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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-17
(45)【発行日】2023-01-25
(54)【発明の名称】発光ダイオード構造
(51)【国際特許分類】
H01L 33/38 20100101AFI20230118BHJP
H01L 33/42 20100101ALI20230118BHJP
【ＦＩ】
H01L33/38
H01L33/42
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021205921
(22)【出願日】2021-12-20
(65)【公開番号】P2022122248
(43)【公開日】2022-08-22
【審査請求日】2021-12-20
(31)【優先権主張番号】202110177331.2
(32)【優先日】2021-02-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】310014779
【氏名又は名称】隆達電子股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100102532
【弁理士】
【氏名又は名称】好宮 幹夫
(74)【代理人】
【識別番号】100194881
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 俊弘
(74)【代理人】
【識別番号】100215142
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 徹
(72)【発明者】
【氏名】簡振宇
(72)【発明者】
【氏名】ウー ホウジュン
(72)【発明者】
【氏名】ウー チュンイ
【審査官】高椋 健司
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２６０３１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０４０７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２７３１８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０１４３４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０４２１０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１４４９８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０３２７９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１８８２５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４
Ｈ０１Ｓ ５／００－ ５／５０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１のくぼみ領域を有し、且つ前記第１のくぼみ領域の各々の中にバンプがある金属反射層と、前記金属反射層の前記複数の第１のくぼみ領域及び前記バンプ上にコンフォーマルに形成される第１の透明導電層と、
前記第１の透明導電層上に形成され且つ複数の第２のくぼみ領域を有し、前記第２のくぼみ領域の各々の中に、前記第１の透明導電層の前記バンプと位置合わせされる領域を露出させるためのビアがある誘電体層と、
それぞれ前記複数の第２のくぼみ領域内に位置し、且つ前記ビアを介して前記第１の透明導電層に接続される複数の第２の透明導電層と、
順に前記誘電体層と前記複数の第２の透明導電層上に形成される第１の半導体層、アクティブ層及び第２の半導体層と、
を備える発光ダイオード構造。
【請求項2】
前記複数の第２の透明導電層は、前記第１の透明導電層よりも大きな粒子サイズを有する請求項１に記載の発光ダイオード構造。
【請求項3】
前記複数の第２の透明導電層の総面積は、前記第１の透明導電層の面積の三分の一よりも小さい請求項１～２の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項4】
前記第２のくぼみ領域は、前記第１のくぼみ領域よりも小さい請求項１～３の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項5】
前記第２の透明導電層の各々は、前記第１のくぼみ領域よりも小さい請求項１～４の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項6】
前記ビアのサイズは、前記第２の透明導電層の各々の面積よりも小さい又はそれに等しい請求項１～５の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項7】
前記複数の第２の透明導電層の粒子サイズは、前記第１の透明導電層の粒子サイズの２～５倍である請求項１～６の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項8】
複数の第１のくぼみ領域を有する金属反射層と、前記金属反射層の前記複数の第１のくぼみ領域上にコンフォーマルに形成される第１の透明導電層と、
前記第１の透明導電層上に形成され且つ前記第１の透明導電層を露出させるための複数のビアを有する誘電体層と、
前記誘電体層上に形成され、且つ前記複数のビアを介して前記第１の透明導電層に接続される複数の第２の透明導電層と、
順に前記誘電体層と前記複数の第２の透明導電層上に形成される第１の半導体層、アクティブ層及び第２の半導体層と、
を備え、
前記第２の透明導電層の各々は、前記第１の透明導電層と接続される部分が前記第１のくぼみ領域の各々の中でＴ字形断面を構成する発光ダイオード構造。
【請求項9】
前記複数の第２の透明導電層は、前記第１の透明導電層よりも大きな粒子サイズを有する請求項８に記載の発光ダイオード構造。
【請求項10】
前記複数の第２の透明導電層の総面積は、前記第１の透明導電層の面積の三分の一よりも小さい請求項８～９の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項11】
前記第１のくぼみ領域の各々の中に、対応する前記ビアと位置合わせされるバンプがある請求項８～１０の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【請求項12】
前記第１のくぼみ領域の各々の中に、前記Ｔ字形断面に接続されるバンプがある請求項８～１１の何れか１項に記載の発光ダイオード構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光ダイオード構造に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、半導体材料で製造される発光素子であり、電気エネルギーを光に変換することができ、小型、高エネルギー変換効率、長寿命、省電力などのメリットがあるので、さまざまな電子機器の光源に広く使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
金属反射層を有する発光ダイオードは、構造的要因のために、より良い光取出し効率を達成できないことがよくある。これに鑑みて、サプライヤーは、金属反射層の光反射効率を向上するためのさまざまなソリューションを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、従来技術の課題を解決するために、革新的なダイオードパッケージ構造及びその製造方法を提案する。
【0005】
本発明のいくつかの実施例において、発光ダイオード構造は、複数の第１のくぼみ領域を有し、且つ第１のくぼみ領域の各々の中にバンプがある金属反射層と、金属反射層の前記複数の第１のくぼみ領域及びバンプ上にコンフォーマルに形成される第１の透明導電層と、第１の透明導電層上に形成され且つ複数の第２のくぼみ領域を有し、第２のくぼみ領域の各々の中に、第１の透明導電層のバンプと位置合わせされる領域を露出させるためのビアがある誘電体層と、それぞれ前記複数の第２のくぼみ領域内に位置し、且つビアを介して第１の透明導電層に接続される複数の第２の透明導電層と、順に誘電体層と前記複数の第２の透明導電層上に形成される第１の半導体層、アクティブ層及び第２の半導体層と、を備える。
【0006】
本発明のいくつかの実施例において、前記複数の第２の透明導電層は、前記第１の透明導電層よりも大きな粒子サイズを有する。
【0007】
本発明のいくつかの実施例において、前記複数の第２の透明導電層の総面積は、前記第１の透明導電層の面積の三分の一よりも小さい。
【0008】
本発明のいくつかの実施例において、第２のくぼみ領域は、第１のくぼみ領域よりも小さい。
【0009】
本発明のいくつかの実施例において、第２の透明導電層の各々は、第１のくぼみ領域よりも小さい。
【0010】
本発明のいくつかの実施例において、ビアのサイズは、第２の透明導電層の各々の面積よりも小さい又はそれに等しい。
【0011】
本発明のいくつかの実施例において、前記複数の第２の透明導電層の粒子サイズは、前記第１の透明導電層の粒子サイズの２～５倍である。
【0012】
本発明のいくつかの実施例において、発光ダイオード構造は、複数の第１のくぼみ領域を有する金属反射層と、金属反射層の前記複数の第１のくぼみ領域上にコンフォーマルに形成される第１の透明導電層と、第１の透明導電層上に形成され且つ第１の透明導電層を露出させるための複数のビアを有する誘電体層と、誘電体層上に形成され、且つビアを介して第１の透明導電層に接続される複数の第２の透明導電層と、順に誘電体層と複数の第２の透明導電層上に形成される第１の半導体層、アクティブ層及び第２の半導体層と、を備え、第２の透明導電層の各々は、第１の透明導電層と接続される部分が第１のくぼみ領域の各々の中でＴ字形断面を構成する。
【0013】
本発明のいくつかの実施例において、前記複数の第２の透明導電層は、前記第１の透明導電層よりも大きな粒子サイズを有する。
【0014】
本発明のいくつかの実施例において、前記複数の第２の透明導電層の総面積は、前記第１の透明導電層の面積の三分の一よりも小さい。
【0015】
本発明のいくつかの実施例において、第１のくぼみ領域の各々の中に、対応するビアと位置合わせされるバンプがある。
【0016】
本発明のいくつかの実施例において、第１のくぼみ領域の各々の中に、Ｔ字形断面に接続されるバンプがある。
【0017】
まとめると、本発明の発光ダイオード構造は、比較的粗い透明導電層の面積を縮小させて、そのオーミック接触機能を実行可能にし、同時に比較的厚い誘電体層を被覆して粗面を減少させる。表面が比較的滑らかなその他の透明導電層は、誘電体層を被覆し、且つ誘電体層におけるビアを介して比較的粗い透明導電層に接続されて、後で形成される金属反射層に比較的大きい平坦領域を持たせて、これにより光反射効率を増加させて光取り出し効率を向上させる。
【0018】
以下の実施形態で上記の説明について詳しく説明し、本発明の技術的方案に対してさらなる説明を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
下記の添付図面の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリットと実施例をよりわかりやすくするためのものである。
【図1】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造を示す断面図である。
【図2】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図3】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図4】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図5】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図6】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図7】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図8】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【図9】本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の記述をより詳細化し充実させるためには、添付図面及び以下に述べられる多様の実施例を参考することができ、図面における同じ番号は、同じ又は類似の素子を示す。一方、周知の素子とステップは、実施例に言及されなく、本発明に不必要な制限を与えないようにする。
【0021】
実施形態と特許請求の範囲において、「電気的接続」に関する説明は、ある素子が他の素子を介して間接的に別の素子に電気的結合されるか、又はある素子が他の素子を介せずに別の素子に直接電気的結合されることを総括して指してもよい。
【0022】
実施形態と特許請求の範囲において、本文で冠詞について特に限定しない限り、「一つ」と「前記」は、単一又は複数のものを指してよい。
【0023】
本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造を示す断面図である図１を参照されたい。発光ダイオード構造１００は、基板１０２、金属反射層１０６、透明導電層１０８、誘電体層１１０、透明導電層１１２、半導体層１１４、アクティブ層１１６及び半導体層１１８を備える。本発明のいくつかの実施例において、金属反射層１０６の材質は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、パラジウム（Ｐｄ）又はそれらの組み合わせを含んでよいが、これに限定されない。本発明のいくつかの実施例において、金属反射層１０６は、複数のくぼみ領域１０６ａを有し、且つくぼみ領域１０６ａの各々の中にバンプ１０６ｂがある。本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１０８は、金属反射層１０６の前記複数のくぼみ領域１０６ａ及びバンプ１０６ｂにコンフォーマルに形成される。透明導電層１０８の材質は、透明導電酸化物（ＴＣＯ）又は薄い層金属を含んでよく、例として、透明導電酸化物は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）又は酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）含んでよいが、これに限定されない。薄い層金属は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、パラジウム（Ｐｄ）又はそれらの組み合わせを含んでよいが、これに限定されない。
【0024】
本発明のいくつかの実施例において、誘電体層１１０は、透明導電層１０８に形成され且つ複数のくぼみ領域１１０ａを有し、くぼみ領域１１０ａの各々に、透明導電層１０８のバンプ１０６ｂと位置合わせされる隆起領域１０８ａを露出させるためのビア１１０ｂがある。本発明のいくつかの実施例において、複数の透明導電層１１２は、それぞれ前記複数のくぼみ領域１１０ａ内に位置し、且つビア１１０ｂを介して透明導電層１０８の隆起領域１０８ａに接続される。
【0025】
本発明のいくつかの実施例において、半導体層１１４、アクティブ層１１６及び半導体層１１８は、順に誘電体層１１０と前記複数の透明導電層１１２上に形成される。アクティブ層１１６の励起されて発した光は、一部が直接半導体層１１８の上表面を介して出力され、他部が金属反射層１０６の反射を介して、更に半導体層１１８の上表面を介して出力される。
【0026】
本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１０８は、小さな粒子サイズを有するので、表面が滑らかであり、透明導電層１０８と接触する金属反射層１０６も滑らかな表面を形成して、アクティブ層１１６からの光を反射することにより、発光ダイオード構造の光取出し効率をよりよくする。
【0027】
本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１１２は、大きな粒子サイズを有し、半導体層１１４とのオーミック接触層（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ）とされる。したがって、透明導電層１１２は、透明導電層１０８よりも大きな粒子サイズを有する。
【0028】
本発明のいくつかの実施例において、複数の透明導電層１１２の総面積は、透明導電層１０８の面積の三分の一よりも小さいため、大きな粒子サイズを有する透明導電層１１２による出光への影響を低下させるが、これに限定されない。
【0029】
本発明のいくつかの実施例において、くぼみ領域１１０ａの面積は、くぼみ領域１０６ａの面積よりも小さいが、これに限定されない。本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１１２の面積の各々は、対応するくぼみ領域１０６ａの面積よりも小さいが、これに限定されない。
【0030】
本発明のいくつかの実施例において、ビア１１０ｂのサイズは、透明導電層１１２の面積の各々よりも小さい又はそれに等しい。本発明のいくつかの実施例において、前記複数の透明導電層１１２の粒子サイズは、透明導電層１０８の粒子サイズの２～５倍であるが、これに限定されない。
【0031】
本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１１２と透明導電層１０８が接続される部分の各々は、金属反射層１０６のくぼみ領域１０６ａの各々の中でＴ字形断面を構成する。本発明のいくつかの実施例において、くぼみ領域１０６ａ内のバンプ１０６ｂは、上記のＴ字形断面に接続する。
【0032】
本発明のいくつかの実施例による発光ダイオード構造の製造方法を示す断面図である図２～図９を参照されたい。図２において、ネイティブ基板１２２には、順に半導体層１１８、アクティブ層１１６及び半導体層１１４が形成される。本発明のいくつかの実施例において、半導体層１１８は、Ｎ型半導体層であってよく、アクティブ層１１６は、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ；ＭＱＷ）であってよく、半導体層１１４は、Ｐ型半導体層であってよい。
【0033】
図３において、半導体層１１４の表面には、透明導電膜が形成され、この透明導電膜が、半導体層１１４とのオーミック接触層とされる複数の透明導電層１１２にパターン化される。本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１１２の形状（平面視の形状）の各々は、円形又は任意の多角形であってよい。本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１１２の厚さは少なくとも３０オングストローム（Ａｎｇｓｔｒｏｍ）以上であるが、これに限定されない。透明導電層１１２は、粒子サイズが大きく、表面粗さが大きいという特性を有し、半導体層１１４とのオーミック接触層とされる。
【0034】
図４において、誘電体層１１０は、半導体層１１４と複数の透明導電層１１２上にコンフォーマルに形成（ｃｏｍｆｏｒｍａｌｌｙ ｆｏｒｍｅｄ）され、これにより、透明導電層１１２を収容する複数のくぼみ領域１１０ａが形成され、くぼみ領域１１０ａの各々の中にビア１１０ｂが形成される。本発明のいくつかの実施例において、誘電体層１１０の厚さは、少なくとも４００オングストローム（Ａｎｇｓｔｒｏｍ）以上であるが、これに限定されない。厚い誘電体層１１０により透明導電層１１２の表面粗さが大きいという特性は誘電体層１１０に現れない。
【0035】
図５において、透明導電層１０８は、誘電体層１１０の表面にコンフォーマルに形成（ｃｏｍｆｏｒｍａｌｌｙ ｆｏｒｍｅｄ）されて、隆起領域１０８ａを形成し、且つ隆起領域１０８ａがビア１１０ｂを介して透明導電層１１２に接続される。本発明のいくつかの実施例において、透明導電層１０８の厚さは、少なくとも５０オングストローム（Ａｎｇｓｔｒｏｍ）以上であるが、これに限定されない。
【0036】
図６において、透明導電層１０８の表面に金属反射層１０６が形成されるので、金属反射層１０６の複数のくぼみ領域１０６ａとバンプ１０６ｂが形成され、バンプ１０６ｂがくぼみ領域１０６ａの各々の中に位置する。透明導電層１０８の粒子サイズが小さく且つ表面が滑らかであるので（透明導電層１１２と比べて）、それと接触する金属反射層１０６は光線を反射するための平らで滑らかな表面を有する。
【0037】
図７において、導電接合層１０４により金属基板１０２を接合する。
【0038】
【0039】
図９において、半導体層１１８の上に複数の金属電極層（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）が形成され、金属基板１０２の下に裏面金属層１０２ａが形成される。
【0040】
図１を参照されたく、最後、光取出し効率を向上させるように、半導体層１１８の表面に粗面１１８ａを形成することにより、発光ダイオード構造１００を完成する。
【0041】
本発明の発光ダイオード構造は、比較的粗い透明導電層の面積を縮小させて、透明導電層に対してそのオーミック接触機能を実行可能にし、同時に比較的厚い誘電体層を被覆して粗さを減少させる。表面が比較的滑らかなその他の透明導電層は、誘電体層を被覆し、且つ誘電体層におけるビアを介して比較的粗い透明導電層に接続されて、後で形成される金属反射層に比較的大きい平坦領域を持たせて、これにより光反射効率を増加させて光取り出し効率を向上させる。
【0042】
本発明の実施形態を前述の通りに開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、下記特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【0043】
下記符号の説明は、本発明の前記または他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
１００：発光ダイオード構造
１０２：基板（金属基板）
１０２ａ：裏面金属層
１０４：導電接合層
１０６：金属反射層
１０６ａ：くぼみ領域
１０６ｂ：バンプ
１０８：透明導電層
１０８ａ：隆起領域
１１０：誘電体層
１１０ａ：くぼみ領域
１１０ｂ：ビア
１１２：透明導電層
１１４：半導体層
１１６：アクティブ層
１１８：半導体層
１１８ａ：粗面
１２０ａ：金属電極層
１２０ｂ：金属電極層
１２０ｃ：金属電極層
１２２：ネイティブ基板
１００：発光ダイオード構造
１０２：基板（金属基板）
１０２ａ：裏面金属層
１０４：導電接合層
１０６：金属反射層
１０６ａ：くぼみ領域
１０６ｂ：バンプ
１０８：透明導電層
１０８ａ：隆起領域
１１０：誘電体層
１１０ａ：くぼみ領域
１１０ｂ：ビア
１１２：透明導電層
１１４：半導体層
１１６：アクティブ層
１１８：半導体層
１１８ａ：粗面
１２０ａ：金属電極層
１２０ｂ：金属電極層
１２０ｃ：金属電極層
１２２：ネイティブ基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
