(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率が高く、放熱効果大、作業寿命が長く、高電流駆動が可能で静電防止能力が大きい白光発光ダイオードの垂直電極構造の提供。【解決手段】透明導電接合層により窒化ガリウム系発光ダイオードとテルル化亜鉛或いはセレン化亜鉛を光変換層とする基板を結合してなり、且つ垂直電極構造を製造する。この窒化ガリウム系発光ダイオードが青光波長を発生する時、この青光の一部はテルル化亜鉛或いはセレン化亜鉛光変換層に吸収されて別の黄光波長が発生し、この黄光と青光が混和された後に、白光が発生する。【選択図】図８
0003108273.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
白光発光ダイオードの垂直電極構造において、
第１電極と、
該第１電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属接合層と、
該金属接合層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体堆積構造と、
該窒化ガリウム系半導体堆積構造の上方に位置する透明導電接合層と、
該透明導電接合層の上方に位置する光波長変換基板と、
該光波長変換基板の上方に位置する第２電極と、
を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項２】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、金属接合層が透光導電オームコンタクト層と金属反射層を具え、該金属反射層は導電基板の上方に位置し、該透光導電オームコンタクト層は該金属反射層の上方に位置することを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項３】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、透明導電接合層がＮ型透明導電接合層とされ、それはインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、インジウムモリブデン酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ；ＩＭＯ）、酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化錫（Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、カドミウム錫酸化物（Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ガリウム亜鉛酸化物（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）或いは酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項４】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板はＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項５】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造の表面がテクスチャ化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項６】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造が順にＰ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層、発光層及びＮ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項７】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、Ｎ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項８】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項９】
請求項４記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、テクスチャ化構造が二次元光子結晶（２Ｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ）の構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１０】
請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板の窒化ガリウム系半導体堆積構造と非平行な表面がその垂直方向に対して３０〜５０度の傾斜角度を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１１】
白光発光ダイオードの垂直電極構造において、
第１電極と、
該第１電極の下方に位置する透光導電オームコンタクト層と、
該透光導電オームコンタクト層の下方に位置する窒化ガリウム系半導体堆積構造と、
該窒化ガリウム系半導体堆積構造の下方に位置する透明導電接合層と、
該透明導電接合層の下方に位置する光波長変換基板と、
該光波長変換基板の下方に位置する第２電極と、
を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１２】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造が、下から上に順に、Ｎ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層、発光層及びＰ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１３】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、透明導電接合層がＮ型透明導電接合層とされ、それはインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、インジウムモリブデン酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ；ＩＭＯ）、酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化錫（Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、カドミウム錫酸化物（Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ
Ｏｘｉｄｅ）、ガリウム亜鉛酸化物（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）或いは酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１４】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板はＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１５】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造の表面がテクスチャ化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１６】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、Ｐ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１７】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、透明導電接合層の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【請求項１８】
請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板の窒化ガリウム系半導体堆積構造と非平行な表面がその垂直方向に対して３０〜５０度の傾斜角度を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の白光発光ダイオードの垂直電極構造に係り、特に、垂直式の窒化ガリウム系発光ダイオードと光波長変換基板の結合を利用し、該光波長変換基板が一部の青光を吸収して黄光を発生し、青光と混合後に白光を発生する、白光発光ダイオードの垂直電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１の横方向電極を設計構造とする窒化ガリウム系発光ダイオードの断面図を参照されたい。周知の技術中、発光ダイオード１’は、基板、例えばサファイヤ（ｓａｐｐｈｉｒｅ）１０’の上に位置する第１クラッド層、例えばＮ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１１’を具え（基板と第１クラッド層の間には通常、バッファ層（図示せず）が包含される）。図中、別に、アクティブ層、例えばＩｎＧａＮ層１２’が第１クラッド層の上に位置する。更に、第２クラッド層、例えばＰ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層１３’がアクティブ層の上に位置する。図中、第１クラッド層及び第２クラッド層の上に異なる極性の電極層、例えばＮ極電極１５’とＰ極電極１４’が位置している。周知の技術中、例えば特許文献１には現在比較的よく見られる白光発光ダイオード、則ち上述の堆積構造をパッケージする時、そのパッケージカバー内に含りん光体が、例えばＹＡＧりん光物質（ＹＡＧ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ）層１６’が被覆され、図２に示されるように、上述の堆積層のアクティブ層の発生する光、例えば青光の一部がＹＡＧりん光物質層１６’に吸収されて異なる波長の光、例えば黄光に変換され、続いて二種類の光の混合により白光が形成される。
【０００３】
しかし、上述の横方向電極の発光ダイオードは、絶縁のサファイヤを基板とするためその熱伝導係数が比較的低く放熱効果が非常に悪く、ゆえに長期に比較的高い駆動電流を用いて作業する時、そのＹＡＧりん光物質層１６’が熱により変質し、これにより変換効率が下がり且つ色度の偏移を発生する。更に、基板とされるサファイヤ１０’は絶縁体であるため、横方向電極を製造する必要があり、このため余分にダイの面積が増し、言い換えると、単位ウエハーの生産量が下がる。このほか、複雑なパッケージワイヤボンディングの工程のために工程のコストが増加する。
【０００４】
このため、横方向電極の発光ダイオードに対して、すでに周知の技術に基板を非絶縁体に交換して垂直電極を設計構造とする発光ダイオードがあり、且つ光源波長変換可能な基板が提供され、これは図３に示されるとおりである。図中、その基板はＮ型セレン化亜鉛基板２２’とされる。この基板の上に順にＮ型ＺｎＳｅバッファ層２３’、Ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２４’、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ活性化層２５’、Ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２６’、及びＰ型ＺｎＴｅコンタクト層２７’が設置される。該Ｎ型ＺｎＳｅバッファ層２３’の主要な用途は基板２２’とＮ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２４’の間の格子マッチング程度を増すことにある。ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ活性化層２５’の両側のＮ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２４’とＰ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２６’はいずれもこのＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ活性化層２５’に較べて広いバンドギャップ（ｂａｎｄ  ｇａｐ）を具え、キャリア局限の効果を増加できる。
【０００５】
上述の堆積構造の上下両側には更にＮ極電極２１’とＰ極電極２８’がある。該Ｎ極電極２１’とＰ極電極２８’が適宜電圧を提供する時、ＰＮ接合面にあるＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ活性化層２５’が青光を発生する。一部の青光はドーパントをドープしたＮ型セレン化亜鉛基板２２’に吸収された後、黄光を発生する。青光と黄光の混合により白光が発生する。
【０００６】
前者の横方向電極の製造工程と較べると、後者の垂直電極の発光ダイオードの製造工程は簡単な製造工程を有するほか、前者の放熱の問題及びパッケージ時に増加する複雑度を免除できる。しかし、後者は実際の応用上、装置寿命が１００００時間（非特許文献１に記載のとおり）に達するものの、ＺｅＳｅ系列のエピタキシャル層品質は理想的ではなく、ゆえにその発光効率は窒化ガリウム系列のもののように良くはない。更に、非特許文献２及び非特許文献３は混光式発光ダイオードを提出し、それは多種の色を発生できるＩｎＧａＮ量子井戸発光層を提供し、その発光層は比較的短い青色波長を発生して別の発光層の発生する比較的長い緑光波長光と相互に混合し、特定色度の混合光（或いは白光）を発生できるが、ＩｎＧａＮ中のＩｎ組成を変調するか或いはＩｎＧａＮ層の厚さを改変することで比較的長い発光波長を達成するため、その発光効率は下がり、ゆえにそれにより製造された白光発光ダイオードの発光効率は現在商品化されているＹＡＧ系列製品の１／２から１／３しかなく、ゆえにその欠点を有している。
【０００７】
これにより、いかに上述の問題に対して新規な白光発光ダイオードの垂直電極構造を提供し、伝統的な白光ダイオードの横方向電極の形成する色度偏移及び伝統的な白光ダイオードの垂直電極の形成する発光効率低下の欠点を改善するかが、長く使用者の切望及び本考案者の問題としてきたところであり、本考案は上述の問題を解決する白光発光ダイオードの垂直電極構造を提供するものである。
【０００８】
【特許文献１】米国実用新案登録第                  号明細書
【非特許文献１】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  ｖｏｌ．４３（２００４）ｐｐ．１２８７  Ｔ．Ｎａｋａｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ
【非特許文献２】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  ｖｏｌ．４１（２００２）ｐｐ．Ｌ２４６  Ｍ．Ｔａｍｓｄａ  ｅｔ  ａｌ
【非特許文献３】Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  ｖｏｌ．４０（２００１）ｐｐ．Ｌ９１８  Ｂ．Ｄａｍｉｌａｎｏ  ｅｔ  ａｌ
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案の主要な目的は、一種の白光発光ダイオードの垂直電極構造を提供することにあり、それは、窒化ガリウム系発光ダイオードと光波長変換基板の結合を利用し、該光波長変換基板に該窒化ガリウム系発光ダイオードの発生する青光を吸収させて黄光を発生させ、該窒化ガリウム系発光ダイオードの発生する青光と混合して白光を発生し、該窒化ガリウム系発光ダイオードの使用により該白光発光ダイオードに高い発光効率を具備させ、且つ該白光発光ダイオードの放熱効果を増し、装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合するものとし、また静電防止の能力（ＥＳＤ）を増す。
【００１０】
本考案の次の目的は、白光発光ダイオードの垂直電極構造を提供することにあり、それは窒化ガリウム系発光ダイオード及び光波長変換基板を通して白光発光ダイオードが形成され、それは垂直電極の構造とされ、ダイ製造の単位面積を減らし、並びにワイヤボンディングパッケージの後工程に有利である。
【００１１】
上述の各目的と機能を達成するため、本考案は垂直電極の白光発光ダイオードの構造を提供し、それはサファイヤを基板とし、エピタキシャル成長した窒化ガリウム系化合物半導体が堆積されてなる発光ダイオード構造であり、別に金属反射層及び導電基板がボンディングの技術により前述の窒化ガリウム系発光ダイオード構造と結合され、並びにレーザー剥離技術によりサファイヤ基板が除去され、これにより、垂直電極の窒化ガリウム系発光ダイオード構造を形成可能で、続いて、透明導電接合層によりこの窒化ガリウム系発光ダイオードと光波長変換基板のテルル化亜鉛或いはセレン化亜鉛基板を結合して本考案の白光発光ダイオードを形成し、窒化ガリウム系発光ダイオードの発生する青光波長の一部をテルル化亜鉛或いはセレン化亜鉛により吸収させ黄光波長に変換させる。この黄光と青光の混和後に、白光を発生できる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の考案は、白光発光ダイオードの垂直電極構造において、
第１電極と、
該第１電極の上方に位置する導電基板と、
該導電基板の上方に位置する金属接合層と、
該金属接合層の上方に位置する窒化ガリウム系半導体堆積構造と、
該窒化ガリウム系半導体堆積構造の上方に位置する透明導電接合層と、
該透明導電接合層の上方に位置する光波長変換基板と、
該光波長変換基板の上方に位置する第２電極と、
を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項２の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、金属接合層が透光導電オームコンタクト層と金属反射層を具え、該金属反射層は導電基板の上方に位置し、該透光導電オームコンタクト層は該金属反射層の上方に位置することを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項３の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、透明導電接合層がＮ型透明導電接合層とされ、それはインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、インジウムモリブデン酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ；ＩＭＯ）、酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化錫（Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、カドミウム錫酸化物（Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ガリウム亜鉛酸化物（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）或いは酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項４の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板はＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項５の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造の表面がテクスチャ化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項６の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造が順にＰ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層、発光層及びＮ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項７の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、Ｎ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項８の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項９の考案は、請求項４記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、テクスチャ化構造が二次元光子結晶（２Ｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ）の構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１０の考案は、請求項１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板の窒化ガリウム系半導体堆積構造と非平行な表面がその垂直方向に対して３０〜５０度の傾斜角度を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１１の考案は、白光発光ダイオードの垂直電極構造において、
第１電極と、
該第１電極の下方に位置する透光導電オームコンタクト層と、
該透光導電オームコンタクト層の下方に位置する窒化ガリウム系半導体堆積構造と、
該窒化ガリウム系半導体堆積構造の下方に位置する透明導電接合層と、
該透明導電接合層の下方に位置する光波長変換基板と、
該光波長変換基板の下方に位置する第２電極と、
を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１２の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造が、下から上に順に、Ｎ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層、発光層及びＰ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１３の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、透明導電接合層がＮ型透明導電接合層とされ、それはインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、インジウムモリブデン酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  ｏｘｉｄｅ；ＩＭＯ）、酸化インジウム（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化錫（Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、カドミウム錫酸化物（Ｃａｄｍｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化ガリウム（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ガリウム亜鉛酸化物（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ
Ｏｘｉｄｅ）或いは酸化亜鉛（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１４の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板はＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）のいずれかで形成されたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１５の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、窒化ガリウム系半導体堆積構造の表面がテクスチャ化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１６の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、Ｐ型窒化ガリウム系半導体オームコンタクト層の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１７の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、透明導電接合層の表面がテクスチャ化構造を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
請求項１８の考案は、請求項１１記載の白光発光ダイオードの垂直電極構造において、光波長変換基板の窒化ガリウム系半導体堆積構造と非平行な表面がその垂直方向に対して３０〜５０度の傾斜角度を具えたことを特徴とする、白光発光ダイオードの垂直電極構造としている。
【考案の効果】
【００１３】
本考案は周知の技術の横方向電極の白光発光ダイオードに使用されているＹＡＧりん光物質層が、絶縁のサファイヤを基板としてその熱伝導係数が低いために放熱効果が非常に低く、ゆえに長期に高い駆動電流を使用して作業する時、そのＹＡＧりん光物質層が極めて容易に熱により変質し、これにより変換効率が下がり且つ色度偏移を発生し、且つ横方向電極が余分にダイの面積を増加し、言い換えると、単位ウエハーの生産量が下がり、このほか、パッケージワイヤボンディングの工程が複雑となりやすく、製造コストが増す問題、及び周知の技術の垂直電極の白光発光ダイオード欠点、則ちＺｅＳｅ系列のエピタキシャル層品質が理想的でなく、ゆえにその発光効率が窒化ガリウム系発光ダイオードのように良好でない問題を解決し、ゆえに本考案は垂直電極の白光発光ダイオードを提供し、それは窒化ガリウム系発光ダイオードを使用してそれに高い発光効率を具備させ、並びに垂直電極構造を提供して横方向電極によるダイ面積増加の欠点を解消し及びパッケージワイヤボンディングの問題を解決し、並びにそれに白光を発生させる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
図４は本考案の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。図示されるように、本考案の第１実施例の垂直電極の白光発光ダイオード１は、サファイヤ基板１０の上に順に、低温窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１１、Ｎ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２、ＡｌＩｎＧａＮ発光層１３、及びＰ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１４が順にエピタキシャル成長させられ、続いて、蒸着或いはスパッタの技術で透光導電オームコンタクト層１５及び金属反射層１６が順にＰ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１４の上に形成され、そのうち、該透光導電オームコンタクト層１５及び金属反射層１６は金属接合層１７とされる。続いて、導電基板１００が直接或いはもう一つの導電層が蒸着或いはスパッタされてボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）の方法で該金属反射層１６と結合され、これは図５に示されるとおりである。続いてレーザー剥離（ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔｏｆｆ）或いは研磨（ｌａｐｐｉｎｇ）の技術でサファイヤ基板１０が除去されてＮ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２が露出させられる。続いて蒸着或いはスパッタの技術でＮ型の透明導電接合層１８がＮ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２の上に形成されて垂直電極式窒化ガリウム系発光ダイオード構造４とされ、及びＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）の光波長変換基板２の上にも形成され、これは図６及び図７に示されるとおりである。続いて、ウエハーボンディングの方法により、構造４と構造６が結合され、これは図８に示されるとおりであり、続いて、更に第１電極２０と第２電極１９が形成される。そのうち、該Ｎ型の透明導電接合層１８はＮ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２及び該Ｎ型セレン化亜鉛或いはＮ型テルル化亜鉛の光波長変換基板と良好なオームコンタクトを形成し且つ良好な導電性と透光性を具え、第１電極２０と第２電極１９が適当な電圧を提供する時、ＰＮ接合面上にあるＡｌＩｎＧａＮ発光層１３が青光を発生する。一部の青光はドーパントがドープされたＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）光波長変換基板２に吸収された後、黄光を発生する。青光と黄光の混合により白光が発生する。
【００１５】
本実施例中では高い発光効率の窒化ガリウム系発光ダイオード構造４、導電基板１００及び金属反射層１６が使用されて垂直電極の構造が形成され、並びに該Ｎ型の透明導電接合層１８により光波長変換基板２がこの窒化ガリウム系発光ダイオード構造４に接合され、そのうち、金属反射層１６は入射角に対して無選択性の反射を形成し、ゆえに反射角周波数幅を増し、ゆえに有効にＡｌＩｎＧａＮ発光層１３の発射する光を反射し発光効率を増し且つこの構造はまた放熱の効果を増すことができ及び静電防止の能力（ＥＳＤ）を増すことができゆえに装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合し、以上に述べた長所のほか、垂直電極の構造はダイ製作の単位面積を減らせ、並びに伝統的なワイヤボンディングパッケージ後続工程に有利である。
【００１６】
図９は本考案のもう一つの好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。図示されるように、本考案の第２実施例の白光発光ダイオードは、サファイヤ基板１０の上に順に、低温窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１１、Ｎ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２、ＡｌＩｎＧａＮ発光層１３、及びＰ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１４が順にエピタキシャル成長させられ、以上で窒化ガリウム系発光ダイオード構造が形成され、続いてテンポラリー基板１１０がボンディングの方法により該Ｐ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１４に結合される。これは図１０に示されるようであり、続いて、レーザー剥離レーザー剥離（ｌａｓｅｒ  ｌｉｆｔｏｆｆ）或いは研磨（ｌａｐｐｉｎｇ）の技術でサファイヤ基板１０が除去されてＮ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２が露出させられる。続いて蒸着或いはスパッタの技術でＮ型の透明導電接合層１８がＮ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２の上に形成されて垂直電極式窒化ガリウム系発光ダイオード構造４とされ、及びＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）の光波長変換基板２の上にも形成され、これは図７に示されるとおりである。続いて、ウエハーボンディングの方法により、構造８と構造６が結合され、これは図１１に示されるとおりであり、続いて、テンポラリー基板１１０が除去され更に透光導電オームコンタクト層１５がＰ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１４の上に形成されて電流拡散層（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｐｒｅａｄｉｎ  ｌａｙｅｒ）とされ、並びに第１電極２０と第２電極１９が形成され、これは図１２に示されるとおりであり、そのうち、該Ｎ型の透明導電接合層１８はＮ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２及びＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）の光波長変換基板と良好なオームコンタクトを形成し且つ良好な導電性と透光性を具え、第１電極２０と第２電極１９が適当な電圧を提供する時、ＰＮ接合面上にあるＡｌＩｎＧａＮ発光層１３が青光を発生する。一部の青光はドーパントがドープされたＮ型セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）或いはＮ型テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）光波長変換基板２に吸収された後、黄光を発生する。青光と黄光の混合により白光が発生する。
【００１７】
実施例中では高い発光効率の窒化ガリウム系発光ダイオード構造を使用し、並びにＮ型の透明導電接合層１８により光波長変換基板２をこの窒化ガリウム系発光ダイオード構造に接合して垂直電極の構造が形成され、この構造は発光効率が高いだけでなくｋ放熱の効果を増すことができ、装置の作業寿命を延長し並びに高電流駆動の応用に適合し、以上に述べた長所のほか、垂直電極の構造はダイ製作の単位面積を減らせ、並びに伝統的なワイヤボンディングパッケージ後続工程に有利である。
【００１８】
さらに図１３は本考案の別の実施例の発光ダイオードの構造表示図であり、図示されるように、本考案の第１実施例の別の実施例によると、その主要な技術特徴は該Ｎ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１２の表面がテクスチャ化（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）されたことにあり、それは外部の発光効率を高めることができる。
【００１９】
図１４を参照されたい。それは本考案の別の好ましい実施例の構造表示図である。図示されるように、本考案の第１実施例の別の実施例によると、その主要な技術特徴は、光波長変換基板２の表面がテクスチャ化されるか或いはこの基板上に二次元光子結晶（２Ｄ
ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ）が形成されたことにあり、これは図１５に示されるとおりである。
【００２０】
図１６は本考案の別の実施例の白光発光ダイオードの構造表示図であり、図示されるように、本考案の第１実施例の別の実施例によると、その主要な技術特徴は光波長変換基板２と透明導電接合層の接触面積が光波長変換基板と第２電極の接触面積より小さいものとされ、且つ該透明導電接合層と該窒化ガリウム系半導体堆積構造の接触面積が、該透明導電接合層と該光波長変換基板の接触面積と等しくされ、ゆえに、該光波長変換基板２の該窒化ガリウム系半導体堆積構造と非平行な表面が、その垂直方向に対して３０〜５０度の傾斜角度を有することにある。
【００２１】
また図１７は本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図であり、図示されるように、本考案の第２実施例の別の実施例の主要な技術特徴は、該Ｐ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層１４の表面にテクスチャ化構造を具えたことにある。
【００２２】
図１８は本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図であり、図示されるように、本考案の第２実施例の別の実施例の主要な技術特徴は、Ｎ型の透明導電接合層１８がテクスチャ化構造を具えたことにある。
【００２３】
図１９は本考案の別の実施例の白光発光ダイオードの構造表示図であり、図示されるように、本考案の第２実施例の別の実施例の主要な技術特徴は、光波長変換基板２と透明導電接合層の接触面積が光波長変換基板と第２電極２０の接触面積より小さいものとされ、且つ該透明導電接合層と該窒化ガリウム系半導体堆積構造の接触面積が、該透明導電接合層と該光波長変換基板の接触面積と等しくされ、ゆえに、該光波長変換基板２の該窒化ガリウム系半導体堆積構造に非平行な表面がその垂直方向に対して３０〜５０度の傾斜角度を有することにある。
【００２４】
総合すると、本考案は新規性、進歩性を具え産業上の利用に供され得るものである。
ただし以上の説明は本考案の実施例の説明に過ぎず、本考案の実施の範囲を限定するものではなく、本考案の請求範囲に記載の形状、構造、特徴及び精神に基づきなしうる均等な変化と修飾はいずれも本考案の請求範囲内に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】伝統的な技術の横方向電極を設計構造とする窒化ガリウム系発光ダイオードの断面図である。
【図２】伝統的な技術の横方向電極の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【図３】伝統的な技術の垂直電極を設計構造とする窒化ガリウム系発光ダイオードの断面図である。
【図４】本考案の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図５】本考案の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図６】本考案の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図７】本考案の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図８】本考案の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図９】本考案の別の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図１０】本考案の別の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図１１】本考案の別の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図１２】本考案の別の好ましい実施例の垂直電極の白光発光ダイオードの製造フローの構造表示図である。
【図１３】本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【図１４】本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【図１５】本考案の別の好ましい実施例の光波長変換基板が二次元光子結晶構造を具えた表示図である。
【図１６】本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【図１７】本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【図１８】本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【図１９】本考案の別の好ましい実施例の白光発光ダイオードの構造表示図である。
【符号の説明】
【００２６】
１’  発光ダイオード
１０’  サファイヤ
１１’  Ｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層
１２’  ＩｎＧａＮ層
１３’  Ｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）層
１４’  第２クラッド層
１５’  第１クラッド層
１６’  ＹＡＧりん光物質層
２２’  Ｎ型セレン化亜鉛基板
２３’  Ｎ型ＺｎＳｅバッファ層
２４’  Ｎ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層
２５’  ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳｅＭＱＷ活性化層
２６’  Ｐ型ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層
２７’  Ｐ型ＺｎＴｅコンタクト層
２１’  Ｎ極電極
２８’  Ｐ極電極
１０  サファイヤ基板
１２  Ｎ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層
１３  ＡｌＩｎＧａＮ発光層
１４  Ｐ型ＡｌＩｎＧａＮオームコンタクト層
１５  透光導電オームコンタクト層
１６  金属反射層
１７  金属接合層
１８  Ｎ型の透明導電接合層
１９  第２電極
２０  第１電極
１００  導電基板
１１０  テンポラリー基板
４  構造
６  構造
８  構造
２  光波長変換基板
【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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【図１９】
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