DE102005013264A1 - Festkörperelement und Festkörpervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Festkörperelement umfasst eine auf einem Substrat ausgebildete Halbleiterschicht, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht umfasst, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; eine Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; sowie eine Elektrode mit einer Vielzahl von Bereichen, die aus einem leitenden Material ausgebildet ist und die in ohmschem Kontakt mit der zweiten Schicht steht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Festkörperelement und eine Festkörpervorrichtung, und insbesondere ein Festkörperelement und eine Festkörpervorrichtung, welche die durch Wärmeverspannung hervorgerufene Separation einer Elektrode und die Reduktion der Verbindungsfestigkeit verhindert, so dass Licht effizient vom Inneren der Vorrichtung austritt.
  • Eine bekannte Festkörpervorrichtung ist eine Lichtemissionsvorrichtung, bei der eine LED (Lichtemissionsdiode) als Festkörperelement auf einem Substrat mit einem Leitungsrahmen oder einem Leiterbahnmuster befestigt ist. Bei der das LED-Element verwendenden Lichtemissionsvorrichtung ist es wichtig, dass innerhalb des LED-Elementes eingeschlossenes Licht zur Verbesserung der externen Abstrahlungseffizienz reduziert wird, damit eine Vorrichtung mit hoher Leuchtkraft oder hoher Ausgabe vorliegt.
  • Eines der LED-Elemente ist ein LED-Element in der Chipwendebauart („Flip-Chip-Type"), bei der eine Halbleiterschicht auf einem transparenten Substrat wie etwa aus Saphir ausgebildet ist, und Licht aus der Seite des transparenten Substrates austritt. Das LED-Element in Chipwendebauart zeigt eine ausgezeichnete äußere Abstrahlungseffizienz, da es keinen optischen Verlust in der Halbleiterschicht oder einer Passivierungsschicht erzeugt. Bei der Vorrichtungsbefestigung wird das LED-Element in der Chipwendebauart mit einem Leiterbahnelement wie etwa einem Leitungsrahmen innerhalb eines Rückflussofens bei einer Temperatur von 250 bis 300°C gewendet verbunden.
  • In letzter Zeit wurde als für die elektrische Verbindung des LED-Elementes verwendetes Lötmittel ein bleifreies Lötmittel im Hinblick auf Umweltschutzerwägungen erforscht. Das bleifreie Lötmittel weist einen höheren Schmelzpunkt als ein bleienthaltendes Lötmittel auf, weswegen sich das Problem ergibt, dass die Emissionseffizienz aufgrund eines Anstiegs bei den Wärmeverspannungen beim Chipwendeverbinden des LED-Elementes verringert wird.
  • Die Druckschrift JP-A-11-150297 (Druckschrift 1) offenbart ein Nitridhalbleiterlichtemissionselement, bei dem die p-Elektrode zur Verbesserung der Emissionseffizienz eines derartigen LED-Elementes in Chipwendebauart mehrfach geschichtet ist.
  • Das Nitridhalbleiterlichtemissionselement setzt sich aus einer ersten positiven Elektrode, die in ohmschem Kontakt mit einer Halbleiterschicht auf p-GaN-Basis steht, und einer auf der ersten positiven Elektrode ausgebildeten zweiten positiven Elektrode zusammen. Die zweite positive Elektrode beinhaltet eine Schicht aus Gold oder Platin, die in Kontakt mit der ersten positiven Elektrode steht, damit eine unmittelbar unter der zweiten positiven Elektrode angeordnete Lichtemissionsschicht zur Emission von Licht befähigt wird (vergleiche Absatz [0012] und 1 von Druckschrift 1).
  • Gemäß Druckschrift 1 ergibt sich jedoch das Problem, dass die Elektrodenschicht von der Halbleiterschicht aufgrund einer Differenz bei dem Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen diesen unter Hochtemperaturbedingungen wie etwa beim Rückflussvorgang separiert (abgeschält) werden kann, da die erste und die zweite positive Elektrode in einer kontinuierlichen ebenen Fläche ausgebildet werden.
    •
  • Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Festkörperelement und eine Festkörperelementvorrichtung unter Verwendung des Festkörperelementes bereitzustellen, welche die Separation ihrer Elektrodenschicht aufgrund einer Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizient vermeiden kann.
  • (1) Erfindungsgemäß umfasst ein Festkörperelement: eine Halbleiterschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht aufweist, durch die Strom der ersten Schicht zugeführt wird; eine Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; und eine Elektrode mit einer Vielzahl von Bereichen, die aus einem leitenden Material ausgebildet sind, und in ohmschem Kontakt mit der zweiten Schicht stehen.
  • Vorzugsweise ist die Vielzahl von Bereichen auf der Oberfläche der Halbleiterschicht gespreizt, und die Oberfläche der Halbleiterschicht ist mit dem anderen leitenden Material bedeckt, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der näher bei dem der Halbleiterschicht als bei dem der Elektrode liegt.
  • Die Vielzahl von Bereichen kann miteinander verbunden sein.
  • Vorzugsweise diffundiert das leitende Material nicht in den Halbleiter, um eine intermetallische Verbindung auszubilden.
  • Vorzugsweise umfasst die Halbleiterschicht eine Halbleiterverbindung auf der Basis von GaN.
  • Vorzugsweise umfasst die Lichtaustrittsoberfläche eine durch Verarbeiten des Substrats ausgebildete unebene Oberfläche.
  • Vorzugsweise umfasst die Lichtaustrittsoberfläche einen konvexen Abschnitt, wobei das leitende Material gemäß dem konvexen Abschnitt angeordnet ist.
  • Vorzugsweise umfasst der konvexe Abschnitt eine auf der Halbleiterschicht ausgebildete hochbrechende Harzschicht.
  • Vorzugsweise umfasst das Substrat ein Material mit einem Brechungsindex im Wesentlichen gleich dem der Halbleiterschicht.
  • (2) Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Festkörperelement: eine Halbleiterschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht aufweist, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; eine Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; eine Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes; und einen Verbindungsabschnitt, der teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet ist und mit einem äußeren Leiterbahnabschnitt verbunden ist.
  • Vorzugsweise umfasst der Verbindungsabschnitt eine aus Nickel (Ni) ausgebildete Dickschicht.
  • Vorzugsweise umfasst die Halbleiterschicht eine Lichtemissionsschicht zur Emission von Licht auf der Grundlage von ihr zugeführtem Strom.
  • (3) Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Festkörperelementvorrichtung: ein Festkörperelement; ein Befestigungssubstrat, auf dem das Festkörperelement befestigt ist, wobei das Befestigungssubstrat mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem Festkörperelement versehen ist; und einen anorganischen Versiegelungsabschnitt, der das Festkörperelement versiegelt, wobei das Festkörperelement eine Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichem gleich dem des Festkörperelementes sowie einen Verbindungsabschnitt aufweist, der teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet und mit einem äußeren Leiterbahnabschnitt verbunden ist.
  • (4) Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Festkörperelementvorrichtung: ein Festkörperelement mit: einer Halbleiterschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht aufweist, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; und eine Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; eine Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes; einen Verbindungsabschnitt, der teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet ist und mit einem äußeren Leiterbahnabschnitt verbunden ist; ein Befestigungssubstrat, auf dem das Festkörperelement befestigt ist, wobei das Befestigungssubstrat mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes versehen ist; und einen anorganischen Versiegelungsabschnitt, der das Festkörperelement versiegelt.
  • Vorzugsweise ist der Verbindungsabschnitt teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet.
  • Vorzugsweise umfasst der anorganische Versiegelungsabschnitt ein Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Substrats.
  • Vorzugsweise umfasst die Kontaktelektrodenschicht ein leitendes Metalloxid wie etwa ITO.
  • (5) Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Festkörperelementvorrichtung: ein Festkörperelement; ein Befestigungssubstrat, auf dem das Festkörperelement befestigt ist, wobei das Befestigungssubstrat aus einem anorganischen Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes ausgebildet ist; und einen anorganischen Versiegelungsabschnitt, der das Festkörperelement versiegelt, wobei das Festkörperelement eine Kontaktelektrodenschicht, die ein leitendes Metalloxid aufweist, und einen Verbindungsabschnitt umfasst, der auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet und mit einem auf dem Befestigungssubstrat ausgebildeten Leiterbahnabschnitt verbunden ist.
  • Vorzugsweise umfasst das leitende Metalloxid ITO.
    •
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung als Festkörperelementvorrichtung bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 eine Schnittansicht eines LED-Elementes aus 1;
  • 3A eine Unteransicht des LED-Elementes aus 2, gesehen von einer Elektrodenausbildungsoberfläche des LED-Elementes aus;
  • 3B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2;
  • 3C eine Unteransicht einer Abwandlung einer p-Vielschichtelektrode 27 aus 3B;
  • 4 eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 5A eine Schnittansicht einer Abwandlung (Lichtaustrittsstruktur) des LED-Elementes aus 4;
  • 5B eine Draufsicht des LED-Elementes aus 5A, gesehen von einer Position B in 5A aus;
  • 6A eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 6B eine Draufsicht des LED-Elementes aus 6A, gesehen von einer Position B in 6A aus;
  • 7A eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7B eine Draufsicht des LED-Elementes aus 7A, gesehen aus einer Position B in 7A aus;
  • 8 eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 9A eine Unteransicht eines LED-Elementes (gesehen von seiner Elektrodenausbildungsoberfläche aus) bei einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 9B eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C aus 9A;
  • 10 eine Unteransicht eines LED-Elementes (gesehen von seiner Elektrodenausbildungsoberfläche aus) bei einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 11A eine Schnittansicht eines LED-Elementes (das auf einem Al2O3-Substrat 32 befestigt ist) bei einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 11B eine Draufsicht des Al2O3-Substrats 32 aus 11A mit einem darauf ausgebildeten Schaltungsmuster;
  • 12A eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei einem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 12B eine Draufsicht des LED-Elementes aus 12A;
  • 12C ein Diagramm zur Darstellung von kritischen Winkeln;
  • 13 eine Schnittansicht eines LED-Elementes (das auf einem Al2O3-Substrat 32 befestigt ist) bei einem zehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 14 eine Draufsicht eines LED-Elementes (gesehen von seiner Elektrodenausbildungsoberfläche aus) bei einem elften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 15 eine Draufsicht eines LED-Elementes (gesehen von seiner Elektrodenausbildungsoberfläche aus) bei einem zwölften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • [Erstes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung der Lichtemissionsvorrichtung 1)
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung als einer Festkörperelementvorrichtung bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Lichtemissionsvorrichtung 1 setzt sich zusammen aus: einem LED-Element 2 in Chipwendebauart als Festkörperelement aus einem Halbleiter auf GaN-Basis; einem Al2O3-Substrat 3, auf dem das LED-Element 2 befestigt ist; einem Schaltungsmuster 4, das aus Wolfram/Nickel/Gold (W/Ni/Au) zusammengesetzt und auf dem Al2O3-Substrat 3 ausgebildet ist; einem Goldkontaktkügelchen 5, das als Verbindungsabschnitt zur Verbindung zwischen dem LED-Element 2 und dem Schaltungsmuster 4 ausgebildet ist; und einem Glasversiegelungsmaterial 6, das das LED-Element 2 versiegelt und mit dem Al2O3-Substrat 3 verbunden ist.
  • Das Al2O3-Substrat 3 ist mit einer durch Verbindung 3 zur elektrischen Verbindung zwischen den Schaltungsmustern 4 versehen, die aus Wolfram-Nickel sind und an der vorderen Oberfläche und der Rückoberfläche des Substrates metallisiert sind.
  • Das Glasversiegelungsmaterial 6 ist aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt und rechteckig mit einer oberen Fläche 6A und einer Seitenfläche 6B durch Schneiden mit einem Rohchipschneideelement ausgebildet, nachdem es unter Verwendung einer mit dem Al2O3-Substrat 3 zu verbindenden Gussform heißgepresst wurde.
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 2 zeigt eine Schnittansicht des LED-Elementes aus 1.
  • Das LED-Element 2 setzt sich zusammen aus: einem Saphirsubstrat (Al2O3) 20; sowie auf dem Saphirsubstrat 20 sequentiell aufgewachsen: eine AlN-Pufferschicht 21, eine n-GaN-Mantelschicht 22, eine Mehrfachschicht 23 mit einer Lichtemissionsschicht, eine p-AlGaN-Mantelschicht 24, und eine p-GaN-Kontaktschicht 25. Zudem ist es mit einer n-Elektrode 26, die auf einem Teil der n-GaN-Mantelschicht 22 ausgebildet ist, die durch Entfernen der p-GaN-Kontaktschicht 25 durch die n-GaN-Mantelschicht 22 durch einen Ätzvorgang freigelegt ist, sowie mit einer p-Vielschichtelektrode 27 versehen, die auf der Oberfläche der p-GaN-Kontaktschicht 25 ausgebildet ist.
  • (Zusammensetzung der p-Vielschichtelektrode 27)
  • Die p-Vielschichtelektrode 27 setzt sich zusammen aus: einer Rhodiumschicht (Rh) 27A, die als ein Gitter auf der Oberfläche der p-GaN-Kontaktschicht 25 ausgebildet ist; einer Wolframschicht (W) 27B, die auf der Oberfläche der p-GaN-Kontaktschicht 25 und der Rhodiumschicht (Rh) 27A ausgebildet ist; und einer Goldschicht 27C, die auf der Oberfläche der Wolframschicht (W) 27B ausgebildet ist.
  • (Herstellung des LED-Elementes 2)
  • Bei der Herstellung des LED-Elementes 2 wird zunächst das Saphirsubstrat 20 als Wafer bereitgestellt. Dann werden auf dem Saphirsubstrat 20 durch ein bekanntes Verfahren die AlN-Pufferschicht 21, die n-GaN-Mantelschicht 22, die Mehrfachschicht 23 mit einer Lichtemissionsschicht, die p-AlGaN-Mantelschicht 24, die p-GaN-Kontaktschicht 25 und die n-Elektrode 26 ausgebildet.
  • Sodann wird die Rhodiumschicht (Rh) 27A auf der Oberfläche der p-GaN-Kontaktschicht 25 durch einen Abscheidevorgang ausgebildet. Danach wird ein Photoresistlack auf der Oberfläche der Rhodiumschicht (Rh) 27A ausgebildet. Danach wird eine Resistlackmaske in einer Gitterform auf dem Photoresistlack angeordnet, und der Photoresistlack wird entwickelt. Dann wird der entwickelte Teil der Rhodiumschicht (Rh) 27A durch einen Ätzvorgang entfernt. Sodann wird die Resistlackmaske von der Oberfläche der gitterstrukturierten Rhodiumschicht (Rh) 27A entfernt. Danach wird die Wolframschicht (W) 27B darauf durch einen Abscheidevorgang zum Bedecken der gitterstrukturierten Rhodiumschicht (Rh) 27A ausgebildet. Dann wird die Goldschicht 27C auf der Wolframschicht (W) 27B durch einen Abscheidevorgang ausgebildet. Sodann wird das Saphirsubstrat 20 mit den Halbleiterschichten auf GaN-Basis in 0,3 mm × 0,3 mm große Rohchips unterteilt. Somit wird das LED-Element 2 erhalten.
  • (p-Vielschichtelektrode 27)
  • 3A zeigt eine Unteransicht des LED-Elementes aus 2, gesehen von der Elektrodenausbildungsoberfläche des LED-Elementes aus. 3B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2. 3C zeigt eine Unteransicht einer Abwandlung der p-Vielschichtelektrode 27 aus 3B.
  • Die p-Vielschichtelektrode 27 ist gemäß 3A mit der auf der Oberfläche ausgebildeten Goldschicht 27C bedeckt. Die von der Wolframschicht (W) 27B umgebene gitterstrukturierte Rhodiumschicht (Rh) 27A ist unter der Goldschicht 27C gemäß 3B ausgebildet. Die gitterstrukturierte Rhodiumschicht (Rh) 27A setzt sich aus einer in rechteckigen Punkten ausgebildeten Vielzahl von Regionen zusammen. Die Regionen emittieren Licht, wenn Strom durch die Goldschicht 2C zugeführt wird.
  • Die gitterstrukturierte Rhodiumschicht (Rh) 27A kann derart ausgebildet sein, dass die Bereiche miteinander gemäß 3C verbunden sind. Die Verbindungsart kann derart sein, dass ein Teil der Bereiche regulär oder irregulär verbunden ist.
  • (Herstellung der Lichtemissionsvorrichtung 1)
  • Zunächst wird das Al2O3-Substrat 3 mit der Durchverbindung 3A bereitgestellt. Eine Wolframpaste (W) wird auf die Oberfläche des Al2O3-Substrats 3 gemäß dem Schaltungsmuster 4 siebgedruckt. Sodann wird das Al2O3-Substrat 3 mit der darauf gedruckten Wolframpaste bei 1000°C oder höher wärmebehandelt, so dass das Wolfram auf dem Substrat 3 verbunden ist. Danach wird eine Nickelplattierung und eine Goldplattierung auf dem Wolfram ausgebildet, um das Schaltungsmuster 4 zu bilden. Danach wird das LED-Element 2 durch das Goldkontaktkügelchen 5 mit dem Schaltungsmuster 4 auf der vorderen Oberfläche des Al2O3-Substrats 3 elektrisch verbunden. Sodann wird eine Glasplatte mit niedrigem Schmelzpunkt parallel zu dem Al2O3-Substrat 3 mit darauf befestigtem LED-Element 2 parallel angeordnet, und der Heißpressvorgang wird bei einem Druck von 60 kgf und einer Temperatur von 600°C in einer Stickstoffatmosphäre ausgeführt. Das Glas mit niedrigem Schmelzpunkt wird mit dem Al2O3-Substrat 3 durch darin enthaltene Oxide verbunden. Danach wird das mit dem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt integrierte Al2O3-Substrat 3 durch ein Rohchipschneideelement in Rohchips unterteilt, und dadurch wird die rechteckige Lichtemissionsvorrichtung 1 separiert.
  • (Betrieb der Lichtemissionsvorrichtung 1)
  • Wenn eine Spannung durch Verbinden des Schaltungsmusters 4 mit einer (nicht gezeigten) Energieversorgungsquelle verbunden wird, strahlt das LED-Element 2 blaues Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm ab, während innerhalb der Mehrfachschicht 23 Licht in ebener Form emittiert wird. Das blaue Licht dringt in das Saphirsubstrat 20 von der Mehrfachschicht 23 durch die n-GaN-Mantelschicht 22 und die AlN-Pufferschicht 21 ein, wobei es in das Glasversiegelungsmaterial 6 von dem Saphirsubstrat 20 eintritt, und aus der oberen Fläche 6A und der Seitenfläche 6B nach außen austritt.
  • (Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels)
  • Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die gitterstrukturierte Rhodiumschicht (Rh) 27A auf der Oberfläche der p-GaN-Kontaktschicht 25 ausgebildet. Dadurch kann die p-GaN-Kontaktschicht 25 mit der p-Vielschichtelektrode 27 in ohmschen Kontakt stehen, und eine gute Verbindungseigenschaft kann dazwischen erhalten werden.
  • Zudem ist die Rhodiumschicht (Rh) 27A gitterstrukturiert, und Wolfram ist mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 5 × 10–6/°C ausgebildet, was gleich dem der Schichten auf GaN-Basis (der p-AlGaN-Mantelschicht 24 und der p-GaN-Kontaktschicht 25) des LED-Elementes 2 im Vergleich zu einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8 × 10–6/°C von Rhodium ist. Dadurch kann eine durch eine Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten von der Goldschicht (15 × 10–6/°C) mit dem größten Wärmeausdehnungskoeffizienten der Bestandteile verursachte Wärmeverspannung reduziert werden. Daher kann eine Separation (Abschälen) der Elektrodenschicht selbst unter Hochtemperaturverbindungen wie etwa bei einem Glasversiegelungsvorgang und einem Rückflussvorgang vermieden werden. Somit kann ein stabiler Stromfluss in die Mehrfachschicht 23 durchgeführt werden.
  • Ferner kann durch Befestigen des LED-Elementes 2 auf dem Al2O3-Substrat 3 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich dem LED-Element 2 eine durch eine Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem LED-Element 2 und dem Al2O3-Substrat 3 verursachte Wärmeverspannung reduziert werden. Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das LED-Element 2 derart aufgebaut ist, dass die Schichten auf GaN-Basis auf dem Saphirsubstrat 20 (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7 × 10–6/°C) ausgebildet sind, kann der gesamte Wärmeausdehnungskoeffizient des LED-Elementes 2 als dem Saphirsubstrat 20 gleich angesehen werden. Indem somit die Verspannung reduziert wird, kann die Separation dazwischen selbst unter Hochtemperaturbedingungen wie etwa bei einem Glasversiegelungsvorgang vermieden werden.
  • Obwohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Rhodiumschicht (Rh) 27A gitterstrukturiert ist, kann sie ebenso als Netz oder punktiertes Muster in Abweichung von der in 3C gezeigten Abwandlung ausgebildet sein. Ein anderes Elektrodenmaterial für einen ohmschen Kontakt kann Chrom (Cr) mit einer starken Verbindungsfestigkeit sein. Die Musterungsstruktur ist besonders effektiv bei der ohmschen Elektrode für Halbleiterschichten auf GaN-Basis, da sie keine ausreichende Verbindungsfestigkeit wie Halbleiter auf GaAs- oder AlInGaP-Basis aufweisen können, bei denen ihr Elektrodenelement in die Halbleiterschicht diffundiert und eine intermetallische Verbindung dazwischen ausgebildet wird. Die Musterungsstruktur ist außerdem für andere Halbleiter effektiv, bei denen das Elektrodenmaterial wahrscheinlich nicht in die Halbleiterschicht diffundiert. Dieselbe Wirkung kann erhalten werden, selbst wenn das Elektrodenmaterial wahrscheinlich in die Halbleiterschicht diffundiert.
  • Vorzugsweise wird das Elektrodenmaterial wie etwa Rhodium eher durch einen Sputtervorgang als durch eine Elektronenstrahlabscheidung abgeschieden, was ausreichend ist, so dass die Verbindungsfestigkeit mit der Oberfläche der Halbleiter auf GaN-Basis verbessert wird.
  • (Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels)
  • Eine Abwandlung der Lichtemissionsvorrichtung 1 kann eine Lichtemissionsvorrichtung in Wellenlängenumwandlungsbauart sein, bei der ein Leuchtmittel enthaltendes Epoxydharz als Versiegelungsmaterial anstelle des Glasversiegelungsmaterials 6 verwendet wird. Das Leuchtmittel kann beispielsweise Ce:YAG (Yttrium-Aluminium-Granat) sein. Dabei wird das Leuchtmittel durch Licht von 460 nm zur Abstrahlung eines gelb angeregten Lichts von 520 bis 550 nm angeregt. Das gelb angeregte Licht wird mit dem blauen Licht zur Erzeugung von weißem Licht gemischt.
  • [Zweites Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 4 zeigt eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das LED-Element 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass ein GaN-Substrat 28 (mit einem Brechungsindex von n = 2,4) anstelle des Saphirsubstrats 20 verwendet wird, und dass ein Glas mit hohem Brechungsindex auf Bi-Basis mit einem Brechungsindex von 1,85 verwendet wird. Das GaN-Substrat 28 wird mit einer durch Entfernen des Eckenabschnitts durch einen Schneide- oder Poliervorgang oder ähnlichem ausgebildeten Neigung 28A ausgebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie die beim ersten Ausführungsbeispiel verwendeten angegeben.
  • (Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels)
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel tritt zu den Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels aufgrund der Verwendung des GaN-Substrats 28 hinzu, dass in der Mehrfachschicht 23 erzeugtes Licht die Grenzfläche zwischen dem GaN-Substrat 28 und dem (in 4 nicht gezeigten) Glasversiegelungsmaterial ohne einen optischen Verlust erreichen kann. Da zudem das Versiegelungsmaterial einen hohen Brechungsindex aufweist, und das LED-Element 2 nicht rechteckig sondern mit der Neigung 28A ausgebildet ist, kann in dem LED-Element 2 eingeschlossenes Licht reduziert werden. Dadurch kann die äußere Abstrahlungseffizienz des LED-Elementes 2 bedeutend verbessert werden. Außerdem kann aufgrund der auf dem GaN-Substrat 28 ausgebildeten Neigung 28A von der Mehrfachschicht 23 in Richtung der p-Mehrfachschichtelektrode 27 emittiertes und auf der p-Mehrfachschichtelektrode 27 reflektiertes blaues Licht nach außen austreten. Somit kann die äußere Abstrahlungseffizienz verbessert werden.
  • Da zudem das Versiegelungsmaterial des LED-Elementes 2 aus Glas ausgebildet ist, verschlechtert sich das Versiegelungsmaterial nicht aufgrund von Licht oder von dem LED-Element 2 erzeugter Wärme, und eine Hochbrechungsindexcharakteristik kann erhalten werden. Im Falle des harten Versiegelungsmaterials Glas ist das Auftreten eines Risses aufgrund einer Wärmeverspannung im Vergleich zu Harzen wahrscheinlich. Selbst wenn eine Wärmekontraktion von Glas beim Abkühlungsvorgang nach der Vorrichtungsversiegelung eine große innere Verspannung verursacht, kann jedoch die Neigung 28A die Lokalisierung der Verspannung in dem Glas vermeiden. Somit kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 einen Gehäuseriss unter Offerierung einer guten Zuverlässigkeit vermeiden.
  • (Abwandlung)
  • 5A zeigt eine Schnittansicht einer Abwandlung (Lichtaustrittsstruktur) des LED-Elementes aus 4. 5B zeigt eine Draufsicht des LED-Elementes aus 5A, gesehen von Position B aus 5A.
  • Das LED-Element 2 ist mit einem konvexen Abschnitt 22A versehen, bei dem eine Nut 22a auf der Oberfläche des GaN-Substrats 28 durch einen Schneidevorgang ausgebildet ist. Außerdem ist das GaN-Substrat 28 mit einer Neigung 28B versehen, die durch Schneiden des Eckabschnitts durch einen Schneidevorgang oder Poliervorgang oder ähnliches ausgebildet ist. Zudem ist eine kontinuierliche Silberschicht 27 in der p-Mehrfachschichtelektrode 27 anstelle der Wolframschicht 27B ausgebildet.
  • Bei dem somit ausgebildeten LED-Element 2 steigt die Fläche der Lichtaustrittsoberfläche, da das GaN-Substrat 28 eine unebene Lichtaustrittsoberfläche aufweist. Dadurch kann die Lichtaustrittscharakteristik des LED-Elementes 2 verbessert werden. Außerdem kann von der Mehrfachschicht 23 in Richtung der p-Mehrfachschichtelektrode 27 emittiertes und auf der p-Mehrfachschichtelektrode 27 reflektiertes blaues Licht gut nach außen austreten. Somit kann die äußere Abstrahlungseffizienz verbessert werden.
  • [Drittes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 6 zeigt eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6B zeigt eine Draufsicht des LED-Elementes aus 6A, gesehen aus Position B in 6A.
  • Das LED-Element 2 setzt sich aus dem GaN-Substrat 28 zusammen, wobei die Nut 22a durch Schneiden auf der Lichtaustrittsoberfläche ausgebildet ist, wie in Zusammenhang mit 5A beschrieben ist, und wobei die p-Mehrfachschichtelektrode 27 mit der Wolframschicht (W) 27B gitterstrukturiert ist.
  • (Wirkungen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel)
  • Aufgrund der gitterstrukturierten Wolframschicht (W) 27B kann bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Separation der Elektrodenschicht vermieden werden. Zudem weist das p-GaN einen hohen spezifischen Widerstand auf, was die Ausbildung eines Emissionsbereichs gemäß der Struktur von ohmschen Elektroden erlaubt, und die unebene Oberfläche wird gemäß dem Emissionsbereich ausgebildet. Daher kann die Lichtaustrittscharakteristik aus der Halbleiterschicht auf GaN-Basis verbessert werden.
  • [Viertes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 7A zeigt eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7B zeigt eine Draufsicht des LED-Elementes aus 7A, gesehen aus Position B in 7A.
  • Das LED-Element 2 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das Saphirsubstrat 20 von dem LED-Element 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter Verwendung von Laserlicht separiert ist, und anstatt dessen eine wärmehärtende Harzschicht 29 mit einem Brechungsindex von n = 2,1 100 μm dick auf der Oberfläche der n-GaN-Mantelschicht 22 ausgebildet ist.
  • Die wärmehärtende Harzschicht 29 ist mit einem konvexen Abschnitt 29A bereitgestellt, bei dem hexagonal konvexe Flächen in einem Zickzackmuster strukturiert sind. Zudem ist die Rhodiumschicht (Rh) 27A in hexagonalen Abschnitten (oder Inseln) auf der p-GaN-Kontaktschicht 25 in einem Zickzackmuster strukturiert ausgebildet. Gemäß 7B ist der konvexe Abschnitt 29A (hexagonal konvexe Flächen) der wärmehärtenden Harzschicht 29 gemäß der Rhodiumschicht (Rh) 27A (hexagonale Inseln) angeordnet.
  • Die wärmehärtende Harzschicht 29 ist derart ausgebildet, dass eine Schicht von wärmehärtendem Harz im Voraus durch einen Gießvorgang wie etwa einen Druckgussvorgang gemäß den hexagonal konvexen Flächen des konvexen Abschnitts 29A strukturiert ist, und die strukturierte Schicht auf der Oberfläche der n-GaN-Mantelschicht 22 verbunden ist.
  • Alternativ kann anstelle der Verwendung der Schicht aus wärmehärtendem Harz die wärmehärtende Harzschicht 29 auf der Oberfläche der n-GaN-Mantelschicht 22 durch Injizieren des wärmehärtenden Harzes in eine Gussform ausgebildet sein. Dabei ist die Gussform mit der Struktur gemäß den hexagonal konvexen Flächen des konvexen Abschnitts 29A versehen.
  • Das LED-Element 2 mit der somit ausgebildeten wärmehärtenden Harzschicht 29 ist mit Silikonharz versiegelt.
  • (Wirkungen gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel)
  • Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird die wärmehärtende Harzschicht 29 mit einem Brechungsindex nahe dem der Halbleiterschicht auf GaN-Basis verwendet, und die wärmehärtende Harzschicht 29 wird mit dem konvexen Abschnitt 29A versehen. Dadurch kann die Lichtausstoßoberfläche mit dem hohen Brechungsindex und dem vergrößerten Oberflächenbereich leicht ausgebildet werden, ohne dass ein Verarbeitungsvorgang wie etwa ein Schneidevorgang oder ein Poliervorgang auf der Oberfläche der n-GaN-Mantelschicht 22 benötigt wird.
  • Da außerdem der konvexe Abschnitt 29A (hexagonal konvexe Flächen) der wärmehärtenden Harzschicht 29 gemäß der Rhodiumschicht (Rh) 27A (hexagonale Inseln) angeordnet ist, kann von der Mehrfachschicht 23 unmittelbar über der Rhodiumschicht (Rh) 27A imitiertes blaues Licht die Lichtausstoßoberfläche mit dem vergrößerten Bereich erreichen. Dadurch erhöht sich das Licht, das nach außen austreten kann, im Vergleich zu dem Fall, wenn Licht aus einer ebenen Lichtaustrittsoberfläche austritt.
  • Der konvexe Abschnitt 29A kann gemäß 5B ausgebildet sein, und die konvexe Fläche kann gekrümmt sein. Die konvexen Flächen können in einer anderen Struktur als dem Zickzackmuster angeordnet sein. Die wärmehärtende Harzschicht 29 kann mit einer aufgerauten Oberfläche versehen sein, welche eine größere Oberfläche als eine ebene Oberfläche zulässt, anstatt dass der konvexe Abschnitt 29A verwendet wird.
  • [Fünftes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 8 zeigt eine Schnittansicht eines LED-Elementes bei dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das LED-Element 2 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vierten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die p-Mehrfachschichtelektrode 27 derart aufgebaut ist, dass die Silberschicht 27D und die Goldschicht 27C als getrennte Elektrodenbereiche in einem Gittermuster wie auch die Rhodiumschicht (Rh) 27A ausgebildet sind.
  • Die Rhodiumschicht (Rh) 27A weist eine derartig geringe Dicke auf, dass die Transmission (Durchlass) von aus der Mehrfachschicht 23 emittiertem Licht derart ermöglicht wird, dass das durchgelassene Licht auf der Silberschicht 27D mit guter Reflektionseffizienz reflektiert wird.
  • (Wirkungen des fünften Ausführungsbeispiels)
  • Bei dem fünften Ausführungsbeispiel tritt zu den Wirkungen des vierten Ausführungsbeispiels hinzu, dass die durch eine Differenz bei dem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der p-Mehrfachschichtelektrode 27 und der Halbleiterschicht auf GaN-Basis verursachte Wärmeverspannung reduziert werden kann. Daher kann die Separation (das Abscheren) der Elektrodenschicht selbst unter Hochtemperaturbedingungen wie etwa bei einem Glasversiegelungs- und Rückflussvorgang vermieden werden. Somit kann ein stabiler Stromfluss in die Mehrfachschicht 23 durchgeführt werden.
  • Durch Einstellen des Reflektionsvermögens an der Elektrodenschicht zwischen der Rhodiumschicht (Rh) 27A und der Silberschicht 27D kann das Reflektionsvermögen verbessert werden. Dadurch kann die externe Abstrahlungseffizienz verbessert werden.
  • [Sechstes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 9A zeigt eine Unteransicht eines LED-Elementes (gesehen von seiner Elektrodenausbildungsoberfläche) bei dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 9B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 9A.
  • Das LED-Element 2 ist gemäß 9A mit einer n-Elektrode 26 aus Ti/Pt, einer p-Kontaktelektrodenschicht 30 als eine p-Kontaktelektrode aus ITO (Indiumzinnoxid) mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des LED-Elementes 2 (aus einem Halbleiter auf GaN-Basis), und teilweise auf der n-Elektrode 26 und der p-Kontaktelektrodenschicht 30 ausgebildeten Goldkontaktflächenelektroden 31 versehen. Das LED-Element 2 weist eine Größe von etwa 300 μm im Quadrat auf. Das ITO ist durch eine Elektronenstrahlabscheidung dünn ausgebildet.
  • 9B zeigt in teilweise vergrößerter Ansicht den Fall, bei dem das LED-Element 2 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel auf die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel angewendet wird. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist das Schaltungsmuster 4 aus W/Ni/Ag auf der Vorrichtungsbefestigungsseite und aus W/Ni/Au auf der Rückseite des Substrates 32 ausgebildet, wobei beide Seiten des Schaltungsmusters 4 durch das Wolframmuster (W) in der Durchverbindung 3A verbunden sind. Die Goldkontaktflächenelektrode 31 weist im Wesentlichen dieselbe Größe wie das Goldkontaktkügelchen 5 auf.
  • Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist das LED-Element 2 auf dem Schaltungsmuster 4 durch Ultraschallwärmekompression des Goldkontaktkügelchens 5 befestigt und mit einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7 × 10–6/°C versiegelt.
  • (Wirkungen gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel)
  • Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist die Goldkontaktflächenelektrode 31 teilweise auf der p-Kontaktelektrodenschicht 30 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des LED-Elementes 2 ausgebildet, und das LED-Element 2 ist durch das Goldkontaktkügelchen 5 auf dem Schaltungsmuster 4 des Al2O3-Substrates 32 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des LED-Elementes 2 befestigt und mit Glas versiegelt. Daher wird die p-Kontaktelektrodenschicht 30 wahrscheinlich nicht von der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis separiert, und die Wärmeverspannung kann absorbiert werden, während eine Wärmedeformation der Goldkontaktflächenelektrode 31 und des Goldkontaktkügelchens 5 erlaubt ist.
  • Bei Experimenten der Erfinder wurde das LED-Element 2 auf Substraten mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten befestigt, d.h. auf einem Al2O3-Substrat und einem glasenthaltenden Al2O3-Substrat (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12 × 10–6/°C), und mit Glas versiegelt. Im Ergebnis wurde im Vergleich zu dem Al2O3-Substrat bestätigt, dass einige der glasenthaltenden Al2O3-Substrate einen Anstieg (0,3 V im Durchschnitt) bei der Durchlassspannung als Folge der Separation der Elektrode und einem Fehler bei dem Emissionsmuster verursachen. Da somit das LED-Element 2 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Al2O3-Substrats 32 aufweist, wird die durch eine Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten verursachte Wärmeverspannung selbst bei einer hohen Temperatur nicht erzeugt, d.h. bei 500 bis 600°C beim Glasversiegelungsvorgang. Daher kann eine glasversiegelte LED in guter Qualität erhalten werden, und die Ausbeute kann verbessert werden.
  • Um eine gute Durchlassspannung und ein gutes Emissionsmuster ohne eine Elektrodenseparation bei dem LED-Element 2 mit einer derartigen Größe zu erzielen, ist es wünschenswert, dass das Befestigungssubstrat 32 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des LED-Elementes 2 (7 × 10–6/°C) aufweist, d.h. 5 × 10–6 bis 10 × 10–6/°C.
  • Und da zudem die Goldkontaktflächenelektrode 31 teilweise auf der p-Mehrfachschichtelektrode 27 ausgebildet ist, kann die erzeugte Wärmeverspannung reduziert werden. Außerdem kann die bei der Befestigung erzeugte Wärmeverspannung durch Befestigen des LED-Elementes 2 auf dem Substrat mit einem im Wesentlich dazu gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten reduziert werden.
  • Ferner weist die ITO-Elektrode (p-Kontaktelektrodenschicht 30) eine Verbindungskraft mit GaN auf, die größer als die von Rhodium (Rh) ist, und daher tritt eine Separation durch Verspannung wahrscheinlich nicht auf. Somit kann die glasversiegelte LED in guter Qualität stabil hergestellt werden.
  • Bei der Glasversieglung wird ein Glasmaterial mit einer relativ hohen Viskosität bei hoher Temperatur mit dem Al2O3-Substrat unter Druck verbunden. Dadurch kann eine elektrische Verschaltungseinrichtung wie etwa ein Golddraht kollabieren, was zu einer elektrischen Verbindungstrennung oder einem Kurzschluss führen kann. Um dies zu vermeiden, wird das LED-Element 2 mit gewendetem Chip befestigt, und die ITO-Elektrode 30 des LED-Elements 2 wird auf der Seite des Befestigungssubstrats 32 ausgebildet. Obwohl die ITO-Elektrode 30 als transparente Elektrode bekannt ist, die eine Verbesserung beim Lichtaustritt erlaubt, wird sie erfindungsgemäß verwendet, weil sie einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (7,7 – 8,5 × 10–6/°C) im Wesentlichen gleich dem LED-Element 2 sowie eine große Verbindungskraft mit GaN aufweist. Daher tritt aufgrund des ITO die Separation der Elektrode selbst bei einem Glasversiegelungsvorgang bei einer Temperatur über 500°C wahrscheinlich nicht auf.
  • Alternativ kann das Elektrodenmaterial AZO (ZnO:Al), IZO (In2O3-ZnO, 90–10 Gew.-%) abgesehen von dem ITO sein. Zudem können andere leitende Metalloxyde verwendet werden, die Eigenschaften wie die Kontaktelektrodenschicht aufweisen, und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem LED-Element 2 besitzen, und die über eine derartige Verbindungskraft mit der Halbleiterschicht verfügen, welche die Separation der Elektrode vermeiden kann. Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das LED-Element 2 derart ausgebildet ist, dass die Schichten auf GaN-Basis auf dem Saphirsubstrat (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7 × 10–6/°C) aufgewachsen sind, kann es derart ausgebildet sein, dass die Schichten auf GaN-Basis auf einem Siliziumkarbid- oder GaN-Substrat (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 5 × 10–6/°C) aufgewachsen sind, und das ITO ist darauf als die p-Kontaktelektrodenschicht 30 ausgebildet.
  • Obwohl bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ITO als Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich der Vorrichtung verwendet wird, kann Rhodium (Rh) (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8 × 10–6/°C) anstelle des ITO verwendet werden. Wenn Rhodium verwendet wird, kann die Lichtaustrittscharakteristik verbessert werden, da es außerdem als Lichtreflexionsschicht dient. Alternativ kann eine Au/Co-Schicht verwendet werden, auf der eine Passivierungsschicht aus SiO2 oder SiN oder ähnlichem zum Schutz der Peripherie ausgebildet wird.
  • Bei Experimenten der Erfinder wurde bestätigt, dass die Separation der Elektrode nicht erzeugt wird, wenn das LED-Element 2, das nicht auf dem Befestigungssubstrat befestigt ist, einer Wärmebehandlung bei 600°C in der bekannten Struktur unterworfen wird, bei der die Rhodiumschicht auf der gesamten Oberfläche der p-GaN-Kontaktschicht 25 ausgebildet ist, und bei der die Goldschicht für eine Verbindungskontaktfläche auf der gesamten Oberfläche der Rhodiumschicht ausgebildet ist. Wenn jedoch das LED-Element 2 auf dem glasenthaltenden Al2O3-Substrat befestigt und mit Glas versiegelt ist, ist es aufgrund der bei der Befestigung erzeugten Wärmeverspannung schwierig, die Separation der Elektrodenschicht sicher zu vermeiden. Falls daher die Verbindungskraft mit der p-GaN-Kontaktschicht 25 gering ist, und die Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten groß ist, ist es erforderlich, dass die Goldschicht für eine Verbindungskontaktfläche teilweise in einer Größe nach Bedarf ausgebildet ist, und dass das Befestigungssubstrat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des LED-Elements 2 aufweist.
  • Die Goldkontaktflächenelektrode 31 kann abgesehen von Au aus Ag ausgebildet sein. Dadurch kann die Lichtabsorption durch die Kontaktflächenelektrode reduziert werden.
  • [Siebtes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 10 zeigt eine Unteransicht eines LED-Elementes (gesehen von seiner Elektronenausbildungsoberfläche) gemäß dem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das LED-Element 2, das ein Chip mit großer Ausdehnung von 1000 μm im Quadrat ist, ist mit einer n-Elektrode 26, die aus einer Vielzahl von auf der n-GaN-Mantelschicht 22 ausgebildeten Goldkontaktflächenelektroden 31 zusammengesetzt ist, sowie einer p-Kontaktelektrodenschicht 30 versehen, die aus ITO ausgebildet ist, und auf der eine Vielzahl von Goldkontaktflächenelektroden 31 ausgebildet sind.
  • Die n-Elektrode 26 ist wie ein zwischen Streifen der p-Kontaktelektrodenschicht 30 zwischengelagerter Kamm ausgebildet, so dass die Stromausbreitungseigenschaft zur p-GaN-Schicht verbessert ist, und sie weist zwei darauf ausgebildete Goldkontaktflächenelektroden 31 auf.
  • Die p-Kontaktelektrodenschicht 30 ist in einem Bereich mit Ausnahme der n-Elektrode ausgebildet, und sie weist achtzehn in vorgegebenen Intervallen darauf ausgebildete Goldkontaktflächenelektroden 31 auf.
  • (Wirkungen gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel)
  • Bei dem siebten Ausführungsbeispiel wird selbst bei dem im Vergleich zu einem LED-Element 2 mit normaler Größe signifikant durch Wärmeverspannung beeinflussten LED-Element 2 mit starker Ausdehnung die p-Kontaktelektrodenschicht 30 wahrscheinlich nicht von der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis separiert, wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel. Daher kann eine homogene Emission erhalten werden, ohne eine Unebenheit bei der Emission innerhalb des Emissionsbereichs zu erzeugen.
  • [Achtes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 11A zeigt eine Schnittansicht eines LED-Elementes (das auf einem Al2O3-Substrat 32 befestigt ist) bei dem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 11B zeigt eine Draufsicht des Al2O3-Substrats 32 aus 11A mit einem darauf ausgebildeten Schaltungsmuster.
  • Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist gemäß 11A ein Dickschichtabschnitt 4A aus Ni durch nicht elektrische Abscheidung 15 μm dick integriert mit dem auf dem Al2O3-Substrat 32 ausgebildeten Schaltungsmuster 4 ausgebildet. Der Dickschichtabschnitt 4A ist mit einer auf der Nickeloberfläche ausgebildeten 0,5 μm dicken (nicht gezeigten) Goldschicht versehen.
  • Im Übrigen ist das LED-Element 2 nicht mit dem Goldkontaktkügelchen 5 versehen. Die anderen Bestandteile sind dieselben wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel, und deren Beschreibung wird weggelassen.
  • (Wirkungen gemäß dem achten Ausführungsbeispiel)
  • Bei dem achten Ausführungsbeispiel ist der durch nicht elektrische Abscheidung anstelle des Goldkontaktkügelchens 5 ausgebildete Dickschichtabschnitt 5A aus Ni mit dem Schaltungsmuster 4 integriert. Daher tritt zu den Wirkungen des sechsten Ausführungsbeispiels hinzu, dass der Verbindungsabschnitt integriert ausbildet werden kann. Insbesondere, wenn Mehrfachverbindungsabschnitte verwendet werden, wie es in 11B gezeigt ist, kann die Positionierung oder Lagesteuerung der Verbindungsabschnitte mit einem Vorrichtungsbefestigungsbereich 210 erleichtert werden, sowie der Vorgang zur Ausbildung des Goldkontaktkügelchens 5 eliminiert werden. Somit kann die Massenproduktivität der Lichtemissionsvorrichtung 1 verbessert werden.
  • [Neuntes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 12A zeigt eine Schnittansicht eines LED-Elementes gemäß dem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 12B zeigt eine Draufsicht des LED-Elementes aus 12A. 12C zeigt ein Diagramm zur Darstellung von kritischen Winkeln.
  • Das LED-Element 2 in Chipwendebauart ist gemäß 12A zusammengesetzt aus: dem Saphirsubstrat 20; einer aus einer Halbleiterverbindung auf GaN-Basis ausgebildeten n-GaN-Schicht 201; einer auf der n-GaN-Schicht 201 ausgebildeten Lichtemissionsschicht 202; einer p-GaN-Schicht 203; einer n-Elektrode 26, die auf einem Teil der durch Entfernen der p-GaN-Schicht 203 durch die n-GaN-Schicht 201 durch einen Ätzvorgang freigelegte n-GaN-Schicht 201 ausgebildet ist; einem ITO (Indiumzinnoxid) 240, das auf der p-GaN-Schicht 203 ausgebildet ist, und einen Brechungsindex (n = 1,8) kleiner dem des Halbleiters auf GaN-Basis (n = 2,4) aufweist; sowie einer aus Rhodium ausgebildete p-Rh-Elektrode 205 mit einem hohen Brechungsindex. Die n-GaN-Schicht 201, die Lichtemissionsschicht 202 und die p-GaN-Schicht 203 setzen die Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis zusammen. Eine (nicht gezeigte) Goldkontaktflächenelektrodenschicht zum Kontaktieren mit Verbindungshügeln bei der Befestigung ist auf einer gegebenen Verbindungsposition der p-Rh-Elektrode 205 teilweise ausgebildet.
  • Bei dem neunten Ausführungsführungsbeispiel dient das Saphirsubstrat 20 als ein lichtdurchlässiger Abschnitt, der eine Lichtdurchlasscharakteristik für eine Emissionswellenlänge von aus der Lichtemissionsschicht 202 emittiertem blauen Licht aufweist. Das ITO 204 und die p-Rh-Elektrode 205 sind auf der unter der Lichtemissionsschicht 202 angeordneten Befestigungsoberflächenseite angeordnet, und setzen einen Lichtreflektionsabschnitt zusammen, wobei die Endfläche des LED-Elementes 2 freigelegt ist. Das ITO 204 arbeitet als leitende Totalreflektionsschicht, während sie eine Lichtdurchlasscharakteristik aufweist.
  • Die Halbleiterschicht auf GaN-Basis kann durch ein bekanntes Verfahren ausgebildet werden, d.h. metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahlepitaxie (MBE), Hydridgasphasenepitaxie (HVPE), Zerstäuben, Ionenplattieren, Elektronenduschen oder ähnlichem. Das LED-Element 2 kann als Homo-, Hetero- oder Doppelheterostruktur ausgebildet sein. Das LED-Element 2 kann eine Quantentopstruktur (Einzel- oder Multiquantentopstruktur) enthalten.
  • 12B zeigt eine Draufsicht des LED-Elementes 2, wobei 12A einem entlang einer Linie D-D geschnittenen Schnittansicht entspricht. Die Darstellung zeigt, dass die p-Rh-Elektrode 205 die n-Elektrode 26 umgebend ausgebildet ist, und die Lichtemissionsschicht 202 emittiert Licht in dem Bereich, wo die p-Rh-Elektrode 205 ausgebildet ist.
  • 12C zeigt ein Diagramm zur Darstellung des Verhaltens von blauem Licht innerhalb der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel. Von dem aus der Lichtemissionsschicht 202 in die Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis emittierten Licht wird der in die Grenzfläche zwischen dem Saphirsubstrat 20 und der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis in einem größeren Winkel als ein kritischer Winkel auf der Grundlage der Differenz von deren Brechungsindizes eindringende Lichtanteil nicht nach außen abgestrahlt und in der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis als in Schichtrichtung ausgebreitetes Licht einbehalten. Das in der Schichtrichtung ausgebreitete Licht pflanzt sich fort, während es zwischen dem ITO 204 und dem Saphirsubstrat 20 oder zwischen der p-Rh-Elektrode 205 und dem Saphirsubstrat 20 reflektiert wird. Das meiste Licht breitet sich in der Schichtrichtung aus, ohne die p-Rh-Elektrode 205 aufgrund des ITO 204 zu erreichen.
  • (Wirkungen gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel)
  • Da bei dem neunten Ausführungsbeispiel das ITO 204 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich der Halbleiterschicht zwischen der p-GaN-Schicht 203 und der p-Rh-Elektrode 205 angeordnet ist, wird die Elektrodenschicht wahrscheinlich nicht von der p-GaN-Schicht 203 separiert.
  • Ferner ist das in der Schichtrichtung ausgebreitete Licht, das in die Grenzfläche unter einem größeren Winkel als ein kritischer Winkel basierend auf den Brechungsindexverhältnissen von GaN und ITO zu der p-Rh-Elektrode 205 eindringt, der Totalreflektion unterworfen. Daher erreicht es die p-Rh-Elektrode 205 nicht und wird in der Schicht einbehalten, ohne aus der Halbleiterschicht 200 auf GaN Basis nach außen abgestrahlt zu werden. Dadurch kann der Metallabsorptionsverlust vermieden werden, der erzeugt wird, wenn in der Schichtrichtung ausgebreitetes Licht auf der p-Rh-Elektrode 205 reflektiert wird. Dies kann die Dämpfung des in der Schichtrichtung ausgebreiteten Lichts auf kurze Distanz vermeiden.
  • Obwohl in 12A die GaN-Schicht zur Beschreibung dick dargestellt ist, ist sie tatsächlich eine dünne Schicht von mehreren Mikrometern. Deswegen weist das in Schichtrichtung ausgebreitete Licht eine große Durchschnittszahl an Reflektionen auf. Selbst wenn ein Metall mit einem hohen Reflektionsvermögen von 90 % verwendet wird, muss der Einfluss durch Absorptionsverluste hoch sein. Somit können die Absorptionsverluste signifikant reduziert werden.
  • Als solches kann das in der Schichtrichtung ausgebreitete und zwischen dem Saphirsubstrat 20 und dem ITO 204 reflektierte Licht von der Seitenfläche des LED-Elementes 2 nach außen abgestrahlt werden. Die äußere Abstrahlungseffizienz kann somit verbessert werden.
  • Obwohl bei dem neunten Ausführungsbeispiel das ITO 204 als transparentes Dielektrika als Schicht mit niedrigem Brechungsindex zwischen der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis und der p-Rh-Elektrode 205 angeordnet ist, können andere Schichten mit geringem Brechungsindex wie etwa InGaN (n = 2, 1), In2O3-SnO2: 90–10 Gew.-%, sowie AZO (ZnO:Al)-IZO (In2O3-ZnO):90-10 Gew.-% verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch ein Material mit geringem Brechungsindex gewählt, so dass das in Schichtrichtung ausgebreitete Licht auf der Grundlage von Totalreflektion ansteigt.
  • Das ITO weist eine größere Bindungskraft mit GaN als mit Rh auf. Zudem ist die Oberfläche des ausgebildeten ITO aufgeraut. Daher steigt die Bindungskraft des Rh mit dem ITO.
  • Daher tritt die Separation der Elektrodenschicht im Vergleich zu einer unmittelbar mit GaN verbundenen Rhodiumschicht wahrscheinlich nicht auf.
  • Außerdem ist das als p-Elektrode verwendete Material mit hohem Reflektionsvermögen nicht auf Rhodium beschränkt, und ein anderes Material wie etwa Ag kann verwendet werden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Schichtdicke im Falle eines Materials mit einem großen Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht mehr als nötig ansteigt.
  • Wenn die Befestigungsoberfläche für die Wendechipbefestigung des LED-Elementes 2 ein hohes Reflektionsvermögen aufweist, kann alternativ das Material mit hohem Reflektionsvermögen weggelassen werden, ohne die vorstehend beschriebene Kombination aus transparentem Dielektrika und Material mit hohem Reflektionsvermögen zu verwenden. Im Falle eines Verbindungshalbleiters auf GaAs-Basis kann beispielsweise eine aus einer Mehrfachschicht mit Materialien verschiedener Brechungsindizes zusammengesetzte Bragg-Reflektionsschicht verwendet werden, wenn das Material mit hohem Reflektionsvermögen weggelassen wird.
  • Obwohl bei dem neunten Ausführungsbeispiel das LED-Element 2 aus der auf dem Saphirsubstrat 20 aufgewachsenen Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis zusammengesetzt ist, kann das LED-Element 2 ein GaN-Substrat aufweisen, oder das Saphirsubstrat 20 kann nach dem Aufwachsen der Halbleiterschicht 200 auf GaN-Basis abgehoben werden. Selbst im Falle des Abhebens des Saphirsubstrats 20 ist in der Form im Wesentlichen enthalten, dass die Halbleiterschicht auf dem Saphirsubstrat 20 ausgebildet ist, und von einer entsprechenden Lichtemissionsschicht emittiertes Licht nach außen austritt. Zudem kann das LED- Element 2 aus einem von GaN verschiedenen Material ausgebildet sein.
  • [Zehntes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 13 zeigt eine Schnittansicht eines (auf einem Al2O3-Substrat 32 befestigten) LED-Elementes gemäß dem zehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist anstelle des gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel verwendeten Goldkontaktkügelchens 5 eine Ni-Schicht 33 15 μm dick durch nicht elektrisches Plattieren auf dem auf der Oberfläche des Al2O3-Substrats 32 ausgebildeten Schaltungsmuster 4 ausgebildet. Eine (nicht gezeigte) Goldschicht ist 0,5 μm dick auf der Oberfläche der Ni-Schicht 33 ausgebildet.
  • (Wirkungen gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel)
  • Da bei dem zehnten Ausführungsbeispiel die dicke Ni-Schicht 33 durch nicht elektrisches Plattieren auf der Seite des LED-Elementes 2 integriert ausgebildet ist, kann der dicke Abschnitt gemäß der Form der n-Elektrode 26 und der p-Kontaktelektrodenschicht 30 leicht ausgebildet werden. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit des Herstellungsvorgangs verbessert werden. Außerdem kann die Befestigungseigenschaft durch die auf der Seite des LED-Elementes 2 ausgebildeten Ni-Schicht 33 verbessert werden, wo eine hohe Genauigkeit beim Positionieren des Schaltungsmuster 4 und des LED-Elementes 2 erforderlich ist. Dadurch kann die Ausbeute verbessert werden.
  • [Elftes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 14 zeigt eine Draufsicht eines (von seiner Elektrodenausbildungsoberfläche gesehenen) LED-Elementes gemäß dem elften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bei dem elften Ausführungsbeispiel ist eine n-Elektrode 26 radial vom Zentrum des LED-Elementes 2 ausgebildet, und die p-Kontaktelektrodenschicht 30 ist auf der die n-Elektrode 26 umgebende p-GaN-Schicht ausgebildet. Die bei dem neunten Ausführungsbeispiel beschriebene Ni-Schicht 33 ist auf der n-Elektrode 26 und der p-Kontaktelektrodenschicht 30 ausgebildet. Die n-Elektrode 26 ist radial auf einem Teil der durch Entfernen der p-GaN-Schicht durch Ätzen in diagonaler Richtung der Elektrodenausbildungsoberfläche freigelegten n-GaN-Schicht ausgebildet. Dadurch kann die Stromverteilungseigenschaft der p-GaN-Schicht verbessert werden.
  • (Wirkungen gemäß dem elften Ausführungsbeispiel)
  • Bei dem elften Ausführungsbeispiel tritt zu den Wirkungen gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel hinzu, dass die Stromverteilungseigenschaft durch die radial von dem Zentrum des LED-Elementes 2 ausgebildete n-Elektrode 26 verbessert werden kann. Die durch nicht elektrisches Plattieren ausgebildete Ni-Schicht 33 weist bezüglich ihren Dimensionen einen Freiheitsgrad auf. Daher können die Befestigungskontaktflächenelektroden (die Ni-Schicht 33) an einer geeigneten Position und in geeigneter Form ausgebildet werden, selbst wenn das Elektrodenmuster nach vorstehender Beschreibung ausgebildet wird. Im Einzelnen ist die n-Elektrodenkontaktfläche 33 im Zentrum des LED- Elementes 2 angeordnet, und die p-Elektrodenkontaktflächen 33 sind auf vier Seiten der p-Kontaktelektrodenschicht 30 ausgebildet, so dass sie bei der Befestigung Stabilität zeigen, und sie sind verkleinert, um einen Kurzschluss mit der n-Elektrode 26 selbst bei einer leichten Deformation bei der Befestigung zu vermeiden.
  • [Zwölftes Ausführungsbeispiel]
  • (Zusammensetzung des LED-Elementes 2)
  • 15 zeigt eine Draufsicht eines (von ihrer Elektrodenausbildungsoberfläche gesehenen) LED-Elementes gemäß dem zwölften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bei dem zwölften Ausführungsbeispiel ist die Ni-Schicht 33 auf der n-Elektrode 26 ausgebildet, und eine Vielzahl von rechteckigen (oder quadratischen) Ni-Schichten 33 sind in vorgegebenen Intervallen wie Inseln auf der p-Kontaktelektrodenschicht 30 mit Ausnahme der n-Elektrode 26 ausgebildet.
  • (Wirkungen gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel)
  • Bei dem zwölften Ausführungsbeispiel tritt bezüglich des zehnten Ausführungsbeispiels hinzu, dass die Verbindungsfläche der p-Kontaktelektrodenschicht 30 mit dem Schaltungsmuster 4 erhöht werden kann. Dadurch kann die Stromführungseigenschaft und die Wärmeabstrahlungseigenschaft des LED-Elementes 2 verbessert werden. Da hierbei die Ni-Schicht 33 (Befestigungskontaktflächen) mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht kontinuierlich sondern wie Inseln bezüglich der anderen Bestandteile ausgebildet ist, kann die bei einer hohen Temperatur erzeugte Wärmeverspannung reduziert werden.
  • Die Festkörperelementvorrichtungen gemäß vorstehender Beschreibung werden auf die Lichtemissionsvorrichtung 1 unter Verwendung des LED-Elementes 2 als Festkörperelement angewendet. Das Festkörperelement oder die Festkörperelementvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die Lichtemissionsvorrichtung 1 beschränkt. Sie kann beispielsweise auf eine Festkörperelementvorrichtung angewendet werden, bei der ein Lichtempfangselement als Festkörperelement auf einem Substrat befestigt und mit Glas versiegelt ist. Das Versiegelungsmaterial ist nicht auf ein transparentes Material beschränkt und kann ein anorganisches Material sein, das durch Kristallisation leicht vernebelt ist, sowie eine Lichtdurchlasscharakteristik aufweist. Es kann zudem ein von dem anorganischen Material verschiedenes Harzmaterial sein, falls es eine Temperatur überdauern kann, bei der eine Wärmeverspannung wie etwa bei einem Rückflussvorgang ein Problem sein kann.
  • Obwohl die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf einzelne Ausführungsbeispiele für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben ist, sind die beigefügten Patentansprüche nicht hierauf beschränkt, sondern als alle Abwandlungen und alternative Konstruktionen verkörpernd zu verstehen, die einem Fachmann ersichtlich sind, und bei verständiger Würdigung innerhalb der angegebenen Grundlehre fallen.
  • So umfasst ein Festkörperelement eine auf einem Substrat ausgebildete Halbleiterschicht, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht umfasst, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; eine Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; sowie eine Elektrode mit einer Vielzahl von Bereichen, die aus einem leitenden Material ausgebildet ist, und die in ohmschen Kontakt mit der zweiten Schicht steht.

Claims (18)

  1. Festkörperelement, mit: einer Halbleiterschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht aufweist, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; einer Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; und einer Elektrode mit einer Vielzahl von Bereichen, die aus einem leitenden Material ausgebildet sind, und in ohmschem Kontakt mit der zweiten Schicht stehen.
  2. Festkörperelement nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl von Bereichen auf der Oberfläche der Halbleiterschicht gespreizt ist, und die Oberfläche der Halbleiterschicht mit dem anderen leitenden Material bedeckt ist, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der näher bei dem der Halbleiterschicht als bei dem der Elektrode liegt.
  3. Festkörperelement nach Anspruch 1, wobei: die Vielzahl von Bereichen miteinander verbunden ist.
  4. Festkörperelement nach Anspruch 1, wobei: das leitende Material nicht in den Halbleiter diffundiert, um eine intermetallische Verbindung auszubilden.
  5. Festkörperelement nach Anspruch 1, wobei: die Halbleiterschicht eine Halbleiterverbindung auf der Basis von GaN aufweist.
  6. Festkörperelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: die Lichtaustrittsoberfläche eine durch Verarbeiten des Substrats ausgebildete unebene Oberfläche aufweist.
  7. Festkörperelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Substrat ein Material mit einem Brechungsindex im wesentlichen gleich dem der Halbleiterschicht aufweist.
  8. Festkörperelement, mit: einer Halbleiterschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht aufweist, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; einer Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; einer Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes; und einem Verbindungsabschnitt, der teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet ist, und mit einem äußeren Leiterbahnabschnitt verbunden ist.
  9. Festkörperelement nach Anspruch 8, wobei: der Verbindungsabschnitt eine aus Nickel (Ni) ausgebildete Dickschicht aufweist.
  10. Festkörperelement nach Anspruch 8 oder 9, wobei: die Halbleiterschicht eine Lichtemissionsschicht zur Emission von Licht auf der Grundlage von ihr zugeführtem Strom aufweist.
  11. Festkörperelementvorrichtung, mit: einem Festkörperelement; einem Befestigungssubstrat, auf dem das Festkörperelement befestigt ist, wobei das Befestigungssubstrat mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem Festkörperelement versehen ist; und einem anorganischen Versiegelungsabschnitt, der das Festkörperelement versiegelt, wobei das Festkörperelement eine Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichem gleich dem des Festkörperelementes sowie einen Verbindungsabschnitt aufweist, der teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet und mit einem auf dem Befestigungssubstrat ausgebildeten Leiterbahnabschnitt verbunden ist.
  12. Festkörperelementvorrichtung, mit: einem Festkörperelement mit: einer Halbleiterschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Halbleiterschicht eine erste Schicht, die einem Emissionsbereich des Festkörperelementes entspricht, und eine zweite Schicht aufweist, durch die der ersten Schicht Strom zugeführt wird; und eine Lichtaustrittsoberfläche, durch die von der ersten Schicht emittiertes Licht nach außen austritt, wobei die Lichtaustrittsoberfläche auf der Seite des Substrats angeordnet ist; einer Kontaktelektrodenschicht mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes; einem Verbindungsabschnitt, der auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet ist, und mit einem äußeren Leiterbahnabschnitt verbunden ist; einem Befestigungssubstrat, auf dem das Festkörperelement befestigt ist, wobei das Befestigungssubstrat mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes versehen ist; und einem anorganischen Versiegelungsabschnitt, der das Festkörperelement versiegelt.
  13. Festkörperelementvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei: der Verbindungsabschnitt teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet ist.
  14. Festkörperelementvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei: der anorganische Versiegelungsabschnitt ein Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Substrats aufweist.
  15. Festkörperelementvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei: die Kontaktelektrodenschicht ein leitendes Metalloxid aufweist.
  16. Festkörperelementvorrichtung, mit: einem Festkörperelement; einem Befestigungssubstrat, auf dem das Festkörperelement befestigt ist, wobei das Befestigungssubstrat aus einem anorganischen Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Wesentlichen gleich dem des Festkörperelementes ausgebildet ist; und einem anorganischen Versiegelungsabschnitt, der das Festkörperelement versiegelt, wobei das Festkörperelement eine Kontaktelektrodenschicht, die ein leitendes Metalloxid aufweist, und einen Verbindungsabschnitt umfasst, der teilweise auf der Kontaktelektrodenschicht ausgebildet und mit einem auf dem Befestigungssubstrat ausgebildeten Leiterbahnabschnitt verbunden ist.
  17. Festkörperelementvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das leitende Metalloxid ITO aufweist.
  18. Festkörperelementvorrichtung nach Anspruch 16, wobei: das leitende Metalloxid ITO aufweist.
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