(57)【要約】発光ダイおよび発光ダイを具備する固体照明（「ＳＳＬ」）装置、アセンブリ、および製造方法の様々な実施形態が、本明細書に記載される。一実施形態において、発光ダイは、印加される電圧に応答して発光するように構成されるＳＳＬ構造体と、ＳＳＬ構造体によって担持される第１の電極と、ＳＳＬ構造体の第１の電極から離間配置される第２の電極と、を含む。第１および第２の電極は、印加された電圧を受け取るように構成される。第１および第２の電極の両方は、ワイヤボンディングによってＳＳＬ構造体の同じ側から接近可能である。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面を有する第１の半導体材料と、
前記第１の半導体材料の前記第１の表面から離れて面する第２の表面を有する第２の半導体材料と、
前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間の活性領域であって、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体部材が、合わせて、前記第１の表面と前記第２の表面との間の距離に等しい積層の厚さを有する活性領域と、
前記第１の半導体材料の前記第１の表面と接触する第１の電極と、
前記第２の半導体材料の前記第２の表面と接触する第２の電極であって、少なくとも前記積層の厚さだけ前記第１の電極から離間配置される第２の電極と、
を備え、
前記第２の電極の一部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出する、発光ダイ。
【請求項２】
前記第１の電極および前記第２の電極の両方が、前記発光ダイの同じ側から接近可能である、請求項１に記載の発光ダイ。
【請求項３】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分とを含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記第２の電極の前記第２の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出する、請求項１に記載の発光ダイ。
【請求項４】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分と、を含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記第２の電極の前記第２の部分が、前記第２の半導体材料、前記活性領域、および前記第１の半導体材料を越えて横方向に延在する、請求項１に記載の発光ダイ。
【請求項５】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分と、を含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記第２の電極の前記第２の部分が、互いに離間配置される複数の個々の区間を含み、
前記第２の部分の前記個々の区間が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を越えて横方向に延在する、請求項１に記載の発光ダイ。
【請求項６】
第１の半導体材料と、
前記第１の半導体材料から離間配置される第２の半導体材料と、
前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間の活性領域と、
前記第２の半導体材料および前記活性領域を完全に通り、前記第１の半導体材料の一部分のみに延在する開口と、
前記開口の側壁を内張りする第１のパッシベーション部分と、前記開口の外部に前記第１の不動態化部分に対して横方向に延在する第２のパッシベーション部分と、を有する、パッシベーション材料と、
前記開口中にあり、前記第１のパッシベーション部分に隣接する第１の電極と、
前記第２の半導体材料と前記パッシベーション材料の前記第２のパッシベーション部分との間の、前記開口の外部の第２の電極であって、一部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出する、第２の電極と、を備える、発光装置。
【請求項７】
前記発光装置が、前記第２の半導体材料に近接する導電性基板を更に含み、
前記第１の電極が、前記導電性基板と直接接触する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光装置が、前記第２の半導体材料に近接する導電性基板を更に含み、
前記第１の電極が、前記導電性基板と直接接触し、
前記第２のパッシベーション部分が、前記導電性基板から前記第２の電極を電気的に絶縁する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項９】
前記発光装置が、前記第２の半導体材料に近接する導電性基板を更に含み、
前記第１の電極が、前記第１の半導体材料に近接する第１の端部と、前記第２の半導体材料に近接する第２の端部と、を有し、
前記第２のパッシベーション部分が、第１の表面と、前記第１の表面と反対側の第２の表面と、を有し、前記第１の表面が、前記第２の電極と接触し、
前記第２のパッシベーション部分の前記第２の表面が、前記第１の電極の前記第２の端部と概ね共面にある、請求項６に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記発光装置が、前記第２の半導体材料に近接する導電性基板を更に含み、
前記第１の電極が、前記第１の半導体材料に近接する第１の端部と、前記第２の半導体材料に近接する第２の端部と、を有し、
前記不動態化材料の前記第２のパッシベーション部分が、第１の表面と、前記第１の表面と反対側の第２の表面と、を有し、前記第１の表面が、前記第２の電極と接触し、
前記第２のパッシベーション部分の前記第２の表面が、前記第１の電極の前記第２の端部と概ね共面にあり、
前記第２のパッシベーション部分の前記第２の表面および前記第１の電極の前記第２の端部の両方が、前記導電性基板と接触する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第１の電極が、前記開口中の第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記第２の導電性部分が、前記第２の電極を越えて横方向に延在する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第１の電極が、前記開口中の第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記パッシベーション材料の前記第１のパッシベーション部分が、前記活性領域および前記第２の半導体材料から前記第１の導電性部分を電気的に絶縁し、
前記第２の導電性部分が、前記第２の電極を越えて横方向に延在する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第１の電極が、前記開口中の第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記パッシベーション材料の前記第１のパッシベーション部分が、前記活性領域および前記第２の半導体材料から前記第１の導電性部分を電気的に絶縁し、
前記第２の導電性部分が、前記第２のパッシベーション部分と接触し、
前記第２の導電性部分が、前記第２のパッシベーション部分および前記第２の電極を越えて横方向に延在する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記発光装置が、基板と、前記基板上の絶縁材料と、を更に含み、
前記第１の電極が、前記開口中の第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記パッシベーション材料の前記第１のパッシベーション部分が、前記活性領域および前記第２の半導体材料から前記第１の導電性部分を電気的に絶縁し、
前記第２の導電性部分が、前記絶縁材料と前記第２のパッシベーション部分との間にあり、
前記第２の導電性部分が、前記第２のパッシベーション部分および前記第２の電極を越えて横方向に延在する、請求項６に記載の発光装置。
【請求項１５】
発光ダイオード（「ＬＥＤ」）のダイであって、
第１の半導体材料と、
前記第１の半導体材料から離間配置される第２の半導体材料と、
前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間の活性領域と、
前記第２の半導体材料、前記活性領域、および前記第１の半導体材料の一部分を通って延在する第１の電極であって、前記第１の半導体材料に電気的に結合され、前記第２の半導体材料および前記活性領域から電気的に絶縁される、第１の電極と、
前記第２の半導体材料と接触し、前記第１の電極の少なくとも一部分を囲繞する第２の電極であって、前記第１の電極から電気的に絶縁され、その一部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出する、第２の電極と、
を備える、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）のダイ。
【請求項１６】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分と、を含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記第２の電極の前記第２の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出する、請求項１５に記載のＬＥＤダイ。
【請求項１７】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分と、を含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記ＬＥＤダイが、前記第２の電極の前記第１の部分を通って延在する開口を有し、
前記第２の電極の前記第２の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出し、
前記第１の電極が、前記開口中の第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記第２の導電性部分が、前記第２の電極の前記第２の部分を越えて横方向に延在する、請求項１５に記載のＬＥＤダイ。
【請求項１８】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分と、を含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記ＬＥＤダイが、前記第２の電極の前記第１の部分を通って延在する開口を有し、
前記第２の電極の前記第２の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出し、
前記第１の電極が、前記開口中の第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記第２の導電性部分が、前記第２の電極の前記第２の部分を越えて横方向に延在し、
前記第２の導電性部分および前記第２の電極の前記第２の部分が、前記ＬＥＤダイの同じ側から接近可能である、請求項１５に記載のＬＥＤダイ。
【請求項１９】
前記第２の電極が、第１の部分と、前記第１の部分から延在する第２の部分と、を含み、
前記第２の電極の前記第１の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料によって覆われ、
前記ＬＥＤダイが、前記第２の電極の前記第１の部分を通って延在する開口を有し、
前記第２の電極の前記第２の部分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って露出し、
前記第１の電極が、前記開口中の前記第１の導電性部分と、前記開口の外部の第２の導電性部分と、を有し、
前記第２の導電性部分が、前記第２の電極の前記第２の部分を越えて横方向に延在し、
前記ＬＥＤダイが、前記導電性材料の前記第２の導電性部分と前記第２の電極との間に、パッシベーション材料を更に含む、
請求項１５に記載のＬＥＤダイ。
【請求項２０】
固体照明（「ＳＳＬ」）ダイであって、
第１の半導体材料と、
前記第１の半導体材料から離間配置される第２の半導体材料と、
前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間の活性領域と、
前記活性領域を通って、前記第２の半導体材料から前記第１の半導体材料へ延在する開口と、
前記開口中の第１の部分と、前記開口の外部の第２の部分と、を有する、第１の電極と、
前記第２の半導体材料によって覆われる第１の区分と、前記第１の区分から横方向に延在する第２の部分と、を有する、第２の電極と、
を備え、
前記第１の電極の前記第２の部分および前記第２の電極の前記第２の区分が、両方とも、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って少なくとも部分的に露出する、ＳＳＬダイ。
【請求項２１】
前記第１の電極の前記第２の部分が、前記第２の電極の前記第２の区分を越えて横方向に延在する、請求項２０に記載のＳＳＬダイ。
【請求項２２】
前記第２の電極の前記第２の区分が、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を越えて横方向に延在し、
前記第１の電極の前記第２の部分が、前記第２の電極の前記第２の区分を越えて横方向に延在する、請求項２０に記載のＳＳＬダイ。
【請求項２３】
前記ＳＳＬダイが、前記開口中の第１の不動態化部分と、前記開口の外部の第２の不動態化部分と、を有する、不動態化材料を更に含み、
前記第１の不動態化部分が、前記開口の側壁に概ね適合し、
前記第２の不動態化部分が、前記第１の電極の前記第２の部分と前記第２の電極の前記第２の区分との間にある、請求項２０に記載のＳＳＬダイ。
【請求項２４】
前記ＳＳＬダイが、前記開口中の第１の不動態化部分と、前記開口の外部の第２の不動態化部分と、を有する、不動態化材料を更に含み、
前記第２の不動態化部分が、前記第１の電極の前記第２の部分と前記第２の電極の前記第２の区分との間にあり、
前記第１の電極の前記第２の部分が、前記第２の電極の前記第２の区分および前記第２の不動態化部分の両方を越えて、横方向に延在する、請求項２０に記載のＳＳＬダイ。
【請求項２５】
前記第１の電極の前記第２の部分に近接する基板と、
前記基板と前記第１の電極の前記第２の部分との間の絶縁体材料と、
を更に備える、請求項２０に記載のＳＳＬダイ。
【請求項２６】
第１の半導体材料と、前記第１の半導体材料から離間配置される第２の半導体材料と、前記第１の半導体材料と前記第２の半導体材料との間の活性領域と、を有する発光装置を形成する方法であって、
前記第２の半導体材料および前記活性領域を完全に通り、前記第１の半導体材料の一部分のみに延在する開口を形成することと、
前記開口の側壁を内張りする第１のパッシベーション部分と、前記開口の外部に前記第１のパッシベーション部分に対して横方向に延在する第２の不動態化部分と、を有するパッシベーション材料を前記発光装置上に堆積させることと、
前記開口中にあり、前記第１のパッシベーション部分に隣接する第１の電極を形成することと、
前記第２の半導体材料上の前記開口の外部に第２の電極を形成することと、
前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料を通って、前記第２の電極の一部分を露出させることと、
を含む、方法。
【請求項２７】
前記第２の半導体材料上で前記第２のパッシベーション部分に導電性基板を取り付けることと、
前記導電性基板を前記第１の電極と接触させることと、
を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２の電極の一部分を露出させることが、前記第１の半導体材料、前記活性領域、および前記第２の半導体材料の一部分を取り除くことを含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発光ダイ（例えば、発光ダイオード（「ＬＥＤ」））および接近可能な電極を有する発光ダイを具備する固体照明（「ＳＳＬ」）装置ならびに製造の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＳＬ装置は、異なる電極構成を具備する発光ダイを有し得る。例えば、図１Ａは、横方向の電極を具備する発光ダイ１０の断面図である。図１Ａに示されるように、発光ダイ１０は、Ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）１４と、ＧａＮ／窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）多重量子井戸（「ＭＱＷ」）１６と、Ｐ型ＧａＮ  １８と、から構成されるＬＥＤ構造体１１を担持する基板１２を含む。発光ダイ１０は、Ｎ型ＧａＮ  １４上の第１の電極２０と、Ｐ型ＧａＮ  １８上の第２の電極２２と、をも含む。図１Ａに示されるように、第１の電極２０および第２の電極２２は、両方とも、ＬＥＤ構造体１１の前方側にあり、容易に接近可能である。
【０００３】
図１Ｂは、縦方向の電極を具備する発光ダイ１０’を示す。発光ダイ１０’は、Ｎ型ＧａＮ  １４上の第１の電極２０と、Ｐ型ＧａＮ  １８下の第２の電極２２と、を含む。発光ダイ１０’は、第１の電極２０と第２の電極２２との間で広がる、図１Ａの発光ダイ１０よりもより多量の電流を有し得る。しかし、第２の電極２２は、Ｐ型ＧａＮ  １８と基板１２との間に埋められているので、容易に接近可能ではない。加えて、第１の電極２０は、部分的に、（矢印１５ａで表示されるように）生成された光を遮断し、したがって、（矢印１５ｂによって表示されるように）生成された光の一部分のみが抽出されるのを可能にする。したがって、発光ダイ１０’の光抽出効率は、限定される場合がある。
【０００４】
縦方向の電極を具備する発光ダイの光抽出効率を改善するための１つのアプローチは、「埋め込まれた」電極を組み入れることによる。図１Ｃに示されるように、発光ダイ１０”は、基板１２からＮ型ＧａＮ  １４の中に延在する開口２１を含む。絶縁材料２５は、開口２１の側壁２３を内張りする。導電性材料は、開口２１中に配置され、第１の電極２０を形成する。埋め込まれた第１の電極２０を具備する発光ダイ１０”は、Ｎ型ＧａＮ  １４のいずれの部分も覆わないので、改善された光抽出効率を有し得る。しかし、第１の電極２０および第２の電極２２のどちらも、この設計では、容易に接近可能ではなく、電極のミスマッチを回避するために、外部の導体との精密な整合が必要となる。したがって、発光ダイの電極構成におけるいくつかの改善が、所望である場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ】従来技術による横方向の電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図１Ｂ】従来技術による縦方向の電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図１Ｃ】従来技術による埋め込まれた電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図２Ａ】本技術の実施形態による縦方向の電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される発光ダイの概略上部平面図である。
【図３Ａ】本技術の実施形態による埋め込まれた電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａにしめす発光ダイの概略上部平面図である。
【図４】本技術の実施形態による図２Ａ〜３Ｂの発光ダイを組み入れるＳＳＬ装置の概略例示である。
【図５Ａ】本技術の実施形態による埋め込まれた電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示される発光ダイの概略上部平面図である。
【図５Ｃ】本技術の実施形態による埋め込まれた電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図６Ａ】本技術の付加的実施形態による埋め込まれた電極を具備する発光ダイの概略断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示される発光ダイの概略上部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
発光ダイ、発光ダイを具備するＳＳＬ装置、および製造方法の様々な実施形態が、下に記載される。本明細書の以下で使用されるように、「ＳＳＬ装置」という用語は、概ね、ＬＥＤ、レーザーダイオード（「ＬＤ」）、および／または電気的フィラメント、プラズマ、または気体以外の他の好適な照明源等の１つ以上の固体発光ダイを具備する装置のことを指す。当業者は、また、本技術が追加的な実施形態を有してもよく、かつ本技術が、図２Ａ〜６Ｂを参照して、下に記載される実施形態の詳細のいくつかのものを伴わずに実践されてもよいことを理解するであろう。
【０００７】
図２Ａは、発光ダイ１００の概略断面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示される発光ダイ１００の上部平面図である。図２Ａに示されるように、発光ダイ１００は、ＳＳＬ構造体１１１と、第１の電極１２０と、第２の電極１２２と、間で絶縁材料１０３を具備するＳＳＬ構造体１１１を担持する基板１０２と、を含む。発光ダイ１００のある構成要素のみが、図２Ａおよび２Ｂに示され、発光ダイ１００が、他の実施形態において、レンズ、鏡、および／または他の好適な光学的および／または電気的構成要素をも含み得ることが理解されるであろう。
【０００８】
一実施形態において、基板１０２は、金属、合金、ドープシリコン、および／または他の導電性基板材料を含み得る。例えば、一実施形態において、基板１０２は、銅、アルミニウム、および／または他の好適な金属を含み得る。他の実施形態において、基板１０２は、セラミック材料、シリコン、ポリシリコン、および／または他の概ね非導電性の基板材料をも含み得る。例えば、基板１０２は、固有シリコンおよび／またはポリシリコン材料を含み得る。たとえ１つのＳＳＬ構造体１１１のみが基板１０２上に示されても、実際上は、２つ、３つ、またはその他の所望な数のＳＳＬ構造体１１１が、基板１０２上に形成されてもよい。
【０００９】
ある実施形態において、絶縁材料１０３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、および／または熱酸化、化学蒸着（「ＣＶＤ」）、原子層堆積（「ＡＬＤ」）、および／または他の好適な技術によって基板１０２上に形成される、他の好適な非導電性材料を含み得る。他の実施形態において、絶縁材料１０３は、ポリマー（例えば、ポリ４フッ化エチレンおよび／または他のテトラフルオロエチレンのフルオロポリマー）、エポキシ、および／または他のポリマー材料を含み得る。一実施例では、ポリマー材料は、固体対固体結合、接着剤、および／または他の好適な技術によって基板１０２に取り付けられ得る予備成形されたシートまたはテープとして構成されてもよい。別の実施例において、ポリマー材料は、基板１０２に塗布され、その後硬化することができる糊剤または液体として構成されてもよい。更なる実施形態において、絶縁材料１０３は、基板１０２が電子的に絶縁性であれば、省略されてもよい。
【００１０】
ＳＳＬ構造体１１１は、印加された電圧に応答して、光および／または他の型の電磁放射を発するように構成される。例示の実施形態において、ＳＳＬ構造体１１１は、発光ダイ１００の第１の側１１１ａに近接する第１の表面１１３ａを有する第１の半導体材料１０４と、活性領域１０６と、発光ダイ１００の第２の側１１１ｂに近接する第２の表面１１３ｂを有する第２の半導体材料１０８と、を含む。ＳＳＬ構造体１１１は、第１の半導体材料１０４と、活性領域１０６と、第２の半導体材料１０８との厚さの合計に等しい厚さを有する。図２Ａに示されるＳＳＬ構造体１１１の積層の厚さは、例えば、第１の表面１１３ａと第２の表面１１３ｂとの間の距離である。他の実施形態において、ＳＳＬ構造体１１１は、窒化シリコン、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、および／または他の好適な中間材をも含み得る。
【００１１】
ある実施形態において、第１の半導体材料１０４は、（例えば、シリコン（Ｓｉ）でドープされた）Ｎ型ＧａＮを含み得、第２の半導体材料１０８は、（例えば、マグネシウム（Ｍｇ）でドープされた）Ｐ型ＧａＮを含み得る。他の実施形態において、第１の半導体材料１０４は、Ｐ型ＧａＮを含み得、第２の半導体材料１０８は、Ｎ型ＧａＮを含み得る。更なる実施形態において、第１の半導体材料１０４および第２の半導体材料１０８は、個々に、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、リン化ガリウム（ＩＩＩ）（ＧａＰ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ＡｌＧａＮ、および／または他の好適な半導体材料のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００１２】
活性領域１０６は、単一量子井戸（「ＳＱＷ」）、ＭＱＷ、および／またはバルク半導体材料を含み得る。以下の本明細書中で使用されるように、「バルク半導体材料」は、概ね、約１０ナノメートルから超〜約５００ナノメートルの厚さを具備する、単一のグレーン半導体材料（例えば、ＩｎＧａＮ）のことを指す。ある実施形態において、活性領域１０６は、ＩｎＧａＮ  ＳＱＷ、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ、および／またはＩｎＧａＮバルク材料を含み得る。他の実施形態において、活性領域１０６は、アルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）、窒化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＮ）、および／または他の好適な材料または構成を含み得る。
【００１３】
ある実施形態において、第１の半導体材料１０４、活性領域１０６、および第２の半導体材料１０８のうちの少なくとも１つは、金属有機化学蒸着（「ＭＯＣＶＤ」）、分子線エピタキシー（「ＭＢＥ」）、液相エピタキシー（「ＬＰＥ」）、および水素化物気相エピタキシー（「ＨＶＰＥ」）によって、基板材料１０２上に形成され得る。他の実施形態において、前述の構成要素のうちの少なくとも１つおよび／またはＳＳＬ構造体１１１の他の好適な構成要素（図示せず）が、他の好適なエピタキシャル成長技術によって形成されてもよい。
【００１４】
図２Ａおよび２Ｂに示されるように、第１の電極１２０は、ＳＳＬ構造体１１１全体の縦方向の厚さ分だけ、第２の電極１２２から離間して配置される。ゆえに、本実施形態における第１の電極と第２の電極との間の最短距離は、第１の表面１１３ａから第２の表面１１３ｂへの距離である。例示される実施形態において、第１の電極１２０は、交差部材１２３によって互いに結合される、複数の電極フィンガー１２１（説明の目的のために３つが示される）を含む。電極フィンガー１２１は、ＳＳＬ構造体１１１の軸１０５（図２Ｂ）に概ね平行に延在し、交差部材１２３は、電極フィンガー１２１に概ね垂直である。ある実施形態において、電極フィンガー１２１および／または交差部材１２３は、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）、アルミニウム酸化亜鉛（「ＡＺＯ」）、フッ素ドープ酸化スズ（「ＦＴＯ」）および／または他の好適な透明導電性酸化物（「ＴＣＯ」）を含み得る。他の実施形態において、電極フィンガー１２１および／または交差部材１２３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、および／または他の好適な材料を含み得る。更なる実施形態において、電極フィンガー１２１および／または交差部材１２３は、ＴＣＯと１つ以上の金属との組合せを含み得る。電極フィンガー１２１および／または交差部材１２３を形成するための技術としては、ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、噴霧熱分解、パルスレーザー堆積法、スパッタリング、電気めっき、および／または他の好適な堆積技術が挙げられ得る。
【００１５】
第２の電極１２２は、反射性および導電性材料（例えば、銀またはアルミニウム）を含み得、少なくともその一部分は、ＳＳＬ構造体１１１を通って露出し得る。例えば、図２Ａおよび２Ｂに示されるように、第２の電極１２２は、覆われた第１の部分１２２ａと、ＳＳＬ構造体１１１を越えて横方向に延在する、露出する第２の部分１２２ｂと、を含む。結果として、露出する第２の部分１２２ｂは、ワイヤボンドおよび／または他の好適なカプラを介して、外部の構成要素（図示せず）と相互接続するための接続地点１２６を形成し得る。
【００１６】
ある実施形態において、基板１０２は、製造中に、ＳＳＬ構造体１１１の第２の横方向の寸法ＬＤより大きい第１の横方向の寸法ＬＳを有するように選択されてもよい。絶縁材料１０３および第２の電極１２２（例えば、アルミニウム、銀、または他の反射性または導電性材料）は、次いで、順番に基板１０２上に形成され得る。一実施形態において、ＳＳＬ構造体１１１は、第２の電極１２２と第２の半導体材料１０８との間の固体対固体結合（例えば、銅対銅結合、ニッケル対スズ結合、および金対スズ結合）によって、基板１０２上で第２の電極１２２に取り付けられてもよい。別の実施形態において、結合材料（例えば、金対スズ、図示せず）は、第２の半導体材料１０８上に形成されてもよい。なお別の実施形態において、反射性材料（例えば、銀、図示せず）は、結合材料を形成する前に、第２の半導体材料１０８上に形成されてもよい。ＳＳＬ構造体１１１は、次いで、第２の電極１２２と結合材料との間の固形対固形結合によって、基板１０２に結合され得る。更なる実施形態において、ＳＳＬ構造体１１１は、他の好適な機構によって基板１０２に取り付けられてもよい。
【００１７】
他の実施形態において、基板１０２は、概ね、ＳＳＬ構造体１１１の横方向の寸法ＬＤと同じである、第１の横方向の寸法ＬＳを有するように選択されてもよい。ＳＳＬ構造体１１１を基板１０２に取り付けた後、ＳＳＬ構造体１１１の一部分は、第２の電極１２２の露出する第２の部分１２２ｂを形成するように除去されてもよい。ＳＳＬ構造体１１１の一部分を除去する技術としては、部分的ダイシング（例えば、ダイの鋸で）、レーザー爆蝕、ウェットエッチング、ドライエッチング、および／または他の好適な技術が挙げられ得る。更なる実施形態において、部分的に露出する第２の電極１２２は、他の好適な技術によって形成されてもよい。
【００１８】
発光ダイ１００のいくつかの実施形態は、図１Ｂの発光ダイ１０’の電流拡がり特性と概ね類似である電流拡がり特性を具備する図１Ａの発光ダイ１０の接続接近可能性を有し得る。図２Ａおよび２Ｂに示されるように、第２の電極１２２の露出する第２の部分１２２ｂは、外部接続のための容易な接近性を提供する。結果として、第１の電極１２０および第２の電極１２２の両方は、ＳＳＬ構造体１１１の同じ側（すなわち、第１の側１１１ａ）から接近され得る。一方、第２の電極１２２の覆われた第１の部分１２２ａは、第１の電極１２０に関してＳＳＬ構造体１１１と反対側に縦方向に配列され、したがって、図１Ａの横方向の装置と比較して、ＳＳＬ構造体１１１全体にわたってより良好な電流分布を提供する。結果として、発光ダイ１００のいくつかの実施形態は、図１Ａの発光ダイ１０の接続接近可能性を提供する一方で、高い効率性で作動し得る。
【００１９】
たとえ、第２の電極１２２の露出する第２の部分１２２ｂが、軸１０５に沿ってＳＳＬ構造体１１１の奥行きＤ（図２Ｂ）のほぼ全体に延在しているものとして図２Ｂに示されていても、他の実施形態において、第２の部分１２２ｂは、ＳＳＬ構造体１１１の軸１０５に沿って部分的にのみ延在してもよい。例えば、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、第２の部分１２２ｂは、絶縁材料１０３で基板１０２上に形成されるＳＳＬ構造体１１１のノッチ１２８を通って露出してもよい。ノッチ１２８は、ＳＳＬ構造体１１１の奥行きＤ（図２Ｂ）未満である、奥行きｄ（図３Ｂ）を有する。他の実施形態において、第２の部分１２２ｂは、互いに離間配置される複数の個々の区間をも含んでもよい。例えば、（個々に、第１、第２、および第３の区間１２２ｂ、１２２ｂ’、および１２２ｂ”として特定される）３つの区間が、説明の目的のために図３Ｂに示される。３つの区間１２２ｂ、１２２ｂ’、および１２２ｂ”のそれぞれは、外部の構成要素（図示せず）に接続するための接続地点１２６を形成してもよい。結果として、発光ダイ１００は、１つ以上の構成要素に／から信号および／または電源を受信／送信する、複数の接続地点１２６を提供し得る。更なる実施形態において、絶縁材料１０３は、発光ダイ１００から省略されてもよい。
【００２０】
発光ダイ１００のいくつかの実施形態は、従来の装置以上に改善された熱分散特性を具備するＳＳＬ装置に実装され得る。例えば、図４は、本技術の実施形態による図２Ａ〜３Ｂの発光ダイ１００を組み入れるＳＳＬ装置１５０の例示の概略図である。図４に示されるように、ＳＳＬ装置１５０は、複数の発光ダイ１００を担持する担体１５２を含み得る。４つの発光ダイ１００が、説明の目的のために図４に示される。他の実施形態において、ＳＳＬ装置１５０は、その他の所望の数の発光ダイ１００を含み得る。
【００２１】
担体１５２は、金属、合金、および／または他の型の熱伝導性構造体を含み得る。ＳＳＬアセンブリ１５０は、担体１５２上で第２の端子１５６から横方向に離間配置される第１の端子１５４をも含み得る。第１の端子１５４および第２の端子１５６は、絶縁性パッド１５５および１５７上に、それぞれ成形される。絶縁性パッド１５５および１５７は、酸化シリコン、窒化シリコン、および／または他の好適な型の電気絶縁性材料を含み得る。
【００２２】
図４に示されるように、第１の端子１５４、複数の発光ダイ１００、および第２の端子１５６は、第１の電極１２０および第２の電極１２２が、両方とも、個々の発光ダイ１００の前側にあるので、直列にワイヤボンド１５８と電気的に結合する。結果として、発光ダイ１００の後側は、担体１５２の表面１５２ａに直接に接触し得る。作動中、そのような直接の接触は、発光ダイ１００が熱伝導性担体１５２に容易に熱を転送することを可能にし、したがって、発光ダイ１００から熱を離して効率的に分散させる。
【００２３】
図５Ａは、本技術の別の実施形態による埋め込まれた電極を具備する発光ダイ２００の概略断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの発光ダイ２００の上部平面図である。発光ダイ２００は、図２Ａ〜３Ｂの発光ダイ１００の構造および機能と構造および機能において概ね類似する構成要素を含み得る。例えば、発光ダイ２００は、ＳＳＬ構造体１１１を担持する基板１０２と露出する第２の電極１２２を含み、それらは、図２Ａ〜３Ｂを参照して上で論じられた基板と電極と概ね類似する、露出する第２の電極１２２と、を含み得る。そのようにして、共通の作用および構造が、同じ参照番号によって特定され、動作および構造における著しい相違のみが、下に記載される。
【００２４】
図５Ａに示されるように、ＳＳＬ構造体１１１は、第２の電極１２２からＳＳＬ構造体１１１の第１の半導体材料１０４に延在する、複数の開口１３０（明瞭さのために、充填された後の１つのみが、図５Ａに示される）を含む。パッシベーション（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）材料１２５（例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコン）は、開口１３０中の第１の部分１２５ａと、開口１３０の外部の第２の部分１２５ｂと、を有する。第１の部分１２５ａは、概ね、開口１３０の側壁１３１に適合し、誘電性ライナーを形成する。第２の部分１２５ｂは、第２の電極１２２と接触する第１の表面１２７ａと、基板１０２と接触する第２の表面１２７ｂと、を有する。
【００２５】
第１の電極１２０は、開口１３０中のパッシベーション材料１２５に隣接する導電性材料１３２を含み得る。例示される実施形態において、導電性材料１３２は、パッシベーション材料１２５と概ね共面である第１の端部１３２ａを有し、したがって、導電性材料１３２の第１の端部１３２ａが基板１０２と直接接触する。導電性材料１３２は、第１の半導体材料１０４と接触する第２の端部１３２ｂをも含む。結果として、導電性材料１３２は、第１の半導体材料１０４を基板１０２に電気的に結合する。
【００２６】
発光ダイ２００のいくつかの実施形態は、従来の埋め込まれた電極装置よりも接近可能な電気的接続を有し得る。例えば、図５Ａに示されるように、第１の電極１２０は、基板１０２に電気的に結合される。結果として、ある実施形態において、基板１０２は、導電性であり、外部の構成要素（図示せず）を電気的に結合する接続地点／経路として使用されることができる。したがって、外部の導体との精密な整合は、避けられることができ、生産の複雑さおよびコストを低減する。
【００２７】
他の実施形態において、基板１０２は、図５Ｃに示されるように、電気絶縁性であってもよく、電気カプラ１３６（例えば、半田バンプ、半田ボール、および／またはピラーバンプ）に個々の第１の電極１２０をそれぞれルート選定する、信号ルーチングの構成要素（例えば、金属ルーチング層１３４）を含んでもよい。更なる実施形態において、基板１０２は、部分的に導電性であり、部分的に電気絶縁性であってもよい。なお更なる実施形態において、発光ダイ２００は、図６Ａおよび６Ｂを参照して、下で更に詳細に論じられるように、他の好適な構成を含んでもよい。
【００２８】
図６Ａは、埋め込まれた電極を具備する発光ダイ３００の概略断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示される発光ダイ３００の概略上部平面図である。図６Ａに示されるように、発光ダイ３００は、基板１０２と、基板１０２上の絶縁材料１０３と、露出する第１の電極１２０および第２の電極１２２を具備するＳＳＬ構造体１１１と、を含む。第２の電極１２２は、図５Ａを参照して、上で論じられたそれに概ね類似し得る。他の実施形態において、絶縁材料１０３は、省略されてもよい。
【００２９】
第１の電極１２０は、導電性材料１３２を含む。導電性材料１３２の第１の部分１３３ａは、開口１３０中の不動態化材料１２５に隣接する。導電性材料１３２の第２の部分１３３ｂは、開口１３０の外部にある。例示の実施形態において、第２の部分１３３ｂの一部分は、パッシベーション材料１２５の第２の部分１２５ｂおよび第２の電極１２２の第２の部分１２２ｂを越えて、横方向に延在する。結果として、導電性材料１３２の第２の部分１３３ｂ（概ね、接続区域１３５として指定される）は、ＳＳＬ構造体１１１を通って少なくとも部分的に露出する。他の実施形態において、第２の電極１２２の第２の部分１２２ｂは、接続区域１３５に対して、横方向に反対側にあり、および／または他の配列を有してもよい。更なる実施形態において、導電性材料１３２は、複数の導電性材料の積層（図示せず）を含んでもよい。図６Ｂに示されるように、第１の電極１２０および第２の電極１２２の両方は、ＳＳＬ構造体１１１の同じ側から接近可能である。
【００３０】
たとえ、図５Ｂおよび６Ｂに示される発光ダイ２００および３００が、基板１０２の奥行きＤ全体に延在している第１電極１２０および／または第２の電極１２２を含んでいても、他の実施形態において、第１の電極１２０および／または第２の電極１２２は、また、図３Ｂを参照して、上に論じられた発光ダイ１００に概ね類似する、基板１０２の奥行きＤの一部分に延在してもよい。更なる実施形態において、第１の電極１２０および／または第２の電極１２２は、複数の電極の要素（図示せず）を含んでもよい。
【００３１】
前述から、本技術の具体的な実施形態が本明細書で例証の目的で記載されているが、本開示から逸脱することなく種々の修正が行われてもよいことが理解されるであろう。更に、一実施形態の要素の多くは、他の実施形態の要素に加えてまたはその代わりに、他の実施形態と組み合わされてもよい。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲による限定を除いて、限定されない。
【図１Ａ】
2013546200.tif 000003
【図１Ｂ】
2013546200.tif 000004
【図１Ｃ】
2013546200.tif 000005
【図２Ａ】
2013546200.tif 000006
【図２Ｂ】
2013546200.tif 000007
【図３Ａ】
2013546200.tif 000008
【図３Ｂ】
2013546200.tif 000009
【図４】
2013546200.tif 000010
【図５Ａ】
2013546200.tif 000011
【図５Ｂ】
2013546200.tif 000012
【図５Ｃ】
2013546200.tif 000013
【図６Ａ】
2013546200.tif 000014
【図６Ｂ】
2013546200.tif 000015
【国際調査報告】
2013546200.tif 000016
2013546200.tif 000017