(57)【要約】【課題】太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップとその製作方法を提供する。【解決手段】選択領域成長方法により製作される太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップは、構造が簡単で、小尺寸、及び、低コスト等の長所がある。また、モノリシックフォトチップと充電池を有する太陽電池型照明器は、尺寸が小さく、精巧で、構造が簡単、組み立てが容易、及び、低コストであるという長所がある。よって、本発明の太陽電池型照明器は、レーザーポインター、レーザーサイト、レーザー照準装置、レーザー準位、及び、レーザー測量ツール等のレーザーダイオード応用領域、或いは、装飾ランプ、庭園ランプ、花壇ランプ、広告ランプ、街灯、道路警告ランプ、道路標示ランプ等の発光ダイオード応用領域等、各種領域に幅広く応用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップは、
基板と、
前記基板上に設置される太陽エネルギー素子と、
前記基板上に設置され、前記太陽エネルギー素子と距離を隔てる発光素子と、からなることを特徴とするモノリシックフォトチップ。
【請求項２】
前記基板の材質はガリウムヒ素(ＧａＡｓ) 、或いは、窒化ガリウム(ＧａＮ)であることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項３】
前記太陽エネルギー素子は単一ジャンクション(ｓｉｎｇｌｅ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ) の太陽エネルギー電池、或いは、マルチジャンクション(multi-junction)の太陽エネルギー電池であることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項４】
前記発光素子はレーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項５】
前記レーザーダイオードは側面発光型ＬＤ、或いは、面発光レーザーであることを特徴とする請求項4に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項６】
前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項７】
前記発光ダイオードは赤光ダイオード、青光ダイオード、緑光ダイオード、白光ダイオードであることを特徴とする請求項６に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項８】
前記発光素子の構造はシングルへテロ構造、二重異構造、或いは、量子井戸構造であることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックフォトチップ。
【請求項９】
太陽電池型照明器であって、前記請求項１の太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップを応用し、
前記太陽エネルギー素子と前記発光素子を有するモノリシックフォトチップと、
前記太陽エネルギー素子と前記発光素子に電気的に接続され、前記太陽エネルギー素子を充電し、前記発光素子に電気エネルギーを供給することができる充電池と、
からなることを特徴とする太陽電池型照明器。
【請求項１０】
太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップの製作方法であって、
基板を提供する初期工程と、
前記基板上に第一絶縁層を被覆し、第一露出領域を形成する第一被覆工程と、
エピタキシー方法とリソグラフィ方法により、前記第一露出領域に第一素子を製作する第一素子製作工程と、
前記第一絶縁層をエッチバックする第一エッチ工程と、
前記基板上と前記第一素子の表面に第二絶縁層を被覆し、前記基板上に第二露出領域を形成する第二被覆工程と、
エピタキシー方法とリソグラフィ方法により、前記第二露出領域に第二素子を製作する第二素子製作工程と、
前記第二絶縁層をエッチバックする第二エッチ工程と、からなり、
前記第一素子は太陽エネルギー素子、或いは、発光素子で、前記第二素子は対応する発光素子、或いは、太陽エネルギー素子であることを特徴とする製作方法。
【請求項１１】
前記基板の材質はガリウムヒ素(ＧａＡｓ) 、或いは、窒化ガリウム(ＧａＮ)であることを特徴とする請求項１０に記載の製作方法。
【請求項１２】
前記第一絶縁層の材質は酸化ケイ素、或いは、窒化ケイ素であることを特徴とする請求項１０に記載の製作方法。
【請求項１３】
前記第二絶縁層の材質は酸化ケイ素、或いは、窒化ケイ素であることを特徴とする請求項１０に記載の製作方法。
【請求項１４】
太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップの製作方法であって、
基板を提供する工程と、
前記基板上に第一絶縁層を被覆し、第一露出領域を形成する工程と、
エピタキシー方法とリソグラフィ方法により、前記第一露出領域に第一素子を製作する工程と、
前記第一絶縁層をエッチバックする工程と、
前記基板上と前記第一素子の表面に第二絶縁層を被覆し、前記基板上に第二露出領域を形成する工程と、
エピタキシー方法とリソグラフィ方法により、前記第二露出領域に第二素子を製作する工程と、
前記第二絶縁層をエッチバックする工程と、
からなることを特徴とする請求項１０に記載の製作方法。
【請求項１５】
前記基板の材質はガリウムヒ素(ＧａＡｓ) 、或いは、窒化ガリウム(ＧａＮ)であることを特徴とする請求項１４に記載の製作方法。
【請求項１６】
前記第一絶縁層の材質は酸化ケイ素、或いは、窒化ケイ素であることを特徴とする請求項１４に記載の製作方法。
【請求項１７】
前記第二絶縁層の材質は酸化ケイ素、或いは、窒化ケイ素であることを特徴とする請求項１４に記載の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノリシックフォトチップ（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｐｈｏｔｏ−ｃｈｉｐ）、及び、その製作方法に関し、特に、  太陽装置(ｓｏｌａｒ  ｄｉｖｉｃｅ)と発光装置（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を有するモノリシックフォトチップとその製作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の進歩に伴い、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，  ＬＥＤ）とレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ，  ＬＤ）等を含む固態光源の製作コストは廉価になり、ＬＥＤとＬＤは、小体積、節電、長い寿命、無ガラス、及び、無毒性気体等の長所がある。赤光ＬＥＤ、青光ＬＥＤ、緑光ＬＥＤ、及び、白色ＬＥＤの各種ＬＥＤは異なる要求により各種領域に応用され、例えば、装飾、指示、表示、及び、照明等の用途がある。また、LDも幅広く、レーザーポインター(ｌａｓｅｒ  ｐｏｉｎｔｅｒ)、レーザーサイト(ｌａｓｅｒ  ｓｉｇｈｔ)、レーザー照準装置(ｌａｓｅｒ  ａｉｍｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ)、レーザー準位(ｌａｓｅｒ  ｌｅｖｅｌ)、及び、レーザー測量ツール(ｌａｓｅｒ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｏｏｌ)等の装置の光源となっている。
【０００３】
また、石油の欠乏と価格の上昇により、無料で無限の太陽エネルギーが注目され、太陽電池(ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ) をクリーンエネルギーとする応用も日増しに増加している。集光型(ｌｉｇｈｔ−ｆｏｃｕｓ  ｔｙｐｅ)太陽電池 (ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ)は通常、化合物をベースとし、例えば、ガリウムヒ素ベース (ＧａＡｓ−ｂａｓｅｄ)、インジウムガリウムヒ化物ベース(ＩｎＧａＡｓ−ｂａｓｅｄ)、カドテルベース (ＣｄＴｅ−ｂａｓｅｄ)、アルミガリウムヒソベース(ＡｌＧａＡｓ−ｂａｓｅｄ) 銅インジウム(ガリウム)- ニセレンベース(Ｃｕ（Ｇａ）Ｓｅ２−ｂａｓｅｄ) で、高光電効果(ｐｈｏｔｏ−ｖｏｌｔａｉｃ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ)を有するので、応用がますます普遍的になっている。
【０００４】
近年、太陽電池式照明器(ｓｏｌａｒ−ｐｏｗｅｒｅｄ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ)は、ＬＥＤを夜間の発光素子として多くの領域に普遍的に使用されており、例えば、街灯、警告ランプ、指示ランプ等の道路などでの応用のほか、装飾ランプ、庭園ランプ、花壇や広告ランプとして戸外での応用も可能である。公知の太陽電池式照明器は、通常、ＬＥＤチップ、太陽エネルギーチップ、充電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）とコントローラー、からなり、太陽エネルギーチップは日間は太陽光を受けて、太陽エネルギーを電気エネルギーに転換して充電池に保存し、夜間は、コントローラーにより充電池を制御して、放電させてＬＥＤチップを駆動発光させる。公知の太陽電池式照明器の長所は、導線により外界の電力供給システムを連接することを必要とせず、或いは、外界の電源により充電池の充電を実行しなくてもいいことで、導線連接は困難、不便、高価な作業であり、充電池の充電も時間を費やし、煩雑、面倒、そして高価な工程である。
【０００５】
しかし、公知の太陽電池式照明器のＬＥＤチップと太陽エネルギーチップは別にパッケージするので、体積が大きく、組立工程が複雑で、高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップ（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｐｈｏｔｏ−ｃｈｉｐ）、及び、その製作方法を提供し、構造が簡単、小尺寸、低コストで、上述の公知の問題を解決することにある。
【０００７】
本発明は、太陽電池式照明器を提供し、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップと、充電池と、からなる。本発明の太陽電池式照明器は導線により外界の電力供給システムを連接することを必要とせず、或いは、外界の電源により充電池の充電を実行しなくてもいいので、体積が小さく、精巧で、組み立てが簡単、設置が容易、そして、低コストであるという長所を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のモノリシックフォトチップは、太陽エネルギー素子と発光素子とからなり、モノリシックフォトチップを有する太陽電池式照明器は各式各種への応用に非常に適し、例えば、レーザーポインター、レーザーサイト、レーザー照準装置、レーザー準位、及び、レーザー測量ツール等のレーザーダイオード応用領域、或いは、装飾ランプ、庭園ランプ、花壇ランプ、広告ランプ、街灯、道路警告ランプ、道路標示ランプ等の発光ダイオード応用領域がある。
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の実施例の太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップは、基板と、基板上に設置される太陽エネルギー素子と、基板上に設置され、太陽エネルギー素子と距離を隔てる発光素子と、からなる。
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明の実施例の太陽電池型照明器は、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップ、太陽エネルギー素子と発光素子に電気的に接続される充電池と、からなり、充電器は太陽エネルギー素子により充電され、且つ、充電池は発光素子に電気エネルギーを供給することができる。
【００１１】
上述の目的を達成するため、本考案の実施例は、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップの製作方法を提供し、基板を提供する初期工程と、基板上に第一絶縁層を被覆し、第一露出領域を形成する第一被覆工程と、エピタキシー(ｅｐｉｔａｘｙ)方法とリソグラフィ(ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)方法により、第一露出領域に第一素子を製作する第一素子製作工程と、第一絶縁層をエッチバックする第一エッチ工程と、基板上と第一素子の表面に第二絶縁層を被覆し、基板上に第二露出領域を形成する第二被覆工程と、エピタキシー方法とリソグラフィ方法により、第二露出領域に第二素子を製作する第二素子製作工程と、第二絶縁層をエッチバックする第二エッチ工程と、からなり、第一素子は太陽エネルギー素子、或いは、発光素子で、第二素子は対応する発光素子、或いは、太陽エネルギー素子である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の太陽電池式照明器は導線により外界の電力供給システムを連接することを必要とせず、或いは、外界の電源により充電池の充電を実行しなくてもいいので、体積が小さく、精巧で、組み立てが簡単、設置が容易、そして、低コストであるという長所を達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施例の太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップの断面図であり、太陽エネルギー素子２０と発光素子３０を有するモノリシックフォトチップは、基板１０と、基板１０上に設置される太陽エネルギー素子２０と、基板１０上に設置され、太陽エネルギー素子２０と距離を隔てる発光素子３０と、からなる。実施例中、基板１０の材質は、ガリウムヒ素(ＧａＡｓ) 、或いは、窒化ガリウム(ＧａＮ)である。太陽エネルギー素子２０は 単一ジャンクション(ｓｉｎｇｌｅ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ) の太陽エネルギー電池、或いは、マルチジャンクション(ｍｕｌｔｉ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ)の太陽エネルギー電池である。発光素子３０はＬＤ、例えば、側面発光型 (ｓｉｄｅ−ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ) ＬＤ、或いは、面発光レーザー (Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ，  ＶＣＳＥＬ)、或いは、発光素子３０は、赤光ＬＥＤ、青光ＬＥＤ、緑光ＬＥＤ、或いは、白光ＬＥＤなどのＬＥＤで、また、発光素子３０の構造はシングルへテロ構造(ｓｉｎｇｌｅ  ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)、二重異構造(ｄｏｕｂｌｅ  ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)、或いは、量子井戸(ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌ)構造である。上述の異なる種類、或いは、構造の太陽エネルギー素子と発光素子は本技術を熟知する者なら理解できるのでここで詳述しない。
【００１４】
図２A〜図２Gは、本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。本工程は、基板４０を提供する初期工程S１と、基板４０上に第一絶縁層４２を被覆し、第一露出領域４４を形成する第一被覆工程S２と、エピタキシー(ｅｐｉｔａｘｙ)方法とリソグラフィ(ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ)方法により、第一露出領域４４に第一素子５０を製作する第一素子５０製作工程S３と、第一絶縁層４２をエッチバックする第一エッチ工程S４と、基板４０上と第一素子５０の表面に第二絶縁層５２を被覆し、基板４０上に第二露出領域５４を形成する第二被覆工程S５と、エピタキシー方法とリソグラフィ方法により、第二露出領域５４に第二素子６０を製作する第二素子製作工程S６と、第二絶縁層５２をエッチバックする第二エッチ工程S７と、からなり、第一素子５０は太陽エネルギー素子、或いは、発光素子で、第二素子６０は対応する発光素子、或いは、太陽エネルギー素子である。
【００１５】
実施例中、第一絶縁層４２と第二絶縁層５２の材質は酸化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ)、或いは、窒化ケイ素 (ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ)である。前述のように、基板４０の材質は、ガリウムヒ素(ＧａＡｓ) 、或いは、窒化ガリウム(ＧａＮ)である。また、第一素子５０と第二素子６０は太陽エネルギー素子２０と発光素子３０に類似するのでここで詳述しない。
【００１６】
よって、前述のように、本実施形態の特徴の一つは、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップは選択領域成長(Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｅａ  Ｇｒｏｗｔｈ，  ＳＡＧ)方法により製作できる。
【００１７】
総合すると、本実施形態は太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップを提供し、構造が簡単、小尺寸、及び、低コスト等の長所がある。また、本実施形態のモノリシックフォトチップは、充電池と整合して太陽電池型照明器に組み立てるのが非常に容易であり、例えば、本発明の実施例の太陽電池型照明器は、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップと、太陽エネルギー素子と発光素子に電気的に接続する充電池と、からなり、充電池は太陽エネルギー素子により充電でき、充電池は発光素子に電気エネルギーを供給することができる。
【００１８】
よって、本実施形態の太陽電池型照明器は、太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップを採用し、導線により外界の電力供給システムを連接することを必要とせず、或いは、外界の電源により充電池の充電を実行しなくてもいいので、体積が小さく、精巧で、組み立てが簡単、設置が容易、そして、低コストであるという長所を達成し、よって、レーザーポインター、レーザーサイト、レーザー照準装置、レーザー準位、及び、レーザー測量ツール等のレーザーダイオード応用領域、或いは、装飾ランプ、庭園ランプ、花壇ランプ、広告ランプ、街灯、道路警告ランプ、道路標示ランプ等の発光ダイオード応用領域等、各種領域に幅広く応用できる。
【００１９】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例による太陽エネルギー素子と発光素子を有するモノリシックフォトチップの断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【図２Ｆ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【図２Ｇ】本発明の実施例によるモノリシックフォトチップの製作方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０、４０…基板
２０…太陽エネルギー素子
３０…発光素子
４２…第一絶縁層
４４…第一露出領域
５０…第一素子
５２…第二絶縁層
５４…第二露出領域
６０…第二素子
S１〜S７…工程
【図１】
2008166672.tif 000003
【図２Ａ】
2008166672.tif 000004
【図２Ｂ】
2008166672.tif 000005
【図２Ｃ】
2008166672.tif 000006
【図２Ｄ】
2008166672.tif 000007
【図２Ｅ】
2008166672.tif 000008
【図２Ｆ】
2008166672.tif 000009
【図２Ｇ】
2008166672.tif 000010