(57)【要約】【課題】本発明の課題は、小型反射器を備えるフリップチップ発光装置を提供することである。【解決手段】集積小型反射器を備えるフリップチップ発光装置である。フリップチップ発光装置は発光層により提供される反射光を放射する。小型反射器は、通常であれば内部反射及び吸収により消失する光を反射するため、発光効率が向上する。【選択図】図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型反射器を備えるフリップチップ発光装置であって、
基板、及び
該基板上に形成された小型反射器であって、透明パターン化発光スタック層と、該透明パターン化発光スタック層上に形成された反射層とを有する小型反射器、
を有するフリップチップ発光装置。
【請求項２】
前記透明パターン化発光スタック層は、
第1の半導体スタック層、
発光層、及び
第2の半導体スタック層、
を有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３】
前記第1の半導体スタック層は第1のクラッド層を有することを特徴とする請求項2に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４】
前記第1の半導体スタック層は、
第1の接触層、及び
該第1の接触層上に形成された第1のクラッド層、
を有することを特徴とする請求項2に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項５】
前記第2の半導体スタック層は、
前記発光層上に形成された第2のクラッド層、及び
前記第2のクラッド層上に形成された第2の接触層、
を有することを特徴とする請求項2に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項６】
さらに前記透明パターン化発光スタック層と基板の間に第1の半導体スタック層を有し、前記透明パターン化発光スタック層は発光層と第2の半導体スタック層を有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項７】
前記第1の半導体スタック層は、
第1の接触層、及び
該第1の接触層上に形成された第1のクラッド層、
を有することを特徴とする請求項6に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項８】
前記第2の半導体スタック層は、
前記発光層上の第2のクラッド層、及び
前記第2のクラッド層上に形成された第2の接触層、
を有することを特徴とする請求項6に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項９】
さらに前記透明パターン化発光スタック層と前記基板の間に透明導電性層を有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１０】
前記透明導電性層は、インジウムスズ酸化物、カドミウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、亜鉛酸化物及び亜鉛スズ酸化物からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項9に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１１】
さらに前記小型反射器と前記基板の間に接着層を有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１２】
さらに前記接着層と前記基板の間に第1の反応層を有することを特徴とする請求項11に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１３】
さらに前記接着層と前記小型反射器の間に第2の反応層を有することを特徴とする請求項12に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１４】
前記接着層は、接着剤、半導体、及び透明金属からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項12に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１５】
さらに前記透明パターン化発光スタック層と前記反射層の間に絶縁層を有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１６】
前記絶縁層は、SiNx及びSiO2からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項15に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１７】
さらに当該フリップチップ発光装置の最表面であって、前記基板から遠い側に形成された第1の電極及び第2の電極を有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１８】
さらに当該フリップチップ発光装置の最表面に形成された第1の電極と、前記基板の前記第1の電極から離れた位置に形成された第2の電極とを有することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項１９】
前記透明パターン化発光スタック層の形状は、半円、角錐、円錐、又は他の代替輪郭形状からなる輪郭形状群から選択される輪郭形状に一致することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２０】
前記反射層の形状は、半円、角錐、円錐、又は他の代替輪郭形状からなる輪郭形状群から選択される輪郭形状に一致することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２１】
前記透明パターン化発光スタック層の形状は、連続的に分布する幾何学的輪郭形状に一致することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２２】
前記透明パターン化発光スタック層の形状は、非連続的に分布する幾何学的輪郭形状に一致することを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２３】
前記基板は、GaP、SiC、GaN、ZnSe、ガラス及びサファイヤ又は他の代替材料からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２４】
前記反射層は、Sn、Al、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Pb、Pd、Ge、Cu、AuBe、AuGe、Ni、PbSn、AuZn及びインジウムスズ酸化物又は他の代替材料からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２５】
前記基板は直接ウエハ接合により前記小型反射器に接合されることを特徴とする請求項1に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２６】
基板、
該基板上に形成された第1の半導体スタック層、
該第1の半導体スタック層上に形成された発光層、及び
該発光層上に形成された小型反射器であって、半導体透明パターン化スタック層と、前記第2の半導体透明パターン化スタック層上に形成された反射層とを有する小型反射器、
を有する小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２７】
さらに前記第1の半導体スタック層と前記基板の間に透明接着層を有することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２８】
前記接着層は、接着剤、半導体材料、透明酸化物及び透明金属からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項27に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項２９】
さらに前記透明接着層と前記基板の間に第1の反射層を有することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３０】
さらに前記透明接着層と前記第1の半導体スタック層の間に第2の反射層を有することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３１】
さらに前記第2の反応層と前記第1の半導体スタック層の間に透明導電性層を有することを特徴とする請求項30に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３２】
前記透明パターン化スタック層の形状は、半円、角錐、円錐又は他の代替輪郭形状からなる輪郭形状群から選択される輪郭形状に一致することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３３】
前記反射層の形状は、半円、角錐、円錐又は他の代替輪郭形状からなる輪郭形状群から選択される輪郭形状に一致することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３４】
前記透明パターン化スタック層の形状は、連続的に分布する幾何学的輪郭形状に一致することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３５】
前記透明パターン化スタック層の形状は、非連続的に分布する幾何学的輪郭形状に一致することを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３６】
前記反射層は、Sn、Al、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Pb、Pd、Ge、Cu、AuBe、AuGe、Ni、PbSn、AuZn及びインジウムスズ酸化物からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３７】
前記基板は直接ウエハ接合で前記小型反射器に接合されることを特徴とする請求項26に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項３８】
基板、
該基板上に形成された第1の半導体スタック層、
該第1の半導体スタック層上に形成された発光層、
該発光層上に形成された第2の半導体スタック層、及び
該第2の半導体スタック層上に形成された小型反射器であって、透明パターン化層と、該透明パターン化層上に形成された反射層とを有する小型反射器、
を有する小型反射器を備えるフリップチップ発光装置
【請求項３９】
さらに前記第1の半導体スタック層と前記基板の間に透明接着層を有することを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４０】
さらに前記透明接着層と前記基板の間に第1の反射層を有することを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４１】
さらに前記透明接着層と前記第1の半導体スタック層の間に第2の反射層を有することを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４２】
さらに前記第2の反射層と前記第1の半導体スタック層の間に透明導電性層を有することを特徴とする請求項41に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４３】
前記透明パターン化層の形状は、半円、角錐、円錐からなる輪郭形状群から選択される輪郭形状に一致することを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４４】
前記反射層の形状は、半円、角錐、円錐からなる輪郭形状群から選択される輪郭形状に一致することを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４５】
前記透明パターン化層の形状は、非連続的に分布する幾何学的輪郭形状に一致することを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４６】
前記反射層は、Sn、Al、Au、Pt、Zn、Ag、Ti、Pb、Pd、Ge、Cu、AuBe、AuGe、Ni、PbSn、AuZn及びインジウムスズ酸化物からなる材料群から選択される材料で構成されることを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【請求項４７】
前記基板は直接ウエハ接合で前記小型反射器に接合されることを特徴とする請求項38に記載の小型反射器を備えるフリップチップ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置の提供に関する。より具体的には小型反射器を備えるフリップチップ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードの用途は広範に渡っており、光学式表示装置、交通信号、データ記憶装置、通信装置、照明装置、及び医療機器に及ぶ。このような状況の下、発光ダイオードの輝度の向上、及び発光ダイオードのコストを抑制するための製作工程の単純化が必要となっている。
【０００３】
図1を見ると、ここにはＴＷ特許第441859号に示されているフリップチップ発光装置、及びその装置の製作方法の概略図が示されている。フリップチップ発光装置の第1の電極及び第2の電極は、発光層に反射光を生じさせる。しかしながら従来技術の方法では、臨界角θc以下の角度で放射された光のみが完全に放射され他の光は反射及び吸収されるため、視角が制限され、発光の内部吸収という非効率要因があることは容易に認識できる。換言すると、完全な発光を行うためにはフリップチップ発光装置の光の角度は、2θcの円錐内になければならない。2θcよりも大きな角度で放射される光は、反射及び吸収される。フリップチップ発光装置内で生じた光が高屈折率材料から低屈折率材料まで進行するとき、前記屈折率の影響により発光の角度は限定される。従って視角及び強度の両方の観点から、光放射の効率をいかに向上させるかが重要な課題となる。
【特許文献１】台湾特許第441859号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のことから本発明の主要課題は、小型反射器を備えるフリップチップ発光装置を提供することである。小型反射器にはパターン化された透明な透明パターン化発光スタック層が含まれる。パターン化された透明な透明パターン化発光スタック層は、例えば半円、角錐、円錐等の各種形状で構成されても良く、連続であっても非連続であっても良い。パターン化された透明な透明パターン化発光スタック層は、フリップチップ発光装置の発光スタック層のエッチング、蒸着、又は接合によって形成される。次に反射層が蒸着によって、パターン化された透明な透明パターン化発光スタック層上に形成され、反射層は、小型反射器を構成する特殊な形状となる。小型反射器は発光領域から放射される入射光のうち、垂直な光を反射し、法線方向の入射光は臨界角による影響を受けなくなるため、光抽出効率が改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に説明すると、本発明は小型反射器を備えるフリップチップ発光装置を示す。小型反射器を備えるフリップチップ発光装置は、基板と、基板上に形成され第1の表面及び第2の表面を有する半導体スタック層と、第1の表面上に形成された発光層と、発光層上に形成された半導体と、パターン化された透明な透明パターン化層を有する第2の半導体上に形成された小型反射器と、反射層上に形成された第1の電極と、第2の表面に形成された第2の電極と、を有する。
【０００６】
基板は、GaP、ガラス、SiC、GaN、ZnSe及びサファイヤ又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。反射層は、In、Sn、Al、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、Ni、Cr、PbSn、AuZn及びインジウムスズ酸化物又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。透明パターン化層の形状は、半円、角錐、円錐、又は他の代替輪郭形状からなる輪郭形状群から選択される少なくとも1の輪郭形状と一致する。第1の半導体スタック層は、AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及びAlInGaN又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。発光層は、AlGaInP、GaN、InGaN及びAlInGaN又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。第2の半導体スタック層は、AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及びAlInGaN又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。
【０００７】
本発明のこれらの及び他の態様は、各図表に示された以下の好適実施例の詳細な説明を読むことで、当業者には明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図2を参照すると、ここには小型反射器を備えるフリップチップ発光装置1の概略図が示されている。発光装置1は透明基板10と、透明基板10上に形成され第1の表面及び第2の表面を有する第1の接触層11と、前記第1の表面に形成された第1のクラッド層12と、第1のクラッド層上に形成された発光層13と、発光層13上に形成された第2のクラッド層14と、第2の接触層15を有し第2のクラッド層14上に形成された小型反射器と、第2の接触層15上に形成された反射層16と、第2の表面に形成された第1の電極17と、反射層16上に形成された第2の電極18と、を有する。第2の接触層15はパターン化された透明な透明パターン化形状を有し、この形状は連続的又は非連続的である。
【０００９】
図3を参照すると、ここには小型反射器を備える発光装置2の概略図が示されている。発光装置2は透明基板20と、透明基板20上に形成され第1の表面及び第2の表面を有する第1の接触層21と、第1の表面に形成されたパターン化された透明な透明パターン化発光スタック層を有する小型反射器と、透明パターン化発光スタック層上に形成された絶縁層29と、絶縁層29を覆うようにパターン化された透明な透明パターン化発光スタック層上に形成された反射層26と、反射層26とパターン化された透明な透明パターン化発光スタック層の間のオーム接触部、第1の表面に形成されたパターン化された透明な透明パターン化発光スタック層の第1のクラッド層22と、第1のクラッド層22上に形成された発光層23と、発光層23上に形成された第2のクラッド層24と、第2の表面に形成された第1の電極27と、反射層26上部に形成された第2の電極28と、を有する。透明パターン化発光スタック層は、透明で全体に広がる幾何形状を有し、この形状は連続的又は非連続的である。
【００１０】
図4を参照すると、ここには小型反射器を備える発光装置3の概略図が示されている。発光装置3には、直接加圧接合法で、又は透明接着層による接合法で、チップが透明基板に取り付けられる。発光装置3は透明接合基板30と、透明接合基板30上に形成された接合界面300と、接合界面300上に形成され第1の表面及び第2の表面を有する透明導電性層32と、第1の表面上に形成された第1の接触層33と、第1の接触層33上に形成された第1のクラッド層34と、第1のクラッド層34上に形成された発光層35と、発光層35上に形成された第2のクラッド層36と、第2のクラッド層36上に形成され第2の接触層37を有する小型反射器と、第2の接触層37上に形成された反射層38と、第2の表面上に形成された第1の電極39と、反射層38上に形成された第2の電極40と、を有する。接合界面300は、接着剤、半導体材料、透明酸化物又は透明金属層で形成され、基板30を第1の接触層33に接合させることができる。
【００１１】
上述の3の実施例では、透明導電性層を第2の電極と反射層の間に置くことができる。透明パターン化形状は、半円、角錐、円錐又は他の代替輪郭形状からなる輪郭形状群から選択される少なくとも1の輪郭形状に一致する。透明基板は、GaP、ガラス、SiC、GaN、ZnSe及びサファイヤ又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。反射層は、In、Sn、Al、Au、Pt、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Cu、AuBe、AuGe、Ni、Cr、PbSn、AuZn及びインジウムスズ酸化物又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。透明導電性層は、インジウムスズ酸化物、カドミウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、亜鉛酸化物、亜鉛スズ酸化物、Be／Au、Ge／Au及びNi／Au又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。第1のクラッド層は、AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN及びZnSe又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。発光層は、AlGaInP、GaN、InGaN、AlInGaN及びZnSe又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。第2のクラッド層は、AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN及びZnSe又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。第2の接触層は、GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN、AlGaN及びZnSe又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。第1の接触層は、GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN、AlGaN及びZnSe又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。絶縁層は、SiNx及びSiO2又は他の代替材料からなる材料群から選択される少なくとも1の材料で構成される。
【００１２】
本発明の特徴を維持したままで装置に関する多くの変更及び置換が可能であることが、当業者には容易に理解されよう。従って上記の説明は、添付の特許請求の範囲の内容及び限定によってのみ制限されるものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】フリップチップ発光装置の従来技術の概略図である。
【図２】小型反射器を備える本発明のフリップチップ発光装置の概略図である。
【図３】小型反射器を備える本発明のフリップチップ発光装置の概略図である。
【図４】小型反射器を備える本発明のフリップチップ発光装置の概略図である。
【符号の説明】
【００１４】
１      フリップチップ発光装置
１０    透明基板
１１    第１の接触層
１２    第１のクラッド層
１３    発光層
１４    第２のクラッド層
１５    第２の接触層
１６    反射層
１７    第１の電極
１８    第２の電極
２      発光装置
２０    透明基板
２１    第１の接触層
２２    第１のクラッド層
２３    発光層
２４    第２のクラッド層
２６    反射層
２７    第１の電極
２８    第２の電極
２９    絶縁層
３      発光装置
３０    透明接合基板
３００  接合界面
３２    透明導電性層
３３    第１の接触層
３４    第１のクラッド層
３５    発光層
３６    第２のクラッド層
３７    第２の接触層
３８反射層
３９    第１の電極
４０    第２の電極
【図１】
2005252253.tif 000003
【図２】
2005252253.tif 000004
【図３】
2005252253.tif 000005
【図４】
2005252253.tif 000006