JP6580133B2 - パターニングされた薄膜波長変換器の製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2014年9月23日に出願された米国特許出願第14/494,281号、発明の名称「パターニングされた薄膜波長変換器及び該薄膜波長変換器の製造方法(Patterned Thin−Film Wavelength Converter and Method of Making Same)」の国際出願であって、またその優先権を主張するものであり、この特許文献は参照によりその範囲全体が本願に含まれるものとする。
本発明は、一般的に波長変換器に関し、より詳細には、固体発光装置のための波長変換器の表面テクスチャリングに関する。
本発明の課題は、従来技術による欠点を回避することである。
(a)特徴部のパターンを備えている、パターニングされた表面を有している基板を得るステップと、
(b)波長変換材料から成る薄膜を、基板のパターニングされた表面に堆積させ、それによって、薄膜の、基板側とは反対側に位置している表面が、基板のパターンに実質的に等しいパターンを有するようにするステップと、
を備えている。
本発明をより良く理解するために、その他の対象及び別の対象、それらの利点及び性能と合わせて、上述の図面と関連させて、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照する。図面において、類似の番号は、類似の部分を表している。
「薄膜」とは、その境界内で途切れることなく、約20μm未満の厚さを有している材料の膜を意味している。好適には、薄膜は、気相堆積技術によって、例えばスパッタリング、蒸着、レーザアブレーション、化学気相成長、原子層堆積等によって堆積されている。本明細書において使用されているように、術語「薄膜」には、固体のモノリシックな部品を形成するために、有機材料によって、例えば樹脂又はポリマーによって相互に結合させても良いし、結合させなくても良い、若しくは、相互に焼結させても良いし、焼結させなくても良い粒子材料のコーティング又は層は含まれない。
ウェハの形態のサファイア基板は、3.5μmのピッチ;1.2μm〜1.6μmの高さ、及び隣接する特徴部間で0.5〜1μmのギャップを有しているドームの六方配列で構造化された表面を有していた。サファイア基板のパターニングされた表面は、図4に示されている光学顕微鏡写真からはっきりと見て取れる。サファイア基板が、真空チャンバにおいて3mTorrの酸素分圧で700℃に加熱され、パルスレーザ堆積技術によってYAG:Ce蛍光体の薄膜が堆積された。ターゲットと基板との間の距離は、約7cmに維持された。ターゲット及び基板の回転速度は、それぞれ79rpm及び100rpmであった。YAG:Ce蛍光体の堆積速度は、毎時約1μmであった。堆積後に、ウェハが1,600℃でアニーリングされ、90%よりも高い量子効率値が達成された。
Claims (17)
- パターニングされた薄膜波長変換器の製造方法において、
(a)特徴部の第1のパターンを備えている、第1のパターニングされた表面を有している基板を得るステップと、
(b)前記基板の前記第1のパターニングされた表面にコンフォーマルな中間層を堆積させるステップと、
(c)前記薄膜の、前記基板側とは反対側に位置している表面が、前記基板の前記第1のパターンに実質的に等しい第2のパターンを有するように、波長変換材料から成る薄膜を、前記基板の前記第1のパターニングされた表面に堆積させるステップと、
(d)前記パターニングされた薄膜波長変換器を得るために、レーザ又は化学的なリフトオフ技術によって、前記基板から前記薄膜を取り除くステップと、
を備えており、
堆積後に、前記薄膜にアニーリングを施す、
ことを特徴とする、パターニングされた薄膜波長変換器の製造方法。 - 前記薄膜を、前記第1のパターニングされた表面に直接的に堆積させる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、100nmから10μmまでの高さを有している第1の特徴部を備えている、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、1μmから3μmまでの高さを有している第1の特徴部を備えている、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、200nmから20μmまでの底幅を有している第1の特徴部を備えている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、2μmから6μmまでの底幅を有している第1の特徴部を備えている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、200nmから20μmまでのピッチを有している第1の特徴部を備えている、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、2μmから6μmまでのピッチを有している第1の特徴部を備えている、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基板は、サファイアである、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記波長変換材料は、YAG:Ceである、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基板は、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、イットリウム・アルミニウム・ガーネット、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンド及び酸化ベリリウムから選択されている、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記波長変換材料は、一般式A3B5O12:Ce、但し、AはY、Sc、La、Gd、Lu又はTbであり、且つ、BはAl、Ga又はScである、を有している、ガーネットベースの蛍光体である、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記中間層は、酸化セリウムを含んでいる、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは第1の特徴部を備えており、前記第1の特徴部は、ドーム、円錐、角錐及びメサから選択された形状を有している、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、六方配列、三角配列及び矩形配列から選択されている、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、第1の特徴部の繰り返しを含み、当該第1の特徴部は、前記基板の表面にわたって規則的なパターンで繰り返されている、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のパターンは、第1の特徴部の繰り返しからなり、当該第1の特徴部は、前記基板の表面にわたって規則的なパターンで繰り返されており、当該規則的なパターンは六方最密のドームである、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の方法。
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