JPH033373A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH033373A JPH033373A JP1138869A JP13886989A JPH033373A JP H033373 A JPH033373 A JP H033373A JP 1138869 A JP1138869 A JP 1138869A JP 13886989 A JP13886989 A JP 13886989A JP H033373 A JPH033373 A JP H033373A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 20
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
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- Led Devices (AREA)
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】
[発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体発光装置に係わり、特にInGaAI
Fからなる発光層をもつ半導体発光装置に関する。
Fからなる発光層をもつ半導体発光装置に関する。
(従来の技術)
InGaAlP系材料は、窒化物を除<m−V族化合物
半導体混晶中で最大の直接遷移形エネルギーギャップを
有し、0.5〜0,6μm帯の発光素子材料として注目
されている。特にGaAsを基板とし、これに格子整合
するInGaAlPによる発光部を持つpnn接合形光
光ダイオード Light Emitting Dio
de :LED)は、従来のGaPやGaAs P等の
間接遷移形の材料を用いたものに比べ、赤色から緑色の
高輝度の発光が可能である。高輝度のLEDを作成する
には、発光効率を高めることはもとより、素子内部での
光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係等により、外
部への有効な光取出しを実現することが重要である。
半導体混晶中で最大の直接遷移形エネルギーギャップを
有し、0.5〜0,6μm帯の発光素子材料として注目
されている。特にGaAsを基板とし、これに格子整合
するInGaAlPによる発光部を持つpnn接合形光
光ダイオード Light Emitting Dio
de :LED)は、従来のGaPやGaAs P等の
間接遷移形の材料を用いたものに比べ、赤色から緑色の
高輝度の発光が可能である。高輝度のLEDを作成する
には、発光効率を高めることはもとより、素子内部での
光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係等により、外
部への有効な光取出しを実現することが重要である。
第5図はInGaAlP発光部を持つ従来のLEDを示
す構造断面図であり、図中51はn−GaAs基板、5
2はn−1nGaAIPクラッド層、53はInGaA
lP活性層、54はp−1nGaAIPクラッド層、5
5はp−InGaP中間エネルギーギャップ層、56は
p−QaAsコンタクト層、57はp側電極、58はn
側電極である。また、図中の矢印は素子内での電流分布
を、斜線部は発光部を示している。
す構造断面図であり、図中51はn−GaAs基板、5
2はn−1nGaAIPクラッド層、53はInGaA
lP活性層、54はp−1nGaAIPクラッド層、5
5はp−InGaP中間エネルギーギャップ層、56は
p−QaAsコンタクト層、57はp側電極、58はn
側電極である。また、図中の矢印は素子内での電流分布
を、斜線部は発光部を示している。
各層のA1組成は高い発光効率が得られるように設定さ
れ、発光層となる活性層のエネルギーギャップは2つの
クラッド層より小さいダブルへテロ接合が形成されてい
る。なお、以下ではこのようなダブルへテロ接合構造を
もつLEDについて記すが、以下で問題とする光の取出
し効率を考える上では、活性層部の層構造は本質ではな
く、シングルへテロ接合構造やホモ接合構造でも同様に
考えることができる。
れ、発光層となる活性層のエネルギーギャップは2つの
クラッド層より小さいダブルへテロ接合が形成されてい
る。なお、以下ではこのようなダブルへテロ接合構造を
もつLEDについて記すが、以下で問題とする光の取出
し効率を考える上では、活性層部の層構造は本質ではな
く、シングルへテロ接合構造やホモ接合構造でも同様に
考えることができる。
第5図に示したような構造では、p−
InGaAlPクラッド層54の抵抗率がn−InGa
AlPクラッド層52に比べて大きいため、クラッド層
54中での電流広がりは殆どなく、発光部は中間エネル
ギーギャップ層55゜コンタクト層56及び電極57の
直下のみとなり、上面方向への光の取出し効率は非常に
低かった。
AlPクラッド層52に比べて大きいため、クラッド層
54中での電流広がりは殆どなく、発光部は中間エネル
ギーギャップ層55゜コンタクト層56及び電極57の
直下のみとなり、上面方向への光の取出し効率は非常に
低かった。
第6図はInGaAlP発光部を持つ他のLEDを示す
構造断面図であり、図中61.〜68はpnの関係が逆
となっているだけで第5図の51.〜,58に対応して
いる。中間エネルギーギャップ層65は、コンタクト層
66側でなく基板61側に配置されている。この図に示
したような構造では、抵抗率の高いp−I nGaA
I Pクラッド層62を基板61側に配置することによ
り、n−InGaAIFクラッド層64での電流広がり
は第5図に示した従来例に比べ若干大きくなっている。
構造断面図であり、図中61.〜68はpnの関係が逆
となっているだけで第5図の51.〜,58に対応して
いる。中間エネルギーギャップ層65は、コンタクト層
66側でなく基板61側に配置されている。この図に示
したような構造では、抵抗率の高いp−I nGaA
I Pクラッド層62を基板61側に配置することによ
り、n−InGaAIFクラッド層64での電流広がり
は第5図に示した従来例に比べ若干大きくなっている。
しかしながら、発光部の大部分はやはりコンタクト層6
6及び電極67の直下となり、光の取出し効率の大きな
改善は認められなかった。
6及び電極67の直下となり、光の取出し効率の大きな
改善は認められなかった。
(発明が解決しようとする課題)
このように従来、InGaAlPからなる発光部を持つ
半導体発光装置においては、発光部における電流分布の
状態から大きな光の取出し効率は得られず、高輝度化を
実現するのは極めて困難であった。
半導体発光装置においては、発光部における電流分布の
状態から大きな光の取出し効率は得られず、高輝度化を
実現するのは極めて困難であった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、InGaAlPからなる発光部にお
ける電流分布を改善することができ、光の取出し効率及
び輝度の向上をはかり得る半導体発光装置を提供するこ
とにある。
的とするところは、InGaAlPからなる発光部にお
ける電流分布を改善することができ、光の取出し効率及
び輝度の向上をはかり得る半導体発光装置を提供するこ
とにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
本発明の骨子は、中間エネルギーギャップ層の配置位置
及び形状を改良することにより、発光部における電流分
布の状態を改善することにある。
及び形状を改良することにより、発光部における電流分
布の状態を改善することにある。
即ち本発明は、第1導電型の化合物半導体基板(例えば
、GaAs)と、この基板上にpn接合をなす少なくと
も第1導電型InGaAlP層及び第2導電型InGa
AlP層を積層して形成された発光部と、この発光部上
の一部に形成された電流狭窄のための電極とを備えた半
導体発光装置において、前記発光部の第1導電型InG
aAlP層と基板との間に、基板よりもエネルギーギャ
ップが太き(、且つ第1導電型InGaAlP層よりも
エネルギーギャップが小さい第1導電型の中間エネルギ
ーギャップ層を選択的に形成し、前記電極の下の少なく
とも一部で第1導電型InGaAlP層と基板とを直接
接触させるようにしたものである。
、GaAs)と、この基板上にpn接合をなす少なくと
も第1導電型InGaAlP層及び第2導電型InGa
AlP層を積層して形成された発光部と、この発光部上
の一部に形成された電流狭窄のための電極とを備えた半
導体発光装置において、前記発光部の第1導電型InG
aAlP層と基板との間に、基板よりもエネルギーギャ
ップが太き(、且つ第1導電型InGaAlP層よりも
エネルギーギャップが小さい第1導電型の中間エネルギ
ーギャップ層を選択的に形成し、前記電極の下の少なく
とも一部で第1導電型InGaAlP層と基板とを直接
接触させるようにしたものである。
(作用)
本発明によれば、光取出し側の電極直下の少なくとも一
部には中間エネルギーギャップ層がなく、電極直下以外
の領域には中間エネルギーギャップ層が存在することに
なるので、電極から中間エネルギーギャップ層に流れる
電流は、電極直下以外の領域まで広がることになる。特
に、中間エネルギーギャップ層を電極パターンと逆パタ
ーンに形成することにより、電極からの電流を電極直下
の周辺領域まで広げることができる。従って、電極直下
以外の領域に発光領域を広げることができ、これにより
光の取出し効率を向上させることが可能となる。
部には中間エネルギーギャップ層がなく、電極直下以外
の領域には中間エネルギーギャップ層が存在することに
なるので、電極から中間エネルギーギャップ層に流れる
電流は、電極直下以外の領域まで広がることになる。特
に、中間エネルギーギャップ層を電極パターンと逆パタ
ーンに形成することにより、電極からの電流を電極直下
の周辺領域まで広げることができる。従って、電極直下
以外の領域に発光領域を広げることができ、これにより
光の取出し効率を向上させることが可能となる。
(実施例)
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体発光装置の概
略構成を一部切欠して示す斜視図である。図中11はp
−GaAs基板、12はp−InGaP中間エネルギー
ギャップ層、13は1)−1no、s (Ga+−x
A lx ) o、s Pクラッド層、14は I no 5 (Ga+−z A lz ) o、s
P活性層、15はrrI no、s (G a +
−y A 1 y ) Pクラッド層、16はn−Ga
Asコンタクト層、17はn側電極、18はp側電極で
ある。中間エネルギーギャップ層12は電極17と逆パ
ターンに形成されている。即ち、中間エネルギーギャッ
プ層12はn側電極17の直下では存在せず、p−1n
GaAIPクラッド層13は、電極17の直下でp−G
aAs基板11の露出部11aと直接接触している。
略構成を一部切欠して示す斜視図である。図中11はp
−GaAs基板、12はp−InGaP中間エネルギー
ギャップ層、13は1)−1no、s (Ga+−x
A lx ) o、s Pクラッド層、14は I no 5 (Ga+−z A lz ) o、s
P活性層、15はrrI no、s (G a +
−y A 1 y ) Pクラッド層、16はn−Ga
Asコンタクト層、17はn側電極、18はp側電極で
ある。中間エネルギーギャップ層12は電極17と逆パ
ターンに形成されている。即ち、中間エネルギーギャッ
プ層12はn側電極17の直下では存在せず、p−1n
GaAIPクラッド層13は、電極17の直下でp−G
aAs基板11の露出部11aと直接接触している。
第2図は第1図に示した装置の素子構造を示す断面図で
あり、素子内での電流分布及び発光部を示している。図
中の矢印21は素子内での電流分布を、斜線部22は発
光部を示している。
あり、素子内での電流分布及び発光部を示している。図
中の矢印21は素子内での電流分布を、斜線部22は発
光部を示している。
各層のA1組成X5YSZは高い発光効率が得られるよ
うに、2≦X、Z≦yを満たす、即ち発光層となる活性
層14のエネルギーギャップは、p、fi<r+2つの
クラッド層13.15より小さいダブルへテロ接合が形
成されている。なお、以下ではこのようなダブルへテロ
接合構造をもつLEDについて記すが、光の取出し効率
を考えるうえでは活性層部の層構造は本質ではなく、シ
ングルへテロ接合構造やホモ接合構造でも同様に考える
ことができる。
うに、2≦X、Z≦yを満たす、即ち発光層となる活性
層14のエネルギーギャップは、p、fi<r+2つの
クラッド層13.15より小さいダブルへテロ接合が形
成されている。なお、以下ではこのようなダブルへテロ
接合構造をもつLEDについて記すが、光の取出し効率
を考えるうえでは活性層部の層構造は本質ではなく、シ
ングルへテロ接合構造やホモ接合構造でも同様に考える
ことができる。
第1図及び第2図に示したような構造では、p−GaA
s基板11とp−1nGaAIPクラッド層13との界
面の電圧降下が、p−GaAs基板11.p−1nGa
P中間エネルギーギャップ層12及びp−InGaAl
Pクラッド層13の各界面での電圧降下に比べ非常に大
きい。このため、電流はp−1nGaP中間エネルギー
ギャップ層12が存在する部分を選択的に流れる。この
とき、p−InGaAlPクラッド層13の抵抗率はn
−1nGaAIPクラツドJW15に比べ大きく、電流
はn−InGaAlPクラッド層15で大きく広がる。
s基板11とp−1nGaAIPクラッド層13との界
面の電圧降下が、p−GaAs基板11.p−1nGa
P中間エネルギーギャップ層12及びp−InGaAl
Pクラッド層13の各界面での電圧降下に比べ非常に大
きい。このため、電流はp−1nGaP中間エネルギー
ギャップ層12が存在する部分を選択的に流れる。この
とき、p−InGaAlPクラッド層13の抵抗率はn
−1nGaAIPクラツドJW15に比べ大きく、電流
はn−InGaAlPクラッド層15で大きく広がる。
従って、InGaAlP活性層14においては、電極1
7の直下の周辺部に電流が流れることになる。
7の直下の周辺部に電流が流れることになる。
このように本実施例によれば、電極17の直下に中間エ
ネルギーギャップ層12が存在しないように配置するこ
とにより、殆どの発光は、電極17のない部分で起こる
ことになる。従って、発生した光は、コンタクト層16
や電極17に妨害されることなく外部に取出され、高い
取出し効率、ひいては高輝度の発光が可能になる。
ネルギーギャップ層12が存在しないように配置するこ
とにより、殆どの発光は、電極17のない部分で起こる
ことになる。従って、発生した光は、コンタクト層16
や電極17に妨害されることなく外部に取出され、高い
取出し効率、ひいては高輝度の発光が可能になる。
第3図は本発明の他の実施例の概略構成を示す斜視図、
第4図は同実施例における中間エネルギーギャップ層と
n側電極との位置関係を素子表面側からみた模式図であ
る。図中31.〜38は第1図の11.〜,18に対応
しており、各部の材料1組成比は第1図と同様である。
第4図は同実施例における中間エネルギーギャップ層と
n側電極との位置関係を素子表面側からみた模式図であ
る。図中31.〜38は第1図の11.〜,18に対応
しており、各部の材料1組成比は第1図と同様である。
この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、n側電
極のパターン及び中間エネルギーギャップ層のパターン
である。即ちn側電極37はストライブ状に複数本配置
されており、中間エネルギーギャップ層32はn側電極
37と直交する方向にストライブ状に複数本配置されて
いる。
極のパターン及び中間エネルギーギャップ層のパターン
である。即ちn側電極37はストライブ状に複数本配置
されており、中間エネルギーギャップ層32はn側電極
37と直交する方向にストライブ状に複数本配置されて
いる。
このような中間エネルギーギャップ層32とn側電極3
7との配置では、中間エネルギーギャップ層32がn側
電極37の直下になる場合があるが、電極37に隠され
ない部分への電流床がりも大きく、高い光の取出しが可
能である。
7との配置では、中間エネルギーギャップ層32がn側
電極37の直下になる場合があるが、電極37に隠され
ない部分への電流床がりも大きく、高い光の取出しが可
能である。
また、第3図に示した構造では、中間エネルギ−ギャッ
プ層32とn側電極37の形成に際して、複雑なマスク
合せが不要であるといった利点もある。
プ層32とn側電極37の形成に際して、複雑なマスク
合せが不要であるといった利点もある。
また、この実施例においては、中間エネルギーギャップ
層32をn側電極37と平行、つまり電極37と逆パタ
ーンに配置することにより、光の取出し効率のより一層
の向上をはかることができる。但し、この場合は中間エ
ネルギーギャップ層32とn側電極37とのマスク合わ
せが必要になる。
層32をn側電極37と平行、つまり電極37と逆パタ
ーンに配置することにより、光の取出し効率のより一層
の向上をはかることができる。但し、この場合は中間エ
ネルギーギャップ層32とn側電極37とのマスク合わ
せが必要になる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、中間エネルギーギャップ層としてp
−1nGaPを用いた場合の半導体発光装置について述
べたが、中間エネルギーギャップ層は一般にI nGa
A I Pクラッド層とGaAs基板の中間エネルギー
ギャップ、例えばInGaAlPやGaAlAsであれ
ば同様の効果が得られるのはいうまでもない。
ない。実施例では、中間エネルギーギャップ層としてp
−1nGaPを用いた場合の半導体発光装置について述
べたが、中間エネルギーギャップ層は一般にI nGa
A I Pクラッド層とGaAs基板の中間エネルギー
ギャップ、例えばInGaAlPやGaAlAsであれ
ば同様の効果が得られるのはいうまでもない。
また、は発光部における構造はダブルへテロに限るもの
ではなく、シングルへテロやホモ接合であってもよい。
ではなく、シングルへテロやホモ接合であってもよい。
さらに、各部の導電型を逆にすることも可能である。こ
の場合はp+ nクラッド層の位置関係が上下逆にな
り、活性層における電流の広がりは実施例に比べると小
さくなるが、第4図や第5図の従来構造よりは格段に大
きくなる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。
の場合はp+ nクラッド層の位置関係が上下逆にな
り、活性層における電流の広がりは実施例に比べると小
さくなるが、第4図や第5図の従来構造よりは格段に大
きくなる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。
[発明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、基板と発光部との
間に中間エネルギーギャップ層を選択的に形成し、光取
出し側の電極直下の少なくとも一部には中間エネルギー
ギャップ層がなく、電極直下以外の領域には中間エネル
ギーギャップ層が存在する構成としているので、電極か
ら中間エネルギーギャップ層に流れる電流は、電極直下
以外の領域まで広がることになる。従って、電極直下以
外の領域に発光領域を広げることができ、これにより光
の取出し効率を向上させることが可能となり、高輝度の
半導体発光装置を実現することができる。
間に中間エネルギーギャップ層を選択的に形成し、光取
出し側の電極直下の少なくとも一部には中間エネルギー
ギャップ層がなく、電極直下以外の領域には中間エネル
ギーギャップ層が存在する構成としているので、電極か
ら中間エネルギーギャップ層に流れる電流は、電極直下
以外の領域まで広がることになる。従って、電極直下以
外の領域に発光領域を広げることができ、これにより光
の取出し効率を向上させることが可能となり、高輝度の
半導体発光装置を実現することができる。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体発光装置の概
略構成を一部切欠して示す斜視図、第2図は上記実施例
の素子構造を示す断面図、第3図は本発明の他の実施例
の概略構成を示す斜視図、第4図は第3図の実施例にお
ける中間エネルギーギャップ層とn側電極との位置関係
を模式的に、示す平面図、第5図及び第6図はそれぞれ
従来装置の概略構造を示す断面図である。 11 、 31− p −G a A s基板、12
、32・・・p−1nGaP中間エネルギーギャップ層
、13.33”−p−1nGaA I Pクラッド層、
14.34=−1nGaAIP活性層、15.35−”
n−1nGaA I Pクラッド層、16 、 36−
n −G a A 8 :7ンタクト層、17.37
・・・n側電極、18.38・・・p側電極、21・・
・電流分布、22・・・発光部。
略構成を一部切欠して示す斜視図、第2図は上記実施例
の素子構造を示す断面図、第3図は本発明の他の実施例
の概略構成を示す斜視図、第4図は第3図の実施例にお
ける中間エネルギーギャップ層とn側電極との位置関係
を模式的に、示す平面図、第5図及び第6図はそれぞれ
従来装置の概略構造を示す断面図である。 11 、 31− p −G a A s基板、12
、32・・・p−1nGaP中間エネルギーギャップ層
、13.33”−p−1nGaA I Pクラッド層、
14.34=−1nGaAIP活性層、15.35−”
n−1nGaA I Pクラッド層、16 、 36−
n −G a A 8 :7ンタクト層、17.37
・・・n側電極、18.38・・・p側電極、21・・
・電流分布、22・・・発光部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第1導電型の化合物半導体基板と、この基板上にpn接
合をなす少なくとも第1導電型 InGaAlP層及び第2導電型InGaAlP層を積
層して形成された発光部と、この発光部上の一部に形成
された電流狭窄のための電極とを備えた半導体発光装置
において、 前記発光部の第1導電型InGaAlP層と基板との間
に、基板よりもエネルギーギャップが大きく、且つ第1
導電型InGaAlP層よりもエネルギーギャップが小
さい第1導電型の中間エネルギーギャップ層を選択的に
形成し、前記電極の下の少なくとも一部で第1導電型I
nGaAlP層と基板とを直接接触させてなることを特
徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13886989A JP2766311B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 半導体発光装置 |
US07/530,120 US5048035A (en) | 1989-05-31 | 1990-05-29 | Semiconductor light emitting device |
DE4017632A DE4017632C2 (de) | 1989-05-31 | 1990-05-31 | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung |
US07/747,128 US5153889A (en) | 1989-05-31 | 1991-08-19 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13886989A JP2766311B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH033373A true JPH033373A (ja) | 1991-01-09 |
JP2766311B2 JP2766311B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=15232023
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13886989A Expired - Lifetime JP2766311B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2766311B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 1989-05-31 JP JP13886989A patent/JP2766311B2/ja not_active Expired - Lifetime
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