(57)【要約】本発明は、発光ダイオード装置に関する。発光ダイオード装置は、前面（１０１）から電磁放射を放出し、前面と反対側の背面（１０２）で共通支持体（２）の第１主面（２０１）に固定される複数の半導体チップを有し、複数の半導体チップは、それぞれ基板レス半導体層積層体（１）からなり、補助支持体なしに共通支持体に固定される。また、本発明は、このような発光ダイオード装置を作製する方法に関する。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面（１０１）から電磁放射を放出し、前記前面と反対側の背面（１０２）で共通支持体（２）の第１主面（２０１）に固定される複数の半導体チップを有し、
前記複数の半導体チップは、それぞれ基板レス半導体層積層体（１）からなり、補助支持体なしに前記共通支持体に固定される発光ダイオード装置。
【請求項２】
基板レス半導体層積層体（１）の厚さは２０μｍ以下である請求項１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３】
基板レス半導体層積層体（１）の厚さは１０μｍ以下である請求項２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項４】
前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）の平面視において２つの半導体層積層体（１）間の距離Ｄは１００μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項５】
前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）の平面視において２つの半導体層積層体（１）間の距離Ｄは５０μｍ以下である請求項４に記載の発光ダイオード装置。
【請求項６】
半導体層積層体（１）の前記前面（１０１）と前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）との間の距離Ｈは５０μｍ以下である請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項７】
半導体層積層体（１）の前記前面（１０１）と前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）との間の距離Ｈは２０μｍ以下である請求項１から請求項６のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項８】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、固定層（３）により前記支持体（２）に固定される請求項１から請求項７のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、全体的に前記固定層（３）から横方向に突出する請求項８に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１０】
前記固定層（３）は、はんだ金属を含む請求項８又は請求項９に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１１】
前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）上に少なくとも１つのバリアフレーム（８）が配置され、前記少なくとも１つのバリアフレームは、少なくとも部分的に前記固定層（３）を区切る請求項８から請求項１０のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、少なくとも部分的にその背面（１０２）を覆う電気絶縁層（７）を有する請求項１から請求項１１のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、その背面（１０２）のエッジ部を覆う電気絶縁層（７）を有する請求項１から請求項１２のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、その背面（１０２）のエッジ部を覆って横方向において少なくとも部分的に前記固定層（３）を区切る電気絶縁層（７）を有する請求項１から請求項１３のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１５】
前記電気絶縁層（７）は、前記背面（１０２）の周辺エッジ部を覆って横方向において完全に前記固定層（３）を区切る請求項１４に記載の発光ダイオード装置。
【請求項１６】
前記半導体層積層体（１）は、前記支持体（２）上で矩形グリッド状に配置される請求項１から請求項１５のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、その前面（１０１）の平面視において長方形又は正方形である請求項１から請求項１６のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、その前面（１０１）側での電気的接続に適した２つの電気接触部（４、５）を有する請求項１から請求項１７のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、その背面（１０２）側での電気的接続に適した２つの電気接触部（４、５）を有する請求項１から請求項１７のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項２０】
少なくとも２つの半導体層積層体（１）は、直列に接続される請求項１から請求項１９のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項２１】
前記半導体層積層体（１）を電気的に接続するための電気接続導体を有し、
前記電気接続導体は、前記支持体（２）の第１要面（２０１）と反対側の第２主面（２０２）と前記半導体層積層体（１）との間を接続する導電層（９、２１０）を有する請求項１から請求項２０のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項２２】
前記導電層（９）は、前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）上に位置する請求項２１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項２３】
前記支持体（２）は多層構造を有し、前記導電層（２１０）は、前記第１主面（２０１）と第２主面（２０２）との間に位置する請求項２１に記載の発光ダイオード装置。
【請求項２４】
前記導電層（９、２１０）は、互いに電気的に絶縁された部分を形成するように構造化される請求項２１から請求項２３のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項２５】
少なくとも１つの半導体層積層体（１）は、切欠き部（１０００）を有し、前記支持体（２）は、前記切欠き部（１０００）の部分において電気接続層（９０）を有する請求項１から請求項２４のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項２６】
前記切欠き部（１０００）は、長方形又は正方形の第１角部に配置される請求項１７から請求項２４及び請求項２５のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項２７】
前記半導体層積層体（１）は、その前面（１０１）側での電気的接続に適した電気接触部（４）を有する請求項２５又は請求項２６に記載の発光ダイオード装置。
【請求項２８】
前記電気接触部（４）は、長方形又は正方形の第２角部に配置され、前記第２角部は、前記第１角部に隣接して又は前記第１角部の対角に位置する請求項２６又は請求項２７に記載の発光ダイオード装置。
【請求項２９】
前記半導体層積層体（１）の前記前面（１０１）と前記支持体（２）の前記第１主面（２０１）は、少なくとも部分的に電気絶縁被覆層（１０）で覆われる請求項１から請求項２８のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項３０】
前記被覆層（１０）は、前記発光ダイオード装置の動作中に前記半導体層積層体（１）によって放出される電磁放射を少なくとも部分的に透過する請求項２９に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３１】
前記被覆層（１０）は、蛍光変換材料（１１）を含む請求項２９又は請求項３０に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３２】
前記被覆層（１０）は、前記電気接触部（４、５）及び／又は前記電気接続部（９０）の少なくとも一部を覆わない請求項２９から請求項３１のいずれかに記載の発光ダイオード装置。
【請求項３３】
前記支持体（２）から遠い側の前記被覆層（１０）に電気接触層（１２）が配置され、前記電気接触層は、電気接触部（４、５）と電気接続部（９０）とを、及び／又は、２つの電気接触部（４、５）を、導電接続する請求項３２に記載の発光ダイオード装置。
【請求項３４】
支持体（２）を用意し、前記支持体は、前記支持体の第１主面（２０１）の平面視において互いに並んで配置された複数の実装部（２３０）を有し、
前記実装部の各々において、同時又は順次に、
前記支持体の前記第１主面に固定層（３）を形成し、
前面（１０１）から電磁放射を放出する半導体チップを、前記前面が前記固定層から遠い側に位置するように、前記固定層上に配置し、
前記半導体チップを前記固定層上で位置合わせし、
前記固定層によって前記半導体チップと前記支持体との間を機構的に安定的に接続し、
前記半導体チップは、基板レス半導体層積層体（１）からなり、前記半導体層積層体と前記支持体との間に補助支持体が配置されない発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項３５】
前記固定層（３）は、前記半導体チップの位置合わせ中は液状である請求項３４に記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項３６】
前記固定層（３）は、前記半導体層積層体（１）との接触前又は接触後に溶融される請求項３５に記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項３７】
前記半導体層積層体（１）は、前記固定層（３）に自己整合する請求項３５又は請求項３６に記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項３８】
前記半導体層積層体（１）は、前記第１主面（２０１）の平面視において前記固定層（３）の中心に自己整合する請求項３７に記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項３９】
前記支持体（２）の前記実装部（２３０）に、横方向において前記固定層（３）を区切るバリアフレームが適用される請求項３４から請求項３８のいずれかに記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項４０】
前記バリアフレームは、開口部（８０）を有し、前記固定層（３）は、前記第１主面の平面視において前記開口部内に形成される請求項３９に記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項４１】
前記半導体層積層体（１）の前記前面（１０１）と反対側の背面（１０２）のエッジ部に、電気絶縁層（７）が適用される請求項３４から請求項４０のいずれかに記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【請求項４２】
前記支持体は電気接続部（９０）を有し、
前記半導体層積層体（１）に切欠き部（１０００）を形成し、
前記半導体層積層体を、前記切欠き部が少なくとも部分的に前記電気接続部上に位置するように位置合わせする請求項３４から請求項４１のいずれかに記載の発光ダイオード装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード装置とその作製方法に関する。なお、本願は、独国特許出願第102006045691.2号及び第102007021009.6号の優先権主張を伴い、その開示内容は参照により本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード装置は、個々にカプセル化された複数のＬＥＤコンポーネントが、共通の支持体（carrier）上に配列された構成として知られている。このような発光ダイオード装置は、輝度が十分でなく、用途に応じて輝度分布の均一性にばらつきがある。
【０００３】
他の既知の発光ダイオード装置では、個々のＬＥＤチップが、半導体活性層の積層体と、成長基板及び／又は補助支持体とを有し、複数のＬＥＤチップが、共通支持体上に配列されている。このようなＬＥＤチップを実装する際に、個々の半導体積層体間に間隙が残る。間隙は、たとえば実装方法により、たとえば成長基板及び／又は補助支持体の配置精度の低さ及び／又は周縁部の接着性が原因で生じる。一般に、補助支持体上に配置される半導体活性層積層体は、補助支持体の全面を覆って配置されているわけではないので、半導体活性層積層体間の間隙はさらに大きくなる。この間隙により、発光ダイオード装置の発光領域に輝度低下部分が生じ、輝度分布が不均一になる。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、より均一な輝度を有する発光ダイオード装置を提供することである。
【０００５】
この目的は、請求項１に記載の発光ダイオード装置により、また、請求項３４に記載の発光ダイオード装置の作製方法により、実現される。
【０００６】
また、発光ダイオード装置とその作製方法の有利な実施形態及び展開は、従属項に記載されており、その開示内容は明細書に明確に記載されている。
【０００７】
本発明の発光ダイオード装置は、複数の半導体チップを含む。半導体チップは、その前面から電磁放射を放出し、前面と反対側の背面で、共通支持体の第１主面に固定される。半導体チップは、基板レス（substrateless）の半導体層積層体からなり、補助支持体なしに共通支持体上に固定される。
【０００８】
以下で１つの基板レス半導体層積層体について開示される実施形態は、発光ダイオード装置における好ましくは複数の、特に好ましくはすべての半導体層積層体に関する。発光ダイオード装置の構成と作製についての下記の記載は、反対のことが明示されておらずあるいは明白でなければ、支持体の第１主面と半導体層積層体の前面の平面視において検討したものに関する。
【０００９】
ここで、「基板レス半導体層積層体」は特に、エピタキシャル成長した半導体層の積層体を示すものである。しかし、エピタキシャル成長に必要な成長基板は、半導体層積層体から完全に除去され、又はごく薄い膜として残存する程度にまで十分に厚さが低減されている。また、好ましくは、基板レス半導体層積層体は、当該半導体層積層体を機構的に支持するための補助支持体を有しない。基板レス半導体層積層体の厚さは、好ましくは、２０μｍ以下、より好ましくは、１０μｍ以下であり、実施形態における基板レス半導体層積層体の膜厚は、約６μｍである。
【００１０】
基板レス半導体層積層体は、電流が印加されると、その前面から電磁放射を放出するように構成される。このため、基板レス半導体層積層体は、放射生成のために、ｐｎ接合、ダブルへテロ構造、シングル量子井戸又はマルチ量子井戸（ＭＱＷ）構造を採用する。ここで、「量子井戸構造」という場合は、量子化の次元について何ら特定する意図はなく、量子井戸、量子線、量子ドット、これらの任意の組み合わせを含むものとする。ＭＱＷ構造については、国際公開第０１／３９２８２号パンフレット、米国特許第５，８３１，２７７号明細書、米国特許第６，１７２，３８２号明細書、米国特許第５，６８４，３０９号明細書などに記載されており、これらの開示内容も参照により本願に組み込まれる。
【００１１】
半導体層積層体は、支持体と対向する背面に反射層を有する。反射層は、たとえば金属層であり、半導体層積層体の内部で生成された電磁放射の少なくとも一部を反射して戻す。
【００１２】
半導体層積層体はまた、理想的には半導体層積層体内部において光がほぼエルゴード的な分布となる混合的な構成を有する少なくとも１つの領域を有する少なくとも１つの半導体層を含む。光がほぼエルゴード的な分布となるということは、確率論的な散乱挙動が、できる限りエルゴード的になることを意味する。
【００１３】
基板レス半導体層積層体は、ランベルト面（均等拡散面）のエミッタに近似し、ヘッドライトへの応用に特に適している。
【００１４】
基板レス半導体層積層体は、有利には互いに近接して配置され、発光ダイオード装置において、特に均一な輝度分布が得られる。特に、半導体層積層体から横方向に突出する成長基板や補助支持体が存在しない。
【００１５】
一例として、少なくとも２つの半導体層積層体、好ましくは互いに隣接する少なくとも２つの半導体層積層体が、１００μｍ以下、より好ましくは、５０μｍ以下の間隔で配置される。したがって、２つの隣接する半導体層積層体の放射放出部（radiation-emitting regions）も、互いに１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の距離で間隔をおくことになる。
【００１６】
有利には、基板レス半導体層積層体を有する発光ダイオード装置は、その構造的な高さが小さい。一実施形態では、半導体層積層体の前面から支持体の第１主面までの距離は、最大でも５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下である。
【００１７】
有利な一実施形態では、半導体層積層体は、固定層によって支持体上に固定される。固定層は、望ましくは半導体層積層体の実装部にだけ適用される。個々の半導体層積層体の実装部は互いに離れて位置し、重複しない。換言すると、各固定層は、好ましくは、支持体の第１主面の一部だけを覆い、その他の固定層と重複することはない。
【００１８】
一例では、半導体層積層体の主面（前面と反対側の面）の面積と固定層の面積は、ほぼ等しい。あるいは、半導体層積層体が固定層を越えて横方向に突出する構成とすることもできる。さらに別の構成例では、半導体層積層体の背面側から見た場合に、背面のたとえば中央部にのみ固定層を設け、背面のエッジ部（特に周縁部）には固定層を配置しない構成としてもよい。
【００１９】
固定層は、たとえばＡｕＳｎのようなはんだ金属を含み、又はＡｕＳｎのようなはんだ金属からなる。
【００２０】
さらに別の実施形態では、支持体の第１主面上に、少なくとも１つのバリアフレームが設けられる。このバリアフレームは、少なくとも部分的に横方向において固定層を区切る。一例として、支持体上に複数のバリアフレームを、クモの巣状に配置してもよい。別の例として、支持体上に構造的なバリア層を設けてもよい。バリア層は、支持体から半導体層積層体に面する開口部を有し、この開口部で固定層を受ける。さらに別の例として、バリア層に凹部を形成してバリアフレームとしてもよい。
【００２１】
バリアフレームは、固定層を完全に取り囲むのが望ましい。特に、各固定層がそれぞれバリアフレームによって完全に閉じられているのが望ましい。
【００２２】
このように固定層を横方向において区切ることによって、たとえば導電性の固定層を用いる場合に、隣接する半導体層積層体間での短絡のリスクを大幅に低減することができる。隣接する半導体層積層体間の距離が小さいだけに、短絡のリスクは大きいからである。
【００２３】
さらに別の有利な実施形態では、半導体層積層体は、少なくとも部分的にその背面を覆う電気絶縁層を有する。たとえば、背面を平面的に見た場合、電気絶縁層は、背面のエッジ部、特に周縁部を覆って配置され、中央部はそのまま残しておく。一実施の形態では、電気絶縁層は、少なくとも部分的に横方向において固定層を区切るために設けられる。電気絶縁層は、固定層を完全に取り囲むのが望ましい。この場合、電気絶縁層を設けると同時に、横方向において固定層を区切ることができる。この構成に代えて、又はこれに加えて、少なくとも部分的に、半導体層積層体の側壁の１つ以上又は全部を覆う電気絶縁層を設けてもよい。一例として、半導体層積層体の背面から積層体の側壁にかけて延びる追加の絶縁層が、追加絶縁層として設けられてもよい。追加絶縁層を設けることによって、ｐｎ接合やダブルへテロ構造、シングル／マルチ量子井戸構造における短絡のリスクを低減することができる。
【００２４】
有利な一実施形態では、半導体層積層体は、長方形又は正方形の形状を有する。別の例では、半導体層積層体は、支持体上で矩形のグリッド（格子）状に配置され、これにより、矩形の発光領域が得られる。矩形のグリッド状に配置された長方形又は正方形の半導体層積層体により、均一な輝度が得られる。この実施形態においては、半導体層積層体に覆われない支持体上の自由領域、すなわち半導体層積層体間の領域を、充分に低減できる。
【００２５】
別の例では、矩形グリッドは３行３列の構成である。この場合、発光ダイオード装置は、各行、各列に沿って配置される９つの半導体層積層体を有する。もっとも、発光ダイオード装置に用いられる半導体層積層体の数はこの例に限定されず、輝度の均一性及び／又はその信頼性を損なわない限り、所望の数の半導体層積層体を配置することができる。
【００２６】
別の有利な実施形態では、半導体層積層体は、その前面に、電気的接触を形成するための２つの電気接触部を有する。換言すると、半導体層積層体は、その前面側の電気接触部によって電気的に接続される。電気接触部の各々は、半導体層積層体の前面上に配置された接触領域を含む。有利な例では、２つの電気接触部のうちの第１接触部は、半導体層積層体の前面に導電接続され、第２接触部は、半導体層積層体の背面に導電接続される。
【００２７】
半導体層積層体の前面側に２つの接触領域を設けることによって、支持体上に半導体層積層体に沿って配置される電気接続部を、不要とすることができる。したがって、隣接する２つの半導体層積層体の間に電気接続部を設けるための空間を残しておく必要がない。これにより、半導体層積層体の配置が、より緊密になり、高輝度で均一な輝度分布が得られる。
【００２８】
複数の半導体層積層体の各々が、その前面に電気的接触に適した２つの電気接触部を有する場合は、特に信頼性の高い半導体層積層体の電気的接触が得られる。たとえば、ある半導体層積層体から隣接する半導体層積層体へボンディングワイヤを配することで、充分な電気的接触を実現することができる。この構成により、ある半導体層積層体から隣接する半導体層積層体を越えて支持体へと接続される長いボンディングワイヤが不要になる。隣接する半導体層積層体間で、シンプルで信頼性の高い相互接続が得られ、発光ダイオード装置において、支持体上の半導体層積層体の数と配置を柔軟に選択することが可能になる。特に、複数の半導体層積層体を有する高輝度かつ均一な輝度分布の発光ダイオード装置を得ることができる。この場合、複数の半導体層積層体は、行と列に沿って配置される。
【００２９】
別の有利な実施形態では、発光ダイオード装置は、半導体層積層体を電気接続するための電気接続導体を有する。電気接続導体は、支持体の第２主面（第１主面の背面）と半導体層積層体との間に設けられる導電層を有する。
【００３０】
導電層は、たとえば、支持体の第１主面上に配置されて、第１主面の一部又は全体を覆う。導電層の少なくとも一部が、上述したバリアフレームの開口部内に配置される構成としてもよい。これに代えて、又はこれに加えて、バリアフレームは少なくとも部分的に導電層上に配置されてもよい。
【００３１】
この実施形態の展開として、導電層上に固定層が配置される。この構成は、半導体層積層体がその背面で、導電固定層を介して電気的接触を形成する場合に特に有利である。
【００３２】
さらに別の実施形態では、支持体は、多層構造を有し、第１主面と第２主面の間に複数の層を有する。好適な一実施形態では、電気接続導体の導電層は、支持体の第１主面と第２主面の間に配置されており、換言すると、支持体の内部に延在する。好ましくは、電気接続導体は、第１主面と導電層との間を導電接続する少なくとも１つのメッキスルーホールを有する。
【００３３】
好ましくは、電気接続導体は、支持体の第１主面上に配置されて１つ以上のメッキスルーホールに導電接続される追加導電層を含む。一例としては、メッキスルーホール及び／又は追加導電層の少なくとも一部分は、たとえば、半導体層積層体の背面と第１主面上の導電層の間に配置されて、半導体層積層体と導電層との間の電気的接続を形成する。
【００３４】
好ましくは、導電層及び／又は追加導電層により、互いに電気的に絶縁された部分を形成し、個別の導電路を形成することができる。
【００３５】
個々の半導体層積層体では、支持体の内部に延在する導電層により、他の半導体層積層体との間で柔軟な電気配線が可能になるという効果がある。たとえば、導電路を決める際に、導電路を半導体層積層体の下方に通すことができるので、配線の際に半導体層積層体の位置に配慮する必要がない。その結果、複数の半導体層積層体を有する発光ダイオード装置において、簡易な駆動が可能になる。特に、電気配線の影響を考慮して発光ダイオード装置の半導体層積層体の数が制限されるということがない。
【００３６】
別の有利な実施形態では、半導体層積層体は、切欠き部を有する。切欠き部は、半導体層積層体の前面から背面までの膜厚全体にわたって延びる。一例としては、半導体層積層体の形状は、切欠き部は別として長方形又は正方形であるが、切欠き部により長方形又は正方形の一部が欠けた形状となる。切欠き部は、長方形又は正方形のエッジ部又は第１角部に設けられる。切欠き部の形状は、円形セグメント、三角形、長方形、正方形などである。有利な一実施形態では、半導体層積層体は、長方形又は正方形の第２角部において、半導体層積層体の前面で電気的接触を形成するための電気接触部を有する。第１角部と第２角部は、互いに隣り合っていてもよいし、対角に位置する構成としてもよい。
【００３７】
さらに別の実施形態では、支持体は、上記切欠き部に対応する領域に、電気接続部を有する。一例として、支持体の第１主面の導電層（領域）及び／又は追加導電層（領域）の一部分が、切欠き部の部分に配置されて電気接続部を構成する。
【００３８】
電気接続部は、１つ又は複数の半導体層積層体の背面に導電接続されるのが好ましい。発光ダイオード装置が、支持体の第１主面と第２主面との間に延在する導電層に接続される電気接続導体を有する場合は、一実施形態では、代替的又は追加的に、この電気接続部を、支持体の第１主面と第２主面との間に延在する導電層に導電接続してもよい。
【００３９】
別の有利な実施形態では、半導体層積層体の前面及び／又は支持体の第１主面は、少なくとも部分的に電気絶縁被覆層に覆われている。
【００４０】
好ましい一実施形態では、被覆層は、発光ダイオード装置の動作中、半導体層積層体により放出される電磁放射を、少なくとも部分的に又は実質的に完全に透過する。
【００４１】
別の好ましい実施形態では、被覆層は蛍光変換材料を含む。蛍光変換材料は、動作中に半導体層積層体から放出される電磁放射（一次放射）の少なくとも一部を吸収して、それ自体が電磁放射（二次放射）を発する。二次放射は一次放射と異なる波長を有し、通常は一次放射よりも長い波長である。
【００４２】
好ましくは、発光ダイオード装置は、半導体層積層体からの変換されていない電磁放射と、蛍光変換材料からの変換された電磁放射とを含む混色光を放射する。あるいは、発光ダイオード装置が混合光を放出するのではなく、蛍光変換材料が放射のスペクトル分布をシフトさせてもよい。蛍光変換材料は、無機蛍光体、たとえば１つ以上の希土類元素でドープされたガーネット系蛍光体を含む。アルカリ土類金属硫化物、チオガレート、アルミネート、及び／又は希土類でドープされたオーソシリケートもあり得る。別の有利な実施形態では、被覆層は、半導体層積層体から放出される光の吸収に適した顔料を含む。
【００４３】
発光ダイオード装置は、白色感の光を発光するのが好ましい。このため、青色又は紫外スペクトル領域の電磁波を放射する少なくとも１つの半導体層積層体と、青色又は紫外スペクトル領域の放射光の少なくとも一部を、より長い波長の光、たとえば黄色やオレンジ領域の光に変換する少なくとも１つの蛍光変換材料とを含むのが望ましい。また、半導体層積層体の青色スペクトル領域の放射が不十分であり、むしろ紫外スペクトル領域が支配的な場合は、被覆層は紫外光を青色光の変換する蛍光変換材料を含むのが望ましい。さらに、赤色光、緑色光、黄色光又は青色光を放射する少なくとも１つの半導体層積層体を含む単色又は多色の発光ダイオード装置も可能である。
【００４４】
好ましい一実施形態では、被覆層は、少なくとも部分的に、電気接触部及び／又は電気接続部を覆わない。これを実現するため、被覆層はたとえばレーザアブレーションによって部分的に電気接触部及び／又は電気接続部から除去される。あるいは、被覆層の形成工程において、電気接触部及び／又は電気接続部を部分的にマスクで覆う等の構造的方法を用いることも可能である。
【００４５】
特に有利な一実施形態では、支持体から遠い側の被覆層上に、電気接触層が設けられる。電気接触層は、被覆層で覆われていない電気接触部及び／又は電気接続部を覆い、これらの領域に導電接続する。一実施形態では、電気接触層は、互いに電気的に絶縁された導電路のような部分を形成する。電気接触層は、２つの電気接触部の間、電気接触部と電気接続部の間、及び／又は２つの電気接続部の間を導電接続する。接触層は、好ましくは半導体層のエッジ部のみ、たとえば第１及び／又は第２接触部のみを覆う。
【００４６】
上記の電気接触層により、半導体層積層体において省スペースの電気的接触が得られ、発光ダイオード装置を小型化することができる。
【００４７】
別の実施形態では、半導体層積層体は、支持体と対向する背面側に、電気的接触のための２つの電気接触部を有する。各電気接触部は、半導体層積層体の背面上に配置された接触領域を含む。前面側に２つの電気的接触用の電気接触部を設けた場合と同様に、第１接触部は、半導体層積層体の前面に導電接続され、第２接触部は半導体層積層体の背面に導電接続される。
【００４８】
２つの電気接触領域を半導体層積層体の背面に設けることで、輝度の低下やばらつきの原因となる半導体本体の前面でのボンディングワイヤ、電気接触層を省くことができる。また、半導体本体を支持体に実装する早い段階で電気的接触を形成することができる。
【００４９】
固定層を介して支持体上に接続される場合は、半導体層積層体の背面に配置された２つの接触領域のそれぞれに、個別の固定層が割り当てられる。
【００５０】
本発明に係る発光ダイオード装置の作製方法において、支持体の第１主面の平面視において互いに並んで配置された複数の実装部を有する支持体が用意される。各実装部において、同時又は順次に、
前記支持体の前記第１主面に固定層を形成し、
前面側から電磁放射を放出するように構成された半導体チップを、前記前面が前記固定層から遠い側に位置するように、前記固定層上に配置し、
前記半導体チップを前記固定層上で位置合わせし、
前記固定層により、前記半導体チップと前記支持体との間を機構的に安定的に接続し、
前記半導体チップは、基板レス半導体層積層体からなり、前記半導体層積層体と前記支持体との間に補助支持体が用いられない。
【００５１】
一例では、前記固定層は液状で支持体上に適用されるか、あるいは、半導体層積層体と接触する前又は後に、融解され又は液化される。
【００５２】
好ましくは、半導体層積層体は、液状の固定層上で位置合わせされる。有利な実施形態では、半導体層積層体は、液状の固定層上で自己整合する。この場合、半導体層積層体は、たとえば固定層の中心に自己整合する。これは、液状固定層の表面張力や接着力によるものと考えられるが、これに限定されるわけではない。固定層の中心に自己整合する場合は、位置合わせ後は、支持体の第１主面の平面視において半導体層積層体の重心と固定層の重心が同一位置となる。
【００５３】
作製方法が支持体上にバリアフレームを形成する工程を含む実施形態では、半導体層積層体の特に良好な位置合わせが有利に実現される。好ましくは、固定層はバリアフレームの開口部内に形成され、その横方向の伸延は少なくとも部分的に区切られる。好ましくは、バリアフレームは、固定層を完全に取り囲む。この構成は、液状の固定層が用いられる場合に、実装部への流出を防止できるので、特に有効である。バリアフレームの開口部の断面形状は、円形、長方形又は正方形である。これにより、実装部での固定層の位置と形状を再現性よく実現することができる。
【００５４】
作製方法の別の実施形態では、半導体層積層体が固定層上で位置合わせされる前に、半導体層積層体の背面のエッジ部に保護層が形成される。半導体層積層体と保護層の表面特性は異なる。たとえば、固定層は半導体層積層体の背面に濡れを生じさせるが、保護層には濡れを生じさせない。これにより、固定層上での半導体層積層体の位置合わせ状態がさらに向上する。
【００５５】
半導体層積層体と支持体との機構的安定接続は、たとえば、固定層を固化することによって実現される。固定層がはんだの場合は、液状から凝固状態への遷移によって実現され、固定層が接着材の場合は、固定層を硬化することによって実現される。
【００５６】
作製方法の別の実施形態では、半導体本体に切欠き部が形成される。この工程は、半導体本体が固定層上に配置される前に行われる。切欠き部は、（たとえばダイアモンドブレードを用いて）半導体本体の一部を固定層から切断する切断法により、又は、エッチング法（ウェットエッチングやドライエッチング）により、形成される。あるいは、レーザ照射により半導体本体の一部を分離すること（いわゆるレーザダイシング）によって形成されてもよい。一例では、長方形又は正方形の半導体本体の角部分が除去される。
【００５７】
作製方法の有利な一実施形態では、位置合わせされた半導体層積層体の切欠き部と重複する電気接続部を有する支持体が用意される。この場合、位置合わせ後に、切欠き部は少なくとも部分的に電気接続部上に位置する。
【００５８】
本発明のさらなる利点及び有利な実施形態並びに展開は、図１Ａ〜図５を併用して説明する実施形態から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態による発光ダイオード装置の作製方法の一工程を示す概略断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態による発光ダイオード装置の作製方法の一工程を示す概略断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第１の実施形態による発光ダイオード装置の作製方法の一工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による発光ダイオード装置の詳細な構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による発光ダイオード装置の詳細な構成を示す概略断面図である。
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態による発光ダイオード装置の概略平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの発光ダイオード装置の変形例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による発光ダイオード装置の詳細な構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態による発光ダイオード装置の詳細な構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
添付図面において、同一または同機能の構成要素は、同一の符号により示されている。図示される構成要素相互のサイズ関係は、実際のスケールとは異なっており、各層の間隔や膜厚は、図示及び説明の便宜上、誇張されて描かれていることに留意されたい。
【００６１】
第１の実施形態の発光ダイオード装置の作製方法において、まず、支持体２が用意される（図１Ａ）。この例では、支持体として、プリント回路基板（ＰＣＢ）を用いるが、これ以外の任意の支持体を用いてもよい。たとえば、プラスチック（可塑性）材料、ガラス、セラミック又は金属の基板を支持体として用いることができる。
【００６２】
次に、支持体２の第１主面２０１上、すなわち、支持体２の伸張平面（extension plane）と少なくとも実質的に平行な領域の一方に、複数の固定層３が形成される。固定層３の各々は、支持体２上の実装部２３０内に完全に配置される。実装部２３０は、重複することなく、間隔をおいて位置する。個々の固定層３もまた、互いに接触、重複することはない。固定層３は、たとえばＳｎ、ＡｇＳｎ又はＡｕＳｎのはんだ金属を含み、半導体層積層体（図１Ｂでは不図示）との電気的接触を形成するために設けられる電気接続導体の導電路に導電接続される。導電路は、電気接続導体の導電層９の一部分であり、導電層９は、支持体２の第１主面２０１上に形成されている。導電層９の膜厚は、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは、２μｍ以下である。
【００６３】
次の工程では、基板レス半導体層積層体１がそれぞれ対応する固定層３上に配置される。一例としては、このためピックアンドプレイス法が用いられる。たとえば、半導体層積層体１は、少なくとも１つの中間支持体（サファイア基板又はフィルム）上に形成され、この中間支持体から分離され、分離前又は分離後に固定層３上に配置される。中間支持体フィルムとして、いわゆるＵＶリリースフィルム又はサーモリリースフィルムが適している。ＵＶリリースフィルムを用いる場合は、紫外線を照射することによって、半導体層積層体のフィルムからの剥離が容易になる。サーモリリースフィルムを用いる場合は、加熱することによって、半導体層積層体の剥離が容易になる。一例としては、紫外線照射や加熱により、フィルムに対する半導体層積層体の接着性が低減される。したがって、作製方法において中間支持体としてＵＶリリースフィルム又はサーモリリースフィルムを用いる場合は、半導体層積層体１の剥離前にＵＶリリースフィルム又はサーモリリースフィルムをＵＶ照射又は加熱する工程が作製方法に含まれるのが望ましい。
【００６４】
基板レス半導体層積層体１は、その前面１０１から電磁放射を放出する構成となっている。このため、半導体層積層体１は、活性層１１０を含み、この例では、活性層は量子井戸構造を有する。半導体層積層体１は、窒化物系化合物半導体のようなIII-V族化合物半導体材料、又はII-VI族半導体材料に基づく。
【００６５】
III-V族化合物半導体は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎなどの少なくとも１つのIII族元素と、Ｂ、Ｎ、Ｐ、ＡｓなどのV族元素を含む。「III-V族化合物半導体」という場合は、少なくとも１つのIII族元素と少なくとも１つのV族元素とを含む２元、３元又は４元化合物を含み、たとえば、窒化物系又はリン化物系化合物半導体である。このような２元、３元又は４元化合物は、１種類以上のドーパントや、その他の追加成分を含んでもよい。
【００６６】
II-VI族化合物半導体は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒなどの少なくとも１つのII族元素と、Ｏ、Ｓ、ＳｅなどのVI族元素とを含む。このようなII-VI族化合物半導体は、少なくとも１つのII族元素と少なくとも１つのVI族元素を含む２元、３元又は４元化合物である。このような２元、３元又は４元化合物は、１種類以上のドーパントや、その他の追加成分を含んでもよい。II-VI化合物半導体材料の例として、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＣｄＳ、ＺｎＣｄＳ、ＭｇＢｅＯが挙げられる。
【００６７】
ここで、「窒化物系化合物半導体に基づく」という場合は、半導体層積層体１又はこれを構成する少なくとも１の半導体層が、たとえば、AlnGamIn1-n-mN（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）のような窒化物III族化合物半導体材料を含むことを意味する。ここで、上記化合物材料は、必ずしも数学的に厳密に化学式どおりの組成を有する必要はなく、１種類以上のドーパントやその他の成分を含んでもよい。説明を単純化するために、上記化学式により結晶格子の基本的な構成（Al、Ga、In、N）を特定したものであり、これらの要素の一部が微量の別の物質と置き換えられてもよい。
【００６８】
半導体層積層体１は、たとえばその背面１０２側、すなわち、伸張平面（extension plane）と実質的に平行な領域にあり、放射放出の前面１０１と反対側の面に、金属層１５０を有する。金属層１５０は、Ａｇなどの金属を含み、又はそのような金属からなる。好ましくは、金属層１５０は、前面１０１に近い側に位置するＡｇからなる層と、前面１０１から遠い側に位置して固定層３のはんだ金属の拡散を防止するバリア層とを含む。バリア層は、たとえば、ＴｉＷＮ及び／又はＴｉ／Ｐｔを含み、又はこれらの金属材料からなる。金属層１５０の膜厚は、５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは、約１μｍである。
【００６９】
金属層１５０は、半導体層積層体１と固定層３の間に、特に良好な接着性を与える。たとえば、金属層１５０又は少なくともその領域（半導体層積層体から遠い方）は、固定層３のはんだ金属により良好な濡れを生じる。さらに、金属層１５０、特に前面１０１に近い方の層は、良好な反射特性を有する。動作中に金属層１５０の方向に活性層１１０により放出される放射の少なくとも一部は、金属層１５０により前面１０１の方向に反射される。これにより、金属層１５０を有する半導体層積層体１において、半導体層積層体１の前面１０１からの放射放出を増大させる。したがって、ここでは金属層１５０は反射層の役割も果たす。
【００７０】
半導体層積層体１は、エピタキシャル成長により成長基板上に形成され、半導体層積層体１の背面１０２は、通常は成長基板から遠い側に位置する。この成長基板は、たとえばレーザリフトオフ（ＬＬＯ）法により半導体層積層体１から除去されるが、ごく薄い状態で残存してもよい。成長基板が除去される従来の半導体本体と異なり、半導体層積層体１の背面１０２には補助支持体は設けられない。
【００７１】
半導体層積層体１の伸張平面（extension plane）と垂直に測定される半導体層積層体１の厚さは、２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下であり、本実施形態では約６μｍである。
【００７２】
支持体２の第１主面２０１と半導体層積層体１の前面１０１との間の距離Ｈは、２５μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、本実施形態では約１０μｍである。
【００７３】
支持体２の第１主面２０１の平面視において、隣接する半導体層積層体１間の距離Ｄは、１００μｍ以下であり、本実施形態では距離Ｄは約５０μｍである。
【００７４】
半導体層積層体１を支持体２上で位置合わせする際、本実施の形態では固定層３が加熱により溶融する。
【００７５】
各実装部２３０において、半導体層積層体１は、溶融した固定層３の中央に自己整合する。自己整合は、たとえば溶融した固定層３の表面張力、及び固定層３と金属層１５０との接着力によって行われるが、この例に限定されるものではない。特に、基板を有せず又は薄い基板しか有しておらずかつ別体の補助基板に固定されていない半導体層積層体１は、厚さが薄く重さが軽いため、溶融した固定層３に自己整合することができる。
【００７６】
その後、固定層３は再度冷却される。この工程では、各実装部２３０で固定層が凝固し、半導体層積層体１の金属層１５０と支持体２との間を接着させる。この工程では、基板レス半導体層積層体１は、機構的に安定的に、また本実施の形態では電気的に伝導的に、支持体２に接続される。
【００７７】
はんだ金属を有する固定層の代わりに、固定層３がたとえば接着材を有していてもよい。接着材、特にエポキシ樹脂に基づく接着材は、赤外領域及び／又は紫外領域のスペクトル領域で電磁照射することによって、又は加熱することによって、硬化させることができる。
【００７８】
接着材の固定層３は、液体の状態で支持体２上に塗布される。この場合も、上記と同様に、実装部２３０の固定層（接着層）３上に半導体層積層体１を配置してその中央に自己整合させた後、たとえば電磁照射することによって接着材を硬化させる。好ましくは、支持体２は、接着材硬化用の電磁照射を少なくとも部分的に透過する。本実施形態では、支持体２としてプラスチックやガラスのプレートが用いられる。このような実施形態は、支持体２により半導体本体１の電気的接触を形成させたくない場合に特に有効である。
【００７９】
一構成では、固定層３と支持体２は、半導体層積層体（半導体本体）１の動作中に放出される放射を少なくとも部分的に透過する。この構成では、好ましくは発光ダイオード装置は、支持体２を介して発光する構成とされる。
【００８０】
別の構成では、接着材は、半導体層積層体（半導体本体）１と支持体２の電気接続導体との間の電気的接触を形成するために設けられる。たとえば、導電性の粒子を充填した接着材、特に熱や紫外照射によって活性化することができるエポキシ樹脂接着材は、これに適している。特に、Ａｇ粒子を充填した接着材が用いられる。
【００８１】
一構成では、導電性粒子のサイズは１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下である。これにより、半導体層積層体１の横方向の間隔が狭くても、短絡のリスクが有利に低減される。同時に、複数の半導体層積層体１を支持体２に対して高度な並列性をもって配置することができる。
【００８２】
図２は、第２の実施形態の発光ダイオード装置を示す。図１Ｃにおける第１の実施形態の発光ダイオード装置と異なり、支持体２の第１主面２０１上にバリア層８が配置されている。
【００８３】
バリア層８は、各実装部において、開口部８０を有するバリアフレームとして構成される。第１主面２０１の平面視において、固定層３は開口部８０内に配置される。固定層３は、支持体２から半導体層積層体１の方向においてバリア層８よりも突出する。開口部８０は、有利には、固定層３の範囲の境界をその主たる伸張平面（extension plane）において区切る。これにより、液状、特に溶融した固定層３が実装部２３０から流れ出ることを防止する。半導体層積層体１同士の間隔Ｄが小さいため、固定層３が導電性であると特に、場合によっては隣接する固定層３同士が接触して短絡する可能性が高いが、その危険性は低減される。バリアフレーム８の開口部８０は、第１主面２０１の平面視において、固定層３が液状である場合にも固定層３の位置を効果的に規定する。
【００８４】
さらに、バリアフレーム８による固定層３の横方向区切りによって、支持体２の第１主面２０１の平面視において、半導体層積層体１は固定層３よりも横方向に突出する。よって、隣接する半導体層積層体１間は短い距離Ｄとなるが、隣接する固定層３間はより大きな距離となる。支持体２の一部分２４０は、２つの固定層３の間にあり、ここでは支持体２は、支持体２の第１主面２０１の平面視において固定層３に覆われていない。しかし好ましくは、この部分２４０は少なくとも部分的に、少なくとも１つの半導体層積層体１に覆われている。
【００８５】
隣接する半導体層積層体１間の距離Ｄが小さいにもかかわらず、この部分２４０は、支持体２の主たる伸張平面（extension plane）と平行であり、かつ、たとえば導電路がこの部分２４０を通ることができる十分な広さの領域を有する。導電路は、たとえばバリア層８と支持体２との間に配置されるが、短絡が起こらないように、固定層３から離れて配置される。
【００８６】
さらに、第２の実施形態による各半導体層積層体１では、その背面１０２の周辺エッジ部が絶縁層７（すなわち電気的絶縁を与える層）によって覆われる。一例としては、絶縁層７は保護層である。好ましくは、絶縁層７は、ＳｉＯ２などの酸化シリコン、Ｓｉ３Ｎ４などの窒化シリコン、及び／又はビスベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を含み、あるいはこれらの材料のうち少なくとも１つからなる。絶縁層７は、アモルファスでも多結晶でもよいし、部分によってこれら双方の状態を有してもよい。
【００８７】
本実施形態において、絶縁層７は半導体層積層体１の側面１０３を覆って延在する。絶縁層７があることにより、たとえ２つの隣接する半導体層積層体１が接触しても、短絡のリスクを低減することができる。
【００８８】
第２の実施形態では、半導体層積層体１の電気的接触は、半導体層積層体１の前面１０１から形成される。このため、各半導体層積層体１において、第１接触部４、たとえばボンディングパッドが、前面１０１近傍のｎ型接触層１２０上に配置されている。第２接触部５は、半導体層積層体１の前面１０１から、ｎ型接触層１２０、活性層１１０、及びｐ側電荷キャリア閉じ込め層１３０を通って伸延するが、これらからは保護層５００によって電気的に絶縁されている。第２接触部５は、半導体層積層体１の背面１０２近傍のｐ側電流拡散層１４０まで伸延する。したがって、第１接触部４は、半導体層積層体１のｎ側電気的接触を形成し、第２接触部５は、半導体層積層体１のｐ側電気的接触を形成するよう構成される。
【００８９】
ボンディングワイヤ６は、第１の半導体層積層体１の前面１０１上に配置された第２接触部５の接触領域を、第１の半導体層積層体１に隣接する第２の半導体層積層体２の第１接触部４に接続する。これにより、複数の半導体層積層体１が直列接続される。
【００９０】
発光ダイオード装置のエッジ部に配置された少なくとも１つの半導体層積層体１においては、第１接触部４は、たとえばボンディングワイヤ６により、たとえば支持体２上の電気接続部に導電接続される。発光ダイオード装置のエッジ部に配置された少なくとも１つの別の半導体層積層体１においては、第２接触部５が、たとえばボンディングワイヤ６により、たとえば支持体２上の別の電気接続部に導電接続される。
【００９１】
図３における第３の実施形態も同様に、各半導体層積層体１は、半導体層積層体１の放射放出の前面１０１に、前述の第１接触部４を有する。
【００９２】
本実施形態では、図２における第２の実施形態と異なり、支持体２の第１主面２０１と半導体層積層体１との間に、電気接続導体の導電層９が配置されている。導電層９は、たとえば支持体２上に堆積される。導電層９は、たとえば金属を含み、互いに電気的に絶縁された部分（導電路）を形成するよう構成されている。これにより、半導体層積層体はその背面１０２で電気的接触を形成することができる。
【００９３】
導電層９は、好ましくはＡｕ及び／又はＡｇを含む。導電層９は、多層構造であるのが特に好ましい。たとえば、支持体２近傍の第１層並びに支持体２から離れる方向に第１層上に順次設けられる第２層及び第３層で構成され、第１層はＣｕを含み又はＣｕからなり、第２層はＮｉを含み又はＮｉからなり、第３層はＡｕ及び／又はＡｇを含み又はＡｕ及び／又はＡｇからなる。第１層及び／又は第２層は、Ｗを含み又はＷからなる層に置き換えられてもよい。一展開では、第１層は電気的に（galvanically）強化されている。第２層は、たとえば移動バリア（migration barrier）の役割を果たす。第３層は、たとえば保護層及び／又は接触層として機能する。
【００９４】
本実施形態では、バリアフレーム８は各実装部２３０において、導電層９上に部分的に適用されるとともに、導電層９で覆われていない支持体２上の別の部分に配置される。
【００９５】
上記の実施形態と同様に、第１主面２０１の平面視において固定層３はバリアフレーム８の開口部８０内に配置される。したがって、この実施形態においても、支持体２の第１主面２０１の平面視において固定層３は完全にバリアフレーム８で囲まれる。しかし、第１及び第２の実施形態と異なり、固定層３は導電層９上に配置され、導電層９と半導体層積層体１との間の電気的接触を形成する。
【００９６】
さらに、はんだ金属を含む固定層３は、導電性の金属層９に特に良好な濡れを生じさせる。この結果、固定層３と支持体２との間の接着性が向上し、半導体層積層体１を支持体２に機構的に安定的に固定することができる。
【００９７】
電気絶縁被覆層１０は、半導体層積層体１の前面１０１を覆い、本実施形態では、半導体層積層体１の側面１０３を覆って導電層９、バリア層８及び／又は支持体２の第１主面２０１まで伸延する。
【００９８】
電気絶縁性の被覆層１０は、動作中に半導体層積層体１から放出される電磁放射を完全に透過するのが望ましい。あるいは、電気絶縁性の被覆層１０は、セリウム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）系蛍光体などの蛍光変換材料１１を含むものとしてもよい。本実施形態の被覆層１０の一例は、図３の左側部分に示されている。
【００９９】
蛍光変換材料は、半導体層積層体１により放出された電磁放射の少なくとも一部を吸収し、この吸収によって励起されて、それ自体が蛍光放射をする。好ましくは、蛍光放射は、吸収した一次放射よりも長い波長を有する。
【０１００】
被覆層１０は、開口部１４を有する。開口部１４の部分では、被覆層１０は第１接触部４又は導電層９を被覆しない。一例としては、被覆層１０は半導体層積層体１と支持体２に、閉じた領域として、換言すれば簡単に連結された領域として、適用され、続いて、たとえばレーザアブレーションによって開口部１４の部分において除去される。
【０１０１】
導電層９の符号９０で示される部分は、被覆層１０で覆われておらず、電気接続部９０として、背面側から半導体層積層体１との電気的接触を形成する。
【０１０２】
少なくとも幾つかの電気接続部９０は、半導体層積層体１の切欠き部１０００の部分に配置される。切欠き部１０００の部分では、隣接する半導体層積層体１の間隔が増大するので、信頼性の高い電気的接触を形成するのに充分な領域を確保することができる。しかし、切欠き部１０００に作用されない側面１０３の部分では、隣接する半導体層積層体１の間隔Ｄは小さく、たとえば約５０μｍである。したがって、切欠き部１０００によって発光ダイオード装置の輝度分布の均一性は損なわれず、損なわれたとしてもごくわずかである。
【０１０３】
互いに電気的に絶縁された複数の導電路１２の電気接触層は、電気絶縁性の被覆層１０上に配置されている。図３の実施形態では、導電路１２は、第１の半導体層積層体１の第１接触部４から電気接続部９０まで伸延し、これにより第２の半導体層積層体１の背面１０２で電気的接触を形成する。このようにして、隣接する２つの半導体層積層体１が直列接続される。
【０１０４】
導電路１２は、特に金属や透明導電酸化物（ＴＣＯ）を含む導電材料を用いて、蒸着やスパッタリングにより形成される。蒸着やスパッタリングは、たとえばマスクを介して行われる。マスクはシャドウマスクでもよいし、フォトリソグラフィ工程により電気絶縁被覆性の被覆層１０上に形成されてもよい。
【０１０５】
別の方法として、導電路１２を、導電性のペーストやリキッドを用いたインクジェット法、スクリーン印刷法又はパッド印刷法などによって形成することも可能である。導電性のペーストやリキッドは、導電性の粒子を含み、粒子サイズは１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下である。
【０１０６】
導電路１２は、図２における第２の実施形態のボンディングワイヤ６と比較して、支持体２の第１主面２０１に垂直な領域の大きさが非常に小さい。このため、図３における本実施形態の発光ダイオード装置は、平坦な構成であり、換言すれば特に低い構造的高さを有することができる。
【０１０７】
前述の実施形態と同様に本実施形態では、半導体層積層体１は、支持体２の第１主面の平面視において、矩形グリッド状に配置される。この発光ダイオード装置の詳細は、図４Ａにおいて、支持体２の第１主面２０１の概略平面図に示されている。図４Ａの発光ダイオード装置は、３行３列に配置された９つの半導体層積層体１を含む。
【０１０８】
各半導体層積層体１は、その前面１０１の平面視において矩形であり、本実施形態では正方形である。半導体層積層体１の角部には、切欠き部１０００が形成されている。また、各半導体層積層体１は、切欠き部１０００の対角に第１接触部４を有する。
【０１０９】
本実施形態では、行方向に配置される半導体層積層体１は、支持体２上で同じ方向を向いて一列に固定される。行と直交する列方向に配置される半導体層積層体１は、隣接する半導体積層体同士が互いに９０°回転された相対関係で配置される。これにより、半導体層積層体１の切欠き部１０００が、同じ列で隣接する半導体層積層体１の第１接触部４と隣接するように配置される。換言すると、半導体層積層体１の切欠き部１０００と、列方向で隣り合う半導体層積層体１の第１接触部４とが、互いに向かい合う配置となる。切欠き部１０００は、本実施形態では列方向に伸延する導電路１２を介して、隣接する半導体層積層体の第１接触部４に導電接続される。これにより、列方向に配置される半導体層積層体１が、直列接続される。
【０１１０】
最初の行と最後の行に配置される半導体層積層体１の第１接触部４と電気接続部９０は、導電路１２により駆動回路（不図示）に接続されている。駆動回路は、本実施形態では、共通支持体２上に配置されて、半導体層積層体１を駆動する。
【０１１１】
本実施形態の一変形例として、行方向に配置される半導体層積層体１が支持体２上で同方向に配列されるだけではなく、列方向において隣接する半導体層積層体１も、同じ方向を向いて配列される構成を採用する。図４Ｂは、このような発光ダイオード装置の変形例を示す図である。本実施形態では、発光ダイオード装置は、３行３列よりも大きい矩形グリッドに配列された半導体層積層体を有する。
【０１１２】
図４Ｂの変形例では、一例として、２つの隣接する半導体層積層体１は、ボンディングワイヤ６又は第１の半導体層積層体１の切欠き部１０００から引き出される導電路１２によって、矩形グリッドの対角方向に隣接する半導体層積層体１の第１接触部４に直列接続される。一例として、導電路１２は、矩形グリッドの対角線に沿って延在する。
【０１１３】
多層構造を有する支持体２が発光ダイオード装置に用いられる場合には、図５における第４の実施形態のように、個々の半導体層積層体１の柔軟な相互接続が可能である。
【０１１４】
図５の実施の形態における支持体２は、半導体層積層体１と電気的接触を形成するための電気接続導体を有する。電気接続導体は、支持体２の第１主面２０１と第２主面２０２との間、すなわち支持体２の内部に延在する構造化された導電層２１０を含む。電気接続導体はまた、導電層２１０の幾つかの部分から支持体２の第１主面２０１へと伸延するメッキスルーホール２２０を含む。たとえば、支持体２の少なくとも１つの実装部２３０が、このようなメッキスルーホール２２０を有するが、好ましくは複数の実装部２３０が、特に好ましくは各実装部２３０が、メッキスルーホール２３０を有する。
【０１１５】
電気接続導体の追加導電層９が、バリアフレーム８の開口部８０内に配置される。開口部８０内に配置される追加導電層９の部分は、バリアフレーム８によって互いに電気的に絶縁されて、メッキスルーホール２２０に導電接続される。支持体２は、たとえば多層セラミック支持体である。多層セラミック支持体は、たとえば、複数のセラミック層と少なくとも構造化された導電層２１０とを共通焼結することによって形成される。
【０１１６】
本実施形態では、各半導体層積層体１が個別に駆動され、これによって、高精度な輝度設定が可能になる。半導体層積層体１間での明るさ及び／又は発色のばらつきは、パルス電源などの適切な電気駆動によって補償されるが、これについては当業者にとって公知のため、これ以上の説明は控える。このように、本実施形態の発光ダイオード装置は、特に均一な発色と輝度を実現する。
【０１１７】
図６は、第５の実施形態の発光ダイオード装置の断面図である。この実施形態では、第１接触部４と第２接触部５は、半導体層積層体１の背面１０２から電気的接触を形成するために設けられる。このため、第１接触部４と第２接触部５は、背面１０２上に接触領域を有し、この接触領域で、支持体２上の対応する導電路９に機構的に接続されて導電接触を形成する。
【０１１８】
第２の実施形態の第２接触部５と同様に、第２接触部５は、半導体層積層体１を通って前面１０１近傍の接触層（図６では不図示）と接触を形成する。一例としては、半導体層積層体１のｐ側が支持体２に対向する場合には、第１接触部４はｐ側の電気的接触を形成するために設けられ、第２接触部５はｎ側の電気的接触を形成するために設けられる。
【０１１９】
半導体層積層体１は、前述の実施形態と同様に固定層３によって固定される。本実施形態では、固定層３は第１接触部４の接触領域と、対応する導電路９との間に配置され、別の固定層３’は、第２接触部５の接触領域と、対応する導電路９との間に配置される。固定層３と固定層３’は、半導体層積層体１を短絡させないように、離間配置される。
【０１２０】
好適な一実施形態では、支持体２上のバリアフレーム８及び／又は半導体本体１の背面１０２の電気絶縁層７（図６では不図示）が、固定層３と固定層３’を区切っている。特に好ましくは、バリアフレーム８の一部分が、第１及び第２接触部４、５にそれぞれ対応する導電路９間に配置され、及び／又は、電気絶縁層７の一部分が、第１及び第２接触部４、５間に配置される。
【０１２１】
以上、本発明を実施形態に基づいて述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される新規の特徴と、明細書中に記載されるその他の特徴の任意の組み合わせを包含する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2010505252.tif 000004
【図１Ｃ】
2010505252.tif 000005
【図２】
2010505252.tif 000006
【図３】
2010505252.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2010505252.tif 000009
【図５】
2010505252.tif 000010
【図６】
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【国際調査報告】
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