(57)【要約】  本発明は、発光ダイオードを開示している。いくつかの実施例において、発光ダイオードは、第１の半導体層（１１１）と、活性層（１１２）と、第２の半導体層（１１３）と、を含み、対応する第１の表面および第２の表面を有する発光エピタキシャル積層（１１０）と、前記発光エピタキシャル積層（１１０）の第２の表面の上に形成された光透過層と、前記光透過層の前記発光エピタキシャル積層（１１０）から離れた表面上に形成された第１の金属層（１４１）と、前記第１の金属層（１４１）の前記発光エピタキシャル積層（１１０）から離れた表面上に形成された第２の金属層（１４２）と、を含んでおり、前記第１の金属層（１４１）および第２の金属層（１４２）は、鏡面構造に構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体層と、活性層と、第２の半導体層と、を含み、対応する第１の表面および第２の表面を具える発光エピタキシャル積層と、
前記発光エピタキシャル積層の第２の表面上に形成された光透過層と、
前記光透過層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第１の金属層と、
前記第１の金属層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第２の金属層と、を含む発光ダイオードであって、
前記第１の金属層および第２の金属層は、鏡面構造に構成され、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の金属層の反射率をＲ１と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第２の金属層の反射率をＲ２と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の金属層および第２の金属層の複合反射率をＲ３と定義すると、Ｒ１＜Ｒ２、且つ（Ｒ２−Ｒ３）／Ｒ２＜４％である、ことを特徴とする、発光ダイオード。
【請求項２】
前記発光エピタキシャル積層の発光波長は、３６０〜４５０ｎｍである、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】
前記発光エピタキシャル積層の発光波長は、３８５〜４５０ｎｍであり、前記第１の金属層および第２の金属層の複合反射率は、９０％以上である、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４】
前記発光エピタキシャル積層の発光波長は、３６５〜４５０ｎｍであり、前記第１の金属層および第２の金属層の複合反射率は、８５％以上である、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５】
前記光透過層は、絶縁材料層である、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６】
前記光透過層の厚さは、５０００オングストローム以下である、ことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記第１の金属層は、未成膜の状態を呈す、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】
前記第１の金属層の厚さは、５０オングストローム以下である、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９】
前記第２の金属層の厚さは、１００〜５０００オングストロームのである、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１０】
前記第１の金属層は、アルミニウム層またはロジウム層であり、前記第２の金属層は、銀層である、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１１】
前記第２の金属層の縁は、前記発光エピタキシャル積層の縁を超える、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１２】
前記発光エピタキシャル積層を上部と定義し、前記発光エピタキシャル積層の第２の表面より下の構成を下部と定義すると、前記下部は発光エピタキシャル積層の縁を超えた縁部を有し、前記縁部は上から下に少なくとも第１の絶縁層と、金属材料層と、第２の絶縁層と、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１３】
前記第２の金属層および前記絶縁層の間に形成されると共に、前記第２の金属層を覆う金属保護層を更に含み、前記縁部の金属材料層および前記金属保護層の材料が同じである、ことを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記縁部の金属材料層は、前記外縁部の最も外側にある、ことを特徴とする請求項１２に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
前記第２の金属層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された導電連結層と、を更に含み、
前記発光エピタキシャル積層は、少なくとも１つの凹部を具え、該凹部が該発光エピタキシャル積層の第２の表面から第２の半導体層、活性層を通って、第１型の半導体層へ延伸し、前記光透過層は、絶縁材料である上、前記凹部の側壁を覆い、前記導電連結層は、前記凹部を充填して前記第１の半導体層と電気的に接続されるように形成される、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１６】
前記発光エピタキシャル積層を上部と定義し、前記発光エピタキシャル積層の第２の表面より下の構成を下部と定義すると、前記下部は発光エピタキシャル積層の縁を超えた縁部を有し、前記縁部は上から下に少なくとも光透過層と、金属材料層と、絶縁層と、を含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
前記第２の金属層および前記絶縁層の間に形成されると共に、前記第２の金属層を覆う金属保護層を更に含み、前記縁部の金属材料層および前記金属保護層の材料が同じである、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】
第１の半導体層と、活性層と、第２の半導体層と、を含み、対応する第１の表面および第２の表面を有する発光エピタキシャル積層と、
前記発光エピタキシャル積層の第２の表面上に形成された光透過層と、
前記光透過層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第１の導電層と、
前記第１の導電層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第２の導電層と、を含む紫外発光ダイオードであって、
前記第１の導電層および第２の導電層は、鏡面構造に構成され、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の導電層の反射率をＲ２と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第２の導電層の反射率をＲ２と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の導電層および第２の導電層の複合反射率をＲ３と定義すると、Ｒ１＜Ｒ２、且つ（Ｒ２−Ｒ３）／Ｒ２＜４％である、ことを特徴とする、紫外発光ダイオード。
【請求項１９】
前記光透過層は、絶縁材料層である、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２０】
前記光透過層の厚さは、５０００オングストローム以下である、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２１】
前記第１の導電層は、未成膜の状態を呈す、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２２】
前記第１の導電層の厚さは、５０オングストローム以下である、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２３】
前記第２の導電層の厚さは、１００〜５０００オングストロームである、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２４】
前記第１の導電層は、アルミニウム層またはロジウム層であり、前記第２の導電層は、銀層である、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２５】
前記発光エピタキシャル積層を上部と定義し、前記発光エピタキシャル積層の第２の表面より下の構成を下部と定義すると、前記下部は発光エピタキシャル積層の縁を超えた縁部を有し、前記縁部は上から下に少なくとも第１の絶縁層と、金属材料層と、第２の絶縁層と、を含む、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２６】
前記第２の金属層および前記絶縁層の間に形成されると共に、前記第２の金属層を覆う金属保護層を更に含み、前記縁部の金属材料層および前記金属保護層の材料が同じである、ことを特徴とする請求項２５に記載の発光ダイオード。
【請求項２７】
前記縁部の金属材料層は、前記外縁部の最も外側にある、ことを特徴とする請求項２５に記載の発光ダイオード。
【請求項２８】
前記第２の金属層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された導電連結層と、を更に含み、
前記発光エピタキシャル積層は、少なくとも１つの凹部を有し、該凹部が該発光エピタキシャル積層の第２の表面から第２の半導体層、活性層を通って、第１型の半導体層へ延伸し、前記光透過層は、絶縁材料である上、前記凹部の側壁を覆い、前記導電連結層は、前記凹部を充填して前記第１の半導体層と電気的に接続されるように形成される、ことを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２９】
前記発光エピタキシャル積層を上部とし、前記発光エピタキシャル積層の第２の表面より下の構成を下部と定義すると、前記下部は発光エピタキシャル積層の縁を超えた縁部を有し、前記縁部は上から下に少なくとも光透過層と、金属材料層と、絶縁層と、を含む、ことを特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオード。
【請求項３０】
前記第２の金属層および前記絶縁層の間に形成されると共に、前記第２の金属層を覆う金属保護層を更に含み、前記縁部の金属材料層および前記金属保護層の材料が同じである、ことを特徴とする請求項２９に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の光電分野に関し、具体的に発光ダイオードの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、固体照明光源において広く適用されている。従来の白熱電球および蛍光灯に比べて、発光ダイオードは低消費電力、長寿命などの長所を具えるため、発光ダイオードは従来の光源を徐々に取って代わってきた上、様々な分野において適用されており、例えば交通信号、バックライトモジュール、街灯照明、医療用設備などである。発光ダイオードの発光効率を向上させるために、常にエピタキシャル積層の下方に反射層が設けられ、この場合に活性層が下向きに発せれた光は反射層によって反射されて光取り出し効率を高める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、発光ダイオードを提供し、発光ダイオードの外部光取り出し効率を有効に高める。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、発光ダイオードは、第１の半導体層と、活性層と、第２の半導体層と、を含み、対応する第１の表面および第２の表面を具える発光エピタキシャル積層と、前記発光エピタキシャル積層の第２の表面上に形成された光透過層と、前記光透過層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第１の金属層と、前記第１の金属層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第２の金属層と、を含んでおり、前記第１の金属層および第２の金属層は、鏡面構造に構成され、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の金属層の反射率をＲ１と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第２の金属層の反射率をＲ２と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の金属層および第２の金属層の複合反射率をＲ３と定義すると、Ｒ１＜Ｒ２、且つ（Ｒ２−Ｒ３）／Ｒ２＜４％である。
【０００５】
いくつかの実施例において、前記発光エピタキシャル積層の発光波長は、３８５〜４５０ｎｍであり、前記第１の金属層および第２の金属層の複合反射率は、９０％以上である。
【０００６】
いくつかの実施例において、前記発光エピタキシャル積層の発光波長は、３６５〜４５０ｎｍであり、前記第１の金属層および第２の金属層の複合反射率は、８５％以上である。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、紫外発光ダイオードは、第１の半導体層と、活性層と、第２の半導体層と、を含み、対応する第１の表面および第２の表面を有する発光エピタキシャル積層と、前記発光エピタキシャル積層の第２の表面の上に形成された光透過層と、前記光透過層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第１の導電層と、前記第１の導電層の前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成された第２の導電層と、を含んでおり、前記第１の導電層および第２の導電層は、鏡面構造に構成され、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の導電層の反射率をＲ２と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第２の導電層の反射率をＲ２と定義し、前記発光エピタキシャル積層が発する光に対する第１の導電層および第２の導電層の複合反射率をＲ３と定義すると、Ｒ１＜Ｒ２、且つ（Ｒ２−Ｒ３）／Ｒ２＜４％である。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、発光ダイオードは、上部および下部を含み、その内の前記上部が半導体積層であり、上から下へ第１の半導体層と、活性層と、第２の半導体層と、を順次に含み、前記下部が絶縁材料層と、粘着層と、基板と、を順次に含み、前記下部が上部の縁を超えた縁部を有し、前記縁部が上から下へ少なくとも第１の絶縁層と、金属材料層と、第２の絶縁層と、粘着層と、基板と、を含んでいる。
【０００９】
いくつかの実施例において、半導体積層の下表面側には、第１の絶縁層と、金属反射層と、金属保護層と、第２の絶縁層と、を順次に含んでいる。
【００１０】
前記金属保護層および前記縁部の金属材料層は、材料が同じであることが好ましい。他のいくつかの実施例において、前記金属保護層および前記縁部の金属材料層は、材料が異なってもよい。
【００１１】
いくつかの実施例において、前記金属保護層および前記縁部の金属材料層は、電気的に隔離している。
【００１２】
前記縁部の金属材料層は、前記外縁部の最も外側にあることが好ましい。
【００１３】
いくつかの実施例において、前記半導体積層は、少なくとも１つの凹部を有し、該凹部が該半導体積層の下表面から第２の半導体層、活性層を通って、第１型の半導体層まで延伸し、前記第１の絶縁層は前記凹部の側壁を覆っている。
【００１４】
更に、前記発光ダイオードは、前記第１の絶縁層の表面上に形成されると共に、前記凹部を充填し、第１の半導体層と電気的に接続する第１の導電連結層と、第１の絶縁層および第２の絶縁層の間に形成されると共に、第２の半導体層と電気的に接続する第２の導電連結層と、を含み、前記第２の導電連結層は、金属反射層および金属保護層を含んでいる。前記金属保護層および前記外縁部の金属材料層は、材料が同じであることが好ましい。
【００１５】
いくつかの実施例において、前記第２の導電連結層は、前記金属反射層および前記第１の絶縁層の間にある導電粘着層を更に含んでいる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明において陳述するが、一部は明細書から明白なものであり、もしくは本発明を実施することにより理解できる。本発明の目的及び他の利点は、明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面により特に示される構造によって実現及び獲得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
図面は本発明に対する一層の理解のために供するものであり、また明細書の一部を構成し、本発明の実施例と共に本発明の解釈に用いられ得るが、本発明に対して限定するものではない。この他、図面のデータは概要を説明するものであり、比率に応じて描かれたものではない。
【００１８】
【図１】本発明に係る第１の実施例の発光ダイオードを示す構造模式図である。
【図２】異なる材料が異なる波長に対する光の反射率を示す曲線図である。
【図３】本発明に係る第２の実施例の発光ダイオードを示す構造模式図である。
【図４】第２の好ましい実施例における発光ダイオードの金属反射層の縁がエピタキシャル積層の縁を超えることを示す模式図である。
【図５】本発明に係る第３の実施例の発光ダイオードを示す構造模式図である。
【図６】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードチップの製造プロセスである。
【図７】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図８】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図９】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１０】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１１】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１２】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１３】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１４】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１５】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１６】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１７】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１８】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図１９】本発明に係る第４の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの各ステップを簡単に示す構造模式図である。
【図２０】本発明に係る第５の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの一部のステップを簡単に示す構造模式図である。
【図２１】本発明に係る第５の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの一部のステップを簡単に示す構造模式図である。
【図２２】本発明に係る第５の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの一部のステップを簡単に示す構造模式図である。
【図２３】本発明に係る第４の実施例および第５の実施例における発光ダイオードの製造プロセスのスクライブラインの写真である。
【図２４】本発明に係る第５の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの一部のステップを簡単に示す構造模式図である。
【図２５】本発明に係る第５の実施例における発光ダイオードの製造プロセスの一部のステップを簡単に示す構造模式図である。
【図２６】本発明に係る第６の実施例の発光ダイオードを示す構造模式図である。
【図２７】本発明に係る第７の実施例の発光ダイオードを示す構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本明細書の図中に示される構成、比例、寸法などは、いずれも明細書に開示される内容と合わせて用いられるものであり、本技術を熟知する者が理解および閲読することを提供するためであり、本発明で実施可能な制限条件を制限するものではないので、技術上の実質的な意味を有しない。いかなる構成の修飾、比例関係の変化、または寸法の調整は、本発明が生成された効果および達せられた目的に影響しない限り、いずれも本発明により示される技術内容がある範囲内にあるべきである。同時に、本明細書に引用される「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」、および「一」という用語は、本発明が実施可能な範囲を限定することに用いられるものではなく、且つ相対関係の変化や調整は、技術内容を実質的に変更しない限り、本発明が実施可能な範囲とされるべきである。
【００２０】
以下、添付図面を組み合わせて、本発明の発光ダイオードの構成について詳細に説明し、これによって本発明に対してどのように技術手段を応用すれば技術問題を解決し、且つ技術効果を得る実現過程を十分に理解して実施する。要するに、衝突しない限り、本発明の各実施例および各実施例における各特徴を互いに組み合わせることができ、本発明に係る保護的範囲は以下の実施例に関する記述及び説明に制限されない。
【００２１】
実施例１
【００２２】
更なる発光ダイオードの発光効率を得るために、エピタキシャル積層および金属反射層の間に低屈折率の光透過材料層を加えて、全方向反射鏡を構成することができ、この際に活性層が下向きに発する光の一部が、光透過材料層によって全反射され、一部が高反射の金属鏡面層によって全反射され、光取り出し効率を高める。具体的に、発光波長に基づいて金属反射層の材料を選択し、例えば波長が３６０ｎｍ以上の光であれば、Ａｇが高反射率を具える一方、３６０ｎｍ以下の光（例えば１００〜２８０ｎｍにある深紫外光）であれば、Ａｌの方が反射率が高い。いくつかの発光ダイオードにおいて、Ａｇを反射層として用い、絶縁層を光透過材料層として用い、Ａｇおよび絶縁層の間の粘着性がよくないため、常にＡｇ反射層および絶縁層の間にＩＴＯを粘着層として加える必要がある。しかし、ＩＴＯは短波長において特に紫外線波長域において光の吸収がより深刻であるため、該構成が紫外発光ダイオードの明るさを有効に向上させにくい。
【００２３】
図１は発光波長が３６０〜４５０ｎｍの発光ダイオードを示す構造模式図である。該発光ダイオードは、上から下へ上部電極１９１、発光エピタキシャル積層１１０、透明誘電層１３０、第１の金属層１４１、第２の金属層１４２、金属保護層１６０、ボンディング層１７０、導電基板１８０、および裏電極１９２、を含むことができる。その内、発光エピタキシャル積層１１０は、一般的にｎ型半導体層１１１、活性層１１２、およびｐ型半導体層１１３を含んでおり、外表面は絶縁保護層１５０を覆われ得る。
【００２４】
具体的に、発光エピタキシャル積層１１０の材料は、発光波長に基づいて選択され、電子―正穴の接合効率を向上させるために、活性層１１２が多重量子井戸(Multple quantum well)構造を有することができる。活性層１１２の組み合わせる要素および組み合わせ比が以下の方式により確かめることができ、求める波長を具える光、例えば３５０ｎｍ〜４００ｎｍのピーク波長の紫外線を発することができる。更に、発光エピタキシャル積層の下表面に透明導電層１２０を加えることができ、該透明導電層が半導体材料または透明導電性酸化物でもよく、本実施例において、透明導電層１２０はｐ型半導体層１１３の表面上に形成され、その材料が、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム(III)（ＩｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの透明導電性酸化物に選定され得る。光透過性誘電層１３０は透明導電層１２０の表面上に形成され、厚さが５０ｎｍ以上であることが好ましく、例えば５０〜５００ｎｍでもよく、材料が発光エピタキシャル積層１１０が発せれた光に対して透明であり、例えばフッ化マグネシウム、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化珪素（ＳｉＯＸ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化珪素（ＳｉＮＸ）などである。該光透過性誘電層１３０の内部には、該光透過性誘電層１３０を貫通している一連のビアが形成されている。第１の金属層１４１は、光透過性誘電層１３０の表面上に形成され、厚さが５ｎｍ以下であることが好ましく、未成膜の状態を呈しており、第２の金属層１４２は、第１の金属層１４１の表面上に形成されている。金属保護層１６０は、第２の金属層１４２の下表面に形成されると共に、第２の金属層１４２の側面を覆っており、該金属保護層１６０は、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、またはＴｉＷなどのより安定した金属材料であることが好ましく、第２の金属層１４２の拡散を阻むことに用いられ、且つ単層または多層構造であってもよい。ボンディング層１７０は、発光エピタキシャル積層１１０を導電基板１８０上に接着することに用いられ、Ａｕ−Ａｕ結合やＡｕ−Ｉｎ結合などであってもよい。
【００２５】
本実施例において、第１の金属層１４１および第２の金属層１４２は、複合反射鏡面を構成し、その材料は、例えばＡｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆなどの導電性が優れた金属物質によって形成される。特に、本実施例において、金属物質は、３６０〜４５０ｎｍ波長域において反射率が比較的高いＡｌおよびＡｇを用いることができ、その内、第１の金属層１４１は、誘電層１３０および第２の金属層１４２の間の粘着性を改善することに用いられ、そこで第１の金属層１４１は、誘電層１３０に対して良好な粘着力且つ吸光しない材料であることが好ましい。本実施例において、誘電層１３０が酸化珪素に選定され、第１の金属層１４１がＡｌに選定され、そして第２の金属層１４２がＡｇに選定され、その内、第１の金属層１４１の厚さは１ｎｍ以下であることが好ましく、且つ未成膜の状態を呈しており、すると複合鏡面の反射は主に第２の金属層の反射であることを保証する。１つの変形実施例においては、第１の金属層は、ロジウムを用いてもよい。
【００２６】
図２は４種類の材料が３００〜４３０の波長域における反射率を示す曲線図であり、図から見られるように、３６０〜４３０ｎｍの波長領域にて、Ａｌ−Ａｇ鏡面の反射率曲線がＡｇ鏡面の反射率曲線と基本的に平行しており、且つ両者の差が４％以内である。ＩＴＯ−Ａｇ鏡面と比べて、Ａｌ−Ａｇ鏡面は３４５〜４１０ｎｍの波長域における反射率が著しく上昇する。
【００２７】
【表１】
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2021510234.tif 000004
2021510234.tif 000005
【００２８】
表１は、３種類の反射構成がそれぞれ３６０〜４５０ｎｍの波長域における反射率を示しており、Ａｌ-Ａｇ構成を採用した反射鏡面はその複合反射率とＡｇ鏡面の反射率の差が４％以内であり、そしてＩＴＯ−Ａｇ鏡面の反射率と比べると、反射率がより大幅に増加し、特に４００〜３６０ｎｍの紫外線光に対して、その反射率が４〜９％増加する。
【００２９】
上述した発光ダイオードは誘電層１３０、第１の金属層、および第２の金属層を反射構成として採用し、明るさを向上させると同時に、反射鏡面および誘電層の粘着性を保証する。
【００３０】
実施例２
【００３１】
図３は他の発光ダイオードを示す構造模式図である。図１に示された発光ダイオードと異なるのは、発光エピタキシャル積層１１０の下方にある金属鏡面１４２の面積が図１に示された発光ダイオードの金属鏡面１４２の面積より大きく、より好ましくは、金属鏡面の面積が発光エピタキシャル積層の面積と等しく、その上さらに発光エピタキシャル積層の面積より大きく、こうすることで発光領域が増加し、発光の明るさを向上させることができるという点である。図４は発光エピタキシャル積層１１０、誘電層１３０、および第２の金属層１４２（即ち、金属鏡面層）の三者の面積関係を示しており、図から見られるように、誘電層１３０の縁端１３０ａが発光エピタキシャル積層１１０の縁端１１０ａを超え、且つ一定の距離に達して、第２の金属層１４２の縁端が発光エピタキシャル積層の縁端１１０ａを超えさせる。
【００３２】
より好ましくは、第２の金属層の縁端１４２ａと発光エピタキシャル積層の縁端１１０ａとの距離は、０〜５０マイクロメートルであり、例えば１０〜２０マイクロメートルでもよい。
【００３３】
実施例３
【００３４】
図５は他の発光波長が３６０〜４５０ｎｍである発光ダイオードを示す構造模式図である。該発光ダイオードは、上から下へ発光エピタキシャル積層１１０、透明導電層１２０、第１の透明誘電層１３１、第１の金属層１４１、第２の金属層１４２、金属保護層１６０、第２の透明誘電層１３２、導電連接層２７０、基板１８０、および電極１９１、１９２、を含むことができる。
【００３５】
具体的に、発光エピタキシャル積層１１０は、上から下へ第１の半導体層１１１、活性層１１２、および第２の半導体層１１３を含み、少なくとも１つの凹部１１４を具え、該凹部１１４が該発光エピタキシャル積層の下表面から第２の半導体層１１３、活性層１１２を通って、第１型の半導体層１１１まで延伸している。第１の透明誘電層１３１は透明導電層１２０の表面上に形成されると共に、該凹部１１４の側壁を覆っており、該第１の透明誘電層１３１は一連の導電ビア１３３を有して、透明導電層１２０の一部の表面が露出し、第１の金属層１４１が第１の透明誘電層１３１の表面上に形成されると共に、露出した透明導電層１２０の表面と接触している。第２の金属層１４２は第１の金属層１４１の表面上に形成されて第１の金属層１４１と共に複合反射鏡面を構成している。金属保護層１６０は第２の金属層１４２の表面上に形成され、該第２の金属層１４２の側壁を覆うと同時に、一部の表面が露出することができ、第２の電極１９２を設置することに用いられ、該金属保護層１６０がより安定した金属材料であることが好ましく、第２の金属層の拡散を阻むことに用いられ、且つ単層または多層構造であってもよい。第２の透明誘電層１３２は、保護層１６０における前記発光エピタキシャル積層から離れた表面上に形成され、前記凹部１１４の側壁を同時に覆うことができることが好ましく、その材料が第１の透明誘電層１３１と同じであってもよく、異なってもよく、例えばフッ化マグネシウム、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化珪素（ＳｉＯＸ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）窒化珪素（ＳｉＮＸ）など、を選定することができ、他のいくつかの実施例において、第２の透明誘電層１３２が凹部１１４の側壁を覆っていない。導電連接層２７０は第２の透明誘電層１３２の表面上に形成されると共に、前記凹部１１４を充填して第１の半導体層１１１と電気的に接続され、Ａｌ、Ｃｒ、またはＡｇなどの反射材料を含むことができ、第１の半導体層１１１と接触すると同時に、基板１８０を接着するためのボンディング材料をさらに含んでいる。基板１８０は、導電連接層２７０の発光エピタキシャル積層１１０から離れた一側の表面上に形成され、良好な放熱性能を有する材料であることが好ましく、例えばＳｉ、Ｃｕ、またはセラミックスなどである。第１の電極１９１は基板１８０の裏側の表面上に形成され、導電連接層２７０および第１の半導体層１１１によって電気的に接続されるように形成されており、第２の電極１９２は露出した金属保護層１６０の表面上に形成され、且つ金属保護層１６０、第２の金属層１４２、第１の金属層１４１、透明導電層１２０、および第２の半導体層１１３を介して電気的に接続されるように形成されており、金属保護層１６０および導電連接層２７０の間の第２の透明誘電層１３２によって電気的な隔離を実現する。その内、第１の透明誘電層１３１、および共に構成した全方向反射構造は、その材料や厚さなどを実施例１を参考にして選定することができる。
【００３６】
本実施例において、導電連接層２７０は放熱基板１８０および第１の半導体層１１１とそれぞれ連接して、良好な伝導熱通路を構成し、熱量を第１の半導体層から放熱基板に伝わらせる。活性層の励起放射は第１の半導体層を経由して起きるため、熱量が第１の半導体層に蓄積されやすく、本実施例の導電連結層が熱量を第１の半導体層から放熱基板によく伝えることができる。凹部１１４は第１の半導体層１１１の下表面に形成されることができ、第１の半導体層１１１へ延伸して第１の半導体層の内部に留まることもでき、例えばいくつかの具体的な実施形態において、第１の半導体層はやや薄めの厚さ（例えば、２マイクロメートル以下であり、更に薄くてもよい）を有しており、この際に凹部１１４は第２の半導体層１１３、活性層を貫通して、第１の半導体層１１１の下表面上（活性層に近接する表面）に留まっている。他のいくつかの具体的な実施形態において、第１の半導体層はやや厚めの厚さ（例えば、２マイクロメートル以上である）を有しており、この際に凹部１１４は第１の半導体層１１１の内部へ延伸することが好ましく、第１の半導体層１１１から更に熱量を伝えやすくすることができる。例えば、第１の半導体層１１１は、厚さが２μｍ〜３μｍであり、この際に凹部１１１の第１の半導体層１１１の内部の深さは１マイクロメートル以下であってもよい。
【００３７】
実施例４
【００３８】
図６は発光ダイオードの製作プロセスを示しており、それは基本的にはステップＳ１００〜Ｓ７００を含み、図７〜１９は異なる段階の構造断面を示している。以下、図７〜１９を合わせて詳細に説明する。
【００３９】
ステップＳ１００では、エピタキシャル構成を提供し、下から上へ第１の半導体層と、活性層と、および第２の半導体層と、を順次に含み、その表面上にスクライブラインセクションと、発光セクションと、および電極セクションと、を画成している。具体的に、まず、エピタキシャル構成を提供して、生長基板１００およびその上に順次に形成された発光エピタキシャル積層１１０を含み、該発光エピタキシャル積層１１０は、図７に示されるように、第１の半導体層１１１と、活性層１１２と、および第２の半導体層１１３、を含んでいる。生長基板１００は、サファイアと、窒化アルミニウムと、窒化ガリウムと、シリコンと、炭化ケイ素と、ヒ化ガリウムと、を含むものを選定するが、それらに限定されず、その表面が平面構成またはパターン化構成であってもよい。第１の半導体層はｐ型半導体である場合、第２の半導体層は相違するｎ型半導体であり、これに対し、第１の半導体層はｎ型半導体である場合、第２の半導体層は相違するｐ型半導体である。活性層は中性、ｐ型またはｎ型の電気的特性の半導体であってもよい。電流によって半導体発光積層を透過する場合、励起活性層が発光して光を放出する。発光波長に基づいて活性層の材料を選択することについて、窒化物を基礎材料とする場合、青色光、緑色光、または紫外光を発することができ、ＡｌＩｎＧａＰを基礎材料とする場合、赤色光、オレンジ色光、黄色光といった琥珀系の色の光を発することができる。そして、図８に示されるように、エピタキシャル構成の上表面上には、スクライブラインセクション１１５と、発光セクション１１６と、および電極セクション１１６と、が画成されており、該発光セクション１１６が一般的にチップに対応し、その内部が、一連の凹部パターン１１４を有する上、少なくとも１つの電極セクション１１６を含んでいる。
【００４０】
ステップＳ２００では、図９に示されるように、エピタキシャル構成の表面上に一連の凹部１１４が形成され、それは第２の半導体１１３、活性層１１２を貫通して、第１の半導体層１１１に留まり、発光エピタキシャル積層の発光セクション上に透明導電層１２０が形成されることが好ましい。
【００４１】
ステップＳ３００では、図１０に示されるように、エピタキシャル構成の表面上に第１の透明誘電層１３１が形成され、それは同時にスクライブラインセクション１１５、発光セクション１１６、および凹部１１４の側壁を覆い、発光セクション１１６上に一連の導電ビア１３３が形成される。
【００４２】
ステップＳ４００では、発光セクションに金属鏡面および金属保護層１６０が順次に形成され、その内金属保護層１６０が電極セクション１１７に向かって延伸し、第２の電極セクションの絶縁層を覆う。具体的には、金属鏡面層が単層構造であってもよいし、多層構造であってもよく、その材料が高反射率の活性層が発する光線の材料であることが好ましく、例えば銀鏡が３６０ｎｍ以上の光線に対してやや高めの反射率を有し、アルミニウム鏡が３６０ｎｍ以下の紫外線に対してやや高めの反射率を有し、銀鏡を反射鏡面として用いる場合、それが透明誘電層１３１との粘着性がやや低くなり、この際に銀鏡および透明誘電層１３１の間に材料層を加えて粘着層とする必要がある。いくつかの実施例において、活性層１１２の発光波長は４００ｎｍ以上であり、Ａｇを金属鏡面として用い、同時にＡｇ鏡面層１４２および第１の透明誘電層１３１の間にＩＴＯ薄層を粘着層として加えて、Ａｇ鏡面および透明誘電層１３１の間の粘着力を高める。他のいくつかの実施例において、活性層１１２の発光波長は３６０〜４５０ｎｍであり、ＩＴＯが短波長域において光吸収効果がより深刻であるため、この際に銀鏡面層および第１の透明誘電層１３１の間にアルミニウム薄膜層１４１を加えることが好ましく、アルミニウムおよび絶縁材料の粘着力がより良くなり、且つ短波長光に対して吸光作用がなく、鏡面構造の反射率および信頼性を両立することができる。他のいくつかの実施例において、活性層１１２の発光波長は３６０ｎｍ以下であり、アルミニウムまたはロジウムを直接反射鏡面層として選定してもよい。図１１を参照して、本実施例は金属鏡面を二層構造とする例として、その内第１の層がアルミニウム金属層１４１であり、第２の層が銀金属層であり、その内アルミニウム金属層の厚さが５０オングストローム以下であり、例えば１〜１０オングストロームとすると、銀金属層の厚さが１０００〜５０００オングストロームであり、例えば２０００オングストロームである。金属保護層１６０が銀金属層１４２を覆うと共に、電極セクション１１７を覆っている。
【００４３】
ステップＳ５００では、図１２に示されるように、第２の透明誘電層１３２を製作して、それは金属保護層１６０を覆うと共に、スクライブラインセクション１１５に向かって延伸してスクライブラインセクション１１５上にある第１の透明誘電層１３１を覆い、より好ましくは、同時に凹部１１４の表面を覆い、図１３に示されるように、一般的には、この際に凹部１１４底部の第１の透明誘電層および第２の透明誘電層を取り除く必要があり、第１の半導体層１１１の表面を露出する。
【００４４】
ステップＳ６００では、図１４に示されるように、第２の透明誘電層１３２上に導電連接層１７０を製作して、それは凹部１１４を充填して第１の半導体層１１１と電気的に接続されるように形成され、導電連接層１７０上に基板１８０を粘着すると共に、基板１８０の裏面に電極１９１を製作する。
【００４５】
ステップＳ７００では、切断を実行してＬＥＤチップを形成する。本実施例において、生長基板を取り除くこと、エッチングによりスクライブラインセクションおよび電極セクションのエピタキシャル積層を取り除くこと、電極を作成することなどを更に含む可能性がある。具体的に、まず、図１５に示されるように、生長基板１００を取り除いて、第１の半導体層１１１の活性層から離れた一側の表面を露出する。そして、図１６に示されるように、スクライブラインセクション１１５および電極セクション１１７に対応する発光エピタキシャル積層を取り除いて、第１の透明誘電層１１５を露出する。図１７に示されるように、電極セクションにおいて電極１９２を製作する。最後、切断および断片の切り裂きを実行して単一のＬＥＤチップを形成する。本実施例において、図１８を参照して、レーザーを用いて先に表面を切り開き、次に裏面を切り開き、そして切り裂、図１９に示されるように、一連のＬＥＤチップを形成する。
【００４６】
実施例５
【００４７】
上術した発光ダイオードの製作プロセスにおいて、最後に切断を実行する際にスクライブラインセクション１１５の構造が順次に第１の透明誘電層１３１、第２の透明誘電層１３２、導電連結層１７０であり、そして第１の透明誘電層１３１および第２の透明誘電層１３２の材料は常に絶縁材料を用い、例えば酸化珪素や窒化珪素などであり、レーザーを用いて表面の切り開きを実行している際に、レーザーによる熱量が絶縁層に蓄積して爆発を引き起こしやすい。
【００４８】
これに基づいて、本実施例は他の発光ダイオードの製作方法を開示しており、その内ステップＳ１００〜Ｓ３００は実施例４を参考にし、図２０〜２４は製作プロセスにおける一部のステップが示された構造模式図を示し、以下、添付図面を組み合わせて詳細な説明を行なう。
【００４９】
実施例４と異なるのは、本実施例のステップ４００においてスクライブラインセクション１１５の第１の透明誘電層１３１の上に金属材料層１６２を形成して、該金属材料層１６２の材料は金属保護層１６０の材料と同じであってもよく、異なってもよく、プロセスを簡略化するには、金属材料層１６２の材料および金属保護層１６０の材料が同じであることが好ましい。より好ましくは、図２０に示されるように、金属材料層１６２および金属保護層１６０は電気的に隔離している。図２１は金属材料層１６２の分布状況を簡単に示しており、例えばスクライブラインセクション１１６の中間に形成されている。図２２は実施例４に示されたスクライブラインおよび本実施例のスクライブラインのＳＭＥ写真を示しており、図から見られるように、本実施例において、スクライブラインの中間に金属材料層１６２が形成される。図２３はステップＳ５００が完了した後の断面図を示しており、この際にエピタキシャル構造の表面上のスクライブラインセクション１１５は第１の透明誘電層１３１、金属材料層１６２、および第２の透明誘電層１３２を順次に有している。図２４はステップＳ６００が完了した後に表面の切り開き、裏面の切り開きを行なう模式図を示しており、レーザーが表面の切り開きを実行している際に、金属の放熱性が絶縁層の放熱性よりも良いので、スクライブラインセクションの金属材料層１６２はレーザーが表面を切り開く熱量を吸収することができ、レーザーの切り裂く熱量が高すぎるため爆発現象を減少することができる。
【００５０】
図２５は上術した方法を用いて発光ダイオードを形成する構造断面図を示している。該発光ダイオードは、図５に示された発光ダイオードの構造と基本的に同じであり、異なるのは部品の縁構造が違うという点である。具体的に以下のように、該発光ダイオードは、発光エピタキシャル積層、およびその下方の材料層を含み、その内、下方の材料層は、発光エピタキシャル積層を超えた縁部１１８を有し、該縁部１１８は絶縁材料から構成された第１の透明誘電層１３１、第２の透明誘電層１３２、および第１の透明誘電層１３１と第２の透明誘電層１３２との間に挟まれた金属材料層１６２、を含んでおり、該金属材料層１６２の材料は金属保護層１６０の材料と同じであってもよく、異なってもよい。
【００５１】
本実施例において、導電連結層１７０は、基板１８０を接着するための金属ボンディング層を含んでおり、スクライブラインにおいて金属材料層１６２を充填して、部品の縁の区域における金属ボンディング層の空孔率を減少することができる。
【００５２】
実施例６
【００５３】
図２６は発光波長が４５０ｎｍ以上の発光ダイオードの構造模式図を示している。該発光ダイオードは、図５に示された発光ダイオードの構造と基本的に同じであり、異なるのは反射鏡面の構造が違うという点である。発光波長は４５０ｎｍ以上であるため、ＩＴＯ−Ａｇ構造を鏡面構造として用いて、その内、ＩＴＯ層１４３を粘着層とし、その厚さが１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
実施例７
【００５５】
図２７は発光波長が３６０ｎｍ以下の発光ダイオードの構造模式図を示している。該発光ダイオードは、図５に示された発光ダイオードの構造と基本的に同じであり、異なるのは反射鏡面の構造が違うという点である。発光波長は３６０ｎｍ以上であるため、アルミニウム反射層１４１を鏡面として直接用いて、その材料は１０００〜５０００オングストロームである。
【００５６】
上述の具体的な実施方式は本発明の部分的な好ましい実施例に過ぎず、以上の実施例は更にあらゆる組み合わせや変形を行える。本発明の範囲は以上の実施例に限定されるものではなく、本発明に基づくあらゆる変更も、本発明の保護の範囲内にあることを理解されたい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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2021510234.tif 000034
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