透明ＬＥＤチップ
【課題】ＬＥＤランプの外部出力を増加させる、改良点を提供すること。
【解決手段】発光ダイオードであって、４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、複数の活性放射層以外の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、該複数のエピタキシャル層上のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、該オーム接触および該金属被覆層は、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層とを備えている、発光ダイオード。
【解決手段】発光ダイオードであって、４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、複数の活性放射層以外の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、該複数のエピタキシャル層上のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、該オーム接触および該金属被覆層は、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層とを備えている、発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光を変換する蛍光体とともに用いられることによって、ＬＥＤによって放射される周波数と蛍光体によって変換される周波数との、部分的または完全な結合である出力を生成する、発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、デバイスの全域、および最も基本的にはｐ−ｎ接合にわたる電流の印加が、電子と正孔との間の再結合イベントを生成する蛍光デバイスの類である。次いで、該イベントは、放射された光子の形状において、少なくとも一部のエネルギーを生ずる。
【０００３】
再結合イベントは、量子力学の原理によって定義および解釈されるので、該イベントによって生成されたエネルギー（および故に光子）は、該イベントが発生する半導体材料の特性に依存する。この点において、半導体材料のバンドギャップは、発光ダイオードの性能に関係する最も基本的な特徴である。再結合イベントは、半導体材料の価電子帯と伝導帯との間で発生するので、該イベントは、バンドギャップよりも大きな量のエネルギーを決して生成し得ない。従って、より小さなバンドギャップの材料は、より低いエネルギー（および、故により低い周波数）の光子を生成し、一方で、より大きなバンドギャップの材料は、より高いエネルギー、およびより高い周波数光子を生成し得る。
【０００４】
発光ダイオードは、他の半導体デバイスの、多くの有利な特性を共有する。これらは、一般的に、丈夫な物質の特性、長寿命、高い信頼性、および特定の材料において一般的に低コストであることを含む。
【０００５】
発光ダイオード、または少なくとも半導体の発光特性は、長年にわたって認識されてきた。１９０７年の発表（非特許文献１）は、炭化珪素を介して印加した電流は、観察されたが説明の出来ない光の放射を生成したことを報告した。ＬＥＤのより広範囲に広がった工業用の使用は、１９７０年代に始まり、リン化ガリウム（ＧａＰ）およびヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）などのより小さなバンドギャップ材料から形成された、より低い周波数のＬＥＤ（主として赤色または黄色）を組み入れたインジケータの種類の使用であった。
【０００６】
１９９０年代に、理論上の実現ではなく、工業用としての青色発光ダイオードの開発が、照明目的のためのＬＥＤへの関心を大いに高めた。この点に関しては、「表示」は、自己発光の物体として観察される光源（例えば、電子機器上のインジケータライト）を指し、一方で、「照明」は、他の物体によって反射された光の中のそれらの物体を観察するために用いられる光源（例えば、室内照明またはデスクランプ）を指す。Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｒｃ．ｒｐｉ．ｅｄｕ／ｐｒｏｇｒａｍｓ／ＮＬＰＩＰ／ｇｌｏｓｓａｒｙ．ａｓｐ（２００６年１２月）を参照されたい。
【０００７】
発光ダイオードは、インジケータ目的のために幅広く受け入れられてきたが、発光ダイオードの照明のための可能性のある使用は、室内および室外の照明具、バックライティング（例えば、ディスプレイのために）、携帯照明具（例えば、懐中電灯）、工業用照明、信号、建築および景観への適用、ならびに、娯楽および宣伝用の設置などを含む。
【０００８】
青色発光ダイオードの利用可能性は、相応じて白色光を生成するための少なくとも２つの技術に対する機会を提供する。第１の技術において、青色ＬＥＤは、赤色および緑色のＬＥＤとともに用いることによって、その組み合わせが、白色光を形成し、または、フルカラーディスプレイのように、３原色の任意の他の組み合わせを形成し得る。
【０００９】
工業的に幅広く受け入れられてきた第２の技術において、青色発光ダイオードは、黄色発光蛍光体、すなわちＬＥＤによって放射された青色光を吸収し、該青色光を変換し、かつ黄色光として放射する蛍光体とともに、ランプの中で結合される。青色光と黄色光との組み合わせは、多くの照明の環境において有用な白色光の色調を生成する。
【００１０】
柔軟に用いられているが、単語「ダイオード」（または、「発光ダイオード」）が、ｐ−ｎ接合を含む基本的な半導体構造に、最も相応しく適用される。用語「ランプ」が、最も相応しく適用されるものは、ダイオードが、該ダイオードを回路に接続し得る電極に取り付けられており、また、ダイオードが周囲の環境にさらされることを防ぎ、光の出力を増加し方向付けることを促進するポリマーレンズ内にある、まとまったデバイスである。それにもかかわらず、用語「ＬＥＤ」が、より正確にはランプなどを指し得るまとまったダイオードを指すために頻繁に用いられ、その逆も同じである。一般的に、該用語の意味は、文脈において明らかである。
【００１１】
青色周波数は、可視スペクトル内で最も高いエネルギーを表す（赤色周波数が最も低い）ので、該青色周波数は、相対的に高いエネルギーの再結合イベントによって生成されなくてはならない。これは、今度は半導体材料が相対的に広いバンドギャップを有することを要求する。従って、青色発光ダイオードに対する候補の材料、故に白色発光ＬＥＤランプに対する候補の材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）、ＩＩＩ族の窒化物（例えば、ＧａＮ）、およびダイヤモンドを含む。
【００１２】
炭化珪素の理解および製造は、過去２０年間において大いに増加したが、量子の点においては、炭化珪素は、間接的な放射源である。これは、再結合イベントがＳｉＣにおいて起こるときには、顕著な量のエネルギーが、光子としてではなく、振動として放射されるということを意味する。故に、炭化珪素は、青色の光子を生成するが、炭化珪素が直接的な放射源であった場合に生成し得るよりも、低い効率性で青色の光子を生成する。
【００１３】
従って、青色発光ダイオードにおける最も大きな関心は、ＩＩＩ族の窒化物材料、例えば窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、および窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）に集中する。ＩＩＩ族の窒化物は、青色の光子を生成するために十分なバンドギャップを有し、また、直接の放射源であり、故にその効率を向上させる。
【００１４】
しかし、照明は、表示を行うことよりもより高い量の光の出力を必要とする傾向がある。この点においては、あらゆる所与の時間においてダイオードによって生成される個々の光子の数は、ダイオードにおいて生成される再結合イベントの数に依存し、通常は、光子の数は、再結合イベントの数よりも少ない（すなわち、全てのイベントが光子を生成するわけではない）。今度は逆に、再結合イベントの数は、ダイオードにわたって印加される電流の量に依存する。再び述べると、再結合の数は、通常は接合にわたって導入される電子の数よりも少ない。故に、これらの電子特性は、ダイオードの外部出力を低減し得る。
【００１５】
加えて、光子が生成されるときには、該光子も、観察者によって知覚されるためにダイオードおよびランプから離れなくてはならない。大半の光子は、困難なくランプから離れるが、多くのよく理解された要因が、光子が離れることを妨げるように作用し、そのことが、結果的にＬＥＤランプの外部出力を低減させ得る。これらは、光子が放射されるのではなく、再び吸収されるまでの内部反射を含む。ダイオードにおける材料間の屈折の指数もまた、放射される光子の方向を変化させ、光子を、光子を吸収する物質に到達させ得る。同一の結果が、蛍光体によって放射された黄色の光子についても起こり得る。ＬＥＤランプにおいて、そのような「物質」は、基板、パッケージングの部品、金属接触層、および光子がランプから出ていくことを妨げる、他のあらゆる材料または要素を含み得る。
【００１６】
今日まで、大きなＩＩＩ族の窒化物の結晶の、塊の結晶の成長は、依然として困難である。従って、ＬＥＤにおいてｐ−ｎ接合を生成する、薄くて高品質のエピタキシャル層を形成するためには、ＩＩＩ族の窒化物材料が、通常は基板上に成長しなくてはならない。一部の構築におけるように、基板が、発光ランプの一部として残存するときには、該基板は、接合によって放射された光子を吸収する、もう１つの機会を提供し得、故に、全体的なダイオードの外部量子効率を低減させる。
【非特許文献１】Ｈ．Ｊ．Ｒｏｕｎｄ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｗｏｒｌｄ ４９、３０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
短く要約すると、多くの要因が、ＬＥＤランプの外部への光の出力を低減させ得る。従って、そのようなＬＥＤランプの外部出力を増加させる、継続的な改良に対する必要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
一局面において、本発明は、発光ダイオードであって、該発光ダイオードは、（それぞれ青色および緑色のＬＥＤに対して）スペクトルの青色領域において４毎センチメートル（ｃｍ−１）未満の、またはスペクトルの緑色の領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する透明な基板と、複数の活性放射層以外の層において５００ｃｍ−１未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、該複数のエピタキシャル層上のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、該オーム接触および該金属被覆層は、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と、少なくとも約７０パーセントより大きな反射率を有するボンドパッドとを備えている。
【００１９】
別の局面において、本発明は、ＬＥＤランプであって、該ＬＥＤランプは、反射器と、透明な接着剤を有する該反射器に取り付けられたＬＥＤチップと、該ｎ型でＩＩＩ族の窒化物層の上の実質的に透明なｐ型層と、該ｐ型層上の透明な電流分布層と、該ｎ型層に対するオーム接触および該ｐ型層に対するオーム接触と、ｐ−ｎ接合から放射される光を該ｐ−ｎ接合に向けなおすための、該オーム接触のそれぞれに隣接したミラーとを備えている。
【００２０】
さらに別の局面において、本発明は、発光ダイオードであって、該発光ダイオードは、ｐ−ｎ接合を形成するＩＩＩ族の窒化物のそれぞれのｐ型エピタキシャル層およびｎ型エピタキシャル層と、該ｎ型層および該ｐ型層のそれぞれに対するそれぞれのオーム接触およびボンドパッドと、該それぞれのボンドパッドのうちの少なくとも１つにおけるミラーであって、該ミラーは、該ｐ−ｎ接合に向かって反射する表面を有することによって、該ボンドパッドに到達するダイオードによって放射される光子を、該ボンドパッドの中に吸収されるのではなく、該ボンドパッドから反射されるように促進する、ミラーとを備えている。
【００２１】
本発明の前述の目的および利点、他の目的および利点、ならびにそれらを達成する方法は、添付の図面に関連して取られた以下の詳細な記述を基にして、明らかとなる。
【００２２】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００２３】
（項目１）
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数の活性放射層以外の複数の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と
を備えている、発光ダイオード。
【００２４】
（項目２）
少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有するボンドパッドをさらに含む、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２５】
（項目３）
上記複数のエピタキシャル層と上記透明な基板との間にＩＩＩ族の窒化物のバッファ層をさらに含み、該バッファ層は、１０００毎センチメートル未満の吸収係数を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２６】
（項目４）
上記透明な基板は、１毎センチメートル未満の吸収係数を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２７】
（項目５）
上記オーム接触および金属被覆層は、少なくとも約９５パーセントの透過率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２８】
（項目６）
上記ボンドパッドは、少なくとも約９０パーセントよりも大きな反射率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２９】
（項目７）
ヘッダと、
該ヘッダ上の項目１に記載の発光ダイオードと、
該ヘッダ上の該ダイオードをカプセル化するレンズと、
該レンズの中に分散された蛍光体と
を備えている、発光ダイオードランプ。
【００３０】
（項目８）
上記レンズは、ポリシロキサン樹脂を含む、項目７に記載のランプ。
【００３１】
（項目９）
上記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料システムから選択される、項目１に記載の発光ダイオード。
【００３２】
（項目１０）
上記複数のエピタキシャル層は、可視スペクトルの青色部分において放射する、項目９に記載の発光ダイオード。
【００３３】
（項目１１）
上記複数のエピタキシャル層は、上記可視スペクトルの緑色部分において放射する、項目９に記載の発光ダイオード。
【００３４】
（項目１２）
上記蛍光体は、上記可視スペクトルの青色部分における周波数を、該可視スペクトルの黄色部分における周波数に変換する、項目７に記載のランプ。
【００３５】
（項目１３）
上記蛍光体は、セシウムにドープされたＹＡＧを含む、項目７に記載のランプ。
【００３６】
（項目１４）
上記透明な基板は、炭化珪素を含む、項目１に記載の発光ダイオード。
【００３７】
（項目１５）
補完された炭化珪素の基板を含む、項目１４に記載の発光ダイオード。
【００３８】
（項目１６）
上記炭化珪素の基板に存在する任意のドーパント原子は、上記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１よりも上に、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１よりも上に、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１よりも上に上記吸収係数を上昇させ得る量よりも少ない量で存在する、項目１４に記載の発光ダイオード。
【００３９】
（項目１７）
上記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
上記金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４０】
（項目１８）
上記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４１】
（項目１９）
上記ボンドパッドのうちの少なくとも１つは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、項目２に記載の発光ダイオード。
【００４２】
（項目２０）
ｎ型伝導性炭化珪素基板と、該基板に対するオーム接触とを含む、項目１９に記載の発光ダイオード。
【００４３】
（項目２１）
ｐ型エピタキシャル層と、
該ｐ型エピタキシャル層に対するオーム接触と、
ｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型エピタキシャル層に対するオーム接触と
を備えている、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４４】
（項目２２）
反射器と、
透明な接着剤を有する該反射器に取り付けられたＬＥＤチップであって、ｎ型のＩＩＩ族の窒化物の透明なエピタキシャル層を含む、ＬＥＤチップと、
該ｎ型のＩＩＩ族の窒化物層の上の実質的に透明なｐ型層と、
該ｐ型層上の透明な電流分布層と、
該ｎ型層に対するオーム接触および該ｐ型層に対するオーム接触と、
ｐ−ｎ接合から放射される光を該ｐ−ｎ接合に向けなおすための、該オーム接触のそれぞれに隣接したミラーと
を備えている、ＬＥＤランプ。
【００４５】
（項目２３）
上記ＬＥＤチップは、絶縁の炭化珪素から形成された透明な基板を含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４６】
（項目２４）
上記オーム接触のそれぞれに対するそれぞれのボンドパッドを含み、該それぞれのボンドパッドは上記ミラーのうちの１つを有する、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４７】
（項目２５）
上記透明な接着剤は、エポキシを含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４８】
（項目２６）
上記ＬＥＤチップから上記ランプを回路または別のデバイスに取り付ける、上記ポリマーのパッケージを通る電極をさらに含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４９】
（項目２７）
上記ポリマーパッケージの中の上記ＬＥＤチップの上にカプセル用材料をさらに含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００５０】
（項目２８）
上記カプセル用材料は、ポリシロキサン樹脂を含む、項目２７に記載のＬＥＤランプ。
【００５１】
（項目２９）
上記カプセル用材料において分散した蛍光体をさらに含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００５２】
（項目３０）
上記蛍光体は、上記可視スペクトルの青色周波数における光を、該可視スペクトルの黄色周波数における光に変換する、項目２９に記載のＬＥＤランプ。
【００５３】
（項目３１）
上記蛍光体は、ＹＡＧを含む、項目２９に記載のＬＥＤランプ。
【００５４】
（項目３２）
ｐ−ｎ接合を形成するＩＩＩ族の窒化物のそれぞれのｐ型エピタキシャル層およびｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型層および該ｐ型層のそれぞれへのそれぞれのオーム接触およびボンドパッドと、
該それぞれのボンドパッドのうちの少なくとも１つにおけるミラーであって、該ｐ−ｎ接合に向かって反射する表面を有することによって、該ボンドパッドに到達するダイオードによって放射される光子を、該ボンドパッドの中に吸収されるのではなく、該ボンドパッドから反射されるように促進する、ミラーと
を備えている、発光ダイオード。
【００５５】
（項目３３）
上記ボンドパッドのそれぞれの中にミラーを含む、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００５６】
（項目３４）
上記ミラーは、少なくとも７０パーセントを反射する、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００５７】
（項目３５）
上記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の上記吸収係数を有する基板をさらに含む、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００５８】
（項目３６）
炭化珪素の基板を含む、項目３５に記載の発光ダイオード。
【００５９】
（項目３７）
上記ｐ型層に対する上記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００６０】
（項目３８）
上記オーム接触上に透明な金属層をさらに含む、項目３７に記載の発光ダイオード。
【００６１】
（項目３９）
上記透明な金属層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、項目３８に記載の発光ダイオード。
【００６２】
（項目４０）
上記透明な金属層は、少なくとも８０パーセントの透過率を有する、項目３８に記載の発光ダイオード。
【００６３】
（項目４１）
電磁気スペクトルの可視部分において放射する活性部分と、
スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する基板であって、参照される波長は、該活性部分によって放射されるピーク波長に一致する、基板と、
該活性部分以外であり、該活性部分によって放射される該ピーク波長において５００ｃｍ−１未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触層であって、該活性部分によって放射される該ピーク波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該活性部分によって放射される該ピーク波長において、少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有する該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つと関連付けられたボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【００６４】
（項目４２）
項目４１に記載の発光ダイオードであって、
上記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
上記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
上記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【００６５】
（項目４３）
上記基板は、上記活性部分によって放射される上記ピーク波長および上記蛍光体によって放射される上記優勢な波長において２毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記オーム接触は、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約９０パーセントの透過率を有し、
上記ボンドパッドは、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約８５パーセントの反射率を有する、項目４２に記載の発光ダイオード。
【００６６】
（項目４４）
発光ダイオードであって、
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数のエピタキシャル層であって、いずれの単一のエピタキシャル層も該ダイオードによって放射される波長において１０００毎センチメートルより大きな吸収係数を有さず、該複数のエピタキシャル層の全ての平均は、該ダイオードによって放射される波長において５００毎センチメートル未満である、複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つのエピタキシャル層に対するオーム接触層であって、該オーム接触層は、該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約７０パーセントより大きな反射率を有するボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【００６７】
（項目４５）
上記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムから選択される、項目４４に記載の発光ダイオード。
【００６８】
（項目４６）
上記複数のエピタキシャル層は、ＵＶ周波数、ならびに可視スペクトルの青色部分および緑色部分における周波数から成る群から選択される周波数において放射する、項目４５に記載の発光ダイオード。
【００６９】
（項目４７）
項目４４に記載の発光ダイオードであって、
上記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
上記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
上記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【００７０】
（項目４８）
上記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、項目４４に記載の発光ダイオード。
【００７１】
（項目４９）
上記ボンドパッドは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、項目４４に記載の発光ダイオード。
【００７２】
（摘要）
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、複数の活性放射層以外の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、該複数のエピタキシャル層上のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、該オーム接触および該金属被覆層は、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と、少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有するボンドパッドとを含む、発光ダイオードが開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
簡潔な概略において、本発明は、ダイオードによって放射された光を変換させるために、（所望の周波数のために）単独で、または蛍光体とともに用いられるダイオードの適用における有用性を提供する。本発明は、ＬＥＤによって放射された光が吸収されるときに減少したパッケージング効率、および蛍光体によって変換された光が同様に吸収されるときのパッケージング効率における同様の損失の、特定の問題を解決する。
【００７４】
本発明は、吸収損を減少させることによって青色放射の効率を高め、故に青色光および蛍光体によって放射された光の両方の吸収損を減少させることによって、より高い白色変換効率を生成する。
【００７５】
従って、本発明は、一般的に発光ダイオードランプに対する利点およびＬＥＤ光が別の色に変換される適用に対する利点を提供する。加えて、本発明は、困難な第１のパスライト抽出またはサイドルッカー（ｓｉｄｅｌｏｏｋｅｒ）ダイオードランプなどの変換を用いる適用に対して特に有用である。
【００７６】
発光ダイオードの基本的な物理的特性は、当該分野において十分に理解されており、限定的にではなく、Ｓｚｅの、「ＰＨＹＳＩＣＳ ＯＦ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ」、第２版（１９８１）、およびＳｚｅの、「ＭＯＤＥＲＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥ ＰＨＹＩＳＩＣＳ」（１９９８）を含む出典において説明されている。発光ダイオードの実際的な適用も、十分に理解されており、ＬＥＤ ＬＩＧＨＴ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＮＬＰＩＰ ＬＩＧＨＴＩＮＧ ＡＮＳＷＥＲＳ、第７巻、第３版、２００３年５月、およびＳｃｈｕｂｅｒｔの、「ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ」、（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、２００３年）を含む、多くの出典において有用な用語を用いて説明されている。
【００７７】
透明度を記述するために本明細書において用いられる用語は、当該分野および文脈において一般的に十分に理解されている。用語「吸収」は、放射エネルギーの他の形状のエネルギーへの変換、通常はそのような物質を伴う相互作用による熱（振動）が原因である、表面または媒体内の光の散逸を記述する。吸収は、入射エネルギーと比較した、反射エネルギーおよび透過エネルギーの総量の差である。例えば、Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｌｏｓｓａｒｙ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｈｏｒｓｃｈ．ｃｏｍ／ｋｂａｓｅ／ｇｌｏｓｓａｒｙ／ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ．ｈｔｍｌ（２００６年１２月）を参照されたい。
【００７８】
入射束に対する、全ての吸収された放射束または光束の比率は、「吸収率」（または一部の場合において「吸収ファクター」）と呼ばれる。吸収率の標準単位は、パーセントまたは０と１との間の比率である。同典拠。
【００７９】
「吸収係数」は、媒体における単位距離当たりの吸収された光の割合である。吸収係数の標準単位は、メートル当たりの割合であり、または本明細書において用いられるように、センチメートル当たりの割合である。同典拠。
【００８０】
「散乱係数」は、関係する媒体における単位距離当たりの光の割合であり、長さ当たりの割合、すなわち、メートル当たりの割合で同様に表現される。同典拠。
【００８１】
用語「消光係数」は、関係する媒体における散乱および吸収の両方に対する、単位距離当たりの失われた光の割合を指す。消光係数は、吸収係数と散乱係数との合計である。吸収係数とともに、消光係数の標準単位は、メートル当たりの割合である。同典拠。
【００８２】
同様にして、光の透過がパーセンテージで記述されるときには、物体に到達する強度と、元の光が物体を通過した後に現われる光の強度との間の差を指す。この場合において、少なくとも約８０パーセントの透過を有する透過性オーム接触とは、接点に到達する強度の少なくとも８０パーセントが接点から透過される、接触を指す。言い換えると、接点に到達する光の約２０パーセントだけが、該接点によって吸収または反射され、この場合もまた、入射光の元の強度の点から表される。
【００８３】
一般的に、上に定義された材料特性は、光の波長、対象面への光の入射角、および対象材料の純度などのさまざまな要因の関数である。例えば、材料は、スペクトルの緑色領域よりもスペクトルの青色領域においてより高い吸収率を有し得る。同様に、純粋な材料は、純度の少ない材料よりも、より高いか、またはより低い吸収率を有し得る。図６および図７は、それぞれが、抵抗率と波長との両方の関数としてのＳｉＣにおける光の吸収係数、および固定した厚さに対する炭化珪素（ＳｉＣ）の透過率を示す。この例はＳｉＣに対して示されるが、例証される全般的な特性はまた、故意ではなくドープされた、ｎ型ドープされた、およびｐ型ドープされた窒化アルミニウムガリウムインジウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｉｎｄｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）などの他の材料に対しても変わらない。
【００８４】
図１は、ＬＥＤランプに関連させて、本発明に従った発光ダイオードを示す。該ランプは、全体的に１０で示され、発光ダイオードは、全体的に１２で示される。第１の実施形態において、ダイオード１２は、透明な基板１３を含み、該透明な基板は、スペクトルの青色領域において４毎センチメートル（４ｃｍ−１）未満、またはスペクトルの緑色領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する。例示的な実施形態において、吸収係数は、スペクトルの青色および緑色の両方の領域において１ｃｍ−１未満である。炭化珪素は、基板に対する例示的な材料であり、無色になるように補正するためドープされた炭化珪素（例えば、米国特許第５，７１８，７６０号）と、十分に純粋であり無色である炭化珪素（例えば、米国特許第５，７２３，３９１号）との両方を含む。これらの特許の両方の全内容は、本明細書において参考として援用される。
【００８５】
図６および図７は、本発明において有用なものを含む、炭化珪素基板の特性を例証する。図６は、炭化珪素の吸収係数は、低い抵抗率において最も高く、抵抗率が増加するに伴って減少することを例証する。緑色の周波数（すなわち、図６における５２０ナノメートルライン）において、吸収係数は、炭化珪素の抵抗率を０．０５オームセンチメートル（Ｏ−ｃｍ）より上に保つことによって、２ｃｍ−１未満に維持され得る。青色周波数（すなわち、図６における４５３および４６３のナノメートルライン）において、吸収係数は、約０．０７Ｏ−ｃｍまたはそれ以上の抵抗率に対して４ｃｍ−１未満に維持され得、約０．１２Ｏ−ｃｍまたはそれ以上の抵抗率に対して約２ｃｍ−１に減少され得る。
【００８６】
一般的に、また、境界は、正確というよりもむしろ恣意的であるという認識とともに、青色周波数は、概して約４４５〜４７０ナノメートルの間に分類され、緑色周波数は、約５１０〜５４０ナノメートルの間に分類され、紫外線周波数の関連部分は、約３９５〜４１５ナノメートルの間に分類される。
【００８７】
図７は、炭化珪素基板の透過特性を例証する。最も濃く高いラインは、ｘ軸に描かれた波長における光の理論的な透過を例証し、吸収は想定されていない。より下の３つのラインは、それぞれが半絶縁の炭化珪素、０．０６Ｏ−ｃｍの抵抗率を有する炭化珪素、および０．１２Ｏ−ｃｍの抵抗率を有する炭化珪素の透過を示す。プロットが示すように、より低い抵抗率の炭化珪素の透過能力は、可視スペクトルの青色および緑色の部分において顕著に減少する。
【００８８】
従って、図６および図７などにおける情報（当該分野において一般的に入手可能）は、当業者に、所望の波長の範囲において、炭化珪素基板に対する低い吸収係数と相対的に高い透過率との組み合わせの多くの可能性を提供する。
【００８９】
サファイアも、必要な透明度のパラメータを用いて生成され得、本発明のために適当な基板を形成し得る。他の透明材料は、酸化亜鉛、スピネル、酸化マグネシウム、およびＩＩＩ族の窒化物を含むが、上述のように、ＩＩＩ族の窒化物は、基板の目的に適切な結晶の塊ではあまり容易に入手可能ではない。
【００９０】
ダイオード１２は、基板１３上にそれぞれエピタキシャル層１４および１５を含む。図１に示される実施形態において、基板１３上の第１の層１４は、ｎ型であり、第２の層１５は、ｐ型である。オーム接触および金属被覆層１６は、ｐ型エピタキシャル層１５の上にあり、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する。別のオーム接触１８は、ｎ型エピタキシャル層１４に作られる。この種類のダイオードにおいて、ｎ型層への接触は、通常はｐ型層への接触よりも非常に小さくあり得る（以下に理由が述べられる）ので、オーム接触１８は、透明である必要はないが、随意的に透明である。
【００９１】
例示的な実施形態において、エピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムから形成される。ＩＩＩ族の窒化物材料は、一般的にＡＬｘＧａ１−ｘＮおよびＩｎｘＧａ１−ｘＮなどの式によって設計され、窒化ガリウム（ＧａＮ）および窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）が、活性層に対して最も頻繁に用いられる。特に、窒化インジウムガリウムのバンドギャップは、インジウムの原子分率に基づいて制御され得るので、ＩｎＧａＮ層は、活性層および放射目的に対して頻繁に有利である。本発明は、スペクトルの青色部分、ならびに緑色およびＵＶ部分で放射するＩＩＩ族窒化物ダイオードを含む。
【００９２】
特に、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層は、同様に制御されることによって、それらの吸収係数が、５００毎センチメートル未満である（または、留まる）ことを確認する。例外として、量子井戸のような特定の層は、必然的に吸収し、故にそのような層は、要求される５００ｃｍ−１を満たす必要はない。しかし、光を生成する層よりもむしろ、光が通過する任意のＩＩＩ族の窒化物層は、要求される５００ｃｍ−１の吸収係数を満たす。
【００９３】
一般的に、炭化珪素またはサファイアなどの十分に理解された基板上のＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層は、当該分野においてよく理解されており、例示的な技術として化学的蒸着（ＣＶＤ）が用いられる。そのような層の透明度は、比較的に高い温度において該基板を成長させ、背景の不純物を最小限に留め、ＩＩＩ族の原料物質に対する窒化物の原料物質の比率を調整することによって、増加し得る。エピタキシャル成長の性質は、これらの要因の最良の組み合わせは設備ごとに異なり得るが、必要な個々の調整は、不適当な実験なしに、当業者によってなされ得るというものである。
【００９４】
他の実施形態において、個々のエピタキシャル層は、１０００ｃｍ−１ほどの高い吸収係数を有するが、他のエピタキシャル層は、層ごとの平均的な係数を５００ｃｍ−１未満に低減させるために十分な、より低い吸収係数を有する。
【００９５】
本明細書における模式図は概略であり、故に本質的に多少は簡素化されているが、ＩＩＩ族の窒化物ＬＥＤは、量子井戸、多数の量子井戸、および規則格子構造などのより複雑な構造を含み得ることも理解される。これらの構造は、当該分野および上に明らかにされた参照において一般的によく理解されており、それ以上には詳細に記述されない。同様に、ＩＩＩ族の窒化物の格子定数は、最も一般的な基板材料（特に炭化珪素およびサファイア）とは多少異なるので、本発明に従ったダイオードはまた、そのような基板と、該基板が支えるＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層との間に１つ以上の移行層またはバッファ層を含み得る。そのようなバッファ層は、当該分野において同様によく理解されているので、それ以上に詳細に記述されない。
【００９６】
ダイオード１２は、少なくとも約７０パーセントよりも大きな、一部の実施形態において８０パーセントよりも大きな、また、一部の実施形態において８５パーセントよりも大きな、ダイオードの内部方向への反射率を有するボンドパッド１７および２０のそれぞれをさらに含む。より具体的には、例示的な実施形態において、ボンドパッド１７および２０は、それぞれミラー２１および２２を含む。ミラーのための例示的な材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）またはパラジウム（Ｐｄ）などの金属を含み、チタン（Ｔｉ）およびタングステン（Ｗ）などの他の層と部分的に結合されることによって、貴金属（特に銀）が、その存在がダイオードの性能に不利に影響を及ぼし得るダイオードの他の部分への移動を、制限または防止することに役立つ。
【００９７】
接点および金属被覆層１６のオーム接触部分は、通常はプラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択される。あるいは、該オーム接触部分は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成る群から選択され得、それらの全ては、透明な導電層に、高い割合の入射光を透過させる能力を提供する。例示的な実施形態において、オーム接触層１６は、少なくとも９０パーセント、一部の場合において９５パーセントの透過率を有し得る。オーム接触層１６はまた、列挙された金属および透明な酸化物の組み合わせから成り得る。
【００９８】
ＬＥＤランプ１０はまた、反射器２４を含み、該反射器は、例示的にはエポキシである透明な接着剤２５によって反射器２４に取り付けられた、ＬＥＤチップ１２を有する。しかし、接着剤が、反射器２４上のＬＥＤチップ１２を維持するための機械的な必要条件を満たし、該チップまたはランプ１０の動作を干渉せず、かつチップ１２から出される熱および光の下で非現実的に急激に分解しない場合には、あらゆる適当な接着剤が用いられ得ることを理解されたい。
【００９９】
反射器２４は、通常は、ポリマー樹脂、例えばポリアミド、ポリエステル、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）などの白色顔料を含むポリカーボネートから形成される。
【０１００】
ミラー２１および２２は、ｐ−ｎ接合から放射された光を、ボンドパッド１７または２０によって吸収させるのではなく、そのｐ−ｎ接合の方向に向けなおす。ミラーのための例示的な金属は、銀、アルミニウムおよびクロムを含む。
【０１０１】
図１はまた、反射器２４が通常はランプ基板２６上に配置されていることを例証する。例証された実施形態において、外部アノード接点２７は、ワイヤ３０として模式的に例証される適当な接続を介して、ボンドパッド１７に電気的に接続される。同様に、ボンドパッド２０は、模式的に例証されたワイヤ３２によって、カソード接点３１に接続される。
【０１０２】
環境保護および光の出力などの多くの理由のために、ランプ１０は、ダイオード１２およびランプ１０に対してレンズをも形成する、カプセル用材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）３３を通常は含む。カプセル用材料は、ダイオード１２またはランプ１０の他の要素の構造または機能に干渉せず、ダイオードチップ１２によって生成される熱および光の両方に対して、妥当な寿命の間において適当に物質的に頑丈かつ安定である、あらゆる適当な材料であり得る。ポリマー樹脂は、最も一般的なカプセル用材料であり、ガラスは、可能な代替物である。ダイオードによって放射された高周波数の青色光に基づいて、レンズ３３は、ポリシロキサン樹脂、すなわちこれも口語で珪素樹脂と呼ばれる種類のポリマーから頻繁に形成され、該ポリシロキサン樹脂は、他の一部のポリマーほどは、青色の周波数による影響を受けない。
【０１０３】
恐らく、最も重要なことに、白色光放射ランプの場合において、レンズ材料３３は、分散した、固まった、または別なふうに配置された蛍光体３４を含むことによって、ダイオードによって放射された周波数を、ともに白色光を生成する補完的な周波数に変換する。
【０１０４】
ＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層１４および１５が用いられることによって、可視スペクトルの青色部分における光を生成する実施形態において、蛍光体３４は、ダイオード１２からの青色の出力とともに白色光を生成する補完的な出力を生成するように選択される。例示的な蛍光体は、１０ミクロン未満の平均的な粒子の大きさの、セシウムにドープされたＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）である。
【０１０５】
図２は、図１において例証された規模からわずかに拡大された、ダイオード１２の上部平面図である。図２は、ｐ型でＩＩＩ族の窒化物層の一般的に低い伝導性のために、オーム接触および金属被覆層１６を伝播する電流が、ｐ型エピタキシャル層１５の大部分にほぼ延びていることを例証する。言い換えると、ｐ型層に対する大きな電極は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムにおける発光ダイオードを通って、適当な量の電流を駆動することを促進する。図２はまた、ボンドパッド１７および２０のそれぞれの位置を例証する。
【０１０６】
図３は、再び反射器２４、ランプ基板２５、レンズ（カプセル用材料）３３および蛍光体３４を例証している、本発明に従ったダイオードの側面図である。図１の模式図と比較すると、図３は、市販デバイスの外観をやや具体的に表示している。包装目的のために、ランプ３６の外部にあるアノード接点およびカノード接点は、ランプ基板２６の上部面および下部面のそれぞれの部分と同一平面上にある。
【０１０７】
従って、図４および図５は、それぞれがこれらの外部接点を例証するための、ランプ３６の上部平面図および底部平面図である。図４は、基板２４の頂面上のアノード接点を例証し、図５は、基板２６の底面上のカソード接点４０を例証する。工業用の実施形態において、図５において例証されるカソード接点４０は、プリント回路基板上の補完用はんだパッド構造および同様の電子部品に関連して用いられ得る。
【０１０８】
図８、図９および図１０は、本発明が組み入れられ得るダイオードの変形の概略的な斜視図である。特定の工業用の実施形態の場合にはあることだが、ダイオードは、一般的な立体の矩形の形状をとる。図８において、ダイオードは、全体的に４５で示される。透明な基板は４６で例証され、エピタキシャル層は４７で例証される。透明なオーム接触５０は、ダイオード４５の頂部に作られ、同様のオーム接触（図８には示されていない）は、伝導性基板４６の底部にある。
【０１０９】
図９は、ダイオード５２を例証し、オーム接触５３および５４のそれぞれ（およびあらゆる関連したボンドパッド金属、ならびにミラーを可能性として含む）は、両方ともダイオード５２の頂部の、エピタキシャル層５５および５６のそれぞれに配置される。透明な基板は、５７で例証される。
【０１１０】
図１０は、図８において例証されるものと一般的に同様のダイオード６０を例証し、上部のオーム接触が再び５０で示され、エピタキシャル層がともに模式的に４７で例証される。しかし、図１０は、基板６１が光の抽出を増加させるように形作られ得ることを例証する。多くの特許および公開出願が、そのような形状、または場合によってはレンズ面の使用を記述する。これらは、（限定的にではなく）「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ ３Ｄ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ」に対する、２００６年７月３１日出願の、同一人に譲渡され同時係属中の出願公開第２００６００６０８７４号および特許出願第１１／４６１，０１８号と、ならびに２００６年１月３０日に出願の、同一人に譲渡され同時係属中の特許出願第１１／３４３，１８０号および出願公開第２００６０１８６４１８号に記述された、より随意的に生成された特徴とを含む。これらの出願のそれぞれの内容は、全般的に本明細書において参考として援用される。
【０１１１】
本発明の好適な実施形態を明らかにした図面および明細書において、特定の用語が用いられたが、それらの用語は、単に一般的および記述的な意味として用いられ、限定の目的のためには用いられておらず、本発明の範囲は、請求項において定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明に従った、発光ダイオードランプの断面模式図である。
【図２】図２は、本発明に従った、発光ダイオードランプの上部平面図である。
【図３】図３は、本発明に従った、発光ダイオードランプの側面図である。
【図４】図４は、図３のダイオードの上部平面図である。
【図５】図５は、図３のダイオードの底部平面図である。
【図６】図６は、波長と抵抗率の関数としての、炭化珪素（ＳｉＣ）の吸収率のプロットである。
【図７】図７は、波長と抵抗率の関数としての炭化珪素の透過率のプロットである。
【図８】図８は、本発明に従った、ダイオードの模式的な斜視図である。
【図９】図９は、本発明に従った、ダイオードの模式的な斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明に従った、ダイオードの模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０ ランプ
１２ ダイオード
１３ 基板
１４、１５ エピタキシャル層
１６ 金属被覆層
１８ オーム接触
１７、２０ ボンドパッド
２４ 反射器
２７ アノード接点
３０ ワイヤ
３３ カプセル用材料
３１ カソード接点
３３ レンズ
３４ 蛍光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光を変換する蛍光体とともに用いられることによって、ＬＥＤによって放射される周波数と蛍光体によって変換される周波数との、部分的または完全な結合である出力を生成する、発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、デバイスの全域、および最も基本的にはｐ−ｎ接合にわたる電流の印加が、電子と正孔との間の再結合イベントを生成する蛍光デバイスの類である。次いで、該イベントは、放射された光子の形状において、少なくとも一部のエネルギーを生ずる。
【０００３】
再結合イベントは、量子力学の原理によって定義および解釈されるので、該イベントによって生成されたエネルギー（および故に光子）は、該イベントが発生する半導体材料の特性に依存する。この点において、半導体材料のバンドギャップは、発光ダイオードの性能に関係する最も基本的な特徴である。再結合イベントは、半導体材料の価電子帯と伝導帯との間で発生するので、該イベントは、バンドギャップよりも大きな量のエネルギーを決して生成し得ない。従って、より小さなバンドギャップの材料は、より低いエネルギー（および、故により低い周波数）の光子を生成し、一方で、より大きなバンドギャップの材料は、より高いエネルギー、およびより高い周波数光子を生成し得る。
【０００４】
発光ダイオードは、他の半導体デバイスの、多くの有利な特性を共有する。これらは、一般的に、丈夫な物質の特性、長寿命、高い信頼性、および特定の材料において一般的に低コストであることを含む。
【０００５】
発光ダイオード、または少なくとも半導体の発光特性は、長年にわたって認識されてきた。１９０７年の発表（非特許文献１）は、炭化珪素を介して印加した電流は、観察されたが説明の出来ない光の放射を生成したことを報告した。ＬＥＤのより広範囲に広がった工業用の使用は、１９７０年代に始まり、リン化ガリウム（ＧａＰ）およびヒ化リン化ガリウム（ＧａＡｓＰ）などのより小さなバンドギャップ材料から形成された、より低い周波数のＬＥＤ（主として赤色または黄色）を組み入れたインジケータの種類の使用であった。
【０００６】
１９９０年代に、理論上の実現ではなく、工業用としての青色発光ダイオードの開発が、照明目的のためのＬＥＤへの関心を大いに高めた。この点に関しては、「表示」は、自己発光の物体として観察される光源（例えば、電子機器上のインジケータライト）を指し、一方で、「照明」は、他の物体によって反射された光の中のそれらの物体を観察するために用いられる光源（例えば、室内照明またはデスクランプ）を指す。Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｒｃ．ｒｐｉ．ｅｄｕ／ｐｒｏｇｒａｍｓ／ＮＬＰＩＰ／ｇｌｏｓｓａｒｙ．ａｓｐ（２００６年１２月）を参照されたい。
【０００７】
発光ダイオードは、インジケータ目的のために幅広く受け入れられてきたが、発光ダイオードの照明のための可能性のある使用は、室内および室外の照明具、バックライティング（例えば、ディスプレイのために）、携帯照明具（例えば、懐中電灯）、工業用照明、信号、建築および景観への適用、ならびに、娯楽および宣伝用の設置などを含む。
【０００８】
青色発光ダイオードの利用可能性は、相応じて白色光を生成するための少なくとも２つの技術に対する機会を提供する。第１の技術において、青色ＬＥＤは、赤色および緑色のＬＥＤとともに用いることによって、その組み合わせが、白色光を形成し、または、フルカラーディスプレイのように、３原色の任意の他の組み合わせを形成し得る。
【０００９】
工業的に幅広く受け入れられてきた第２の技術において、青色発光ダイオードは、黄色発光蛍光体、すなわちＬＥＤによって放射された青色光を吸収し、該青色光を変換し、かつ黄色光として放射する蛍光体とともに、ランプの中で結合される。青色光と黄色光との組み合わせは、多くの照明の環境において有用な白色光の色調を生成する。
【００１０】
柔軟に用いられているが、単語「ダイオード」（または、「発光ダイオード」）が、ｐ−ｎ接合を含む基本的な半導体構造に、最も相応しく適用される。用語「ランプ」が、最も相応しく適用されるものは、ダイオードが、該ダイオードを回路に接続し得る電極に取り付けられており、また、ダイオードが周囲の環境にさらされることを防ぎ、光の出力を増加し方向付けることを促進するポリマーレンズ内にある、まとまったデバイスである。それにもかかわらず、用語「ＬＥＤ」が、より正確にはランプなどを指し得るまとまったダイオードを指すために頻繁に用いられ、その逆も同じである。一般的に、該用語の意味は、文脈において明らかである。
【００１１】
青色周波数は、可視スペクトル内で最も高いエネルギーを表す（赤色周波数が最も低い）ので、該青色周波数は、相対的に高いエネルギーの再結合イベントによって生成されなくてはならない。これは、今度は半導体材料が相対的に広いバンドギャップを有することを要求する。従って、青色発光ダイオードに対する候補の材料、故に白色発光ＬＥＤランプに対する候補の材料は、炭化珪素（ＳｉＣ）、ＩＩＩ族の窒化物（例えば、ＧａＮ）、およびダイヤモンドを含む。
【００１２】
炭化珪素の理解および製造は、過去２０年間において大いに増加したが、量子の点においては、炭化珪素は、間接的な放射源である。これは、再結合イベントがＳｉＣにおいて起こるときには、顕著な量のエネルギーが、光子としてではなく、振動として放射されるということを意味する。故に、炭化珪素は、青色の光子を生成するが、炭化珪素が直接的な放射源であった場合に生成し得るよりも、低い効率性で青色の光子を生成する。
【００１３】
従って、青色発光ダイオードにおける最も大きな関心は、ＩＩＩ族の窒化物材料、例えば窒化ガリウム、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）、および窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）に集中する。ＩＩＩ族の窒化物は、青色の光子を生成するために十分なバンドギャップを有し、また、直接の放射源であり、故にその効率を向上させる。
【００１４】
しかし、照明は、表示を行うことよりもより高い量の光の出力を必要とする傾向がある。この点においては、あらゆる所与の時間においてダイオードによって生成される個々の光子の数は、ダイオードにおいて生成される再結合イベントの数に依存し、通常は、光子の数は、再結合イベントの数よりも少ない（すなわち、全てのイベントが光子を生成するわけではない）。今度は逆に、再結合イベントの数は、ダイオードにわたって印加される電流の量に依存する。再び述べると、再結合の数は、通常は接合にわたって導入される電子の数よりも少ない。故に、これらの電子特性は、ダイオードの外部出力を低減し得る。
【００１５】
加えて、光子が生成されるときには、該光子も、観察者によって知覚されるためにダイオードおよびランプから離れなくてはならない。大半の光子は、困難なくランプから離れるが、多くのよく理解された要因が、光子が離れることを妨げるように作用し、そのことが、結果的にＬＥＤランプの外部出力を低減させ得る。これらは、光子が放射されるのではなく、再び吸収されるまでの内部反射を含む。ダイオードにおける材料間の屈折の指数もまた、放射される光子の方向を変化させ、光子を、光子を吸収する物質に到達させ得る。同一の結果が、蛍光体によって放射された黄色の光子についても起こり得る。ＬＥＤランプにおいて、そのような「物質」は、基板、パッケージングの部品、金属接触層、および光子がランプから出ていくことを妨げる、他のあらゆる材料または要素を含み得る。
【００１６】
今日まで、大きなＩＩＩ族の窒化物の結晶の、塊の結晶の成長は、依然として困難である。従って、ＬＥＤにおいてｐ−ｎ接合を生成する、薄くて高品質のエピタキシャル層を形成するためには、ＩＩＩ族の窒化物材料が、通常は基板上に成長しなくてはならない。一部の構築におけるように、基板が、発光ランプの一部として残存するときには、該基板は、接合によって放射された光子を吸収する、もう１つの機会を提供し得、故に、全体的なダイオードの外部量子効率を低減させる。
【非特許文献１】Ｈ．Ｊ．Ｒｏｕｎｄ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｗｏｒｌｄ ４９、３０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
短く要約すると、多くの要因が、ＬＥＤランプの外部への光の出力を低減させ得る。従って、そのようなＬＥＤランプの外部出力を増加させる、継続的な改良に対する必要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
一局面において、本発明は、発光ダイオードであって、該発光ダイオードは、（それぞれ青色および緑色のＬＥＤに対して）スペクトルの青色領域において４毎センチメートル（ｃｍ−１）未満の、またはスペクトルの緑色の領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する透明な基板と、複数の活性放射層以外の層において５００ｃｍ−１未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、該複数のエピタキシャル層上のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、該オーム接触および該金属被覆層は、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と、少なくとも約７０パーセントより大きな反射率を有するボンドパッドとを備えている。
【００１９】
別の局面において、本発明は、ＬＥＤランプであって、該ＬＥＤランプは、反射器と、透明な接着剤を有する該反射器に取り付けられたＬＥＤチップと、該ｎ型でＩＩＩ族の窒化物層の上の実質的に透明なｐ型層と、該ｐ型層上の透明な電流分布層と、該ｎ型層に対するオーム接触および該ｐ型層に対するオーム接触と、ｐ−ｎ接合から放射される光を該ｐ−ｎ接合に向けなおすための、該オーム接触のそれぞれに隣接したミラーとを備えている。
【００２０】
さらに別の局面において、本発明は、発光ダイオードであって、該発光ダイオードは、ｐ−ｎ接合を形成するＩＩＩ族の窒化物のそれぞれのｐ型エピタキシャル層およびｎ型エピタキシャル層と、該ｎ型層および該ｐ型層のそれぞれに対するそれぞれのオーム接触およびボンドパッドと、該それぞれのボンドパッドのうちの少なくとも１つにおけるミラーであって、該ミラーは、該ｐ−ｎ接合に向かって反射する表面を有することによって、該ボンドパッドに到達するダイオードによって放射される光子を、該ボンドパッドの中に吸収されるのではなく、該ボンドパッドから反射されるように促進する、ミラーとを備えている。
【００２１】
本発明の前述の目的および利点、他の目的および利点、ならびにそれらを達成する方法は、添付の図面に関連して取られた以下の詳細な記述を基にして、明らかとなる。
【００２２】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００２３】
（項目１）
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数の活性放射層以外の複数の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と
を備えている、発光ダイオード。
【００２４】
（項目２）
少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有するボンドパッドをさらに含む、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２５】
（項目３）
上記複数のエピタキシャル層と上記透明な基板との間にＩＩＩ族の窒化物のバッファ層をさらに含み、該バッファ層は、１０００毎センチメートル未満の吸収係数を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２６】
（項目４）
上記透明な基板は、１毎センチメートル未満の吸収係数を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２７】
（項目５）
上記オーム接触および金属被覆層は、少なくとも約９５パーセントの透過率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２８】
（項目６）
上記ボンドパッドは、少なくとも約９０パーセントよりも大きな反射率を有する、項目１に記載の発光ダイオード。
【００２９】
（項目７）
ヘッダと、
該ヘッダ上の項目１に記載の発光ダイオードと、
該ヘッダ上の該ダイオードをカプセル化するレンズと、
該レンズの中に分散された蛍光体と
を備えている、発光ダイオードランプ。
【００３０】
（項目８）
上記レンズは、ポリシロキサン樹脂を含む、項目７に記載のランプ。
【００３１】
（項目９）
上記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料システムから選択される、項目１に記載の発光ダイオード。
【００３２】
（項目１０）
上記複数のエピタキシャル層は、可視スペクトルの青色部分において放射する、項目９に記載の発光ダイオード。
【００３３】
（項目１１）
上記複数のエピタキシャル層は、上記可視スペクトルの緑色部分において放射する、項目９に記載の発光ダイオード。
【００３４】
（項目１２）
上記蛍光体は、上記可視スペクトルの青色部分における周波数を、該可視スペクトルの黄色部分における周波数に変換する、項目７に記載のランプ。
【００３５】
（項目１３）
上記蛍光体は、セシウムにドープされたＹＡＧを含む、項目７に記載のランプ。
【００３６】
（項目１４）
上記透明な基板は、炭化珪素を含む、項目１に記載の発光ダイオード。
【００３７】
（項目１５）
補完された炭化珪素の基板を含む、項目１４に記載の発光ダイオード。
【００３８】
（項目１６）
上記炭化珪素の基板に存在する任意のドーパント原子は、上記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１よりも上に、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１よりも上に、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１よりも上に上記吸収係数を上昇させ得る量よりも少ない量で存在する、項目１４に記載の発光ダイオード。
【００３９】
（項目１７）
上記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
上記金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４０】
（項目１８）
上記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４１】
（項目１９）
上記ボンドパッドのうちの少なくとも１つは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、項目２に記載の発光ダイオード。
【００４２】
（項目２０）
ｎ型伝導性炭化珪素基板と、該基板に対するオーム接触とを含む、項目１９に記載の発光ダイオード。
【００４３】
（項目２１）
ｐ型エピタキシャル層と、
該ｐ型エピタキシャル層に対するオーム接触と、
ｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型エピタキシャル層に対するオーム接触と
を備えている、項目１に記載の発光ダイオード。
【００４４】
（項目２２）
反射器と、
透明な接着剤を有する該反射器に取り付けられたＬＥＤチップであって、ｎ型のＩＩＩ族の窒化物の透明なエピタキシャル層を含む、ＬＥＤチップと、
該ｎ型のＩＩＩ族の窒化物層の上の実質的に透明なｐ型層と、
該ｐ型層上の透明な電流分布層と、
該ｎ型層に対するオーム接触および該ｐ型層に対するオーム接触と、
ｐ−ｎ接合から放射される光を該ｐ−ｎ接合に向けなおすための、該オーム接触のそれぞれに隣接したミラーと
を備えている、ＬＥＤランプ。
【００４５】
（項目２３）
上記ＬＥＤチップは、絶縁の炭化珪素から形成された透明な基板を含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４６】
（項目２４）
上記オーム接触のそれぞれに対するそれぞれのボンドパッドを含み、該それぞれのボンドパッドは上記ミラーのうちの１つを有する、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４７】
（項目２５）
上記透明な接着剤は、エポキシを含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４８】
（項目２６）
上記ＬＥＤチップから上記ランプを回路または別のデバイスに取り付ける、上記ポリマーのパッケージを通る電極をさらに含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００４９】
（項目２７）
上記ポリマーパッケージの中の上記ＬＥＤチップの上にカプセル用材料をさらに含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００５０】
（項目２８）
上記カプセル用材料は、ポリシロキサン樹脂を含む、項目２７に記載のＬＥＤランプ。
【００５１】
（項目２９）
上記カプセル用材料において分散した蛍光体をさらに含む、項目２２に記載のＬＥＤランプ。
【００５２】
（項目３０）
上記蛍光体は、上記可視スペクトルの青色周波数における光を、該可視スペクトルの黄色周波数における光に変換する、項目２９に記載のＬＥＤランプ。
【００５３】
（項目３１）
上記蛍光体は、ＹＡＧを含む、項目２９に記載のＬＥＤランプ。
【００５４】
（項目３２）
ｐ−ｎ接合を形成するＩＩＩ族の窒化物のそれぞれのｐ型エピタキシャル層およびｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型層および該ｐ型層のそれぞれへのそれぞれのオーム接触およびボンドパッドと、
該それぞれのボンドパッドのうちの少なくとも１つにおけるミラーであって、該ｐ−ｎ接合に向かって反射する表面を有することによって、該ボンドパッドに到達するダイオードによって放射される光子を、該ボンドパッドの中に吸収されるのではなく、該ボンドパッドから反射されるように促進する、ミラーと
を備えている、発光ダイオード。
【００５５】
（項目３３）
上記ボンドパッドのそれぞれの中にミラーを含む、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００５６】
（項目３４）
上記ミラーは、少なくとも７０パーセントを反射する、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００５７】
（項目３５）
上記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の上記吸収係数を有する基板をさらに含む、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００５８】
（項目３６）
炭化珪素の基板を含む、項目３５に記載の発光ダイオード。
【００５９】
（項目３７）
上記ｐ型層に対する上記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目３２に記載の発光ダイオード。
【００６０】
（項目３８）
上記オーム接触上に透明な金属層をさらに含む、項目３７に記載の発光ダイオード。
【００６１】
（項目３９）
上記透明な金属層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、項目３８に記載の発光ダイオード。
【００６２】
（項目４０）
上記透明な金属層は、少なくとも８０パーセントの透過率を有する、項目３８に記載の発光ダイオード。
【００６３】
（項目４１）
電磁気スペクトルの可視部分において放射する活性部分と、
スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する基板であって、参照される波長は、該活性部分によって放射されるピーク波長に一致する、基板と、
該活性部分以外であり、該活性部分によって放射される該ピーク波長において５００ｃｍ−１未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触層であって、該活性部分によって放射される該ピーク波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該活性部分によって放射される該ピーク波長において、少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有する該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つと関連付けられたボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【００６４】
（項目４２）
項目４１に記載の発光ダイオードであって、
上記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
上記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
上記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【００６５】
（項目４３）
上記基板は、上記活性部分によって放射される上記ピーク波長および上記蛍光体によって放射される上記優勢な波長において２毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記オーム接触は、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約９０パーセントの透過率を有し、
上記ボンドパッドは、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約８５パーセントの反射率を有する、項目４２に記載の発光ダイオード。
【００６６】
（項目４４）
発光ダイオードであって、
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数のエピタキシャル層であって、いずれの単一のエピタキシャル層も該ダイオードによって放射される波長において１０００毎センチメートルより大きな吸収係数を有さず、該複数のエピタキシャル層の全ての平均は、該ダイオードによって放射される波長において５００毎センチメートル未満である、複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つのエピタキシャル層に対するオーム接触層であって、該オーム接触層は、該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約７０パーセントより大きな反射率を有するボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【００６７】
（項目４５）
上記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムから選択される、項目４４に記載の発光ダイオード。
【００６８】
（項目４６）
上記複数のエピタキシャル層は、ＵＶ周波数、ならびに可視スペクトルの青色部分および緑色部分における周波数から成る群から選択される周波数において放射する、項目４５に記載の発光ダイオード。
【００６９】
（項目４７）
項目４４に記載の発光ダイオードであって、
上記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
上記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
上記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
上記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【００７０】
（項目４８）
上記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、項目４４に記載の発光ダイオード。
【００７１】
（項目４９）
上記ボンドパッドは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、項目４４に記載の発光ダイオード。
【００７２】
（摘要）
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、複数の活性放射層以外の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、該複数のエピタキシャル層上のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、該オーム接触および該金属被覆層は、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と、少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有するボンドパッドとを含む、発光ダイオードが開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
簡潔な概略において、本発明は、ダイオードによって放射された光を変換させるために、（所望の周波数のために）単独で、または蛍光体とともに用いられるダイオードの適用における有用性を提供する。本発明は、ＬＥＤによって放射された光が吸収されるときに減少したパッケージング効率、および蛍光体によって変換された光が同様に吸収されるときのパッケージング効率における同様の損失の、特定の問題を解決する。
【００７４】
本発明は、吸収損を減少させることによって青色放射の効率を高め、故に青色光および蛍光体によって放射された光の両方の吸収損を減少させることによって、より高い白色変換効率を生成する。
【００７５】
従って、本発明は、一般的に発光ダイオードランプに対する利点およびＬＥＤ光が別の色に変換される適用に対する利点を提供する。加えて、本発明は、困難な第１のパスライト抽出またはサイドルッカー（ｓｉｄｅｌｏｏｋｅｒ）ダイオードランプなどの変換を用いる適用に対して特に有用である。
【００７６】
発光ダイオードの基本的な物理的特性は、当該分野において十分に理解されており、限定的にではなく、Ｓｚｅの、「ＰＨＹＳＩＣＳ ＯＦ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥＳ」、第２版（１９８１）、およびＳｚｅの、「ＭＯＤＥＲＮ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＤＥＶＩＣＥ ＰＨＹＩＳＩＣＳ」（１９９８）を含む出典において説明されている。発光ダイオードの実際的な適用も、十分に理解されており、ＬＥＤ ＬＩＧＨＴ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＮＬＰＩＰ ＬＩＧＨＴＩＮＧ ＡＮＳＷＥＲＳ、第７巻、第３版、２００３年５月、およびＳｃｈｕｂｅｒｔの、「ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥＳ」、（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、２００３年）を含む、多くの出典において有用な用語を用いて説明されている。
【００７７】
透明度を記述するために本明細書において用いられる用語は、当該分野および文脈において一般的に十分に理解されている。用語「吸収」は、放射エネルギーの他の形状のエネルギーへの変換、通常はそのような物質を伴う相互作用による熱（振動）が原因である、表面または媒体内の光の散逸を記述する。吸収は、入射エネルギーと比較した、反射エネルギーおよび透過エネルギーの総量の差である。例えば、Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｌｏｓｓａｒｙ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｈｏｒｓｃｈ．ｃｏｍ／ｋｂａｓｅ／ｇｌｏｓｓａｒｙ／ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ．ｈｔｍｌ（２００６年１２月）を参照されたい。
【００７８】
入射束に対する、全ての吸収された放射束または光束の比率は、「吸収率」（または一部の場合において「吸収ファクター」）と呼ばれる。吸収率の標準単位は、パーセントまたは０と１との間の比率である。同典拠。
【００７９】
「吸収係数」は、媒体における単位距離当たりの吸収された光の割合である。吸収係数の標準単位は、メートル当たりの割合であり、または本明細書において用いられるように、センチメートル当たりの割合である。同典拠。
【００８０】
「散乱係数」は、関係する媒体における単位距離当たりの光の割合であり、長さ当たりの割合、すなわち、メートル当たりの割合で同様に表現される。同典拠。
【００８１】
用語「消光係数」は、関係する媒体における散乱および吸収の両方に対する、単位距離当たりの失われた光の割合を指す。消光係数は、吸収係数と散乱係数との合計である。吸収係数とともに、消光係数の標準単位は、メートル当たりの割合である。同典拠。
【００８２】
同様にして、光の透過がパーセンテージで記述されるときには、物体に到達する強度と、元の光が物体を通過した後に現われる光の強度との間の差を指す。この場合において、少なくとも約８０パーセントの透過を有する透過性オーム接触とは、接点に到達する強度の少なくとも８０パーセントが接点から透過される、接触を指す。言い換えると、接点に到達する光の約２０パーセントだけが、該接点によって吸収または反射され、この場合もまた、入射光の元の強度の点から表される。
【００８３】
一般的に、上に定義された材料特性は、光の波長、対象面への光の入射角、および対象材料の純度などのさまざまな要因の関数である。例えば、材料は、スペクトルの緑色領域よりもスペクトルの青色領域においてより高い吸収率を有し得る。同様に、純粋な材料は、純度の少ない材料よりも、より高いか、またはより低い吸収率を有し得る。図６および図７は、それぞれが、抵抗率と波長との両方の関数としてのＳｉＣにおける光の吸収係数、および固定した厚さに対する炭化珪素（ＳｉＣ）の透過率を示す。この例はＳｉＣに対して示されるが、例証される全般的な特性はまた、故意ではなくドープされた、ｎ型ドープされた、およびｐ型ドープされた窒化アルミニウムガリウムインジウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｉｎｄｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ）などの他の材料に対しても変わらない。
【００８４】
図１は、ＬＥＤランプに関連させて、本発明に従った発光ダイオードを示す。該ランプは、全体的に１０で示され、発光ダイオードは、全体的に１２で示される。第１の実施形態において、ダイオード１２は、透明な基板１３を含み、該透明な基板は、スペクトルの青色領域において４毎センチメートル（４ｃｍ−１）未満、またはスペクトルの緑色領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する。例示的な実施形態において、吸収係数は、スペクトルの青色および緑色の両方の領域において１ｃｍ−１未満である。炭化珪素は、基板に対する例示的な材料であり、無色になるように補正するためドープされた炭化珪素（例えば、米国特許第５，７１８，７６０号）と、十分に純粋であり無色である炭化珪素（例えば、米国特許第５，７２３，３９１号）との両方を含む。これらの特許の両方の全内容は、本明細書において参考として援用される。
【００８５】
図６および図７は、本発明において有用なものを含む、炭化珪素基板の特性を例証する。図６は、炭化珪素の吸収係数は、低い抵抗率において最も高く、抵抗率が増加するに伴って減少することを例証する。緑色の周波数（すなわち、図６における５２０ナノメートルライン）において、吸収係数は、炭化珪素の抵抗率を０．０５オームセンチメートル（Ｏ−ｃｍ）より上に保つことによって、２ｃｍ−１未満に維持され得る。青色周波数（すなわち、図６における４５３および４６３のナノメートルライン）において、吸収係数は、約０．０７Ｏ−ｃｍまたはそれ以上の抵抗率に対して４ｃｍ−１未満に維持され得、約０．１２Ｏ−ｃｍまたはそれ以上の抵抗率に対して約２ｃｍ−１に減少され得る。
【００８６】
一般的に、また、境界は、正確というよりもむしろ恣意的であるという認識とともに、青色周波数は、概して約４４５〜４７０ナノメートルの間に分類され、緑色周波数は、約５１０〜５４０ナノメートルの間に分類され、紫外線周波数の関連部分は、約３９５〜４１５ナノメートルの間に分類される。
【００８７】
図７は、炭化珪素基板の透過特性を例証する。最も濃く高いラインは、ｘ軸に描かれた波長における光の理論的な透過を例証し、吸収は想定されていない。より下の３つのラインは、それぞれが半絶縁の炭化珪素、０．０６Ｏ−ｃｍの抵抗率を有する炭化珪素、および０．１２Ｏ−ｃｍの抵抗率を有する炭化珪素の透過を示す。プロットが示すように、より低い抵抗率の炭化珪素の透過能力は、可視スペクトルの青色および緑色の部分において顕著に減少する。
【００８８】
従って、図６および図７などにおける情報（当該分野において一般的に入手可能）は、当業者に、所望の波長の範囲において、炭化珪素基板に対する低い吸収係数と相対的に高い透過率との組み合わせの多くの可能性を提供する。
【００８９】
サファイアも、必要な透明度のパラメータを用いて生成され得、本発明のために適当な基板を形成し得る。他の透明材料は、酸化亜鉛、スピネル、酸化マグネシウム、およびＩＩＩ族の窒化物を含むが、上述のように、ＩＩＩ族の窒化物は、基板の目的に適切な結晶の塊ではあまり容易に入手可能ではない。
【００９０】
ダイオード１２は、基板１３上にそれぞれエピタキシャル層１４および１５を含む。図１に示される実施形態において、基板１３上の第１の層１４は、ｎ型であり、第２の層１５は、ｐ型である。オーム接触および金属被覆層１６は、ｐ型エピタキシャル層１５の上にあり、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する。別のオーム接触１８は、ｎ型エピタキシャル層１４に作られる。この種類のダイオードにおいて、ｎ型層への接触は、通常はｐ型層への接触よりも非常に小さくあり得る（以下に理由が述べられる）ので、オーム接触１８は、透明である必要はないが、随意的に透明である。
【００９１】
例示的な実施形態において、エピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムから形成される。ＩＩＩ族の窒化物材料は、一般的にＡＬｘＧａ１−ｘＮおよびＩｎｘＧａ１−ｘＮなどの式によって設計され、窒化ガリウム（ＧａＮ）および窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）が、活性層に対して最も頻繁に用いられる。特に、窒化インジウムガリウムのバンドギャップは、インジウムの原子分率に基づいて制御され得るので、ＩｎＧａＮ層は、活性層および放射目的に対して頻繁に有利である。本発明は、スペクトルの青色部分、ならびに緑色およびＵＶ部分で放射するＩＩＩ族窒化物ダイオードを含む。
【００９２】
特に、ＩＩＩ族窒化物エピタキシャル層は、同様に制御されることによって、それらの吸収係数が、５００毎センチメートル未満である（または、留まる）ことを確認する。例外として、量子井戸のような特定の層は、必然的に吸収し、故にそのような層は、要求される５００ｃｍ−１を満たす必要はない。しかし、光を生成する層よりもむしろ、光が通過する任意のＩＩＩ族の窒化物層は、要求される５００ｃｍ−１の吸収係数を満たす。
【００９３】
一般的に、炭化珪素またはサファイアなどの十分に理解された基板上のＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層は、当該分野においてよく理解されており、例示的な技術として化学的蒸着（ＣＶＤ）が用いられる。そのような層の透明度は、比較的に高い温度において該基板を成長させ、背景の不純物を最小限に留め、ＩＩＩ族の原料物質に対する窒化物の原料物質の比率を調整することによって、増加し得る。エピタキシャル成長の性質は、これらの要因の最良の組み合わせは設備ごとに異なり得るが、必要な個々の調整は、不適当な実験なしに、当業者によってなされ得るというものである。
【００９４】
他の実施形態において、個々のエピタキシャル層は、１０００ｃｍ−１ほどの高い吸収係数を有するが、他のエピタキシャル層は、層ごとの平均的な係数を５００ｃｍ−１未満に低減させるために十分な、より低い吸収係数を有する。
【００９５】
本明細書における模式図は概略であり、故に本質的に多少は簡素化されているが、ＩＩＩ族の窒化物ＬＥＤは、量子井戸、多数の量子井戸、および規則格子構造などのより複雑な構造を含み得ることも理解される。これらの構造は、当該分野および上に明らかにされた参照において一般的によく理解されており、それ以上には詳細に記述されない。同様に、ＩＩＩ族の窒化物の格子定数は、最も一般的な基板材料（特に炭化珪素およびサファイア）とは多少異なるので、本発明に従ったダイオードはまた、そのような基板と、該基板が支えるＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層との間に１つ以上の移行層またはバッファ層を含み得る。そのようなバッファ層は、当該分野において同様によく理解されているので、それ以上に詳細に記述されない。
【００９６】
ダイオード１２は、少なくとも約７０パーセントよりも大きな、一部の実施形態において８０パーセントよりも大きな、また、一部の実施形態において８５パーセントよりも大きな、ダイオードの内部方向への反射率を有するボンドパッド１７および２０のそれぞれをさらに含む。より具体的には、例示的な実施形態において、ボンドパッド１７および２０は、それぞれミラー２１および２２を含む。ミラーのための例示的な材料は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）またはパラジウム（Ｐｄ）などの金属を含み、チタン（Ｔｉ）およびタングステン（Ｗ）などの他の層と部分的に結合されることによって、貴金属（特に銀）が、その存在がダイオードの性能に不利に影響を及ぼし得るダイオードの他の部分への移動を、制限または防止することに役立つ。
【００９７】
接点および金属被覆層１６のオーム接触部分は、通常はプラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択される。あるいは、該オーム接触部分は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から成る群から選択され得、それらの全ては、透明な導電層に、高い割合の入射光を透過させる能力を提供する。例示的な実施形態において、オーム接触層１６は、少なくとも９０パーセント、一部の場合において９５パーセントの透過率を有し得る。オーム接触層１６はまた、列挙された金属および透明な酸化物の組み合わせから成り得る。
【００９８】
ＬＥＤランプ１０はまた、反射器２４を含み、該反射器は、例示的にはエポキシである透明な接着剤２５によって反射器２４に取り付けられた、ＬＥＤチップ１２を有する。しかし、接着剤が、反射器２４上のＬＥＤチップ１２を維持するための機械的な必要条件を満たし、該チップまたはランプ１０の動作を干渉せず、かつチップ１２から出される熱および光の下で非現実的に急激に分解しない場合には、あらゆる適当な接着剤が用いられ得ることを理解されたい。
【００９９】
反射器２４は、通常は、ポリマー樹脂、例えばポリアミド、ポリエステル、または二酸化チタン（ＴｉＯ２）などの白色顔料を含むポリカーボネートから形成される。
【０１００】
ミラー２１および２２は、ｐ−ｎ接合から放射された光を、ボンドパッド１７または２０によって吸収させるのではなく、そのｐ−ｎ接合の方向に向けなおす。ミラーのための例示的な金属は、銀、アルミニウムおよびクロムを含む。
【０１０１】
図１はまた、反射器２４が通常はランプ基板２６上に配置されていることを例証する。例証された実施形態において、外部アノード接点２７は、ワイヤ３０として模式的に例証される適当な接続を介して、ボンドパッド１７に電気的に接続される。同様に、ボンドパッド２０は、模式的に例証されたワイヤ３２によって、カソード接点３１に接続される。
【０１０２】
環境保護および光の出力などの多くの理由のために、ランプ１０は、ダイオード１２およびランプ１０に対してレンズをも形成する、カプセル用材料（ｅｎｃａｐｓｕｌａｎｔ）３３を通常は含む。カプセル用材料は、ダイオード１２またはランプ１０の他の要素の構造または機能に干渉せず、ダイオードチップ１２によって生成される熱および光の両方に対して、妥当な寿命の間において適当に物質的に頑丈かつ安定である、あらゆる適当な材料であり得る。ポリマー樹脂は、最も一般的なカプセル用材料であり、ガラスは、可能な代替物である。ダイオードによって放射された高周波数の青色光に基づいて、レンズ３３は、ポリシロキサン樹脂、すなわちこれも口語で珪素樹脂と呼ばれる種類のポリマーから頻繁に形成され、該ポリシロキサン樹脂は、他の一部のポリマーほどは、青色の周波数による影響を受けない。
【０１０３】
恐らく、最も重要なことに、白色光放射ランプの場合において、レンズ材料３３は、分散した、固まった、または別なふうに配置された蛍光体３４を含むことによって、ダイオードによって放射された周波数を、ともに白色光を生成する補完的な周波数に変換する。
【０１０４】
ＩＩＩ族の窒化物のエピタキシャル層１４および１５が用いられることによって、可視スペクトルの青色部分における光を生成する実施形態において、蛍光体３４は、ダイオード１２からの青色の出力とともに白色光を生成する補完的な出力を生成するように選択される。例示的な蛍光体は、１０ミクロン未満の平均的な粒子の大きさの、セシウムにドープされたＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）である。
【０１０５】
図２は、図１において例証された規模からわずかに拡大された、ダイオード１２の上部平面図である。図２は、ｐ型でＩＩＩ族の窒化物層の一般的に低い伝導性のために、オーム接触および金属被覆層１６を伝播する電流が、ｐ型エピタキシャル層１５の大部分にほぼ延びていることを例証する。言い換えると、ｐ型層に対する大きな電極は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムにおける発光ダイオードを通って、適当な量の電流を駆動することを促進する。図２はまた、ボンドパッド１７および２０のそれぞれの位置を例証する。
【０１０６】
図３は、再び反射器２４、ランプ基板２５、レンズ（カプセル用材料）３３および蛍光体３４を例証している、本発明に従ったダイオードの側面図である。図１の模式図と比較すると、図３は、市販デバイスの外観をやや具体的に表示している。包装目的のために、ランプ３６の外部にあるアノード接点およびカノード接点は、ランプ基板２６の上部面および下部面のそれぞれの部分と同一平面上にある。
【０１０７】
従って、図４および図５は、それぞれがこれらの外部接点を例証するための、ランプ３６の上部平面図および底部平面図である。図４は、基板２４の頂面上のアノード接点を例証し、図５は、基板２６の底面上のカソード接点４０を例証する。工業用の実施形態において、図５において例証されるカソード接点４０は、プリント回路基板上の補完用はんだパッド構造および同様の電子部品に関連して用いられ得る。
【０１０８】
図８、図９および図１０は、本発明が組み入れられ得るダイオードの変形の概略的な斜視図である。特定の工業用の実施形態の場合にはあることだが、ダイオードは、一般的な立体の矩形の形状をとる。図８において、ダイオードは、全体的に４５で示される。透明な基板は４６で例証され、エピタキシャル層は４７で例証される。透明なオーム接触５０は、ダイオード４５の頂部に作られ、同様のオーム接触（図８には示されていない）は、伝導性基板４６の底部にある。
【０１０９】
図９は、ダイオード５２を例証し、オーム接触５３および５４のそれぞれ（およびあらゆる関連したボンドパッド金属、ならびにミラーを可能性として含む）は、両方ともダイオード５２の頂部の、エピタキシャル層５５および５６のそれぞれに配置される。透明な基板は、５７で例証される。
【０１１０】
図１０は、図８において例証されるものと一般的に同様のダイオード６０を例証し、上部のオーム接触が再び５０で示され、エピタキシャル層がともに模式的に４７で例証される。しかし、図１０は、基板６１が光の抽出を増加させるように形作られ得ることを例証する。多くの特許および公開出願が、そのような形状、または場合によってはレンズ面の使用を記述する。これらは、（限定的にではなく）「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｏｒｍｉｎｇ ３Ｄ Ｆｅａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ」に対する、２００６年７月３１日出願の、同一人に譲渡され同時係属中の出願公開第２００６００６０８７４号および特許出願第１１／４６１，０１８号と、ならびに２００６年１月３０日に出願の、同一人に譲渡され同時係属中の特許出願第１１／３４３，１８０号および出願公開第２００６０１８６４１８号に記述された、より随意的に生成された特徴とを含む。これらの出願のそれぞれの内容は、全般的に本明細書において参考として援用される。
【０１１１】
本発明の好適な実施形態を明らかにした図面および明細書において、特定の用語が用いられたが、それらの用語は、単に一般的および記述的な意味として用いられ、限定の目的のためには用いられておらず、本発明の範囲は、請求項において定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明に従った、発光ダイオードランプの断面模式図である。
【図２】図２は、本発明に従った、発光ダイオードランプの上部平面図である。
【図３】図３は、本発明に従った、発光ダイオードランプの側面図である。
【図４】図４は、図３のダイオードの上部平面図である。
【図５】図５は、図３のダイオードの底部平面図である。
【図６】図６は、波長と抵抗率の関数としての、炭化珪素（ＳｉＣ）の吸収率のプロットである。
【図７】図７は、波長と抵抗率の関数としての炭化珪素の透過率のプロットである。
【図８】図８は、本発明に従った、ダイオードの模式的な斜視図である。
【図９】図９は、本発明に従った、ダイオードの模式的な斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明に従った、ダイオードの模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０ ランプ
１２ ダイオード
１３ 基板
１４、１５ エピタキシャル層
１６ 金属被覆層
１８ オーム接触
１７、２０ ボンドパッド
２４ 反射器
２７ アノード接点
３０ ワイヤ
３３ カプセル用材料
３１ カソード接点
３３ レンズ
３４ 蛍光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数の活性放射層以外の複数の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と
を備えている、発光ダイオード。
【請求項２】
少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有するボンドパッドをさらに含む、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記複数のエピタキシャル層と前記透明な基板との間にＩＩＩ族の窒化物のバッファ層をさらに含み、該バッファ層は、１０００毎センチメートル未満の吸収係数を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記透明な基板は、１毎センチメートル未満の吸収係数を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記オーム接触および金属被覆層は、少なくとも約９５パーセントの透過率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記ボンドパッドは、少なくとも約９０パーセントよりも大きな反射率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
ヘッダと、
該ヘッダ上の請求項１に記載の発光ダイオードと、
該ヘッダ上の該ダイオードをカプセル化するレンズと、
該レンズの中に分散された蛍光体と
を備えている、発光ダイオードランプ。
【請求項８】
前記レンズは、ポリシロキサン樹脂を含む、請求項７に記載のランプ。
【請求項９】
前記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料システムから選択される、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記複数のエピタキシャル層は、可視スペクトルの青色部分において放射する、請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記複数のエピタキシャル層は、前記可視スペクトルの緑色部分において放射する、請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記蛍光体は、前記可視スペクトルの青色部分における周波数を、該可視スペクトルの黄色部分における周波数に変換する、請求項７に記載のランプ。
【請求項１３】
前記蛍光体は、セシウムにドープされたＹＡＧを含む、請求項７に記載のランプ。
【請求項１４】
前記透明な基板は、炭化珪素を含む、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
補完された炭化珪素の基板を含む、請求項１４に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
前記炭化珪素の基板に存在する任意のドーパント原子は、前記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１よりも上に、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１よりも上に、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１よりも上に前記吸収係数を上昇させ得る量よりも少ない量で存在する、請求項１４に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
前記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
前記金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
前記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
前記ボンドパッドのうちの少なくとも１つは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項２０】
ｎ型伝導性炭化珪素基板と、該基板に対するオーム接触とを含む、請求項１９に記載の発光ダイオード。
【請求項２１】
ｐ型エピタキシャル層と、
該ｐ型エピタキシャル層に対するオーム接触と、
ｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型エピタキシャル層に対するオーム接触と
を備えている、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項２２】
反射器と、
透明な接着剤を有する該反射器に取り付けられたＬＥＤチップであって、ｎ型のＩＩＩ族の窒化物の透明なエピタキシャル層を含む、ＬＥＤチップと、
該ｎ型のＩＩＩ族の窒化物層の上の実質的に透明なｐ型層と、
該ｐ型層上の透明な電流分布層と、
該ｎ型層に対するオーム接触および該ｐ型層に対するオーム接触と、
ｐ−ｎ接合から放射される光を該ｐ−ｎ接合に向けなおすための、該オーム接触のそれぞれに隣接したミラーと
を備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項２３】
前記ＬＥＤチップは、絶縁の炭化珪素から形成された透明な基板を含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２４】
前記オーム接触のそれぞれに対するそれぞれのボンドパッドを含み、該それぞれのボンドパッドは前記ミラーのうちの１つを有する、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２５】
前記透明な接着剤は、エポキシを含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２６】
前記ＬＥＤチップから前記ランプを回路または別のデバイスに取り付ける、前記ポリマーのパッケージを通る電極をさらに含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２７】
前記ポリマーパッケージの中の前記ＬＥＤチップの上にカプセル用材料をさらに含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２８】
前記カプセル用材料は、ポリシロキサン樹脂を含む、請求項２７に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２９】
前記カプセル用材料において分散した蛍光体をさらに含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３０】
前記蛍光体は、前記可視スペクトルの青色周波数における光を、該可視スペクトルの黄色周波数における光に変換する、請求項２９に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３１】
前記蛍光体は、ＹＡＧを含む、請求項２９に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３２】
ｐ−ｎ接合を形成するＩＩＩ族の窒化物のそれぞれのｐ型エピタキシャル層およびｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型層および該ｐ型層のそれぞれへのそれぞれのオーム接触およびボンドパッドと、
該それぞれのボンドパッドのうちの少なくとも１つにおけるミラーであって、該ｐ−ｎ接合に向かって反射する表面を有することによって、該ボンドパッドに到達するダイオードによって放射される光子を、該ボンドパッドの中に吸収されるのではなく、該ボンドパッドから反射されるように促進する、ミラーと
を備えている、発光ダイオード。
【請求項３３】
前記ボンドパッドのそれぞれの中にミラーを含む、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３４】
前記ミラーは、少なくとも７０パーセントを反射する、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３５】
前記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の前記吸収係数を有する基板をさらに含む、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３６】
炭化珪素の基板を含む、請求項３５に記載の発光ダイオード。
【請求項３７】
前記ｐ型層に対する前記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３８】
前記オーム接触上に透明な金属層をさらに含む、請求項３７に記載の発光ダイオード。
【請求項３９】
前記透明な金属層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、請求項３８に記載の発光ダイオード。
【請求項４０】
前記透明な金属層は、少なくとも８０パーセントの透過率を有する、請求項３８に記載の発光ダイオード。
【請求項４１】
電磁気スペクトルの可視部分において放射する活性部分と、
スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する基板であって、参照される波長は、該活性部分によって放射されるピーク波長に一致する、基板と、
該活性部分以外であり、該活性部分によって放射される該ピーク波長において５００ｃｍ−１未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触層であって、該活性部分によって放射される該ピーク波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該活性部分によって放射される該ピーク波長において、少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有する該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つと関連付けられたボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【請求項４２】
請求項４１に記載の発光ダイオードであって、
前記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
前記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
前記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【請求項４３】
前記基板は、前記活性部分によって放射される前記ピーク波長および前記蛍光体によって放射される前記優勢な波長において２毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記オーム接触は、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約９０パーセントの透過率を有し、
前記ボンドパッドは、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約８５パーセントの反射率を有する、請求項４２に記載の発光ダイオード。
【請求項４４】
発光ダイオードであって、
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数のエピタキシャル層であって、いずれの単一のエピタキシャル層も該ダイオードによって放射される波長において１０００毎センチメートルより大きな吸収係数を有さず、該複数のエピタキシャル層の全ての平均は、該ダイオードによって放射される波長において５００毎センチメートル未満である、複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つのエピタキシャル層に対するオーム接触層であって、該オーム接触層は、該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約７０パーセントより大きな反射率を有するボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【請求項４５】
前記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムから選択される、請求項４４に記載の発光ダイオード。
【請求項４６】
前記複数のエピタキシャル層は、ＵＶ周波数、ならびに可視スペクトルの青色部分および緑色部分における周波数から成る群から選択される周波数において放射する、請求項４５に記載の発光ダイオード。
【請求項４７】
請求項４４に記載の発光ダイオードであって、
前記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
前記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
前記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【請求項４８】
前記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、請求項４４に記載の発光ダイオード。
【請求項４９】
前記ボンドパッドは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、請求項４４に記載の発光ダイオード。
【請求項１】
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数の活性放射層以外の複数の層において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触および金属被覆層であって、少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触および金属被覆層と
を備えている、発光ダイオード。
【請求項２】
少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有するボンドパッドをさらに含む、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記複数のエピタキシャル層と前記透明な基板との間にＩＩＩ族の窒化物のバッファ層をさらに含み、該バッファ層は、１０００毎センチメートル未満の吸収係数を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記透明な基板は、１毎センチメートル未満の吸収係数を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記オーム接触および金属被覆層は、少なくとも約９５パーセントの透過率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記ボンドパッドは、少なくとも約９０パーセントよりも大きな反射率を有する、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
ヘッダと、
該ヘッダ上の請求項１に記載の発光ダイオードと、
該ヘッダ上の該ダイオードをカプセル化するレンズと、
該レンズの中に分散された蛍光体と
を備えている、発光ダイオードランプ。
【請求項８】
前記レンズは、ポリシロキサン樹脂を含む、請求項７に記載のランプ。
【請求項９】
前記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料システムから選択される、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記複数のエピタキシャル層は、可視スペクトルの青色部分において放射する、請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記複数のエピタキシャル層は、前記可視スペクトルの緑色部分において放射する、請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記蛍光体は、前記可視スペクトルの青色部分における周波数を、該可視スペクトルの黄色部分における周波数に変換する、請求項７に記載のランプ。
【請求項１３】
前記蛍光体は、セシウムにドープされたＹＡＧを含む、請求項７に記載のランプ。
【請求項１４】
前記透明な基板は、炭化珪素を含む、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１５】
補完された炭化珪素の基板を含む、請求項１４に記載の発光ダイオード。
【請求項１６】
前記炭化珪素の基板に存在する任意のドーパント原子は、前記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１よりも上に、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１よりも上に、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１よりも上に前記吸収係数を上昇させ得る量よりも少ない量で存在する、請求項１４に記載の発光ダイオード。
【請求項１７】
前記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択され、
前記金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１８】
前記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１９】
前記ボンドパッドのうちの少なくとも１つは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項２０】
ｎ型伝導性炭化珪素基板と、該基板に対するオーム接触とを含む、請求項１９に記載の発光ダイオード。
【請求項２１】
ｐ型エピタキシャル層と、
該ｐ型エピタキシャル層に対するオーム接触と、
ｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型エピタキシャル層に対するオーム接触と
を備えている、請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項２２】
反射器と、
透明な接着剤を有する該反射器に取り付けられたＬＥＤチップであって、ｎ型のＩＩＩ族の窒化物の透明なエピタキシャル層を含む、ＬＥＤチップと、
該ｎ型のＩＩＩ族の窒化物層の上の実質的に透明なｐ型層と、
該ｐ型層上の透明な電流分布層と、
該ｎ型層に対するオーム接触および該ｐ型層に対するオーム接触と、
ｐ−ｎ接合から放射される光を該ｐ−ｎ接合に向けなおすための、該オーム接触のそれぞれに隣接したミラーと
を備えている、ＬＥＤランプ。
【請求項２３】
前記ＬＥＤチップは、絶縁の炭化珪素から形成された透明な基板を含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２４】
前記オーム接触のそれぞれに対するそれぞれのボンドパッドを含み、該それぞれのボンドパッドは前記ミラーのうちの１つを有する、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２５】
前記透明な接着剤は、エポキシを含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２６】
前記ＬＥＤチップから前記ランプを回路または別のデバイスに取り付ける、前記ポリマーのパッケージを通る電極をさらに含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２７】
前記ポリマーパッケージの中の前記ＬＥＤチップの上にカプセル用材料をさらに含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２８】
前記カプセル用材料は、ポリシロキサン樹脂を含む、請求項２７に記載のＬＥＤランプ。
【請求項２９】
前記カプセル用材料において分散した蛍光体をさらに含む、請求項２２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３０】
前記蛍光体は、前記可視スペクトルの青色周波数における光を、該可視スペクトルの黄色周波数における光に変換する、請求項２９に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３１】
前記蛍光体は、ＹＡＧを含む、請求項２９に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３２】
ｐ−ｎ接合を形成するＩＩＩ族の窒化物のそれぞれのｐ型エピタキシャル層およびｎ型エピタキシャル層と、
該ｎ型層および該ｐ型層のそれぞれへのそれぞれのオーム接触およびボンドパッドと、
該それぞれのボンドパッドのうちの少なくとも１つにおけるミラーであって、該ｐ−ｎ接合に向かって反射する表面を有することによって、該ボンドパッドに到達するダイオードによって放射される光子を、該ボンドパッドの中に吸収されるのではなく、該ボンドパッドから反射されるように促進する、ミラーと
を備えている、発光ダイオード。
【請求項３３】
前記ボンドパッドのそれぞれの中にミラーを含む、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３４】
前記ミラーは、少なくとも７０パーセントを反射する、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３５】
前記スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の前記吸収係数を有する基板をさらに含む、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３６】
炭化珪素の基板を含む、請求項３５に記載の発光ダイオード。
【請求項３７】
前記ｐ型層に対する前記オーム接触は、プラチナ、ニッケル、金、亜鉛およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項３２に記載の発光ダイオード。
【請求項３８】
前記オーム接触上に透明な金属層をさらに含む、請求項３７に記載の発光ダイオード。
【請求項３９】
前記透明な金属層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される、請求項３８に記載の発光ダイオード。
【請求項４０】
前記透明な金属層は、少なくとも８０パーセントの透過率を有する、請求項３８に記載の発光ダイオード。
【請求項４１】
電磁気スペクトルの可視部分において放射する活性部分と、
スペクトルの緑色領域において０．５ｃｍ−１未満、該スペクトルのＵＶ領域において１ｃｍ−１未満、また、該スペクトルの青色領域において２ｃｍ−１未満の吸収係数を有する基板であって、参照される波長は、該活性部分によって放射されるピーク波長に一致する、基板と、
該活性部分以外であり、該活性部分によって放射される該ピーク波長において５００ｃｍ−１未満の吸収係数を有する複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つの上のオーム接触層であって、該活性部分によって放射される該ピーク波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該活性部分によって放射される該ピーク波長において、少なくとも約７０パーセントよりも大きな反射率を有する該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つと関連付けられたボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【請求項４２】
請求項４１に記載の発光ダイオードであって、
前記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
前記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
前記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【請求項４３】
前記基板は、前記活性部分によって放射される前記ピーク波長および前記蛍光体によって放射される前記優勢な波長において２毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記オーム接触は、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約９０パーセントの透過率を有し、
前記ボンドパッドは、該活性部分によって放射される該ピーク波長および該蛍光体によって放射される該優勢な波長において少なくとも約８５パーセントの反射率を有する、請求項４２に記載の発光ダイオード。
【請求項４４】
発光ダイオードであって、
４毎センチメートル未満の吸収係数を有する透明な基板と、
複数のエピタキシャル層であって、いずれの単一のエピタキシャル層も該ダイオードによって放射される波長において１０００毎センチメートルより大きな吸収係数を有さず、該複数のエピタキシャル層の全ての平均は、該ダイオードによって放射される波長において５００毎センチメートル未満である、複数のエピタキシャル層と、
該複数のエピタキシャル層のうちの少なくとも１つのエピタキシャル層に対するオーム接触層であって、該オーム接触層は、該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約８０パーセントの透過率を有する、オーム接触層と、
該ダイオードによって放射される波長において少なくとも約７０パーセントより大きな反射率を有するボンドパッドと
を備えている、発光ダイオード。
【請求項４５】
前記複数のエピタキシャル層は、ＩＩＩ族の窒化物材料のシステムから選択される、請求項４４に記載の発光ダイオード。
【請求項４６】
前記複数のエピタキシャル層は、ＵＶ周波数、ならびに可視スペクトルの青色部分および緑色部分における周波数から成る群から選択される周波数において放射する、請求項４５に記載の発光ダイオード。
【請求項４７】
請求項４４に記載の発光ダイオードであって、
前記ダイオードをカバーするカプセル用材料と、
該カプセル用材料の中の発光体と
をさらに備え、
前記基板は、該発光体によって放射される優勢な波長において４毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記複数のエピタキシャル層は、該発光体によって放射される優勢な波長において５００毎センチメートル未満の吸収係数を有し、
前記オーム接触は、該発光体によって放射される優勢な波長において少なくとも８０パーセントの透過率を有し、
前記ボンドパッドは、該発光体によって放射される優勢な波長において約７０パーセントよりも大きな反射率を有する、発光ダイオード。
【請求項４８】
前記オーム接触および金属被覆層は、酸化ニッケル、酸化亜鉛および酸化インジウムスズから成る群から選択される酸化金属を含む、請求項４４に記載の発光ダイオード。
【請求項４９】
前記ボンドパッドは、アルミニウム、銀およびクロムから成る群から選択されるミラーを含む、請求項４４に記載の発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１９９０１２（Ｐ２００８−１９９０１２Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９８９４（Ｐ２００８−１９８９４）
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（５０６０７８３７８）クリー， インコーポレイティッド (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３０日（２００８．１．３０）
【出願人】（５０６０７８３７８）クリー， インコーポレイティッド (26)
【Ｆターム（参考）】
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