JP7274511B2 - 発光ダイオードデバイス及びその製作方法 - Google Patents
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Description
例えばMOCVD金属化学気相積層などのエキタピシャル技術を用いて成長基板に、第1のタイプの半導体層と活性層と第2のタイプの半導体層とを有し、第1のタイプの半導体層と活性層と第2のタイプの半導体層とにより放射性能を持つpn接合を構成する半導体層シーケンスを作製する第1の工程と、
第2のタイプの半導体層の背面側から、第2のタイプの半導体層及び活性層を貫通し、且つ、少なくとも第1のタイプの半導体層を貫通する1個もしくは複数の凹陥箇所を形成する第2の工程と、
第2のタイプの半導体層の表面の凹陥箇所以外の箇所に導電層を被覆する工程であって、技術的な精度の制限により、第2のタイプの半導体層で凹陥箇所に接近するエリアには導電層が被覆されず、導電層は同一の水平面にある第1の導電層及び第2の導電層を有し、導電層と凹陥箇所の底部と側壁に対して絶縁層を被覆する第3の工程と、
凹陥箇所の底部の第1のタイプの半導体層と第1の導電層の一部のエリアとが少なくとも露出するよう、絶縁層に穴を形成する第4の工程と、
凹陥箇所の底部と絶縁層と第1の導電層の一部のエリアとに引き続き第1の導電層材料を被覆する第5の工程と、
放熱基板を第1の導電層の背面側に直接に接続する第6の工程と、
成長基板を除去する第7の工程と、
第1の導電層の正面側から、導電層が露出するまで、半導体層シーケンスの一部を除去する第8の工程と、
露出する導電層の第1の導電層に第1の電極を作製し、第2の導電層に第2の電極を作製する第9の工程と、が含まれており、ちなみに、上記第5の工程では、説明がしやすいように、本発明は第1のタイプの半導体層に接触するオーム接触層と、金属反射層と、基板に接触する金属結合層とをすべて第1の導電層として定義し、この工程における第1の導電層材料は、凹陥箇所の底部にあるのはオーム接触材料であり、絶縁層及び第1の導電層の露出する部分にあるのは主に金属結合層である。
発光ダイオードユニットの間の半導体層シーケンスは互いに仕切られており、上記直列接続とは、互いに仕切られた半導体層シーケンスを一緒に直列接続することを指して言い、半導体層シーケンスは第1のタイプの半導体層と第2のタイプの半導体層との間に介在し、放射を生成するために設計された活性層を有しており、そこで、第1のタイプの半導体層は半導体層シーケンスの正面側に位置し、
半導体層シーケンスは、絶縁層に被覆され、且つ、半導体層シーケンスの正面側の反対側にある背面側から活性層を貫通して第1のタイプの半導体層にまで延伸する1個もしくは複数の凹陥箇所を有し、
第1の導電層は凹陥箇所を通過して第1のタイプの半導体層に電気的に接続し、第2の導電層は第2のタイプの半導体層に電気的に接続し、
第1の導電層と第2の導電層とは凹陥箇所の絶縁層により互いに電気的に絶縁し、
複数の発光ダイオードユニットにおける最初の発光ダイオードユニットは第1の導電層の少なくとも1部が露出して該露出する第1の導電層に電気的に接続する第1の電極を有し、最後の発光ダイオードユニットは第2の導電層の少なくとも1部が露出して該露出する第2の導電層に電気的に接続する第2の電極を有し、第1の電極及び第2の電極は発光ダイオードデバイスの外側に位置し、発光エリアは発光ダイオードデバイスの内部に集中できて比較的に強い光集中度を有しており、
第1の電極及び第2の電極は正面側に面し、第1の導電層の背面側は基板の正面側に接続され、第1の導電層の正面側の第1のタイプの半導体層の背面側に接触する面積大は、第1のタイプの半導体層210の面積的1.5%より大であり、凹陥箇所から延伸する絶縁層は第2の導電層の背面側を覆い、隣り合ういずれか2つの発光ダイオードユニットにおける1つの発光ダイオードユニットの第2の導電層と、他の1つの発光ダイオードユニットの第1の導電層とには、一体的に接続されている接続部が設けられている。
第1のタイプの半導体層と、活性層と、第2のタイプの半導体層と、を有する半導体層シーケンスを成長基板に作製する第1の工程と、
第2のタイプの半導体層の背面側から、第2のタイプの半導体層及び活性層を貫通し、且つ、少なくとも第1のタイプの半導体層を貫通する複数の凹陥箇所を形成する第2の工程と、
第2のタイプの半導体層の表面の凹陥箇所以外の箇所に、2以上のn対の同一の水平面にある第1の導電層及び第2の導電層を有する導電層を形成してから、導電層と凹陥箇所の底部と側壁に対して絶縁層を被覆する第3の工程と、
凹陥箇所の底部の第1のタイプの半導体層及びn個の第1の導電層の一部のエリアが少なくとも露出するよう、絶縁層に穴を形成する第4の工程と、
凹陥箇所の底部と絶縁層とn個の第1の導電層の一部のエリアとに第1の導電層材料を引き続き被覆し、且つ、n個の第1の導電層の間に絶縁層を設けて仕切る第5の工程と、
放熱基板を第1の導電層の背面側に直接に接続する第6の工程と、
成長基板を除去する第7の工程と、
第1の導電層及び第2の導電層が露出してn個の互いに仕切られている半導体層シーケンスが形成されるよう、第1のタイプの半導体層の正面側から半導体層シーケンスの一部を除去する第8の工程と、
最初の半導体層シーケンスの露出する第1の導電層に第1の電極を作製すると共に、最後の半導体層シーケンスの露出する第2の導電層に第2の電極を作製する第9の工程とが含まれる。
200 半導体層シーケンス
210 第1のタイプの半導体層
220 第2のタイプの半導体層
230 活性層
310 第1の導電層
320 第2の導電層
400 絶縁層
500 基板
610 第1の電極
620 第2の電極
Claims (13)
- 互いに直列接続されている複数の発光ダイオードユニットを有する発光ダイオードデバイスであって、
前記発光ダイオードユニットにある半導体層シーケンスは互いに離れて配置されており、前記半導体層シーケンスは、第1のタイプの半導体層と、第2のタイプの半導体層と、前記第1のタイプの半導体層と前記第2のタイプの半導体層との間に位置し、放射を生成するために設計された活性層と、を有しており、
前記第1のタイプの半導体層が存在する側は前記半導体層シーケンスの正面側であり、前記第2のタイプの半導体層が存在する側は前記半導体層シーケンスの背面側であり、
前記半導体層シーケンスは、絶縁層に被覆されている1つもしくは複数の凹陥箇所を有し、前記凹陥箇所は前記半導体層シーケンスの正面側に反対する背面側から活性層を貫通して前記第1のタイプの半導体層にまで延伸し、
第1の導電層は前記凹陥箇所を通って前記第1のタイプの半導体層に電気的に接続されていて、第2の導電層は前記半導体層シーケンスの背面側に位置し且つ前記第2のタイプの半導体層に電気的に接続されていて、
前記第1の導電層と前記第2の導電層とは、前記凹陥箇所に延伸する前記絶縁層により互いに電気的に仕切られており、
複数の前記発光ダイオードユニットにおける最初の発光ダイオードユニットは、前記第1の導電層の少なくとも1部が露出し、且つ、該露出する前記第1の導電層に電気的に接続されている第1の電極を有しており、そして最後の発光ダイオードユニットは、前記第2の導電層の少なくとも1部が露出し、且つ、該露出する前記第2の導電層に電気的に接続されている第2の電極を有しており、
そして、前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記第1の導電層と前記第2の導電層の前記半導体層シーケンスに隣り合う一側にそれぞれ位置し、各前記発光ダイオードユニットの前記第1の導電層の前記半導体層シーケンスから離れた一側は絶縁セラミック基板と直接に接続し、前記第1の導電層の前記半導体層シーケンスに隣り合う一側が前記第1のタイプの半導体層の前記活性層に隣り合う一側に接触する面積は、前記第1のタイプの半導体層の面積の1.5%より大であり、前記凹陥箇所から延伸する前記絶縁層は前記第2の導電層の背面側を覆い、隣り合ういずれか2つの前記発光ダイオードユニットにおける1つの発光ダイオードユニットの前記第2の導電層及び他の1つの発光ダイオードユニットの前記第1の導電層には、一体に接続されている接続部が設けられており、複数の前記発光ダイオードユニットは、同一の前記絶縁セラミック基板を共用することを特徴とする発光ダイオードデバイス。 - 互いに離れて配置される前記半導体層シーケンスの間に、一体に接続されている前記接続部の少なくとも1部が露出していることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- すべての前記発光ダイオードユニットの前記絶縁セラミック基板から離れた一側において、前記絶縁層の一部が正面側に露出しており、一体に接続されている前記接続部の少なくとも1部は、該絶縁層の一部の下方に位置していることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 複数の前記発光ダイオードユニットは、同一のチップ構造を有していることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記第1の導電層の前記第1のタイプの半導体層に接触する面積は、前記第1のタイプの半導体層の面積の4%以上で6%以下であることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記第1の導電層および/または前記第2の導電層は金属材料を有することを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記半導体層シーケンスの高さは7μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記絶縁セラミック基板の材料はセラミックであることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 隣り合う2つの前記発光ダイオードユニットの前記第1の導電層は、前記絶縁層により仕切られていることを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記第1の電極及び前記第2の電極は、前記発光ダイオードデバイスの外側に位置することを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- すべての前記発光ダイオードユニットは、前記第1のタイプの半導体層から前記第2のタイプの半導体層への方向に沿って順番に積層された前記第2の導電層と、前記絶縁層と、前記第1の導電層と、を有することを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 前記発光ダイオードデバイスは、3~6個、もしくは7~9個の前記発光ダイオードユニットを有することを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオードデバイス。
- 発光ダイオードデバイスの製作方法であって、
第1のタイプの半導体層と、活性層と、第2のタイプの半導体層と、を有する半導体層シーケンスを成長基板に作製する第1の工程と、
前記第2のタイプの半導体層の前記第1のタイプの半導体層に反対する側から、前記第2のタイプの半導体層及び前記活性層を貫通し、且つ、少なくとも前記第1のタイプの半導体層まで貫通する複数の凹陥箇所を形成する第2の工程と、
前記第2のタイプの半導体層の表面の前記凹陥箇所以外の箇所に、2以上のn対の同一の水平面にある第1の導電層及び第2の導電層を有する導電層を形成してから、前記導電層と前記凹陥箇所の底部と側壁に対して絶縁層を被覆する第3の工程と、
前記凹陥箇所の底部の前記第1のタイプの半導体層及びn個の前記第1の導電層の一部のエリアが少なくとも露出するよう、前記絶縁層に穴を形成する第4の工程と、
前記凹陥箇所の底部と前記絶縁層とn個の前記第1の導電層の前記一部のエリアとに第1の導電層材料を引き続き被覆し、前記第1の導電層の前記半導体層シーケンスに隣り合う一側が前記第1のタイプの半導体層の前記活性層に隣り合う一側に接触する面積が、前記第1のタイプの半導体層の面積の1.5%より大になり、且つ、n個の前記第1の導電層の間は前記絶縁層により仕切られる第5の工程と、
絶縁セラミック基板を前記第1の導電層の前記半導体層シーケンスから離れた一側に直接に接続する第6の工程と、
前記成長基板を除去する第7の工程と、
前記第1の導電層及び前記第2の導電層が露出してn個の互いに仕切られている前記半導体層シーケンスが形成されるよう、前記第1のタイプの半導体層の前記第2のタイプの半導体層に反対する側から前記半導体層シーケンスの一部を除去する第8の工程と、
最初の前記半導体層シーケンスの露出する前記第1の導電層に第1の電極を作製すると同時に、最後の前記半導体層シーケンスの露出する前記第2の導電層に第2の電極を作製する第9の工程と、
が含まれることを特徴とする、発光ダイオードデバイスの製作方法。
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