックや超音波印加による発熱によってＬＥＤチップ３のダイボンディング用接着剤の剥離が発生することになり、所謂二次的不良の発生を招いてしまうことがある。
【００１７】
本発明は、以上の点から、最上層表面のヒロックの発生や下地層を構成するＮｉの表面拡散を抑制するようにした、ＡｕＳｎ共晶接合のためのＬＥＤ用共晶基板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的は、本発明の第一の構成によれば、基板と、この基板上に順次に形成された少なくとも最上層にＮｉを含む複数の下地層と、このＮｉ下地層の上に形成されたＡｇ薄膜と、このＡｇ薄膜上の少なくともＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に形成されたＡｇ合金膜と、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に形成された透光性導電膜と、を含んでおり、上記Ａｇ薄膜及びＡｇ合金膜の膜厚が４００ｎｍ以上であることを特徴とする、ＬＥＤ用共晶基板により、達成される。
【００１９】
この第一の態様では、ＬＥＤチップが共晶接合される部分にＡｇ合金膜が使用されているので、短波長帯域において十分な反射率を確保することができるので、例えば青色ＬＥＤチップからの青色光であっても、高い光取出し効率が得られることになる。
また、Ａｇ合金膜が、その下に位置するＡｇ薄膜と合わせて、４００ｎｍ以上の膜厚を有しているので、ＡｕＳｎ共晶接合時の熱による下地層を構成するＮｉ層の表面拡散が防止される。これにより、表面における水酸化ニッケルの生成が抑制されることになり、ボンディング強度が確保され得ることになる。
【００２０】
さらに、表面のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除く領域に透光性導電膜が形成されているので、これらの領域におけるヒロックの発生が抑制され得ることになり、ＬＥＤチップ実装後のＬＥＤ不点灯が排除され得ると共に、例えばダイシング時の残留応力，エッジ効果が低減されるので、ダイシングストリートを備える必要がなく、周辺部まで表面全体に亘る反射を有効に利用することができる。
【００２１】
また、Ａｇ薄膜が表面に露出せず、透光性導電膜により覆われているので、このＡｇ薄膜の表面が酸化したり硫化することがなく、高い反射率が保持され得ることになる。
さらに、溶融したＡｕＳｎハンダをペレットで供給する場合、透光性導電膜のＡｕＳｎハンダに対する濡れが悪いことから、溶融したＡｕＳｎハンダが透光性導電膜の表面ではじかれることになり、Ａｇ合金膜の表面のみにＡｕＳｎハンダが供給されるので、Ａｇ合金膜の表面のみにて共晶接合が行なわれることになる。
【００２２】
本発明の第二の態様によるＬＥＤ用共晶基板は、前記第一の態様によるＬＥＤ用共晶基板において、上記Ａｇ合金膜が、ＡｇＡｕＳｎ，ＡｇＢｉＳｎ，ＡｇＰｄＳｎまたはＡｇＢｉＡｕの何れかであることを特徴とする。
この第二の態様では、Ａｇ合金膜が、これらの材料によって、ＡｕＳｎとの濡れ性が良好で、共晶接合が確実に行なわれ得ることになる。
【００２３】
本発明の第三の態様によるＬＥＤ用共晶基板は、前記第一または第二の態様によるＬＥＤ用共晶基板において、上記基板が、表面にシリコン酸化層を備えたＳｉ基板であって、上記下地層が、下方から順にＴｉ，Ｃｕ及びＮｉ層またはＴｉ及びＮｉ層であることを特徴とする。
この第二の態様では、Ｓｉ基板の表面がシリコン酸化膜により電気的に絶縁されているので、ＬＥＤチップの熱回路及び電気的回路を分離することが可能である。
【００２４】
本発明の第四の態様によるＬＥＤ用共晶基板は、前記第一または第二の態様によるＬＥＤ用共晶基板において、上記基板が、Ｃｕ基板であって、上記下地層が、Ｎｉ層のみであることを特徴とする。
この第二の態様では、ＬＥＤチップで発生した熱が効率良く共晶基板に伝達され、効果的に放熱され得ることになる。
【００２５】
本発明の第五の態様によるＬＥＤ用共晶基板は、前記第一から第四の何れかの態様によるＬＥＤ用共晶基板において、上記Ａｇ合金膜が、Ａｇ薄膜の表面全体に形成されており、上記透光性導電膜が、上記Ａｇ合金膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成されていることを特徴とする。
この第二の態様では、Ａｇ薄膜に続いて例えばスパッタ法によりＡｇ合金層が成膜されることにより、製造工程が単純化され、製造コストが低減され得ると共に、製造時間が短縮され得ることになる。
【００２６】
本発明の第六の態様によるＬＥＤ用共晶基板は、前記第一から第四の何れかの態様によるＬＥＤ用共晶基板において、上記Ａｇ合金膜が、上記Ａｇ薄膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成されており、上記透光性導電膜が、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に選択的に形成されていることを特徴とする。
この第二の態様では、必要最小限の領域にのみＡｇ合金膜が形成されることになるので、材料コストが低減され得ることになる。
【００２７】
また、上記目的は、本発明の第二の構成即ち第七の態様によれば、基板の表面に、順次にスパッタ法により少なくとも最上層にＮｉを含む複数の下地層を成膜する第一の段階と、続いて、このＮｉ下地層の上にスパッタ法によりＡｇ薄膜を形成する第二の段階と、このＡｇ薄膜上の少なくともＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域にＡｇ合金膜を形成すると共に、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に透光性導電膜を形成する第三の段階と、を含んでおり、上記Ａｇ薄膜及びＡｇ合金膜を、その膜厚が４００ｎｍ以上となるように成膜することを特徴とする、ＬＥＤ用共晶基板の製造方法により、達成される。
この第七の態様では、前述した第一の態様によるＬＥＤ用共晶基板が作製されることになる。
【００２８】
本発明の第八の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法は、前記第七の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法において、上記Ａｇ合金膜が、ＡｇＡｕＳｎ，ＡｇＢｉＳｎ，ＡｇＰｄＳｎまたはＡｇＢｉＡｕの何れかであることを特徴とする。
この第八の態様では、完成したＬＥＤ用共晶基板において、Ａｇ合金膜が、これらの材料によって、ＡｕＳｎとの濡れ性が良好で、共晶接合が確実に行なわれ得ることになる。
【００２９】
本発明の第九の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法は、前記第七または第八の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法において、上記基板が、表面にシリコン酸化層を備えたＳｉ基板であって、上記第一の段階にて形成される下地層が、下方から順にＴｉ，Ｃｕ及びＮｉ層またはＴｉ及びＮｉ層であることを特徴とする。
この第九の態様では、完成したＬＥＤ用共晶基板において、Ｓｉ基板の表面がシリコン酸化膜により電気的に絶縁されているので、ＬＥＤチップの熱回路及び電気的回路を分離することが可能である。
【００３０】
本発明の第十の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法は、前記第七または第八の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法において、上記基板が、Ｃｕ基板であって、上記第一の段階にて形成される下地層が、Ｎｉ層のみであることを特徴とする。
この第十の態様では、完成したＬＥＤ用共晶基板において、ＬＥＤチップで発生した熱が効率良く共晶基板に伝達され、効果的に放熱され得ることになる。
【００３１】
本発明の第十一の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法は、前記第七から第十の何れかの態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法において、上記第三の段階にて、まずＡｇ合金膜がＡｇ薄膜の表面全体に形成された後、その上に、透光性導電膜が、上記Ａｇ合金膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成されることを特徴とする。
この第十一の態様では、Ａｇ薄膜に続いて例えばスパッタ法によりＡｇ合金層が成膜されることにより、製造工程が単純化され、製造コストが低減され得ると共に、製造時間が短縮され得ることになる。
【００３２】
本発明の第十二の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法は、前記第十一の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法において、上記第一の段階で形成される下地層のうちのＮｉ層と、第二の段階で形成されるＡｇ薄膜と、第三の段階で形成されるＡｇ合金層が、連続してスパッタ法により成膜されることを特徴とする。
この第十二の態様では、これらのＮｉ層，Ａｇ薄膜及びＡｇ合金膜が、一つの反応炉内にて順次にスパッタ法により形成され得るので、より一層容易に且つ短時間で製造され得ることになる。
【００３３】
本発明の第十三の態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法は、前記第七から第十一の何れかの態様によるＬＥＤ用共晶基板の製造方法において、上記第三の段階にて、まずＡｇ合金膜が、上記Ａｇ薄膜のＬＥＤチップ実装部及びボンディング部を除いた表面領域に選択的に形成された後、上記透光性導電膜が、ＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に選択的に形成されることを特徴とする。
この第十三の態様では、必要最小限の領域にのみＡｇ合金膜が形成されることになるので、材料コストが低減され得ることになる。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように、本発明によれば、下地層であるＮｉ層がＡｇ薄膜により覆われており、共晶接合すべき領域にて、このＡｇ薄膜の上にＡｇ合金膜が、合わせて４００ｎｍ以上の膜厚となるように形成されているので、Ｎｉ層の表面拡散が抑制され、表面への水酸化ニッケルの発生が防止される。これにより、ＬＥＤチップ実装時の金線のボンダビリティが十分に確保され、ＬＥＤの不点灯の原因が排除され得ることになる。
【００３５】
さらに、Ａｇ薄膜の表面がＡｇ合金膜または透光性導電膜により覆われているので、Ａｇ薄膜の表面が共晶接合の際の熱によってヒロックが発生して、表面が白濁するようなことはない。従って、ワイヤボンディングのために、金線を打ち込んだとき、ノジュールが増大するようなことはなく、金線との付着面積が確保され得ると共に、Ｎｉ層との界面からの剥離の発生が阻止される。これにより、ボンディング強度が確保され、ＬＥＤの不点灯の原因が排除され得ることになる。
このようにして、本発明のＬＥＤ用共晶基板によれば、基板上にＬＥＤチップを高速でマウントし、一括リフロー共晶接合により、実装され得るので、大量生産が可能となり、増産効果により、コストが低減され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図８を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３７】
［実施例１］
図１及び図２は、本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、ＬＥＤ用共晶基板１０は、前述したＬＥＤチップ３が共晶接合されるための共晶基板であって、Ｓｉ基板１１と、このＳｉ基板１１の表面に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 ）１２と、その上面に順次に形成された下地層としてのＴｉ，Ｃｕ，Ｎｉの各金属薄膜１３，１４，１５と、さらにその上に形成されたＡｇ薄膜１６と、このＡｇ薄膜１６上に部分的に形成されたＡｇ合金膜１７と、このＡｇ薄膜１６のＡｇ合金膜１７が形成されない周辺領域に形成された透光性導電膜としてのＩＴＯ膜１８と、から構成されている。
【００３８】
上記Ａｇ合金膜１７は、例えばＡｇＡｕＳｎ，ＡｇＢｉＳｎ，ＡｇＰｄＳｎまたはＡｇＢｉＡｕが使用される。
【００３９】
ここで、上記ＬＥＤ用共晶基板１０は、以下のようにして製造される。
即ち、Ｓｉ基板１１の表面に、シリコン酸化膜１２を形成した後、その上面に対してスパッタ法により、Ｔｉ，Ｃｕの金属薄膜１３及び１４を成膜する。
続いて、その上に、スパッタ法により、Ｎｉ，Ａｇの金属薄膜１５及び１６を成膜する。
次に、最上層のＡｇ薄膜１６の全面に亘って、ＩＴＯ膜１８がスパッタ法により成膜される。
【００４０】
その後、ＬＥＤチップ３の実装のためのＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域にて、上記ＩＴＯ膜１８がエッチングにより除去される。
ここで、エッチング剤として、例えばシュウ酸及び分子中に二個以上の−ＯＳＯ3 基を有する化合物（不飽和脂肪酸の重合物を硫酸化した化合物あるいはトリアシルグリセロールを硫酸化した化合物及び／またはこれらの塩）が使用される。
【００４１】
最後に、上述したＩＴＯ膜１８が形成されない領域、即ちＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に、Ａｇ合金膜１７がスパッタ法により成膜される。
その際、上記Ａｇ薄膜１６及びＡｇ合金膜１７の合計膜厚が４００ｎｍ以上になるように、Ａｇ合金膜１７の成膜が行なわれる。
このようにして、ＬＥＤ用共晶基板１０が完成する。
【００４２】
本発明実施形態によるＬＥＤ用共晶基板１０は、以上のように構成されており、図３に示すように、Ａｇ合金膜１７上にて、ＬＥＤチップ実装部に対して、前記ＬＥＤチップ３がＡｕＳｎ共晶ハンダ４により共晶接合され、ダイボンディングされると共に、ボンディング部に対して、金線５が打ち込まれ、ワイヤボンディングされる。
これにより、ＬＥＤチップ３が実装されたＬＥＤ１９が完成することになる。
【００４３】
そして、このようなＬＥＤ１９に対して、外部から金線５そして電極３ｃ，３ｄを介して、ＬＥＤチップ３に駆動電圧が印加されると、ＬＥＤチップ３が発光する。
そして、ＬＥＤチップ３から出射した光は、その一部が直接に、また他の一部がＡｇ合金膜１７の表面あるいはＡｇ薄膜１６の表面で反射されて、外部に出射することになる。
【００４４】
この場合、ＬＥＤチップ３がＡｇ合金膜１７上に配置されており、ＬＥＤチップ３から出射した光が、Ａｇ合金膜１７により反射されることになるので、短波長帯域の光、例えば青色光であっても、高い反射率で反射されることになり、ＬＥＤチップ３からの光取出し効率が高く保持され得ることになる。
また、Ａｇ合金膜１７が、Ａｇ薄膜１６と合わせて４００ｎｍ以上の合計膜厚を有しているので、共晶接合の際の熱によって、下地層であるＮｉの金属薄膜１５からのＮｉの表面拡散が抑制され得ることになる。
【００４５】
さらに、Ａｇ薄膜１６の露出領域が、ＩＴＯ膜１８により覆われていることから、共晶接合の際の熱によるヒロックの発生が抑制され、白濁による反射率の低下が効果的に防止され得る。
また、このＩＴＯ膜１８の存在によって、ダイシングによる残留応力及びエッジ効果が低減されるので、ダイシングストリートを備える必要がなく、さらに周辺部のＡｇ薄膜１６の表面による反射も有効に利用することができる。
【００４６】
さらに、共晶接合のために、ＡｕＳｎハンダ５をペレットで供給する場合に、ＩＴＯ膜１８のＡｕＳｎハンダ５に対する濡れ性が比較的悪いことから、溶融したＡｕＳｎハンダ５がＩＴＯ膜１８の表面ではじかれることになり、Ａｇ合金膜１７の表面のみにＡｕＳｎハンダ５が付着することになる。
従って、共晶接合の際の熱の影響が軽減されることと相まって、ＬＥＤチップ３の実装が高速で行なわれ得ることになり、一括リフロー共晶接合を採用して、大量生産が可能となり、生産効率の向上により、生産コストが低減され得ることになる。
【００４７】
［実施例２］
図４は、本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第二の実施形態の構成を示している。
図４において、ＬＥＤ用共晶基板２０は、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ用共晶基板２０は、Ａｇ合金膜１７が、Ａｇ薄膜１６の表面全体に亘って形成されている点で、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０とは異なる構成になっている。
【００４８】
ここで、上記ＬＥＤ用共晶基板２０は、以下のようにして製造される。
即ち、Ｓｉ基板１１の表面に、シリコン酸化膜１２を形成した後、その上面に対してスパッタ法により、Ｔｉ，Ｃｕの金属薄膜１３及び１４を成膜する。
続いて、その上に、スパッタ法により、Ｎｉ，Ａｇの金属薄膜１５及び１６を成膜する。
次に、最上層のＡｇ薄膜１６の全面に亘って、Ａｇ合金膜１７がスパッタ法により成膜される。その際、上記Ａｇ薄膜１６及びＡｇ合金膜１７の合計膜厚が４００ｎｍ以上になるように、Ａｇ合金膜１７の成膜が行なわれる。
【００４９】
さらに、このＡｇ合金膜１７の全面に亘って、ＩＴＯ膜１８がスパッタ法により成膜される。
最後に、ＬＥＤチップ３の実装のためのＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域にて、上記ＩＴＯ膜１８がエッチングにより除去される。
このようにして、ＬＥＤ用共晶基板２０が完成する。
【００５０】
このような構成のＬＥＤ用共晶基板２０によれば、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０と同様に作用することになり、ＬＥＤチップ３が実装され、金線５そして電極３ｃ，３ｄを介してＬＥＤチップ３に駆動電圧が印加されることにより、ＬＥＤチップ３が発光する。そして、ＬＥＤチップ３から出射した光は、その一部が直接に、また他の一部が、Ａｇ合金膜１７の表面で反射されることにより、外部に出射することになる。
この場合、下地層である金属薄膜１３，１４，１５，Ａｇ薄膜１６及びＡｇ合金膜１７が、連続してスパッタ法により成膜されるので、これらの成膜がスパッタ用反応炉に収容した状態で連続的に行なわれることになり、工程が単純化され、製造時間が短縮され得ることになる。
【００５１】
［実施例３］
図５は、本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第三の実施形態の構成を示している。
図５において、ＬＥＤ用共晶基板３０は、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ用共晶基板３０は、下地層としてのＣｕから成る金属薄膜１４が省略されている点でのみ、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０とは異なる構成になっている。
【００５２】
このような構成のＬＥＤ用共晶基板３０によれば、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０と同様に作用すると共に、Ｃｕから成る金属薄膜１４が存在しないことによって、垂直方向の熱伝導性が改善され得ることになる。
【００５３】
［実施例４］
図６は、本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第四の実施形態の構成を示している。
図６において、ＬＥＤ用共晶基板４０は、図４に示したＬＥＤ用共晶基板２０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ用共晶基板４０は、下地層としてのＣｕから成る金属薄膜１４が省略されている点でのみ、図４に示したＬＥＤ用共晶基板２０とは異なる構成になっている。
【００５４】
このような構成のＬＥＤ用共晶基板４０によれば、図４に示したＬＥＤ用共晶基板２０と同様に作用すると共に、Ｃｕから成る金属薄膜１４が存在しないことによって、垂直方向の熱伝導性が改善され得ることになる。
【００５５】
［実施例５］
図７は、本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第五の実施形態の構成を示している。
図７において、ＬＥＤ用共晶基板５０は、前述したＬＥＤチップ３が共晶接合されるための共晶基板であって、Ｃｕ基板５１と、このＣｕ基板５１の上面に形成された下地層としてのＮｉの金属薄膜５２と、さらにその上に形成されたＡｇ薄膜５３と、このＡｇ薄膜５３上に部分的に形成されたＡｇ合金膜５４と、このＡｇ薄膜５３のＡｇ合金膜５４が形成されない周辺領域に形成された透光性導電膜としてのＩＴＯ膜５５と、から構成されている。
【００５６】
ここで、上記ＬＥＤ用共晶基板５０は、以下のようにして製造される。
即ち、Ｃｕ基板５１の上面に対してスパッタ法によりＮｉの金属薄膜５２を形成した後、その上にＡｇ薄膜５３を成膜する。
次に、このＡｇ薄膜５３の全面に亘って、ＩＴＯ膜５５がスパッタ法により成膜される。
【００５７】
その後、ＬＥＤチップ３の実装のためのＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域にて、上記ＩＴＯ膜５５がエッチングにより除去される。
ここで、エッチング剤として、例えばシュウ酸及び分子中に二個以上の−ＯＳＯ3 基を有する化合物（不飽和脂肪酸の重合物を硫酸化した化合物あるいはトリアシルグリセロールを硫酸化した化合物及び／またはこれらの塩）が使用される。
【００５８】
最後に、上述したＩＴＯ膜５５が形成されない領域、即ちＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域に、Ａｇ合金膜５４がスパッタ法により成膜される。
その際、上記Ａｇ薄膜５３及びＡｇ合金膜５４の合計膜厚が４００ｎｍ以上になるように、Ａｇ合金膜５４の成膜が行なわれる。
このようにして、ＬＥＤ用共晶基板５０が完成する。
【００５９】
このような構成のＬＥＤ用共晶基板５０によれば、図１及び図２に示したＬＥＤ用共晶基板１０と同様に作用すると共に、基板としてＣｕ基板５１が使用されていることによって、Ｃｕの高い熱伝導率によって放熱効果が向上すると共に、比較的大きな熱容量によって、ＬＥＤチップ３の温度上昇が抑制されるので、ＬＥＤチップ３の発光効率の温度上昇による低下が抑制され得ることになる。
【００６０】
［実施例６］
図８は、本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第六の実施形態の構成を示している。
図８において、ＬＥＤ用共晶基板６０は、図７に示したＬＥＤ用共晶基板５０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記ＬＥＤ用共晶基板６０は、Ａｇ合金膜５４が、Ａｇ薄膜５３の表面全体に亘って形成されている点で、図７に示したＬＥＤ用共晶基板５０とは異なる構成になっている。
【００６１】
ここで、上記ＬＥＤ用共晶基板６０は、以下のようにして製造される。
即ち、Ｃｕ基板５１の上面に対してスパッタ法によりＮｉの金属薄膜５２を形成した後、その上にＡｇ薄膜５３を成膜する。
次に、このＡｇ薄膜５３の全面に亘って、Ａｇ合金膜５４がスパッタ法により成膜される。その際、上記Ａｇ薄膜５３及びＡｇ合金膜５４の合計膜厚が４００ｎｍ以上になるように、Ａｇ合金膜５４の成膜が行なわれる。
【００６２】
さらに、このＡｇ合金膜５４の全面に亘って、ＩＴＯ膜５５がスパッタ法により成膜される。
最後に、ＬＥＤチップ３の実装のためのＬＥＤチップ実装部及びボンディング部の領域にて、上記ＩＴＯ膜５５がエッチングにより除去される。
このようにして、ＬＥＤ用共晶基板６０が完成する。
【００６３】
このような構成のＬＥＤ用共晶基板６０によれば、図７に示したＬＥＤ用共晶基板５０と同様に作用すると共に、下地層である金属薄膜５２，Ａｇ薄膜５３及びＡｇ合金膜５４が、連続してスパッタ法により成膜されるので、これらの成膜がスパッタ用反応炉に収容した状態で連続的に行なわれることになり、工程が単純化され、製造時間が短縮され得ることになる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
上述した実施形態においては、透光性導電膜としてＩＴＯ膜１８，５５が使用されているが、これに限らず、他の材料、例えばＺｎＯ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＳｎＯ2 ，（ＬａＯ）ＣｕＳ，（Ｌａ1-x Ｓｒx Ｏ）ＣｕＳ等の透光性材料から成る透光性導電膜が使用されてもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、基板の片面（上面）にのみ、下地層，Ａｇ薄膜そしてＡｇ合金膜及びＩＴＯ膜が形成されているが、これに限らず、基板の両面にこれらの下地層，Ａｇ薄膜そしてＡｇ合金膜及びＩＴＯ膜が形成されていてもよい。
【００６５】
このようにして、本発明によれば、最上層表面のヒロックの発生や下地層を構成するＮｉの表面拡散を抑制するようにした、ＡｕＳｎ共晶接合のためのＬＥＤ用共晶基板及びその製造方法が提供され得る。
そして、本発明によるＬＥＤ用共晶基板は、ＬＥＤチップを実装したときの光取出し効率が高められるので、例えばバックライト用光源，車載用インジケータ，ストロボ用光源，間接照明用光源，非常灯，温度センサー用光源，ガスセンサー用光源，花卉成長制御用光源，集魚用光源，無影灯用光源，光ＣＴ用光源，白血病細胞破壊用光源，集虫用光源，光触媒励起用光源あるいはバックモニタ用光源灯の各種光源としてのＬＥＤを構成するために有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第一の実施形態の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＬＥＤ用共晶基板の構成を示す断面図である。
【図３】図１のＬＥＤ用共晶基板にＬＥＤチップを実装した状態を示す断面図である。
【図４】本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第二の実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第三の実施形態の構成を示す断面図である。
【図６】本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第四の実施形態の構成を示す断面図である。
【図７】本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第五の実施形態の構成を示す断面図である。
【図８】本発明によるＬＥＤ用共晶基板の第六の実施形態の構成を示す断面図である。
【図９】従来のＬＥＤ用共晶基板を使用したＬＥＤの一例の構成を示す断面図である。
【図１０】図９のＬＥＤにて金線をワイヤボンディングした状態を示す断面図である。
【図１１】各種金属の表面反射率の周波数特性を示すグラフである。
【図１２】従来のＬＥＤ用共晶基板の他の例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０，２０，３０，４０，５０，６０    ＬＥＤ用共晶基板
１１    Ｓｉ基板
１２    シリコン酸化膜
１３    金属薄膜（Ｔｉ）
１４    金属薄膜（Ｃｕ）
１５    金属薄膜（Ｎｉ）
１６    Ａｇ薄膜
１７    Ａｇ合金膜
１８    ＩＴＯ膜
５１    Ｃｕ基板
５２    金属薄膜（Ｎｉ）
５３    Ａｇ薄膜
５４    Ａｇ合金膜
５５    ＩＴＯ膜
【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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