(57)【要約】  本発明は、材料のｐ型層（１２）と、材料のｎ型層（１４）と、ｐ型層（１２）とｎ型層（１４）の間の活性層（１６）とを含む発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。透明材料の凹凸層（１８）は、材料のｐ型層（１２）と材料のｎ型層（１４）の１つに隣接している。透明材料の凹凸層（１８）は、この透明材料の凹凸層に隣接する材料の屈折率と近い、又は実質的に等しい屈折率を有していて、透明な酸化物材料又は透明な導電性材料である。導電性材料の他の層（６８，８８）が凹凸層とｎ型層又はｐ型層の間にある。
2009502043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のｐ型層と、
材料のｎ型層と、
前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層と、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層との中の１つに隣接した透明材料の凹凸層と
を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記透明材料の凹凸層は、前記透明材料の層に隣接した前記材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ。
【請求項３】
前記透明材料は、前記透明材料に隣接する前記材料の屈折率の±．３の範囲の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記透明材料は、ＺｎＯ，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＣｄＳ，ＴｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯ 及び酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のなかの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記透明材料は、透明な酸化物材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記透明な酸化物材料は、ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯ，ＮｉＯ 及び酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のなかの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記透明材料は、透明な導電性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記透明な導電性材料は、透明な導電性酸化物を含むことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記透明な酸化物材料は、ＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３及び酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のなかの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
材料のｐ型層と、
材料のｎ型層と、
前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層と、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層との中の１つに隣接した透明な導電性材料の層と、
前記透明な導電性層に隣接した透明材料の凹凸層と
を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１１】
前記透明材料は前記透明な導電性材料とは異なる材料を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記透明材料は、前記透明な導電性材料よりもより透明であることを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記透明な導電性材料は、透明な導電性酸化物を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記透明な導電性材料は、前記透明な導電性層に隣接した前記ｐ型又は前記ｎ型の材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
前記透明材料は、前記透明な導電性層に隣接した前記ｐ型又は前記ｎ型の材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
材料のｐ型層と、
材料のｎ型層と、
前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層と、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層との中の１つに隣接した金属性導電性材料の層と、
前記金属性材料の層に隣接した透明材料の凹凸層と、
を備えたことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１７】
前記透明材料の凹凸層は、前記金属性導電性材料の層に隣接した前記材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
前記透明材料は、前記金属性導電性材料の層に隣接する前記材料の屈折率の±．３の範囲の屈折率を有することを特徴とする請求項１７に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層とを備えたＬＥＤの基本構造を成長するステップと、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層との中の１つに隣接した透明材料の層を成膜するステップと、
前記透明材料の層を凹凸化するステップと
を備えた工程によって形成されることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２０】
前記成長するステップと前記成膜するステップは同じ技術を用いて行うことを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２１】
前記ステップは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２２】
前記ＬＥＤの基本構造は基板上にｐ側を上にして成長され、前記透明材料の層は前記材料のｐ型層に隣接して成膜されることを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２３】
前記透明材料は透明な導電性材料であり、前記透明な導電性材料の層に隣接してｐ電極を形成するステップを更に備えることを特徴とする請求項２２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２４】
前記ＬＥＤの基本構造は基板上にｐ側を上にして成長され、
前記材料のｐ型層に隣接してｐ電極を形成するステップと、
前記基板を除去するステップと、
前記ＬＥＤ構造をｐ側を下にしてサブマウント上にフリップ・チップ搭載を行うステップと、
を更に備え、前記透明材料の層が前記材料のｎ型層に隣接して成膜されることを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
前記透明材料は透明な導電性材料であり、透明な導電性材料の層に隣接してｎ電極を形成するステップを更に備えることを特徴とする請求項２４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２６】
材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層とを備えたＬＥＤの基本構造を成長するステップと、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層との中の１つに隣接した透明な導電性材料の層を成膜するステップと、
前記透明な導電性材料の層に隣接して透明材料の層を成膜するステップと、
前記透明材料の層を凹凸化するステップと、
を備えた工程によって形成されることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２７】
前記成長するステップと前記成膜するステップは同じ技術を用いて行われることを特徴とする請求項２６に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２８】
前記ステップは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含むことを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２９】
前記のＬＥＤ基本構造は基板上にｐ側を上にして成長され、前記透明な導電性材料の層は前記材料のｐ型層に隣接して成膜されることを特徴とする請求項２６に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３０】
前記透明材料の層の１部を除去して前記透明な導電性材料の層の１部を露出させるステップと、
前記透明な導電性材料の層に隣接してｐ電極を形成するステップと
を更に備えることを特徴とする請求項２９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３１】
前記ＬＥＤの基本構造は基板上にｐ側を上にして成長され、
前記材料のｐ型層に隣接してｐ電極を形成するステップと、
前記基板を除去するステップと、
前記ＬＥＤ構造をｐ側を下にしてサブマウント上にフリップ・チップ搭載を行うステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項２６に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３２】
前記透明な導電性材料の層は前記材料のｎ型層に隣接して成膜され、
前記透明材料の層の１部を除去して前記透明な導電性材料の層の１部を露出させるステップと、
前記透明な導電性材料の層に隣接してｎ電極を形成するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項３１に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３３】
材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層とを備えたＬＥＤの基本構造を成長するステップと、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層との中の１つに隣接した金属性材料の層を成膜するステップと、
前記金属性材料の層に隣接した透明材料の層を成膜するステップと、
前記透明材料の層を凹凸化するステップと、
を備えた工程によって形成されることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項３４】
前記成長するステップと前記成膜するステップは同じ技術を用いて行われることを特徴とする請求項３３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３５】
前記ステップは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を含むことを特徴とする請求項３４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３６】
前記ＬＥＤの基本構造が基板上にｐ側を上にして成長され、前記金属性材料の層が前記材料のｐ型層に隣接して成膜されることを特徴とする請求項３３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３７】
前記透明材料の層の１部を除去して前記金属性材料の層の１部を露出させるステップと、
前記金属性材料の層に隣接してｐ電極を形成するステップと
を更に備えることを特徴とする請求項３６に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３８】
前記ＬＥＤの基本構造を基板上にｐ側を上に成長して、
前記材料のｐ型層に隣接してｐ電極を形成するステップと、
基板を除去するステップと、
前記ＬＥＤ構造をサブマウント上にｐ側を下にしてフリップ・チップ搭載するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項３３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３９】
前記金属性材料の層は前記材料のｎ型層に隣接して成膜され、
前記透明材料の層の１部を除去して前記金属性材料の層の１部を露出させるステップと、
前記金属性材料の層に隣接してｎ電極を形成するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項３８に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、より詳細には、ＬＥＤからの光の取り出し効率を向上させるための新しい構造を有する発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、電気エネルギーを光に変換する固体デバイスの重要部であり、一般に２つの反対にドープされた層に挟まれた半導体材料の活性層を備える。ドープされた層を挟んでバイアスが印加されると、正孔と電子が活性層に注入されて、そこで再結合して光を発する。光は活性層から全方向に出射されてＬＥＤの全ての表面から出射される。
【０００３】
ＬＥＤにおける最近の大きな関心事は、ＩＩＩ族窒化物ベースの材料系が形成するものであり、それは、高い降伏電圧、広いバンドギャップ（ＧａＮは室温で３．３６ｅＶ）、大きな伝導帯オフセット、及び高い飽和電子ドリフト速度を含む材料特性の特色ある組み合わせのためである。ドープされた層及び活性層は通常は、シリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、及びサファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）のような異なる材料からできている基板上に形成される。ＳｉＣウェーハは、ＩＩＩ族窒化物に格子定数がより近いために、より高品質のＩＩＩ族窒化物薄膜が成長できるので、しばしば好んで用いられる。ＳｉＣは、また、非常に高い熱伝導度を持ち、それゆえにＳｉＣ上のＩＩＩ族窒化物デバイスの全出力パワーは、（サファイヤ又はＳｉ上に形成されたいくつかのデバイスとは異なり）ウェーハの熱抵抗によっては制限されることはない。また、半絶縁性のＳｉＣウェーハが入手容易であるので、デバイスの分離のための余裕があり、浮遊容量が小さく出来、このことは市販デバイスを作製可能とするものである。ＳｉＣ基板はノースカロライナ州ダーハムのクリー社から入手可能であり、その製造方法は技術文献や特許文献１乃至３に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤからの効率的な光取り出しは、高効率ＬＥＤの作製の主要関心事である。単一の出力面を持つ従来のＬＥＤでは、外部量子効率は、基板を通過するＬＥＤの発光領域からの光の全内部反射（ＴＩＲ）によって制限される。ＴＩＲはＬＥＤの半導体と周りの雰囲気との間の大きな屈折率差によって生じる。ＳｉＣ基板をもつＬＥＤは、エポキシ（約１．５）のような周りの材料の屈折率に比べてＳｉＣの高い屈折率（約２．７）ために光取り出し効率（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）は比較的低い。この差は、活性領域からの光線がＳｉＣ基板からエポキシへ透過して、最終的にＬＥＤパッケージから脱出する脱出円錐が小さいという結果になる。
【０００５】
ＴＩＲを低減して全体の光取り出し効率を改良するために色々な方法が開発されてきたが、最もよく用いられるものの１つは、表面織物状化である。表面織物状化とは、フォトンに脱出円錐を見出すべく複数回の機会を与える表面変形を備えることによって光の脱出確率を向上させる技術である。脱出円錐を発見できなかった光はＴＩＲを受け続け、織物状化表面で異なる角度で反射され、ついには脱出円錐を見出すようになる。表面織物状化の利点はいくつかの論文で議論されてきた。このことは以下に示す非特許文献１乃至４を参照されたい。
【０００６】
クリー・ライティング会社に譲渡された特許文献４は、第１と第２の拡散層の間に形成された電気的に相互接続したマイクロＬＥＤのアレイを含むＬＥＤ構造を開示している。拡散器の両端にバイアスを印加すると、マイクロＬＥＤが発光する。マイクロＬＥＤのそれぞれからの光は、短い距離だけを通って表面に到達し、これによってＴＩＲを低減している。
【０００７】
これもクリー・ライティング会社に譲渡された特許文献５は、アレイ状に形成した内部及び外部光学要素を用いることによってＬＥＤの光取り出しを促進するための構造を開示している。光学要素は半球やピラミッドのような多くの異なる形を有していて、ＬＥＤの色々な層の表面上に、又は内部に配置されてもよい。この要素は光が反射、屈折又は散乱するような表面を提供するものである。
【０００８】
【特許文献１】米国特許再発行第３４，８６１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９４６，５４７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２００，０２２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，４１０，９４２号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６５７，２３６号明細書
【非特許文献１】ウィンディッシュ（Ｗｉｎｄｉｓｃｈ）ら、「織物状化が促進する光透過が高効率、表面織物状化発光ダイオードへ与えるインパクト（Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  Ｔｅｘｔｕｒｅ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）」，アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．）、７９巻、１５号、２００１年１０月、Ｐｇｓ．２３１６−２３１７.
【非特許文献２】シュニツアー（Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒ）ら、「表面織物状化薄膜発光ダイオードからの３０％の外部量子効率（３０％  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｆｒｏｍ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ，Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）」、アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、６４巻、１６号、１９９３年１０月、Ｐｇｓ．２１７４−２１７６.
【非特許文献３】ウィンディッシュ（Ｗｉｎｄｉｓｃｈ）ら、「高効率表面織物状化発光ダイオードにおける光取り出し機構（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｉｎ  Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）」、アイイーイーイー・ジャーナル・オン・セレクテッド・トッピクス・イン・カンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）, ８巻、２号、２００２年３−４月、Ｐｇｓ．２４８−２５５．
【非特許文献４】シュトローベル（Ｓｔｒｅｕｂｅｌ）ら、「高輝度ＡｌＧａＮＩｎＰ発光ダイオード（Ｈｉｇｈ，  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ＡｌＧａＮＩｎＰ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ）」、 アイイーイーイー・ジャーナル・オン・セレクテッド・トッピクス・イン・カンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）, ８巻、号、２００２年３−４月．
【課題を解決するための手段】
【０００９】
簡潔に、及び一般的な用語を用いると、本発明は光取り出し効率の増大を可能とする領域を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）に関するものである。いくつかの側面の中の１つでは本発明は、材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間の活性層を含んだＬＥＤに関するものである。本ＬＥＤは、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層のなかの１つに隣接した透明材料の凹凸層をも含んでいる。
【００１０】
本発明は、また、材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間の活性層と、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層のなかの１つに隣接した透明な導電性材料の層とを含んだＬＥＤに関するものである。本ＬＥＤは、前記透明な導電性層に隣接した透明材料の凹凸層を更に含んでいる。
【００１１】
他の側面では、本発明は、材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間の活性層と、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層のなかの１つに隣接した金属性導電性材料の層とを含んだＬＥＤに関するものである。本ＬＥＤは、また、前記金属性材料の層に隣接した透明材料の凹凸層を含んでいる。
【００１２】
他のいくつかの側面では、本発明はＬＥＤを形成するための製造方法に関するものである。１つの製造方法は、材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間の活性層を含むＬＥＤの基本構造を成長するステップを含んでいる。本発明の製造方法は、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層のなかの１つに隣接した透明材料の層を成膜して、透明材料の層を凹凸化するステップを更に含んでいる。
【００１３】
ＬＥＤを形成する他の製造方法も、材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間の活性層を含むＬＥＤの基本構造を成長するステップを含んでいる。本発明の製造方法は、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層のなかの１つに隣接した透明な導電性材料の層を成膜して、前記透明な導電性材料の層に隣接して透明材料の層を成膜するステップをも含んでいる。本発明の製造方法は、透明材料の層を凹凸化するステップを更に含んでいる。
【００１４】
ＬＥＤを形成する他の製造方法も、材料のｐ型層と、材料のｎ型層と、前記ｐ型層と前記ｎ型層の間の活性層を含むＬＥＤの基本構造を成長するステップを含んでいる。本発明の製造方法は、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層のなかの１つに隣接した金属性材料の層を成膜して、金属性材料の層に隣接して透明材料の層を成膜するステップをも含んでいる。本発明の製造方法は、前記透明材料の層を凹凸化するステップを更に含んでいる。
【００１５】
本発明のこれらや、その他の側面及び利点は以下のＬＥＤに関する詳細な記述や、例示の方法で本発明の特徴を示す付属の図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、関連ＬＥＤ電極を有するＬＥＤ表面上に直接成膜された透明材料の凹凸層（ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ  ｌａｙｅｒ）を通すことによって、発光ダイオード（ＬＥＤ）の向上した光取り出し効率を供給するものである。透明材料の凹凸層は、この透明材料の層に隣接するＬＥＤ材料の屈折率に近いか、実質的に等しい屈折率を有する。屈折率が接近していることは、ＬＥＤから発する光の大部分がＬＥＤ材料を横断して、透明材料の凹凸層に入ることを保証するものである。
【００１７】
透明材料の層は、高い透過率を有する材料から形成することが出来、光を散乱して光取り出し効率を増加させるために凹凸化表面が形成可能な十分な厚さを有する。透明材料の層は電気的に導電性材料であってもよく、その場合にはＬＥＤ材料と関連するＬＥＤ電極との間の電気的な接続は透明な層を通して行われる。
【００１８】
本発明によるいくつかの実施例では、凹凸層は必ずしも導電性ではない高透過率材料から形成することが出来る。これらの場合、ＬＥＤ材料とその関連ＬＥＤ電極との間の電気的接続はＬＥＤ電極とＬＥＤ表面との間の直接接触によって実現するか、或は代わりに、透明材料の凹凸層とＬＥＤ表面との間に導電性材料の更なる層を供給することによって実現する。この、更なる層は、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）材料又は透明な金属性材料の層のような、透明な導電性材料の層であってよい。この導電性材料はＬＥＤ電極にとってオーミックな電流拡散用の電極として働くが、導電性材料の、この更なる層は一般に透明材料の凹凸層よりも透過率が低く、それゆえに凹凸層よりも厚さはかなり薄くなる。
【００１９】
図１は、透明材料の凹凸層を含んでいる光取り出し領域を有する、ｐ側が上のＬＥＤの断面図である。特に、図１を参照すると、ｐ型層１２と、ｎ型層１４と、ｐ型層とｎ型層との間に挟まれた活性層１６とを含む、ｐ側が上のＬＥＤ基本構造１０が示されている。凹凸化された光取り出し領域（ｒｏｕｇｈｅｎｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｇ  ｒｅｇｉｏｎ）１８が、高い光取り出し特性を有するＬＥＤを形成するためにＬＥＤ基本構造に付加されている。以下に記述するように凹凸化された光取り出し領域１８は、いくつかの形態の中の任意の１つを取ることが出来る。ｐ電極２０が光取り出し領域１８と関連していて、ｎ電極２２がｎ型材料の層と関連している。
【００２０】
ＬＥＤ基本構造は、ＩＩＩ族窒化物ベースの材料系のような色々な材料系から作製される。ＩＩＩ族窒化物とは、通常はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）である周期律表のＩＩＩ族元素と窒素との間で形成される半導体化合物をも示している。この用語は、またＡｌＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのような３元及び４元化合物を示している。好適なる実施形態では、ｐ型層の材料及びｎ型層の材料はＧａＮであり、活性層の材料はＩｎＧａＮである。他の実施形態では、ｐ型層及びｎ型層の材料はＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＧａＩｎＰであってもよい。
【００２１】
図２ａ乃至図２ｆは、光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００２２】
まず、図２ａを参照して、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの１つの実施形態は、基板３０上にｐ−ＧａＮ２４, ｎ−ＧａＮ２６及び活性層２８を成長するステップによって形成される。図２ａのように、ｎ−ＧａＮ２６は基板３０に隣接していて、活性層２８はｎ−ＧａＮ２６上にあり、ｐ−ＧａＮは活性層２８上にある。他の実施形態では、これらの層の順番は異なっていてもよく、基板３０に隣接してｐ−ＧａＮがあり、ｎ−ＧａＮ２６が最上層であり、活性層２８がこの２層の間にあるという順序でもよい。
【００２３】
基板３０は、サファイヤ、炭化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＧａＮのような多くの材料から作ることが出来る。多形３Ｃ，６Ｈ，及び１５Ｒなどの他の多形炭化珪素も用いることが出来るが、多形４Ｈ炭化珪素が適当な基板である。炭化珪素は、サファイヤよりもＩＩＩ族窒化物に結晶格子がより整合しているのでより高品質のＩＩＩ族窒化物薄膜を成長できる。炭化珪素は、また、非常に大きな熱伝導率を持つので、（サファイヤ上に形成されたいくつかのデバイスとは異なり）炭化珪素上のＩＩＩ族窒化物デバイスの全出力パワーは基板の熱散逸によって制限されることはない。また、炭化珪素基板が入手容易であるのでデバイスの分離のための余裕があり、浮遊容量が小さく出来、このことは市販デバイスを作製可能とするものである。ＳｉＣ基板はノースカロライナ州ダーハムのクリー社から入手可能であり、その製造方法は技術文献や特許文献１乃至３に記載されている。
【００２４】
本発明による１つの実施形態では、層２４，２６，２８は、基板３０上に有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）を用いて成長される。図２ｂに示すように、透明材料の透明層３２はｐ型層２４の表面上に直接成膜され、ＭＯＣＶＤによって成膜されるのが好適である。透明材料の透明層３２の成膜とＬＥＤ基本構造層２４，２６，２８の成長とを行うのに同じ技術を用いることの利益は、単一製造システムを用いることにより効率向上と経費削減をもたらすからである。透明材料の透明層３２を成膜するための他の方法はスパッタリング及び電子ビーム成膜法を含んでいる。
【００２５】
図２ｃを参照すると、透明材料の透明層３２の１部は、例えば、レーザや化学エッチングによって除去されて、この分野では公知の技術を用いて、ｐ−ＧａＮ層２４の露出した部分に隣接してｐ電極３４が形成される。図２ｄに示すように、透明材料の透明層３２は、次に、例えば、パターンを形成するためのフォトリソグラフィーと織物状構造を作るためのウェット又はドライの光電気化学エッチング（ＰＥＣ）との組み合わせを用いて凹凸化される。図２ｅ及び図２ｆを参照すると、例えば、公知のレーザ・リフト・オフ（ＬＬＯ）工程によってｎ型層２６から基板３０を分離して、ｎ型層２６上にｎ電極３６を形成することによって（図２ｅ）、又は基板３０上にｎ電極３６を形成することによって（図２ｆ）、ｎ電極３６がＬＥＤに付加される。前者の製造方法は、基板３０がＡｌＮ又はサファイヤのような絶縁性材料で形成されている場合に用いられる。後者の製造方法は、基板３０がＳｉＣ又はＧａＮのような導電性材料で形成されている場合に用いられる。ｐ電極の場合と同じく、ｎ電極もこの技術分野で公知の技術を用いて形成される。
【００２６】
この構成において、ＬＥＤの光取り出し領域１８（図１）は、透明材料の凹凸層３２を含んでいる。好適なる実施形態では、ｐ型層を通ってｐ型層と透明材料の層との間の接合を通過する光が接合を通って透明材料の中へ大きな反射をすることなしに通過するように、ｐ型材料の屈折率と近いか実質的に同等の屈折率を有する透明材料が選択される。例として、屈折率が接近しているとする定量的な尺度は±．３である。このように、例えば、ｐ型層の材料がＧａＮである場合は、屈折率がほぼ２．４５（ｎ≒２．４５）であり、透明材料は２．１５から２．７５の範囲の屈折率を有することになる。この範囲内の屈折率を有する利用可能な材料は、ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯ,ＮｉＯ及びインジウム錫酸化物 （ＩＴＯ）のような酸化物材料とＺｎＳ及びＣｄＳのような他の材料を含んでいる。
【００２７】
透明材料の透明層３２は、多くの色々な厚さを持つことができるが、典型的な厚さは１，０００から１５，０００オングストローム（Å）の範囲であり、好適な厚さはほぼ２，５００Åである。これくらいの厚さがあると光取り出しを促進するために十分な寸法の幾何学的特長を有する凹凸化された表面を形成することが出来る。このような幾何学的な特徴としては、例えば、ピラミッド、半球、又は六角錐を含むものであってよい。このような幾何学的特徴は材料と空気の界面での内部光反射を低減して光を外部へ散乱させる。
【００２８】
図３ａ乃至図３ｆは、光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００２９】
図３ａを参照すると、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの他の実施形態も、まずはじめに基板４６上にｐ−ＧａＮ４０，ｎ−ＧａＮ４２及び活性層４４の層を成長することによって形成される。ただし他の実施形態では層の順番で異なってもよく、基板は上述したような多くの異なる材料であってもよい。好適なる実施形態では、層４０，４２，４４は、基板４６上にＭＯＣＶＤを用いて成長される。図３ｂに示すように、透明な導電層４８がｐ型層４０の最上表面に直接成膜される。このときもＭＯＣＶＤを用いるのが好適である。透明な導電層４８を成膜する他の方法はスパッタリング及び電子ビーム成膜法を含んでいる。
【００３０】
図３ｃを参照すると、ｐ電極５０は透明な導電層４８に隣接して形成することが出来る。図３ｄに示すように、ｐ電極５０の周辺の透明な導電層４８は、そこで、例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化することが出来る。図３ｅ及び図３ｆに示すように、ＬＬＯ工程を用いてｎ型層４２から基板４６を分離して、ｎ型層４２上にｎ電極５２を形成することによって（図３ｅ）、又は、導電性基板４６の場合には、基板４６上にｎ電極５２を形成することによって（図３ｆ）、ｎ電極５２がＬＥＤに付加される。
【００３１】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１８（図１）は凹凸化された透明な導電層４８を含んでいる。上述した実施形態と同様に、透明な導電層４８は、ｐ型層４０の材料の屈折率に近いか実質的に同等の屈折率を有する材料で形成されるのが好適である。そのような透明な導電性材料の例は、Ｇａ２Ｏ３，ＩｎＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３及びＩＴＯのような透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）を含むが、これに限定されるものではない。透明な導電層４８はｐ型層及びｎ型層を通して電流のより均一な分布を実現でき、活性領域内の光の発生もより均一になる。
【００３２】
透明な導電層４８は多くの種々の厚さを有することができるが、典型的な厚さは１，０００から１５，０００オングストローム（Å）の範囲であり、好適な厚さはほぼ２，５００Åである。これくらいの厚さがあると光取り出しを促進するために十分な寸法の幾何学的特長を有する凹凸化された表面を形成することが出来るし、電流分布の目的でｐ型層４０に隣接して透明な導電性材料の層を残すことが出来る。
【００３３】
図４ａ乃至図４ｆは、光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００３４】
図４ａを参照すると、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの他の構成も、まずはじめに基板６６上にｐ−ＧａＮ６０，ｎ−ＧａＮ６２及び活性層６４を成長することによって形成される。ただし、異なる実施形態では層の順番で異なってもよく、基板は上述したような多くの異なる材料であってもよい。１つの実施形態では、層６０，６２，６４は、基板６６上にＭＯＣＶＤを用いて成長される。図４ｂに示すように、透明な導電層６８がｐ型層６０の最上表面に直接成膜される。透明材料の透明層７０が透明な導電層６８の最上表面上に直接成膜される。透明な導電層６８及び透明材料の透明層７０の成膜は、ＭＯＣＶＤを用いて行われるが好適である。層６８、７０を成膜する他の方法は、スパッタリング及び電子ビーム成膜法を含んでいる。
【００３５】
図４ｃを参照すると、例えば、レーザ又は化学的エッチングによって透明材料の透明層７０の１部を除去して、ｐ電極７２を透明な導電層６８の露出した部分に隣接して形成する。図４ｄに示すように、ｐ電極７２の周辺の透明材料の透明層７０は、つぎに例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化することが出来る。図４ｅ及び図４ｆに示すように、上述した構成と同じように、ｎ型層６２から基板６６を分離して、ｎ型層６２上にｎ電極７４を形成することによって（図４ｅ）、又は、導電性基板の場合には、基板６６上にｎ電極７４を形成することによって（図４ｆ）、ｎ電極７４がＬＥＤに付加される。
【００３６】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１８（図１）は、透明材料の透明層７０と透明な導電層６８とを含んでいる。透明な導電層６８はｐ型層及びｎ型層を通して電流のより均一な分布を実現でき、活性領域内の光の発生もより均一になる。一方、透明材料の凹凸層７０は、透明な導電層６８に比べてより高い透過率を有する材料の台を提供する。
【００３７】
透明な導電層６８及び透明材料の透明層７０の両方とも、ｐ型層の材料の屈折率に近いか実質的に同等の屈折率を持つ材料から形成することが出来る。上述と同じく、透明な導電性材料の例は、Ｇａ２Ｏ３，ＩｎＯ，ＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３及びＩＴＯを含んでいる。透明材料の透明層７０として可能な材料は、ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯ，ＮｉＯ及びＩＴＯのような酸化物材料、及びＺｎＳ及びＣｄＳのような他の材料を含んでいる。透明な導電層６８と透明材料の透明層７０とは、同じ材料から形成してもよいが、好適なる実施形態では、透明材料の透明層は、透明な導電層の材料よりも高い透過率を有する材料から形成される。
【００３８】
透明な導電層６８及び透明材料の透明層７０も種々の異なる厚さを有することが出来るが、両者に対して典型的な厚さの範囲は１，０００から１５，０００Åである。透明な導電層６８は、電流分配機能を達成するためには十分に厚く、一方、その透過率が低いことが光取り出し効率を劣化させることのないように十分に薄くなければならない。透明材料の透明層７０は、光取り出し効率を促進するために十分な寸法を有する幾何学的特徴を有する凹凸化した表面の形成を可能とするために、通常は透明な導電層６８よりも厚くなる。
【００３９】
図５ａ乃至図５ｆは、光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００４０】
図５ａを参照すると、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの他の構成も、まずはじめに、基板８６上にｐ−ＧａＮ８０，ｎ−ＧａＮ８２及び活性層８４を、図示したのと同じ順序で、又は他の順序で成長することによって形成される。基板は、上述したような多くの異なる材料で作ることが出来る。好適なる実施形態では、層８０，８２，８４は、基板８６上にＭＯＣＶＤを用いて成長できる。図５ｂに示すように、金属性薄膜（金属層）８８がｐ型層８０上に成膜される。金属性薄膜８８は、オーミックな電流拡散電極として働き、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｐｄ／Ａｕ，Ｐｔ／Ａｕ，Ｎｉ／Ａｕ，ＮｉＯ／Ａｕ又はその任意の合金のような半透明金属で形成されるのが好適である。金属性薄膜の成膜は、ＭＯＣＶＤ、又は例えば、スパッタリング及び電子ビーム成膜法を含む他の公知の方法を用いて行ってよい。
【００４１】
図５ｃを参照すると、ｐ電極９０が金属性薄膜８８に隣接して形成され、透明材料の透明層９２がｐ電極の周りに成膜される。透明材料の透明層９２は、ＭＯＣＶＤ又は他の公知の方法、例えば、スパッタリングと電子ビーム成膜法を用いて成膜されてよい。図５ｄに示すように、ｐ電極９０を取り囲む透明材料の透明層９２は、次に、例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化される。図５ｅ及び図５ｆに示すように、上述した構成と同じように、ＬＬＯ工程によってｎ−ＧａＮ層８２から基板８６を分離して、ｎ−ＧａＮ層８２上にｎ電極９４を形成することによって（図５ｅ）、又は、基板８６上にｎ電極９４を形成することによって（図５ｆ）、ｎ電極９４がＬＥＤに付加される。
【００４２】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１８（図１）は金属層８８と透明材料の凹凸層９２とを含んでいる。
【００４３】
上述した構成と同様に、透明材料の凹凸層９２は、ｐ型層の材料の屈折率に近いか実質的に同等の屈折率を有する材料から形成するのが好適である。透明材料の凹凸層９２として可能な材料は、ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯ，ＮｉＯ及びＩＴＯのような酸化物材料、及びＺｎＳ及びＣｄＳのような他の材料を含んでいる。
【００４４】
金属層８８と透明材料の透明層９２との相対的な厚さに関しては、金属性層８８の厚さは、一般に１０から１０００Åの範囲であり、一方、透明材料の透明層７０の厚さは、一般に１０００から１５，０００Åの範囲である。１つの実施形態では、金属層８８は約１００Å厚である。金属層８８は、通常は電流分配機能を果たすのに十分に厚く、一方、その半透明性が光取り出し効率を劣化させないように十分に薄い。金属層８８は、Ｐｄ，Ａｕ，及びＮｉＡｕを含むがこれに限定されるものではなく、多くの異なる材料から作ることが出来る。透明材料の透明層９２は、光取り出しを促進するために十分な寸法の幾何学的特徴を持つ凹凸化表面を形成できるように、金属性層８８よりも通常は厚くなる。
【００４５】
図６は、透明材料の凹凸層を含んでいる光取り出し領域を有する、ｎ側が上のＬＥＤの断面図である。
【００４６】
図６を参照すると、ｐ型層１０２と、ｎ型層１０４と、ｐ型層及びｎ型層の間に挟まれた活性層１０６とを含む、ｎ側が上のＬＥＤ構造１００が示されている。ＬＥＤ構造１００は、また、以下に説明するように、いくつかの形態の中の任意の１つを取ることが出来る、凹凸化された光取り出し領域１０８を含んでいる。ｎ電極１１０は光取り出し領域１０８に関連し、ｐ電極１１２はｐ型層と関連している。好適なる実施形態では、ｐ型層及びｎ型層はＧａＮであり、活性層はＩｎＧａＮである。他の実施形態では、ｐ型層及びｎ型層はＡｌＧａＮ，ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＧａＩｎＰである。
【００４７】
図７ａ乃至図７ｄは、図６のＬＥＤ基本構造の製造工程の各段階を示す断面図である。
【００４８】
図７ａを参照すると、ＬＥＤ基本構造が、上述した基板材料から作ることが出来る基板１２０上にｐ−ＧａＮ１１４，ｎーＧａＮ１１６及び活性層１１８を成長することによって形成される。好適なる実施形態では、層１１４，１１６，１１８は、いずれかの基板１２０上にＭＯＣＶＤを用いてされる。図７ｂに示すように、ｐ電極１２２はｐ型層１１４上に形成される。
【００４９】
図７ｃを参照すると、構造はひっくり返されてサブマウント１２４に接着される。サブマウント１２４は、例えば、Ａｕ被覆Ｓｉサブマウントのような種々の材料で作られた種々の構造を有している。図７ｃに示す基板１２０は、ｎ型層１１６から取り外して図７ｄに示すＬＥＤ基本構造１２６を残すことが出来る。基板１２０は、ＬＬＯ工程を含む多くの公知の工程を用いて除去できる。以下に説明するように、いくつかの凹凸化された光取り出し領域１１８のなかの任意の１つがＬＥＤ基本構造１２６に付加されて、高効率光取り出し特性を有するＬＥＤを形成することが出来る。
【００５０】
図８ａ乃至図８ｃは、光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００５１】
図８ａに示すように、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの１つの構成は、ＬＥＤ基本構造のｎ型層１１６の最上表面上に直接透明材料の層１３０を成膜することによって形成される。透明材料の透明層１３０は、ＭＯＣＶＤ、スパッタリング、及び電子ビーム成膜法を含むいくつかの方法の中の任意の１つを用いることによって成膜してよい。
【００５２】
図８ｂを参照すると、透明材料の透明層１３０の１部を、例えば、レーザ又は化学エッチングによって除去し、ｎ電極１３２をｎ型層１１６の露出した部分に隣接して形成する。図８ｃに示すように、透明材料の透明層１３０を、次に例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化する。
【００５３】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１０８（図６）は、透明材料の凹凸層１３０を含んでいる。この透明材料の凹凸層１３０は、図２ａ乃至図２ｆの構成に関して上述したものと同じ特性を有する。
【００５４】
図９ａ乃至図９ｃは、光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００５５】
図９ａに示すように、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの他の構成は、ＬＥＤ基本構造のｎ型層１１６の最上表面上に直接透明な導電層１４０を成膜することによって形成される。透明な導電層１４０は、ＭＯＣＶＤ、スパッタリング、及び電子ビーム成膜法を含むいくつかの方法の中の任意の１つを用いることによって成膜してよい。
【００５６】
図９ｂを参照すると、ｎ電極１４２を透明な導電層１４０に隣接して形成する。図９ｃに示すように、透明な導電層１４０を、次に例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化する。
【００５７】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１０８（図６）は、凹凸化された透明な導電層１４０を含んでいる。この凹凸化された透明な導電層１４０は、図３ａ乃至図３ｆの構成に関して上述したものと同じ特性を有する。
【００５８】
図１０ａ乃至図１０ｃは、光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製作工程の色々な段階を示す断面図である。
【００５９】
図１０ａに示すように、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの他の構成は、ＬＥＤ基本構造のｎ型層１１６の最上表面上に直接透明な導電層１５０を成膜することによって形成される。透明な導電層１５０上に直接透明材料の透明層１５２が成膜される。透明な導電層１５０及び透明材料の透明層１５２の成膜は、ＭＯＣＶＤによって行うのが好適である。層１５０，１５２を成膜することのできる他の方法はスパッタリング、及び電子ビーム成膜法を含んでいる。
【００６０】
図１０ｂを参照すると、透明材料の透明層１５２の１部を、例えば、レーザ又は化学エッチングによって除去し、ｎ電極１５４を透明な導電層１５０の露出した部分に隣接して形成する。図１０ｃに示すように、ｎ電極１５４を取り囲む透明材料の透明層１５２を、次に例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化する。
【００６１】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１０８は透明材料の凹凸層１５２及び透明な導電層１５０を含んでいる。この透明材料の凹凸層１５２及び透明な導電層１５０は、図４ａ乃至図４ｆの構成に関して上述したものと同じ特性を有する。
【００６２】
図１１ａ乃至図１１ｃは、光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【００６３】
図１１ａを参照すると、本発明による高効率光取り出しＬＥＤの他の構成は、ＬＥＤ基本構造のｎ型層１１６の上に直接金属性薄膜（金属層）１６０を成膜することによって形成される。この金属層１６０は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｐｄ／Ａｕ，Ｐｔ／Ａｕ，Ｎｉ／Ａｕ，ＮｉＯ／Ａｕ又はこれらの任意の合金のような半透明性金属で形成されるのが好適である。金属層１６０の成膜は、ＭＯＣＶＤ、又は例えば、スパッタリング、及び電子ビーム成膜法を含む他の方法を用いておこなってよい。
【００６４】
図１１ｂを参照すると、ｎ電極１６２が金属層１６０に隣接して形成され、透明材料の透明層１６４がｎ電極の周りに成膜される。透明材料の透明層１６４は、ＭＯＣＶＤ、又は例えば、スパッタリング、及び電子ビーム成膜法を含む他の方法を用いて成膜をおこなってよい。図１１ｃに示すようにｎ電極１６２を取り囲む透明材料の透明層１６４を、次に例えば、ＰＥＣエッチングを用いて凹凸化する。
【００６５】
この構成では、ＬＥＤの光取り出し領域１０８（図６）は金属層１６０と透明材料の凹凸層１６４とを含んでいる。この金属層１６０と透明材料の凹凸層１６４とは、図５ａ乃至図５ｆの構成に関して上述したものと同じ特性を有する。
【００６６】
本発明の特定の実施形態が例示され、記述されたが、本発明の精神と技術的範囲を逸脱することなしに種々の改良を行うことが出来る、ということはこれまでの記述から明白である。したがって、本発明は付属の請求項以外には制限されるものではないものと意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】透明材料の凹凸層を含んでいる光取り出し領域を有する、ｐ側が上のＬＥＤの断面図である。
【図２ａ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図２ｂ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図２ｃ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図２ｄ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図２ｅ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図２ｆ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図３ａ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図３ｂ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図３ｃ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図３ｄ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図３ｅ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図３ｆ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図４ａ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図４ｂ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図４ｃ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図４ｄ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図４ｅ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図４ｆ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図５ａ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図５ｂ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図５ｃ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図５ｄ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図５ｅ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図５ｆ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層とを含む、図１のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図６】透明材料の凹凸層を含んでいる光取り出し領域を有する、ｎ側が上のＬＥＤの断面図である。
【図７ａ】図６のＬＥＤ基本構造の製造工程の各段階を示す断面図である。
【図７ｂ】図６のＬＥＤ基本構造の製造工程の各段階を示す断面図である。
【図７ｃ】図６のＬＥＤ基本構造の製造工程の各段階を示す断面図である。
【図７ｄ】図６のＬＥＤ基本構造の製造工程の各段階を示す断面図である。
【図８ａ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図８ｂ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図８ｃ】光取り出し領域が透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図９ａ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図９ｂ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図９ｃ】光取り出し領域が透明な導電性材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１０ａ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１０ｂ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１０ｃ】光取り出し領域が透明な導電性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１１ａ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１１ｂ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１１ｃ】光取り出し領域が金属性材料の層と透明材料の凹凸層を含む、図６のＬＥＤの製造工程の各段階を示す断面図である。
【図１】
2009502043.tif 000003
【図２ａ】
2009502043.tif 000004
【図２ｂ】
2009502043.tif 000005
【図２ｃ】
2009502043.tif 000006
【図２ｄ】
2009502043.tif 000007
【図２ｅ】
2009502043.tif 000008
【図２ｆ】
2009502043.tif 000009
【図３ａ】
2009502043.tif 000010
【図３ｂ】
2009502043.tif 000011
【図３ｃ】
2009502043.tif 000012
【図３ｄ】
2009502043.tif 000013
【図３ｅ】
2009502043.tif 000014
【図３ｆ】
2009502043.tif 000015
【図４ａ】
2009502043.tif 000016
【図４ｂ】
2009502043.tif 000017
【図４ｃ】
2009502043.tif 000018
【図４ｄ】
2009502043.tif 000019
【図４ｅ】
2009502043.tif 000020
【図４ｆ】
2009502043.tif 000021
【図５ａ】
2009502043.tif 000022
【図５ｂ】
2009502043.tif 000023
【図５ｃ】
2009502043.tif 000024
【図５ｄ】
2009502043.tif 000025
【図５ｅ】
2009502043.tif 000026
【図５ｆ】
2009502043.tif 000027
【図６】
2009502043.tif 000028
【図７ａ】
2009502043.tif 000029
【図７ｂ】
2009502043.tif 000030
【図７ｃ】
2009502043.tif 000031
【図７ｄ】
2009502043.tif 000032
【図８ａ】
2009502043.tif 000033
【図８ｂ】
2009502043.tif 000034
【図８ｃ】
2009502043.tif 000035
【図９ａ】
2009502043.tif 000036
【図９ｂ】
2009502043.tif 000037
【図９ｃ】
2009502043.tif 000038
【図１０ａ】
2009502043.tif 000039
【図１０ｂ】
2009502043.tif 000040
【図１０ｃ】
2009502043.tif 000041
【図１１ａ】
2009502043.tif 000042
【図１１ｂ】
2009502043.tif 000043
【図１１ｃ】
2009502043.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月13日(2008.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のｐ型層と、
材料のｎ型層と、
前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層と、
発光ダイオードにおいて発生した光の実質的に全ての波長を透過させ、前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層とのいずれかに隣接した前記透明材料の凹凸層とを備え、
前記凹凸層が配置されている前記発光ダイオードの表面から前記活性層が電気的にアクセス可能であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記透明材料の凹凸層は、該透明材料の凹凸層に隣接した前記材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記透明材料は、該透明材料に隣接する前記材料の屈折率の±．３の範囲の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記透明材料は、ＺｎＯ，ＺｎＳ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＣｄＳ，ＴｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯおよび酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記透明材料は、透明な酸化物材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記透明な酸化物材料は、ＺｎＯ，ＭｇＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＰｂＯ，ＺｎＳｎＯ，ＮｉＯ及び酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記透明材料は、透明な導電性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記透明な導電性材料は、透明な導電性酸化物を含むことを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記透明な酸化物材料は、ＺｎＯ，Ｉｎ２Ｏ３及び酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
材料のｐ型層と、
材料のｎ型層と、
前記ｐ型層と前記ｎ型層の間にある活性層と、
前記材料のｐ型層と前記材料のｎ型層とのいずれかに隣接した透明な導電性材料の導電層と、
前記導電層に隣接した透明材料の凹凸層とを備え、
前記導電層と前記透明材料の凹凸層とは、発光ダイオードにおいて発生した光の実質的に全ての波長を透過させることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項１１】
前記透明材料は、前記透明な導電性材料よりもより透明であることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記透明な導電性材料は、透明な導電性酸化物を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記透明な導電性材料は、前記透明な導電層に隣接した前記ｐ型層又は前記ｎ型層の材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記導電層に隣接した前記透明材料は、前記透明な導電層に隣接した前記ｐ型層又は前記ｎ型層の材料の屈折率と実質的に等しい屈折率を有することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード。
【国際調査報告】
2009502043.tif 000045
2009502043.tif 000046
2009502043.tif 000047