(57)【要約】  発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを供する。ＬＥＤチップは、基板、及び、基板上に成長したヘテロ構造から形成されたメサ構造、を含む。メサ構造は、ＬＥＤメサ部分、及びフォトダイオード（ＰＤ）メサ部分を含む。チャネルは、ＬＥＤメサ部分をＰＤメサ部分から分離する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０２）と、
基板（１０２）上に成長したヘテロ構造（１００）から形成されたメサ構造（１２０）であって、
ＬＥＤメサ部分（１２２）と、
フォトダイオード（ＰＤ）メサ部分（１２４）であって、チャネル（１４０）が、ＬＥＤメサ部分（１２２）をＰＤメサ部分（１２４）から分離する、フォトダイオード（ＰＤ）メサ部分（１２４）とを含む、メサ構造（１２０）と
を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ（５０）。
【請求項２】
ヘテロ構造（１００）が、ｎ型層（１１４）と、ｐ型層（１１０）と、
ｎ型層（１１４）の少なくとも一部とｐ型層（１１０）の少なくとも一部との間の活性層（１１２）とを含む、請求項１に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項３】
チャネル（１４０）が、ＬＥＤメサ部分（１２２）の活性層（１１２）を、ＰＤメサ部分（１２４）の活性層（１１２）から分離する、請求項２に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項４】
ＬＥＤメサ部分（１２２）上に第１の金属接点（１５０）と、ＰＤメサ部分（１２４）上に第２の金属接点（１５２）とを備える、請求項１に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項５】
第２の金属接点（１５２）が、非透過性の金属接点である、請求項４に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項６】
ＬＥＤチップ（５０）上に、第３の金属接点（１５４）を備える、請求項４に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項７】
第１の金属接点（１５０）及び第２の金属接点（１５２）がアノードであり、第３の金属接点（１５４）が共通カソードである、請求項６に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項８】
第１の金属接点（１５０）及び第２の金属接点（１５２）がカソードであり、第３の金属接点（１５４）が共通アノードである、請求項６に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項９】
ＬＥＤメサ部分（１２２）が、チャネル（１４０）を通ってＰＤメサ部分（１２４）に光学的エネルギー（１４２）を発するように構成されている、請求項１に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項１０】
ＰＤメサ部分（１２４）が、ＬＥＤメサ部分（１２２）から光学的エネルギー（１４２）を吸収し、光電流を生じるように構成されている、請求項９に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項１１】
ＰＤメサ部分（１２４）が、金属接点（１５０、１５２、１５４）を含んでおり、金属接点（１５０、１５２、１５４）が、ＰＤメサ部分（１２４）の上部及び外部の表面を覆う、請求項１に記載のＬＥＤチップ（５０）。
【請求項１２】
基板（１０２）と、
基板（１０２）上に成長したヘテロ構造（１００）から形成されたメサ構造（１２０）とを含むＬＥＤチップ（５０）であって、メサ構造（１２０）が、
ＬＥＤメサ部分（１２２）と、
チャネル（１４０）がＰＤメサ部分（１２４）からＬＥＤメサ部分（１２２）を分離するフォトダイオード（ＰＤ）メサ部分（１２４）とを含む、ＬＥＤチップ（５０）とを含む、第１のＬＥＤデバイスと、
（ａ）ＬＥＤメサ部分（１２２）を通り第１の電流を供し、かつ（ｂ）ＰＤメサ部分（１２４）により生じた光電流を測定するように構成された制御ユニット（８０）と
を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）システム（１）。
【請求項１３】
ＰＤメサ部分（１２４）により生じた光電流が、第１の電流がＬＥＤメサ部分（１２２）を通過する際、第１のＬＥＤメサ部分（１２２）が発した光学的エネルギー（１４２）に実質的に比例する、請求項１２に記載のＬＥＤシステム（１）。
【請求項１４】
制御ユニット（８０）が、ＰＤメサ部分（１２４）により生じた光電流に応じて、ＬＥＤメサ部分（１２２）を通る第１の電流を決定するように構成されている、請求項１３に記載のＬＥＤシステム（１）。
【請求項１５】
少なくとも１つの補助ＬＥＤデバイスをさらに備え、
制御ユニット（８０）が、第１のＬＥＤデバイスのＰＤメサ部分（１２４）で生じた光電流に応じ、補助ＬＥＤデバイスを通る第２の電流を供するように構成されている、請求項１３に記載のＬＥＤシステム（１）。
【請求項１６】
基板（１０２）上にヘテロ構造（１００）を成長すること（６０２）と、
ＬＥＤメサ部分（１２２）及びフォトダイオード（ＰＤ）メサ部分（１２４）を含むメサ構造（１２０）を形成するための、ヘテロ構造（１００）にエッチング処理を適用すること（６０４）とを備え、
エッチング処理を適用すること（６０４）が、ＬＥＤメサ部分（１２２）をＰＤメサ部分（１２４）から分離するチャネル（１４０）を形成することを備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ（５０）の製造方法。
【請求項１７】
ヘテロ構造（１００）を成長すること（６０２）が、ｎ型層（１１４）、ｐ型層（１１０）、及び活性層（１１２）を成長することを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
エッチング処理を適用すること（６０４）が、ＬＥＤメサ部分（１２２）の活性層（１１２）を、ＰＤメサ部分（１２４）の活性層（１１２）から分離するためのチャネル（１４０）を形成することを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ＰＤメサ部分（１２４）上に金属接点（１５０、１５２、１５４）を供すること（６０６）、をさらに備え、金属接点（１５０、１５２、１５４）が、ＰＤメサ部分（１２４）の上部、及び外部の表面を覆う、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ＬＥＤメサ部分（１２２）上に第１の金属接点（１５０）と、ＰＤメサ部分（１２４）上に第２の金属接点（１５２）と、ＬＥＤチップ（５０）上に第３の金属接点（１５４）とを供することさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、概して発光ダイオードチップに関し、より詳細には、フォトダイオードセンサを備える発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
白色発光ダイオード（ＬＥＤ）の一部は、能動的色制御を行うため、フォトダイオード（ＰＤ）センサからの光学的エネルギーフィードバックを用いる。例えば、能動的色制御は、赤緑青（ＲＧＢ）ＬＥＤ、又は青シフトＹＡＧ（ＢＳＹ）プラス赤ＬＥＤ構成、に基づく半導体ランプの色点を安定化する。
【０００３】
しかしながら、このようなＰＤセンサは、近接するＬＥＤからのクロストークの影響を受ける。さらに、ＰＤセンサの精度は、一部の用途に十分でない。近接するＬＥＤからのクロストーク、及びＰＤセンサの不正確性は、単一ＬＥＤが発した光学的エネルギーの決定を難しくする。
【０００４】
例えば、ＬＥＤを通る電流が、光学的エネルギーをより少なく生成するように、ＬＥＤがいつ効率低下したかを決めることは難しい。ＬＥＤがいつ効率低下したかを理解せずに、その効率低下を補償するため、能動的色制御をいかに応答させるかを理解することはできない。このような理解なく補償を行うと、１以上のＬＥＤの効率低下を早め得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／２８３０６３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
主ＬＥＤの光学的エネルギーを精密測定する場合、能動的色制御は、効率低下を補償するため、主ＬＥＤ、又は補助ＬＥＤへの電流を増加できる。本開示の様々な実施形態は、他のＬＥＤからの光学的エネルギーに妨げられることなく、１つのＬＥＤから光学的エネルギーを正確にモニタするように構成されている。
【０００７】
一例示的実施形態によると、ＬＥＤチップは、基板、及び基板上に成長したヘテロ構造から形成したメサ構造、を含む。メサ構造は、ＬＥＤメサ部分、及びＰＤメサ部分、を含む。チャネルは、ＰＤメサ部分からＬＥＤメサ部分を分離する。
【０００８】
他の例示的実施形態によると、ＬＥＤシステムは、第１のＬＥＤデバイスと制御ユニットを含む。ＬＥＤデバイスは、ＬＥＤチップを含む。ＬＥＤチップは、基板、及び基板上に成長したヘテロ構造から形成されたメサ構造を含む。メサ構造は、ＬＥＤメサ部分、及びＰＤメサ部分を含む。チャネルは、ＰＤメサ部分からＬＥＤメサ部分を分離する。制御ユニットは、ＬＥＤメサ部分を通る第１の電流を供し、かつ、ＰＤメサ部分により生じた光電流を測定するように構成されている。
【０００９】
さらに他の実施形態によると、ＬＥＤチップの製造方法は、基板上にヘテロ構造を成長すること、及びメサ構造を形成するためのヘテロ構造にエッチング処理を適用することを含む。メサ構造は、ＬＥＤメサ部分、及びＰＤメサ部分を含む。エッチング処理を適用することは、ＰＤメサ部分からＬＥＤメサ部分を分離するチャネルを形成することを含む。
【００１０】
先の記載は、様々な実施形態のいくつかの態様と特徴を広く概説しており、これは、本開示の様々な潜在的応用を単に例示していると解釈されるべきである。他の有益な結果は、異なる方法で開示した情報を適用することにより、又は本開示の実施形態の様々な態様を組合せることにより、得られ得る。よって、添付の図面を併用した、例示的実施形態の詳細な説明を参照することにより、特許請求の範囲で定義した範囲に加え、他の態様、及びさらに総合的な理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的実施形態に係る、主ＬＥＤデバイス、補助ＬＥＤデバイス、及び制御ユニットを含むＬＥＤシステムのブロック図である。
【図２】例示的実施形態に係る、エッチング処理前の、図１の主ＬＥＤデバイスのＬＥＤチップの断面図である。
【図３】エッチング処理後の、図２のＬＥＤチップの断面図である。
【図４】第１の別の例示的実施形態に係るＬＥＤチップの断面図である。
【図５】第２の別の例示的実施形態に係るＬＥＤチップの断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＬＥＤチップの例示的製造方法のフロー図である。
【図７】図１の制御ユニットで実行される例示的方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
これらの図は、好ましい実施形態を示すことのみを目的とし、本開示を制限するものとして解釈されない。本開示の新規な態様は、以下の図の実施可能な記載で、当業者にとって明らかとなるべきである。本詳細な説明では、図の符号を参照するため、数字と文字を用いる。図と説明における同様の記号は、本発明の実施形態の同様の部分を参照するため用いられる。
【００１３】
必要に応じて、発明の実施形態をここに開示する。開示した実施形態は、様々な別の形態の単なる例示であることが、理解されるべきである。ここで用いたように、「例示的」という用語は、図、見本、モデル、又はパターンの役割である実施形態を参照するため、広く用いられる。図は、必ずしも一定の比率の縮尺で書かれておらず、またいくつかの特徴は、特定の構成の詳細を示すため、拡大、又は縮小されてもよい。他の実施例において、周知の構成、システム、材料、又は当業者に周知の方法は、本開示の不明瞭化を避けるため、詳述していない。それゆえ、ここに開示した特定構造、及び機能の詳細は、制限的であるとは理解されず、単なる特許請求の範囲の基礎、及び当業者への教示用の代表的基礎として理解される。
【００１４】
図１は、主ＬＥＤデバイス１０、補助ＬＥＤデバイス９０、及び制御ユニット８０を含む、ＬＥＤシステム１のブロック図である。補助ＬＥＤデバイス９０は、主ＬＥＤデバイス１０と類似している。ここで、ＬＥＤデバイス１０、９０はともに、ＬＥＤアレイとして述べる。別の実施形態では、ＬＥＤアレイは、２つ又はそれ以上のＬＥＤデバイスを含む。
【００１５】
主ＬＥＤデバイス１０は、ケース２０、レンズ３０、及びＬＥＤチップ５０を含む。リード６０、６２、６４は、ＬＥＤチップ５０を制御ユニット８０と接続する。制御ユニット８０は、プロセッサ８２、及び有体のコンピュータ可読媒体、又はここに記載の方法を実行するための、コンピュータの実行可能命令を格納するメモリ８４、を含む。メモリ８４は、以下に詳述の制御アプリケーション８６を含む。制御アプリケーション８６の技術的効果は、ＬＥＤの色制御を向上する。
【００１６】
コンピュータ可読媒体、及びその異形の用語は、明細書と特許請求の範囲で用いたように、記録媒体を指す。いくつかの実施形態では、記録媒体は、揮発性、及び／又は不揮発性、取り外し可能、及び／又は取り外し不可能な媒体、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的に消去可能、プログラム可能なリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ソリッドステートメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、ブルーレイ、又は他の光学ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、もしくは他の磁気ストレージデバイス、を含む。
【００１７】
一般的に、ＬＥＤチップは、ＬＥＤダイ、又は半導体ダイと呼ばれる。ＬＥＤチップの様々な設計は、横方向型のフリップチップ構造、横方向型の構造、及び縦型の構造、を含む。しかしながら、ここでの教示は、他のＬＥＤチップ設計、及びＬＥＤデバイス設計に適用可能である。
【００１８】
概して、横方向型の構造は、ＬＥＤチップの下部に配置された絶縁基板（例えば、サファイア、又はシリコンカーバイド）を含む。横方向型の構造において、接点は、ＬＥＤチップの上面上（後述のメサ構造上）、絶縁基板の反対側に配置される。
【００１９】
概して、縦型の構造は、ＬＥＤチップの下部に位置した導電性基板（例えば、銅、又はシリコン）を含む。縦方向型の構造において、接点は、ＬＥＤチップの導電性基板の下面上、及びＬＥＤチップのメサの上面上に配置される。
【００２０】
「上部（ｔｏｐ）」及び「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」という用語を、説明を目的として用いる。しかしながら、これらの用語は、ここに記載のＬＥＤチップの方向を制限するものではないことが、理解されるべきである。むしろ、これら用語は、ＬＥＤチップの部分を互いに区別するため用いられる。
【００２１】
図２は、例示的実施形態に係る、エッチング前の、主ＬＥＤデバイス１０のＬＥＤチップ５０の断面図である。図２において、ＬＥＤチップ５０は、横方向型のフリップチップ構造であり、基板１０２上に形成されたヘテロ構造１００を含む。
【００２２】
ヘテロ構造１００は、半導体材料層を含む。背景として、半導体材料の類似の層は、単一の層と構成要素番号で示される。特に、ヘテロ構造１００の層を、層１１０、１１２、１１４で示す。しかしながら、各層１１０、１１２、１１４は概して複数の層を含むことが、理解されるべきである。
【００２３】
ＬＥＤチップ５０は、後述のエッチング処理により、ヘテロ構造１００から形成されたメサ構造１２０を含む。メサ構造１２０は、ＬＥＤメサ部分１２２、及びＰＤメサ部分１２４を含む。
【００２４】
例示的実施形態では、半導体材料層１１０、１１４は、窒化ガリウム（ＧａＮ）で、材料層１１２は、アルミニウムインジウム窒化ガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）である。別の実施形態では、後述の実施形態を含み、例示的半導体材料は、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン（ＡｌＧａＩｎＰ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、その組合せ、などを含む。
【００２５】
層１１０、１１４は、不純物でドープされる。層１１０は、ｐ型ドープの半導体層で、層１１４は、ｎ型ドープの半導体層である。以下で、層１１０をｐ型層、層１１４をｎ型層と呼ぶ。
【００２６】
活性層１１２は、ｎ型層１１４の少なくとも一部と、ｐ型層１１０の少なくとも一部との間に位置する（例えば、ｐｎ接合、又はその近傍）。一般に、活性層を、発光層とも呼ぶ。
【００２７】
他の実施形態では、ヘテロ構造１００は、さらなる層を含む。このような実施形態では、ｐ型層１１０、活性層１１２、及びｎ型層１１４は、同じ相対的位置を維持するが、これらの層は、互いに直接隣接しなくてもよい。
【００２８】
層１１０、１１４は、電流が、ｐ型層１１０（アノード）から、ｎ型層１１４（カソード）へ、活性層１１２を通り流れるように、ドープされる。電子が、活性層１１２でホールと結合する場合、光学的エネルギーが解放され、光（図３で矢印１１６で示す）を発する。ここで用いたように、光学的エネルギーという用語を用いたが、光学的パワー、放射パワー、放射エネルギーなどの用語も一般的に用いられる。
【００２９】
図３は、エッチング処理後の図２のＬＥＤチップ５０の断面図である。エッチング処理は、モノシリックへテロ構造１００のヘテロ構造部分１３０、１３２、１３４を除去する。モノシリックへテロ構造１００からエッチング処理により除去するヘテロ構造部分１３０、１３２、１３４を、図２に点線で示す。図３は、ヘテロ構造１００からヘテロ構造部分１３０、１３２、１３４を除去後のメサ構造１２０を示す。
【００３０】
ヘテロ構造部分１３２の除去は、チャネル１４０を定義し、これは、ＬＥＤメサ部分１２２、及びＰＤメサ部分１２４を互いに分離する、エアギャップである。チャネル１４０は、ＬＥＤメサ部分１２２の活性層１１２を、ＰＤメサ部分１２４の活性層１１２から電気的に絶縁する。ヘテロ構造部分１３４の除去は、ｎ型層１１４を露出し、よって以下で詳述される金属接点１５４をｎ型層１１４上に配置できる。
【００３１】
ＬＥＤメサ部分１２２、及びＰＤメサ部分１２４は、ヘテロ構造１００からユニットとして形成される。ＬＥＤメサ部分１２２、及びＰＤメサ部分１２４は、ともにモノシリックへテロ構造１００から形成されるため、ＬＥＤメサ部分１２２のヘテロ構造は、ＰＤメサ部分１２４のヘテロ構造と同じである。特に、ＰＤメサ部分１２４の活性層１１２のエネルギーギャップは、ＬＥＤメサ部分１２２の活性層１１２のエネルギーギャップと同じである。
【００３２】
図３において、基板１０２は、光１１６が基板１０２を通り発される、光透過性の基板である。例えば、基板１０２は、例えば、サファイア、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、又はその組合せでもよい。
【００３３】
金属接点１５０、１５２、１５４は、ＬＥＤメサ部分１２２、及びＰＤメサ部分１２４上を含む、ＬＥＤチップ５０上に配置される。特に、ＰＤアノード接点１５０は、ＰＤメサ部分１２４のｐ型層１１０の上部上に配置され、ＬＥＤアノード接点１５２は、ＬＥＤメサ部分１２２のｐ型層１１０の上部上に配置され、また、カソード接点１５４は、メサ構造１２０のｎ型層１１４の上部上に配置される。
【００３４】
例示的実施形態では、ＰＤアノード接点１５０は、ＰＤメサ部分１２４の上部領域を覆う、非透過性の金属接点（例えば、パッド、又は層）である。ＰＤアノード接点１５０は、近接するＬＥＤデバイス（例えば、補助ＬＥＤデバイス９０）から発された光学的エネルギー（図示せず）からＰＤメサ部分１２４をブロックする。ＬＥＤアノード接点１５２は、反射性金属接点であり、カソード接点１５４は、金属接点である。
【００３５】
金属接点１５０、１５２、１５４は、金属スタック組成物を含み得る。例えば、ｐ・ＧａＮの金属スタック組成物は、パラジウム・銀・金・チタン・金（Ｐｄ・Ａｇ・Ａｕ・Ｔｉ・Ａｕ）金属層を含み、ここで銀（金）は、反射物として機能する。他の例として、ｎ・ＧａＮの金属スタック組成物は、チタン・アルミニウム（Ｔｉ・Ａｌ）金属層を含む。
【００３６】
アノード接点１５０、１５２は、リード６０、６２と接続され（図１に図示）、カソード接点１５４は、リード６４と接続される（同様に図１に図示）。接点は、はんだ、ワイヤ、電極、又はその組合せ、などにより、接続される。
【００３７】
主ＬＥＤデバイス１０は、メサ部分１２２がＬＥＤとして機能し、ＰＤメサ部分１２４がフォトダイオードセンサとして機能するように、構成されている。リード６２と金属接点１５２を通る電流は、ＬＥＤメサ部分１２２を通り流れる。ＬＥＤメサ部分１２２を通る電流の流れは、チャネル１４０を越えてＰＤメサ部分１２４へ移動する光学的エネルギー１４２を含む、光学的エネルギーを発する。ＰＤメサ部分１２４は、光学的エネルギー１４２を吸収し、光電流を生じる。
【００３８】
ＬＥＤメサ部分１２２と、ＰＤメサ部分１２４とのヘテロ構造は等しいため、ＬＥＤメサ部分１２２から発された光学的エネルギーのスペクトル（スペクトルパワー）は、実質的にＰＤメサ部分１２４で吸収された光学的エネルギーのスペクトル（スペクトルパワー）と一致する。ＰＤメサ部分１２４は、ＬＥＤメサ部分１２２が発した波長の光学的エネルギーに対し、応答性、又は感度を有する。ＰＤメサ部分１２４の感度は、出力した光電流（アンペア）に対し、ＰＤメサ部分１２４に入射した光学的エネルギー（ワット）の比である。絶対応答性は、概してアンペア対ワットで表されるが、光学的エネルギーは、ｗａｔｔ／ｃｍ＾２で、またその光電流はａｍｐｓ／ｃｍ＾２で、概して表される。
【００３９】
このように、ＰＤメサ部分１２４の活性層１１２が、ＬＥＤメサ部分１２２の活性層１１２から発された光学的エネルギー１４２の一部を吸収する場合、ＰＤメサ部分１２４で生じた光電流は、ＬＥＤメサ部分１２２の発した光学的エネルギーに対し、実質的に比例する。
【００４０】
別の実施形態では、メサ部分１２２、１２４の活性層１１２のエネルギーギャップは、同じでなくてもよい。例えば、ＬＥＤメサ部分１２２の活性層１１２のエネルギーギャップが、ＰＤメサ部分１２４の活性層１１２のエネルギーギャップより大きいならば、ＰＤメサ部分１２４で生じた光電流は、活性層１１２が同様の場合より高い。異なるヘテロ構造であるメサ部分１２２、１２４は、選択エピタキシでなせる。活性層１１２における違いを補償するため、制御ユニット８０を較正する。
【００４１】
先に述べたように、制御ユニット８０は、主ＬＥＤデバイス１０のＬＥＤメサ部分１２２を通る電流を決定し、供するように、補助ＬＥＤデバイス９０を通る電流を決定し、供するように、また、主ＬＥＤデバイス１０のＰＤメサ部分１２４を通る（により発された）電流を受信、測定、及び決定するように、なされる。
【００４２】
上述の制御アプリケーション８６は、主ＬＥＤデバイス１０のＰＤメサ部分１２４を通る光電流に応じて、主ＬＥＤデバイス１０のＬＥＤメサ部分１２２、及び補助ＬＥＤデバイス９０の少なくとも１つを通る電流をコーディネートするように、構成されている。
【００４３】
制御ユニット８０は、リード６２を通り、ＬＥＤメサ部分１２２へ、電流を供するように構成されている。電流は、ＬＥＤメサ部分１２２を通って流れ、ＬＥＤメサ部分１２２の活性層１１２に、光学的エネルギー１４２の発生を引き起こす。制御ユニット８０はまた、リード６０を通り、ＰＤメサ部分１２４を通過する（により生じた）光電流も受信し、測定する。
【００４４】
図４は、本発明の別の例示的実施形態に係るＬＥＤチップ２００の断面図である。ＬＥＤチップ２００が、ＬＥＤチップ５０の特徴（図２参照）と実質的に類似の特徴を含む場合、類似の構成要素名と参照符号を用いる。
【００４５】
図４において、ＬＥＤチップ２００は、ＬＥＤチップ２００の上部から、光２１６（上方向の矢印で図示）を発するように構成されている。ＬＥＤチップ２００は、デバイス（例えば、デバイス１０）に対するＬＥＤチップ２００はんだ付け用の金属スタック２０１、基板２０２（例えば、シリコン）、金属反射性接点２０４（例えば、ｐ型層）、ｐ型層２１０（例えば、ＧａＰ）、活性層２１２、及びｎ型層２１４（例えば、ＡｌＩｎＧａＰ）を含む。
【００４６】
ＬＥＤチップ２００は、チャネル２４０で分離されたＬＥＤメサ部分２２２、及びＰＤメサ部分２２４を含んだ、メサ構造２２０を含む。メサ部分２２２、２２４は、層２１０、２１２、２１４を含む同じヘテロ構造を有する。
【００４７】
さらに、ＬＥＤチップ２００は、ＬＥＤチップ２００の上部上に接点を含む。特に、金属接点２５０（ＰＤカソード）は、ＰＤメサ部分２２４のｎ型層２１４上であり、金属接点メッシュ２５２（ＬＥＤカソード）は、ＬＥＤメサ部分２２２のｎ型層２１４の上部上、またワイヤのボンディングパッド２５４（共通アノード）は、金属反射性接点２０４の上部上、にある。
【００４８】
電流は、ＬＥＤメサ部分２２２を通って流れ、ＬＥＤメサ部分２２２の活性層２１２が光学的エネルギー（ＰＤメサ部分２２４で吸収された、光学的エネルギー２４２を含む）を発する原因となる。金属接点メッシュ２５２は、ＬＥＤメサ部分２２２の上部から、光２１６を発することを可能にする。
【００４９】
図５は、第２の別の例示的実施形態に係るＬＥＤチップ３００の断面図である。ＬＥＤチップ３００が、ＬＥＤチップ５０の特徴（図２参照）と実質的に類似する特徴を含む場合、類似の構成要素の名前と参照符号を用いる。
【００５０】
図５において、ＬＥＤチップ３００は、ＬＥＤチップ３００の上部から光３１６を発するように構成されている（上向き矢印で図示）。ＬＥＤチップ３００は、基板３０２（例えば、シリコン）、ｎ型層３１４（例えば、ＧａＮ又はＧａＰ）、活性層３１２（例えば、ＡｌＩｎＧａＮ又はＡｌＩｎＧａＰ）、及びｐ型層３１０（例えば、ＧａＮ又はＧａＰ）、を含む。
【００５１】
他の実施形態では、ヘテロ構造は、さらなる層を含む。このような実施形態では、ｐ型層３１０、活性層３１２、及びｎ型層３１４は、同じ相対位置を維持するが、これらの層は、互いに隣接し、直接重なるとは限らない。
【００５２】
ＬＥＤチップ３００は、ＬＥＤメサ部分３２２、及びＰＤメサ部分３２４を有し、チャネル３４０で分離された、メサ構造３２０を含む。メサ部分３２２、３２４は、層３１０、３１２、３１４を含む、同じヘテロ構造を有する。電流は、ＬＥＤメサ部分３２２を通って流れ、ＬＥＤメサ部分３２２の活性層３１２が、ＰＤメサ部分３２４により吸収された光学的エネルギー３４２を含む、光学的エネルギーを発する原因となる。
【００５３】
ＬＥＤチップ３００は、ＬＥＤチップ３００の上部と下部に、接点を含む。誘電層３４８は、メサ構造３２０の上部上に成長しており、ＬＥＤチップ３００の上部上の金属接点３５０、３５２は、誘電層３４８の空間内に形成される。
【００５４】
特に、金属接点３５０（ＰＤカソード）は、ｎ型層３１４の上部上、及びＰＤメサ部分３２４の外側（チャネル３４０の反対側）上にあり、金属接点メッシュ３５２（ＬＥＤカソード）は、ＬＥＤメサ部分３２２のｎ型層３１４の上部上にあり、また、金属接点３５４（共通アノード）は、基板３０２の下部上にある。金属接点３５０は、補助ＬＥＤデバイス（例えば、補助ＬＥＤデバイス９０）による光学的パワーからのさらなる絶縁をもたらす。
【００５５】
ヘテロ構造は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）エピタキシ等の、様々な工程に従い、基板上に形成可能である。図６は、このような形成過程の例示的方法を示す。
【００５６】
図６は、本発明の実施形態に係る、ＬＥＤチップを製造する例示的方法６００のフロー図である。方法６００は、図２と図３に基づき、ヘテロ構造の成長ステップ６０２を含む。成長ステップ６０２において、ヘテロ構造１００は、基板１０２上で、層１１０、１１２、１１４のエピタキシャル成長により形成される。ｎ型層１１４を、基板１０２上に成長し、ｐ型層１１０をｎ型層１１４上に成長し、また、活性層１１２をｐ型層１１０の層間に成長する。
【００５７】
例えば、ｐ型層１１０の層の一部の層は、ｎ型層１１４上に成長し、その後、活性層１１２は、ｐ型層１１０上に成長し、そして、ｐ型層１１０のさらなる層が、活性層１１２上に成長する。その結果生じたヘテロ構造１００は、モノシリックであり、一体型のように形成されている。
【００５８】
方法６００は、エッチングステップ６０４も含む。ステップ６０４において、エッチング処理は、メサ構造１２０を定義するため、モノシリックへテロ構造１００に適用される。例示的にエッチング処理は、ドライエッチング技術（反応性イオンエッチングなど）、ウェットエッチング技術、化学エッチング、レーザカット技術、機械的エッチング（例えばダイヤモンドディスクを備える）、それらの組合せ、などを含む。
【００５９】
接点適用ステップ６０６において、接点１５０、１５２、１５４は、ＬＥＤチップ５０上に配置され、リード６０、６２、６４は、接点１５０、１５２、１５４と接続される。接点１５０、１５２、１５４は、ＬＥＤメサ部分１２２を通り方向付けられる電流が、ＰＤメサ部分１２４を通る（により発生した）電流から絶縁するように、配置される。
【００６０】
図７は、制御アプリケーション８６のコンピュータ実行可能な命令に従い、制御ユニット８０（図１参照）で実行される例示的方法７００のフロー図である。
【００６１】
方法７００は、ＬＥＤ電流ステップ７０２を含む。ステップ７０２において、制御ユニット８０は、リード６２とＬＥＤメサ部分１２２を通り流れる電流を供する。ＬＥＤメサ部分１２２を通る電流の流れは、光学的エネルギーを生じる。光学的エネルギーの一部（光学的エネルギー１４２）は、チャネル１４０を越えて移動し、ＰＤメサ部分１２４で吸収される。ＰＤメサ部分１２４は、リード６０を通って流れる光電流を生じる。
【００６２】
ＰＤ電流ステップ７０４によると、制御ユニット８０は、光電流を測定、そうでなければ決定する。ＰＤメサ部分１２４で生じた光電流は、ＬＥＤメサ部分１２２が発した光学的エネルギーと実質的に比例するため、ＰＤメサ部分１２４からの光電流は、例えば、ＬＥＤメサ部分１２２を通り電流が流れ、これにより、どれくらいの光学的エネルギーが生じるか等の、フィードバックを供する。このように、制御ユニット８０は、ＰＤメサ部分１２４で生じた光電流に応じて、ＬＥＤメサ部分１２２の光学的エネルギー出力を決定する。
【００６３】
調整電流ステップ７０６によると、制御ユニット８０は、光電流に応じて、調整入力電流を決定する。例えば、先の光電流測定値と比較した際、光電流が減少するならば、制御ユニット８０は、ＬＥＤメサ部分１２２からの光学的エネルギー出力を実質的に一定に維持するため（例えば、ＬＥＤメサ部分１２２の効率低下を補償するため）、ＬＥＤメサ部分１２２への電流を増加する。
【００６４】
効率低下は、同じ入力電流を用いるＬＥＤメサ部分１２２により生じた、光学的エネルギーの減少である。光電流は、光学的エネルギーと比例するので、ＰＤメサ部分１２４で生じた光電流における降下は、ＬＥＤメサ部分１２２で生じた光学的エネルギーにおける降下を示す。
【００６５】
代替的に、又は追加的に、ＬＥＤアレイ（ここでは、ＬＥＤデバイス１０、９０）からの光学的エネルギーの全一定レベルを維持するため、１以上の補助ＬＥＤデバイス（補助ＬＥＤデバイス９０など）を通る電流の増加を調整することで、制御ユニット８０は、主ＬＥＤデバイス１０のＬＥＤメサ部分１２２の光学的エネルギー出力の効率低下を補償できる。１以上の補助ＬＥＤデバイスを通る電流の増加は、主ＬＥＤデバイス１０のＬＥＤメサ部分１２２に対する電流の増加が、主ＬＥＤデバイス１０のＬＥＤメサ部分１２２の効率低下を促す場合、有利である。
【００６６】
ここに記載の方法は、一部、コンピュータ実行可能な命令の一般的文脈で記載してもよいが、本開示の方法はまた、他のアプリケーションとの組合せ、及び／又はハードウェアとソフトフェアとの組合せとしても、実行可能である。アプリケーションという用語、又はその異形は、ルーチン、プログラムモジュール、プログラム、コンポーネント、データ構造、アルゴリズム、などを含み、ここで広く用いられる。
【００６７】
アプリケーションは、サーバ、ネットワークシステム、シングルプロセッサ、又はマルチプロセッサシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルド・コンピュータ・デバイス、モバイルデバイス、マイクロプロセッサベース、プログラマブル家庭用電化製品、その組合せ、などを含む、様々なシステム構成に、実施可能である。
【００６８】
本明細書は、本発明を開示するため、また、当業者が本発明を実行すること（いずれの装置又はシステムの製造及び使用、並びにいずれの組み込まれた方法の実行を含む）を可能とするため、実施例を用い、ベストモードを含む。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲で定義され、また当業者が容易に想到する他の実施例を含み得る。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有するならば、又はそれらが特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等の構成要素を含むならば、本特許請求の範囲内であることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１  ＬＥＤシステム
１０  主ＬＥＤデバイス
２０  ケース
３０  レンズ
５０  ＬＥＤチップ
６０、６２、６４  リード
８０  制御ユニット
８２  プロセッサ
８４  メモリ
８６  制御アプリケーション
９０  補助ＬＥＤデバイス
１００  ヘテロ構造
１０２  基板
１１０  ｐ型層（ｐ型ドープの半導体層）
１１２  活性層
１１４  ｎ型層（ｎ型ドープの半導体層）
１１６  光
１２０  メサ構造
１２２  ＬＥＤメサ部分
１２４  ＰＤメサ部分
１３０、１３２、１３４  ヘテロ構造部分
１４０  チャネル
１４２  光学的エネルギー
１５０、１５２、１５４  金属接点
２００  ＬＥＤチップ
２０１  金属スタック
２０２  基板
２０４  金属反射性接点
２１０  ｐ型層
２１２  活性層
２１４  ｎ型層
２１６  光
２２０  メサ構造
２２２  ＬＥＤメサ部分
２２４  ＰＤメサ部分
２４０  チャネル
２４２  光学的エネルギー
２５０  金属接点
２５２  金属接点メッシュ
２５４  ボンディングパッド
３００  ＬＥＤチップ
３０２  基板
３１０  ｐ型層
３１２  活性層
３１４  ｎ型層
３１６  光
３２０  メサ構造
３２２  ＬＥＤメサ部分
３２４  ＰＤメサ部分
３４０  チャネル
３４２  光学的エネルギー
３４８  誘電層
３５０  金属接点
３５２  金属接点メッシュ
３５４  金属接点
６００  例示的方法
６０２  成長ステップ
６０４  エッチングステップ
６０６  接点適用ステップ
７００  例示的方法
７０２  ＬＥＤ電流ステップ
７０４  ＰＤ電流ステップ
７０６  調整電流ステップ
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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