JP2014057037A - 発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
【課題】発光ダイオードの提供。
【解決手段】この発光ダイオードは、第１発光ダイオードダイ、第２発光ダイオードダイ、及び第３発光ダイオードダイを包含し、それはそれぞれが第１半導体層、第２半導体層、及び該第１半導体層と第２半導体層の間に設置された多重量子井戸層を具える。該第２発光ダイオードダイは、該第１発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間に設置される。そのうち、該第１発光ダイオードダイの第１半導体層と該第２発光ダイオードダイの第２半導体層は接続され、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層は該第３発光ダイオードダイの第１半導体層と第２半導体層とに接続される。
【選択図】図１
【解決手段】この発光ダイオードは、第１発光ダイオードダイ、第２発光ダイオードダイ、及び第３発光ダイオードダイを包含し、それはそれぞれが第１半導体層、第２半導体層、及び該第１半導体層と第２半導体層の間に設置された多重量子井戸層を具える。該第２発光ダイオードダイは、該第１発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間に設置される。そのうち、該第１発光ダイオードダイの第１半導体層と該第２発光ダイオードダイの第２半導体層は接続され、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層は該第３発光ダイオードダイの第１半導体層と第２半導体層とに接続される。
【選択図】図１
Description
本発明は一種の発光ダイオードに係り、特に一種の、直列接続構造を具えた発光ダイオードに関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）技術の進歩は、ＬＥＤに、体積が小さく、重量が軽く、性能が高く及び使用寿命が長いという特徴を具備させた。ＬＥＤはすでに異なる単色光出力、たとえば、赤色、青色及び緑色出力において、優れた進歩を有している。単一色のＬＥＤは、特別な表示器、たとえば、携帯電話、及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）中のバックライトとして用いられ得る。放熱はＬＥＤ発光効率を改善するための主要な制限因子であり、且つこれにより、ＬＥＤの設計者にとって、熱伝導処理は重要なことである。
電流を用いてＬＥＤを駆動する時、半導体チップ内部のリーク電流及び半導体チップより周辺環境への熱伝導不足により、素子温度が高くなる。高温は、素子の損害をもたらし老化を加速するのみならず、ＬＥＤの光学特性も温度に伴い変化する。たとえば、ＬＥＤの光出力は、一般に、素子温度の増加により減少する。さらに、半導体バンドギャップエネルギー中の変化により発射波長も温度に伴い変化し得る。
伝統的な発光ダイオードは有効に放熱の問題を解決できておらず、このため、新規な発光ダイオードを提出し、経済的且つ有効な方式で発光ダイオードのリーク電流と高温を減らす必要がある。
また、周知の技術中、発光ダイオードを駆動するのに必要な電圧は３Ｖとされ、これにより、発光ダイオードを駆動する駆動器は１１０Ｖから３Ｖに降圧する電圧変換回路を有している必要があり、該電圧変換回路は駆動器の体積を増加させるだけでなく、発光ダイオードの応用の自由度を減らす。
本発明は一種の発光ダイオードを提供することを目的とし、それは、隣り合う二つのダイ間の半導体層が接続されて直列接続の構造を形成し、これにより発光ダイオード全体が必要とする電流が減少し、これにより発光ダイオードが発生する熱度が下がり、並びにさらに放熱片のサイズを縮小でき、これにより発光ダイオードの発光輝度が高められるものとする。
本発明はまた、一種の発光ダイオードを提供することを目的とし、そのうち、発光ダイオードダイが具備するｐ型半導体層とそれに隣り合う別の発光ダイオードダイが具備するｎ型半導体層が接続されて直列接続の構造を形成し、これにより該発光ダイオード全体が必要とする電流が減少し、これにより発光ダイオードが発生する熱度が下がり、並びにさらに放熱片のサイズを縮小でき、これにより発光ダイオードの発光輝度が高められるものとする。
本発明はさらにまた、一種の発光ダイオードを提供することを目的とし、そのうち、発光ダイオードダイの第１半導体層は隣り合う発光ダイオードダイの第１と第２半導体層と接続され、これにより全体の発光ダイオードのｐとｎ端が同一側と見なされ得て、これにより、直接チップオンボード（ｃｈｉｐ−ｏｎ−ｂｏａｒｄ，ＣＯＢ）のチップパッケージ技術で、発光ダイオードを回路基板上にパッケージでき、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）のパッケージ方式を使用する必要がなく、これにより、発光ダイオードのワイヤボンディングのパッケージにより発生する不良率を減らし、発光ダイオードの信頼度（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）をアップし、且つ、ワイヤボンディングパッケージをＣＯＢパッケージに変更することで、パッケージ後の発光ダイオードの体積を減らせるものとする。
ある実施例において、本発明は一種の発光ダイオードを提供し、それは、第１発光ダイオードダイ、第２発光ダイオードダイ、及び第３発光ダイオードダイを包含し、それらはそれぞれが、第１半導体層、第２半導体層、及び該第１半導体層と第２半導体層の間に設置された多重量子井戸層を具える。該第２発光ダイオードダイは、該第１発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間に設置される。そのうち、該第１発光ダイオードダイの第１半導体層と該第２発光ダイオードダイの第２半導体層は接続され、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層は該第３発光ダイオードダイの第１半導体層と第２半導体層とに接続される。
請求項１の発明は、発光ダイオードにおいて、
第１発光ダイオードダイ、第２発光ダイオードダイ、及び第３発光ダイオードダイを包含し、該第１発光ダイオードダイ、該第２発光ダイオードダイ及び該第３発光ダイオードダイはそれぞれが第１半導体層、第２半導体層、及び該第１半導体層と該第２半導体層の間に設置された多重量子井戸層を具え、該第２発光ダイオードダイは該第１発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間に設置され、
そのうち、該第１発光ダイオードダイの第１半導体層は該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層は、該第３発光ダイオードダイの第１半導体層と第２半導体層に接続されることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の発光ダイオードにおいて、該第１発光ダイオードダイと該第２発光ダイオードダイの間、及び、該第２発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間にそれぞれ第１絶縁部が設けられ、各該第１絶縁部にそれぞれ貫通孔が開設されたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項２記載の発光ダイオードにおいて、さらに第１電極構造及び第２電極構造を包含し、該第１電極構造は該第１発光ダイオードダイと該第２発光ダイオードダイの間の貫通孔を通して該第１発光ダイオードダイの第１半導体層及び該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、該第２電極構造は、該第２発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間の貫通孔を通して、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層及び該第３発光ダイオードダイの第２半導体層に接続されることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項３記載の発光ダイオードにおいて、該第１電極構造は、さらに第１電極部及び第２電極部を包含し、該第１電極部は該第１発光ダイオードダイの第１半導体層上に形成され、該第２電極部は、該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、且つ貫通孔を通して該第１電極部に接続され、該第２電極構造は、第３電極部及び第４電極部を具え、該第３電極部は該第２発光ダイオードダイ及び該第３発光ダイオードダイの第１半導体層上に形成され、該第４電極部は該第３発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、且つ対応する貫通孔を通して該第３電極部に接続されることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項４記載の発光ダイオードにおいて、該第１発光ダイオードダイの第２半導体層はさらに第５電極部に接続され、該第５電極部は第２絶縁部により該第２電極部と絶縁されていることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項５記載の発光ダイオードにおいて、該第５電極部は、さらに第１金属合金部に接続され、該第４電極部は、さらに第２金属合金部に接続され、該第１金属合金部と該第２金属合金部は第１凹溝により相互に絶縁されていることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、請求項６記載の発光ダイオードにおいて、該第１金属合金部と該第２金属合金部の間に、第３絶縁部が設けられたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項７記載の発光ダイオードにおいて、該第３絶縁部が対応する該第２金属合金部上に第２凹溝が設けられ、それは該第１凹溝と位置がずれていることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項６記載の発光ダイオードにおいて、該第１金属合金部と該第２金属合金部の表面にさらに保護層が設けられたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項１０の発明は、請求項２記載の発光ダイオードにおいて、該貫通孔の幅は１０００μｍより小さいことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
第１発光ダイオードダイ、第２発光ダイオードダイ、及び第３発光ダイオードダイを包含し、該第１発光ダイオードダイ、該第２発光ダイオードダイ及び該第３発光ダイオードダイはそれぞれが第１半導体層、第２半導体層、及び該第１半導体層と該第２半導体層の間に設置された多重量子井戸層を具え、該第２発光ダイオードダイは該第１発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間に設置され、
そのうち、該第１発光ダイオードダイの第１半導体層は該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層は、該第３発光ダイオードダイの第１半導体層と第２半導体層に接続されることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の発光ダイオードにおいて、該第１発光ダイオードダイと該第２発光ダイオードダイの間、及び、該第２発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間にそれぞれ第１絶縁部が設けられ、各該第１絶縁部にそれぞれ貫通孔が開設されたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項３の発明は、請求項２記載の発光ダイオードにおいて、さらに第１電極構造及び第２電極構造を包含し、該第１電極構造は該第１発光ダイオードダイと該第２発光ダイオードダイの間の貫通孔を通して該第１発光ダイオードダイの第１半導体層及び該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、該第２電極構造は、該第２発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間の貫通孔を通して、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層及び該第３発光ダイオードダイの第２半導体層に接続されることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項４の発明は、請求項３記載の発光ダイオードにおいて、該第１電極構造は、さらに第１電極部及び第２電極部を包含し、該第１電極部は該第１発光ダイオードダイの第１半導体層上に形成され、該第２電極部は、該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、且つ貫通孔を通して該第１電極部に接続され、該第２電極構造は、第３電極部及び第４電極部を具え、該第３電極部は該第２発光ダイオードダイ及び該第３発光ダイオードダイの第１半導体層上に形成され、該第４電極部は該第３発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、且つ対応する貫通孔を通して該第３電極部に接続されることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項５の発明は、請求項４記載の発光ダイオードにおいて、該第１発光ダイオードダイの第２半導体層はさらに第５電極部に接続され、該第５電極部は第２絶縁部により該第２電極部と絶縁されていることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項６の発明は、請求項５記載の発光ダイオードにおいて、該第５電極部は、さらに第１金属合金部に接続され、該第４電極部は、さらに第２金属合金部に接続され、該第１金属合金部と該第２金属合金部は第１凹溝により相互に絶縁されていることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項７の発明は、請求項６記載の発光ダイオードにおいて、該第１金属合金部と該第２金属合金部の間に、第３絶縁部が設けられたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項８の発明は、請求項７記載の発光ダイオードにおいて、該第３絶縁部が対応する該第２金属合金部上に第２凹溝が設けられ、それは該第１凹溝と位置がずれていることを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項９の発明は、請求項６記載の発光ダイオードにおいて、該第１金属合金部と該第２金属合金部の表面にさらに保護層が設けられたことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
請求項１０の発明は、請求項２記載の発光ダイオードにおいて、該貫通孔の幅は１０００μｍより小さいことを特徴とする、発光ダイオードとしている。
本発明は一種の発光ダイオードを提供し、それは、隣り合う二つのダイ間の半導体層が接続されて直列接続の構造を形成し、これにより発光ダイオード全体が必要とする電流が減少し、これにより発光ダイオードが発生する熱度が下がり、並びにさらに放熱片のサイズを縮小でき、これにより発光ダイオードの発光輝度が高められる。
本発明は一種の発光ダイオードを提供し、そのうち、発光ダイオードダイが具備するｐ型半導体層とそれに隣り合うもう一つの発光ダイオードダイが具備するｎ型半導体層が接続されて直列接続の構造を形成し、これにより該発光ダイオード全体が必要とする電流が減少し、これにより発光ダイオードが発生する熱度が下がり、並びにさらに放熱片のサイズを縮小でき、これにより発光ダイオードの発光輝度が高められる。
図１を参照されたい。それは本発明の発光ダイオードの第１実施例の断面図である。該発光ダイオード２は、第１発光ダイオードダイ２０ａ、第２発光ダイオードダイ２０ｂ、及び第３発光ダイオードダイ２０ｃを包含する。該第２発光ダイオードダイ２０ｂは該第１発光ダイオードダイ２０ａ及び該第３発光ダイオードダイ２０ｃの間に設置される。
該第１発光ダイオードダイ２０ａ、該第２発光ダイオードダイ２０ｂ、及び第３発光ダイオードダイ２０ｃは、それぞれが、第１半導体層２００、第２半導体層２０２及び多重量子井戸（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ，ＭＱＷ）層２０１を具える。
該多重量子井戸層２０１は該第１半導体層２００と該第２半導体層２０２の間に形成され、且つ該第１半導体層２００及び該第２半導体層２０２と接続されている。
本実施例では、該第１半導体層２００は該多重量子井戸層２０１の上表面に接続され、該第２半導体層２０２は該多重量子井戸層２０１の下表面に接続されている。
該第１半導体層２００はｐ型半導体層或いはｎ型半導体層とされる。もし該第１半導体層２００がｐ型半導体層とされるならば、該第２半導体層２０２はｎ型半導体層とされる。反対に、もし、該第１半導体層２００がｎ型半導体層とされるならば、該第２半導体層２０２はｐ型半導体層とされる。
ｐ型半導体層の材料はｐ型ＩＩＩ族窒化物材料、たとえば、ｐ−ＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＮ、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ、ｐ−ＩｎＧａＮ或いはｐ−ＡｌＮとされ得るが、これに限定されるわけではない。本実施例では、ｐ型半導体層はｐ−ＧａＮとされる。
ｎ型半導体層の材料はｎ型ＩＩＩ族窒化物材料、たとえば、ｎ−ＧａＮ、ｎ−ＩｎＧａＮ、ｎ−ＡｌＧａＮ或いはｎ−ＡｌＩｎＧａＮとされ得る。本実施例ではｎ型半導体層はｎ−ＧａＮとされる。
該多重量子井戸層２０１の材料は、たとえば、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等の半導体材料とされ得る。
上述の第１半導体層２００、第２半導体層２０２及び多重量子井戸層２０１の形成方式は、たとえば、金属有機化学成長（ＭＯＣＶＤ，ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ，ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ）或いは気相エピタキシー（ＶＰＥ，ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）等の技術により、三層構造を成長して形成した後、さらにドライエッチング、ウエットエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ，ｒｅａｃｔｉｎｇ）或いはレーザー等の方式で、不要な部分を除去し、発光ダイオードダイを形成する。
該第１発光ダイオードダイ２０ａの第１半導体層２００と該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第２半導体層２０２は接続される。該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第１半導体層２００は該第３発光ダイオードダイ２０ｃと接続される。
本実施例では、該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第１半導体層２００と、該第３発光ダイオードダイ２０ｃの第１半導体層２００と第２半導体層２０２及び多重量子井戸層２０１が接続される。
該第１発光ダイオードダイ２０ａと該第２発光ダイオードダイ２０ｂの間に第１絶縁部２２が形成され、該第２発光ダイオードダイ２０ｂと該第３発光ダイオードダイ２０ｃの間にも第１絶縁部２２ｂが形成される。
これら第１絶縁部２２ａ、２２ｂには、それぞれ貫通孔２３ａと２３ｂが開設される。
そのうち、貫通孔２３ａにより、該第１絶縁部２２ａが第１絶縁体２２０及び第２絶縁体２２１に分けられている。
該第１絶縁部２２ａ、２２ｂの材料は、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3Ｎ4 、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ホトレジスト（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＰＲ）或いはエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）等の材料より選択可能であり、さらに適合する成長法、たとえば、化学成長（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）、プラズマ補助化学成長（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ）、原子層成長（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＡＬＤ）、或いは、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、コーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）等の方式を利用し、さらにリソグラフィーと化学工程を結合させることで、図形が画定される。
該貫通孔２３ａ、２３ｂはドライエッチング、ウエットエッチング、反応性イオンエッチング或いはレーザーエッチング等の方式で形成される。
本実施例では、該第１絶縁部２２ａ及び２２ｂの材料は同じとされ、該第１絶縁体２２０及び該第２絶縁体２２１の材料は同じとされる。
該貫通孔２３ａと２３ｂの孔径Ｄは１０００μｍより小さく、別の実施例では、該貫通孔２３ａと２３ｂの孔径Ｄは２００μｍより小さく、また別の実施例では、該貫通孔２３ａと２３ｂの孔径Ｄは１００μｍより小さい。
説明すべきことは、前述の第１絶縁部２２ａ及び２２ｂは同じ絶縁材料とされるが、別の実施例では、該第１絶縁部２２ａ及び２２ｂは異なる絶縁材料で構成可能であることである。また別の実施例では、該第１絶縁体２２０及び該第２絶縁体２２１は異なる絶縁材料で構成され得る。
本実施例では、該第１発光ダイオードダイ２０ａの第１半導体層２００と該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第２半導体層２０２の接続の方式は、第１電極構造２１ａを該貫通孔２３を通して相互に連接する。
そのうち、該第１絶縁体２２０は、該第１発光ダイオードダイ２０ａの側壁を、該第１電極構造２１ａと互いに絶縁させている。該第２絶縁体２２１は該第２発光ダイオードダイ２０ｂの側壁を、該第１電極構造２１ａと互いに絶縁させている。及び、該第１絶縁部２２ｂは、該第２発光ダイオードダイ２０ｂの側壁を第２電極構造２１ｂと絶縁させている。
ある実施例において、該第１電極構造２１ａは該第１発光ダイオードダイ２０ａの一部の第１半導体層２００上に接続され、及び、該第２発光ダイオードダイ２０ｂの一部の第２半導体層２０２に接続される。
該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第１半導体層２００と該第３発光ダイオードダイ２０ｃの第２半導体層２０２の接続の方式は、第２電極構造２１ｂにより該貫通孔２３ｂを通して相互に接続する。該第２電極構造２１ｂは、第２発光ダイオードダイ２０ｂの一部の第１半導体層２００上に接続され、及び、該第３発光ダイオードダイ２０ｃの一部の第１半導体層２００及び一部の第２半導体層２０２上に接続される。
該第１電極構造２１ａ及び該第２電極構造２１ｂは導電の金属材質とされ、それは、単一金属層或いは多重金属層とされ、該単一金属層或いは多重金属層は、導電に用いられる任意の適合する材料、たとえば、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／ＴｉＷ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉＷ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、ＮｉＶ／Ａｕ、Ａｌ、Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ、Ａｌ／Ｐｔ／Ａｌ、Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕ、Ａｌ／Ｎｉ／Ａｌ、Ａｌ／Ｗ／Ａｌ、Ａｌ／Ｗ／Ａｕ、Ａｌ／ＴａＮ／Ａｌ、Ａｌ／ＴａＮ／Ａｕ、Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕ、或いはＴｉ／ＮｉＶ／Ａｕで組成され、前述の材料中のＡｕは、Ｃｕに置換できる。
図２を参照されたい。それは本発明の発光ダイオードの別の実施例の表示図である。本実施例中、該発光ダイオード２ａは、第１発光ダイオードダイ２０ａ、第２発光ダイオードダイ２０ｂ、及び第３発光ダイオードダイ２０ｃを包含する。それらの構造は図１の実施例で述べられたとおりであるため、ここでは詳しく説明しない。
本実施例中、第１発光ダイオードダイ２０ａ、第２発光ダイオードダイ２０ｂ、第３発光ダイオードダイ２０ｃの具備する第１半導体層２００はｎ型半導体層とされ、該第２半導体層２０２はｐ型半導体層とされる。
該第１発光ダイオードダイ２０ａと該第２発光ダイオードダイ２０ｂの間、及び該第２発光ダイオードダイ２０ｂと該第３発光ダイオードダイ２０ｃの間にはそれぞれ第１絶縁部２２ａと２２ｂがあり、各第１絶縁部２２ａと２２ｂ内に、それぞれ一つの貫通孔２３ａと２３ｂが開設されている。該第１絶縁部２２ａの材料は、前述の絶縁部２２ａ、２２ｂの材料で述べたとおりであるため、詳しくは説明しない。
図２の実施例中、第１電極構造２１ａは該貫通孔２３ａを通して該第１発光ダイオードダイ２０ａの第１半導体層２００及び該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第２半導体層２０２に接続される。
本実施例中、該第１電極構造２１ａは第１電極部２１０及び第２電極部２１１を包含する。該第１電極部２１０は該第１発光ダイオードダイ２０ａの第１半導体層２００上に形成され、該第２電極部２１１は該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第２半導体層２０２上に形成される。該第２電極部２１１は該貫通孔２３を通る延伸構造を具えて該第１電極部２１０と電気的に接続される。
このほか、第２電極構造２１ｂは該貫通孔２３ｂを通り該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第１半導体層２００及び第３発光ダイオードダイ２０ｃの第１半導体層２００及び第２半導体層２０２及び多重量子井戸層２０１に接続される。
本実施例では、該第２電極構造２１ｂは第３電極部２１２及び第４電極部２１３を包含する。該第３電極部２１２は該第２発光ダイオードダイ２０ｂの第１半導体層２００上に形成され、該第４電極部２１３は該第３発光ダイオードダイ２０ｃの第２半導体層２０２上に形成される。
該第４電極部２１３は延伸構造を具えて、該貫通孔２３ｂをとおり該第３電極部２１２及び該第３発光ダイオードダイ２０ｃの第１半導体層２００と第２半導体層２０２と多重量子井戸層２０１と電気的に接続される。
該第１発光ダイオードダイ２０ａの第２半導体層２０２の底面には、さらに第５電極部２４が接続され、それは、第２絶縁部２５により該第２電極部２１１及び第４電極部２１３と絶縁されている。
第１絶縁部２２ａと２２ｂ及び該第２絶縁部２５の材料は、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3Ｎ4 、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ホトレジスト（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＰＲ）或いはエポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）等の材料より選択可能であり、さらに適合する成長法、たとえば、化学成長（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）、プラズマ補助化学成長（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ，ＰＥＣＶＤ）、原子層成長（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＡＬＤ）、或いは、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）或いはコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）等の方式を利用し、さらにリソグラフィーと化学工程を結合させることで図形が画定される。
また、該第２絶縁部２５と該第１絶縁部２２ａと２２ｂは必要により同じ或いは異なる材料を選択できる。
該第３電極部２１２、第４電極部２１３及び第５電極部２１４の材料は、前述の図１に示される第１電極構造２１ａと第２電極構造２１ｂの材料選択性と同じであるため、ここでは詳しく説明しない。
説明しておくべきことは、もし該第２半導体層２０２がｐ型半導体層であれば、該第５電極部２４はｐ型電極部とされ、反対に、もし該第２半導体層２０２がｎ型半導体層であれば、該第５電極部２４はｎ型電極部とされるということである。
また、該第５電極部２４の底部にはさらに第１金属合金部２６ａが接続され、該第４電極部２１３の底部には第２金属合金部２６ｂが接続されている。
該第１金属合金部２６ａと該第２金属合金部２６ｂの間は、第１凹溝３により相互に絶縁され且つ距離Ｌが隔てられ、該距離Ｌは１０００μ以下とされる。
このほか、該第１金属合金部２６ａと第２金属合金部２６ｂは、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈのうちの、すくなくとも二種類の材料で形成された合金材料とされる。
該第１金属合金部２６ａと第２金属合金部２６ｂを形成する方式は、スパッタリング、ＰＶＤ、電気めっき、無電解めっき、或いは印刷等の方式を用いることができる。
該第１金属合金部２６ａと該第２金属合金部２６ｂの表面にはさらに保護層２７を形成してもよい。保護層２７を堆積させる方式は、無電解メッキ或いは電気メッキの方式を利用でき、該保護層は金属材質とされ、それはＮｉ或いはＡｕとされる。
図３を参照されたい。それは本発明の発光ダイオードの第３実施例表示図である。本実施例の発光ダイオード２ｂは、基本的には第２図に示される発光ダイオード２ａ構造と類似するが、違いは、本実施例中、該第１金属合金部２６ａと該第２金属合金部２６ｂの間には、第３絶縁部２９が形成されて、これにより、該第１金属合金部２６ａと該第２金属合金部２６ｂが相互に絶縁されている。
該第３絶縁部２９上には、第２凹溝２９０があり、隣り合う第１金属合金部２６ａと第２金属合金部２６ｂの間には、第１凹溝３がある。該第１凹溝３は該第２凹溝２９０と相互に位置がずれ、該第２金属合金部２６ｂは該第２凹溝２９０内に充填される。該第３絶縁部２９の構造は、該発光ダイオード２ｂの構造を強化する。
説明が必要であることは、本実施例中、三つの発光ダイオードダイにより本発明の接続関係の特徴を説明しているが、実際の応用時には、三つの発光ダイオードダイに制限されるわけではなく、複数個Ｎm（ｍ＝１〜ｎ，ｎ＞３）の発光ダイオードダイを有する時、第Ｎ1〜Ｎn-1の発光ダイオードダイの接続関係は、前述の実施例の第１発光ダイオードダイ２０ａと第２発光ダイオードダイ２０ｂの接続関係とされ、Ｎn-1〜Ｎnの発光ダイオードダイの接続関係は、前述の実施例の第２発光ダイオードダイ２０ｂと第３発光ダイオードダイ２０ｃの接続関係とされる。
本発明の発光ダイオード２、２ａ或いは２ｂは、電流を受け取る時、発光ダイオード内のリーク電流を減らすことができる。
このほか、本発明の発光ダイオードはその具備する第１発光ダイオードダイ２０ａ上の第１半導体層２００と隣り合う第２発光ダイオードダイ２０ｂの第２半導体層２０２が接続されて直列接続の構造を形成し、これにより、発光ダイオード２或いは２ａ全体が必要とする電流は減少し、発光効率がアップし、こうして廃熱と放熱に対する要求が減少し、並びにさらに放熱片のサイズを縮小できる。
このほか、高電圧ＬＥＤは簡単なブリッジ式整流のみ必要とし、そのためさらに発光ダイオードのパッケージ体積を減らせ、製造コストを下げることができる。
以上をうけ、直接或いは間接にさらに全体のモジュールの効果、及び発光ダイオードの応用の多様性及び実行可能性をアップできる。
このほか、本発明の発光ダイオード２、２ａ、２ｂ中の第２発光ダイオードダイ２０ｂの第１半導体層２００は該第３発光ダイオードダイ２０ｃの第１半導体層２００と第２半導体層２０２に接続され、これにより全体の発光ダイオードのｐ端とｎ端が同一側にあると見なされ得て、これにより、直接ＣＯＢチップパッケージの技術で、発光ダイオードを基板上にパッケージでき、ワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）のパッケージ方式を使用する必要がなく、これにより、発光ダイオードのワイヤボンディングにより発生する不良率を減らせ、発光ダイオードの信頼度（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）をアップでき、且つワイヤボンディングをＣＯＢパッケージに改めることで、パッケージ後の発光ダイオードの体積を減らすことができる。
このほか、本発明の発光ダイオード構造が必要とする駆動電圧は１２Ｖとされ、応用上、二組或いはそれ以上の発光ダイオード構造とされ得て、その駆動回路は、２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ、或いはこれにより類推されるとおりであり、すなわち、電圧変換の駆動回路体積は伝統的なものよりも小さく、これにより、駆動器の体積を縮小できる。
本発明中、発光ダイオードが必要とする放熱片の体積は縮小され、及び、駆動器の体積も縮小され、これにより、実際の応用上、設計者はより自由に本発明の発光ダイオードを設置でき、これにより、発光ダイオードの応用層面を改善できる。
以上述べたことは、本発明の実施例にすぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に基づきなし得る同等の変化と修飾は、いずれも本発明の権利のカバーする範囲内に属するものとする。
２、２ａ、２ｂ 発光ダイオード
２０ａ 第１発光ダイオードダイ
２０ｂ 第２発光ダイオードダイ
２０ｃ 第３発光ダイオードダイ
２００ 第１半導体層
２０１ 多重量子井戸層
２０２ 第２半導体層
２１ａ 第１電極構造
２１０ 第１電極部
２１１ 第２電極部
２１ｂ 第２電極構造
２１２ 第３電極部
２１３ 第４電極部
２２ａ、２２ｂ 第１絶縁部
２２０ 第１絶縁体
２２１ 第２絶縁体
２３ａ、２３ｂ 貫通孔
２４ 第５電極部
２５ 第２絶縁部
２６ａ 第１金属合金部
２６ｂ 第２金属合金部
２７ 保護層
２９ 第３絶縁部
２９０ 第２凹溝
３ 第１凹溝
２０ａ 第１発光ダイオードダイ
２０ｂ 第２発光ダイオードダイ
２０ｃ 第３発光ダイオードダイ
２００ 第１半導体層
２０１ 多重量子井戸層
２０２ 第２半導体層
２１ａ 第１電極構造
２１０ 第１電極部
２１１ 第２電極部
２１ｂ 第２電極構造
２１２ 第３電極部
２１３ 第４電極部
２２ａ、２２ｂ 第１絶縁部
２２０ 第１絶縁体
２２１ 第２絶縁体
２３ａ、２３ｂ 貫通孔
２４ 第５電極部
２５ 第２絶縁部
２６ａ 第１金属合金部
２６ｂ 第２金属合金部
２７ 保護層
２９ 第３絶縁部
２９０ 第２凹溝
３ 第１凹溝
Claims (10)
- 発光ダイオードにおいて、
第１発光ダイオードダイ、第２発光ダイオードダイ、及び第３発光ダイオードダイを包含し、該第１発光ダイオードダイ、該第２発光ダイオードダイ及び該第３発光ダイオードダイはそれぞれが第１半導体層、第２半導体層、及び該第１半導体層と該第２半導体層の間に設置された多重量子井戸層を具え、該第２発光ダイオードダイは該第１発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間に設置され、
そのうち、該第１発光ダイオードダイの第１半導体層は該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層は、該第３発光ダイオードダイの第１半導体層と第２半導体層に接続されることを特徴とする、発光ダイオード。 - 請求項１記載の発光ダイオードにおいて、該第１発光ダイオードダイと該第２発光ダイオードダイの間、及び、該第２発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間にそれぞれ第１絶縁部が設けられ、各該第１絶縁部にそれぞれ貫通孔が開設されたことを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項２記載の発光ダイオードにおいて、さらに第１電極構造及び第２電極構造を包含し、該第１電極構造は該第１発光ダイオードダイと該第２発光ダイオードダイの間の貫通孔を通して該第１発光ダイオードダイの第１半導体層及び該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、該第２電極構造は、該第２発光ダイオードダイと該第３発光ダイオードダイの間の貫通孔を通して、該第２発光ダイオードダイの第１半導体層及び該第３発光ダイオードダイの第２半導体層に接続されることを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項３記載の発光ダイオードにおいて、該第１電極構造は、さらに第１電極部及び第２電極部を包含し、該第１電極部は該第１発光ダイオードダイの第１半導体層上に形成され、該第２電極部は、該第２発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、且つ貫通孔を通して該第１電極部に接続され、該第２電極構造は、第３電極部及び第４電極部を具え、該第３電極部は該第２発光ダイオードダイ及び該第３発光ダイオードダイの第１半導体層上に形成され、該第４電極部は該第３発光ダイオードダイの第２半導体層に接続され、且つ対応する貫通孔を通して該第３電極部に接続されることを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項４記載の発光ダイオードにおいて、該第１発光ダイオードダイの第２半導体層はさらに第５電極部に接続され、該第５電極部は第２絶縁部により該第２電極部と絶縁されていることを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項５記載の発光ダイオードにおいて、該第５電極部は、さらに第１金属合金部に接続され、該第４電極部は、さらに第２金属合金部に接続され、該第１金属合金部と該第２金属合金部は第１凹溝により相互に絶縁されていることを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項６記載の発光ダイオードにおいて、該第１金属合金部と該第２金属合金部の間に、第３絶縁部が設けられたことを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項７記載の発光ダイオードにおいて、該第３絶縁部が対応する該第２金属合金部上に第２凹溝が設けられ、それは該第１凹溝と位置がずれていることを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項６記載の発光ダイオードにおいて、該第１金属合金部と該第２金属合金部の表面にさらに保護層が設けられたことを特徴とする、発光ダイオード。
- 請求項２記載の発光ダイオードにおいて、該貫通孔の幅は１０００μｍより小さいことを特徴とする、発光ダイオード。
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