[发明专利]LED搭载用晶片及其制造方法、以及使用该晶片的LED搭载结构体

说明书

技术领域

本发明涉及LED搭载用晶片及其制造方法、以及使用该晶片的LED搭载结构体。

背景技术

发光二极管(LED)是半导体的PN结流过顺向电流时发光的元件，可使用GaAS、GaN等的III-V族半导体晶体来制造。近年来，由于半导体的外延生长技术和发光元件工艺技术的进步，转换效率优异的LED被开发出来，广泛应用于各种领域。

LED是由在单晶生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长而得到的P型层、N型层及被两者所夹持的光活性层构成。通常来讲，在单晶蓝宝石等生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长后，安装电极等而形成(专利文献1)。

在单晶生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长的情况下，由于单晶生长基板与III-V族半导体晶体的晶格常数不同，所以很难生长出良好的LED。因此，有人提出了在单晶生长基板上在低温下形成GaN等的缓冲层，并在其上使GaN外延生长的方法(专利文献2)。

另一方面，单晶生长基板存在导热性不良的问题。对于单晶蓝宝石的情况，热导率为40W/mK左右，无法将III-V族半导体元件产生的热充分地散去。特别是对于流过大电流的高输出LED而言，存在元件的温度上升，发光效率降低，元件寿命降低的问题。因此，有人提出了在单晶生长基板上使III-V族半导体晶体外延生长后，隔着金属层接合高导热性基板，之后，去除单晶生长基板的方法(专利文献3)。在这种情况下，作为高导热性基板，研究了导热性优异的铜等材料，但是由于其与III-V族半导体晶体的线性热膨胀系数差异较大，因而无法充分满足用于高输出LED时的要求。

专利文献1：日本专利特开2005-117006号公报

专利文献2：日本专利特公平5-73252号公报

专利文献3：日本特开2006-128710号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供与LED的线性热膨胀系数差较小且导热性优异的LED搭载用晶片、该LED搭载用晶片的制造方法、以及使用该LED搭载用晶片而制造的LED搭载结构体。

本发明是一种LED搭载用晶片(以下简称为“晶片”)6，其特征在于，由金属浸渗陶瓷复合体61及在其周围形成的保护层62构成(参照图1)。

在本发明的晶片中，优选：金属浸渗陶瓷复合体是通过在含有选自碳化硅、氮化铝、氮化硅、金刚石及石墨中的一种以上且气孔率为10-50体积％的多孔体或粉末成形体中浸渗金属而制造，板厚为0.05-0.5mm，表面粗糙度(Ra)为0.01-0.5μm，三点弯曲强度为50MPa以上，温度25℃的热导率为150-500W/mK，温度25℃-150℃的线性热膨胀系数为4-9×10^-6/K，体积电阻率为10^-9-10^-5Ω·m。

另外，在本发明的晶片中，优选：保护层是由选自Ni、Co、Pd、Cu、Ag、Au、Pt、Ti、W及Mo中的一种以上的金属、或者气孔率为3％以下的选自氧化铝、富铝红柱石、氮化铝及氮化硅中的一种以上的陶瓷构成，保护层的厚度为3mm以下(不包括0)，保护层的体积占有率为20体积％以下(不包括0)。

而且，在本发明的晶片中，优选：金属浸渗陶瓷复合体61在表面具有厚度为0.5-10μm的选自Ni、Co、Pd、Cu、Ag、Au、Pt及Sn中的一种以上的金属薄层63(参照图4)。优选金属薄层的厚度为0.5-10μm，如果小于0.5μm，则缺乏耐化学品性的提高效果，如果大于10μm则表面粗糙度可能会增大。金属薄层的形成可通过无电解镀、电镀等镀敷法、蒸镀法等来进行。

另外，本发明是一种晶片的制造方法，其特征在于，在金属制或陶瓷制的管状体的内部填充选自陶瓷多孔体、陶瓷粉末成形体及陶瓷粉末中的至少一者，之后，使选自这些陶瓷多孔体、陶瓷粉末成形体及陶瓷粉末中的至少一者所具有的空隙部浸渗金属，然后进行加工。

此外，本发明是晶片的制造方法的特征在于，使陶瓷多孔体或陶瓷粉末成形体的空隙部浸渗金属，之后，在其侧面形成保护层后再进行加工、或在进行加工后再形成保护层。

此外，本发明是一种LED搭载结构体，其特征在于，采用以下结构：即，在从本发明的晶片的金属浸渗陶瓷复合体61部分切出的至少一个片所构成的LED搭载用基板5的至少一个面上，依次具有金属薄层51(或金属薄层51及反射层的金属层31)、反射层3、LED2、以及透明导电层4，在透明导电层4上安装电极(无图示)(参照图3、图6)。