JPH07131066A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JPH07131066A JPH07131066A JP29454793A JP29454793A JPH07131066A JP H07131066 A JPH07131066 A JP H07131066A JP 29454793 A JP29454793 A JP 29454793A JP 29454793 A JP29454793 A JP 29454793A JP H07131066 A JPH07131066 A JP H07131066A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
- H01L33/60—Reflective elements
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＬＥＤから射出される光の光量の低下を防止
する一方で指向性を改善する。 【構成】 ＬＥＤの基板１の表面から発光層４を含む深
さ位置までテーパ状の溝６を形成し、このテーパ状溝６
の発光層に対向される側の面に反射膜９を形成する。発
光層４で発光された光のうち、表面方向に向けられた光
はそのまま射出され、横方向に向けられた光はテーパ状
溝６の斜面から射出された後、対向する斜面の反射膜９
によって反射され、ＬＥＤの表面側に向けられる。これ
により、光の殆ど全てを表面方向に射出させ、ＬＥＤの
発光の指向性を改善する。
する一方で指向性を改善する。 【構成】 ＬＥＤの基板１の表面から発光層４を含む深
さ位置までテーパ状の溝６を形成し、このテーパ状溝６
の発光層に対向される側の面に反射膜９を形成する。発
光層４で発光された光のうち、表面方向に向けられた光
はそのまま射出され、横方向に向けられた光はテーパ状
溝６の斜面から射出された後、対向する斜面の反射膜９
によって反射され、ＬＥＤの表面側に向けられる。これ
により、光の殆ど全てを表面方向に射出させ、ＬＥＤの
発光の指向性を改善する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発光ダイオード（以下、
ＬＥＤと略称する）に関し、特に発光の指向性を改善し
たＬＥＤに関する。
ＬＥＤと略称する）に関し、特に発光の指向性を改善し
たＬＥＤに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的なＬＥＤの一例を図４に示
す。図は化合物半導体で構成されるＬＥＤであり、２１
はｐ型ＧａＡｓ基板、２２はｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層、２３はｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、２４はｎ型
ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層である。また、２５は表
面電極、２６は裏面電極、２７はシリコン酸化膜であ
る。このＬＥＤではｐｎ接合が構成されるｎ型ＧａＡｌ
Ａｓエピタキシャル層２４が発光層として構成され、こ
の発光層２４から光が発光される。また、この発光層２
４が含まれる領域はエッチング処理によってメサ型に形
成されており、発光層２４で発光された光をその表面及
びメサ部の斜面から射出するように構成される。
す。図は化合物半導体で構成されるＬＥＤであり、２１
はｐ型ＧａＡｓ基板、２２はｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層、２３はｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、２４はｎ型
ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層である。また、２５は表
面電極、２６は裏面電極、２７はシリコン酸化膜であ
る。このＬＥＤではｐｎ接合が構成されるｎ型ＧａＡｌ
Ａｓエピタキシャル層２４が発光層として構成され、こ
の発光層２４から光が発光される。また、この発光層２
４が含まれる領域はエッチング処理によってメサ型に形
成されており、発光層２４で発光された光をその表面及
びメサ部の斜面から射出するように構成される。
【０００３】しかしながら、このＬＥＤでは、発光され
た光は素子の表面からは垂直上方に向けて射出され、メ
サ部の斜面からは斜め方向に向けて射出されるため、全
体として拡散状態となり、特定の指向性を得ることはで
きない。このため、この種のＬＥＤを例えばフォトイン
タラプタ等の指向性が要求される光学装置の発光素子と
して構成する場合に、反射鏡や集光レンズ等を付設して
その指向性を改善する必要があり、この種の光学装置の
特に発光部の構造が複雑化されるという問題がある。
た光は素子の表面からは垂直上方に向けて射出され、メ
サ部の斜面からは斜め方向に向けて射出されるため、全
体として拡散状態となり、特定の指向性を得ることはで
きない。このため、この種のＬＥＤを例えばフォトイン
タラプタ等の指向性が要求される光学装置の発光素子と
して構成する場合に、反射鏡や集光レンズ等を付設して
その指向性を改善する必要があり、この種の光学装置の
特に発光部の構造が複雑化されるという問題がある。
【０００４】そこで、従来では、図５に示すＬＥＤが提
案されている。このＬＥＤは、特開平１−１１０７８１
号公報に記載されているものであり、基板３１にダブル
ヘテロ接合層３２，３３を形成するとともに、この層３
２，３３に環状のＵ溝３４を形成して溝内に発光領域ａ
を形成し、かつ基板側と接合層表面側に電極３５，３６
を形成したものである。３７は絶縁膜である。このＬＥ
Ｄでは、発光領域ａで発光された光を基板３１側に向け
て射出させるように構成することで、基板３１の底面か
ら垂直方向に向けて光を射出することが可能となり、発
光の指向性を改善することが可能となる。
案されている。このＬＥＤは、特開平１−１１０７８１
号公報に記載されているものであり、基板３１にダブル
ヘテロ接合層３２，３３を形成するとともに、この層３
２，３３に環状のＵ溝３４を形成して溝内に発光領域ａ
を形成し、かつ基板側と接合層表面側に電極３５，３６
を形成したものである。３７は絶縁膜である。このＬＥ
Ｄでは、発光領域ａで発光された光を基板３１側に向け
て射出させるように構成することで、基板３１の底面か
ら垂直方向に向けて光を射出することが可能となり、発
光の指向性を改善することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
５に示すＬＥＤでは、基板３１を通して光を射出してい
るため、基板３１の光透過率によって射出される光量が
低下され易い。また、発光領域で発光された光の一部は
広がりながら基板３１を通過するために、これらの光は
基板の側面方向に向けられることになり、基板３１の底
面から垂直方向に射出される光量が低減され易いという
問題がある。本発明の目的は、発光された光の指向性を
改善する一方で射出される光の光量の低下を防止したＬ
ＥＤを提供することにある。
５に示すＬＥＤでは、基板３１を通して光を射出してい
るため、基板３１の光透過率によって射出される光量が
低下され易い。また、発光領域で発光された光の一部は
広がりながら基板３１を通過するために、これらの光は
基板の側面方向に向けられることになり、基板３１の底
面から垂直方向に射出される光量が低減され易いという
問題がある。本発明の目的は、発光された光の指向性を
改善する一方で射出される光の光量の低下を防止したＬ
ＥＤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の表面か
ら発光層を含む深さ位置までテーパ状の溝を形成し、こ
のテーパ状溝の発光層に対向される側の面に反射膜を形
成した構成とする。例えば、平面形状が環状をした断面
形状がＶ字状の溝を形成し、このＶ溝により形成される
斜面のうち、発光層側の斜面にシリコン酸化膜等の光透
過性の膜を形成し、これと対向する側の斜面にアルミニ
ウム膜等の光反射膜を形成する。また、基板の裏面を研
磨して基板厚さを薄くし、或いは基板の裏面に光反射体
を配設することが好ましい。
ら発光層を含む深さ位置までテーパ状の溝を形成し、こ
のテーパ状溝の発光層に対向される側の面に反射膜を形
成した構成とする。例えば、平面形状が環状をした断面
形状がＶ字状の溝を形成し、このＶ溝により形成される
斜面のうち、発光層側の斜面にシリコン酸化膜等の光透
過性の膜を形成し、これと対向する側の斜面にアルミニ
ウム膜等の光反射膜を形成する。また、基板の裏面を研
磨して基板厚さを薄くし、或いは基板の裏面に光反射体
を配設することが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明によれば、発光層で発光された光のう
ち、横方向に向けられた光はテーパ状溝の斜面から射出
された後、対向する斜面の反射膜によって反射され、Ｌ
ＥＤの表面側に向けられ、光の殆ど全てを表面方向に射
出させ、ＬＥＤの発光の指向性を改善する。
ち、横方向に向けられた光はテーパ状溝の斜面から射出
された後、対向する斜面の反射膜によって反射され、Ｌ
ＥＤの表面側に向けられ、光の殆ど全てを表面方向に射
出させ、ＬＥＤの発光の指向性を改善する。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例の平面
図とその断面図である。同図において、１は薄く形成さ
れたｐ型ＧａＡｓ基板、２はｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層、３はｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、４はｎ型Ｇａ
ＡｌＡｓエピタキシャル層であり、多層構造が形成され
る。また、その上面には層間絶縁膜としてのシリコン酸
化膜５が形成される。そして、この多層構造の表面には
円環状のＶ溝６が形成され、このＶ溝６によって発光層
としてのｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層４がメサ型
に形成される。
る。図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例の平面
図とその断面図である。同図において、１は薄く形成さ
れたｐ型ＧａＡｓ基板、２はｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキ
シャル層、３はｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、４はｎ型Ｇａ
ＡｌＡｓエピタキシャル層であり、多層構造が形成され
る。また、その上面には層間絶縁膜としてのシリコン酸
化膜５が形成される。そして、この多層構造の表面には
円環状のＶ溝６が形成され、このＶ溝６によって発光層
としてのｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層４がメサ型
に形成される。
【０００９】そして、前記Ｖ溝６の発光層４側の斜面か
らその表面にわたってシリコン酸化膜７が形成され、か
つ上面位置には前記発光層４に電気接続される表面電極
８が形成される。また、前記Ｖ溝６の外側の斜面にはア
ルミニウム膜により反射膜９が形成される。なお、前記
ｐ型ＧａＡｓ基板１の裏面には裏面電極１０が形成され
る。そして、この実施例では前記裏面電極１０を金属ロ
ウ材１１によりリードフレーム１２に接合し、ＬＥＤを
このリードフレーム１２に搭載している。
らその表面にわたってシリコン酸化膜７が形成され、か
つ上面位置には前記発光層４に電気接続される表面電極
８が形成される。また、前記Ｖ溝６の外側の斜面にはア
ルミニウム膜により反射膜９が形成される。なお、前記
ｐ型ＧａＡｓ基板１の裏面には裏面電極１０が形成され
る。そして、この実施例では前記裏面電極１０を金属ロ
ウ材１１によりリードフレーム１２に接合し、ＬＥＤを
このリードフレーム１２に搭載している。
【００１０】この構成のＬＥＤによれば、発光層４で発
光された光のうち、表面方向に向けて発光される光はそ
のままシリコン酸化膜５を透過して真直に射出される。
また、基板の平面方向に沿って横方向に向けて発光され
る光は、Ｖ溝６の斜面のシリコン酸化膜７を透過したの
ち、この斜面に対向される反対側の斜面に設けた反射膜
９に投射され、ここで反射される。このとき、Ｖ溝６の
各斜面の傾斜角度を適宜に設定しておくことにより、反
射膜９で反射された光をＬＥＤの表面方向に向けて反射
させることができる。
光された光のうち、表面方向に向けて発光される光はそ
のままシリコン酸化膜５を透過して真直に射出される。
また、基板の平面方向に沿って横方向に向けて発光され
る光は、Ｖ溝６の斜面のシリコン酸化膜７を透過したの
ち、この斜面に対向される反対側の斜面に設けた反射膜
９に投射され、ここで反射される。このとき、Ｖ溝６の
各斜面の傾斜角度を適宜に設定しておくことにより、反
射膜９で反射された光をＬＥＤの表面方向に向けて反射
させることができる。
【００１１】更に、発光層４からは基板１に向けて発光
される光も存在するが、基板１が薄く形成されているた
めに、この光は光量低下が少ない状態で基板１を透過
し、その上でロウ材１１やリードフレーム１２の搭載面
で反射されてＬＥＤの表面側に向けられる。したがっ
て、このＬＥＤでは、発光層４からの光は全てＬＥＤの
表面方向に向けて射出されることになり、指向性が改善
されるとともに、光量の低下が抑制され、効率の高い発
光素子として利用することができる。
される光も存在するが、基板１が薄く形成されているた
めに、この光は光量低下が少ない状態で基板１を透過
し、その上でロウ材１１やリードフレーム１２の搭載面
で反射されてＬＥＤの表面側に向けられる。したがっ
て、このＬＥＤでは、発光層４からの光は全てＬＥＤの
表面方向に向けて射出されることになり、指向性が改善
されるとともに、光量の低下が抑制され、効率の高い発
光素子として利用することができる。
【００１２】図２は前記ＬＥＤの製造方法を工程順に示
す断面図である。先ず、図２（ａ）のように、通常の厚
さに形成されたｐ型ＧａＡｓ基板１上にｐ型ＧａＡｌＡ
ｓエピタキシャル層２を２０μｍ程度、ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ活性層３を１〜２μｍ程度、ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタ
キシャル層４を３０μｍ程度の厚さに順次積層する。更
に、このｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層４の表面に
スパッタ法によりシリコン酸化膜５を２０００Å程度の
厚さに形成する。
す断面図である。先ず、図２（ａ）のように、通常の厚
さに形成されたｐ型ＧａＡｓ基板１上にｐ型ＧａＡｌＡ
ｓエピタキシャル層２を２０μｍ程度、ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ活性層３を１〜２μｍ程度、ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタ
キシャル層４を３０μｍ程度の厚さに順次積層する。更
に、このｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層４の表面に
スパッタ法によりシリコン酸化膜５を２０００Å程度の
厚さに形成する。
【００１３】次いで、図２（ｂ）のように、フォトレジ
ストＰＲ１をマスクにして等方性エッチングを行い、前
記ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層４からｐ型ＧａＡ
ｌＡｓ活性層３に到る深さのＶ溝６を平面形状が円環状
となるように形成する。そして、前記フォトレジストＰ
Ｒ１を除去した後、図２（ｃ）のように、スパッタ法に
より全面にシリコン酸化膜７を１０００Åの厚さに形成
し、かつフォトレジストＰＲ２をマスクにしてＶ溝６の
外側斜面のシリコン酸化膜７をエッチング除去する。こ
のとき、表面側のシリコン酸化膜５を部分的にエッチン
グし、コンタクトホール５ａを開設する。
ストＰＲ１をマスクにして等方性エッチングを行い、前
記ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層４からｐ型ＧａＡ
ｌＡｓ活性層３に到る深さのＶ溝６を平面形状が円環状
となるように形成する。そして、前記フォトレジストＰ
Ｒ１を除去した後、図２（ｃ）のように、スパッタ法に
より全面にシリコン酸化膜７を１０００Åの厚さに形成
し、かつフォトレジストＰＲ２をマスクにしてＶ溝６の
外側斜面のシリコン酸化膜７をエッチング除去する。こ
のとき、表面側のシリコン酸化膜５を部分的にエッチン
グし、コンタクトホール５ａを開設する。
【００１４】次いで、前記フォトレジストＰＲ２を除去
した後、図２（ｄ）のように、全面にアルミニウム膜を
１〜３μｍ程度の厚さに形成し、かつフォトレジストＰ
Ｒ３をマスクにしてアルミニウム膜を選択エッチングす
ることで、Ｖ溝６の外側斜面とコンタクトホール５ａの
各領域にのみアルミニウム膜を残し、反射膜９と表面電
極８とを形成する。その後、前記基板１が数μｍ程度の
厚さになるまでその裏面側を研磨し、かつ裏面にアルミ
ニウムをスパッタ法により形成し、これを前記Ｖ溝６に
対応する円環状にエッチングして裏面電極１０を形成
し、これにより、図１のＬＥＤが完成される。
した後、図２（ｄ）のように、全面にアルミニウム膜を
１〜３μｍ程度の厚さに形成し、かつフォトレジストＰ
Ｒ３をマスクにしてアルミニウム膜を選択エッチングす
ることで、Ｖ溝６の外側斜面とコンタクトホール５ａの
各領域にのみアルミニウム膜を残し、反射膜９と表面電
極８とを形成する。その後、前記基板１が数μｍ程度の
厚さになるまでその裏面側を研磨し、かつ裏面にアルミ
ニウムをスパッタ法により形成し、これを前記Ｖ溝６に
対応する円環状にエッチングして裏面電極１０を形成
し、これにより、図１のＬＥＤが完成される。
【００１５】図３は本発明の第２実施例を示しており、
この実施例ではｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層を形成していな
い例である。また、基板１は特に薄く形成してはいない
が、前記活性層を有していない分、発光層４に対する基
板側の厚さを低減することができる。そして、基板１の
裏面の全面にアルミニウム膜で裏面電極１０Ａを形成し
ているため、発光層４から基板１に透過されてくる光の
殆ど全てをこの裏面電極１０Ａで反射させて表面側に向
けることが可能となり、指向性の改善と光量の低下防止
をそれぞれ好適に行うことができる。なお、Ｖ溝は、断
面がテーパ状をしていれば、Ｕ溝或いは他の形状の溝で
あってもよい。また、平面形状は矩形、多角形等、種々
の形状が採用できる。
この実施例ではｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層を形成していな
い例である。また、基板１は特に薄く形成してはいない
が、前記活性層を有していない分、発光層４に対する基
板側の厚さを低減することができる。そして、基板１の
裏面の全面にアルミニウム膜で裏面電極１０Ａを形成し
ているため、発光層４から基板１に透過されてくる光の
殆ど全てをこの裏面電極１０Ａで反射させて表面側に向
けることが可能となり、指向性の改善と光量の低下防止
をそれぞれ好適に行うことができる。なお、Ｖ溝は、断
面がテーパ状をしていれば、Ｕ溝或いは他の形状の溝で
あってもよい。また、平面形状は矩形、多角形等、種々
の形状が採用できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＬＥＤの
基板の表面から発光層を含む深さ位置までテーパ状の溝
を形成し、このテーパ状溝の発光層に対向される側の面
に反射膜を形成しているので、発光層で発光された光の
うち、特に横方向に向けられた光はテーパ状溝の斜面か
ら射出された後、対向する斜面の反射膜によって反射さ
れ、ＬＥＤの表面側に向けられるため、発光された光を
ＬＥＤの表面方向に集め、その指向性を改善することが
できる効果がある。また、基板の裏面側に反射体を配置
することで、発光された光のうち、裏面側に向けられた
光を反射体で反射させて表面側に向けることができ、指
向性を更に改善する。更に、発光層に対して基板側の厚
さを薄くすることで、裏面側を透過する際の光の光量低
下を抑制し、発光される光の光量の減少を抑制すること
ができる。
基板の表面から発光層を含む深さ位置までテーパ状の溝
を形成し、このテーパ状溝の発光層に対向される側の面
に反射膜を形成しているので、発光層で発光された光の
うち、特に横方向に向けられた光はテーパ状溝の斜面か
ら射出された後、対向する斜面の反射膜によって反射さ
れ、ＬＥＤの表面側に向けられるため、発光された光を
ＬＥＤの表面方向に集め、その指向性を改善することが
できる効果がある。また、基板の裏面側に反射体を配置
することで、発光された光のうち、裏面側に向けられた
光を反射体で反射させて表面側に向けることができ、指
向性を更に改善する。更に、発光層に対して基板側の厚
さを薄くすることで、裏面側を透過する際の光の光量低
下を抑制し、発光される光の光量の減少を抑制すること
ができる。
【図１】本発明のＬＥＤの一実施例の平面図と断面図で
ある。
ある。
【図２】図１のＬＥＤを製造工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第二実施例の断面図である。
【図４】従来のＬＥＤの一例の断面図である。
【図５】従来のＬＥＤの改善例の断面図である。
１ ｐ型ＧａＡｓ基板 ２ ｐ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層 ３ ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層 ４ ｎ型ＧａＡｌＡｓエピタキシャル層（発光層） ６ Ｖ溝 ７ シリコン酸化膜 ８ 表面電極 ９ 反射膜 １０ 裏面電極
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に半導体層を多層に形成し、その
多層半導体層の表面側に発光層を設けた発光ダイオード
において、その表面から前記発光層を含む深さ位置まで
テーパ状の溝を形成し、このテーパ状溝の前記発光層に
対向される側の面に反射膜を形成したことを特徴とする
発光ダイオード。 - 【請求項２】 平面形状が環状をしたＶ溝を形成し、こ
のＶ溝により形成される斜面のうち、発光層側の斜面に
光透過性の膜を形成し、これと対向する側の斜面に光反
射膜を形成してなる請求項１の発光ダイオード。 - 【請求項３】 基板の裏面を研磨して基板厚さを薄くし
てなる請求項１または２の発光ダイオード。 - 【請求項４】 基板の裏面に光反射体を配設してなる請
求項１ないし３のいずれかの発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29454793A JPH07131066A (ja) | 1993-10-30 | 1993-10-30 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29454793A JPH07131066A (ja) | 1993-10-30 | 1993-10-30 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07131066A true JPH07131066A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17809204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29454793A Pending JPH07131066A (ja) | 1993-10-30 | 1993-10-30 | 発光ダイオード |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07131066A (ja) |
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1993
- 1993-10-30 JP JP29454793A patent/JPH07131066A/ja active Pending
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