(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを軽減し、発光効率は増加され、機械的強度が促進されかつ製造工程が単純化されかつ信頼性が向上した発光素子を得る。【解決手段】該発光素子は、エッチング工程を実施することにより形成されたマイクロ反射構造キャリア１０、反射層１１、発光層１５及び透過性接着層１２を含んでいる。この反射層１１は、マイクロ反射構造上に形成され、かつ、透過性接着層１２を介して、発光層１５に接着している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ反射構造キャリア；
前記マイクロ反射構造キャリア上に形成された反射層；
前記反射層上に形成された透過性接着層；及び
前記透過性接着層上に形成された発光スタック層；
を備えた、発光素子。
【請求項２】
前記反射層と前記透過性接着層との間にさらに第１反応層を備えた、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記透過性接着層と前記発光スタック層との間にさらに第２反応層を備えた、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光スタック層の上部表面上に形成された第１電極及び第２電極をさらに備えた、請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光スタック層の上部表面上に形成された第１電極；及び
前記マイクロ反射構造キャリアの下部表面上に形成された第２電極；
をさらに備えた、請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光スタック層は：
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た第１透過性導電性層；
前記透過性導電性層上に形成された第１接触層；
前記第１接触層と前記発光層との間に形成された第１被覆層；
前記発光層上に形成された第２被覆層；
前記第２被覆層上に形成された第２接触層；
第１電極；及び
前記第２接触層上に形成された第２電極；
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記透過性導電性層は、第１表面領域と第２表面領域とを有し、かつ、前記第１接触層は、該第１表面領域上に形成され、かつ前記第１電極は、該第２表面領域上に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第２反応層と前記透過性導電性層との間にさらに透過性キャリアを備えていることを特徴とする、請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記マイクロ反射構造キャリアは、導電性マイクロ反射構造キャリアであり、
前記透過性接触層は、透過性導電性接着層であり、かつ
前記第１電極は、前記導電性マイクロ反射構造キャリアの下部表面上に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記マイクロ反射構造キャリアの形状は、半球体及びピラミッド型からなる群から選択された少なくとも一つの形状を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記マイクロ反射構造キャリアは、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ガラス、ＢＮ、ＡｌＮ及びＧｅ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１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記導電性マイクロ反射構造キャリアは、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＢＮ及びＡｌＮ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９に記載の発光素子。
【請求項１３】
前記透過性キャリアは、ＧａＰ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３及びガラス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に記載の発光素子。
【請求項１４】
前記反射層は、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎ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１に記載の発光素子。
【請求項１５】
前記透過性接着層は、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）及びパーフルオロシクロブタン（ＰＦＣＢ）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１に記載の発光素子。
【請求項１６】
前記第１反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒ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２に記載の発光素子。
【請求項１７】
前記第２反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒ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３に記載の発光素子。
【請求項１８】
前記第２反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒ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６に記載の発光素子。
【請求項１９】
前記透過性導電性接着層は、本質的に導電性ポリマー及び導電性材料を混合したポリマーからなる群から選択される少なくとも一つの導電性材料を備えていることを特徴とする、請求項９に記載の発光素子。
【請求項２０】
前記導電性材料は、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、酸化亜鉛スズ、Ａｕ及びＮｉ／Ａｕ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１９に記載の発光素子。
【請求項２１】
前記第１被覆層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ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６に記載の発光素子。
【請求項２２】
前記発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ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６に記載の発光素子。
【請求項２３】
前記第２被覆層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ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６に記載の発光素子。
【請求項２４】
前記第１接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮ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６に記載の発光素子。
【請求項２５】
前記第２接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮ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６に記載の発光素子。
【請求項２６】
第２透過性導電性層は、前記第２電極と前記第２接触層との間に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
【請求項２７】
前記第１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６に記載の発光素子。
【請求項２８】
前記第２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２６に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に係り、さらに特に、マイクロ反射構造キャリアを有する発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子は、広く種々の分野に適用されている。例えば、発光素子は、光学ディスプレイ、レーザーダイオード、信号機、データー保存、通信装置、照射装置及び医療機器などに利用されている。発光素子の開発に関し、最も重要な問題の一つは、発光素子の発光効率を向上させることである。
【０００３】
特許文献１では、マイクロ反射構造を埋め込まれたＡｌＧａＩｎＰ型発光素子が開示されている。図１を参照されたい。図１は、先行技術における、マイクロ反射構造を埋め込まれたＡｌＧａＩｎＰ型発光素子を示している。図中、ＬＭは、金属層、ＣＳは、導電性基板、ＬＥは、マイクロ反射構造を有するエピタキシャル層、及びＥ１は電極を示している。マイクロ反射構造ＬＥを形成すべく、エピタキシャル層上にエッチング工程が施され、ここで、ＬＥの形状は、半球体又はピラミッド型を有している。ＬＥの上部は、例えばシリコンチップなどの導電性キャリアに結合されている。オリジナルのＬＥの不透明基板は、この不透明基板への発光が放射されるように、除去される。マイクロ反射構造は、このマイクロ反射構造への発光を反射することができ、したがって、発光素子の輝度を増加させることになる。この発光素子は、マイクロ反射構造の上部において、キャリアの小型部品へと結合され、この結合領域は小型であることから、この領域における機械的強度は、この結合表面が容易に取り除かれる可能性があるため、十分ではない。
【０００４】
さらに、このマイクロ反射構造は、エピタキシャル層の上部においてエッチング工程を施すことにより形成され、したがって、このエピタキシャル層は、所定の厚みまで成長しなければならない。もし、このエピタキシャル層が十分厚みを有していない場合、マイクロ反射構造における反射機能に悪影響をもたらすだろう。しかしながら、このエピタキシャル層は、長時間成長を続け、従って、かかるコストが増加する。
【特許文献１】米国特許第２００２００１７６５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、特許請求されている本発明における初期の目的は、マイクロ反射構造キャリアを有する発光素子を供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡潔に述べると、特許請求されている本発明は、マイクロ反射構造キャリアを有する発光素子を開示している。この発光素子は、エッチング工程によって形成されたマイクロ反射構造キャリアを備えている。このマイクロ反射構造は、半球体又はピラミッド型を有している。その後、反射層は、このキャリア上に形成され、透過性接着層を介して発光層に結合している。
【０００７】
本発明における利点は、エピタキシャル層の成長時間が軽減され、キャリアは、特定の幾何学的形状を形成するのに十分な厚みを有している。したがって、コストは低減され、発光効率は増加される。さらに、特許請求されている本発明に開示されているマイクロ反射構造キャリアを有する発光素子は、強固に発光層の表面に接着すべく、透過性接着層を利用しているので、この構造の機械的強度は促進され、結合表面における脱落が回避され、工程は、単純化され、かつ、信頼性が向上する。
【０００８】
特許請求された本発明におけるこれらの目的及び他の目的は、種々の図面にて示されている以下の好適実施例に関する詳細な記載を読むことにより、当業者に疑いなく明らかになるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
コストを軽減しつつ、その発光効率は増加される。さらに、機械的強度が促進されかつ製造工程が単純化されかつ信頼性が向上した発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２を参照されたい。図２は、マイクロ反射構造キャリアを有する、本発明における発光素子の第１実施例である。１は、本発明に従った、マイクロ反射構造キャリアを有する発光素子である。１は、マイクロ反射構造キャリア１０、このマイクロ反射構造キャリア１０上に形成された反射層１１、反射層１１上に形成された第１反応層１００、第１反応層１００上に形成された透過性接着層１０１、透過性接着層１０１上に形成された第２反応層１０２、及び第２反応層１０２上に形成された透過性導電性層１２を備えており、透過性導電性層１２上には、第１表面領域及び第２表面領域が備え付けられており、第１表面領域上に形成された第１接触層１３、第１接触層１３上に形成された第１被覆層１４、第１被覆層１４上に形成された発光層１５、発光層１５上に形成された第２被覆層１６、第２被覆層１６上に形成された第２接触層１７、第２領域上に形成された第１ワイヤー電極１８、及び第２接触層１７上に形成された第２ワイヤー電極１９を備えている。第１反応層及び第２反応層を配置する目的は、透過性接着層１０１と反射層１１又は透過性導電性層１２との接着を補助することである。
【００１１】
図３を参照されたい。図３は、マイクロ反射構造キャリアを有する、本発明における発光素子の第２実施例である。２は、本発明の第２実施例に従った、マイクロ反射構造キャリアを有する発光素子である。２は、マイクロ反射構造キャリア２０、マイクロ反射構造キャリア２０上に形成された反射層２１、反射層２１上に形成された第１反応層２００、第１反応層２００上に形成された透過性接着層２０１、透過性接着層２０１上に形成された第２反応層２０２、第２反応層２０２上に形成された透過性キャリア２０３、透過性キャリア２０３上に形成された透過性導電性層２２、透過性導電性層２２の上部表面上に備えられた第１表面領域及び第２表面領域、第１接触層２３上に形成された第１被覆層２４、第１被覆層２４上に形成された発光層２５、発光層２５上に形成された第２被覆層２６、第２被覆層２６上に形成された第２接触層２７、第２表面領域上に形成された第１ワイヤー電極２８、及び第２接触層２７上に形成された第２ワイヤー電極２９を備えている。上述の第１反応層及び第２反応層の目的は、透過性接着層２０１と反射層２１及び／又は透過性キャリア２０３との接着を補助することである。
【００１２】
図４を参照されたい。図４は、マイクロ反射構造キャリアを有する、本発明における発光素子の第３実施例である。３は、本発明の第３の実施例に従った、マイクロ反射キャリアを有する発光素子である。３は、マイクロ反射構造キャリア３０、マイクロ反射構造キャリア３０上に形成された反射層３１、反射層３１上に形成された第１反応層３００、第１反応層３００上に形成された透過性導電性接着層３０１、透過性導電性接着層３０１上に形成された第２反応層３０２、第２反応層３０２上に形成された透過性導電性層３２、透過性導電性層３２上に形成された第１接触層３３、第１接触層３３上に形成された第１被覆層３４、第１被覆層３４上に形成された発光層３５、発光層３５上に形成された第２被覆層３６、第２被覆層３６上に形成された第２接触層３７、マイクロ反射構造キャリア３０の下部表面上に形成された第１電極３８、及び第２接触層３７上に形成された第２電極３９を備えている。上述の第１反応層及び第２反応層の目的は、透過性導電性接着層３０１と反射層３１及び／又は透過性導電性層３２との接着を補助するとともに、この結合表面上にてオーム接触を形成する助けを行うことである。
【００１３】
上述の三つの実施例において、第２ワイヤー電極と第２接触層との間にその他の透過性導電性層を形成してもよい。上述のマクロ反射構造の形状は、半球体又はピラミッド型のうちの少なくとも一つの形状を備えている。上述のマイクロ反射構造キャリアは、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ガラス、ＢＮ、ＡｌＮ及びＧｅ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。上述のマイクロ反射構造導電性キャリアは、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＢＮ及びＡｌＮ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。上述の透過性キャリアは、ＧａＰ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３及びガラス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。上述の反射層は、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｃｕ、ＡｕＢｅ、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、ＰｂＳｎ及びＡｕＺｎ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。上述の透過性導電性層は、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。上述の第１被覆層及び第２被覆層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ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。上述の発光層は、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮ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。上述の第１接触層及び第２接触層は、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＡｌＧａＮ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。上述の透過性接着層は、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブタン（ＢＣＢ）及びパーフルオロシクロブタン（ＰＦＣＢ）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。上述の第１反応層及び第２反応層は、ＳｉＮｘ、Ｔｉ及びＣｒ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。
【００１４】
本発明は、マイクロ反射構造キャリアを有する発光素子を開示している。この発光素子は、エッチング工程を実施することにより形成されるマイクロ反射構造キャリアを備えている。このマイクロ反射構造は、半球体又はピラミッド型を備えている。反射層は、このキャリア上に形成され、かつ透過性接着層を介して発光層に接着している。本発明において、エピタキシャル層の成長時間は減弱され、一つのキャリアのみが特定の幾何学的形状を形成すべく十分な厚みに到達するのに十分である。したがって、コストは低減され、発光効率は増加される。さらに、この構造の機械的強度は促進され、結合表面の剥がれは阻害され、工程は単純化され、かつ信頼性は増加される。
【００１５】
当業者は、本発明の教示を保持しつつ、この素子に関して多くの改変や変更を行うことができることを即座に見抜くであろう。したがって、上述の開示は、添付された請求項の境界によりのみ限定されるべきではないと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】先行技術における、埋め込まれたマイクロ反射構造を有するＡｌＧａＩｎＰ型発光素子である。
【図２】マイクロ反射構造キャリアを有する、本発明における発光素子の第１実施例である。
【図３】マイクロ反射構造キャリアを有する、本発明における発光素子の第２実施例である。
【図４】マイクロ反射構造キャリアを有する、本発明における発光素子の第３実施例である。
【符号の説明】
【００１７】
１  発光素子
２  発光素子
３  発光素子
１０  マイクロ反射構造キャリア
１１  反射層
１２  透過性導電性層
１３  第１接触層
１４  第１被覆層
１５  発光層
１６  第２被覆層
１７  第２接触層
１８  第１ワイヤー電極
１９  第２ワイヤー電極
２０  マイクロ反射構造キャリア
２１  反射層
２２  透過性導電性層
２３  第１接触層
２４  第１被覆層
２５  発光層
２６  第２被覆層
２７  第２接触層
２８  第１ワイヤー電極
２９  第２ワイヤー電極
３０  マイクロ反射構造キャリア
３１  反射層
３２  透過性導電性層
３３  第１接触層
３４  第１被覆層
３５  発光層
３６  第２被覆層
３７  第２接着層
３８  第１電極
３９  第２電極
１００  第１反応層
１０１  透過性接着層
１０２  第２反応層
２００  第１反応層
２０１  透過性接着層
２０２  第２反応層
２０３  透過性キャリア
３００  第１反応層
３０１  透過性導電性接着層
３０２  第２反応層
ＣＳ  導電性基板
Ｅ１  電極
ＬＥ  マイクロ反射構造
ＬＭ  金属層
【図１】
2004207699.tif 000003
【図２】
2004207699.tif 000004
【図３】
2004207699.tif 000005
【図４】
2004207699.tif 000006