DE102005006822B4

DE102005006822B4 - Lichtemissions-Bauteil mit organischem Kleber und mit Vertikalstruktur

Info

Publication number: DE102005006822B4
Application number: DE102005006822A
Authority: DE
Inventors: Min-Hsun Hsieh
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: TWI244220B; US7015513B2; TW200529462A; JP2005236304A; DE102005006822A1; US20050184297A1

Abstract

Lichtemissions-Bauteil (1, 2) mit organischem Kleber mit Vertikalstruktur; mit:
– einer ersten Halbleiter-Stapelschicht mit konkav-konvexer Oberfläche;
– einer darauf hergestellten ersten Metallschicht (110; 2120);
– einem darauf hergestellten organischen Klebematerial (122; 2112); und
– einer darauf hergestellten zweiten Halbleiter-Stapelschicht;
– wobei auf Grund des Vorliegens der konkav-konvexen Oberfläche die Gesamtheit oder ein Teil der ersten Metallschicht auf derselben das organische Klebematerial durchstoßen kann, um einen ohmschem Kontakt zur zweiten Halbleiter-Stapelschicht zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtemissions-Bauteil mit organischem Kleber und Vertikalstruktur, insbesondere eine LED (Licht emittierende Diode).
LEDs haben umfangreiche Anwendungen, und sie werden bei optischen Anzeigevorrichtungen, Verkehrssignalen, Datenspeichern, Kommunikationsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtungen und medizinischen Geräten angewandt. Infolge dessen ist es wesentlich, die Helligkeit von LEDs zu erhöhen und ihren Herstellprozess zu vereinfachen, um ihre Kosten zu senken.
Eine LED und ein Verfahren zu deren Herstellung sind in der US-Veröffentlichung US 2004-0106225 A1 offenbart, wobei eine LED-Stapelschicht durch eine transparente Klebeschicht auf ein transparentes Substrat geklebt ist, damit zu diesem emittiertes Licht nicht absorbiert wird, um so die Helligkeit der Diode zu verbessern. Jedoch ist die bekannte Technik auf Grund der fehlenden Leitfähigkeit der transparenten Klebeschicht zwar zur Verwendung bei Dioden, bei denen sich zwei Elektroden auf derselben Seite befinden, geeignet, jedoch ist sie ungeeignet zur Verwendung bei Dioden, bei denen Elektroden auf der Ober- bzw. der Unterseite ausgebildet sind. Außerdem muss ein Teil der Dioden-Stapelschicht durch einen Ätzprozess entfernt werden, um zwei Elektroden auf derselben Seite zu erzeugen. Bei dieser Vorgehensweise wird nicht nur Material vergeudet, sondern es wird auch die Kompliziertheit der Prozesse erhöht.
Aus der DE 101 58 754 A1 ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement bekannt, bei dem ein Halbleiterkörper, der eine aktive Schicht enthält, mit einer konkav-konvexen Oberfläche versehen ist. Auf dieser ist eine Schicht aus leitfähigem Klebermaterial aufgebracht, mit der der Halbleiterkörper auf einem Träger 20 angebracht ist.
Ferner ist aus der US 2003/0164503 A1 ein Lichtemissions-Bauteil bekannt, bei dem zwischen einer Elektrode und einer transparenten ohmschen Kontaktschicht, die auf einer lichtemittierenden Stapelschicht aufgebracht ist, über Metallkanäle eine gute ohmsche Verbindung hergestellt wird.
Die US 2003/0116770 A1 zeigt ein Lichtemissions-Bauteil mit organischem Kleber, das ein Substrat mit einer darauf aufgebrachten organischen Klebeschicht aufweist. Eine lichtemittierende Stapelschicht ist mit Metallwülsten versehen und so auf der organischen Klebeschicht angebracht, dass die Metallwülste in die Klebeschicht eingedrückt sind. Das Klebematerial haftet somit an einem Teil der lichtemittierenden Stapelschicht und an den Metallwülsten an, wobei die Metallwülste einen ohmschen Kontakt zu der lichtemittierenden Stapelschicht aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Lichtemissions-Bauteil mit Vertikalstruktur zu schaffen, bei dem eine lichtemittierende Stapelschicht und ein leitendes Substrat miteinander in ohmschem Kontakt stehen.
Diese Aufgabe ist durch das Lichtemissions-Bauteil gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Lichtemissions-Bauteil ist einfacher und damit billiger als herkömmliche derartige Bauteile herstellbar. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Lichtemissions-Bauteil sind die folgenden Schichten in der genannten Reihenfolge vorhanden: ein leitendes Substrat mit zerklüfteter Oberfläche; eine erste Metallschicht; ein organisches Klebematerial; eine zweite Metallschicht, wobei ein Teil derselben oder die gesamte über das organische Klebematerial auf Grund der zerklüfteten Oberfläche mit der ersten Metallschicht in Kontakt steht; eine Reflexionsschicht und eine Licht emittierende Stapelschicht. Durch die Verwendung der ersten und der zweiten Metallschicht ist die Haftfestigkeit verbessert.
Die vorstehenden und andere Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der durch die Figuren veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform ersichtlich werden.
Die 1 und 2 sind schematische Querschnitte zum Veranschaulichen einer ersten und einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtemissions-Bauteils mit organischem Kleber mit Vertikalstruktur.
Das in der 1 dargestellte Lichtemissions-Bauteil 1 mit organischem Kleber verfügt über die folgenden Schichten in der genannten Reihenfolge: eine erste Elektrode 20; ein leitendes Substrat 10 mit konkav-konvexer Oberfläche, eine erste Metallschicht 110; ein organisches Klebematerial 122; eine zweite Metallschicht 111, die über einen Teil oder ihre Gesamtheit nach einem Pressprozess über das organische Kle bematerial 122 mit der ersten Metallschicht 110 in Kontakt steht; eine Reflexionsschicht 13, eine transparente, leitende Schicht; eine erste Kontaktschicht 15; eine erste Verbindungsschicht 16; eine Licht emittierende Schicht 17, eine zweite Verbindungsschicht 18; eine zweite Kontaktschicht 19 und eine zweite Elektrode 21. Die erste und die zweite Metallschicht werden dazu verwendet, die Haftung zum Klebematerial zu verstärken. Zum Ausbilden der konkav-konvexen Oberfläche mit einem vorbestimmten Muster ist ein Ätzen des leitenden Substrats erforderlich. Die zum Verbessern der Helligkeit verwendete Reflexionsschicht 13 ist nicht zwingend erforderlich, kann also weggelassen werden.
Die in der 2 dargestellte zweite Ausführungsform verfügt über die folgenden Schichten in der genannten Reihenfolge: eine erste Elektrode 220; ein leitendes Substrat 210; eine erste Metallschicht 2120; ein organisches Klebematerial 2112; eine zweite Metallschicht 2121 mit konkav-konvexer Oberfläche; eine Reflexionsschicht 212; eine transparente, leitende Schicht 213 und eine erste Kontaktschicht 214 mit konkav-konvexer Unterseite. Die an diese konkav-konvexe Unterseite angrenzende transparente, leitende Schicht, die zu dieser wiederum benachbarte Reflexionsschicht sowie die zu dieser benachbart liegende zweite Metallschicht verfügen auf Grund eines Pressprozesses über jeweilige konkav-konvexe Flächen. Ferner steht die Gesamtheit oder ein Teil der zweiten organischen Metallschicht 2121 durch das organische Klebematerial 2112 mit der ersten Metallschicht 2120 in ohmschem Kontakt. Das genannte Lichtemissions-Bauteil 2 verfügt auch über die folgenden weiteren Schichten in der genannten Reihenfolge über der ersten Kontaktschicht: eine erste Verbindungsschicht 215; eine Licht emittierende Schicht 216; eine zweite Verbindungsschicht 217; eine zweite Kontaktschicht 218 und eine zweite Elektrode 221. Die erste und die zweite Me tallschicht verstärken die Haftkraft zum Klebematerial. Zum Ausbilden der genannten konkav-konvexen Unterseite mit einem vorbestimmten Muster oder als unregelmäßig aufgerauhte Oberfläche ist ein Ätzvorgang erforderlich. Die zum Verbessern der Helligkeit verwendete Reflexionsschicht 212 ist nicht erforderlich, kann also weggelassen werden.
Das leitende Substrat besteht aus mindestens einem Material, das aus der aus GaP, GaAsP, AlGaAs, Si, SiC, Ge, Cu, Al, Mo, einem MMC(metal matrix composite = Metallmatrix-Verbundstoff)-Träger und anderen Ersatzmaterialien bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei der MMC-Träger ein Träger mit mit einer Metallmatrix gefüllten Löchern und mit einstellbarem Wärmeübertragungskoeffizient und/oder einstellbarem Wärmeexpansionskoeffizient ist. Das Klebematerial besteht aus mindestens einem Material, das aus der aus Polyimid (PI), Benzocyclobutan (BCB) und Perfluorcyclobutan (PFCB) bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die Reflexionsschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus der aus In, Sn, Al, Au, Pt, Zn, Ge, Ag, Ti, Pb, Pd, Cu, AuBe, AuGe, Bi, Cr, PbSn, AuZn und Indiumzinnoxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die erste und die zweite Metallschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus der aus Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die erste und die zweite Verbindungsschicht bestehen aus mindestens einem Material, das aus der aus AlIn-GaP, AlInP, AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die Licht emittierende Stapelschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus der aus AlIn-GaP, GaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die erste und die zweite Kontaktschicht bestehen aus mindestens einem Material, das aus der aus GaP, GaAs, GaAsP, InGaP, AlInGaP, AlGaAs, GaN, InGaN und AlGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die transparente, leitende Schicht besteht aus mindestens einem Material, das aus der aus Indi umzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, Be/Au, Ge/Au und Ni/Au bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

Claims

Lichtemissions-Bauteil (1, 2) mit organischem Kleber mit Vertikalstruktur; mit: – einer ersten Halbleiter-Stapelschicht mit konkav-konvexer Oberfläche; – einer darauf hergestellten ersten Metallschicht (110; 2120); – einem darauf hergestellten organischen Klebematerial (122; 2112); und – einer darauf hergestellten zweiten Halbleiter-Stapelschicht; – wobei auf Grund des Vorliegens der konkav-konvexen Oberfläche die Gesamtheit oder ein Teil der ersten Metallschicht auf derselben das organische Klebematerial durchstoßen kann, um einen ohmschem Kontakt zur zweiten Halbleiter-Stapelschicht zu bilden.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiter-Stapelschicht ein leitendes Substrat (10; 210) ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halbleiter-Stapelschicht aus Folgendem besteht: – einer ersten leitenden Halbleiter-Stapelschicht; – einer auf dieser hergestellten Licht emittierenden Schicht; und – einer darauf hergestellten zweiten leitenden Halbleiter-Stapelschicht.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halbleiter-Stapelschicht ein leitendes Substrat (10; 210) ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiter-Stapelschicht aus Folgendem besteht: – einer ersten leitenden Halbleiter-Stapelschicht; – einer auf dieser hergestellten Licht emittierenden Schicht; und – einer darauf hergestellten zweiten leitenden Halbleiter-Stapelschicht.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem organischen Klebematerial und der zweiten Halbleiter-Stapelschicht eine Reflexionsschicht vorhanden ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Metallschicht und der ersten Halbleiter-Stapelschicht eine Reflexionsschicht vorhanden ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiter-Stapelschicht mit der ersten Metallschicht in ohmschem Kontakt steht.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem organischen Klebematerial und der Reflexionsschicht eine zweite Metallschicht ausgebildet ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus GaP, GaAsP, AlGaAs, Si, SiC, Ge, Cu, Al, Mo und einem MMC-Träger bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine durch Ätzen ausgebildete gleichmäßige Verteilung aufweist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Klebematerial aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Polyimid (PI), Benzocyclobutan (BCB) und Perfluorcyclobutan (PFCB) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus In, Sn, Al, Au, Pt, Zn, Ge, Ag, Ti, Pb, Pd, Cu, AuBe, AuGe, Bi, Cr, PbSn, AuZn und Indiumzinnoxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem organischen Klebematerial und der zweiten Halbleiter-Stapelschicht eine zweite Metallschicht ausgebildet ist, wobei die Gesamtheit oder ein Teil der ersten Metallschicht auf der konkav-konvexen Oberfläche das organische Klebematerial durchstößt, um mit der zweiten Metallschicht in ohmschem Kontakt zu stehen.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem organischen Klebematerial und der ersten Halbleiter-Stapelschicht eine erste Metallschicht ausgebildet ist, wobei die Gesamtheit oder ein Teil der zweiten Metallschicht auf der konkav-konvexen Oberfläche das organische Klebematerial durchstößt, um mit der ersten Metallschicht in ohmschem Kontakt zu stehen.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Reflexionsschicht und der zweiten Halbleiter-Stapelschicht eine transparente, leitende Schicht vorhanden ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Reflexionsschicht und der ersten Halbleiter-Stapelschicht eine transparente, leitende Schicht vorhanden ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht emittierende Stapelschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus AlInGaP, GaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht emittierende Stapelschicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus AlInGaP, GaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente, leitende Schicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, Be/Au, Ge/Au und Ni/Au bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Lichtemissions-Bauteil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente, leitende Schicht aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, Be/Au, Ge/Au und Ni/Au bestehenden Gruppe ausgewählt ist.