(57)【要約】【課題】発光素子を基板上に実装する際に発光素子の位置ずれが生じたり、配線を形成する際に配線の位置ずれが生じたりしても、発光面上の電極と配線とを確実に接続することができ、しかも発光素子の位置ずれや配線の位置ずれに起因する発光素子の輝度の変動を防止することができる発光素子の配線の形成方法を提供する。【解決手段】ｎ型半導体層１１、発光層１２およびｐ型半導体層１３により発光ダイオード構造が形成された発光ダイオード１０において、ｎ型半導体層１１の発光面となる底面にｎ側電極１５を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、ｐ型半導体層１３上にはｐ側電極１４を形成する。このｐ側電極１４を下にして発光ダイオード１０を基板２１上に実装する。ｎ側電極１５に接続する配線２４を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してｎ側電極１５と交差させ接続する。【選択図】図２
2008098442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面上に電極を有する発光素子の配線の形成方法であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させるようにした
ことを特徴とする発光素子の配線の形成方法。
【請求項２】
上記配線を上記発光面を完全に縦断するように形成することを特徴とする請求項１記載の発光素子の配線の形成方法。
【請求項３】
上記配線を上記電極とほぼ直交するように形成することを特徴とする請求項１記載の発光素子の配線の形成方法。
【請求項４】
上記発光面の外周が上記配線とほぼ平行な部分を有することを特徴とする請求項１記載の発光素子の配線の形成方法。
【請求項５】
上記発光面の外周が上記配線とほぼ直交する部分を有することを特徴とする請求項１記載の発光素子の配線の形成方法。
【請求項６】
上記発光素子が、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して角度θ1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、上記端面の外部に、上記端面に対向し、かつ上記主面に対して上記角度θ1 より小さい角度θ2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む反射体を有するものであることを特徴とする請求項１記載の発光素子の配線の形成方法。
【請求項７】
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とする発光素子実装基板。
【請求項８】
上記発光素子が上記発光面を上にして上記基板上に実装されたことを特徴とする請求項７記載の発光素子実装基板。
【請求項９】
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有するディスプレイであって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項１０】
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有するバックライトであって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするバックライト。
【請求項１１】
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有する照明装置であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有する電子機器であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子の配線の形成方法、発光素子実装基板、ディスプレイ、バックライトおよび電子機器に関し、特に、微小な発光素子、例えば発光ダイオードを基板上に実装した後に配線を形成する発光素子実装基板ならびにこの発光素子実装基板を用いるディスプレイ、バックライトおよび電子機器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光素子、例えば発光ダイオードとして、片面にｐ側電極およびｎ側電極を形成したものと、発光面（光取り出し面）およびその反対側の面（裏面）にｐ側電極およびｎ側電極の一方および他方を分けて形成したものとがある。前者の発光ダイオードの一例を図１４に、後者の発光ダイオードの一例を図１５に示す。ここで、図１４ＡおよびＢはそれぞれ平面図および断面図である。また、図１５ＡおよびＢはそれぞれ断面図および底面図である。
【０００３】
図１４に示す発光ダイオードにおいては、ｎ型半導体層１０１、発光層（活性層）１０２およびｐ型半導体層１０３により発光ダイオード構造が形成され、ｐ型半導体層１０３上にｐ側電極１０４が形成され、ｎ型半導体層１０１上にｎ側電極１０５が形成されている。ｐ側電極１０４およびｎ側電極１０５上にはそれぞれ接続用導電材１０６、１０７が形成されている。この場合、ｎ型半導体層１０１の裏面が発光面となる。この発光ダイオードのうち発光面および接続用導電材１０６、１０７を除いた面を覆うように保護用の絶縁性樹脂１０８が形成されている。
【０００４】
図１５に示す発光ダイオードにおいては、ｎ型半導体層１０１、発光層１０２およびｐ型半導体層１０３により発光ダイオード構造が形成され、ｐ型半導体層１０３上にｐ側電極１０４が形成され、発光面であるｎ型半導体層１０１の裏面の片側に直線状の形状のｎ側電極１０５が形成されている。ｐ側電極１０４上には接続用導電材１０６が形成されている。この発光ダイオードのうち発光面および接続用導電材１０６を除いた面を覆うように保護用の絶縁性樹脂１０８が形成されている。
【０００５】
図１４に示す発光ダイオードを基板上に実装して配線を形成した状態を図１６に示す。ここで、図１６ＡおよびＢはそれぞれ平面図および断面図である。図１６に示すように、この例では、ｎ型半導体層１０１側を下にして発光ダイオードを透明な基板２０１上に実装し、さらにこの発光ダイオードの周囲に接続用導電材１０６、１０７が露出するように絶縁性樹脂２０２を埋め込んだ後、この絶縁性樹脂２０２上に接続用導電材１０６と接続する配線２０３および接続用導電材１０７と接続する配線２０４を形成する。この場合、これらの配線２０３、２０４は互いに反対方向に引き出される。
【０００６】
図１５に示す発光ダイオードを基板上に実装して配線を形成した状態を図１７に示す。ここで、図１７ＡおよびＢはそれぞれ平面図および断面図である。図１７に示すように、この例では、発光ダイオードを、接続用導電材１０６側を下にして、基板２０１上にあらかじめ形成された配線２０３上に実装し、さらにこの発光ダイオードの周囲に発光面が露出するように絶縁性樹脂２０２を埋め込んだ後、この絶縁性樹脂２０２上にｎ側電極１０５と接続する配線２０４を配線２０３と反対側に引き出された形で形成する。
【０００７】
なお、発光面の中央にオーミックコンタクト層を設けてその両側の発光面を光らせる中心電極型の発光ダイオード部を有する発光ダイオードアレイにおいて、このオーミックコンタクト層を、発光面の中央を通る基幹部と、この基幹部からボンディング電極を引き出す方向と交差する方向に延在する枝部とで構成し、このオーミックコンタクト層上にその基幹部および枝部の形状にならってオーミック電極を設ける技術が提案されている（特許文献１参照。）。しかしながら、この技術は、発光面上の電極を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、この電極に接続する配線を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してこの電極と交差させるようにしたこの発明による発光素子とは技術的思想が大きく異なるものである。
【特許文献１】特開２００４−１４６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実装後の配線形成の容易さの観点からは、片面にｐ側電極１０４およびｎ側電極１０５を形成する図１４に示す発光ダイオードに比べて、発光面およびその反対側の面にｎ側電極１０５およびｐ側電極１０４を分けて形成する図１５に示す発光ダイオードの方が好ましい。この図１５に示す発光ダイオードにおいては、発光面上に形成するｎ側電極１０５は、このｎ側電極１０５による発光面の遮光を抑えるために、できる限り小さくするのが望ましい。また、発光ダイオードを実装した後に発光面上のｎ側電極１０５に接続する配線２０４を形成する場合、この配線２０４もできる限り発光面を遮光しないように形成しなければならない。さらに、基板２０１上に発光ダイオードを実装する際に位置ずれが生じたり、配線２０４を形成する際に位置ずれが生じた場合に発光面の遮光領域が大きく変化することで輝度が変動することを防止する必要がある。しかしながら、これらの要求を全て満たすことは実際上困難であった。
【０００９】
そこで、これらの要求を満たす配線の形成方法として本発明者らにより図１８に示すような方法が提案されている。ここで、図１８ＡおよびＢはそれぞれ平面図および断面図である。図１８に示すように、この方法では、発光面であるｎ型半導体層１０１の裏面に形成されたｎ側電極１０５と絶縁性樹脂２０２上に形成された配線２０４とを接続するようにＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）からなる透明電極２０５を発光面全体を覆うように形成する。
【００１０】
しかしながら、この図１８に示す配線の形成方法では、実際には、発光面上のｎ側電極１０５と絶縁性樹脂２０２に形成された配線２０４とを、透明電極２０５の断線を生じることなく接続することは容易ではなく、また、透明電極２０５の形成に用いる材料が比較的高価であり、実装基板の製造コストが高くなるという課題があった。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、発光素子を基板上に実装する際に発光素子の位置ずれが生じたり、配線を形成する際に配線の位置ずれが生じたりしても、発光面上の電極と配線とを確実に接続することができ、しかも発光素子の位置ずれや配線の位置ずれに起因する発光素子の輝度の変動を防止することができる発光素子の配線の形成方法およびこれを利用した発光素子実装基板を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記のような優れた発光素子実装基板を用いたディスプレイ、バックライト、照明装置および電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
発光面上に電極を有する発光素子の配線の形成方法であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させるようにした
ことを特徴とするものである。
【００１２】
発光面上の電極の長手方向の幅は、発光素子の位置ずれや配線の位置ずれが生じても、この電極と配線とを確実に接続する観点から、好適には、この電極の長手方向の発光面の幅を超えない範囲で可能な限り長く選ばれるが、これに限定されるものではない。この電極は、典型的には、細長い長方形の形状に選ばれるが、これに限定されるものではなく、細長い形状であれば他の任意の形状であってもよい。この電極の長手方向と直交する方向の幅は、好適には、発光面の遮光を最小限に抑えつつ十分な接触面積を確保して接触抵抗の低減を図ることができるように選ばれる。この電極は、典型的には、発光面の中心付近に形成するが、これに限定されるものではない。この電極と接続する配線は、この電極と配線とを確実に接続する観点から、好適には、発光面を完全に縦断するように形成するが、これに限定されるものではない。また、この配線は、好適には、この電極とほぼ直交するように形成するが、これに限定されるものではなく、この電極と斜めに交差するようにしてもよい。これらの電極および配線は、典型的には金属または合金により形成されるが、場合によってはその一部または全部をＩＴＯなどの透明導電材料により形成してもよい。発光面の形状は必要に応じて選ばれるが、例えば、発光面の外周が上記の配線とほぼ平行な部分を有し、あるいは、上記の配線とほぼ直交する部分を有する。発光面の形状は、例えば、多角形、具体的には三角形、正方形、長方形、五角形、六角形、八角形など、これらの多角形の角部を切除した形状、これらの多角形を規則的あるいは不規則に変形した形状、円形、楕円あるいはこれらを規則的あるいは不規則に変形した形状などである。
【００１３】
発光面あるいは発光素子の最大寸法は、必要に応じて決めることができるが、一般的には例えば１ｍｍ以下あるいは例えば３００μｍ以下あるいは例えば１００μｍ以下、好適には５０μｍ以下、典型的には３０μｍ以下、より典型的には２５μｍ以下である。発光素子は、典型的には発光ダイオードであるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
発光面からの光取り出し効率の向上の観点より、好適には、発光素子は、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して角度θ1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、その端面の外部に、その端面に対向し、かつ上記の主面に対して角度θ1 より小さい角度θ2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む反射体を有するものである。この発光ダイオード構造を形成する半導体層は、第１の導電型の第１の半導体層、発光層および第２の導電型の第２の半導体層を含む。この半導体層の平面形状は、典型的には円形であるが、必要に応じて他の形状、例えば楕円形などのように、円の全部または一部を規則的または不規則に変形した形状としてもよく、さらには多角形あるいはこの多角形の全部または一部を規則的または不規則に変形した形状としてもよい。この半導体層の断面形状は、典型的には台形、長方形または逆台形であるが、これを変形した形状であってもよい。また、この半導体層の端面の傾斜角度θ1 は、典型的には一定であるが、必ずしもそうである必要はなく、端面内で変化させてもよい。光取り出し効率の向上の観点より、好適には、半導体層の端面と反射体との間にこの半導体層の屈折率より小さい屈折率（空気の屈折率より大きい）を有する透明樹脂を形成する。この透明樹脂としては各種のものを用いることができ、必要に応じてその材質が選択される。この透明樹脂は、種々の方法により形成することができる。具体的には、この透明樹脂は、例えば、スピンコート法により形成したり、少なくとも上記端面を覆うように形成した樹脂を硬化収縮させることにより形成したり、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィー技術により形成したり、型を用いた樹脂のプレス成形により形成したり、熱インプリントにより形成したり、紫外線（ＵＶ）インプリント成形により形成したり、弾性変形可能な離型層に押し付けた状態で樹脂を硬化させることにより形成したりすることができる。同じく光取り出し効率の向上の観点より、好適には、半導体層の厚さを０．３μｍ以上１０μｍ以下とし、かつ半導体層の最大径に対するこの半導体層の厚さの比を０．００１以上２以下とする。上述のように、半導体層の最大径は、好適には５０μｍ以下、典型的には３０μｍ以下、より典型的には２５μｍ以下である。また、好適には、半導体層が発光面およびこの発光面と反対側の面にそれぞれ第１の電極および第２の電極を有する場合、反射体をこの第２の電極とオーミックコンタクトさせてこの第２の電極の一部またはこの第２の電極の配線の一部を兼用させる。また、好適には、反射体は、少なくとも、３０度≦θ1 ≦９０度のときには上記端面をこれに垂直な方向に、９０度＜θ1 ≦１５０度のときには上記端面をこれに垂直な方向を半導体層の発光面で折り返した方向に、この反射体が形成される面に投影した領域を含むように形成する。また、好適には、反射体を、半導体層の発光面と反対側の面上に延在して形成する。また、好適には、上記の透明樹脂の屈折率をｎ2 、この透明樹脂の外部の媒質（例えば、空気）の屈折率をｎ3 としたとき、３０度≦θ1 ≦１５０度かつ、３０度≦θ1 ≦９０度のときθ2 ≧（θ1 −ｓｉｎ-1（ｎ3 ／ｎ2 ））／２かつθ2 ≦θ1 ／２、９０度＜θ1 ≦１５０度のときθ2 ≧（（θ1 −９０）−ｓｉｎ-1（ｎ3 ／ｎ2 ））／２かつθ2 ≦（θ1 −９０）／２とする。反射体は、半導体層の端面に対向する反射面が平面である場合のほか、この反射面が曲面の部分を有する場合もある。また、好適には、半導体層は発光面およびこの発光面と反対側の面にそれぞれ第１の電極および第２の電極を有し、この第１の電極は可能な限り、上記端面を半導体層の発光面に垂直方向に投影した領域を避けて形成される。
【００１５】
発光ダイオード構造を形成する半導体層、具体的には、第１の半導体層、発光層および第２の半導体層の材料としては、基本的にはどのような半導体を用いてもよく、無機半導体、有機半導体のいずれであってもよいが、例えばウルツ鉱型の結晶構造あるいは立方晶構造を有する半導体を用いることができる。ウルツ鉱型の結晶構造を有する半導体としては、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のほか、ＢｅＭｇＺｎＣｄＳ系化合物半導体やＢｅＭｇＺｎＣｄＯ系化合物半導体などのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体など、さらにはＺｎＯなどの酸化物半導体などが挙げられる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、最も一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなり、典型的にはＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどである。立方晶構造を有する半導体としては、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体やＡｌＧａＡｓ系半導体などが挙げられる。第１の導電型はｎ型であってもｐ型であってもよく、それに応じて第２の導電型はｐ型またはｎ型である。
【００１６】
第１の半導体層、発光層および第２の半導体層の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの各種のエピタキシャル成長法を用いることができるが、これに限定されるものではない。この成長に用いる基板は、これらの第１の半導体層、発光層および第２の半導体層を良好な結晶性で成長させることが可能である限り、基本的にはどのような材料のものを用いてもよい。具体的には、例えば、第１の半導体層、発光層および第２の半導体層が窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる場合は、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面などを含み、これらの面からオフした面のものも含む）、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＮなど）、Ｓｉ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＬｉＭｇＯ、ＧａＡｓ、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 などからなる基板を用いることができる。また、第１の半導体層、発光層および第２の半導体層が例えばＡｌＧａＩｎＰ系半導体やＡｌＧａＡｓ系半導体からなる場合は、典型的にはＧａＡｓ基板を用いることができる。
【００１７】
第２の発明は、
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、発光素子はその発光面を上にして基板上に実装される。
第２の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００１８】
第３の発明は、
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有するディスプレイであって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするものである。
【００１９】
このディスプレイは、典型的には、発光素子として発光ダイオードを用いた発光ダイオードディスプレイであるが、これに限定されるものではない。この発光ダイオードディスプレイは、典型的には、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを配線基板などの上にそれぞれ複数個配列したものであり、これらの赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードにおいて、発光面上の電極を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、この電極に接続する配線を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してこの電極と交差させる。
【００２０】
第４の発明は、
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有するバックライトであって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするものである。
このバックライトは、典型的には、発光素子として発光ダイオードを用いた発光ダイオードバックライトであるが、これに限定されるものではない。この発光ダイオードバックライトは、典型的には、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを配線基板などの上にそれぞれ複数個配列したものであり、これらの赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードにおいて、発光面上の電極を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、この電極に接続する配線を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してこの電極と交差させる。
【００２１】
第５の発明は、
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有する照明装置であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするものである。
この照明装置は、典型的には、発光素子として発光ダイオードを用いた発光ダイオード照明装置であるが、これに限定されるものではない。この発光ダイオード照明装置は、典型的には、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードを配線基板などの上にそれぞれ複数個配列したものであり、これらの赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードのうちの少なくとも一つの発光ダイオードにおいて、発光面上の電極を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、この電極に接続する配線を発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してこの電極と交差させる。
第３〜第５の発明においては、赤色発光の発光ダイオード、緑色発光の発光ダイオードおよび青色発光の発光ダイオードとしては、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたものを用いることができる。赤色発光の発光ダイオードとしては、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体を用いたものを用いることもできる。
【００２２】
第６の発明は、
発光面上に電極を有する発光素子が基板上に実装された発光素子実装基板を有する電子機器であって、
上記電極を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、上記電極に接続する配線を上記発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成して上記電極と交差させた
ことを特徴とするものである。
【００２３】
この電子機器は、液晶ディスプレイのバックライト、表示、照明その他の目的で少なくとも一つの発光ダイオードを有するものであれば、基本的にはどのようなものであってもよく、携帯型のものと据え置き型のものとの双方を含み、具体例を挙げると、携帯電話、モバイル機器、ロボット、パーソナルコンピュータ、車載機器、各種家庭電気製品などである。
第３〜第６の発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２４】
上述のように構成されたこの発明においては、発光面上の電極をこの発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、この電極に接続する配線をこの発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してこの電極と交差させるので、配線はこの直線状の形状の電極の長手方向のいずれかの部位で、しかもこの配線の長手方向のいずれかの部位で接続すればよく、発光素子を基板上に実装する際の発光素子の位置ずれや配線を形成する際の配線の位置ずれに対する余裕が極めて大きい。
また、発光素子として、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して角度θ1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、その端面の外部に、その端面に対向し、かつ上記の主面に対して上記の角度θ1 より小さい角度θ2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む反射体を有するものを用いる場合、動作時に半導体層の内部（発光層）で発生した光は、半導体層の主面に対して傾斜している端面から出射した後、この端面の外部に設けられた反射体で発光面側に反射される結果、外部に取り出すことができる光の割合を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、発光素子を基板上に実装する際に発光素子の位置ずれが生じたり、配線を形成する際に配線の位置ずれが生じたりしても、発光面上の電極と配線とを確実に接続することができる。このため、発光素子実装基板を歩留まりよく製造することができ、この発光素子実装基板を用いて高性能のディスプレイ、バックライト、照明装置および電子機器を実現することができる。
【００２６】
特に、発光素子として、発光ダイオード構造を形成する半導体層がその主面に対して角度θ1 傾斜している端面を有する発光ダイオードであって、その端面の外部に、その端面に対向し、かつ上記の主面に対して上記の角度θ1 より小さい角度θ2 傾斜している部分を少なくとも一部に含む反射体を有するものを用いることにより、光取り出し効率の大幅な向上を図ることができ、発光効率の大幅な向上を図ることができ、しかも微細化が容易である。そして、この発光効率が高く、しかも微細な発光ダイオードを用いて高性能の発光ダイオードディスプレイ、発光ダイオードバックライト、発光ダイオード照明装置、各種の電子機器などを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
まず、この発明の第１の実施形態について説明する。この第１の実施形態においては、発光ダイオードを基板上に実装する場合について説明する。
図１はこの第１の実施形態において基板上に実装する発光ダイオードを示す。ここで、図１ＡおよびＢはそれぞれ断面図および底面図である。
【００２８】
図１に示すように、この発光ダイオード１０においては、ｎ型半導体層１１、発光層１２およびｐ型半導体層１３により発光ダイオード構造が形成され、ｐ型半導体層１３上にｐ側電極１４が形成され、発光面となるｎ型半導体層１１の裏面の中央にｎ側電極１５が形成されている。この場合、発光面は正方形の形状を有するが、これに限定されるものではない。ｎ側電極１５はこの発光面の一辺の長さよりも十分に幅が狭い直線状の形状、具体的には細長い長方形の形状を有する。このｎ側電極１５の長手方向は発光面の一辺と平行になっており、この長手方向の幅は発光面の一辺の長さよりも少し短くなっている。ｐ側電極１４上にはＡｕやはんだなどからなるバンプなどの接続用導電材１６が形成されている。この発光ダイオード１０のうち発光面および接続用導電材１６を除いた面を覆うように保護用の絶縁性樹脂１７が形成されている。
【００２９】
この発光ダイオード１０を基板上に実装した発光ダイオード実装基板を図２に示す。ここで、図２ＡおよびＢはそれぞれ平面図および断面図である。図２に示すように、この場合、発光ダイオード１０をその接続用導電材１６側を下にして、ガラス基板などの基板２１上にあらかじめ形成された配線２２上に実装し、さらにこの発光ダイオード１０の周囲に、発光面が露出するように絶縁性樹脂２３を埋め込んだ後、この絶縁性樹脂２３上に、直線状の形状のｎ側電極１５とこのｎ側電極１５の中央部で直交するように直線状の形状の配線２４を形成し、このｎ側電極１５と接続する。この配線２４は、発光面を完全に縦断し、しかも発光面の一辺と直交するように形成する。この配線２４の幅は発光面の一辺の長さよりも十分に小さくなっている。この配線２４は、発光面の外側の絶縁性樹脂２３上に、発光面上の延在方向と直交する方向に延在している。この直交する方向に延在する部分の配線２４の幅は発光面上の部分の配線２４の幅に比べて十分に大きくなっている。配線２２、２４は例えばＡｌやＡｕなどからなる。図２には、発光ダイオード１０が一つだけ図示されているが、発光ダイオード１０は、発光ダイオード実装基板の用途や機能に応じて必要な種類の発光ダイオードが必要な数だけ所定の配置で実装される。
【００３０】
発光面の大きさ、ｎ側電極１５の大きさおよび発光面を縦断する配線２４の幅の具体例を挙げると、発光面は一辺２０μｍの正方形、ｎ側電極１５の大きさは３×１６μｍ2 、配線２４の幅は３μｍである。この場合、ｎ側電極１５の接触面積は４８μｍ2 である。発光面の透過率は［２０×２０−（３×１６＋３×１３）］／（２０×２０）＝（４００−９９）／４００＝０．７５３＝７５．３％である。このように配線２４の幅を十分に細くすることにより、図１８に示す、発光面全体を覆うように透明電極２０５を形成した発光ダイオードと比較しても輝度が大きな発光ダイオード１０を得ることができる。
ｎ型半導体層１１、発光層１２およびｐ型半導体層１３に用いる半導体は必要に応じて選択されるが、具体的には、例えば、ＧａＮ系半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体などである。
【００３１】
発光ダイオード１０が例えばＧａＮ系発光ダイオードである場合、その各部の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。ｎ型半導体層１１はｎ型ＧａＮ層でその厚さは例えば２６００ｎｍ、発光層４２の厚さは例えば２００ｎｍ、ｐ型半導体層１３はｐ型ＧａＮ層でその厚さは例えば２００ｎｍである。発光層１２は、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮ障壁層とからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有し、ＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ組成は、このＧａＮ系発光ダイオードが青色発光である場合は例えば０．１７、緑色発光である場合は例えば０．２５である。ｐ側電極１４は例えばＡｇ／Ｐｔ／Ａｕ構造の金属多層膜からなり、Ａｇ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ｐｔ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。ｐ側電極１４はＡｇの単層膜からなるものであってもよい。ｎ側電極１５は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造の金属積層膜からなり、Ｔｉ膜およびＰｔ膜の厚さは例えばそれぞれ５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。
【００３２】
発光ダイオード１０が例えばＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードである場合、その各部の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。ｎ型半導体層１１はｎ型ＧａＡｓ層およびその上のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層でｎ型ＧａＡｓ層はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の中央部にのみ形成され、ｎ型ＧａＡｓ層の厚さは例えば５０ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さは例えば１０００ｎｍである。発光層１２の厚さは例えば９００ｎｍである。ｐ型半導体層１３はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層およびその上のｐ型ＧａＡｓ層でｐ型ＧａＡｓ層はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の中央部にのみ形成され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さは例えば１０００ｎｍ、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さは例えば５０ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の組成は、例えば、ＡｌとＧａとの組成の合計がＩｎの組成にほぼ等しい場合、Ａｌ＋Ｇａ＝１としたとき、Ａｌ＝０〜０．７である。発光層１２は、例えば、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ井戸層と（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ障壁層とからなるＭＱＷ構造を有する。ｐ側電極１４は例えばＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ構造の金属多層膜からなり、Ａｕ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ｐｔ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。ｎ側電極１５は例えばＰｄ／ＡｕＧｅ／Ａｕ構造の金属積層膜からなり、Ｐｄ膜の厚さは例えば１０ｎｍ、ＡｕＧｅ膜の厚さは例えば９０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。
【００３３】
この第１の実施形態によれば、発光面上のｎ側電極１５をこの発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成し、このｎ側電極１５に接続する配線２４をこの発光面よりも幅が狭いほぼ直線状の形状に形成してこのｎ側電極１５と直交させるので、配線２４はこの直線状の形状のｎ側電極１５の長手方向のいずれかの部位で、しかもこの配線２４の長手方向のいずれかの部位で接続すればよく、発光ダイオード１０を基板２１上に実装する際の位置ずれや配線２４を形成する際の位置ずれに対する余裕が極めて大きい。このため、発光ダイオード１０を基板２１上に実装する際に位置ずれが生じたり、配線２４を形成する際に位置ずれが生じたりしても、発光面上のｎ側電極１５と配線２４とを確実に接続することができる。例えば、図３または図４に示すように、発光ダイオード１０の実装位置が配線２４の長手方向やこの長手方向と直交する方向にずれた場合であっても、ｎ側電極１５と配線２４とを確実に接続することができる。このため、発光ダイオード実装基板を歩留まりよく製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。また、この場合、発光面のｎ側電極１５および配線２４による遮光領域の面積は不変であるから、発光ダイオード１０の輝度にはほとんど変化がない。
【００３４】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。
図５に示すように、この第２の実施形態は、基板２１上に実装する発光ダイオード１０の発光面の形状が八角形であることを除いて、第１の実施形態と同様である。
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。
図６に示すように、この第３の実施形態は、基板２１上に実装する発光ダイオード１０の発光面の形状が角が丸まった長方形状であることを除いて、第１の実施形態と同様である。
この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。
図７に示すように、この第４の実施形態は、基板２１上に実装する発光ダイオード１０がその中心軸の周りに回転した状態で実装されており、配線２４をｎ側電極１５と斜めに交差するように形成してこのｎ側電極１５と接続することを除いて、第１の実施形態と同様である。
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の利点を得ることができる。
【００３５】
次に、この発明の第５の実施形態について説明する。
この第５の実施形態においては、図１に示す発光ダイオード１０の代わりに図８に示す発光ダイオード３０を基板２１上に実装することが第１の実施形態と異なる。
図８に示すように、この発光ダイオード３０においては、ｎ型半導体層３１、発光層３２およびｐ型半導体層３３により発光ダイオード構造が形成されていることは図１に示す発光ダイオード１０と同様であるが、この場合、これらのｎ型半導体層３１、発光層３２およびｐ型半導体層３３は全体として例えば円形の平面形状を有し、その端面（側面）３４はｎ型半導体層３１の下面に対して角度θ1 傾斜している。これらのｎ型半導体層３１、発光層３２およびｐ型半導体層３３の直径方向の断面形状は台形（θ1 ＜９０度）、長方形（θ1 ＝９０度）または逆台形（θ1 ＞９０度）であり、ｐ型半導体層３３上には、例えば円形のｐ側電極３５が形成されている。端面３４およびｐ側電極３５の周囲の部分のｐ型半導体層３３の上面を覆うように透明樹脂３６が形成されている。そして、この透明樹脂３６およびｐ側電極３５の全体を覆うように反射膜３７が形成されている。ｎ型半導体層３１の発光面である裏面には、この裏面の直径方向に延在する直線状の細長い長方形状のｎ側電極３８が形成されている。
【００３６】
この発光ダイオード３０は、光取り出し効率の最大化を図るため、次のように構造が最適化されている。
（１）透明樹脂３６の斜面３６ａはｎ型半導体層３１の下面に対して角度θ2 傾斜しており、したがって反射膜３７もｎ型半導体層３１の下面に対して角度θ2 傾斜している。ここで、θ2 ＜θ1 である。これによって、発光層３２から発生し、端面３４から出射する光は、この反射膜３７により反射されて下方に向かい、外部に取り出されやすくなる。
（２）ｎ型半導体層３１、発光層３２およびｐ型半導体層３３の全体の平均屈折率をｎ1 としたとき、透明樹脂３６の屈折率ｎ2 は空気の屈折率＜ｎ2 ＜ｎ1 となっている。これによって、発光層３２から発生し、端面３４に入射した光は、端面３４の外部の媒質が空気である場合に比べて、この端面３４から外部に出射しやすくなり、最終的に外部に取り出されやすくなる。
（３）発光ダイオード構造の最大径、すなわちｎ型半導体層３１の下面の直径をａ、全体の厚さ（高さ）をｂとしたとき、アスペクト比ｂ／ａは０．００１〜２、ｂは０．３〜１０μｍの範囲内にある。
（４）反射膜３７の材料には発光波長の光に対する反射率が極力高いもの、例えばＡｇやＡｇを主成分とする金属などを用いる。これによって、端面３４やｐ型半導体層３３の上面から外部に出射した光をこの反射膜３７により効率よく反射させることができ、最終的に外部に取り出されやすくなる。また、この反射膜３７はｐ側電極３５とオーミックコンタクトしており、ｐ側電極３５の一部あるいはｐ側電極３５に接続される配線の一部を兼用している。これによって、ｐ側電極３５の抵抗の低減を図ることができ、動作電圧の低減を図ることができる。
（５）反射膜３７は、図９に示すように、３０度≦θ1 ≦９０度のときには端面３４をこれに垂直な方向に、９０度＜θ1 ≦１５０度のときには端面３４をこれに垂直な方向を光取り出し面、すなわちｎ型半導体層３１の下面で折り返した方向に、透明樹脂３６の斜面３６ａ上に投影した領域を少なくとも含むように形成されている。これによって、発光層３２から発生し、端面３４から出射する光のほとんどが、この反射膜３７により反射されて下方に向かい、外部に取り出されやすくなる。
（６）反射膜３７は、端面３４の上の透明樹脂３６上だけでなく、ｐ型半導体層３３の上面の透明樹脂３６上およびｐ側電極３５上に形成されている。これによって、発光層３２から発生し、端面３４から出射する光だけでなく、ｐ型半導体層３３の上面から出射する光も、この反射膜３７により反射されて下方に向かい、外部に取り出されやすくなる。
（７）θ1 、θ2 は、３０度≦θ1 ≦１５０度かつ、３０度≦θ1 ≦９０度のときθ2 ≧（θ1 −ｓｉｎ-1（ｎ3 ／ｎ2 ））／２かつθ2 ≦θ1 ／２、９０度＜θ1 ≦１５０度のときθ2 ≧（（θ1 −９０）−ｓｉｎ-1（ｎ3 ／ｎ2 ））／２かつθ2 ≦（θ1 −９０）／２を満たすように選ばれている。ここで、ｎ3 は透明樹脂３６の下面に接する外部の媒質の屈折率である。θ1 ＞９０度の場合には、発光面で全反射した光が反射膜３７に入射する。図１０に示すように、上記のθ2 ≧（θ1 −ｓｉｎ-1（ｎ3 ／ｎ2 ））／２あるいはθ2 ≧（（θ1 −９０）−ｓｉｎ-1（ｎ3 ／ｎ2 ））／２は、端面３４からこれに垂直な方向に出射した光が透明樹脂３６と外部の媒質との界面で全反射されない条件である。また、θ2 ≦θ1 ／２あるいはθ2 ≦（θ1 −９０）／２は、透明樹脂３６側から端面３４に光が入射しない条件である。
（８）ｎ側電極３８は、少なくともその長手方向の両端部を除いた部分が、ｐ型半導体層３３の上面をこれに垂直な方向にｎ型半導体層３１の下面に投影した領域内に形成されている。これによって、次のような利点を得ることができる。すなわち、このＧａＮ系発光ダイオードにおいては、発光層３２から発生し、端面３４により反射されて下方に向かい、外部に取り出される光の大部分は、端面３４をｎ型半導体層３１の下面に投影した領域内に集中している。ｎ側電極３８がこの領域に形成されると、外部に取り出される光がこのｎ側電極３８により遮られて光量の損失が生じるため、ｎ側電極３８は可能な限りこの領域を避けて、言い換えれば、ｐ型半導体層３３の上面をこれに垂直な方向にｎ型半導体層３１の下面に投影した領域内に形成するのが好ましい。
【００３７】
ｎ型半導体層３１、発光層３２およびｐ型半導体層３３に用いる半導体は必要に応じて選択されるが、具体的には、例えば、ＧａＮ系半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体などである。
この発光ダイオード３０が例えばＧａＮ系発光ダイオードである場合、その各部の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。ｎ型半導体層３１はｎ型ＧａＮ層でその厚さは例えば２６００ｎｍ、発光層３２の厚さは例えば２００ｎｍ、ｐ型半導体層３３はｐ型ＧａＮ層でその厚さは例えば２００ｎｍである。発光層３２は、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮ障壁層とからなるＭＱＷ構造を有し、ＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ組成は、このＧａＮ系発光ダイオードが青色発光である場合は例えば０．１７、緑色発光である場合は例えば０．２５である。発光ダイオード構造の最大径、すなわちｎ型半導体層３１の下面の直径をａとすると、ａは例えば２０μｍである。上記のようにｎ型半導体層３１としてのｎ型ＧａＮ層の厚さが２６００ｎｍ、発光層３２およびｐ型半導体層３３としてのｐ型ＧａＮ層の厚さがそれぞれ２００ｎｍである場合、この発光ダイオード構造の全体の厚さは２６００＋２００＋２００＝３０００ｎｍ＝３μｍである。この場合、発光ダイオード構造のアスペクト比は、この発光ダイオード構造の全体の厚さ（高さ）をｂとすると、ｂ／ａ＝３／２０＝０．１５である。θ1 は例えば５０度である。ｐ側電極３５は例えばＡｇ／Ｐｔ／Ａｕ構造の金属多層膜からなり、Ａｇ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ｐｔ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。ｐ側電極３５はＡｇの単層膜からなるものであってもよい。ｎ側電極３８は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造の金属積層膜からなり、Ｔｉ膜およびＰｔ膜の厚さは例えばそれぞれ５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。
【００３８】
この発光ダイオード３０が例えばＡｌＧａＩｎＰ系発光ダイオードである場合、その各部の寸法、材料などの具体例を挙げると次のとおりである。ｎ型半導体層３１はｎ型ＧａＡｓ層およびその上のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層でｎ型ＧａＡｓ層はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の中央部にのみ形成され、ｎ型ＧａＡｓ層の厚さは例えば５０ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さは例えば１０００ｎｍである。発光層３２の厚さは例えば９００ｎｍである。ｐ型半導体層３３はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層およびその上のｐ型ＧａＡｓ層でｐ型ＧａＡｓ層はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の中央部にのみ形成され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さは例えば１０００ｎｍ、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さは例えば５０ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の組成は、例えば、ＡｌとＧａとの組成の合計がＩｎの組成にほぼ等しい場合、Ａｌ＋Ｇａ＝１としたとき、Ａｌ＝０〜０．７である。発光層３２は、例えば、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ井戸層と（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ障壁層とからなるＭＱＷ構造を有する。発光ダイオード構造の最大径ａは例えば２０μｍである。上記のようにｎ型ＧａＡｓ層の厚さが５０ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さが１０００ｎｍ、発光層３２の厚さが９００ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さが１０００ｎｍ、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さが５０ｎｍである場合、この発光ダイオード構造の全体の厚さは５０＋１０００＋９００＋１０００＋５０＝３０００ｎｍ＝３μｍである。この場合、発光ダイオード構造のアスペクト比はｂ／ａ＝３／２０＝０．１５である。θ1 は例えば４５度である。透明樹脂３６の屈折率が例えば１．６、その塗布時の厚さが平坦部で１μｍ相当、硬化収縮により厚さが７０％に減少した場合、θ2 は例えば２０度である。ｐ側電極３５は例えばＡｕ／Ｐｔ／Ａｕ構造の金属多層膜からなり、Ａｕ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ｐｔ膜の厚さは例えば５０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。反射膜３７は例えばＡｕ単層膜からなり、その厚さは例えば１００ｎｍである。ｎ側電極３８は例えばＰｄ／ＡｕＧｅ／Ａｕ構造の金属積層膜からなり、Ｐｄ膜の厚さは例えば１０ｎｍ、ＡｕＧｅ膜の厚さは例えば９０ｎｍ、Ａｕ膜の厚さは例えば２０００ｎｍである。
【００３９】
この発光ダイオード３０においては、動作時に発光層３２から発生する光は、端面３４で反射されてｎ型半導体層３１の下面から外部に取り出され、あるいは、端面３４およびｐ型半導体層３３の上面から出射して反射膜３７により反射されて透明樹脂３６の下面から外部に取り出され、あるいは、直接ｎ型半導体層３１の下面に向かってそのまま外部に取り出される。この場合、上記のように各部が光取り出し効率の最大化の観点から最適化されているため、この発光ダイオード３０から外部に取り出される光の量は極めて大きい。
【００４０】
この発光ダイオード３０を図２に示すと同様に、その反射膜３７側を下にして、基板２１上にあらかじめ形成された配線２２上に実装し、さらにこの発光ダイオード３０の周囲に発光面が露出するように絶縁性樹脂２３を埋め込んだ後、この絶縁性樹脂２３上に、直線状の形状のｎ側電極３８とこのｎ側電極３８の中央部で直交するように直線状の形状の配線２４を形成し、このｎ側電極３８と接続する。反射膜３７上または配線２４上には接続用導電材を形成しておき、この接続用導電材を介して反射膜３７と配線２４とが電気的に接続されるようにする。
【００４１】
発光ダイオード３０は例えば次のような方法により製造することができる。ここでは、発光ダイオード３０としてＧａＮ系発光ダイオードを製造する場合を考える。
図１１Ａに示すように、まず、例えば主面がＣ＋面で厚さが４３０μｍのサファイア基板３９を用意し、サーマルクリーニングを行うことなどによりその表面を清浄化した後、このサファイア基板３９上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、まず例えば５００℃程度の低温で例えば厚さが１０００ｎｍのＧａＮバッファ層４０を成長させ、その後１０００℃程度まで昇温して結晶化してから、その上にｎ型不純物として例えばＳｉがドープされたｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層３１、ＩｎＧａＮ井戸層とＧａＮ障壁層とからなるＭＱＷ構造を有する発光層３２およびｐ型不純物として例えばＭｇがドープされたｐ型ＧａＮ層からなるｐ型半導体層３３を順次成長させる。ここで、ｎ型ＧａＮ層は例えば１０００℃程度の温度で成長させ、発光層３２は例えば７５０℃程度の温度で成長させ、ｐ型ＧａＮ層は例えば９００℃程度の温度で成長させる。また、ｎ型ＧａＮ層は例えば水素ガス雰囲気中で成長させ、発光層３２は例えば窒素ガス雰囲気中で成長させ、ｐ型ＧａＮ層は例えば水素ガス雰囲気中で成長させる。
上記のＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス（メチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
【００４２】
次に、上述のようにしてＧａＮ系半導体層を成長させたサファイア基板３９をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。
次に、基板表面にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成し、さらに基板全面に例えばスパッタリング法によりＡｇ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたＡｇ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、図１１Ｂに示すように、ｐ型ＧａＮ層からなるｐ型半導体層３３上にＡｇ／Ｐｔ／Ａｕ構造の円形のｐ側電極３５を形成する。
【００４３】
次に、図１１Ｃに示すように、ｐ側電極３５を含む、ｐ型ＧａＮ層からなるｐ型半導体層３３の所定領域の表面を覆う円形のレジストパターン４１を形成する。
次に、レジストパターン４１をマスクとして、例えば塩素系ガスをエッチングガスに用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、テーパーエッチングが行われる条件でｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層３１の厚さの途中の深さまでエッチングを行った後、レジストパターン４１を除去する。こうして、図１２Ａに示すように、傾斜角度θ1 の端面３４が形成される。
【００４４】
次に、図１２Ｂに示すように、透明樹脂３６を形成する。この透明樹脂３６の形成方法としては、例えば次のような方法が挙げられる。第１の方法では、全面に透明樹脂３６をスピンコート法により塗布することで斜面３６ａをθ2 の角度に自動的に設定する。第２の方法では、透明樹脂３６をスピンコート法などにより塗布した後、この透明樹脂３６を硬化収縮させることで斜面３６ａをθ2 の角度に設定する。第３の方法では、透明樹脂３６をフォトリソグラフィー技術により形成する。具体的には、透明樹脂３６としてレジスト（感光性樹脂）を用い、このレジストの塗布、露光、現像を行うことで斜面３６ａをθ2 の角度に設定する。第４の方法では、所定の型を用いて透明樹脂３６をプレス成形することで斜面３６ａをθ2 の角度に設定する。第５の方法では、透明樹脂３６を熱インプリントすることで斜面３６ａをθ2 の角度に設定する。第６の方法では、透明樹脂３６をＵＶインプリント成形することで斜面３６ａをθ2 の角度に設定する。第７の方法では、透明樹脂３６をスピンコート法などにより塗布した後、この透明樹脂３６を弾性変形可能な離型層に押し付けた状態でこの透明樹脂３６を硬化させることで斜面３６ａをθ2 の角度に設定する。
【００４５】
次に、基板全面に例えばスパッタリング法によりＡｇ膜およびＡｕ膜を順次形成し、さらにその上にリソグラフィーにより所定の円形のレジストパターンを形成した後、このレジストパターンをマスクとしてＡｇ膜およびＡｕ膜をエッチングする。これによって、図１２Ｃに示すように、透明樹脂３６およびｐ側電極３５上にＡｇ／Ａｕ構造の円形の反射膜３７を形成する。
【００４６】
次に、別途用意したサファイア基板（図示せず）上に樹脂などで反射膜３７側を貼り合わせた後、サファイア基板３９の裏面側から例えばエキシマーレーザなどによるレーザビームを照射してサファイア基板３９とｎ型ＧａＮ層からなるｎ型半導体層３１との界面のアブレーションを行うことにより、ｎ型半導体層３１から上の部分をサファイア基板３９から剥離する。次に、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）法により研磨することで、この剥離面のＧａＮバッファ層４０を除去し、さらにｎ型半導体層３１を斜面３４にかかるまで薄膜化する。この時点で各発光ダイオード間が分離された状態となる。
【００４７】
次に、このｎ型半導体３１の表面にリソグラフィーにより所定の直線状の細長い長方形状のレジストパターンを形成し、さらに全面に例えばスパッタリング法によりＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、このレジストパターンをその上に形成されたＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、ｎ型半導体層３１上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造の直線状の細長い形状のｎ側電極３８を形成する。
【００４８】
この後、反射膜３７側を貼り合わせたサファイア基板を除去して各発光ダイオードを分離する。
以上により、図８に示すように、目的とする発光ダイオード３０が完成する。
以上のように、この第５の実施形態によれば、発光ダイオード３０の構造の最適化により、光の取り出し効率を最大化することができ、発光効率の大幅な向上を図ることができる。また、この発光ダイオード３０は微細化に適した構造を有しており、例えば数十μｍ以下のサイズの超小型のものを容易に得ることができる。
【００４９】
次に、この発明の第６の実施形態について説明する。この第６の実施形態においては、第１〜第５の実施形態のいずれかの発光ダイオード実装基板を用いた発光ダイオードディスプレイについて説明する。
図１３に示すように、この第６の実施形態においては、第１〜第５の実施形態のいずれかの発光ダイオード１０または発光ダイオード３０と同様な構造の赤色発光の発光ダイオード５０Ｒ、緑色発光の発光ダイオード５０Ｇおよび青色発光のマイクロ発光ダイオード５０Ｂを組み合わせて一画素とし、これを基板２１上に必要な数だけマトリクス状に配置し、さらに発光ダイオード５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂのｎ側電極に第１〜第５の実施形態と同様にして配線２４を形成し、発光ダイオードディスプレイを製造する。
この第６の実施形態によれば、発光ダイオード５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂのｎ側電極とこれに接続する配線２４とを確実に接続することができ、高信頼性のフルカラー発光ダイオードディスプレイを容易に実現することができる。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の第１〜第６の実施形態において挙げた数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、材料、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の第１の実施形態による発光ダイオードを示す断面図および底面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による発光ダイオード実装基板を示す平面図および断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による発光ダイオード実装基板において配線の位置ずれが生じた場合を示す平面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態による発光ダイオード実装基板において発光ダイオードの位置ずれが生じた場合を示す平面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態による発光ダイオード実装基板を示す平面図である。
【図６】この発明の第３の実施形態による発光ダイオード実装基板を示す平面図である。
【図７】この発明の第４の実施形態による発光ダイオード実装基板を示す平面図である。
【図８】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードを示す断面図である。
【図９】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードを説明するための断面図である。
【図１０】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードを説明するための断面図である。
【図１１】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】この発明の第５の実施形態による発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】この発明の第６の実施形態による発光ダイオードディスプレイを説明するための平面図である。
【図１４】従来の発光ダイオードの一例を示す平面図および断面図である。
【図１５】従来の発光ダイオードの他の一例を示す断面図および底面図である。
【図１６】図１４に示す従来の発光ダイオードを実装した発光ダイオード実装基板を示す平面図および断面図である。
【図１７】図１５に示す従来の発光ダイオードを実装した発光ダイオード実装基板を示す平面図および断面図である。
【図１８】発光ダイオード実装基板の他の例を示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１…ｎ型半導体層、１２…発光層、１３…ｐ型半導体層、１４…ｐ側電極、１５…ｎ側電極、１６…接続用導電材、１７…絶縁性樹脂、２１…基板、２２、２４…配線、２３…絶縁性樹脂、３１…ｎ型半導体層、３２…発光層、３３…ｐ型半導体層、３４…端面、３５…ｐ側電極、３６…透明樹脂、３６ａ…斜面、３７…反射膜、３８…ｎ側電極、３９…サファイア基板
【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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