(57)【要約】【課題】  発光装置の発光輝度と使用寿命を増すこと。【解決手段】  ＬＥＤ基板表面に順に第１材料層及び第２材料層を設け、第１材料層と第２材料層の間に自然にｐｎ接合を形成させ、また、第２材料層と一部の第１材料層を貫通する第１延伸凹溝を設け、並びに第１延伸凹溝内に第１延伸電極を設け、第１延伸電極を第２材料層の一部上表面の第１電極と電気的に接続させ、第１電極を第２材料層のその他の部分の上表面に設けた第２電極とほぼ同じ水平位置に設け、後続の工程の進行に便利とし、また周知の発光装置と異なり一部の第２材料層体積を除去しなくとも第１電極を形成できるようにし、これによりｐｎ接合の発光作用領域を増して発光輝度と使用寿命を増すように形成した。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ基板と、エピタキシャル層と、少なくとも一つの第１延伸凹溝と、第１電極と、第２電極とを具え、
該エピタキシャル層は第１材料層と第２材料層を具え、該第１材料層はＬＥＤ基板の上表面に形成され、第２材料層は第１材料層の上表面に形成され、第１材料層と第２材料層の間に発光領域が形成され、
該第１延伸凹溝は、第２材料層を貫通し、並びに第１材料層の一部体積に延伸され、該第１延伸凹溝内に凹溝隔離層及び第１延伸電極が設けられ、該第１延伸電極は凹溝隔離層により第２材料層と電気的に隔離され、
該第１電極は、表面隔離層により隔離されて第２材料層の一部上表面に形成され、且つ第１延伸電極と電気的に接続され、
該第２電極は第２材料層野その他の部分の上表面に固定されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の発光装置において、第１電極が第２電極とほぼ水平の位置に設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３】
請求項１記載の発光装置において、第１延伸電極が第１電極の垂直延伸位置に設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項４】
請求項１記載の発光装置において、第２電極と第２材料層の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項５】
請求項１記載の発光装置において、表面隔離層と第２材料層の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項６】
請求項１記載の発光装置において、基板を更に具え、該基板の上表面に第１導電層と第２導電層が設けられ、該第１導電層が第１バンプにより第１電極と電気的接続を形成し、第２導電層が第２バンプにより第２電極と電気的接続を形成することを特徴とする、発光装置。
【請求項７】
請求項６記載の発光装置において、発光装置がフリップチップ発光ダイオードとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項８】
請求項６記載の発光装置において、基板がセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項９】
請求項１記載の発光装置において、発光装置が平面型発光ダイオードとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１０】
請求項１記載の発光装置において、ＬＥＤ基板が、ＧａＰ、ガラス、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、ＧａＡｓＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ或いは石英基板及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の発光装置において、エピタキシャル層が三元素、四元素及びその組合せのいずれかの材料で形成されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１２】
請求項１記載の発光装置において、基板内に発光装置を置くことができる設置凹溝が凹設され、第１電極が第１導電リード線で基板に設けられた第１導電回路に電気的に接続され、第２電極が第２導電リード線で基板に別に設けられた第２導電回路に電気的に接続されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝内に発光装置周辺を囲むように透光層が設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の発光装置において、透光層内に蛍光物質、りん光物質及びその組合せのいずれかで形成された色変換層が設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝内に発光装置周辺を囲むように放熱層が設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１６】
請求項１２記載の発光装置において、基板がセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１７】
請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝が錐形、円形及び環形のいずれかの態様とされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１８】
請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝の内表面に反射層が設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項１９】
請求項１記載の発光装置において、第１延伸凹溝が第１電極の周辺位置を囲むように設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の発光装置において、第１延伸凹溝内に少なくとも一つの延伸電極が設けられ、各延伸電極がその上表面に設けられた表面電極により第１電極と電気的に接続されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の発光装置において、第１延伸電極が点状、長條状、環状、円形、矩形、直線、半環形及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２２】
請求項１記載の発光装置において、第１電極と第２電極が全体の第２材料層の上表面の垂直延伸位置を被覆し、且つそれぞれ導電及び反射機能を具備する材料で形成されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２３】
請求項１記載の発光装置において、第１延伸凹溝が第２材料層の周辺を囲むように形成され、且つ第１材料層の一部体積に凹設され、第１延伸凹溝内に凹溝隔離層と第１延伸電極が順に設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の発光装置において、第１延伸電極が環側電極とされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２５】
請求項２３記載の発光装置において、表面隔離層に第２延伸凹溝が凹設されて、第２材料層の一部上表面が露出させられ、第２電極が第２延伸凹溝内及び第２材料層のその他の部分の上表面に固定されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２６】
ＬＥＤ基板と、エピタキシャル層と、第２電極と、第１電極と、少なくとも一つの延伸凹溝と、少なくとも一つの隔離凹溝とを具え、
該エピタキシャル層は第１材料層と第２材料層を具え、該第１材料層はＬＥＤ基板の上表面に形成され、第２材料層は第１材料層の上表面に形成され、第１材料層と第２材料層の間に発光領域が形成され、
該第２電極は第２材料層の一部上表面に固定され、
該第１電極は第２材料層のその他の部分の上表面に固定され、
該少なくとも一つの延伸凹溝は、第１電極に設けられ、各延伸凹溝が第２材料層を貫通して第１材料層の一部体積に延伸され、且つ延伸凹溝内に第１電極と電気的に接続された少なくとも一つの延伸電極が設けられ、
該少なくとも一つの隔離凹溝は、第１電極と第２電極の間に設けられ、並びに第２材料層を貫通し第１材料層の一部体積に延伸されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の発光装置において、第１電極が第２電極とほぼ水平の位置に設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２８】
請求項２６記載の発光装置において、第１材料層と第１電極の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項２９】
請求項２６記載の発光装置において、基板を更に具え、該基板の上表面に第１導電層と第２導電層が設けられ、該第１導電層が第１バンプにより第１電極と電気的接続を形成し、第２導電層が第２バンプにより第２電極と電気的接続を形成することを特徴とする、発光装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の発光装置において、基板がセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３１】
請求項２９記載の発光装置において、発光装置がフリップチップ発光ダイオードとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３２】
請求項２６記載の発光装置において、基板を更に具え、該基板内に発光装置を置くことができる設置凹溝が凹設され、第１電極が第１導電リード線で基板に設けられた第１導電回路に電気的に接続され、第２電極が第２導電リード線で基板に別に設けられた第２導電回路に電気的に接続されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３３】
請求項２６記載の発光装置において、延伸凹溝が点状、長條状、環状、円形、矩形、直線、半環形及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３４】
請求項２６記載の発光装置において、隔離凹溝内に隔離層が設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３５】
請求項２６記載の発光装置において、第１電極と第２電極が全体の第２材料層の上表面を被覆し、且つそれぞれ導電及び反射機能を具えた材料で形成されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３６】
請求項２６記載の発光装置において、第１材料層と第２電極の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３７】
請求項２６記載の発光装置において、ＬＥＤ基板が、ＧａＰ、ガラス、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、ＧａＡｓＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ或いは石英基板及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３８】
請求項３７記載の発光装置において、エピタキシャル層が三元素、四元素及びその組合せのいずれかの材料で形成されたことを特徴とする、発光装置。
【請求項３９】
請求項２６記載の発光装置において、延伸凹溝が第２材料層の周辺位置を囲むように設けられ、且つ第１材料層の一部体積に延伸され、延伸凹溝内に延伸電極が設けられたことを特徴とする、発光装置。
【請求項４０】
請求項３９記載の発光装置において、延伸電極が環側電極とされたことを特徴とする、発光装置。
【請求項４１】
請求項３９記載の発光装置において、第２材料層の表面に表面隔離層が設けられ、該表面隔離層に第２延伸凹溝が設けられて第２材料層の一部上表面が露出させられ、第２電極が第２延伸凹溝内及び第２材料層のその他の部分の上表面に設けられたことを特徴とする、発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の発光装置に係り、特に、発光作用領域を増して発光輝度と使用寿命を増した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は寿命が長く、体積が小さく、消耗電力が少なく、反応速度が速く、輻射がなく、単色性発光の特性と長所を具備し、このため指示ランプ、広告看板、交通信号、自動車用ランプ、ディスプレイパネル、通信器具、消費性電子製品等、各種製品に広く用いられている。
【０００３】
周知の発光装置、例えば平面型発光ダイオードは、図１及び２に示されるようであり、発光装置１０は、ＬＥＤ基板１１の上に順に形成された第１材料層１３１と第２材料層１３５からなるエピタキシャル層１３が設けられ、且つ第１材料層１３１と第２材料層１３５の間に自然に発光効果を具備するｐｎ接合１３３が形成されている。作業電源が順調にｐｎ接合１３３を通過できるよう、一部の第２材料層（図中の除去される第２材料層１３６部分）及び一部のｐｎ接合（図中の除去されるｐｎ接合１３７部分）は除去されねばならず、その部分の断面積長さは少なくともＨ１とされ（残った有効作用領域長さはＨ２とされる）、一部の第１材料層１３１の上表面が露出させられ、第１電極１７がこの露出した第１材料層１３１の表面に固定される。また、作業電流を均一に分布させるため、残った第２材料層１３５の表面に透明コンタクト層（ＴＣＬ）１９が設けられ、さらに透明コンタクト層１９の上表面に第２電極１５が設けられ、第１電極１７と第２電極１５の間にｐｎ接合１３３を通過できる導電回路が形成され、これにより照明投射光源Ｌ１を発生する。
【０００４】
周知の平面型発光装置１０は、ｐｎ接合１３３により正面投射光源Ｌ１を発生するが、それは以下のような欠点を有している。
１．ｐｎ接合１３３の発生する正面投射光源Ｌ１の一部が第２電極１５に阻止され且つ吸収され、このため発光装置１０の出力光束量と輝度が減った。
２．第１電極１７の設置には一部のｐｎ接合（図中の除去されるｐｎ接合１３７部分）を除去しなければならず、このため一部の発光作用領域Ｈ１を損失することになり、このため発光輝度が下がった。
３．第１電極１７の設置のために一部の第２材料層１３５を除去しなければならず、このため第１電極１７と第２電極１５が同一水平線上に位置しなくなり、このため後続の工程上の困難が増した。
４．一部のｐｎ接合（図中の除去されるｐｎ接合１３７部分）が除去されるため、発光作用領域が押圧され、作業温度がある領域範囲内に集中しやすくなり、このため装置の使用寿命が短くなり、且つ高効率発光装置に不適用となった。
【０００５】
このため、業界ではもう一種の周知の発光装置を開発した。それは図２に示されるように、フリップチップＬＥＤとされ、フリップチップＬＥＤ２０は、それ以前の平面型発光装置１０を倒置し、第１電極１７と第２段極１５０をさらにそれぞれ第１バンプ（例えばソルダバンプ）２７９及び第２バンプ２５９で基板２９に設けた第１導電回路２９７及び第２導電回路２９５に電気的に接続させている。これにより、第１導電回路２９７、第１バンプ２７９、第１電極１７及び第２電極１５０、第２バンプ２５９、第２導電回路２９５が導電回路を形成し、並びにｐｎ接合１３３に作業電流を提供し、ｐｎ接合１３３の発生する背面投射光源Ｌ２がＬＥＤ基板１１を透過する方向に投射され、完全に第２電極１５０に阻止及び吸収されず、これにより出力光束量及び輝度を増している。
【０００６】
また、第２電極１５０が反射効果を具えた導電材料で形成されるか、エピタキシャル層１３と第２電極１５０の間に反射層１５５が設けられ、これによりｐｎ接合１３３の発生する正面投射光Ｌ１が反射されて正確な発射位置に案内され、反射光Ｌ４とされる。
【０００７】
しかし、周知のフリップチップＬＥＤは良好な発光効率を具備するものの、以下のような構造の欠点を有している。
１．第１電極１７の設置には一部のｐｎ接合（図中の除去されるｐｎ接合１３７部分）を除去しなければならないため、一部の発光作用領域と発光輝度を損失することになった。
２．第１電極１７の設置には一部の第２材料層（図中の除去される第２材料層１３６部分）を除去しなければならないため、第１電極１７と第２電極１５０が同一水平位置とならず、後続工程上の困難が増した。
３．一部のｐｎ接合（図中の除去されるｐｎ接合１３７部分）が除去されるため、その発光作用領域が圧迫され、作業の高温がある領域範囲内に集中しやすくなり、発光装置の寿命を短縮し、且つ高パワー発光装置に不適用となった。
４．第１電極１７と第２電極１５が同一水平位置にないため、第１バンプ２７９と第２バンプ２５９の体積の大きさは異なり、製造上の困難度を形成する。
５．フリップチップ発光装置はバンプ植え込み機及びバンプアライメント技術を必要とし、技術レベルが高く、且つ大幅に製造コストが高くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このため作業電流密度を均一に分布させられ、発光導出効率及び発光輝度を高めることができ、且つ第１電極と第２電極を同一水平高度に位置させられて後続の製作に有利である新規な発光装置の構造が求められている。
【０００９】
本発明の主要な目的は、発光作用領域を増すことができ、上述の従来の発光装置の技術の困難点を解決できる構造の発光装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の次の目的は、第２材料層とｐｎ接合の除去面積を大幅に減らせ、発光作用領域と発光導出効率を大幅に増すことができる構造の発光装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第３の目的は、第１電極と第２電極が同一水平位置に位置し、後続工程の進行に有利である構造の発光装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の第４の目的は、大面積の発光作用領域により、発光装置の使用寿命を延長し、高パワー発光装置に適用できる構造の発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、ＬＥＤ基板と、エピタキシャル層と、少なくとも一つの第１延伸凹溝と、第１電極と、第２電極とを具え、
該エピタキシャル層は第１材料層と第２材料層を具え、該第１材料層はＬＥＤ基板の上表面に形成され、第２材料層は第１材料層の上表面に形成され、第１材料層と第２材料層の間に発光領域が形成され、
該第１延伸凹溝は、第２材料層を貫通し、並びに第１材料層の一部体積に延伸され、該第１延伸凹溝内に凹溝隔離層及び第１延伸電極が設けられ、該第１延伸電極は凹溝隔離層により第２材料層と電気的に隔離され、
該第１電極は、表面隔離層により隔離されて第２材料層の一部上表面に形成され、且つ第１延伸電極と電気的に接続され、
該第２電極は第２材料層野その他の部分の上表面に固定されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の発光装置において、第１電極が第２電極とほぼ水平の位置に設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の発光装置において、第１延伸電極が第１電極の垂直延伸位置に設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の発光装置において、第２電極と第２材料層の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の発光装置において、表面隔離層と第２材料層の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の発光装置において、基板を更に具え、該基板の上表面に第１導電層と第２導電層が設けられ、該第１導電層が第１バンプにより第１電極と電気的接続を形成し、第２導電層が第２バンプにより第２電極と電気的接続を形成することを特徴とする、発光装置としている。
請求項７の発明は、請求項６記載の発光装置において、発光装置がフリップチップ発光ダイオードとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項８の発明は、請求項６記載の発光装置において、基板がセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の発光装置において、発光装置が平面型発光ダイオードとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の発光装置において、ＬＥＤ基板が、ＧａＰ、ガラス、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、ＧａＡｓＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ或いは石英基板及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１１の発明は、請求項１０記載の発光装置において、エピタキシャル層が三元素、四元素及びその組合せのいずれかの材料で形成されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の発光装置において、基板内に発光装置を置くことができる設置凹溝が凹設され、第１電極が第１導電リード線で基板に設けられた第１導電回路に電気的に接続され、第２電極が第２導電リード線で基板に別に設けられた第２導電回路に電気的に接続されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１３の発明は、請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝内に発光装置周辺を囲むように透光層が設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の発光装置において、透光層内に蛍光物質、りん光物質及びその組合せのいずれかで形成された色変換層が設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１５の発明は、請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝内に発光装置周辺を囲むように放熱層が設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１６の発明は、請求項１２記載の発光装置において、基板がセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１７の発明は、請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝が錐形、円形及び環形のいずれかの態様とされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１８の発明は、請求項１２記載の発光装置において、設置凹溝の内表面に反射層が設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項１９の発明は、請求項１記載の発光装置において、第１延伸凹溝が第１電極の周辺位置を囲むように設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２０の発明は、請求項１９記載の発光装置において、第１延伸凹溝内に少なくとも一つの延伸電極が設けられ、各延伸電極がその上表面に設けられた表面電極により第１電極と電気的に接続されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２１の発明は、請求項２０記載の発光装置において、第１延伸電極が点状、長條状、環状、円形、矩形、直線、半環形及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２２の発明は、請求項１記載の発光装置において、第１電極と第２電極が全体の第２材料層の上表面の垂直延伸位置を被覆し、且つそれぞれ導電及び反射機能を具備する材料で形成されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２３の発明は、請求項１記載の発光装置において、第１延伸凹溝が第２材料層の周辺を囲むように形成され、且つ第１材料層の一部体積に凹設され、第１延伸凹溝内に凹溝隔離層と第１延伸電極が順に設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２４の発明は、請求項２３記載の発光装置において、第１延伸電極が環側電極とされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２５の発明は、請求項２３記載の発光装置において、表面隔離層に第２延伸凹溝が凹設されて、第２材料層の一部上表面が露出させられ、第２電極が第２延伸凹溝内及び第２材料層のその他の部分の上表面に固定されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２６の発明は、ＬＥＤ基板と、エピタキシャル層と、第２電極と、第１電極と、少なくとも一つの延伸凹溝と、少なくとも一つの隔離凹溝とを具え、
該エピタキシャル層は第１材料層と第２材料層を具え、該第１材料層はＬＥＤ基板の上表面に形成され、第２材料層は第１材料層の上表面に形成され、第１材料層と第２材料層の間に発光領域が形成され、
該第２電極は第２材料層の一部上表面に固定され、
該第１電極は第２材料層のその他の部分の上表面に固定され、
該少なくとも一つの延伸凹溝は、第１電極に設けられ、各延伸凹溝が第２材料層を貫通して第１材料層の一部体積に延伸され、且つ延伸凹溝内に第１電極と電気的に接続された少なくとも一つの延伸電極が設けられ、
該少なくとも一つの隔離凹溝は、第１電極と第２電極の間に設けられ、並びに第２材料層を貫通し第１材料層の一部体積に延伸されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２７の発明は、請求項２６記載の発光装置において、第１電極が第２電極とほぼ水平の位置に設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２８の発明は、請求項２６記載の発光装置において、第１材料層と第１電極の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項２９の発明は、請求項２６記載の発光装置において、基板を更に具え、該基板の上表面に第１導電層と第２導電層が設けられ、該第１導電層が第１バンプにより第１電極と電気的接続を形成し、第２導電層が第２バンプにより第２電極と電気的接続を形成することを特徴とする、発光装置としている。
請求項３０の発明は、請求項２９記載の発光装置において、基板がセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３１の発明は、請求項２９記載の発光装置において、発光装置がフリップチップ発光ダイオードとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３２の発明は、請求項２６記載の発光装置において、基板を更に具え、該基板内に発光装置を置くことができる設置凹溝が凹設され、第１電極が第１導電リード線で基板に設けられた第１導電回路に電気的に接続され、第２電極が第２導電リード線で基板に別に設けられた第２導電回路に電気的に接続されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３３の発明は、請求項２６記載の発光装置において、延伸凹溝が点状、長條状、環状、円形、矩形、直線、半環形及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３４の発明は、請求項２６記載の発光装置において、隔離凹溝内に隔離層が設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３５の発明は、請求項２６記載の発光装置において、第１電極と第２電極が全体の第２材料層の上表面を被覆し、且つそれぞれ導電及び反射機能を具えた材料で形成されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３６の発明は、請求項２６記載の発光装置において、第１材料層と第２電極の間に透明コンタクト層、オームコンタクト層、反射層及びその組合せのいずれかが設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３７の発明は、請求項２６記載の発光装置において、ＬＥＤ基板が、ＧａＰ、ガラス、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、ＧａＡｓＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ或いは石英基板及びその組合せのいずれかとされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３８の発明は、請求項３７記載の発光装置において、エピタキシャル層が三元素、四元素及びその組合せのいずれかの材料で形成されたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項３９の発明は、請求項２６記載の発光装置において、延伸凹溝が第２材料層の周辺位置を囲むように設けられ、且つ第１材料層の一部体積に延伸され、延伸凹溝内に延伸電極が設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項４０の発明は、請求項３９記載の発光装置において、延伸電極が環側電極とされたことを特徴とする、発光装置としている。
請求項４１の発明は、請求項３９記載の発光装置において、第２材料層の表面に表面隔離層が設けられ、該表面隔離層に第２延伸凹溝が設けられて第２材料層の一部上表面が露出させられ、第２電極が第２延伸凹溝内及び第２材料層のその他の部分の上表面に設けられたことを特徴とする、発光装置としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は一種の発光装置、特に、発光作用領域を増し発光輝度を高めることができ使用寿命を延長できる発光装置である。ゆえに本発明は新規性、進歩性及び産業上の利用価値を具えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明はその好ましい実施例において、ＬＥＤ基板と、エピタキシャル層と、少なくとも一つの第１延伸凹溝と、第１電極と、第２電極とを具えている。該エピタキシャル層は第１材料層と第２材料層を具え、該第１材料層はＬＥＤ基板の上表面に形成され、第２材料層は第１材料層の上表面に形成され、第１材料層と第２材料層の間にｐｎ接合を形成するものとされる。該第１延伸凹溝は、第２材料層を貫通し、並びに第１材料層の一部体積に延伸され、該第１延伸凹溝内に凹溝隔離層及び第１延伸電極が設けられ、該第１延伸電極は凹溝隔離層により第２材料層と電気的に隔離され、該第１電極は、表面隔離層により隔離されて第２材料層の一部上表面に形成され、且つ第１延伸電極と電気的に接続され、該第２電極は第２材料層野その他の部分の上表面に固定されている。
【実施例１】
【００１６】
図６及び図７は本発明の発光装置の実施例１の構造断面図及び平面図である。本発明の発光装置３０は、ＬＥＤ基板３１の上に、第１材料層３３１と第２材料層３３５が組み合わされてなるエピタキシャル層３３が設けられ、第１材料層３３１はＬＥＤ基板３１の上表面に形成され、該第１材料層３３１の上に第２材料層３３５が形成され、且つ第１材料層３３１と第２材料層３３５の間にｐｎ接合或いは発光領域３３３が形成され、これにより平面型発光ダイオードが形成されている。第２材料層３３５の上面には少なくとも第２材料層３３５を貫通し一部の第１材料層３３１に凹設された第１延伸凹溝３７１が設けられ、ならびに該第１延伸凹溝３７１の内表面及び第１電極３７の所定位置に絶縁特性を具えた凹溝隔離層３７７と表面隔離層３７９が設けられ、凹溝隔離層３７７内にさらに導電特性を具備する第１延伸電極３７５が設けられている。該第１延伸電極３７５は表面隔離層３７９の上表面の第１電極３７と電気的に接続され、第１電極３７の一部体積は表面隔離層３７９の垂直延伸位置に位置する。また、作業電流を均一に分布させるため、残った第２材料層３３５の表面にオームコンタクト層或いは透明コンタクト層（ＴＣＬ）３９が設けられ、さらに透明コンタクト層（ＴＣＬ）３９の上表面に第２電極３５が設けられている。
【００１７】
本発明は第１延伸凹溝３７１及び第１延伸電極３７５を利用し、第１電極３７の導電回路を第１材料層３３１まで延伸し、ならびに周知の構造のように大面積の第２材料層（図中の除去される第２材料層１３６部分）及びｐｎ接合（図中の除去されるｐｎ接合１３７部分）を除去する必要がない。ゆえに、第１電極３７は第２材料層３３５の一部上表面の垂直延伸位置に設置されて、第２電極３５と近似或いは同じ水平位置に位置し、周知の第１電極（１７）と第２電極（１５）が高さの異なる位置に配置される状況とは全く異なり、このため、後続製作の進行に便利である。
【実施例２】
【００１８】
図６、７は本発明の発光装置の実施例２の構造断面図及び平面図である。本実施例では、実施例１の正面光を正確な出光位置に案内し、これにより、第１電極３７０、第２電極３５０は大面積方式で第２材料層３３５の上表面全体をほぼ被覆し、且つ導電と反射機能を有する材料で形成される。そのうち、第１電極３７０と第２材料層３３５の間には表面隔離層３７９が設けられ、且つ第１電極３７０は第１延伸電極３７５により第１材料層３３１と電気的接続関係を形成する。また、第１延伸電極３７５、第１延伸凹溝３７１及び凹溝隔離層３７７は直線或いは円形等の各種幾何図形態様を以て表面隔離層３７９の各位置に分布し、作業電流を均一に分布させて発光輝度を高め、使用寿命を延長し、高パワー発光装置に適用可能とする目的を達成する。
【００１９】
また、第１電極３７０と第２電極３５０は反射の機能を具え、これにより、ｐｎ接合の発生する正面光は第１電極３７０或いは第２電極３５０の反射により反射光Ｌ４となり、正確な出光方向に案内される。また、ｐｎ接合の作用領域を更に拡大できるように、第２材料層３３５の上表面にオームコンタクト層或いは透明コンタクト層（ＴＣＬ）３５５が設けられて、作用電流が第１電極３７０の垂直延伸位置のｐｎ接合を通り、且つ背面投射光Ｌ３を発生するのに用いられる。当然、オームコンタクト層或いは透明コンタクト層（ＴＣＬ）３５５は反射機能を具備する材料で形成可能であり、或いは、直接反射層とされても、同様に、ｐｎ接合の発生する正面光を反射して反射光Ｌ４となすことができる。
【実施例３】
【００２０】
図８、９は本発明の発光装置の実施例３の構造断面図及び平面図である。本実施例では、第２電極３５２で、第２材料層３３５の大部分の上表面を被覆し、残った部分に表面隔離層３７９を設け、且つ表面隔離層３７９の作用範囲内に第１延伸凹溝３７１、凹溝隔離層３７７及び第１延伸電極３７５を設け、これにより、ｐｎ接合の発生する正面光が直接第２電極３５２の反射作用により正確な出光方向に案内されて反射光Ｌ４を形成するようにしている。
【実施例４】
【００２１】
図１０は本発明の実施例４の構造断面図であり、この実施例では、上述の実施例の発光装置４０が倒置されて、第１電極３７０が第１バンプ４７９が基板４９上の第１導電回路４９７と電気的に接続され、また、第２電極３５０が第２バンプ４５９により該基板４９上の第２導電回路４９５と電気的に接続され、こうして、フリップチップ発光ダイオードが形成されている。
【００２２】
当然、第１バンプ４７９と第２バンプ４５９は導電特性を具えたソルダ材料、ソルダバンプ、金属材料を含むか或いは任意の導電材料で形成され、基板４９はセラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物とされうる。
【００２３】
本発明の発光装置５０は近似或いは同じ水平位置の第１電極３７０と第２電極３５０を具え、これによりその後続工程上必要な第１バンプ４７９と第２バンプ４５９が同じ体積とされ得て、製造に便利であり、また、第１バンプ４７９と第２バンプ４５９の両辺の作用力状況が同じであるため、発光装置５０の傾きの状況を発生せず、これにより発光装置の作業安定度を高めることができる。
【００２４】
発光装置５０の発光領域或いはｐｎ接合３３３はあまり多くの作用領域を除去されないため、周知のフリップチップ発光ダイオード構造と同様に背面投射光Ｌ２と反射光Ｌ４を発生できるほか、発光作用領域範囲の増加により、ある領域範囲内の作業電流の電流密度と作業温度を減らすことができ、これにより有効に発光装置の使用寿命を延長することができる。
【実施例５】
【００２５】
図１１、図１２は本発明の実施例５の構造断面図及び平面図である、この実施例では、発光装置６０の第２材料層３３５にあって第１電極５７設置位置に第２材料層３３５を貫通し一部の第１材料層３３１に凹設された隔離凹溝５７６が設けられ、該隔離凹溝５７６内に選択的に絶縁機能を増す隔離層５７７が設けられ、上述の実施例の凹溝隔離層３７７或いは表面隔離層３７９の代わりとされている。隔離凹溝５７６の一側に同様に第１延伸凹溝５７１と第１延伸電極５７５が設けられ、且つ第１延伸電極５７５が第２材料層３３５の一部表面上に形成された第１電極５７と電気的に接続されている。
【００２６】
この実施例では、作業電流を均一に分布させるため、第２材料層３３５の一部表面にオームコンタクト層或いは透明コンタクト層（ＴＣＬ）３９が設けられ、さらにオームコンタクト層或いは透明コンタクト層（ＴＣＬ）３９の一部表面に第２電極３５が固定されている。また、隔離凹溝５７６は第２材料層３３５の適当な位置に設けることができ、隔離凹溝５７６の側辺に沿って第１電極５７が設けられ、第１電極５７の一部に少なくとも第２材料層３３５を貫通し第１材料層３３１中に延伸された第２延伸電極５７８或いは第３延伸電極５７９が設けられ、これにより作業電流の分布が更に均一とされている。この実施例では、隔離凹溝５７６を第１電極３７と第２電極３５を隔離するために利用し、これにより第１電極３７と第２電極３５がいずれも第２材料層３３５の一部上表面に設置可能とされて同一水平高度を具備するものとされ、後続工程を行なうのに有利とされている。
【００２７】
当然、第２延伸電極５７８或いは第３延伸電極５７９は点状、長條状、環状、円形、矩形、直線、半環形或いはその組合せの形状とされ得て、図示される実施例では、第２延伸電極５７８は点状態様とされ、第３延伸電極５７９は全体の側辺を被覆する長條状態様とされている。
【実施例６】
【００２８】
図１３、図１４はそれぞれ本発明の実施例６の構造断面図及び平面図である。図示されるように、上述の実施例の第１電極５７０、第２電極３５０で大面積方式で第２材料層３３５の上表面を被覆する。そのうち、第１電極５７０は第１延伸電極５７５により第１材料層３３１と電気的接続関係を形成している。また、第１延伸電極５７５、第２延伸電極５７８及び第３延伸電極５７９が直線或いは円形等の各種幾何図形態様で第２材料層３３５の一側に分布し、且つ第１電極５７０と電気的に接続されている。
【００２９】
当然、第１電極５７０、第２電極３５０の反射効果、或いは第２材料層３３５と第２電極３５の０の間に設置された反射層、オームコンタクト層或いは透明コンタクト層（ＴＣＬ）３５５によっても、ｐｎ接合の発生する正面光を反射して反射光Ｌ４となして発光輝度を高めることができる。
【実施例７】
【００３０】
図１５、図１６はそれぞれ本発明の実施例７の構造断面図及び平面図である。図示されるように、この実施例では、本発明の精神を三元素（ＡｌＧａＡｓ）或いは四元素（ＡｌＧａＩｎＰ）発光装置に応用している。半導体基板８９、例えばＧａＡｓ基板の上にエピタキシャル層８３を形成させる。そのうち、エピタキシャル層８３は三元素或いは四元素化合物で形成しうる。また、第２材料層８３５の上表面に透明基板８１、例えばＧａＰ、ガラス、サファイヤ、炭化けい素（ＳｉＣ）、ＧａＡｓＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳＳｅ或いは石英基板を設け、ならびに不透光で投射光源を吸収する半導体基板８９、例えばＧａＡｓ基板を除去する。
【００３１】
続いて、第１材料層８３１の表面に、第１材料層８３１を貫通し一部の第２材料層８３５に凹設された隔離凹溝５７６と第１隔離凹溝５７１を形成し、隔離凹溝５７６内に選択的に隔離層５７７を設置するが、第１隔離凹溝５７１内には必ず第１延伸電極５７５を形成して、第１材料層８３１の一部表面の第１電極５７０と電気的に接続させる。第２電極３５０は隔離層５７７で隔離された第１材料層８３１のその他の部分の表面に設置し、並びに第１電極５７０と導電通路を形成させる。
【実施例８】
【００３２】
図１７、図１８はそれぞれ本発明の実施例８の構造断面図及び平面図である。図示されるように、この実施例では、発光装置９０の周辺を囲むように第２材料層３３５を貫通し一部の第１材料層３３１に凹設された第３延伸凹溝（或いは第１延伸凹溝と称する）６７１が設けられ、且つ第２材料層３３５の上表面に先ず導電或いは反射効果を有する透明コンタクト層、オームコンタクト層或いは反射層７７が設けられ、さらに反射層７７及び第２材料層３３５の周辺に隔離層６７７が設けられ、隔離層６７７の適当な位置に第２延伸凹溝６５１が設けられて、第２電極６５が直接或いは反射層７７を介して第２材料層３３５に電気的に接続されている。第２材料層３３５を囲む周辺にあって隔離層６７７で隔離されるように第１環側電極６７４が設けられ、該第１環側電極６７４は電気的に第１電極６７に接続され、これにより作業電流の均一な分布を達成し、発光作用領域を増し、及び、第１電極６７と第２電極６５を同一水平位置とする目的を達成する。
【実施例９】
【００３３】
図１９は本発明の実施例９の構造断面図である。図示されるように、この実施例では、図６に示される発光装置４０を基板９１の上に凹設した設置凹溝９１７内に置き、透光層９４或いは放熱層９９を利用してそれを固定している。発光装置４０の第１電極３７０は第１導電リード線９１１で該基板９１の第１導電回路９７９と電気的に接続される。第１導電回路９７９、第１導電リード線９７７、第１電極３７０及び第２電極３５０、第２導電リード線９５７、第２導電回路９５９により、発光装置６０のｐｎ接合が作用させられ、背面投射光Ｌ２、Ｌ３を発生し、正面投射光は第１電極３７０、第２電極３５０或いは反射層の作用により正確な出光方向に案内されて反射光Ｌ４とされ、こうしてバンプ植え込み機或いはソルダバンプアライメント技術を使用しない状況で、伝統的な発光装置製造方法を使用してフリップチップ発光ダイオードと同じ発光導出効率を取得でき、製造工程を簡易化し大幅に製造コストを減らすことができる。
【００３４】
また、セラミック、ガラス、窒化アルミニウム、炭化けい素、酸化アルミニウム、エポキシ樹脂、尿素樹脂、プラスチック、ダイアモンド、酸化ベリリウム、窒化ほう素、回路板、プリント回路板或いは金属化合物とされうる基板９１の設置凹溝９１７は環状、矩形或いは錐形態様に設計可能である。且つ設置凹溝９１７周辺に反射層９１５を設置可能で、それにより正常投射される光Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の他に、反射光Ｌ５を獲得でき、その発光輝度を増加することができる。
【００３５】
また、透光層９４内に蛍光物質、りん光物質或いはその組合せを設けて色変換層９４５となすことにより、投射色光の波長及び色を改変することができる。
また、放熱機能を具えた放熱層９９でｐｎ接合周囲を被覆することにより、発光装置４０作用時に発生する作業高温を放熱層９９により発光装置４０外に伝導し、これにより高パワー発光装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】周知の平面型発光ダイオードの構造断面図である。
【図２】周知の平面型発光ダイオードの平面図である。
【図３】周知のフリップチップ発光ダイオードの構造断面図である。
【図４】本発明の発光装置の実施例１の構造断面図である。
【図５】本発明の発光装置の実施例１の平面図である。
【図６】本発明の発光装置の実施例２の構造断面図である。
【図７】本発明の発光装置の実施例２の平面図である。
【図８】本発明の発光装置の実施例３の構造断面図である。
【図９】本発明の発光装置の実施例３の平面図である。
【図１０】本発明の発光装置の実施例４の構造断面図である。
【図１１】本発明の発光装置の実施例５の構造断面図である。
【図１２】本発明の発光装置の実施例５の平面図である。
【図１３】本発明の発光装置の実施例６の構造断面図である。
【図１４】本発明の発光装置の実施例６の平面図である。
【図１５】本発明の発光装置の実施例７の構造断面図である。
【図１６】本発明の発光装置の実施例７の平面図である。
【図１７】本発明の発光装置の実施例８の構造断面図である。
【図１８】本発明の発光装置の実施例８の平面図である。
【図１９】本発明の発光装置の実施例９の構造断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  発光装置                            １１  ＬＥＤ基板
１３  エピタキシャル層                    １３１  第１材料層
１３３  ｐｎ接合                          １３５  第２材料層
１３６  除去される第２材料層              １３７  除去されるｐｎ接合
１５  第２電極                            １５０  第２電極
１５５  反射層                            １７  第１電極
１９    透明コンタクト層                  ２０  フリップチップＬＥＤ
２５９  第２バンプ                        ２７９  第１バンプ
２９  基板                                ２９５  第２導電層
２９７  第１導電層                        ３０  発光装置
３１  ＬＥＤ基板                          ３３  エピタキシャル層
３３１  第１材料層                        ３３３  ｐｎ接合
３３５  第２材料層                        ３５  第２電極
３５０  第２電極                          ３５２  第２電極
３５５  オームコンタクト層或いは透明コンタクト層
３７  第１電極                            ３７０  第１電極
３７１  第１延伸凹溝                      ３７５  第１延伸電極
３７７  凹溝隔離層                        ３７９  表面隔離層
４０  発光装置                            ４５９  第２バンプ
４７９  第１バンプ                        ４９  基板
４９５  第２導電層                        ４９７  第１導電層
５０  発光装置                            ５７  第１電極
５７１  第１延伸凹溝                      ５７５  第１延伸電極
５７６  隔離凹溝                          ５７７  隔離層
５７８  第２延伸電極                      ５７９  第３延伸電極
６０  発光装置                            ６５  第２電極
６５１  第２延伸凹溝                      ６７  第１電極
６７１  第３延伸凹溝                      ６７４  第１環側電極
６７６  表面電極                          ６７７  隔離層
６７８  第４延伸電極
７０  発光装置                            ７７  反射層
８０  発光装置                            ８１  透明基板
８３  エピタキシャル層                    ８３１  第１材料層
８３５  第２材料層                        ８９  ＧａＡｓ基板
９１  基板                                ９１５  反射層
９１７  設置凹溝                          ９４５  色変換層
９５７  第２導電リード線                        ９５９  第２導電回路
９７７  第１導電リード線                        ９７９  第１導電回路
９９  放熱層
【図１】
2005093970.tif 000003
【図２】
2005093970.tif 000004
【図３】
2005093970.tif 000005
【図４】
2005093970.tif 000006
【図５】
2005093970.tif 000007
【図６】
2005093970.tif 000008
【図７】
2005093970.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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