Led發(fā)光元件保持基板用包覆材料及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包覆材料，其是層疊包含不同材料的多層而成、介由金屬層而被接合在III-V族半導(dǎo)體晶面的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中線膨脹系數(shù)為14×10-6/K以下，溫度25℃的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。尤其，本發(fā)明涉及一種包覆材料，該包覆材料包含交替層疊二層銅層與鉬層的三層，鉬層的比例為10～60體積%，二層銅層的厚度差為5%以下，或者包含交替層疊三層銅層與鉬層的五層，鉬層的比例為20～70體積%，上下面的二層銅層及鉬層的厚度差為5%以下。
【專利說明】LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及被用于含有II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶而成的發(fā)光二極管(以下稱為LED)元件的包覆材料及其制造方法，以及使用該包覆材料所制造的LED發(fā)光元件。
【背景技術(shù)】
[0002]LED是在半導(dǎo)體的pn結(jié)中流通正向電流時會發(fā)光的元件，使用GaAs、GaN等II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶進(jìn)行制造。近年來，隨著半導(dǎo)體的外延生長技術(shù)與發(fā)光元件工藝技術(shù)的進(jìn)步，開發(fā)出轉(zhuǎn)換效率優(yōu)異的LED，在各領(lǐng)域中被廣泛使用。
[0003]LED由在單晶成長基板上使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長的P型層、η型層、及兩者所夾的光活性層構(gòu)成。一般而言，在單晶藍(lán)寶石等成長基板上，在使GaN等II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長后，形成電極等而形成LED發(fā)光元件(專利文獻(xiàn)I)。
[0004]若在單晶成長基板上使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長，由于單晶成長基板與II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的晶格常數(shù)不同，因此不易成長良好的單晶。因此，提出了在藍(lán)寶石基板上于低溫形成AlN等緩沖層，在其上使GaN作外延生長的方法(專利文獻(xiàn)2)。但是，即使使用該手段，由于藍(lán)寶石基板與GaN的線熱膨脹系數(shù)差，會有外延生長后的基板發(fā)生翹曲，或在最差的情況下發(fā)生基板破裂的問題。因此，渴求一種線熱膨脹系數(shù)接近于πι-v族半導(dǎo)體結(jié)晶的基板材料。
[0005]另一方面，單晶藍(lán)寶石基板等單晶成長基板亦有熱傳導(dǎo)性不佳的問題。若為單晶藍(lán)寶石，熱傳導(dǎo)率為40W/mK左右，無法將在GaN等II1-V族半導(dǎo)體元件所產(chǎn)生的熱充分散熱。尤其，在流通大電流的高輸出LED中，元件的溫度會上升，而引起發(fā)光效率降低或元件壽命降低。因此，提出在單晶成長基板上使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長后，介由金屬層來接合高熱傳導(dǎo)性的基板，之后再去除單晶成長基板的方法(專利文獻(xiàn)3)。因此，作為高熱傳導(dǎo)性的基板，對熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的銅等材料進(jìn)行研究，但是與II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的線熱膨脹系數(shù)差大，無法充分滿足用于高輸出LED。
[0006][專利文獻(xiàn)I]日本特開2005-117006號公報
[0007][專利文獻(xiàn)2]日本特公平5-73252號公報
[0008][專利文獻(xiàn)3]日本特開2006-128710號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是鑒于上述情形而獲得的，目的在于提供一種與構(gòu)成LED的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的線熱膨脹率的差小，而且熱傳導(dǎo)性優(yōu)異，適于作為高輸出LED使用的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料。
[0010]此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種上述包覆材料的制造方法及使用上述包覆材料所制造的LED發(fā)光元件。
[0011]S卩，在本發(fā)明的主要實(shí)施方式中，提供一種包覆材料，其是層疊包含不同材料的多層而成、介由金屬層而被接合在II1-V族半導(dǎo)體晶面的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，線膨脹系數(shù)為14X10—7K以下，溫度25°C的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。
[0012]在此，優(yōu)選包覆材料交替層疊銅層與鑰層而形成。在一個實(shí)施方式中，包覆材料包含交替層疊二層銅層與鑰層的三層，鑰層所占比例為10?60體積％，二層銅層的厚度差為5%以下。在其他實(shí)施方式中，包覆材料包含交替層疊三層銅層與鑰層的五層，鑰層所占比例為20?70體積％，上下面的二層銅層及鑰層的厚度差為5%以下。
[0013]此外，在本發(fā)明的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料的優(yōu)選實(shí)施方式中，板厚為
0.05mm?0.2mm,表面粗糙度(Ra)為0.01?0.5 μ m。此外，也可在表面形成厚度0.5?5 μ m的Ni鍍層、或Ni鍍層+Au鍍層。
[0014]在本發(fā)明的其他方式中，提供一種包覆材料的制造方法，其是上述LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料的制造方法，其具備:在層疊包含不同材料的多層后，以4.9MPa以上
14.7MPa以下的施加壓力、及850°C以上1000°C以下的溫度，藉由熱單軸加工法將層疊體接合的步驟。在此，前述藉由熱單軸加工法實(shí)施的接合優(yōu)選在氮?dú)猸h(huán)境、氬氣環(huán)境、氦氣環(huán)境或真空中進(jìn)行。
[0015]進(jìn)而，在本發(fā)明中，提供一種LED發(fā)光元件，其以具備以下步驟的方法進(jìn)行制造:
[0016]在單晶成長基板的一主面上，使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長的步驟；
[0017]將上述包覆材料，介由金屬層而接合在II1-V族半導(dǎo)體晶面，藉由例如激光照射、蝕刻或研削中的任一方法，由背面去除單晶成長基板的步驟 '及
[0018]進(jìn)行II1-V族半導(dǎo)體晶面的表面加工、電極形成后，進(jìn)行切斷加工的步驟。在此，在一個實(shí)施方式中，單晶成長基板選自包含單晶藍(lán)寶石、單晶碳化硅、單晶GaAs、單晶Si的組，尤其，以選自包含々1隊51(:、6&隊6&48的組的材料予以涂敷。此外，在一個實(shí)施方式中，II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶為GaN、GaAs、GaP中的任一種。
[0019]本發(fā)明由于使用層疊包含不同材料的多層而成、線膨脹系數(shù)為14X10_6/K以下、溫度25°C的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上的包覆材料，因此可提供散熱性、可靠性優(yōu)異的高輸出LED發(fā)光元件。此外，本發(fā)明的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料在其優(yōu)選實(shí)施方式中，由于可成為導(dǎo)電性，因此可在構(gòu)成LED的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的兩面形成電極。因此，可實(shí)現(xiàn)LED發(fā)光元件的制造工序減少，以及平均單位面積的發(fā)光量增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施方式的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料的側(cè)剖面簡圖。
[0021]圖2是顯示使用圖1的包覆材料來形成本發(fā)明的一個實(shí)施方式的LED發(fā)光元件的狀態(tài)的圖，顯示去除單晶成長基板前的狀態(tài)的側(cè)剖面簡圖。
[0022]圖3是顯示由圖2的狀態(tài)去除單晶成長基板后的LED發(fā)光元件的側(cè)剖面簡圖。
[0023]圖4是顯示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的LED發(fā)光元件的剖面簡圖。
[0024]圖5是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料的側(cè)剖面簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]針對本發(fā)明的一個實(shí)施方式的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料及其制造方法，以及使用該包覆材料所形成的LED發(fā)光元件，說明如下。
[0026]作為本發(fā)明的一個實(shí)施方式中所使用的單晶成長基板，需要與在之后的步驟中作外延生長的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的晶格常數(shù)的差小、且缺陷少的材料，由結(jié)晶性與均勻性方面來看，一般將單晶材料加工來使用。這些單晶成長基板需要可承受使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長的步驟中的溫度、氣體環(huán)境。因此，本發(fā)明的一個實(shí)施方式中所使用的單晶成長基板用材料優(yōu)選選自單晶藍(lán)寶石、單晶碳化硅、單晶GaAs、單晶Si。此外，本發(fā)明中所使用的單晶成長基板優(yōu)選以選自AlN、SiC、GaN、GaAs的組的材料予以表面涂敷。
[0027]構(gòu)成LED的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶若由作為LED發(fā)光元件的轉(zhuǎn)換效率來看，優(yōu)選為GaN,GaAs,GaP中的任一種。這些II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶可得到高發(fā)光效率，按照用途分開使用。II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的選擇應(yīng)根據(jù)每種用途的最佳發(fā)光波長來進(jìn)行。
[0028]在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，首先，以外延生長，使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶在圓板狀或方形板狀等平板狀單晶成長基板的一個主面上成長。II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的外延生長優(yōu)選藉由有機(jī)金屬氣相成長法或氫化物氣相外延生長法(HVPE法)來進(jìn)行。MOCVD法適于使結(jié)晶性良好的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶成長，HVPE法的結(jié)晶成長速度快，能高效率地使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶成長。這些方法是公知的，實(shí)施條件可適當(dāng)設(shè)定。外延生長的方法為可使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶成長的方法即可，不限定于前述方法。
[0029]經(jīng)外延生長的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶為了要使發(fā)光特性進(jìn)一步提升，亦可施行表面處理。此外，為了使結(jié)晶表面的均勻性等提升，亦有對表面進(jìn)行蝕刻處理或研磨處理的情況。
[0030]在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，使包覆材料接合在經(jīng)外延生長的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶，因此，藉由蒸鍍法、濺鍍法等手段，在II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的表面形成金屬層。金屬層優(yōu)選由銦、鋁、金、銀或它們的合金形成。由于金屬的線熱膨脹系數(shù)與II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶不同，因此金屬層的厚度若極端厚時，密合性會降低，并不優(yōu)選。金屬層的熱傳導(dǎo)率低時，由散熱方面來看，亦不優(yōu)選。因此，金屬層的厚度優(yōu)選為0.5?10 μ m,更優(yōu)選為0.5?2 μ m。
[0031]本發(fā)明的一個實(shí)施方式的包覆材料是層疊包含不同材料的多層而成的，優(yōu)選為交替層疊銅層與鑰層而形成的。由于接合在II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶，因此對于該包覆材料，亦同樣地藉由蒸鍍法、濺鍍法等而在表面形成金屬層。金屬層優(yōu)選由銦、鋁、金、銀或它們的合金形成。包覆材料所被要求的特性為:(I)具有可承受接合的強(qiáng)度；(2)在接合面沒有孔洞或異物等介在物，接合面平坦。為了滿足(I)的條件，包覆材料的3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度必須為50MPa以上。為了滿足⑵的條件，包覆材料的表面粗糙度(Ra)必須為0.5μπι以下，優(yōu)選為0.01?0.5 μ m，更優(yōu)選為0.01?0.2 μ m。
[0032]II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶與包覆材料的接合視需要進(jìn)行加壓，并且，在適應(yīng)接合面的狀態(tài)下加熱來進(jìn)行。加熱溫度因金屬層的種類而異，一般為250°C?550°C。加壓的壓力一般為 2 ?20MPa。
[0033]包覆材料與II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶相接合來使用，因此兩材料的線熱膨脹系數(shù)的差小是重要的。因此，包覆材料的線熱膨脹系數(shù)必須為14X 10_6/K以下，優(yōu)選為5?8Χ 10_6/K。若包覆材料的線熱膨脹系數(shù)為14Χ10_6/Κ以上，則因與所接合的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的線熱膨脹系數(shù)差，在接合后會發(fā)生翹曲，或在作為LED發(fā)光元件使用時，會發(fā)生接合層剝離，或有II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶破裂的情形，并不優(yōu)選。此外，包覆材料的線熱膨脹系數(shù)的下限值在由例如銅與鑰的層形成包覆材料時，由于鑰的線熱膨脹系數(shù)為5X10—7K，因此不應(yīng)在其以下。
[0034]本發(fā)明的包覆材料的線膨脹系數(shù)，即使包含第一材料的層的總膜厚、與包含第二材料的層的總膜厚相同，也因其總數(shù)或各層的膜厚而改變。這是因?yàn)樵诟鲗訜崤蛎洉r，會受到與其上或下鄰接存在的其他層的影響。即，包含具有更大的線膨脹系數(shù)的第一材料的層熱膨脹時，由于受到熱膨脹比此更小并與其上或下鄰接而存在的包含第二材料的層的影響，因此會在該熱膨脹被抑制的方向上產(chǎn)生應(yīng)力。結(jié)果，可減小作為包覆材料整體的線膨脹系數(shù)。
[0035]本發(fā)明的包覆材料成為LED發(fā)光元件的基底基板。介由該基板，將在II1-V族半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的大部分熱散熱，該基板被要求高散熱特性。因此，包覆材料在溫度25°C的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。若熱傳導(dǎo)率小于200W/mK，無法將在II1-V族半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱充分散熱，尤其在必須流通大電流的高輸出LED中，元件的溫度會上升，發(fā)光效率會降低，而隨之引發(fā)元件壽命降低，并不優(yōu)選。另一方面，關(guān)于熱傳導(dǎo)率的上限值，若例如由銅與鑰的層形成包覆材料，銅的熱傳導(dǎo)率為390W/mK，不應(yīng)在該值以上。
[0036]本發(fā)明的包覆材料的熱傳導(dǎo)率由包含第一材料的層的總膜厚、及包含第二材料的層的總膜厚所決定。即，若它們的總膜厚相同，則不依存于總數(shù)或其構(gòu)成，而成為相同的熱傳導(dǎo)率。這是因?yàn)楦鲗拥臒醾鲗?dǎo)獨(dú)立發(fā)生，不會對其他層的熱傳導(dǎo)造成影響。
[0037]由散熱性方面來看，包覆材料的板厚優(yōu)選為薄。另一方面,必須要有可承受II1-V族半導(dǎo)體元件的保持及LED發(fā)光元件制作時的處理等的強(qiáng)度，因此必須為一定的板厚。因此，包覆材料的板厚優(yōu)選為0.05mm?0.2mm。若包覆材料的板厚超過0.2mm, LED發(fā)光元件的散熱特性降低，并不優(yōu)選。此外，本發(fā)明的包覆材料在與πι-v族半導(dǎo)體結(jié)晶相接合后，也可藉由研磨等而薄板化，但是特性會改變，故不優(yōu)選。
[0038]在本發(fā)明中，在介由金屬層而將II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶與包覆材料相接合后，去除單晶成長基板。單晶成長基板的去除，一般是由基板側(cè)進(jìn)行激光照射來去除的方法。除此之外，亦可藉由研磨或蝕刻來去除單晶成長基板。去除掉單晶成長基板的II1-V族半導(dǎo)體晶面視需要進(jìn)行表面的研磨、蝕刻，在修飾為所希望的表面形狀后，藉由蒸鍍法、濺鍍法等手段來形成電極。此外，藉由激光切割或切割(dicing)而切斷成預(yù)定形狀來制造LED發(fā)光元件。
[0039]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的包覆材料由交替層疊銅層與鑰層而形成，包覆材料本身具有導(dǎo)電性。因此，可在構(gòu)成LED的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶的雙面形成電極。使用藍(lán)寶石基板等絕緣材料作為基板時，必須利用蝕刻等來去除上部的P型或η型的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶中的一部分，而在同一面?zhèn)刃纬呻姌O。在本發(fā)明中，可減少LED發(fā)光元件的制造工序。此夕卜，由于不需要利用蝕刻等來去除P型或η型中一方的II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶中的一部分而形成電極，因此可使LED發(fā)光元件每單位面積的發(fā)光量增加。本發(fā)明的一個實(shí)施方式的包覆材料的體積固有電阻優(yōu)選為10_9?10_5Ω.πι。若體積固有電阻超過10_5Ω.πι，則發(fā)光效率降低等，并不優(yōu)選。體積固有電阻的下限值雖然沒有在特性面上加以限制，但是由材料組成來看，一般為10_9Ω.m以上。
[0040]以下說明制造包覆材料的方法。包覆材料是藉由將包含第一材料的層或包含第二材料的層，以施加壓力4.9MPa以上14.7MPa以下、及溫度850°C以上1000°C以下，藉由熱單軸加工法進(jìn)行接合來制造的。
[0041]藉由該制造方法，將形成為預(yù)定膜厚的包含第一材料的層或包含第二材料的層，于高溫、單向(膜厚方向)施加壓力，藉此進(jìn)行層疊，即所謂的熱壓法形成。此時，作為氣體環(huán)境，尤其在使用銅作為第一材料時，銅是非常容易氧化的材料，因此優(yōu)選無氧狀態(tài)。因此，優(yōu)選在氮?dú)猸h(huán)境、氬氣環(huán)境、氦氣環(huán)境或真空中進(jìn)行以上步驟。
[0042]在各層的表面亦可為了容易進(jìn)行該層疊而先形成鍍層，但是鍍層會造成熱傳導(dǎo)率降低，因此優(yōu)選不形成。但是，若使用該包覆材料作為散熱基板，在該最上層與最下層將其他物質(zhì)軟釬焊或硬釬焊來進(jìn)行接合時，在成為最上層與最下層的層預(yù)先形成鍍層，藉此可容易地進(jìn)行該接合，故優(yōu)選。
[0043]藉由熱單軸加工法接合時的溫度為850°C以上、1000°C以下。低于850°C時，接合不良而發(fā)生剝離。高于100(TC時，若使用銅作為第一材料，會導(dǎo)致銅熔融。
[0044]藉由熱單軸加工法接合時的施加壓力為4.9MPa以上19.7MPa以下。若小于
4.9MPa，接合不良而發(fā)生剝離。大于19.7MPa時，尤其使用銅作為第一材料時，經(jīng)軟化的銅在加壓時會大幅伸展，因此不易形成為預(yù)定的膜厚結(jié)構(gòu)。此外，為了接合后的包覆材料的脫模性，必須對沖壓工模涂布BN粉等脫模劑。
[0045]此外，包覆材料中的最上層與最下層由于與其鄰接的層僅存在于單側(cè)，因此由減小線膨脹系數(shù)的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選在這些層中使用第二材料，但是由于這些層是直接進(jìn)行硬釬焊或鍍敷的層，因此優(yōu)選使用作為第一材料的銅作為可更容易地進(jìn)行硬釬焊或鍍敷的材料。
[0046]包含第二材料的層具有小于包含第一材料的層的熱傳導(dǎo)率，因此若包含第二材料的層的總膜厚變大，則該包覆材料的熱傳導(dǎo)率會變小。因此，除非線膨脹系數(shù)變大，優(yōu)選減小包含第二材料的層的總膜厚。
[0047]在優(yōu)選的一個實(shí)施方式中，本發(fā)明的包覆材料優(yōu)選包含使二層銅層與鑰層交替層疊的三層，鑰層所占比例為10?60體積％。若鑰層所占比例未達(dá)10體積％，線熱膨脹系數(shù)會變大，而不優(yōu)選，若超過60體積％，則熱傳導(dǎo)率變低，而不優(yōu)選。此外，二層銅層的厚度差優(yōu)選為5%以下。若二層銅層的厚度差超過5%，會發(fā)生翹曲，故不優(yōu)選。
[0048]此外，在其他優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的包覆材料優(yōu)選包含使三層銅層與二層鑰層交替層疊的五層，鑰層所占比例為20?70體積％。若鑰層所占比例未達(dá)20體積％，線熱膨脹系數(shù)變大而不優(yōu)選，若超過70體積％，則熱傳導(dǎo)率變低而不優(yōu)選。此外，上下面的銅層的厚度差及鑰層的厚度差優(yōu)選為5%以下。若上下面的銅層的厚度差及鑰的厚度差超過5%，會發(fā)生翹曲，故不優(yōu)選。
[0049]此外，所得的包覆材料在表層殘留脫模劑，必須利用砂紙進(jìn)行去除，或僅使用HNO3來進(jìn)行蝕刻。
[0050]本發(fā)明的包覆材料的特性如上所述依包含第一材料的層及包含第二材料的層的厚度而改變，因此在熱壓后無法進(jìn)行面加工。因此，必須以各層的總厚度合計為0.05?
0.2mm的方式,來選定各層的厚度。
[0051]接著說明所得包覆材料的加工方法例。所得的包覆材料的機(jī)械加工容易進(jìn)行，例如可使用沖壓法。亦可利用噴水加工機(jī)、放電加工機(jī)、激光加工機(jī)、切割機(jī)等進(jìn)行加工。在外形加工成預(yù)定尺寸后，進(jìn)行清洗處理。[0052]此外，在表面形成厚度為0.5~5 μ m的Ni鍍層、或Ni鍍層+Au鍍層。在鍍敷處理中使用無電解鍍敷法或電鍍法。若鍍層厚度小于0.5 μ m，會產(chǎn)生針孔，耐藥品性會降低而不優(yōu)選。另一方面，若鍍層厚度超過5.0 μ m，會發(fā)生熱傳導(dǎo)特性降低或電阻增加等而不優(yōu)選。
[0053]實(shí)施例
[0054](實(shí)施例1)
[0055]< LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料的制作>
[0056]備妥直徑200mm、厚度90 μ m的銅板(純度99.9%)(圖1中的81)與直徑200mm、厚度20 μ m的鑰板(純度99.9%)(圖1中的82)。交替層疊二層銅板與鑰板，夾入涂布有BN脫模劑的直徑200_的石墨板中而形成層疊體。
[0057]將所得層疊體安置在熱壓機(jī)中，在真空氣體環(huán)境中，以溫度950°C、1小時、施加壓力9.SMPa來進(jìn)行熱壓。冷卻至室溫，取出后，以砂紙去除BN脫模劑，而得直徑200mmX0.2mm、表面粗糙度(Ra)0.1 μ m的包覆材料(圖1中的8)。
[0058]由所得的包覆材料，制作出線熱膨脹系數(shù)測定用試驗(yàn)體(3mmX10mm)、熱傳導(dǎo)率測定用試驗(yàn)體(25mmX25mm)、體積固有電阻測定用試驗(yàn)體(50mmX50mm)。使用各個試驗(yàn)體，分別以熱膨脹計(精工電子工業(yè)株式會社制造；TMA300)測定溫度25°C~150°C的線熱膨脹系數(shù)，以激光閃光法(ULVAC Corporation制造；TC3000)測定在溫度25°C的熱傳導(dǎo)率，以4端子法(依據(jù)JIS R1637)測定體 積固有電阻。結(jié)果，溫度25°C~150°C的線熱膨脹系數(shù)為12.7X10_6/K，在溫度25°C的熱傳導(dǎo)率為265W/mK，體積固有電阻為5Χ10_8Ω.m。
[0059]使用沖壓法將上述包覆材料加工成外形Φ 50.8mm，在純水中及接著在異丙醇中進(jìn)行超聲波清洗而使其干燥。對該加工包覆材料進(jìn)行無電解N1-P及Au電鍍，在表面形成
1.3 ym(N1-P:1μ m+Au:0.3 μ m)的鍍層，制作出經(jīng)鍍敷的包覆材料。
[0060]< LED發(fā)光元件的制作>
[0061]在板厚為0.5mm的單晶藍(lán)寶石基板(圖2中的I)上，使用氨氣與三甲基鎵，使用氫與氮的混合氣體作為載氣，在溫度1100°c下藉由MOCVD法，使以下(I)~(4)的GaN單晶成長成4μπι的厚度。構(gòu)造示于圖2。
[0062]
【權(quán)利要求】
1.一種包覆材料，其是層疊包含不同材料的多層而成、介由金屬層而被接合在II1-V族半導(dǎo)體晶面的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，線膨脹系數(shù)為14X10_6/K以下，溫度25°C的熱傳導(dǎo)率為200W/mK以上。
2.如權(quán)利要求1所述的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，該包覆材料是交替層疊銅層與鑰層而成的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，該包覆材料包含交替層疊二層銅層與鑰層的三層，鑰層所占比例為10?60體積％，二層銅層的厚度差為5%以下。
4.如權(quán)利要求1或2所述的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，該包覆材料包含交替層疊三層銅層與鑰層的五層，鑰層所占比例為20?70體積％，上下面的二層銅層及鑰層的厚度差為5%以下。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，板厚為0.05mm ?0.2mm,表面粗糖度(Ra)為 0.01 ?0.5 μ m。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料，其中，在表面形成有厚度0.5?5 μ m的Ni鍍層、或Ni鍍層+Au鍍層而成。
7.一種包覆材料的制造方法，其是權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光元件保持基板用包覆材料的制造方法，其具備:在層疊包含不同材料的多層后，以4.9MPa以上14.7MPa以下的施加壓力、及850°C以上1000°C以下的溫度，藉由熱單軸加工法將層疊體接合的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的包覆材料的制造方法，其中，在氮?dú)猸h(huán)境、氬氣環(huán)境、氦氣環(huán)境或真空中進(jìn)行藉由所述熱單軸加工法的接合。
9.一種LED發(fā)光元件，其以具備以下步驟的方法來制造: (1)在單晶成長基板的一主面上，使II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶作外延生長的步驟； (2)將權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的包覆材料，介由金屬層而接合在II1-V族半導(dǎo)體晶面，由背面去除單晶成長基板的步驟；及 (3)進(jìn)行II1-V族半導(dǎo)體晶面的表面加工、電極形成后，進(jìn)行切斷加工的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的LED發(fā)光元件，其中，單晶成長基板選自包含單晶藍(lán)寶石、單晶碳化硅、單晶GaAs、單晶Si的組。
11.如權(quán)利要求10所述的LED發(fā)光元件，其中，單晶成長基板以選自包含AIN、SiC,GaN, GaAs的組的材料予以涂敷。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的LED發(fā)光元件，其中，II1-V族半導(dǎo)體結(jié)晶為GaN, GaAs、GaP 中的任一種。
【文檔編號】H01L33/64GK103797598SQ201280044399
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月13日
【發(fā)明者】石原庸介, 廣津留秀樹, 塚本秀雄 申請人:電氣化學(xué)工業(yè)株式會社