JP2014199957A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】垂直型発光装置を含む好適な発光パッケージを提供する。
【解決手段】本発明の発光装置は、第１貫通ビアと第２貫通ビアとを有し、前記第１貫通ビアと前記第２貫通ビアとは第１表面から前記第１表面の反対側の第２表面へ貫通している基板と、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層及び前記第１貫通ビアに接続された絶縁された貫通ビアコンタクトを有し、前記基板の前記第１表面上に接続された発光構造体とを含む。
【選択図】 図２２

Description

本発明は、発光装置、発光装置を含むパッケージとシステム、および発光装置およびそれを含むパッケージの製造方法に関する。
ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）および半導体レーザのような発光装置は多様に使われている。特に、ＬＥＤは、白熱電球および蛍光灯に勝る良さに対する結果が注目を集めている。長寿命および低消費電力などの良さがある。例えば、多くのＬＣＤスクリーンはＬＥＤを用いる。ＬＥＤは、光として用いられるだけではなく、滅菌および消毒のためにも用いられる。同様に、レーザダイオードのような半導体レーザも多様な用途に用いられるため、半導体レーザもまた非常に注目を集めている。例えば、半導体レーザはレーザプリンタ、ＣＤ／ＤＶＤプレーヤおよび光コンピュティングなどに用いられる。
米国公開特許２００６／１２４９３９
本発明が解決しようとする課題は、（ｉ）少なくとも一つの一定の方向に向かって光を放出し、（ｉｉ）反射する光の放出を増加させ、（ｉｉｉ）前記発光装置から熱的に伝導された熱を除去、または（ｉｖ）これらのいかなる組み合わせも可能にする発光装置を提供することである。
また本発明が解決しようとする課題は、前記発光装置を含む発光パッケージおよび発光システムを提供することである。
また本発明が解決しようとする課題は、高スループットのプロセスを利用し、前記発光装置、発光パッケージ、および発光システムを製造する方法を提供することである。
本発明の発光装置は、第１貫通ビアと第２貫通ビアとを有し、前記第１貫通ビアと前記第２貫通ビアとは第１表面から前記第１表面の反対側の第２表面へ貫通している基板と、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層及び前記第１貫通ビアに接続された絶縁された貫通ビアコンタクトを有し、前記基板の前記第１表面上に接続された発光構造体とを含む。
前記絶縁された貫通ビアコンタクトは、前記第２クラッド層から前記第１クラッド層へ貫通している。
また、前記絶縁された貫通ビアコンタクトは、前記第１クラッド層と前記第１貫通ビアとを電気的に接続する。
さらに、前記第２クラッド層と前記第２貫通ビアとを接続する電極を含む。
前記基板は、前記第２表面に付加された第１導電性領域と第２導電性領域とを含み、前記第１導電性領域は前記第１貫通ビアに接続される。
さらに、前記基板と前記発光構造体との間に導電性基板を含む。
前記導電性基板は、一部にドーピングされた領域を有する。
前記第２クラッド層は、前記ドーピングされた領域に接続され、前記ドーピングされた領域は、ワイヤによって前記第２貫通ビアに電気的に接続されている。
また、前記導電性基板は、内部を貫通する第３貫通ビアを含み、前記第３貫通ビアは、前記第１貫通ビアに接続される。
前記発光構造体は、少なくとも前記第１クラッド層の連続する部分を提供し、少なくとも前記第２クラッド層及び前記活性層は分離させる少なくとも一つの溝を有し、前記溝の一部は、前記発光構造体のメジャ部分を規定し、前記溝の他の部分は、前記発光構造体のマイナ部分を規定する。
前記絶縁された貫通ビアコンタクトは、前記発光構造体のマイナ部分の前記第２クラッド層から前記第１クラッド層へ貫通している。
また、前記発光構造体は一つの傾斜した側面を有し、前記発光構造体がカプセル化されている。
発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その１）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その２）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その３）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その４）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その５）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その６）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その７）。 発光装置を製造するための方法の一実施形態を示す図である（その８）。 多数の第１基板を製造する一つの方法を示す図である。 ＬＥＤのｐ−ｎジャンクションの形成において有用な多様な物質の一定特性を示す図である。 図１Ａ〜１Ｈに示す方法から得られる発光装置の２つの実施形態の１つを示す図である。 図１Ａ〜１Ｈに示す方法から得られる発光装置の２つの実施形態の他の１つを示す図である。 図３および４に示す実施形態の断面を示す図である 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その１）。 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その２）。 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その３）。 図６Ａ−６Ｃに示す方法から得られる発光装置の３つの実施形態を示す図である。 図７に示す実施形態の断面を示す図である。 図６Ａ−６Ｃに示す方法から得られる発光装置の３つの実施形態の１つを示す図である。 図６Ａ−６Ｃに示す方法から得られる発光装置の３つの実施形態の他の１つを示す図である。 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その１）。 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その２）。 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その３）。 発光装置を製造するための方法のまた他の実施形態を示す図である（その４）。 図１１Ａ〜１１Ｄに示す方法の変形物を示す図である。 図１１Ａ〜１１Ｄに示す方法から得られる発光装置の２つの実施形態の１つを示す図である。 図１１Ｅに示す方法から得られる発光装置のまた他の実施形態を示す図である。 １１Ａ〜１１Ｄに示す方法から得られる発光装置の２つの実施形態の１つを示す図である。 ツェナーダイオードを有する発光装置を示す回路ダイアグラム（ｄｉａｇｒａｍ）である。 ツェナーダイオードを有する発光装置の２つの実施形態の１つを示す図である。 ツェナーダイオードを有する発光装置の２つの実施形態の他の１つを示す図である。 発光パッケージの実施形態を示す図である。 図１７に示す実施形態の断面を示す図である。 ツェナーダイオードを有する発光パッケージの２つの実施形態の１つを示す図である。 ツェナーダイオードを有する発光パッケージの２つの実施形態の他の１つを示す図である。 ツェナーダイオードを有する発光パッケージの２つの追加的な実施形態の１つを示す図である。 ツェナーダイオードを有する発光パッケージの２つの追加的な実施形態の他の１つを示す図である。 発光パッケージのまた他の実施形態を示す図である。 発光パッケージの追加的な実施形態の１つを示す図である。 発光パッケージの追加的な実施形態の他の１つを示す図である。 発光パッケージの追加的な実施形態のさらに他の１つを示す図である。 発光パッケージの追加的な実施形態のさらに他の１つを示す図である。 発光パッケージのアレイの多様な実施形態の１つを示す図である。 発光パッケージのアレイの多様な実施形態の他の１つを示す図である。 発光パッケージのアレイの多様な実施形態のさらに他の１つを示す図である。 一つまたは多数の発光パッケージまたは発光パッケージのアレイを有するシステムの多様な実施形態を示す図である。 一つまたは多数の発光パッケージまたは発光パッケージのアレイを有するシステムの多様な実施形態を示す図である。 一つまたは多数の発光パッケージまたは発光パッケージのアレイを有するシステムの多様な実施形態の１つを示す図である。 一つまたは多数の発光パッケージまたは発光パッケージのアレイを有するシステムの多様な実施形態の他の１つを示す図である。 一つまたは多数の発光パッケージまたは発光パッケージのアレイを有するシステムの多様な実施形態のさらに他の１つを示す図である。
本発明の利点は添付する図と詳細な説明とを参照して明確になるであろう。本発明の実施形態は添付する図を参照して説明する。しかし、本発明は、多様に他の形態で具現することができ、ここに提示された実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、本発明の開示を完全なものにし、当業者に本発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。この発明の原理と特徴は、本発明の範囲から外れない範囲で変形された多くの実施形態に適用することができる。図面において、層および領域の相対的なサイズは明確性のために誇張することもある。図面はサイズを定めるためのものではない。他の言及がなければ、図面において同一の参照番号は同一の構成要素を指称する。
本明細書で使われる「パターニング工程」または「パターン化された素子」（ここでは前記「素子」は特定の層、領域または構成要素であり得る）は、層、領域または構成要素の一定パターンを形成することを意味する。このような一定のパターンは、例えば、少なくとも一つの蒸着段階と、少なくとも一つのフォトマスキング段階と、少なくとも一つのエッチング段階、および／または少なくとも一つのフォトマスクの除去段階のいかなる組み合わせから得ることができる。パターニング工程の２つの例は、次の段階の組み合わせを含む。（ｉ）蒸着段階、次にフォトマスキング段階、次にエッチング段階、次にフォトマスクを除去する段階と、または（ｉｉ）フォトマスキング段階、次に蒸着段階、次にフォトマスクを除去する段階の組み合わせを含む。また他の例として、「蒸着およびパターニング」という用語は、少なくとも蒸着段階、フォトマスキング段階、エッチング段階、およびフォトマスクを除去する段階を含むパターニング工程を意味する。特定の層、領域、または構成要素の所望するパターンを得るために多数のマスキング、蒸着、および／またはエッチング段階が用いられ得る。蒸着方法のため非制約的な例としては、ＰＶＤ、ＣＶＤ （ＡＬＤ含む）、プレーティング（ｐｌａｔｉｎｇ） （例えば、電気プレーティングおよび無電解プレーティング）、およびコーティング（例えば、スピンコーティングおよびスプレーコーティング）を含む。
本明細書において使われる「発光」という用語は、光を放出することを意味する。例えば、発光装置は光を放出する装置を意味する。発光装置の非制約的な例は、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ （「ＬＥＤ」））およびレーザを含む。本明細書のすべての実施形態はＬＥＤの観点から説明するが、すべての実施形態はレーザに転換することができる。例えば、光を反射する表面に反射性第１電極および反透過鏡層（出力カプラー（ｏｕｔｐｕｔ ｃｏｕｐｌｅｒ）として知られている）を有するＬＥＤである。
素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または層が異なる素子または層“上（ｏｎ）”、“接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）”または“カップリングされた（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）”と記載しているものは、他の素子の真上に、他の素子と直接連結またはカップリングされた場合、または中間に他の層または他の素子を介在させた場合をすべて含む。一方、素子が“直接の上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）”、“直接接続された（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）”または“直接カップリングされた（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）”と記載するものは、中間に他の素子または層を介在しないものを示す。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指すものとする。“および／または”は言及されたアイテムのそれぞれおよび１つ以上のすべての組合せを含む。
第１、第２等が多様な素子、構成要素、領域、配線、層および／またはセクションを叙述するために用いられるが、これら素子、構成要素、領域、配線、層および／またはセクションはこれら用語によって制限されないのはもちろんである。これら用語は、単に１つの素子、構成要素、領域、配線、層またはセクションを他の素子、構成要素、領域、配線、層またはセクションと区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素、第１領域、第１階または第１セクションは、本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素、第２領域、第２階または第２セクションであり得ることはもちろんである。
空間的に相対的な用語である“下（ｂｅｌｏｗ）”、“下（ｂｅｎｅａｔｈ）”、“下部（ｌｏｗｅｒ）”、“上 （ａｂｏｖｅ）”、“上部（ｕｐｐｅｒ）”等は、図面に図示されているように、１つの素子または構成要素と異なる素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用され得る。空間的に相対的な用語は図面に図示されている方向に加えて、使用時または動作時素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、実際の素子などの構成要素は、上下関係をひっくり返すことが可能であり、図示されているような素子などの構成要素において、他の素子の“下（ｂｅｌｏｗ）”または“下（ｂｅｎｅａｔｈ）”と記述された素子が、他の素子の“上（ａｂｏｖｅ）”に位置するように置くことも可能である。したがって、例示的な用語である“下”は、示す図面の記載における表現であって、実際の構成としては上下関係を含む全ての方向を含み得るものであり、これに伴い空間的に相対的な用語は配置の向きによって解釈され得る。
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数型は特に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる“含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”および／または“含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”は言及された構成要素、段階、動作および／または素子は１つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。
特に定義していない場合には、本明細書で用いられるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通に理解できる意味で使用され得るものである。また一般的に用いられる辞典に定義されている用語は、明白に特に定義されていない限り理想的にまたは過度に解釈されない。
本明細書で記述する実施形態は本発明の理想的な概略図である断面図を参考にして説明されるものである。したがって、製造技術および／または許容誤差などによって例示図の形態が変形され得る。したがって、本発明の実施形態は図示された特定形態に制限されるものではなく製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。例えば、角部分が直角に図示された領域は、ラウンド（円周の一部）か所定曲率を有する形態とすることができる。したがって、図面に例示された領域は概略的な属性を有し、図面に例示された領域の形状は素子の領域の特定形態を例示するためのものであり、発明の範疇を制限するためものではない。
後で提供される実施形態は、一般的に導電性基板を有する発光装置を提供する。この発光装置は、（ｉ）少なくとも一つの一定の方向に向かって主に光を放出し、（ｉｉ）反射する光の放出を充分に増加させ、（ｉｉｉ）前記発光装置から除去されて熱的に熱を伝導するか、またはこれらのいかなる組み合わせでも良い。
本発明による一実施形態は、高スループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）のプロセスを用いる垂直型発光装置を製造する方法に関するものである。図１Ａ〜１Ｈは、一つの発光装置を製造する方法を示す斜視図である。当業者には周知のように、複数の発光装置が一つの基板上に共に製造され得、図２に示すように多数の基板を一度に製造することもできる。
前記方法は、図１Ａに示すように、あらかじめ形成された多重層の発光ヘテロ構造（ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を用いることができる。あらかじめ形成されたヘテロ構造は、所望する設計書を得ることができ、または製造することができる。ヘテロ構造のための有用な製造工程の例は、Ｎａｋｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，７７７，３５０（発明の名称：「Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」），Ｋｏｉｄｅ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，０４０，５８８（発明の名称：「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」），Ｎａｋａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，９５９，３０７（発明の名称：「Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ」），Ｓａｓｓａ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，７５３，９３９（発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ ａｎｄ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌａｙｅｒ Ｕｐｏｎ Ｗｈｉｃｈ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｉｓ Ｆｏｒｍｅｄ」），Ｎａｇａｈａｍａ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，１７２，３８２（発明の名称：「Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ａｎｄ Ｌｉｇｈｔ−Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ」），及びＰａｒｋ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，１１２，４５６（発明の名称：「Ｖｅｒｔｉｃａｌ ＧＡＮ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」）から調べることができる。これらの特許文献に開示されている内容は本明細書において参照して完全に統合される。あらかじめ形成されたヘテロ構造は、一般的に第１基板１００、第１クラッド層１１２ａ、活性層１１４ａ、および第２クラッド層１１６ａを含む。
第１基板１００は、一般的に誘電体または半導体である。第１基板１００として有用な物質の例は、これに限定されるものではないが、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、これらの混合物およびこれらの合金を含む。第１クラッド層１１２ａと良好な格子整合（ｌａｔｔｉｃｅ ｍａｔｃｈ）のとれる基板を用いることが好ましい。
第１クラッド層１１２ａ、第２クラッド層１１６ａ、および活性層１１４ａは、一般的に化学式ＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（ここで、０≦ｘ≦１ａｎｄ０≦ｙ≦１）と表現され得るＧａＮまたはＩｎＧａＮの形態を含み得る。したがって、有用な物質は、これに限定されるものではなく、ＡｌＧａＮおよびＩｎＧａＮを含む。他の有用な物質は図２Ｂに示す。クラッド層と前記活性層はまた多様な物質でドーピングされ得る。例えば、第１クラッド層１１２ａは、Ｓｉドーピングされたｎ型ＩｎＧａＮであり得、第２クラッド層１１６ａは、Ｍｇドーピングされたｐ型ＩｎＧａＮであり得る。また、第１クラッド層１１２ａおよび第２クラッド層１１６ａは、一般的に反対の導電型を有し、これらの層の導電型は互いに変わることがある。例えば、前記第１クラッド層がｎ型であれば、第２クラッド層はｐ型であり、その逆も可能である。本実施形態においては、第１クラッド層１１２ａはｎ型と指定され、第２クラッド層１１６ａはｐ型と指定される。
活性層１１４ａは、ｐ−ｎジャンクションにおいて電子とホールの再結合によって光を発生する。放出される光の周波数（または波長）と、その結果光の色は、ｐ−ｎジャンクションを形成する物質のバンドギャップエネルギに依存し、赤外線、可視光線または紫外線であり得る。活性層１１４ａは、単一量子井戸（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）を形成する少なくとも一つのポテンシャル井戸（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｗｅｌｌ）およびポテンシャル障壁（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｂａｒｒｉｅｒ）を含む。活性層１１４ａは、また多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ ）を提供するために多数の量子井戸を含み得る。発光特性は、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｓｅ、またはこれらの組み合わせから成るグループから選択された化合物であってポテンシャル障壁をドーピングすることによって調節され得る。好ましいドーピング物質は、Ａｌ、Ｓｉ、またはこれらの組み合わせを含む。
第１クラッド層１１２ａ、活性層１１４ａ、および第２クラッド層１１６ａは、当業者に周知の工程によって第１基板１００上に順次に形成することができる。例えば、これらの層は、ＭＯＣＶＤ （ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、液相エピタキシャル成長（ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）、水素化合物気相エピタキシャル成長（ｈｙｄｒｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）、分子ビームエピタキシャル成長（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）および／または有機金属気相成長法（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ）により第１基板１００上に形成され得る。その後、ｐ型クラッド層を活性化させるために熱処理工程が行われうる。一般的な熱処理温度は約４００℃ 〜８００℃である。例えば、仮に第２クラッド層１１６ａがＭｇでドーピングされたＩｎｘＡｌｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｎであれば、Ｍｇと結合されている水素が除去され得、向上されたｐ型の特性を提供することができる。このように形成されたヘテロジャンクション（例えば、活性層１１４ａ内にまたは近くに第１および第２クラッド層１１２ａ、１１６ａにより形成されたｐ−ｎジャンクション領域）は室温で高い注入効率を提供する。
図１Ａに示す多重層の発光ヘテロ構造は、図１Ｂに示すように少なくとも一つの上面１１５と側壁１１３を有する発光構造体１１０を形成するためのパターニング工程に入る。パターニング工程は、一つまたはそれ以上のマスキングおよびエッチング段階を含み得る。例えば、（ｉ）光子の内部反射、（ｉｉ）反射後に光子の放出角／経路、または（ｉｉｉ）いずれも増加させることによって発光構造体１１０が発光効率を増加させる形態を有するようにパターニングすることが好ましい。図１Ｂに示す発光構造体１１０の少なくとも一つの側壁面１１３は光反射率および放出を増加させるために傾斜している。具体的に、図１Ｂに示すように、上面１１５と一致する仮想の線と側壁面１１３との間に角αを形成することが好ましい。その結果、上面１１５の表面積は活性層１１４の表面積より小さい。角αは、約３０°より大きく、９０°以下であることが好ましく、約４０°〜約７０°であることがより好ましい。角αは、一定であるか、または、部分的あるいは全体的に凹んだ形状または凸の形状の側壁形態を形成するために連続的に変えることができる。また、光構造体１１０のためにパターニングされた形態の非制約的な例は、逆放物線型、上部分が切られた逆放物線型、円錐台（すなわち、切断円錐）、角錐台、およびこれらの混合形態を含む。
発光構造体１１０の形成後、例えば、電気的絶縁を提供するために図１Ｃに示すように絶縁層１２０が形成される。絶縁層１２０は、以下で説明する第１電極１４０によるｐ型とｎ型の領域間の電気的短絡（ｓｈｏｒｔ）を防止するために発光構造体１１０上にコンフォーマルに（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）形成され得る。絶縁層１２０は、また発光構造体１１０に追加的な構造的支持を提供する。また、熱が第１電極層１４０に伝達され発光構造体１１０から除去されるように、絶縁層１２０は熱的に伝導性であること（例えば、物質の選択または非常に薄い層を用いることによって）が好ましい。絶縁層１２０は、また透明であること、例えば、光が絶縁層１２０を通過し、その後形成される第１電極によって反射するように充分に透明であることが好ましい。また、絶縁層１２０に用いられる物質の透明度は、層の厚さおよび発光される光の波長によって左右される。例えば、より薄い層はさらに透明である。したがって、絶縁層１２０の厚さは、約１０Å〜１ｕｍであることが好ましく、約１０００Å〜３０００Åであることがより好ましい。また、厚さは一定であるか、製造工程およびそこに用いられる変数によって変わることもある。傾斜した側壁面１１３のステップカバーリッジに留意しなければならない。絶縁層１２０のため有用な物質では、これに制限されるものではないが、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ、およびこれらの組み合わせを含む。
絶縁層１２０は、当業者に周知のいかなる方法によっても形成することができる。一つの例として、絶縁層１２０は、二段階の工程で形成され得る。ＳｉＯ２のような第１絶縁層はギャップフィラ（ｇａｐ ｆｉｌｌｅｒ）として用いることができる。それからこの第１絶縁層より高エッチング選択比を有する第２絶縁層が第１絶縁層上に形成され得る。その後、絶縁層１２０を所望する厚さおよび形態で形成するためにパターニングおよびエッチング工程を用いることができる。
これとは別に、絶縁層１２０は、後述する第１電極１４０を媒介とするｐ型とｎ型の領域間の電気的短絡を防止するためのいかなる形態にも形成され得る。例えば、他の実施形態において、パターン化された絶縁層を形成することによって絶縁層１２０は、第１クラッド層１１２および活性層１１４の露出された側面のみを覆うように形成されても良い。また、また他の実施形態において、絶縁層１２０は、後で形成される第１電極が形成される領域のみを覆うように形成されても良い。例えば、パターン化された第１電極１４０がパターン化された絶縁層上に形成される時、パターン化された絶縁層１２０は、第２クラッド層１１６および活性層１１４の露出された側面のみを覆うように形成されても良い。また、また他の実施形態において、後述するパターン化された第１電極１４０が第２クラッド層１１６上にのみに形成されると、絶縁層１２０を形成する工程は省略し得る。この実施形態においては、第１電極１４０が活性層１１４または第１クラッド層１１２と接しないため電気的短絡が防止される。この実施形態において、パターン化された第１電極１４０は、形成された発光構造体１１０上のフォトマスクを用い、その後、第１電極１４０をプレーティング（ｐｌａｔｉｎｇ）して形成することができる。
第２クラッド層１１６と後述する後続して形成される第１電極１４０との間の電気通信が可能となるように、絶縁層１２０は、例えば、パターニング工程によって第２クラッド層１１６の表面の一部を露出させる少なくとも一つのリセス１２１を含むように形成される。図１Ｃは、一つのリセス１２１のみを示すが、一つ以上のリセスが形成され得、リセス１２１は多様な幾何学的形態（例えば、リング）を有することができる。最後に、リセス１２１は、発光構造体１１０の上面１１５に沿って、活性層１１４に向かった下方に発光構造体１１０の側壁面１１３の一つまたはそれ以上に沿って、またはこれらのいかなる組み合わせによっていかなるところにも形成され得る。第２クラッド層１１６と後続して形成される第１電極１４０との間の電気通信のため、利用可能な表面積を増加させるのが有用であり得る。
絶縁層１２０は透明であること、例えば、光が絶縁層１２０を通過し、その後、形成される第１電極によって反射するように充分に透明であることが好ましい。絶縁層１２０に用いられる物質の透明度は層の厚さおよび発光される光の波長によって左右される。例えば、より薄い層はさらに透明である。絶縁層１２０のため有用な物質では、これに制限されるものではなく、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ、およびこれらの組み合わせを含む。
絶縁層１２０を形成した後に、図１Ｄに部分的に示すように、第１電極層１４０が絶縁層１２０上にまた絶縁層１２０のリセス１２１内に形成される。第１電極層１４０は第２クラッド層の上面１１５および発光構造体１１０の少なくとも一つの側壁面１１３の少なくとも一定領域と熱的伝達が可能であるため、第１電極層１４０は発光構造体１１０からの熱を除去する改善された熱の伝導を提供することができる。
これとは別に、絶縁層１２０が第１電極１４０を通じたｐ型およびｎ型領域との間の電気的短絡を防止するための形態で形成される時、第１電極層１４０は、発光構造体１１０の第２クラッド層１１６の露出された領域および選択的に絶縁層１２０のいかなる領域上にも形成され得る。例えば、パターン化された絶縁層１２０が第１クラッド層１１２および活性層１１４の露出された側面上にのみ形成される時、第１電極１４０は第２クラッド層の上面１１５および選択的に絶縁層１２０の一部の領域上に形成され得る。同様に、パターン化された絶縁層１２０が第２クラッド層１１６および活性層１１４の露出された側面上にのみ形成される時、その後パターン化された第１電極１４０はパターン化された絶縁層１２０上に形成される。すなわち、第１電極１４０は第１クラッド層１１２上に形成されない。第１電極１４０は、少なくとも第２クラッド層上面１１５および発光構造体１１０の少なくとも一つの側面１１３の少なくとも一定領域と熱的伝達状態にあるため、このような他の実施形態もまた熱伝導を向上させる。
第１電極層１４０は電気的に導電性物質であり得る。有用な物質の非制約的な例は、ＩＴＯ （Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、これらの混合物、およびこれらの合金を含む。しかし、絶縁層１２０を通過した光を反射させて発光効率を実質的に増加させるために第１電極層１４０は、反射性物質を用いることが好ましい。有用な反射性物質の例は、これに制限されるものではないが、発光効率を高めるためにＡｇ、Ａｌ、Ｐｔまたはこれらの合金を含む。したがって、連続する第１電極層１４０は、（ｉ）電気的接触および（ｉｉ）光の反射の２つの追加的な機能の一つまたはすべてを提供することができる。
他の実施形態において、図１Ｄに示すように、オーミック層１３０がリセス１２１内に形成され得る。例えば、オーミック層１３０は、第１電極層１４０を形成する前にパターン化された蒸着によって形成され得る。オーミック層１３０に有用な物質は、これに限定されるものではないが、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，Ｚｎ、これらの混合物、およびこれらの合金を含む。オーミック層１３０として好ましい物質は、これに限定されるものではないが、Ｚｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔ、ＩＴＯ、これらの混合物、およびこれらの合金を含む。また、オーミック層１３０を活性化させるために熱処理を行うことができる。一般的に、前記熱処理は第１電極層１４０を形成する前に約４００℃で行われ得る。
示さなかったが、追加の層が第１電極層１４０上に追加され得る。例えば、第１電極１４０を保護したり発光構造体１１０に追加的な構造的輝度を提供したりするために追加の層が追加され得る。
第１電極層１４０を形成した後に、図１Ｅに示すように、分離された発光構造体１１０を提供するために例えば、マスキングおよびエッチング段階の組み合わせによってそれぞれの発光構造体１１０を分離させる領域１１１をパターニングすることを含む選択的工程を含む。したがって、発光構造体１１０を囲む領域１１１内で、第１電極層１４０、絶縁層１２０、および第１クラッド層１１２を除去して第１基板１００を露出させる。しかし、このパターニング工程は省略し得、後に行うこともできる。例えば、第２基板に移動後または第２基板を分離するあいだに行われ得る。仮に、発光構造体１１０周囲の領域１１１のパターニングが第２基板２００への移動後に行われると、前記パターニングは第１クラッド層１１２上で行われ、少なくとも第１クラッド層１１２が部分的除去される。仮に、発光構造体１１０の周囲の領域１１１のパターニングが第２基板２００への移動後に行われると、絶縁層１２０および第１電極層１４０をまた部分的に除去することが好ましい。
発光構造体１１０の周囲の領域１１１をパターニングする工程が行われていないものと仮定し、第１電極層１４０を形成した後、図１Ｆに示すように、第１電極層１４０の少なくとも一定領域が第２基板２００にボンディングされる。当業者に周知のいかなるボンディング方法をも用いることができる。ボンディング方法の非制約的な例は、共融（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）ボンディング（例えば、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｐｂ、これらの混合物、およびこれらの合金を使用）、はんだ付け、ゴールド−シリコンボンディング（ｇｏｌｄ−ｓｉｌｉｃｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）、および接着ボンディングを含む。また本明細書において参照し完全に統合されるＰａｒｋ ｅｔ ａｌのＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，１１２，４５６（発明の名称：「Ｖｅｒｔｉｃａｌ ＧＡＮ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」）に説明されているような導電性接着層も有用である。
第２基板２００は、例えば、第１電極１４０と選択的にオーミック層１３０を通じて第２クラッド層１１６と電気通信ができるようにするために導電性であること（一般的にｎ型第１クラッド層の場合ｐ型シリコン）が好ましい。第２基板２００として有用な物質は、これに限定されるものではないが、Ｓｉ、ストレインされたＳｉ、Ｓｉ合金、Ｓｉ−Ａｌ、ＳＯＩ （ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、Ｇｅ、Ｇｅ合金、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体、これらの組み合わせおよびこれらの合金を含む。
第２基板２００と第１電極層１４０との間のボンドを強化させるために、例えば、第１基板１００および／または第２基板２００内のたわみを補うために、図１Ｆに示すように、第２基板２００はパターン化された導電性中間層２１０をまた含み得る。図１Ｆに示すように、パターン化された導電性中間層１２０は、第１電極層１４０の少なくとも一定領域（例えば、発光構造体１１０の上面１１５に対応する外周領域）と第２基板２００をボンディングする前に第２基板２００上に形成される。導電性中間層２１０は、第１電極１４０のボンディング面（またはボンディング面）と実質的に整列されて一致するようにパターニングされる。一般的に共融ボンディングで用いられる中間層２１０は、第１電極１４０より低い反射特性を有することができる。中間層２１０として有用な物質は、これに限定されるものではないが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、これらの混合、およびこれらの合金を含む。例えば、Ａｕ−Ｓｎが中間層２１０として用いられる時、ボンディングは、例えば、約２００°Ｃ〜約４００°Ｃで熱工程を通じて行われ得、選択的に圧力を用いることができる。また、中間層２１０は、単一層または多重層、例えば、他の物質または合金を有するそれぞれの層であり得る。
第１基板１００を除去した後には第２導電性基板２００を薄くすることが難しいため、また他の選択的追加工程は、第１基板１００を除去する前に、第２導電性基板２００を所望する厚さで薄くする。例えば、第２導電性基板２００は、ＣＭＰ工程、研削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程、エッチング工程、またはこれらのいかなる組み合わせによっても薄くすることができる。
第２基板２００への移動は、図１Ｇに示すように、第１クラッド層１１２を露出させるために第１基板１００が除去される時完成される。第１基板１００は当業者に周知のいかなる方法を用いて除去しても良い。例えば、本明細書において参照して完全に統合されるＰａｒｋ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，１１２，４５６（発明の名称：「Ｖｅｒｔｉｃａｌ ＧａＮ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」）から提供されるように、第１基板１００を分離させるためにレーザを用いることができる。レーザが用いられる場合、レーザを用いる前に、例えば、ＣＭＰ、研削、および／またはエッチングによって先に第１基板１００を薄くして／したり研磨することが好ましい。また他の実施形態において、第１基板１００は、化学的工程、例えば、化学的リフト−オフ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｉｆｔ−ｏｆｆ （ＣＬＯ））を用いて除去することができる。適切なＣＬＯ工程の例は、本明細書において参照して完全に統合されるＨａ ｅｔ ａｌ．（「Ｔｈｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｌｉｆｔ−Ｏｆｆ Ｐｒｏｃｅｓｓ，」 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．３，ｐｐ．１７５−７７（Ｆｅｂ．１，２００８））， およびＧｍｉｔｔｅｒのＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．４，８４６，９３１（発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｉｆｔｉｎｇ−Ｏｆｆ Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｆｉｌｍｓ」）から提供される。
第１基板１００を除去した後に、図１Ｈに示すように、第２電極１５０が露出された第１クラッド層１１２上に形成される。第２電極１５０は、光放出を妨げることを最小化する形態であることが好ましいため、一般的に第２電極１５０は、第１クラッド層１１２の表面積に比べ充分に小さい表面積を有する。第２電極１５０は当業者に周知のいかなる工程を用いて形成することができる。例えば、第２電極１５０は、（ｉ）例えば、第２電極物質のＣＶＤ、スパッタリングなどの蒸着およびパターニング工程または（ｉｉ）フォトレジストリフトオフ工程を用いて形成することができる。
第２電極１５０は、また電流の拡散を向上させるために多様な形状を有することができる。例えば、第２電極１５０は、（ｉ）第１クラッド層１１２の少なくとも一つのエッジ近くに、（ｉｉ）第１クラッド層１１２のエッジ上に形成されたフレームの形態で、および／または（ｉｉｉ）多数のさらに小さい電極を含むように形成することができる。
第２電極１５０として有用な物質は、これに限定されるものではないが、ＩＴＯ （Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、これらの混合物、およびこれらの合金を含む。第２電極１５０は、単一層または多重層、例えば他の物質または合金を有するそれぞれの層として形成され得る。第２電極１５０は、少なくとも半透明な物質で形成されることが好ましい。
また他の実施形態において、第１クラッド層１１２と第２電極１５０の表面の間にオーミック層（未図示）が形成され得る。オーミック層として有用な物質は、これに限定されるものではないが、ＩＴＯ、ＺｎＯ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，これらの混合物、およびこれらの合金を含む。オーミック層として好ましい物質は、これに限定されるものではないが、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｎｉ、これらの混合物、およびこれらの合金を含む。また、オーミック層を活性化させるために熱処理を行って良い。一般的に、前記熱処理は、第２電極１５０が形成される前に約４００℃で行われる。
図１Ｈに示さなかったが、電流の拡散を向上させるために、例えば、第２電極１５０を形成する前に、第１クラッド層１１２の表面に導電層をまた追加することができる。前述したオーミック層を導電層として用いることができる。ＩＴＯ （Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）のような透明伝導性層を用いることが好ましい。
発光効率を増加させるために第２電極１５０を形成する前に第１クラッド層１１２の露出された表面をまたテクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）することができる。表面テクスチャリングは本明細書のすべての実施形態において適用することができる。第１クラッド層１１２の露出された表面に第２電極１５０の取り付けを向上させるために、第１クラッド層１１２の領域（電極１５０が取り付ける領域）は表面テクスチャリングされないこともある。表面テクスチャリングは、第１クラッド層１１２と空気との間の屈折率差による内部の全反射を減少させるものである。表面テクスチャリングは当業者に周知のいかなる工程によって行われても良い。このような工程の一つの例は、ＫＯＨのような湿式エッチング液の使用である。
第２電極１５０が形成された後に、図１Ｈに示すように、少なくとも一つの発光構造体１１０を含む少なくとも一つの発光装置１を形成するために第２基板２００および発光構造体１１０の周囲の領域を分離することができる。第２基板２００と発光構造体１１０周囲の領域を分離させるために当業者に周知のいかなる方法を用いることができる。第２基板２００および発光構造体１１０周囲の領域を分離させるための工程の非制約的な例は、これに限定されるものではないが、レーザソー（ｓａｗｉｎｇ）、ブレード（ｂｌａｄｅ）ソー、ダイヤモンドカッティング、エッチング、およびこれらの組み合わせを含む。
例えば、図１Ｅと関連して前述したような発光構造体１１０の周囲の領域１１１をパターニングする「追加の工程」は、図１Ｇおよび１Ｈに示すように、第２基板２００を個別の発光装置に分離させる工程前またはこれと同時に行うことができる。例えば、第１クラッド層１１２、絶縁層１２０、および第１電極層１４０を部分的に除去するために例えば、少なくとも一つのマスキングおよびエッチング段階の組み合わせによって発光構造体１１０周囲の領域１１１をパターンすることができる。その後、第２基板２００は、例えば、レーザソーにより分離され得る。
本発明のまた他の実施形態は、導電性基板上に形成された垂直型発光装置に関するものである。このような発光装置は、前述した高スループット工程により製造され得る。
図３〜５は、垂直型発光装置１の２つの実施形態を示す図である。図３は、実質的に正四角形の上部プロファイルを有する一つの実施形態を示す。図４は、実質的に長方形の上部プロファイルを有するまた他の実施形態を示す。図５は、図３および４において示す軸Ａ−Ａに沿って切断した実施形態の断面図である。この実施形態は、上面プロファイルの形態または発光構造体１１０の形態と関連して説明するが、この参考物は、発光構造体１１０の上面プロファイルまたは全体形状に関する参考物としてのみ意図される。したがって、本明細書で説明する前記発光装置は、このような形態に限定されるものではなく、いかなる所望する全体の外観形状を有することができる。
図３〜５に示す実施形態において、垂直型発光装置１は、（ｉ）第１表面１０９、第２表面１１５、および少なくとも一つの側面１１３を有する多重層の発光構造体１１０、（ｉｉ）発光構造体１１０の第２表面１１５および少なくとも一つの側面１１３の少なくとも一定領域を覆う絶縁層１２０、（ｉｉｉ）発光構造体１１０と連結される第１および第２電極（それぞれ１４０、１５０）、および（ｉｖ）第１電極１４０にボンディングされた導電性基板２００を含む。発光装置１は、第１電極１４０と導電性基板２００との間のボンドを向上させるために、例えば、導電性基板２００内のたわみを補うために、第１電極１４０と導電性基板２００との間に中間層２１０、および発光構造体１１０の第２表面１１５および第１電極１４０と接触するように位置しているオーミック層１３０をさらに含み得る。例えば、オーミック層１３０は絶縁層１２０内のリセス内に位置することができる。
多重層の光を放出する発光構造体１１０は、第１クラッド層１１２、活性層１１４、および第２クラッド層１１６を含む。本実施形態の発光構造体１１０は、例えば、（ｉ）光の内部反射、（ｉｉ）反射後の光の放出角／経路、または（ｉｉｉ）両側いずれを増加させることによって発光効率を増加させる形態で成されることが好ましい。図５に示す発光構造体１１０の少なくとも一つの側壁面１１３は光反射を増加させるために傾斜することができる。
具体的に、図５に示すように、第２表面１１５と一致する仮想の線と側壁面１１３との間に内部角αを形成することが好ましい。その結果、第１表面１０９の表面積は活性層１１４の表面積より大きい。角αは、約３０°より大きく９０°以下であることが好ましく、約４０°〜約７０°であることがより好ましい。角αは、一定であるか、または部分的であるか全体的に凹形状または凹形状の側壁の形態を形成するために連続的に変わることができる。また、発光構造体１１０のためのパターン化された形態の非制約的な例は、放物線、上部分が切られた放物線、逆（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）円錐台（すなわち、切断円錐）、逆角錐台、およびこれらの混合形態を含む。例えば、図３および図４は、逆角錐台（例えば、実質的に正四角形ベース（ｂａｓｅ）を有する）の形態および延びた角錐台（実質的に長方形ベースを有する）の形態を有する発光構造体１１０をそれぞれ図示する。
また、前述したように第１クラッド層１１２の露出された表面はテクスチャすることができる（未図示）。表面テクスチャリングは、また選択された領域、例えば、第２電極１５０を第１クラッド層１１２の露出された表面に取り付ける領域においては禁止し得る。
絶縁層１２０は、後述する第１電極１４０を通したｐ型およびｎ型領域との間の電気的短絡を予防する。絶縁層１２０は、発光構造体１１０のための追加の構造的支持を提供する。熱が発光構造体１１０から除去され、第１電極１４０に移動できるように、絶縁層１２０はまた、例えば、物質の選択、非常に薄い層で形成することによって熱的に導電性であることが好ましい。絶縁層１２０は、また透明であること、例えば、光が絶縁層１２０を通過し後述する後続して形成される第１電極によって反射するようにするに充分なように透明なことが好ましい。絶縁層１２０に用いられる物質の透明度は、また層の厚さおよび放射される光の波長に左右される。例えば、さらに薄い層がさらに透明である。絶縁層１２０として有用な物質は、これに限定されるものではないが、ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、およびこれらの組み合わせを含む。
図５に示すように、絶縁層１２０は、発光構造体１１０の第２表面１１５および側面１１３全体を覆うことができる。また他の実施形態において、絶縁層１２０は、発光構造体１１０の第２表面１１５と少なくとも一つの側面１１３の少なくとも一定領域を覆うことができる。例えば、絶縁層１２０は、少なくとも第２クラッド層１１６および活性層１１４を覆う。また他の実施形態において、絶縁層１２０は、例えば、パターン化された絶縁層１２０を形成することによって、第１クラッド層１１２および活性層１１４の露出された側面だけを覆うことができる。また、また他の実施形態において、絶縁層１２０は、選択的であり、第１電極１４０が第２クラッド層１１６の側面までだけに延在されると、例えば、第１電極１４０が第１クラッド層１１２または活性層１１４と電気通信状態ではない時、絶縁層１２０を除去することができる。
絶縁層１２０は、絶縁層１２０を通じて電気通信が可能なように発光構造体１１０の第２クラッド層１１６を露出させる少なくとも一つのリセス１２１をまた含み得る。図示しなかったが、一つまたはそれ以上のリセス１２１が（ｉ）第２表面１１５に沿って中心から外れた場所内に、（ｉｉ）活性層１１４の下の発光構造体１１０の第２表面１１５および側面１１３に沿って、（ｉｉｉ）活性層１１４の下の一つまたはそれ以上の側面１１３に沿って、またはこれらの組み合わせに位置することができる。リセス１２１のためのこのような他の位置は電流の流れを向上させるために有用である。絶縁層１２０は、例えば、少なくとも一部の光が絶縁層１２０を通過できるように充分に透明であることが好ましい。
第１および第２電極（１４０、１５０それぞれ）は、発光構造体１１０と電気通信状態にある。より具体的に、第１電極１４０は、発光構造体１１０の第２クラッド層１１６と電気通信状態にあり、第２電極１５０は、発光構造体１１０の第１クラッド層１１２と電気通信状態にある。
したがって、第１電極１４０は、活性層１１４および第１クラッド層１１２から電気的に分離される。第１電極１４０の電気的分離は、第１電極１４０が側面１１３に沿って延長するか、ヘテロ構造の活性層１１４までは到達しないように、例えば、発光構造体１１０の第２表面１１５に沿ってのみ、または第２表面１１５と側面１１３の一部に沿ってのみ延長することによって達成することができる。これとは別に、電気的絶縁は、図５に示し、前述した本実施形態のための絶縁層の説明および製造方法の部分で説明するように絶縁層を用いることによって達成することができる。
図５に示す実施形態において、第１電極１４０の一部が絶縁層１２０のリセス１２１を通じて第２クラッド層１１６と電気通信状態であれば、第１電極１４０は、絶縁層１２０のいかなる領域も覆うことができる。例えば、図５に示すように、第１電極１４０は実質的に絶縁層１２０のいずれも覆うことができる。絶縁層１２０および第１電極１４０は発光構造体１１０に余分の構造的支持を提供することができる。これとは別に、パターン化された絶縁層１２０が第１クラッド層１１２と活性層１１４の露出された側面のみを覆う時、第１電極１４０は、第２クラッド層の上面１１５と選択的に絶縁層１２０の一部領域上に形成され得る。同様に、パターン化された絶縁層１２０が第２クラッド層１１６と活性層１１４の露出された側面のみを覆う時、その後、パターン化された第１電極１４０はパターン化された絶縁層１２０を覆う。例えば、第１電極１４０は第１クラッド層１１２上に形成されない。第２電極に関して、サイズおよび形態は、発光構造体１１０から放出される光の妨害を最小化し、電流の流れを最大化するように選択される。したがって、第２電極１５０は、電流の拡散および／または放出される光の妨害を減少させるために多様な形態を有することができる。例えば、第２電極１５０は、（ｉ）第１クラッド層１１２の少なくとも一つのエッジ近くに、（ｉｉ）第１クラッド層１１２のエッジ上に形成されたフレームの形態で、（ｉｉｉ）多数のより小さい電極を含むように、またはこれらの組み合わせで形成され得る。図１Ｈには示さないが、電流の拡散を改善するために第１クラッド層１１２の第１表面１０９に導電層をまた追加することができる。ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）のような透明伝導層を用いることが好ましい。
発光装置１は、第１電極１４０の少なくとも一定領域にボンディングされた導電性基板２００をさらに含む。これで第２クラッド層１１６との電気通信が可能である。当業者に周知のあらゆるボンディング方法を用いることができる。ボンディング方法の非制約的な例は、共融ボンディング、はんだ付け、ゴールド−シリコンボンディング、および接着ボンディングを含む。また本明細書において参照して完全に統合されるＰａｒｋ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，１１２，４５６（発明の名称：「Ｖｅｒｔｉｃａｌ ＧＡＮ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」）に説明されているような導電性接着層も有用である。
導電性基板２００は、第１電極１４０とのボンドを向上させるために、例えば、第１基板１００および／または第２基板２００内のたわみを補うために、導電性中間層２１０をまた含み得る。一般的に共融ボンディングで用いられる中間層２１０は、第１電極１４０より低い反射特性を有することができる。中間層２１０は、単一層または多重層、例えば、他の物質または合金を有するそれぞれの層であり得る。
製造方法および物質成分など発光装置１に関するさらに詳しい内容および発光構造体１１０、第１および第２電極１４０、１５０、導電性基板２００などの多様な部分に関するさらに詳しい内容は、発光装置の製造方法に関する前述した内容から理解することができる。
図５に示すように、図５に示す発光装置１は、特に透明絶縁層１２０および反射第１電極１４０が用いられる時、光放出を顕著に改善させることができる。活性層１１４から直接放出される光線（例えば、光線Ｌ１）に加え、発光装置１の傾斜した側面１１３は、少なくとも一度反射した光（例えば、光線Ｌ２）および二度反射した光（例えば、光線Ｌ３）がヘテロ構造から放出されるようにする。したがって、全体的に放出される光の量を充分に増加させ、放出される光の方向性も充分に制御することができる。また、第１電極１４０が発光構造体１１０の第２クラッド層表面１１５および少なくとも一つの側壁面１１３の少なくとも一定領域と熱伝達状態にあるため、第１電極１４０は発光構造体１１０から熱を除去し、導電性基板２００への改善された熱の伝導を提供することができる。第１電極層１４０がまた導電性基板２００と充分な接触面積を有するため、この冷却効果は充分であり得る。
本発明のまた他の実施形態は、ヘテロ構造から放出される光を妨げない位置に提供される第２電極１５０（例えば、上部電極）を有する発光装置を製造する方法に関するものである。このような配列は、図６Ａ〜６Ｃに示すように溝がある発光構造体を形成することによって達成することができる。この方法は、垂直型発光装置を製造する方法として前述した方法を変形したものである。したがって、前記方法の一般的な過程は実質的に同一であり、下記で述べる特定の変更を除いては本実施形態に同一に適用される。例えば、本実施形態の方法は、次の工程段階をまた経る。（ｉ）発光構造体を形成し、（ｉｉ）リセスを有する絶縁層を形成し、（ｉｉｉ）第１電極および選択的なオーミック層を形成し、（ｉｖ）前記発光構造体の周囲の領域を選択的にパターニングして（後で行われ得る）、（ｖ）第１電極表面を第２導電性基板にボンディングし、（ｖｉ）第１基板を除去し、（ｖｉｉ）第２電極を形成し、また（ｖｉｉｉ）第２導電性基板を個々の発光装置に分離する。同様に、前述した実施形態において図１Ａ〜１Ｈおよび図３〜５に関連する絶縁層１２０および第１電極１４０のすべての変形が本実施形態に同一に適用される。
本実施形態において、図６Ａに示すように図１Ａに示すあらかじめ形成された多重層の発光ヘテロ構造に、発光構造体１１０の少なくとも第２クラッド層１１６および活性層１１４を分離させる少なくとも一つの溝１１８を有する発光構造体１１０を形成するためのパターニング工程を行う。溝１１８の一部分は、発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａの側面１１３ｂを規定し、溝１１８のまた他の部分は発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂの側面１１７を規定する。したがって、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂとメジャ部分１１０ａとの間の電気通信を提供するために、第１クラッド層１１２の少なくとも一定領域は連続した層で残っている。側面１１３ｂおよび／または側面１１７は、図５に示す実施形態と関連して前述したように傾斜することもある。本実施形態においては、発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａのみが光を放出する。図６Ａ〜６Ｂは直線の溝１１８を示すが、溝１１８は曲線であり得る。
図６Ｂおよび６Ｃに示すように、第２電極の形成を除いた本実施形態の残り工程は、本明細書において参照して完全に統合される前述した発光装置の製造方法の工程と本質的に同一である。例えば、絶縁層１２０（リセス１２１を含む）が発光構造体１１０の形態にコンフォーム（ｃｏｎｆｏｒｍ）するように形成される。例えば、絶縁層１２０が溝１１８内にも形成される。絶縁層１２０は、パターニング工程によって形成され得るリセス１２１をまた含む。その後、図６Ｂに示すように、第１電極層１４０が絶縁層１２０上に（溝１１８に対応する領域を含む）、またリセス１２１内に形成される。これとは別に、図６Ｂに示すように、オーミック層１３０がリセス１２１内に形成され得る。その後、図６Ｃに部分的に示すように、パターン化された導電性中間層２１０を選択的に有することができる第２導電性基板２００が第１電極層１４０の少なくとも一定領域にボンディングされ、第１基板１００が除去される。また、導電性基板２００と第１電極層１４０との間のボンドを向上させるために、導電性基板２００はパターン化された中間層２１０をまた含み得る。
しかし、前述した方法に対し、本実施形態の方法は、図６Ｃに示すように、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂの第１クラッド層１１２上に第２電極１５０を形成する。したがって、マイナ部分１１０ｂ上に位置する第２電極１５０は発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａから放出される光を妨げない。したがって、第２電極１５０は、第１クラッド層１１２と適合したいかなる導電性物質、例えば、透明物質、不透明物質、または透明ではない物質で形成され得、第２電極１５０は発光構造体のマイナー部分１１０ｂの第１クラッド層１１２の一部または全体表面を横切って延在することができる。
また、図６Ｃに示さないが、電流の拡散を改善させるために、例えば、第２電極１５０の形成前に、導電層が発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａの第１クラッド層１１２の表面および選択的にマイナ部分１１０ｂにまた追加することができる。この導電層は光を放出する発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａを覆うために、ＩＴＯ （Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）のような透明導電層を用いることが好ましい。
第２電極１５０を形成した後、図６Ｃに示すように少なくとも一つの発光構造体１１０を含む少なくとも一つの発光装置２を形成するために第２基板２００および発光構造体１１０周囲の領域を分離することができる。第２基板２００および発光構造体１１０周囲の領域を分離するために、当業者に周知のいかなる方法をも用いることができる。第２基板２００および発光構造体１１０周囲の領域を分離するための工程の非制約的な例は、これに限定されるものではなく、レーザソー、ブレードソー、ダイヤモンドカッティング、エッチング、およびこれらの組み合わせを含む。
本発明のまた他の実施形態は、上部電極が少なくとも一つの一定の方向に向かって放出される光を妨げない、導電性基板上に形成された垂直型発光装置に関するものである。このような発光装置は、溝がある発光構造体を有する発光装置のために前述した高スループット製造工程により製造され得る。したがって、前述した工程から提供された詳しい内容の全ては（例えば、物質、配列など）本実施形態にまた適用される。
図７および８は、光を放出するメジャ部分１１０ａと第２電極１５０を取り付けるためのマイナ部分１１０ｂを有する発光装置２の一つの実施形態を示す図である。結果的に、第２電極１５０は光放出を妨げない。図８は、図７に示す軸Ｂ〜Ｂに沿って切断した発光装置２の断面図である。図７および８に示すように、第２電極１５０は、発光導電性構造体の実質的に長方形の（上面プロファイル）マイナ部分１１０ｂ上に形成される。溝１１８は、発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａとマイナ部分１１０ｂを規定する。したがって、発光構造体１１０の前記領域に対応する発光装置２の部分はそれぞれ発光装置のメジャ部分および発光装置のマイナ部分で言及される。
溝１１８は、発光構造体１１０の少なくとも活性層１１４および第２クラッド層１１６（および選択的に第１クラッド層１１２の一部）を分離させる。結果的に、第１クラッド層１１２の少なくとも一部は発光構造体１１０の最初から最後まで連続的である。第２電極１５０が発光装置２のマイナ部分内の第１クラッド層１１２に取り付けるため、電気は連続する第１クラッド層１１２に沿って（またはそれの表面に沿って）流れ、光が生成される領域である発光装置２のメジャ部分内に分配される。
第２電極１５０の不在を除いて、発光装置２のメジャ部分（メジャ部分１１０ａに対応する）は図５に示す発光装置１と実質的に類似である。したがって、発光装置１の細部事項および変形のすべては発光装置２のメジャ部分に同一に適用される。例えば、発光装置２のメジャ部分は、（ｉ）第１表面１０９、第２表面１１５、および少なくとも一つの側面１１３ａ（または溝１１８の一部を形成する側面１１３ｂ）を有する多重層であり、光を放出する発光構造体１１０、（ｉｉ）リセス１２１を有し、発光構造体１１０の第２表面１１５および側面１１３ａ、１１３ｂの少なくとも一部を覆う絶縁層１２０、（ｉｉｉ）発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａに連結される第１電極１４０、および（ｉｖ）第１電極１４０にボンディングされた導電性基板２００を含む。発光装置２のメジャ部分１１０ａは、発光構造体１１０の第２表面１１５と第１電極１４０に接するように位置するオーミック層１３０をさらに含み得る。例えば、オーミック層１３０は、絶縁層１２０内部のリセス内に位置することができる。発光装置２は、前記ボンドを向上させるために、例えば、導電性基板２００内のたわみを補うために中間層２１０をさらに含み得る。
また、光放出効率を増加させるために発光構造体のマイナ部分１１０ｂの第１クラッド層１１２上に第２電極１５０を取り付ける前に、メジャ部分１１０ａの第１クラッド層１１２の露出された表面はまたテクスチャされることができる（未図示）。マイナ部分１１０ｂの第１クラッド層１１２の露出された表面に第２電極１５０の取り付けを向上させるために、第２電極１５０が取り付けるマイナ部分１１０ｂの第１クラッド層１１２の領域はテクスチャリングされないこともある。表面テクスチャリングは、メジャ部分１１０ａの第１クラッド層１１２と空気との間で屈折率の差による内部全反射を減少させるものである。表面テクスチャリングは、当業者に周知のいかなる工程によっても行われ得る。このような工程の一つの例は、ＫＯＨのような湿式エッチング液の使用である。
図８に示すように、発光装置２のマイナ部分１１０ｂは、第１クラッド層１１２と電気通信状態にある第２電極１５０を含む。第２電極１５０は、発光構造体のマイナ部分１１０ｂの第１クラッド層１１２の一部または全体表面を横切って延長することができる。例えば、第２電極１５０は、電流分配を向上させるために三日月形状を有することができる。適切に、発光装置のマイナ部分１１０ｂは、絶縁層１２０および選択的に第１電極層１４０をまた含む。発光装置２のマイナ部分は第１電極層１４０を必要としないが、高スループット製造工程のあいだにそれを含むことがより便利な場合もある。
図７および８に示す発光装置２は、第２電極１５０を非妨害領域に位置させ、特に透明絶縁層１２０と反射第１電極１４０が用いられる時、光放出を顕著に改善することができる。活性領域から直接的に放出される光線（例えば、光線Ｌ１）に加え、発光装置２の傾斜した側面１１３ａ、１１３ｂは、少なくとも一度反射した光（例えば、光線Ｌ２）および二度反射した光（例えば、光線Ｌ３）がヘテロ構造から放出するようにする。したがって、放出される光の全体量を充分に増加させ、放出される光の方向性を充分に調節することができる。また、第１電極層１４０が発光構造体１１０の第２クラッド層表面１１５およびメジャ部分１１０ａの少なくとも一つの側壁面１１３の少なくとも一部と熱の伝達状態にあるため、第１電極層１４０は、発光構造体１１０から導電性基板２００への改善された熱の伝道を提供することができる。第１電極層１４０が導電性基板２００と充分な接触面積をまた有するため、この冷却効果は充分であり得る。
また他の実施形態においては、図９に示すように、四分面のコーナーに実質的に正四角形（上面プロファイル）の発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ（例えば、二つの溝１１８により規定される）上に形成された第２電極１５０を有する発光装置３を製造するために、溝がある発光構造体を製造するために前述された製造工程を修正することができる。これにより、上面プロファイルから見た時、実質的に正四角形のマイナ部分１１０ｂは、正四角形の上面プロファイルを有する発光装置の一つの四分面のコーナーに形成される。本実施形態のまた他の変形では、例えば、迎え合う四分面のコーナー上に一つ、またはそれぞれの四分面のコーナー上に一つのように、発光装置３は２つ以上の実質的に正四角形のマイナ部分（未図示）を有することができる。このような他の実施形態においてあらかじめ形成された多重層の光を放出するヘテロ構造は、多数の溝を有する発光構造体を形成するためにパターン化することができる。
また他の実施形態において、上面プロファイルから見られることおよび図１０に示すように、発光装置４は、発光構造体１１０の中央領域に形成された発光構造体のマイナ部分１１０ｂを含み得る。本実施形態において、四角形構造内に四つの溝（または円形構造内の一つの溝）は、マイナ部分１１０ｂを発光構造体１１０の中央領域に島の形態で形成するために用いることができる。第２電極１５０は、マイナ部分１１０ｂ上に形成されるため、それの中央領域は、発光構造体１１０の光を放出するメジャ部分１１０ａ中心から外部に放射方向に外側へ向かう電流分配を増加させるように助けることが。本実施形態において、絶縁層１２０は、メジャ部分１１０ａの形状に対応して実質的に正四角形形状を有するリセス（および選択的にオーミック層）を有する。
前記参照されたすべての形態が正四角形または長方形であっても、前述した発光装置のいかなる部分のために他の形態もまた可能である。例えば、発光構造体のマイナ部分１１０ｂは、円形または楕円形の上面プロファイル形態を有することができる。この実施形態において一つの溝は円形または楕円形の形状を有する。
本発明のまた他の実施形態は、図１１Ａ〜１１Ｄに示すようにレンズを有する垂直型発光装置の製造方法に関するものである。この方法は、垂直型発光装置および溝を有する垂直型発光装置を製造するために前述した方法の変形である。本実施形態において第１クラッド層の一部がレンズを形成するために用いられる。レンズの曲率は、第１クラッド層と空気との間の屈折率の差に起因した現象であるエスケープコーンアングル（ｅｓｃａｐｅ ｃｏｎｅ ａｎｇｌｅ）を減少させて光放出効率を増加させるものである。
本実施形態における製造方法は、図１１Ａに示すように、あらかじめ形成された多重層の光を放出するヘテロ構造を用いる。図１Ａと関連して説明したあらかじめ形成されたヘテロ構造と同様に、図１１Ａに示す本実施形態のあらかじめ形成されたヘテロ構造は、少なくとも第１基板１００、第１クラッド層１１１ａ、活性層１１４ａ、および第２クラッド層１１６ａを含む。しかし、本実施形態のあらかじめ形成されたヘテロ構造は、レンズの部分を補うために充分にさらに厚い第１クラッド層１１１ａを有する。本実施形態において第１クラッド層１１１ａの厚さは、上面プロファイルから見る時、レンズが形成される発光構造体１１０の第１表面１０９の最も短い面（または最も短い直径）の長さの約１／１０より一般的に大きい。前述した溝がある発光装置において、メジャ部分１１０ａの第１表面１０９のみが前記最も短い面（または最も短い直径）を決定することに関連する。このような厚い第１クラッド層１１１ａは、気相成長のように当業者に周知のいかなる方法によっても得ることができる。
他の工程は、垂直型発光装置および溝を有する垂直型発光装置を製造するために前述した方法の工程と本質的に同一である。例えば、本実施形態の方法もまた次の工程を経る。（ｉ）発光構造体を形成し、（ｉｉ）リセスを有する絶縁層を形成し、（ｉｉｉ）第１電極と選択的オーミック層を形成し、（ｉｖ）発光構造体の周囲領域を選択的にパターニングし（後で行われ得る）、（ｖ）第１電極の表面を第２導電性基板とボンディングし、（ｖｉ）第１基板を除去し、（ｖｉｉ）第２電極を形成し、また（ｖｉｉｉ）個別の発光装置で第２基板を分離する。
しかし、本実施形態の方法は、図１１Ｃに示す通り、第１クラッド層１１１からレンズ１１９を形成する追加の工程をさらに含む。第１基板１００を除去する工程後、図１１Ｂに示す通り第１クラッド層１１１が露出される。その後、図１１Ｂおよび１１Ｃに示すように、レンズ１１９周囲の領域を規定し第１クラッド層１１１からレンズ１１９を形成するために、フォトレジストパターンを利用してパターニング工程が第１クラッド層１１１上で行われる。レンズ１１９を形成するパターン工程の例は、本明細書において参照して完全に統合されるＳｔｅｒｎ ｅｔ ａｌ．の「Ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ ｆｏｒ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ ａｒｒａｙｓ」（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．１１，ｐ． ３５４７−５１（Ｎｏｖ．１９９４）），およびＯｋａｚａｋｉ ｅｔ ａｌ．のＵＳ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，９４８，２８１（Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ７，１９９９，発明の名称：「Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ ａｒｒａｙ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓａｍｅ ａｎｄ ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ｉｍａｇｅ ｐｉｃｋｕｐ ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓａｍｅ」）で説明される。
図１１Ａ〜１１Ｄは凸レンズを示すが、所望する光放出パターンを得るために第１クラッド層１１１はいかなる所望する形態をも作ることができる。例えば、前記の製造工程の変形として図１１Ｅに示すように、さらに小さいレンズの多数を提供するためにレンズの形状パターンを変更することによってレンズ１１９を多数得ることができる。
少なくとも一つのレンズを形成した後に、図１１Ｄを参照して前述したように、第１クラッド層１１１で形成されたレンズ１１９（またはレンズの多数）上に第２電極１５０が形成される。発光装置が溝を有する実施形態においては、第２電極１５０は発光装置のマイナ部分の第１クラッド層１１１上に形成され得る。
本発明はまた導電性基板上に形成され、レンズを含む垂直型発光装置に関するものである。前述した実施形態のすべてはここで説明したレンズを含み得る。このような発光装置は、レンズを有する発光装置のため、前述した高スループット工程にしたがって製造され得る。
図１２〜１４は、第１クラッド層１１１で形成されたレンズを有する垂直型発光装置の３つの変形物を示す図である。図１２および１３は、一つの大きいレンズおよび多数のより小さいレンズを有する発光装置をそれぞれ図示する。図１２において、発光装置５は、一つのレンズ１１９を有する発光構造体を含む。ここで第２電極１５０はレンズ１１９とボンディングされる。図１３において、発光装置６は、多数のレンズ１１９を有する発光構造体を含む。ここで第２電極１５０は、中心に位置する小さいレンズのグループとボンディングされる。これとは別に、第２電極がボンディングされる領域は平らであっても良い。例えばレンズがないこともある。この発光構造体は導電性基板２００にボンディングされる第１電極１４０をさらに含む。結合を向上させるために、例えば、導電性基板２００内のたわみを補うために導電性基板２００は中間層２１０をさらに含み得る。
同様に、図１４は、発光装置のメジャ部分１１０ａおよびマイナ部分１１０ｂを規定する溝１１８を有する発光装置７を示す図である。発光装置７のメジャ部分１１０ａは、レンズ１１９を含み、発光装置７のマイナ部分１１０ｂは、第２電極１５０を含む。前述したように、本実施形態において、第２電極１５０は、発光装置７のメジャ部分１１０ａから放出される光を妨げない。したがって、第２電極１５０はいかなる導電性物質でも形成され得、それはいかなる形態を取ることもできる。例えば、第２電極１５０は、発光装置７のマイナ部分１１０ｂ内の第１クラッド層の全体表面を覆うことができる。図１４には示さないが、発光装置７は、第１クラッド層の表面および選択的にレンズ１１９の表面上に電流の拡散層をさらに含み得る。
また他の実施形態で本発明は、導電性基板２００内に内蔵ツェナーダイオード（ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｚｅｎｅｒ ｄｉｏｄｅ）を有する垂直型発光装置を製造する方法に関するものである。ここで実施形態は、導電性基板が一般的に少なくとも一つのｎ型ドーピングされた領域を有するｐ型基板で構成されるものとして叙述するが、前記導電性基板はまた少なくとも一つのｐ型ドーピングされた領域を有するｎ型基板であり得る。これに加えて、ここのすべての実施形態は、前述したように、レンズの部分を有する第１クラッド層をまた含み得る。また、前述した発光装置が用いられても、導電性基板２００内に内蔵ツェナーダイオードを用いることによってあらゆる適切な垂直型発光装置に交代され得る。
図１５は、前記発光装置およびツェナーダイオードの機能的側面を示す回路ダイアグラム（ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉａｇｒａｍ）を提供する。導電性基板２００は、導電性基板２００の導電型と反対の導電型の化合物でドーピングされる。例えば、ツェナーダイオードを形成するためにｐ型基板２００が用いられる時、基板２００の選択された領域はｎ型化合物でドーピングされ、その反対の場合も可能である。導電性基板２００のドーピングされた領域は、導電性基板２００と同一の半導体タイプである発光構造体１１０の第２クラッド層１１６と電気通信状態に置かれる。例えば、導電性基板２００のｎ型でドーピングされた領域は発光構造体１１０のｐ型クラッド層１１６と電気通信状態に置かれる。ツェナーダイオードは、逆バイアス電圧で発光構造体１１０を有害なサージ（ｓｕｒｇｅ）、例えば、静電気放電（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）から保護する。
図１６Ａは、ツェナーダイオードを含む発光装置８の一実施形態を示す図である。図１６Ａに示す発光装置８は、図５に示す発光装置１と実質的に類似である。しかし、発光装置８は、ｎ型ドーピングされた領域２０５を有するｐ型導電性基板２００ｂを含むツェナーダイオードを含む。また、第１クラッド層１１２ｂはｎ型であり、第２クラッド層１１６ｂはｐ型である。したがって、有害な逆バイアス電圧がｎ型ドーピングされた領域２０５に入れば、それは無害にｐ型基板２００ｂに流れ、発光構造体１１０を保護する。図１６Ａに示すように中間層２１０が用いられる時、中間層２１０はドーピングされた領域２０５とのみ電気通信状態にある。すなわち、中間層２１０は、導電性基板２００ｂのドーピングされていない領域と接してはならない。
同様に、図１６Ｂは、ツェナーダイオードを含む発光装置９のまた他の実施形態を示す図である。図１６Ｂに示す溝を有する発光装置９は、図８に示す発光装置２と実質的に類似である。しかし発光装置９は、ｐ型導電性基板２００ｂとｎ型ドーピングされた領域２０５を含むツェナーダイオードを含む。また、第１クラッド層１１２ｂはｎ型であり、第２クラッド層１１６ｂはｐ型である。したがって、有害な逆バイアス電圧がｎ型ドーピングされた領域２０５に入れば、それは無害にｎ型基板２００ｂに流れ、発光構造体１１０を保護する。図１６Ｂに示すように中間層２１１が用いられる時、中間層２１１は、ドーピングされた領域２０５とのみ電気通信状態でなければならない。すなわち、中間層２１１は導電性基板２００ｂのドーピングされていない領域と接してはならない。
この発光装置（８および９）は、垂直型発光装置および溝を有する垂直型発光装置を製造するために前述した方法に追加の工程を含み得ることができる。追加の工程は次を含む。（ｉ）絶縁層１２０内のリセス１２１に対応する第１クラッド層の領域と電気の連結状態である選択された領域内に適切なドーパント（例えば、基板と反対導電型）で導電性基板をドーピングすることと、（ｉｉ）導電性基板２００ｂのドーピングされた領域２０５上にパターン化された導電性中間層２１０（溝を有するた発光装置では２１１）を選択的に形成することと、（ｉｉｉ）ドーピングされた領域２０５またはパターンされた導電性中間層（２１０、ドーピングされた領域２０５に対応する部分）を絶縁層１２０内のリセス１２１と対応する第１電極層の部分に整列および取り付けさせることと、また、これらのすべての組み合わせである。パターン化された導電性中間層２１０が導電性基板２００ｂのドーピングされていない領域と接しないようにするために（または直接電気通信状態でないようにするため）、パターン化された導電性中間層２１０はドーピングされた領域２０５範囲内で形成されることが好ましい。
本発明は、前述した垂直型発光装置を含む発光パッケージ（例えば、チップスケールパッケージ（ｃｈｉｐ ｓｃａｌｅ ｐａｃｋａｇｅ））に関するものである。この発光パッケージは、電源に連結することによっていかなる適当な発光システムにおいても用いることができる。放出される光の方向性がここで説明する発光パッケージ内で充分に調節できるために、チップスケールパッケージングは実質的に単純化され得る。伝統的なパッケージ（例えば、反射器または反射の側面および背面を含む）が用いられるが、ここで説明する発光パッケージは、放出される光の方向性を充分に調節することがすでに可能となっているため、このような伝統的なパッケージングは必要でない。発光パッケージは、大きく二つのカテゴリに分けることができる。カプセル化されていないもの（ｕｎｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）とカプセル化されたもの（ｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）である。ここで用いられる参照番号３００は、発光装置に電気を供給するために少なくとも二つの導電性領域を有する基板であるサブマウント（ｓｕｂｍｏｕｎｔ）である。サブマウントの非制約的な例は、回路基板またはプリントされた回路基板を含む。しかし、ここで参照番号３００は回路基板と言及される。
図１７および図１８は、回路基板３００上の第１導電性領域３１０（またはコンタクトと呼ばれる）にボンディングされた発光装置１を含むカプセル化されていない発光パッケージ１０の一実施形態を示す図である。回路基板３００は、回路基板３００上に第２導電性領域３２０（またはコンタクトと呼ばれる）を含み、ワイヤ３３０は、第２電極１５０と第２導電性領域３２０との間の電気の通信（例えば、ワイヤボンド（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄ））を提供する。本実施形態は、一つのワイヤ３３０での電気の連結のみを必要とする。なぜなら、仮に第２の電気の連結が利用される場合、導電性中間層２１０を経由し、導電性基板２００によって提供される。発光装置１は、図５に示す装置と実質的に同一であるが、前述した発光装置のいかなるものも本実施形態の発光装置１と代わり得る。
図１９、２０、２１Ａ、および２１Ｂは、ツェナーダイオードを有する発光装置を含むカプセル化されていない発光パッケージの多様な実施形態を示す図である。この実施形態は、前述した発光装置の使用を説明するが、いかなる適切な垂直型発光装置にも代替され得るため、導電性基板２００内に内蔵ツェナーダイオードも利用される。
図１９は、ツェナーダイオードを有する発光装置８を含むカプセル化されていない発光パッケージ１１のまた他の実施形態を示す図である。装置は、回路基板３００上の第１導電性領域３１０とボンディングされる。発光装置８は、ｎ型ドーピングされた領域２０５を有するｐ型導電性基板２００ｂを有する。導電性中間層２１０は、（ｉ）発光構造体１１０の第１電極１４０とｐ型第２基板２００ｂの表面の間のボンドを向上させ、（ｉｉ）ｐ型導電性基板２００ｂのｎ型ドーピングされた領域２０５の少なくとも一定領域を覆う（または接する）。中間層２１０は、ドーピングされた領域２０５とのみ電気の連結状態にある。すなわち、中間層２１０は、導電性基板２００ｂのドーピングされていない領域と接してはならない。第１ワイヤ３３０は、発光構造体１１０の第２電極１５０と第１導電性領域３１０との間の電気通信を提供し、第２ワイヤ３３２は、導電性中間層２１０と回路基板３００上の第２導電性領域３２０との間の電気通信を提供する。
図２０は、ツェナーダイオードを有する発光装置９を含むカプセル化されていない発光パッケージ１２のまた他の実施形態を示す図である。装置は、回路基板３００上の第１導電性領域３１０とボンディングされる。発光装置９は、光を放出するメジャ部分１１０ａおよび第２電極１５０が位置するマイナ部分１１０ｂを有する発光構造体１１０を含む。図１６Ｂに示すように発光装置９は、ｎ型ドーピングされた領域２０５を有するｐ型導電性基板２００ｂをまた有する。第１導電性中間層２１０は、（ｉ）発光構造体１１０の光を放出するメジャ部分１１０ａ上に位置する発光構造体１１０の第１電極１４０とｐ型導電性基板２００ｂの表面との間のボンドを向上させ、（ｉｉ）ｐ型導電性基板２００ｂのｎ型ドーピングされた領域２０５の少なくとも一定領域を覆う（または接する）。中間層２１０は、ドーピングされた領域２０５とのみ電気の連結状態である。すなわち、中間層２１０は、導電性基板２００ｂのドーピングされていない領域と接してはならない。第２導電性中間層２１１は、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ上に位置する第１電極１４０とｐ型基板２００ｂの表面の間のボンドを向上させる。第１および第２導電性中間層２１０、２１１は、同一の物質または他の物質で形成され得る。第１および第２導電性中間層２１０、２１１との間にギャップ（ｇａｐ）を置くことが好ましい。第１ワイヤ３３０は、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂに位置する第２電極１５０と第１導電性領域３１０との間の電気通信を提供し、第２ワイヤ３３２は、導電性中間層２１０と回路基板３００上の第２導電性領域３２０との間の電気通信を提供する。
図１９に示す発光パッケージ１１および図２０に示す発光パッケージ１２は、実質的に類似の方式で用いられる。発光パッケージ上に順バイアスを印加することによって、例えば、第１導電性領域３１０上に負バイアスを印加して、第２導電性領域３２０上に正バイアスを印加することによって、発光パッケージ１１および発光パッケージ１２は活性化する（例えば、光を放出する）ため図１９および２０の左側に破線の矢印によって示すように、電子は第１ワイヤ３３０を経由し、第１導電性領域３１０から第２電極１５０に流れる。逆バイアスが発光パッケージに印加されると、例えば、第１導電性領域３１０上に正バイアスが印加され、第２導電性領域３２０上に負バイアスが印加されると、電子は第２導電性領域３２０から導電性中間層２１０に流れる。逆バイアスの電圧が特定のブレークダウン電圧に達する時（例えば、静電気放電の危険レベル）、ツェナーダイオード（すなわち、ｎ型ドーピングされた領域２０５およびｐ型導電性基板２００ｂ）はｎ型ドーピングされた領域２０５およびｐ型導電性基板２００ｂを通過する電子の流れが第１導電性領域３１０を通じて抜け出すことを許容する。これで、発光装置８、９を保護することができる。
図２１Ａは、ツェナーダイオードを有する変更された発光装置９’を含むカプセル化されていない発光パッケージ１３のまた他の実施形態を示す図である。装置は、回路基板３００上の第１導電性領域３１０にボンディングされている。発光装置９’は、発光パッケージ９のため、図１６Ｂに示すように光を放出するメジャ部分１１０ａおよび第２電極１５０が位置するマイナ部分１１０ｂを有する発光構造体１１０を含む。しかし、この発光装置９’は変更されている。なぜなら、それは（ｉ）第２電極１５０代りに発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ内に貫通ビアコンタクト（ｔｈｒｏｕｇｈ ｖｉａ ｃｏｎｔａｃｔ）１４５を含み、（ｉｉ）第１電極１４０が発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａとマイナ部分１１０ｂとの間の領域から除去される。貫通ビアコンタクト１４５は、ｎ型第１クラッド層１１２ｂから絶縁層１２０の外部まで接し延在される。貫通ビアコンタクト１４５は、中心の導電性物質および選択的に外部の絶縁層（未図示）を含み得る。貫通ビアコンタクト１４５は、当業者に周知のいかなる方法によって形成され得る。貫通ビアコンタクト１４５を形成するために可能な工程の非制約的な例は、ＹａｍａｇｕｃｈｉのＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，９１６，７２５（登録日：２００５．０７．１２，発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ， ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｏｄｕｌｅ」），ＹａｍａｇｕｃｈｉのＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，１９３，２９７（登録日：２００７．０３．２０，発明の名称：「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ， Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ， Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ」），およびＭｉｙａｚａｗａのＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，２１４，６１５（登録日：２００７．０５．０８，発明の名称：「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ， ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ， ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｐｐａｒａｔｕｓ」）から調べることができる。この文献の全体が本明細書において参照される。
発光装置９’は、また第１ｎ型ドーピングされた領域２０５および第２ｎ型ドーピングされた領域２０６を有するｐ型導電性基板２００ｂを有する。第１導電性中間層２１０は、（ｉ）発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａ上に位置する第１電極１４０とｐ型導電性基板２００ｂの表面の間のボンドを向上させ、（ｉｉ）ｐ型導電性基板２００ｂの第１ｎ型ドーピングされた領域２０５の少なくとも一定領域を覆う（または接する）。同様に、第２導電性中間層２１１は、（ｉ）発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ上に位置する第１電極１４０とｐ型導電性基板２００ｂの表面の間のボンドを向上させ、（ｉｉ）ｐ型導電性基板２００ｂの第２ｎ型ドーピングされた領域２０６の少なくとも一定領域を覆う（または接する）。中間層２１０は、第１ｎ型ドーピングされた領域２０５でのみ電気通信状態にある。すなわち、中間層２１０は、導電性基板２００ｂのドーピングされていない領域と接してはならず、中間層２１１は、第２ｎ型ドーピングされた領域２０６でのみ電気通信状態にある。第１および第２導電性中間層２１０、２１１は、同一の物質または他の物質で形成され得る。本実施形態において第１および第２導電性中間層２１０、２１１との間にギャップが提供される。貫通ビアコンタクト１４５は、２導電性中間層２１１および導電性基板２００ｂの第２ｎ型ドーピングされた領域２０６を経由し、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ内に位置するｎ型第１クラッド層１１２ｂと第１導電性領域３１０との間に電気通信を提供する。また、ワイヤ３３２は、導電性中間層２１０と回路基板３００上の第２導電性領域３２０との間の電気通信を提供する。
図２１Ｂは、ツェナーダイオードを有する変更された発光装置９”を含むカプセル化されていない発光パッケージ１４のまた他の実施形態を示す図である。装置は、回路基板３００上の第１導電性領域３１０にボンディングされている。本実施形態の発光パッケージ１４は、図２１Ａに示す発光パッケージ１３と実質的に類似である。したがって、前述した発光パッケージ１３のための説明は、発光パッケージ１４にもまた適用される。しかし、発光パッケージ１４のｐ型導電性基板２００ｂは、第２ｎ型ドーピングされた領域２０６の代わりに貫通ビアコンタクト２１２を有する。貫通ビアコンタクト２１２は、中心の導電性物質および選択的に外部の絶縁層（未図示）を含み得る。結果的に、第２導電性中間層２１１は、（ｉ）発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ上に位置する第１電極１４０とｐ型導電性基板２００ｂの表面の間のボンドを向上させ、（ｉｉ）ｐ型導電性基板２００ｂ内の貫通ビアコンタクト２１２と電気通信（またはコンタクト）状態にある。
図２１Ａに示す発光装置９’と図２１Ｂに示す発光装置９”は、（ｉ）溝を有する垂直型発光装置（図８に示す発光装置２）および（ｉｉ）溝およびツェナーダイオードを有する垂直型発光装置（図１６Ｂに示す発光装置８）を製造するために前述した方法を変更することによって得ることができる。発光装置（９’および９”）すべてのための２つの共通の追加的な工程は次を含み得る。（ｉ）メジャ部分１１０ａの第１電極層１４０をマイナ部分１１０ｂから分離させるために、溝領域１１８の少なくとも一定領域（例えば、発光構造体１１０のメジャ部分１１０ａとマイナ部分１１０ｂとの間の領域）から第１電極層１１４を部分的に除去するか、または溝領域１１８内で断絶されたパターン化された第１電極層を形成すること、（ｉｉ）図６Ｂに示すように、第１電極層を形成する前または後に、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂ内に貫通ビアコンタクト１４５を形成すること（例えば、第１クラッド層１１２までビアを形成し、このビアを導電性物質で埋めること）である。この追加工程は、第２導電性基板２００にボンディングする前に行われる。
「溝領域１１８の少なくとも一定領域から第１電極層１４０を部分的に除去して分離させる」工程は、第１電極層１４０を通じての発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂとメジャ部分１１０ａとの間の電気通信を防止するために行われる。これで装置内の電気短絡が防止される。したがって、また他の方法は、パターンされた第１電極層１４０を形成することを含む。パターンされた第１電極層１４０は、メジャ部分１１０ａのため分離した第１電極層１４０と、マイナ部分１１０ｂのため分離した第１電極層１４０である。これで発光構造体のメジャ部分とマイナ部分との間の電気通信を防止する。また他の方法において、パターンされた第１電極層１４０は、メジャ部分１１０ａ上にのみ形成され、マイナ部分１１０ｂ上には形成されなくても良い。
図２１Ａの発光装置９’のための追加の工程は次を含み得る。（ｉ）導電性基板をボンディングする前に、あらかじめ追加した領域２０５のドーピングに加え、導電性基板２００ｂの追加の領域２０６（発光構造体のマイナ部分１１０ｂに対応する領域）をドーピングすること（例えば、イオン注入によって）と、（ｉｉ）導電性基板２００ｂのドーピングされた領域２０５、２０６範囲内にパターン化された中間層２１０、２１１を選択的に形成することと、（ｉｉｉ）パターン化された導電性中間層２１０、２１１（ドーピングされた領域２０５、２０６に対応する領域）を、絶縁層１２０内のリセス１２１に対応する第１電極層の領域および貫通ビアコンタクト１４５に整列して取り付けること、およびこれらのあらゆる組み合わせである。ドーピングされた領域２０６のためのドーピング工程の少なくとも一部は、ドーピングされた領域２０５のためのドーピング工程と同時に行うことができる。また、ドーピングされた領域２０６のためのドーピング工程は別途の工程で行われ得る。さらに、ドーピングされた領域２０６が導電性基板２００ｂの両サイド上で露出されるようにするために、後続段階で（例えば、ボンディング後）導電性基板２００ｂを薄くすることができる。
図２１Ｂの発光装置９”のための追加の工程は次を含み得る。（ｉ）ドーピングされた領域２０５を形成する前または後、発光構造体１１０のマイナ部分１１０ｂに対応する貫通ビアコンタクト２１２を形成すること（例えば、導電性基板２００ｂを通過するビアを形成し、このビアを導電性物質で埋めること）と、（ｉｉ）導電性基板２００ｂのドーピングされた領域２０５と貫通ビアコンタクト２１２に対応する領域範囲内にパターンされた導電性中間層２１０、２１１を選択的に形成することと、（ｉｉｉ）パターンされた導電性中間層２１０、２１１（ドーピングされた領域２０５と貫通ビアコンタクト２１２に対応する領域）を、絶縁層１２０内のリセス１２１に対応する第１電極層の部分および貫通ビアコンタクト１４５に整列して取り付けること、およびこれらのあらゆる組み合わせである。
図２１Ａに示す発光パッケージ１３および図２１Ｂに示す発光パッケージ１４は、前述した発光パッケージ１２と実質的に類似の方式で用いられる。発光パッケージ上に順バイアスを印加することによって、例えば、第１導電性領域３１０上に負バイアスを印加して、第２導電性領域３２０上に正バイアスを印加することによって、発光パッケージ１３および発光パッケージ１４は活性化する（例えば、光を放出するため）。図２１Ａおよび２１Ｂの左側に破線の矢印で示すように、電子は、第２ｎ型ドーピングされた領域２０６または貫通ビアコンタクト２１２を経由し、第１導電性領域３１０から貫通ビアコンタクト１４５に流れる。逆バイアスが発光パッケージに印加されると、例えば、第１導電性領域３１０上に正バイアスが印加され、第２導電性領域３２０上に負バイアスが印加されると、電子は第２導電性領域３２０から導電性中間層２１０に流れる。逆バイアスの電圧が特定のブレークダウン電圧に達する時（例えば、静電気放電の危険レベル）、前記ツェナーダイオード（すなわち、ｎ型ドーピングされた領域２０５およびｐ型導電性基板２００ｂ）は、ｎ型ドーピングされた領域２０５およびｐ型導電性基板２００ｂを通過する電子の流れが第１導電性領域３１０を通じて抜け出されることを許容する。これで、発光装置（９’、９”）を保護することができる。
図１９〜２１Ｂに示す実施形態は、光を放出する表面上に表面テクスチャリング（未図示）または光を放出する表面上に一つまたは多数のレンズをさらに含み得る。
図２２は、回路基板３００上の第１導電性領域３１０にボンディングされた発光装置１を含むカプセル化されていない発光パッケージ１５のまた他の実施形態を示す図である。本実施形態は図１７および図１８に示す実施形態と類似である。したがって、図１７および図１８と同一の参照番号を付して、パッケージの同一の構成要素（または構造体）と同一視する。しかし、本実施形態において、回路基板３００は、（ｉ）前述した第１導電性領域３１０および第２導電性領域３２０を有する第１表面、および（ｉｉ）第３導電性領域３１２および第４導電性領域３２２を有する第２表面を含む。回路基板３００は、（ａ）第１導電性領域３１０と第３導電性領域３１２を連結する少なくとも一つの貫通ビア３１６、および（ｂ）第２導電性領域３２０および第４導電性領域３２２を連結する少なくとも一つの第２貫通ビア３２６をさらに含む。貫通ビア３１６、３２６は追加的な連結を必要とせず、外部装置との連結をするようにするため、この特定実施形態は有用である。
図２３Ａ〜２３Ｄは、多様なカプセル化された実施形態、すなわちカプセル化された発光パッケージ（１５〜１８）を示す図である。この図は、図１７および１８に示すカプセル化されていないパッケージ１０の使用を示す図であるが、前述したパッケージのいかなるものも同様にカプセル化することができる。カプセル化は、少なくとも次のような利点がある。（ｉ）保護の役割をする物理的バリア（ｂａｒｒｉｅｒ）、および（ｉｉ）燐光体をトラップする能力、これで放出される光の波長（例えば、色）の調節が可能となる。カプセル化に一つまたはそれ以上の層が用いられる。
当業者に周知のいかなる適切なカプセル化の方法を用いることができる。カプセルの材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）として有用な物質は、これに限定されるものではなく、ｅｐｏｘｙ、ｓｉｌｉｃｏｎｅ、ｒｉｇｉｄ ｓｉｌｉｃｏｎｅ、ｕｒｅｔｈａｎｅ、ｏｘｅｔｈａｎｅ、ａｃｒｙｌ、ｐｏｌｙ−ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、これらの混合物、およびこれらの組み合わせを含む。（ｉ）光放出を最大化するために充分に透明であり、（ｉｉ）キュアされていない状態で流動性のあるカプセルの材料を用いることが好ましい。
同様に、当業者に周知のいかなる適切な燐光体を用いることができる。有用な燐光体の適切な例は、Ｓｈｉｍｉｚｕ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．５，９９８，９２５（登録日：１９９９．１２．０７，発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ａｎｄ ａ ＰｈｏＳ．Ｐｈｏｒ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａ Ｇａｒｎｅｔ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ」），Ｔａｍａｋｉ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，２９７，２９３（登録日：２００７．１１．２０ ，発明の名称：「Ｎｉｔｒｉｄｅ ＰｈｏＳ．Ｐｈｏｒ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｈｅｒｅｏｆ， ａｎｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」），Ｍｕｒａｚａｋｉ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，２４７，２５７ （登録日： ２００７．０７．２４， 発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」），Ｉｚｕｎｏ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，３０１，１７５（登録日：２００７．１１．２７， 発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」）， Ｈｏｈｎ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，０６６，８６１（登録日：２０００．０５．２３，発明の名称：「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｕｓｅ」）， Ｒｅｅｈ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，８１２，５００（登録日：２００４．１１．０２，発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ−Ｒａｄｉａｔｉｎｇ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｗｉｔｈ ａ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｅｌｅｍｅｎｔ」）， Ｍｕｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，４１７，０１９（登録日：２００２．０７．０９， 発明の名称：「ＰｈｏＳ．Ｐｈｏｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ」），Ｋｏｚａｗａ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，８９１，２０３（登録日：２００５．０５．１０，発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ」），Ｏｔａ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，１５７，７４６（登録日：２００７．０１．０２，発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｄｉｖａｌｅｎｔ−Ｅｕｒｏｐｉｕｍ−Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ Ｍｅｔａｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ＰｈｏＳ．Ｐｈｏｒ」）， およびＴａｓｃｈ ｅｔ ａｌ．のＵ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．６，８０９，３４７（発明の名称：「Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔ」）から調べることができる。前記文献の全体を本明細書において参照する。前述したように、燐光体は、発光装置により生成される光の少なくとも一部をまた他の波長の光に変換することができる。これで、放出される光の色を変えることが可能となる。例えば、青色光を放出する発光構造体を用い、黄色蛍光物質を含む燐光体を用いることによって白色光を得ることができる。同様に、演色指数（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ）を高めるために赤色燐光体を用いても良い。
図２３Ａは、発光パッケージ１０、第１カプセルの材料３４２内にカプセル化された多数の燐光体微粒子３４４を含む燐光体領域３４０、および燐光体領域３４０をカプセル化する第２カプセルの材料３５０を含むカプセル化された発光パッケージ１５を示す図である。第１および第２カプセルの材料３４２、３５０は、同一の物質または他の物質で形成され得る。第２カプセルの材料３５０は、燐光体領域３４０が損傷（例えば、水分によって生じる損傷）されることを防止することができる。
図２３Ｂは、発光パッケージ１０、燐光体層３４４、およびカプセルの材料３５０を含むカプセル化された発光パッケージ１６を示す図である。薄膜の燐光体層３４４は、燐光体コーティングされたパッケージをカプセル化する前にカプセル化されていないパッケージ１１上にスプレー（Ｓｐｒａｙ）することができる。
図２３Ｃは、発光パッケージ１０、燐光体層３４４、カプセルの材料３４２、および垂直に延長された側壁３０１を有する変形された回路基板３００を含むカプセル化された発光パッケージ１７を示す図である。回路基板３００の側壁３０１は直線であるが、光反射および放出を増加させるために側壁３０１は傾斜することができる。本実施形態において側壁３０１は反射性であることが好ましい。図示するように、本実施形態は、特に発光パッケージ１７が密閉された発光システム内で用いられる時、カプセルの材料なしで用いることができる。これとは別に、前述したように、カプセルの材料（未図示）および／または燐光体（未図示）が回路基板３００および側壁３０１により生成された同封物に追加され得る。
図２３Ｄは、第１カプセルの材料３４２によりカプセル化された発光パッケージ１０、第１カプセルの材料３４２を覆う燐光体層３４４、および燐光体層３４４により覆われた第１カプセルの材料３４２をカプセル化する第２カプセルの材料３５０を含むカプセル化された発光パッケージ１９を示す図である。第１および第２カプセルの材料３４２、３５０は、同一の物質または他の物質で形成され得る。第２カプセルの材料３５０は、燐光体層３４４が損傷（例えば、水分による損傷）されることを防止することができる。
図２４〜２６は、発光装置１のアレイを提供する多様なパッケージ配列を提供する。図２４は、発光装置１のサブグループがシリーズで配列された発光装置１のアレイを示す図である。各サブグループにおいて発光装置１は回路基板３００上の共通第１導電性領域３１０にボンディングされる。各サブグループの各発光装置１の第２電極１５０は、回路基板３００上の共通第２導電性領域３２０に電気的に連結する。図２５は、シリーズで配列された発光装置１の各サブグループが共通燐光体領域３４０および／または共通第２カプセルの材料３５０によりカプセル化された発光装置１のアレイを示す図である。図２６は、各発光装置が燐光体領域３４０および／または第２カプセルの材料３５０により個別にカプセル化された発光装置１のアレイを示す図である。
図２７〜３１は、本発明の発光パッケージおよび発光装置を含む発光システムを示す図である。図２７は、（ｉ）反射性側壁３０１を有する回路基板３００上にマウントされた少なくとも一つの発光装置１を含む発光パッケージ１５、（ｉｉ）パターン４１２ａを有し、一定の方向に光の反射を調節するために傾斜した反射シート４１２、（ｉｉｉ）導光シート４１０、（ｉｖ）拡散シート４１４、（ｖ）少なくとも一つのプリズムシート４１６、および（ｖｉ）ディスプレイパネル４５０を含むＬＣＤパネルを示す図である。発光装置１を用いる時、放出される光の方向調節を提供する反射性側壁３０１は必須ではない。
図２８は、（ｉ）本明細書において説明したような発光パッケージを含む光源４１０、（ｉｉ）コンデンスレンズ（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｌｅｎｓ）４２０、（ｉｉｉ）カラーフィルタ４３０、（ｉｖ） 先鋭レンズ（ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ ｌｅｎｓ）４４０、（ｖ）デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）４５０、および（ｖｉ）プロジェクションレンズ４８０を含むプロジェクションシステムを示す図である。形成されるイメージはスクリーン４９０上に投影される。
同様に、図２９〜３１は、発光パッケージ１０を有する自動車のヘッドライト、少なくとも一つの発光パッケージ１０を有する街灯、および少なくとも一つの発光パッケージ１０を有する投光器（ｆｌｏｏｄ ｌｉｇｈｔ）をそれぞれ図示する。

Claims (15)

  1. 第１貫通ビアと第２貫通ビアとを有し、前記第１貫通ビアと前記第２貫通ビアとは第１表面から前記第１表面の反対側の第２表面へ貫通している基板と、
    第１クラッド層、活性層、第２クラッド層及び前記第１貫通ビアに接続された絶縁された貫通ビアコンタクトを有し、前記基板の前記第１表面上に接続された発光構造体とを含む発光装置。
  2. 前記絶縁された貫通ビアコンタクトは、前記第２クラッド層から前記第１クラッド層へ貫通している請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記絶縁された貫通ビアコンタクトは、前記第１クラッド層と前記第１貫通ビアとを電気的に接続する請求項２に記載の発光装置。
  4. さらに、前記第２クラッド層と前記第２貫通ビアとを接続する電極を含む請求項１に記載の発光装置。
  5. 前記基板は、前記第２表面に付加された第１導電性領域と第２導電性領域とを含み、前記第１導電性領域は前記第１貫通ビアに接続される請求項１に記載の発光装置。
  6. さらに、前記基板と前記発光構造体との間に導電性基板を含む請求項１に記載の発光装置。
  7. 前記導電性基板は、一部にドーピングされた領域を有する請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記第２クラッド層は、前記ドーピングされた領域に接続されている請求項７に記載の発光装置。
  9. 前記ドーピングされた領域は、ワイヤによって前記第２貫通ビアに電気的に接続されている請求項７に記載の発光装置。
  10. 前記導電性基板は、内部を貫通する第３貫通ビアを含む請求項６に記載の発光装置。
  11. 前記第３貫通ビアは、前記第１貫通ビアに接続される請求項１０に記載の発光装置。
  12. 前記発光構造体は、少なくとも前記第１クラッド層の連続する部分を提供し、少なくとも前記第２クラッド層及び前記活性層は分離させる少なくとも一つの溝を有し、前記溝の一部は、前記発光構造体のメジャ部分を規定し、前記溝の他の部分は、前記発光構造体のマイナ部分を規定する請求項１に記載の発光装置。
  13. 前記絶縁された貫通ビアコンタクトは、前記発光構造体のマイナ部分の前記第２クラッド層から前記第１クラッド層へ貫通している請求項１２に記載の発光装置。
  14. 前記発光構造体は、一つの傾斜した側面を有する請求項１に記載の発光装置。
  15. 前記発光構造体がカプセル化されている請求項１に記載の発光装置。
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