(57)【要約】本発明は薄膜ＬＥＤに関し、この薄膜ＬＥＤは、バリア層（３）と、バリア層（３）に隣接する第１のミラー層（２）と、第１のミラー層（２）に隣接する積層体（５）と、積層体（５）に隣接する少なくとも１つのコンタクト構造体（６）と、を備えている。積層体（５）は、電磁放射を放出する少なくとも１つの活性層（５ａ）を備えている。コンタクト構造体（６）は、放射放出面（４）の上に配置されており、コンタクト面（７）を備えている。第１のミラー層（２）は、コンタクト構造体（６）のコンタクト面とは反対側の領域に凹部を有し、この凹部はコンタクト構造体（６）のコンタクト面（７）よりも大きい。結果として、薄膜ＬＥＤの効率が高まる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜ＬＥＤであって、
−  バリア層（３）と、
−  前記バリア層（３）に隣接する第１のミラー層（２）と、
−  前記第１のミラー層（２）に隣接する積層体（５）であって、電磁放射を放出する少なくとも１つの活性層（５ａ）を有する、前記積層体（５）と、
−  前記積層体（５）に隣接しており、放射出口領域（４）の上に配置されており、コンタクト領域（７）を有する少なくとも１つのコンタクト構造体（６）であって、前記第１のミラー層（２）が、前記コンタクト構造体（６）の前記コンタクト領域（７）とは反対側に位置している領域に、前記コンタクト構造体（６）の前記コンタクト領域（７）よりも大きい切り欠き部を有する、前記コンタクト構造体（６）、
を備えている、薄膜ＬＥＤ。
【請求項２】
前記切り欠き部の横方向範囲が、前記コンタクト構造体（６）の前記コンタクト領域（７）の横方向範囲より５μｍ〜２０μｍ大きい、請求項１に記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項３】
前記積層体（５）と前記第１のミラー層（２）の前記切り欠き部の領域との間のコンタクト抵抗が増大するように、前記放射出口領域（４）とは反対側に位置している前記積層体（５）の界面が、前記切り欠き部の領域において改質されている、請求項１または請求項２に記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項４】
前記積層体（５）の前記界面が前記切り欠き部の領域において導電性ではないように、前記放射出口領域（４）とは反対側に位置している前記積層体（５）の前記界面が、前記切り欠き部の領域において改質されている、請求項３に記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項５】
前記第１のミラー層（２）の前記切り欠き部が第２のミラー層（８）を有する、請求項３または請求項４に記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項６】
前記積層体（５）に面している前記コンタクト構造体（６）の主領域が反射層（９）を有する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項７】
前記積層体（５）の前記放射出口領域（４）が粗面化されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項８】
前記コンタクト構造体（６）が上に配置されている前記積層体（５）の領域が、前記コンタクト構造体（６）が上に配置されていない前記積層体（５）の領域よりも小さい層高さを有する、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項９】
前記積層体（５）の側面領域の少なくとも１つがさらなる反射層（１２）を有する、請求項１から請求項８のいずれかに記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項１０】
前記薄膜ＬＥＤの前記放射出口領域（４）の上にルミネセンス変換層（１１）が成膜されている、請求項１から請求項９のいずれかに記載の薄膜ＬＥＤ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の薄膜ＬＥＤを製造する方法であって、
−  成長基板を形成するステップと、
−  電磁放射を発生させるために適している積層体（５）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  コンタクト構造体（６）が成膜される範囲の領域とは反対側に位置している領域に切り欠き部を有する第１のミラー層（２）を成膜するステップと、
−  前記第１のミラー層（２）の上にバリア層（３）を成膜するステップと、
−  前記成長基板から前記積層体（５）を分離するステップと、
−  コンタクト領域（７）を有するコンタクト構造体（６）を、前記第１のミラー層（２）とは反対側の前記積層体（５）の面の上に成膜するステップであって、前記コンタクト構造体（６）が、前記第１のミラー層（２）の前記切り欠き部とは反対側に位置している領域に成膜され、前記コンタクト構造体（６）の前記コンタクト領域（７）が前記第１のミラー層（２）の前記切り欠き部よりも小さい、前記ステップと、
を含んでいる、方法。
【請求項１２】
前記第１のミラー層の前記切り欠き部の領域に前記バリア層（３）を成膜する前に、前記積層体（５）の界面をプラズマプロセスまたはスパッタリングプロセスによって損傷させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記バリア層（３）を成膜する前に、前記第１のミラー層（２）の前記切り欠き部の中に第２のミラー層（８）を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンタクト構造体（６）を成膜する前に、前記第１のミラー層（２）とは反対側に位置している前記積層体（５）の界面を粗面化する、請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記積層体（５）に前記コンタクト構造体（６）を成膜する前に、前記コンタクト構造体（６）が成膜される範囲の前記積層体（５）の部分領域に、反射層（９）を成膜する、請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１による、ミラー層を備えている薄膜ＬＥＤと、請求項１１による、この薄膜ＬＥＤを製造する方法とに関する。
【関連出願】
【０００２】
本特許出願は、独国特許出願第１０  ２００７  ０４６  ５１９．１号の優先権を主張し、この出願の開示内容全体は参照によって本出願に組み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９８／１２７５７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、放射の取り出しに関して効率的であり、特に、コンタクト層における放射の吸収が減少していることを特徴とする薄膜ＬＥＤと、このような薄膜ＬＥＤを製造する方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を備えている薄膜ＬＥＤによってと、このような薄膜ＬＥＤを製造する、請求項１１の特徴を備えている方法とによって、達成される。従属請求項は、本発明の有利な構造形態および実施形態に関する。
【０００６】
本発明による薄膜ＬＥＤは、バリア層と、バリア層に隣接する第１のミラー層と、第１のミラー層に隣接する積層体であって、電磁放射を放出する少なくとも１つの活性層を有する、積層体と、積層体に隣接するコンタクト構造体と、を備えている。コンタクト構造体は、薄膜ＬＥＤの放射出口領域の上に配置されており、コンタクト領域を有する。第１のミラー層は、コンタクト構造体のコンタクト領域とは反対側に位置している領域に、コンタクト構造体のコンタクト領域よりも大きい切り欠き部を有する。
【０００７】
したがって、第１のミラー層は、第１のミラー層によって覆われておらずコンタクト構造体のコンタクト領域よりも大きいバリア層の領域が、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域とは反対側に存在しているような構造となっている。
【０００８】
この薄膜ＬＥＤの一構造形態においては、第１のミラー層の切り欠き部の領域におけるバリア層は、コンタクト構造体とは反対側に位置している積層体の界面、に直接隣接していることができる。
【０００９】
コンタクト構造体は、ボンディングパッド、もしくは、良好な電流拡散を得る目的でボンディングパッドに電気的に接続されている複数のコンタクトウェブ（contact web）、またはその両方を備えていることができる。ボンディングパッドに導電接続されている複数のコンタクトウェブを備えている構造形態によって、この薄膜ＬＥＤにおいては比較的一様な電流分布を達成することができる。
【００１０】
ボンディングパッドを使用するときには、コンタクト構造体のコンタクト領域は、以下では、ボンディングパッドの主領域を意味するものと理解されたい。複数のコンタクトウェブが自身に電気的に接続されているボンディングパッドを使用するときには、コンタクト領域は、以下では、ボンディングパッドおよびコンタクトウェブによって形成される主領域全体を意味するものと理解されたい。
【００１１】
第１のミラー層は、反射性コンタクト層として具体化することができ、この場合、第１のミラー層は、コンタクト構造体のコンタクト領域とは反対側に位置している領域に切り欠き部を有する。したがって、活性層をはさんで放射出口領域とは反対側に位置している第１のミラー層は、積層体の主領域のうち第１のミラー層によって覆われていない領域が、活性層をはさんで垂直方向においてコンタクト構造体とは反対側に位置しているような構造となっている。
【００１２】
切り欠き部の領域は、反射性コンタクト層として機能する第１のミラー層を備えていないため、この切り欠き部においては隣接している積層体との電気的接触が生じない。結果として、放射出口領域の上のコンタクト構造体と、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域に沿ったその下方のとの間で、電流の流れが減少する。したがって、活性層のこの領域における放射の発生が減少し、これにより、コンタクト構造体における放射の吸収が減少し、これは有利である。さらには、放出される放射のうち第１のミラー層によってコンタクト構造体の方向に反射される割合が、第１のミラー層の切り欠き部によって減少する。このようにして、コンタクト構造体における放射の吸収がさらに減少する。結果として、薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００１３】
本発明によると、このＬＥＤは薄膜ＬＥＤとして具体化されている。薄膜ＬＥＤの場合、ＬＥＤの積層体が上に成膜させた（特に、堆積させた）製造基板（production substrate）を、部分的または完全に除去する。製造基板は、積層体を上にエピタキシャル成長させた成長基板であることが好ましい。製造基板は、製造基板に面している積層体の面がさらなる工程のためにアクセス可能であるように、除去することが好ましい。
【００１４】
第１のミラー層の切り欠き部の横方向範囲は、コンタクト構造体のコンタクト領域の横方向範囲より５μｍ〜２０μｍ大きいことが好ましい。
【００１５】
切り欠き部によって、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域の下方に位置している活性層の領域と、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域に沿った領域とにおいて、電流密度の低減を達成することが可能となる。このことは、光が発生する活性層の領域と、光がほとんど、好ましくはまったく発生しない活性層の領域との間で、空間的な分離が達成されることを意味する。光の発生が低減している領域は、活性層によって放出される放射を吸収する効果を有するコンタクト構造体のコンタクト領域に沿ったその下方である。空間的に分離していることにより、活性層によって放出される放射のうちコンタクト構造体によって吸収される割合が減少する。結果として薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００１６】
代替構造として、切り欠き部の横方向範囲をコンタクト領域の横方向範囲よりも２０μｍ以上大きくすることも可能である。結果として、切り欠き部の横方向範囲が２０μｍ以上大きいことにより、薄膜ＬＥＤの光の取り出しに不利に影響することなく、ダイオードの電圧が上昇し、結果として活性層の効率が低下する。
【００１７】
本発明のさらなる構造形態においては、積層体と第１のミラー層の切り欠き部の領域との間のコンタクト抵抗が増大するように、放射出口領域とは反対側に位置している積層体の界面が、切り欠き部の領域において改質されている（altered）。
【００１８】
さらなる好ましい構造形態においては、積層体の界面が切り欠き部の領域において導電性ではないように、放射出口領域とは反対側に位置している積層体の界面が、切り欠き部の領域において改質されている。
【００１９】
第１のミラー層の切り欠き部の領域においては、積層体とこの切り欠き部の領域との間のコンタクト抵抗が大きい、もしくは、切り欠き部の領域における積層体の界面が導電性ではない、またはこの両方であるため、コンタクト構造体に沿ったその下方の領域においては活性層における電流の流れ、したがって光の発生が減少し、これによって、活性層によって放出される放射の、コンタクト構造体における吸収が減少する。
【００２０】
好ましくは、積層体と第１のミラー層の切り欠き部の領域との間のコンタクト抵抗が増大するように、切り欠き部の領域において積層体の界面が改質されている。特に好ましくは、積層体の界面は、切り欠き部の領域において導電性ではなく、第１のミラー層の切り欠き部が第２のミラー層を有する。
【００２１】
積層体の改質された界面によって、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域に沿ったその下方の活性層の領域における電流密度が減少し、したがって、コンタクト構造体のコンタクト領域の下方においては発生する放射が少ない。第１のミラー層の切り欠き部の中、積層体の界面の上に位置している第２のミラー層によって、放出される放射のうち第１のミラー層の切り欠き部の方向に反射される放射部分が、第２のミラー層において放射出口領域の方向に反射される。結果として、放出される放射のうちこの放射部分を、薄膜ＬＥＤの放射出口領域において取り出すことができる。このようにして薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００２２】
本発明のさらなる好ましい構造形態においては、積層体に面しているコンタクト構造体の主領域が反射層である。この反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔのうちの少なくとも１つを含んでいることが特に好ましい。
【００２３】
積層体に面しているコンタクト構造体の主領域の上の反射層によって、放出される放射のうち第２のミラー層によってコンタクト構造体の主領域の方向に反射される放射部分が、第１のミラー層または第２のミラー層の方向に反射して戻される。そして、放出される放射のうちこの放射部分は、第１のミラー層または第２のミラー層において薄膜ＬＥＤの放射出口領域の方向に反射される。このようにして、コンタクト構造体における放射の吸収が減少する。特に好ましくは、放出される放射がコンタクト構造体によってまったく吸収されない。結果として、薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００２４】
積層体の放射出口領域は、粗面化されていることが好ましい。放射出口領域を粗面化することによって、積層体と、積層体を囲んでいる媒質との間の界面における反射率が低下する。結果として、界面に当たる放射のうち高い割合が積層体から取り出される。活性層によって放出される放射のうち、放射出口領域において活性層の方向に反射される割合が減少する。薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００２５】
本発明のさらなる構造形態においては、コンタクト構造体が上に配置されている積層体の領域は、コンタクト構造体が上に配置されていない積層体の領域よりも小さい層高さを有する。結果として、積層体によって放出される放射の強度のさらなる増大を達成することができる。
【００２６】
コンタクト構造体が上に成膜されていない積層体は、好ましくは４μｍ〜８μｍの間、特に好ましくは６μｍの層高さを有する。コンタクト構造体が成膜されている積層体の領域は、好ましくは５０ｎｍ〜３．５μｍの間、特に好ましくは１００ｎｍ〜２μｍの間の層高さを有する。
【００２７】
積層体の側面領域の少なくとも１つは、さらなる反射層を有することが好ましい。結果として、放出される放射のうち、このような少なくとも１つのさらなる反射層が存在しなければ積層体から横方向に放出されるであろう放射部分が、積層体の方向に反射される。積層体におけるさらなる反射の結果として、放出される放射のうちこの放射部分を放射出口領域の方向に反射して取り出すことができる。結果として、薄膜ＬＥＤの効率がさらに高まり、これは有利である。
【００２８】
積層体の側面領域の少なくとも１つに成膜されるさらなる反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔのうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【００２９】
本発明のさらなる有利な構造形態においては、薄膜ＬＥＤの放射出口領域の少なくとも１つの部分領域の上にルミネセンス変換層が成膜されている。このルミネセンス変換層は、薄膜ＬＥＤによって放出される放射の少なくとも一部の波長をより高い波長に変換するために適している少なくとも１つのルミネセンス変換物質を含んでいる。このようにして、特に、紫外線または青色の放射を放出する薄膜ＬＥＤの使用したとき、放出される放射の一部を補完的なスペクトル範囲（例えば黄色のスペクトル範囲）に波長変換することによって、白色光を発生させることができる。適切なルミネセンス変換物質（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅなど）は特許文献１から公知であり、この文書の内容は、特に蛍光体に関して、参照によって本出願に組み込まれている。
【００３０】
放射出口領域の上に成膜されるルミネセンス変換層によってもたらされるさらなる利点として、活性層によって放出される放射のうち積層体の方向に反射される数が、ルミネセンス変換層によってさらに減少するため、薄膜ＬＥＤの効率が向上し、これは有利である。このことは、積層体とルミネセンス変換層との間の屈折率の差が、積層体と積層体を囲んでいる媒体との間の屈折率の差よりも好ましくは小さいことに基づいている。放射出口領域における屈折率の差がより小さい結果として、積層体から取り出される放射の割合が高まる。
【００３１】
薄膜ＬＥＤの積層体は、窒化物化合物半導体をベースとしていることが好ましい。本明細書において、「窒化物化合物半導体をベースとしている」とは、エピタキシャル活性層列または少なくともそのうちの１層が、ＩＩＩ／Ｖ属窒化物化合物半導体材料、好ましくはＡｌｎＧａｍＩｎ１−ｎ−ｍＮ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）を含んでいることを意味する。この場合、この材料は、上の化学式に従った数学的に正確な組成を有する必要はない。むしろ、この材料は、ＡｌｎＧａｍＩｎ１−ｎ−ｍＮ材料の特徴的な物理特性を実質的に変化させることのない１つまたは複数のドーパントおよび追加の構成成分を含んでいることができる。しかしながら、説明を簡潔にする目的で、上の化学式は、結晶格子の本質的な構成成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）を含んでいるのみであり、これらの構成成分は、その一部を少量のさらなる物質によって置き換えることができる。
【００３２】
第１のミラー層もしくは第２のミラー層、またはその両方は、好ましくはＡｌもしくはＰｔまたはその両方、特に好ましくはＡｇを含んでいる。バリア層は、ＴｉＷＮを含んでいることが好ましい。
【００３３】
薄膜ＬＥＤの活性層は、放射を発生させるため、好ましくはｐｎ接合、ダブルへテロ構造、単一量子井戸構造、または特に好ましくは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を備えている。この場合、「量子井戸構造」という記述は、量子化の次元（dimensionality of the quantization）について何らかの指定を行うものではない。したがって、量子井戸構造には、特に、量子井戸、量子細線、および量子ドットと、これらの構造の任意の組合せとが含まれる。
【００３４】
本発明による、薄膜ＬＥＤを製造する方法は、
−  成長基板を形成するステップと、
−  電磁放射を発生させるために適している積層体をエピタキシャル成長させるステップと、
−  コンタクト構造体が成膜される範囲の領域とは反対側に位置している領域に切り欠き部を有する第１のミラー層を成膜するステップと、
−  この第１のミラー層の上にバリア層を成膜するステップと、
−  成長基板から積層体を分離するステップと、
−  コンタクト領域を有するコンタクト構造体を、第１のミラー層とは反対側の積層体の面の上に成膜するステップであって、コンタクト構造体が、第１のミラー層の切り欠き部とは反対側に位置している領域に成膜され、コンタクト構造体のコンタクト領域が第１のミラー層の切り欠き部よりも小さい、ステップと、
を含んでいる。
【００３５】
したがって、第１のミラー層は、第１のミラー層によって覆われておらずコンタクト構造体のコンタクト領域よりも大きいバリア層の領域が、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域とは反対側に存在しているような構造となっている。第１のミラー層は、好ましくは隣接する積層体とのオーミック接触を形成する反射性コンタクト層として具体化されていることが好ましい。
【００３６】
切り欠き部によって、垂直方向においてコンタクト構造体のコンタクト領域に沿ったその下方の活性層の領域における電流密度が減少し、したがって、コンタクト構造体のコンタクト領域の下方の活性層によって発生する放射が少ない。さらには、放出される放射のうち、第１のミラー層によってコンタクト構造体のコンタクト領域の方向に反射される割合が、第１のミラー層の切り欠き部によって減少する。このようにして、コンタクト構造体における放射の吸収が減少する。結果として、薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００３７】
本方法の有利な一実施形態においては、第１のミラー層の切り欠き部の領域にバリア層を成膜する前に、積層体の界面をプラズマプロセスによって損傷させる（damage）。特に、第１のミラー層の切り欠き部の領域において、積層体の界面をスパッタリングプロセスによって損傷させることが可能である。好ましくは、積層体の界面が第１のミラー層の切り欠き部の領域において導電性ではないように、この切り欠き部領域において積層体の界面を損傷させる。
【００３８】
切り欠き部において積層体の界面が好ましくは導電性ではないため、この切り欠き部領域においては活性層の電流密度が減少し、したがって、コンタクト構造体のコンタクト領域の下方の活性層によって発生する放射が少ない。結果として、活性層によって放出される放射のうちコンタクト構造体によって吸収される放射の割合が減少し、これは有利である。
【００３９】
本方法のさらなる有利な実施形態においては、バリア層を成膜する前に、第１のミラー層の切り欠き部における積層体の損傷した界面に第２のミラー層を成膜する。この第２のミラー層によって、放出される放射のうち第１のミラー層の切り欠き部の方向に反射される放射部分が、第２のミラー層において放射出口領域の方向に反射される。結果として、放出される放射のうちこの放射部分を、薄膜ＬＥＤの放射出口領域において取り出すことができる。薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００４０】
少なくとも１つのさらなる構造形態においては、コンタクト構造体を成膜する前に、積層体の放射出口領域を粗面化する。放射出口領域を粗面化することによって、放射出口領域における反射率が低下し、これによって、放射出口領域において活性層の方向に反射される数が減少する。結果として、放射出口領域に当たる放射のより大きな割合を薄膜ＬＥＤから取り出すことができる。薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００４１】
本方法のさらなる形態においては、積層体にコンタクト構造体を成膜する前に、コンタクト構造体が成膜される範囲の積層体の部分領域に、反射層を成膜することが好ましい。結果として、薄膜ＬＥＤの活性層によって放出される放射のうち、この追加の反射層がなければコンタクト構造体によって吸収されるであろう放射部分が、第１のミラー層または第２のミラー層の方向に反射され、第２のミラー層によって放射出口領域の方向にもう一度反射され、したがって、この放射を薄膜ＬＥＤから取り出すことができる。結果として、薄膜ＬＥＤの効率がさらに高まり、これは有利である。
【００４２】
本方法のさらなる有利な実施形態においては、コンタクト構造体を成膜する前に、コンタクト構造体が成膜される積層体の領域をドライエッチング処理する（treated dry-chemically）。これにより、コンタクト構造体が上に配置されている積層体の領域が、コンタクト構造体が上に配置されていない積層体の領域よりも小さい層高さを有する。結果として、薄膜ＬＥＤによって放出される放射の強度のさらなる増大を達成することができる。
【００４３】
本方法の一実施形態においては、積層体の側面領域の少なくとも１つにさらなる反射層を追加的に成膜することが好ましい。結果として、薄膜ＬＥＤの活性層によって横方向に放出される放射部分が、積層体の方向に反射される。積層体におけるさらなる反射の結果として、放出される放射のうちこの放射部分を放射出口領域の方向に反射させて取り出すことができる。結果として、薄膜ＬＥＤの効率がさらに高まり、これは有利である。
【００４４】
本薄膜ＬＥＤのさらなる特徴、利点、好ましい構造形態、および有用性は、図１〜図４を参照しながらの以下の例示的な実施形態の説明から、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による、薄膜ＬＥＤの第１の例示的な実施形態の概略的な断面図を示している。
【図２】本発明による、薄膜ＬＥＤの第２の例示的な実施形態の概略的な断面図を示している。
【図３】本発明による、薄膜ＬＥＤの第３の例示的な実施形態の概略的な断面図を示している。
【図４】本発明による、薄膜ＬＥＤの第４の例示的な実施形態の概略的な断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
同一の構成要素、または機能が同じである構成要素には、同一の参照数字を付してある。図示した構成要素と、構成要素の互いの大きさの関係は、必ずしも正しい縮尺ではないことを理解されたい。
【００４７】
図１は、薄膜ＬＥＤの第１の例示的な実施形態を示している。この薄膜ＬＥＤは、バリア層３と、隣接する第１のミラー層２と、第１のミラー層２の上に配置されている積層体５とを備えている。積層体５は、動作時に電磁放射を放出する活性層５ａを有する。コンタクト構造体６（ボンディングパッドとして具体化されている）は、放射出口領域４の上に配置されており、コンタクト領域７を有する。第１のミラー層２は、ボンディングパッド６のコンタクト領域７とは反対側に位置している領域に切り欠き部を有し、第１のミラー層２のこの切り欠き部は、ボンディングパッド６のコンタクト領域７よりも大きい。
【００４８】
したがって、第１のミラー層２は、第１のミラー層によって覆われていないバリア層３の領域が、垂直方向においてボンディングパッド６のコンタクト領域７とは反対側に存在しているような構造となっている。
【００４９】
第１のミラー層２は、薄膜ＬＥＤの第２の電気コンタクトを形成している反射性コンタクト層として具体化されており、この第２の電気コンタクトは、活性層５ａをはさんでボンディングパッド６とは反対側に位置している。
【００５０】
薄膜ＬＥＤは、窒化物化合物半導体をベースとしていることが好ましい。第１のミラー層２は、Ａｇを含んでいることが好ましい。第１のミラー層２はバリア層３によって封止されており、バリア層３は、Ａｇのマイグレーションを防ぐ目的でＴｉＷＮを含んでいることが好ましい。
【００５１】
第１のミラー層２、したがって反射性コンタクト層の切り欠き部は、その利点として、垂直方向においてボンディングパッド６のコンタクト領域７に沿ったその下方の活性層５ａの領域において電流密度が減少し、したがって、ボンディングパッド６のコンタクト領域７に沿ったその下方の領域においては発生する放射が少なく、これにより、活性層５ａによって放出される放射のうちボンディングパッド６によって吸収される割合が減少する。さらには、放出される放射のうち第１のミラー層２によってボンディングパッド６の方向に反射される割合が、第１のミラー層２の切り欠き部によってさらに減少する。このようにして、ボンディングパッド６における放射の吸収が減少する。結果として、薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００５２】
切り欠き部の横方向範囲は、ボンディングパッド６のコンタクト領域７の横方向範囲より５μｍ〜２０μｍ大きいことが好ましい。結果として、吸収体として機能するボンディングパッドに沿ったその下方の領域において電流密度が抑制され、これにより、放射出口領域４を通じて取り出される放射の割合が増大する。代替構造として、切り欠き部の横方向範囲をコンタクト領域７の横方向範囲よりも２０μｍ以上大きくすることも可能である。しかしながら、この結果としてダイオード電圧が上昇し、したがって活性層５ａの効率が低下する。
【００５３】
放射出口領域４とは反対側の積層体５の面において、薄膜ＬＥＤをキャリア１４に固定することができる。一例として、積層体５を結合層１３によってキャリア１４に固定することができ、結合層１３は、特にはんだ層とすることができる。キャリア１４は、例えば回路基板であり、特に、プリント回路基板である。さらには、キャリア１４は、セラミックから形成することができ、このセラミックは、特に窒化アルミニウムを含んでいることができる。半導体材料から成るキャリア１４（例えば、Ｇｅキャリア、ＧａＡｓキャリア）を使用することもできる。積層体５とは反対側のキャリア１４の後面には、例えば薄膜ＬＥＤの第２の電気コンタクトを形成している電気コンタクト層１を設けることができ、この第２の電気コンタクトは、活性層５ａをはさんでボンディングパッド６とは反対側に位置している。
【００５４】
バリア層３は、特に、結合層１３（例えば、はんだ層）の材料がミラー層２に拡散する（これにより、特に、第１のミラー層２の反射性が低下しうる）ことを防止する。
【００５５】
図２に示した薄膜ＬＥＤは、図１における薄膜ＬＥＤとは異なり、第１のミラー層２の切り欠き部に第２のミラー層８を有し、したがって、バリア層３（好ましくはＴｉＷＮを含んでおり、活性層５ａによって放出される放射を吸収する効果を有する）が、第１のミラー層２の切り欠き部の領域において積層体５に直接的に隣接していない。
【００５６】
第２のミラー層８は、積層体５とのコンタクト抵抗が大きく、その一方で、第１のミラー層２は、積層体５とのコンタクト抵抗が小さい。積層体５と第２のミラー層８との間の高いコンタクト抵抗および低い導電率は、切り欠き部の領域における積層体５の界面が、切り欠き部の領域において積層体５のこの界面が導電性ではないように改質された結果である。
【００５７】
さらには、適切な材料によって、第２のミラー層８が第１のミラー層２と比較して低い導電率を有するようにすることもできる。
【００５８】
積層体の界面が改質されている結果として、切り欠き部の領域において第２のミラー層２と隣接する積層体５とが電気的に接触していないため、放射出口領域４の上のボンディングパッド６と、垂直方向においてボンディングパッド６のコンタクト領域７に沿ったその下方の積層体５の領域における第２のミラー層８との間で、電流の流れが減少する。したがって、活性層５ａのこの領域における放射の発生が減少し、これによって、ボンディングパッド６における放射の吸収が減少し、これは有利である。
【００５９】
第２のミラー層８は、Ａｇを含んでいることが好ましい。代替構造として、第２のミラー層８はＰｔを含んでいることができる。
【００６０】
図３に示した薄膜ＬＥＤは、図２に示した薄膜ＬＥＤと異なる点として、積層体５に面しているボンディングパッド６の主領域が反射層９を有する。この反射層９は、Ａｇを含んでいることが好ましい。代替構造として、反射層９は、ＡｌもしくはＰｔ、またはその両方を含んでいることができる。
【００６１】
図３に具体化されている薄膜ＬＥＤは、反射性コンタクト層として具体化されておりかつ薄膜ＬＥＤの第２の電気コンタクトを形成している第１のミラー層２を有する。この第２の電気コンタクトは、活性層５ａをはさんでボンディングパッド６とは反対側に位置している。
【００６２】
積層体に面しているボンディングパッド６の主領域の上の反射層９によって、放出される放射のうち、第１のミラー層２または第２のミラー層８によってボンディングパッド６の方向に反射される放射部分が、この反射層９によって第１のミラー層２および第２のミラー層８の方向に反射して戻される。そして、放出される放射のうちこの放射部分は、第１のミラー層２または第２のミラー層８において薄膜ＬＥＤの放射出口領域４の方向に反射され、放射出口領域４を通じて薄膜ＬＥＤから取り出すことができる。このようにして、ボンディングパッド６における放射の吸収がさらに減少する。放出される放射がボンディングパッド６によってまったく吸収されないことが好ましい。薄膜ＬＥＤの効率が高まり、これは有利である。
【００６３】
薄膜ＬＥＤの放射出口領域４は、粗面化することが好ましい。この粗面化によって、放射出口領域４の反射率が低下する。結果として、活性層によって放出される放射のうち小さな割合の放射が、放射出口領域４において活性層５ａの方向に反射され、これによって、活性層によって放出される放射のうち大きな割合の放射が放射出口領域４において取り出され、結果として薄膜ＬＥＤの効率が高まる。
【００６４】
図４に示した薄膜ＬＥＤは、図３における薄膜ＬＥＤと異なる点として、コンタクト構造体がボンディングパッド（図示していない）およびコンタクトウェブ１０から形成されている。第１のミラー層２はコンタクトウェブ１０およびボンディングパッドの下方において切り取られており、切り欠き部の横方向範囲は、コンタクト構造体のコンタクト領域の横方向範囲よりも大きい。積層体５の界面は、第１のミラー層２の切り欠き部の領域において積層体の界面が導電性ではないように、この領域において改質されている。各場合において、切り欠き部には第２のミラー層８が配置されている。
【００６５】
さらには、図３における例示的な実施形態とは異なり、第１および第２のミラー層とは反対側のバリア層の面の上にコンタクト層１が配置されており、このコンタクト層が薄膜ＬＥＤの第２の電気コンタクトを形成しており、この第２の電気コンタクトは、活性層５ａをはさんでコンタクト構造体とは反対側に位置している。
【００６６】
第２のミラー層８の領域において積層体５の界面が改質されている結果として、積層体５のこの界面は導電性ではなく、これによって、コンタクト構造体に沿ったその下方の領域において活性層５ａにおける光の発生が減少する。結果として、活性層５ａによって放出される放射のうち、コンタクト構造体における吸収が減少する。
【００６７】
積層体５の側面領域はさらなる反射層１２を有し、この反射層１２は、Ａｇ、Ａｌ、またはＰｔのうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。さらには、ボンディングパッドまたはコンタクトウェブ１０のいずれも存在しない放射出口領域４の上に、ルミネセンス変換層１１を成膜することができる。ルミネセンス変換層１１は、薄膜ＬＥＤによって放出される放射の少なくとも一部分の波長をより高い波長に変換するために適している少なくとも１つのルミネセンス変換物質を含んでいる。このようにして、特に、紫外線または青色の放射を放出する薄膜ＬＥＤを用いて、放出される放射の一部を補完的なスペクトル範囲（好ましくは黄色のスペクトル範囲）に波長変換することによって、白色光を発生させることができる。
【００６８】
コンタクトウェブ１０が成膜されている積層体５の領域は、コンタクトウェブ１０が成膜されていない積層体５の領域よりも小さい層高さを有することが好ましい。結果として、薄膜ＬＥＤによって放出される放射の強度のさらなる増大を達成することができる。コンタクトウェブ１０が上に成膜されていない積層体５は、４μｍ〜８μｍの間の層高さ、例えば６μｍの層高さを有することが好ましい。コンタクトウェブ１０が成膜されている積層体５の領域は、５０ｎｍ〜３．５μｍの間の層高さ、例えば１μｍの層高さを有することが好ましい。
【００６９】
コンタクトウェブ１０が成膜されている積層体５の領域の層高さの低減は、ドライエッチングによって行うことが好ましい。積層体５の界面の改質は、好ましくはプラズマプロセスによって、特に好ましくはスパッタリングプロセスによって行う。
【００７０】
例示的な実施形態のここまでの説明は、個々の層の数を限定するものではないことを理解されたい。同様に、薄膜ＬＥＤの個々の層は、層列から構成することができる。同様に、薄膜ＬＥＤは、上述した層に加えて、例えば緩衝層もしくは中間層、またはその両方を含んでいることができる。
【００７１】
ここまで、本発明による薄膜ＬＥＤについて例示的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの説明に限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明は、任意の新規の特徴と、特徴の任意の組合せ（特に、請求項における特徴の任意の組合せを含む）を含んでおり、このことは、これらの特徴あるいは組合せ自体が請求項または例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、該当するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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