(57)【要約】【課題】発光ダイオードを改良し、特に、高エネルギー、高周波数、可視スペクトルの短い波長の部分を発し、かつ、蛍光体と共に使用され、白色光を生成する発光ダイオードの改良をすること。【解決手段】発光ダイオードであって、透明な炭化珪素基板と、該炭化珪素基板上にＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触とを備えており、該炭化珪素基板は、該炭化珪素と該ＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースに対して斜角を付けられている、発光ダイオード。【選択図】図１
2011193032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードであって、
透明な炭化珪素基板と、
該炭化珪素基板上にＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、
該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と
を備えており、
該炭化珪素基板は、該炭化珪素と該ＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースに対して斜角を付けられている、発光ダイオード。
【請求項２】
前記炭化珪素基板は、該炭化珪素基板と前記ＩＩＩ族の窒化物の活性構造との間の前記インタフェースに対して、約４５度と約７５度との間の角度で斜角を付けられている、請求項１に記載のダイオード。
【請求項３】
前記透明な炭化珪素基板は、約５０ミクロンと約５００ミクロンとの間の厚さであり、１０％未満の吸収損失を特徴とする、請求項１に記載のダイオード。
【請求項４】
前記透明な炭化珪素基板は、５％未満の吸収損失を特徴とする、請求項３に記載のダイオード。
【請求項５】
前記基板は、炭化珪素の３Ｃ、２Ｈ、４Ｈ、６Ｈ、および１５Ｒのポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを有する単結晶である、請求項１に記載のダイオード。
【請求項６】
前記ＩＩＩ族の窒化物材料は、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウム、および窒化アルミニウムインジウムガリウムから成る群から選択される、請求項１に記載のダイオード。
【請求項７】
前記活性構造は、それぞれのＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層の間のｐ−ｎ接合部である、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記活性構造は、単一量子井戸、多重量子井戸、および超格子構造から成る群から選択される、請求項１に記載のダイオード。
【請求項９】
前記活性構造は、少なくとも１つの式ＩｎxＧａ1-xＮを有する窒化インジウムガリウムの発光層を含み、インジウムの原子分率Ｘは、約０．３以下である、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記炭化珪素基板は、少なくとも約０．１オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記炭化珪素基板は、少なくとも約０．２オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記炭化珪素基板は、少なくとも約０．３オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記活性構造は、ＩＩＩ族の窒化物材料のそれぞれのｐ型層およびｎ型層から形成され、
前記オーム接触は、金、金−スズ、亜鉛、金−亜鉛、金−ニッケル、白金、ニッケル、アルミニウム、ＩＴＯ、クロム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
工業規格の５ｍｍランプにおける２０ｍＡの駆動電流において、少なくとも３５ｍｗの放射束を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
図５の遠視野パターンを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
サイドローブ発光が順方向発光と等しい遠視野パターンを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
サイドローブ発光が順方向発光を上回る遠視野パターンを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
最大強度が最小強度の少なくとも２倍であり、かつ、最大強度と最小強度とが、互いから約６０度と約９０度との間にある遠視野パターンを示す、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
約０．３および約０．３のＣＩＥのｘおよびｙの色座標において、２０ミリアンペアの順方向動作電流において少なくとも２カンデラの出力を示す、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項２０】
光変換蛍光体をパッケージされた、請求項１に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項２１】
サイドルッカパッケージ内に光変換蛍光体をパッケージされた、請求項２０に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項２２】
前記蛍光体は、ＹＡＧを含む、請求項２０に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２３】
請求項１に記載の複数の発光ダイオードを備えている、ディスプレイ。
【請求項２４】
複数の赤色発光ダイオードと複数の緑色発光ダイオードとをさらに備えている、請求項２３に記載のディスプレイ。
【請求項２５】
複数の白色発光ダイオードをさらに備えている、請求項２３に記載のディスプレイ。
【請求項２６】
前記複数の発光ダイオードは、複数の液晶ディスプレイシャッタを背面照明する、請求項２３に記載のディスプレイ。
【請求項２７】
ＬＥＤランプであって、
リードフレームと、
該リードフレーム上の斜角を付けられた透明な炭化珪素基板と、
該リードフレームとは反対側の、該炭化珪素基板上の、ＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、
該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と、
該基板および該活性構造の上のポリマレンズと、
該活性構造によって発せられた光に応答し、かつ応答して様々な色の光を生成する、該ポリマレンズ内に分散された蛍光体と
を備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項２８】
前記活性構造は、可視スペクトルの青色部分において発光し、
前記蛍光体は、該青色放射を吸収し、かつ応答して黄色放射を発する、請求項２７に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２９】
前記蛍光体は、ＹＡＧを備えている、請求項２７に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３０】
複数の請求項２９に記載のＬＥＤランプを備えている、ディスプレイ。
【請求項３１】
発光ダイオードの指向性の出力を指定する方法であって、炭化珪素基板を、該基板とＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層との間のインタフェースに対して鋭角で斜角を付けることを包含する、方法。
【請求項３２】
前記ダイオードが、工業規格の５ｍｍランプにおける２０ミリアンペアの駆動電流において、少なくとも３５ｍＷの放射束を有する角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
サイドローブ発光が順方向発光と等しい遠視野パターンを生成する角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
サイドローブ発光が順方向発光を上回る遠視野パターンを生成する角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
最小強度の方向から６０度と９０度との間の方向に少なくとも２倍の強度を生成する角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
約０．３および約０．３のＣＩＥのｘおよびｙ色座標における２０ミリアンペアの順方向動作電流において、少なくとも２カンデラの出力を生成する角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
サイドルッカパッケージにおける約０．３および約０．３のＣＩＥｘおよびｙ色座標における２０ミリアンペアの順方向動作電流において、少なくとも２カンデラの出力を生成する角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
前記インタフェースに対して約４５度と約７５度との間の角度まで、前記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３９】
発光ダイオードであって、
約５０ミクロンと約５００ミクロンとの間の厚さであり、かつ、１０パーセント未満の吸収損失を特徴とする炭化珪素基板と、
該炭化珪素基板上の、ＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、
該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と、
該炭化珪素基板と該ＩＩＩ族の窒化物の活性構造との間のインタフェースに対して実質的に垂直な側壁を有する炭化珪素基板と
を備えている、発光ダイオード。
【請求項４０】
約０．３および約０．３のＣＩＥのｘおよびｙ色座標における２０ミリアンペアの順方向動作電流において、少なくとも２カンデラの出力を示す、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４１】
前記透明な炭化珪素基板は、５パーセント未満の吸収損失を特徴とする、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４２】
前記基板は、炭化珪素の３Ｃ、２Ｈ、４Ｈ、６Ｈ、および１５Ｒのポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを有する単結晶である、請求項３９に記載のダイオード。
【請求項４３】
前記ＩＩＩ族の窒化物材料は、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウム、および窒化アルミニウムインジウムガリウムから成る群から選択される、請求項３９に記載のダイオード。
【請求項４４】
前記活性構造は、少なくとも１つの式ＩｎxＧａ1-xＮを有する窒化インジウムガリウムの発光層を含み、インジウムの原子分率Ｘは、約０．３以下である、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４５】
前記炭化珪素基板は、少なくとも約０．１オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４６】
前記炭化珪素基板は、少なくとも約０．２オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４７】
前記炭化珪素基板は、少なくとも約０．３オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４８】
工業規格の５ｍｍランプにおける２０ｍＡの駆動電流において、少なくとも３５ｍｗの放射束を有する、請求項３９に記載の発光ダイオード。
【請求項４９】
光変換蛍光体をパッケージされた、請求項３９に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項５０】
複数の請求項３９に記載の発光ダイオードを備えているディスプレイ。
【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）の改良に関し、特に、高エネルギー、高周波数、可視スペクトルの短い波長の部分を発し、かつ、蛍光体と共に使用され、白色光を生成するＬＥＤの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、光子半導体デバイスの一種である。特に、ＬＥＤは、ｐ−ｎ接合部（または機能的に均等な構造）を横切って通る順方向電流に応答して光を発し、該ｐ−ｎ接合部は電子と正孔との間の再結合を生じる。充分に確立された量子の法則によると、再結合は、ばらばらな量のエネルギーを発し、エネルギーが光子として解放されたときには、光子の波長（従って周波数および色）は、ダイオードを形成する半導体材料の特徴である。
【０００３】
さらなる利点として、ＬＥＤはソリッドステートのデバイスであるので、ＬＥＤは、多数の他の半導体デバイスの望ましい特性、例えば、長い寿命、相対的に強固な物理的特性、高い信頼性、軽さ、および（多くの状況において）低コストなどを共有する。
【０００４】
非特許文献１と非特許文献２とは、ＬＥＤを含む様々な光子デバイスの良い説明を与える。非特許文献３は、全体的にそのトピックに向けられており、特に、第８章においてＩＩＩ族の窒化物のダイオードを扱う。
【０００５】
再結合から発生され得るエネルギーの最大量は、発光する材料の原子価と伝導帯との間のエネルギー差によって表されるので、ＬＥＤから発せられ得る波長の範囲は、かなりの程度、ＬＥＤが形成される材料によって決定される。言い方を変えると、再結合から利用可能な最大エネルギーは、半導体のバンドギャップによって定義され、より小さいエネルギーの転移は、例えば、半導体材料内で補償されたドーピングによって獲得され得る。しかしながら、光子のエネルギーは、等しいサイズのバンドギャップを超過し得ない。
【０００６】
従って、よりエネルギーの高い色、例えば、緑色、青色、紫色など（一部の場合においては紫外線の放出)を生成するために、ＬＥＤにおいて使用される半導体材料は、比較的に大きいバンドギャップを有さなければならない。結果として、炭化珪素（ＳｉＣ）およびＩＩＩ族の窒化物材料系などの材料は、このようなダイオードを生成する際に大きな関心となる。今度は、ＩＩＩ族の窒化物材料は、「直接的」エミッタ（エネルギーの全てが光子として発せられる）であるので、ＩＩＩ族の窒化物を基にしたダイオードが、青色光を生成するために、最も広範囲に使用され、かつ、市販されているＬＥＤである。それに比べて、炭化珪素などの間接的エミッタにおいては、エネルギーの一部は光子として発せられ、また一部が振動エネルギーとして発せられる。
【０００７】
半導体ダイオードから青色光を獲得することは、その光自体に関心を有するが、潜在的により大きな関心が、白色光を生成するために使用される青色光の能力に関して存在する。一部の場合において、青色発光ＬＥＤは、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ（または他のソース）と組み合わされ、白色光を生成し得る。より一般的な用途において、青色ＬＥＤは、蛍光体と組み合わされ、白色光を生成する。蛍光体は蛍光性の材料であり、通常、青色発光ＬＥＤの励起に応答して様々な周波数の光を発する鉱物である。黄色は、蛍光体に対する好適な応答性の色である。なぜならば、ＬＥＤからの青色光と、蛍光体によって発せられる黄色とが組み合わせられるときに、それらは、多くの用途に対して概ね満足な白色光の出力を与えるからである。
【０００８】
結果として、ＩＩＩ族の窒化物材料系と蛍光体とに基づいた多種多様な白色発光ダイオードが、商業用および実験用の用途に利用可能である。しかしながら、用途に従って、特定のダイオードは特定の不利な点を有する。
【０００９】
例えば、ＩＩＩ族の窒化物材料の大きな単結晶は、商業的には利用できないままであるので、ＩＩＩ族の窒化物を基にしたダイオードは、一般的には、別の材料の結晶基板上にＩＩＩ族の窒化物材料のｐ型エピタキシャル層とｎ型エピタキシャル層とのそれぞれを含む。炭化珪素基板とサファイアとが、このような基板に対する２つの最も一般的な材料である。
【００１０】
サファイアは、かなり透明であり、良好な機械的な強度を有するという利点を有する。しかしながら、サファイアは、比較的に乏しい熱伝導性、ＩＩＩ族の窒化物との比較的に不適切な格子整合性という不利な点を有する。サファイアはまた、伝導するようにドーピングされる能力が欠けており、従って、サファイアを基にしたデバイスは、一般的には、水平に配向されている。すなわち、両方のオーム接触（アノードおよびカソード）が同じ方向に面している。これは、一部の回路または構造にダイオードを組み込むことに不利であり得、活性エリアの任意の所与のサイズに対する物理的なフットプリントを増加させる傾向もある。
【００１１】
それと比較して、炭化珪素は、伝導するようにドーピングされ得、従って垂直に配向された多ダイオード、すなわち、ダイオードの対向する軸端部にそれぞれのオーム接触を有するダイオードにおける基板として使用され得る。炭化珪素はまた、優れた熱伝導性を有し、サファイアよりも非常に良好な、ＩＩＩ族の窒化物との格子整合性を提供する。
【００１２】
しかしながら、炭化珪素を伝導するようにドーピングすることは、透明度を低下させ、従ってＬＥＤの外部量子効率に不利に影響する。簡潔な背景として、注入されたキャリアに対する生成された格子の比率は、ダイオードの内部量子効率を表す。すなわち、注入されたキャリアのある割合が、光子を生成しない転移を発生させる。さらに、任意のＬＥＤにおいて、生成された光子のうちの一部が、ダイオードの材料または（存在する場合には）パッケージング材料（一般的には、ポリマ）によって、内部に吸収されるか、または内部反射される。
【００１３】
従って、用語「外部量子効率」、すなわちＥＱＥは、この文脈において、可視光としてダイオード（またはそのパッケージ）を出る光子の割合を指すように使用される。特に、外部量子効率は、電流の流れに対する発光強度の比率（例えば、デバイスからの光子／活性エリアに注入される電子）を記述する。光子は、半導体材料自体の中への吸収を通じて；金属、誘電体、またはダイオードが作られる他の材料内の吸収を通じて；光が反射率の差により半導体から空気まで通るときの反射損失を通じて；およびスネルの法則によって定義される臨界角度を上回る角度における光の全内部反射から失われ得る。
【００１４】
チップのＥＱＥを最大化するために、基板の吸収損失は最小化されるべきである。本明細書において使用される場合、活性領域によって発せられるが、次に基板に吸収され、従ってＥＱＥに寄与しない光子として、基板における吸収損失は定義される。完全に透明な基板に対して、このように定義されたような吸収損失は、０にまで減少される。本明細書において使用される場合、吸収損失が、１０％未満であり、さらに好適には、５％未満であるときに、基板は透明であると考えられる。
【００１５】
白色光を生成する目的のために蛍光体を組み込むダイオードは、多くの場合に、照明の目的を意図されているので、所与の駆動電流においてダイオードによって生成され得る光の量は、様々なダイオード構造の間の比較のための重要な要素となる。
【００１６】
ＬＥＤが蛍光体と組み合わせて使用されるときに、多数の特性が外部量子効率に影響し得る。例えば、蛍光体は、通常、ポリマのパッケージング材料の中に分散されるので、このような分散の量と幾何形状とを制御することは、発せられた光子に対する蛍光体の応答全体に（積極的または消極的に）影響し得、その結果、外部量子効率に影響し得る。
【００１７】
別の要素として、発光ダイオードは、他の光源と同様に、発光ダイオードが他の方向において生成する量の光よりも多くの量の光を特定の方向において生成する傾向にある。例えば、多くのダイオードは、接合部を形成するエピタキシャル層に対して直角（垂直）な方向において最大出力を生成する傾向にある。これは、一部の用途に対しては有用であり、かつ望ましくあり得るが、蛍光体がダイオードの光子と組み合わせて使用されて、白色光を生成するときには、あまり望ましくないことがあり得る。
【００１８】
ダイオードが接合部に対して垂直以外の所与の方向に出力を生成する角度が、充分に認識されかつ充分に理解された器具を使用して測定され得、これらの特性を表示することを図形で助ける遠視野パターンによって表され得る。
【００１９】
チップの出力を評価する１つの方法は、放射束と遠視野パターンとによる。放射束（Ｒｆ）は、多くの場合に、標準の２０ミリアンペア（ｍＡ）の駆動電流においてミリワット（ｍＷ）で表される。
【００２０】
遠視野パターンは、測定が行われた角度を比較したものとして、ダイオードから発せられた放射束の測定を表す。
【００２１】
本明細書において報告される測定の単位は、従来のものであり、充分に理解されている。従って、光束測定は、光度測定単位であり、ルーメンで測定される。対応するが、同一ではない放射測定は、ワットで測定される放射束である。効率は、本明細書において、ダイオードを横切る電流に基づいて、ワット当たりの光束として表され、本明細書においてはミリアンペアで最も頻繁に表される。
【００２２】
発光ダイオードとランプとに関するこれらの技術的要素および他の技術的要素の有益で短い要旨が、非特許文献４に述べられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】Ｓｚｅ、ＰＨＹＳＩＣＳ  ＯＦ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＤＥＶＩＣＥＳ（第２版、１９８１年）、第１２章〜第１４章
【非特許文献２】Ｓｚｅ、ＭＯＤＥＲＮ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＤＥＶＩＣＥ  ＰＨＹＳＩＣＳ（１９９８年）、第７章
【非特許文献３】Ｓｃｈｕｂｅｒｔ、ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥＳ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｐｒｅｓｓ、２００３年）
【非特許文献４】Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ，Ｉｎｃ．  Ｎｏｒｔｈ  Ｓｕｔｔｏｎ、Ｎｅｗ  Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ「Ｔｈｅ  Ｒａｄｉｏｍｅｔｒｙ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ」
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２４】
一局面において、本発明は、透明（そして潜在的に低導電率）な炭化珪素基板と、炭化珪素基板上にＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、ダイオードの上側におけるそれぞれのオーム接触とを含む発光ダイオードであり、炭化珪素基板の垂直な側面が、炭化珪素とＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースに対して直角にされている。
【００２５】
別の局面において、本発明は、透明（そして潜在的に低導電率）な炭化珪素基板と、炭化珪素基板上にＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、ダイオードの上側におけるそれぞれのオーム接触とを含む発光ダイオードであり、炭化珪素基板の垂直な側面が、炭化珪素とＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースに対して斜角を付けられている。
【００２６】
別の局面において、本発明は、ＬＥＤランプである。ランプは、リードフレームと、リードフレーム上の斜角を付けられた透明な炭化珪素基板と、リードフレームとは反対側の、炭化珪素基板上の、ＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と、基板および活性構造の上のポリマレンズとを含む。
【００２７】
別の局面において、本発明は、ＬＥＤランプである。ランプは、リードフレームと、リードフレーム上の斜角を付けられた透明な炭化珪素基板と、リードフレームとは反対側の、炭化珪素基板上の、ＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と、基板および活性構造の上のポリマレンズと、活性構造によって発せられた光に応答し、かつ応答して様々な色の光を生成する、ポリマレンズ内に分散された蛍光体とを含む。
【００２８】
本発明の上記の対象と他の対象および利点、ならびに同じ結果が達成される方法が、添付の図面と共に以下の詳細な記述に基づいてさらに明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、上部平面図の方向における、本発明に従ったダイオードの写真である。
【図２】図２は、側面立面図の方向における、本発明に従ったダイオードの第２の写真である。
【図３】図３は、本発明に従ったダイオードの概略的断面図である。
【図４】図４は、サファイアを基にした発光ダイオードの遠視野パターンである。
【図５】図５は、本発明に従った発光ダイオードの遠視野パターンである。
【図６】図６は、図４および図５に描かれた測定に対するＬＥＤチップの方向を例示する概略図である。
【図７】図７は、２つの異なるＬＥＤチップアーキテクチャの相対的な効率を比較した正規化された光抽出効率の図である。
【図８】図８は、本発明に従ったダイオードを組み込むＬＥＤランプの概略図である。
【図９】図９は、本発明に従ったダイオードを組み込むディスプレイの概略図である。
【図１０】図１０は、ＣＩＥ色度図の１つのバージョンの再生である。
【００３０】
本発明はさらに以下の手段を提供する。
【００３１】
（項目１）
発光ダイオードであって、
透明な炭化珪素基板と、
該炭化珪素基板上にＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、
該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と
を備えており、
該炭化珪素基板は、該炭化珪素と該ＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースに対して斜角を付けられている、発光ダイオード。
【００３２】
（項目２）
上記炭化珪素基板は、該炭化珪素基板と上記ＩＩＩ族の窒化物の活性構造との間の上記インタフェースに対して、約４５度と約７５度との間の角度で斜角を付けられている、項目１に記載のダイオード。
【００３３】
（項目３）
上記透明な炭化珪素基板は、約５０ミクロンと約５００ミクロンとの間の厚さであり、１０％未満の吸収損失を特徴とする、項目１に記載のダイオード。
【００３４】
（項目４）
上記透明な炭化珪素基板は、５％未満の吸収損失を特徴とする、項目３に記載のダイオード。
【００３５】
（項目５）
上記基板は、炭化珪素の３Ｃ、２Ｈ、４Ｈ、６Ｈ、および１５Ｒのポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを有する単結晶である、項目１に記載のダイオード。
【００３６】
（項目６）
上記ＩＩＩ族の窒化物材料は、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウム、および窒化アルミニウムインジウムガリウムから成る群から選択される、項目１に記載のダイオード。
【００３７】
（項目７）
上記活性構造は、それぞれのＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層の間のｐ−ｎ接合部である、項目１に記載の発光ダイオード。
【００３８】
（項目８）
上記活性構造は、単一量子井戸、多重量子井戸、および超格子構造から成る群から選択される、項目１に記載のダイオード。
【００３９】
（項目９）
上記活性構造は、少なくとも１つの式ＩｎxＧａ1-xＮを有する窒化インジウムガリウムの発光層を含み、インジウムの原子分率Ｘは、約０．３以下である、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４０】
（項目１０）
上記炭化珪素基板は、少なくとも約０．１オームセンチメートルの抵抗率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４１】
（項目１１）
上記炭化珪素基板は、少なくとも約０．２オームセンチメートルの抵抗率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４２】
（項目１２）
上記炭化珪素基板は、少なくとも約０．３オームセンチメートルの抵抗率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４３】
（項目１３）
上記活性構造は、ＩＩＩ族の窒化物材料のそれぞれのｐ型層およびｎ型層から形成され、
上記オーム接触は、金、金−スズ、亜鉛、金−亜鉛、金−ニッケル、白金、ニッケル、アルミニウム、ＩＴＯ、クロム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４４】
（項目１４）
工業規格の５ｍｍランプにおける２０ｍＡの駆動電流において、少なくとも３５ｍｗの放射束を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４５】
（項目１５）
図５の遠視野パターンを特徴とする、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４６】
（項目１６）
サイドローブ発光が順方向発光と等しい遠視野パターンを特徴とする、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４７】
（項目１７）
サイドローブ発光が順方向発光を上回る遠視野パターンを特徴とする、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４８】
（項目１８）
最大強度が最小強度の少なくとも２倍であり、かつ、最大強度と最小強度とが、互いから約６０度と約９０度との間にある遠視野パターンを示す、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４９】
（項目１９）
約０．３および約０．３のＣＩＥのｘおよびｙの色座標において、２０ミリアンペアの順方向動作電流において少なくとも２カンデラの出力を示す、項目１に記載の発光ダイオード。
【００５０】
（項目２０）
光変換蛍光体をパッケージされた、項目１に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【００５１】
（項目２１）
サイドルッカパッケージ内に光変換蛍光体をパッケージされた、項目２０に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【００５２】
（項目２２）
上記蛍光体は、ＹＡＧを含む、項目２０に記載のＬＥＤランプ。
【００５３】
（項目２３）
項目１に記載の複数の発光ダイオードを備えている、ディスプレイ。
【００５４】
（項目２４）
複数の赤色発光ダイオードと複数の緑色発光ダイオードとをさらに備えている、項目２３に記載のディスプレイ。
【００５５】
（項目２５）
複数の白色発光ダイオードをさらに備えている、項目２３に記載のディスプレイ。
【００５６】
（項目２６）
上記複数の発光ダイオードは、複数の液晶ディスプレイシャッタを背面照明する、項目２３に記載のディスプレイ。
【００５７】
（項目２７）
ＬＥＤランプであって、
リードフレームと、
該リードフレーム上の斜角を付けられた透明な炭化珪素基板と、
該リードフレームとは反対側の、該炭化珪素基板上の、ＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、
該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と、
該基板および該活性構造の上のポリマレンズと、
該活性構造によって発せられた光に応答し、かつ応答して様々な色の光を生成する、該ポリマレンズ内に分散された蛍光体と
を備えている、ＬＥＤランプ。
【００５８】
（項目２８）
上記活性構造は、可視スペクトルの青色部分において発光し、
上記蛍光体は、該青色放射を吸収し、かつ応答して黄色放射を発する、項目２７に記載のＬＥＤランプ。
【００５９】
（項目２９）
上記蛍光体は、ＹＡＧを備えている、項目２７に記載のＬＥＤランプ。
【００６０】
（項目３０）
複数の項目２９に記載のＬＥＤランプを備えている、ディスプレイ。
【００６１】
（項目３１）
発光ダイオードの指向性の出力を指定する方法であって、炭化珪素基板を、該基板とＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層との間のインタフェースに対して鋭角で斜角を付けることを包含する、方法。
【００６２】
（項目３２）
上記ダイオードが、工業規格の５ｍｍランプにおける２０ミリアンペアの駆動電流において、少なくとも３５ｍＷの放射束を有する角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６３】
（項目３３）
サイドローブ発光が順方向発光と等しい遠視野パターンを生成する角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６４】
（項目３４）
サイドローブ発光が順方向発光を上回る遠視野パターンを生成する角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６５】
（項目３５）
最小強度の方向から６０度と９０度との間の方向に少なくとも２倍の強度を生成する角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６６】
（項目３６）
約０．３および約０．３のＣＩＥのｘおよびｙ色座標における２０ミリアンペアの順方向動作電流において、少なくとも２カンデラの出力を生成する角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６７】
（項目３７）
サイドルッカパッケージにおける約０．３および約０．３のＣＩＥｘおよびｙ色座標における２０ミリアンペアの順方向動作電流において、少なくとも２カンデラの出力を生成する角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６８】
（項目３８）
上記インタフェースに対して約４５度と約７５度との間の角度まで、上記炭化珪素基板に斜角を付けることを包含する、項目３１に記載の方法。
【００６９】
（項目３９）
発光ダイオードであって、
約５０ミクロンと約５００ミクロンとの間の厚さであり、かつ、１０パーセント未満の吸収損失を特徴とする炭化珪素基板と、
該炭化珪素基板上の、ＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、
該ダイオードの上側のそれぞれのオーム接触と、
該炭化珪素基板と該ＩＩＩ族の窒化物の活性構造との間のインタフェースに対して実質的に垂直な側壁を有する炭化珪素基板と
を備えている、発光ダイオード。
【００７０】
（項目４０）
約０．３および約０．３のＣＩＥのｘおよびｙ色座標における２０ミリアンペアの順方向動作電流において、少なくとも２カンデラの出力を示す、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７１】
（項目４１）
上記透明な炭化珪素基板は、５パーセント未満の吸収損失を特徴とする、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７２】
（項目４２）
上記基板は、炭化珪素の３Ｃ、２Ｈ、４Ｈ、６Ｈ、および１５Ｒのポリタイプから成る群から選択されるポリタイプを有する単結晶である、項目３９に記載のダイオード。
【００７３】
（項目４３）
上記ＩＩＩ族の窒化物材料は、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウム、および窒化アルミニウムインジウムガリウムから成る群から選択される、項目３９に記載のダイオード。
【００７４】
（項目４４）
上記活性構造は、少なくとも１つの式ＩｎxＧａ1-xＮを有する窒化インジウムガリウムの発光層を含み、インジウムの原子分率Ｘは、約０．３以下である、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７５】
（項目４５）
上記炭化珪素基板は、少なくとも約０．１オームセンチメートルの抵抗率を有する、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７６】
（項目４６）
上記炭化珪素基板は、少なくとも約０．２オームセンチメートルの抵抗率を有する、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７７】
（項目４７）
上記炭化珪素基板は、少なくとも約０．３オームセンチメートルの抵抗率を有する、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７８】
（項目４８）
工業規格の５ｍｍランプにおける２０ｍＡの駆動電流において、少なくとも３５ｍｗの放射束を有する、項目３９に記載の発光ダイオード。
【００７９】
（項目４９）
光変換蛍光体をパッケージされた、項目３９に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【００８０】
（項目５０）
複数の項目３９に記載の発光ダイオードを備えているディスプレイ。
【００８１】
（摘要）
透明（そして潜在的に低導電率）な炭化珪素基板と、炭化珪素基板上にＩＩＩ族の窒化物材料系から形成される活性構造と、ダイオードの上側におけるそれぞれのオーム接触とを含む発光ダイオードが開示される。炭化珪素基板は、炭化珪素とＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースに対して斜角を付けられている。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
図１は、概して１０で示されている、本発明に従ったダイオードの上部平面図の写真である。図１は、ダイオード１１の上部面を例示しており、該ダイオード１１は、一般的に、ＩＩＩ族の窒化物のうちの１つで形成されている。多数の充分に確立されかつ充分に理解された理由のために、ｐ−ｎ接合部を形成し、ＩＩＩ族の窒化物材料の再結合（従って光子）を生成するために、エピタキシャル層が使用される。これらの材料は、一般的には、窒化ガリウム（ＧａＮ）と、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）と、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）と、一部の場合において窒化インジウムアルミニウムガリウム（ＩｎＡｌＧａＮ）を含む。
【００８３】
ＩＩＩ族の窒化物材料系は、概して、ダイオードの関係において充分に理解されている。特に、窒化インジウムガリウムは、ダイオードの活性構造の中の層のうちの１つ以上に対する好適な材料であり得る。なぜならば、発せられた光子の波長が、結晶内のインジウムの原子分率によって、ある程度制御され得るからである。しかしながら、この調整能力は限定的なものである。なぜならば、結晶内のインジウムの量を増加させることは、その化学的安定性を減少させる傾向にあるからである。
【００８４】
材料系に対する他の考慮は、結晶の安定性および格子整合、ならびにランプまたは一部の他の最終用途の中へのダイオードの製作の間の、高温の工程を含む様々な工程に耐える能力を含む。これらの考慮も当該分野においては充分に理解されており、本明細書においては詳細に記述しない。
【００８５】
図１はまた、それぞれのオーム接触１２およびオーム接触１３を例示する。本発明において、これらのオーム接触の両方がダイオードから同じ方向に面している（従って、時には「上側接触」または「側方接触」と呼ばれる）。デバイスの同じ側に接触を配置することが、電流経路からヘテロインタフェース（ｈｅｔｅｒｏｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（例えば、ＳｉＣとＧａＮのインタフェース）を取り除くことによって、結果生じるデバイスの順方向電圧を減少させ得る。このより低い電圧は、一部のＬＥＤの用途に対して有利であり得る。しかしながら、それぞれの接触が、ダイオードの異なる部分（詳細には、それぞれｎ型の部分およびｐ型の部分）にそれぞれ触れるので、接触１２および接触１３は、互いからわずかに垂直方向にずらされ得る（図３）。例示的な実施形態において、オーム接触は、金、金−スズ、亜鉛、金−亜鉛、金−ニッケル、白金、ニッケル、アルミニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、クロム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される。
【００８６】
ＩＩＩ族の窒化物層に接触１２および接触１３の両方を配置することによって、本発明は、他の場合には、垂直に向けられたダイオードにおいて、炭化珪素とＩＩＩ族の窒化物との間のインタフェースを横切ることを必要とされる順方向電圧（Ｖf）を減少させ得る。
【００８７】
図２は、ダイオード１０の側面正面の写真である。図２の分解能はエピタキシャル層の間を区別しておらず、従って、活性部分は、ひとまとめにされた矢印１５によって示されている。同様に、図２は接触１２と接触１３とを明確には例示していない。
【００８８】
図３は、図２と概ね同じ方向に向けられた概略的断面図である。従って、図３は、斜角をつけられた炭化珪素基板１４と、活性領域１５と、オーム接触１２およびオーム接触１３とを含む。
【００８９】
炭化珪素基板１４は実質的に透明である。本明細書において使用される場合、関連の吸収損失が１０％未満、さらに好適には、５％を未満のときに、基板は透明であると考えられる。透明性を制御するために、ドーピングは、半絶縁または絶縁であると考えられる量に減少される（またはドーパントは導入されさえしない）。半絶縁および絶縁という用語は、正確な数というよりも定性的に使用される傾向にあるが、概して、半絶縁炭化珪素の結晶、基板、またはエピタキシャル層は、７Ｅ１７ｃｍ-3以上の総キャリア（ｎｅｔ  ｃａｒｒｉｅｒ）のドーピングを有し、少なくとも約０．１０オームセンチメートル（Ｏ−ｃｍ）の抵抗率を示す。例示的な実施形態において、炭化珪素基板は、少なくとも０．１５Ｏ−ｃｍ、もしくは０．２Ｏ−ｃｍ、または０．３Ｏ−ｃｍもの抵抗率を有する。
【００９０】
これらの特性を有する結晶を含む炭化珪素の結晶の生成が、例えば、第Ｒｅ３４，８６１号およびその特許第４，８６６，００５号に述べられている。半絶縁特性を有するＳｉＣ結晶の生成は、第６，２１８，６８０号、第６，４０３，９８２号、第６，３９６，０８０号、および第６，６３９，２４７号に述べられている。これらのそれぞれの内容もまた、その全体が本明細書において参考として援用される。
【００９１】
斜角をつけられた基板の角度は、図３において、シータ（Θ）という文字によって示されており、内部反射を最小化し、それによって、充分に理解されているスネルの法則の原理に従って外部量子効率を最大化するように選択される。従って、炭化珪素基板とＩＩＩ族の窒化物の活性構造との間のインタフェースに対して測定される場合に、角度Θは、０度より大きく、９０度未満であるが、約４５度から７５度の間の角度が、この目的のためには最も好ましい。斜角を付けられた縁は、エッチングか、鋸切断か、レーザ切断か、またはダイオードの残りの構造または機能を干渉しないその他任意の従来の技術によって製作され得る。
【００９２】
図３はまた、ＩＩＩ族の窒化物材料のエピタキシャル層１６およびエピタキシャル層１７のそれぞれを例示する。２つの層は、ｐ−ｎ接合の基本的な構造と一致するように例示されているが、さらなる層が含まれ得るということが理解される。例えば、より高い導電率のｐ型層が含まれ、ｐ型層に対するオーム接触の能力を高め得るか、またはさらなる層が、単一量子井戸もしくは多重量子井戸または超格子構造などの機能的な目的のために含まれ得る。これらもまた充分に理解されており、本発明を理解するために詳細に記述される必要はない。図１に例示されているように、オーム接触１２は、ｎ型層１７にされている一方で、オーム接触１３はｐ型層１６にされている。図３に概略的に例示され、かつ、図１からさらに明らかであるように、オーム接触１３は、電流拡散部分２０および電流拡散部分２１を含み、ｐ型層におけるオーム接触１３の能力を高める。
【００９３】
透明な炭化珪素基板１４を組み込むことによって、本発明は、光の抽出の目的に理想的である基板を提供し、本発明はまた、炭化珪素のヒートシンクの利点（例えば、サファイアと比較して）と、基板とエピタキシャル層との間のより良好な結晶適合特性（やはり一般的にサファイアと比較して）とを提供する。
【００９４】
おそらくより重要なことに、結果としてのデバイスは、「高輝度」として分類され得るが、他の高輝度のダイオードよりも非常に容易に製作され得る。用語「高輝度」は、本質的に定性的なものであるが、該用語は、非公式ではあるが、日光または充分に照明された屋内の環境などの明るい周囲の光の条件の下で有益に見ることができるダイオードを指す。より公式には、本明細書に記述されるもののようなＬＥＤに対する「高輝度」は、概して、２０ｍＡ駆動電流において少なくとも３０ｍｗの放射束、好適には、２０ｍＡの駆動電流において３５ｍｗを上回る放射束を有するＬＥＤを指す。
【００９５】
背景技術において記述されたように、垂直に向けられたダイオードは、特定の利点を有するが、製造の間、垂直に向けられたダイオードは、比較的に困難作業である前から後ろへのアラインメントにおける特定の精度を必要とする。それに比べて、（多数の他のタイプのＬＥＤと同様に、一般的には、概ね円形のウェハ上に多数形成される）本発明に従ったダイオードは、ウェハの両面というよりもウェハの片面に製作部品の全てを有する。結果として、本発明のダイオードは、同様な輝度特性を有する垂直ダイオードよりも容易に製作され得る。
【００９６】
別の利点として、相対的に高い輝度が、ミラー技術を全く使用することなく獲得され得る。
【００９７】
図４および図５は、積分球において測定された発光ダイオードの遠視野のパターンを表す（Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ、上記の１１ページ）。図４は、従来の幾何形状（すなわち立体の長方形）を有するサファイア基板におけるＩＩＩ族の窒化物の発光ダイオードの遠視野のパターンを表す。
【００９８】
図５は、２つの上側接触を有する、本発明に従った斜角の付いたチップの遠視野のパターンを表す。
【００９９】
図４および図５におけるパターンはそれぞれ、同様な４組の線を含む。これらの線は、毎回、前の（または他の）測定に対して９０度チップを回転して各それぞれのチップを４回スキャンすることによって獲得され得る。これは図６に概略的に表されている。
【０１００】
より従来的なサファイアを基にしたチップにおいて（図４）、遠視野のパターンは、比較的に似た量の放射束が、全方向に発せられるということを示す。このチップにおいて、遠視野のパターンは、主に、ｐ型の接触材料の透明度とチップの寸法とによって決定される。しかしながら、これらのパラメータにおける遠視野の依存は比較的に弱く、その結果、サファイアを基にしたチップからの遠視野のパターンは、図４に示されたものにやや固定されている。当然、この遠視野のパターンは、特定の用途に対しては許容可能であり得る。
【０１０１】
ＳｉＣを基にしたべベルカット（ｂｅｖｅｌ  ｃｕｔ）チップにおいて（図５）、遠視野のパターンは、前のパラグラフに記述されたパラメータだけでなく、斜面の長さおよび角度によっても決定される。斜面は、チップがチップの上部に対してチップの側方から比較的わずかな光を発することをもたらすようにカスタマイズされ得る。これは特定の用途においては有利であり得る。斜面は、例えば、長方形を基にしたチップの短い寸法から発せられる光と比較した場合、長方形を基にしたチップの長い寸法から発せられる光よりも多くの光を優先的に発するようにさらに最適化され得る。このＳｉＣを基にしたチップの特徴が、図５に例示されている。この場合、ダイオードから垂直に（チャートにおいては０度）というよりも、ダイオードの側面（チャートにおいてはそれぞれが９０度の方向に向けられている）からの非常により多くの光の抽出によって、チップの能力は強調される。この非常に余分な比例した量の、ダイオードの側面から発せられる光が、特に蛍光体と結合されたときに、青い光を白い光に変換する際の好ましい増加と、完全にパッケージされたＬＥＤの外部出力における対応する増加とを提供し得る。さらに、「調節可能」な遠視野特性が、ＬＥＤチップからの未処理の出力を犠牲にすることなく達成され得る。
【０１０２】
本明細書において使用される場合、図４および図５における−９０°または９０°に向かう遠視野の発光は、サイドローブの発光と呼ばれる。対応するように、０°に向かう発光は、順方向の発光と呼ばれる。
【０１０３】
ＬＥＤに対する長所の一般的な性能指数は、一定の入力電流において生成される放射束であり、２０ｍＡがＬＥＤに対する工業規格である。一定の駆動電流に対して、放射束は、主に、１）エピタキシャル層の内部量子効率（ＩＱＥ）と、２）チップアーキテクチャと、３）パッケージング方法とによって決定される。青色ＬＥＤが、特にパッケージングプロセスにおける適切な蛍光体の組み込みを介した白色光の生成に対して、より広範囲に適合されると、必要とされる放射束は同様に増加する。さらに、より高いチップの能力を達成するために、エピタキシャル層の成長、チップアーキテクチャ、およびパッケージング方法は、相応してより複雑になり、かつ、労力を要するものになる。チップアーキテクチャに関して、この複雑さは、チップ設計におけるミラーおよびテクスチャリングの組み込みを含む。テクスチャリングおよびミラーなどの追加の光抽出要素の組み込みは、製造プロセスに費用を追加するので、できる限り単純な製造プロセスを維持することが有利である。本明細書に記述されるチップは、費用を追加する光抽出要素を含むことなく、所望の高い出力を達成する。
【０１０４】
図７において、２つの異なるチップアーキテクチャの光抽出効率が比較されており、この好ましい特性を例示する。この図に対して、光抽出技術の相対的な効率が直接的に比較され得るように、エピタキシャル層のＩＱＥとパッケージング方法とが一定にされている。この場合、ＳｉＣ上の透明なベベルカットチップの光抽出効率は、光抽出向上要素としてミラーを使用する同様なサイズのチップの光抽出効率と比較される。図に見られ得るように、任意の単位で描かれている光抽出効率は、２つの異なるチップの幾何形状に対してほぼ同じである。透明なチップに対するチップアーキテクチャが、ミラーなどの複雑な光抽出要素を含まないので、これはとくに顕著である。
【０１０５】
しかしながら、図７は、ダイオードの性能または目的に対して「より良好またはより悪い」としてダイオードを定量化することを意図されていないが、本発明に従ったチップは、他の高性能なチップに対して製造を単純化しながら、同様な光抽出効率を与え得るということを示すということが理解されるべきである。さらに、本発明に従ったチップは、前のバージョンを改良するように蛍光体を用いて出力を制御する機会を提供しながら、上記を行う。
【０１０６】
さらにわずかに異なる関係で述べられているように、図７は、本発明に従ったダイオードは、関連するが似てはいないより複雑なダイオードと比較して、同様なまたは改善された光抽出能力を提供することを示す。さらに、本発明に従ったダイオードに関連する遠視野パターンは、厚さ、活性エリア、および幾何形状、ならびに形状を含む適切なチップ設計を介して調節可能である。
【０１０７】
図８は、全体が２４で示されているＬＥＤランプに関してダイオード１０を例示する。図８は概略的なものであり、スケールを合わせては描かれておらず、特に、ダイオード１０のサイズは、ランプ２４全体と比較して誇張されているということが理解される。
【０１０８】
（図３と同じ参照番号を有する）図３を参照したダイオードに記述された要素に加えて、ランプ２４は、一般的にはポリマで形成されているレンズ２５を含む。ダイオード１０によって発せられた波長によって、レンズ２５のポリマは、発せられた光に対して比較的に不活性であるように選択されるべきである。特定のポリシロキサンを基にした樹脂（多くの場合に「シリコーン」樹脂と呼ばれる）が、レンズに適切である。なぜならば、該樹脂は、一部の他のポリマと比較して、ほとんど光化学的劣化に影響されないからである。概して、本明細書において使用される場合、ポリシロキサンという用語は、（一般的には有機側鎖基を有する）−（−Ｓｉ−Ｏ−）n−のバックボーンに構成された任意のポリマを指す。
【０１０９】
ランプ２４はまた、点を打たれた楕円２６として例示された蛍光体を含む。これは、概略的な表示であり、蛍光体２６の特定の位置は、多くの目的のために調整され得るか、または一部の場合にはレンズ２５全体に均一に分散され得るということがやはり理解され得る。一般的かつ広く入手可能な黄色変換蛍光体（ｙｅｌｌｏｗ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ）は、ＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）で形成されており、上に記述されたシリコーンベースの樹脂を使用するときには、約６ミクロンの平均粒子サイズ（粒子を横切る最大寸法）が適切である。他の蛍光体が、過度の実験を行うことなく、当業者によって選択され得る。
【０１１０】
ランプ２４は、概略的に２７で示された、適切な外部リード３０および外部リード３１を有するリードフレームを含む。オーム接触１２は、ワイヤ３２によって外部リード３１に接続されており、相応して、オーム接触１３は、対応するワイヤ３３によって外部リード３０に接続されている。やはり、これらは概略的に示されており、これらの要素は、オーム接触１２とオーム接触１３との間、ワイヤ３２とワイヤ３３との間、またはそれぞれの外部リード３０と外部リード３１との間のあらゆる短絡を回避するように配置されているということが理解される。
【０１１１】
図９は、ダイオード１０またはランプ２４がまたディスプレイに組み込まれ得るということを概略的に例示する。ディスプレイは、概して、充分に理解されており、本発明の利点を当業者に伝えるために、本明細書において記述される必要はない。一部の場合において、本発明に従ったダイオード１０またはランプ２４は、複数の赤色発光ダイオードおよび緑色発光ダイオードそれぞれと共にディスプレイに含まれ、赤色、緑色、および青色の発光に基づいたフルカラーのディスプレイを形成し得る。
【０１１２】
他の文脈において、本発明に従った蛍光体を組み込むランプ２４が使用され、別のタイプのディスプレイに対するバックライトとして白色光を発生させ得る。１つの一般的なタイプのディスプレイは、液晶シャッタ３４を使用して、発光ダイオードによって作成された白色バックライティングから適切なスクリーン３５に色を生成する。
【０１１３】
図１０は、色温度線と共に、波長（ナノメートル）とＣＩＥのｘおよびｙ色座標とで表されたＣＩＥ色度図の１つの再生である。この特定の図は、２００７年４月にアクセスされた、Ｅｃｈｏ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ、ＣＩＥ−１９３１  Ｓｙｓｔｅｍ；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｌｏｒｓｙｓｔｅｍ．ｃｏｍ／ｐｒｏｊｅｋｔｅ／ｅｎｇｌ／３７ｃｉｅｅ．ｈｔｍから取られた。しかしながら、ＣＩＥ色度図は、多数のソースから広く入手可能であり、当業者によって充分に理解されている。更なる背景の説明は、上記のＳｃｈｕｂｅｒｔ、セクション１１．４からセクション１１．８で入手可能である。発光ダイオードの特質は、発光ダイオードの色の出力がチャートの位置として表されるようなものである。本発明に従った白色発光ダイオードは、例えば、「Ｓｉｄｅ−Ｖｉｅｗ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｗｈｉｔｅ  ＬＥＤ」に対する２００６年４月２４日出願の、同一人に譲渡され、かつ、同時係属出願第６０／７４５，４７８号の比較的に非効率的な「サイドルッカ」または「サイドエミッティング」パッケージを含む様々な適切なＬＥＤパッケージに組み込まれ得、該出願の内容は、その全体が本明細書において参考として援用される。このパッケージにおいて、光変換は、パッケージの内側におけるかなりの数の光の反射を伴い、チップから発せられる光子は、パッケージから出る前に、１回以上、チップに反射し得るか、またはチップを通過し得る。本発明に従った白色ＬＥＤは、１)発せられた光子が、より吸収する基板を有するチップを組み込む同様なパッケージにあるよりも、チップによって再吸収されにくい、および２）遠視野が、適切なチップ設計と形状とを介して調節され、白色変換効率およびパッケージからの光抽出を高め得るという２つの理由により、このタイプのパッケージに特に適している。適切な蛍光体と組み合わせて、本明細書において記述されたもののようなダイオードを使用することによって、工業規格でパッケージされた、遠視野パターンを有する０．６ｍｍのサイドルッカパッケージにおいて、（０．３，０．３）付近のＣＩＥ色座標における２０ｍＡの順方向動作電流において２．０カンデラ（ｃｄ）を上回る光強度が、達成される。これはまた、約７０００度の色温度に対応する。この場合、工業規格の遠視野は、１１０度を上回る最大強度の半分において全幅を有する遠視野として記述され得る。より高いＣＩＥ座標、より狭い遠視野、およびより幅が広い（例えば、０．８ｍｍ）パッケージに対する光強度は、相応してより高くなる。
【０１１４】
図面および明細書において、本発明の好適な実施形態が述べられ、特定の用語が利用されてきたが、それらの用語は、概略的かつ記述的な意味でのみ使用されており、限定の目的で使用されていない。本発明の範囲は特許請求の範囲において定義される。
【符号の説明】
【０１１５】
１１  ダイオード
１２、１３  オーム接触
１４  炭化珪素基板
１５  活性領域
１６  ＩＩＩ族の窒化物材料のエピタキシャル層、ｐ型層
１７  エピタキシャル層、ｎ型層
２０、２１  電流拡散部分
【図３】
2011193032.tif 000003
【図４】
2011193032.tif 000004
【図５】
2011193032.tif 000005
【図６】
2011193032.tif 000006
【図７】
2011193032.tif 000007
【図８】
2011193032.tif 000008
【図９】
2011193032.tif 000009
【図１０】
2011193032.tif 000010
【図１】
2011193032.tif 000011
【図２】
2011193032.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【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】
発光ダイオードであって、
透明な基板と、
該基板上の半導体活性構造と、
該ダイオードの第１の側のそれぞれのオーム接触と
を備えており、
該基板は、該基板と該半導体活性構造との間のインタフェースに対して斜角を付けられている、発光ダイオード。
【請求項２】
前記基板は、該基板と前記半導体活性構造との間の前記インタフェースに対して、４５度と７５度との間の角度で斜角を付けられている、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記基板は、５０ミクロンと５００ミクロンとの間の厚さであり、１０％未満の吸収損失を特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記活性構造は、単一量子井戸、多重量子井戸、および超格子構造から成る群から選択される、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記基板は、少なくとも０．１オームセンチメートルの抵抗率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
工業規格の５ｍｍランプにおける２０ｍＡの駆動電流において、少なくとも３５ｍｗの放射束を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
サイドローブ発光が順方向発光と等しい遠視野パターンを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
サイドローブ発光が順方向発光を上回る遠視野パターンを特徴とする、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
最大強度が最小強度の少なくとも２倍であり、かつ、最大強度と最小強度とが、互いから６０度と９０度との間にある遠視野パターンを示す、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
０．３および０．３のＣＩＥのｘおよびｙの色座標において、２０ミリアンペアの順方向動作電流において少なくとも２カンデラの出力を示す、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
光変換蛍光体をパッケージされた、請求項１に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項１２】
サイドルッカパッケージ内に光変換蛍光体をパッケージされた、請求項１１に記載の発光ダイオードを備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項１３】
請求項１に記載の複数の発光ダイオードを備えている、ディスプレイ。
【請求項１４】
複数の赤色発光ダイオードと複数の緑色発光ダイオードとをさらに備えている、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
複数の白色発光ダイオードをさらに備えている、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記複数の発光ダイオードは、複数の液晶ディスプレイシャッタを背面照明する、請求項１３に記載のディスプレイ。