(57)【要約】【課題】付加的な製造費用が僅かなままである、改善された電流拡大を伴うＧａＮを基礎とする発光ダイオードチップを開発し、この種のチップを有する発光ダイオード構造素子の製造法を提供する。【解決手段】ｐ型接触層がｐ側に施された透明な第１の層およびこの第１の層上に施された反射性の第２の層を有している。次の処理工程：エピタクシャル成長させる工程、ｐ型接触層をエピタクシー連続層のｐ側に施す工程、基板をエピタクシー連続層から取り除く工程、接触金属化部をエピタクシー連続層の主要面の部分領域に施す工程、発光ダイオードチップをＬＥＤケーシングのチップ取付け面、ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレームの上にチップ取付け面に向かって結合能力を有するｐ型接触層と一緒に施す工程を有する。【選択図】図１ａ
2012019234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型伝導エピタクシー層（４）およびＧａＮを基礎とするｐ型伝導エピタクシー層（５）を有する放射線放出エピタクシー連続層（３）がｎ型伝導側（８）で導電性の基板（２）上に施されており、基板（２）がエピタクシー連続層（３）から放出される電磁線に対して透過性であり、基板（２）から離反したエピタクシー連続層（３）のｐ側には、反射性ｐ型接触層（６）が備えられており、エピタクシー連続層（３）から離反した基板（２）の主要面（１０）には、接触金属化部（７）が備えられており、この接触金属化部が前記主要面（１０）の一部分だけを覆い、チップ（１）からの光出射が基板（２）の主要面（１０）の自由領域およびチップの側面（１４）を介して行なわれる発光ダイオードチップ（１）であって、ｐ型接触層（６）がｐ側（９）に施された透明な第１の層（１５）およびこの第１の層上に施された反射性の第２の層（１６）を有している、発光ダイオードチップ（１）。
【請求項２】
エピタクシー連続層（３）の施与後に薄くされた基板（２）が設けられている、請求項１記載の発光ダイオードチップ（１）。
【請求項３】
導電性の基板（２）として炭化ケイ素基板が設けられている、請求項１または２記載の発光ダイオードチップ（１）。
【請求項４】
ｎ型伝導エピタクシー層（４）およびｐ型伝導エピタクシー層（５）を有する、ＧａＮをベースとする放射線放出エピタクシー連続層（３）を有する発光ダイオードチップ（１）であって、発光ダイオードチップ（１）が成長基板を備えておらず、ｐ型伝導エピタクシー層（５）がｎ型伝導エピタクシー層（４）から離反した主要面（９）上に反射性ｐ型接触層（６）を備えており、ｎ型伝導エピタクシー層（４）がｐ型伝導エピタクシー層（５）から離反した主要面（８）上に、この主要面の一部分だけを覆うｎ型接触層（７）を備えており、チップ（１）からの光出射がｎ型伝導エピタクシー層（４）の主要面（８）の自由領域およびチップの側面（１４）を介して行なわれる、発光ダイオードチップ（１）。
【請求項５】
ｐ型接触層（６）がｐ側（９）に施された透明な第１の層（１５）およびこの第１の層上に施された反射性の第２の層（１６）を有している、請求項４記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
第１の層（１５）がＰｔおよび／またはＰｄを有し、第２の層（１６）がＡｇ、Ａｕおよび／またはＡｌを有するかまたは誘電体ミラーとして形成されている、請求項１、２、４または５のいずれか１項に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項７】
ｐ型接触層（６）がＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金を有している、請求項４記載の発光ダイオードチップ。
【請求項８】
連続層（３、１０１）の全自由表面またはその部分領域が粗面化されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項９】
ＧａＮを基礎とする発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオード構造素子の製造法であって、次の処理工程：
ａ）放射線放出エピタクシー連続層（３）を、エピタクシー連続層（３）から放出される放射線に対して透過性である基板（２）上に、エピタクシー連続層（３）のｎ側（８）が基板（２）に対向しかつエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）が基板（２）から離反しているようにエピタクシャル成長させる工程、
ｂ）ｐ側（９）への透明な第１の層（１５）の施与および第１の層（１５）上への反射性の第２の層（１６）の施与によって、ｐ型接触層（６）をエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）に施す工程、
ｃ）ｎ型接触層（７）をエピタクシー連続層（３）から離反した、基板（２）の主要面（１０）の部分領域上に施す工程、
ｄ）発光ダイオードチップ（１）をＬＥＤケーシングのチップ取付け面（１２）、ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレーム（１１）の上にチップ取付け面に向かって結合能力を有するｐ型接触層（６）と一緒に施す工程を有する、ＧａＮを基礎とする発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオード構造素子の製造法。
【請求項１０】
ｎ型接触層（７）の施与前に基板（２）を薄くさせる、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ＧａＮをベースとする発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオード構造素子の製造法であって、次の処理工程：
ａ）放射線放出エピタクシー連続層（３）を基板（２）上に、エピタクシー連続層（３）のｎ側（８）が基板（２）に対向しかつエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）が基板（２）から離反しているようにエピタクシャル成長させる工程、
ｂ）ｐ側（９）への透明な第１の層（１５）の施与および第１の層（１５）上への反射性の第２の層（１６）の施与によって、ｐ型接触層（６）をエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）に施す工程、
ｃ）基板（２）をエピタクシー連続層（３）から取り除く工程、
ｄ）ｎ型接触層（７）を工程ｃ）で露出した、エピタクシー連続層（３）の主要面（１３）の部分領域に施す工程、
ｅ）発光ダイオードチップ（１）をＬＥＤケーシングのチップ取付け面（１２）、ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレーム（１１）の上にチップ取付け面（１２）に向かって結合能力を有するｐ型接触層（６）と一緒に施す工程を有する、ＧａＮを基礎とする発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオード構造素子の製造法。
【請求項１２】
連続層（３、１０１）を全体的にかまたは部分領域内で粗面化する、請求項９から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
連続層（３、１０１）をエッチングによって粗面化する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
連続層（３、１０１）をサンドブラスト法によって粗面化する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
発光ダイオードチップ（１）がＬＥＤケーシング（２１）のチップ取付け面（１２）上、殊に導体フレーム（１１）上またはＬＥＤケーシングの導体路上に取り付けられている、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップを有する発光ダイオード構造素子において、反射性接触金属化部（６）がチップ取付け面（１２）上に載置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップを有する発光ダイオード構造素子。
【請求項１６】
発光ダイオードチップ（１）が、その反射性接触金属化部（６）と一緒に金属体上に施されており、この金属体が、キャリヤーならびに発光ダイオードチップ（１）のための電流供給体として使用されている、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップを有する発光ダイオード構造素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１または４記載の上位概念による発光ダイオードチップならびにＧａＮを基礎とする発光ダイオードチップを有する発光ダイオード構造素子の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮを基礎とする発光ダイオードチップを製造する場合には、別の材料系からなる従来の発光ダイオードチップの場合に通常使用される、できるだけ高い放射線出力の達成のためにチップ前面の破断部分だけを覆う前面接点がチップの側方の全横断面に亘って電流の拡大を達成させるために、ｐ型にドープされた層、殊にｐ型にドープされたＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層の最大で達成しうる導電性が十分ではないという基本的な問題が存在する。
【０００３】
ｐ型伝導層が導電性基板上で成長すること、即ち、それによってｐ型伝導層の側方での全横断面に亘って電流の印加が可能になるであろうことは、経済的に支持しうる結果を生じない。そのための理由は、ＧａＮをベースとした層の成長のために格子に適合した導電性基板（例えば、ＧａＮ基板）の製造が高い工業的費用と結び付いており、ドープされていないＧａＮ化合物およびｎ型にドープされたＧａＮ化合物に適した、格子に適合していない基板の成長が発光ダイオードに十分な結晶品質を生じないことにある。
【０００４】
記載された問題を排除するための公知の試みの場合には、基板から離反した、ｐ型伝導層の側に全面に、結合接点を備えている、放射線に対して透過性の接触層または電流の拡大のための付加的な良好の導電性層が施されている。
【０００５】
しかし、最初に記載された提案は、著量の放射線が接触層中で吸収されるという欠点と関連している。第２に記載された提案の場合、完成費用を増加させる付加的な処理工程が必要とされる。
【０００６】
特開平１０−１５０２２０号公報の要約書には、発光する半導体構造素子が開示されており、この場合ｎ型のＧａＮ半導体層、発光層およびｐ型のＧａＮ半導体層が連続してｎ型のＧａＮ基板上に施されている。ｐ型のＧａＮ半導体層の表面上には、このＧａＮ半導体層を本質的に完全に覆うｐ型電極が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１５０２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、最初に、付加的な製造費用が僅かなままである、改善された電流拡大を伴う冒頭に記載された種類の発光ダイオードチップを開発することにある。更に、この種のチップを有する発光ダイオード構造素子の製造も提供されるはずである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
最初に記載された課題は、請求項１または請求項４の特徴を有する発光ダイオードチップを用いて解決される。好ましい他の実施形式は、従属請求項に記載の対象である。本発明による発光ダイオードチップを製造するための好ましい方法は、請求項９から１４までのいずれか１項に記載の対象である。１つの好ましい発光ダイオード構造素子は、請求項１５または請求項１６に記載の対象である。
【００１０】
本発明による発光ダイオードチップの場合、基板は、導電性である。基板上には、最初にエピタクシー連続層のｎ型伝導層が施されている。このｎ型伝導層上には、エピタクシー連続層のｐ型伝導層が存在し、側方に全面に施されている、結合能力を有する反射性ｐ型接触層がこれに続く。基板は、エピタクシー連続層から離反した主要面に接触金属化部を備えており、この接触金属化部は、前記主要面の一部分だけを覆う。発光ダイオードチップからの放射線出射は、基板の主要面の自由領域および前記チップの側面を介して行なわれる。
【００１１】
この場合、基板は、好ましくは発光ダイオードチップ中で発生される放射線出力を改善する窓層として使用される。基板の厚さを最適化するために、この基板は、好ましくはエピタクシー連続層の成長後に、例えば研磨および／またはエッチングにより薄くされている。
【００１２】
更に、本発明による発光ダイオードチップの場合、このチップは、専らエピタクシー層を有する。そのために、成長基板は、エピタクシー連続層のエピタクシャル成長の後に取り除かれる。ｐ型伝導エピタクシー層は、ｎ型伝導エピタクシー層から離反した主要面上に本質的に全面に結合能力を有する反射性ｐ型接触層を備えている。ｐ型伝導エピタクシー層から離反した、ｎ型伝導エピタクシー層の主要面上には、この主要面の一部分だけを覆うｎ型接触層が存在する。発光ダイオードチップからの放射線出射は、ｎ型伝導エピタクシー層の主要面の自由領域および前記チップの側面を介して行なわれる。
【００１３】
この場合、成長基板は、電気絶縁されていてもよいし、放射線不透過性であってもよく、したがって好ましくは、専ら最適な成長条件に関連して選択されることができる。
【００１４】
この種の所謂薄膜ＬＥＤチップの特別な利点は、殊に屈折率の突発的な上昇を有する減少された数の界面に基づいて、前記チップ中で放射線吸収が減少されること、理想的には放射線吸収がなくなることおよび前記チップからの放射線出力が改善されることにある。
【００１５】
本発明による２つの発光ダイオードチップを用いた場合には、損失熱を発生させる、前記チップの領域（殊に、ｐ型にドープされた層およびｐｎ接合部）を熱ドレインに極めて隣接してもたらす可能性が存在するという特殊な利点と関連し；エピタクシー連続層は、実際に直接熱ドレインに熱結合可能である。それによって、発光ダイオードチップは、極めて効果的に冷却されることができ、それによって放出された放射線の安定性は、高められている。また、同様に、発光ダイオードチップの作用度も高められている。
【００１６】
本発明による２つの発光ダイオードチップの場合には、全面での接触のために好ましくは順電流電圧は減少されている。
【００１７】
本発明による発光ダイオードチップの場合、ｐ型接触層は、ｐ側に施された透明な第１の層およびこの第１の層上に施された反射性の第２の層を有している。それによって、接触層は、簡単な方法で電気的性質ならびに反射特性に関連して最適化されることができる。
【００１８】
第１の層および第２の層のための好ましい材料は、Ｐｔおよび／またはＰｄまたはＡｇ、Ａｕおよび／またはＡｌである。しかし、反射性の層は、誘電体ミラーとして構成されていてもよい。
【００１９】
更に、別の好ましい実施形式の場合、ｐ型接触層は、ＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金を有している。
【００２０】
更に、好ましい実施形式において、連続層によって形成された半導体の全自由表面またはその部分領域は、粗面化されている。この粗面化によって、出射面での全反射は破壊され、それによって有利に放射線出射度は、さらに高められる。
【００２１】
本発明による発光ダイオードチップを有する発光ダイオード構造素子を製造するための本発明による方法の場合には、前記チップは、ｐ側で電気接続部分、殊に電気的導体フレームのチップ取付け面上に取り付けられる。
【００２２】
更に、本発明の特に好ましい実施形式において、製造法は、連続層によって形成された半導体の粗面化によって継続され、この場合には、半導体の全自由面またはその部分領域は、粗面化される。放射線収量の上昇に関連して特に効果的な粗面化は、半導体のエッチングによってかまたはサンドブラスト法により得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】第１の実施例による発光ダイオードチップの断面を示す略図。
【図１ｂ】好ましいｐ型接触層を示す略図。
【図２】第２の実施例による発光ダイオードチップの断面を示す略図。
【図３ａ】図１ａの第１の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第１の処理経過を示す略図。
【図３ｂ】図１ａの第１の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第２の処理経過を示す略図。
【図３ｃ】図１ａの第１の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第３の処理経過を示す略図。
【図４ａ】図２の第２の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第１の処理経過を示す略図。
【図４ｂ】図２の第２の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第２の処理経過を示す略図。
【図４ｃ】図２の第２の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第３の処理経過を示す略図。
【図４ｄ】図２の第２の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第４の処理経過を示す略図。
【図４ｅ】図２の第２の実施例による発光ダイオードチップを製造するための第５の処理経過を示す略図。
【図５】本発明による発光ダイオードチップのもう１つの実施例を示す略示断面図。
【００２４】
更に、本発明の好ましい実施形式は、以下に、図１ａ〜５に関連して記載された実施例から明らかになる。
【実施例】
【００２５】
異なる実施例の図において、同じかまたは同じ作用を有する構成成分は、それぞれ同一かまたは類似した参照符号を有する。
【００２６】
図１ａの発光ダイオードチップ１の場合、ＳｉＣ基板２上には、放射線放出エピタクシー連続層３が取り付けられている。この放射線放出エピタクシー連続層は、例えばｎ型伝導性のドープされたＧａＮエピタクシー層またはＡｌＧａＮエピタクシー層４およびｐ型伝導性のドープされたＧａＮエピタクシー層またはＡｌＧａＮエピタクシー層５を有している。同様に、例えばＩｎＧａＮまたはＩｎＧａＡｌＮからなる１つまたは多数のドープされていない層１９を有する二重ヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する、ＧａＮを基礎とするエピタクシー連続層３が設けられていてもよい。
【００２７】
ＳｉＣ基板２は、導電性であり、エピタクシー連続層３から放出される放射線に対して透過性である。
【００２８】
ＳｉＣ基板２から離反したｐ側９で、エピタクシー連続層３上には、本質的に全面に結合能力を有する反射性ｐ型接触層６が施されている。このｐ型接触層は、例えば本質的にＡｇ、ＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金からなる。
【００２９】
しかし、ｐ型接触層６は、図１ｂの記載と同様に、放射線透過性の第１の層１５および反射性の第２の層１６から構成されていてもよい。第１の層１５は、例えば本質的にＰｔおよび／またはＰＤからなり、第２の層１６は、例えば本質的にＡｇ、Ａｕおよび／またはＡｌまたは誘電体ミラー層からなる。
【００３０】
エピタクシー連続層３から離反した主要面１０で、ＳｉＣ基板２には、接触金属化部７が設けられており、この接触金属化部は、前記主要面１０の一部分だけを覆い、線材を結合するための結合パッドとして構成されている。
【００３１】
接触金属化部７は、例えばＳｉＣ基板２上に施されたＮｉ層、引続きＡｕ層からなる。
【００３２】
発光ダイオードチップ１は、ダイボンディング（Ｄｉｅ−Ｂｏｎｄｅｎ）によりｐ側、即ちｐ型接触層６で電気接続フレーム１１（導体フレーム）のチップ取付け面１２上に取り付けられている。ｎ型接触金属化部７は、接続線１７により接続フレーム１１の接続部分１８と結合されている。
【００３３】
発光ダイオードチップ１からの放射線出射は、ＳｉＣ基板２の主要面１０の自由領域および前記チップの側面１４を介して行なわれる。
【００３４】
場合によっては、発光ダイオードチップ１は、エピタクシー連続層３の成長後に薄くされたＳｉＣ基板２を有している（これは、図１ａにおいて点線で示されている）。
【００３５】
図２に示された実施例は、図１ａと、一面で、発光ダイオードチップ１が専らエピタクシー連続層３のエピタクシー層を有しかつ基板層を有しない点で区別されている。この基板層は、エピタクシー層の成長後に、例えばエッチングおよび／または研磨により除去される。この種の所謂薄膜ＬＥＤチップの利点については、本明細書の詳細な説明中に指摘されている。他面、エピタクシー連続層３は、例えばＩｎＧａＮまたはＩｎＧａＡｌＮからなる１つまたは多数のドープされていない層１９を有する二重ヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。この場合には、例示的にＬＥＤケーシング２１が略示されている。
【００３６】
図３ａ〜３ｃに略示された、図１ａによる発光ダイオードチップ１を有する発光ダイオード構造素子を製造するための処理過程の場合、最初に、放射線放出エピタクシー連続層３がＳｉＣ基板２上に成長する（図３ａ）。次に、エピタクシー連続層３のｐ側には、全面に結合能力を有するｐ型接触層６が施され、エピタクシー連続層３から離反した、基板２の主要面１０の部分領域上には、ｎ型接触層７が施される（図３ｂ）。この処理工程は、全て所謂、ウェーハ複合体中で行なわれ、それによって多数のチップが同時に並列的に製造可能である。
【００３７】
上記の処理工程後、ウェーハ複合体は、個々の発光ダイオードチップ１に分離される。引続き、個々の発光ダイオードチップは、ロウ付けによりそれぞれ結合能力を有するｐ型接触層６と一緒に電気導体フレーム１１のチップ取付け面１２上に取り付けられる（図３ｃ）。
【００３８】
図４ａ〜４ｅに略示された、図２による発光ダイオードチップ１を有する発光ダイオード構造素子を製造するための方法は、図３ａ〜３ｃの場合と、本質的にエピタクシー連続層３の成長後およびｐ型接触層６の施与前または施与後に基板２が取り除かれることによって区別される（図４ｃ）。この場合、基板２は、電気絶縁性であってもよいし、放射線不透過性であってもよく、したがって好ましくは最適な成長条件に関連して設計されることができる。
【００３９】
基板２の除去後、エピタクシー連続層３のｎ側１３には、ｎ型接触金属化部７が施され（図４ｄ）、その後に上記と同様に図３ｃに関連して既に記載された取付け工程が行なわれる（図４ｅ）。
【００４０】
図５に示された実施例は、スタック形に配置された、多数の異なる半導体層１０１を有し、この半導体層は、ＧａＮまたはＧａＮを基礎とする３元化合物または４元化合物からなる。運転において、前記層の内部で活性帯域１０２が形成され、この活性帯域内で放射線１０５が発生される。
【００４１】
層スタックは、第１の主要面１０３および第２の主要面１０４によって制限されている。本質的に、発生された放射線１０５は、第１の主要面１０３によって制限された環境内で出射される。
【００４２】
第２の主要面１０４上には、上記の記載と同様に、結合能力を有する反射性ｐ型接触層１０６が施されている。半導体は、出力側で接触面１１２上に接触し、リフレクター側でｐ型接触層１０６上に接触する。リフレクター側の接触は、例えば半導体がリフレクター側で金属体上に載置されていることによって行なうことができ、この場合この金属体は、キャリヤーならびに電流供給体として使用される。
【００４３】
リフレクター１０６は、第１の主要面１０３での出射の際に半導体中に再反射される放射線１０５の一部分が再び第１の主要面１０３の方向に反射され、したがって全体的に第１の主要面１０３によって出射される放射線量が上昇されることを生じる。この上昇は、構造素子が薄膜構造素子として放射線吸収性の基板なしに形成されておりかつリフレクター１０６が直接にＧａＮ半導体上に施されていることによって可能になる。
【００４４】
この場合、半導体の表面は、粗面１０７を有している。この粗面１０７は、第１の主面１０３で放射線１０５の散乱を生じさせ、したがって第１の主要面１０３での全反射は妨害される。この散乱は、発生された放射線が２つの主要面１０３と１０４の間または主要面１０３とリフレクター１０６との間で連続する同種の反射によって光導体の種類に応じて、半導体を去ることなく導かれることを十分に阻止する。
【００４５】
上記の実施例についての本発明の詳説は、勿論、これに制限されることとして理解されるべきではない。むしろ、本発明は、殊に全ての発光ダイオードチップの場合に利用可能であり、この場合には、成長基板から離れて存在するエピタクシー層は、不十分な導電性を有している。
【符号の説明】
【００４６】
１  発光ダイオードチップ、  ２  ＳｉＣ基板、  ３  放射線放出エピタクシー連続層、  ４  ｎ型伝導エピタクシー層、  ５  ｐ型伝導エピタクシー層、  ６  全面に結合能力を有する反射性ｐ型接触層、  ７  ｎ型接触層、  ８  ｎ型伝導エピタクシー層（４）の主要面、  ９  ＳｉＣ基板２から離反したｐ側、  １０  エピタクシー連続層（３）から離反した主要面、  １１  ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレーム、  １２  ＬＥＤケーシングのチップ取付け面、  １３  エピタクシー連続層（３）のｎ側、  １４  チップの側面、  １５  放射線透過性の第１の層、  １６  反射性の第２の層、  １７  接続線、  １８  接続フレーム（１１）の接続部分、  １９  ドープされていない層、  ２１  ＬＥＤケーシング、  １０１  半導体層、  １０２  活性帯域、  １０３  第１の主要面、  １０４  第２の主要面、  １０５  放射線、  １０６  結合能力を有する反射性ｐ型接触層、  １１２  接触面
【図１ａ】
2012019234.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
2012019234.tif 000009
【図４ｂ】
2012019234.tif 000010
【図４ｃ】
2012019234.tif 000011
【図４ｄ】
2012019234.tif 000012
【図４ｅ】
2012019234.tif 000013
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【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】
ｎ型伝導エピタクシー層（４）およびＧａＮ系のｐ型伝導エピタクシー層（５）を有する光放出エピタクシー連続層（３）がｎ型伝導側（８）で導電性の基板（２）上に施されており、基板（２）がエピタクシー連続層（３）から放出される電磁線に対して透過性であり、基板（２）から離反したエピタクシー連続層（３）のｐ側には、反射性ｐ型接触層（６）が備えられており、エピタクシー連続層（３）から離反した基板（２）の主要面（１０）には、ｎ型接触層（７）が備えられており、このｎ型接触層が前記主要面（１０）の一部分だけを覆い、チップ（１）からの光出射が基板（２）の主要面（１０）の自由領域およびチップの側面（１４）を介して行なわれる発光ダイオードチップ（１）であって、ｐ型接触層（６）がｐ側（９）に施された透明な第１の層（１５）およびこの第１の層上に施された反射性の第２の層（１６）を有している、発光ダイオードチップ（１）。
【請求項２】
エピタクシー連続層（３）の施与後に薄くされた基板（２）が設けられている、請求項１記載の発光ダイオードチップ（１）。
【請求項３】
導電性の基板（２）として炭化ケイ素基板が設けられている、請求項１または２記載の発光ダイオードチップ（１）。
【請求項４】
ｎ型伝導エピタクシー層（４）およびｐ型伝導エピタクシー層（５）を有する、ＧａＮ系の光放出エピタクシー連続層（３）を有する発光ダイオードチップ（１）であって、発光ダイオードチップ（１）が成長基板を備えておらず、ｐ型伝導エピタクシー層（５）がｎ型伝導エピタクシー層（４）から離反した主要面（９）上に反射性ｐ型接触層（６）を備えており、ｎ型伝導エピタクシー層（４）がｐ型伝導エピタクシー層（５）から離反した主要面（８）上に、この主要面の一部分だけを覆うｎ型接触層（７）を備えており、チップ（１）からの光出射がｎ型伝導エピタクシー層（４）の主要面（８）の自由領域およびチップの側面（１４）を介して行なわれる、発光ダイオードチップ（１）。
【請求項５】
ｐ型接触層（６）がｐ側（９）に施された透明な第１の層（１５）およびこの第１の層上に施された反射性の第２の層（１６）を有している、請求項４記載の発光ダイオードチップ。
【請求項６】
第１の層（１５）がＰｔおよび／またはＰｄを有し、第２の層（１６）がＡｇ、Ａｕおよび／またはＡｌを有するかまたは誘電体ミラーとして形成されている、請求項１、２、４または５のいずれか１項に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項７】
ｐ型接触層（６）がＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金を有している、請求項４記載の発光ダイオードチップ。
【請求項８】
連続層（３、１０１）の全自由表面またはその部分領域が粗面化されている、請求項１から７までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップ。
【請求項９】
ＧａＮ系の発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオードパッケージの製造法であって、次の処理工程：
ａ）光放出エピタクシー連続層（３）を、エピタクシー連続層（３）から放出される光に対して透過性である基板（２）上に、エピタクシー連続層（３）のｎ側（８）が基板（２）に対向しかつエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）が基板（２）から離反しているようにエピタクシャル成長させる工程、
ｂ）ｐ側（９）への透明な第１の層（１５）の施与および第１の層（１５）上への反射性の第２の層（１６）の施与によって、ｐ型接触層（６）をエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）に施す工程、
ｃ）ｎ型接触層（７）をエピタクシー連続層（３）から離反した、基板（２）の主要面（１０）の部分領域上に施す工程、
ｄ）発光ダイオードチップ（１）をＬＥＤケーシングのチップ取付け面（１２）、ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレーム（１１）の上にチップ取付け面に向かって結合能力を有するｐ型接触層（６）と一緒に施す工程を有する、ＧａＮ系の発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオードパッケージの製造法。
【請求項１０】
ｎ型接触層（７）の施与前に基板（２）を薄くさせる、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ＧａＮ系の発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオードパッケージの製造法において、次の処理工程：
ａ）光放出エピタクシー連続層（３）を基板（２）上に、エピタクシー連続層（３）のｎ側（８）が基板（２）に対向しかつエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）が基板（２）から離反しているようにエピタクシャル成長させる工程、
ｂ）ｐ側（９）への透明な第１の層（１５）の施与および第１の層（１５）上への反射性の第２の層（１６）の施与によって、ｐ型接触層（６）をエピタクシー連続層（３）のｐ側（９）に施す工程、
ｃ）基板（２）をエピタクシー連続層（３）から取り除く工程、
ｄ）ｎ型接触層（７）を工程ｃ）で露出した、エピタクシー連続層（３）の主要面（１３）の部分領域に施す工程、
ｅ）発光ダイオードチップ（１）をＬＥＤケーシングのチップ取付け面（１２）、ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレーム（１１）の上にチップ取付け面（１２）に向かって結合能力を有するｐ型接触層（６）と一緒に施す工程を有することを特徴とする、ＧａＮ系の発光ダイオードチップ（１）を有する発光ダイオードパッケージの製造法。
【請求項１２】
連続層（３、１０１）を全体的にかまたは部分領域内で粗面化する、請求項９から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
連続層（３、１０１）をエッチングによって粗面化する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
連続層（３、１０１）をサンドブラスト法によって粗面化する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
発光ダイオードチップ（１）がＬＥＤケーシング（２１）のチップ取付け面（１２）上、殊に導体フレーム（１１）上またはＬＥＤケーシングの導体路上に取り付けられている、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードパッケージにおいて、反射性ｐ型接触層（６）がチップ取付け面（１２）上に載置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードパッケージ。
【請求項１６】
発光ダイオードチップ（１）は、その反射性ｐ型接触層（６）と一緒に金属体上に施され、この金属体は、キャリヤーならびに発光ダイオードチップ（１）のための電流供給体として使用される、請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードパッケージ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、請求項１または４記載の上位概念による発光ダイオードチップならびにＧａＮ系の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードパッケージの製造法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ＧａＮ系の発光ダイオードチップを製造する場合には、別の材料系からなる従来の発光ダイオードチップの場合に通常使用される、できるだけ高い放射線出力の達成のためにチップ前面の破断部分だけを覆う前面接点がチップの側方の全横断面に亘って電流の拡大を達成させるために、ｐ型にドープされた層、殊にｐ型にドープされたＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層の最大で達成しうる導電性が十分ではないという基本的な問題が存在する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ｐ型伝導層が導電性基板上で成長すること、即ち、それによってｐ型伝導層の側方での全横断面に亘って電流の印加が可能になるであろうことは、経済的に支持しうる結果を生じない。そのための理由は、ＧａＮ系の層の成長のために格子に適合した導電性基板（例えば、ＧａＮ基板）の製造が高い工業的費用と結び付いており、ドープされていないＧａＮ化合物およびｎ型にドープされたＧａＮ化合物に適した、格子に適合していない基板の成長が発光ダイオードに十分な結晶品質を生じないことにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
記載された問題を排除するための公知の試みの場合には、基板から離反した、ｐ型伝導層の側に全面に、結合接点を備えている、光に対して透過性の接触層または電流の拡大のための付加的な良好の導電性層が施されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
しかし、最初に記載された提案は、著量の光が接触層中で吸収されるという欠点と関連している。第２に記載された提案の場合、完成費用を増加させる付加的な処理工程が必要とされる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
特開平１０−１５０２２０号公報の要約書には、発光する半導体パッケージが開示されており、この場合ｎ型のＧａＮ半導体層、発光層およびｐ型のＧａＮ半導体層が連続してｎ型のＧａＮ基板上に施されている。ｐ型のＧａＮ半導体層の表面上には、このＧａＮ半導体層を本質的に完全に覆うｐ型電極が配置されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の課題は、最初に、付加的な製造費用が僅かなままである、改善された電流拡大を伴う冒頭に記載された種類の発光ダイオードチップを開発することにある。更に、この種のチップを有する発光ダイオードパッケージの製造も提供されるはずである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
最初に記載された課題は、請求項１または請求項４の特徴を有する発光ダイオードチップを用いて解決される。好ましい他の実施形式は、従属請求項に記載の対象である。本発明による発光ダイオードチップを製造するための好ましい方法は、請求項９から１４までのいずれか１項に記載の対象である。１つの好ましい発光ダイオードパッケージは、請求項１５または請求項１６に記載の対象である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明による発光ダイオードチップの場合、基板は、導電性である。基板上には、最初にエピタクシー連続層のｎ型伝導層が施されている。このｎ型伝導層上には、エピタクシー連続層のｐ型伝導層が存在し、側方に全面に施されている、結合能力を有する反射性ｐ型接触層がこれに続く。基板は、エピタクシー連続層から離反した主要面にｎ型接触層を備えており、このｎ型接触層は、前記主要面の一部分だけを覆う。発光ダイオードチップからの光出射は、基板の主要面の自由領域および前記チップの側面を介して行なわれる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この場合、基板は、好ましくは発光ダイオードチップ中で発生される光出力を改善する窓層として使用される。基板の厚さを最適化するために、この基板は、好ましくはエピタクシー連続層の成長後に、例えば研磨および／またはエッチングにより薄くされている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
更に、本発明による発光ダイオードチップの場合、このチップは、専らエピタクシー層を有する。そのために、成長基板は、エピタクシー連続層のエピタクシャル成長の後に取り除かれる。ｐ型伝導エピタクシー層は、ｎ型伝導エピタクシー層から離反した主要面上に反射性ｐ型接触層を備えている。ｐ型伝導エピタクシー層から離反した、ｎ型伝導エピタクシー層の主要面上には、この主要面の一部分だけを覆うｎ型接触層が存在する。発光ダイオードチップからの光出射は、ｎ型伝導エピタクシー層の主要面の自由領域および前記チップの側面を介して行なわれる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
この場合、成長基板は、電気絶縁されていてもよいし、光不透過性であってもよく、したがって好ましくは、専ら最適な成長条件に関連して選択されることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この種の所謂薄膜ＬＥＤチップの特別な利点は、殊に屈折率の突発的な上昇を有する減少された数の界面に基づいて、前記チップ中で光吸収が減少されること、理想的には光吸収がなくなることおよび前記チップからの光出力が改善されることにある。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
更に、好ましい実施形式において、連続層によって形成された半導体の全自由表面またはその部分領域は、粗面化されている。この粗面化によって、出射面での全反射は破壊され、それによって有利に光出射度は、さらに高められる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明による発光ダイオードチップを有する発光ダイオードパッケージを製造するための本発明による方法の場合には、前記チップは、ｐ側で電気接続部分、殊に電気的導体フレームのチップ取付け面上に取り付けられる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
更に、本発明の特に好ましい実施形式において、製造法は、連続層によって形成された半導体の粗面化によって継続され、この場合には、半導体の全自由面またはその部分領域は、粗面化される。光収量の上昇に関連して特に効果的な粗面化は、半導体のエッチングによってかまたはサンドブラスト法により得られる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図１ａの発光ダイオードチップ１の場合、ＳｉＣ基板２上には、光放出エピタクシー連続層３が取り付けられている。この光放出エピタクシー連続層は、例えばｎ型伝導性のドープされたＧａＮエピタクシー層またはＡｌＧａＮエピタクシー層４およびｐ型伝導性のドープされたＧａＮエピタクシー層またはＡｌＧａＮエピタクシー層５を有している。同様に、例えばＩｎＧａＮまたはＩｎＧａＡｌＮからなる１つまたは多数のドープされていない層１９を有する二重ヘテロ構造、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する、ＧａＮ系のエピタクシー連続層３が設けられていてもよい。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ＳｉＣ基板２は、導電性であり、エピタクシー連続層３から放出される光に対して透過性である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
ＳｉＣ基板２から離反したｐ側９で、エピタクシー連続層３上には、反射性ｐ型接触層６が施されている。このｐ型接触層は、例えばＡｇ、ＰｔＡｇ合金および／またはＰｄＡｇ合金からなる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
しかし、ｐ型接触層６は、図１ｂの記載と同様に、光透過性の第１の層１５および反射性の第２の層１６から構成されていてもよい。第１の層１５は、例えばＰｔおよび／またはＰＤからなり、第２の層１６は、例えばＡｇ、Ａｕおよび／またはＡｌまたは誘電体ミラー層からなる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
エピタクシー連続層３から離反した主要面１０で、ＳｉＣ基板２には、ｎ型接触層７が設けられており、このｎ型接触層は、前記主要面１０の一部分だけを覆い、線材を結合するための結合パッドとして構成されている。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ｎ型接触層７は、例えばＳｉＣ基板２上に施されたＮｉ層、引続きＡｕ層からなる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
発光ダイオードチップ１は、ダイボンディング（Ｄｉｅ−Ｂｏｎｄｅｎ）によりｐ側、即ちｐ型接触層６で電気接続フレーム１１（導体フレーム）のチップ取付け面１２上に取り付けられている。ｎ型接触層７は、接続線１７により接続フレーム１１の接続部分１８と結合されている。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
発光ダイオードチップ１からの光出射は、ＳｉＣ基板２の主要面１０の自由領域および前記チップの側面１４を介して行なわれる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図３ａ〜３ｃに略示された、図１ａによる発光ダイオードチップ１を有する発光ダイオードパッケージを製造するための処理過程の場合、最初に、光放出エピタクシー連続層３がＳｉＣ基板２上に成長する（図３ａ）。次に、エピタクシー連続層３のｐ側には、ｐ型接触層６が施され、エピタクシー連続層３から離反した、基板２の主要面１０の部分領域上には、ｎ型接触層７が施される（図３ｂ）。この処理工程は、全て所謂、ウェーハ複合体中で行なわれ、それによって多数のチップが同時に並列的に製造可能である。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
基板２の除去後、エピタクシー連続層３のｎ側１３には、ｎ型接触層７が施され（図４ｄ）、その後に上記と同様に図３ｃに関連して既に記載された取付け工程が行なわれる（図４ｅ）。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図５に示された実施例は、スタック形に配置された、多数の異なる半導体層１０１を有し、この半導体層は、ＧａＮまたはＧａＮ系の３元化合物または４元化合物からなる。運転において、前記層の内部で活性帯域１０２が形成され、この活性帯域内で光線１０５が発生される。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
層スタックは、第１の主要面１０３および第２の主要面１０４によって制限されている。本質的に、発生された光線１０５は、第１の主要面１０３によって制限された環境内で出射される。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
リフレクター１０６は、第１の主要面１０３での出射の際に半導体中に再反射される光線１０５の一部分が再び第１の主要面１０３の方向に反射され、したがって全体的に第１の主要面１０３によって出射される光量が上昇されることを生じる。この上昇は、パッケージが薄膜パッケージとして光吸収性の基板なしに形成されておりかつリフレクター１０６が直接にＧａＮ半導体上に施されていることによって可能になる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
この場合、半導体の表面は、粗面１０７を有している。この粗面１０７は、第１の主面１０３で光線１０５の散乱を生じさせ、したがって第１の主要面１０３での全反射は妨害される。この散乱は、発生された光線が２つの主要面１０３と１０４の間または主要面１０３とリフレクター１０６との間で連続する同種の反射によって光導体の種類に応じて、半導体を去ることなく導かれることを十分に阻止する。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
１  発光ダイオードチップ、  ２  ＳｉＣ基板、  ３  光放出エピタクシー連続層、  ４  ｎ型伝導エピタクシー層、  ５  ｐ型伝導エピタクシー層、  ６  全面に結合能力を有する反射性ｐ型接触層、  ７  ｎ型接触層、  ８  ｎ型伝導エピタクシー層（４）の主要面、  ９  ＳｉＣ基板２から離反したｐ側、  １０  エピタクシー連続層（３）から離反した主要面、  １１  ＬＥＤケーシング内の導体路または電気接続フレーム、  １２  ＬＥＤケーシングのチップ取付け面、  １３  エピタクシー連続層（３）のｎ側、  １４  チップの側面、  １５  光透過性の第１の層、  １６  反射性の第２の層、  １７  接続線、  １８  接続フレーム（１１）の接続部分、  １９  ドープされていない層、  ２１  ＬＥＤケーシング、  １０１  半導体層、  １０２  活性帯域、  １０３  第１の主要面、  １０４  第２の主要面、  １０５  放射線、  １０６  結合能力を有する反射性ｐ型接触層、  １１２  接触面