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JP2002359402A - 高抵抗性基層の上に形成されたモノリシック直列／並列ｌｅｄアレイ - Google Patents

高抵抗性基層の上に形成されたモノリシック直列／並列ｌｅｄアレイ

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JP2002359402A
JP2002359402A JP2002093914A JP2002093914A JP2002359402A JP 2002359402 A JP2002359402 A JP 2002359402A JP 2002093914 A JP2002093914 A JP 2002093914A JP 2002093914 A JP2002093914 A JP 2002093914A JP 2002359402 A JP2002359402 A JP 2002359402A
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Application number
JP2002093914A
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English (en)
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William David Collins Iii
ディヴィッド コリンズ ザ サード ウィリアム
Jerome Chandra Bhat
チャンドラ バット ジェローム
Daniel Alexander Steigerwald
アレクサンダー ステイガーウォルド ダニエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lumileds LLC
Original Assignee
Lumileds LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25239836&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2002359402(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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  • Led Devices (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高抵抗性基層に形成される発光デバイス
アレイを提供すること。 【解決手段】 アレイ用のｐ及びｎ型コンタクトが該ア
レイの同一面に位置するよう直列／並列ＬＥＤアレイが
高抵抗性基層上に形成される。個別ＬＥＤはトレンチ又
はイオン注入で電気的に互いに分離される。アレイに堆
積させた内部コネクトはアレイにおける個別ＬＥＤのコ
ンタクトに接続する。様々の実施形態ではＬＥＤはサフ
ァイア基層上に形成されたIII族窒化物デバイスであ
る。一実施形態では、単一の基層上に形成された２つの
ＬＥＤは逆並列接続され、モノリシック静電放電保護回
路を形成する。一実施形態では単一の基層に形成された
多数のＬＥＤは直列接続される。一実施形態では単一の
基層上に形成された多数のＬＥＤは並列接続される。様
々な実施形態では、蛍光体層が、１以上の個別ＬＥＤが
形成される基層の一部を覆う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】ＧａＡｓのような従来の発光ダイオード
（ＬＥＤ）材料は、モノリシックで製作された際、単一
接合（single junction）または多重並列接合（multipl
e parallel junction）を有する構造をもたらしてき
た。図１Ａは、典型的な多重並列接合ＬＥＤアレイ１０
を示す。共通のｎ型領域の上に数個のｐ型領域１３を成
長させる。ｎ型コンタクトはｎ型領域１８に接続し、数
個のｐ型コンタクト１４はｐ型領域１３に接続する。こ
のデバイスは、ｎ型領域１８を基層１２の上に形成した
後このｎ型領域の上に連続的なｐ型層を形成することに
より、製作される。この後、ｐ型領域１３間にトレンチ
１５を機械的に切削することによりまたは化学的にエッ
チングすることにより、ｐ型層は、別個の領域に分割さ
れる。図１Ｂは、別の多重並列接合ＬＥＤアレイ１６を
示す。機械的に切削（sawing）することまたは化学的に
エッチングすることに代えて、ｐ型領域１３は、拡散
（diffusion）により電気的に互いに分離される。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】デバイスの両面にコン
タクトを用いる場合には１つの共通した伝導層、すなわ
ち、ｎ型層またはｐ型層が必要となるので、図１Ａおよ
び図１Ｂに示したモノリシック（monolithic）アレイ
は、図２に示す並列構成に限定される。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、直列ま
たは並列ＬＥＤアレイは、このアレイのためのｐ型コン
タクトおよびｎ型コンタクトがともに、このアレイにお
ける同一面に存在するように、絶縁基層または高抵抗性
基層に形成される。個別のＬＥＤ（個別ＬＥＤ）は、ト
レンチによりまたはイオン注入（ion implantation）に
より、互いに電気的に分離される。アレイ上に堆積させ
た内部コネクト（interconnect）は、アレイにおける個
別ＬＥＤのコンタクトと接続する。いくつかの実施形態
では、ＬＥＤはサファイア基層の上に形成されるIII族
窒化物デバイスである。一実施形態では、III族窒化物
デバイスは、高抵抗性のＳｉＣまたはIII族窒化物の基
層の上に形成される。一実施形態では、単一基層の上に
形成された２つのＬＥＤは、逆並列で接続されて、モノ
リシック静電放電保護回路を形成する。一実施形態で
は、単一基層の上に形成された多数のＬＥＤは直列に接
続される。直列アレイは、同一エリアを占める単一ＬＥ
Ｄに比べて、より高い電圧で動作しうるので、電源デザ
インを簡素化することができる。一実施形態では、単一
の基層に形成した多数のＬＥＤは、並列に接続される。
この実施形態では、ｎ型領域が、ｐ型領域のそれぞれを
囲みかつこれらｐ型領域を間に挟むように、多数のｐ型
領域が単一のｎ型領域に形成される。いくつかの実施形
態では、蛍光体層が、１つ以上の個別ＬＥＤが形成され
る基層の一部を覆う。
【０００４】
【発明の実施の形態】可視スペクトル全域での動作が可
能である高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造におい
て現在関心が持たれている材料システムは、III-V族半
導体、特にIII族窒化物材料ともよばれるガリウム、ア
ルミニウム、インジウムおよび窒素の二元合金、三元合
金および四元合金である。本明細書で引用するIII族半
導体層は、一般式ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）により表現される化
合物であり、この化合物は、さらにホウ素およびタリウ
ムのようなあるIII族の元素を含み、この化合物では窒
素のいくつかを、リン、砒素またはアンチモンで置き換
えることができる。一般的には、有機金属化学気相成長
法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）また
はその他のエピタキシャル技術によって、サファイア、
炭化珪素または窒化ガリウムの基層の上に、III族窒化
物デバイスを成長させる。その広範な有用性（availabi
lity）および使い易さから、サファイアの基層が用いら
れることが多い。サファイアは絶縁体である。Kramesら
の発明について、１９９９年１２月２２日に出願され
「増大した光生成性能を有するIII族窒化物発光デバイ
ス（"III-Nitride Light Emitting Device with Increa
sed Light Generating Capability"）」と題された特許
出願第０９／４６９,６５７号は、低い光学吸収を有す
る高屈折率の基層上にIII族窒化物発光デバイスを成長
させることを開示している。なお、この特許出願の内容
は、引用により本明細書に含められる。これらの基層に
ついては、炭化珪素（ＳｉＣ）またはIII族窒化物材料
とすることができ、これらの基層は、その低い不純物含
有量に起因して高い電気的抵抗を有する。絶縁性基層ま
たは高抵抗性基層上に成長させたIII族窒化物デバイス
は、該デバイスにおける同一面上にエピタキシャル成長
させた半導体に対して正極および負極の電気的コンタク
トを有していなくてはならない。これに対して、図１Ａ
および図１Ｂに示したような伝導性の基層上に成長させ
た半導体デバイスは、一般的には、一方の電気的コンタ
クトをエピタキシャル成長材料上に形成し、かつ、他方
の電気的コンタクトを基層上に形成するように製作され
る。
【０００５】絶縁性基層または高抵抗性基層を用いれ
ば、個別ＬＥＤ間にトレンチまたはイオン注入領域を形
成して個別ＬＥＤを電気的に分離することにより、III
族窒化物モノリシックＬＥＤアレイを製作することがで
きる。図３〜図７は、本発明の一実施形態にかかるIII
族窒化物モノリシックＬＥＤの製作を示す。図３におい
て、例えばＳｉ、ＧｅまたはＯを用いてドーピングされ
たＧａＮのｎ型層２２が、高抵抗性の基層２０に重ねて
形成される。この後、例えばＩｎＧａＮの活性層２３
が、ｎ型層２２に重ねて形成され、最後に、例えばＺ
ｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、ＣａまたはＣｄを用いてドーピングさ
れたＡｌＧａＮのｐ型層２４が、活性層に重ねて形成さ
れる。層２２、２３および２４は、実際には、異なる組
成およびドーパント濃度を有する数個のサブ層を含みう
るが、これらのサブ層については簡略化のために省略す
る。ｎ型層２２は、例えば、核化層、高抵抗性のＧａＮ
層（例えば意図せずにドーピングされたＧａＮ層）、ｎ
型に少なくドーピングされた層、さらに多くドーピング
されたｎ型層を含みうる。活性層２３は、例えば、多重
量子井戸構造を有しうる。
【０００６】図４において、ｎ型層２２、活性層２３お
よびｐ型層２４の一部がエッチングにより除去されて、
トレンチ２６が形成される。用いるエッチングについて
は、例えば、ＢＣｌ3のような塩素を含有する腐食液を
用いた反応性イオンエッチングとすることができる。ト
レンチ２６は、該トレンチのいずれの側にある半導体層
を電気的に分離するのに十分幅広いものである。トレン
チ２６は、意図せずにドーピングされたＧａＮ層のよう
なｎ型層２２の下にある基層または高抵抗性の層にま
で、エッチングされる。同様に、高抵抗性を有すべき介
在（intervening）材料を溶かすことができるイオン注
入処理を用いることにより、隣接するＬＥＤを電気的に
分離することができる。この後、残存している半導体材
料の各島におけるｐ型層２４および活性層２３の一部
が、例えば反応性イオンエッチングを用いて図５に示す
ようにエッチングにより除去される。第２のエッチング
によって、ｎ型層２２の上の棚（ledge）２８が露光さ
れる。最終的には、この棚にｎ型コンタクトが形成され
る。
【０００７】図６を参照するに、デバイスの上に誘電体
材料３０を露光することにより、ｎ型コンタクト形成の
ための棚が電気的に分離される。この後、誘電体がパタ
ーン化されところどころ除去されて、ｎ型層２２および
ｐ型層２４にコンタクト穴が開けられる。よって、基層
上の個別ＬＥＤ間にあるトレンチ２６、および、各ＬＥ
Ｄにおける露光されたｐ型層とｎ型層との間にあるメサ
壁（mesa wall）に、誘電体３０が残される。誘電体３
０は、例えば、珪素酸化物（oxides of silicon）、珪
素窒化物（nitrides of silicon）、珪素酸窒化物（oxy
nitrides of silicon）、酸化アルミニウム（aluminum
oxide）、または、その他任意の好適な誘電体材料とす
ることができる。
【０００８】図７Ａおよび図７Ｂは、完成した直列ＬＥ
Ｄアレイの２つの例を示す。図７Ａは、アレイにおける
ＬＥＤがトレンチにより分離されているデバイスを示
す。図７Ｂは、アレイにおけるＬＥＤがイオン注入領域
３０１により分離されているデバイスを示す。電極材料
を堆積しパターン化して、ｐ型およびｎ型コンタクト３
２が形成される。ｎ型コンタクトのための典型的なコン
タクト材料はＡｌまたはＴｉ−Ａｌであり、ｐ型コンタ
クトのための典型的なコンタクト材料はＡｇ、Ａｕ、Ｎ
ｉ、Ｐｔまたはこれらの合金である。コンタクト３２に
ついては、光がエピタキシャル層の表面を介して抽出さ
れるデバイスにおけるもののように、透明性なものとす
ることができ、または、光が基層を介して抽出されるフ
リップチップデバイスにおけるもののように、反射性な
ものとすることができる。コンタクトを堆積およびパタ
ーン化させた後、接続されていない発光ダイオードのア
レイが単一の基層上に形成される。同一の最終的構造を
作りあげるためにその他の処理フローを用いることがで
きる。この後、多くの様々な配列がなされたＬＥＤが接
続される。
【０００９】この後、デバイス上における個別ＬＥＤを
接続するための内部コネクト（interconnect）３４を堆
積させる。内部コネクト３４については、例えば、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、または、ＡｌＳｉＣｕのような
合金とすることができる。ｐ型およびｎ型コンタクト３
２は、半導体層に対するオーミックコンタクトを形成す
るように最適化された材料であるが、内部コネクト３４
は、厚い材料であり、かつ、電流を伝えるように最適化
された高伝導性の材料である。透明なコンタクトを介し
てデバイスから光が抽出されるのであれば、内部コネク
トに吸収される光の量を最小化すべくできるだけコンタ
クトの障害とならないように、内部コネクトを堆積させ
る。図７Ａおよび図７Ｂに示した２つのＬＥＤは、ＬＥ
Ｄ−Ｂのｎ型コンタクトをＬＥＤ―Ａのｐ型コンタクト
に接続するように、直列に接続される。明らかであるよ
うに、金属性の内部コネクト３４については、多くの様
々な配置がなされたモノリシックアレイのＬＥＤを接続
するように堆積させることができる。
【００１０】一実施形態では、図８Ａおよび図８Ｂに示
すように、４つのＬＥＤの直列アレイは、釣り合いのと
れた正方形（balanced square）の配置となるように形
成されている。図８Ｂは、正方形アレイにおいて直列接
続された４つのＬＥＤの回路図を示す。図８Ａは、図８
Ｂの一実施形態についての平面図を示す。製作後、アレ
イは、製作された後、実装アレイから光を出す光学機に
実装されるので、ＬＥＤアレイの最大寸法を最小化する
ことが望ましい。光学機は、一般的には、光源のサイズ
とともに幾何学的に大きくなる。
【００１１】図８Ａに示すアレイは、図３〜図７Ａで上
述したような個別ＬＥＤ間にトレンチ８０を形成するた
めにIII族窒化物材料を除去するためのエッチングによ
り電気的に分離された、４つの直列接続されたＬＥＤを
有する。エッチングは、意図せずにドーピングがなされ
たＧａＮ層のような、高抵抗性のIII族窒化物層にまで
少なくとも行われる。電気的な内部接続は、金属性トレ
ース（trace）８１により設けられる。結果として得ら
れるデバイスは、図８Ｂに示す電子回路により表現され
うる。よって、このデバイスは、同一の活性領域面積を
有する単一ＬＥＤに比べて、４倍の電圧で動作し、１／
４の電流で動作する。例えば、１ｍｍ2のIII族窒化物Ｌ
ＥＤは、３.０Ｖ、３５０ｍＡで動作することができ
る。図８Ａに示すような４つの直列内部接続されたＬＥ
Ｄに分割された、この同一の活性接合エリアによって、
デバイスは、１２.０Ｖ、８７.５ｍＡで動作することが
できる。このより高い電圧およびより低い電流での動作
によって、ＬＥＤアレイのための電子駆動回路がほとん
ど不要となる。実際には、電子駆動回路は、より高い効
率、より高い電圧で動作しうるので、ＬＥＤ発光システ
ムの全体的な効率を向上させることができる。本実施の
形態にかかるモノリシックデバイスは、個別ＬＥＤダイ
を直列に設置する従来の手法よりも好ましい。従来の手
法では、ＬＥＤダイが占める全体面積は、ダイ設置マシ
ン（die-attach machine）により必要とされる公差（to
lerance）に起因して増大する。これにより、不本意に
も、ＬＥＤ全体の光源サイズが増加し、ひいては、ＬＥ
Ｄシステムにおける光学機のサイズを大きくする必要が
でてくる。好ましい実施形態では、電気的分離のための
トレンチエッチングまたはイオン注入によって、ダイオ
ード同士をできるだけ近接させて配置することができ
る。トレンチ領域またはイオン注入領域の幅については
数μｍ程度とすることができ、これにより、本実施形態
におけるダイオードの実装密度が非常に大きくなりう
る。
【００１２】本発明によれば、ＬＥＤのモノリシック直
列アレイによって、いくつかの効果を得ることができ
る。第１に、モノリシックアレイは、サブマウントのよ
うな外部回路に対する接続数を削減する。光が透明コン
タクトを介してデバイスのエピタキシャル面から抽出さ
れるようにデバイスを形成すれば、外部回路に対する接
続数を削減することは、デバイスのより大きな面積から
光が抽出されうることを意味する。このようなデバイス
では、ＬＥＤは、ワイヤボンドによって外部回路に接続
される。このワイヤボンドは、ＬＥＤダイから通常であ
れば抽出される光を部分的に覆う。内部コネクトは、一
般的には、このように抽出される光を覆うことを著しく
最小限にまで抑える。デバイスがフリップチップであれ
ば、サブマウントに対するコンタクトが非常に少ないと
いうことは、このデバイスは光を生成する活性領域をよ
り多く有することができるということを意味する。第２
に、上述したように、モノリシック直列アレイは、単一
の個別ＬＥＤに比べて高い電圧で動作する。動作電圧を
高くすることにより、ＬＥＤアレイを駆動する電源のデ
ザインを簡略化することができる。
【００１３】図９Ａおよび図９Ｂは、釣り合いのとれた
正方形（balanced square）の直列／並列ＬＥＤアレイ
を示す。図９Ｂは、直列接続された２つのＬＥＤの２つ
の並列ストリングとして接続された４つのＬＥＤについ
ての回路図を示す。図９Ａは、図９Ｂの一実施形態の平
面図を示す。このような直列／並列アレイは、図３〜図
７Ａを参照して上述したように形成される。
【００１４】図１０は、２つのダイオードが逆並列（an
tiparallel）配置となるように接続された、静電放電
（ＥＳＤ）保護回路を示す。第１のＬＥＤは、第２のＬ
ＥＤにおける反転絶縁破壊（reverse breakdown）をク
ランピングする。図１１および図１２は、モノリシック
ＥＳＤ保護回路の一実施形態４０を示す。構造Ａおよび
構造Ｂが高抵抗性基層２０の上に形成される。一方の構
造Ａは、光を生成するＬＥＤとして接続されるが、他方
の構造Ｂは、ＬＥＤ−Ａにおける反転絶縁破壊をクラン
ピングするために用いられる。ｐ型層４１ａおよび４１
ｂは、活性領域４９ａおよび４９ｂの上に形成され、こ
れら活性領域４９ａおよび４９ｂは、ｎ型層４２ａおよ
び４２ｂの上に形成される。トレンチ４３は、デバイス
ＡとデバイスＢとの間に形成される。ｎ電極４５ａおよ
び４５ｂがトレンチ４３を隔てて互いに向き合うよう
に、ｎ型層４２ａおよび４２ｂ上にコンタクトを形成す
るための棚（ledge）が露光される。誘電体層４７は、
ｐ型層とｎ型層とを電気的に分離する。ＬＥＤ−Ａのｐ
型コンタクトがクランピング（clamping）デバイスＢの
ｎ型コンタクトに接続されるように、ｐ電極４４ａとｎ
電極４５ｂとが内部コネクト４６ａにより接続される。
内部コネクト４６を堆積させた領域では、ＬＥＤ−Ａの
ｎ型コンタクトは、図１２に示すように、誘電体層４７
によって内部コネクト４６ａと分離される。図１１に示
すように、ＬＥＤ−Ａのｐ型コンタクトとクランピング
デバイスＢのｎ型コンタクトとの間の内部コネクトは、
デバイスにおける一方の面に形成され、ＬＥＤ−Ａのｎ
型コンタクトとクランピングデバイスＢのｐ型コンタク
トとの間の内部コネクトは、デバイスにおける他方の面
に形成される。この後、本構造は、はんだバンプ（bum
p）またはワイヤボンドによって、サブマウントまたは
その他の構造（図示しない）に接続されうる。
【００１５】図１１および図１２は、クランピングデバ
イスがＬＥＤと同一のサイズであるような構造を示す。
クランピングデバイスは、通常の動作環境では発光しな
いので、クランピングデバイスのサイズについてはＬＥ
Ｄに関連して削減することができる。一実施形態では、
クランピングデバイスのためのｐ−ｎ接合をはんだバン
プまたはワイヤボンドの下に形成することができるの
で、有用な発光領域が失われることはない。別の実施形
態では、２つの逆並列ダイオードのサイズは略等しく、
かつ、交流電流源を用いてデバイスを動作させることが
できる。
【００１６】並列ＬＥＤアレイを高抵抗性基層の上に形
成することも可能である。図１３および図１４は、この
ようなアレイの一実施形態を示す。３つのｐ型領域９
０、９１および９２は、これらのｐ型領域を間に挟む単
一の連続したｎ型領域９３によって互いに分離されてい
る。ｐ型層２４の上に堆積させたｐ型コンタクト３２ｂ
およびｎ型層２２の上に堆積させたｎ型コンタクト３２
ａは、はんだバンプ９５によってサブマウント（図示し
ない）に接続する。このサブマウントは、制御回路、ま
たは、各ｐ型領域と個別に連絡をとる適切な接続物を含
むことができる。このような実施形態では、各ＬＥＤを
他のＬＥＤとは別個に動作させることができる。
【００１７】ｎ型領域が単一のｐ型領域の一部分を間に
挟むような単一ＬＥＤが、「増大した光生成能力を有す
るIII族窒化物発光デバイス（"III-Nitride Light-Emit
tingDevice with Increased Light Generating Capabil
ity"）」と題された、Kramesらの発明について１９９９
年１２月２２日出願の特許出願第０９／４６９,６５７
号に開示されている。Kramesらのデバイスは、図１４に
示すように、ｎ型コンタクト９３の上部平面部分９６、
および、上部にあるｎ型コンタクト上の２つのはんだバ
ンプがない。この結果、下部にある２つのｎ型コンタク
トはんだバンプからの電流は、ｎ型コンタクト９３にお
ける垂直アーム９７の最上部分には容易には広がらな
い。実際には、ｎ型コンタクト材料に対する電気移動法
では、かかるデバイスのｎ型コンタクトにおける垂直部
分への電流の流れをすべて遮るかもしれない。これに対
して、図１４に示した対称並列接合（symmetrical para
lleljunction）デバイスは、電流の流れおよび増加した
重複性を実現するための方法をより多く提供する。ｎ型
コンタクトの上部平面アーム９６は、垂直アーム９７の
上面での「行き詰まり（dead end）」を除去するので、
ｎ型コンタクト９３のあらゆる部分に電流が容易に広が
りうる。
【００１８】図１５に示すように、直列または並列いず
れかのモノリシックアレイのＬＥＤにおける１つ以上の
個別ＬＥＤを蛍光体で覆うことにより、ＬＥＤが発する
光の色を変化させることができる。フリップチップデバ
イスでは、アレイにおける単一ＬＥＤが形成される基層
の一部の底面に、蛍光体コーティング１００をプリント
する。フリップチップデバイスの基層に蛍光体コーティ
ングを付与する１つ方法が、引用することにより本明細
書に含められる、Loweryの発明について「発光ダイオー
ド上のステンシル蛍光体層（"Stenciling Phosphor Lay
ers on Light Emitting Diodes"）」と題して２０００
年１０月１３日に出願された特許出願第０９／６８８,
０５３号において、さらに詳細に記載されている。モノ
リシックアレイにおけるいくつかのＬＥＤの上に蛍光体
コーティングを付与することにより、ＬＥＤアレイは様
々な色の光を同時に生成することができる。このような
アレイは、複数の色を混ぜて白色光を生成するときに有
用となりうる。選択的に蛍光体を配置して接続された、
個別に利用可能な（addressable）並列ＬＥＤを組み込
んだＬＥＤアレイについて、色調整可能なＬＥＤアレイ
を製作することができる。
【００１９】本発明の特定実施形態を説明してきたが、
本発明から逸脱することなく本発明のより広い態様にお
いて変更および変形を施すことが可能であることは、当
業者にとって自明であり、したがって、別記請求項は、
該請求項の範囲内において、本発明の思想および範囲内
に含まれるそういった変形および変更をすべて包含すべ
きものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】典型的な多重並列接合ＬＥＤアレイを示す図
【図１Ｂ】典型的な多重並列接合ＬＥＤアレイを示す図
【図２】並列ＬＥＤアレイの回路図
【図３】各製作段階における本発明にかかる直列ＬＥＤ
の実施形態を示す図
【図４】各製作段階における本発明にかかる直列ＬＥＤ
の実施形態を示す図
【図５】各製作段階における本発明にかかる直列ＬＥＤ
の実施形態を示す図
【図６】各製作段階における本発明にかかる直列ＬＥＤ
の実施形態を示す図
【図７Ａ】直列ＬＥＤアレイの一実施形態を示す図
【図７Ｂ】直列ＬＥＤアレイの一実施形態を示す図
【図８Ａ】直列ＬＥＤアレイの一実施形態の平面図
【図８Ｂ】直列ＬＥＤアレイの回路図
【図９Ａ】直列／並列ＬＥＤアレイの平面図
【図９Ｂ】直列／並列ＬＥＤアレイの回路図
【図１０】１組の逆並列ＬＥＤの回路図
【図１１】モノリシックＥＳＤ保護構造の一実施形態の
平面図
【図１２】図１１に示した構造の断面を示す図
【図１３】並列ＬＥＤアレイの断面を示す図
【図１４】図１３に示した構造の平面を示す図
【図１５】個別ＬＥＤの１つを蛍光体が覆うモノリシッ
クＬＥＤアレイを示す図
【符号の説明】
２０ 基層 ２２ ｎ型層 ２３ 活性層 ２４ ｐ型層 ３０ 誘電体材料 ３２ コンタクト ３４ 内部コネクト ３０１ イオン注入領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェローム チャンドラ バット アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94131 サン フランシスコ ウォレン ドライヴ ＃301 470 (72)発明者 ダニエル アレクサンダー ステイガーウ ォルド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパティーノ ロックウッド ドライヴ 10430−ビー Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB02 BB04 BB05 BB06 BB08 BB09 CC01 DD15 DD16 DD17 DD18 GG04 5F033 GG02 HH08 HH09 HH11 HH13 HH14 QQ09 QQ37 RR03 RR04 RR06 RR08 VV00 5F041 AA12 AA21 AA42 CA04 CA05 CA12 CA34 CA40 CA46 CA49 CA65 CA66 CA71 CA74 CA75 CA93 CB11 CB25 CB36 EE25

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高抵抗性基層の上に形成された発光デバ
    イスアレイであって、 前記基層の第１部分の上に形成された第１ｎ型層と、該
    第１ｎ型層の上に形成された第１活性領域と、該第１活
    性領域の上に形成された第１ｐ型層と、前記第１ｎ型層
    に接続された第１ｎ型コンタクトと、前記第１ｐ型層に
    接続された第１ｐ型コンタクトと、を備えた第１発光デ
    バイスであって、前記第１ｎ型コンタクトおよび前記第
    １ｐ型コンタクトが該デバイスの同一面に形成される第
    １発光デバイスと、 前記基層の第２部分の上に形成された第２ｎ型層と、該
    第２ｎ型層の上に形成された第２活性領域と、該第２活
    性領域の上に形成された第２ｐ型層と、前記第２ｎ型層
    に接続された第２ｎ型コンタクトと、前記第２ｐ型層に
    接続された第２ｐ型コンタクトと、を備えた第２発光デ
    バイスであって、前記第２ｎ型コンタクトおよび前記第
    ２ｐ型コンタクトが該デバイスの同一面に形成される第
    ２発光デバイスと、 前記第１発光デバイスと前記第２発光デバイスとを分離
    する、トレンチおよびイオン注入領域のうちの一方と、 前記第１ｎ型コンタクトおよび前記第１ｐ型コンタクト
    のうちの一方を、前記第２ｎ型コンタクトおよび前記第
    ２ｐ型コンタクトのうちの一方に接続する、第１内部コ
    ネクトと、を具備することを特徴とするアレイ。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２ｎ型層、前記第１お
    よび第２活性領域、ならびに、前記第１および第２ｐ型
    層は、III族窒化物層を含むことを特徴とする請求項１
    に記載のアレイ。
  3. 【請求項３】 前記基層は、サファイア、ＳｉＣおよび
    III族窒化物材料を含む群より選択されることを特徴と
    する請求項１に記載のアレイ。
  4. 【請求項４】 前記第２ｐ型コンタクトを前記第１ｎ型
    コンタクトに接続する第２内部コネクトを具備し、 前記第１内部コネクトは、前記第１ｐ型コンタクトを前
    記第２ｎ型コンタクトに接続することを特徴とする請求
    項１に記載のアレイ。
  5. 【請求項５】 前記第１および第２内部コネクトの一部
    の下にある誘電体層を具備することを特徴とする請求項
    ４に記載のアレイ。
  6. 【請求項６】 前記第１発光デバイスおよび前記第２発
    光デバイスは直列接続される請求項１に記載のアレイ。
  7. 【請求項７】 前記第１発光デバイスおよび前記第２発
    光デバイスは並列接続される請求項１に記載のアレイ。
  8. 【請求項８】 前記第１ｎ型層とは逆の側にある前記基
    層の前記第１部分の表面を覆う蛍光体層を具備すること
    を特徴とする請求項１に記載のアレイ。
  9. 【請求項９】 前記第１ｎ型層および前記第２ｎ型層の
    下にあり、かつ、前記トレンチの底面を形成する高抵抗
    性層を具備することを特徴とする請求項１に記載のアレ
    イ。
  10. 【請求項１０】 前記基層の第３部分の上に形成された
    第３ｎ型層と、該第３ｎ型層の上に形成された第３活性
    領域と、該第３活性領域の上に形成された第３ｐ型層
    と、前記第３ｎ型層に接続された第３ｎ型コンタクト
    と、前記第３ｐ型層に接続された第３ｐ型コンタクトと
    を備えた第３発光デバイスであって、前記第３ｎ型コン
    タクトおよび前記第３ｐ型コンタクトが該デバイスの同
    一面に形成される第３発光デバイスと、 前記基層の第４部分の上に形成された第４ｎ型層と、該
    第４ｎ型層の上に形成された第４活性領域と、該第４活
    性領域の上に形成された第４ｐ型層と、前記第４ｎ型層
    に接続された第４ｎ型コンタクトと、前記第４ｐ型層に
    接続された第４ｐ型コンタクトとを備えた第４発光デバ
    イスであって、前記第４ｎ型コンタクトおよび前記第４
    ｐ型コンタクトが該デバイスの同一面に形成される第４
    発光デバイスと、 前記第１ｎ型コンタクトを前記第３ｐ型コンタクトに接
    続する第２内部コネクトと、 前記第２ｎ型コンタクトを前記第４ｐ型コンタクトに接
    続する第３内部コネクトと、 前記第３ｎ型コンタクトを前記第４ｎ型コンタクトに接
    続する第４内部コネクトと、を具備し、 トレンチおよびイオン注入領域のうちの一方が、前記第
    １、第２、第３および第４発光デバイスを互いに分離
    し、 前記第１内部コネクトが前記第１ｐ型コンタクトを前記
    第２ｐ型コンタクトに接続することを特徴とする請求項
    １に記載のアレイ。
  11. 【請求項１１】 高抵抗性基層の上に形成されたIII族
    窒化物発光デバイスのアレイであって、 前記基層の上に形成された第１伝導型層と、 該第１伝導型層の上に形成された複数の活性領域であっ
    て、該複数の活性領域のそれぞれの下にあるエリアが前
    記第１伝導型層の一部により囲まれ、かつ、前記第１伝
    導型層の部分が前記複数の活性領域における各活性領域
    の下にあるエリアを間に挟むように設けられた、複数の
    活性領域と、 該複数の活性領域の上に設けられた複数の第２伝導型層
    と、 前記第１伝導型層に接続された第１コンタクトと、 前記複数の第２伝導型層に接続された複数の第２コンタ
    クトと、を具備することを特徴とするアレイ。
  12. 【請求項１２】 前記第１コンタクトは、前記複数の活
    性領域における各活性領域の下にあるエリアを囲むこと
    を特徴とする請求項１１に記載のアレイ。
  13. 【請求項１３】 前記第１伝導型層は、Ｓｉを用いてド
    ーピングされたＧａＮを含むことを特徴とする請求項１
    １に記載のアレイ。
  14. 【請求項１４】 前記複数の第２伝導型層は、Ｍｇを用
    いてドーピングされたＡｌＧａＮを含むことを特徴とす
    る請求項１１に記載のアレイ。
  15. 【請求項１５】 前記複数の第２コンタクトは銀を含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のアレイ。
  16. 【請求項１６】 前記第１コンタクトはＡｌを含むこと
    を特徴とする請求項１１に記載のアレイ。
  17. 【請求項１７】 前記第１コンタクトはＡｇを含むこと
    を特徴とする請求項１１に記載のアレイ。
  18. 【請求項１８】 前記基層は、サファイア、ＳｉＣおよ
    びIII族窒化物材料を含む群より選択されることを特徴
    とする請求項１１に記載のアレイ。
  19. 【請求項１９】 前記複数の活性領域の１つの下にある
    前記基層の表面の一部を覆う蛍光体層を具備し、 前記表面が前記第１伝導型層と逆の側にあることを特徴
    とする請求項１１に記載のアレイ。
  20. 【請求項２０】 高抵抗性基層の上に発光デバイスアレ
    イを形成する方法であって、 前記基層の上にｎ型層を形成する工程と、 前記ｎ型層の上に活性領域を形成する工程と、 前記活性領域の上にｐ型層を形成する工程と、 前記ｎ型層、前記活性領域および前記ｐ型層の一部をエ
    ッチングにより除去して、第１デバイスと第２デバイス
    とを分離するトレンチを形成する工程と、 前記ｐ型層ならびに前記第１および第２デバイスのそれ
    ぞれの上の前記活性領域の一部をエッチングにより除去
    して、前記ｎ型層の一部を露光する工程と、 前記第１および第２デバイスの前記ｐ型層の上に第１お
    よび第２ｐ型コンタクトを設ける工程と、 前記第１および第２デバイスの前記ｎ型層の上に第１お
    よび第２ｎ型コンタクトを設ける工程と、 前記第１ｎ型コンタクトおよび前記第１ｐ型コンタクト
    の一方を前記第２ｎ型コンタクトおよび前記第２ｐ型コ
    ンタクトの一方に接続する、内部コネクトを堆積させる
    工程と、を具備することを特徴とする方法。
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