(57)【要約】光電子装置は基板（１２）上に半導体構造（１０）を有する。この装置の平面形状は、２つの鋭角の内角（α１、α２）と２つの鈍角の内角（α１、α２）とを備えた四辺形である。電極パッドユニット（３１）の１つはこの四辺形の頂点から離れて配置される。この装置は透明な電極（３２）を有することができる。
2004519098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平面の基板上に半導体構造を有する表面放射光電子装置であって、前記装置の形状は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形から構成され、前記装置が前記形状の頂点から離れた前記構造上に配置される第１の電極パッドユニットを有する、表面放射光電子装置。
【請求項２】
前記形状が略平行四辺形である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記平行四辺形がひし形である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記鋭角の内角が約２５度乃至約５０度であり、前記鈍角の内角が約１３０度乃至約１５５度である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記鋭角の内角が約３０度であり、前記鈍角の内角が約１５０度である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記鋭角の内角が約４５度であり、前記鈍角の内角が約１３５度である、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
（ａ）第１の導電型の第１の領域と、第２の導電型の第２の領域と、これら領域間の発光Ｐ−Ｎ接合部とを有し、下面と、該下面から上方に突出し上面を有するするメサと、を画定する積層構造と、
（ｂ）前記上面上の第１の電極パッドユニットと、
をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の電極パッドユニットが、前記上面上の第１の電極と、前記第１の電極上の第１のパッドと、を有し、前記第１のパッドが前記メサの前記上面の一部のみと重なる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１の導電型領域が前記メサに配置され、前記上面を画定し、前記第１の電極が前記メサの上面と重なる透明な第１の電極を含み、前記透明な電極が前記上面で前記第１の導電型領域と接触状態にあり、前記第１のパッドが前記透明な電極の一部のみと重なる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記透明な電極が前記メサの上面の少なくとも主要部分と重なる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のパッドが前記上面の中心に隣接して前記上面と重なる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記下面に接触した第２の電極パッドユニットをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の電極パッドユニットは、前記メサを略包囲するループ形状の第２の電極を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記積層構造が前記メサの上面から前記下面へ下方に向かって延在する凹みを外周に隣接して前記メサ内に画定し、前記凹みに隣接して配置される第２のパッドをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記凹みが前記上面の角で前記メサ内に延在する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記メサの前記上面を画定する前記第１の領域の少なくとも一部が１つ以上の窒化ガリウム系半導体から形成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の導電型がＰ型であり、前記第２の導電型がＮ型である、請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記基板が、前記半導体構造によって射出される光を少なくとも一部分は通し、前記基板が底面、上面、及び前記底面と上面との間に延在し前記装置の形状を画定するエッジを有し、前記半導体構造が前記基板の前記上面と重なり、前記半導体構造が前記基板の形状に近い形を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１９】
前記半導体構造が前記基板から離れた上面と、前記半導体構造の上面から下方に向かって延在する凹みと、少なくとも一部分が前記凹み内に配置された下部電極とを有し、前記半導体構造が前記凹み以外で前記基板のエッジに平行に延在するエッジを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
略平面の基板上に半導体構造を有する光電子装置であって、前記装置の形状は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形から構成され、前記装置が、第１の導電型の第１の領域と、第２の導電型の第２の領域と、これら領域間の発光Ｐ−Ｎ接合部と、を含む積層構造を有し、前記積層構造が、下面と、該下面から上方に突出するメサと、を画定し、前記メサが、上面と、この上面に重なる透明な電極を有する、光電子装置。
【請求項２１】
前記形状が略平行四辺形である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記平行四辺形がひし形である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記鋭角の内角が約２５度乃至約５０度であり、前記鈍角の内角が約１３０度乃至約１５５度である、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記鋭角の内角が約３０度であり、前記鈍角の内角が約１５０度である、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記鋭角の内角が約４５度であり、前記鈍角の内角が約１３５度である、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記透明な電極上に第１のパッドをさらに含み、前記第１のパッドが前記メサの前記上面の一部のみと重なる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
前記透明な電極が前記メサの上面の少なくとも主要部分と重なる、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のパッドが前記上面の中心に隣接して前記上面と重なる、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記下面に接触した電極パッドユニットをさらに含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項３０】
前記第２の電極パッドユニットは、前記メサを略包囲するループ形状の第２の電極を含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記積層構造が前記メサの上面から前記下面へ下方に向かって延在する凹みを外周に隣接して前記メサ内に画定し、前記凹みに隣接して配置されるパッドをさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記メサの前記上面を画定する前記第１の領域の少なくとも一部が１つ以上の窒化ガリウム系半導体から形成される、請求項２１に記載の装置。
【請求項３３】
前記第１の導電型がＰ型であり、前記第２の導電型がＮ型である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記基板が、前記半導体構造によって射出される光を少なくとも一部分は通し、前記基板が底面、上面、及び前記底面と上面との間に延在し前記装置の形状を画定するエッジを有し、前記半導体構造が前記基板の前記上面と重なり、前記半導体構造が前記基板の形状に近い形を有する、請求項２１に記載の装置。
【請求項３５】
略平面の基板上に半導体構造を有する表面放射光電子装置であって、前記装置の形状は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、４５度から成る２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形から構成され、前記装置が前記鋭角の内角の１つに配置される第１の接触パッドを含む、表面放射光電子装置。
【請求項３６】
略平面の基板上に半導体構造を有する光電子装置であって、前記装置の形状は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形から構成され、前記装置が、第１の導電型の第１の領域と、第２の導電型の第２の領域と、これら領域間の発光Ｐ−Ｎ接合部と、を含む積層構造を有し、前記積層構造が、第２の電極パッドユニットを有する下面と、この下面から上方に突出するメサと、を画定し、前記メサが第１の電極パッドユニットを有し、前記第１の電極パッドユニット及び前記第２の電極パッドユニットが、ベース層の接点に電気接続され、前記第１の電極パッドユニットが反射材料を含む、光電子装置。
【請求項３７】
前記形状が略平行四辺形である、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記平行四辺形がひし形である、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記第１の電極パッドユニットが、前記上面上の第１の電極と、前記第１の電極上の第１のパッドと、を有し、前記第１のパッドが前記メサの前記上面の一部のみと重なる、請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記第１の導電型領域が前記メサに配置され、前記上面を画定し、前記第１の電極パッドユニットが前記メサの上面と重なる透明な第１の電極を含み、前記透明な電極が前記上面で前記第１の導電型領域と接触状態にあり、前記第１のパッドが前記透明な電極の一部のみと重なる、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記透明な電極が前記メサの上面の少なくとも主要部分と重なる、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１のパッドが前記上面の中心に隣接して前記上面と重なる、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記第２の電極パッドユニットは、前記メサを略包囲するループ形状の第２の電極を含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４４】
前記積層構造は前記メサの上面から前記下面へ下方に向かって延在する凹みを外周に隣接して前記メサ内に画定し、前記第２の電極パッドユニットが前記凹みに隣接して配置される第２のパッドを含む、請求項３７に記載の装置。
【請求項４５】
前記凹みが前記上面の角で前記メサ内に延在する、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記メサの前記上面を画定する前記第１の領域の少なくとも一部が１つ以上の窒化ガリウム系半導体から形成される、請求項３７に記載の装置。
【請求項４７】
前記第１の導電型がＰ型であり、前記第２の導電型がＮ型である、請求項３７に記載の装置。
【請求項４８】
前記基板が、前記半導体構造によって射出される光を少なくとも一部分は通し、前記基板が底面、上面、及び前記底面と上面との間に延在し前記装置の形状を画定するエッジを有し、前記半導体構造が前記基板の前記上面と重なり、前記半導体構造が前記基板の形状に近い形を有する、請求項３７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード等の光電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
発光ダイオード、即ち、ＬＥＤは、Ｐ型及びＮ型と称される２つの相反する導電型の半導体材料から成る薄層を含む。これらの層は上下に積み重ねて配置され、１つ以上のＮ型材料の層が積層体（スタック）の一部に設けられ、１つ以上のＰ型材料の層が積層体の他端に設けられる。例えば、種々の層が基板上に順に被着されてウェハを構成する。Ｐ型及びＮ型の各材料の接合部は、直接接触するＰ型及びＮ型の各層を含んだり、又は、何れかの導電型の、若しくは明確な導電型を持たない１つ以上の中間層を含むことができる。
【０００３】
電極は積層体の上部及び下部の近傍でＮ型及びＰ型の各層に接続される。電極内の材料は、半導体材料との低抵抗の境界面を付与するように選択される。電極はさらに、外部電源から電流を運ぶワイヤ又は他の導体への接続に好適なパッドを備えている。各電極に結合されるパッドは、その電極と同じ構成及び厚さを有する電極の一部であるか、又は、厚さ、構成、若しくはどちらも電極とは異なる識別可能な構造であってもよい。「電極パッドユニット」という用語は、本開示では、パッドが別個の構造であるか、又は電極の領域にすぎないかに関係なく、電極とパッドを参照するために使用される。ウェハは、個別のＬＥＤを構成する個々のダイを形成するために切り離される。
【０００４】
動作中、ダイオードを流れる電流は、主としてＮ型層内部の電子と、Ｐ型層内部の電子空孔すなわち「正孔」によって運ばれる。電子及び正孔は、接合部に向って反対方向の移動をし、接合部において互いに再結合する。電子−正孔再結合によって解放されたエネルギーは光として射出される。本開示において使用されるように、「光」放射という用語は、可視光域と同様に、赤外線及び紫外線の波長域を含む。光の波長は、半導体材料の構成と接合部の構造を含む要因に依存する。
【０００５】
ある種の半導体材料から形成されたＬＥＤは、半導体層の適切な形成を促進するために通常は非導電性基板を使用する。非導電性基板は一般的に、所定位置に配置される。例えば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の窒化ガリウム系材料が青色及び紫外線を含む種々の波長域の光を発するＬＥＤを形成するために使用される。これら材料は一般には、サファイアやアルミナ等の絶縁基板上に成長される。
【０００６】
絶縁基板を組み込んだＬＥＤは、基板より上方で接合部より下方にある積層体のある位置において下部電極を含む。一般的に、各ダイにおいて積層体の中央又はその近傍で層に上向き下部電極面を設けるために、積層体の１つの又は複数の上層は積層体の領域において除去される。これにより、下部電極面から上方に突出し、ダイの残りの領域を被覆する「メサ」と称される領域が残される。下部電極面によって占有されるダイの部分は光を発しない。この不活性部分の水平方向の範囲は可能な限り小さく維持することが望ましい。
【０００７】
上部電極は通常、積層体の上面、即ち、頂部の半導体層の上面に形成される。一般的に、接合部より上方の積層体の各層は透明であるので、接合部で発せられた光は頂面を通って積層体から出て行くことができる。上部電極は、射出された光のすべてを遮断しないように配置される。例えば、不透明な電極は各ダイの上面のほんの一部のみを被覆する。しかしながら、「電流の密集（ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｒｏｗｄｉｎｇ）」又は「電流の集群（ｃｕｒｒｅｎｔ ｂｕｎｃｈｉｎｇ）」は、光の放射が電極の下にある接合部の部分に、正確には電極によって最も効果的に遮断される場所に集中されるという結果をもたらす。ダイの外部量子効率として一般に述べられる、ダイを通過する単位当たりの電流がダイの外側に到達する有効な光の量は、この現象によって低減される。電流の密集は下部領域においても生じる可能性があるので、光の放射は下部電極の近傍の接合部の範囲に集中される。電流の集群は、窒化ガリウム系材料等の比較的電気抵抗の高い材料から形成されるＬＥＤにより、考慮すべき重要な事柄である。
【０００８】
電流密集の問題を軽減するために、ＬＥＤには、金属の薄層及び金属化合物から形成される透明な上部電極が設けられて来た。通常は不透明であるパッドは上面のほんの一部を占有する。透明な上部電極はパッドから水平方向に電流を拡散させるので、積層体内を下方へ流れる電流がメサの水平方向の範囲にわたってより均等に拡散される。
【０００９】
ある種のＬＥＤは、ＬＥＤの光抽出効率を低減させる吸収空洞（キャビティ）を有する。ＬＥＤによって生成された光はＬＥＤから射出する前にＬＥＤの吸収領域を通過しなければならず、光の一部はＬＥＤの吸収空洞に閉じ込められる。例えば、ある種のＬＥＤにおいて、Ｐ型層はＮ型層の上に重なり、活性層はそれらの間に配置され、これらの層はサファイアまたはアルミナの基板上に配置される。ＬＥＤはまた、アセンブリを構成するためにダイ接着エポキシを用いて周囲構造に取り付けられることができる。Ｐ型層、Ｎ型層、活性層、及びダイ接着エポキシはすべて、ＬＥＤにおいて生成された光の大部分を吸収する。このため、光抽出効率を向上させるＬＥＤに対する改善が望まれる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような必要性に対応するものである。
本発明の第１の態様では、表面放射光電子装置が、略平面の基板上に半導体構造を有し、前記装置の形状は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形から構成され、前記装置が前記形状の頂点から離れた前記構造上に配置される第１の電極パッドユニットを有する。好ましくは、この形状は平行四辺形であり、より好ましくは、この平行四辺形はひし形である。角度が９０度に等しくない、当該装置の四辺形形状により、装置の光抽出効率が改善される。特定の動作理論に委ねることなく、この装置は導波路としてモデル化可能であり、角度が９０度に等しくない四辺形形状は、より多くの漏れモードの光を射出するとともに装置ではあまり吸収されない傾向がある導波型構造を含む。
【００１１】
鋭角の内角は好ましくは、約２５度乃至約５０度の間にあり、鈍角の内角は約１３０度乃至１５５度の間にある。特定の実施の形態において、鋭角の内角は約３０度であり、鈍角の内角は焼く１５０度であり、その他の好ましい実施の形態では、鋭角の内角は約４５度であり、鈍角の内角は約１３５度である。
【００１２】
望ましい構造において、上記装置は、第１の導電型の第１の領域と、第２の導電型の第２の領域と、これら領域間の発光Ｐ−Ｎ接合部とを含む積層構造から構成される。積層構造は、下面と、この下面から上方に突出するメサと、を画定する。メサは上面を有し、第１の電極パッドユニットはこの上面に配置される。このように、上記装置は特定の好ましい実施の形態において、段付き構造と、電気出力を装置に供給するための電極パッドユニットと、を有する。
【００１３】
メサ上の第１の電極パッドユニットは、メサの上面に第１の電極を有し、その第１の電極上に第１のパッドを有することが好ましい。第１のパッドはメサの上面の一部のみと重なる。
【００１４】
第１の導電型領域は好ましくは、メサに配置され、上面を画定する。第１の電極は、メサの上面と重なる透明な第１の電極を含む。この透明な電極は上面で第１の導電型領域と接触し、第１のパッドは透明な電極の一部のみと重なる。このように、光が透明な電極を介して装置の上部から射出され、透明でない可能性がある第１のパッドは射出光のほんの一部を遮断する。
【００１５】
望ましくは、透明な電極はメサの上面の少なくとも主要部分と重なる。上面の主要部分と重なる時に、透明な電極は電流の密集の問題に対応する一方、依然として光を透明な電極から射出させる。
【００１６】
上部パッドは望ましくは、上面の中心に隣接して上面と重なる。第２の電極パッドユニットは下面に接触して配置される。第２の電極パッドユニットは、例えば、メサを実質的に包囲するループ形状の第２の電極から構成されることができる。ループ形状の第２の電極は、接合部の水平方向範囲にわたって電流を拡散させる傾向があると考えられる。
【００１７】
積層構造は、メサの上面から下面へ下方に向って延在する凹みを外周に隣接してメサ内部に画定する。第２のパッドは凹みに隣接して配置されることができる。特定の好ましい実施の形態において、凹みは上面の角でメサへと延在する。
【００１８】
特定の実施の形態では、少なくともメサの上面を画定する第１の領域の一部が１つ以上の窒化ガリウム系半導体から形成される。技術的によく知られているように、他の多くの半導体材料を光電子装置で使用することができる。上記構造のための第１の導電型は好ましくはＰ型であり、第２の導電型は好ましくはＮ型である。
【００１９】
基板は望ましくは、その少なくとも一部が半導体構造によって射出される光を通す。基板は、底面、上面、及びこれらの面の間に延在するエッジを有するのが望ましい。基板は装置の形状を画定し、半導体構造は基板の上面と重なる。半導体構造は、基板に近い形状を有するのが望ましい。
【００２０】
半導体構造は望ましくは、基板から離れた上面と、半導体の上面から下方に延在する凹みと、少なくとも一部が凹みに配置される下部電極と、を有する。半導体構造は、凹み以外では基板のエッジに平行に延在するエッジを有するのが望ましい。
【００２１】
本発明の別の態様では、光電子装置が略平面の基板上の半導体構造を有する。同装置は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形の形状を有する。上記装置は、第１の導電型の第１の領域と、第２の導電型の第２の領域と、これら領域間の発光Ｐ−Ｎ接合部と、を含む積層構造を有する。積層構造は、下面と、この下面から上方に突出するメサと、を画定する。メサは、上面と、この上面と重なる透明な電極を有する。この形状は略平行四辺形であるのが好ましく、より好ましくは、ひし形である。
【００２２】
鋭角の内角は望ましくは、約２５度乃至約５０度であり、鈍角の内角は約１３０度乃至１５５度である。特定の好ましい実施の形態では、鋭角の内角は約３０度であり、鈍角の内角は約１５０度であり、その他の好ましい実施の形態では、鋭角の内角は約４５度であり、鈍角の内角は約１３５度である。
【００２３】
第１のパッドは望ましくは、透明な電極上に配置され、第１のパッドは望ましくは、メサの上面の一部のみと重なる。透明な電極は望ましくは、メサの上面の少なくとも主要部分と重なる。特定の好ましい実施の形態では、第１のパッドは上面の中心に隣接して上面と重なる。
【００２４】
望ましくは、上記装置は下面に接触した電極パッドユニットを有する。下面に接触した電極パッドユニットは、特定の実施の形態において、メサを実質的に包囲するループ形状の第２の電極を含むのが望ましい。
【００２５】
積層構造は、メサの上面から下面へ下方に向って延在する凹みを外周に隣接したメサ内部に画定する。第２のパッドは凹みに隣接して配置されるのが望ましい。
【００２６】
特定の好ましい実施の形態では、少なくともメサの上面を画定する第１の領域の一部が１つ以上の窒化ガリウム系半導体から形成される。第１の導電型はＰ型であり、第２の導電型はＮ型である。
【００２７】
基板は望ましくは、半導体構造によって射出される光を少なくとも一部分は通す。基板は、底面、上面、及びこれらの面間に延在し装置の四辺形形状を画定するエッジを有する。半導体構造は基板の上面と重なり、半導体構造は基板に近似する形状を有する。
【００２８】
本発明の更なる態様において、表面放射光電子装置は略平面の基板上の半導体構造を有する。この装置は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、４５度から成る２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形の形状を有する。上記装置は、鋭角の内角の１つに配置される第１の接触パッドを含む。
【００２９】
本発明のさらにもう１つの態様において、光電子装置は略平面の基板上の半導体構造を有する。この装置は、基板面の法線の視線方向において平面視で見た場合に、２つの鋭角の内角と２つの鈍角の内角とを備えた四辺形の形状を有する。上記装置は、第１の導電型の第１の領域と、第２の導電型の第２の領域と、これら領域間の発光Ｐ−Ｎ接合部と、を含む積層構造を有する。積層構造は、第２の電極パッドユニットを有する下面と、この下面から上方に突出するメサと、を画定する。メサは第１の電極パッドユニットを有する。第１の電極パッドユニット及び第２の電極パッドユニットは、ベース層の接点に電気接続され、第１の電極パッドユニットは反射材料を含む。
【００３０】
上記形状は好ましくは、略平行四辺形の形状であり、より好ましくは、この平行四辺形はひし形である。
【００３１】
第１の電極パッドユニットは望ましくは、メサの上面にある第１の電極と、この第１の電極上の第１のパッドと、を有する。第１のパッドはメサの上面の一部のみと重なる。
【００３２】
特定の好ましい実施の形態において、第１の導電型領域はメサ内部に配置され、上面を画定し、第１の電極パッドユニットは、メサの上面と重なる透明な第１の電極を含む。透明な電極は上面で第１の導電型領域と接触し、第１のパッドが透明な電極の一部のみと重なる。透明な電極はメサの上面の少なくとも主要部分と重なるのが望ましい。第１のパッドは望ましくは、上面の中心に隣接して上面と重なる。第２の電極パッドユニットは、メサを実質的に包囲するループ形状の第２の電極を含むことができる。
【００３３】
特定の好ましい実施の形態において、積層構造はメサの上面から下面へ下方に向って延在する凹みを外周に隣接してメサ内部に画定し、第２の電極パッドユニットは、凹みに隣接して配置される第２のパッドを含む。この凹みは上面の角においてメサ内へと延在してもよい。
【００３４】
望ましくは、少なくともメサの上面を画定する第１の領域の一部が１つ以上の窒化ガリウム系半導体から形成される。第１の導電型はＰ型であり、第２の導電型はＮ型である。
【００３５】
基板は望ましくは、半導体構造によって射出される光を少なくとも一部分は通し、底面、上面、及びこれらの面間に延在するエッジを有する。基板は装置の形状を画定することが望ましく、半導体構造は基板の上面と重なる。半導体構造は基板に近似する形状を有する。
【００３６】
本発明のこれら及びその他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、付記された請求の範囲、及び添付図面に関してより良く理解されるだろう。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による光電子装置は、基板１２上の半導体層の積層構造から成る半導体構造１０を含む。積層構造は、積層体の第１の領域１４における第１の導電型の半導体材料を含み、積層体の上側領域に配置される。第２の領域１６における第２の相反する導電型の半導体材料は積層体の下方部分に基板１２に隣接して配置される。例えば、第１の領域１４はＰ型半導体から形成され、第２の領域１６はＮ型半導体から形成される。このように、Ｐ型半導体材料はＮ型半導体材料の上に重なる。特定の好ましい実施の形態において、半導体構造１０は、青色及び紫外線を含む種々の波長域内の光を射出するＬＥＤを形成するために使用されるＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＩｎＧａＮ等の窒化ガリウム系材料を含む。積層構造を構成するための製造工程は周知である。これらの材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシ等によって通常は絶縁基板１２上に成長される。しかしながら、ＬＥＤを含めて他のタイプの光電子装置を構成するための他の多くの半導体材料が使用可能であることは当業者には理解されるだろう。絶縁基板は、サファイア、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム等の、射出光を通す何れの基板も含むことができる。少なくとも部分的に透明な基板上に配置される半導体材料を用いた光電子装置は本発明の恩恵を享受できる。
【００３８】
かかる半導体はＩＩＩ−Ｖ族の半導体、即ち、化学量論的公式、
ＡｌａＩｎｂＧａｃＮｘＡｓｙＰｚ（ここで、（ａ＋ｂ＋ｃ）は約１であり、（ｘ＋ｙ＋ｚ）もまた約１である）に基づく材料である。最も一般的には、半導体材料は窒化物半導体、即ち、ｘが０．５以上、さらに最も一般には約０．８以上のＩＩＩ−Ｖ族の半導体である。通常では、半導体材料は純窒化物半導体、即ち、ｘが約１．０の窒化物半導体である。本明細書で用いられる「窒化ガリウム系半導体」という用語は、ガリウムを含む窒化物系半導体を指す。Ｐ型及びＮ型の導電性は一般的なドーパントによって付与され、特定の半導体材料の本来の導電型に起因することもある。例えば、窒化ガリウム系半導体は一般に、非ドープ時でも固有のＮ型である。Ｎ型窒化物半導体は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、及びＯ等の一般的な電子ドナードーパントを含み、一方、Ｐ型窒化物半導体は、Ｍｇ、Ｚｎ等の一般的な電子アクセプタドーパントを含むことができる。
【００３９】
図１及び図２に示される実施の形態の積層構造１０は、第１及び第２の領域間に接合部１８を含むＬＥＤから構成される。接合部は、領域１４及び１６間に配置された独立した層として図２に概略的に示される。実際には、接合部は、直接隣接するＰ型及びＮ型の各層間の境界、又は１つ以上の中間層から構成可能である。中間層はいずれかの導電型か又は非導電型でもよい。あるいはまた、接合部は領域１４及び１６の間、又は中間領域に付加的構造を含むことができる。このように、接合部は単純ホモ接合であればよく、単一ヘテロ接合、二重ヘテロ接合、単一量子井戸、多重量子井戸、又はその他の型の接合構造でもよい。半導体構造が光電子技術において使用される他の構造と同様、半導体材料の種々の層を組み込むことができることは当業者によって理解されるだろう。
【００４０】
さらに、領域１４、１６はそれぞれ任意の数の層を含むことができる。単に一例として、第２の下部領域１６は、基板１２との境界面に「バッファ層」を組み込み、第１の領域１４は、後述される上部電極とのオーミック接触を確立するのに役立つために積層体の上部にハイドープされた接触層を組み込むことができる。第１の領域１４は通常、使用中のＬＥＤによって射出される波長の光を透過させる。即ち、上部領域は全体として又は主として、接合部で射出されるフォトンのエネルギーよりも大きなバンドギャップを有する材料から形成される。積層体に組み込まれる種々の層の構造及び構成、ならびに積層体の層のシーケンスは、望ましい射出特性を付与するために周知の原理及び技術によって選択されることができる。
【００４１】
第２の領域１６は第２の領域接触面２０を画定する。面２０は基板１２から離れる方向、すなわち上方に向いており、第２の領域１６はこの面２０から下方に延在するエッジ２３を有する。積層構造はまた、第２の領域接触面２０から上方に突出するメサ２２を画定する。メサ２２は、第２の領域１６のエッジ２３とほぼ平行な垂直方向に延在する壁２１を有する。接合部１８及び第１の領域１４は上向きに突出するメサ２２の内部に配置される。第１の領域１４はメサの上面２４を画定する。一般的に、第２の領域接触面２０及びメサ２２は、積層構造を形成する層が基板１２上に蒸着された後にエッチング工程によって形成される。このように、半導体材料は基板１２上に蒸着され、構造１２を構成する半導体材料の積層体を形成する。第１の領域１４を構成する半導体材料の層、接合部１８、及び第２の領域１６を構成する１つあるいは複数の半導体材料の層の一部は、第２の領域接触面２０を構成するための範囲を選択的にエッチングすることによって除去される。メサ２２を構成することになる範囲内の領域は、上向きに突出するメサ２２を構成するようにマスクによって保護される。このようなエッチング工程は、例えば、従来のフォトリソグラフィのマスキング法を用いることができる。あるいはまた、第２の領域接触面２０及びメサ２２は、選択的蒸着によって形成される。選択的蒸着工程において、第２の領域１６用の半導体材料が蒸着される。第２の領域接触面２０を構成するためのダイの範囲は、マスキング材料で被覆されるか、あるいは蒸着工程によって保護されるので、積層体の最上層はこれらの範囲内には形成されない。
【００４２】
半導体構造１０の基板１２のエッジ、メサ２２の壁２１、及び第２の領域１６のエッジ２３は、基板の面に対し垂直である必要はない。これらは、湾曲したり傾斜させてもよい。
【００４３】
構造１０は、アセンブリを形成するために、当該分野で周知であるように、ダイ接着エポキシ１９を用いてベース層１７に取り付けられる。例えば、ダイ接着エポキシは構造１０をリフレクタに取り付けるために使用される。
【００４４】
図１は構造１０の平面図であり、基板１２の面に垂直な表示方向から見た構造１０を示している。視線方向「Ｖ」は図２の断面図に示される。構造１０は平面視で全体として、９０度以外の内角度を備えた四辺形である。換言すれば、構造１０は平面視で、２つの鋭角の内角度と２つの鈍角の内角度を有する四辺形である。好ましくは、平面図による構造１０の形状はひし形又はその他の平行四辺形である。ひし形形状の構造１０は、図４に示すように、幅「ｂ」及び長さ「ｈ」を有する。
【００４５】
平面視でメサの形状は、上述されたマスクとフォトリソグラフィ、又は選択的蒸着を利用して形成される。構造１０の全体としての形状は、上述した電極パッドユニットを形成した後でレーザを利用して形成されるのが好ましい。
【００４６】
これら図面が正しい比率で描画（ｄｒａｗｎ ｔｏ ｓｃａｌｅ）されていないことは理解されたい。特に、種々の層の厚さは図示を明確にするために大きく拡大表示されている。一般に、メサ２２を含む全体の積層体はおよそ５ミクロン程度の厚さである。水平方向の寸法、例えば、全体幅ｂ及び長さｈは、約２００乃至３００ミクロン等のおよそ数百ミクロン程度である。
【００４７】
図１の上面図で見た場合のメサ２２の形状は、構造１０の全体形状と実質的に同じである。このように、第２の領域１６が平面図で見た場合にひし形の形状を有し、メサ２２が平面図で見た場合にひし形の形状を有することがそれぞれ好ましい。メサ２２の垂直方向に延在する壁２１は、第２の領域１６のエッジ２３に対しほぼ平行に延在する。好ましくは、下部接触面２０は、メサ２２の周囲に延在する帯状領域２６を含む。例えば、平面図でひし形形状を有する構造において、メサ２２は４つの壁２１を有し、第２の領域１６は４つのエッジ２３を有する。第２の領域接触面２０がメサ２２の周囲に延在するように、壁２１はそれぞれエッジ２３の１つと平行である。
【００４８】
ひし形形状のメサは、ひし形形状のそれぞれの頂点において第１の鋭角の内角α１、第２の鋭角の内角α２、第１の鈍角の内角φ１、及び第２の鈍角の内角φ２を有する。帯の幅Ｓは、可能な限り小さく、それでいてなお後述される下部電極パッドユニットを収容するための空間を付与することが好ましい。通常、帯の幅Ｓはおよそ１０乃至５０ミクロン程度である。
【００４９】
メサ２２は、壁２１によって画定される角の１つに凹み２８を有する。この凹みはメサの上面２４から下部領域接触面２０まで下方へ向って延在し、壁２１から内側に延在するので、凹み２８はメサ２２を画定する壁２１と結合する垂直方向に延在する壁３０を有する。このように、第２の領域接触面２０は凹み２８の床面を画定する部分を含む。この部分は下部領域接触面２０の帯２６（図１参照）と併合する。上面図で見た場合の凹み２８は、半径が例えば約１００ミクロン程度の、ほぼ四半円の形状である。この凹み２８はメサ２２が形成される時に形成される。例えば、後述される蒸着工程において使用されるマスクは、凹み２８の形状で形成されたり、あるいは、エッチング工程におけるマスクは、凹み２８の形状の輪郭を描くように形成されることができる。
【００５０】
第１の電極パッドユニット３１は、メサ１２の上面２４全体を実質的に被覆する透明な第１の電極３２を含むことが好ましい。第１の電極３２は、メサの上面２４を画定する第１の領域１４の半導体材料に対し、抵抗の小さい、望ましくはオーミック接触を付与する材料から形成される。透明電極の構成及び厚さは、使用中のＬＥＤによって射出される波長での光に対し実質的に透明性を示すように選択される。特定の半導体材料とともに使用される透明電極を形成するための好適な材料、厚さ、及び製造技術は周知である。単に一例として、上面２４がＰ型窒化ガリウムによって画定される場合に使用される１つの好適な上部電極は、通常約１０乃至約５００Åの厚さのニッケル層と、通常約１０乃至約５００Åの厚さの金の層とをその上面に付加し、このニッケルを酸化させるように、例えば、約３００乃至９００℃に上昇させた温度において酸化雰囲気内で接触面にアニール処理を施すことによって形成されることができる。金属の層は、電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着、メッキ、又は他の周知の方法を用いて付加される。好ましくは、電極３２のエッジが、例えば、フォトリソマスクを用いてメサ２２の壁２１から離間されるように、電極３２のための金属が蒸着される。このようにして金属を蒸着することにより、後述されるように、蒸着金属が表面２０上の電極と重なり合うことを回避することができる。
【００５１】
上部電極パッドユニットはまた、メサの水平方向中心又はその近傍に、即ち、メサ２２の上面２４の中央の近傍に、第１の電極３２の上面に形成されるパッド３４を含むことが好ましい。パッド３４は、例えば、外部リードをパッドと結合させるワイヤによって、使用中の外部リードに接続可能な端子を付与するように適切な材料から形成される。パッドの材料は電極３２における材料と適合する必要もある。単に一例として、パッド３４は透明電極３２に重なるチタンの層と、このチタン層に重なるプラチナの層と、このプラチナ層に重なる金の層を含むことができる。露出された金の層は、ワイヤボンディング用の好適な表面を提供する。パッド３４は一般に、約１００乃至１２０ミクロンの直径を有する。望ましくは、このパッドは外部回路構成と接続させるために使用されるボンディング作業の要求との整合性は可能な限り小さい。従って、上部パッドによって占有されるメサの上面の部分は、その約１０％未満であることが望ましい。
【００５２】
第２の電極パッドユニット３６は第２の領域接触面２０上に設けられる。この電極パッドユニットは好ましくは、メサの凹み２８へと延在する一部が円形のパッド領域４０と、第２の領域接触面２０の帯状領域２６に沿ってパッド領域４０から延在する細長い帯状部３８とを有する電極を含む。望ましくは、細長い帯状部３８はメサ２２の周囲全体に延在する。パッド領域４０は例えば、幅が約１００ミクロンであり、帯状部３８は幅が約３乃至２０ミクロンである。帯状部３８は、第２の領域接触面２０と接触状態にある第２の電極を提供する。帯状部は、第２の領域接触面２０に対し良好な、望ましくはオーミック接触する導電材料から形成される。例えば、第２の領域接触面２０がＮ型窒化ガリウムによって形成される場合、帯状部３８は、温度を上昇させてアニール処理されるアルミニウム及びチタンのそれぞれの層から形成されることができる。パッド領域４０は好ましくは、電極の一部となるように導電材料から成り、同じアルミニウム及びチタンの同一層を含む。パッド領域４０はまた、外部リード又はその他の構造と結合するために適した層を含むことが好ましい。例えば、パッド領域４０は、チタン及びアルミニウムの各層の上にプラチナの層を含み、そのプラチナの層の上に金の層を含むことができる。金の層は好ましい接合面を提供する。窒化ガリウム系半導体とともに使用するための特に好ましい配列において、パッド領域４０と帯状電極部３８を含む下部電極パッドユニットの全体は、アルミニウム、チタン、プラチナ、及び金の各層がこの順序で蒸着され、さらにアニール処理されて形成される。
【００５３】
特定の好ましい実施の形態において、パッド領域４０は、四辺形状構造１０の鋭角の内角の１つに配置される。例えば、図１に示されるように、パッド領域４０は、メサ２２の第２の鋭角の内角α２を有する頂点の外側に配置される。これに対し、第１のパッド３４は、パッド領域４０からの離れて配置されるのが好ましい。特定の好ましい実施の形態では、第１のパッド３４は、メサ２２の内角α１、α２、φ１及びφ２を有する各頂点から離れて配置される。パッド領域４０及び第１のパッド３４は、四辺形状構造１０の頂点のどこかに配置されることもできる。第１の電極３２は、この四辺形の頂点の１つに配置される小さなパッドを含むことがある。この電極３２は好ましくは透明電極から成り、さらに好ましくは、メサ２２の上面２４の大部分を占有する透明な電流拡散電極から成る。望ましくは、第１のパッド３４は、メサ２２の面２４の中心又はその近傍で透明な電流拡散電極上に配置される小さなパッドから構成される。
【００５４】
望ましくは、複数の装置のための半導体材料が蒸着されてウェハを形成する。メサ及び電極パッドユニットは各装置ごとに形成され、ウェハは個々の装置に切断される。ウェハを個々の装置に切断する際、構造の全体形状が形成される。好ましくは、ウェハはレーザを用いて切断される。あるいはまた、機械的スクライビングが使用される。機械的スクライビングでは、ダイヤモンド・チップ付き工具によって半導体材料上に小さな引掻き傷がつけられる。次に、半導体材料は引掻き傷によって形成された線に沿って破断される。ウェハは、平面視で四辺形状となるように切断される。
【００５５】
パッド領域４０及び第１のパッド３４を除いて、積層構造１０全体は、装置を保護するために酸化珪素（図示せず）等の透明な導電材料によって被覆されることができる。
【００５６】
使用時には、第１のパッド３４及びパッド領域４０はワイヤボンド４２及び４４によって外部電源に接続される。電流がパッド３４及び４６間で電極及び積層構造内部を流れるので、光は接合部１８で射出される。この光は透明な第１の電極３２内部を通り、積層構造から射出される。このように、図１及び図２に示されるＬＥＤは表面射出ＬＥＤである。他の型の光電子装置でも本発明の特徴を利用することができる。
【００５７】
透明電極３２、及びメサ２２を包囲する電極の帯状部３８は、メサの水平方向範囲内での電流の拡散と、接合部１８の水平方向範囲内での電流の均一分布を促進する。特定の動作理論に委ねることなく、第１の電極３２は、接合部より上に配置される構造の水平方向における電流に対して抵抗を低減させる。動作理論に委ねることなく、第２の領域接触面２０上の電極は、構造１２の下部領域におけるメサの周囲の電位を均等化する傾向があり、更には接合部の水平方向範囲にわかって電流を拡散させる傾向がある。さらにまた、電極は周囲の大部分にわたって領域２０と接触し、下部電極パッドユニット３６が下部領域における電流の密集の起こり易さを軽減する傾向があると考えられる。動作の機構に関係なく、この構造は効率的な動作を提供する傾向がある。メサ２２の周囲に延在する第２の領域接触面２０の帯状領域２６を提供することがメサによって占有される面積を低減すると考えられる。しかしながら、このような帯状領域２６は、廃棄されるかもしれない構造の範囲内の一部に少なくとも部分的に収容可能とされる。この半導体材料は好ましくは、ウェハとして形成され、複数のＬＥＤを形成するための複数の構造１０はウェハから構成される。多くの場合、個々の構造を互いに分離するのを容易にするために、トレンチが上面からウェハにエッチング形成される。帯状領域２６は、これらのトレンチによって占有される範囲内に少なくとも部分的に設けられることができる。
【００５８】
９０度以外の内角を有する四辺形状構造は、ＬＥＤの光抽出効率性を向上させる。例えば、窒化ガリウム系材料の構造１０は、ＬＥＤの２つのゾーンから成る吸収空洞を有する。第１のゾーンは、第１の領域１４、第２の領域１６、及び接合部１８から構成される。第２のゾーンは吸収性の高いダイ接着エポキシ１９である。これらゾーンはともにＬＥＤの光抽出効率性を低減させる。
【００５９】
図１及び図２のＬＥＤに関連して上述された構造の導波モデルは、基板１２及びそれを包囲する媒体から成る、導波路における光の約７０％が「誘導型モード」の種類であることを示している。特定の動作理論に委ねることなく、誘導型モードの光が最も吸収される理由は、光がＬＥＤから射出可能となる前に上記２つの吸収領域のいずれかを通過する必要があるからである。誘導型モードが漏れモードよりも一層吸収が多いとされる理由は、漏洩光のほとんどがＬＥＤダイの上部及び底部に配置される吸収領域に入ることなくダイの側壁から流出する可能性があるからである。この欠点を克服する１つの方法はリフレクタを基板１２の底部に置くことであり、誘導型モードの光は、吸収性の高いダイ接着エポキシ１９を通過しなくなる。しかしながら、反射光の一部は、ＬＥＤの活性領域と透明な接点から成るＬＥＤの他の高吸収性領域に再度入射すると考えられるので、底部リフレクタによって反射される光の一部が吸収空洞に閉じ込められる結果になる。
【００６０】
特定の動作理論に委ねることなく、９０度以外の内角を備えた四辺形状の構造がＬＥＤの導波構造を変更させることが考えられる。この結果、更に多くの光が誘導型モードの種類の代わりに漏れモードになる。漏れモードの光が主として基板１２内に閉じ込められ、基板１２の側壁から流出することが考えられる。このように、吸収領域における光強度の減少が回避されると考えられる。
【００６１】
例えば、ＡｌＧａＮ及びＩｎＧａＮの層を有する接合部を含む構造１０は吸収領域を有する。ＩｎＧａＮは青色波長では吸収が強く、Ｐ型及びＮ型の窒化ガリウム系層はともに青色の光を吸収するが、ＩｎＧａＮ層と比較すると吸収係数が相対的に低い。透明電極は通過する光の約１０％を吸収する。これら上記の層のすべては、青色の光の吸収領域を構成する。さらに、ＬＥＤダイの基板の底部において、ダイ接着エポキシが光を吸収する。したがって、この構造は吸収性の高い３−Ｄ導波路としてモデル化されることができる。基板１２の面に対し平行又は垂直なかかる導波路を通過する光は誘導型モード又は漏れモードである可能性がある。
【００６２】
特定の動作理論に委ねることなく、９０度以外の内角を備えた、平面視で四辺形状の構造が導波構造を変更させ、漏れモードの光の量を増加させることが考えられる。更に多くの光が構造の側壁から出て、光吸収を実質的に低減させることが考えられる。
【００６３】
三次元導波モデルは、図３に示すように、Ｘ及びＹの各方向における２つの無限スラブ導波路に分解可能である。例えば、スラブ導波理論は、複雑な３Ｄ導波理論を適用することなく、図１及び図２に示される構造に対し３Ｄ導波路をモデル化するために使用されている。スラブ導波路がサポート可能な誘導型モードの数が、図４の正方形上に示される導波路の限定寸法であるｄに比例することが図示されている。
【００６４】
同一面積を有する構造では、ひし形構造の限定寸法はｈである。寸法ｈに関して、ｈ＝ｄ（ｓｉｎ）０．５である。ひし形構造の高さｈは四角形の幅ｄよりも小さく、導波路の高さを低減させることにより、誘導型モードの数を減少させ、その結果、漏れモードの数を増加させる。同一面積では、ひし形構造が四角形状構造の側壁面積よりも大きい全側壁面積を有する。ひし形構造の全側壁面積は、四角形状構造の１／（ｓｉｎ）０．５倍となる。この結果、更に多くの光がひし形構造の側壁から流出する可能性がある。
【００６５】
上記理論を用いた数値シミュレーションの結果が表１に示される。表１は、光抽出効率が、厚さが１２５ミクロン、角度α１及びα２が４５度であるひし形構造の約２０％だけ改善可能であることを示している。比較すると、六角形の構造は結果として９％だけ改善された。このシミュレーションでは、構造の全面積は不変に保たれた。
【００６６】
さらに厚みのある構造、即ち、角度α１及びα２が４５度である厚さ４２５ミクロンのひし形構造では、最大で３３％までのさらに劇的な改善が見られた。構造の厚さ及び基板の厚さとともに上記効率が良くなる。
【００６７】
【表１】
2004519098.tif 000003
【００６８】
「ひし形状」等の上述した形状は、基板１２の面に対し法線の表示方向Ｖにおいてダイを見ながら、平面視で見た場合にＬＥＤの形状を表わす。表１で述べたように、六角形では正方形よりも多少の改善が見られる。９０度に等しくない内角を有するその他の多角形は、例えば、三角形及び五角形として用いられるが、平行四辺形、詳細には、ひし形が好ましい。
【００６９】
同時係属の米国特許出願第０９／６９２，９５３号（２０００年１０月２０日出願、名称：光電子装置用の接触構造）の開示が参照によって本明細書に組み込まれ、この米国出願に開示されるように、第２の領域接触面２０の帯状領域が、図１及び図２に関連して上述されたように、メサを全体的又は実質的に包囲することができる。
【００７０】
電極は四辺形の頂点以外の位置に配置可能である。例えば、図５に示される実施の形態において、本発明の更なる実施の形態による構造１１０は図１及び図２を参照して上述された構造と同様の積層構造を含む。繰り返して述べるが、積層構造の第２の領域は上向きの第２の領域接触面１２０を画定する。メサ１２２はこの面１２０から上方に突出する。メサ１２２は４つの壁１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄを有する。メサは、第１の方向（図５において左から右への方向）に延在する「近端（ニア・エッジ）」１５０と称されるメサの１つの壁１２１Ａにおいて凹み１２８を有する。第２の領域接触面１２０は、凹み１２８の下側面又は床面を画定する部分１５１を含む。しかしながら、この実施の形態では、第２の電極パッドユニット１３６は導電パッド１４０のみを含む。パッド１４０の下側面は、望ましくは構造１１０の半導体材料に対し抵抗の小さい、望ましくはオーミック接触を含む電極を構成する。言い換えると、電極パッドユニット１３６は、図１を参照して上述された帯状の電極部３８を含まない。積層体がメサの周囲全体を包囲し、凹み１２８の床面と併合する帯状領域１２６を有するが、これら帯状領域１２６には下部電極パッドユニット１３６の電極は装着されていない。
【００７１】
第１の電極パッドユニット３１は、図１及び図２を参照して上述された対応するエレメントと同様の透明な第１の電極１３２と第１のパッド１３４を含む。しかしながら、この実施の形態において、第１のパッド１３４は、本明細書では「遠端（ファー・エッジ）」１５２と称され、メサの反対側の近端１５０と平行に延在する、メサの壁１２１Ｃに隣接して配置される。このように、第１のパッド１３４は第２のパッド１４０から離れて配置される。望ましくは、凹み１２８及び第２のパッド１４０は近端１５０の中心に隣接して配置され、第１のパッド１３４は遠端１５２の中心に隣接して配置される。帯状電極部３８（図１参照）は用いられていないので、図５の第２の領域接触面１２０はメサを包囲する非常に狭い帯状領域１２６のみを含むことができる。もう１つの変形例において、面１２０の帯状領域１２６は省略可能であるので、メサが凹み１２８以外では構造の外周まで延在し、第２の領域接触面１２０は凹みの床面を画定する部分１２５のみから構成される。
【００７２】
図５を参照して上述された配列において、構造１１０の比較的小さな面積部分が第２の領域接触面によって占有され、構造領域のメサに対する比率を大きくする。これは、大きな活性領域、即ち、その構造において大きな比率の面積を占有する接合部を提供する。このような設計は、接合部における電流密度を低減させるために有利に用いられることができる。
【００７３】
更なる変形例では、図５を参照して上述された構造は、図１を参照して説明されたように、帯状領域１２１上のメサを包囲する帯状電極領域を備えることができる。
【００７４】
本発明の更にもう１つの実施の形態による構造２１０は、当該構造の１つのエッジに沿って延在するレッジ２５３の形状にある第２の領域接触面２２０を含む（図６参照）。メサ２２２は残りのダイ部分の実質的にすべてを占有することができる。第２の電極パッドユニット２３６は、メサの近端２５０に隣接し平行に延在する細長い帯状の電極を含む。近端２５０及び細長い帯状の電極２３８は、図６の水平方向Ｆ、即ち、図６の左右方向に延在する。この帯状電極の領域はパッド２４０としての役目をする。このパッドは、電極２３８の残り部分と物理的に識別可能でもよく、又はそうでなくてもよい。即ち、パッドはより厚い層、又は付加的な金属材料層を含んでいてもいなくてもよい。パッド２４０は電極２３８の長さに沿った任意の地点に配置されてもよいが、一般には、細長い電極の中心に隣接し、これ故に近端２５０の中心に隣接する。第１の電極パッドユニット２３１は、上述された対応するエレメントと同様に第１のパッド２３４と透明な上部電極２３２を含む。第１のパッド２３４は近端２５０から離れ、細長い電極２３８からも離れて配置されている。好ましくは、第１のパッドはメサの遠端２５２に隣接して、望ましくは、遠端の中心に隣接して配置される。言い換えると、第１のパッドは第１の水平方向Ｆにおいて細長い電極２３８の中心と位置合わせされる。第１のパッドは、メサの上面２２４のほんの一部のみを被覆する。特に、第１の方向Ｆにおける第１のパッドの寸法は、第２の電極２３８の長さよりも実質的に小さい。本実施の形態による構造は、比較的小さな接触抵抗と良好な電流拡散を提供することができる。更なる変形例において、第２の領域接触面は近端２５０以外のメサのエッジに沿って延在することができる。このように、第２の電極接触面は、メサを包囲する帯状領域と併合することができる。例えば、ウェハから個々の構造を容易に分離するように、ウェハが構造の上端からそのエッジ全体に沿ってエッチングされて半導体構造を形成する場合、第２の領域接触面は、レッジ２５３からメサの周囲全体にわたって延在する帯状領域（図示せず）を含むことがある。しかしながら、第２の電極はこれら帯状領域上に延在する必要はなく、それゆえ図１及び図２の実施の形態で用いられる帯状領域よりも幅が狭くても良い。
【００７５】
本発明による構造はまた、非透明な電極を含むこともできる。非透明電極を用いた構造の一例が図７に示される。構造３１０は、それを通じて光が方向付けられる略透明な背面３１１を有する。例えば、透明な背面は、サファイア基板３１２を構成することができる。構造３１０は、上述されたように、光を生成するためのＰ型、Ｎ型、及びその他の半導体材料の積層構造から成る半導体構造である。この構造３１０は、同構造から突出するメサ３２２と、第２の領域接触面３２０とを有する。第１の電極パッドユニット３３１はメサ３２２上に取り付けられ、第１の電極３２２と第１のパッド３２４とを有する。第２の電極パッドユニット３３６は第２の領域接触面３２０に取り付けられ、第２のパッド３４０を有する。第１のパッド３３４及び第２のパッド３４０は、ベース層３１７上の接点３８０に接続される。構造３１０は、図１に関連して上述されたように形成されることができる。構造３１０は、例えば、パッド３３４及び３４０のそれぞれと接点３８０との間に結合材料を配置させることによって、ベース層３１７の接点３８０に結合される。接点１８０もまた、電源に接続される。従って、かかる装置によって生成された光は背面３１１から外側に方向付けられ、第１の電極３３２のための透明電極は不要である。構造３１０に蒸着されて電極３３２を形成する金属は、次のアニール処理の際に透明電極を形成するように選択される必要はない。アニール工程は、オーミック接触を提供するために何が必要とされるかに応じて実行されてもよく、又はそうでなくてもよい。
【００７６】
好ましくは、第１の電極３３２は反射性電極から構成される。反射性電極は下記の通り形成される。メサ３２２を有する構造３１０が形成された後で、第１の電極３３２の部分がメサ３２２の上面３２４でフォトリソマスクを用いて画定される。ニッケルはメサ３２２の上面３２４に蒸着される。金はニッケルの層に蒸着される。金属は電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着、メッキ、又はその他の周知の方法を用いて蒸着されることができる。上記の金属層はその後、透明になるように酸化される。金等の反射性金属の層は酸化された金属上に蒸着される。反射性金属の層は、背面３１１を介してＬＥＤによって生成される光を反射するのに十分な厚さとするべきである。例えば、金を反射性金属として用いる場合、０．２ミクロンの金は反射性である可能性がある。他の実施の形態において、反射性金属の層はチタンから構成されることができる。
【００７７】
このように、反射性金属の層は第１の電極３３２上に蒸着される。他の実施の形態において、第１の電極３３２は１つ以上の層の反射性金属から構成されることができる。
【００７８】
反射性電極３３２は、光抽出の改善のための光を基板３１２を介して反射する。好ましい実施の形態において、蒸着された反射性金属の層は、電極３３２を接点３８０に結合させるために使用可能であるように十分な厚さを有している。
【００７９】
上部電極パッドユニットが、パッド、及びこのパッドによって占有される部分内の電極のみから構成されるように、透明な上部電極を省略することができる場合もある。このアプローチは、例えば、第１の又は上部の領域が厚い半導体材料の層を含む場合のように、水平方向における電流に対し比較的抵抗が低い場合に、使用可能である。しかしながら、さらに一般には、少なくとも窒化ガリウム等の窒化物半導体から形成されるＬＥＤの場合は、このような層を良好な結晶性を備えた必要な厚さに成長させる際に遭遇する費用及び問題点は、透明な上部電極に対応付けられる費用及び光透過効率の損失よりも重要である。
【００８０】
好ましい実施の形態が特定の半導体材料を参照して上述されているが、本発明が窒化ガリウム系半導体以外の半導体材料からも同様に形成されるダイに適用可能であることは理解されるだろう。また、導電型を反対にすることもできるので、第１の又は上部の領域がＮ型半導体材料から形成され、第２の又は下部の領域がＰ型半導体材料から形成される場合もある。さらに、電極パッドユニットの１つ又は両方を四辺形の構造の鈍角の内角に配置させることもできる。
【００８１】
上述された特徴のこれら及びその他の変形や組み合わせが本発明から逸脱することなく用いることができるので、好ましい実施の形態の上記の説明は、請求の範囲によって定義されたように本発明を限定する目的ではなく、図示する目的のために解釈されるべきである。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の産業上の利用可能性は、発光ダイオード等の光電子装置の製造に属する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施の形態による光電子装置の上面図である。
【図２】
図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】
図１及び図２の実施の形態による光電子装置の導波分析を示す概略図である。
【図４】
四角形及びひし形の寸法を示す概略図である。
【図５】
本発明の別の実施の形態による光電子装置の上面図である。
【図６】
本発明の更なる実施の形態によるＬＥＤの上面図である。
【図７】
本発明の更なる実施の形態による光電子装置の断面図である。
【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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