(57)【要約】【課題】  接着性反射層を有する窒化物発光素子に関する。【解決手段】  該素子は、透過性接着層、窒化物発光スタック層及び金属反射層を備えている。透過性接着層は、窒化物発光スタック層及び金属反射層を接着している。したがって、金属反射層は、窒化物発光素子の輝度を増加すべく、発光スタック層から放射された光を反射することが可能である。【選択図】  図１
2004235615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部表面及び下部表面を有する金属反射層；
前記金属反射層の前記上部表面上に形成された第１反応層；
前記第１反応層上に形成された透過性接着層；
前記透過性接着層上に形成された第２反応層；
前記第２反応層上に形成され、第１表面及び第２表面を備えている窒化物発光スタック層；
前記第１表面上に形成された第１電極；及び
前記第２表面上に形成された第２電極；
を備えている、接着性反射層を有する窒化物発光素子。
【請求項２】
前記窒化物発光スタック層は、第１表面及び第２表面を備えている窒化物第１接触層；
前記第１表面上に形成された窒化物第１被覆層；
前記窒化物第１被覆層上に形成された窒化物発光層；
前記窒化物発光層上に形成された窒化物第２被覆層；及び
前記窒化物第２被覆層上に形成された窒化物第２接触層；
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項３】
前記第１電極は前記第２表面上に形成され、かつ、前記第２電極は前記窒化物第２接触層上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物発光素子。
【請求項４】
前記金属反射層の前記下部表面上に形成された第１基板をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項５】
前記第１基板の下部表面上に形成された金属製ヒートシンクをさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の窒化物発光素子。
【請求項６】
前記金属反射層の下部表面上に形成された金属製ヒートシンクをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項７】
前記第２反応層と前記発光スタック層との間に形成された第２基板をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項８】
前記第２反応層と前記発光スタック層との間に形成された透過性導電性層をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項９】
前記透過性導電性層は、第１表面及び第２表面を備え；
前記第１電極は、前記第１表面上に形成され；
前記発光スタック層は、前記第２表面上に形成され；かつ
前記第２電極は、前記発光スタック層上に形成されている；
ことを特徴とする請求項８に記載の窒化物発光素子。
【請求項１０】
前記金属反射層は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項１１】
前記第１反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項１２】
前記透過性接着層は、ＰＩ、ＢＣＢ及びＰＦＣＢのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項１３】
前記第２反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項１に記載の窒化物発光素子。
【請求項１４】
前記窒化物第１接触層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物発光素子。
【請求項１５】
前記窒化物第1被覆層は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物発光素子。
【請求項１６】
前記窒化物発光層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物発光素子。
【請求項１７】
前記窒化物第２被覆層は、ＡｌＮＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物発光素子。
【請求項１８】
前記窒化物第２接触層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項２に記載の窒化物発光素子。
【請求項１９】
前記第１基板は、シリコン、ＧａＡｓ、ガラス、石英、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ及び金属のみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項４に記載の窒化物発光素子。
【請求項２０】
前記金属製ヒートシンクは、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項６に記載の窒化物発光素子。
【請求項２１】
前記第２基板は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＺｎＯ及びＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料又はその他の代替材料を備えていることを特徴とする請求項７に記載の窒化物発光素子。
【請求項２２】
前記透過性導電性層は、酸化インジウムスズ、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛及び酸化亜鉛スズのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えていることを特徴とする請求項８に記載の窒化物発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部材に関し、特に、接着性反射層を有する窒化物発光部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードの応用例は広範囲にわたり、光学ディスプレイ装置、信号機、データー保存装置、通信装置、照明装置及び医療用機器を含んでいる。このように、発光ダイオードの輝度を増加させることは重要である。
【０００３】
伝統的には、窒化物発光素子の輝度を増加させるために、透過性基板上に酸化反射層を堆積する。この酸化反射層は、全体の輝度を増加させるべく、発光スタック層から放射された光を反射する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この酸化反射層は、垂直な投射及び特異的な波長の光を反射するのみである。加えて、製造工程中、この酸化反射層は、外的応力により剥離される可能性がある。したがって、この酸化反射層の反射効率は低い。
【０００５】
さらに、発光スタック層から放射される光を反射すべく、透過性基板上に金属層を堆積する。この金属層の反射効率は、酸化反射層よりも良好であるが、基板と金属との接着力は弱いものである。接着力を増加すべく、基板と金属層との間にチタン又はクロム層を形成する。しかしながら、このチタン又はクロム層は、光を吸収し、全体の反射効率を減弱させてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、特許請求されている本発明の初期的な目的は、上述の問題を解決すべく、金属層と発光層との間に透過性接着層を供することである。発光スタック層からの光は、この透過性接着層を透過し、金属層にて反射される。加えて、窒化物発光層に接触すべく、透過性接着層の上部表面上及び、金属層に接触すべく、透過性接着層の下部表面上に反応層を形成する。この反応層は、接着力を増加し、剥離に対する抵抗性を供すべく、透過性接着層と反応する。さらに、発光素子の輝度を増加すべく、金属層の別の表面上に金属製ヒートシンクを設ける。
【０００７】
特許請求されている本発明に従うと、接着性反射層を有する窒化物発光素子は、第１基板、第１基板上に形成された金属反射層、金属反射層上に形成された第１反応層、第１反応層上に形成された透過性接着層、透過性接着層上に形成された第２反応層、第２反応層上に形成された第２基板、第２基板上に形成された窒化物第１接触層、この窒化物第１接触層上には第１部分及び第２部分を有しており、第１部分上に形成された窒化物第１被覆層、窒化物第１被覆層上に形成された窒化物発光層、窒化物発光層上に形成された窒化物第２被覆層、窒化物第２被覆層上に形成された窒化物第２接触層、窒化物第２接触層上に形成された透過性導電性層、透過性導電性層上に形成された第１電極並びに第２部分上に形成された第２電極を備えている。
【０００８】
第１基板は、シリコン、ＧａＡｓ、ガラス、石英、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ及び金属のみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。第２基板は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＺｎＯ及びＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。透過性接着層は、ＰＩ、ＢＣＢ及びＰＦＣＢのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。第１反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。第２反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。金属反射層は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物第１被覆層は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物発光層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物第２被覆層は、ＡｌＮＧａＮ、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物第１接触層又は窒化物第２接触層は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。透過性導電性層は、酸化インジウムスズ、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛及び酸化亜鉛スズのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。
【０００９】
特許請求されている本発明のこれら及びその他の目的は、種々の図及び記述にて示された好適実施例に関する以下の詳細な記載を読んだ後に、当業者に疑いなく明らかになるであろう。なお、本願において、発光素子を構成する層又は層の表面などの各部位に付加された“上”という記載は、特に記載のない場合、当該構成部材同士が接しつつ構成している場合のみならず、当該構成部材間に他の構成部材を有する場合をも包含することを意図している。
【発明の効果】
【００１０】
基板との接着性を増大させつつ、発光状態における熱を効率的に放散しつつ、輝度を増加させた発光素子を供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照されたい。図１は、本発明に従った、好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子１の側面断面図である。窒化物発光素子１は、第１基板１０、第１基板１０上に形成された金属反射層１１、金属反射層１１上に形成された第１反応層１２０、第１反応層１２０上に形成された透過性接着層１２１、透過性接着層１２１上に形成された第２反応層１２２、第２反応層１２２上に形成された第２基板１３、第２基板１３上に形成された、その上部表面に第１部分及び第２部分を有している窒化物第１接触層１４、第１部分上に形成された窒化物第１被覆層１５０、窒化物第１被覆層１５０上に形成された窒化物発光層１５１、窒化物発光層１５１上に形成された窒化物第２被覆層１５２、窒化物第２被覆層１５２上に形成された窒化物第２接触層１６、第二部分上に形成された第１電極１７並びに窒化物第２接触層１６上に形成された第２電極１８を備えている。
【００１２】
図２を参照されたい。図２は、本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子２の側面断面図である。窒化物発光素子２の構造は、前記の好適実施例での窒化物発光素子１と同様であり、その差は、発光素子２が熱を急速に導通するように、前記の好適実施例における第１基板１０が、金属製ヒートシンク２０に置き換えられている点である。
【００１３】
図３を参照されたい。図３は、本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子３の側面断面図である。発光素子１と発光素子３との差は、発光素子１における第１基板１０が、発光素子３では除去されている点である。
【００１４】
図４を参照されたい。図４は、本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子４の側面断面図である。窒化物発光素子４は、第１基板４０、第１基板４０上に形成された金属反射層４１、金属反射層４１上に形成された第１反応層４２０、第１反応層４２０上に形成された透過性接着層４２１、透過性接着層４２１上に形成された第２反応層４２２、第２反応層４２２上に形成された、その上部表面に第１部分及び第２部分を有する透過性導電性層４３、第１部分上に形成された窒化物第１接触層４４、窒化物第１接触層４４上に形成された窒化物第１被覆層４５０、窒化物第１被覆層４５０上に形成された窒化物発光層４５１、窒化物発光層４５１上に形成された窒化物第２被覆層４５２、窒化物第２被覆層４５２上に形成された窒化物第２接触層４６、第２部分上に形成された第１電極４７並びに窒化物第２接触層４６上に形成された第２電極４８を備えている。
【００１５】
図５を参照されたい。図５は、本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子５の側面断面図である。窒化物発光素子５は、金属製ヒートシンク５０１、金属製ヒートシンク５０１上に形成された第１基板５０、第１基板５０上に形成された金属反射層５１、金属反射層５１上に形成された第１反応層５２０、第１反応層５２０上に形成された透過性接着層５２１、透過性接着層５２１上に形成された第２反応層５２２、第２反応層５２２上に形成された、その上部表面に第１部分及び第２部分を有している透過性導電性層５３、第１部分上に形成された窒化物第１接触層５４、窒化物第１接触層５４上に形成された窒化物第１被覆層５５０、窒化物第１被覆層５５０上に形成された窒化物発光層５５１、窒化物発光層５５１上に形成された窒化物第２被覆層５５２、窒化物第２被覆層５５２上に形成された窒化物第２接触層５６、第２部分上に形成された第１電極５７並びに窒化物第２接触層５６上に形成された第２電極５８を備えている。
【００１６】
前記の好適実施例のそれぞれにおいて、透過性導電性層は、オーム接触層及び電流分布層を存在させるべく、窒化物第２接触層上及び第２電極の下部に形成してもよい。
【００１７】
第１基板１０、４０、５０は、シリコン、ＧａＡｓ、ガラス、石英、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、金属又はその他の代替材料のみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。第２基板は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＺｎＯ及びＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。透過性接着層１２１、４２１、５２１は、Ｐｉ、ＢＣＢ及びＰＦＣＢのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。第１反応層１２０、４２０、５２０は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。第２反応層１２２、４２２、５２２は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。金属製ヒートシンク２０、５０１は、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ、ＡｕＺｎ及びその他の代替材料のみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。金属反射層１１、４１、５１は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物第１被覆層１５０、４５０、５５０は、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物発光層１５１、４５１、５５１は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。窒化物第２被覆層１５２、４５２、５５２は、ＡｌＮＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。加えて、窒化物第１接触層１４、４４、５４又は窒化物第２接触層１６、４６、５６は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えていていてもよい。透過性導電性層４３、５３は、酸化インジウムスズ、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛及び酸化亜鉛スズのみからなる群から選択された少なくとも一つの材料を備えている。
【００１８】
当業者は、本発明の教示を保持しつつ、装置に関して種々の改変及び変更が行われてもよいことを即座に悟るであろう。従って、上記の開示は、添付された特許請求の境界でのみ限定されたものとして解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に従った、好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子の側面断面図である。
【図２】本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子の側面断面図である。
【図３】本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子の側面断面図である。
【図４】本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子の側面断面図である。
【図５】本発明に従った、その他の好適実施例における、接着性反射層を有する窒化物発光素子の側面断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  窒化物発光素子
２  窒化物発光素子
３  窒化物発光素子
４  窒化物発光素子
５  窒化物発光素子
１０  第１基板
１１  金属反射層
１３  第２基板
１４  窒化物第１接触層
１６  窒化物第２接触層
１７  第１電極
１８  第２電極
２０  金属製ヒートシンク
４０  第１基板
４１  金属反射層
４３  透過性導電性層
４４  窒化物第１接触層
４６  窒化物第２接触層
４７  第１電極
４８  第２電極
５０  第１基板
５１  金属反射層
５３  透過性導電性層
５４  窒化物第１接触層
５６  窒化物第２接触層
５７  第１電極
５８  第２電極
１２０  第１反応層
１２１  透過性接着層
１２２  第２反応層
１５０  窒化物第１被覆層
１５１  窒化物発光層
１５２  窒化物第２被覆層
４２０  第１反応層
４２１  透過性接着層
４２２  第２反応層
４５０  窒化物第１被覆層
４５１  窒化物発光層
４５２  窒化物第２被覆層
５０１  金属製ヒートシンク
５２０  第１反応層
５２１  透過性接着層
５２２  第２反応層
５５０  窒化物第１被覆層
５５１  窒化物発光層
５５２  窒化物第２被覆層
【図１】
2004235615.tif 000003
【図２】
2004235615.tif 000004
【図３】
2004235615.tif 000005
【図４】
2004235615.tif 000006
【図５】
2004235615.tif 000007