JP2001094152A - 直立式ｌｅｄとその電流流動回路の構造 - Google Patents
直立式ｌｅｄとその電流流動回路の構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 有効に電流流動の電流流動回路を画定し、そ
の有効領域の電流密度と発光効率を増加できる直立式Ｌ
ＥＤとその電流流動回路の構造の提供。シング工程を簡
易化でき、製品の歩留りを向上できる、ＬＥＤの基板構
造。 【解決手段】 サファイアを基板とする青色光ＬＥＤの
サファイア基板中にあって、第１電極を中心として対称
方式のエッチングで少なくとも一つのチャネルを設け、
並びに基板の上下にそれぞれ厚さが近似の一つのＧａＮ
薄膜層を形成し、且つ上下のＧａＮを中空の上記チャネ
ル内に接触させて該ＬＥＤの電流流動回路を自然に形成
させ、該電流流動回路を、第１電極よりバッファ薄膜
層、エピタキシャル層、基板内の各一つのチャネルを通
して導電層に至るものとし、こうしてサファイアを基板
とする直立式ＬＥＤを形成した。
の有効領域の電流密度と発光効率を増加できる直立式Ｌ
ＥＤとその電流流動回路の構造の提供。シング工程を簡
易化でき、製品の歩留りを向上できる、ＬＥＤの基板構
造。 【解決手段】 サファイアを基板とする青色光ＬＥＤの
サファイア基板中にあって、第１電極を中心として対称
方式のエッチングで少なくとも一つのチャネルを設け、
並びに基板の上下にそれぞれ厚さが近似の一つのＧａＮ
薄膜層を形成し、且つ上下のＧａＮを中空の上記チャネ
ル内に接触させて該ＬＥＤの電流流動回路を自然に形成
させ、該電流流動回路を、第１電極よりバッファ薄膜
層、エピタキシャル層、基板内の各一つのチャネルを通
して導電層に至るものとし、こうしてサファイアを基板
とする直立式ＬＥＤを形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一種の直立式ＬＥ
Ｄとその電流流動回路の構造に係り、特に、サファイア
を基板とする青色光ＬＥＤにおいて、サファイア基板中
にあって、第１電極を中心として対称方式のエッチング
により少なくとも一つのチャネルを形成し、並びに中空
のチャネル内に一つの導電材料を存在させて、ＬＥＤの
電流流動回路を自然に形成させて有効に区画及び応用さ
れるようにした、直立式ＬＥＤとその電流流動回路の構
造に関する。
Ｄとその電流流動回路の構造に係り、特に、サファイア
を基板とする青色光ＬＥＤにおいて、サファイア基板中
にあって、第１電極を中心として対称方式のエッチング
により少なくとも一つのチャネルを形成し、並びに中空
のチャネル内に一つの導電材料を存在させて、ＬＥＤの
電流流動回路を自然に形成させて有効に区画及び応用さ
れるようにした、直立式ＬＥＤとその電流流動回路の構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＥＤは５０年代より発展して現在に至
っており、寿命が長く、体積が小さく、発熱量が少な
く、消耗電力が少なく、反応速度が速く、及び単性光発
光の特性とメリットから、わずか数十年間の間に各種の
生活用品及び機器設備、例えばコンピュータ周辺設備、
時計のディスレイ、広告看板、交通標識灯、通信業、或
いは消費型電子製品中に大量に使用されるようになって
おり、この製品の応用範囲の広さには驚かざるをえな
い。特に青色光ＬＥＤが発売された後、赤色光、緑色光
が前後して生産され、ゆえにこれらを組み合わせたフル
カラーの完全基本構造が、色彩上の変化性において利用
されたり、伝統的な白熱照明光源の代わりとして応用さ
れている。
っており、寿命が長く、体積が小さく、発熱量が少な
く、消耗電力が少なく、反応速度が速く、及び単性光発
光の特性とメリットから、わずか数十年間の間に各種の
生活用品及び機器設備、例えばコンピュータ周辺設備、
時計のディスレイ、広告看板、交通標識灯、通信業、或
いは消費型電子製品中に大量に使用されるようになって
おり、この製品の応用範囲の広さには驚かざるをえな
い。特に青色光ＬＥＤが発売された後、赤色光、緑色光
が前後して生産され、ゆえにこれらを組み合わせたフル
カラーの完全基本構造が、色彩上の変化性において利用
されたり、伝統的な白熱照明光源の代わりとして応用さ
れている。
【０００３】現在、青色光ＬＥＤの製造には、サファイ
ア基板を使用するものと炭化シリコン（ＳｉＣ）基板を
使用するものとに大きく分けられる。図１は、周知の炭
化シリコンを基板とする直立式ＬＥＤの構造断面図であ
る。そのうち、炭化シリコン基板１０の上に、アルミニ
ウム、ガリウム、リン、窒素等の三五族をドープしたバ
ッファ薄膜層１２が形成され、さらにこのバッファ薄膜
層の上にスパッタ或いは蒸着によりｐｎ接合を有して青
色光を発射可能なＬＥＤエピタキシャル層１４が形成さ
れている。炭化シリコン基板１０は導電体であるため、
ＬＥＤエピタキシャル層１４と炭化シリコン基板１０の
一部の表面上に個別に第１電極（陽極）１６と第２電極
（陰極）１８がめっき形成され、こうして一つの直立式
ＬＥＤが形成されている。その電流流動回路は点線１０
０で示されている。
ア基板を使用するものと炭化シリコン（ＳｉＣ）基板を
使用するものとに大きく分けられる。図１は、周知の炭
化シリコンを基板とする直立式ＬＥＤの構造断面図であ
る。そのうち、炭化シリコン基板１０の上に、アルミニ
ウム、ガリウム、リン、窒素等の三五族をドープしたバ
ッファ薄膜層１２が形成され、さらにこのバッファ薄膜
層の上にスパッタ或いは蒸着によりｐｎ接合を有して青
色光を発射可能なＬＥＤエピタキシャル層１４が形成さ
れている。炭化シリコン基板１０は導電体であるため、
ＬＥＤエピタキシャル層１４と炭化シリコン基板１０の
一部の表面上に個別に第１電極（陽極）１６と第２電極
（陰極）１８がめっき形成され、こうして一つの直立式
ＬＥＤが形成されている。その電流流動回路は点線１０
０で示されている。
【０００４】上述の実施例中、第１電極１６の多くは不
透明材料で製造され、このため第１電極１６の下に位置
する電流回路の発射する発射光は第１電極１６に吸収さ
れるか阻止され、輝度を高めるのに役立たない。このた
め、ＬＥＤのクラッド層の上にさらに一回以上のＭＯＶ
ＰＥ工程により別に一つの電流阻止層１４５を設けて有
効発光領域の電流密度と発光効率を増加している（図２
参照）。この技術は、例えばアメリカ合衆国パテントＮ
ｏ．５，１５３，８８９或いは台湾パテント公告第２６
４５７３号中に示されている。
透明材料で製造され、このため第１電極１６の下に位置
する電流回路の発射する発射光は第１電極１６に吸収さ
れるか阻止され、輝度を高めるのに役立たない。このた
め、ＬＥＤのクラッド層の上にさらに一回以上のＭＯＶ
ＰＥ工程により別に一つの電流阻止層１４５を設けて有
効発光領域の電流密度と発光効率を増加している（図２
参照）。この技術は、例えばアメリカ合衆国パテントＮ
ｏ．５，１５３，８８９或いは台湾パテント公告第２６
４５７３号中に示されている。
【０００５】炭化シリコンを基板とするＬＥＤは直立式
青色光ＬＥＤに設計して、光電製品の軽薄短小の設計目
標に符合させることができるとはいえ、炭化シリコン基
板のＬＥＤの輝度、コントラスト等の物性、或いは導電
率等の電性はいずれもサファイア基板のＬＥＤにはるか
に劣るため、将来的な発展性及び高輝度のＬＥＤにはサ
ファイア基板を用いるのが主流となっている。
青色光ＬＥＤに設計して、光電製品の軽薄短小の設計目
標に符合させることができるとはいえ、炭化シリコン基
板のＬＥＤの輝度、コントラスト等の物性、或いは導電
率等の電性はいずれもサファイア基板のＬＥＤにはるか
に劣るため、将来的な発展性及び高輝度のＬＥＤにはサ
ファイア基板を用いるのが主流となっている。
【０００６】図３は周知のサファイア基板のＬＥＤの基
板構造の断面構造を示す。サファイア基板２０の上には
ＧａＮ薄膜層２２が形成され、さらにＧａＮ薄膜層２２
の上にスパッタ或いは蒸着によりｐｎ接合を有して青色
光を発射可能なＬＥＤエピタキシャル層２４が形成され
ている。サファイア基板２０は絶縁体であるため、ＬＥ
Ｄエピタキシャル層２４の上には同平面の第１電極２６
（陽極）及び第２電極２８（陰極）のみ選択形成可能
で、平面式ＬＥＤのみが形成可能とされ、その電流流動
回路は点線２００で示されるようである。その後、ダイ
アモンド或いはレーザーを使用してダイシングが進行さ
れて実際に必要な寸法のチップが得られる。
板構造の断面構造を示す。サファイア基板２０の上には
ＧａＮ薄膜層２２が形成され、さらにＧａＮ薄膜層２２
の上にスパッタ或いは蒸着によりｐｎ接合を有して青色
光を発射可能なＬＥＤエピタキシャル層２４が形成され
ている。サファイア基板２０は絶縁体であるため、ＬＥ
Ｄエピタキシャル層２４の上には同平面の第１電極２６
（陽極）及び第２電極２８（陰極）のみ選択形成可能
で、平面式ＬＥＤのみが形成可能とされ、その電流流動
回路は点線２００で示されるようである。その後、ダイ
アモンド或いはレーザーを使用してダイシングが進行さ
れて実際に必要な寸法のチップが得られる。
【０００７】周知のサファイア基板のＬＥＤには以下の
ような欠点があった。 （１）サファイア基板２０自体は絶縁体とされ、導電特
性を有していないため、ＬＥＤの第１、第２電極２６、
２８を同一平面にめっきして形成しなければならず、作
用面積が大きくＬＥＤ体積を縮小できないため、有効に
製品の軽薄短小の設計目標を達成できなかった。 （２）サファイア基板２０自体が絶縁体とされるため、
製造時に静電作用を引起しやすく、相対的に製品生産時
の不良率が高まった。 （３）サファイア基板の上のＧａＮ薄膜層１２（厚さＨ
11）がアニーリング降温時にその基板に作用する応力の
不均一を引起しやすく、このためサファイア基板に亀裂
を生じさせ、工程上の面倒が増し、ゆえにその基板の厚
さＨ１を２８０ｕｍより小さくすることができなかっ
た。
ような欠点があった。 （１）サファイア基板２０自体は絶縁体とされ、導電特
性を有していないため、ＬＥＤの第１、第２電極２６、
２８を同一平面にめっきして形成しなければならず、作
用面積が大きくＬＥＤ体積を縮小できないため、有効に
製品の軽薄短小の設計目標を達成できなかった。 （２）サファイア基板２０自体が絶縁体とされるため、
製造時に静電作用を引起しやすく、相対的に製品生産時
の不良率が高まった。 （３）サファイア基板の上のＧａＮ薄膜層１２（厚さＨ
11）がアニーリング降温時にその基板に作用する応力の
不均一を引起しやすく、このためサファイア基板に亀裂
を生じさせ、工程上の面倒が増し、ゆえにその基板の厚
さＨ１を２８０ｕｍより小さくすることができなかっ
た。
【０００８】一般に量産する時、基板厚さＨ１はいずれ
も３００ｕｍより大きいものとされ、Ｈ１１は即ち３〜
４ｕｍとされ、ゆえにそのＨ１とＨ１１の厚さ比が約１
００：１とされる。このような厚さのサファイア基板
は、後続のダイヤモンドカッタ或いはレーザーによるダ
イシングの過程で非常に大きな困難につきあたる。即
ち、後続のレーザー或いはダイヤモンドを利用したダイ
シングを行いやすいように、ＬＥＤ製造完成後に、さら
にダイヤモンド等の高硬質材料でサファイア基板を約２
００ｕｍ以上研磨する必要があり、このため工程上の手
間が増え、また、その電流流動回路を有効に区画できな
いため、その発射光の輝度が第１電極の影響を非常に大
きく受け、輝度領域を有効に配置することができなかっ
た。
も３００ｕｍより大きいものとされ、Ｈ１１は即ち３〜
４ｕｍとされ、ゆえにそのＨ１とＨ１１の厚さ比が約１
００：１とされる。このような厚さのサファイア基板
は、後続のダイヤモンドカッタ或いはレーザーによるダ
イシングの過程で非常に大きな困難につきあたる。即
ち、後続のレーザー或いはダイヤモンドを利用したダイ
シングを行いやすいように、ＬＥＤ製造完成後に、さら
にダイヤモンド等の高硬質材料でサファイア基板を約２
００ｕｍ以上研磨する必要があり、このため工程上の手
間が増え、また、その電流流動回路を有効に区画できな
いため、その発射光の輝度が第１電極の影響を非常に大
きく受け、輝度領域を有効に配置することができなかっ
た。
【０００９】このため、サファイア基板ＬＥＤを直立式
の態様とし、その平面作用面積と製品体積を縮小した構
造であって、適度にその電流流動回路を画定して有効発
光領域の電流密度と発光効率を増し、且つダイシングが
正確に容易に行えるようにする新たな構造が求められて
いた。
の態様とし、その平面作用面積と製品体積を縮小した構
造であって、適度にその電流流動回路を画定して有効発
光領域の電流密度と発光効率を増し、且つダイシングが
正確に容易に行えるようにする新たな構造が求められて
いた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、一種の直立式ＬＥＤとその電流流動回路の構造を提
供することにあり、それは、その硬度が非常に高いサフ
ァイア基板を貫通するチャネルを具え、電流がこのチャ
ネルを通過可能で、ゆえに適宜に電流流動回路が画定さ
れ、発光有効領域の電流密度と発光効率が増加されうる
ことを特徴とするものとする。
は、一種の直立式ＬＥＤとその電流流動回路の構造を提
供することにあり、それは、その硬度が非常に高いサフ
ァイア基板を貫通するチャネルを具え、電流がこのチャ
ネルを通過可能で、ゆえに適宜に電流流動回路が画定さ
れ、発光有効領域の電流密度と発光効率が増加されうる
ことを特徴とするものとする。
【００１１】本発明の別の目的は、一種の直立式ＬＥＤ
とその電流流動回路の構造を提供することにあり、それ
は煩雑なＭＯＶＰＥ工程により電流阻止層を形成しなく
とも有効にその電流流動を有効発光領域において画定で
きる特徴とするものとする。
とその電流流動回路の構造を提供することにあり、それ
は煩雑なＭＯＶＰＥ工程により電流阻止層を形成しなく
とも有効にその電流流動を有効発光領域において画定で
きる特徴とするものとする。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、一種の直立式
ＬＥＤとその電流流動回路の構造を提供することにあ
り、それはサファイア基板に少なくとも一つのチャネル
が開設され、上下２層のプラスとマイナスの電極間の電
流通過の通路を提供し、ゆえに直立式光電ダイオードチ
ップを形成可能で、これによりその作用面積を縮小しそ
の構造の基板研磨の工程を簡素化できるものとする。
ＬＥＤとその電流流動回路の構造を提供することにあ
り、それはサファイア基板に少なくとも一つのチャネル
が開設され、上下２層のプラスとマイナスの電極間の電
流通過の通路を提供し、ゆえに直立式光電ダイオードチ
ップを形成可能で、これによりその作用面積を縮小しそ
の構造の基板研磨の工程を簡素化できるものとする。
【００１３】本発明のさらにまた別の目的は、一種の直
立式ＬＥＤとその電流流動回路の構造を提供することに
あり、それは、サファイアの上下層それぞれに厚さが同
じＧａＮ薄膜層が形成され、そのアニーリング冷却時に
形成される応力が相殺されて、これにより必要な基板厚
さが大幅に減少可能とされて１５０ｕｍ以下とされ、サ
ファイヤ基板の亀裂を防止できると共に基板材料の資源
使用を節約でき、また後続の基板研磨の工程ステップを
簡易化できるものとする。
立式ＬＥＤとその電流流動回路の構造を提供することに
あり、それは、サファイアの上下層それぞれに厚さが同
じＧａＮ薄膜層が形成され、そのアニーリング冷却時に
形成される応力が相殺されて、これにより必要な基板厚
さが大幅に減少可能とされて１５０ｕｍ以下とされ、サ
ファイヤ基板の亀裂を防止できると共に基板材料の資源
使用を節約でき、また後続の基板研磨の工程ステップを
簡易化できるものとする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
とされ、該基板の適宜位置にエッチングにより該基板を
貫通する少なくとも一つのチャネルが形成され、この中
空のチャネル内に少なくとも一種類の導電材料が存在す
る、上記基板、該基板の上に形成されたバッファ薄膜
層、ｐｎ接合を有するＬＥＤエピタキシャル層とされ、
該バッファ薄膜層の上に成長させられ、且つ該ＬＥＤエ
ピタキシャル層の一部の表面上に第１電極が形成され
た、上記ＬＥＤエピタキシャル層、該基板の下に形成さ
れた導電層とされ、上記第１電極から上記バッファ薄膜
層、ＬＥＤエピタキシャル層、基板内の各一つのチャネ
ルを通り、該導電層に至るＬＥＤの電流流動回路を自然
に形成させる、上記導電層、以上を具備したことを特徴
とする、直立式ＬＥＤとしている。請求項２の発明は、
前記第１電極を中心としてその周囲に対称方式を以て少
なくとも一つのチャネルが形成されたことを特徴とす
る、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項
３の発明は、前記基板のチャネル内の導電材料が、前記
バッファ薄膜層及び前記導電層と同じ材料とされて該チ
ャネル内で接触するように設けられていることを特徴と
する、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求
項４の発明は、前記基板がサファイア基板とされたこと
を特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしてい
る。請求項５の発明は、前記バッファ薄膜層がＧａＮで
組成されたＧａＮ薄膜層とされたことを特徴とする、請
求項４に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項６の発
明は、前記導電層が非金属導電材料で組成されたことを
特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしてい
る。請求項７の発明は、前記導電層がＧａＮで組成され
たＧａＮ薄膜層とされたことを特徴とする、請求項５に
記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項８の発明は、前
記直立式ＬＥＤにおいて、上下のＧａＮ薄膜層が同じ厚
さとされたことを特徴とする、請求項７に記載の直立式
ＬＥＤとしている。請求項９の発明は、前記バッファ薄
膜層と導電層の厚さが近似とされたことを特徴とする、
請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項１０
の発明は、前記第１電極が透明材料で形成されたことを
特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしてい
る。請求項１１の発明は、前記導電層の基板と連接しな
い部分の表面に第２電極が設けられ、その電流流通回路
が第１電極からバッファ薄膜層、ＬＥＤエピタキシャル
層、基板の各一つのチャネル、導電層を通り該第２電極
に至ることを特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥ
Ｄとしている。
とされ、該基板の適宜位置にエッチングにより該基板を
貫通する少なくとも一つのチャネルが形成され、この中
空のチャネル内に少なくとも一種類の導電材料が存在す
る、上記基板、該基板の上に形成されたバッファ薄膜
層、ｐｎ接合を有するＬＥＤエピタキシャル層とされ、
該バッファ薄膜層の上に成長させられ、且つ該ＬＥＤエ
ピタキシャル層の一部の表面上に第１電極が形成され
た、上記ＬＥＤエピタキシャル層、該基板の下に形成さ
れた導電層とされ、上記第１電極から上記バッファ薄膜
層、ＬＥＤエピタキシャル層、基板内の各一つのチャネ
ルを通り、該導電層に至るＬＥＤの電流流動回路を自然
に形成させる、上記導電層、以上を具備したことを特徴
とする、直立式ＬＥＤとしている。請求項２の発明は、
前記第１電極を中心としてその周囲に対称方式を以て少
なくとも一つのチャネルが形成されたことを特徴とす
る、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項
３の発明は、前記基板のチャネル内の導電材料が、前記
バッファ薄膜層及び前記導電層と同じ材料とされて該チ
ャネル内で接触するように設けられていることを特徴と
する、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求
項４の発明は、前記基板がサファイア基板とされたこと
を特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしてい
る。請求項５の発明は、前記バッファ薄膜層がＧａＮで
組成されたＧａＮ薄膜層とされたことを特徴とする、請
求項４に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項６の発
明は、前記導電層が非金属導電材料で組成されたことを
特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしてい
る。請求項７の発明は、前記導電層がＧａＮで組成され
たＧａＮ薄膜層とされたことを特徴とする、請求項５に
記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項８の発明は、前
記直立式ＬＥＤにおいて、上下のＧａＮ薄膜層が同じ厚
さとされたことを特徴とする、請求項７に記載の直立式
ＬＥＤとしている。請求項９の発明は、前記バッファ薄
膜層と導電層の厚さが近似とされたことを特徴とする、
請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしている。請求項１０
の発明は、前記第１電極が透明材料で形成されたことを
特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤとしてい
る。請求項１１の発明は、前記導電層の基板と連接しな
い部分の表面に第２電極が設けられ、その電流流通回路
が第１電極からバッファ薄膜層、ＬＥＤエピタキシャル
層、基板の各一つのチャネル、導電層を通り該第２電極
に至ることを特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥ
Ｄとしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は一種の直立式ＬＥＤとそ
の電流流動回路の構造を提供しており、それは、サファ
イアを基板とする青色光ＬＥＤのサファイア基板中にあ
って、第１電極を中心として対称方式のエッチングで少
なくとも一つのチャネルを設け、並びに基板の上下にそ
れぞれ厚さが近似の一つのＧａＮ薄膜層を形成し、且つ
上下のＧａＮを中空の上記チャネル内に接触させて該Ｌ
ＥＤの電流流動回路を自然に形成させ、第１電極よりバ
ッファ薄膜層、エピタキシャル層、基板内の各一つのチ
ャネルを透過せしめて導電層に至らせ、こうしてサファ
イアを基板とする直立式ＬＥＤを形成し、且つその電流
流動回路のチャネルの有効な案内により発射光の第１電
極による吸収或いは阻止を減少し、相対的に有効発光領
域の電流密度と発光効率を増加可能としたことを特徴と
している。
の電流流動回路の構造を提供しており、それは、サファ
イアを基板とする青色光ＬＥＤのサファイア基板中にあ
って、第１電極を中心として対称方式のエッチングで少
なくとも一つのチャネルを設け、並びに基板の上下にそ
れぞれ厚さが近似の一つのＧａＮ薄膜層を形成し、且つ
上下のＧａＮを中空の上記チャネル内に接触させて該Ｌ
ＥＤの電流流動回路を自然に形成させ、第１電極よりバ
ッファ薄膜層、エピタキシャル層、基板内の各一つのチ
ャネルを透過せしめて導電層に至らせ、こうしてサファ
イアを基板とする直立式ＬＥＤを形成し、且つその電流
流動回路のチャネルの有効な案内により発射光の第１電
極による吸収或いは阻止を減少し、相対的に有効発光領
域の電流密度と発光効率を増加可能としたことを特徴と
している。
【００１６】
【実施例】図４から図８、図９から図１１は、それぞれ
本発明の青色光ＬＥＤの望ましい実施例の各製造ステッ
プにおける断面構造及び平面構造を示している。本発明
は以下のステップを包括する： ステップ１： 厚さが１００ｕｍ以下のサファイア基板
３０を選択し、並びにケミカルエッチング或いはマスク
エッチングにより少なくとも一つの、サファイア基板３
０を貫通し且つ傾斜或いは直線態様のチャネル３１を形
成する（図４参照）。サファイア基板３０を貫通するチ
ャネル３１の配列方式は、第１電極（後述する）を中心
としてその周囲に対称方式で対応するチャネル３１を形
成するものとする（図９参照）。 ステップ２： サファイア基板３０の上にＭＯＶＰＥ法
等のエピタキシャル方式を以て一層のバッファ薄膜層３
２２、例えばＧａＮ薄膜層を形成し、該ＧａＮ薄膜層の
一部材料をチャネル３１の空間中に存在させる（図５、
図１０参照）。 ステップ３： サファイア基板の下にエピタキシャル法
或いはスパッタ法により一層の導電層３２６を形成す
る、それは非金属導電材料で製造される。且つ導電層３
２６の材料もまたチャネル３１の一部空間に存在させ
る。これは図６及び図１１に示されるとおりである。 ステップ４： ＧａＮ薄膜層３２２の上層にスパッタ或
いは蒸着によりｐｎ接合を有して青色光を発射可能なＬ
ＥＤエピタキシャル層３４を形成し、これは当然、括弧
内に示されるようにｎｐ接合とすることが可能である。
これは図７に示されるとおりである。 ステップ５： ＬＥＤエピタキシャル層３４の上及び導
電層３２６の下に、相互に対応する第１電極３６と第２
電極３８を形成する。こうして直立式のＬＥＤチップが
形成される。その電流流動回路３００は第１電極３６よ
りＧａＮ薄膜層３２２、ＬＥＤエピタキシャル層３４、
基板内の各一つのチャネル３１、導電層３２６を通り、
第２電極３８に至り、こうして完全な電流流動回路が形
成される。これは図８に示されるとおりである。
本発明の青色光ＬＥＤの望ましい実施例の各製造ステッ
プにおける断面構造及び平面構造を示している。本発明
は以下のステップを包括する： ステップ１： 厚さが１００ｕｍ以下のサファイア基板
３０を選択し、並びにケミカルエッチング或いはマスク
エッチングにより少なくとも一つの、サファイア基板３
０を貫通し且つ傾斜或いは直線態様のチャネル３１を形
成する（図４参照）。サファイア基板３０を貫通するチ
ャネル３１の配列方式は、第１電極（後述する）を中心
としてその周囲に対称方式で対応するチャネル３１を形
成するものとする（図９参照）。 ステップ２： サファイア基板３０の上にＭＯＶＰＥ法
等のエピタキシャル方式を以て一層のバッファ薄膜層３
２２、例えばＧａＮ薄膜層を形成し、該ＧａＮ薄膜層の
一部材料をチャネル３１の空間中に存在させる（図５、
図１０参照）。 ステップ３： サファイア基板の下にエピタキシャル法
或いはスパッタ法により一層の導電層３２６を形成す
る、それは非金属導電材料で製造される。且つ導電層３
２６の材料もまたチャネル３１の一部空間に存在させ
る。これは図６及び図１１に示されるとおりである。 ステップ４： ＧａＮ薄膜層３２２の上層にスパッタ或
いは蒸着によりｐｎ接合を有して青色光を発射可能なＬ
ＥＤエピタキシャル層３４を形成し、これは当然、括弧
内に示されるようにｎｐ接合とすることが可能である。
これは図７に示されるとおりである。 ステップ５： ＬＥＤエピタキシャル層３４の上及び導
電層３２６の下に、相互に対応する第１電極３６と第２
電極３８を形成する。こうして直立式のＬＥＤチップが
形成される。その電流流動回路３００は第１電極３６よ
りＧａＮ薄膜層３２２、ＬＥＤエピタキシャル層３４、
基板内の各一つのチャネル３１、導電層３２６を通り、
第２電極３８に至り、こうして完全な電流流動回路が形
成される。これは図８に示されるとおりである。
【００１７】さらに図８、図１１及び図１２に示される
のは本発明のＬＥＤチップの完成時の断面図、平面図及
び斜視図である。これらの図より明らかであるように、
本発明は第１電極３６を中心点として、その周囲の基板
中にエッチングにより、サファイア基板３０を貫通する
複数のチャネル３１が設けられ、ゆえにその電流流動回
路３００はチャネル３１の位置により有効に画定されて
流動する。当然、電流が拡散して第１電極３６の底の位
置に至る形態も選択可能であり、その他の有効発光領域
中にあってその電流密度を増加する。このような機能は
電流阻止層を利用する必要なく達成される。このほか、
全体設計のチャネル３１の位置は、ウエハーをダイシン
グして単一チップとなす時の助けとなり、これはそのチ
ャネル３１位置を以て整然とした切断線を形成できるこ
とと、チャネル部分がサファイア基板に対して容易に切
断できることが主要な原因である。
のは本発明のＬＥＤチップの完成時の断面図、平面図及
び斜視図である。これらの図より明らかであるように、
本発明は第１電極３６を中心点として、その周囲の基板
中にエッチングにより、サファイア基板３０を貫通する
複数のチャネル３１が設けられ、ゆえにその電流流動回
路３００はチャネル３１の位置により有効に画定されて
流動する。当然、電流が拡散して第１電極３６の底の位
置に至る形態も選択可能であり、その他の有効発光領域
中にあってその電流密度を増加する。このような機能は
電流阻止層を利用する必要なく達成される。このほか、
全体設計のチャネル３１の位置は、ウエハーをダイシン
グして単一チップとなす時の助けとなり、これはそのチ
ャネル３１位置を以て整然とした切断線を形成できるこ
とと、チャネル部分がサファイア基板に対して容易に切
断できることが主要な原因である。
【００１８】また、チャネル３１内に充填される導電材
料は導電目的に用いられ、ゆえに、上述の望ましい実施
例において、上下２層のＧａＮ材料と非金属導電材料は
チャネル内において接触するが、ただし、単にチャネル
内に導電材料が存在し且つ該導電材料がＧａＮ薄膜層３
２２と導電層３２６が接触する形態も可能である。
料は導電目的に用いられ、ゆえに、上述の望ましい実施
例において、上下２層のＧａＮ材料と非金属導電材料は
チャネル内において接触するが、ただし、単にチャネル
内に導電材料が存在し且つ該導電材料がＧａＮ薄膜層３
２２と導電層３２６が接触する形態も可能である。
【００１９】最後に、図１３に示されるのは本発明のも
う一つの実施例である。この実施例には図３に示される
周知の技術が結合されている。この実施例に示されるよ
うに、導電層３２６の非金属導電材料はＧａＮ薄膜層３
２２と同じ材料を選択可能で、且つその上下２層の厚さ
Ｈ３、Ｈ４は相似或いは完全に同じとされうる。これに
より、上下のＧａＮ薄膜層３２２、３２４のアニーリン
グ冷却時に発生する応力が相殺されてサファイア基板３
０の破壊が防止され、大幅にサファイア基板の使用厚さ
を減少でき、物料管理の上で比較的便利である。当然Ｌ
ＥＤエピタキシャル層３４の上の第１電極３６は発光輝
度を高めるため、透明な材料で製造して透明電極とされ
うる。また、導電層３２６或いはＧａＮ薄膜層３２４自
体は導電材料で製造されるため、第２電極３８を設けな
いで導電層３２６或いはＧａＮ薄膜層３２４を以て代替
することが可能である。
う一つの実施例である。この実施例には図３に示される
周知の技術が結合されている。この実施例に示されるよ
うに、導電層３２６の非金属導電材料はＧａＮ薄膜層３
２２と同じ材料を選択可能で、且つその上下２層の厚さ
Ｈ３、Ｈ４は相似或いは完全に同じとされうる。これに
より、上下のＧａＮ薄膜層３２２、３２４のアニーリン
グ冷却時に発生する応力が相殺されてサファイア基板３
０の破壊が防止され、大幅にサファイア基板の使用厚さ
を減少でき、物料管理の上で比較的便利である。当然Ｌ
ＥＤエピタキシャル層３４の上の第１電極３６は発光輝
度を高めるため、透明な材料で製造して透明電極とされ
うる。また、導電層３２６或いはＧａＮ薄膜層３２４自
体は導電材料で製造されるため、第２電極３８を設けな
いで導電層３２６或いはＧａＮ薄膜層３２４を以て代替
することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】総合すると、本発明の提供する直立式Ｌ
ＥＤとその電流流動回路の構造は、サファイアを基板と
する青色光ＬＥＤにあって、サファイア基板中に第１電
極を中心として対称方式で、エッチングにより少なくと
も一つのチャネルを設け、並びにこの中空のチャネル内
に導電材料を存在させ、これによりＬＥＤの電流流動回
路を自然に形成して直立式青色光ＬＥＤを形成してお
り、有効に電流流動の電流流動回路を画定し、その有効
領域の電流密度と発光効率を増加する。ゆえに本発明は
新規性、進歩性及び産業上の利用価値を有している。な
お、上述の実施例は本発明の望ましい実施例に関する説
明であり、本発明の請求範囲を限定するものではなく、
本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変はいずれ
も本発明の請求範囲に属するものとする。例えば、ＬＥ
Ｄエピタキシャル層とＧａＮ薄膜層の間に、不純物層、
例えばＡｌＧａＩｎＰを添加するか、或いはその他の薄
膜層の上にその他の、例えばＳｉＣ、ＡｌＮ、ＳｉＯ
2 、ＩｎＧａＮ、ＳｎＯ2 、ＡｌＩｎＧａＰ層を増加し
た形態が可能である。
ＥＤとその電流流動回路の構造は、サファイアを基板と
する青色光ＬＥＤにあって、サファイア基板中に第１電
極を中心として対称方式で、エッチングにより少なくと
も一つのチャネルを設け、並びにこの中空のチャネル内
に導電材料を存在させ、これによりＬＥＤの電流流動回
路を自然に形成して直立式青色光ＬＥＤを形成してお
り、有効に電流流動の電流流動回路を画定し、その有効
領域の電流密度と発光効率を増加する。ゆえに本発明は
新規性、進歩性及び産業上の利用価値を有している。な
お、上述の実施例は本発明の望ましい実施例に関する説
明であり、本発明の請求範囲を限定するものではなく、
本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変はいずれ
も本発明の請求範囲に属するものとする。例えば、ＬＥ
Ｄエピタキシャル層とＧａＮ薄膜層の間に、不純物層、
例えばＡｌＧａＩｎＰを添加するか、或いはその他の薄
膜層の上にその他の、例えばＳｉＣ、ＡｌＮ、ＳｉＯ
2 、ＩｎＧａＮ、ＳｎＯ2 、ＡｌＩｎＧａＰ層を増加し
た形態が可能である。
【図１】周知の直立式ＬＥＤの構造断面図である。
【図２】周知の電流阻止層を具えた直立式ＬＥＤの構造
断面図である。
断面図である。
【図３】周知のサファイア基板の青色光ＬＥＤの構造断
面図である。
面図である。
【図４】本発明のサファイア基板のＬＥＤの製造ステッ
プの構造断面図である。
プの構造断面図である。
【図５】本発明のサファイア基板のＬＥＤの製造ステッ
プの構造断面図である。
プの構造断面図である。
【図６】本発明のサファイア基板のＬＥＤの製造ステッ
プの構造断面図である。
プの構造断面図である。
【図７】本発明のサファイア基板のＬＥＤの製造ステッ
プの構造断面図である。
プの構造断面図である。
【図８】本発明のサファイア基板のＬＥＤの製造ステッ
プの構造断面図である。
プの構造断面図である。
【図９】図４の単一チップの平面図である。
【図１０】図５の単一チップの平面図である。
【図１１】図８の単一チップの平面図である。
【図１２】本発明の直立式ＬＥＤの単一チップの立体構
造表示図である。
造表示図である。
【図１３】本発明のもう一つの実施例の構造断面図であ
る。
る。
１０ 炭化シリコン基板 １２ バッファ薄
膜層 １４ ＬＥＤエピタキシャル層 １６ 第１電極 １８ 第２電極 １００ 電流流動
回路 ２０ サファイア基板 ２２ ＧａＮ薄
膜層 ２４ ＬＥＤエピタキシャル層 ２６ 第１電極 ３０ サファイア基板 ３１ チャネル ３２２ ＧａＮ薄膜層 ３２４ ＧａＮ薄
膜層 ３２６ 導電層 ３４ ＬＥＤエピ
タキシャル層 ３６ 第１電極 ３８ 第２電極 ３００ 電流流動回路 １４５ 電流阻止
層
膜層 １４ ＬＥＤエピタキシャル層 １６ 第１電極 １８ 第２電極 １００ 電流流動
回路 ２０ サファイア基板 ２２ ＧａＮ薄
膜層 ２４ ＬＥＤエピタキシャル層 ２６ 第１電極 ３０ サファイア基板 ３１ チャネル ３２２ ＧａＮ薄膜層 ３２４ ＧａＮ薄
膜層 ３２６ 導電層 ３４ ＬＥＤエピ
タキシャル層 ３６ 第１電極 ３８ 第２電極 ３００ 電流流動回路 １４５ 電流阻止
層
Claims (11)
- 【請求項１】 基板とされ、該基板の適宜位置にエッチ
ングにより該基板を貫通する少なくとも一つのチャネル
が形成され、この中空のチャネル内に少なくとも一種類
の導電材料が存在する、上記基板、 該基板の上に形成されたバッファ薄膜層、 ｐｎ接合を有するＬＥＤエピタキシャル層とされ、該バ
ッファ薄膜層の上に成長させられ、且つ該ＬＥＤエピタ
キシャル層の一部の表面上に第１電極が形成された、上
記ＬＥＤエピタキシャル層、 該基板の下に形成された導電層とされ、上記第１電極か
ら上記バッファ薄膜層、ＬＥＤエピタキシャル層、基板
内の各一つのチャネルを通り、該導電層に至るＬＥＤの
電流流動回路を自然に形成させる、上記導電層、 以上を具備したことを特徴とする、直立式ＬＥＤ。 - 【請求項２】 前記第１電極を中心としてその周囲に対
称方式を以て少なくとも一つのチャネルが形成されたこ
とを特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項３】 前記基板のチャネル内の導電材料が、前
記バッファ薄膜層及び前記導電層と同じ材料とされて該
チャネル内で接触するように設けられていることを特徴
とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項４】 前記基板がサファイア基板とされたこと
を特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項５】 前記バッファ薄膜層がＧａＮで組成され
たＧａＮ薄膜層とされたことを特徴とする、請求項４に
記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項６】 前記導電層が非金属導電材料で組成され
たことを特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項７】 前記導電層がＧａＮで組成されたＧａＮ
薄膜層とされたことを特徴とする、請求項５に記載の直
立式ＬＥＤ。 - 【請求項８】 前記直立式ＬＥＤにおいて、上下のＧａ
Ｎ薄膜層が同じ厚さとされたことを特徴とする、請求項
７に記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項９】 前記バッファ薄膜層と導電層の厚さが近
似とされたことを特徴とする、請求項１に記載の直立式
ＬＥＤ。 - 【請求項１０】 前記第１電極が透明材料で形成された
ことを特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤ。 - 【請求項１１】 前記導電層の基板と連接しない部分の
表面に第２電極が設けられ、その電流流通回路が第１電
極からバッファ薄膜層、ＬＥＤエピタキシャル層、基板
の各一つのチャネル、導電層を通り該第２電極に至るこ
とを特徴とする、請求項１に記載の直立式ＬＥＤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26332599A JP2001094152A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 直立式ｌｅｄとその電流流動回路の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26332599A JP2001094152A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 直立式ｌｅｄとその電流流動回路の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094152A true JP2001094152A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17387917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26332599A Pending JP2001094152A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 直立式ｌｅｄとその電流流動回路の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001094152A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005008792A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 発光ダイオード |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26332599A patent/JP2001094152A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005008792A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2005-01-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 発光ダイオード |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030708 |