JP2012044040A - Led発光素子用保持基板及びled発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭化珪素からなる多孔体に、溶湯鍛造法にてアルミニウム合金を含浸し、板厚0.05〜1.0mm、表面粗さ0.01〜0.5μmに加工した後、蒸着法又はスパッタリング法により基板表面に厚み0.05〜2μmのアルミニウム層を形成し、不活性ガス又は真空雰囲気中、温度460〜650℃で1分間以上加熱処理した後、めっき処理により、厚み0.5〜5μmのNiめっき層、および厚み0.05〜2μmの金めっき層を形成、又は蒸着法又はスパッタリング法により0.1〜2μmの金属層を形成する。
【選択図】図1
Description
(1)蒸着法又はスパッタリング法により、金属基複合材料基板表面に厚み0.05〜2μmのアルミニウム層を形成する工程。
(2)窒素、アルゴン、水素、ヘリウム又は、真空雰囲気中、温度460℃〜650℃で1分間以上加熱処理する工程。
(3)1)又は2)により、アルミニウム層の表面に金属層を形成する工程。
1)無電解めっき法又は電気めっき法により、アルミニウム層の表面に、厚み0.5〜5μmのNiめっき層と厚み0.05〜2μmの金めっき層を順次形成し、金属層を形成する工程。
2)蒸着法又はスパッタリング法により、アルミニウム層の表面に、厚み0.1〜2μmの金属層を形成する工程。
(1)円板状又は平板状の単結晶成長基板の一主面上に、III−V族半導体結晶をエピタキシャル成長させる工程。
(2)III−V族半導体結晶面に金属層を介して、上記のLED発光素子用保持基板を接合し、裏面をレーザー照射、エッチング、研削のいずれかの方法により、単結晶成長基板を除去する工程。
(3)III−V族半導体結晶面の表面加工、電極形成を行った後、切断加工する工程。
〈LED発光素子用保持基板の作製〉
炭化珪素(以下、SiCという)粉末A(大平洋ランダム社製、NG−60、平均粒子径200μm)1800g、炭化珪素粉末B(大平洋ランダム社製、NG−600、平均粒子径20μm)900g、炭化珪素粉末C(大平洋ランダム社製、NC−6000、平均粒子径2μm)300g、及び成形バインダー(メチルセルロース、信越化学工業社製、「メトローズ」)150gを秤取し、攪拌混合機で30分間混合した後、Φ55mm×110mmの寸法の円柱状に面圧10MPaでプレス成形した後、成形圧力100MPaでCIP成形して成形体を作製した。
板厚が0.5mmの単結晶サファイア基板上に、アンモニアガスとトリメチルガリウムを使用し、キャリアガスとして水素と窒素の混合ガスを用いて、温度1100℃でMOCVD法により、(1)〜(4)のGaN単結晶を4μmの厚さに成長させた。図1に構造を示す。
(1)n型GaNバッファー層 2
(2)n型GaN半導体層 3
(3)GaN活性層(発光層) 4
(4)p型GaN半導体層 5
実施例1で作製したΦ50.8mm×0.2mmtの金属基複合材料に蒸着法又はスパッタリング法によりアルミニウム層を0.4μm形成し、窒素雰囲気下で500℃で30分間加熱処理をしたアルミニウム形成金属基複合材料の表面に表4に示すめっき膜を形成した。得られた金属基複合材料の特性値を表3に示す。また、めっき膜形成後の金属基複合材料を、温度25℃の5規定のHCl溶液及び温度75℃の10規定のNaOH溶液に1分間浸漬し、個々の処理による単位面積当たりの重量減少量を測定した。更に、めっき膜形成後の金属基複合材料の表面粗さ(Ra)を表面粗さ計で測定した。その結果を表4に示す。
実施例1で作製したΦ50.8mm×0.2mmtの金属基複合材料に蒸着法によりアルミニウム層を0.4μm形成し、窒素雰囲気下で500℃で30分間加熱処理をしたアルミニウム形成金属基複合材料の表面に表6に示す金属層を形成した。得られた金属基複合材料の特性値を表5に示す。また、めっき膜形成後の金属基複合材料を、温度25℃の5規定のHCl溶液及び温度75℃の10規定のNaOH溶液に1分間浸漬し、個々の処理による単位面積当たりの重量減少量を測定した。更に、めっき膜形成後の金属基複合材料の表面粗さ(Ra)を表面粗さ計で測定した。その結果を表6に示す。
〈LED発光素子用保持基板の作製〉
炭化珪素(以下、SiCという)粉末A(大平洋ランダム社製、NG−60、平均粒子径200μm)1800g、炭化珪素粉末B(大平洋ランダム社製、NG−600、平均粒子径20μm)900g、炭化珪素粉末C(大平洋ランダム社製、NC−6000、平均粒子径2μm)300g、及び成形バインダー(メチルセルロース、信越化学工業社製、「メトローズ」)150gを秤取し、攪拌混合機で30分間混合した後、Φ55mm×110mmの寸法の円柱状に面圧30MPaでプレス成形して成形体を作製した。
次に、実施例13〜19のLED発光素子用保持基板を用いたLED発光素子の作製例を記載する。
板厚が0.5mmの単結晶Si基板上に、CVD法でSiC層を2μm形成して成長基板を作製した後、アンモニアガスと塩化ガリウムを使用し、キャリアガスとして水素ガスを用いて、温度1050℃でHVPE法により、(1)〜(3)のGaN単結晶を4μmの厚さに成長させた。図3に構造を示す。
(1)n型GaN半導体層 3
(2)GaN活性層(発光層) 4
(3)p型GaN半導体層 5
〈LED発光素子用保持基板の作製〉
炭化珪素粉末D(大平洋ランダム社製、NG−80、平均粒子径:150μm)1300g、炭化珪素粉末E(屋久島電工社製、GC−1000F、平均粒子径:10μm)700g、シリカゾル(日産化学社製:スノーテックス)300gを秤取し、攪拌混合機で30分間混合した後、Φ60mm×55mmの寸法の円柱状に面圧30MPaでプレス成形して成形体を作製した。得られた成形体を、温度120℃で1時間乾燥後、窒素雰囲気下、温度1400℃で2時間焼成して、気孔率が35体積%のSiCプリフォームを得た。得られたSiCプリフォームは、マシニングセンターでダイヤモンド砥石を用いて、外形寸法が、Φ52mm×50mmの形状に加工した。得られたSiCプリフォームより、研削加工により3点曲げ強度測定用試験体(3mm×4mm×40mm)を作製し、3点曲げ強度を測定した。その結果、3点曲げ強度が、50MPaであった。
2)成長基板上に形成された窒化物のバッファー層
3)n型のIII−V族半導体層
4)発光層
5)p型のIII−V族半導体層
6)金属層(反射層)
7)金属層
8)金属基複合材料基板
9)透明導電層
10)表面コーティング層
11)基材
Claims (9)
- 炭化珪素多孔体にアルミニウム合金を含浸してなる板厚0.05〜1.0mmの金属基複合材料基板に、下記の工程を順次経て製造し、温度25℃の5規定のHCl溶液及び75℃の10規定のNaOH溶液にそれぞれ1分間浸漬したときの少なくとも一主面の重量減少量が0.2mg/cm2以下のLED発光素子用保持基板。
(1)蒸着法又はスパッタリング法により、金属基複合材料基板表面に厚み0.05〜2μmのアルミニウム層を形成する工程。
(2)窒素、アルゴン、水素、ヘリウム又は、真空雰囲気中、温度460℃〜650℃で1分間以上加熱処理する工程。
(3)1)又は2)により、アルミニウム層の表面に金属層を形成する工程。
1)無電解めっき法又は電気めっき法により、アルミニウム層の表面に、厚み0.5〜5μmのNiめっき層と厚み0.05〜2μmの金めっき層を順次形成し、金属層を形成する工程。
2)蒸着法又はスパッタリング法により、アルミニウム層の表面に、厚み0.1〜2μmの金属層を形成する工程。 - 気孔率が10〜50体積%、3点曲げ強度が50MPa以上である炭化珪素多孔体を用いることを特徴とする請求項1記載のLED発光素子用保持基板。
- 温度25℃の熱伝導率が150〜300W/mK、温度40℃〜150℃の線熱膨張係数が4×10-6〜8×10-6/K、3点曲げ強度が50MPa以上、体積固有抵抗が10-9〜10-5Ω・mであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のLED発光素子用保持基板。
- 表面粗さ(Ra)が0.01〜0.5μmであることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項記載のLED発光素子用保持基板。
- 炭化珪素多孔体に、溶湯鍛造法にて含浸圧力30MPa以上でアルミニウム合金を含浸した後、板厚0.05〜1.0mmで、表面粗さ(Ra)0.01〜0.5μmに、切断
及び/又は研削加工してなることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項記載のLED発光素子用保持基板。 - 下記の工程を順次経て製造される、LED発光素子。
(1)円板状又は平板状の単結晶成長基板の一主面上に、III−V族半導体結晶をエピタキシャル成長させる工程。
(2)III−V族半導体結晶面に金属層を介して、請求項1〜5のいずれか一項記載のLED発光素子用保持基板を接合し、裏面をレーザー照射、エッチング、研削のいずれかの方法により、単結晶成長基板を除去する工程。
(3)III−V族半導体結晶面の表面加工、電極形成を行った後、切断加工する工程。 - 単結晶成長基板が、単結晶サファイア、単結晶炭化珪素、単結晶GaAs、単結晶Siの群から選ばれることを特徴とする請求項6記載のLED発光素子。
- 単結晶成長基板が、AlN、SiC、GaN、GaAsの群から選ばれる材料で表面コーティングされていることを特徴とする請求項6又は7記載のLED発光素子。
- III−V族半導体結晶が、GaN、GaAs、GaPのいずれかであることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項記載のLED発光素子。
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