JP2016032060A

JP2016032060A - 発光部品

Info

Publication number: JP2016032060A
Application number: JP2014154788A
Authority: JP
Inventors: ウチェン−ミン; Chen-Min Wu; リーロン−レン; Rong Ren Lee; シュツ−チエ; Tutie Shu; チャンミン−ナン; Min-Nan Chang
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-03-07

Abstract

【課題】本発明の目的は、発光部品を提供することにある。【解決手段】本発明の発光部品は、基板と、光線を発することができる半導体積層と、基板と半導体積層との間に位置しかつ光線を反射する第一反射構造と、基板と半導体積層との間に位置する第二反射構造とを含む。光線が第一入射角で半導体積層から第一反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得し、かつ光線が第二入射角で半導体積層から第二反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる。第二入射角は第一入射角より大きい。【選択図】図１

Description

本発明は発光部品に関し、特に光線を反射する反射構造を含み、かつこの光線が所定の入射角で反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる発光部品に関する。

発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）は、固体半導体発光部品であり、エネルギー消耗が少なく、作動寿命が長く、熱の発生が少なく、防震性能がよく、体積が小さく、反応速度が速く、光電特性がよい（例えば、発光の波長が安定する）という利点を有する。したがって、発光ダイオードは、家庭用電気機器、設備の表示灯、光電製品などに広く応用されている。

本発明の目的は、発光部品を提供することにある。

本発明の発光部品は、基板と、光線を発することができる半導体積層と、基板と半導体積層との間に位置しかつ光線を反射する第一反射構造と、基板と半導体積層との間に位置する第二反射構造とを含む。光線が第一入射角で半導体積層から第一反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得し、かつ光線が第二入射角で半導体積層から第二反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる。第二入射角は第一入射角より大きい。

上述した本発明の特徴、発明の効果などをより詳細に表現するため、以下本発明の好適な実施例と図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明の実施例に係る発光部品を示す断面図である。本発明の実施例に係る発光部品の局部を示す断面図である。本発明の実施例に係る発光部品を示す断面図である。本発明の実施例に係る発光部品を示す断面図である。

発明の事項をより詳細に表現するため、以下本発明の好適な実施例と図面に基づいて本発明を詳細に説明する。以下の実施例は、本発明の発光部品の一部分の例示にしか過ぎないものであるため、本発明は以下の実施例の構成に限定されるものではない。本明細書に記載される実施例において、部品のサイズ、材質、形状、配置方法などを限定する事項が記載されていない限り、本発明の特許請求の範囲はそれらに限定されるものではなく、それらはただ本発明を説明するものであるとみなすことができる。また、図面に記載されている部品のサイズ又は位置などをより詳しく説明するため、拡大して示す場合がある。また、以下の記載において詳細な説明を簡素化するため、同一又は同類の部品については、同一の名称、符号で示す。

図１は、本発明の実施例に係る発光部品１を示す断面図である。この発光部品１は、例えば発光ダイオードであり、基板１０と、この基板１０上に位置しかつ光線を発することができる半導体積層１２とを含む。１つ又は複数の反射構造、例えば第一反射構造１４、第二反射構造１６又は第三反射構造１８が、基板１０と半導体積層１２との間に位置し、かつ半導体積層１２が発した光線を反射する。複数の反射構造は、波長が略同一である光線を反射する。光線が第一入射角θ_１で第一反射構造１４に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができ、光線が第二入射角θ_２で第二反射構造１６に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる。第二入射角θ_２と第一入射角θ_１は相違している。具体的に、半導体積層１２が発した光線は０〜２０度の間の第一入射角θ_１で半導体積層１２から第一反射構造１４に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる。例えば、５０％以上の反射率を獲得することができるが、８０％以上になることが好ましく、９０％以上になることがより好ましい。本発明の第一入射角θ_１の範囲は上述した範囲に限定されるものではない。半導体積層１２が発した光線は２０〜６０度の間の第二入射角θ_２で半導体積層１２から第二反射構造１６に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる。例えば、５０％以上の反射率を獲得することができるが、８０％以上になることが好ましく、９０％以上になることがより好ましい。本発明の第二入射角θ_２の範囲は上述した範囲に限定されるものではない。本発明の実施例において、第一入射角θ_１又は第二入射角θ_２は、所定の角度であるか、或いは所定の範囲内の角度であることができる。

本発明の実施例において、基板１０は、半導体積層１２を載置する載置基板であることができる。半導体積層１２は、仮設基板（図示せず）上に形成した後、前記反射構造により基板１０上に接着させることができる。発光部品１の光線出射効率に応じて、仮設基板は除去又は不除去することができる。

本発明の実施例において、基板１０は、成長型基板であり、アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）のヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）の成長に用いられるウェハー、或いは窒化ガリウムインジウム（ＩｎＧａＮ）のサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）結晶、窒化ガリウム（ＧａＮ）結晶又は炭化ケイ素（ＳiＣ）結晶の成長に用いられるウェハーを含む。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、蒸着法又はイオンプレーティングにより、その基板１０上に光電特性を有する半導体積層１２を形成することができる。例えば、発光（Light−Emitting）積層を形成することができる。

半導体積層１２は、第一導電性半導体層１２１と、第二導電性半導体層１２３と、第一導電性半導体層１２１と第二導電性半導体層１２３との間に位置する活性層１２２とを含む。第一導電性半導体層１２１と第二導電性半導体層１２３は、例えばクラッド層（cladding layer）又は制限層（confinement layer）であり、かつ電子と正孔（Electron hole）をそれぞれ提供することができる。この電子と正孔は、電流によって活性層１２２中で反応するとともに発光する。半導体積層１２の材料は、III−V族半導体材料を含むことができる。例えば、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ又はＡｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｐであり、この化学式において、０≦ｘ、ｙ≦１、（ｘ＋ｙ）≦１である。活性層１２２の材料により半導体積層１２は、波長の範囲が６１０ｎｍ〜６５０ｎｍの間に入っている赤光、波長の範囲が５３０ｎｍ〜５７０ｎｍの間に入っている緑光、又は波長の範囲が４５０ｎｍ〜４９０ｎｍの間に入っている藍光を発することができる。本発明の実施例において、基板１０と半導体積層１２は、単結晶エピタキシャル構造である。半導体積層１２を形成した後、蒸着プロセスにより電極を形成する。例えば、第一電極２０と第二電極１９を形成する。外部から電流を入力するとき、それらの電極により半導体積層１２と電気接続させることができる。

本発明の実施例において、反射構造、例えば第一反射構造１４、第二反射構造１６又は第三反射構造１８の材料は、誘導材料、例えばＳiＮ_２、Ｓi_３Ｎ_４、ＭｇＦ_２又はＮｂ_２Ｏ_５を含むか、或いは半導体材料、例えばIII−V族半導体材料Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡ_Ｓ（この式において、０≦ｘ≦１）を含むことができる。反射構造は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、蒸着法又はイオンプレーティングにより、基板１０と半導体積層１２との間を形成することができる。本発明の実施例において、反射構造は単結晶エピタキシャル構造である。第一反射構造１４及び／又は第二反射構造１６に不純物を添加してもよく、或いは不純物を添加しなくてもよい。具体的には、第一反射構造１４及び／又は第二反射構造１６が発光部品１の電流導電通路の一部分になるとき、第一反射構造１４及び／又は第二反射構造１６に不純物を添加することができる。第一反射構造１４及び／又は第二反射構造１６が発光部品１の電流導電通路の一部分にならないとき、第一反射構造１４及び／又は第二反射構造１６に不純物を添加しなくてもよい。例えば、図１に示すとおり、第一電極２０と第二電極１９は基板１０の両側に形成され、第一反射構造１４と第二反射構造１６は導電性不純物、例えばｎ型不純物又はｐ型不純物を含むことができる。本発明の他の実施例において、第一電極２０と第二電極１９を基板１０の同一側に形成するとき（図示せず）、第一反射構造１４と第二反射構造１６に不純物を添加してもよく、或いは不純物を添加しなくてもよい。

図２は、本発明の実施例に係る発光部品１の局部を示す断面図である。図２に示すとおり、第一反射構造１４と第二反射構造１６は分布ブラッグ反射器（Distributed Bragg Reflector、ＤＢＲ）であり、第一反射構造１４と第二反射構造１６は高屈折率層と低屈折率層を含むことができる。高屈折率層と低屈折率層を交替に積層することにより、１つ又は複数の積層構造を形成することができる。第一反射構造１４と第二反射構造１６は、同一又は相違する材料を含むことができる。具体的には、第一反射構造１４と第二反射構造１６が同一な材料を含むとき、第一反射構造１４と第二反射構造１６は同一又は相違する材料で構成されることができる。本実施例において、第一反射構造１４は、第一屈折率を具備する第一層１４ａと第二屈折率を具備する第二層１４ｂとで構成された第一積層を含む。第一屈折率と第二屈折率は相違している。第一屈折率と第二屈折率との間の差を調節することにより、第一反射構造１４の反射率を調節することができる。具体的には、第一屈折率と第二屈折率との間の差を増加させることにより、第一反射構造１４の反射率を増加させることができる。逆に、第一屈折率と第二屈折率との間の差を低減することにより、第一反射構造１４の反射率を低減することができる。本発明の実施例において、第一屈折率と第二屈折率との間の差は０．４〜１の間に入っている。例えば、第一反射構造１４が第一層１４ａ（例えばＡｌ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ａ_Ｓ）と第二層１４ｂ（例えばＡｌ_ｙ１Ｇａ_１−ｙ１Ａ_Ｓ）を含むとき、それらを交替に積層することにより、１つ又は複数の積層構造を形成することができる。その式において、ｘ１≠ｙ１である。Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ａ_Ｓ又はＡｌ_ｙ１Ｇａ_１−ｙ１Ａ_Ｓのｘ１又はｙ１を増加させることにより、すなわちＡ１の成分を増加させることにより、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ａ_Ｓ又はＡｌ_ｙ１Ｇａ_１−ｙ１Ａ_Ｓの屈折率を低減することができる。逆に、Ａ１の成分を低減することにより、Ａｌ_ｘ１Ｇａ_１−ｘ１Ａ_Ｓ又はＡｌ_ｙ１Ｇａ_１−ｙ１Ａ_Ｓの屈折率を増加させることができる。第二反射構造１６は、第三屈折率を具備する第三層１６ａと第四屈折率を具備する第四層１６ｂとで構成された第二積層を含む。第三屈折率と第四屈折率は相違している。第三屈折率と第四屈折率との間の差を調節することにより、第二反射構造１６の反射率を調節することができる。具体的には、第三屈折率と第四屈折率との間の差を増加させることにより、第二反射構造１６の反射率を増加させることができる。逆に、第三屈折率と第四屈折率との間の差を低減することにより、第二反射構造１６の反射率を低減することができる。本発明の実施例において、第三屈折率と第四屈折率との間の差は０．４〜１の間に入っている。例えば、第二反射構造１６が第三層１６ａ（例えばＡｌ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ａ_Ｓ）と第四層１６ｂ（例えばＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓ）を含むとき、それらを交替に積層することにより、１つ又は複数の積層構造を形成することができる。その式において、ｘ２≠ｙ２である。Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ａ_Ｓ又はＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓのｘ２又はｙ２を増加させることにより、すなわちＡ１の成分を増加させることにより、Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ａ_Ｓ又はＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓの屈折率を低減することができる。逆に、Ａ１の成分を低減することにより、Ａｌ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ａ_Ｓ又はＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓの屈折率を増加させることができる。

発光部品１、例えば発光ダイオード１を色々な分野に応用するとき、色々な要求に応じて発光部品の光線分布を調節しなければならない。光線分布は遠視野角度（far field angle）により定義され、遠視野角度が小さければ小さいほど、発光ダイオードの指向性がよくなる。逆に、遠視野角度が大きければ大きいほど、発光ダイオードの指向性が悪くなる。本発明の実施例において、発光部品１は、第一反射構造１４と第二反射構造１６が異なる角度に設けられるとき、半導体積層１２が発した光線に対して異なる反射率を有することにより、発光部品１の光線分布を調節することができる。例えば、第一反射構造１４と第二反射構造１６の構造を調節することにより、半導体積層１２が発した光線を０〜２０度の間の第一入射角θ_１で半導体積層１２から第一反射構造１４に入射させ、かつ小さい反射率を獲得することができる。また、半導体積層１２が発した光線を２０〜６０度の間の第二入射角θ_２で半導体積層１２から第二反射構造１６に入射させ、大きい反射率を獲得することができる。上述したことにより、遠視野角度の大きい光線分布を得ることができる。本発明の他の実施例において、第一反射構造１４は第一対数の第一積層を含み、第二反射構造１６は第二対数の第二積層を含む。かつ、第一反射構造１４が含む第一積層の第一対数と第二反射構造１６が含む第二積層の第二対数とは相違している。例えば、第一反射構造１４の第一積層の第一対数及び／又は第二反射構造１６の第二積層の第二対数を低減することにより、発光部品１の光線分布を調節することができる。

本発明の実施例において、第一反射構造１４が含む第一積層の第一厚さと、第二反射構造１６が含む第二積層の第二厚さとは相違している。第一反射構造１４と第二反射構造１６は、半導体積層１２からの光線を異なる入射角θで入射させることにより最大の反射率を獲得することができ、かつその入射角θに基づいて反射構造の積層の厚さを調節することができる。すなわち、入射角θが増加するとき、反射構造の積層の厚さを増加させることができる。具体的には、第一反射構造１４と第二反射構造１６のうちいずれか一層の厚さ、例えば第一層１４ａ、第二層１４ｂ、第三層１６ａ及び第四層１６ｂのうちいずれか一層の厚さを、半導体積層１２が発した光線の波長の四分の一の整数倍にし、かつｃｏｓθに反比例にさせることができる。具体的には、第一反射構造１４を構成する第一層１４ａ及び第二層１４ｂ又は第二反射構造１６を構成する第三層１６ａ及び第四層１６ｂがそれぞれ厚さｄを有し、活性層１２２が発した光線の波長がλであるとき、厚さｄは関係式ｄ＝（λ／４ｎ）／ｃｏｓθを満たす。

本発明の実施例において、発光部品１の出光率と出光角度を増加させるため、発光部品１は第一反射構造１４と第二反射構造１６との間に位置する第三反射構造１８を更に含むことができる。半導体積層１２が発した光線は第三入射角θ_３で半導体積層１２から第三反射構造１８に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができる。例えば、５０％以上の反射率を獲得することができるが、８０％以上になることが好ましく、９０％以上になることがより好ましい。第三入射角θ_３は第一入射角θ_１と第二入射角θ_２との間に入るか、第三入射角θ_３は第一入射角θ_１及び／又は第二入射角θ_２より大きいか、或いは第三入射角θ_３は第一入射角θ_１及び／又は第二入射角θ_２より小さいことができる。第三反射構造１８は第五屈折率を具備する第五層１８ａと第六屈折率を具備する第六層１８ｂとで構成された第三積層を含む。第三入射角θ_３が第一入射角θ_１と第二入射角θ_２との間に入るとき、第三反射構造１８の第三積層の第三厚さは、第一反射構造１４の第一積層の第一厚さと第二反射構造１６の第二積層の第二厚さとの間に入る。第三反射構造１８を構造する第五層１８ａと第六層１８ｂがそれぞれ厚さｄを有し、活性層１２２が発した光線の波長がλであり、第三反射構造１８のいずれか一層の屈折率がｎであるとき、厚さｄは関係式ｄ＝（λ／４ｎ）／ｃｏｓθ_３を満たす。

半導体積層１２が波長λが６３０ｎｍである赤光を発することを例として、半導体積層１２からの光線が各方向に伝播されることを説明する。発光部品１の光取出面の光線出射効率を増加させるため、基板１０と半導体積層１２との間に１つ又は複数の反射構造を形成することにより、例えば第一反射構造１４と第二反射構造１６を形成することにより、基板１０に向かう光線を反射することができる。本発明の実施例において、第一反射構造１４は、１つ又は複数の第一積層で形成され、第一積層は、高い屈性率を具備する第一層１４ａと低い屈折率を具備する第二層１４ｂとが交替に積層されることにより形成される。反射しようとする反射光線の波長λに対して、いずれか一層１４ａ又は１４ｂの厚さｄ_１は、関係式ｄ_１＝（λ／４ｎ_１）／ｃｏｓθ_１を満たす。この式において、ｎ_１はいずれか一層１４ａ又は１４ｂの屈折率であり、θ_１は光線が半導体積層１２から第一反射構造１４に入射される入射角である。例えば、ＡｌＡｓ／Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓで１つ又は複数の第一積層を形成し、第一反射構造１４は波長６３０ｎｍの光線を反射できるように設ける。光線が０〜２０度の第一入射角θ_１で半導体積層１２から第一反射構造１４に入射されるとき、第一反射構造１４は、波長が６３０ｎｍでありかつ第一入射角θ_１で入射される光線に対して高い反射率を具備し、波長が６３０ｎｍでありかつ第一入射角θ_１以外の入射角で入射される光線に対して低い反射率を具備する。第一入射角θ_１以外の入射角で入射され、かつ第一反射構造１４に反射されていない波長６３０ｎｍの光線は、第一反射構造１４を透過した後、第一入射角θ_１と異なる第二入射角θ_２で半導体積層１２から第二反射構造１６に入射される。本発明の実施例において、第二反射構造１６は、１つ又は複数の第二積層で形成され、第二積層は、高い屈性率を具備する第三層１６ａと低い屈折率を具備する第四層１６ｂとが交替に積層されることにより形成される。反射しようとする反射光線の波長λに対して、いずれか一層１６ａ又は１６ｂの厚さｄ_２は、関係式ｄ_２＝（λ／４ｎ_２）／ｃｏｓθ_２を満たす。この式において、ｎ_２はいずれか一層１６ａ又は１６ｂの屈折率であり、θ_２は光線が半導体積層１２から第二反射構造１６に入射される入射角である。例えば、ＡｌＡｓ／Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓで１つ又は複数の第二積層を形成し、第二反射構造１６は波長６３０ｎｍの光線を反射できるように設ける。波長６３０ｎｍの光線が２０〜２９度の入射角で第二反射構造１６に入射されるとき、第二反射構造１６は、入射角が２０〜２９度でありかつ波長が６３０ｎｍである光線に対して高い反射率を具備し、入射角２０〜２９度以外の入射角で入射される光線に対して低い反射率を具備する。発光部品１の光線出射効率を増加させるため、さらに反射構造の個数を増加させることにより、すべての入射角における反射率に対して最適化を行うことができる。

本発明の実施例において、反射構造の高屈折率層と低屈折率層の差が０．４〜１の間に入っているとき、基板１０と半導体積層１２との間に６〜１３個の反射構造を設けることにより、入射角０〜９０度の光線における反射率に対して最適化を行うことができる。また、その６〜１３個の反射構造は、異なる入射角の光線に対して最大の反射率を有し、各反射構造を構成する積層の厚さは、入射角の増加により増加する。本発明の実施例において、下記の表１において、１３個の反射構造を設けることにより、入射角の範囲が０〜６０度でありかつ波長が６３０ｎｍである光線を反射する。１３個の反射構造は、異なる入射角を有しかつ波長が６３０ｎｍである光線に対して最大の反射率を有し、かつＡｌＡｓ／Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓで構成される２つの積層をそれぞれ含む。各反射構造の積層の厚さは互いに相違しており、かつ各反射構造の積層の厚さは入射角の増加により増加する。ＡｌＡｓ／Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓで構成される積層を例にする場合、第一反射構造はＡｌＡｓ／Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓで構成される第一積層を含み、この第一積層の膜厚さは９９ｎｍであり、第一反射構造は、入射角範囲が０〜２０度でありかつ波長が６３０ｎｍである光線に対して最大の反射率を具備する。第二反射構造はＡｌＡｓ／Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓで構成される第二積層を含み、この第二積層の膜厚さは１０６．６ｎｍであり、第一反射構造は、入射角範囲が２０〜２９度でありかつ波長が６３０ｎｍである光線に対して最大の反射率を具備する。

図３は、本発明の実施例に係る発光部品２の断面を示す図である。図３に示すとおり、第二反射構造２８は基板１０と第一反射構造１４との間に位置している。発光部品２と上述した発光部品１との間の相違点は、第二反射構造２８が相違することにある。すなわち、発光部品２と発光部品１が略同様な構造を有しているので、発光部品２と発光部品１の同一の符号について、ここでは再び説明しない。

本実施例において、第二反射構造２８の材料は、誘電材料、例えばＳiＯ_２、Ｓi_３Ｎ_４、ＭｇＦ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５又はＴａ_２Ｏ_５を含むか、或いは半導体材料、例えばＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを含むことができる。この化学式において、０≦ｘ≦１である。有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、蒸着法又はイオン電着法により、第二反射構造２８を基板１０と半導体積層１２との間に形成することができる。

第二反射構造２８は不純物を含むか或いは含まないことができる。具体的に、第二反射構造２８が発光部品２の電流導電通路の一部分になるとき、第二反射構造２８は不純物を含み、第二反射構造２８が発光部品２の電流導電通路の一部分にならないとき、第二反射構造２８は不純物を含まない。例えば、図３に示すとおり、第一電極２０と第二電極２９が基板１０の両側に形成されるとき、第二反射構造２８はｎ型不純物又はｐ型不純物を含むことができる。本発明の他の実施例において、第一電極２０と第二電極２９は基板１０の同一側（図示せず）に形成され、第二反射構造２８は不純物を含むか或いは含まないことができる。

本発明の変形例において、第二反射構造２８は単層構造であり、誘電材料、例えばＳiＯ_２、Ｓi_３Ｎ_４、ＭｇＦ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５又はＴａ_２Ｏ_５を含むか、或いは半導体材料、例えばＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを含むことができる。半導体材料、例えばＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓは、湿式酸化方法でＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓの外壁を環境に露出させることにより酸化させることができる。第一電極２０と第二電極２９が基板１０の同一側（図示せず）に形成されるとき、すべてのＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを酸化させることにより酸化アルミニウムを形成することができる。図３に示すとおり、第一電極２０と第二電極２９が基板１０の両側に形成されるとき、一部分のＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを酸化させることにより、酸化区域２８１とこの酸化区域２８１に囲まれる未酸化区域２８２とを形成することができる。酸化区域２８１は酸化アルミニウムを含み、未酸化区域２８２はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを含むことができる。この化学式において、０≦ｘ≦０．８である。未酸化区域２８２は発光部品２の電流導電通路の一部分になる。

半導体積層１２からの光線が各方向に伝播されるとき、基板１０に入射される一部分の光線は第一入射角θ_１で第一反射構造１４に入射される。入射角が第一入射角θ_１より小さい光線は、第一反射構造１４に反射され、射角が第一入射角θ_１より大きい光線は、第二反射構造２８に反射される。具体的に、第二反射構造２８は隣接する層より、例えば半導体積層１２又は第一反射構造１４より低い屈折率を有する。光線は、臨界角より大きい第二入射角θ_２で高屈折率を有する層から隣接しかつ低屈折率を有する第二反射構造２８に入射されるとき、光線は高屈折率を有する層内へ反射される。

本発明の変形例において、図３に示すとおり、第一反射構造１４は半導体積層１２と第二反射構造２８との間に形成される。第一反射構造１４の第二層１４ｂは、屈折率ｎを有し、かつ第二反射構造２８に隣接する。隣接する両者の屈折率の差はΔｎであり、かつ１−ｓiｎθ_２＜Δｎ／ｎ＜１−ｓiｎθ_１である。

図４は、本発明の実施例に係る発光部品３の断面を示す図である。本発明の変形例において、第二反射構造２８は多層構造であることができる。図４に示すとおり、第二反射構造２８は分布ブラッグ反射器（Distributed Bragg Reflector、ＤＢＲ）であることができる。第二反射構造２８は少なくとも１つ高屈折率層と低屈折率層を含み、高屈折率層と低屈折率層を交替に積層することにより１つ又は複数の積層構造を形成する。本実施例において、第二反射構造２８は、第三屈折率を具備する第三層２８ａと第四屈折率を具備する第四層２８ｂとで構成された第二積層を含む。第三屈折率と第四屈折率は相違している。第三屈折率と第四屈折率との間の差を調節することにより、第二反射構造２８の反射率を調節することができる。具体的には、第三屈折率と第四屈折率との間の差を増加させることにより、第二反射構造２８の反射率を増加させることができる。逆に、第三屈折率と第四屈折率との間の差を低減することにより、第二反射構造２８の反射率を低減することができる。本発明の実施例において、第三屈折率と第四屈折率との間の差は０．４〜１の間に入っている。具体的に、第二反射構造２８は第三層２８ａ、例えばＡｌ_ｘ２Ｇａ_１−ｘ２Ａ_Ｓ（０≦ｘ２≦０．８）と、第四層２８ｂ、例えばＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓ（０．８≦ｙ２≦１）とを含み、かつそれらを交替に積層することにより、１つ又は複数の積層構造を形成する。

本発明の変形例において、図４に示すとおり、反射しようとする反射光線の波長λに対して、第二反射構造２８のいずれか一層２８ａ又は２８ｂの厚さｄは、関係式ｄ＝（λ／４ｎ）／ｃｏｓθ_２を満たす。この式において、ｎはいずれか一層２８ａ又は２８ｂの屈折率であり、θ_２は光線が半導体積層１２から第二反射構造２８に入射される入射角である。波長がλであり、入射角がθ_２であるとき、第二反射構造２８は最大の反射率を具備する。

本発明の変形例において、半導体積層１２の低屈折率層の材料は、モルパーセントが８０％より大きいアルミニウム（Ａ）、例えばＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓを含む。この式において、０．８≦ｙ２≦１である。第二反射構造２８に湿式酸化プロセスを実施し、Ａｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓの外壁を環境に露出させて酸化させることにより、図４に示すとおり、酸化区域２８１とこの酸化区域２８１に囲まれる未酸化区域２８２とを形成することができる。酸化区域２８１は酸化アルミニウムを含み、未酸化区域２８２はＡｌ_ｙ２Ｇａ_１−ｙ２Ａ_Ｓを含むことができる。この式において、０．８≦ｙ２≦１である。発光部品３の平面図において、酸化区域２８１は所定の表面面積を有する。この表面面積が発光部品３の表面面積の３０〜８０％になるとき、第二反射構造２８は活性層１２２が発した光線に対して好適な反射率を有することができる。

本発明の変形例において、半導体積層１２が発した光線が酸化区域２８１の１つの表面に入射されるとき、酸化区域２８１の屈折率ｎ２と隣接する層例えば第二反射構造２８の第三層２８ａ、半導体積層１２又は第一反射構造１４の屈折率ｎ１との間の差により、光線は第二入射角θ_２で第二反射構造２８に入射される。第二入射角θ_２が臨界角θ_ｃ＝ｓiｎ^−１（ｎ２／ｎ１）より大きいとき、半導体積層１２が発した光線は酸化区域２８１の表面に全反射される。

図３に示すとおり、本発明の実施例において、発光部品２の第二電極２９は、ワイヤボンディング用電極２９１と、半導体積層１２とワイヤボンディング用電極２９１との間に位置する電流切断層２９２と、半導体積層１２上に位置する複数個の延伸電極２９３とを含む。図４に示すとおり、電流切断層２９２は未酸化区域２８２に形成されているが、発光部品２の平面図（図示せず）において、電流切断層２９２は酸化区域２８１から所定の距離離れている。電流を均等に分散させるため、電流切断層２９２はワイヤボンディング用電極２９１から半導体積層１２の１つの表面上まで延伸し、かつ延伸電極２９３の位置は図４に示す酸化区域２８１に対応する。

以上、本発明の図面と明細書により本発明を詳述してきたが、各実施例に公開又は記載されている部品、実施方式、設計標準又は技術原理に、互いに衝突又は矛盾する事項、又は共に実施することができない事項がない場合、他の実施例の事項を参照、交換、組合せ、協力、合併させることができる。

以上、これらの発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても当然この発明に含まれる。

１、２、３発光部品
１０基板
１２半導体積層
１２１第一導電性半導体層
１２２活性層
１２３第二導電性半導体層
１４第一反射構造
１４ａ第一層
１４ｂ第二層
１６、２８第二反射構造
１６ａ、２８ａ第三層
１６ｂ、２８ｂ第四層
２８１酸化区域
２８２未酸化区域
１８第三反射構造
１８ａ第五層
１８ｂ第六層
１９、２９第二電極
２９１ワイヤボンディング用電極
２９２電流切断層
２９３延伸電極
２０第一電極
θ 入射角
θ_１第一入射角
θ_２第二入射角
θ_３第三入射角
λ 波長
ｄ、ｄ１、ｄ２厚さ
ｎ、ｎ１、ｎ２屈折率

Claims

発光部品において、
基板と、
光線を発することができる半導体積層と、
前記基板と前記半導体積層との間に位置し、前記光線を反射する第一反射構造と、
前記基板と前記半導体積層との間に位置する第二反射構造と、を含み、
前記光線が第一入射角で前記半導体積層から前記第一反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得し、前記光線が第二入射角で前記半導体積層から前記第二反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができ、該第二入射角は該第一入射角より大きい、発光部品。
前記第二反射構造は前記基板と前記第一反射構造との間に位置し、該第二反射構造の材料はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを含み、かつ０．８≦ｘ≦１である請求項１に記載の発光部品。
前記第二反射構造は、酸化区域と該酸化区域に囲まれる未酸化区域とを含み、該未酸化区域はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓを含み、該酸化区域は酸化アルミニウムを含む請求項２に記載の発光部品。
前記酸化区域は臨界角を有し、該臨界角は前記第二入射角より小さく、前記第一入射角は該臨界角より小さい請求項３に記載の発光部品。
電流切断層と、前記半導体積層上まで延伸する延伸電極とを更に含み、該電流切断層の位置は前記未酸化区域に対応し、該延伸電極の位置は前記酸化区域に対応する請求項３に記載の発光部品。
前記電流切断層と前記酸化区域は所定の距離離れている請求項５に記載の発光部品。
前記第一反射構造は、第一屈折率を具備する第一層と第二屈折率を具備する第二層とで構成された第一積層を含み、前記第二反射構造は、第三屈折率を具備する第三層と第四屈折率を具備する第四層とで構成された第二積層を含み、前記第一反射構造又は前記第二反射構造のうちいずれか一層の厚さは、前記光線の波長の四分の一の整数倍である請求項１に記載の発光部品。
前記第一反射構造は第一対数の第一積層を含み、前記第二反射構造は第二対数の第二積層を含み、該第一対数と該第二対数とは相違するか、或いは前記第一積層の第一厚さと前記第二積層の第二厚さとは相違している請求項７に記載の発光部品。
前記第一屈折率と前記第二屈折率との間の差は０．４〜１の間に入っており、前記第三屈折率と前記第四屈折率との間の差は０．４〜１の間に入っている請求項７に記載の発光部品。
前記第一反射構造と前記第二反射構造との間に位置する第三反射構造を更に含み、前記光線は第三入射角で該第三反射構造に入射されるとき、最大の反射率を獲得することができ、前記第三入射角は前記第一入射角と前記第二入射角との間に入っており、該第三反射構造は第五屈折率を具備する第五層と第六屈折率を具備する第六層とで構成された第三積層を含み、該第三積層の第三厚さは前記第一厚さと前記第二厚さとの間に入っている請求項７に記載の発光部品。