CN102208512B - 发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管，克服了因大电流引起的各种问题，实现高亮度化或高输出化，且改善线路体系或电极等结构而提高光取出效率。每个LED元件(21)从下层开始依次形成分开设置的第1晶片接合用电极(10a)和第2晶片接合用电极(10b)、透明绝缘层(7)、第1半导体层(4)、活性层(3)和第2半导体层(2)，同时，具有设置成贯通透明绝缘层(7)且将第1半导体层(4)和第1晶片接合用电极(10a)电连接的第1接触部(5)、设置成在电绝缘状态下贯通透明绝缘层(7)和第1半导体层(4)以及活性层(3)且将第2半导体层(2)和第2晶片接合用电极(10b)电连接的第2接触部(6)，第1晶片接合用电极(10a)和第2晶片接合用电极(10b)分别与衬底(14)上的芯片接合用电极(12)相连。

Description

发光二极管
技术领域
本发明涉及在衬底上设置多个发光二极管芯片而形成的发光二极管。
背景技术
发光二极管在以各种电子机器或仪器等所谓的指示器为中心，在信息显示或小规模照明等中使用。
近年来，由于发光效率提高，发热的烦恼也较少，因此可以设定成流入比以前更大的电流来发光。因此，在使用发光二极管作为较大尺寸照明用电源的用途中展开了大量的讨论，迄今为止，有部分实现了实用化。
在将发光二极管用作照明用光源的情况下，需要比用作显示用指示器情况下的数10倍或更高的亮度。为了与之对应，在现有技术中，提出了通过将多个发光二极管芯片串联或并联或将串联和并联组合，例如，设置成阵列状，通过将这些全部的发光二极管芯片的发光总和起来，从而能获得期望的高亮度光功率这样的技术。
此外，提出了使用1个或少数几个通过流入大的电流，从而能发出与该大电流量对应的高亮度或大光亮的发光的与大电流对应大型发光二极管芯片。
将上述多个发光二极管芯片设置成阵列状这样的技术在例如道路交通用的信号机中蓝、红、黄色这样的标识光的灯或作为光源，使用发光二极管的情况等中使用。
然而，为了构成一个光源或灯，需要使用数百个发光二极管芯片，必须将其全部正确地安装、架线。因此，在一个光源或灯的制造中存在问题，此外，还存在很难避免其制造成本或部件成本高额化这样的缺点。
另一方面，在使用上述与大电流对应的大型发光二极管芯片这样的技术中，通过将一个芯片的尺寸从指示器用发光二极管芯片情况下的数100μm的方形增大至数mm的方形，向其中流入的电流从指示器用发光二极管芯片情况下的数100mA增大至数1～10A或更大，从而能确保高亮度或大光量的输出。
根据该技术，能大幅减少构成一个光源或灯的发光二极管芯片的个数。关注于这样的优点，正在研究开发进一步提高1个发光二极管芯片中电流量的容许界限值(所谓的电流容量)。
此外，与上述高亮度化对应的或与大光量化对应的发光二极管与指示器用的相比，确实相当地明亮，但现状是，如果与通常作为照明用的广泛普及的各种电灯或荧光灯相对比，则还不能称为足够的明亮，强烈要求能实现更明亮的发光。因而要考虑一个与更大电流化对应的有效方法。
然而，为了实现与更大电流化对应的更高亮度化或大光量化，仅将发光二极管芯片大型化是不行的，会产生如下各种问题。
在现有技术中，通常在发光二极管芯片的表面中央设置圆形电极，由此设定成向整个发光二极管芯片供电。
然而，发光二极管芯片越大，就越难以向其周围均匀地供电，结果，每一个发光二极管芯片中的发光均匀性恶化。
为了向这样的整个大型发光二极管芯片均匀供电，例如在整个芯片中，将线路电极或透明电极等以放射枝状铺设的方法是有效的。
然而，如果向该放射枝状铺设的线路电极或透明电极等中流入大电流，则电流密度变高，电迁移显著，进而，在这些线路电极或透明电极等中产生损坏或恶化。因此，该情况下的电流比在通常发光二极管芯片中的通常线路等中流入的电流大2个或3个以上量级的电流。该线路电极或透明电极等的损坏或恶化缓慢进行，因此对长寿命的发光二极管的优点或可靠性产生损坏。
为了防止该线路电极等的损坏或恶化，增加该线路电极的截面积是有效的。
然而，为了增加截面积，如果线路电极的宽度变宽，则发出的光由于该宽线路电极的存在产生问题，作为向外部有效出射的光而观测到的实际光取出效率降低。此外，也可以认为增加线路电极的高度(厚度)即可。但如果这样的话，则会增加该线路电极形成过程的困难，且在输送获得的芯片中，或在处理中，用套爪夹持该芯片时，容易损伤线路电极或透明电极。此外，如果在线路电极中产生损伤，则在该受损的部分中的电阻提高，在流入大电流时，增加了该受损部分产生断裂或恶化的可能性。
此外，对于安装发光二极管的管座侧，也必须是具有能耐受同样大电流的电流容量的材料。此外，连接该发光二极管和管座侧的管芯焊接线的直径也必须是对应电流大小的较宽的线路。如果这样的话，则在管座侧，目前能使用的如镀膜那样的薄膜构成线路或焊盘等无法耐受大电流，产生损坏或恶化的可能性增加。
此外，需要用于流入大电流的电源电路体系，例如，能流入1～5A或更大的10A那样大电流的电源电路体系存在其成本比指示器用的发光二极管中使用的设备成本更高的倾向。然而如果要确保该电源电路体系自身的绝缘性或其周围线路体系的电流容量的话，则在流入大电流时，容易产生漏电或短路的可能性增加。
为了克服这些问题或缺点，提出了将构成一个发光二极管的多个芯片串联连接的技术(参见专利文献1、2)。此外，提出了铺设金属光反射层的技术(参见专利文献3)。
根据这些提案，通过串联连接多个发光二极管芯片，从而能提高向其整体施加的电压，且能降低电流。结果，可以克服流入如上述大电流情况下的各种问题或缺点。
专利文献1：特开2008-72141号公报
专利文献2：特开2008-211255号公报
专利文献3：特开2009-200178号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1、2提出的技术中，尽管如4元LED(发光二极管)那样能在绝缘性衬底上形成外延层，但无法在透明衬底上形成外延层。使用单独的半绝缘性衬底的话，由活性层向衬底侧发出的光会被该衬底的表面吸收，因此无法实现高的光取出效率。
此外，在现有技术中，往往通过使用引线焊接的线路或空气桥接(airbridge)线路来构成基本上主要的线路体系，但在这样的线路结构中，通常在发光二极管芯片的最上部或其附近设置电极。因此，会在该电极或与该电极连接的引线焊接等的存在中产生问题，存在光取出效率降低这样的问题。此外，在通过使用该引线焊接等的线路制备线路体系中存在问题，还存在成本高的问题。
对于这一点，在上述专利文献1，2提出的技术中，可以通过光刻法等，一并形成空气桥接线路结构，但如果这样的话，会产生难以获得线路体系足够的截面积这样的新问题。只要在线路体系中无法获得足够的截面积，则在树脂模块成型时，线路体系由于树脂应力而产生断裂、产生损伤的可能性较大。
此外，由于线路设置成如中空悬浮那样所谓的漂浮状态，因此还存在难以通过热传导而有效散热的问题。如果在线路体系中蓄热，其温度升高，则会产生电迁移，由于其会容易导致线路体系断裂、损伤。因此，无法增大发热的容许量，无法将极限通电电流量设定为较低。
由此，在现有技术中，对通过形成能与大电流对应的发光二极管芯片，从而实现高亮度化和高输出化，但由于流入这样的大电流，会产生较多的问题。
此外，在该线路体系的结构上，通过活性层产生的光会被线路体系或电极遮住等，实质的光取出效率降低。
本发明是鉴于这样的问题而作出的，其目的在于提供一种不会由于流入大电流而产生各种问题，能与高亮度化和高输出化对应，且通过改善线路体系和电极等结构，从而提高光取出效率的发光二极管。
本发明的发光二极管的特征在于，具有在表面设置芯片接合用电极的衬底以及在上述衬底上设置的发光二极管芯片，上述发光二极管芯片从下层开始依次形成分开设置的第1晶片接合用电极和第2晶片接合用电极、透明绝缘层、第1半导体层、活性层和第2半导体层，同时，具有设置成贯通上述透明绝缘层并将上述第1半导体层和上述第1晶片接合用电极电连接的第1接触部、设置成以电绝缘的状态贯通上述透明绝缘层和上述第1半导体层以及上述活性层并将上述第2半导体层和上述第2晶片接合用电极电连接的第2接触部，且上述发光二极管芯片的上述第1晶片接合用电极和上述第2晶片接合用电极分别与上述衬底上的上述芯片接合用电极上倒装接合。
根据本发明，能够提供一种发光二极管，不会因流入大电流而产生各种问题，能实现高亮度化或高输出化，且能通过改善线路体系和电极等结构，从而提高光取出效率。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的发光二极管主要部分结构的截面图。
图2是表示本发明实施方式的发光二极管主要部分结构的平面图。
图3是表示本发明实施方式的发光二极管中使用的外延晶片主要部分结构的图。
图4是本发明实施方式的发光二极管中使用的支撑衬底主要部分结构的图。
图5是表示本发明实施方式发光二极管中使用的外延晶片与支撑衬底贴合状态的图。
图6是是表示本发明实施方式发光二极管中使用的外延晶片与支撑衬底贴合，在除去成长衬底后，形成表面纹理层的状态的图。
图7是表示本发明实施方式发光二极管中，接触孔的周围没有被绝缘体覆盖的结构的第2接触部和将其附近提出放大的图。
符号说明
1表面纹理层，2第2半导体层，3活性层，4第1半导体层，5第1接触部，6第2接触部，7透明绝缘层，8光反射层，9防扩散层，10晶片接合用电极，11焊盘电极，12芯片接合用电极，13密接层，14支撑衬底，15引线焊接周密接层。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明实施方式的发光二极管进行说明。
如图1、图2所示，该发光二极管由多个LED元件21、在表面设置具有部分焊盘电极11的芯片接合用电极12和在表面设置接合层13的支撑衬底14构成其主要部分。在支撑衬底14的背面设置引线焊接用接合层15。所述各个LED元件21具有光取出面用的表面纹理层1、第2半导体层2、活性层3、第1半导体层4、第1接触部5、第2接触部6、透明绝缘层7、光反射层8、扩散防止层9和晶片接合用电极10。
作为支撑衬底14，优选电绝缘性高、热传导性高且廉价的衬底。此外，对光的透明性不是必须条件。
在支撑衬底14的表面与芯片接合用电极12之间，为了增强其接合，设置接合层13。此外，该接合层13与其上的芯片接合用电极12通过光刻法进行图案加工，如在图4中一个例子中示出的，构成芯片接合用电极图案24、25、26...31。
为了更有效地利用由该支撑衬底14获得的放热功能，晶片接合用电极10或芯片接合用电极12也优选例如与Au-Sn接合对应的电极材料那样热传导性高的材料。
在各个LED元件21中，第1晶片接合用电极10a(作为与第1半导体层4(即p型半导体包覆层)相连的p侧电极)和第2晶片接合用电极10b(作为与第2半导体层2(即n型半导体包覆层)相连的n型侧电极)，一起高度整齐地平坦地并列设置在LED元件21的背面，由规定的分离沟17分隔。
由此，第1晶片接合用电极10a和第2晶片接合用电极10b(也将其统称为晶片接合用电极10)能在LED元件21的背面，高度整齐地平坦地并列设置。由此，LED元件21对于在支撑衬底14表面上设置的芯片接合用电极12，不会伴随由工程上的困难等，就能简单确实地进行倒装法安装。
各个LED元件21中进行实质发光的外延层形成在作为带隙能量较大的包覆层的第2半导体层2与第1半导体层4之间挟持量子阱型的活性层3的结构。
在作为n型半导体包覆层的第2半导体层2的表面上设置表面纹理层1。表面纹理层1是所谓的光取出面用的光学部件，通过将其设置在该发光二极管的最表面(光的最终放射面)侧，从而能进一步提高光取出效率。
设置第1接触部5，使其贯通透明绝缘层7，隔着光反射层8将第1半导体层4和第1晶片接合用电极10a电连接。
此外，设置第2接触部6，使能以电绝缘的状态将透明绝缘层7、第1半导体层4以及活性层3贯通，隔着光反射层8将第2半导体层2和第2晶片接合用电极10b电连接。
第1接触部5和第2接触部6中基本上的主体部分的由导电性性材料构成的接触孔被例如与透明绝缘层7相同材料构成的绝缘体所覆盖。或者，接触孔周围的绝缘体还可以使用透明绝缘层7以外的绝缘性材料来形成。无论使用何种材料来构成绝缘体，均要能更确实地防止第1接触部5或第2接触部6与第1半导体层4和活性层3之间因电连接而形成为短路状态。
此外，在第1半导体层4下方设置光反射层8和防扩散层9。其中，在晶片接合用电极10用金属构成的情况下，金属膜通常往往具有光反射功能，因此该晶片接合用电极10也能与光反射层8一起反射光线，能进一步提高光取出效率。
在支撑衬底14的表面设置多个芯片接合用电极12(在图2、图4中为芯片接合用电极24、25、...31)，通过这些电极，能将上述多个LED元件21全部电串联连接。
更具体地说，如图2所示，例如，如果着眼于在左上设置的LED元件21-2，则该LED元件21-2中的第1晶片用接合用电极22(相当于图1中的10a)通过芯片接合用电极26(相当于图1中的12)，与在该LED元件21-2的下侧相邻设置的其他LED元件21-3的晶片接合用电极23(相当于图1中的10b)相连。
此外，LED元件21-2中的第2晶片接合用电极23(相当于图1中的10b)通过芯片接合用电极25(相当于图1中的12)，与在其右边相邻设置的其他LED元件21-1中的第1晶片接合用电极22(相当于图1中的10a)相连。
由此，该发光二极管中全部相邻的LED元件21之间通过芯片接合用电极12电串联连接
此外，各LED元件21的晶片接合用电极10与支撑衬底14上的芯片接合用电极12的物理(机械)接合为倒装方式。
各LED元件21在支撑衬底14上的接合位于两者的接合用电极之间，通过晶片接合方式进行，因此，能一次性在支撑衬底14上接合(安装)全部的LED元件21。由此，能大幅降低该接合工序的程序和所需时间，进而能实现该发光二极管整体的制造成本的廉价化。
这样的本发明实施方式的发光二极管中，具有如下优点。
多个LED元件21电串联连接，因此为了实现高亮度化或高输出化，也无需将供应电流大电流化。由此，能完全避免在现有技术中，由于大电流化产生的问题。尤其是能减小线路体系或管芯焊接线等的截面积。此外，驱动电源电路也能直接与小电流对应。此外，能避免发光二极管本身具有的长寿命、高可靠性这样的长处由于大电流化而被妨害的问题。
此外，多个LED元件21为倒装结构，由于在其最表面(光取出面)上，完全没有形成现有技术的情况下存在的焊接用电极或空气桥接线路等，因此与目前相比，光取出效率得到飞跃性地提高。
此外，在现有技术的情况下，焊接用电极或空气桥接线路等会吸收光的能量，因此该能量会以热的形式积蓄在焊接用电极、空气桥接线路等或发光二极管内。然而，在本发明实施方式的发光二极管中，在该焊接用电极或空气桥接线路等中由于吸收光能量而积蓄的热能大幅降低或基本上消除。
此外，芯片接合用电极12在支撑衬底14的表面直接平坦地形成，且LED元件21中晶片接合用电极10也能全部同样的以整齐的高度水平并列地平坦设置。由此，与采用现有技术的空气桥接线路结构的发光二极管的情况相比，例如在安装后的模块成型时等中由于树脂应力等产生破裂的可能性极小。此外，支撑衬底14表面上的芯片接合用电极12与LED元件21中晶片接合用电极10能以良好的平坦性进行面接合，因此在LED元件21内部产生的热能通过晶片接合用电极10和芯片接合用电极12有效地向支撑衬底14散出，进而向其外部散出。
此外，能通过芯片接合用电极12确保相邻LED元件21之间的电连接，由于该连接所需要的长度最小，因此其连接中的电阻最小。此外，其宽度方向(与连接方向垂直的方向)的尺寸可以在不产生任何问题的情况下，扩大至至少与LED元件21宽度方向的尺寸相同。由此，即使芯片接合用电极12较薄，也能流入大电流。
此外，各LED元件21在支撑衬底14上的接合通过晶片焊接(如果着眼于各LED元件21，则分别是局部的倒装方式)一并进行，因此能实现该发光二极管整体的制造成本廉价化。
此外，通过设置光反射层8，从而即使在使用由能吸收光的材料构成的衬底的情况下，也能适用本发明。此外，作为支撑衬底14的材料，无需限制具有透明性，因此其选择范围大幅扩大，可以选自热传导率、电绝缘性或材料成本的廉价性等优先的衬底。
另外，图示省略的是在第1晶片接合用电极10a与第2晶片连接用电极10b之间，设置绝缘体，从而更能确保二者之间的电绝缘性。
此外，在晶片接合用电极10与芯片接合用电极12之间，设置接合层(图示省略)，从而能使这两者的接合更牢固。
此外，作为支撑衬底14，还可以在热传导性良好的金属性衬底的整个表面或单面(安装芯片接合用电极12的面)上设置绝缘模。金属通常热线膨胀率较高，因此在LED元件21中的各种半导体层等之间容易产生内部应力。尤其是其全部面积越大，内部应力的产生就越显著。然而，根据本发明实施方式的发光二极管，各LED元件21由于其外形尺寸较小，因此能避免明显的内部应力的产生，进而，能实现热放散性良好且可靠性高的发光二极管。
此外，发光二极管通常其发光颜色是不同的，且与其对应，驱动电压也不同。例如，在红色LED与蓝色LED中，即使将芯片尺寸、输出水平设定成同等程度，其驱动电压也是不同的。因此，如果使用一个电源电路来驱动不同的发光二极管，则在现有技术中，为了与其驱动电压的不同对应，需要在线路电路体系和电源电路中再增加电阻等。然而，如果这样的话，则不可避免地会产生电力损失。然而，根据本发明实施方式的发光二极管，通过形成如上说明的结构，则即使发光颜色不同，也能为基本相同的驱动电压，能避免将其阵列状排列形成的发光二极管整体中，由于象现有技术那样再增加电阻等引起的电力损失的产生。
实施例
制备上述实施方式中说明的发光二极管。
该发光二极管的外形尺寸为长×宽＝1mm×1mm，厚度越200μm。此外，各LED元件21为320μm×320μm。焊盘电极11为100μm×100μm。
如图3所示，首先在由n型GaAs构成的衬底19上，通过MOCVD法生长由4层构成的AlGaInP外延层。此外，跟随其形成各层。更具体地说，在衬底19上，从下层开始依次形成蚀刻终止层20、作为n型AlGaInP包覆层的第2半导体层2、AlGaInP的量子阱型的活性层3、作为p型AlGaInP包覆层的第1半导体层4。在这些外延层中，为了使电接触更良好，优选在n侧和p侧均设置能获得高载流子浓度、低接触电阻的半导体层。此外，为了提高电流分散性、提高发光效率且降低驱动电压，在上述包覆层的外侧且在接触层的内侧，对其一面或两面设置电阻低的电流分散层也是有效的。
接着，通过光刻法和蚀刻法形成贯通活性层3和第1半导体层4的用于第2接触部6的通孔。在本实施例中，设定成能没有障碍地流过50mA的电流。
为了确保该电流，如果直径为5μm，则需要40个以上的接触部6。此外，如果直径为10μm，则需要10个以上的接触部6。其中，设置多个直径小的接触部6能容易地实现高亮度。
进而，在第1半导体层4上形成由SiO构成的透明绝缘层7。此时，在上述工序中形成的用于第2接触部6的通孔的内部也以中空状态形成SiO2的透明绝缘膜。其中，此时，由于在第2接触部6的通孔的底部也堆积SiO2，因此直接在该状态下，用于第2接触部6的通孔被SiO2遮住其底部，从而不会到达第2半导体层2。
接着，通过光刻法和蚀刻法形成贯通透明绝缘层7的用于第1接触部5的通孔。与此同时，还除去在第2接触部6的通孔底部堆积的SiO2，从而该第2接触部6的通孔能到达第2半导体层2。
接着，在上述通孔内，作为第1接触部5和第2接触部6，各自通过光刻法和蚀刻法形成由导电性材料构成的接触孔。
在第1接触部5和第2接触部6中，各自接触孔的形成材料或结构不同。因此，其通过各自的工序来形成。
接着，形成由Au(金)构成的光反射侧层8、防扩散层9、由Au构成的晶片接合用电极10。其中，在此刻，晶片接合用电极10尚未与第1晶片接合用电极10a以及晶片接合用电极10b分离，是连续的一张由Au构成的金属膜。其通过蒸镀法形成。
接着，通过光刻法和蚀刻法形成分离沟17、18，从而将到目前还是连续的一张形状的晶片接合用电极10分离成第1晶片接合用电极10a和晶片接合用电极10b。
然后，在衬底19的背面设置在与LED元件21贴合时使用的对位标记。
由此，形成图3中所示的发光二极管芯片用外延用晶片。
另一方面，支撑衬底14按照如下制造。
作为支撑衬底14的主体，由于需要将多个LED元件21电分离，因此使用电阻高的硅(Si)衬底。此外，作为该支撑衬底14，还可以使用在高载流子浓度的衬底表面设置如SiO2的绝缘膜。
此外，如图4所示，在支撑衬底14的表面通过蒸镀法形成材料膜，然后在其中进行图案加工，从而形成密接层13、芯片接合用电极12(24、25、...31)。
在该支撑衬底14的背面也设置在贴合时用的对位标记。
接着，将如上制备的LED元件21用的外延晶片与支撑衬底14使用各自的对位标记进行位置重合，如图5所示那样地贴合。
该贴合工序使用具有对位标记位置重合功能的贴合装置(图示省略)。在该贴合装置内放置LED元件21用的外延晶片和支撑衬底14，首先形成高真空状态。进而，在LED元件21用的外延晶片中施加均匀的压力，开始升温，达到350℃，在该温度下保持约1小时。然后降低温度，通过充分降低温度，释放加压，回复至大气压，取出贴合的LED元件21用的外延晶片和支撑衬底14。
接着，该LED元件21用的外延晶片粘贴在研磨板(图示省略)上，使LED元件21用的外延晶片的衬底19侧朝向表面侧，通过研磨将衬底19研磨除去。使衬底19的残留厚度达到30μm，停止研磨，从研磨板取出LED元件21用的外延晶片。
进而，在除去粘贴用的蜡等后，在GaAs除去用的蚀刻液中浸渍，完全除去残留的衬底19的GaAs。此时，由于设置了蚀刻终止层20，因此在完全除去GaAs后，能自动停止蚀刻的进行。另外，作为GaAs除去用的蚀刻液，可以使用例如氨水与过氧化氢水的混合液。然后，使用其他蚀刻液将GaAs完全除去。作为该蚀刻液，例如在蚀刻终止层20由GaInP构成的情况下，可以使用氯类的蚀刻液。
接着，如图6所示，在衬底19的GaAs被完全除去的第2半导体层2的表面上，使用光刻法和蚀刻法，形成由具有锐角的顶端部分的多个圆锥装突起构成的表面纹理层1。作为该表面纹理层1的形成方法，更具体地说，是在通过使用光掩模的光刻法，形成圆锥装突起的抗蚀剂图案后，通过干式蚀刻法形成该圆锥装突起。
接着，对上述外延晶片进行加工，分离各LED元件21，进而将各芯片单独化
即，首先在图6中以点划线表示的位置上，通过蚀刻切割出宽度10μm左右的沟，从而分离出各自为320μm边长的LED元件21。此外，在芯片接合用电极12表面中用于引线焊接的焊盘电极11也有部分露出。该焊盘电极11由于通过几个工序形成，因此通过在其表面上设置盘电极等，从而在引线焊接时，能提高其粘附性，从而进一步提高剪切(シエア)强度。
然后，通过在每个规定间距进行蚀刻，在外延晶片层上形成切断用的沟，在切断用的沟中，通过芯片切割板进行支撑衬底14的切断，将各1mm边长的发光二极管元件单独化，使得1个发光二极管具有规定个数的LED元件21和焊盘电极11。在此时的芯片切割中，为了避免宽度约30μm的芯片切割板与外延层接触，将切断用的沟设定为维持富裕的宽度50μm。
然后，在支撑衬底14的背面形成引线焊接用密接层15，使得在引线焊接时，该发光二极管对管座能确实地牢固连接。
将由此制备的本发明实施例的发光二极管安装在管座(图示省略)上，在进行引线焊接等各种必须的连线后，用由二氧化硅构成的透明树脂进行模块成型。进而固定在放热夹具中，通电，测定、评价其发光性能和电特性。
结果，通过驱动电压14V、顺向50mA的通电，确认能发出主波长为625nm、发光输出为410mW的光。
与之对照的是，在使用具有现有技术金属光反射层的发光二极管作为比较例的实验结果中，通过350mA的电流情况下的发光输出为239mW。此时的顺向电压为2.29V。即，为了获得与本发明实施例的发光二极管相同的发光输出必须要超过500mA的电流。然而，如果流入这样的大电流，则由于其引起的发热会导致产生外延层的恶化或细线电极等的断裂这样的各种妨害，作为照明用发光二极管的实用是无法接受的。其中，所谓的具有金属光反射层的发光二极管，图示省略，但其是具有通过接合金属层将Si衬底和外延层贴合结构的发光二极管，设定成通过接合金属层的外延层侧进行光反射。在该比较例中，为了形成与实施例同样的条件，外形尺寸为1mm的边长。在外延层上面不仅具有圆形的盘电极，还具有由盘电极延伸出的细线电极。设定成通过该细线电极，使电流扩展至各LED元件的外侧。
由此，根据本发明实施例的发光二极管，从而能将多个LED元件21串联连接，因此能提高施加到该发光二极管整体的驱动电压，但实质上各个LED元件21中施加的驱动电压和电流是仍然较低的。
此外，在光取出面中形成完全没有会遮蔽光射出的空气桥接线路或焊接用电极等的结构，因此光取出效率比目前有了飞跃性的提高，进而能实现极高的发光效率。
其中，在图1、图3、图5、图6中，由于制图的制约，图是中的长宽比与实际的LED元件21的结构有着显著的不同。因此，可以描述为第1接触部5和第2接触部6相对于其宽度高度变高，此外，深宽比远比1高(这尤其在第2接触部6中是显著的)。
此外，在实际中，这些尺寸为宽(或洞直径)为10μm左右，而高度仅为1μm左右，因此该深宽比不足1(例如0.1～0.2)。
因此，例如如在图7中，将包括第2接触部6的其附近区域70提出放大所示，第2接触部6即使周围没有被绝缘体覆盖，也能在贯通透明绝缘层7、第1半导体层4、活性层3设置的通孔内，设置成相对于这些透明绝缘层7、第1半导体层4、活性层3由间隙71间隔而形成非接触的状态。
另外，本发明还适用于使用例如GaN那样的氮化物类半导体的发光二极管中。在该情况下，主要部分的基本结构与上述实施方式中说明的基本相同(因此，对于其结构的图示，为了避免附图数量的冗长化，将其省略)，以该外延层为中心的各层的形成材料和厚度等与上述实施方式的情况不同。作为其一个例子，可以列举如下。
使用蓝宝石衬底代替上述实施例说明的衬底19，在其表面上形成4μm左右厚度的无掺杂N缓冲层。进而，形成厚度3μm的载流子浓度1.0E19(1.0×1019)cm-3的n型GaN包覆层、5～6对的InGaN量子阱型的活性层、厚度30～40nm的p型AlGaN包覆层、厚度200～300nm的载流子浓度1.0E18cm-3的p型GaN层、由ITO构成的透明导电膜、由SiO2构成的透明绝缘层、光反射层，形成由NiAu构成的第1接触部、第2接触部，制备LED元件21用的氮化物系半导体外延晶片。
此外，通过与通常的氮化物系情况相同的激光剥离，将蓝宝石衬底除去并进行校准，从而能获得具有使用氮化物系半导体的多个LED元件21串联连接的结构的本发明的发光二极管。
在使用上述氮化物系半导体的发光二极管中，由于形成光反射层8被由SiO2构成的透明绝缘层7覆盖的结构，因此与AlGaInP系不同，光反射层8形成与第1接触部5或第2接触部6连接的状态，从而具有能避免电短路的优点。
此外，在上述实施方式和实施例中，对在支撑衬底14上设置的多个LED元件21电串联连接结构的情况进行说明，但并不限定于此。还可以将串联连接和并联连接适当组合的结构也是不言而喻的。
此外，芯片接合用电极12在LED元件21侧，作为芯片间线路，设置与图4中所示芯片接合用电极12(24、25...31)的图案相同的线路，每个芯片接合用电极12也贴合在支撑衬底14的表面。
另外，为了使电流不会在芯片整个面上到处分散，在光取出面用的表面纹理层1的表面1上形成金属薄膜或ITO膜那样的光透过性导电膜也是有效的。
具体地说，在形成表面纹理层1后，在其表面，例如通过溅射法，以0.1μm的平均厚度形成ITO膜。
此外，还可以在该ITO膜的表面上，形成比ITO膜的折射率小，例如由SiO2或Si3N4构成的透明膜。由此，能提高光取出效率。此外，通过在具有锐角凹凸的表面纹理层1的表面上设置透明膜，从而其最外表面为波型的弯曲面，因此还能期待通过该透镜效果，从而提高光取出效率。
此外，还优选在因元件分离而形成的分离沟、在因单独化形成的侧面形成绝缘膜，对pn结进行保护(能防止由于附着导电物质引起的电短路的产生)。

Claims (8)

1.一种发光二极管，其特征在于，
具有在表面设置芯片接合用电极的衬底以及在上述衬底上设置的发光二极管芯片；
上述发光二极管芯片从下层开始依次形成：分开设置的第1晶片接合用电极和第2晶片接合用电极、透明绝缘层、第1半导体层、活性层、第2半导体层，同时，上述发光二极管芯片具有：
设置成贯通上述透明绝缘层并且将上述第1半导体层和上述第1晶片接合用电极电连接的第1接触部、
设置成以电绝缘的状态贯通上述透明绝缘层和上述第1半导体层以及上述活性层并且将上述第2半导体层和上述第2晶片接合用电极电连接的第2接触部；
且上述发光二极管芯片的上述第1晶片接合用电极和上述第2晶片接合用电极分别在上述衬底上的上述芯片接合用电极上倒装接合。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述第2接触部具有用于将上述第2半导体层和上述第2晶片接合用电极电连接的、由导电性材料构成的接触孔，该接触孔的周围被绝缘性材料覆盖，使得该接触孔相对于上述第1半导体层和上述活性层是电绝缘状态。
3.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，排列形成多个上述发光二极管芯片，该多个发光二极管芯片中的至少2个通过上述衬底上的上述芯片接合用电极而电串联连接。
4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，彼此相邻的2个上述发光二极管芯片中的一个发光二极管芯片的第1晶片接合用电极与另一个发光二极管芯片的第2晶片接合用电极与上述衬底中的一个上述芯片接合用电极相连，该2个发光二极管芯片通过上述芯片接合用电极而电串联排列。
5.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，在上述透明绝缘层下设置光反射层。
6.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，上述发光二极管芯片在最外表面设置光取出面用的表面纹理层。
7.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，在上述第1晶片接合用电极与上述第2晶片接合用电极之间设置绝缘体。
8.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，在上述第1晶片接合用电极和上述芯片接合用电极之间，以及在上述第2晶片接合用电极和上述芯片接合用电极之间，分别设置接合层。
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