(57)【要約】発光ダイオードは、第１及び第２の対向する面（２００ａ、２００ｂ）と、第１及び第２の対向する面の間にあり第２の面から第１の面に向かって傾斜した角度で延びている側壁（２００ｄ）とを有する基板を備えている。蛍光体を含む共形層（２２０）が傾斜した側壁上に設けられている。この傾斜側壁によって、従来の垂直側壁よりも均一な蛍光体コーティングが可能となる。
2006500767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の対向する面を有し、該第１及び第２の対向する面との間に、前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる側壁とを有する基板と、
前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる前記側壁上に有する蛍光体を含む共形層と
を備えていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記傾斜した角度は、鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記鈍角は、約１２０°であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記側壁は、前記第２の面から前記第１の面の近傍まで傾斜した角度で延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記側壁は、前記第２の面から前記第１の面まで傾斜した角度で延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記側壁は、平面側壁であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記基板は、半導体基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記第１の面上にダイオード領域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記基板は炭化シリコンを含み、前記ダイオード領域は窒化ガリウムを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記側壁は、前記第１の面から前記第２の面に向かって前記第１の面に対して直角に延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記基板及び前記ダイオード領域は、合計約１７５μｍの厚さであることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記側壁は、約１２０°の傾斜した角度で前記第２の面から前記第１の面の近傍まで約１７３μｍ延びていることを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記蛍光体を含む共形層は、厚さが約２μｍから約１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記蛍光体を含む共形層は、前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で、前記側壁の全体に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
前記蛍光体を含む共形層は、前記第２の面上にも延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
前記第２の面上に反射接触部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
前記反射接触部は、前記第２の面上の全体に延びていることを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
前記蛍光体を含む共形層は、前記第２の面の反対側で前記反射接触部上に延びることを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
前記蛍光体を含む共形層は、前記傾斜側壁上よりも前記反射接触部上で薄くなっていることを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２０】
第１及び第２の対向する面と、該第１及び第２の対向する面の間に平面側壁を有し、該平面側壁は、前記第２の面から前記第１の面の近傍まで傾斜した角度で延びる第１の部分と、前記第１の面から前記第２の面に向かって前記第１の面に対して直角に延びる第２の部分とを有する基板と、
前記第１の面上のダイオード領域と、
前記第２の面上の反射接触部と、
前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる前記平面側壁の前記第１の部分上に有する蛍光体を含む共形層と
を備えていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２１】
前記基板は炭化シリコンを含み、前記ダイオード領域は窒化ガリウムを含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
【請求項２２】
前記基板及び前記ダイオード領域は、合計約１７５μｍの厚さであり、前記平面側壁の前記第１の部分は、約１２０°の傾斜した角度で前記第２の面から前記第１の面の近傍まで約１７３μｍに延び、前記蛍光体を含む共形層は、約２μｍから約１００μｍの厚さであることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
【請求項２３】
前記蛍光体を含む共形層は、前記平面側壁の前記第１の部分の全体に延びていることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
【請求項２４】
基板の第２の面から前記基板の第１の面に向かって傾斜した角度で延びる側壁を、蛍光体を含む層で共形にコーティングすることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
前記共形のコーティングは、前記蛍光体を含む層で前記第２の面を共形にコーティングすることを特徴とする請求項２４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ電子デバイス及びその製造方法に関し、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）及びその製法に関する。特に、テーパ付き側壁を備えた蛍光体コーティング（ｐｈｏｓｐｈｏｒ−ｃｏａｔｅｄ）された発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、完全に記載するかのようにここでその開示全体を本明細書に参照によって組み込んだ、２００２年９月１９日に出願され本願の譲受人に譲渡された「Phosphor-Coated Light Emitting Diodes Including Tapered Sidewalls, and Fabrication Methods Therefor」という名称の米国特許仮出願第６０／４１１９８０号明細書の利益を主張するものである。
【０００３】
一般に、発光ダイオードは、民生用及び商用の適用分野で広く使用されている。当業者には周知の通り、一般に、発光ダオードは、マイクロ電子基板上にダイオード領域を有している。このマイクロ電子基板は、例えば、シリコン、ガリウムヒ素、ガリウム燐、これらの合金、炭化シリコン及び／又はサファイアからなる。ＬＥＤが継続的に開発されてきたことにより、可視光線及び可視光線を超えるスペクトルをカバーできる、効率が高く機械的に堅牢な光源が得られるようになった。これらの属性がソリッドステートデバイスの潜在的な長期にわたる耐用年数とあいまって、各種の新規表示装置への適用を可能とし、ＬＥＤを十分に定着している白熱ランプや蛍光ランプと競合する立場にすることができる。
【０００４】
ＬＥＤの効率の測度の１つは、１ルーメン（ｌｕｍｅｎ）当たりのコストである。ＬＥＤの１ルーメンあたりのコストは、ＬＥＤ１チップ当たりの製造コスト、ＬＥＤ材料の内部量子効率及び結合能力又は生成された光をデバイスの外へ取り出す能力の関数になることがある。光取出し（ｌｉｇｈｔ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）の問題の概要は文献に記載されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
光取出しは、例えば、ダイオード領域及び基板を製造するために使用される材料に応じて様々な方法で達成されてきた。例えば、ガリウムヒ素及びガリウム燐材料系では、厚いｐ型上側窓層（ｗｉｎｄｏｗ  ｌａｙｅｒ）を光取出しのために使用することができる。ｐ型窓層を成長させるのは、液相成長及び／又は気相成長を用いるとガリウムヒ素／ガリウム燐材料系中での高いエピタキシャル成長速度が可能となることがあるからである。さらに、ｐ型上側窓層の導電性により、電流の広がりを実現することができる。基板に光学的吸収性がある場合には、基板の少なくとも一部分を除去するために高エッチング速度及び高エッチング選択性を有する化学エッチングを用いることもできる。また、発光領域と吸収領域を減結合するために、吸収基板とダイオード領域の間に分布ブラッグ反射器（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を成長させることも行われてきた。
【０００６】
光取出しのための他の手法では、ダイオード領域及び／又は基板の機械的成形又は機械的テクスチャ付けを用いることがある。しかし、取出し効率をさらに改善させる他の光取出し技術を提供することが望ましい。さらに、約０．１ｍｍ２からより大きな領域にＬＥＤチップの面積を広げて、より大きなＬＥＤを提供することが望ましい。残念なことに、チップ寸法がより高出力／高輝度及び／又はその他の用途のために拡大されるにつれて、これらの成形技術の有効性は維持できなくなる。
【０００７】
最近では、開発上の関心及び商業活動の多くは、炭化シリコン内及び／又は炭化シリコン上に製作されるＬＥＤに集中している。それは、これらのＬＥＤが可視スペクトルの青／緑部分内の放射を発することができるからである（例えば、特許文献１参照）。また、炭化シリコン基板上に窒化ガリウムベースのダイオード領域を含むＬＥＤへの関心も高まってきた。それは、これらのデバイスも高効率で発光することができるからである（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
この様な炭化シリコンＬＥＤ及び／又は炭化シリコン上の窒化ガリウムＬＥＤでは、従来の光取出し技術を用いることが難しい。例えば、窒化ガリウムの成長速度が比較的遅いために、厚いｐ型窓層を用いることが難しい。また、この種のＬＥＤは、ブラッグ反射器及び／又は基板除去技術の活用により恩恵を受けることができるものの、基板と窒化ガリウムダイオード領域の間に反射層を作る及び／又は炭化シリコン基板の少なくとも一部分でも除去するのが難しい。
【０００９】
半導体材料の単一基板上に複数の発光ダイオードを設置する方法が文献に記載されている（例えば、特許文献３参照）。この方法は、基板が同じ半導体材料のエピタキシャル層を有し、そのエピタキシャル層がｐ型及びｎ型材料の層を有し、それらの間でｐ−ｎ接合が形成される構造に用いられる。エピタキシャル層及び基板は、個々のダイオード前駆体（ｄｉｏｄｅ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）を形成するために、また、各ダイオード前駆体内のｐ−ｎ接合同士の境界となるメサをエピタキシャル層内に形成するために十分深くまで、所定のパターンにエッチングされる。次いで、エピタキシャル層側からメサとメサの間に所定の深さまで溝が彫られて、ダイオード前駆体の側面部分が基板内に形成される。その際、機械的安定度を維持するために、溝の下には基板が十分な厚みで残される。オーミック接触部（ｏｈｍｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ）がエピタキシャル層及び基板に追加され、絶縁材料の層がダイオード前駆体上に形成される。絶縁層は、オーミック接触部に覆われていないエピタキシャル層の部分、メサに隣接する基板の１表面のあらゆる部分及び基板の側面部分を覆う。この結果、各ダイオードの基板の接合部分及び側面部分は、オーミック接触部を介する以外の電気接触から絶縁される。ダイオードは切り離されると、従来通りに接合部側を下にして導電性エポキシによって取り付けることができ、取り付けたダイオードがエポキシによってショートする心配はない。このことは特許文献３の要約書を参照されたい。
【００１０】
７×１０１７のｃｍ３以下のドナー濃度を有する、真性の、実質的に非ドープの単結晶窒化ガリウムを成長させる方法が文献に記載されている（例えば、特許文献４参照）。この方法は、成長表面を含む反応チャンバ内に窒素源を導入すること、それと同時にガリウム源を同じ反応チャンバ内に導入すること、さらに窒素原子及びガリウム原子を窒化ガリウムが成長する成長表面上に導くことを含んでいる。この方法は、成長表面に当たって適当な格子サイトに到達し、その内部へと移動するガリウム原子及び窒素原子に十分な表面移動度を提供し、それによって良好な結晶性を確立し、実効付着係数（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｓｔｉｃｋｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を設定し、したがって、成長表面上に窒化ガリウムのエピタキシャル層を成長させるのに十分な高い温度、同時に、反応チャンバ内の窒素種の分圧をチャンバの他の周囲条件下の窒化ガリウムの上でその窒素種の平衡蒸気圧に近づけ、それによって窒化ガリウムからの窒素の損失と成長させたエピタキシャル層内の窒素空孔とを最小限にするのに十分な低い温度に成長表面を維持することをさらに含んでいる。このことは特許文献４の要約書を参照されたい。
【００１１】
ＬＥＤ上の蛍光体のコーティングは、光取出しの問題をさらに複雑にする。具体的には、ＬＥＤ用の蛍光体を提供する、例えば、ソリッドステート（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ）照明を提供することが望ましい。一例では、ソリッドステート白色照明用に使用されるＬＥＤは、例えば、約３８０ｎｍから約４８０ｎｍの範囲の短波長で高放射束出力を発生させることができる。１種又は複数の蛍光体を提供することができ、その際にＬＥＤの短波長の高エネルギー光子出力を用いてその蛍光体を部分的又は全体的に励起することによって、ＬＥＤの出力の一部又は全部の周波数がダウンコンバートされて白色光が生成される。
【００１２】
一具体例としては、ＬＥＤからの約３９０ｎｍの紫外出力を、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体と併用して白色光を生成することができる。他の具体例としては、ＬＥＤからの約４７０ｎｍの青色光出力を用いて黄色蛍光体を励起し、４７０ｎｍの青色光出力の一部をこのＬＥＤ出力の一部が蛍光体によって吸収される際に発生する２次的な黄色発光の一部と共に透過させることによって白色光を生成する。
【００１３】
当業者には周知のように、ＬＥＤの発光経路内に蛍光体材料を組み込むために少なくとも２つの方法を用いることができる。１つの方法では、蛍光体をＬＥＤに近接した位置に維持できるように、ＬＥＤを備えるパッケージ内及び／又はカプセル内に蛍光体を懸架することができる。一つの代替手法では、蛍光体材料自体をＬＥＤ上にコートする。蛍光体をコートする際には、１色又は複数色の蛍光体が懸濁されている、エポキシなどの液体バインダを使うことができる。透明なカプセル化エポキシ（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ  ｅｐｏｘｙ）を供給して硬化させる前に、蛍光体含有バインダをＬＥＤ上へ供給することができる。蛍光体コーティングを用いるＬＥＤは文献に記載されている（例えば、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９参照）。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５４１６３４２号明細書
【特許文献２】米国特許第６１７７６８８号明細書
【特許文献３】米国特許第４９６６８６２号明細書
【特許文献４】米国特許第５２１００５１号明細書
【特許文献５】米国特許第６２５２２５４号明細書
【特許文献６】米国特許第６０６９４４０号明細書
【特許文献７】米国特許第５８５８２７８号明細書
【特許文献８】米国特許第５８１３７５３号明細書
【特許文献９】米国特許第５２７７８４０号明細書
【特許文献１０】米国特許出願第１０／０５７８２１号明細書
【特許文献１１】米国特許第５０８７９４９号明細書
【非特許文献１】Stringfellow et al., "High Brightness Light Emitting Diodes", Academic Press, 1997, Chapter 2, Craford, "Overview of Device Issues in High Brightness Light Emitting Diodes", pp. 47-63
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した議論から鑑みて、改良された光取出し技術は、ＬＥＤ、特に、炭化シリコンから製作されたＬＥＤ、炭化シリコン上に窒化ガリウムがあるものから製造されたＬＥＤ及び／又は蛍光体コーティングを含むＬＥＤにとって望ましい。
【００１６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、テーパ付き側壁を備えた蛍光体コーティングされた発光ダイオード及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態による発光ダイオードは、第１及び第２の対向する面を有する基板と、第１の面上のダイオード領域とを備えている。発光ダイオードの側壁は、第２の面から第１の面に向かって９０°の角度ではなく傾斜した角度で延びている。いくつかの実施形態では、この傾斜した角度は鈍角である。いくつかの実施形態では、傾斜側壁は第２の面からダイオード領域近傍まで延びることができる。蛍光体含有共形層（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｐｈｏｓｐｈｏｒ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）が傾斜側壁の少なくとも一部分上に設けられている。他の実施形態では、蛍光体含有層は第２の面上にも設けられている。本発明のいくつかの実施形態によれば、第２の面に隣接する傾斜側壁を設けることによって、第２の面に隣接する垂直（直角）側壁を有する発光ダイオードと比較して、より均一な蛍光体含有コーティングを得ることができる。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、基板の第２の面から基板の第１の面に向かって傾斜した角度で延びる側壁を蛍光体含有層で共形（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）にコートすることによって発光ダイオードを製造することができる。また、第２の面にも共形にコートすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は、本明細書において記載される実施形態に限定されるものであると解釈すべきではない。むしろ、この開示が網羅的かつ包括的なものとなり、当業者に本発明の技術的範囲が完全に伝わるようにこれらの実施形態を提供するものである。図では、明確にするために層及び領域の厚さが誇張されている。同じ番号は全体を通して同じ要素を表わしている。層、領域もしくは基板のような要素が別の要素の「上」にある、又は「上まで」延びていると述べる場合には、それが他の要素の上に直接ある、又はそれが他の要素上へ直接延びることができ、あるいは介在要素が存在することもあることを理解されたい。それとは対照的に、ある要素が他の要素の「直接上に」ある、あるいは他の要素の「直接上まで」延びると述べる場合には、介在要素は存在しない。
【００２０】
次に、一般に炭化シリコンベースの基板上にある窒化ガリウムベースの発光ダイオードに関して、本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態の多くは、発せられた光に対して非吸収的又は透過的である基板のいかなる組合せにも利用できる。いくつかの実施形態では、基板の屈折率はダイオードの屈折率よりも大きい。したがって、組合せには、ＧａＰ基板上のＡｌＧａＩｎＰダイオード、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓダイオード、ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＡｓダイオード、ＳｉＣ基板上のＳｉＣダイオード、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板上のＳｉＣダイオード、及び／又は窒化ガリウム、炭化シリコン、窒化アルミニウム、酸化亜鉛及び／又は他の基板上の窒化物をベースとするダイオードが含まれ得る。
【００２１】
このようなＬＥＤの実施形態の多くは、文献に記載されている（例えば、特許文献１０参照）。
【００２２】
図１Ａは、第２の面に隣接する垂直側壁を備えたＬＥＤの断面図である。具体的には、図１Ａを参照すると、これらのＬＥＤは、第１及び第２の対向する面１００ａ及び１００ｂを有する炭化シリコン基板１００などの基板を備え、この基板１００は、所定の波長帯内の光放射に対して透過的である。本明細書における「透過的」とは、所定の波長帯内の光放射が完全には吸収されずまた完全には反射されずに材料を通過できるということを意味している。ダイオード領域１１０は、第１の面１００ａ上にあり、ダイオード領域１１０の両端に電圧が印加されると所定の波長の光を基板１００内に発するように構成されている。ダイオード領域１１０は、炭化シリコン、窒化ガリウム及び／又は上述した特許文献１０に記載されているような他の材料を含むことができる。
【００２３】
さらに、図１Ａを参照すると、基板１００は、第２の面１００ｂに隣接し、図１Ａでは９０°の角度で示されるように、第２の面１００ｂに対して直交する第１の部分１００ｃを有する１つ又は複数の側壁を備えている。第２の部分１００ｅは、第１の面１００ａに隣接し、その第１の面１００ａに対して直交している。第１の部分１００ｃと第２の部分１００ｅの間の第３の部分１００ｄは傾斜していて、第２の部分１００ｅの延長線に対して、例えば、３０°の角度をなしている。
【００２４】
図１Ａは一定の比率で描かれてはいないが、一実施形態としての寸法が図１Ａには示されている。したがって、図１Ａに示す実施形態では、第１の面１００ａは幅約３００μｍとすることができ、第２の面１００ｂは幅約２００μｍとすることができる。側壁の第１の部分１００ｃは厚さ約１３５μｍに、側壁の第２の部分１００ｅは厚さ約２５μｍに、側壁の傾斜部分１００ｄは厚さ約９０μｍにすることができる。その結果、この傾斜部分１００ｄの表面は長さ約１０５μｍとなる。このＬＥＤの全厚は、約２５０μｍである。
【００２５】
図１Ｂは、蛍光体含有層をコートした、第２の面に隣接する垂直側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。図１Ｂを参照すると、蛍光体含有コーティング１２０を備えた図１ＡのＬＥＤが示されている。図１Ｂに示すように、側壁の第３の（傾斜）部分１００ｄと同じ厚さに側壁の第２の面１００ｂ又は第１の（垂直）部分１００ｃをコートすることは難しい。より具体的には、側壁の第１の（垂直）部分１００ｃ上で充分な被覆範囲を得るために、蛍光体を含むバインダを過剰に使うことがある。このバインダでは、まだ十分な被覆範囲を第２の面１００ｂ上に提供することができず、また、側壁の第３の（傾斜）部分１００ｄ上に過剰な量の蛍光体含有バインダを流れ落ちさせることもある。第２の面１００ｂ上の蛍光体含有コーティング１２０の被覆範囲が不十分なので、吸収する黄色蛍光体を少しも又は十分に通過することなく過剰な青色発光がＬＥＤから直接放射されることがある。さらに、側壁の第３の（傾斜）部分１００ｄ上に流れ落ちる過剰な量の蛍光体によって、ＬＥＤの下部からは青色発光がほとんど生じない結果になることがある。２次的な黄色発光は、側壁の第３の（傾斜）部分１００ｄ上の蛍光体含有バインダの過剰に厚い層の下で生じることがあるが、蛍光体含有バインダの上部によって吸収され、その結果、蛍光体コーティングＬＥＤの変換効率が低下すること及び／又は色相関温度（ＣＣＴ；ｃｏｌｏｒ  ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の角度依存性が大きくなることがある。
【００２６】
図２Ａ乃至図２Ｃは、本発明の他の実施形態を示す発光ダイオードの断面図で、この図２Ａ乃至図２Ｃに示す本発明のいくつかの実施形態によって、ＬＥＤの少なくともいくつかの発光面をほぼ均一な厚みのほとんど共形（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）の蛍光体含有層で覆うことができる。このように、より共形に覆うことによって所望の光のスペクトルを発生させることができ、さらに、より多くの放射束を蛍光体コーティングＬＥＤから発することもできる。
【００２７】
図２Ａは、第２の面に隣接する傾斜側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。この図２Ａに示すように、これらのＬＥＤは、第１及び第２の対向する面２００ａ及び２００ｂを有する炭化シリコン基板２００などの半導体基板を備え、この基板２００は、所定の波長帯内の光放射に対して透過的である。ダイオード領域２１０は第１の面２００ａ上にあり、ダイオード領域２１０の両端に電圧が印加されると所定の波長の光を基板２００内に発するように構成されている。ダイオード領域２１０は、炭化シリコン、窒化ガリウム及び／又は上述した特許文献１０に記載されているような他の材料を含むことができる。
【００２８】
また、図２Ａに示すように、ＬＥＤの少なくとも１つの側壁は、第２の面２００ｂに隣接する傾斜した第１の部分２００ｄを備えている。この傾斜部分２００ｄは、第２の面２００ｂに対して非垂直な角度、例えば、角度１２０°のような鈍角を有している。いくつかの実施形態では、傾斜部分２００ｄは、第２の面２００ｂから第１の面２００ａの近傍又は２００ａまで延びることができる。他の実施形態では、垂直な第２の部分２００ｅを第１の面２００ａに隣接させて設けることができる。いくつかの実施形態では、傾斜部分２００ｄは平面の傾斜部分であり、第２の面２００ｂから第１の面２００ａに向かって延びる、またいくつかの実施形態では第２の面２００ｂから第１の面２００ａまで延びる連続したテーパとなっている。他の実施形態では、傾斜部分２００ｄを湾曲（非平面に）させ、複数の平面部分を設け、かつ／又はテクスチャ付けすることがある。
【００２９】
図２Ａは一定の比率で描かれてはいないが、一実施形態としての寸法が示されている。具体的には、第１の面２００ａは幅約３００μｍにすることができ、第２の面２００ｂは幅約１２５μｍにすることができる。側壁の傾斜した第１の部分２００ｄは、厚さ約１５０μｍにすることができるので、表面の長さが約１７３μｍとなる。垂直な第２の部分２００ｅは、厚さ約２５μｍにすることができる。したがって、このＬＥＤの全厚は約１７５μｍにすることができる。
【００３０】
第２の面に隣接する傾斜側壁を有するＬＥＤの製造は当業者には周知であり、文献に記載されている（例えば、特許文献１１参照）。
【００３１】
図２Ａと図１Ａの実施形態をこれらの図に示された寸法で比較すると、図２ＡのＬＥＤは、より低い（より平坦な）断面と、第２の面２００ｂからほぼ第１の面２００ａまでの連続的にテーパ付けされた傾斜部分２００ｄとを有している。つまり、第１の垂直部分１００ｃにあたる柱（ｐｏｓｔ）がない。図２Ａの実施形態は、図１Ａの実施形態に使用されるものよりも薄い炭化シリコン基板を使用して製造することができる。具体的には、図１Ａに示すような基板１００は厚さ約２５０μｍにすることができ、図２Ａに示すような本発明のいくつかの実施形態での基板２００は厚さ約１７５μｍにすることができる。しかし、他の実施形態では、基板をより薄くする必要はなく、テーパ角度及び／又は他のパラメータをそれに従って調整することができる。
【００３２】
さらに、３００μｍのピッチで製造された図１ＡのＬＥＤの切断（ｓａｗ／ｂｒｅａｋ）工程に使用される鋸歯は、幅約１００μｍでよい。鋸によって作り出された図１Ａのテーパ面（第３の部分１００ｄ）及び図２Ａに示すような本発明の実施形態のテーパ面（傾斜した第１の部分２００ｄ）は、第１の面１００ａ、２００ａに対する垂線から約３０°にすることができる。しかし、図２Ａに示すような本発明のいくつかの実施形態での鋸歯の幅は、約１７５μｍでよい。歯の幅がより広く基板２００がより薄いことによって、連続したテーパとなっている、側壁の傾斜した第１の部分を作ることができる。この傾斜部分は、ワイヤボンディングが行われる第２の面２００ｂから始まり、図２Ａで約２５μｍ以内として示されているように、約２０μｍから３０μｍの範囲内で第１の面２００ａまで延びる。図１Ａ及び図２Ａの両図では、第１の面１００ａ、２００ａに隣接する２０μｍから３０μｍの底部は比較的垂直である。それはダイに切り分けるためにこれらの部分１００ｅ／２００ｅで割ることができるからである。
【００３３】
図２Ａと図１Ａの比較を続けると、いくつかの実施形態では、図２Ａの第２の面２００ｂは１２５μｍ２であり、高さが約１３０から１４０μｍ（図１Ａでは１３５μｍとして示す）の垂直柱の頂上にある図１Ａの第２の面１００ｂは約２００μｍ２である。傾斜した第１の部分２００ｄは、図２Ａでは、約１７３μｍの全長を有し、図１Ａにおける中間のテーパ部分１００ｄは約１０５μｍの全長を有している。高さ寸法に注目すると、図２Ａでは、傾斜した第１の部分２００ｄは全高１７５μｍのうちの約１５０μｍであり、図１Ａでは、第３の部分１００ｄは全高２５０μｍのうちの約９０μｍである。
【００３４】
図２Ｂは、均一な厚みの蛍光体含有層をコートした、第２の面に隣接する傾斜側壁を含む発光ダイオードの断面図である。この図２Ｂを参照すると、蛍光体含有層２２０が傾斜部分２００ｄ上にコートされている。蛍光体含有層２２０は、第２の面２００ｂ上にもコートすることができる。いくつかの実施形態では、蛍光体含有層は、エポキシ、シリコンをベースとする基質（ｍａｔｒｉｘ）及び／又は他の溶媒などのバインダを含むことができる。蛍光体は、セリウムをドープしたＹＡＧ及び／又は他の従来の蛍光体にすることができる。しかし、用途に応じて他の従来のバインダ及び／又は蛍光体を使用することもできる。蛍光体は、スクリーン印刷、蒸着（スパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着、ＣＶＤ、静電蒸着及び／又は電気泳動析出）、ディッピング、スピンコーティング及び／又は他の技法によってＬＥＤ上にコートすることができる。次いで、蛍光体含有層２２０を、約数秒から数時間の間、約５０℃から約２００℃で硬化させることができる。本発明のいくつか実施形態では、蛍光体含有層２２０の厚みは、約２μｍから約１００μｍとすることができる。しかし、他の厚みを用いることもできる。用いる厚みは、自己吸収及び／又は散乱を減少させる又は最小限にするように選択することができ、コーティング工程、蛍光体の密度及び／又は所望の用途に応じて変えることができる。さらに、第２の面２００ｂと比べて傾斜側壁２００ｄ上の蛍光体の厚みを制御するために、コーティング工程又はコーティング工程の組合せを選択することができる。
【００３５】
図２Ｂに示すように、側壁の傾斜部分２００ｄは、蛍光体含有層２２０の均一性を改善することができる。これにより、図１ＢのＬＥＤに比べて光変換の改善ができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、図２Ｂの実施形態の光出力を、図１Ｂの実施形態と比べて約１０％から約１５％増加させることができる。出力又は放射束の増加に加え、図２Ｂで示すような本発明の実施形態は、そこでダイが割られる第２の部分２００ｅを除いては実質的な垂直側壁を有することができない。このことが低くなった高さと相まって、傾斜した第１の部分２００ｄ全体にわたりかつ／又は傾斜した第１の部分２００ｄ及び第２の面２００ｂにわたって均一の蛍光体範囲を得ることができるようになる。したがって、青色及び黄色の透過変換効率（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が改善されたことにより、図１Ｂの実施形態と比べて本発明のいくつかの実施形態では白色光源の演色（ｃｏｌｏｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）の改善が得られる。さらに、基板の厚みを減らすことによってＬＥＤの静電抵抗が改善（低下）することがあり、それによってウォールプラグ（ｉｎ−ｔｈｅ−ｗａｌｌ  ｐｌｕｇ）効率が改善することがある。最後に、所与の蛍光体及び／又はコーティング工程によって所望の光出力を供給するために、傾斜部分２００ｄの、長さ、角度及び／又はトポグラフィ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）などのパラメータを調整することができることが理解されるであろう。
【００３７】
図２Ｃは、多層接触構造（ｍｕｌｔｉ−ｌｙａｅｒ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する均一な厚みの蛍光体含有層をコートした、第２の面に隣接する傾斜側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。この図２Ｃには、基板２００の第２の面２００ｂ上に反射基板接触部２３０を備えた本発明の他の実施形態が示されている。図２Ｃに示すように、いくつかの実施形態では、基板接触部２３０は、第２の面２００ｂを完全に覆うことができる。これによって、蛍光体含有層２２０をどこも通過せずにＬＥＤから光が直接透過する可能性を少なく又はなくすことができる。第２の面２００ｂ全体を覆う基板接触部２３０は、第２の面２００ｂを完全に覆うためにバインダを過剰に供給する傾向を減らすこともできる。本発明の他の実施形態では、基板接触部２３０は第２の面２００ｂ全体を覆う必要がない。本発明のいくつかの実施形態では、蛍光体含有層２２０は基板接触部２３０上に存在する必要はなく、また、図２Ｃに示すように、傾斜した第１の部分２００ｄと比べて厚みが減った状態で存在してもよい。蛍光体含有層２２０の少なくとも一部を従来の技術を用いて基板接触部２３０から取り除くことができる。また、本発明のいくつかの実施形態を蛍光体が懸架されているパッケージ内で用いて、例えば、第２の面２００ｂからの発光を遮断して傾斜部分２００ｄからのみ発光させることによって、ＬＥＤから、懸架された蛍光体内への光取出しを向上させることができる。
【００３８】
また、第２の面２００ｂ全体にわたって基板接触部２３０で覆うことによって、第２の面２００ｂの一部しか覆っていない基板接触部２３０と比べて光出力が低下するおそれがある。図２Ｃを再度参照すると、いくつかの実施形態では、この損失を少なくとも部分的に補償できる反射層を備えた多層接触部２３０を設けることができる。例を挙げると、本発明の実施形態によるいくつかの基板接触部は、例えば、約２５Åのニッケルを含むオーミック層（ｏｈｍｉｃ  ｌａｙｅｒ）２３２と、例えば、約１０００Åの銀及び／又はアルミニウムを含む反射体層２３４と、例えば、約５００Åの白金及び／又はＴｉＮを含むバリア層２３６と、約１０，０００Åの金を含むボンディング層２３８とを備えることができる。これは、チタン、白金及び金の層を含むことができる他の接触／接着パッドと相違を示すことがある。本発明のいくつかの実施形態によれば、従来の基板接触部からの光出力の損失は、第２の面２００ｂとの界面でのチタン層の低い反射率によって生じることがあることがわかった。それとは著しく対照的に、本発明のいくつかの実施形態によれば、損失を減らすために、第２の面２００ｂと反射層２３４の間にニッケルを含むオーミック層を非常に薄く、例えば、厚さ約２５Å以下で作ることができる。使用することができる他の接触部構造は、上述した特許文献１０に記載されている。
【００３９】
以上、図面及び明細書において、本発明の実施形態を開示してきた。特定の用語を使用しているが、それらは全般的及び説明的意味で使用しているに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】第２の面に隣接する垂直側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。
【図１Ｂ】蛍光体含有層をコートした、第２の面に隣接する垂直側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態を示す発光ダイオードの断面図で、第２の面に隣接する傾斜側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態を示す発光ダイオードの断面図で、均一な厚みの蛍光体含有層をコートした、第２の面に隣接する傾斜側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。
【図２Ｃ】本発明の他の実施形態を示す発光ダイオードの断面図で、多層接触構造を有する均一な厚みの蛍光体含有層をコートした、第２の面に隣接する傾斜側壁を備えた発光ダイオードの断面図である。
【図１Ａ】
2006500767.tif 000003
【図１Ｂ】
2006500767.tif 000004
【図２Ａ】
2006500767.tif 000005
【図２Ｂ】
2006500767.tif 000006
【図２Ｃ】
2006500767.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月4日(2004.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の対向する面を有し、該第１及び第２の対向する面との間に、前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる側壁とを有する基板と、
前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる前記側壁上に有するほぼ均一な厚みの蛍光体を含む共形層と
を備えていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記傾斜した角度は、鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記鈍角は、約１２０°であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記側壁は、前記第２の面から前記第１の面の近傍まで傾斜した角度で延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記側壁は、前記第２の面から前記第１の面まで傾斜した角度で延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記側壁は、平面側壁であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記基板は、半導体基板であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記第１の面上にダイオード領域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記基板は炭化シリコンを含み、前記ダイオード領域は窒化ガリウムを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記側壁は、前記第１の面から前記第２の面に向かって前記第１の面に対して直角に延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記基板及び前記ダイオード領域は、合計約１７５μｍの厚さであることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記側壁は、約１２０°の傾斜した角度で前記第２の面から前記第１の面の近傍まで約１７３μｍ延びていることを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記蛍光体を含む共形層は、厚さが約２μｍから約１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記蛍光体を含む共形層は、前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる前記側壁全体に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
前記蛍光体を含む共形層は、前記第２の面上にも延びていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
前記第２の面上に反射接触部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
前記反射接触部は、前記第２の面全体に延びていることを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
前記蛍光体を含む共形層は、前記第２の面の反対側で前記反射接触部上に延びていることを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
前記蛍光体を含む共形層は、前記傾斜側壁上よりも前記反射接触部上で薄くなっていることを特徴とする請求項１８に記載の発光ダイオード。
【請求項２０】
第１及び第２の対向する面と、該第１及び第２の対向する面の間に平面側壁を有し、該平面側壁は、前記第２の面から前記第１の面の近傍まで傾斜した角度で延びる第１の部分と、前記第１の面から前記第２の面に向かって前記第１の面に対して直角に延びる第２の部分とを有する基板と、
前記第１の面上のダイオード領域と、
前記第２の面上の反射接触部と、
前記第２の面から前記第１の面に向かって傾斜した角度で延びる前記平面側壁の前記第１の部分上に有するほぼ均一な厚みの蛍光体を含む共形層と
を備えていることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２１】
前記基板は炭化シリコンを含み、前記ダイオード領域は窒化ガリウムを含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
【請求項２２】
前記基板及び前記ダイオード領域は、合計約１７５μｍの厚さであり、前記平面側壁の前記第１の部分は、約１２０°の傾斜した角度で前記第２の面から前記第１の面の近傍まで約１７３μｍに延び、前記蛍光体を含む共形層は、約２μｍから約１００μｍの厚さであることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
【請求項２３】
前記蛍光体を含む共形層は、前記平面側壁の前記第１の部分の全体に延びていることを特徴とする請求項２０に記載の発光ダイオード。
【請求項２４】
基板の第２の面から前記基板の第１の面に向かって傾斜した角度で延びる側壁を、ほぼ均一な厚みの蛍光体を含む層で共形にコーティングすることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
前記共形のコーティングは、前記蛍光体を含む層で前記第２の面を共形にコーティングすることを特徴とする請求項２４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【国際調査報告】
2006500767.tif 000008
2006500767.tif 000009