(57)【要約】      （修正有）【課題】保護ダイオードを必要としない、コンパクトな半導体ダイを提供する。【解決手段】半導体ダイ１は、少なくとも第１発光ダイオードＬ１及び第２発光ダイオードＬ２を含み、第１発光ダイオードは、第１ダイ領域内に形成された第１ダイオードＤ１及び第１ダイ領域上に堆積された第１蛍光体層Ｐ１を含み、第２発光ダイオードＬ２は、第２ダイオードＤ２と第２ダイ領域上に堆積された第２蛍光体層Ｐ２とを含み、第１ダイオード及び第２ダイオードは、逆平行に電気的に接続されており、第２蛍光体層の光学的特性は第1蛍光体層の光学的特性とは異なる。【選択図】図２
2020021936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第1発光ダイオード(L1)及び第2発光ダイオード(L2)を含む半導体ダイ(1)であって：
前記第1発光ダイオード(L1)は、第１ダイ領域(A1)内に形成された第1ダイオード(D1)と、前記第1ダイ領域(A1)上に堆積された第1蛍光体層(P1)とを含み；
前記第２発光ダイオード(L2)は、第２ダイ(D2)と、第２ダイ領域(A2)の上に堆積された第2蛍光体層(P2)とを含み；
前記第1ダイオード(D1)と前記第２発光ダイオード(D2)は、逆平行に電気的に接続されており；
前記第2蛍光体層(P2)の光学特性は、前記第1蛍光体層(P1)の光学特性とは異なる、
半導体ダイ。
【請求項２】
前記第1発光ダイオード(L1)及び前記第2発光ダイオード(L2)は、異なる波長領域の電磁放射を発する、請求項1に記載の半導体ダイ。
【請求項３】
前記第1発光ダイオード(L1)によって発せられる前記電磁放射と、前記第２発光ダイオード(L2)によって発せられる前記電磁放射との間の波長の差(Δλ)が、少なくとも200nm、より好ましくは少なくとも250nmを含む、請求項２に記載の半導体ダイ。
【請求項４】
各ダイオード(D1、D2)が、他方のダイオード(D2、D1)の過渡電圧抑制器として提供される、請求項1乃至３のいずれか１項に記載の半導体ダイ。
【請求項５】
前記第１及び第２発光ダイオード(L1)の1つが、可視スペクトルの電磁放射を発する、請求項1乃至４のいずれか１項に記載の半導体ダイ。
【請求項６】
前記の可視スペクトルを発する発光ダイオード(L1)の蛍光層(P1)が、
YAG:Ce; 
(Y,Lu)AG:Ce及び(Ba,Sr)2Si5N8:Eu (BSSN); 
Sr[LiAl3N4]:Eu2+; 
Eu活性化Ba-Mg-Aluminate; 
ZnS:Ag; 
Sr3MgSi2O8:Eu; 
Y3-X Al5-y Gay O12:Cex(0.002< x <0.12及び0 ≦ y ≦ 0.4); 又は
Sr1-x-y Cay SiAlN3:Eux(0.001< x <0.03及び0 ≦ y ≦ 1)
のいずれかを含む、請求項５に記載の半導体ダイ。
【請求項７】
前記第１及び第２発光ダイオード(L1、L2)の両方が、可視スペクトルの電磁放射を発する、請求項1乃至６のいずれか1項に記載の半導体ダイ。
【請求項８】
前記発光ダイオード(L2)の1つが、赤外線領域の電磁放射を発する、請求項6に記載の半導体ダイ。
【請求項９】
前記の赤外線領域の発光ダイオード(L2)の前記蛍光層(P2)が、
RE3 Ga5-x-y Ax SiO14 :Cry (RE = La, Nd, Gd, Yb, Tm; A = Al, Sc) （ここで、0 ≦ x ≦1及び0.005 ≦y ≦ 0.1）;
Gd3-x REx Sc2-y-z Lny Ga3-w Alw O12 :Crz (Ln = Lu, Y, Y, Yb, Tm; RE = La, Nd) （ここで、0 ≦ x ≦ 3; 0 ≦ y ≦ 1.5; 0 ≦z ≦0.3; 及び0 ≦w ≦2; ）； 
AAEM1-x F6 : Crx (A = Li, Cu; AE = Sr, Ca; M = Al, Ga, Sc) （ここで、0.005 ≦ x ≦ 0.2）；
A2-x(WO4)3 Crx (A = Al, Ga, Sc, Lu, Yb) （ここで、0.003 ≦ x ≦0.5； 又は
Sc1-x-y Ax BO3 : Cry (A = Ga, Al, In, Lu, Y, Yb) （ここで、0 ≦ x ≦ 1 及び0.005 ≦ y ≦ 0.1） 
のいずれかを含む、請求項８に記載の半導体ダイ。
【請求項１０】
前記発光ダイオード(L1、L2)の両方が、赤色−赤外線領域の電磁放射を発する、請求項９に記載の半導体ダイ。
【請求項１１】
半導体ダイ(1)を製造する方法であって：
第１ダイ領域(A1)に第１ダイオード(D1)を形成し、第２ダイ領域(A2)に第２ダイオード(D2)を形成して、前記第１ダイオード(D1)と前記第２ダイオード(D2)が逆平行に接続されるようにするステップと；
第1発光ダイオード(L1)を完成させるように、前記第1ダイ領域(A1)上に第1蛍光体層(P1)を堆積するステップと；
第２発光ダイオード(L2)を完成させるように、前記第２ダイ領域(A2)の上に第２蛍光体層(P2)を堆積するステップであり、前記第２蛍光体層(P2)の光学特性が前記第１蛍光体層(P1)の光学特性と異なる、ステップと；
を含む方法。
【請求項１２】
前記第1ダイ領域(A1)が、総ダイ領域の少なくとも50%、より好ましくは少なくとも75%を含むように形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第1発光ダイオード(L1)と前記第２発光ダイオード(L2)との間に分離層(10)を形成するステップを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
撮像モジュールを備える電子デバイス(7)であって、前記撮像モジュールは、請求項１乃至１０のいずれか1項に記載の半導体ダイ(1)の一実施形態を備える、電子デバイス。
【請求項１５】
前記半導体ダイ(1)は、前記撮像モジュールのカメラフラッシュ構成(71)の一部として実現される、請求項１４に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ダイと、半導体ダイを製造する方法と、そのような半導体ダイを含む撮像モジュールを有する電子デバイスとを記載する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード(LED)は、半導体接合を含み、したがって、製造段階において、そして電気回路の一部分での取扱い中に、静電放電（electrostatic discharge (ESD)）によって損傷され得る。1個のLED又は一連のLEDに対するESD損傷を回避する1つの方法は、逆平行（anti-parallel）(反対平行とも呼ばれる)に保護ダイオードを接続することである。いくつかの現実において、保護ダイオードはツェナーダイオードである。このような保護ダイオードは、一般に、ESD保護ダイオード又は過渡電圧抑制（transient voltage suppressor (TVS)）ダイオードと呼ばれる。２つのそのような逆平行ダイオードは、それらの極性が逆になるように接続される。すなわち、一方のダイオードのアノードが、他方のダイオードのカソードに接続される。非意図的に逆バイアスされたLEDが、こうして、順バイアスされたTVSダイオード(「保護ダイオード」)によって保護される。それ自身の逆平行保護ダイオードを有するLEDを含むように、モノリシックダイを製造することができる。すなわち、２つの半導体ダイオードは、同じ製造プロセスにおいて共通の基板上に形成される。
【０００３】
一般に、このような逆平行配置におけるTVSダイオードの唯一の目的は、ESD過渡電圧のまれな事象において、逆バイアスされたLEDから電流をそらすことである。TVSダイオードは、一般にまれにしか発生しない特定のタイプのイベントに対して、この1つの機能しか果たさない。このような従来技術のデバイスでは、専用であるが機能的に制限されたTVS保護ダイオードの提供は、避けられないコスト要因である。特に、空間的に制約のあるコンパクトなデバイスでは、ダイスペース、電気接点などの貴重な資源をTVSダイオードが使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、上述の問題を回避する電気回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、請求項1に記載の半導体ダイ、請求項１１に記載の半導体ダイの製造方法、及び請求項１４に記載の電子デバイスによって達成される。
【０００６】
本発明に従えば、半導体ダイは、少なくとも第１発光ダイオード及び第２発光ダイオードを含む。第１発光ダイオードは、第１ダイ領域内に形成された第１p-n接合ダイオードと、第１ダイ領域上に堆積された第１蛍光体層とを含み、第２発光ダイオードは、第２ダイ領域内に形成された第２p-n接合ダイオードと、第２ダイ領域上に堆積された第２蛍光体層とを含む。本発明の半導体ダイでは、第１ダイオードと第２ダイオードは逆平行に接続され、第２蛍光体層の光学特性は第１蛍光体層の光学特性とは異なる。
【０００７】
蛍光体層の光学特性（"発光特性"）(すなわち、それがアップコンバージョンであるかダウンコンバージョンであるか、それが吸収する波長及びそれが放出する波長)は、蛍光体材料の選択によって大きく決まる。第1及び第２蛍光体コーティングは、異なる又は類似の層厚を有することができる。コーティングは、電気泳動堆積、蛍光体印刷などの適切な技術を用いてダイ上にパターン化することができる。或いは、蛍光体は、セラミック又はガラスキャリアに含めることができ、そこから、小さなプレート（platelets）を切断し、ピックアンドプレースプロセスでそれぞれのダイ領域上に配置することができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、両方のp-n接合ダイオードの層構造は、本質的に同一であり、従って、両方のダイオードは、同じ製造プロセスから生じる。本発明の特に好ましい実施形態では、InGaNは短波長を特徴とするので、発光層としてInGaNを用いてダイオードを実現することができ、その結果、蛍光体材料(例えば、可視及び赤外)の両方が励起される。或いは、発光層としてAlGaAs/GaAsを用いてダイオードを実現してもよい。なぜなら、この材料は固有的に赤外領域で発光し、他の波長については、適切な結晶及び／又はナノ粒子を含んでいてもよい適切な蛍光体層内でアップコンバージョン（up-converted）することができるからである。
【０００９】
本発明の文脈において、「発光ダイオード」という用語は、p-n接合ダイオードと、そのp-n接合ダイオード上に堆積された蛍光体層との組み合わせとして理解されるべきである。蛍光体層は、単一の蛍光体材料又は複数の蛍光体材料の組合せを含むと理解することができる。蛍光体層は、波長変換を行う、すなわち、p-n接合ダイオードによって発光される電磁放射を吸収し、異なる波長で電磁放射を放射する。以下では、蛍光体層は、ダウンコンバート効果（down-converting effect）を有すると仮定することができる。すなわち、蛍光体によって放射される光の波長は、そのp-n接合ダイオードによって放射される電磁放射の波長よりも長い。もちろん、アップコンバート蛍光体層の使用は除外されない。
【００１０】
本発明は、逆平行接続又は逆並列接続されたダイオードを含む回路において、各ダイオードは他方のダイオードにESD保護を提供することができ、各ダイオードはESD保護以外の機能も有することができるという洞察に基づいている。従って、本発明の半導体デバイスは、2つのLEDを有し、各LEDは、ESD保護以外の特定の機能を有する。すなわち、逆平行対の各LEDは、特定の応用機能を有し、他方のLEDに対してESD保護を提供する作用も有する。これらの理由により、本発明の半導体ダイは、二重機能ダイとして説明することができる。本発明の半導体ダイにおいて、各LEDがESD保護以外の機能を実現することは、TVS保護がもはや避けられないコスト要因ではなくなり、代わりにTVS保護が第２応用機能を口実に提供される。
【００１１】
本発明に従った半導体ダイを製造する方法は、第１ダイ領域内に第１p-n接合ダイオードを形成し、第２ダイ領域内に第２p-n接合ダイオードを形成し、第１ダイオードと第２ダイオードとが逆平行に接続され、第１ダイ領域上に第１蛍光体層を堆積させ、第２ダイ領域上に第２蛍光体層を堆積させるステップであって、第２蛍光体層の組成が第１蛍光体層の組成と異なるステップを含む。
【００１２】
LED及び逆平行TVSダイオードを含む従来技術のデバイスでは、発光ダイオードがダイ領域の大部分を占め、TVSダイオードはダイ領域のわずかな部分を占めるに過ぎない。従って、経済的な理由から、TVSダイオード上の蛍光体が有効に使用されなくても、ダイ表面全体が、通常、単一の蛍光体組成物を含む層で被覆される。AlGaAs/GaAsを含むTVSダイオードは、通常、近赤外領域で発光する。従って、たとえLEDが逆バイアスされたとしても、このTVSダイオードによって放射（emit）される電磁放射は、蛍光体層を蛍光又はルミネッセンス（luminesce）させない。
【００１３】
本発明の半導体ダイでは、第２p-n接合ダイオード専用のダイ領域をカバーするために異なる蛍光体材料が使用される。エピタキシャル堆積プロセス又はダイ寸法に有意な変更を加えることなく、単に、第２p-n接合ダイオードのダイ領域をカバーするために異なる蛍光体材料を使用し、第１LED又は第２LEDのいずれかを適宜駆動することによって、二重機能デバイスを得ることが可能である。第２LEDが活性化されると(すなわち、第１LEDが逆バイアスされると)、第２p-n接合ダイオードによって放射される電磁放射は、第２蛍光体層によって「有用な」波長に変換される。
【００１４】
本発明に従った電子デバイスは、撮像モジュールを備え、撮像モジュールは、本発明の半導体ダイの一実施形態を備える。半導体ダイは、(ESD保護に加えて)2つの機能を果たすことが実現されるので、本発明の電子デバイスの撮像モジュールは、好ましくはコンパクトな方法で製造することができる。半導体ダイの2つのLEDの如何なる対も、各々が特定の機能を実行するが、LEDが逆平行に接続されているので、(4つの代わりに)2つの端子又は接点のみが必要とされる。同時に、各LEDは、その反極性の「パートナー」LEDからのESD損傷から保護される。
【００１５】
従属請求項及び以下の説明は、本発明の特に有利な実施形態及び特徴を開示する。実施形態の特徴は、適宜組み合わせることができる。1つのクレームカテゴリーの文脈において説明される特徴は、他のクレームカテゴリーに等しく適用することができる。
【００１６】
本発明の特に好ましい実施形態では、第１発光ダイオード及び第２発光ダイオードは、異なる波長領域の電磁放射を発する。例えば、第１発光ダイオードのダイオード／蛍光体の組み合わせは、可視領域で発光するように実現することができ、一方、第２発光ダイオードのダイオード／蛍光体の組み合わせは、赤外又は近赤外領域で発光するように実現することができる。好ましくは、第１ダイオードによって発光された電磁放射と第２ダイオードによって発光された電磁放射との間の波長の差は、少なくとも100nmを含む。ここで、この波長の差は、各領域の中間点と中間点との間で測定されると理解することができる。例えば、550nmにピークを有する可視発光第１ダイオード及び850nmにピークを有する赤外発光第２ダイオードの場合、波長差は300nmを含む。550nmにピークを有する可視発光第1ダイオード及び940nmにピークを有する赤外発光第2ダイオードの場合、波長差は390nmを含む。
【００１７】
本発明の半導体ダイのp-n接合ダイオードは、ダイが使用される意図される用途に応じて製造することができる。すなわち、共用エピタキシャル層の材料及び厚さは、両方のダイオードの意図される発光波長に応じて、2つの逆平行接続ダイオードに対して選択することができる。例えば、半導体ダイが主に光源として使用される場合、第１ダイオードは可視範囲発光ダイオードとして形成され、一方、第２ダイオードはTVSダイオードとして形成され、同じエピタキシャル層を用いて近赤外で発光する機能が付加される。第１ダイオードは、ダイ全体の80%以上を使用することができ、第２ダイオードは、残りのボリュームで実現される。第２ダイオード(第１LEDにTVS保護を提供することが主な機能である)の追加機能は、適切な蛍光体、例えば青色波長を赤外線波長に変換する蛍光体を選択することによって達成することができる。第１ダイオード又は「主」ダイオードが逆バイアスされている場合、第２ダイオードは順バイアスされ、従って「オン」となり、第２LEDによって放射される赤外線光は、例えば、カメラ装置のフォーカスアシスト赤外線光源として、或いは偽造検出装置における特定のダイの検出器として使用することができる。
【００１８】
第１ダイオードが可視スペクトルの光源として使用される場合、そのp-n接合は、波長領域380nm〜470nmの光を放射するように実現することができ、第１ダイ領域に適用される蛍光体層は、480nm〜800nmの領域の光を放射する1つ以上のダウンコンバージョンする蛍光体を含むことができる。
【００１９】
代替的な実施形態では、両方の発光ダイオードが、可視スペクトルの電磁放射を放射する。このような装置は、LEDのための適切な発光スケジュール（firing schedule）を有するデュアルカラーフラッシュとして使用することができる。２つの発光面が並んでいるので、適切な光学系配置、例えば広角度光をよりコンパクトなビームに向け直す「光再生光学系（light recycling optics）」を使用することができる。或いは、当業者に知られているように、クリアウインドウ、ディフューザその他の任意の適切なコリメータを使用してもよい。
【００２０】
さらなる実施形態では、両方の発光ダイオードが、赤外スペクトルの異なる領域において電磁放射を放射する。このようなデバイスの用途は、波長選択性Li-Fi又は顔認識、虹彩認識などである。例えば、940nmで発光する第１LEDを顔認識に使用することができ、850nmで発光する第２LEDを虹彩認識に使用することができる。
【００２１】
他の実施形態では、第１ダイオードが可視スペクトルを放射し、第２ダイオードが近赤外領域を放射する。第１ダイ領域に適用されるアップコンバート蛍光体は紫外線(UV)領域で放射し、第２ダイ領域に適用されるダウンコンバート蛍光体は赤外線(IR)領域で放射する。このような半導体ダイは、偽造又は模造検出装置における用途を見出すことができる。順方向にバイアスされた場合、第１ダイオードは、UV-蛍光色素を用いてコード化された情報を検出するために、印刷物を照らすために使用され得る。第２ダイオードが順方向にバイアスされている場合、IR蛍光色素を用いてコード化された情報を検出するために、印刷物を照らすために使用することができる。このようにして、当該領域に適当な色素が含まれていない偽造を容易に検出することができる。
【００２２】
本発明に従った製造方法は、半導体ダイの信頼性を保証し、2つの用途のために最良の性能を保証するステップを含むことができる。例えば、本方法は、クロストークを防止するために、第１ダイ領域と第２ダイ領域との間に分離層を形成するステップを含んでもよい。このような分離層は、ミラー、吸収層、散乱-反射層などとして実現することができる。
【００２３】
上述のように、第１ダイ領域のサイズは、第２ダイ領域のサイズとは異なっても良い。これらの領域のサイズ及び寸法は、意図された用途に大きく依存する可能性があり、この用途は、逆平行対のダイオードに必要とされる電力（power）を決定する。例えば、半導体ダイが、フォーカスアシスト赤外光源としての機能を付加したカメラフラッシュの可視スペクトル光源として使用される場合、第１(可視スペクトル発光)ダイ領域は、第２(赤外発光)ダイ領域と比較して比較的大きい場合がある。ダイオード領域の相対的なサイズは、一般に、それらの電力消費に依存する。第１LEDは、全体のダイの比較的大きな長方形部分を占めることができ、第２LEDは、第１LEDを１面、２面、３面又は４面の側面上で境界画定するように残りの小さな領域に形成することができる。
【００２４】
本発明の半導体ダイは、単一対の逆平行ダイオードに限定されない。同様に、半導体ダイは、このような対の逆平行に接続されたダイオードの２対以上を含むように製造することができる。別の種類の実現では、直列接続された一連のLED、又は一群の若しくは並列接続されたLEDが、説明したような機能性LEDとしても実現される単一のTVSダイオードによって保護され得る。
【００２５】
本発明の半導体ダイは、例えば、スマートフォンのようなモバイルデバイスにおけるような、空間的に制約された環境での使用に非常に適している。デバイスハウジングは、単一の半導体ダイの2つの発光領域を露出するために単一の開口を含むように設計される必要があるのみである。さらに、ダイオード対のカソード及びアノード端子には、2つの接触パッドのみが必要である。適切なマルチプレクサ回路では、半導体ダイの2つの機能は、単一のドライバで達成することができる。なぜなら、一度には2つのダイオードのうちの1つのみが常にアクティブであるからである。さらに、本発明の半導体ダイパッケージでは2つの接触パッドのみが必要とされるため、熱設計の態様は、2つの個別的なLEDパッケージの配置と比較して簡略化される。2つのこのような個別的なLEDパッケージは、はんだ付け性要求のための最小限のギャップによって分離されなければならない4つの接触パッドを必要とし、それによって能動的な熱接触領域を犠牲にする。このような2つの個別的なLEDパッケージの最もコンパクトな構成は、常に2つを越えるコンタクトパッドを必要とし、より劣った熱性能を被る。
【００２６】
上述のように、本発明の半導体ダイは、様々な種類の用途において有利に使用することができる。例えば、シーンを照明するための可視発光LEDとフォーカスアシスト機能のためのIR発光ダイオードとを組み込んで、カメラフラッシュを設計することが知られている。このようなカメラフラッシュは、可視発光第１LED及び赤外発光第２LEDを用いて実現される、本発明の半導体ダイの実施形態を用いて実現することができる。撮像シーケンスのフォーカスアシストフェーズの間、ドライバは、可視発光第１LEDが逆バイアスされて不活性となるように、IR発光LEDをアドレス指定して駆動する。イメージングシーケンスのフラッシュフェーズの間、ドライバは、可視発光ダイオードをアドレス指定し、それにより、IR発光LEDは逆バイアスされて不活性とされる。
【００２７】
また、本発明の半導体ダイは、より自然な照明効果を達成するために、2つのわずかに異なる白色色相を使用するフラッシュなどの、デュアルカラーカメラフラッシュに組み込むこともできる。
【００２８】
同様に、スマートフォンのようなモバイルデバイスが、本発明の半導体ダイの実施形態を含み、半導体ダイのIRダイオードを使用して、IRリモートコントロール機能、Li-Fi機能などを実現することができる。
【００２９】
また、本発明の半導体ダイは、全スペクトルのスペクトル分析を行うデバイスに組み込むこともできる。そのような実施形態では、LEDのうちの1つはUVスペクトルを含む可視領域で発光し、他のLEDは赤外領域で発光することができる。上述のように、このような装置は、印刷された偽造品又は偽造通貨を区別するために使用することができるが、これは、真正の文書又は通貨を印刷するために使用されるインクが、それらの領域内で蛍光を発する蛍光体を組み込んでいる場合である。本発明の半導体ダイは、物体認識のための可視画像分析と組み合わせて、試験物体の化学分析を実行するために、近赤外分光法に使用することができる。
【００３０】
本発明の他の目的及び特徴は、添付の図面と共に考慮される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、図面は、説明の目的のためにデザインされたものであり、本発明の限定の定義としてデザインされたものではないことが理解されるべきである。
【００３１】
図面において、同様の数字は、全体を通して同様のオブジェクトを指す。図中のオブジェクトは、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】逆平行ダイオード対の回路図を示す。
【図２】本発明に従った半導体ダイの一実施形態を示す。
【図３】本発明に従った半導体ダイの一実施形態に関する例示的なスペクトル対を示す。
【図４】本発明に従った半導体ダイの実施形態上の単純化された平面図を示す。
【図５】本発明に従った半導体ダイの実施形態上の単純化された平面図を示す。
【図６】本発明の実施形態の例示的な回路図を示す。
【図７】本発明に従った電子デバイス７の一実施形態を示す。
【図８】本発明に従った半導体ダイのさらなる例示的実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の第1の実施形態を示す図であり、一対の発光ダイオードL1、L2が逆平行構成に配置されている。この逆平行対は、図２に示されるように、単一のダイ１(又は「モノリシック」ダイ)として形成されると想定できる。第1発光ダイオードL1は、第1ダイ領域に形成された第1p-n接合ダイオードD1の上に第1蛍光体被覆P1を適用することによって形成される。一方、第2発光ダイオードL2は、残りのダイ領域に形成された第2p-n接合ダイオードD2の上に第2蛍光体被覆P2を適用することによって形成される。第1p-n接合D1が順方向バイアスされたときに発せられる光が、第2p-n接合D2が順方向バイアスされたときに発せられる光とは異なる波長範囲にあるように、p-n接合ダイオードD1、D2及び蛍光体層P1、P2の材料組成が選択される。
【００３４】
図２はまた、クロストークを防止するために、ダイオードD1、D2間の分離層10を示す。分離層は、当業者に知られているように、ミラー、吸収層、散乱-反射層などとして実現され得る。
【００３５】
図３は、X軸に沿って波長λ(ナノメートル[nm])を有し、Y軸に沿って発光振幅(任意の単位[au])を有する、本発明の半導体ダイの一実施形態の例示的な発光スペクトルを示す。第1発光ダイオードL1は、順バイアスされたときに可視スペクトル内で発光するように実現され、第1発光スペクトル31は、450〜650nmの領域の波長をカバーする。第2発光ダイオードL2は、順バイアスされたときに赤外線領域の光を発するように実現され、第2発光スペクトル32は、700〜900nmの領域の波長をカバーする。この例示的な実施形態では、波長差Δλ (領域の中点と中点との間で測定)は約250nmである。
【００３６】
図４及び図５は、本発明の半導体ダイ1の実施形態に対する単純化した平面図を示す。図４は、上述の図２と同様の実施形態を示しており、この実施形態では、第1ダイオードD1専用の領域A1は、総ダイ面積の約75%であり、TVSダイオード(例えば、第１LEDが逆バイアスされたときに赤外線ダイオードとして二重化することもある)は、総ダイ面積の残りの25%を占める。図５は、第1ダイオードD1専用の領域A1が総ダイ面積の約60%であり、第2ダイD2が総ダイ面積の残りの40%を占める実施形態を示す。この実現は、LEDが、例えば、UV/IR偽造検出（counterfeit detection）のために、又はデュアルカラーフラッシュにおいて使用される用途に適している。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態の例示的な回路図を示す。発光ダイオードL1、L2の反（逆）平行対を含むダイ1は、2つの電極接点61、62を有するパッケージ60内に収容される。この回路図は、スイッチS1、S2、S3、電圧源V1、V2、及びフラッシュ電流シンクC1の配置を示す。スイッチは、電流が第1LED L1又は第2LED L2のいずれかを通って流れるように制御される。
【００３８】
図7は、本発明に従った電子デバイス７の一実施形態を示す。このデバイスは、撮像モジュールを備えた携帯電話である。この図は、撮像モジュールのカメラレンズ70と、上述の半導体ダイ1の一実施形態を含むフラッシュ・ユニット71とを示す。したがって、フラッシュ71は、第1LED L1(例えば、シーンを照らす)と、第1LED L1に対するTVS保護として主に機能するが、虹彩認識（iris recognition）、偽造検出（counterfeit detection）などのような副次的機能も有する第2LED L2とを有する。本発明は、好ましい実施形態及びその変形の形態で開示されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの追加的な修正及び変形を行うことができることが理解されるであろう。
【００３９】
図8は、本発明の半導体ダイ1のさらなる例示的な実施形態を示す。図の上部では、ダイ1は、本質的に正方形又は長方形の第1発光ダイオードL1が、全ての側面で、狭い第2発光ダイオードL2によって囲まれるように実現される。それに従って、蛍光体領域P1、P2が成形される。図の下部では、ダイ1は、本質的に正方形又は長方形の第１発光ダイオードL1が、3つの側面で、狭いU字形の第2発光ダイオードL2によって囲まれるように実現される。それに従って、蛍光体領域P1、P2が成形される。
【００４０】
本発明の一実施形態に従った半導体ダイにおいて、可視スペクトルを発する発光ダイオード(L1)の蛍光層(P1)が、
YAG:Ce; 
(Y,Lu)AG:Ce及び(Ba,Sr)2Si5N8:Eu (BSSN); 
Sr[LiAl3N4]:Eu2+; 
Eu活性化Ba-Mg-Aluminate; 
ZnS:Ag; 
Sr3MgSi2O8:Eu; 
Y3-X Al5-y Gay O12:Cex(0.002< x <0.12及び0 ≦ y ≦ 0.4); 又は
Sr1-x-y Cay SiAlN3:Eux(0.001< x <0.03及び0 ≦ y ≦ 1)
のいずれかを含む。
【００４１】
本発明の一実施形態に従った半導体ダイにおいて、赤外線領域の発光ダイオード(L2)の蛍光層(P2)が、
RE3 Ga5-x-y Ax SiO14 :Cry (RE = La, Nd, Gd, Yb, Tm; A = Al, Sc) （ここで、0 ≦ x ≦1及び0.005 ≦y ≦ 0.1）;
Gd3-x REx Sc2-y-z Lny Ga3-w Alw O12 :Crz (Ln = Lu, Y, Y, Yb, Tm; RE = La, Nd) （ここで、0 ≦ x ≦ 3; 0 ≦ y ≦ 1.5; 0 ≦z ≦0.3; 及び0 ≦w ≦2; ）； 
AAEM1-x F6 : Crx (A = Li, Cu; AE = Sr, Ca; M = Al, Ga, Sc) （ここで、0.005 ≦ x ≦ 0.2）；
A2-x(WO4)3 Crx (A = Al, Ga, Sc, Lu, Yb) （ここで、0.003 ≦ x ≦0.5； 又は
Sc1-x-y Ax BO3 : Cry (A = Ga, Al, In, Lu, Y, Yb) （ここで、0 ≦ x ≦ 1 及び0.005 ≦ y ≦ 0.1） 
のいずれかを含む。
【００４２】
明確化のために、本出願を通しての「a」又は「an」の使用は複数を除外せず、「含む」は他の工程又は要素を除外しないことを理解されたい。
【００４３】
参照符号:
半導体ダイ                    1
分離層                        10
発光ダイオード                L1、L2
ダイオード                    D1、D2
蛍光体層                      P1、P2
第1スペクトル                31
第２スペクトル                32
波長差                        Δλ
第1ダイ領域                  A1
第2ダイ領域                  A2
ダイパッケージ                60
接点パッド                    61, 62
スイッチ                      S1、S2、S3
電圧源                        V1, V2
電流シンク                    C1
電子デバイス                  7 
カメラレンズ                  70
フラッシュ配置                71
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2020021936000001.pdf