JPH01231380A - 混色発光半導体素子 - Google Patents
混色発光半導体素子Info
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- JPH01231380A JPH01231380A JP63056346A JP5634688A JPH01231380A JP H01231380 A JPH01231380 A JP H01231380A JP 63056346 A JP63056346 A JP 63056346A JP 5634688 A JP5634688 A JP 5634688A JP H01231380 A JPH01231380 A JP H01231380A
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- emitting semiconductor
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- light
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- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分！？）
本発明は、異なる発光色を有する発光半導体チップを２
つ以上立体的に多段積みすることによってＵ金色発光を
得るようにした混色発光半導体素子に関する。
つ以上立体的に多段積みすることによってＵ金色発光を
得るようにした混色発光半導体素子に関する。
（従来の技術）
固体素子としての発光デバイスには蛍光体と発光タイオ
ートかある。発光ダイオードは、その発光材料としてｍ
−ｖ族化合物半導体の単一又は混晶か主に用いられる。
ートかある。発光ダイオードは、その発光材料としてｍ
−ｖ族化合物半導体の単一又は混晶か主に用いられる。
そして、発光ダイオードの発光は、ｐｎ接合部に順方向
電流を流して少数のキャリヤを注入し、これら少数キャ
リヤが多数キャリヤと再結合して行われる。発光ダイオ
ードは、その発光機構から蛍光体と異なって特に高輝度
てあり、又、局所的な発光や複雑な表示に適しており、
励起エネルギーか簡単な低圧の直流電源てあり、更にそ
の他の特徴、即ち多色化、高信頼性、低消費電力、高速
応答性か半導体央積回路とマツチして、用途は益々拡大
しつつある。
電流を流して少数のキャリヤを注入し、これら少数キャ
リヤが多数キャリヤと再結合して行われる。発光ダイオ
ードは、その発光機構から蛍光体と異なって特に高輝度
てあり、又、局所的な発光や複雑な表示に適しており、
励起エネルギーか簡単な低圧の直流電源てあり、更にそ
の他の特徴、即ち多色化、高信頼性、低消費電力、高速
応答性か半導体央積回路とマツチして、用途は益々拡大
しつつある。
その初期において、応用分野は表示光源としてランプ、
デイスプレーの２つか主流であったか、素子の高出力化
に伴いファクシミリや複写機、プリンタ用の各光源とし
てＯＡ機器分野、更に交通信号等の表示用、光ファイバ
を用いた光通信へと、固体光源としてその需要は飛ｙＩ
ｖ的な拡大か期待されている。
デイスプレーの２つか主流であったか、素子の高出力化
に伴いファクシミリや複写機、プリンタ用の各光源とし
てＯＡ機器分野、更に交通信号等の表示用、光ファイバ
を用いた光通信へと、固体光源としてその需要は飛ｙＩ
ｖ的な拡大か期待されている。
特に、表示光源の分野ては多色化か凹求され、又、その
発光にノ、（づ〈固有の色以外の色か要求され、各種発
光タイオートを近接させて同時に発光させる技術か利用
されつつある。又、特に屋外表示用途を考える場合、多
色化と同時に高輝度か要求されつつある。
発光にノ、（づ〈固有の色以外の色か要求され、各種発
光タイオートを近接させて同時に発光させる技術か利用
されつつある。又、特に屋外表示用途を考える場合、多
色化と同時に高輝度か要求されつつある。
（光ＩＪ１か解決しようとする問題点）しかしながら、
従来技術によれば多色化はＯｆ ｒｅてあったとしても
、限られた発光タイオートのＭ１合せのために色調を任
意に変化させることか不可能てあり、発光色源をみる角
度によって構成する発光ダイオードの巾色源か分離した
り、更に屋外表示用としての十分な輝度を持つ混合色を
得るには困難かあった。
従来技術によれば多色化はＯｆ ｒｅてあったとしても
、限られた発光タイオートのＭ１合せのために色調を任
意に変化させることか不可能てあり、発光色源をみる角
度によって構成する発光ダイオードの巾色源か分離した
り、更に屋外表示用としての十分な輝度を持つ混合色を
得るには困難かあった。
参考のために主要ないくつかの可視発光タイオートの特
性を法衣に示す。
性を法衣に示す。
各種発光ダイオードの特性
各種発光タイオートを組み合せる多色化は、グラスマン
のが１則に準じて、ある可視域の単色放射を回し可視域
の異なる屯色尤の組合せにより知覚的な１色を得るもの
である。赤、青及び緑の３原色によっであるゆる知覚色
か得られることは周知のことである。
のが１則に準じて、ある可視域の単色放射を回し可視域
の異なる屯色尤の組合せにより知覚的な１色を得るもの
である。赤、青及び緑の３原色によっであるゆる知覚色
か得られることは周知のことである。
実公昭６２−３４４６７号公報には、２種のＧａＰ発光
タイオートをエピタキシャル成長によりＰＮＮＰ構造ま
たはＮＰＰＮ構造に一体として形成し、赤色及び緑色を
発光させる試みか成されている。しかし、斯かる方法で
は、ＰＮＮＰまたはＮＰＰＮの一体閘造て形成されてい
るため、放射光を一方向に取り出す際に緑色発光は赤色
発光ダイオード内て吸収され、外部電子効率を低下させ
る。近年、特に′Ａｉ望されている超高輝度、例えばＩ
Ｆ ＝ ２０ ｍＡてｌ ０００ ｍ ｃ ｄ以上と
いう輝度は、ＧａＰの発光タイオートては不可１辷ある
。
タイオートをエピタキシャル成長によりＰＮＮＰ構造ま
たはＮＰＰＮ構造に一体として形成し、赤色及び緑色を
発光させる試みか成されている。しかし、斯かる方法で
は、ＰＮＮＰまたはＮＰＰＮの一体閘造て形成されてい
るため、放射光を一方向に取り出す際に緑色発光は赤色
発光ダイオード内て吸収され、外部電子効率を低下させ
る。近年、特に′Ａｉ望されている超高輝度、例えばＩ
Ｆ ＝ ２０ ｍＡてｌ ０００ ｍ ｃ ｄ以上と
いう輝度は、ＧａＰの発光タイオートては不可１辷ある
。
又、 Ｇａ Ａｓ Ｐ発光ダイオードては、ＡｓとＰの
混晶比を変化させることにより緑色から赤色までの中間
色の発光かｉ”ｆ ｆｉであるか、やはり屋外等に用い
る程度の１００１００Ｏ以上の輝度を得ることは困難で
ある。単色発光て超高輝度の発光ダイオードとしては、
ダブルヘテロ接合構造のＧａ ＡＩ Ａｓ発光ダイオー
ドか市販されているか、その波長は６６０ｎｍ付近の赤
色に限定される。赤色発光はＦ２外て用いられる場合に
は、国によっては法的な規制かあり、その用途に制限か
あるので、赤色以外の例えばオレンジ色など短波長側に
発光の色調か偏倚しなければならない。
混晶比を変化させることにより緑色から赤色までの中間
色の発光かｉ”ｆ ｆｉであるか、やはり屋外等に用い
る程度の１００１００Ｏ以上の輝度を得ることは困難で
ある。単色発光て超高輝度の発光ダイオードとしては、
ダブルヘテロ接合構造のＧａ ＡＩ Ａｓ発光ダイオー
ドか市販されているか、その波長は６６０ｎｍ付近の赤
色に限定される。赤色発光はＦ２外て用いられる場合に
は、国によっては法的な規制かあり、その用途に制限か
あるので、赤色以外の例えばオレンジ色など短波長側に
発光の色調か偏倚しなければならない。
本発明は従来技術の混合色発光ダイオードの多色化の限
界を克服し、単色光の発光ダイオードの組合せにより放
射方向によって知覚的な等色効果か完全な疑似単一光源
となる混色発光半導体素子を提供することをその目的と
する。特に、超高輝度混色発光半導体素子の提供を目的
とし、更に詳しくは、超高輝度の単色発光素子の超高輝
度の特徴を生かしつつ、超高輝度の混色発光半導体素子
を提供することを目的とする。
界を克服し、単色光の発光ダイオードの組合せにより放
射方向によって知覚的な等色効果か完全な疑似単一光源
となる混色発光半導体素子を提供することをその目的と
する。特に、超高輝度混色発光半導体素子の提供を目的
とし、更に詳しくは、超高輝度の単色発光素子の超高輝
度の特徴を生かしつつ、超高輝度の混色発光半導体素子
を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記目的を達成するために、互いに異なる発光
色を有する複数の発光半る体チップを。
色を有する複数の発光半る体チップを。
該チップ主表面に略直角な方向に多段に私み重ねて一体
化することによって混色発光半導体素子を１１１るよう
にした。この場合、特に前記多段に植み重ねられる複数
の発光半導体チップを、その相対向する電極同志をＡｇ
ペースト、Ｉｎ合金等の導電性接７１′材料を用いて一
体化し、超高輝度の単色発光半導体素子、例えばダブル
ヘテロ接合構造を右するＧａ Ａｌ へｓ発光半導体チ
ップに該チップの発光波長よりワイドなバンドギャップ
を有するＧａ Ｐ又はＧａ Ａｓ Ｐ ＠の発光半導体
チップを直角な方向に私み重ねて一体化することによっ
て混色型超高輝度発光半導体素子を得るようにした。
化することによって混色発光半導体素子を１１１るよう
にした。この場合、特に前記多段に植み重ねられる複数
の発光半導体チップを、その相対向する電極同志をＡｇ
ペースト、Ｉｎ合金等の導電性接７１′材料を用いて一
体化し、超高輝度の単色発光半導体素子、例えばダブル
ヘテロ接合構造を右するＧａ Ａｌ へｓ発光半導体チ
ップに該チップの発光波長よりワイドなバンドギャップ
を有するＧａ Ｐ又はＧａ Ａｓ Ｐ ＠の発光半導体
チップを直角な方向に私み重ねて一体化することによっ
て混色型超高輝度発光半導体素子を得るようにした。
（作用）
本発明に基づいて混色発光半導体素子を作るためには、
単色発光半４体チップを複数個放射方向に略直角に桔み
重ねて一体化し、これを発光半導体素子とする。市場て
現在入手可能な、あるいは可能になりつつある赤乃至前
車色発光半導体チップから６望する知覚的な等色を得る
ために種々の組合せか可能である０例えば、オレンジ色
を得るためには、赤色と黄色の単色発光ダイオードを組
合せれば良い、勿論、３原色の赤色、緑色、青色を組合
せれば白色光も可能である。混色型の超高輝度多色発光
素子を作るためには単色発光半導体チップを積み重ねて
行われるか、少なくともその構成する単色発光半導体チ
ップの一つは超高輝度の発光、即ちＩＰ ＝２０ｍＡで
ｌＯＯ１００Ｏ以上か可能てなければならない、他の単
色発光半導体チップの輝度には特に制限かない。
単色発光半４体チップを複数個放射方向に略直角に桔み
重ねて一体化し、これを発光半導体素子とする。市場て
現在入手可能な、あるいは可能になりつつある赤乃至前
車色発光半導体チップから６望する知覚的な等色を得る
ために種々の組合せか可能である０例えば、オレンジ色
を得るためには、赤色と黄色の単色発光ダイオードを組
合せれば良い、勿論、３原色の赤色、緑色、青色を組合
せれば白色光も可能である。混色型の超高輝度多色発光
素子を作るためには単色発光半導体チップを積み重ねて
行われるか、少なくともその構成する単色発光半導体チ
ップの一つは超高輝度の発光、即ちＩＰ ＝２０ｍＡで
ｌＯＯ１００Ｏ以上か可能てなければならない、他の単
色発光半導体チップの輝度には特に制限かない。
現在技術的に可能な超高輝度発光半導体チップとしては
Ｇａ＾！＾Ｓの６６０ｎｍの赤色発光かあるか、このＧ
ａ ＡＩ Ａｓ赤色発光ダイオードにＧａ Ｐ又はＧａ
Ａｓ Ｐの発光ダイオードを組み合せることにより赤
色から短波長側にシフトした１例えばオレンジ色の知覚
色の超高輝度発光半導体チップかイｉＩられる。
Ｇａ＾！＾Ｓの６６０ｎｍの赤色発光かあるか、このＧ
ａ ＡＩ Ａｓ赤色発光ダイオードにＧａ Ｐ又はＧａ
Ａｓ Ｐの発光ダイオードを組み合せることにより赤
色から短波長側にシフトした１例えばオレンジ色の知覚
色の超高輝度発光半導体チップかイｉＩられる。
現在存在する短波長側の単色発光ダイオードは前夫のＧ
ａ Ｐ、 Ｇａ Ａｓ Ｐの他にＳｉＣ，ＧａＮの青色
があるか、超高輝度の発光ダイオードチップな少なくと
も一構成安素として含むことによりその発光色調の短波
超側へのシフトか可能てあり、構成する各発光半導体チ
ップの発光接合面積、発光ノー１の調ｎて色調に関して
かなりの自由１バかある。
ａ Ｐ、 Ｇａ Ａｓ Ｐの他にＳｉＣ，ＧａＮの青色
があるか、超高輝度の発光ダイオードチップな少なくと
も一構成安素として含むことによりその発光色調の短波
超側へのシフトか可能てあり、構成する各発光半導体チ
ップの発光接合面積、発光ノー１の調ｎて色調に関して
かなりの自由１バかある。
斯かる混色型超高輝度発光半導体素子て重要なことは、
その放射光を知覚するに際し、その光源を見る角度て単
結晶への分離かなく、混色を完全に行うために、構成チ
ップかその接合平面に直角な方向に私み重ねられ一体化
されることである。
その放射光を知覚するに際し、その光源を見る角度て単
結晶への分離かなく、混色を完全に行うために、構成チ
ップかその接合平面に直角な方向に私み重ねられ一体化
されることである。
然るに、このように混色発光半導体素子を１ｒＩる場合
に、本発明のようにその主たる放射光方向に略直角方向
に単純発光半導体チップな払み重ねて一体化することに
よって、その放射光を見る角度によって完全な等色化か
行われ１個々の単色発光に分離されて見えることはない
、即ち、放射光の混合か完全に行われる。勿論、混色発
光半導体素子の最前面の発光半導体チップからの放射光
は効率良く外部に発散されるか、後部にある発光半導体
チップは側面への放射光発散が主体であるので、斯かる
混色発光半導体素子からの外部放射を所定の方向に有効
に取り出すためには、例えば凹面反射鏡内、特に放射面
反射鏡の略焦点にその混色半導体素子を配こするのが良
い。
に、本発明のようにその主たる放射光方向に略直角方向
に単純発光半導体チップな払み重ねて一体化することに
よって、その放射光を見る角度によって完全な等色化か
行われ１個々の単色発光に分離されて見えることはない
、即ち、放射光の混合か完全に行われる。勿論、混色発
光半導体素子の最前面の発光半導体チップからの放射光
は効率良く外部に発散されるか、後部にある発光半導体
チップは側面への放射光発散が主体であるので、斯かる
混色発光半導体素子からの外部放射を所定の方向に有効
に取り出すためには、例えば凹面反射鏡内、特に放射面
反射鏡の略焦点にその混色半導体素子を配こするのが良
い。
超高輝度の単色発光半導体チップは、その発光素子の放
射方向に対して後部に位こするのか好ましい。超高輝度
の単色発光半導体チップがＧａ ＡｌＡＳ型ダブルヘテ
ロ構造の場合、他の構成要素である短波長発光の中色発
光半導体素子は接触する超高輝度の発光半導体チップに
吸収されぬよう曲面に用いるのが良い、放射光の他の半
導体チップによる吸収は不利であるので、斯かる吸収か
起こらないように基礎吸収やエキシトン準位吸収などの
ないようエネルギー帯構造及び不純物準位の存在を考慮
することは好ましい。
射方向に対して後部に位こするのか好ましい。超高輝度
の単色発光半導体チップがＧａ ＡｌＡＳ型ダブルヘテ
ロ構造の場合、他の構成要素である短波長発光の中色発
光半導体素子は接触する超高輝度の発光半導体チップに
吸収されぬよう曲面に用いるのが良い、放射光の他の半
導体チップによる吸収は不利であるので、斯かる吸収か
起こらないように基礎吸収やエキシトン準位吸収などの
ないようエネルギー帯構造及び不純物準位の存在を考慮
することは好ましい。
Ｇａ ＰはＺｎ−０ベアの発光中心による赤色発光と等
電子トラップによる緑色発光か可スオであり、ＧａＡｓ
ＰはそのＧａ Ａｓ及びＧａ Ｐの混晶比によって、
即ちＧａ Ｐが４０％以上では黄色（５７０ｎ ｍ ）
から橙色（６３０ｎ ｍ ）と変化する。
電子トラップによる緑色発光か可スオであり、ＧａＡｓ
ＰはそのＧａ Ａｓ及びＧａ Ｐの混晶比によって、
即ちＧａ Ｐが４０％以上では黄色（５７０ｎ ｍ ）
から橙色（６３０ｎ ｍ ）と変化する。
ダフルヘデロ接合型超高輝度Ｇａ＾Ｉ Ａｓ発光半導体
チップにＧａＰ：Ｎの高輝度発光半導体チップを、Ｍｌ
み合わせることによって、オレンジ色の混合知覚色か得
られる。 このように植み重ねられた超高輝度発光゛吟
導体素子は、その外部放射を効率的にするために凹面の
反射鏡の中に、場合によって放射面鏡の焦点に配置し、
又５個々の接合面積の選択、発光のための電流御所によ
ってＬ１的とする輝度と混色を得ることか出来る。
チップにＧａＰ：Ｎの高輝度発光半導体チップを、Ｍｌ
み合わせることによって、オレンジ色の混合知覚色か得
られる。 このように植み重ねられた超高輝度発光゛吟
導体素子は、その外部放射を効率的にするために凹面の
反射鏡の中に、場合によって放射面鏡の焦点に配置し、
又５個々の接合面積の選択、発光のための電流御所によ
ってＬ１的とする輝度と混色を得ることか出来る。
発光ダイオードにはその輝度と励起のためのａ流との間
に飽和特性かあり、又、電流によって寿命か変化するの
で、希望する混色を得る場合、 ｅｌｆ色発光ダイオー
ドの放射波長、印加する電圧、接合面積を適宜調節せし
める。
に飽和特性かあり、又、電流によって寿命か変化するの
で、希望する混色を得る場合、 ｅｌｆ色発光ダイオー
ドの放射波長、印加する電圧、接合面積を適宜調節せし
める。
更に未発ＩＪ１によれば、各中色発光半導体チップはそ
の電極部分で相互に適当な導電性接着剤、Ａｇペースト
或いはＩｎ合金を用いて接着一体化させる。
の電極部分で相互に適当な導電性接着剤、Ａｇペースト
或いはＩｎ合金を用いて接着一体化させる。
（実施例）
以下に未発ｒｊｌの一実施例を添付図面に基づいて説明
する。
する。
第１図は本発明に係る混色発光半導体素子ｌの４１１ｊ
ｒＪｔ図であり１本実施例においては、該混色発光半導
体素子ｌは第２図に示すダブルヘテロ接合構造を有する
厚さ２００．ｍ、大きさ４００層ｍｘ４００終ｍのＧａ
ＡｌＡｓＪｆＪ高輝度赤色発光半導体チップ１０上に
第３図に示す厚さ２５０層ｍ、大きさ２５０４ｍＸ ２
５０ ｇｍのＧａＰ：Ｎ緑色発光半導体チップ２ｏを積
み重ねて両者を接合一体化して構成される。
ｒＪｔ図であり１本実施例においては、該混色発光半導
体素子ｌは第２図に示すダブルヘテロ接合構造を有する
厚さ２００．ｍ、大きさ４００層ｍｘ４００終ｍのＧａ
ＡｌＡｓＪｆＪ高輝度赤色発光半導体チップ１０上に
第３図に示す厚さ２５０層ｍ、大きさ２５０４ｍＸ ２
５０ ｇｍのＧａＰ：Ｎ緑色発光半導体チップ２ｏを積
み重ねて両者を接合一体化して構成される。
上記Ｇａ ＡＩ Ａｓｄ高輝度赤色発光半導体チップｌ
Ｏは、第２図に示すように、ｎ型Ｇａ Ａｌ＾Ｓクラッ
ト層１１上にＧａ ＡＩ Ａｓ活性層１２、ｐ型Ｇａ
Ａｌ＾Ｓクラッド層１３全１３１層して得られる発光半
導体素子のｎ型クラッド層１１の下面にｎ型電極１４・
・・を形成し、ｐ型りラット層１３の上面にｐ型電Ｊ４
ｉ１５・・・を形成して構成される。尚、以上のｎ型ク
ラッド層１１．活性層１２及びｐ型クラッド層１３の形
成は、公知の徐冷法にょる液相エピタキシャル（ＬＰＥ
）結晶成長法によって行なわれる。
Ｏは、第２図に示すように、ｎ型Ｇａ Ａｌ＾Ｓクラッ
ト層１１上にＧａ ＡＩ Ａｓ活性層１２、ｐ型Ｇａ
Ａｌ＾Ｓクラッド層１３全１３１層して得られる発光半
導体素子のｎ型クラッド層１１の下面にｎ型電極１４・
・・を形成し、ｐ型りラット層１３の上面にｐ型電Ｊ４
ｉ１５・・・を形成して構成される。尚、以上のｎ型ク
ラッド層１１．活性層１２及びｐ型クラッド層１３の形
成は、公知の徐冷法にょる液相エピタキシャル（ＬＰＥ
）結晶成長法によって行なわれる。
ここて得られたＧａ ＡＩ Ａｓ超高師度赤色発光半導
体チップの構成は、例えばｐ型りラット層はＺｎトープ
、ドーパントレベル：４Ｘ１０’γ／Ｃｍ ” ＋ Ｋ
品組成Ｇａｏ、２＾ｌｏ、ａＡｓ、厚さ±２００ｐ ｍ
、ノンドープ活性層は混晶Ｍｌ成Ｇａｏ、２＾Ｉｎ、
ｘｎ Ａｓ、厚さｌＪＬｍ、ｎ型クラッド層はＴｃト
ープ、ドーパントレベル： １ｘｌＯ”７ｃｍ３．混晶
組成Ｇａｏ、 ２ Ａ１１）、 ６ Ａｓ、厚さ５０μ
ｍからなる。
体チップの構成は、例えばｐ型りラット層はＺｎトープ
、ドーパントレベル：４Ｘ１０’γ／Ｃｍ ” ＋ Ｋ
品組成Ｇａｏ、２＾ｌｏ、ａＡｓ、厚さ±２００ｐ ｍ
、ノンドープ活性層は混晶Ｍｌ成Ｇａｏ、２＾Ｉｎ、
ｘｎ Ａｓ、厚さｌＪＬｍ、ｎ型クラッド層はＴｃト
ープ、ドーパントレベル： １ｘｌＯ”７ｃｍ３．混晶
組成Ｇａｏ、 ２ Ａ１１）、 ６ Ａｓ、厚さ５０μ
ｍからなる。
又１曲記Ｇａ Ｐ緑色発光半導体チップ２０は、液相エ
ピタキシャル（ＬＰＥ）結晶成長法によって発光する尤
の吸収の少ないＧａ Ｐ基板結晶上に発光中心となるＮ
を添加したｎ型Ｇａ Ｐ層を成長させた後、Ｚｎを添加
してｐｎ接合を形成して得られるものてあって、これは
第３図に示すようにｎ型Ｇａ１）層２１の下面にｎ型電
極２３・・・を形成し、ｐ型ＧａＰ層２２の上面にｐ型
電極２４を形成して構成される。
ピタキシャル（ＬＰＥ）結晶成長法によって発光する尤
の吸収の少ないＧａ Ｐ基板結晶上に発光中心となるＮ
を添加したｎ型Ｇａ Ｐ層を成長させた後、Ｚｎを添加
してｐｎ接合を形成して得られるものてあって、これは
第３図に示すようにｎ型Ｇａ１）層２１の下面にｎ型電
極２３・・・を形成し、ｐ型ＧａＰ層２２の上面にｐ型
電極２４を形成して構成される。
ここて得られたＧａＰ緑色発光半導体チップの構或は１
例えばｎ型Ｇａ Ｐ層、第１居Ｔｅトープ、４Ｘ１０′
？／ｃｍ’、 厚さ２０ｋｍ 第２層ｎ型ドーパント ２ＸＩＯ”／ｃｍ’。
例えばｎ型Ｇａ Ｐ層、第１居Ｔｅトープ、４Ｘ１０′
？／ｃｍ’、 厚さ２０ｋｍ 第２層ｎ型ドーパント ２ＸＩＯ”／ｃｍ’。
厚さ２０ルｍ
但し窒素ドープ
Ｐ型Ｇａ Ｐ層： ＺｎトープｌＸｌ０”／
ｃｍ’。
ｃｍ’。
厚さ２０終ｍ
から成る。
斯くて、第１図に示すように、第２図に示される前記Ｇ
ａ ＡＩ Ａｓ超高輝度赤色半導体チップ１０七に第３
図に示される前記Ｇａ Ｐ緑色発光半導体チップ２０を
植み重ねて両者を接合−帯化すれば、本発明に係る混色
発光半導体素子１が得られる。即ち、図示のように赤色
発光半導体チップＩＯの上面に形成されたｐ型電極１５
−・・に緑色発光半導体チップ２０の下面に形成された
ｎ型電極２３・・・を当接するようにして緑色発光半導
体チップ２０を当接するようにして緑色発光半導体チッ
プ２０を赤色半導体チップｌＯ上にａ置し１両電極１５
・・・、２３・・・間にＡｇペースト、Ｉｎ合金等の導
電性接着剤３０を介在せしめてこれら全体を炉中で温度
２００″′Ｃ〜３００°Ｃに加熱してその後冷却すれば
、円電極１５・・・、２３・・・の溶剤か蒸発したり、
或いは合金層を形成し、接着されて赤色発光半導体チッ
プｌＯと緑色発光半導体チップ２０とか接合−休止され
て本発明に係る混色発光半導体素子ｌかｆ！Ｉられる。
ａ ＡＩ Ａｓ超高輝度赤色半導体チップ１０七に第３
図に示される前記Ｇａ Ｐ緑色発光半導体チップ２０を
植み重ねて両者を接合−帯化すれば、本発明に係る混色
発光半導体素子１が得られる。即ち、図示のように赤色
発光半導体チップＩＯの上面に形成されたｐ型電極１５
−・・に緑色発光半導体チップ２０の下面に形成された
ｎ型電極２３・・・を当接するようにして緑色発光半導
体チップ２０を当接するようにして緑色発光半導体チッ
プ２０を赤色半導体チップｌＯ上にａ置し１両電極１５
・・・、２３・・・間にＡｇペースト、Ｉｎ合金等の導
電性接着剤３０を介在せしめてこれら全体を炉中で温度
２００″′Ｃ〜３００°Ｃに加熱してその後冷却すれば
、円電極１５・・・、２３・・・の溶剤か蒸発したり、
或いは合金層を形成し、接着されて赤色発光半導体チッ
プｌＯと緑色発光半導体チップ２０とか接合−休止され
て本発明に係る混色発光半導体素子ｌかｆ！Ｉられる。
而して、この混色発光半導体素子ｌにＩＩＩＴ方向電流
を流せば、赤色発光半導体チップｌＯの活性層１２から
は超高輝度の赤色発光か得られ、緑色発光半導体チップ
２０のｐｎ接合面からは緑色発光か得られ、この結果、
該混色発光半導体素子ｌ全体としては赤色と緑色との混
合色である橙色の点光源に近い超高輝度発光が得られる
。しかも、当該混色発光半導体素子ｌは赤色発光半導体
チップｌＯ上に緑色発光半導体チップ２０を植み重ねて
接合−休止することで容易に得られ、その構成も第４図
に本発明に係る前記混色発光半導体素子ｌの応用例を示
す、即ち、第４図はハイブリッド型ＬＥＤランプ４０の
側面図であって、混色発光半導体素子ｌの周囲は上面を
除いて椀状の＾１製リフレクター４１によって被われて
おり、電極１４．２４からはそれぞれリード線４２．４
３か導出しており、これら全体はエポキシ樹脂等の透明
樹脂４４によってモールドされている。
を流せば、赤色発光半導体チップｌＯの活性層１２から
は超高輝度の赤色発光か得られ、緑色発光半導体チップ
２０のｐｎ接合面からは緑色発光か得られ、この結果、
該混色発光半導体素子ｌ全体としては赤色と緑色との混
合色である橙色の点光源に近い超高輝度発光が得られる
。しかも、当該混色発光半導体素子ｌは赤色発光半導体
チップｌＯ上に緑色発光半導体チップ２０を植み重ねて
接合−休止することで容易に得られ、その構成も第４図
に本発明に係る前記混色発光半導体素子ｌの応用例を示
す、即ち、第４図はハイブリッド型ＬＥＤランプ４０の
側面図であって、混色発光半導体素子ｌの周囲は上面を
除いて椀状の＾１製リフレクター４１によって被われて
おり、電極１４．２４からはそれぞれリード線４２．４
３か導出しており、これら全体はエポキシ樹脂等の透明
樹脂４４によってモールドされている。
而して、当該ＬＥＤランプ４０に順方向電流を通じれば
、点光源に近い橙色の超高輝度発光か得られる。
、点光源に近い橙色の超高輝度発光か得られる。
また、ＧａＰのエネルギーギャップは２．２ｅＶて、そ
の値は下部のＧａ ＡＩ Ａｓ赤色発光半導体チップの
赤色発光の光エネルギー１．８ｅＶに対し大きいので、
下部の赤色光は上部の半導体チップの中で吸収されるこ
となく通過し、輝度の損失がないのは勿論、下部の輝度
が上部チップの通過によって、上部チップの緑色発光と
の混色が完全に行なわれるという利点かある。
の値は下部のＧａ ＡＩ Ａｓ赤色発光半導体チップの
赤色発光の光エネルギー１．８ｅＶに対し大きいので、
下部の赤色光は上部の半導体チップの中で吸収されるこ
となく通過し、輝度の損失がないのは勿論、下部の輝度
が上部チップの通過によって、上部チップの緑色発光と
の混色が完全に行なわれるという利点かある。
（発明の効果）
以上の説明てＩｌｌらかな如く木発ＩＪＪによれば、互
いに異なる発光色を有する発光半導体チップを多段に積
み重ねて接合−休止することによって混色発光半導体末
子を構成したため、超高輝度の混合色発光か筒中な構造
で容易に得られるという効果か得られる。
いに異なる発光色を有する発光半導体チップを多段に積
み重ねて接合−休止することによって混色発光半導体末
子を構成したため、超高輝度の混合色発光か筒中な構造
で容易に得られるという効果か得られる。
第１図は本発明に係る混色発光半導体素子の構成図、第
２図はＧａ ＡＩ Ａｓ赤色発光半導体チ・ンプの構成
図、第３図はＧａ Ｐ緑色発光半導体チップの構成図、
ｔ５４図はハイブリッド型ＬＥＤランプの側面図である
。 ｌ・・・混色発光半導体素子、ｌＯ・・・Ｇａ ＡＩ
ＡＳ赤色発光半導体チップ、２０・・・Ｇａ Ｐ緑色発
光半導体チップ、３０・・・接着剤。 特許 出 願 人 信越半導体株式会社代理人 弁理士
山 下 亮− 第１図 ？４ 第２図 第３図 第４図
２図はＧａ ＡＩ Ａｓ赤色発光半導体チ・ンプの構成
図、第３図はＧａ Ｐ緑色発光半導体チップの構成図、
ｔ５４図はハイブリッド型ＬＥＤランプの側面図である
。 ｌ・・・混色発光半導体素子、ｌＯ・・・Ｇａ ＡＩ
ＡＳ赤色発光半導体チップ、２０・・・Ｇａ Ｐ緑色発
光半導体チップ、３０・・・接着剤。 特許 出 願 人 信越半導体株式会社代理人 弁理士
山 下 亮− 第１図 ？４ 第２図 第３図 第４図
Claims (7)
- （１）互いに異なる発光色を有する複数の発光半導体チ
ップを、該チップ主表面に略直角な方向に多段に積み重
ねて一体化して成る混色発光半導体素子。 - （２）前記多段に積み重ねられる複数の発光半導体チッ
プは、その相対向する電極同志を導電性接着材料を用い
て接着一体化される請求項１記載の混色発光半導体素子
。 - （３）前記発光半導体チップの少なくとも１つは、２０
ｍＡの駆動電流のもとに、５ｍｍφエポキシ樹脂封止の
ランプの軸光度が１０００ｍｃｄ以上となるような高輝
度特性を有し、当該発光半導体チップと、これと異なっ
た光波長を有する他種の発光半導体チップを重ねて、両
者を一体化してなる請求項１記載の混色発光半導体素子
。 - （４）前記高輝度発光半導体チップとして、ダブルヘテ
ロ接合構造を有するＧａＡｌＡｓ発光半導体チップを用
いる請求項３記載の混色発光半導体素子。 - （５）前記異なった発光波長を有する他種の発光半導体
チップとして、ＧａＡｓＰ発光半導体チップを用いる請
求項３記載の混色発光半導体素子。 - （６）前記異なった発光波長を有する他種の発光半導体
チップとして、ＧａＰ発光半導体チップを用いる請求項
３記載の混色発光半導体素子。 - （７）ダブルヘテロ接合構造を有するＧａＡｌＡｓ発光
半導体チップ上の、該半導体チップの発する光より短波
長の光を発する半導体素子よりなる、異なった発光半導
体チップを載置する請求項１記載の混色発光半導体素子
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5634688A JPH0710003B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 混色発光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5634688A JPH0710003B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 混色発光半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01231380A true JPH01231380A (ja) | 1989-09-14 |
| JPH0710003B2 JPH0710003B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=13024668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5634688A Expired - Lifetime JPH0710003B2 (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 混色発光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710003B2 (ja) |
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