(57)【要約】【課題】  発光輝度を増大可能で、使用寿命を延ばすことが可能で、製造および使用の効率を増進できるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造を提供する。【解決手段】  青色発光ダイオードの結晶積層１は、Ａｌ2Ｏ3基板に成長し、成長した後、Ａｌ2Ｏ3基板が剥離されると、構造の形成が完成し、基板が剥離された表面に導電接触極３が形成される。少なくとも一つの導電接触端４は、結晶積層１の頂縁部分の表面に形成される。代用基板５は、クロム、ウォルフラム、モリブデン、銅、銅クロム合金、銅モリブデン合金または銅ウォルフラム合金などのいずれか一つから構成され、青色発光ダイオードの結晶積層１の頂部に接合され、導電接触端４と連接される。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ2Ｏ3基板に成長し、成長した後、Ａｌ2Ｏ3基板が剥離されると、構造の形成が完成し、基板が剥離された表面に導電接触極が形成される青色発光ダイオード結晶積層と、
前記結晶積層の頂縁部分の表面に形成される少なくとも一つの導電接触端と、
クロム、ウォルフラム、モリブデン、銅、銅クロム合金、銅モリブデン合金または銅ウォルフラム合金などのいずれか一つから構成され、青色発光ダイオード結晶積層の頂部に接合され、導電接触端と連接される代用基板と、
を備えることを特徴とするＩｎＧａＮ発光ダイオード構造。
【請求項２】
接合されて形成される発光ダイオードは、直立型であることを特徴とする請求項１に記載のＩｎＧａＮ発光ダイオード構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩｎＧａＮ発光ダイオード構造に関し、詳しく言えば、非導電のＡｌ2Ｏ3サファイア基板を除去し、その代わりに高導電熱材質から形成される代用基板を使用することで、放熱性を高め、かつ発光ダイオードを直立するような形に形成可能であるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ユニットは、情報通信および表示装置に広汎に使用されているため、需要量が日増しに多くなっている。特に、近年、青色光源は非常に需要があるため、ＧａＮ系III−Ｖ族化合物半導体の研究開発は、注目されている。
【０００３】
ＧａＮ系III−Ｖ族化合物半導体の成分は、主に、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮおよびＡｌＧａＩｎＮである。現今、ＧａＮ系III−Ｖ族化合物半導体の成長に使用する基板（substrate）の中では、一番効率がいいものがＡｌ2０3単結晶基板であるが、Ａｌ2０3基板は非導電である。周知の技術は、ＩｎＧａＮ発光ダイオードを製造する場合、図１に示すように、Ａｌ2Ｏ3サファイア基板２の上にＧａＮ長結晶層１１、ｎ型ＧａＮ緩衝層１２、ｎ型ＡｌＧａＮ束縛層１３、ＩｎＧａＮ単一量子井戸発光層１４、ｐ型ＡｌＧａＮ束縛層１５およびｐ型ＧａＮ接触層１６を順番に積層し、結晶積層１を形成することである。Ａｌ2Ｏ3サファイア基板２は非導電であるため、正電極と負電極は同じ面に位置付けなければならない。図２に示すように、ｐ型ＧａＮ接触層１６の上方にｐ型電極１７を形成するのに対し、結晶積層１をＧａＮ緩衝層１２まで適当に腐食し、そののち、緩衝層１２の上にｎ型電極１８を形成する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述の技術による青色ＬＥＤは、Ａｌ2Ｏ3サファイア基板２の放熱性が低く、青色発光ダイオードの結晶積層１の働きに伴って発生する高熱を有効に排除できないため、比較的大きい電流に耐えられないとともに、発光輝度が制限され、かつＬＥＤの使用寿命に影響を与えるという問題がある。また、ｐ型電極１７とｎ型電極１８は同じ面に位置付けなければならないため、平面型ＬＥＤしか製造できない。直立型ＬＥＤが製造できないため、使用範囲および製造の効率にも影響を与えるという問題がある。従って、前述のＧａＮ系ＬＥＤの問題点を改善することが本発明の課題である。
【０００５】
本発明の主な目的は、本来の結晶積層が成長する通常基板の代わりに高導電および導熱の代用基板を使用することにより、発光輝度を３０％以上増大可能であるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造を提供することにある。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、比較的大きい電流を受けられるという特性を有することで、使用寿命を延ばすことが可能であるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらにもう一つの目的は、直立型青色発光ダイオードを製造することを可能にすることで、製造および使用の効率を増進することが可能であるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明によるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造は、青色発光ダイオード結晶積層と、少なくとも一つの導電接触端と、代用基板とを備える。
青色発光ダイオード結晶積層は、Ａｌ2Ｏ3基板に成長し、成長した後、Ａｌ2Ｏ3基板が剥離されると、構造の形成が完成し、かつ基板が剥離された表面に導電接触極が形成されるものである。
【０００９】
導電接触端は、前述の結晶積層の頂縁部分の表面に形成される。
代用基板は、クロム、ウォルフラム、モリブデン、銅、銅クロム合金、銅モリブデン合金または銅ウォルフラム合金などのいずれか一つから構成され、かつ青色発光ダイオード結晶積層の頂部に接合され、導電接触端と連接されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図３と図４に示すように、本発明の一実施例によるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造は、下記のものを備える。
青色発光ダイオード結晶積層１は、まず先行技術の通りにＡｌ2Ｏ3基板２に成長し、続いて、成長した後、Ａｌ2Ｏ3基板が剥離されると、構造が完成するものである。結晶積層１は、ＧａＮ長結晶層１１と、ｎ型ＧａＮ緩衝層１２と、ｎ型ＡｌＧａＮ束縛層１３と、ＩｎＧａＮ単一量子井戸発光層１４と、ｐ型ＡｌＧａＮ束縛層１５とから組成される。
【００１１】
通常基板―Ａｌ2Ｏ3基板２が剥離された後の表面には、導電接触極３が形成される。長結晶層１１は結晶積層１の成長に用いられ、また、光子を吸収し易いものであるため、結晶積層１の底縁に導電接触極３を形成する場合、長結晶層１１の導電接触極３を乗せている所以外の部分を除去することで形成してもよい。また、図５に示すように、まず長結晶層１１を除去し、そののち、結晶積層１の底縁に導電接触極３を形成してもよい。
【００１２】
続いて、図５に示すように、少なくとも一つの導電接触端４は、前述の結晶積層１の頂縁部分の表面に形成される。導電接触端４は、発光ダイオードを働かせるための電流の導電ルートであるため、体積が小さくて数量が多い方法で結晶積層１の頂面に形成すれば、電流が過度に集中するという問題を減少させることが可能である。
【００１３】
代用基板５は、クロム、ウォルフラム、モリブデン、銅、銅クロム合金、銅モリブデン合金または銅ウォルフラム合金などのいずれか一つから構成される。上述の材料は、高導熱および高導電の特性を有し、かつ放熱性に優れた機能を有する。注目すべきなのは、上述の材質の熱膨脹係数が、結晶積層１の半導体材質に近いということである。そして、結晶積層１の頂部に接合され、導電接触端４と連接されると、図６に示すような状態を呈する。
【００１４】
前述の代用基板５を結晶積層１の頂部に形成する理由は、ＬＥＤの支持力を考慮したためである。実験の結果により、結晶積層１の底縁に形成する場合、底部が比較的弱く、かつ製造し難いという問題が発見されたため、代用基板を頂部に形成し、Ａｌ2Ｏ3基板２の代わりに結晶積層１の外部基板とする方法を選択する。また、図６に示すように、代用基板５の上に電極６を配置し、底端の導電接触極３と共に対向電極の形態を構成することで、後続のパッケージのプロセスを簡略にすることが可能である。
【００１５】
上述の本実施例の技術手段により、先行技術における非導電のＡｌ2Ｏ3基板２の代わりに、代用基板５をＬＥＤの外部基板とすることが可能である。本実施例に使用される代用基板５は、導熱および導電性に優れた機能を有するため、結晶積層１の働きに伴って発生する高温を有効に排除し、３倍から４倍比較的大きい電流を受けることを可能にするとともに、発光輝度を有効に増大させる。実験の結果により、発光輝度は３０％から５０％増大することが判明する。
【００１６】
また、放熱性に優れているため、比較的大きい電流を受けられるとともに、ユニットの信頼性および使用寿命を増進することが可能である。
また、本実施例は、直立型発光ダイオードの製造に適用し、かつ周知のＡｌ2Ｏ3基板２の欠点を克服することを可能にするため、製造を簡略にし、効率を高め、発光輝度を増大させる目的を達成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のＩｎＧａＮ発光ダイオードの形成過程を示す模式図である。
【図２】従来のＩｎＧａＮ発光ダイオードの構造を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例によるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造の形成過程を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例によるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造の成長基板が除去される状態を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例によるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造を示す分解図である。
【図６】本発明の一実施例によるＩｎＧａＮ発光ダイオード構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  結晶積層、２  Ａｌ2Ｏ3サファイア基板、３  導電接触極、４  導電接触端、５  代用基板、６  電極、１１  ＧａＮ長結晶層、１２  ｎ型ＧａＮ緩衝層、１３  ｎ型ＡｌＧａＮ束縛層、１４  発光層、１５  ｐ型ＡｌＧａＮ束縛層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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