JP2017204640A - 発光デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光デバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】発光デバイスは、基板と、前記基板の上方に位置する反射層１０９と、前記反射層の上方に位置し、かつ開口を有する絶縁層１０６と、前記絶縁層の上方に位置し、活性領域を含み、かつ上表面を有する発光積層１０４と、前記発光積層の前記上表面の第一部分を被覆し、前記上表面の第二部分を露出させる非透光層を含み、前記第二部分が前記開口の真上に位置する。【選択図】図１Ｔ
Description
本発明は発光デバイス及びその製造方法に関する。
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ‐Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、エネルギー消費が低い、操作寿命が長い、防震、体積が小さい、反応速度が速い、及び出力する光の波長が安定的であるなどの特徴を有するため、多様な用途に適用されている。最近、一般的な照明に応用されるほか、産業上の応用がさらに進んでおり、例えば、産業上の計数（ｃｏｕｎｔｅｒ）、検知（ｓｅｎｓｏｒ）などに用いられている。
発光デバイス及びその製造方法を提供する。
発光デバイスは、基板と、上記基板の上方に位置する反射層と、上記反射層の上方に位置し、かつ第一開口を有する絶縁層と、上記絶縁層の上方に位置し、活性領域を含み、かつ上表面を有する発光積層と、上記発光積層の上記上表面の第一部分を被覆し、上記上表面の第二部分を露出させる非透光層とを含み、上記第二部分が上記第一開口の真上に位置する。
発光デバイスの製造方法は、活性領域を含む発光積層を形成するステップと、上記発光積層の上方に位置し、かつ第一開口を有する絶縁層を形成するステップと、上記絶縁層の上方に位置する反射層を形成するステップと、基板を提供するステップと、上記反射層が上記基板と上記発光積層との間に位置するように、上記基板と上記発光積層を接合させるステップと、上記発光積層の上記基板と接合する方向の反対側において、上記発光積層の表面の第一部分を被覆するとともに上記表面の第二部分を露出させるように非透光層を形成するステップとを含み、上記第二部分の位置が上記絶縁層の上記第一開口位置と対応する。
以下、実施例において、発明の概念について図面を参照しながら説明するが、図面または説明における類似または同一部分に同一符号を付与し、かつ、図面において、素子の形状または厚さを拡大及び縮小することがある。特に注意すべきなのは、図面に示されていないまたは明細書に記載されていない素子は、当業者に知られている形式であってもよい。
図１Ａから図１Ｔは本発明の第一実施例の発光デバイス及びその製造方法を示すものである。図１Ａが示すように、まず、例えば砒化ガリウム（ＧａＡｓ）である成長基板１０１を提供し、そして、その上に緩衝層１０２、第一接触層１０３、発光積層１０４を順に形成する。なお、緩衝層１０２は後の成長基板１０１除去ステップにおいてエッチングを阻止できるもの、または成長基板よりもエッチングされにくいものであるため、エッチング方法によって、例えばウェットエッチングでは、緩衝層１０２として成長基板１０１とのエッチング速度の差が比較的に大きい材料を選択することが可能であり、例えば、成長基板１０１が砒化ガリウム基板である場合、緩衝層１０２の材料はリン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）または砒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）を選択することができる。本発明の一部の実施例において、同じエッチング液に対する成長基板１０１と第一接触層１０３のエッチング速度に明らかな差がある場合、例えば、成長基板１０１のエッチング速度が第一接触層１０３のエッチング速度より少なくとも２数値階級大きい、または第一接触層１０３のエッチング速度が成長基板１０１のエッチング速度より少なくとも２数値階級大きい場合、この緩衝層１０２を設けなくてもよい。第一接触層１０３は、例えば１０‐３Ω‐ｃｍよりも小さい低接触抵抗を提供することが可能であり、その材料は例えばｎ型ドーピングの砒化ガリウム（ＧａＡｓ）であり、かつそのドーピング濃度が１×１０１８（／ｃｍ３）より高くてもよい。発光積層１０４は、第一極性半導体層１０４ａ、第二極性半導体層１０４ｃ、及び第一極性半導体層１０４ａと第二極性半導体層１０４ｃとの間に位置する活性領域１０４ｂを含む。第一極性半導体層１０４ａと第二極性半導体層１０４ｃは極性が異なり、例えば、第一極性半導体層１０４ａがｎ型半導体層であり、第二極性半導体層１０４ｃがｐ型半導体層である。第一極性半導体層１０４ａ、活性領域１０４ｂ及び第二極性半導体層１０４ｃはＩＩＩ−Ｖ族材料によって形成され、例えば、リン化アルミニウムガリウムインジウム系材料である（（ＡｌｙＧａ（１−ｙ））１−ｘＩｎｘＰ、かつ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１である）。
続いて、図１Ｂが示すように、発光積層１０４上に、低接触抵抗の第二接触層１０５を形成し、例えば、１０‐３Ω‐ｃｍより小さく、その材料が例えば、リン化ガリウム（ＧａＰ）である。本実施例において、第二接触層１０５の厚さは厚すぎない方が良く、例えば１．５μｍ以下であり、または第二接触層１０５の厚さが約０．１μｍから０．５μｍの間にある。次に、図１Ｃが示すように、第二接触層１０５上に絶縁層１０６を形成し、絶縁層１０６の屈折率が発光積層１０４の等価屈折率より小さくもよい。絶縁層１０６の材料は、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、及び窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）からなる群から選択される一つの材料を含み、絶縁層１０６の厚さは約５０ｎｍから３００ｎｍの間にあり、または絶縁層１０６の厚さが約１００ｎｍから２００ｎｍの間にある。続いて、図１Ｄが示すように、黄色光及びエッチング工程によって、絶縁層１０６において、絶縁層１０６を貫通する第一開口１０６ｈを形成し、絶縁層１０６から発光積層１０４の方向に見た場合、第一開口１０６ｈは略円形（図示せず）であり、かつ直径Ｄ１を有し、直径Ｄ１は約２０μｍから１５０μｍの間にあり、また、直径Ｄ１は約４０μｍから９０μｍの間にある。
続いて、図１Ｅが示すように、第一開口１０６ｈの中を覆うように、絶縁層１０６上に第一透明導電層１０７を形成し、第一開口１０６ｈによって第一透明導電層１０７と発光積層１０４が電気的に接続される。第一開口１０６ｈのサイズを調整することにより、発光積層１０４へ提供する電流の大きさを制御できる。そして、図１Ｆが示すように、第一透明導電層１０７上に第二透明導電層１０８を形成し、その材料が第一透明導電層１０７の材料と異なり、さらに形成方法が異なってもよい。なお、第二透明導電層１０８は、横方向（即ち、発光積層１０４の積層方向と垂直な方向）の電流の拡散を促進する機能、または透光層としての機能を有してもよい。透光層としての機能を考量して、第二透明導電層１０８は屈折率が発光積層１０４より低い材料を選択してもよい。横方向の電流拡散の機能を提供することから考えて、第二透明導電層１０８の厚さが第一透明導電層１０７の厚さよりも厚く、例えば、絶縁層１０６から第二透明導電層１０８の方向へ見て、第一透明導電層１０７の厚さが約２５Åから２００Åの間にあり、または４０Åから６０Åの間にあり、第二透明導電層１０８の厚さが約２５Åから２０００Åの間にあり、または６００Åから１０００Åの間にあってもよい。本発明の別の実施例において、第二透明導電層１０８を形成せず、第一透明導電層１０７の厚さを大きくして、第二透明導電層１０８の機能を代替してもよい。第一透明導電層１０７と第二透明導電層１０８はそれぞれ酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＡＺＯ）、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛スズ、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、 ＩＺＯ）及びグラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）からなる群から選択される一つの材料を含む。本実施例において、第一透明導電層１０７の材料は酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）であり、第二透明導電層１０８の材料は酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）である。第一透明導電層１０７は電子銃（Ｅ−ｇｕｎ）によって形成され、第二透明導電層１０８はスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）によって形成されてもよいが、本発明はこれに限定されない。別の実施例において、第一透明導電層１０７と第二透明導電層１０８に同じ形成方法を用いてもよい。また、第二透明導電層１０８の密度は第一透明導電層１０７の密度と同じでも異なってもよく、本実施例において、第二透明導電層１０８は第一透明導電層１０７より緻密であり、即ち、第二透明導電層１０８の密度が第一透明導電層１０７の密度より高く、上記横方向の電流拡散に有利である。
続いて、図１Ｇが示すように、発光積層１０４が発する光線を反射するために、第二透明導電層１０８上に反射層１０９を形成し、本実施例において、反射層１０９は発光積層が発する光線に対し８５％を超える反射率を有し、かつ、反射層１０９は金属材料、例えば金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）を含んでもよい。
続いて、図１Ｈが示すように、反射層１０９上に第一接合層１１０ａを形成し、及び第一接合層１１０ａ上に第二接合層１１０ｂを形成する。図１Ｉは図１Ｈを逆転させた状態を示す。次に、図１Ｊが示すように、永久基板１１１を提供し、かつ永久基板１１１上に第三接合層１１０ｃを形成し、その後、第三接合層１１０ｃと第二接合層１１０ｂを接合させ（ｂｏｎｄｉｎｇ）、接合後の状態は図１Ｋが示す通りである。第一接合層１１０ａ、第二接合層１１０ｂ及び第三接合層１１０ｃが接合構造１１０を形成する。接合構造１１０は融点が３００℃以下の低温融合材料、例えば、インジウム（Ｉｎ）またはスズ（Ｓｎ）を含んでもよい。本実施例において、第一接合層１１０ａの材料が金（Ａｕ）であり、第二接合層１１０ｂの材料が低温融合材料インジウム（Ｉｎ）であり、第三接合層１１０ｃの材料が金（Ａｕ）であり、ある低温、例えば、３００℃以下の温度において、この第一接合層１１０ａ、第二接合層１１０ｂ、及び第三接合層１１０ｃが共晶（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）反応によって合金を形成し、かつ接合して接合構造１１０となり、接合構造１１０がインジウム（Ｉｎ）及び金（Ａｕ）の合金を含む。別の実施例において、第三接合層１１０ｃ上に第二接合層１１０ｂを形成して、さらに第一接合層１１０ａと接合して接合構造１１０を形成してもよい。続いて、図１Ｌが示すように、成長基板１０１を除去する。本実施例では、エッチング方法としてウェットエッチングを用いて成長基板１０１を除去し、エッチング液として、例えばアンモニア水（ＮＨ３・Ｈ２Ｏ）及びオキシドール（Ｈ２Ｏ２）のエッチング液を選択した場合、リン化インジウムガリウム（ＩｎｘＧａ１−ｘＰ、０≦ｘ≦１）を含む緩衝層１０２は成長基板１０１よりもエッチングされにくいため、成長基板１０１を除去する過程で発光積層１０４を損傷しないよう制御できる。そして、リン化インジウムガリウム（（ＩｎｘＧａ１−ｘＰ、０≦ｘ≦１）を含む緩衝層１０２は、発光積層１０４が発する光を吸収する可能性があるため、さらに除去を行ってもよい。除去後の状態は図１Ｍが示す通りである。
次に、図１Ｎが示すように、第一接触層１０３上に、第一接触層１０３を貫通する第二開口Ｈ１を形成し、第一接触層１０３から永久基板１１１の方向に見た場合、第二開口Ｈ１は略円形であり（図２を参照、詳しくは後に説明する）、かつ直径Ｄ２を有する。直径Ｄ２は約２０μｍから１５０μｍの間にあり、または４０μｍから９０μｍの間にある。具体的には、第二開口Ｈ１はＡ−Ａ’線（即ち、発光積層１０４の積層方向に垂直な方向）に沿って断面積を有する。本実施例において、第二開口Ｈ１は黄色光及びエッチング方法によって形成される。次に、図１Ｏが示すように、第一接触層１０３上に上接触層１１２を形成し、かつ上接触層１１２を貫通するまで第二開口Ｈ１を延伸させる。本実施例において、上接触層１１２は合金、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）、金（Ａｕ）、及びニッケル（Ｎｉ）など三種類の金属の合金を含む。そして、図１Ｏが示すように、黄色光及びエッチング工程によって、上接触層１１２から第二接触層１０５までの各層の外周の一部を除去し、絶縁層１０６の一部を露出させる。続いて、図１Ｐが示すように、前記外周の一部が除去されて形成される構造の側壁上に、側壁絶縁層１１３を形成する。側壁絶縁層１１３は絶縁材料、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、本実施例において、側壁絶縁層１１３は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む積層である。その形成方法として、まず、前記構造上に窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の積層を形成し、次に黄色光及びエッチング工程によってその一部を除去するが、前記側壁上に少なくともこの側壁絶縁層１１３を残すまたは形成する。図１Ｐが示すように、本実施例において、前記露出された絶縁層１０６上及び一部の上接触層１１２上にも側壁絶縁層１１３が形成される。
次に、図１Ｑが示すように、図１Ｐの構造上に上電極１１４を形成する。上電極１１４の材料は金属材料を含み、本実施例において、電子ビーム蒸着（Ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）の方法で形成されたチタン（Ｔｉ）／プラチナ（Ｐｔ）を含む積層である。別の実施例において、上電極１１４はプラチナ（Ｐｔ）を含まず、上電極１１４はチタン（Ｔｉ）によって組成され、さらに別の実施例において、上電極１１４はチタン（Ｔｉ）と金（Ａｕ）を含む。かつ、形成後、第二開口Ｈ１に略対応する一部のチタン（Ｔｉ）／プラチナ（Ｐｔ）の積層を除去し、上電極１１４を貫通するまで第二開口Ｈ１を延伸させる。上電極１１４は電極であると同時に、本発光デバイスを被覆する非透光層でもある。上電極１１４が発光積層１０４の上方に位置するため、発光積層１０４の上表面において言えば、第二開口Ｈ１に対応する領域は発光デバイスの出光領域であり、つまり、本発明の発光デバイスが発する光は、出光孔である第二開口Ｈ１から出光し、上電極１１４に被覆されず露出している発光積層１０４の上表面の一部領域が発光デバイスの出光領域であり、かつ上電極１１４は発光積層１０４の上表面のその他の部分を被覆している。その他、上電極１１４によって構成される非透光層は、さらに発光積層１０４の側壁を被覆し、前記側壁絶縁層１１３は上電極１１４によって構成される非透光層と発光積層１０４の側壁との間に位置し、発光積層１０４がショートして失効することを防ぐ。また、一実施例において、出光孔（即ち、第二開口Ｈ１）の大きさ、形状及び位置を予め設定し、第一開口１０６ｈの大きさ、形状及び位置を第二開口Ｈ１と略対応するようにして、第一開口１０６ｈを第二開口Ｈ１の真下に位置させ、かつ、第一開口１０６ｈの大きさ及び／または形状と第二開口Ｈ１の大きさ及び／または形状とが同じ設計であってもよい。具体的には、図１Ｄが示す第一開口１０６ｈを形成する前に、即ち、予め第二開口Ｈ１の各パラメータ（例えば、上記大きさ、形状及び位置などのパラメータ）を設定してから、第一開口１０６ｈの対応するパラメータを決定し、形成する。
また、上電極１１４の材料によって側壁絶縁層１１３上に形成するのが難しいことから、上電極１１４の厚さが薄すぎる場合があるため、本実施例において、図１Ｒが示すように、金属層１１４Ｓを形成することにより、側壁絶縁層１１３上の上電極１１４の厚さ不足を補うことができる。金属層１１４Ｓは、化学メッキ方法を用いて上電極１１４上に形成された、例えば、図１Ｑが示す構造を金属材料（例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）またはプラチナ（Ｐｔ）、本実施例では金（Ａｕ））を含む溶液中に浸し、かつ酸化還元の反応によって形成された金属材料層を含んでもよい。つまり、金属層１１４Ｓは金（Ａｕ）層を含んでもよい。そして、第二開口Ｈ１に略対応する一部の金（Ａｕ）層を除去し、金属層１１４Ｓを貫通するまで第二開口Ｈ１を延伸させる。本発明の一実施例において、発光デバイスを被覆する非透光層とするために、上電極１１４の厚さを少なくとも１００Åより大きくしなければならない。本実施例において、上電極１１４のチタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）及金属層１１４Ｓの金（Ａｕ）層の厚さはそれぞれ約２００Åから４００Åの間、２μｍから４μｍの間、及び２０００Åから４０００Åの間にある。
続いて、図１Ｓが示すように、図１Ｒが示す構造上に保護層１１５を形成する。保護層１１５は第二開口Ｈ１を囲む側壁に沿って第二開口Ｈ１内に形成され、保護層１１５の内径によって構成された孔の直径はＤ３である。保護層１１５の材料は絶縁材料であり、例えば窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である。形成した後、図１Ｔが示すように、一部の保護層１１５を除去し、第三開口１１５ｈを形成して、かつ永久基板１１１上に下電極１１１Ｅを形成する。第三開口１１５ｈは一部の金属層１１４Ｓを露出させて（本発明の金属層１１４Ｓを有しない別の実施例では、一部の上電極１１４を露出させることになる）、ハンダパッドとして、外部電源に繋がる配線と金属層１１４Ｓ（または上電極１１４）を接続させる。
図１Ｔは本発明の第一実施例の発光デバイスの概略図であり、図２は図１Ｔの上面概略図であり、二つの図を同時に参照すると、本発光デバイスは永久基板１１１、永久基板１１１の上方に位置する接合構造１１０、接合構造１１０の上方に位置する反射層１０９、反射層１０９の上方に位置する絶縁層１０６を含み、さらに、絶縁層１０６は第一開口１０６ｈを有し、第一透明導電層１０７は絶縁層１０６の第一開口１０６ｈの中に形成され、かつ第一開口１０６ｈによって第二接触層１０５と直接接触し、発光積層１０４と電気的に接続する。第一開口１０６ｈ中に位置し、かつ第二接触層１０５と直接接触している第一透明導電層１０７は電流伝導領域であり、電流伝導領域は第二開口Ｈ１及び発光積層１０４の上表面の第二部分の真下に位置し、電流伝導領域によって電流が発光積層１０４に流れることができる。具体的には、第一透明導電層１０７と第二接触層１０５の間の接触抵抗は、絶縁層１０６と第二接触層１０５の間の接触抵抗より小さく、例えば、２数値階級小さいまたは５数値階級小さい。好ましくは、第一透明導電層１０７と第二接触層１０５の接触抵抗が１０‐３から１０‐５Ωｃｍ２の間にある。非電流伝導領域である絶縁層１０６は第二接触層１０５を囲んでいる。発光積層１０４は絶縁層１０６の上方に位置し、発光積層１０４は活性領域１０４ｂを含み、かつ上表面（図２を参照、破線で示す長方形の構成領域）を有し、及び、上電極１１４によって構成される非透光層が発光積層の上方に位置し、なお、上電極１１４によって構成される非透光層が発光積層１０４の上表面の第一部分を被覆し、即ち、第二開口Ｈ１以外の部分（図２を参照、破線で示す円形以外の構成領域）を被覆し、かつ上表面の第二部分を露出させ、第二部分とは第二開口Ｈ１の真下に位置する部分（図２を参照、破線で示す円形構成領域）である。即ち、発光積層１０４の上表面において、第二開口Ｈ１の真下の第二部分以外の領域は、全て上電極１１４によって構成される非透光層に被覆される。発光積層１０４が発する光は、その上表面の第二部分及び第二開口Ｈ１から出る。第二開口Ｈ１の断面積と発光積層１０４の上表面の面積との比率は約１．５〜５％である。図２が示すように、ハンダパッドは通常上電極１１４に被覆された第一部分上に形成され、具体的には、発光積層１０４と電気的に接続できるよう、第三開口１１５ｈ中に形成され、かつハンダパッドは一般的に長方形または正方形である。第三開口１１５ｈは、その長方形の短辺または正方形の任意の辺が少なくとも約８０μｍである。具体的には、発光積層１０４の上表面の第一部分の面積が第二部分の面積より大きい。第一透明導電層１０７は絶縁層１０６の第一開口１０６ｈ中に充填され、かつ、第二接触層１０５と直接接触することにより発光積層１０４と電気的に接続する。絶縁層１０６中の第一開口１０６ｈの大きさ、形状及び位置が第二開口Ｈ１と略対応するように形成されるため、第一開口１０６ｈの断面積と発光積層１０４上表面の面積の比率が約１．５〜５％である。
図３は、本発明の実施例において、発光デバイスの第二接触層１０５の厚さがそれぞれ０．２μｍ及び１μｍの場合、第一開口１０６ｈの直径サイズの各条件（水平軸）にそれぞれ対応する発光デバイスの発光パワー（Ｐｏ、左側の垂直軸）及び順電圧（Ｖｆ、右側の垂直軸）を示すものである。図３が示すように、発光デバイスの発光パワー及び順電圧は第一開口１０６ｈの大きさによって変化し、即ち、素子設計上に予測可能性及び制御性があり、第一開口１０６ｈの大きさを調整することによって、異なるニーズに対応可能である。さらなる実験結果から、第二接触層１０５の厚さが１．５μｍより大きいことが好ましくないことがわかった。第二接触層１０５の厚さが厚すぎる場合、例えば１．５μｍの場合、絶縁層１０６の電流抵抗の効果が第一開口１０６ｈの直径サイズに従って変化しにくくなり、そうなった場合、発光デバイスの発光パワー及び順電圧が第一開口１０６ｈの直径サイズに従って変化することが不明確になり、第一開口１０６ｈの直径サイズを調整することによって発光デバイスの発光パワー及び順電圧等を制御または予測することが難しくなる。
また、発光デバイスは、一般の電流値（本実施例において、例えば５０ｍＡである）条件で操作可能であるほか、素子の異なる応用によって、一部の応用では発光デバイスを比較的に高い電流値（本実施例において、例えば３００ｍＡ）条件で操作し、かつパルスモードで出光すること（ｐｕｌｓｅ ｍｏｄｅ、即ち、発光デバイスの出光が時間と共に断続して変化する形、非連続である）が求められる。本実施例の発光デバイス構造は、上記二つの状態を共に満足することが可能である。図４は、本発明の実施例において、活性領域１０４ｂが多重量子井戸（ＭＱＷ）構造である発光デバイスが同じパルスモードで出光する場合、多重量子井戸構造がそれぞれ１８、３８、及び４８個の井戸層（ｗｅｌｌ）を含む条件において、比較的に高い電流（３００ｍＡ）の発光パワー（Ｐｏ、右側の垂直軸）及び発光パワー比例（左側の垂直軸、発光デバイスが同じパルス出光方式において、発光デバイスの比較的に高い電流操作での発光パワーが一般の電流操作での発光パワーに対する比例）を示すものである。図４が示しように、多重量子井戸構造がそれぞれ３８及び４８個の井戸層を含む時、発光パワー比例が２．８以上まで高くなる。さらなる実験結果から、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造が３０〜５０個の井戸層を含む場合、発光パワー比例はいずれも２．６以上に達することがわかった。
図５は、上記実施例の発光デバイスにおいて、活性領域１０４ｂが多重量子井戸（ＭＱＷ）構造である発光デバイスが同じパルスモードで出光する場合、多重量子井戸構造中のリン化アルミニウムガリウムインジウム系（（ＡｌｙＧａ（１−ｙ））１−ｘＩｎｘＰ、かつ、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１）材料のバリア層（Ｂａｒｒｉｅｒ）がそれぞれ３０％、５０％、及び７０％のアルミニウム（Ａｌ）含有量（アルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）組成中にアルミニウム（Ａｌ）が占める比例を指し、上記式中のｙに相当する）を有する条件に対応する、比較的に高い電流（３００ｍＡ）の発光パワー（Ｐｏ、右側の垂直軸）及び発光パワー比例（Ｆａｃｔｏｒ、発光デバイスが同じパルス出光方式において、比較的に高い電流の発光パワーが一般電流の発光パワーに対する比例、左側の垂直軸）を示すものであり、かつ、バリア層が複数層である。図５が示すように、多重量子井戸構造中のバリア層（Ｂａｒｒｉｅｒ）がそれぞれ５０％及び７０％のアルミニウム（Ａｌ）含有量を有する条件で、発光パワー比例が３．１以上まで高くなる。その他の発光デバイスの電気的要求、例えば順電圧の適切範囲を考量して、さらなる実験から、多重量子井戸構造中のバリア層（Ｂａｒｒｉｅｒ）がそれぞれ約４０％から６０％のアルミニウム（Ａｌ）含有量を有する時、良好な発光パワー比例と順電圧を同時に得られる。別の実施例では、複数のバリア層のうち二つのバリア層が異なるアルミニウム含有量を有し、かつ第一極性半導体層１０４ａに近いバリア層のアルミニウム含有量が第一極性半導体層１０４ａから離れているバリア層のアルミニウム含有量より低い。好ましくは、複数のバリア層のうち少なくとも半分以上の、第一極性半導体層１０４ａ（即ち、ｎ型半導体層）に近いバリア層が有するアルミニウム含有量が、その他の第二極性半導体層１０４ｃ（即ち、ｐ型半導体層）に近いバリア層が有するアルミニウム含有量より低い。具体的には、第一極性半導体層１０４ａに近いバリア層は（ＡｌａＧａ１−ａ）１−ｂＩｎｂＰを含み、第二極性半導体層１０４ｃに近いバリア層は（ＡｌｃＧａ１−ｃ）１−ｄＩｎｄＰを含み、ｂ≒ｄの場合、ｃ＞ａである。一実施例において、多重量子井戸構造は３８個のバリア層を含み、かつ、第一極性半導体層１０４ａに比較的に近い前２０個のバリア層が（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）１−ｂＩｎｂＰを含み、第一極性半導体層１０４ａから比較的に離れているその他の１８個のバリア層、即ち、第二極性半導体層１０４ｃに比較的に近い１８個のバリア層が（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）１−ｄＩｎｄＰを含み、この実施例では、ｂとｄが約０．５に等しいが、これに限定されない。一実施例において、多重量子井戸構造は３８個のバリア層を含み、かつ、第一極性半導体層１０４ａに比較的に近い前２８個のバリア層が（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）１−ｂＩｎｂＰを含み、第二極性半導体層１０４ｃに比較的に近い前１０個のバリア層が（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）１−ｄＩｎｄＰを含み、この実施例において、ｂとｄが約０．５に等しいが、これに限定されない。一実施例において、多重量子井戸構造は３８個のバリア層を含み、かつ、第一極性半導体層１０４ａに比較的に近い前３６個のバリア層が（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）１−ｂＩｎｂＰを含み、第二極性半導体層１０４ｃに比較的に近い２個のバリア層が（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）１−ｄＩｎｄＰを含み、この実施例において、ｂとｄが約０．５に等しいが、これに限定されない。一実施例において、複数のバリア層中のアルミニウム含有量はｎ型半導体層からｐ型半導体層への方向に沿って次第に増え、即ち、第一極性半導体層１０４ａ（即、ｎ型半導体層）に比較的に近い各バリア層のアルミニウム含有量は、それに隣接する比較的に第二極性半導体層１０４ｃ（即、ｐ型半導体層）に近いバリア層のアルミニウム含有量より低い。一実施例において、第二極性半導体層１０４ｃの添加物は炭素（Ｃ）、マグネシウム（Ｍｇ）または亜鉛（Ｚｎ）を含み、好ましく、添加物はマグネシウムを含む。本発明は、バリア層が異なるアルミニウム含有量を有し、かつｎ型半導体層に比較的に近いバリア層のアルミニウム含有量がｎ型半導体から比較的に離れているバリア層のアルミニウム含有量より低いことにより、ｐ型半導体層中のｐ型添加物が活性領域１０４ｂへ拡散、進入することを防止または低減し、さらに、発光デバイスの順電圧を大幅に増加させることなく発光デバイスの信頼性を改善することができる。
図６は本発明の第二実施例の発光デバイスの断面概略図である。本発明の第二実施例の発光デバイスに含まれる構造は第一実施例とほぼ同じであり、相違点は以下である。図６が示すように、発光デバイスは第一半導体層１１６及び第二半導体層１１７を含み、第一半導体層１１６は第一接触層１０３と発光積層１０４の間に位置し、第二半導体層１１７は第二接触層１０５及び発光積層１０４の間に位置する。第一半導体層１１６と第二半導体層１１７は、光取り出しの促進し、及び／または発光積層１０４全体に電流を拡散するように電流分散を促進するためのものである。第一半導体層１１６の厚さが第一極性半導体層１０４ａの厚さより厚く、好ましくは、第一半導体層１１６の厚さは２０００ｎｍより大きく、より好ましくは、２５００ｎｍから７０００ｎｍの間にある。第二半導体層１１７の厚さは第二極性半導体層１０４ｃの厚さより厚く、好ましは、第二半導体層１１７の厚さは１０００ｎｍより大きく、より好ましくは、１５００ｎｍから２０００ｎｍの間にある。第一半導体層１１６は、第一極性半導体層１０４ａのエネルギー準位より小さいエネルギー準位を有する。第二半導体層１１７は、第二極性半導体層１０４ｃのエネルギー準位より小さいエネルギー準位を有する。第一半導体層１１６及び第二半導体層１１７のエネルギー準位は、活性領域１０４ｂ中の井戸層のエネルギー準位より大きい。活性領域１０４ｂが発した光は実質上第一半導体層１１６を透過できる。第一半導体層１１６及び第二半導体層１１７はそれぞれ１×１０１７／ｃｍ３より高いドーピング濃度を有し、かつ第一半導体層１１６のドーピング濃度は第一接触層１０３のドーピング濃度より小さく、第二半導体層１１７のドーピング濃度は第二接触層１０５のドーピング濃度より小さい。好ましくは、第一接触層１０３のドーピング濃度は少なくとも第一半導体層１１６のドーピング濃度の二倍以上である。第二接触層１０５のドーピング濃度は少なくとも第二半導体層１１７のドーピング濃度の二倍以上である。第一半導体層１１６、第二半導体層１１７、第一接触層１０３と第二接触層１０５はＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、例えばＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰを含む。図６が示すように、第二接触層１０５は幅Ｗ１を有し、発光デバイスの出光領域の幅との比が０．５以上、かつ１．１以下であり、即ち、同じ断面において、第二接触層１０５の幅Ｗ１と上電極１１４に被覆されていない領域（即ち、発光積層１０４の上表面の第二部分）の幅の比が０．５以上、かつ１．１以下である。一実施例において、第二接触層１０５の幅Ｗ１と第二開口Ｈ１の直径Ｄ２の比（即ち、Ｗ１／Ｄ２）は０．５以上、かつ１．１以下である。好ましくは、第二接触層１０５の幅Ｗ１と発光デバイスの出光領域の幅の比は０．５５以上、かつ０．８以下である。一実施例において、第二接触層１０５の幅Ｗ１と第二開口Ｈ１の直径Ｄ２の比（即ち、Ｗ１／Ｄ２）は０．５５以上、かつ０．８以下である。また、第二実施例において、図６が示すように、第二接触層１０５は発光デバイスの出光領域の真下に位置し、即ち、上電極１１４に被覆されていない領域（即ち、発光積層１０４の上表面の第二部分）の真下に位置する。第二接触層１０５と第一透明導電層１０７の間の接触抵抗は、第一透明導電層１０７と第二半導体層１１７の間の接触抵抗より遥かに小さく、例えば、２数値階級小さい、または５数値階級小さい。従って、幅Ｗ１を有する第二接触層１０５は電流伝導領域であり、発光積層１０４へ電流を流すことが可能であるが、第二接触層１０５と接触せず、かつ第二接触層１０５を囲んでいる第一透明導電層１０７のその他の領域は、発光積層１０４へ電流を流せないまたは流しにくいものである。本実施例において、第二接触層１０５は第二開口Ｈ１の真下に位置する。好ましくは、第二接触層１０５は発光積層１０４の積層方向において、上接触層１１２及び上電極１１４と重畳しない。本実施例において、図６が示すように、一部の第二半導体層１１７の厚さがその他の部分の第二半導体層１１７の厚さより厚く、かつ第二半導体層１１７の厚さが比較的に厚い部分は出光領域、即ち、上電極１１４に被覆されていない領域（発光積層１０４の上表面の第二部分）に対応する。本実施例において、第二半導体層１１７の厚さが比較的に厚い部分は第二開口Ｈ１に対応する。第二接触層１０５は、第二半導体層１１７の厚さが比較的に厚い部分上に位置する。具体的には、第二半導体層１１７の厚さが比較的に薄い部分は発光積層１０４から離れた表面１１７１を含み、第二接触層１０５は発光積層１０４から離れた表面１０５１を含み、第二半導体層１１７の厚さが比較的に薄い部分の表面１１７１と比べると、第二接触層１０５の表面１０５１は発光積層１０４からもっと離れている。具体的には、第二接触層１０５の発光積層１０４から離れている表面１０５１から第二半導体層１１７の発光積層１０４から離れている表面１１７１までの高さｈが５０ｎｍ以上、かつ２００ｎｍ以下である。一実施例において、第二接触層１０５の厚さは２０ｎｍ以上、かつ０．５μｍ以下であり、好ましくは、第二接触層１０５の厚さは２０ｎｍ以上、かつ０．１μｍ以下である。第二実施例における発光デバイスは幅Ｗ１の第二接触層１０５を含み、かつ第二接触層１０５が出光領域の真下に位置するため、電流が発光積層１０４に流れる時、第二接触層１０５に対応する領域に電流が集中し易く、電流密度が大きく上昇し、さらに発光デバイスの輝度が向上する。
本発明の第二実施例の発光デバイスの製造方法は第一実施例の製造方法と略同じ、相違点は、発光積層１０４を形成する前に、第一接触層１０３上に第一半導体層１１６を形成するステップをさらに含み、かつ、発光積層１０４を形成した後及び第二接触層１０５を形成する前に、前記のような第二半導体層１１７を形成するステップをさらに含む。第二接触層１０５を形成した後、黄色光及びエッチング工程によって、第二接触層１０５に幅Ｗ１をもたらすように、第二接触層１０５をパターン化した後、第一実施例の製造方法における第一透明導電層１０７、第二透明導電層１０８を形成するなど次のステップを行う。本実施例の製造方法は、第一実施例の製造方法に比べて、絶縁層１０６を形成する必要がなく、及び黄色光及びエッチング工程を用いて絶縁層１０６に第一開口１０６ｈを形成する必要がないため、製造コストを大幅に低減し、かつ工程がより簡単になる。
一実施例において、発光デバイスは第二開口Ｈ１を含まず、幅Ｗ１を有する第二接触層１０５は発光デバイスの出光領域の真下に位置し、即ち、上電極１１４に被覆されていない領域（即ち、発光積層１０４の上表面の第二部分）の真下に位置する。
図７は本発明の第三実施例の発光デバイスの断面図である。本発明の前記各実施例に比べると、本実施例の発光デバイスは、発光積層１０４の上表面の第二部分上に設けられた導熱層１１８をさらに含む。詳しく言うと、導熱層１１８は第二開口Ｈ１から露出される発光積層１０４の上表面上に設けられ、かつ導熱層１１８は発光積層１０４より高い導熱係数（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を有し、発光デバイスの動作時に、発光積層１０４において発生した熱は導熱層１１８を介して伝導または放射方式で外部へ発散されるため、第二開口Ｈ１下方の発光積層１０４中に熱が蓄積することを低減させ、発光デバイス内部の熱に起因する材料劣化を緩和させ、かつ発光デバイスの使用寿命と信頼性を改善できる。導熱層１１８は導熱係数が１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上の材料、例えばダイヤモンド、グラフェン、または導熱係数が約１４０Ｗ／（ｍ×Ｋ）〜１８０Ｗ／（ｍ×Ｋ）である窒化アルミニウム（ＡｌＮＸ）を含んでもよいが、本発明はこれに限定されない。より詳しくは、本実施例において、導熱層１１８は、第二開口Ｈ１の側壁に沿って第二開口Ｈ１に充填されるとともに、第二開口Ｈ１によって露出される第一極性半導体層１０４ａの上を被覆し、かつ第二開口Ｈ１から離れる方向に沿って発光デバイスの周囲へ延伸し、金属層１１４Ｓまたは上電極１１４と接触して、発光積層１０４中に発生した熱が導熱層１１８を介して金属層１１４Ｓまたは上電極１１４まで伝導される。金属層１１４Ｓ、上電極１１４は通常は金属であり、導熱係数が高いため、発光デバイス内部の熱は導熱層１１８及び金属層１１４Ｓまたは上電極１１４を介して排出される。一部実施例において、導熱層１１８は金属層１１４Ｓまたは上電極１１４と接触しなくてもよく、発光積層１０４中に発生した熱は導熱層１１８を介して放射方式で外部へ発散され、または導熱層１１８が外部導熱構造と接続し、発光積層１０４中に発生した熱が導熱層１１８を介して伝導方式で外部へ発散されてもよい。第一実施例と比べて、本実施例中の発光デバイスは、金属層１１４Ｓ上を被覆する保護層１１５を含むほか、保護層１１５が導熱層１１８上を被覆してもよく、本実施例において、保護層１１５が導熱層１１８上を完全に被覆してもよい。詳しくいうと、本実施例の導熱層１１８は頂面１１８ｔ及び側面１１８ｓを有し、頂面１１８ｔが発光積層１０４の上表面と平行であり、側面１１８ｓが頂面１１８ｔと接続しかつ発光積層１０４の上表面と非平行であり、保護層１１５が導熱層１１８の頂面１１８ｔ及び側面１１８ｓを同時に被覆することにより、導熱層１１８の材料が発光デバイスの動作時に外部環境と接して変質することを防止できるが、本発明はこれに限定されない。別の実施例において、発光デバイスの導熱面積を拡大するよう、保護層１１５の代わりに導熱層１１８を用いて、第三開口１１５ｈの位置を除く上電極１１４または金属層１１４Ｓの表面をすべて導熱層１１８が被覆するようにしてもよい。一実施例において、導熱層１１８は発光積層１０４が発する光に対し高い透過性を有し、例えば、導熱層１１８は、活性領域１０４ｂの発射光に対し８５％よりも高い透過率を有する材料を含む。また、別の実施例において、導熱層１１８はさらに１．５より大きい、または２．１〜２．５の屈折率を有し、かつ導熱層１１８と第一極性半導体層１０４ａとの屈折率の差が１．５以下であり、これによって、第一極性半導体層１０４ａと導熱層１１８の界面で発生する全反射の確率を低減させ、発光デバイスの光取り出し効率を向上させることができる。導熱層１１８の厚さは３００〜２０００Åであり、本実施例において、導熱層１１８の厚さが１０００Åであってもよいが、これに限定されない。導熱層１１８は図第１Ｑ示す上電極１１４の形成後に形成され、または図１Ｒが示す金属層１１４Ｓの成形後に形成され、上電極１１４または金属層１１４Ｓの上を被覆する。
図８Ａ〜８Ｂは本発明の第四実施例の発光デバイスの断面概略図及び上面概略図である。前記の実施例と比べて、本実施例の発光デバイスの導熱層１１８は発光積層１０４中に設けられ、かつ導熱層１１８は第二開口Ｈ１と略位置が対応する第四開口Ｈ４を有し、絶縁層１０６から発光積層１０４の方向へ見た場合、第四開口Ｈ４は略円形であり（図８Ｂが示すように）、かつ第四開口Ｈ４の上面視面積が発光積層１０４の第二部分の上面視面積より大きく、言い換えれば、第四開口Ｈ４の上面視面積が第二開口Ｈ１の上面視面積より大きい。詳しく言うと、導熱層１１８は発光積層１０４、第一接触層１０３及び絶縁層１０６の間に位置し、より詳しくは、本実施例の導熱層１１８は発光積層１０４の第一極性半導体層１０４ａ、活性領域１０４ｂ、第二極性半導体層１０４ｃ及び第二接触層１０５を貫通し、導熱層１１８が発光積層１０４、第一接触層１０３及び絶縁層１０６に囲まれている。別の実施例において、導熱層１１８は第一極性半導体層１０４ａ、活性領域１０４ｂ、第二極性半導体層１０４ｃを貫通するが、第二接触層１０５を貫通せず、導熱層１１８が発光積層１０４、第一接触層１０３及び第二接触層１０５に囲まれるが、導熱層１１８の構造は上記実施例に限定されない。導熱層１１８の第四開口Ｈ４は第二開口Ｈ１の直径Ｄ２より大きい直径Ｄ４を有し、直径Ｄ４は約３０μｍから２００μｍの間にあり、または直径Ｄ４は約５０μｍから１２０μｍの間にある。図８Ｂが示すように、本実施例の導熱層１１８は内輪郭１１８ａ及び内輪郭１１８ａを囲む外輪郭１１８ｂを有し、内輪郭１１８ａは環状であり、第二開口Ｈ１下方の発光積層１０４を囲むとともに第四開口Ｈ４を形成する。上面から見て、本実施例の内輪郭１１８ａの形状が円形であり、かつその円心が第二開口Ｈ１の円心と略位置が対応し、外輪郭１１８ｂと内輪郭１１８ａの最小距離ｄが１０μｍから５０μｍの間にある。その他、本実施例の導熱層１１８は第二接触層１０５を穿通し、かつ発光積層１０４の積層方向に平行な方向において、導熱層１１８は２μｍから１５μｍの間にある厚さＷを有する。別の実施例において、導熱層１１８の内輪郭１１８ａ及び外輪郭１１８ｂの円心はいずれも第二開口Ｈ１の円心と略位置が対応する。
図９は本発明の第五実施例の発光デバイスの断面概略図である。前記実施例と比較して、本実施例の発光デバイスの導熱層１１８は発光積層１０４中に位置し、かつ導熱層１１８の範囲が第四実施例より大きい。詳しく言うと、発光デバイスが動作時に発生した熱をより効率よく外部へ伝達するように、図９が示すように、断面から見て発光デバイスの導熱層１１８の総面積が発光積層１０４の面積より大きくてよい。本発明の第四、第五実施例の発光デバイスは、図１Ａ〜１Ｑが示すステップによって形成され、かつ発光積層１０４上に第二接触層１０５を形成した後、導熱層１１８を形成する予定の位置上の一部発光積層１０４及びその上の第二接触層１０５を除去し、除去方法として誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）による反応性イオンエッチングを用いることができるが、これに限定されず、第五実施例における当該ステップで除去される発光積層１０４の領域は、第四実施例で除去される発光積層１０４の領域より広い。詳しく言うと、一実施例において、導熱層１１８を形成する前に、導熱層１１８を形成する予定の位置上の第二接触層１０５、活性領域１０４ｂ、第二極性半導体層１０４ｃ及び第一極性半導体層１０４ａなどの一部の発光積層１０４を除去してもよい。この場合、一部の発光積層１０４を除去する時に第一接触層１０３を破壊しないよう、前記第一接触層１０３と第一極性半導体層１０４ａとの間にエッチングレジスト層（図示せず）を別途設ける。続いて、発光積層１０４が除去された場所に導熱層１１８を成膜させ、かつ発光積層１０４の積層方向と平行する方向において、導熱層１１８は厚さＷを有し、好ましくは、厚さＷは導熱層１１８の頂面１１８ｔと発光積層１０４の表面の第二部分とが平らになるような厚さである。導熱層１１８の成膜方法としてスパッタリングまたは蒸着であり、例えば原子層化学蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）または電子ビーム物理蒸着（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＥＢＰＶＤ）などの方法によって形成し、本実施例の導熱層１１８は二段階成長方法によって形成され、即ち、まずは原子層化学蒸着方法によって比較的に緻密な導熱層１１８の第一部分を成膜し、次に電子ビームによって導熱層１１８の第一部分上に導熱層１１８の第二部分を引き続き成膜するが、導熱層１１８を形成する方式はこれに限定されない。
なお、本発明で挙げた各実施例は本発明の説明するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明に対して行われた簡単で明らかな修正または変更は全て本発明の精神と範囲に属するとする。異なる実施例における同一または類似する構成部品、または異なる実施例において同一符号で示される構成部品は、同じ物理または化学特性を有する。その他、本発明における上記実施例は、適切な場合において組み合わせまたは代替えることが可能であり、記載された特定の実施例に限定されるものではない。実施例において詳しく説明した特定の構成部品及びその他の構成部品の接続関係は、その他の実施例に応用することも可能であり、かつこれらの応用も本発明の請求の範囲に属する。
１０１ 成長基板
１０２ 緩衝層
１０３ 第一接触層
１０４ 発光積層
１０４ａ 第一極性半導体層
１０４ｂ 活性領域
１０４ｃ 第二極性半導体層
１０５ 第二接触層
１０６ 絶縁層
１０６ｈ 第一開口
１０７ 第一透明導電層
１０８ 第二透明導電層
１０９ 反射層
１１０ 接合構造
１１０ａ 第一接合層
１１０ｂ 第二接合層
１１０ｃ 第三接合層
１１１ 永久基板
１１２ 上接触層
Ｈ１ 第二開口
Ｈ４ 第四開口
１１３ 側壁絶縁層
１１４ 上電極
１１４Ｓ 金属層
１１５ 保護層
１１５ｈ 第三開口
１１１Ｅ 下電極
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 孔洞直径
１１６ 第一半導体層
１１７ 第二半導体層
ｄ 最小距離
Ｗ 厚さ
Ｗ１ 幅
ｈ 高さ
１０５１ 表面
１０７１ 表面
１１８ 導熱層
１１８ｔ 頂面
１１８ｓ 側面
１１８ａ 内輪郭
１１８ｂ 外輪郭
１０２ 緩衝層
１０３ 第一接触層
１０４ 発光積層
１０４ａ 第一極性半導体層
１０４ｂ 活性領域
１０４ｃ 第二極性半導体層
１０５ 第二接触層
１０６ 絶縁層
１０６ｈ 第一開口
１０７ 第一透明導電層
１０８ 第二透明導電層
１０９ 反射層
１１０ 接合構造
１１０ａ 第一接合層
１１０ｂ 第二接合層
１１０ｃ 第三接合層
１１１ 永久基板
１１２ 上接触層
Ｈ１ 第二開口
Ｈ４ 第四開口
１１３ 側壁絶縁層
１１４ 上電極
１１４Ｓ 金属層
１１５ 保護層
１１５ｈ 第三開口
１１１Ｅ 下電極
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 孔洞直径
１１６ 第一半導体層
１１７ 第二半導体層
ｄ 最小距離
Ｗ 厚さ
Ｗ１ 幅
ｈ 高さ
１０５１ 表面
１０７１ 表面
１１８ 導熱層
１１８ｔ 頂面
１１８ｓ 側面
１１８ａ 内輪郭
１１８ｂ 外輪郭
Claims (27)
- 発光デバイスであって、
基板と、
前記基板の上方に位置し、かつ第一開口を含む絶縁層と、
前記絶縁層の上方に位置し、かつ活性領域及び上表面を含む発光積層と、
前記発光積層の前記上表面の第一部分を被覆し、かつ前記上表面の第二部分を露出させる非透光層とを含み、
前記第二部分が前記第一開口の真上に位置する発光デバイス。 - 前記発光デバイスはさらに側壁絶縁層を含み、
前記非透光層はさらに前記発光積層の側壁の少なくとも一部を被覆し、かつ前記側壁絶縁層が前記非透光層と前記発光積層の前記側壁との間に位置する、請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記活性領域は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含み、かつ前記多重量子井戸（ＭＱＷ）構造が３０から５０個の井戸層を含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記上表面の前記第一部分の面積が前記第二部分の面積より大きい、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記第一開口の断面積と前記上表面の面積の比率が約１．５％から５％である、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記発光デバイスはさらに反射層及び第一透明導電層を含み、
前記反射層は前記絶縁層及び前記基板の間に位置し、前記第一透明導電層は前記絶縁層及び前記反射層の間に位置し、
前記第一透明導電層は前記第一開口によって前記発光積層と電気的に接続する、請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記発光積層の上に位置する第一接触層と、
前記第一接触層を貫通する第二開口とをさらに含む、請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記第二開口が前記第一開口の真上に位置する、請求項７に記載の発光デバイス。
- 前記非透光層を貫通する第二開口をさらに含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記活性領域は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含み、かつ前記多重量子井戸（ＭＱＷ）構造が複数のバリア層を含み、
各前記バリア層は、（ＡｌｙＧａ（１−ｙ））１−ｘＩｎｘＰで示されるリン化アルミニウムガリウムインジウム系の材料を含み、かつ、０≦ｘ＜１、０．４≦ｙ≦０．７である、請求項１に記載の発光デバイス。 - 前記第二部分の上に設けられた導熱層をさらに含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記導熱層は導熱係数が１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上の材料を含む、請求項１１に記載の発光デバイス。
- 前記発光積層中に設けられた導熱層をさらに含む、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記導熱層は導熱係数が１００Ｗ／（ｍ×Ｋ）以上の材料を含む、請求項１３に記載の発光デバイス。
- 前記導熱層は、前記第一開口と位置が対応する開口を有する、請求項１３に記載の発光デバイス。
- 前記導熱層の前記開口の上面視面積が前記第二部分の上面視面積より大きい、請求項１５に記載の発光デバイス。
- 断面から見て、前記導熱層の面積が前記発光積層の面積より大きい、請求項１３に記載の発光デバイス。
- 発光デバイスの製造方法であって、
活性領域を含む発光積層を形成するステップと、
前記発光積層の上方に、第一開口を含む絶縁層を形成するステップと、
基板を提供するステップと、
前記基板と前記発光積層とを接合させるステップと、
前記発光積層の前記基板と接合する方向と反対側において、前記発光積層の表面の第一部分を被覆し、かつ前記表面の第二部分を露出させるように、非透光層を形成するステップとを含み、
前記第二部分の位置と前記絶縁層の前記第一開口の位置とが対応する、発光デバイスの製造方法。 - 前記発光積層の側壁にさらに側壁絶縁層を形成するステップを含み、
前記非透光層がさらに前記発光積層の側壁の少なくとも一部を被覆し、かつ前記側壁絶縁層が前記非透光層と前記発光積層との間に位置する、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。 - 前記発光積層の前記表面の前記第一部分の面積が前記第二部分の面積より大きい、請求項１８に記載に発光デバイスの製造方法。
- 前記第一開口の断面積と前記表面の面積の比率が約１．５％から５％である、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。
- 前記基板と前記発光積層を接合させる前に、さらに、前記絶縁層の上に第一透明導電層を形成するステップを含み、
前記第一透明導電層は前記第一開口によって前記発光積層と電気的に接続する、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。 - さらに、前記非透光層を貫通する第二開口を形成するステップを含む、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。
- 前記第二開口が前記第一開口の真上に位置する、請求項２３に記載の発光デバイスの製造方法。
- 前記活性領域が多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であり、かつ前記多重量子井戸（ＭＱＷ）構造が３０から５０個の井戸層を含む、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。
- 前記活性領域は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であり、かつ前記多重量子井戸（ＭＱＷ）構造が複数個のバリア層を含み、
各前記バリア層は、（ＡｌｙＧａ（１−ｙ））１−ｘＩｎｘＰで示されるリン化アルミニウムガリウムインジウム系材料を含み、かつ、０≦ｘ＜１、０．４≦ｙ≦０．７である、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。 - 前記発光積層を形成する前に、さらに第一接触層を形成するステップを含み、
かつ、前記基板と前記発光積層とを接合させた後、さらに前記第一接触層を貫通する第二開口を形成するステップを含む、請求項１８に記載の発光デバイスの製造方法。
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