▶ フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024040351
(43)【公開日】2024-03-25
(54)【発明の名称】ＬＥＤアレイ及びそれを形成する方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/08 20100101AFI20240315BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20240315BHJP
H01L 33/22 20100101ALI20240315BHJP
H01L 33/38 20100101ALI20240315BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20240315BHJP
【ＦＩ】
H01L33/08
H01L33/50
H01L33/22
H01L33/38
H01L33/32
【審査請求】有
【請求項の数】24
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024019084
(22)【出願日】2024-02-13
(62)【分割の表示】P 2022159265の分割
【原出願日】2018-12-20
(31)【優先権主張番号】62/608,316
(32)【優先日】2017-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】18159747.7
(32)【優先日】2018-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】16/226,288
(32)【優先日】2018-12-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500507009
【氏名又は名称】ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(72)【発明者】
【氏名】タンドン，アシシュ
(72)【発明者】
【氏名】シャルマ，ラジャット
(72)【発明者】
【氏名】フレミッシュ，ヨーゼフ ロバート
(72)【発明者】
【氏名】パポウ，アンドレイ
(72)【発明者】
【氏名】ユ，ウェン
(72)【発明者】
【氏名】ヤング，エリック
(72)【発明者】
【氏名】シェン，ユ－チェン
(72)【発明者】
【氏名】ゴードン，ルーク
(57)【要約】
【課題】 本出願の実施形態は、ＬＥＤアレイ及びそれを形成する方法を提供する。
【解決手段】 発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスは、エピタキシャル層の第１の表面上の第１の分離領域と第２の分離領域との間のメタルコンタクトを含み得る。当該ＬＥＤデバイスは、第１の分離領域及び第２の分離領域に対して遠位の前記エピタキシャル層の第２の表面上の第１の側壁及び第２の側壁を含み得る。当該ＬＥＤデバイスは、第１の側壁と２の側壁との間の前記エピタキシャル層上の波長変換層を含み得る。
【選択図】図１Ｉ
【解決手段】 発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスは、エピタキシャル層の第１の表面上の第１の分離領域と第２の分離領域との間のメタルコンタクトを含み得る。当該ＬＥＤデバイスは、第１の分離領域及び第２の分離領域に対して遠位の前記エピタキシャル層の第２の表面上の第１の側壁及び第２の側壁を含み得る。当該ＬＥＤデバイスは、第１の側壁と２の側壁との間の前記エピタキシャル層上の波長変換層を含み得る。
【選択図】図１Ｉ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の半導体層、該第１の半導体層上の活性領域、及び該活性領域上の第２の半導体層と、
前記第２の半導体層の第１の表面から、前記活性領域を通り、且つ前記第１の半導体層を少なくとも部分的に通って延在し、複数の発光領域を分離するトレンチと、
前記第２の半導体層の前記第１の表面から前記第１の半導体層まで延在し、前記第１の半導体層の側壁に電気的に接続する第１のメタルコンタクトと、
前記第２の半導体層への第２のメタルコンタクトと、
前記第１のメタルコンタクトを前記第２の半導体層、前記活性領域、及び前記第２のメタルコンタクトから絶縁するパッシベーション層と、
前記第１の表面から遠位の前記第１の半導体層の第２の表面上の波長変換層と、
を有する発光ダイオードデバイス。
前記第２の半導体層の第１の表面から、前記活性領域を通り、且つ前記第１の半導体層を少なくとも部分的に通って延在し、複数の発光領域を分離するトレンチと、
前記第２の半導体層の前記第１の表面から前記第１の半導体層まで延在し、前記第１の半導体層の側壁に電気的に接続する第１のメタルコンタクトと、
前記第２の半導体層への第２のメタルコンタクトと、
前記第１のメタルコンタクトを前記第２の半導体層、前記活性領域、及び前記第２のメタルコンタクトから絶縁するパッシベーション層と、
前記第１の表面から遠位の前記第１の半導体層の第２の表面上の波長変換層と、
を有する発光ダイオードデバイス。
【請求項2】
前記トレンチは、前記第１の半導体層を完全に貫いて延在する、請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項3】
前記第１の半導体層の前記第２の表面上の第１の突出部及び第２の突出部、を更に有する請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項4】
前記波長変換層は、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間にある、請求項３に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項5】
前記第１の突出部及び前記第２の突出部のうち１つ以上は前記第１のメタルコンタクトである、請求項３に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項6】
前記第１の突出部及び前記第２の突出部のうち１つ以上は、パターン形成された成長基板にエピタキシャルに形成された前記第１の半導体層である、請求項３に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項7】
前記第１のメタルコンタクトはｎコンタクトである、請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項8】
前記第２のメタルコンタクトはｐコンタクトである、請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項9】
前記第１の半導体層は、ｎ型ドープされたＩＩＩ族窒化物を有し、前記第２の半導体層は、ｐ型ドープされたＩＩＩ族窒化物を有する、請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項10】
前記活性領域は、部分的にドープされた又はドープされていないＩＩＩ族窒化物を有する、請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項11】
前記第２のメタルコンタクト上の少なくとも１つの誘電体層、を更に有する請求項１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項12】
前記少なくとも１つの誘電体層上のメタル層、を更に有する請求項１１に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項13】
前記メタル層上の反射層、を更に有する請求項１２に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項14】
前記反射層はコンタクトである、請求項１３に記載の発光ダイオードデバイス。
【請求項15】
複数のピクセルであり、各ピクセルが、ｐ型半導体層からｎ型半導体層の遠位表面まで延在するトレンチによって、隣接するピクセルから分離された、複数のピクセルと、
前記トレンチ内のｎコンタクトと、
前記ｐ型半導体層上の活性層上に配置された前記ｎ型半導体層と、
前記活性層とは反対側の表面で、前記ｎ型半導体層上の波長変換層と、
前記ｐ型半導体層上のｐコンタクトと、
前記ｐ型半導体層から前記ｎ型半導体層まで延在し、前記ｎコンタクトを前記活性層及び前記ｐ型半導体層から隔てる１つ以上のパッシベーション層であり、前記ｎ型半導体層の側壁上に少なくとも部分的に延在する１つ以上のパッシベーション層と、
を有し、
前記波長変換層の少なくとも一部が、前記トレンチ内の前記ｎコンタクトによって分離されている、
ＬＥＤアレイ。
前記トレンチ内のｎコンタクトと、
前記ｐ型半導体層上の活性層上に配置された前記ｎ型半導体層と、
前記活性層とは反対側の表面で、前記ｎ型半導体層上の波長変換層と、
前記ｐ型半導体層上のｐコンタクトと、
前記ｐ型半導体層から前記ｎ型半導体層まで延在し、前記ｎコンタクトを前記活性層及び前記ｐ型半導体層から隔てる１つ以上のパッシベーション層であり、前記ｎ型半導体層の側壁上に少なくとも部分的に延在する１つ以上のパッシベーション層と、
を有し、
前記波長変換層の少なくとも一部が、前記トレンチ内の前記ｎコンタクトによって分離されている、
ＬＥＤアレイ。
【請求項16】
前記トレンチ内の前記ｎコンタクトは、各ピクセル上の前記波長変換層を分離する突出部を形成している、請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項17】
前記活性層は、部分的にドープされた又はドープされていないＩＩＩ族窒化物を有する、請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項18】
前記ｎコンタクトは、前記波長変換層まで延在し、各ピクセル間の少なくとも部分的な光絶縁を提供する、請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項19】
前記ｎ型半導体層及び前記ｐ型半導体層は、前記複数のピクセル間で連続していない、請求項１５に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項20】
複数のピクセルであり、各ピクセルが、ｐ型半導体層からｎ型半導体層の遠位表面まで延在するトレンチによって、隣接するピクセルから分離された、複数のピクセルと、
前記トレンチ内のｎコンタクトと、
前記ｐ型半導体層上の活性層上に配置された前記ｎ型半導体層と、
前記活性層とは反対側の表面で、前記ｎ型半導体層上の波長変換層と、
前記ｐ型半導体層上のｐコンタクトと、
前記ｐ型半導体層から前記ｎ型半導体層まで延在し、前記ｎコンタクトを前記活性層及び前記ｐ型半導体層から隔てる１つ以上のパッシベーション層であり、前記ｎ型半導体層の側壁上に少なくとも部分的に延在する１つ以上のパッシベーション層と、
を有し、
前記ｎコンタクトは、前記波長変換層まで延在し、各ピクセル間の少なくとも部分的な光絶縁を提供する、
ＬＥＤアレイ。
前記トレンチ内のｎコンタクトと、
前記ｐ型半導体層上の活性層上に配置された前記ｎ型半導体層と、
前記活性層とは反対側の表面で、前記ｎ型半導体層上の波長変換層と、
前記ｐ型半導体層上のｐコンタクトと、
前記ｐ型半導体層から前記ｎ型半導体層まで延在し、前記ｎコンタクトを前記活性層及び前記ｐ型半導体層から隔てる１つ以上のパッシベーション層であり、前記ｎ型半導体層の側壁上に少なくとも部分的に延在する１つ以上のパッシベーション層と、
を有し、
前記ｎコンタクトは、前記波長変換層まで延在し、各ピクセル間の少なくとも部分的な光絶縁を提供する、
ＬＥＤアレイ。
【請求項21】
前記波長変換層の少なくとも一部が、前記トレンチ内の前記ｎコンタクトによって分離されている、請求項２０に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項22】
前記トレンチ内の前記ｎコンタクトは、各ピクセル上の前記波長変換層を分離する突出部を形成している、請求項２１に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項23】
前記活性層は、部分的にドープされた又はドープされていないＩＩＩ族窒化物を有する、請求項２０に記載のＬＥＤアレイ。
【請求項24】
前記ｎ型半導体層及び前記ｐ型半導体層は、前記複数のピクセル間で連続していない、請求項２０に記載のＬＥＤアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この出願は、２０１７年１２月２０日に出願された米国仮出願第６２／６０８，３１６号、２０１８年３月２日に出願された欧州特許出願第１８１５９７４７．７号、及び２０１８年１２月１９日に出願された米国特許出願第１６／２２６，２８８号の利益を主張するものであり、それらの内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
現在利用可能な最も効率的な光源の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振器型（resonant cavity）発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）及び端面発光レーザを含む半導体発光デバイスがある。可視スペクトルで動作可能な高輝度発光デバイスの製造において現在関心ある材料系は、ＩＩＩ－Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含む。
【0003】
典型的に、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又はその他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化シリコン、ＩＩＩ族窒化物若しくは複合材の基板、又はその他の好適な基板の上に、異なる組成及びドーパント濃度の複数の半導体層のスタック（積層体）をエピタキシャル成長させることによって製造される。スタックは、しばしば、基板上に形成された、例えばシリコンでドープされた１つ以上のｎ型層と、該１つ以上のｎ型層上に形成された活性領域内の１つ以上の発光層と、活性領域上に形成された、例えばマグネシウムでドープされた１つ以上のｐ型層とを含んでいる。これらｎ型領域及びｐ型領域の上に、電気コンタクトが形成される。
【発明の概要】
【0004】
デバイスは、エピタキシャル層の第１の表面上の第１の分離領域と第２の分離領域との間のメタルコンタクトを含み得る。当該デバイスは、第１の分離領域及び第２の分離領域に対して遠位の前記エピタキシャル層の第２の表面上の第１の側壁及び第２の側壁を含み得る。当該デバイスは、第１の側壁と２の側壁との間の前記エピタキシャル層上の波長変換層を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0005】
添付の図面とともに例として与えられる以下の説明から、より詳細な理解が得られることになる。
【図1A】一部を拡大して示したＬＥＤアレイの上面図である。
【図1B】トレンチを有するＬＥＤアレイの断面図である。
【図1C】トレンチを有する他のＬＥＤアレイの斜視図である。
【図1D】サファイア基板内にトレンチを形成することを示す断面図である。
【図1E】トレンチ内に第１の半導体層を形成することを示す断面図である。
【図1F】第１の半導体層上に活性領域及び第２の半導体層を形成することを示す断面図である。
【図1G】第２の半導体層上に分離領域及びメタルコンタクトを形成することを示す断面図である。
【図1H】サファイア基板の除去することを示す断面図である。
【図1I】ウェル内に波長変換層を形成することを示す断面図である。
【図1J】パターンドサファイア基板（ＰＳＳ）基板上に第１の半導体層を形成することを示す断面図である。
【図1K】第１の半導体層の上面上に分離領域を形成することを示す断面図である。
【図1L】第１の半導体層及び分離領域上にメサを形成することを示す断面図である。
【図1M】メサ上に第２の半導体層を形成することを示す断面図である。
【図1N】第２の半導体層上に誘電体層を形成することを示している。
【図1O】誘電体層の一部を除去して、第２の半導体層の上面を露出させることを示している。
【図1P】メサの上にメタルコンタクト層を形成することを示す断面図である。
【図1Q】分離領域を貫いて第２のコンタクトを形成することを示す断面図である。
【図1R】ＰＳＳ基板を除去することを示す断面図である。
【図1S】ＰＳＳ基板を除去して共通のコンタクト層を形成することを示す断面図である。
【図1T】第２の半導体層上にメタルコンタクト層を形成することを示す断面図である。
【図1U】ＰＳＳ基板を除去することを示す断面図である。
【図1V】は、デバイスを形成する方法を示すフローチャートである。
【図2A】一実施形態における、ＬＥＤデバイス取付け領域において基板にＬＥＤアレイが取り付けられたエレクトロニクス基板の上面図である。
【図2B】回路基板の２つの表面に電子部品が取り付けられた２チャンネル集積ＬＥＤ照明システムの一実施形態を示す図である。
【図2C】車両ヘッドランプシステムの一例である。
【図3】照明システムの一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【0006】
以下、添付の図面を参照して、複数の異なる光照明システム及び／又は発光ダイオード（“ＬＥＤ”）実装の例がいっそう十分に説明される。これらの例は、相互に排他的なものではなく、更なる実装を達成するために、１つの例に見られる特徴を、１つ以上の他の例に見られる特徴と組み合わせることができる。従って、理解されることには、添付の図面に示される例は、単に例示の目的で提供されており、それらは決して本開示を限定することを意図していない。全体を通して、同様の要素は似通った符号で参照する。
【0007】
理解されることには、様々な要素を記述するために、ここでは第１、第２、第３などの用語が使用されることがあるが、それらの要素はこれらの用語によって限定されるべきでない。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために使用され得る。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素が第２の要素と称されてもよく、第２の要素が第１の要素と称されてもよい。ここで使用されるとき、用語“及び／又は”は、関連して列挙されるアイテムのうちの１つ以上のアイテムの任意の及び全ての組み合わせを含み得る。
【0008】
理解されることには、例えば層、領域、又は基板などの要素が他の要素の“上に”ある又は“上へと”延在するとして言及されるとき、それが直に他の要素の上にある又は直にその上へと延在してもよいし、あるいは、介在する要素も存在してもよい。対照的に、或る要素が他の要素の“直上に”ある又は“直に上へと”延在するとして言及されるときには、介在する要素は存在しないとし得る。これまた理解されることには、或る要素が他の要素に“接続される”又は“結合される”として言及されるとき、それは直に他の要素に接続又は結合されてもよいし、及び／又は、１つ以上の介在要素を介して他の要素に接続又は結合されてもよい。対照的に、或る要素が他の要素に“直に接続される”又は“直に結合される”として言及されるときには、その要素と他の要素との間に介在する要素は存在しない。理解されることには、これらの用語は、図に描かれる向きに加えて、異なる向きの要素を包含することが意図される。
【0009】
ここでは、図に示されるときの、１つの要素、層又は領域と別の要素、層又は領域との関係を記述するために、例えば“下方”、“上方”、“上側”、“下側”、“水平”又は“鉛直”などの相対的な用語が使用されることがある。理解されることには、これらの用語は、図に描かれる向きに加えて、異なる向きのデバイスを包含することが意図される。
【0010】
現在利用可能な最も効率的な光源の中に、半導体発光デバイス（ＬＥＤ）、又は例えば紫外線（ＵＶ）又は赤外線（ＩＲ）の光出力を放つデバイスなどの光出力放射デバイスがある。これらのデバイス（以下、“ＬＥＤ”）は、発光ダイオード、共振器型発光ダイオード、垂直共振器レーザダイオード、端面発光レーザ、又はこれらに類するものを含み得る。ＬＥＤは、例えば、それらの小型さ及びより低い電力要求により、数多くの様々な用途にとっての魅力的な候補であり得る。例えば、それらは、カメラ及び携帯電話などの手持ち式の電池駆動装置用の光源（例えば、フラッシュ光及びカメラフラッシュ）として使用され得る。それらはまた、例えば、自動車照明、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）照明、園芸照明、街路灯、ビデオ用のトーチ、一般照明（例えば、家庭、店舗、オフィス及びスタジオの照明、劇場／舞台の照明、及び建築照明）、拡張現実（ＡＲ）照明、仮想現実（ＶＲ）照明のために使用され、ディスプレイ用のバックライトとして使用され、また、ＩＲ分光法に使用され得る。単一のＬＥＤでは白熱光源よりも明るくない光を提供することになり、従って、もっと明るいことが望まれる又は必要とされる用途では、マルチジャンクションデバイス又はＬＥＤのアレイ（例えば、モノリシックＬＥＤアレイ、マイクロＬＥＤアレイなど）が使用され得る。
【0011】
開示される事項の実施形態によれば、ＬＥＤアレイ（例えば、マイクロＬＥＤアレイ）が、図１Ａ、１Ｂ、及び／又は１Ｃに示されるようなピクセルのアレイを含み得る。ＬＥＤアレイは、例えばＬＥＤアレイセグメントの精密な制御を必要とするものなどの用途に使用されることがある。ＬＥＤアレイ内のピクセルは、個々にアドレス指定可能であったり、グループ／サブセットでアドレス指定可能であったり、あるいは、アドレス指定可能でなかったりし得る。図１Ａに、ピクセル１１１を有するＬＥＤアレイ１１０の上面図を示す。ＬＥＤアレイ１１０の３×３部分の拡大図も図１Ａに示している。３×３拡大図に示すように、ＬＥＤアレイ１１０はピクセル１１１を含むことができ、ピクセル１１１は、約１００μｍ以下（例えば、４０μｍ）の幅ｗ１を有し得る。ピクセル間のレーン１１３が、約２０μｍ以下（例えば、５μｍ）の幅ｗ２だけ分離され得る。レーン１１３は、図１Ｂ及び１Ｃに示すように、また、ここに更に開示するように、ピクセル間にエアギャップを提供してもよいし、他の材料を含んでもよい。１つのピクセル１１１の中心から隣接するピクセル１１１の中心までの距離ｄ１は、約１２０μｍ以下（例えば、４５μｍ）とし得る。理解されることには、ここで提供される幅及び距離は単なる例であり、実際の幅及び／又は寸法は様々であり得る。
【0012】
理解されることには、図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃには対称なマトリクスに配置された正方形のピクセルが示されているが、ここに開示される実施形態には任意の形状及び配置のピクセルが適用され得る。例えば、図１ＡのＬＥＤアレイ１１０は、例えば１００×１００マトリクス、２００×５０マトリクス、対称マトリクス、非対称マトリクス、又はこれらに類するものなど、任意の適用可能な配置で１０，０００個を超えるピクセルを含み得る。これまた理解されることには、ここに開示される実施形態を実装するために、複数組のピクセル、マトリクス、及び／又は基板が任意の適用可能な形態で配置されてもよい。
【0013】
図１Ｂは、ＬＥＤアレイ１０００の一例の断面図を示している。図示のように、ピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０は、ＬＥＤアレイ内の３つの異なるピクセルに対応し、分離部１０４１及び／又はｎコンタクト１０４０がこれらのピクセルを互いに分離するようにされている。一実施形態によれば、ピクセル間の空間は、エアギャップによって占有され得る。図示のように、ピクセル１０１０はエピタキシャル層１０１１を含んでおり、これは、エピタキシャル層１０１１から取り除かれ得るものである例えばサファイア基板などの適用可能な基板上に成長され得る。コンタクト１０１５から遠位の成長層の表面は、実質的に平面状であってもよいし、パターン形成されてもよい。ｐ型領域１０１２が、ｐコンタクト１０１７に近接して配置され得る。
活性領域１０２１が、ｎ型領域及びｐ型領域１０１２に隣接して配置され得る。あるいは、活性領域１０２１が半導体層又はｎ型領域とｐ型領域１０１２との間にあって電流を受けることで、活性領域１０２１が光ビームを放つようにし得る。ｐコンタクト１０１７は、ＳｉＯ２層１０１３及び１０１４並びにめっき金属（例えば、めっき銅）層１０１６に接触し得る。ｎコンタクト１０４０は、例えばＣｕなどの適用可能な金属を含み得る。金属層１０１６は、コンタクトとして機能し得る反射層１０１５と接触し得る。
活性領域１０２１が、ｎ型領域及びｐ型領域１０１２に隣接して配置され得る。あるいは、活性領域１０２１が半導体層又はｎ型領域とｐ型領域１０１２との間にあって電流を受けることで、活性領域１０２１が光ビームを放つようにし得る。ｐコンタクト１０１７は、ＳｉＯ２層１０１３及び１０１４並びにめっき金属（例えば、めっき銅）層１０１６に接触し得る。ｎコンタクト１０４０は、例えばＣｕなどの適用可能な金属を含み得る。金属層１０１６は、コンタクトとして機能し得る反射層１０１５と接触し得る。
【0014】
特に、図１Ｂに示すように、ｎコンタクト１０４０は、ピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０の間に形成されたトレンチ１１３０の中に堆積されて、エピタキシャル層１０１１を越えて延在し得る。分離部１０４１は、波長変換層１０５０の全てを分離してもよいし（図示のように）又は一部を分離してもよい。理解されることには、ＬＥＤアレイはこのような分離部１０４１を用いずに実装されてもよく、あるいは、分離部１０４１はエアギャップに相当してもよい。分離部１０４１は、分離部１０４１がｎコンタクト１０４０と同じ材料（例えば、銅）から形成されるように、ｎコンタクト１０４０の延長であってもよい。それに代えて、分離部１０４１は、ｎコンタクト１０４０とは異なる材料から形成されてもよい。一実施形態によれば、分離部１０４１は反射材料を含み得る。分離部１０４１及び／又はｎコンタクト１０４０の材料は、例えば、ｎコンタクト１０４０及び／又は分離部１０４１の堆積を含む又はそれを可能にするメッシュ構造を適用することなど、任意の適用可能な方法で堆積され得る。波長変換材料１０５０は、図２Ａの波長変換層２０５と同様の特徴／特性を有し得る。ここで言及されるように、１つ以上の追加の層が、分離部１０４１を被覆してもよい。そのような層は、反射層、散乱層、吸収層、又は任意の他の適用可能な層とし得る。１つ以上のパッシベーション層１０１９が、ｎコンタクト１０４０をエピタキシャル層１０１１から完全に又は部分的に隔て得る。
【0015】
エピタキシャル層１０１１は、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、シリコンを含め、励起されたときにフォトンを放出する任意の適用可能な材料から形成されることができ、より具体的には、以下に限られないがＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ－Ｖ族半導体、以下に限られないがＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ－ＶＩ族半導体、以下に限られないがＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、又はこれらの混合物若しくは合金から形成され得る。これらの半導体例は、その中にこれらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長において、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を持ち得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を持つことができ、例えばＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を持つことができる。ＬＥＤデバイス２００に結合されるコンタクトは、例えばＡｕＳｎ、ＡｕＧａ、ＡｕＳｉ又はＳＡＣはんだなどの、はんだから形成されてもよい。
【0016】
ｎ型領域は、成長基板上に成長されることができ、半導体材料の１つ以上の層を含み得る。該１つ以上の層は、例えば、プリパレーション層、及び／又は成長基板の除去を容易にするように設計された層を含めて、異なる組成及びドーパント濃度を含み得る。これらの層は、ｎ型であってもよいし、意図的にはドープされていなくてもよいし、あるいは更にはｐ型のデバイス層であってもよい。これらの層は、発光領域が効率的に光を発するのに望ましい特定の光学特性、材料特性、又は電気特性に合わせて設計され得る。同様に、ｐ型領域１０１２は、異なる組成、厚さ、及びドーパント濃度の複数の層を含むことができ、該複数の層は、意図的にはドープされていない層又はｎ型層を含んでいてもよい。電流が（例えば、コンタクトを介して）ｐｎ接合を流れるようにすることができ、ピクセルが、材料のバンドギャップエネルギーによって少なくとも部分的に決定される第１の波長の光を生成し得る。ピクセルは、直接的に光を放射してもよいし（例えば、通常発光又は直接発光ＬＥＤ）、波長変換層１０５０の中に光を放射して、波長変換層１０５０が、該放射された光の波長を更に変えて第２の波長の光を出力するように作用してもよい（例えば、蛍光体変換ＬＥＤ、“ＰＣＬＥＤ”など）。
【0017】
図１Ｂは、一構成例のピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０を有するＬＥＤアレイ１０００の一例を示しているが、理解されることには、ＬＥＤアレイ内のピクセルは、幾つもある構成のうちのいずれの１つで設けられてもよい。例えば、ピクセルは、フリップチップ構造、垂直注入薄膜（ＶＴＦ）構造、マルチジャンクション構造、薄膜フリップチップ（ＴＦＦＣ）、横型デバイスなどであってもよい。例えば、横型ＬＥＤピクセルは、フリップチップＬＥＤピクセルと同様とし得るが、基板又はパッケージへの電極の直接接続のために上下逆さまにされることはしないとし得る。ＴＦＦＣも、フリップチップＬＥＤピクセルと同様とし得るが、（薄膜半導体層を支持せず残して）成長基板が除去され得る。対照的に、フリップチップＬＥＤではその一部として成長基板又は他の基板が含められ得る。
【0018】
波長変換層１０５０は、活性領域１０２１によって放たれた光が１つ以上の中間層（例えば、フォトニック層）を横断し得るように、活性領域１０２１によって放たれた光の経路内にあることができる。実施形態によれば、波長変換層１０５０は、ＬＥＤアレイ１０００内に存在しなくてもよい。波長変換層１０５０は、例えば、透明若しくは半透明のバインダ若しくはマトリックス内の蛍光体粒子、又はセラミック蛍光体素子などの、ある波長の光を吸収して異なる波長の光を発する任意のルミネセント材料を含み得る。波長変換層１０５０の厚さは、使用される材料に基づいて決定され、あるいは、ＬＥＤアレイ１０００又は個々のピクセル１０１０、１０２０、及び１０３０が構成される用途／波長に基づいて決定され得る。例えば、波長変換層１０５０は、約２０μｍ、５０μｍ又は２００μｍとし得る。波長変換層１０５０は、図示のように、個々のピクセル各々上に設けられてもよいし、あるいは、ＬＥＤアレイ１０００全体の上に配置されてもよい。
【0019】
一次光学系１０２２が、１つ以上のピクセル１０１０、１０２０、及び／又は１０３０上又はその上方にあってもよく、活性領域１０２１及び／又は波長変換層１０５０からの光が、一次光学系を通ることを可能にし得る。一次光学系を介した光は概してランバート分布パターンに基づいて放射されることができ、その結果、一次光学系１０２２を介して放射される光の光度は、理想的な拡散放射体から観察した場合に、入射光の方向と表面法線との間の角度の余弦に正比例するようになる。理解されることには、ランバート分布パターンとは異なる配光パターンを生成するように一次光学系１０２２の１つ以上の特性が変更されてもよい。
【0020】
レンズ１０６５及び導波路１０６２の一方又は両方を含む二次光学系が、ピクセル１０１０、１０２０、及び／又は１０３０に設けられ得る。理解されることには、図１Ｂに示す例に従って複数のピクセルに二次光学系を説明している、二次光学系は単一ピクセルに対して設けられてもよい。二次光学系は、入射光を広げるため（発散光学系）、又は入射光をコリメートビームにへと集めるため（コリメート光学系）に使用され得る。導波路１０６２は、誘電体材料、メタライゼーション層、又はこれらに類するものでコーティングされてもよく、入射光を反射又は再方向付けするために設けられ得る。代わりの実施形態において、照明システムは、波長変換層１０５０、一次光学系１０２２、導波路１０６２、及びレンズ１０６５のうちの１つ以上を含まなくてもよい。
【0021】
レンズ１０６５は、以下に限られないが例えばＳｉＣ、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、若しくはこれらに類するもの、又はこれらの組み合わせなどの、任意の適用可能な透明材料から形成され得る。レンズ１０６５は、レンズ１０６５からの出力ビームが所望の測光仕様を効率的に満たすことになるように、レンズ１０６５に入力される光ビームを変更するために使用され得る。さらに、レンズ１０６５は、例えば、複数のＬＥＤデバイス２００Ｂの点灯及び／又は非点灯の外観を決定することによってなどで、１つ以上の審美的な目的を果たし得る。
【0022】
図１Ｃは、３次元で見たＬＥＤアレイ１１００の断面図を示している。図示のように、ＬＥＤアレイ１１００内のピクセルは、ｎコンタクト１１４０を形成するように充填されるトレンチによって分離され得る。ピクセルは、基板１１１４上に成長されることができ、ｐコンタクト１１１３、ｐ－ＧａＮ半導体層１１１２、活性領域１１１１、及びｎ－ＧａＮ半導体層１１１０を含み得る。理解されることには、この構造は単なる一例として提供されており、ここに提供される開示を実装するために、１つ以上の半導体層又は他の適用可能な層が追加され、除去され、部分的に追加され、又は部分的に除去され得る。半導体層１１１０（又は他の適用可能な層）上にコンバータ材料１１１７が堆積されてもよい。
【0023】
図示のように、トレンチ１１３０内にパッシベーション層１１１５が形成され、トレンチ１１３０内にｎコンタクト１１４０（例えば、銅コンタクト）が堆積され得る。パッシベーション層１１１５は、ｎコンタクト１１４０の少なくとも一部を半導体の１つ以上の層から隔て得る。一実装によれば、ｎコンタクト１１４０又はトレンチ内の他の適用可能な材料は、ｎコンタクト１１４０又は他の適用可能な材料がピクセル間の完全又は部分的な光アイソレーションを提供するように、変換器材料１１１７の中まで延在し得る。
【0024】
小型のアドレス指定可能なＬＥＤピクセルシステムを製造することは、コストがかかるとともに困難であり得る。ミリメートルスケールの部品サイズでの使用に利用可能な従来からのピックアンドプレース技術は、ミクロン精度で位置付けられる必要があるサブ１００ミクロンコンポーネントには不向きであるとし得る。ＬＥＤピクセルシステムのために連続したＧａＮ層を形成することは、ウエハ湾曲を引き起こす応力を生じさせ得る。ウエハの湾曲を抑制するため及びより容易な高温アニールを可能にするために、厚い連続したＧａＮ層を持たないデバイスを形成することが望ましいとし得る。選択的に成長させたＧａＮメサにウエハスケールの電気接続を提供することを、以下にて更に詳細に説明する。
【0025】
以下の説明は、選択的に成長（ＳＡＧ）され及び／又はエッチングされた複数のＧａＮメサを含み得るサブ１００μｍから３００μｍのピクセルを含み得る。これらのメサは、互いに部分的又は完全に電気絶縁され得る。連続したＧａＮ層の厚さ及び／又は全体数を減少させることによって、マトリクスレイアウトをしたマルチセクションＬＥＤを形成するときに集積膜応力及びウエハ湾曲が低減され得る。さらに、多波長発光のための特定の電気的及び光学的特性をもたらすように、特に高度に歪んだエピタキシャル層のセクションで、より高温でのアニールを使用することができる。ＳＡＧ ＧａＮ材料をサファイア基板上に形成し、後に、サファイア基板を、横方向導波路効果による光損失を低減させるために除去し得る。サファイア基板の除去後に露出されたＳＡＧ ＧａＮ材料は、蛍光体の封じ込めに使用され得る。
【0026】
次に図１Ｄを参照するに、サファイア基板１２０内にトレンチ１２２を形成することを示す断面図が示されている。サファイア基板１２０は、例えば酸化アルミニウムなどの結晶材料からなることができ、市販のサファイアウエハとし得る。サファイア基板１２０は、トレンチ１２２を形成するために、従来からのパターニング及びエッチング技術を用いて、エッチング、パターニング、又は溝彫りされ得る。一例において、トレンチ１２２は、ウェットエッチングを用いて形成され得る。他の一例において、トレンチ１２２は、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）及び誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ）などのドライエッチング技術によって形成されてもよい。なお、トレンチは、図１Ｄでは三角形の形状として示されているが、エッチングプロセスによって形成される任意の所望の形状をとり得る。サファイア基板１２０は、図１Ｃを参照して上述した基板１１１４と同様とすることができ、同様の技術を用いて形成され得る。
【0027】
次に図１Ｅを参照するに、トレンチ１２２内に第１の半導体層１２６を形成することを示す断面図が示されている。第１の半導体層１２６は、サファイア基板１２０と後続の半導体層との間の格子整合及び熱膨張係数整合のために最適化される１つ以上の材料からなり得る。第１の半導体層１２６は、半導体材料、金属酸化物、金属窒化物、又は金属と半導体材料との組み合わせで構成され得る。第１の半導体層１２６に使用され得る材料の例は、以下に限られないが、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ１、ＧａＮ、ＡｌＮ、及びＡｌＧａＮを含む。第１の半導体層１２６は、例えばＳｉなどのｎ型ドーパント又は例えばＭｇなどのｐ型ドーパントでドープされ得る。第１の半導体層１２６におけるドーパントの濃度は、第１の半導体層１２６の屈折率には大きな影響を持たないとし得るが、過大なドーパント濃度は第１の半導体層１２６の結晶構造を歪ませ得る。これは、第１の半導体層１２６の上に成長される後続の半導体層の品質に悪影響を及ぼし得る。一例において、第１の半導体層１２６は、３ｅ１８ｃｍ－３から５ｅ１９ｃｍ－３の公称で一定の濃度まで、Ｓｉでドープされ得る。また、第１の半導体層１２６は、傾斜されたドーパント濃度を有してもよい。
【0028】
第１の半導体層１２６は、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又はその他のエピタキシャル技術などの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。エピタキシャル堆積プロセスでは、１つ以上のソースガスによって供給される化学反応物が制御されるとともに、システムパラメータを設定して、付着する原子が、表面上を動き回って堆積表面の原子の結晶配列へと自身を配向させるのに十分なエネルギーで堆積表面に到達するようにする。第１の半導体層１２６が成長される温度は、核形成層の上に成長される半導体層の表面モルフォロジに影響し得る。第１の半導体層１２６は、例えば９００℃と１２００℃との間といった高い温度で成長及び／又はアニールされ得る。他の一例において、第１の半導体層１２６は、１０８０℃と１１６５℃との間で成長され得る。
【0029】
第１の半導体層１２６の厚さ、組成、ドーパント濃度、及び成膜温度は、第１の半導体層１２６が、後続の半導体層の屈折率に近い屈折率を持つことによってデバイスの光取り出しを促進させるとともに、後続の半導体層に好ましい表面特性を生じさせるように、各々選択され得る。
【0030】
第１の半導体層１２６は、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含め、何らかのＩＩＩ－Ｖ族半導体からなり得る。例えば、第１の半導体層１２６は、以下に限られないがＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ－Ｖ族半導体、以下に限られないがＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ－ＶＩ族半導体、以下に限られないがＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、又はこれらの混合物若しくは合金からなり得る。これらの半導体は、その中にこれらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長において、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を持ち得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を持つことができ、例えばＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を持つことができる。一例において、第１の半導体層１２６はＧａＮからなり得る。
【0031】
第１の半導体層１２６は、例えばＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、又は他のエピタキシャル技術などの従来からの堆積技術を用いて形成され得る。第１の半導体層１２６は、ｎ型ドーパントでドープされ得る。
【0032】
次に図１Ｆを参照するに、第１の半導体層１２６上に活性領域１２８及び第２の半導体層１３０を形成することを示す断面図が示されている。第２の半導体層１３０及び活性領域１２８は、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含め、何らかのＩＩＩ－Ｖ族半導体からなり得る。例えば、第２の半導体層１３０及び活性領域１２８は、以下に限られないがＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ－Ｖ族半導体、以下に限られないがＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ－ＶＩ族半導体、以下に限られないがＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、又はこれらの混合物若しくは合金からなり得る。これらの半導体は、その中にこれらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長において、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を持ち得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を持つことができ、例えばＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を持つことができる。一例において、第２の半導体層１３０及び活性領域１２８はＧａＮからなり得る。
【0033】
第２の半導体層１３０及び活性領域１２８は、例えばＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、又は他のエピタキシャル技術などの従来からの堆積技術を用いて形成され得る。活性領域１２８及び第２の半導体層１３０は、第１の半導体層１２６と共に形成されてもよいし、あるいは、別途に形成されてもよい。活性領域１２８及び第２の半導体層１３０は、第１の半導体層１２６と同様の半導体材料から構成されてもよく、あるいは、それらの組成が異なっていてもよい。
【0034】
第２の半導体層１３０は、ｐ型ドーパントでドープされ得る。従って、活性領域１２８は、第１の半導体層１２６と第２の半導体層１３０との界面に付随するｐｎダイオードジャンクションとし得る。それに代えて、活性領域１２８は、ｎ型ドープされた、ｐ型ドープされた、又はアンドープの、１つ以上の半導体層を含んでもよい。活性領域１２８は、第１の半導体層１２６及び第２の半導体層１３０を通る適切な電圧の印加を受けて光を発し得る。代わりの実装では、第１の半導体層１２６及び第２の半導体層１３０の導電型が逆にされてもよい。すなわち、第１の半導体層１２６がｐ型層で、第２の半導体層１３０はｎ型層であってもよい。第１の半導体層１２６、活性領域１２８、及び第２の半導体層１３０は集合的にエピタキシャル層１８０と称され得る。エピタキシャル層１８０は、図１Ｂを参照して上述したエピタキシャル層１０１１と同様とし得るとともに、同様の技術を用いて形成され得る。
【0035】
次に図１Ｇを参照するに、第２の半導体層１３０上に分離（アイソレーション）領域１３２及びメタルコンタクト１３４を形成することを示す断面図が示されている。分離領域１３２は、例えば酸化物、窒化物、又は酸窒化物などの誘電体材料からなり得る。分離領域１３２は、例えばＣＶＤ、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、ＭＯＣＶＤ、原子層成長（ＡＬＤ）、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。分離領域１３２は、従来からの技術を用いてパターニング及びエッチングされ得る。メタルコンタクト１３４は、例えば金、銀、銅などの導電性の金属又は金属合金の１つ以上の層で構成され得る。メタルコンタクト１３４は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、めっき、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。メタルコンタクト１３４は、従来からの技術を用いてパターニング及びエッチングされ得る。分離領域１３２は、トレンチ１２２内に形成された第１の半導体層１２６の上方に位置するように形成され得る。分離領域１３２は、図１Ａを参照して上述したピクセル１１１を画成し得る。
【0036】
次に図１Ｈを参照するに、サファイア基板１２０を除去することを示す断面図が示されている。サファイア基板１２０は、例えば研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、又はレーザリフトオフなどの従来からのプロセスによって除去され得る。一例において、サファイア基板１２０は、第１の半導体層１２６及び第１の半導体層１２６に対して選択的に除去され得る。サファイア基板１２０の除去は、第１の半導体層１２６の底面１３６と、第１の半導体層１２６からなる１つ以上の側壁１４０とを露出させ得る。１つ以上の側壁１４０は、１つ以上の突出部として参照されてもよい。第１の半導体層１２６の１つ以上の側壁１４０は、第１の半導体層１２６の底面１３６の下に延在し得る。サファイア基板１２０を除去することは、第１の半導体層１２６の底面１３６及び１つ以上の側壁１４０によって境界付けられたウェル１３８を形成し得る。一例において、底面１３６は、それが露出された後に粗面化され得る。
【0037】
次に図１Ｉを参照するに、ウェル１３８内に波長変換層１４２を形成することを示す断面図が示されている。波長変換層１４２は、側壁１４０同士の間で第１の半導体層１２６の底面１３６上に形成され得る。
【0038】
波長変換層１４２は、元素蛍光体又はその化合物で構成され得る。波長変換層１４２は、例えばＣＶＤ、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、ＭＯＣＶＤ、原子層成長（ＡＬＤ）、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。波長変換層１４２は、１つ以上の蛍光体を含み得る。蛍光体は、励起エネルギー（通常は放射線エネルギー）を吸収し、そして、吸収したエネルギーを、当初の励起エネルギーとは異なるエネルギーの放射線として放出し得るルミネセント材料である。蛍光体は、１００％に近い量子効率を持つことができ、これは、励起エネルギーとして提供されるほぼ全てのフォトンが蛍光体によって再放出され得ることを意味する。蛍光体はまた、高度に吸収性であり得る。光を放つ活性領域１２８が、高効率で高吸収性の波長変換層１４２へと直接的に光を放ち得るので、蛍光体は、デバイスから効率的に光を取り出し得る。波長変換層１４２に使用される蛍光体は、以下に限られないが、任意の従来からの緑色、黄色、及び赤色発光蛍光体を含み得る。
【0039】
波長変換層１４２は、第１の半導体層１２６の底面１３６上に蛍光物質の粒子を堆積させることによって形成され得る。蛍光体粒子は、活性領域１２８から放たれた光が蛍光体粒子に直接結合され得るように、第１の半導体層１２６と直に接触し得る。図１Ｉには示していないが、蛍光体粒子を所定の位置に保持するために、光結合媒体が設けられてもよい。光結合媒体は、第１の半導体層１２６の屈折率を有意に超えることなく可能な限り近い屈折率を持つように選択され得る。最も効率的な動作のために、第１の半導体層１２６と、波長変換層１４２の蛍光体粒子と、光結合媒体との間に、損失ある媒体を含まないとし得る。
【0040】
蛍光体粒子は、０．１μｍと２０μｍとの間の粒径を持ち得る。波長変換層１４２を形成するよう、蛍光体粒子は、例えば、電気泳動堆積、スピンコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、又は他の印刷技術によって適用され得る。スピンコーティング又はスプレーコーティングなどの技術では、有機バインダを有するスラリー内に蛍光体が配され、そして、スラリーの堆積後に、例えば加熱することによって有機バインダが蒸発され得る。次いで、オプションで、光結合媒体が適用され得る。蛍光体粒子は、ナノ粒子自体（すなわち、サイズが１００ｎｍから１０００ｎｍの範囲の粒子）であってもよい。典型的にスプレー熱分解法又は他の方法によって製造された球状蛍光体粒子を適用して、有利な散乱特性を提供する高実装密度の層を生み出すことができる。また、蛍光体粒子は、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｅＰＯ４、若しくはポリリン酸、又は他の好適な金属酸化物など、蛍光体によって発せられる光よりも大きいバンドギャップを有する材料で被覆されてもよい。
【0041】
波長変換層１４２は、蛍光体粉末ではなく、セラミック蛍光体であってもよい。セラミック蛍光体は、蛍光体粒子の表面が軟化して溶融し始めるまで粉末蛍光体を高圧で加熱することによって形成され得る。部分的に溶融した粒子が互いに付着し合って、粒子の硬い凝集体を形成し得る。多結晶セラミック層を形成するために、プリフォームされた“グリーンボディ”の一軸又は等静圧プレス工程及び真空焼結が必要とされ得る。加熱又は加圧条件、製造方法、使用される蛍光体粒子前駆体、及び蛍光体材料の適切な結晶格子を調節することによって、セラミック蛍光体の透光性（すなわち、それが生み出す散乱の量）を、高い不透明度から高い透明度まで制御することができる。例えば、セラミックの形成を容易にするため、又はセラミックの屈折率を調節するために、蛍光体の他に、例えばアルミナなどの他のセラミック形成材料が含められてもよい。
【0042】
波長変換層１４２は、シリコーンと蛍光体粒子との混合物で構成されてもよい。この例では、波長変換層１４２は、プレートからダイシングされて、第１の半導体層１２６の底面１３６上に配置され得る。
【0043】
他の一例では、ＳＡＧ及びエッチングされたＧａＮメサを形成するために、予め形成された隆起領域及び凹部領域のパターンを有するＰＳＳ基板が使用され得る。更なる他の一例では、トレンチ１２２内に第１の半導体層１２６を形成した後に第１の半導体層１２６を平坦化して、サファイア基板１２０の上面を露出させてから第１の半導体層１２６を形成してもよい。従って、第１の半導体層１２６上及びサファイア基板１２０の上面上に第１の半導体層１２６が直接形成され得る。サファイア基板１２０が除去されると、波長変換層１４２が、第１の半導体層１２６の下面上に直接形成され、第１の半導体層１２６の側壁１４０によって境界され得る。
【0044】
図１Ｂに示すように、１つ以上のｎコンタクト１０４０が、エピタキシャル層１８０の側壁１３７上に形成されて、１つ以上の側壁１４０まで延在し得る。１つ以上のパッシベーション層１０１９が、１つ以上のｎコンタクト１０４０をエピタキシャル層１８０及び１つ以上の側壁１４０から完全又は部分的に隔て得る。
【0045】
次に図１Ｊを参照するに、ＰＳＳ基板１４４上に第１の半導体層１４８を形成することを示す断面図が示されている。ＰＳＳ基板１４４は、例えば酸化アルミニウムなどの結晶材料からなることができ、市販のサファイアウエハとし得る。ＰＳＳ基板１４４は、従来からのパターニング及びエッチング技術を用いて、エッチング、パターニング、又は溝彫りされ得る。ＰＳＳ基板１４４の凹部領域は、例えばＲＩＥ及びＩＣＰ－ＲＩＥなどのドライエッチング技術によって形成され得る。ＰＳＳ基板１４４は、図１Ｃを参照して上述した基板１１１４と同様とすることができ、同様の技術を用いて形成され得る。
【0046】
ＰＳＳ基板１４４の凹部内に第１の半導体層１４８が形成され得る。第１の半導体層１４８は、ＰＳＳ基板１４４と後続の半導体層との間の格子整合及び熱膨張係数整合のために最適化される１つ以上の材料からなり得る。第１の半導体層１４８は、半導体材料、金属酸化物、金属窒化物、又は金属と半導体材料との組み合わせで構成され得る。第１の半導体層１４８に使用され得る材料の例は、以下に限られないが、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ１、ＧａＮ、ＡｌＮ、及びＡｌＧａＮを含む。第１の半導体層１４８は、例えばＳｉなどのｎ型ドーパント又は例えばＭｇなどのｐ型ドーパントでドープされ得る。第１の半導体層１４８におけるドーパントの濃度は、第１の半導体層１４８の屈折率には大きな影響を持たないとし得るが、過大なドーパント濃度は第１の半導体層１４８の結晶構造を歪ませ得る。これは、第１の半導体層１４８の上に成長される後続の半導体層の品質に悪影響を及ぼし得る。一例において、第１の半導体層１４８は、３ｅ１８ｃｍ－３から５ｅ１９ｃｍ－３の公称で一定の濃度まで、Ｓｉでドープされ得る。また、第１の半導体層１４８は、傾斜されたドーパント濃度を有してもよい。
【0047】
第１の半導体層１４８は、例えばＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ又はその他のエピタキシャル技術などの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。エピタキシャル堆積プロセスでは、１つ以上のソースガスによって供給される化学反応物が制御されるとともに、システムパラメータを設定して、付着する原子が、表面上を動き回って堆積表面の原子の結晶配列へと自身を配向させるのに十分なエネルギーで堆積表面に到達するようにする。第１の半導体層１４８が成長される温度は、核形成層の上に成長される半導体層の表面モルフォロジに影響し得る。第１の半導体層１４８は、例えば９００℃と１２００℃との間といった高い温度で成長及び／又はアニールされ得る。他の一例において、第１の半導体層１４８は、１０８０℃と１１６５℃との間で成長され得る。
【0048】
第１の半導体層１４８の厚さ、組成、ドーパント濃度、及び成膜温度は、第１の半導体層１４８が、後続の半導体層の屈折率に近い屈折率を持つことによってデバイスの光取り出しを促進させるとともに、後続の半導体層に好ましい表面特性を生じさせるように、各々選択され得る。
【0049】
第１の半導体層１４８は、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含め、何らかのＩＩＩ－Ｖ族半導体からなり得る。例えば、第１の半導体層１４８は、以下に限られないがＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ－Ｖ族半導体、以下に限られないがＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ－ＶＩ族半導体、以下に限られないがＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、又はこれらの混合物若しくは合金からなり得る。これらの半導体は、その中にこれらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長において、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を持ち得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を持つことができ、例えばＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を持つことができる。一例において、第１の半導体層１４８はＧａＮからなり得る。
【0050】
第１の半導体層１４８は、例えばＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、又は他のエピタキシャル技術などの従来からの堆積技術を用いて形成され得る。第１の半導体層１４８は、ｎ型ドーパントでドープされ得る。
【0051】
次に図１Ｋを参照するに、第１の半導体層１４８の上面１５２上に分離領域１５０を形成することを示す断面図が示されている。分離領域１５０は、例えば酸化物、窒化物、又は酸窒化物などの誘電体材料からなり得る。分離領域１５０は、例えばＣＶＤ、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、ＭＯＣＶＤ、原子層成長（ＡＬＤ）、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。分離領域１５０は、従来からの技術を用いてパターニング及びエッチングされ得る。分離領域１５０は、開口１５４内で第１の半導体層１４８の上面１５２の一部が露出するように形成され得る。分離領域１５０の堆積に先立って、第１の半導体層１４８内に第１のコンタクト１７２が形成され得る。第１のコンタクト１７２は、第１の半導体層１４８内のトレンチをエッチングし、それを、例えば金、銀、銅などの導電性金属又は金属合金の１つ以上の層で充填することによって形成され得る。第１のコンタクト１７２は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、めっき、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。
【0052】
次に図１Ｌを参照するに、第１の半導体層１４８上及び分離領域１５０上にメサ１５６を形成することを示す断面図が示されている。メサ１５６は、メサ１５６の第１の部分１５８が第１の半導体層１４８の上面１５２と接触し、メサ１５６の第２の部分１６０が分離領域１５０の側壁と接触し、メサ１５６の第３の部分１６２が分離領域１５０の上面と接触するように形成され得る。
【0053】
メサ１５６は、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含め、何らかのＩＩＩ－Ｖ族半導体からなり得る。例えば、メサ１５６は、以下に限られないがＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ－Ｖ族半導体、以下に限られないがＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ－ＶＩ族半導体、以下に限られないがＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、又はこれらの混合物若しくは合金からなり得る。これらの半導体は、その中にこれらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長において、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を持ち得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を持つことができ、例えばＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を持つことができる。一例において、メサ１５６はＧａＮからなり得る。
【0054】
メサ１５６は、例えばＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、又は他のエピタキシャル技術などの従来からの堆積技術を用いて形成され得る。メサ１５６は、図１Ｂを参照して上述したエピタキシャル層１０１１を形成するように第１の半導体層１４８及び活性領域とともに形成されてもよいし、あるいは、別途に形成されてもよい。メサ１５６は、第１の半導体層１４８と同様の半導体材料から構成されてもよく、あるいは、それらの組成が異なっていてもよい。
【0055】
次に図１Ｍを参照するに、メサ１５６上に第２の半導体層１６４を形成することを示す断面図が示されている。第２の半導体層１６４は、例えばＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ、又は他のエピタキシャル技術などの従来からの堆積プロセスを用いて、メサ１５６上に選択的に成長され得る。
【0056】
第２の半導体層１６４は、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含め、何らかのＩＩＩ－Ｖ族半導体からなり得る。例えば、第２の半導体層１６４は、以下に限られないがＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂを含むＩＩＩ－Ｖ族半導体、以下に限られないがＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを含むＩＩ－ＶＩ族半導体、以下に限られないがＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣを含むＩＶ族半導体、又はこれらの混合物若しくは合金からなり得る。これらの半導体は、その中にこれらが存在するＬＥＤの典型的な発光波長において、約２．４から約４．１の範囲の屈折率を持ち得る。例えば、ＧａＮなどのＩＩＩ族窒化物半導体は、５００ｎｍで約２．４の屈折率を持つことができ、例えばＩｎＧａＰなどのＩＩＩ族リン化物半導体は、６００ｎｍで約３．７の屈折率を持つことができる。一例において、第２の半導体層１６４はＡｌＧａＮからなり得る。
【0057】
第２の半導体層１６４は、メサ１５６とともに形成されてもよいし、あるいは、別途に形成されてもよい。メサ１５６及び第２の半導体層１６４は、第１の半導体材料１４８と同様の半導体材料から構成されてもよく、あるいは、それらの組成が異なっていてもよい。
【0058】
メサ１５６及び第２の半導体層１６４は、ｐ型ドーパントでドープされ、第１の半導体層１４８は、ｎ型ドーパントでドープされ得る。従って、メサ１５６の一部が活性領域として作用し得る。この活性領域は、第１の半導体層１４８とメサ１５６との界面に付随するｐｎダイオードジャンクションとし得る。代わりに、第１の半導体層１４８及びメサ１５６がｎ型ドーパントでドープされ、第２の半導体層１６４がｐ型ドーパントでドープされてもよい。従って、メサ１５６の一部が活性領域として作用し得る。この活性領域は、メサ１５６と第２の半導体層１６４との界面に付随するｐｎダイオードジャンクションとし得る。メサ１５６内の活性領域は、ｎ型ドープされた、ｐ型ドープされた、又はアンドープの、１つ以上の半導体層を含んでもよい。
【0059】
活性領域は、第１の半導体層１４８及び／又は第２の半導体層１６４を通る適切な電圧の印加を受けて光を発し得る。代わりの実装では、第１の半導体層１４８、メサ１５６、及び第２の半導体層１６４の導電型が逆にされてもよい。
【0060】
第２の半導体層１６４が形成された後、このデバイスは、頂部側の電気接続を形成するために幾つかの方法で処理され得る。
【0061】
ここで図１Ｎ－１Ｏを参照するに、図１Ｍの構造上に頂部側電気接続を形成することの一例を示す断面図が示されている。図１Ｎは、第２の半導体層１６４上に誘電体層１６６を形成することを示している。誘電体層１６６は、例えば酸化物、窒化物、又は酸窒化物などの誘電体材料からなり得る。誘電体層１６６は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて、第２の半導体層１６４上に形成され得る。分離領域１５０は、従来からの技術を用いてパターニング及びエッチングされ得る。一例において、誘電体層１６６は、分離領域１５０上にも形成され、従来からのパターニング及びエッチング技術を用いて除去され得る。図１Ｏは、誘電体層１６６の一部を除去して、第２の半導体層１６４の上面１６８を露出させることを示している。第２の半導体層１６４の露出された上面１６８は、コンタクトとして作用し得る。一例において、第２の半導体層１６４は、ｐ型材料からなることができ、上面１６８は、ｐ型コンタクトとして作用することができる。
【0062】
次に図１Ｐを参照するに、メサ１５６上にメタルコンタクト層１７０を形成して１つ以上のピクセル１１１を形成することを示す断面図が示されている。メタルコンタクト層１７０は、誘電体層１６６上及び第２の半導体層１６４上に形成され得る。メタルコンタクト層１７０は、例えば金、銀、銅などの導電性の金属又は金属合金の１つ以上の層で構成され得る。メタルコンタクト層１７０は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、めっき、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。メタルコンタクト層１７０は、従来からの技術を用いてパターニング及びエッチングされ得る。メタルコンタクト層１７０は、アノードコンタクト且つ反射層として作用し得る。一例において、第１の半導体層内にコンタクトを形成するためにエアブリッジが使用され得る。
【0063】
次に図１Ｑを参照するに、分離領域１５０を貫いて第２のコンタクト１７５を形成することを示す断面図が示されている。第２のコンタクト１７５は、分離領域１５０と第１の半導体層１４８の一部とを通るトレンチをエッチングし、それを、例えば金、銀、銅などの導電性金属又は金属合金の１つ以上の層で充填することによって形成され得る。第２のコンタクト１７５は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、めっき、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。第２のコンタクト１７５は、図１Ｂを参照して上述したｎコンタクト１０４０と同様とし得る。第２のコンタクト１７５とメタルコンタクト層１７０との間にパッシベーション層１７７が形成され得る。なお、１つの第２のコンタクト１７５が示されているが、１つ以上の分離領域１５０内に２つ以上の第２のコンタクト１７５が形成され得る。なお、第２のコンタクト１７５は、上述のプロセスを使用して、ここに記載される実施形態のいずれでも形成され得る。
【0064】
次に図１Ｒを参照するに、ＰＳＳ基板１４４を除去することを示す断面図が示されている。ＰＳＳ基板１４４は、例えば研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、又はレーザリフトオフなどの従来からのプロセスによって除去され得る。
【0065】
他の一例において、デバイスの裏面を露出させるようにＰＳＳ基板が除去され、共通コンタクトが形成され得る。次に図１Ｓを参照するに、ＰＳＳ基板１４４を除去して共通コンタクト層１７４を形成することを示す断面図が示されている。ＰＳＳ基板１４４は、例えば研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、又はレーザリフトオフなどの従来からのプロセスによって除去され得る。ＰＳＳ基板１４４の除去は、第１の半導体層１４８の底面１７６を露出させ得る。一例において、底面１７６は、それが露出された後に粗面化され得る。
【0066】
共通コンタクト層１７４は、第１の半導体層１４８の底面１７６上に形成され得る。共通コンタクト層１７４は、ブランケット透明導電体からなり得る。一例において、共通コンタクト層１７４は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）からなり得る。共通コンタクト層１７４は、ｐコンタクト又はｎコンタクトとし得る。共通コンタクト層１７４は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。ＰＳＳ基板１４４が除去されているので、共通コンタクト層１７４上に直に蛍光体（図示せず）が取り付けられて、ＬＥＤエミッタ１０２を形成し得る。
【0067】
次に図１Ｔを参照するに、図１Ｍの構造に頂部側電気接続を形成することの他の一例を示す断面図が示されている。図１Ｔは、第２の半導体層１６４上にメタルコンタクト層１７８を形成することを示している。メタルコンタクト層１７０は、誘電体層１６６上及び第２の半導体層１６４上に形成され得る。メタルコンタクト層１７８は、例えば金、銀、銅などの導電性の金属又は金属合金の１つ以上の層で構成され得る。メタルコンタクト層１７８は、例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＡＬＤ、蒸着、反応性スパッタ、化学溶液堆積、めっき、スピンオン堆積、又は他の同様のプロセスなどの、従来からの堆積技術を用いて形成され得る。メタルコンタクト層１７８は、従来からの技術を用いてパターニング及びエッチングされ得る。
【0068】
次に図１Ｕを参照するに、ＰＳＳ基板１４４を除去することを示す断面図が示されている。ＰＳＳ基板１４４は、例えば研削、化学機械研磨（ＣＭＰ）、又はレーザリフトオフなどの従来からのプロセスによって除去され得る。
【0069】
サファイア基板上にエピタキシャル層が形成され得る。サファイア基板は、その中にエピタキシャル層が成長される１つ以上のトレンチを有し得る。
【0070】
次に、図１Ｖを参照するに、デバイスを形成する方法を示すフローチャートが示されている。ステップ１９２にて、エピタキシャル層の第１の表面上の第１の分離領域と第２の分離領域との間にメタルコンタクトが形成され得る。ステップ１９４にて、第１の側壁と第２の側壁との間のエピタキシャル層の第２の表面上に波長変換層が形成され得る。第１の表面は、第２の表面に対して遠位であるとし得る。第１の側壁及び第２の側壁は、サファイア基板の中にエッチングされたトレンチ内に形成されたエピタキシャル層の部分とし得る。なお、用語“遠位”は、ここで使用されるとき、素子、デバイス、層、又は他の構造の空間的に反対側を意味する方向用語として使用され得る。第３の要素の遠位の側にある第１の要素及び第２の要素は、第３の要素の少なくとも一部によって互いに隔てられ得る。例えば、層の上面は、その層の下面に対して遠位であるとし得る。
【0071】
図２Ａは、一実施形態における、ＬＥＤデバイス取付け領域３１８において基板にＬＥＤアレイ４１０が取り付けられたエレクトロニクス基板の上面図である。このエレクトロニクス基板はＬＥＤアレイ４１０と共にＬＥＤシステム４００Ａを表す。また、電力モジュール３１２が、Ｖｉｎ４９７で電圧入力を受け取り、トレース４１８Ｂ上で接続及び制御モジュール３１６からの制御信号を受け取り、トレース４１８Ａ上でＬＥＤアレイ４１０に駆動信号を提供する。ＬＥＤアレイ４１０は、電力モジュール３１２からの駆動信号によってターンオン及びオフされる。図２Ａに示す実施形態において、接続及び制御モジュール３１６は、トレース４１８Ｃ上でセンサモジュール３１４からのセンサ信号を受信する。
【0072】
図２Ｂは、回路基板４９９の２つの表面に電子部品が取り付けられた２チャンネル集積ＬＥＤ照明システムの一実施形態を示している。図２Ｂに示すように、ＬＥＤ照明システム４００Ｂは、調光器信号及びＡＣ電力信号を受信するための入力を有する第１の表面４４５Ａを含み、その上にＡＣ／ＤＣコンバータ回路４１２が取り付けられている。ＬＥＤシステム４００Ｂは第２の表面４４５Ｂを含み、その上に、調光器インタフェース回路４１５、ＤＣ－ＤＣコンバータ回路４４０Ａ及び４４０Ｂ、マイクロコントローラ４７２を有する接続及び制御モジュール４１６（この例では無線モジュール）、及びＬＥＤアレイ４１０が取り付けられている。ＬＥＤアレイ４１０は、２つの独立したチャンネル４１１Ａ及び４１１Ｂによって駆動される。代わりの実施形態では、単一チャンネルを使用してＬＥＤアレイに駆動信号を提供してもよく、あるいは、任意数の複数のチャンネルを使用してＬＥＤアレイに駆動信号を提供してもよい。
【0073】
ＬＥＤアレイ４１０は、２つのグループのＬＥＤデバイスを含み得る。一実施形態例において、グループＡのＬＥＤデバイスは第１のチャンネル４１１Ａに電気的に結合され、グループＢのＬＥＤデバイスは第２のチャンネル４１１Ｂに電気的に結合される。２つのＤＣ－ＤＣコンバータ４４０Ａ及び４４０Ｂの各々が、それぞれＬＥＤアレイ４１０内のグループＡのＬＥＤ及びグループＢのＬＥＤを駆動するために、単一のチャンネル４１１Ａ及び４１１Ｂを介して、それぞれの駆動電流を提供し得る。これらのＬＥＤグループのうちの１つグループのＬＥＤは、第２のＬＥＤグループのＬＥＤとは異なる色点を持つ光を放つように構成され得る。それぞれ単一のチャンネル４１１Ａ及び４１１Ｂを介して個々のＤＣ／ＤＣコンバータ回路４４０Ａ及び４４０Ｂによって与えられる電流及び／又はデューティサイクルを制御することによって、ＬＥＤアレイ４１０によって放たれる光の合成色点の制御が、ある範囲内で調整され得る。図２Ｂに示す実施形態は（図２Ａに記載した）センサモジュールを含んでいないが、代わりの一実施形態はセンサモジュールを含み得る。
【0074】
図示したＬＥＤ照明システム４００Ｂは、ＬＥＤアレイ４１０と、ＬＥＤアレイ４１０を動作させるための回路とが単一のエレクトロニクス基板上に設けられた集積システムである。回路基板４９９の同じ表面上のモジュール間の接続は、モジュール間で例えば電圧、電流、及び制御信号を交換するために、例えばトレース４３１、４３２、４３３、４３４、及び４３５などの表面上若しくは表面下の相互接続又はメタライゼーション（図示せず）によって、電気的に結合され得る。回路基板４９９の反対側の表面上のモジュール間の接続は、例えばビア及びメタライゼーション（図示せず）などの基板貫通相互接続によって電気的に結合され得る。
【0075】
実施形態によれば、ＬＥＤアレイが、ドライバ回路及び制御回路とは別のエレクトロニクス基板上にあるＬＥＤシステムが提供されてもよい。他の実施形態によれば、あるＬＥＤシステムは、ＬＥＤアレイを、ドライバ回路とは別のエレクトロニクス基板上の電子回路の一部と共に有し得る。例えば、あるＬＥＤシステムは、ＬＥＤアレイとは別のエレクトロニクス基板上に置かれたＬＥＤモジュール及び電力変換モジュールを含み得る。
【0076】
実施形態によれば、ＬＥＤシステムは、マルチチャンネルＬＥＤドライバ回路を含んでいてもよい。例えば、ＬＥＤモジュールは、埋め込みＬＥＤ較正・設定データと、例えば３つのグループのＬＥＤとを含み得る。当業者が認識することには、１つ以上の用途と調和して如何なるグループ数のＬＥＤが使用されてもよい。各グループ内の個々のＬＥＤが直列又は並列に構成され、異なる色点を持つ光が提供され得る。例えば、第１のグループのＬＥＤによって温白色光が提供され、第２のグループのＬＥＤによって冷白色光が提供され、そして、第３のグループによって中間の白色光が提供され得る。
【0077】
図２Ｃは、車両電源３０２を含み、データバス３０４を含んだ、車両ヘッドランプシステム３００の一例を示している。環境条件（例えば、周辺光条件、温度、時間、雨、霧など）、車両条件（駐車中、動作中、速度、方向）、他の車両、歩行者、物体の存在／位置、又はこれらに類するものに関するデータを提供するために、センサモジュール３０７がデータバス３０４に接続されてもよい。センサモジュール３０７は、図２Ａのセンサモジュール３１４と同様又は同じとし得る。ＡＣ／ＤＣコンバータ３０５が車両電源３０２に接続され得る。
【0078】
図２ＣのＡＣ／ＤＣコンバータ３１２は、図２ＢのＡＣ／ＤＣコンバータ４１２と同じ又は同様とすることができ、車両電源３０２からＡＣ電力を受け取ることができる。それは、ＡＣ－ＤＣコンバータ４１２に関して図２Ｂにて説明したように、ＡＣ電力をＤＣ電力へと変換することができる。車両ヘッドランプシステム３００は、アクティブヘッドランプ３３０を含むことができ、アクティブヘッドランプ３３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０５、接続及び制御モジュール３０６、及び／又はセンサモジュール３０７によって提供される又はそれらに基づいて提供される１つ以上の入力を受信する。一例として、センサモジュール３０７は、歩行者の存在を検出し得る。歩行者が十分に照らされてないと、運転者が歩行者を目にする可能性を低下させる。そのようなセンサ入力に基づいて、接続及び制御モジュール３０６が、ＡＣ／ＤＣコンバータ３０５から供給される電力を用いて、アクティブヘッドランプ３３０にデータを出力して、出力したデータがアクティブヘッドランプ３３０内に収容されたＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサブセットを起動するようにし得る。ＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサブセットは、起動されると、センサモジュール３０７が歩行者の存在を感知した方向に光を放射し得る。センサモジュール３０７が、車両ヘッドランプシステムを含んだ車両の経路内に歩行者がもはやいないことを確認した更新データを提供した後、ＬＥＤのこれらのサブセットは動作停止されることができ、あるいは、それらの光ビーム方向がその他で変更され得る。
【0079】
図３は、アプリケーションプラットフォーム５６０、ＬＥＤシステム５５２及び５５６、並びに光学系５５４及び５５８を含むシステム５５０の一例を示している。ＬＥＤシステム５５２は、矢印５６１ａと５６１ｂとの間に示す光ビーム５６１を生成する。ＬＥＤシステム５５６は、矢印５６２ａと５６２ｂとの間の光ビーム５６２を生成し得る。図３に示す実施形態において、ＬＥＤシステム５５２から放たれた光は二次光学系５５４を通り抜け、ＬＥＤシステム５５６から放たれた光は二次光学系５５４を通り抜ける。代わりの実施形態では、光ビーム５６１及び５６２は如何なる二次光学系も通らない。二次光学系は、１つ以上の光ガイドである又はそれを含むことができる。該１つ以上の光ガイドは、エッジリット型であってもよいし、光ガイドの内部エッジを画成する内部開口を有していてもよい。ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６は、１つ以上の光ガイドの内部開口に挿入されて１つ以上の光ガイドの内部エッジ（内部開口型の光ガイド）に光を注入することができ、あるいは、外部エッジ（エッジリット型の光ガイド）に光を注入することができる。ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６内のＬＥＤは、光ガイドの一部であるベースの周囲を囲んで配置されてもよい。一実装によれば、ベースは熱伝導性とし得る。一実装によれば、ベースは、光ガイドの上に配置された放熱素子に結合され得る。放熱素子は、ＬＥＤによって生成された熱を熱伝導性のベースを介して受け取り、受け取った熱を放散するように構成され得る。上記１つ以上の光ガイドは、ＬＥＤシステム５５２及び５５６によって放たれた光が、例えば勾配、面取り分布、狭い分布、広い分布、角度分布、又はこれらに類するものなどで、所望のように整形されることを可能にし得る。
【0080】
実施形態例において、システム５５０は、携帯電話のカメラフラッシュシステム、屋内住宅又は商業照明、街路灯などの屋外照明、自動車、医療装置、ＡＲ／ＶＲ装置、及びロボット装置とし得る。図２Ａに示したＬＥＤシステム４００Ａ、及び図２Ｃに示した車両ヘッドランプシステム３００は、実施形態例におけるＬＥＤシステム５５２及び５５６を例示するものである。
【0081】
アプリケーションプラットフォーム５６０は、ここで説明するように、ライン５６５又は他の適用可能な入力を介する電力バスを介して、ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６に電力を供給し得る。さらに、アプリケーションプラットフォーム５６０は、ＬＥＤシステム５５２及びＬＥＤシステム５５６の動作のために、ライン５６５を介して入力信号を提供することができ、この入力は、ユーザ入力／嗜好、センシングされた読み取り、予めプログラムされるか自律的に決定されるかした出力、又はこれらに類するものに基づき得る。１つ以上のセンサは、アプリケーションプラットフォーム５６０のハウジングの内部にあってもよいし、外部にあってもよい。それに代えて、あるいは加えて、図２ＡのＬＥＤシステム４００にて示したように、各ＬＥＤシステム５５２及び５５６は、それ自身のセンサモジュール、接続及び制御モジュール、電力モジュール、及び／又はＬＥＤデバイスを含み得る。
【0082】
実施形態において、アプリケーションプラットフォーム５６０のセンサ、及び／又はＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６のセンサが、例えば視覚データ（例えば、ＬＩＤＡＲデータ、ＩＲデータ、カメラを介して収集されたデータなど）、音声データ、距離ベースのデータ、移動データ、環境データなど、若しくはこれらに類するもの、又はこれらの組み合わせなどの、データを収集し得る。該データは、例えば物体、個人、車両などの物理的なアイテム又はエンティティと関係し得る。例えば、ＡＤＡＳ／ＡＶベースのアプリケーション用に物体近接データをセンシング装置が収集することができ、それが、物理的なアイテム又はエンティティの検出に基づいて、検出及びその後の動作を優先させることができる。データは、例えばＩＲ信号などの光信号を例えばＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６によって放射し、そして、放射された光信号に基づくデータを収集することに基づいて収集され得る。データは、データ収集のために光信号を放射するコンポーネントとは異なるコンポーネントによって収集されてもよい。この例を続けるに、自動車上にセンシング装置を配置することができ、それが、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いてビームを放射し得る。１つ以上のセンサが、放射されたビームに対する応答又は他の適用可能な入力をセンシングし得る。
【0083】
実施形態例において、アプリケーションプラットフォーム５６０は自動車を表すことができ、ＬＥＤシステム５５２及びＬＥＤシステム５５６は自動車ヘッドライトを表すことができる。様々な実施形態において、システム５５０は、複数のＬＥＤを選択的に起動して操縦可能な光を提供するというステアラブルライトビームを備えた自動車を表し得る。例えば、ＬＥＤのアレイを用いて、形状又はパターンを画成又は投影したり、道路の選択された部分のみを照らしたりすることができる。一実施形態例において、ＬＥＤシステム５５２及び／又は５５６内の赤外線カメラ又は検出器ピクセルは、照明を必要とするシーンの部分（道路、横断歩道など）を識別するセンサ（例えば、図２Ａのセンサモジュール３１４及び図２Ｃのセンサモジュール３０７と同様）とし得る。
【0084】
実施形態を詳細に説明してきたが、当業者が理解することには、ここに記載された実施形態には、本明細書を所与として、発明概念の精神から逸脱することなく、変更が為され得る。従って、発明の範囲が、図示して記述した特定の実施形態に限定されるという意図はない。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図1H】
【図1I】
【図1J】
【図1K】
【図1L】
【図1M】
【図1N】
【図1O】
【図1P】
【図1Q】
【図1R】
【図1S】
【図1T】
【図1U】
【図1V】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【外国語明細書】