(57)【要約】   偏光発光ダイオード（ＬＥＤ）は偏光方向を示すマーカーを備えている。ＬＥＤのパッケージもまた偏光方向を示すマーカーを備えている。ＬＥＤおよびパッケージ上のマーカーは相互の位置合わせのために用いられ、パッケージから出射される光の偏光方向が明示されるようにＬＥＤはパッケージに対して好適な方位に取り付けられる。マーカーはダイの分離の前にＬＥＤ上に配置され、マーカーは位置合わせ作業の前にパッケージ上に配置される。ＬＥＤ上のマーカーはフォトリソ・パターン、ダイの非対称形状、ダイ上の刻み目、あるいはダイ上の引っかき傷を含んで構成されている。一方、パッケージ上のマーカーは電極の形またはパターン、パッケージの非対称形状、パッケージ上の刻み目、あるいはパッケージ上の引っかき傷を含んで構成されている。最後に、ＬＥＤあるいはパッケージは偏光方向を示している外部回路またはシステム内に設置されてもよい。
2008544552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の偏光方向を示す少なくとも１つのマーカーを備えることを特徴とする、少なくとも１つの偏光発光ダイオード（ＬＥＤ）。
【請求項２】
前記ＬＥＤから出射する前記光の偏光方向が明示されるように前記ＬＥＤがパッケージに対して好適な方位に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項３】
前記パッケージが前記光の偏光方向を示す少なくとも１つの更なるマーカーを備えることを特徴とする、請求項２に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項４】
前記ＬＥＤ上の前記マーカーと前記パッケージ上の前記更なるマーカーは相互の位置合わせのために用いられることを特徴とする、請求項３に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項５】
前記マーカーがダイの分離の前に前記ＬＥＤ上に配置または画定され、前記更なるマーカーが位置合わせの前に前記パッケージ上に配置または画定されることを特徴とする、請求項４に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項６】
前記ＬＥＤ上の前記マーカーには、フォトリソ・パターン、電極の形状またはパターン、前記ダイの非対称形状、前記ダイ上の刻み目、あるいは前記ダイ上の引っかき傷を含むことを特徴とする、請求項４に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項７】
前記パッケージ上の前記更なるマーカーには、電極の形状またはパターン、前記パッケージの非対称形状、前記パッケージ上の刻み目、あるいは前記パッケージ上の引っかき傷を含むことを特徴とする、請求項４に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項８】
前記ＬＥＤは光の偏光を利用する外部回路またはシステムに設置され、該外部回路またはシステムは相互の位置合わせのために同様のマーカーを有することを特徴とする、請求項１に記載の偏光ＬＥＤ。
【請求項９】
請求項１に記載の偏光ＬＥＤのアレイ。
【請求項１０】
ＬＥＤ上に光の偏光方向を表示するステップを備えたことを特徴とする、少なくとも１つの偏光発光ダイオード（ＬＥＤ）を作製する方法。
【請求項１１】
前記光の偏光方向が前記ＬＥＤの結晶学的方位の知識から決められることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
パッケージからの出射光の偏光方向が明示されるように前記ＬＥＤを前記パッケージに対して好適な方位に取り付けるステップを更に備えることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記パッケージ上の前記光の偏光方向を示すステップを更に備えることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該示すステップは、前記ＬＥＤ上に少なくとも１つのマーカーと、相互の位置合わせのために前記パッケージ上に少なくとも１つの更なるマーカーとを配置または画定することを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ダイの分離の前にＬＥＤとなる見込みの前記ダイのそれぞれに少なくとも１つのマーカーを配置または画定し、位置合わせの前にそれぞれの前記パッケージ上に少なくとも１つの更なるマーカーを配置または画定するステップを更に含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ＬＥＤ上の前記マーカーには、フォトリソ・パターン、電極の形状またはパターン、前記ダイの非対称形状、前記ダイ上の刻み目、あるいは前記ダイ上の引っかき傷を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記パッケージ上の前記更なるマーカーには、電極の形状またはパターン、前記パッケージの非対称形状、前記パッケージ上の刻み目、あるいは前記パッケージ上の引っかき傷を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＬＥＤが設置される外部回路またはシステム上の光の偏光方向を示すステップと、前記ＬＥＤと前記外部回路またはシステムを相互に位置合わせするステップとを更に備えることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
複数のＬＥＤのダイの方位を合わせるステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項２０】
方位依存特性が最大となるＬＥＤの方位を示す、少なくとも１つのマーカーを含んでおり、少なくとも１つの方位依存発光特性を持つ、少なくとも１つの発光ダイオード。
【請求項２１】
方位依存特性が最大となるＬＥＤの方位を示すステップを特徴とする、方位依存の発光特性を持つ少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照関係
本出願は米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属の米国特許出願の優先権を主張するものである。
【０００２】
増井久志（Ｈｉｓａｓｈｉ  Ｍａｓｕｉ）、中村修二（Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ）およびスティーブン・Ｐ．デンバース（Ｓｔｅｖｅｎ  Ｐ．ＤｅｎＢａａｒｓ）による米国特許仮出願第６０／６９２，５１４号、２００５年６月２１日出願、発明の名称「偏光発光ダイオードの作製に関するパッケージ技術（ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＯＬＡＲＩＺＥＤ  ＬＩＧＨＴ  ＥＭＩＴＴＩＮＧ  ＤＩＯＤＥＳ）」、代理人整理番号３０７９４．１３９−ＵＳ−Ｐ１（２００５−６１４−１）
この出願は参照として本明細書に組み込まれているものとする。
【背景技術】
【０００３】
１．本発明の技術分野
本発明は偏光発光ダイオードの作製に関するパッケージング技術に関係するものである。
２．関連技術の説明
発光ダイオード（ＬＥＤ）は表示ランプ、局所的照明器具、および光通信用光源など多くの応用分野でここ３０年来利用されてきている。最近の１０年では、高輝度（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎベースの青色および緑色ＬＥＤが一般的な照明及びフルカラーのディスプレイへの応用として開発されてきて、市場に出始めている。
【０００４】
ＬＥＤの作製においては、従来のＬＥＤの発光は干渉性がなく、偏光もないので、ダイをパッケージに取り付けるときに、ＬＥＤパッケージに対して特定のダイの方位を規定することは本質的に重要ではなかった。通常のＬＥＤの作製では、ダイの方位はＬＥＤウェーハをダイに切り出すときにだけ重要である。そのために、ウェーハ上へのＬＥＤのフォトリソ・パターニングは結晶学的方向に沿ってパターンを揃えることによって行われる。この位置合わせ工程はダイの分離を信頼性の高いものにし、その結果、高い生産歩留まりとなる。
【０００５】
（例えばサファイアのような）絶縁性の基板上に作製された（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ  ＬＥＤの場合には、２つの電気的なコンタクトがＬＥＤダイの片面上に作られるので、パッケージに関してのダイ方位は正および負の金属コンタクトの位置との関係において重要となる。信頼性の高いダイの分離と電気的なコンタクトの為のこれらの位置合わせは、単にＬＥＤ作製においてばかりでなく、どのような半導体デバイスにとっても共通に行われることである。しかしながら、出射光特性という視点からＬＥＤダイの位置合わせを作製段階において考慮することはなかった。
【０００６】
内部の電気的分極は、光エレクトロニクスにおいて用いられる他の半導体に比べて（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ系の独特な性質であり、この特性は（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料系が六方晶の結晶構造をもつことに由来するものである。図１は一般的な六方晶ウルツ鉱型結晶の構造１００の概略図であり、関心のある、代表的な結晶面１０２、１０４、１０６、１０８と、主要な結晶軸または方向１１０、１１２、１１４、１１６を図中に示す。ここで塗り潰しパターンは関心のある面１０２、１０４および１０６を表そうとするものであり、構造１００の材料を表すことを意図するものではない。
【０００７】
電気的分極は、六方晶構造ではｃ軸に沿って反転対称性がないことによって作られる。例えば、図２に示されるＧａＮの場合には、ｃ軸に沿ってガリウム原子（カチオン、正電荷を持っている。）と窒素原子（アニオン、負電荷を持っている。）が交互に位置し、全体としては電気的中性が保たれている。しかしながら、反転対称性がないので、原子がこの軸に沿ってお互いに理想位置から変位すると、ｃ軸に沿って内部電界が存在することになる。（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ系では、原子は通常その理想位置を保持することはないので、この分極電界はｃ軸に沿ってほとんどいつも存在する。このためにｃ面は極性面と呼ばれる。分極電界はａ軸或いはｍ軸のどの軸にも存在しない。それはこれらの特定の軸に沿っては反転対称性があるからである。このためにａ面とｍ面は無極性面と呼ばれる。これらの面では、分極電界の方向と強さを表す分極ベクトルは面に平行である。なぜならば正味の分極ベクトルがｃ軸に平行であるからである。
【０００８】
（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ材料は従来ｃ方向（ｃ軸に沿った方向）に、すなわちｃ面上に成長される。ｃ面上に成長したＬＥＤはほとんど偏光を持たない光を発する。この面上では分極電界は面内成分を持たないし、ＬＥＤの量子井戸（ＱＷ）構造中のｃ面内における等方的な機械的応力はＱＷ中のキャリア再結合の特性を変化させるものではない。
【０００９】
最近、ａ面およびｍ面上に（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ  ＬＥＤを作製することが可能になってきた。これらのＬＥＤは直線偏光した光を発する。分極電界はこの面内の特定の方向（ｃ方向）にあり、この面内の２つの直交する方向において基板とＱＷ間の格子不整合の程度が異なることによって、ＱＷ中の応力は異方的にはたらく。本発明者らはこれら無極性ＬＥＤからの出射光がｃ軸に直交する方向に直線偏光していることを確認した。
【００１０】
直線偏光した光は、その電界が伝播方向に直交する１つの面内にのみ存在するような電磁波である。偏光していない光は、その電界が伝播方向に直交する複数の面内の色々な方向に平等に分布している。偏光した光の主要な応用は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトである。そこでは、従来の冷陰極蛍光管に比べてＬＥＤが小型であり、エネルギー効率が高いために有利である。
【００１１】
半極性面上に作製された（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ  ＬＥＤもまた偏光した光を発することが確認されている。ｃ軸に平行である分極ベクトルの投影は半極性面内にあり、無極性面の場合と同様である。
【００１２】
当技術分野で必要とされるものは、偏光ＬＥＤを作製する簡単な方法と、そのようなＬＥＤをパッケージする簡単な方法である。本発明はそのようなニーズを満たすものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、光の偏光方向を表示する少なくとも１つのマーカーを備える、少なくとも１つの偏光発光ダイオード（ＬＥＤ）について説明する。ＬＥＤは、パッケージからの出射光の偏光方向が明示されるように、パッケージに対して好適な方位に取り付けられてよい。パッケージは光の偏光方向を示す、少なくとも１つの更なるマーカーを含んでいてもよい。
【００１４】
ＬＥＤ上のマーカーとパッケージ上の更なるマーカーは、相互の位置合わせのために用いられる。マーカーは、ダイの分離の前にＬＥＤ上に配置または画定される。更なるマーカーは、位置合わせの前にパッケージ上に配置または画定される。ＬＥＤ上のマーカーは、フォトリソ・パターン、電極の形状またはパターン、ダイの非対称形状、ダイ上の刻み目（ｎｏｔｃｈ）、またはダイ上の引っかき傷（ｓｃｒａｔｃｈ）を含む。パッケージ上の更なるマーカーは、電極の形状またはパターン、パッケージの非対称形状、パッケージ上の刻み目、あるいはパッケージ上の引っかき傷を含む。ＬＥＤは光の偏光を利用するアレイ状の外部回路またはシステムに設置されてもよく、外部回路またはシステムは同様のマーカーを有していてもよい。
【００１５】
本発明はまた、ＬＥＤ上に光の偏光方向を示すステップを備える、少なくとも１つの偏光発光ダイオード（ＬＥＤ）を作製する方法を記述する。光の偏光方向はＬＥＤの結晶学的方位の知識から決められてもよい。本方法は、パッケージからの出射光の偏光方向が明示されるように、パッケージに対して好適な方位にＬＥＤを取り付けるステップを備えていてもよい。本方法は、パッケージ上に光の偏光方向を示すステップをさらに備えていてもよい。
【００１６】
前記示すステップは、ＬＥＤ上に少なくとも１つのマーカーを配置または画定し、相互の位置合わせのためにパッケージ上にも少なくとも１つの更なるマーカーを配置または画定することを備えていてもよい。本方法は、ダイの分離の前にＬＥＤとなる見込みのダイのそれぞれの上に少なくとも１つのマーカーを配置または画定し、位置合わせの前に各パッケージ上に少なくとも１つの更なるマーカーを配置または画定することを備えていてもよい。ＬＥＤ上のマーカーは、フォトリソ・パターン、電極の形状またはパターン、ダイの非対称形状、ダイ上の刻み目、あるいはダイ上の引っかき傷を含んで構成されてもよい。パッケージ上の更なるマーカーは、電極の形状またはパターン、パッケージの非対称形状、パッケージ上の刻み目、あるいはパッケージ上の引っかき傷を含んで構成されてもよい。本方法は、ＬＥＤが設置される外部回路またはシステム上に光の偏光方向を示すステップ、あるいは複数のＬＥＤダイの方位を合わせるステップをさらに備えていてもよい。
【００１７】
本発明はまた、方位依存特性が最大となるようなＬＥＤの方位を示す少なくとも１つのマーカーを含んでいる、少なくとも１つの方位依存の発光特性を有するＬＥＤをも記述するものである。方位依存の発光特性を有するＬＥＤを作製するための方法も開示する。
【００１８】
以下、図面を参照し、対応する部分には一貫して同じ参照番号を付与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下の好ましい実施形態の説明では、添付の図面を参照する。添付の図面は、本明細書の一部を形成し、本発明を実施することができる特定の実施例を例示するために示す。本発明の範囲から逸脱することなしに、その他の実施例を利用してもよく、構造上の変化を施しても良いことは明らかである。
概要
無極性および半極性の窒化アルミニウム・インジウム・ガリウム［（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ］ベースのＬＥＤからの偏光した発光を実験的に確認した。従来のＬＥＤは偏光のない光を発するだけであったが、偏光した発光はたとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライトを含む、ある種の応用にとって有用であると考えられている。
【００２０】
ＬＥＤからの偏光した光を利用するためには、外部システムでの作製が完了するまで偏光方向を追跡しておくことが重要である。残念ながら、個々のＬＥＤデバイスのダイの結晶学的方位は光学的な観察を通じて簡便に決定することはできない。
【００２１】
偏光した発光の利点を生かすためには、パッケージされたデバイスが取り扱われて外部システムに取り付けられるときに、パッケージされたデバイスからの出射光の偏光方向が明示されるように、ＬＥＤダイをＬＥＤパッケージに対して好適な方位に取り付けねばならない。本発明は偏光ＬＥＤと、ＬＥＤパッケージと、および偏光ＬＥＤが取り付けられる外部回路部品とを一貫して方向決めするための簡単で便利な手段を提供するものである。
用語
窒化ガリウム関連材料のこの研究分野の慣例に基づいている、本明細書に用いられる用語をここで明らかにしておくことは価値のあることである。電気的な分極と光の偏光は本発明においては両方とも重要な概念である。英語では「Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ」という同じ用語を用いているが、これらは別の物理現象である。電気的な分極は分極ベクトルと内部分極電界に関係し、特定の材料系の結晶構造に基づいている。この場合、材料は「極性の」材料であるといわれる。内部の電気的な分極を持たない場合は「無極性の」材料といわれる。一方、光の偏光は電磁波放出に関係するもので、光はしばしば「偏光した」光と呼ばれる。光の偏光の概念は電磁波がどのように空間を伝播するかに基づくものである。
【００２２】
極性材料の結晶面がその面に垂直な分極ベクトルを持つとき、その面は「極性」面と呼ばれる。また、面に平行な分極ベクトルを持つとき、その面は「無極性」面と呼ばれる。さらに、その面に対してその他の角度をもつ分極ベクトルを持つとき、その面は「半極性」面と呼ばれる。（極性、無極性、あるいは半極性の）この慣例をデバイス（たとえばＬＥＤ）に適用すると、デバイスが（極性、無極性、あるいは半極性の）結晶の面上で作製されたことを意味する。
技術内容に関する説明
ＬＥＤの偏光した発光を実験的に確認したのはごく最近である。これは従来のｃ面ＩｎＧａＮ  ＬＥＤと比較して、図３に示されている。ｃ面ＬＥＤは出射光に対して無視できる程度の偏光しか持たないことを示している。ｍ面ＩｎＧａＮ  ＬＥＤからの出射光の強度は偏光子を１８０度回転するごとに強くなる。これは直線偏光した光であることを示している。強度の繰り返しが起こるのは９０°毎ではなく、他のいかなる角度毎でもない。ｍ面ＩｎＧａＮ  ＬＥＤでは光強度はある特定の方向でより強くなり、その方向はＬＥＤのダイの結晶学的方向によって規定される。その方向は一般にａ方向と呼ばれる＜１１−２０＞である。この場合には、ＬＥＤのダイの（偏光の方向を決める）方位と外部システムで用いる光の方向とを合わせることが重要になる。
【００２３】
従来のＬＥＤはダイの方位に依存する発光はしないので、応用または作製の段階では、発光の特性に関して注意が払われていない。図４はそのような場合の例を示すものであり、四角い対称形をした電極（４０２）をもつ従来のＬＥＤのダイ（４００）の上面を示す。この電極形状から、製造段階でダイの方位については注意が払われていないことが明らかである。
【００２４】
ＬＥＤのダイと、ＬＥＤのパッケージと、および光の偏光を利用する液晶ディスプレイのような外部回路またはシステムとの間で相互に方位を合わせる必要性があるため、光の偏光の方向を明示しておくことは有利である。しかしながら個々のダイの結晶学的方位を光学的に観察することによって簡便に決定することはできない。本発明は、信頼性があり、高歩留まりのＬＥＤユニットを作製できる簡単で便利な手段によって追跡を行うものである。
【００２５】
本発明は、相互の位置合わせを必要とする部品のそれぞれの上にマーカーを配置することによって、方向を示すようにしたものである。マーカーは裸眼で、顕微鏡観察で、画像認識システムで、あるいは他の手段で容易に見ることができる。その結果、製造段階で全てのＬＥＤのダイを動作させて偏光方向を確認する工程を除去することによって、パッケージされたＬＥＤ、回路またはシステムのすべての作製工程を簡略化できる。
【００２６】
図５は方位依存の発光特性が最大となるＬＥＤの方位を示す少なくとも１つのマーカーを含む、方位依存の発光特性を有するＬＥＤの実施例を示す。この図において、方位依存の発光特性とは光の偏光特性であり、ＬＥＤは、光の偏光方向を示しているマーカーと、パッケージ（５０６）と相互に位置合わせされたダイ（５００）とを含んでいる、偏光した光を発するＬＥＤである。この実施例では、ｍ面ＩｎＧａＮ  ＬＥＤのダイ（５００）の長方形の形状が、結晶ｃ軸＜０００１＞が短辺（５０２）に平行であり、ａ軸＜１１−２０＞が長辺（５０４）に平行であることを示している。結晶学的方向（或いは方位）が出射光の偏光方向を示しているので、この長方形の形状が偏光方向のマーカーである。この実施例で用いられているヘッダー・パッケージ（５０６）は、パッケージの回転方位が明示されているか、電極を観察することでこの回転方位がわかるように埋め込まれた、３つの電極（５０８）を有する。ＬＥＤのダイ（５００）はパッケージに対して好適な方位でパッケージ（５０６）に取り付けられていてもよい。例えば、ダイのマーカー（５０４）の長辺を、２つの電極（５０８）を通る仮想的な直線（５１０）とほぼ平行になるように位置合わせすることによって、仮想的な直線（５１０）と位置合わせされる２つの電極（５０８）でパッケージ（５０６）からの出射光の偏光方向が示されるので、出射光の偏光方向が明示される。このように、長方形のダイの形状を第１のマーカーとして定義し、電極（５０８）を更なるマーカーとして定義して利用することにより、ダイの取り付け作業の前にＬＥＤを動作させて光の偏光方向を確認する必要なしに、簡単な顕微鏡観察によって、ダイの取り付け作業を行うことが出来る。このように、第１のマーカーと更なるマーカーとを位置合わせすることにより、ダイ（５００）とパッケージ（５０６）とが光の偏光方向に関して相互に位置合わせされる。
【００２７】
本発明者らは、ａ面｛１１−２０｝や半極性面である｛１０−１３｝面を含む、ｍ面以外の他の（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ  ＬＥＤの結晶学的方位あるいは方向からも偏光した発光を実験的に確認した。ａ面｛１１−２０｝上に成長したＬＥＤはｍ方向＜１０−１０＞に偏光した光を発することが確認された。半極性面｛１０−１３｝上に成長したＬＥＤはａ方向＜１１−２０＞に偏光した光を発することが確認された。
【００２８】
偏光した発光に関するこれらの観察結果に基づいて、本発明は、これらのＬＥＤにも適用できるし、実際（０００１）ｃ面以外のあらゆる面上に成長したあらゆるＬＥＤに適用できる。更に、光の偏光はＬＥＤが発する色には依存しない。それゆえに、本発明はＬＥＤが方位依存の発光特性を持つ限り、青、緑、赤および白を含むＬＥＤのいかなる色に対しても適用できる。
方位マーカー
本発明の好ましい実施形態は、ダイの分離の前にＬＥＤのダイ上にマーカーを、および位置合わせの前にパッケージ上にマーカーを、配置または画定するステップを備えている。それゆえ、作製中に一つずつ全てのダイに関して、光の偏光についてダイの方位を確認する必要はなくなる。ＬＥＤのダイ上のマーカーは、フォトリソ・パターン、電極の形状またはパターン、ダイの非対称形状、ダイ上の刻み目あるいは引っかき傷などであり得る。同様に、パッケージ上のマーカーは、金属電極の形状またはパターンの一部、パッケージの非対称形状、パッケージ上の刻み目あるいは引っかき傷などであり得る。ＬＥＤのダイ、あるいはパッケージされたＬＥＤが設置される外部回路またはシステムも同様のマーカーを有していてよく、ＬＥＤのダイあるいはパッケージされたＬＥＤの１つずつ全てに関して光の偏光を確認する必要なしに、光の偏光に関する位置合わせを組み立て、作製、あるいは製造中に容易に行うことができる。
【００２９】
上記実施例を図６Ａから６Ｄに示す。図６Ａは従来のあるいは以前の技術であり、図６Ｂ、６Ｃ、および６Ｄは本発明の実施例を示す。
【００３０】
図６Ａは先行技術の実施例であり、ＬＥＤのダイ（６００）と、ＬＥＤ上の円形電極（６０２）と、ＬＥＤに電気的に接続するための２つの電極（６０６）を持つＬＥＤパッケージ（６０４）とを備えている。
【００３１】
図６Ｂでは、長辺（６１０）が偏光方向（６１２）に平行になっているマーカー（６０８）がＬＥＤのダイ（６００）上に画定されている。ＬＥＤのパッケージ（６０４）は長辺（６１６）を持つマーカー（６１４）を有している。ＬＥＤのダイ（６００）は、パッケージに対して好適な方位でパッケージ（６０４）に取り付けられる。たとえばダイのマーカー（６０８）の長辺（６１０）をパッケージのマーカー（６１４）の長辺（６１６）に平行になるように位置合わせすることにより、はっきりと目に見ることができる長辺（６１６）とＬＥＤからの出射光の偏光方向（６１２）が平行であることにより、偏光方向（６１２）が明示される、または示されることになる。このようにしてマーカー（６０８）および長辺（６１６）は相互に光の偏光方向に位置合わせされる。
【００３２】
図６Ｃでは、ＬＥＤは偏光の方向（６１２）に沿って伸びている電極（６０２）のような、楕円形をした特徴、すなわちマーカーを備えている。ＬＥＤのパッケージ（６０４）もまた、長く伸びていてマーカーとして作用する楕円形の電極（６０６）を有している。ＬＥＤのダイ（６００）はパッケージに対して好適な方位でパッケージ（６０４）に取り付けられる。たとえば楕円形の電極（６０２）の長手方向をパッケージのマーカー（６０６）の長手方向に平行になるように位置合わせすることにより、はっきりと目に見ることができるマーカー（６０６）の長手方向とＬＥＤからの出射光の偏光方向（６１２）が平行であることにより、偏光方向（６１２）が明示される、または示されることになる。このようにしてマーカー（６０２）とパッケージのマーカー（６０６）は相互に光の偏光方向に位置合わせされる。
【００３３】
図６Ｄでは、ＬＥＤのダイのマーカーは長辺（６１８）が偏光の方向（６１２）に平行である長方形のダイ（６００）を備えている。ＬＥＤのパッケージ（６０４）は長辺（６２０）を有する長方形を備えている。ＬＥＤのダイ（６００）はパッケージに対して好適な方位でパッケージ（６０４）に取り付けられる。たとえばダイの長辺（６１８）をパッケージ（６０４）の長辺（６２０）に平行になるように相互に位置合わせすることにより、はっきりと目に見ることができる長辺（６２０）とＬＥＤからの出射光の偏光方向（６１２）が平行であることにより、偏光方向が明示される、または示されることになる。
作製プロセス手順
図７は、少なくとも１つの偏光発光ダイオード（ＬＥＤ）、すなわち少なくとも１つの方位依存の発光特性を有する少なくとも１つのＬＥＤを作製する方法を示す。
【００３４】
ブロック７００は、ＬＥＤの結晶学的方向の知識に基づき、ＬＥＤから出射される光の偏光方向を決定するステップをあらわしている。このステップは、ＬＥＤのウェーハの結晶学的方位方向を決定するステップを備えていてもよい。
【００３５】
ブロック７０２は、方位依存特性が最大となるようなＬＥＤの方位を示すステップを表す。偏光ＬＥＤの場合、このステップは、光の偏光方向を示す工程を含む。このステップは、パッケージ上に光の偏光方向を示すステップを含んでもよい。この示すステップは、相互の位置合わせのために、ＬＥＤ上に少なくとも１つのマーカーを、およびパッケージ上に少なくとも１つの更なるマーカーを配置または画定する工程を含んでいてもよい。ＬＥＤ上のマーカーは、フォトリソ・パターン、電極の形状またはパターン、ダイの非対称形状、ダイ上の刻み目、ダイ上の引っかき傷を含んで構成されていてよい。パッケージ上の更なるマーカーは、電極の形状またはパターン、パッケージの非対称形状、パッケージ上の刻み目、あるいはパッケージ上の引っかき傷を含んで構成されていてよい。このステップはさらに、ＬＥＤが設置される外部回路またはシステム上に光の偏光方向を示すステップをさらに含んでいてもよい。少なくとも１つのマーカーは、ダイの分離の前にそれぞれのＬＥＤのダイ上に配置または画定される。少なくとも１つの更なるマーカーは、位置合わせの前に各パッケージ上に配置または画定される。それゆえに、作製中に一つ一つのダイのすべてに関して光の偏光に関するダイの方位を確認する必要がなくなる。
【００３６】
ブロック７０４は、パッケージまたは外部システムからの出射光の偏光方向が明示されるように、パッケージあるいは（液晶ディスプレイ・ユニットのような）外部システムに対して好適な方位にＬＥＤを取り付けるステップを表している。このステップはＬＥＤとＬＥＤが設置される外部回路またはシステムとを相互に位置合わせするステップを含んでいてもよい。ＬＥＤは光の偏光を利用する外部回路またはシステムに設置されてもよく、この外部回路またはシステムは相互の位置合わせのために同様のマーカーを有している。本方法は複数のＬＥＤのダイの方位を揃えるステップ、あるいはＬＥＤのアレイを形成するために複数のＬＥＤを設置するステップをさらに備えていてもよい。
【００３７】
ステップは所望のとおりに追加されても、除去されても、あるいは別の順番で行われてもよい。
可能な変更と変形
本発明の１つの可能な変更として、必ずしも偏光を発光するのではないが、ダイに方位依存の特徴を有するような別の種類のＬＥＤ、たとえば表面に模様をつけたＬＥＤのダイのためのマーカーがある。本発明者らは表面粗化されたＬＥＤの開発を行ってきている。これはまだ方位依存の発光特性を示していないが、このような表面粗化されたＬＥＤ上に方位依存性のある特徴を付け加えられる可能性がある。この場合に、同じように製作するためにマーカーは有用である。
【００３８】
いわゆるフォトニック結晶が開発中であり、近い将来、ＬＥＤのダイと集積化される。このときのＬＥＤは強度など方位依存性のある発光特性を持つことになり、マーカーが同様に有用なものとなる。
【００３９】
いわゆるエピタキシャル横方向成長（ＥＬＯ）技術によって作製した基板上に成長したＬＥＤに対してもマーカーは有用である。同様の他の成長技術としては、ファセット開始ＥＬＯ（ＦＩＥＬＯ、ＮＥＣ）、ファセット制御ＥＬＯ（ＦＡＣＥＬＯ、三重大学）、逆ピラミッド状のピットを用いるエピタキシャル成長による転位除去（ＤＥＥＰ、住友）、ペンデオエピタキシー（ＰＥＮＤＥＯ、ノースカロライナ州立大学、Ｎｉｔｒｏｎｅｘにライセンス供与）、カンチレバーエピタキシー（ＣＥ、Ｓａｎｄｉａ）、溝からの横方向成長（ＬＯＦＴ、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ）、および選択領域横方向エピタキシ（ＳＡＬＥ、南カリフォルニア大学）が含まれる。これらのすべては基板とエピタキシャル層の間にミクロン寸法のストライプ構造を持っている。このストライプ構造からの反射または均一な回折によって、これらＬＥＤの発光強度は方位依存性を持ち得る。ストライプは通常は透明であり、裸眼で見分けるのが困難であるので、マーカーは製造中にダイ方位を決定するために助けとなる。
【００４０】
方位依存の発光特性はＬＥＤによって出射される光の（強度、偏光、あるいはその他の特性のような）特性であり、これはＬＥＤが成長する面（通常はｃ、ｍ、ａ面）に垂直な軸に対するＬＥＤの方位に依存するものである。マーカーはこの特性が最大となる方位を確定し、あるいは印をつけるために用いることができる。
【００４１】
本発明の１つの具体的な応用は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような外部システムのバックライトとしての照明である。ＬＣＤはフラットパネルディスプレイにおける成長技術であり、自己発光型のデバイスではないので、表示ユニットには光源を必要とする。大半の応用で現在、光源を冷陰極蛍光管からＬＥＤへ変更している。したがってＬＥＤ市場のこの分野は伸びるであろうと期待される。
【００４２】
ＬＣＤは、図８に示すように光の偏光技術に基づいている。液晶の薄層が電気的に制御された偏光回転板として働く。直線偏光が液晶層（８００）に入射すると、電圧（８０２）を印加することによって電気的に液晶を動作して光を通過させたり遮断したりする。ＬＣＤユニットが必要とするものは、光源の不要な偏光成分を除去するためのプラスチックシートである少なくとも１つの直線偏光子（８０６）と組み合わせた光源（８０４）である。このユニットはまた少なくとも１つの位置合わせ用薄膜（８０８）を備えている。偏光子（８０６）の透過率は通常は８０％であり、それゆえ２０％は偏光子によって失われる。少なくとも１つの偏光ＬＥＤを備えている光源（８０４）がＬＣＤに適用されると、偏光子（８０６）はもはや不要となり、ディスプレイの明るさは大幅に増加する。さらに、ディスプレイ・ユニットの重さも減少する。マーカーはＬＣＤ上に配置または画定されてもよく、それによってＬＣＤと偏光ＬＥＤとが光の偏光方向に関して相互に位置合わせできる。
【００４３】
ＬＣＤが（テレビの画面のように）大きいか、あるいは（携帯電話の画面のように）小さいかにかかわらず、十分な明るさを得るためには複数のＬＥＤが用いられる。ＬＥＤアレイを直線偏光の光源として用いるためには、各ダイの方位は揃っていなければならない。このようなＬＥＤアレイを偏光光源として作製するためには、本発明のマーカー技術はパッケージへのダイの取り付けから最終的なディスプレイ・ユニットの組み立てまでの全製作工程を単純で信頼性の高いものにするであろう。
参考文献
次の参考文献は参照として、本明細書に組み込まれているものとする。
１．Ｎ．Ｆ．Ｇａｒｄｅｒらによる“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｏｆ  ｍ−ｐｌａｎｅ  ＩｎＧａＮ−ＧａＮ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８６，１１１１０１（２００５）
この論文は偏光した発光の実験的な観察について記載しているが、デバイスのＬＥＤのパッケージングについても偏光を応用することについても記載していない。
２．Ｂ．Ｒａｕらによる“Ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｍ−ｐｌａｎｅ  ＧａＮ／（Ａｌ，Ｇａ）Ｎ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌｓ，”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７７，３３４３（２０００）
この論文はフォトルミネッセンスの実験によってｍ面ＱＷからの光の偏光を記載している。エレクトロルミネッセンスやダイオード動作に関しては何も示していない。
３．Ｐ．  Ｗａｌｔｅｒｅｉｔらによる“Ｎｉｔｒｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ｆｒｅｅ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ  ｆｏｒ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｗｈｉｔｅ  ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ，”）Ｎａｔｕｒｅ  ４０６，８６５（２０００）
この論文は極性デバイスに対する無極性デバイスからの高効率発光の可能性について記載している。
結論
これで本発明の好ましい実施形態の説明を終える。本発明の一つ以上の実施形態に関する上記の記述は例示と説明を目的としてなされたものである。開示の形態そのものによって本発明を包括または限定することを意図するものではない。本明細書に記載した工程に付加的な調整部分を加えるなど、本発明の本質部分から基本的に逸脱することなしに、上記の教示に照らして多くの変更と変形が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されるものではなく、本明細書に添付の請求項によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】一般的な六方晶の結晶構造と関心のある結晶面の概略図である。
【図２】ＧａＮ結晶内の原子の配置を示す図であり、白丸はガリウムを、黒丸は窒素を示す。
【図３】ｃ面ＬＥＤからの無視できる程度の偏光と比較した、ｍ面ＩｎＧａＮ  ＬＥＤからの偏向した発光を表す実験結果を示す図である。
【図４】ｃ面ＩｎＧａＮ  ＬＥＤと３００μｍ×３００μｍのサイズのダイを備えたクリー社（Ｃｒｅｅ  Ｉｎｃ．）製の従来のＬＥＤのダイを示す図である。
【図５】パッケージ上に搭載された方位依存の発光特性を持つ無極性ＬＥＤのダイの例である。
【図６】図６Ａ−６Ｄは従来のものと、マーカーつきのＬＥＤパッケージの概略的な上面図である。
【図７】偏光発光ダイオードの作製方法を示す図である。
【図８】ＬＣＤの動作の原理を示す図である。なお、従来技術では偏光は第１の偏光子を通った後に得られる。
【図１】
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【図２】
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【図７】
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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８】
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【国際調査報告】
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