(57)【要約】  半導体発光デバイスは、半導体発光デバイスの側壁の上に配置された反射性薄膜コーティングを含む。そうしたデバイスは、半導体発光デバイス構造体を分離するために半導体構造体をダイシングするステップと、次いで、分離された半導体発光デバイス構造体の側壁の上に反射性薄膜コーティングを形成するステップによって製造され得る。
2018527748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光デバイスと、
前記半導体発光デバイスの側壁の上に配置された反射性薄膜コーティングと、
を含む、構造体。
【請求項２】
前記反射性薄膜コーティングは、５０ミクロン以下の厚さを有する、
請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記反射性薄膜コーティングは、多層構造を含む、
請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記反射性薄膜コーティングは、ブラッグ反射器を含む、
請求項２に記載の構造体。
【請求項５】
前記側壁と前記半導体発光デバイスの発光領域との間の角度は、９０°とは異なる、
請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
前記構造体は、さらに、
前記半導体発光デバイスの上面に配置された波長変換素子を含み、
前記反射性薄膜コーティングは、前記波長変換素子の上に延在している、
請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
前記半導体発光デバイスは、
ダイと、
前記ダイの側面上の透明層であり、前記反射性薄膜コーティングが上に配置される前記側壁の形状を定めている、透明層と、
を含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
前記透明層は、前記ダイから発せられた光について光学機能を実行するために変化する屈折率を有する多孔性材料を含む、
請求項７に記載の構造体。
【請求項９】
前記透明層は、前記側壁に傾斜を与える可変の厚さを有する、
請求項７に記載の構造体。
【請求項１０】
前記透明層は、前記ダイの上面にわたり延在しており、前記ダイから発せられた光について光学機能を実行する、
請求項７に記載の構造体。
【請求項１１】
半導体発光デバイスを分離するために半導体構造体をダイシングするステップと、
前記半導体発光デバイスの側壁の上に反射性薄膜コーティングを形成するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記薄膜コーティングを形成するステップは、多層スタックを形成すること、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記薄膜コーティングを形成するステップは、原子層デポジションによって形成すること、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、さらに、
前記薄膜コーティングを形成するステップの以前に、サイズが５０ｎｍ以下である造作を用いた仕上がりを前記側壁が有するように、前記側壁を調整処理するステップ、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、さらに、
前記形成するステップの以前に、透明材料が前記側壁を形成するように、前記透明材料をデポジションするステップ、を含み、
前記側壁は、前記半導体発光デバイスの発光層と９０°より小さい角度を形成している、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、さらに、
前記半導体発光デバイスの上面をテクスチャ加工するステップ、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射性薄膜コーティングは、５０ミクロン以下の厚さを有する、
請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
定義による理想的な拡散放射器（diffuse  radiator）は、ランバート分布（Lambertian  distribution）、すなわち放射された輻射（radiant）または光度（luminous  intensity）が、観察者に対する方向と放出面に対して垂直なベクトルとの間の角度の余弦に比例する分布、を伴う放射を発する。少なくとも近似的にランバート照明を生成する実際の光源がしばしば望まれるが、発光ダイオード（LED）といった半導体発光デバイスは、ランバート照明とは著しく異なる放射パターンを一般に生成する。例えば、典型的なLEDチップは、ボックス形状を有し、チップの底面が基板に取り付けられている場合に、５つの面、特には上面および４つの側面から、光を放出する。これらの５面発光体に係る側面からの発光は、典型的には発せられた放射パターンをランバート分布よりも広くさせる、すなわち法線方向からのより大きな角度においてより明るい。片面半導体エミッタ（emitter）、すなわち一方の面だけから光を放出するデバイスは、ランバート放射パターンに近い、または、容易に変換される角度分布を伴う照明を生成することができる。
【０００２】
関連出願への相互参照
本特許申請は、２０１５年８月３日付で提出された米国特許仮出願第６２／２００４９０号、タイトル”LIGHT  EMITTING  DEVICE  WITH  A  SIDE  REFLECTOR”について優先権の利益を主張するものであり、その全てはここにおいて参照によって包含されている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一つの態様に従って、エミッタの物理的寸法を著しく増加することなく、片面エミッタが５面エミッタから生成され得る。例えば、マウントされた６面LEDチップである。いくつかの実施形態において、薄膜反射性側面コーティングが、LEDダイといった半導体デバイスの側壁に対して適用されてよく、上面または放出面はコーティングされずに残されている。薄膜反射性コーティングまたはエミッタの側壁の特性は、また、コーティングされていない面からの所望の放射パターンまたは輝度ゲインに従って制御されてもよい。反射性薄膜コーティングを伴う半導体チップのアレイはデバイスパッケージの中で密にパッキングすることができる。反射性コーティングを適用することは各チップのサイズを著しく増加することがなく、かつ、反射性コーティングはアレイでの隣接するチップ間のクロストークを低減するからである。
【０００４】
一つの特定の実施形態において、構造体は、半導体発光デバイスと反射性薄膜コーティングを含む。反射性薄膜コーティングは、LEDダイといった半導体発光デバイスの側壁の上に特定的に配置されてよい。
【０００５】
別の特定の実施形態は方法であり、半導体発光デバイス、例えば、LEDダイを分離するために半導体構造体をダイシングするステップと、半導体発光デバイスの側壁の上に反射性薄膜コーティングを形成するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、垂直な側壁上に反射性薄膜コーティングを有する一つの実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図２】図２は、エミッタの底面よりも大きい放出上面を備えるように傾斜された側壁上に反射性薄膜コーティングを有する一つの実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図３】図３は、エミッタの底面よりも小さい放出上面を備えるように傾斜された側壁上に反射性薄膜コーティングを有する一つの実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、発光ダイと発光ダイ上の光変換ブロックとを含むエミッタの側壁上に反射性薄膜コーティングを有する一つの実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、取り付けられた光変換ブロックよりも小さくてよいダイを含むエミッタ上に反射性薄膜コーティングを有する実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図４Ｃ】図４Ｂは、取り付けられた光変換ブロックよりも大きくてよいダイを含むエミッタ上に反射性薄膜コーティングを有する実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図５】図５は、エミッタ、傾斜した側壁を備える周囲の充填材、および傾斜した側壁上の反射性薄膜コーティング、を含む一つの実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図６】図６は、エミッタ、光学機能を実行するように形成されている充填材、およびエミッタの側壁上の反射性薄膜コーティング、を含む一つの実施形態に従った片面エミッタの断面図を示している。
【図７】図７は、複数の薄膜層を含む反射性薄膜コーティングの一つの実施形態に従ったエミッタの一部に係る上面図を示している。
【図８】図８は、反射性薄膜コーティングでカバーされた側壁を有する半導体発光デバイスを製造するためのプロセスの一つの実施形態に係るフローチャートである。
【図９】図９は、反射性薄膜コーティングでカバーされた側壁を有する半導体発光デバイスのアレイを含む照明パッケージの断面図である。
【０００７】
図面は説明目的のために実施形態を説明しており、そして、本発明自体ではない。異なる図面における同じ参照符号の使用は、類似または同一のアイテムを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
片面エミッタは、基板上のリフレクタカップ（reflector  cup）においてLEDチップをマウントすることによって、または、基板上にLEDチップをマウントして、拡散反射材料、例えば、エンベッドされたＴｉＯｘパーティクルを伴うシリコーン（silicone）を、チップの周りに外部反射器を形成するようにチップの４つの側面に対して適用することによって、６面LEDチップからできている。そうした外部反射器は、しかしながら、比較的大きく、そして、パッケージまたはランプにおけるLEDダイの密なパッキングを妨げることがある。ここにおいて開示される態様に従って、反射性側面コーティングが、個々のエミッタ上、特にはエミッタの側壁上に形成されてよく、そして、１つまたはそれ以上の薄膜層（thin-film  layers）を含んでよい。コーティングの光学特性および側壁の形状は、さらに、デバイスの上面から発せられる放射パターンを制御するように選択されてよい。反射性側面コーティングによって、パッケージの基板上のアレイにおいて発光デバイスを密にパッキングすることができ、そして、発せられた光を隣接するデバイスが吸収するのを防止することによって望ましくないクロストークを防止することができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、LEDダイといった半導体発光デバイスの１つまたはそれ以上の側壁は、片面エミッタを作成し、かつ、LEDダイから発せられる放射パターンを制御するために反射性コーティングを用いてコーティングされてよい。側壁、例えば、LEDダイにおいて発光層に対して平行でない面は、発光層に対して垂直であってよく、または、発光層と９０°以外の角度で傾斜してよい。図１は、ダイ110の主面（major  surface）116と117に対して垂直な側壁118を伴うLEDチップまたはダイ110を含む半導体照明デバイス100の一つの例を示している。ダイ110は、あらゆる所望の構造であってよい。そして、図１は、簡略化された構成を示しており、ダイ110は、P型とN型半導体材料の層111と112との間に接合または活性領域113を含むLEDダイである。ダイ110の図示された実施形態は、フリップチップ（flip-chip）パッケージングのためにデザインされており、P型層111およびN型層112に対してそれぞれ接続されている電気接点114および115を伴う底面116を含んでいる。示されるように、ダイ110は、電極114および115と反対の上面において、成長基板、例えば、その上で半導体層がエピタキシャルに成長する基板、からの領域119を含んでよい。領域119は、例えば、ダイ110から発せられた光の波長に対して透明であり、そして、従って、放出光をブロックしないサファイア基板の一部であってよい。代わりの電気的構成を伴うダイ、例えば、ワイヤボンディングのための導電性パッドまたは接点を伴う上面または発光面を有するものを、代替的に使用することができ、そして、成長基板領域を含まなくてよく、もしくは、ダイの底面に隣接して成長基板領域を含んでよい。
【００１０】
半導体照明デバイス100のオペレーションの最中に、P-N接合113は、接点114と115との間で電流を駆動するように順バイアス（forward  bias）であってよく、P-N接合113付近の電子と電子空孔（electron  vacancies）を結合させ、そして、それによって、光子または光を生成させている。結果として得られる光子は、従って、P-N接合113の近くで発生し、そして、ダイ110の特定の構造に依存した方向において伝搬し得る。デバイス100は、LEDダイ110の側壁118上に反射性側面コーティング120を含み、そうでなければ側壁118を通じて逃げたであろう光の少なくともいくらかを反射する。反射性側面コーティング120は、さらに、LEDダイ110の底面116上へ延在してよいが、コーティング117は、電気的接続のため電極114にアクセスできるように残している。反射性側面コーティング120は、また、ダイ110の上面または放出面117には存在しないか、または開口部を備えている。結果として、デバイス100は、コーティングされた側壁を通じて所望の光を放出しないが、上面117から光を発し得る片面エミッタである。
【００１１】
反射性側面コーティング120は、単一の薄膜層であってもよく、または、複数の薄膜層を含んでよい。薄膜は、一般に、ナノメートルの部分、例えば、単層（monolayer）から、数マイクロメートルの厚さまでの範囲の厚みを有する材料の層である。反射性側面コーティング120は、特に、反射性材料の薄層を含んでよい。例えば、反射性側面コーティング120は、アルミニウム、銀、または金といった反射性金属の層を含んでよく、そして、絶縁層が、反射性金属を導電性半導体領域から分離することができる。代替的に、反射性側面コーティング120は、ダイ110において生成された波長の少なくともいくらか光を集合的に反射するように配置された、異なる屈折率を有する誘電体材料の複数の薄膜層を含んでよい。特に、反射性側面コーティング120は、ブラッグ反射鏡（Bragg  reflector）を形成し、または、含んでよい。様々な代替的な実施形態において、反射性側面コーティング120は、放出された光のうち選択された波長を反射し、そして、他の光の波長のかなりの割合を透過または吸収する、ローパス、ハイパス、またはバンドパスフィルタといった、部分的な反射器または波長フィルタとして動作し得る。代替的に、反射性側面コーティング120は、活性領域113において放出された光の波長のうち実質的に全てを反射する全反射器として動作してよい。
【００１２】
ダイ110は、底面116および上面117に対して垂直な側壁118を生成するための従来の方法でウェハーから切断される従来の６面LEDダイであってよい。半導体発光デバイスは、いくつかの他の実施形態において、デバイスの発光面と９０°以外の角度で傾斜した１つまたはそれ以上の側壁を有してよい。図２は、例えば、ダイ200の上面または放出面217がダイ210の底面216よりも大きくなるように傾斜した側壁215を伴うチップまたはダイ210を含む半導体発光デバイス200を示している。ダイ210は、例えば、図１のLEDダイ110と実質的に同じ構成を有するLEDダイであってよいが、ダイ210の１つまたはそれ以上の側壁215が傾斜している。側壁215は、ウェハーの主面に対して所望の角度で切断するように構成されたダイシングソー（dicing  saw）または他の切断器具を使用して、ウェハーからダイ210を切断することによって傾斜を獲得することができる。代替的に、ダイ210の側壁は、側壁215の傾斜を画定または制御するために、ダイシング後に研磨され、または、そうでなければ機械加工されてよい。放出面217およびダイ210における発光接合部に対して傾斜した側壁215の角度θは、いくつかの代替的な構成において、１５°と８５°との間、３５°と５５°との間、または約４５°であってよい。より一般的に、角度θは、上面217から放出される光の所望の角度分布に従って選択されてよい。
【００１３】
ダイ210の側壁215は、反射性側面コーティング120と類似または同一であり得る反射性側面コーティング220を有し、そして、反射性側面コーティング220は、ダイ210の電気的接続のために使用され得る電極213と214の領域を除いて、ダイ210の底面216の一部を任意的にカバーし得る。反射性側面コーティング220の光学特性は、反射されるように選択された光の波長、側壁215の選択された角度θ、および面217から放出される光の所望の角度分布に従って、選択することができる。
【００１４】
図３は、さらに別の実施形態に従った半導体照明デバイス300を示している。デバイス300は、ダイ310の底面316よりも小さい上面または放出面317を伴う半導体チップまたはダイ310を含んでいる。デバイス300は、１つまたはそれ以上の壁315をカバーする反射性側面コーティング320を有している。任意的には、底面316の一部を含み、そして、光の放出のために上部放出面317の全部または一部分をカバーしないで残している。半導体照明デバイス310は、他の点では、図２のデバイス200と類似または同一であってよい。
【００１５】
片面エミッタは、いくつかの他の実施形態において、半導体光源に近接して配置された第２材料ブロック上の反射層をさらにコーティングし得る。例えば、図４Ａは、発光半導体チップまたはダイ410、例えば、青色光を発するLEDダイ、を使用して白色光を生成する半導体照明デバイス400、および、ダイ410の上面に取り付けられた波長変換材料のブロック430を示している。ブロック430は、例えば、半導体ダイ410の上面に取り付けられたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（YAG）蛍光体、といった蛍光体であってよい。オペレーションにおいて、ダイ410から発せられた光は、ブロック430に入り、そして、ブロック430の中の波長変換材料を励起し、ブロック430は、光のより広いスペクトルを生成するように蛍光を発する。ダイ410とブロック430を含む複合システムから発せられる放射の角度パターンを制御するために、半導体照明デバイス400は、ダイ410とブロック430の側壁415と435上に反射性側面コーティング420を有している。反射性側面コーティング420は、他の点では、上述の反射性側面コーティング120、220、および320と同一であってよい。
【００１６】
ダイ410の側壁415は、変換ブロック430の側壁436と平行であることを要しない。側壁435は放出面440と任意の角度θ１であり、そして、側壁415は放出面440と任意の角度θ２であってよ。一つの構成においては、図１に示される構造と同様の構造について側壁415と435が放出面440に対して垂直であるように、角度θ１とθ２は共に９０°に等しい。別の構成においては、図２に示される構造と同様の構造について、放出面440がデバイス400の底面よりも大きいように、角度θ１とθ２は同じであり、かつ、９０°未満であってよい。さらに別の構成においては、図３に示される構造と同様の構造について、放出面440がデバイス400の底面よりも小さいように、角度θ１とθ２は同じであり、かつ、９０°より大きくてよい。より一般的には、角度θ１とθ２は異なってよく、そして、ダイ410から発せられ、かつ、ブロック430において変換され又は通過する光が所望の角度分布を有するように選択されてよい。
【００１７】
変換ブロック430は、ダイ410の側壁角度θ２と異なり得る角度θ１での側面を有することに加えて、ダイ410とサイズが異なってよい。図４Ｂは、例えば、変換ブロック430がダイ410より大きい半導体発光デバイス400Bを示しており、そして、図４Ｃは、変換ブロック430がダイ410より小さい半導体発光デバイス400Cを示している。ダイ410と変換ブロック430のサイズが異なる場合に、反射性コーティング420は、ダイ410の側壁415と435及び変換ブロック430の側壁435だけでなく、変換ブロック430とダイ410との間のサイズの違いから結果として生じるオーバーハング432またはステップ412に関連する水平領域もカバーする必要がある。以下でさらに説明するように、反射性側面コーティング420は、側壁415だけでなく、オーバーハング432またはステップ412もカバーするように、等方性デポジション（isotropic  deposition）技術を用いて形成され得る。
【００１８】
傾いた又は傾斜した側壁は、ダイシングプロセスの一部としてダイの上に形成されてよく、あるいは、ダイシング後の別個のプロセスを通じて、任意のエミッタの上、例えば、ダイと光変換ブロックを含むエミッタ上に、形成されてよい。図５は、傾斜した側壁が、統合されたエミッタ510の側壁515上にデポジットされた透明材料の領域又は層530の上に形成されている、半導体発光デバイス500を示している。エミッタ510は、半導体チップまたはダイ、例えばLEDダイ、を含み、ダイに取り付けられた蛍光または変換器ブロックといった追加の統合された構造を伴っても伴わなくてもよい。エミッタ5 10は、特には、青色または白色発光デバイスのいずれかであってよい。透明層530は、例えば、傾斜した側壁535を提供するために、視野デポジション（line-of-sight  deposition）及び／又はマスキングとエッチングを使用して、エミッタ上に形成されてよい。特に、スパッタリングといったデポジション技術は、一般的に、均一な層をデポジットするために、チャンバにおける適切なガス圧の選択を必要とする。そうした反応チャンバにおいてより低い圧力を使用することは、側壁の上部に向かって優先的なデポジションを生じさせる傾向があり、低い反応チャンバ圧力が使用される場合に、層530の制御されたデポジションが傾斜した側壁面535を生成し得る。反射性側面コーティング520が、次いで、エミッタ510の傾斜した側壁535上に形成され得る。側壁535の傾斜または形状は、放出される光を操作するため、例えば、発せられた放射パターンを修正して、半導体発光デバイス500のエネルギー効率を改善するために、制御され、または、選択され得る。
【００１９】
いくつかの実施形態において、エミッタ構造に追加される透明層は、傾斜した側壁を形成するためには使用されても使用されなくてもよいが、さらに、エミッタの上面または放出面をカバーしてよく、そして、光取り出し機能（light  extraction  feature）を生成するように透明材料が成形されてよい。図６は、透明材料の層630でカバーされた側面515と上面517を有するエミッタ510を含む半導体照明デバイス600を示している。一つの実施形態において、エミッタ510はLEDダイであり、そして、層630は、その上でLEDダイ510が製造されたサファイア成長基板の残余（remnant）の上にデポジットされてよい。この場合に、エミッタ510の上面517は、透明な成長基板材料、例えばサファイア、の表面であってよい。エミッタ510の透明な成長基板材料は、層630がデポジットされる前に、所望の光学効果または機能を達成するために事前調整またはパターン化されてよい。層630は、光学構造または取り出し機能を生成するために、透明層630のデポジションプロセスまたは選択的パターニングを通じて、作成され又は変更され得る。従って、デバイス600の放出側面の所望の光学特性は、エミッタ510と透明層630の両方の上面の処理（processing）を通じて達成され得る。特に、透明層630のエミッタ510の上面は、発せられた光の発散を増加または減少させるように形成され得る。エミッタ510または層630の上面は、また、材料を除去して、発せられた光を散乱または拡散させる機能を作成するために、例えば、エッチングによってテクスチャ加工されてもよい。
【００２０】
透明材料630の光学特性は、材料630の表面形状を制御することによるだけでなく、材料630の屈折率の制御を通じても、制御され又は変更され得るものである。例えば、層630は、材料630の屈折率を変化させるゾルゲル法（sol  gel  process）を使用して形成されたシリコーンまたはガラスであってよく、そして、層630（または図５の層530）の屈折率の変化のパターンが、所望の光学機能を達成することができる。特に、エミッタ510は、光学コーティング520または620上の放射または入射について所望の方向とは異なる、発光のための好ましい方向を有してよい。例えば、コーティング520または620は、特定の角度で光がコーティング520または620に入射する場合に、所望の波長の反射においてより多く影響される分布ブラッグ反射器（distributed  Bragg  reflector、DBR）であってよい。材料530または630の屈折率の空間的変化は、エミッタ510から発せられた光を、側面コーティング520または620からの反射のため、または、デバイス500または600からの放射のいずれかのために、所望の方向に対してリダイレクト（redirect）するために使用され得る。
【００２１】
上述の反射性側面コーティングは、多くの異なる方法で実施されてよい。図７は、エミッタ510および多層反射性側面コーティング720を含むデバイス700の上面図を示している。上述のエミッタ510は、ダイ、例えばLEDダイ、であってよく、または、取り付けられた光変換ブロックといった、さらなる構造体を含んでよい。反射性コーティング720は、同じ又は異なる厚さであってよく、そして、同じ又は異なる材料を含んでよい、複数の薄膜層のスタックである。一般的に、反射性側面コーティング720は、いくつかの実施形態では少なくとも２つの層、いくつかの実施形態では８０以下の層、いくつかの実施形態では少なくとも２０の層、いくつかの実施形態では５０以下の層、そして、いくつかの実施形態では約４０の層、を含んでよい。多層反射性側面コーティング720における各薄膜層は、いくつかの実施形態では少なくとも１００ｎｍの厚さ、いくつかの実施形態では１０ミクロン以下の厚さ、いくつかの実施形態では少なくとも５００ｎｍの厚さ、そして、いくつかの実施形態では２ミクロン以下の厚さであってよい。多層反射性側面コーティング720の全厚さは、いくつかの実施形態では少なくとも１ミクロン、いくつかの実施形態では５０ミクロン以下、いくつかの実施形態では少なくとも５ミクロン、そして、いくつかの実施形態では２５ミクロン以下であってよい。いくつかの実施形態において、多層反射性コーティング720は、エミッタ510から発せられた波長のいくらか又は全てを有する光について約９９％までの反射率を提供し得る。
【００２２】
反射性側面コーティング７２０を形成するために使用されるいくつかの適切な材料の例は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、およびパラジウム（Ｐｄ）といった金属、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＦＯ２、およびＺｒＯといった金属酸化物、ＴｉＮｘ、およびＡｌＮといった金属窒化物、ＳｉＯ２、またはＳｉＮｘといった他の誘電体、および、それらの組み合わせ、を含む。いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング720は、分布ブラッグ反射器であるか、または、含んでよい。いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング720は、高屈折率層と低屈折率層を交互に繰り返す層のスタックを含む。いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング720は、２つ、３つ、またはそれ以上の層の反復グループ（repeating  group）を含む多層スタックである。
【００２３】
いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング720は、多孔性金属酸化物材料または多孔性ガラスといった、多孔性材料の１つまたはそれ以上の層を含んでよい。そうした材料は、材料の屈折率を操作するために、多孔性とすることができ、すなわちガス又は空気ポケットを含んでいる。多孔性材料の屈折率は、典型的には、バルク材料の屈折率よりも小さい。多孔性材料は、例えば、ゼロゲル法またはパルスレーザデポジットを含む任意の適切なプロセスによって形成され得る。いくつかの実施形態において、反射性側面コーティング720における層の多孔性（そして、従って、屈折率）は段階的（graded）であってよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、上述の反射性側面コーティングは、LEDダイの表面上、及び／又は、補助的な材料ブロックの表面上に形成されてよい。例えば、スパッタリングデポジション、原子層デポジション（ALD）、および真空蒸着といった、薄膜デポジション方法によるか、もしくは、例えば、ゾルゲル法といった、液固相技術（liquid-solid  techniques）によるものである。
【００２５】
図８は、上述のような本発明の実施形態のいくつかに従った、片面エミッタを形成するためのプロセス800の一つ例に係るフローチャートである。プロセス800は、エミッタをダイシングまたは個片化すること（singulating）から始まってよい。例えば、その上にLEDが形成されたウェハーからLEDダイスを切断することである。ダイシングプロセス810の後で、各エミッタは、その上にLEDが製造された成長基板、例えば、サファイア基板、の一部を含んでよい。上述のように、ダイシングプロセス810は、各エミッタに、上面に対して垂直または上面と９０°以外の角度をなす側壁を残すことができる。いくつかの実施形態において、プロセス810は、例えば、各エミッタがLEDダイと蛍光体を含むように、光変換器ブロックまたは蛍光体を分離されたダイスに取り付けることを含んでよい。
【００２６】
反射性側面コーティングでカバーされるエミッタの表面、例えば、LEDダイスの側壁は、反射性コーティングの形成の以前にステップ820において調整処理されてよい。そうした調整処理（conditioning）は、例えば、反射性コーティングの効果を強化するために各エミッタの特性を改善することができる。一つの事例においては、ダイシング後に、LEDダイスの側壁は、サイズで０．５ミクロンの造作（features）をしばしば有する粗さによって典型的に跡付け（marked）される。調整処理820は、側壁に形成された物理的な造作を平滑化すること（smoothing）を含んでよい。例えば、ステルスダイシング（stealth  dicing）または他のダイ分離技術から生じるサファイア成長基板の粗さの平滑化である。調整処理820は、各エミッタ上に滑らかな側壁を形成するために、特には、プラズマドライエッチング、液体−固相コーティング、または機械的研磨を適用し得る。調整処理プロセス820の後で、成長基板及び／又は各LEDダイの半導体構造に係る側面は、いくつかの実施形態では１００ｎｍ以下のサイズ、いくつかの実施形態では５０ｎｍ以下のサイズ、そして、いくつかの実施形態では少なくとも一つの１ｎｍのサイズの造作を有し得る。調整処理820は、分離したエミッタの側壁を洗浄するために、さらに、溶媒及び／又はプラズマ洗浄を使用することを含んでよい。
【００２７】
調整処理プロセス820は、エミッタ上に滑らかな又は傾斜した側壁を提供するため、もしくは、例えば、所望の光学効果または機能を達成するように多孔性（porosity）を増加または減少させることによって、段階的な屈折率を層に与えるため、さらに、材料をデポジットすることを含んでよい。特に、付加される材料の屈折率における変化は、デポジションプロセス840において形成される反射性コーティングの特性に従って選択され得る。
【００２８】
プロセス830は、デポジションプロセス840のために調整処理されたエミッタをキャリア上にマウントする。例えば、プロセス830は、キャリアがデポジションチャンバの中に導入される前に、接着剤の薄い層または両面テープを使用して、LEDダイの底面をキャリアに対して取り付けてよい。プロセス830は、特に、コンタクトパッドを伴うエミッタをキャリアに取り付けることができ、そして、エミッタの上面を露出させる。LEDダイスの上面（放出面）にデポジットされ得る反射性材料の除去のために、プロセス830は、また、エミッタの放出面を犠牲材料（sacrificial  material）、例えば、フォトレジスト、接着テープ、または同様なマスキング材料であり、デポジションプロセス840の後で除去され得るもの、を用いてカバーすることもできる。代替的に、準備プロセス830においては、エミッタの上面に犠牲材料の層を適用することをスキップしてよい。
【００２９】
プロセス840は、エミッタがキャリア上にマウントされている間に、エミッタの側壁上に反射性コーティングをデポジットまたは形成する。エミッタ上に材料の複数の層をデポジットするために、真空蒸着、スパッタリングデポジション、または原子層デポジションといった、一般的なデポジション技術が、エミッタの全ての露出された側面上に材料の層を等方的にデポジットするように使用されてよい。従って、エミッタの上面または放出面の上に反射性コーティングが形成され得る。プロセス850は、エミッタの上面から反射性コーティングを除去する。犠牲材料がプロセス830において使用された場合に、プロセス850は、上にある反射材料を上面から取り除くために、犠牲材料を除去してよい。プロセス830が犠牲層を適用しない場合に、プロセス850は、機械的ラッピングまたは異方性ドライエッチングといったプロセスを使用して、エミッタの上面の上にデポジットされた反射性材料を選択的に除去し得る。
【００３０】
上述の実施形態は、反射性側面コーティングを伴うエミッタの物理的寸法が反射性コーティングの無いエミッタの物理的寸法と実質的に同じであるという事実のおかげで、多くの既存の製品またはパッケージングにおける既存のLEDダイを置き換えることができる。図９は、例えば、パッケージ基板920の上にフリップチップマウントされて、パッケージ基板に対して電気的に接続されたエミッタアレイ910を含む照明パッケージ900の実施形態を示している。各エミッタ910は、反射性側面コーティングを含み、そして、ここにおいて開示された構成のいずれかを含んでよい。エミッタ910上の反射性側面コーティングが各エミッタからの光を隣接するエミッタ910から離れて方向付けるので、エミッタ910は、アレイの中で密にパッキングされ得るし、そして、密にパッキングされたアレイにおいてさえ最小のクロストークが提供される。いくつかの実施形態において、隣接したLEDの発光領域は、いくつかの実施形態では１００ミクロン以下、そして、いくつかの実施形態では５０ミクロン以下の間隔で置かれている。さらに、エミッタ910上の薄膜側面反射器は、容積拡散反射器（volumetric  diffusive  reflectors）と比較して無視できるボリュームを有する。従って、エミッタ910は、物理的に小さくてよく、そして、アレイおよび照明パッケージ900は物理的に小さくてよいことを意味している。
【００３１】
ここにおいて開示される実施形態の照明装置は、以前の照明システムより利点を有し得る。特に、いくつかの実施形態は、ランバートパターンに近くあり得る放射パターンを提供する片面エミッタを提供している。特に、５面エミッタは、ランバートより広い放射パターンを有する傾向がある。薄膜側面反射器の特性を制御することによって、エミッタからの放射パターンが制御され得る。
【００３２】
ここにおいて開示されるように薄膜反射性側面コーティングを伴うエミッタは、また、ほぼランバート光分布を生成する他のエミッタと比較したときに、高いエネルギー効率を提供し得る。例として、片面エミッタを作成するために容積拡散側面反射器、例えば、シリコーンバインダの中のＴｉＯｘパーティクルが使用される場合に、エミッタの輝度は、少なくとも拡散反射体の中に浸透する発せられた光から生じるソースサイズ（source  size）の増大のため、低下する傾向がある。薄膜側面反射器の実施は、ソースサイズの著しい増加を生じさせず、そして、従って、輝度の低下を生じさせない。さらに、薄膜反射性側面コーティングを形成することによって放出される光を上面から出るものに制限することは、かなりの厚さの光吸収材料を反射光が横断する必要がないので、エネルギー効率を著しく低下させない。
【００３３】
反射性側面コーティングは、また、ハンドリングのため、例えば、パッケージングまたは配置の最中に、エミッタが有している許容差（tolerance）を改善することができる。エミッタのいくつかの実施形態において、コーティングされたダイは、シリコーンベースのカプセル化を必要とせず、より容易な顧客のハンドリング、より高い信頼性、および、ダイにおけるより低い応力を導くことができる。
【００３４】
ここにおいて特定の実施形態を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本開示が与えられると、ここにおいて説明された発明概念の精神から逸脱することなく、これらの実施形態に対して変更をなし得ることを理解するだろう。特に、異なる機能、および、ここにおいて説明されたのと異なるデバイスのコンポーネントが、他のデバイスのいずれかにおいて使用されてよく、あるいは、機能およびコンポーネントが、いずれかのデバイスから省略されてよい。従って、本発明の範囲が、図示され、説明された特定の実施形態に限定されることは意図されていない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月4日(2018.4.4)
【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】
半導体発光デバイスと、
前記半導体発光デバイスの側壁の上に配置された反射性薄膜コーティングと、
を含み、
前記反射性薄膜コーティングは、少なくとも５ミクロン、かつ、２５ミクロン未満の厚さを有する、
構造体。
【請求項２】
前記反射性薄膜コーティングは、少なくとも２０層、かつ、８０層未満の層を含む、
請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記半導体発光デバイスは、成長基板および前記成長基板の上に形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、かつ、
前記反射性薄膜コーティングは、前記成長基板の１つまたはそれ以上の側面をカバーし、一方で、前記成長基板の上面を露出させて残している、
請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記反射性薄膜コーティングは、ブラッグ反射器を形成するように構成された複数の層を含み、各層は、１０ミクロン未満の厚さを有する、
請求項１に記載の構造体。
【請求項５】
前記反射性薄膜コーティングは、部分的な反射器として動作するように構成されている、
請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
前記構造体は、さらに、
前記半導体発光デバイスの上面に配置された波長変換素子を含み、
前記反射性薄膜コーティングは、前記波長変換素子の上に延在している、
請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
前記半導体発光デバイスは、
ダイと、
前記ダイの側面上の透明層であり、前記反射性薄膜コーティングが上に配置される前記側壁を定めている、透明層と、
を含む、請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
前記透明層は、前記ダイから発せられた光について光学機能を実行するために変化する屈折率を有する多孔性材料を含む、
請求項７に記載の構造体。
【請求項９】
前記透明層は、前記側壁に傾斜を与える可変の厚さを有する、
請求項７に記載の構造体。
【請求項１０】
前記透明層は、前記ダイの上面にわたり延在しており、前記ダイから発せられた光について光学機能を実行する、
請求項７に記載の構造体。
【請求項１１】
半導体発光デバイスを分離するために半導体構造体をダイシングするステップと、
前記半導体発光デバイスの側壁の上に反射性薄膜コーティングを形成するステップと、
を含み、
前記反射性薄膜コーティングは、少なくとも５ミクロン、かつ、２５ミクロン未満の厚さを有する、
方法。
【請求項１２】
前記反射性薄膜コーティングは、少なくとも２０層、かつ、８０層未満の層を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反射性薄膜コーティングを形成するステップは、原子層デポジションによって形成すること、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体発光デバイスは、成長基板および前記成長基板の上に形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、かつ、
前記反射性薄膜コーティングは、前記成長基板の１つまたはそれ以上の側面をカバーし、一方で、前記成長基板の上面を露出させて残している、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、さらに、
前記形成するステップの以前に、透明材料が前記側壁を形成するように、前記透明材料をデポジションするステップ、を含み、
前記側壁は、前記半導体発光デバイスの発光層と９０°より小さい角度を形成している、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は、さらに、
前記半導体発光デバイスの上面をテクスチャ加工するステップ、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記反射性薄膜コーティングは、部分的な反射器として動作するように構成されている、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記反射性薄膜コーティングは、ブラッグ反射器を形成するように構成された複数の層を含み、各層は、１０ミクロン未満の厚さを有する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記反射性薄膜コーティングは、多孔性材料の層を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記多孔性材料の層は、ゼロゲル法またはパルスレーザデポジットプロセスを使用して形成される、
請求項１９に記載の方法。
【国際調査報告】
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