JP2000332300A

JP2000332300A - Ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP2000332300A
Application number: JP34244199A
Authority: JP
Inventors: Hassan Paddy Abdel Salam; ハッサン・パディ・アブデル・サラム
Original assignee: Unisplay
Current assignee: Unisplay
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】AlGaInP ＬＥＤ構造物がいくつかのワットにお
いて稼働して、そしてこの構造から高い効率で熱吸収を
有するＬＥＤランプを提供すること。【解決手段】チップ結晶基板を欠いた薄いＬＥＤ構造体
８は、ヒートシンク８６に近い活性領域１０を有してい
る。反射体９７，８７は、前記構造の上方と下方に位置
されており、そしてこの構造体は、反射体によって案内
される光を抽出するキャビティ１４を備えている。光が
キャビティによって射出し得るので、このチップのエリ
アは広く、そして高い力において稼働し得る。活性領域
で作られた大きい熱は、効率的にチップ基板による熱転
送の妨害なしに、ヒートシンクによって吸収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、反射カップ内に装
着されるＬＥＤチップと収束レンズとを代表的に使用す
る単一チップのＬＥＤランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなＬＥＤランプは、一般的に低
い入力電力（パワー）、代表的に４０ないし１５０ミリ
ワットで駆動される。長期に渡って、１ワット以上で動
作する高電力ＬＥＤランプが必要とされているが、この
要求は果たされていない。このために、高電力ＬＥＤラ
ンプを必要としている設計者は、互いに直列もしくは並
列に接続され、単一のランプユニットとして一緒に収容
された複数の単一チップのＬＥＤランプを集合化して使
用しなければならなかった。しかし、このような集合化
は、幾つかの一般の単一チップのＬＥＤランプを製造
し、これらを単一のユニット内に収容し、これらを接続
し、かつ、最終ユニットをテストしなければならないの
で、このような集合化を無くすことができれば、かなり
のコストの削減が計れる。

【０００３】このような高電力ＬＥＤランプは、一般
に、直射日光で動作されなければならず、かくして高出
力ランプが必要な野外ディスプレイ、車両燈、並びに交
通燈に例えば使用される。現在、交差点で使用するため
のＬＥＤ交通燈は、各ランプユニットに対して１００個
以上の通常のＬＥＤランプを必要としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】１個の交通ランプユニ
ット（交通燈）に必要なＬＥＤランプの数を減じること
が望まれている。また、野外ディスプレイで広く使用さ
れている、透明な収束レンズを備えた従来の単一チップ
のＬＥＤランプは、不均一な光を射出するという別の欠
点がある。この不均一は、ダーク領域としてランプから
射出される、チップの上面に配置されたボンディングパ
ットにより、部分的である。このようなボンディングパ
ットの代表的な幅は、チップの幅の約３０ないし４０％
であり、これは、ＬＥＤレンズがチップの上面に対して
焦点が合っていない場合に、投射光の良好な均一性を妨
げるのに充分な大きさである。高品質のイメージディス
プレイのために、ランプの明白な輝度を５％以内にする
ことが望まれている。そして、これを達成するために
は、ボンディングパットにより生じる不均一性を減じる
ことが重要である。

【０００５】本発明の目的は、AlGaInP ＬＥＤ構造物が
幾つかのワットにおいて稼働して、そしてこの構造から
高い効率で熱吸収を有するＬＥＤランプを供給するこ
と。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係われ
ば、所定の厚さを有し、また垂直に積み重ねられた複数
の半導体の層を有しているＬＥＤ半導体のコアと、この
コアから光を射出させる側壁を有し、このコアに形成さ
れた溝と、前記コアの上方及び下方に夫々ある第１及び
第２の反射体とを具備しており、各反射体は、反射体に
対して６０度の入射角で、前記コアからの光を反射し、
またこれら反射体は、前記コア中で発生した前記光を、
前記キャビティ方向に案内し、そして前記コアは、GaAs
に格子状に適合され、そして可視光線を発生する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、図１ないし図１０を参照
して、基本となる形態の説明をする。

【０００８】本発明において、“トップ光”は、チップ
の上面を通過することによりＬＥＤチップから外に射出
される光を意味する。また、チップの“上面”は、チッ
プの基板から最も離れたチップの面を意味する。キャビ
ティの上面、側壁並びに下壁は、上面の一部としては考
慮されていない。さらに、“レンズ”は、収束レンズを
意味する。また、“ガイド光”は、光ガイド内で繰り返
し反射されることにより伝播される光を意味する。そし
て、“高電力ＬＥＤランプ”は、チップの入力電力規格
が１５０ミリワット以上のＬＥＤチップを使用するＬＥ
Ｄランプを意味する。

【０００９】図１ないし図３は、基本となる改良された
ＬＥＤ光源を示す。この光源１は、反射ボウル（ハウジ
ング）の一部を構成し得る金属支持体３上に装着された
ＬＥＤチップ２を有する。このチップ２は、透明の誘電
材のカバー４により覆われている。図３は、図２に示す
チップ２の部分４０のＴ−Ｔ線に沿う断面図である。

【００１０】前記チップ２は、上にｎ導電型の半導体の
層６が形成された透明ベース（基板）５を有する。この
ｎ導電型の半導体の層６の上にはｐ導電型の半導体の層
７が形成されている。これら半導体の層６，７は、夫々
５マイクロメートル以下の厚さを有し得る。また、これ
ら半導体の層６，７は、半導体８として一緒に称されて
いる。これら基礎のｎ導電型並びにｐ導電型の半導体の
層６，７は、チップの機能を高めるか、製造を容易にす
るような、図示しない補助層を含み得る。例えば、ｐ導
電型の半導体の層７は、この半導体の層の導電性を良く
するように、この層の上面に薄く光を通す金層を有し得
る。また、ｎ導電型の層は、チップ２のｎ導電型領域内
の電気的接続を高めるための低抵抗半導体の層を有し得
る。活性領域１０は、光発生を高めるか、発生される光
の色を決定する薄い層の活性領域を含み得る。側面２５
までのチップ２の上面全体は、チップ２の２つの主面の
１つを構成している。また、基板５の下面８０は、チッ
プ２の他の主面を構成している。反射体９が基板５の下
面８０に設けられている。この反射体９は、銀もしくは
アルミニウムのミラーコーティングで良い。

【００１１】前記透明なカバー４の材料は、１．２５よ
りも、好ましくは、１．４よりも大きい屈折率ｎ_cを有
する。さらに、この屈折率ｎ_cは、半導体８の屈折率ｎ
_sよりも小さい。また、この屈折率ｎ_cは、ｎ_sがｎ_c
よりも２０％以上、好ましくは３０％以上大きく、好ま
しくは設定されている。

【００１２】前記透明の基板５は、半導体８の屈折率ｎ
_sよりも少なくとも２０％、好ましくは３０％以上小さ
い屈折率ｎ_bを有する材料で形成されている。かくし
て、基板５並びにカバー４と共に半導体８が、平坦（ｐ
ｌａｎｅ）な光ガイドとして機能し、光がコアとしての
半導体８内を案内されるように、構成されている。

【００１３】前記ｎ導電型の層６には、この層の下面の
コンタクトにより、ボンデングパッドのターミナル１１
が電気的に接続されている。また、前記ｐ導電型の層７
には、この層の下面のコンタクトにより、ボンデングパ
ッドのターミナル１２が電気的に接続されている。チッ
プ２の上面１３には、例えば、エッチングにより、細長
いキャビティ、即ち、溝（トレンチ）１４が形成されて
いる。この溝１４の断面Ｔ−Ｔは、図３に示されてい
る。この溝１４は、ｎ導電型の層６内に位置し、チップ
の上面１３に平行な底部１５を有する。この底部１５に
接続されるように、かくして、ｎ導電型の層６に電気的
に接続されるように、金もしくは他の低抵抗金属で形成
された導電性のトラック１６が設けられている。緑色も
しくは青色の光を発生するチップのためには、トラック
１６の上面は、緑色もしくは青色の光に対して反射性の
優れた金属、例えば、アルミニウム、で形成されること
が好ましい。

【００１４】前記溝１４内には、半導体の屈折率よりも
８０％以下の屈折率ｎ_tを有する透明な誘電体材１７が
充填されている。この誘電材料１７は、好ましくは、エ
ポキシ樹脂のような合成樹脂である。また、この誘電体
材１７は、前記透明のカバー４の材料と同じでも、また
別でも良い。全ての導電性のトラック１６は、互いに、
また、ボンデングパッドのターミナル１１に金属により
接続されている。かくして、埋め込まれたｎ導電型の層
内の点１８からの電流は、この点１８とターミナル１１
との間のｎ導電型の層の全長に渡って流れることにより
のみの代わりに、点１８の近くの導電トラック１６を通
ってターミナル１１に流れる。

【００１５】前記導電トラック１６によって、ボンデン
グパッドのターミナル１１と符号１８で示すようなｎ導
電型の層の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。
これは、チップのルーメン／ワット効率を高める。さら
に、電流の分布、かくしてチップの上面からの発生され
る光はより均一となる。

【００１６】前記導電トラック１６は、曲がりくねった
トラックを含む。かくして、例えば、導電性トラック１
６ａ，１６ｂは、一緒になって曲がりくねったトラッ
ク、即ち、その方向が変わるトラックを構成している。
これら導電トラック１６は、複数のトラックを一緒に結
合するノード点５０を有する。各トラック１６の幅は、
５〜２０μｍで良く、また、厚さは０．５μｍ以上で良
い。また、これらトラック１６は、パッド１１を形成す
るために使用されるのと同じ製造工程によるか、類似し
た製造工程により形成され得る。

【００１７】図２にのみ示すように、導電性のトラック
１９が、前記ｐ導電型の層７に結合、かくしてｐ導電型
の層７に電気的に接続されている。これらトラック１９
は、金もしくは他の金属で形成され得る。全てのトラッ
ク１９は、互いに、また、ボンデングパッドターミナル
１２に、金属接続されている。かくして、ボンデングパ
ッドターミナル１２に供給された電流は、ｐ導電型の層
のみを通る代わりに、トラック１９を主に通って、ター
ミナル１２から離れたｐ導電型の層７内の点２１に達す
る。これら導電性のトラック１９は、複数のトラックを
一緒に接続するノード点２２を有する。また、これらト
ラック１９は、パッド１２を形成するために使用される
のと同じ製造工程によるか、類似した製造工程により形
成され得る。これらトラック１９のネットワークは、曲
がりくねったトラックを含む。

【００１８】導電性のトラック１９により、ボンデング
パッドターミナル１２と符号２１で示すようなｐ導電型
の層上の如何なる点との間の電圧降下は減じられる。こ
れは、チップのルーメン／ワット効率を高める。さら
に、電流の分布、かくしてチップの上面からの発生され
る光はより均一となる。これらトラック１６は、１〜５
０μｍ、もしくはこれ以上の幅で良く、また、０．２〜
２μｍｋ厚さで良い。このような狭い幅により、光源２
のイメージが収束レンズ２により投影されたときに、ト
ラック１９により生じるダークラインは消える。ｐ導電
型の層は、これが全面に薄く光を通す金層を有するよう
になっていれば、ｐ導電型の層にトラック１９を設ける
ことにより、前記金層の厚さは、減じられ、この金層を
より多くの光が透過することができ、かくして、ｐ導電
型の層への低抵抗接続を維持しながら、チップの上面か
らの射出光を増すことができる。

【００１９】点２３でのチップ内に発生される光線は、
多くの方向のうちの如何なる１つの方向を有し得る。光
線の方向がチップの上面１３に直交もしくはほぼ直交し
ていれば、トップ光２４としてチップをでる。また、光
線の方向がチップの上面１３に平行もしくはほぼ平行で
あれば、この光は、側方の出口面に達するまで、光ガイ
ドコアとして機能する半導体８内を進む。図１ないし３
に示す構造においては、チップ２の４つの外側面２５
と、溝１４により形成された幾つかの補助側面２６とが
ある。これら補助側面２６により、光が、半導体の層
６，７内を横方向に進んで、全てが外側面２５に向かう
ことがなく、チップから逃げることを可能にしている。
カバー４とベース５との間に捕獲された側方の光は、こ
れが逃げる前に、半導体８内の比較的短い距離を進の
で、弱まることが減じられる。このような低光減衰は、
大きく明るいＬＥＤチップを形成することを可能にす
る。前記導電性のトラック１６，１９は、電気的ロスを
少なくし、また、大きく明るいＬＥＤチップを形成する
ことを可能にする。

【００２０】チップ２から射出される光は、図３に示さ
れた種々の光線により表される。各溝の側面２６は、こ
の側面に交わる上面１３の部分に対して鈍角２７をな
し、かつ光を射出する。この鈍角２７は、９５ないし１
３０度が好ましく、さらに、１１０ないし１２０度がよ
り好ましい。この側面２６は、湾曲した断面でも良い。
この場合、角度２７は、側面の高さの半分以上の側面に
対して正接をなす面と上面との間で計られる。

【００２１】前記溝１４の深さは、半導体８内の光の大
部分が溝に達して溝の側面２６から逃げることが可能な
ように、半導体８の厚さの５０％以上であることが好ま
しい。金属製のトラック１６の下のｎ導電型の層の部分
の厚さは、トラック１６とｎ導電型の半導体の溝１４の
側面との間の電気的接続を良好に維持するように、ｎ導
電型の層の全厚さの５％以上であることが好ましい。

【００２２】半導体活性領域１０で発生される光線２
８，２９の光路が図３に示されている。半導体８の屈折
率ｎ_sは、カバー４の材料の屈折率ｎ_cよりも大きく、
かつ、溝の側面２６はチップの上面１３に対して鈍角を
なしているので、この側面２６に入射する水平光線２８
は、これが側面２６を通過するのに従って、屈折により
下方に偏向される。そして、この光線２８は、反射体
（トラック）１６により上方に反射され、溝１４の開口
３３を通過する。このように溝の側面を通る水平光線だ
けではなく、光線３１のように、小さい入射角で側面２
６に入射する半導体８内での複数回内部屈折により案内
された光線もまた、側面を通る。

【００２３】半導体８とベース５との間の界面３０に４
５度の入射角Φ_iで入射する光線２９は、図示するよう
に、界面３０で、そして再び界面１３で全反射される。
そして、層４，８，５の前述した光ガイド特性により、
横方向に伝播される。この界面３０での光線２９の全反
射は、前記入射角Φ_iが界面３０での全内面反射のため
の臨界角Φ_csbよりも大きいので、生じる。この反射さ
れた光線２９は、４５度で上面１３に入射し、そして、
再び全反射される。この全反射は、上面１３への光線２
９の入射角が半導体８とカバー４の材料との間の界面に
対する臨界角Φ _cscよりも大きいので、生じる。そし
て、光線２９は、溝の側面２６に入射する。光線２９
は、この側面２６で再び全反射される。この光線２９の
全反射は、これの入射角が半導体８と溝内の誘電材料１
７との間の界面に対する臨界角Φ_cstよりも大きいの
で、生じる。溝の側面２６で反射により偏向された後
に、界面３０を通って半導体８を出る。光線２９は、こ
れが界面３０に対する臨界角Φ_csbよりも小さい入射角
で界面３０に入射するので、半導体８から射出される。
そして、この光線２９は、反射体９により上方に反射さ
れ、トップ光線２９Ｔとして、チップの上面１３から射
出される。

【００２４】基本の形態の例カバー材４と溝内の誘電材料１７とは、１．５、即ち、
ｎ_c＝ｎ_t＝１．５の屈折率を有するエポキシ樹脂であ
る。

【００２５】ベース（基板）５は、約１．７、即ち、ｎ
_b＝１．７の屈折率を有するサファイアである。

【００２６】半導体は、屈折率ｎ_s＝３を有する。

【００２７】鈍角２７は、角度Φ₂₇＝１００°である。

【００２８】かくして、 Φ_csc＝ｓｉｎ^-1ｎ_c／ｎ_s＝ｓｉｎ^-1０．５＝３０° Φ_cst＝ｓｉｎ^-1ｎ_t／ｎ_s＝ｓｉｎ^-1０．５＝３０° Φ_csb＝ｓｉｎ^-1ｎ_b／ｎ_s＝ｓｉｎ^-1１．７／３＝ｓ
ｉｎ^-1０．５６７＝３４．５° 側面２６により偏向された後の界面３０への光線２９の
入射角は、４５°−２（Φ₂₇−９０°）＝２５°に等し
く、これは、Φ_csbよりも小さい。Φ₂₇が１１０°と大
きくなれば、光線２９の界面３０への入射角は５°と小
さくなる。

【００２９】ｎ導電型の層６とｐ導電型の層７とが異な
る屈折率を有する場合には、ｎ_sの値は、これら異なる
屈折率の大きい方と等しくなるように設定される。

【００３０】側面２６に入射するまでは、光線２９は、
光ガイドのコア内で案内されて進む。そして、案内され
た光線２９は、トップ光線２９Ｔに変換される。この光
線２９Ｔは、ｐ導電型の層７並びに上面１３を通った光
である。金属製の支持体３の上面は、基板５に反射コー
ティング９が設けられていない場合には、基板５の底面
での光の反射に対して信頼性をもたらす。

【００３１】図２に示す構成は、夫々がトップ光を射出
し、２つの溝に続く少なくとも１つの隅部を有し、少な
くとも１つの電気導電性のトラック１９を有する９個の
素子領域Ｅ１ないしＥ９からなっている。そして、溝１
４が隣接し対をなす素子領域間に延びている。各近接し
対をなす素子領域の上面１３から射出されるトップ光２
４は、これら素子領域間の溝から射出される溝光と一緒
になる。チップは、大きく、例えば、１０００μｍ以上
の幅、され得、９個以上の素子領域を有し得る。パッド
１１，１２は、夫々、約１５０μｍ以下の長さの正方形
に形成され得る。各素子領域の幅は、溝１４の幅Ｋより
も数倍大きく形成され得る。例えば、素子領域Ｅ５の幅
は、３００μｍに、そしてＫは１５μｍに形成され得
る。溝の幅Ｋは、活性領域からの光の波長よりも好まし
くは数倍長くされ得、好ましくは、溝１４の深さの２倍
よりも長くされ得る。対をなす素子領域間の導電性のト
ラック１６は、トラック相互の低抵抗の接続を果たす。

【００３２】溝に充填された前記透明な誘電材料１７
は、１．２５ないし２．５の屈折率ｎ _tを有し得る。こ
の屈折率ｎ_tの値は、側面２６を通る光の透過に影響す
る。即ち、この屈折率ｎ_tが大きくなるのに従って、側
面２６の内面での臨界角Φ_cstも大きくなる。かくし
て、この臨界角が大きくなるのに従って、より多くの光
が側面２６を透過することができる。溝１４は、図４に
示すように、溝の長さ方向に延びた中心凸条３２を有し
得る。トラック１６は、凸条３２を覆っている。光線２
８は、凸条が形成されたトラック１６により２度反射さ
れるように示されている。

【００３３】図５は、本発明の他の基本の形態を示す。
この構造は、矩形の発光素子（素子領域）の代わりに三
角形の発光素子領域を使用し、２セットの発光素子が直
列に接続されている点我、図２に示す構造と異なる。チ
ップ３６は、１６個の三角形の発光素子ＴＥ１ないしＴ
Ｅ１６を有する。これら素子ＴＥ１ないしＴＥ８は、互
いに並列に接続されている。また、素子ＴＥ９ないしＴ
Ｅ１６も、互いに並列に接続されている。図示していな
いが、導電性のトラック１９の下の、これらトラックが
溝１４を横切る領域には、絶縁体が配置され、また、導
電性のトラック２０の全体の下方には、図示していない
絶縁体が配設されている。前記素子領域Ｔ１ないしＴ８
のｎ導電型の層は、他の前記素子領域Ｔ９ないしＴ１６
のｎ導電型の層と分離されている。この分離は、一方の
セットの素子領域Ｔ１ないしＴ８と、他方のセットの素
子領域Ｔ９ないしＴ１６との間に、下面がｎ導電型の層
内ではなく、基板５内に位置するように充分に深い溝１
１４を形成することにより達成され得る。これら溝１１
４中は、図示するような導電性のトラック１６が設けら
れてね、また、設けられなくても良い。

【００３４】ｐ導電型の層のためのターミナル１２に供
給される電流は、導電性のトラック１９により、素子領
域Ｔ９ないしＴ１６のｐ導電型の層に供給され、また、
これら素子領域Ｔ９ないしＴ１６の導電性のトラック１
６からの電流は、導電性のトラック２０を通って、素子
領域Ｔ１ないしＴ８のｐ導電型の層と接触した導電性の
トラック１９に流れる。一方、素子領域Ｔ１ないしＴ８
の導電性のトラックからの電流は、ｎ導電型の層のター
ミナル１１に流れる。このチップ３６は、第１のセット
の光発生素子（互いに並列に接続されたＴＥ９ないしＴ
Ｅ１６）と、このセットに直列に接続された、第２のセ
ットの光発生素子（互いに並列に接続されたＴＥ１ない
しＴＥ８）とを有する。溝からの光の射出は、図３，４
を参照して前述したようになされ得る。

【００３５】矩形に代わって三角形の素子を使用するこ
とにより、光の射出をさらに高めることができる。この
ことは以下に説明される。図６の（ａ）は、エポキシ樹
脂３７に埋め込まれ、一般の（矩形の）トップ光射出面
（発光上面）を有するＬＥＤ素子を平面で示す。このエ
ポキシ樹脂３７は、素子の半導体の１／２の屈折率を有
し、この結果、臨界角は３０度であると想定する。点３
９の所から射出され、素子の上面に平行な光線３８は、
入射角Φ_i＝４５°で素子の側面に入射する。この結
果、この光線３８は、連続して全内面反射され、図示す
るように素子から射出されることができない。この図６
の（ａ）と比較して、図６の（ｂ）は、エポキシ樹脂３
７に埋め込まれ、チップ３６内のもののように三角形の
上面を有するＬＥＤ素子を平面で示す。この素子は、３
つの側面４１，４２，４３を有する。一方の側面４１
は、他方の側面４２に対して、４５°の鋭角で傾斜して
いる。また、別の側面４３は、一方の側面４１に対し
て、４５°の鋭角で傾斜している。点３９から出発する
光線４４は、側面４１に、４５°で入射しても、内面反
射の後に素子から射出される。これは、内面反射の後
に、ゼロの入射角で側面４２に入射するからである。ま
た、光線４５，４６は、側面に４５°で入射し、図示す
るように、やがて射出される。かくして、三角形の上面
を有する素子は、矩形の上面を有する素子よりも半導体
からの光の取り出しがより効率的である。

【００３６】図５に示す構造において、素子ＴＥ１ない
しＴＥ１６は、夫々、個々に選定された調節要素（ａｄ
ｊｕｓｔｅｒ）を有する。これら調節要素のうち２の調
節要素Ａ３，Ａ５のみが示されている。各調節要素は、
その下でｐ導電型の層と接触している。調節要素の面積
は、チップ上のその位置とは無関係に他の要素と同じ輝
度を有するように選定されている。かくして、例えば、
調節要素Ａ５は、調節要素Ａ３よりも大きい。かくし
て、トラック１９とｐ導電型の層との間の直列抵抗は、
素子ＴＥ３に対するよりも素子ＴＥ５に対する方が小さ
い。異なる調節財のサイズを適当に選定することによ
り、全ての素子は、素子に印加される電圧が正確に同じ
でなくても、また、素子の幾つかが３つではなく、２つ
の関連した溝内のトラック１６を有していても、同じよ
うな光を射出することができる。調節要素による調節と
して異なって、トラック１９の幅が、マッチングを達成
するように素子ごとに変えられ得る。要素を異ならせる
ことによる、即ち、トラック１９の幅を変えることによ
るマッチングは、図に示す素子Ｅ１ないしＥ９に対して
もなされ得る。±３％より良いチップの光の均一性は、
各レンズ付きランプから射出される光に均一性を与える
ように、ビデオディスプレイに使用されるレンズ付きラ
ンプにとって望ましい。

【００３７】複数の最終の光源ユニットへの共通の基板
のウェーハから始める、図２ないし図５に示すチップに
基づく光源ユニットの製造は、基礎のウェーハの底面
に、反射体９のための反射層を設ける工程と、ウェーハ
の上面に半導体の層を形成する工程と、化学的エッチン
グもしくは他の方法により半導体に溝１４（図５の場合
には符号１１４で示す）を形成する工程と、これら溝中
に導電性のトラック１６を形成する工程と、トラック１
９が横切るであろう溝の少なくとも部分で溝１４を絶縁
する工程と、図５の場合には、導電性のトラック２０に
絶縁体を設ける工程と、導電性のトラック１９を形成す
る工程と、ウェーハをダイシングして夫々別々のチップ
とする工程と、１．２５以上の屈折率を有する透明な誘
電材料で溝を充填すると共に各チップの上面並びに側面
を覆う工程とを、この順序で有する。

【００３８】前に説明した構成での溝１４は、界面３０
が、溝の底面１５と接触しているトラック１６の部分の
上面の上方に位置するように、ベース５内の延長させ得
る。この場合、トラック１６は、溝により分離されたｎ
導電型の層の２つの領域に夫々接続された側部の両方に
接触タブ１６ｔを有し得る。図７の（ａ）並びに（ｂ）
は、ｎ導電型の層６の狭い台地部６ｐと電気的に接触す
るようにトラック１６から延びた接触タブ１６ｔを示
す。各素子Ｅ１ないし９もしくはＴＥ１ないしＴＥ１６
の各々は、要素に電気的に接続された幾つかの接触タブ
１６ｔを有し得る。

【００３９】ここで説明された種々の構造において、反
射体１６は、これが側面２６の各々の一部もしくは全部
を覆うように幅が延ばされ得る。この場合、溝は、ｐ導
電型の層とｎ導電型の層とのショートサーキット（短
絡）を防ぐように、各側面２６の少なくとも一部を覆い
透明な誘電材料を有するように構成され得る。また、種
々の構成において、溝１４は、１もしくは複数のステッ
プを含むような形状に側面を形成することが可能であ
る。

【００４０】図８は、本発明の他の基本の形態を示す。
図２もしくは図５に示す形態のチップ５１は金属製の反
射カップ５２内に配置され、エポキシ樹脂４に埋設され
ている。このエポキシ樹脂４の上面（図示せず）は、レ
ンズとして形成されている。また、このカップ５２は、
チップの上面に対して角度ｗでチッ５１の上面の中心領
域から射出された光線５３がカップにより反射されるよ
うに、深く成形され得る。前記角度ｗは、３０度よりも
大きく、好ましくは、４０もしくは４５度よりも大き
い。

【００４１】図９は、さらなる基本の形態を概略的に示
す。この光源６０は、前述した図２もしくは図５に示す
ものと同じか類似の構成を好ましくは有するが、基板５
上に反射体９が設けられていないチップ６１を有する。
このチップ６１は、５ｍｍの幅を有し、また、多くの素
子と、２ないし２５の入力ワットとを有し得る。図９の
構造において、トラック１６は、狭い幅（好ましくは
０．５Ｋ以下）か、図９に示すようにＫとほぼ同じ広い
幅を好ましくは有する。透明の絶縁体６５は２つの側面
の各々を覆っている。トラック１６は絶縁体６５の各々
を覆っている。かくして、側面７６の全体は、ｐ導電型
の層７並びに活性領域１０から電気的に絶縁された金属
反射体を有している。２つの側面７６は、上面１３に対
して鈍角で交わっている。高熱導伝性と高光学的反射特
性とを有し、アルミニウムで形成されたヒートシンク６
２が、チップ６１上に装着されている。このヒートシン
ク６２は、チップの上面１３から熱を導く、一体的に形
成されたスペーサ６４を有する。このヒートシンク６２
は５ｍｍもしくはそれ以上の厚さで良く、また、このヒ
ートシンク６２を冷却する、図示しない大型のヒートシ
ンクに熱的に接続されている。チップのｐ導電型の層の
ターミナル１２は、ボンディングワイヤー６５により、
アルミニウムのヒートシンク６２を介して、ランプのｐ
導電型の層用のターミナル６６に接続されている。ま
た、チップのｎ導電型の層のターミナル１１は、ボンデ
ィングワイヤー６７により、ランプのｐ導電型の層用の
ターミナル６８に接続されている。このターミナル６８
は、絶縁体６９により支持されている。ヒートシンク６
２には開口６３ａ，６３ｂが形成されており、これら開
口を介して、前記ワイヤー６５，６７をボンディングす
るようにチップのターミナルにアクセスすることが可能
となっている。これらワイヤー６５，６７のボンディン
グの後に、エポキシ樹脂によりワイヤー６５，６７を保
護すると共に、上面１３を覆うように、エポキシ樹脂が
開口中に注入される。このようなエポキシ樹脂により上
面１３を覆うことにより、案内される光のための完全な
反射が与えられ、チップ６１からのトップ光の射出を高
めることができる。上面から射出されたトップ光は、ヒ
ートシンク６２の下面により反射されて、チップ中に戻
され、基板５の外に出る。前記スペーサ部６４の下面７
７は、上面１３のほとんどの部分がエポキシ樹脂で覆わ
れるように小さくすることができる。かくして、上面１
３と下面７７との間の海面により案内される光の反射の
ほとんどは、１００％の全内面反射となる。下面７７で
生じる内面反射のために、光エネルギーの割合は、各反
射において失う。前記スペーサ部６４は、半導体接合１
０の適当な冷却を果たすように、多いのが良い。また、
これらスペーサ部６４と、チップの上面１３との間のタ
ーミナル接続は、ヒートシンク６２をチップ６１上に圧
接する前に、適当な熱導伝性化合物をスペーサ部６４の
下面にコーティングすることにより、良好となる。エポ
キシ樹脂７０は、開口６３ａ，６３ｂをエポキシ樹脂で
充填する方法とは別に、ヒートシンク６２をチップ上に
圧接する前に、例えば、パッド印刷により、上面１３上
に配置され得る。

【００４２】２５ワットのチップは、２５６個の発光素
子を有し得る。完全な特性の発光素子を得ることは本質
的ではない。製品品質が、このうちの２〜３の素子が発
光しないような場合でも、ランプは、高い強度の光を射
出する機能を有するであろう。

【００４３】図２を参照して、素子Ｅ２，Ｅ４，Ｅ５，
Ｅ６，Ｅ７，Ｅ９の各々は、素子を励起するｐ導電型の
層用の個々の導電性トラック１９を有する。全ての素子
が個々の導電性のトラツクを有する構成のように配線を
変更することが可能である。この場合、各ｐ導電型の層
用の個々の導電性トラックは、素子への電流が所定のフ
ァクター、例えば、２．５だけ素子のための意図した電
流を越えたときに、焼き切れるように配置された、素子
Ｅ６のために示されたヒューズ７１のようなヒューズを
有し得る。このような手段により、電力がチップに与え
られたときに、チップ内の短絡した素子は、自動的に分
離される。また、図５に示す三角形のチップは、素子の
各々の個々のヒューズを与えるように再度配設された配
線を有し得る。

【００４４】２５６個の素子のランプは、夫々のブロッ
クが、夫々ヒューズを備えた互いに並列に接続された１
６個の素子からなる１６個のブロックとして配線され得
る。このような構成においては、製造もしくはサービス
のときの素子の欠陥は、動作の外に他の素子をもたらさ
ない。例えば、各ブロックにおいて、４個の任意の素子
がオープン回路である場合には、ランプはまだ機能する
であろう。７５％のみでの良い素子の歩留で、ランプ
は、欠陥素子を有さないランプの光の約７５％を与え
る。

【００４５】上述した種々の構成において、半導体の層
６，７並びに活性領域１０は、夫々、ガリウム、インジ
ユム、アルミニウムの２もしくはそれ以上の窒化物、も
しくは、これら成分の１つのみの窒化物で形成され得
る。また、基板はサファイアで形成され得る。

【００４６】ここで説明した種々の技術は、互いに積層
もしくは並べられた複数の異なり色用の活性領域を有す
るチップを使用するランプに適用可能である。

【００４７】ここで述べた光源の構造は、チップの対角
線よりも長い直径のしゅうそくレンズを備えたランプに
使用され得る。

【００４８】図１０は、ここで説明された幾つかの前記
チップで使用され得る前記溝１４の他の配置を示してい
る。示されているように、前記溝１４は、前記基板５に
切り込まれており、そして、段状の側壁２６のｐ導電型
の層の上の半透明な誘電体６５を有している。前記トラ
ック１６は、この側壁２６で、ｎ導電型の層６に電気的
接続をしている。

【００４９】ここで説明されている各種の配置におい
て、層６，７及び活性領域は、ガリウム、インジウム及
びアルミニウムの２つ又はそれ以上の窒化物、又はこれ
らの３つの成分のうちのただ１つの窒化物を有し、そし
て、前記基板は、サファイアから成り得る。

【００５０】以下に図１１ないし１８を参照して本発明
の実施の形態を説明する。

【００５１】図１１は、本発明の一実施の形態を概略的
に示している。半導体のコア８が、琥珀色又は赤色の単
一チップの交通燈に必要とされ得るような、琥珀色又は
赤色の光を発生する活性領域１０を備えたＬＥＤ層を具
備している。図１１に示す構成は、図９の構成におい
て、GaAsの基板５に格子状に適合され（lattice matche
d）、そして連結されたAlGaInPのＬＥＤ層を備えた前記
コア８を有するＬＥＤチップ６１を使用している図９の
構成を継続することにより提供されている。前記コア８
は、AlGaInPのＬＥＤ層の上方にｐ導電型のＧａＰの層
を含み得る。説明の単純化のために１つの光取り出しの
溝１４のみが示されているが、実際には、前記コア８の
配置が、図２又は図５に示す配置に好ましくは、同一又
は同様である幾つかの光の取り出し溝がある。ヒートシ
ンク６２が、このコア８と同じ幅、又はより広い幅を有
し得る。このヒートシンク６２の下面は、このヒートシ
ンクとコア８の上面との間に望まれない電気的接触を避
けるために電気的非導電体で形成されている。

【００５２】図９に示されているような前記ヒートシン
ク６２へのAlGaInPのＬＥＤチップ６１の取り付け後、
このチップ６１のGaAsの基板５は、AlGaInPのＬＥＤの
コア８の下面が露出されるように選択的にエッチングさ
れる。GaAsは可視光に対して吸収性がある。このGaAsの
基板５の選択的なエッチングは、例えば過酸化水素とア
ンモニウム水酸化物の混合物を使用することにより達成
され得る。前記コア８は、その最も下層としてエッチン
グ液に対するコア８の抵抗を高める半導体エッチングス
トッパー層（stop-etch layer）を有し得る。このコア
８の望まれない横方向エッチングに対する保護として、
このＬＥＤのコア８の４つの外部側方表面は、エッチン
グ液に対して不溶解性である材料で覆われ得る。また、
同様に前記ヒートシンク６２は、オプション的にエッチ
ング液に対する保護のために覆われ得る。このヒートシ
ンク６２は、GaAsの除去の間及びこの除去後において、
コア８に対する構造的な支持を提供する。前記チップの
基板５が除去された後、ＬＥＤのコア８の下面は、レン
ズとして形成し得るエポキシ樹脂７０で覆われる。ひず
み及び湿気の進入に対して前記コア８の保護を高めるた
めに、１．５ないし１．８の屈折率を有するレンズのシ
ートは、下表面の全てを覆うように、前記コア８のこの
下面３０に接着され得る。

【００５３】本発明のAlGaInPのＬＥＤランプは、図
９，１１に示されている形状の光の取り出しのキャビテ
ィ（溝）１４を有することに制限されない。前記光の取
り出しの溝は、図２，５のチップパターンに関係して前
述された他の形状にもされ得る。なお、後述するスペー
サ６４が示されている。

【００５４】図１２は、図１１に示されている前記キャ
ビティ１４の配置の代わりに使用され得る１つの他のキ
ャビティ１４の配置を示している。図１２に示すキャビ
ティは、図３に示されている溝に類似している。反射体
１６により、前記溝１４中で上方に反射される光が、前
記コア８を通過するように前記ヒートシンク６２の反射
面によって下方へ反射されることは、図１２から分か
る。このように、この反射体１６によって上方に反射さ
れる光は、前記ランプから射出される。前記AlGaInPの
コア８は、屈折率約３．３を有しており、そして、図１
２に示すエポキシ樹脂７０は、約１．５の屈折率を有し
得る。この場合、コア８は、表面１３あるいは表面３０
に対してほぼ sin^-1(1.5/3.3) = 27° を越える入射角を有する、活性領域１０によって発生さ
れたすべての光に対する光ガイドになるであろう。

【００５５】このように、AlGaInPのＬＥＤの活性領域
１０によって発生された光の大部分は、光の取り出しの
キャビティ１４の１つに達するまで、コア８中に閉じこ
められるであろう。これらの光が種々の光の取り出しの
キャビティ１４に到達すると、閉じこめられた光の大部
分は、コア８から射出されるであろう。図１２は、前記
コアの表面３０に対して４５°の最初の入射角を有して
いる、光線２９の閉じこめと射出とを示している。

【００５６】図１３は、本発明の他の実施の形態を概略
的に示している。光源９０が、金属で形成され得るヒー
トシンク８６を有する。このヒートシンク８６の上面
は、反射面である。反射層８７が、このヒートシンク８
６の上方にある。この反射層８７は、エポキシ樹脂のよ
うな半透明の非晶質材料であり、言い換えれば、結晶で
はない。AlGaInPの層を有する半導体の光ガイドのコア
８は、前記反射層８７の上方にある。例えば、図２又は
図５に示されているような平面図で示されているよう
な、光の取り出しのキャビティ１４と導電性のトラック
１６，１９とのセットがコア８の中に形成されている。
チップのターミナル１１，１２の各々と対向した貫通孔
８２を有するガラスシート８１は、前記コア８の上方に
ある。このガラスシート８１は、０．２と１．０ミリメ
ートルとの間の厚さを、そして１．５と１．８との間の
屈折率を有し得る。このガラスシート８１は、各々ボン
ディングワイヤー６５，６７によりチップのターミナル
１１，１２に電気的に接続されている１対の金属接触パ
ッド８３，８４を上に取り付けられている。このガラス
シート８１は、半透明のエポキシ樹脂で形成されたレン
ズ８９で覆われている。エポキシ樹脂の層９７は、コア
８にガラスシート８１を接着している。なお、半透明の
材料８８と材料８５が、示されている。

【００５７】図１４は、図２及び５に示されているよう
な要素ＴあるいはTEと、図１３のコア８の半導体の層の
好ましい配置と、を示している。図１４を参照して、層
７が、活性層１０に隣接したAlGaInPのｐ導電型の層７a
を有している。この活性層（活性領域）１０は、好まし
くはAlGaInPでできている。前記層７aより高い導電性の
ＧａＰの層７bは、前記層７a上に配置されている。金属
のｎ導電型の前記トラック１６は、このトラックの長手
方向の抵抗を減らす凸条１１６を有している。層６が、
前記活性層１０に隣接したAlGaInPの層６aと、この層６
ａの下のAlGaInPの層６bとから構成されている。前記層
６bは、前記層６aより高い導電性であり、そして、層６
aを活性化させるための半透明な接続層として機能す
る。金属のｎ導電型の前記トラック１６は、このトラッ
クの長手方向の抵抗を減らす凸条１１６を有している。
前記キャビティ１４は、エポキシ樹脂のような２．５未
満の屈折率を有する半透明の材料８８で満たされてい
る。前記孔８２は、湿気を通さない材料８５で満たされ
ている。

【００５８】前記ヒートシンク８６は、その上面におい
てオプション的なスペーサ６４が提供され得る。このヒ
ートシンク８６は、下面で、図示しないもう１つの大き
いヒートシンクに連結され得る。前記半導体のコア８の
最小のひずみのために、前記ガラスシート８１は、前記
半導体のコア８とほぼ同じ熱膨張係数を各々有すべきで
ある。

【００５９】層８７、９７の両方が、各層８７，９７
が、約sin^-1１.５/３.３＝２７°である入射角φを有
する全ての光が反射されるであろう場合、エポキシ樹脂
であり得る。（この値３．３は、AlGaInPだけでなくＧ
ａＰの屈折率のおおよその値である）。従って、前記各
層８７，９７は、前記コア８から４５°のこれへの光線
の入射に対して反射するであろう。

【００６０】図１５の（a），（b）及び（c）は、前記
コア８で案内された光の射出を示している。各光線１０
１，１０２，１０３が、コア８から射出される前に、下
面の反射体８７と上面の反射体９７両方によって反射さ
れることは、分かる。この光線１０２，１０３は、４５
°で反射体８７、９７に入射している。光線１０１は、
約５５°で反射体８７、９７に入射している。

【００６１】前記溝１４の幅は、この溝からの容易な射
出のため、側壁２６ａ，２６ｂを通過することを光に認
めるようにこの溝の開口の上面において、この溝の底で
の幅よりも大きい。前記層８７のために半透明の媒体を
使うための選択肢として、この層８７は、前記スペーサ
で６４は、使用しない場合、金属の反射体であり得る。
もう１つの選択肢として、この層８７が除去され得、そ
してヒートシンク８６の反射上面は、反射体として機能
される。レンズがエポキシ樹脂とほぼ同じ屈折率を有し
ているので、前記層９７は、除去し得る。

【００６２】図１３及び１４に示すAlGaInPのランプの
製造は、例えば、次の工程を使うことにより達成され
る。GaAsのウェーハから継続して、前記AlGaInPの層６
b，６a，１０，７a及びＧａＰの層７bは、図１６の
（a）よって示されるように、コアに８を提供しているG
aAsの基板を覆っている。前記AlGaInPの層が、このGaAs
の基板上を覆っているため、これらは、GaAsと同じ格子
定数を有している。図１６の（a）のウェーハから、例
えば、図２に示されている全ての特徴あるいは図５に示
されている全ての特徴を有している各装置、言い換えれ
ば、溝１４及び導体１６，１９，１１，１２及びオプシ
ョン的なヒューズ７１を有している各装置のような、複
数の装置が、形成される。

【００６３】前記溝１４は、好ましくは図１６の（ｂ）
及び図１６の（ｃ）により示される２つ段階で、エッチ
ングにより図１６の（ａ）に示されるウェーハ中に形成
される。最初のエッチング段階は、手段、即ちＧａＰの
層を取り去るよう選択されるエッチング液、を使って遂
行される。このようなエッチング液は、前記層７aの上
面を露出するであろう。次のエッチング段階は、手段、
即ち層６bで底部１５につくAlGaInPの層を取り除くエッ
チング液、を使って遂行される。２つの段階でのエッチ
ングの効果は、前記AlGaInPの層のエッチングが、層７
ｂの上面より溝の底部１５に近い層７ａの上面で正確に
開始するため、AlGaInPの層の中にエッチングのいっそ
う正確な深さを与え得ることである。前記層６b，６a，
１０及び７aの結合された厚さは、３マイクロメートル
以下であり得、また、前記層７bの厚さは、１５マイク
ロメートルを超えることができる。

【００６４】次に、ｎ導電型のトラック１６は、図１６
の（ｄ）によって示されるように形成される。トラック
１６が形成されると同時に、ボンデングパッド１１及び
１２は、形成される（図１６に図示せず）。次に、ｐ導
電型のトラック１９は、形成される（図１６に図示せ
ず）。次に、キャビティ１４は、屈折率２.５未満のエ
ポキシ樹脂又は他の半透明の材料（参照符号８８）で満
たされる。次に、ウェーハの上にすべての装置をカバー
するのに十分な大きさで、孔８２のあけられたガラスシ
ート８１は、図１３に示されているボンデングパッド１
１，１２のセットと対応して位置されている複数の孔８
２のセットを有して、ウェーハの層７の上面に接着され
る。このウェーハの上面へのガラスシートの接着は、エ
ポキシ樹脂又は他の手段を使うことによってなされ得
る。図１３に示されている前記ターミナルパッド８３，
８４のセットは、例えばウェーハに前記ガラスシートを
接着するより前に、ガラスシートに提供される。図１６
の（e）は、ウェーハに取り付けられたガラスの層（ガ
ラスシート）８１を示している。

【００６５】次に、ウェーハの上に形成された各々の装
置のために、図１３に示されている熱圧着ボンディング
を使用、又は他の手段によって、ターミナル（ボンディ
ングパッド）１２は、ターミナルパッド８３に連結さ
れ、ターミナル１１は、ターミナルパッド８４に連結さ
れる。次に、孔８２は湿気止充填の材料８５で満たされ
る（図１６に図示せず）。次に、図１６の（f）によっ
て示されるように、前記GaAsの層は取り去られる。

【００６６】次に、反射する上面を有するヒートシンク
８６は、図１６の（g）で層８７によって示されるよう
に、例えばエポキシ樹脂を使って、ウェーハに接着され
る。ウェーハ処理の最終工程として、前記ウェーハは、
分離した装置にエネルギーを与えられ得る１対のターミ
ナル８３，８４を各々有する前記分離した装置に分けら
れる。

【００６７】ガラスシート８１は、GaAsの除去の間にコ
ア８を支持する基板を提供する。もし望むなら、このウ
ェーハへのヒートシンク８６の層を連結する工程は、こ
のウェーハが、分離した装置に分けられる、そして各装
置は、個々にヒートシンクに連結される場合、除去され
得る。

【００６８】半導体の前記層６bは、AlGaInPの代わりに
ＧａＰででき得る、又は、これは、ＧａＰの層の上にAl
GaInPの層を有し得る。さらに、層６bの下面でオーム接
点にある導電性のトラックは、このトラック１６の電気
的機能を補うか、あるいは取って代わるために提供され
得る。前記ＧａＰの層は、図１６の（ｆ）において、透
明体（ガラスシート）８１を提供するために層６ｂの下
面を覆い得て、そして充填材（材料）８８は、ＧａＰの
層を覆うために必要とされる温度に耐えるように選ばれ
る。

【００６９】高い光出力を達成するための製造工程が、
図１７で示される。図１７の（a）に示されているよう
に、ｎ導電型のAlGaInPの層１０７a，AlGaInPの活性層
１１０，ｐ導電型のAlGaInPの層１０６a及びｐ導電型の
ＧａＰの層１０６bが、GaAsの基板１０５を覆ってい
る。次に、図１７の（b）に示されているように、反射
する上面を有している金属のヒートシンク１１１の層
は、次のウェーハ処理で高い温度に耐えることができる
材料の半透明の接着層１１２を使うことにより層１０６
bに接着される。この接着層１１２は、接着を達成する
ために融かされる、ガラス粉、あるいは高い溶融温度の
他の材料、のプリントされた層であり得る。次に、前記
GaAsの層は、図１７の（c）によって示されているよう
に、取り去られる。次に、図１７の（d）によって示さ
れているように、ｎ導電型のＧａＰの層１０７bは、層
１０７aを覆う。

【００７０】次に、溝１１４が、形成される。次に、ｐ
導電型の層１０６bに接触している溝のトラック１１６
が、形成される。図示しないｐ導電型のターミナルは、
また、ｐ導電型の層１０６bに接触して形成される。次
に、上面のトラック１１９は、ｎ導電型の層１０７bに
接触して形成され、そして図示しないｎ導電型のターミ
ナルは、また、ｎ導電型の層１０７bに接触して形成さ
れる。前記ウェーハは、幅５ミリメートルであり得る各
々別々のランプのチップに分けられる。各々のランプの
チップのために、前記ヒートシンク１１１は、より大き
いヒートシンクに接合される。

【００７１】図１８は、AlGaInPのランプのコア８の下
面にされる電気的接続を用いた、本発明のさらなる実施
の形態を示す。オーム層１０６bに接続したオプション
的なトラック１１５が、図示しない溝のトラック１６の
電気的機能を補うか、あるいは取って代わり得る。オー
ム層１０６bに接続したトラックパッド１１７が、チッ
プのターミナルの１つの役目になり得、そしてこれは電
気的に示されているように、はんだ１１８によって、あ
るいは他の手段によって前記ヒートシンク１１１に接続
され得る。前記層１０６bへのオーム接点１１５，１１
７は、例えば、図１７の（b）に示される構造の形成の
すぐ後に、提供され得る。

【００７２】例えば供給要素Ｅ又はヒューズ有している
TEのような、図２，５に示される前記チップに関してす
でに説明されている種々の特徴は、図１１，１２又は１
３のAlGaInPのランプにおいて取り入れられ得る。

【００７３】図９，１１又は１３の各々の配置は、AlGa
InPの層とヒートシンクとの間にチップ基板がないの
で、コア８の光発生の領域（活性領域）１０で高いパワ
ー損失（high power dissipation)の能力がある。チッ
プの基板の典型的な厚さは、１００ないし３００マイク
ロメートルである。比較して、コア８からヒートシンク
（参照符号６２，８６，１１１）への距離は、１マイク
ロメートルと同程度に小さくされ得る。AlGaInPの層か
ら良い熱吸収を保証するために、前記コアとヒートシン
ク６２との間の距離が５０マイクロメートル未満、好ま
しくは２５マイクロメートル未満、より好ましくは５マ
イクロメートル未満であることが望ましい。図９，１３
の配置によって提供されている改良された熱吸収を有し
た状態で、作動中のコア温度は、減少されるであろう、
従って、前記ランプはより長持ちするであろう。

【００７４】図９，１１又は１３の各々の配置のために
半導体のコア８の全体の厚さは、５０マイクロメートル
未満又は１０マイクロメートル未満であり得る。半導体
のコア８の最上面１３から溝の底部１５まで測定された
溝１４の深さは、好ましくはコア８の厚さの５０％より
大きくて、そしてより好ましくはコア８の厚さの７０％
より大きい。さらに、コア８のすぐ上及びすぐ下の反射
層（例えば参照符号８７、９７）は、６０°より大きい
全ての入射角、好ましくは５５°より大きい全ての入射
角、より好ましくは４５°より大きい全ての入射角のた
めの層に入射光を反射するべきであり、コア８中で、半
透明の部材７０，８７，９７又は８１に、前記部材に対
して５５°の入射光の反射を達成するために、前記部材
は、コア８の屈折率より少なくとも１８％より低い屈折
率を有していなくてはならない。コア８中で、前記半透
明の部材に、前記部材に対して４５°の入射光の反射を
達成するために、前記部材は、コア８の屈折率より少な
くとも２９％より低い屈折率を有していなくてはならな
い。

【００７５】ヒートシンク６２，８６又は１１１は、例
えばスチール又は他の合金のような、半導体のコア８と
ほぼ同じである熱膨張率を有している材料ででき得る。
コア８に隣接しているヒートシンク６２の表面は、アル
ミニウム，銀，又は他の反射を改善するための高反射率
の材料で覆われ得る高反射率のコーティングは、ヒート
シンク６２の場合において、電気的絶縁コーティングで
覆われ得る。

【００７６】図１１，１２又は１３に示すAlGaInPの実
施の形態での素子Ｅ，TEは、各素子がとても小さい電流
であるため、例えば５０マイクロメートルの幅又はそれ
以下のように、小さく作られ得る。素子Ｅ又はTEの電流
の減少は、素子のｐ導電型及びｎ導電型のAlGaInPの層
で、電圧降下を減少させ、そして素子の光の均一性を高
める。

【００７７】図１１，１２又は１３に示す各々の配置た
めに、LED ｐｎ接合（活性領域１０）は、前記ヒートシ
ンクから、好ましくは５０マイクロメートル未満離れて
おり、より好ましくは２５マイクロメートル未満離れて
いる。

【００７８】図１３に示されるチップ構成を参照して、
層（ガラスシート）８１は、層（ヒートシンク）８６が
下方への光出力のために透明な材料で作られる場合、ガ
ラスの代わりに金属にし得る。ターミナル８３，８４
は、ガラスシート８１から絶縁されるか、あるいは除去
される。

【００７９】図１１，１２又は１３の各々の配置のため
に、半導体のコア８は、GaAsの層の上を覆っているAlGa
InPの層の代わりに、GaAsの層の上を覆っているAlGaAs
の層であり得る。このAlGaAsの層は、GaAsの層とほとん
ど同じ格子定数と、AlGaInPの層とほぼ同じ屈折率と、
を有している。もう１つの選択肢としてコア８は、GaAs
の層の上を覆っている層である、１つ又はそれ以上のAl
GaInPの層と、１つ又はそれ以上のAlGaAsの層、を有し
得る。AlGaAsの層の使用は、AlGaInPの層の使用ほど望
ましくない、なぜならば、AlGaAsの層は、少ない光出力
であるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係わるＬＥＤ
光源を示す側面図である。

【図２】図２は、図１に示すＬＥＤチップの上面図であ
る。

【図３】図３は、チップの一部の断面図である。

【図４】図４は、中央凸条を有する溝の断面図である。

【図５】図５は、本発明の異なる基本の形態の光源を示
す図である。

【図６】図６の（ａ）は、矩形の発光上面を備えたＬＥ
Ｄ素子の光路を説明するための図であり、図６の（ｂ）
は、三角形の発光上面を備えたＬＥＤ素子の光路を説明
するための図である。

【図７】図７の（ａ）は、下方の半導体の層と反射トラ
ックとの接続部を示す図であり、図７の（ｂ）は（ａ）
のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。

【図８】図８は、図２並びに５に示すチップのための反
射カップを示す図である。

【図９】図９は、チップの上面にヒートシンクを備えた
本発明の基本の形態のランプを説明するための図であ
る。

【図１０】図１０は、幾つかのチップで使用され得る溝
の他の配置を示している。

【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態を概略的な
断面図である。

【図１２】図１２は、図１１に示されている他のキャビ
ティの配置を示す概略的な断面図である。

【図１３】図１３は、本発明の他の実施の形態を概略的
な断面図である。

【図１４】図１４は、要素ＴあるいはTEと、図１３のコ
アの半導体の層の好ましい配置とを示すを概略的な断面
図である。

【図１５】図１５の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、コア
で案内される光の射出を示す概略的な断面図である。

【図１６】図１６の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）及び（ｇ）は、図１３に示すAlGaInPの
ランプの製造工程を示す概略的な断面図である。

【図１７】図１７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及
び（ｅ）は、高い光出力を達成するための製造工程を示
す概略的断面図である。

【図１８】図１８は、AlGaInPのランプのコアの下面に
される電気的接続を用いた、本発明のさらなる実施の形
態の概略的断面図である。

【符号の説明】

１ＬＥＤ光源２，６１ＬＥＤチップ５透明ベース（基板）６ｎ導電型の半導体の層７ｐ導電型の半導体の層８半導体のコア９反射体１０活性領域（活性層）１１，１２ターミナル（ボンディングパッド）１３発光上面１４溝（トレンチ，キャビティ）１６，１９導電性のトラック１７誘電材料２６補助側面６２ヒートシンク６５，６７ボンディングワイヤー６４スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の厚さを有し、また垂直に積み重ね
られた複数の半導体の層を有しているＬＥＤ半導体のコ
アと、このコアから光を射出させる側壁を有し、このコ
アに形成された溝と、前記コアの上方及び下方に夫々あ
る第１及び第２の反射体とを具備しており、各反射体
は、反射体に対して６０度の入射角で、前記コアからの
光を反射し、またこれら反射体は、前記コア中で発生し
た前記光を、前記キャビティ方向に案内し、そして前記
コアは、GaAsに格子状に適合され、そして可視光線を発
生するＬＥＤランプ。
【請求項２】ヒートシンクを有し、前記コアは、この
ヒートシンクから５０マイクロメートル未満で離れてい
る活性領域（１０）を有する請求項１に記載のＬＥＤラ
ンプ。
【請求項３】前記第１の反射体の下方にヒートシンク
を有し、前記コアの活性領域（１０）とこのヒートシン
クとの間の領域が、チップ基板の欠けている請求項１に
記載のＬＥＤランプ。