CN102428580B - 发光二极管和发光二极管灯以及照明装置 - Google Patents

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Abstract

提供高输出、高效率在高湿环境下长寿命的发光二极管。采用发光二极管(1)，包含：具有发光部(7)的化合物半导体层(2)、设置在化合物半导体层(2)的主要光取出面的欧姆电极(4)，(5)、用于保护欧姆电极(4)，(5)的电极保护层(6)，该发光二极管(1)的特征在于：包含主要光取出面的化合物半导体层(2)的表面(2a)，(2b)的Al浓度为20％以下且As浓度小于1％，电极保护层(6)具有包含设置为覆盖欧姆电极(4)，(5)的第一保护膜(12)和设置为至少覆盖第一保护膜(12)的端部的第二保护膜(13)的二层结构。

Description

发光二极管和发光二极管灯以及照明装置
技术领域
本发明关于发光二极管以及发光二极管灯，特别是关于植物培育用光源等在高湿度环境下使用的红色发光二极管和使用它的发光二极管灯以及照明装置。
本申请基于2009年5月22日在日本申请的特愿2009-124048号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
近年，研究了人工光源的植物培育。特别是使用由单色性优异，能够省能源、长寿命、小型化的发光二极管(英语简称：LED)照明的栽培方法广受注目。并且，根据现在为止的研究结果，作为适合于植物培育(光合作用)用的光源的发光波长的一种，确认了波长600～700nm的区域的红色光的效果。并且，也有报告为：730nm～760nm的红外光也是对培育控制有效的波长。特别是，对于光合作用波长660nm～670nm附近的光，是反应效率高的最理想的光源。对于上述波长，现有的发光二极管中，实用化了的是在GaAs基板上的包含GaAs的发光层(例如特许文献1～3)。
另一方面，公知的是包含由磷化铝·镓·铟(组成式(AlXGa1-X)YIn1-YP；0≤X≤1，0＜Y≤1)的发光层的化合物半导体LED。此LED，由黄绿～红色的发光层得到的峰值波长是在560～670nm附近。
并且，具有包含(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的发光层的发光部，一般的在砷化镓(GaAs)单结晶基板上形成。此砷化镓(GaAs)单结晶基板存在对于从发光层出射的发光，光学上不透明，在机械上也没有足够的强度的问题。此处，为了得到更高亮度的可见LED，并且，以进一步的提高元件的机械的强度为目的进行了研究。也就是说，公开了构成所谓接合型LED的技术，该接合型LED是去掉GaAs那样的不透明的基板材料后，改为接合由能够透过发光并且比现有机械强度更优良的透明材料形成的支持体层而成(例如，参照特许文献4)。
并且，关于发光二极管的高湿对策的高性能保护膜，提出了无机膜和热硬化性树脂模构成的双层构造(例如，参照特许文献5)。
并且，关于AlGaAs系的发光二极管的高性能保护膜，提出了在半导体层形成超过100nm的充分的膜厚的保护膜的方法(例如，参照特许文献6)。
现有技术文献
特许文献
特许文献1：特开平9-37648号公报
特许文献2：特开2002-27831号公报
特许文献3：特开2004-221042号公报
特许文献4：日本特许第3230638号公报
特许文献5：特开平8-298341号公报
特许文献6：特开平7-94777号公报
发明内容
发明解决的问题
对现有的LED，讨论了在室外使用，对于高温和高湿的可靠性。然后，为了作为新用途的植物培育用的照明的光源进行实用化，由于在植物培育的环境下，对因为洒水、撒药等高湿和化学物质的耐受性的品质是必要的。因此，作为现有的发光二极管的AlGaAs系的LED中，因为Al浓度高，存在在高湿环境下AlGaAs结晶氧化，发光输出低下的问题。并且，AlGaAs系的LED中，由于欧姆电极件和AlGaAs材料的合金化引起合金层的腐蚀，存在产生顺向电压(VF)上升的现象的情况。
此处，对于上述问题，虽然讨论了在AlGaAs表面、欧姆电极的合金层形成保护膜，但是，对于GaAs基板除去型的高输出的AlGaAs芯片，因为侧面以及背面都是透明的AlGaAs，保护全部在技术上是困难的。
并且，例如，在水分中包含氯等化学物质的高湿环境中，存在在电极附近发生电化学反应的情况，强化所述合金层的保护是必要的。
另一方面，食用植物培育的情况下，关于可能腐蚀的AlGaAs，需要细心的注意As的变化。因此，存在需要对芯片、封装和照明装置的As对策的问题。理想的，还有减低As浓度的问题。
也就是说，发光效率高的上述AlGaAs发光二极管是，使透明的AlGaAs的厚膜层成长，除去了使用的GaAs基板的构造。此高输出发光二极管，表面、侧面、背面全是AlGaAs。因为波长660nm的发光层是(AlXGa1-X)As(X＝0.35)，所以夹着发光层的包层以及厚膜层，必然的是透明的能带间隙大的层(Al浓度高)。因此，(AlXGa1-X)As的组成式，上述X的值必须超过0.35，表面、侧面、背面的组成(0.5＜X＜0.8)，换算为Al的浓度约为25％到40％的高浓度。因此，由于AlGaAs发光二极管是在高湿环境下容易氧化的表面材质，在表面形成SiO2保护膜等的技术被实用化。并且，对于容易腐蚀的欧姆电极的合金层，形成保护膜的技术被实用化。
另一方面，发光波长比700nm长的近红外区域中，因为发光层的Al浓度变低，LED全体的Al浓度变低，所以提高高湿化的耐性。因此，对于红色发光二极管，是更重要的课题。
并且，上述AlGaAs发光二极管，例如，在60℃、90RH％、20mA、1000小时的条件下进行高温高湿通电试验的情况下，由于试验封装发生发光输出低下和顺向电压上升。此情况，在由于AlGaAs的表面氧化(包含侧面)形成的氧化层的光吸收增加、由于欧姆电极和半导体的合金层部分腐蚀引起电阻的上升作为原因考虑。进一步的，公知的是，氧化·腐蚀反应，在除水分之外，还在包含碱、卤素等活性的不纯物的条件下，会由于电化学反应进一步加速。
本发明是鉴于上述问题，以提供高输出、高效率的在高湿环境下长寿命的发光二极管为目的。特别是，提供适合于多湿环境的植物培育用的照明的发光二极管。
并且，以提供适合于植物培育用的照明的发光二极管和搭载了该发光二极管灯的照明装置为目的。
用于解决问题的技术方案
也就是说，本发明是关于以下内容。
[1]发光二极管，包含：具有在组成式中含有Al，发光波长为570nm以上700nm以下的pn接合型的发光部的化合物半导体层，在所述化合物半导体层的主要光取出面设置的欧姆电极，和用于保护所述欧姆电极的电极保护层，其特征在于：包含所述主要光取出面的所述化合物半导体层的表面的Al浓度在25％以下，所述电极保护层具有包含设置为覆盖欧姆电极的第一保护膜和设置为至少覆盖所述第一保护膜的端部的第二保护膜的二层构造。
[2]如前项1所述的发光二极管，其特征在于：在所述主要光取出面设置的所述欧姆电极是p型欧姆电极。
[3]如前项1或者2所述的发光二极管，其特征在于：所述发光部具有包含组成式(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1、0≤Y≤1)的发光层。
[4]如前项3所述的发光二极管，其特征在于：所述发光部在所述发光层的上表面以及下表面的一方或者两方具有包层。
[5]如前项1至4中任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述主要光取出面的表面的组成式是(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤0.8、0.48≤Y≤0.52)。
[6]如前项1至5中任一项所述的发光二极管，其特征在于：在所述主要光取出面，进一步设置n型欧姆电极，在所述n型欧姆电极上设置所述电极保护层。
[7]如前项1至6中任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述第一保护膜是包含金以及白金的任一方的金属层或者上述金属层的层叠构造。
[8]如前项7所述的发光二极管，其特征在于：所述第一保护膜的表面是金。
[9]如前项1至8中任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述第二保护膜是对于发光波长透明的氧化膜或者氮化膜。
[10]如前项9所述的发光二极管，其特征在于：所述第二保护膜是氧化硅(SiO2)。
[11]如前项1至10中任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述第一保护膜的表面是引线接合用的衬垫。
[12]如前项1至11中任一项所述的发光二极管，其特征在于：所述化合物半导体层的与所述主要光取出面相反一侧的面接合有功能性基板，所述功能性基板的Al浓度为25％以下。
[13]如前项12所述的发光二极管，其特征在于：所述功能性基板，相对于发光波长透明。
[14]如前项12或者13所述的发光二极管，其特征在于：所述功能性基板的材质是GaP。
[15]如前项1至14中任一项所述的发光二极管，其特征在于：该发光二极管是发光波长为650nm～670nm的用于促进植物培育的光合作用的促进的发光二极管，半导体层以及基板的表面Al浓度为25％以下、且除了欧姆电极的接触层之外不含有As。
[16]发光二极管灯，其特征在于：搭载如前项1至15中任一项所述的发光二极管。
[17]照明器具，其特征在于：搭载如前项16所述的发光二极管灯。
发明的效果
本发明的发光二极管，具有在组成式中含有Al，发光波长为570nm以上700nm以下的pn接合型的发光部的化合物半导体层的、包含主要光取出面的表面的Al浓度为25％以下，并且用于保护在该化合物半导体层的主要光取出面设置的欧姆电极的电极保护层，具有包含：设置为覆盖欧姆电极的第一保护膜和设置为至少覆盖第一保护膜的端部的第二保护膜的二层构造。如此，规定高湿环境下作为腐蚀的起点的Al的半导体表面的浓度，因为通过二层构造的保护膜保护欧姆电极和半导体界面的合金层，能够提高发光二极管的耐腐蚀性。如此，能够提供高输出、高效率且在高湿环境下长寿命的发光二极管。并且，本发明中半导体表面的Al浓度表示化合物半导体层的主要光取出面以及功能性基板的表面的Al浓度，除开欧姆电极和半导体的合金层的表面。
并且，本发明的发光二极管，因为包含主要光取出面的化合物半导体层的表面不包含As，能够提供适合于植物培育用的照明的发光二极管。
并且，本发明的发光二极管，包含：具有包含组成式为(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1、0≤Y≤1)的发光层的发光部。包含上述组成的发光层，因为比现有的发光二极管的包含AlGaAs的发光层，Al以及As的浓度低，能够适用于高湿环境下的使用环境严格的植物培育用的发光二极管。
因此，在植物培育用的光源封装蓝色发光二极管和红色发光二极管，对此封装，作为保护膜，使用对于蓝色光不容易劣化的硅树脂。但是，因为硅树脂一般的吸湿性高，使用植物培育用的光源的高湿环境下作为保护膜的功能不充分。
根据本发明的发光二极管灯以及照明装置，因为搭载了所述发光二极管，能够作为同时使用蓝色以及红色发光二极管的植物培育光源而使用。
附图说明
图1是使用了本发明的一个实施方式的发光二极管的发光二极管灯的平面图；
图2是使用了本发明的一个实施方式的发光二极管的发光二极管灯的、沿着图1中所示的A-A’线的剖面示意图；
图3是本发明的一个实施方式的发光二极管的平面图；
图4是本发明的一个实施方式的发光二极管的、沿着图3中所示的B-B’线的剖面示意图；
图5是用于说明本发明的一个实施方式的发光二极管的电极保护膜的结构的放大剖面图；
图6是本发明的一个实施方式的发光二极管中用的外延晶圆(Epitaxial Wafer)的剖面示意图；
图7是本发明的一个实施方式的发光二极管中用的接合晶圆(wafer)的剖面示意图；
图8是本发明的实施例的说明中用于说明比较例1的发光二极管的结构的剖面示意图。
用于实施发明的方式
以下，关于适用了本发明的一个实施方式的发光二极管以及使用此二极管的发光二极管灯，使用附图详细说明。并且，以下说明中使用的附图，为了使特征容易理解，具有为了方便将特征的部分扩大化展示的情况，没有限定各个构成要素的尺寸比率等与实际的相同。
<发光二极管灯>
图1和图2是用于说明使用了本发明的一个实施方式的发光二极管的发光二极管灯的图，图1是平面图，图2是沿着图1中所示的A-A’线的剖面图。
如图1和图2所示，使用本实施方式的发光二极管1的发光二极管灯41，在安装基板42的表面安装1个以上的发光二极管1。更具体的是，在安装基板42的表面上，设置n电极端子43和p电极端子44。并且，使用金线45连接作为发光二极管1的第一电极的n型欧姆电极4和安装基板42的n电极端子43(引线接合)。另一方面，使用金线46连接作为发光二极管1的第二电极的p型欧姆电极5和安装基板42的p电极端子44。进一步的，如图2所示，与在发光二极管1的设置了n型以及p型欧姆电极4，5的面相反一侧的面，设置了连接层47，通过此连接层47发光二极管1连接到n电极端子43上，固定到安装基板42。在安装基板42的安装了发光二极管1的表面，通过一般的硅树脂48密封。
<发光二极管>
图3以及图4是用于说明使用了本发明的一个实施方式的发光二极管的图，图3是平面图，图4是沿着图3中所示的B-B’线的剖面示意图。如图3以及图4所示，本实施方式的发光二极管1是化合物半导体层2和功能性基板3接合的发光二极管。然后，发光二极管1大概的构成为，包含：在化合物半导体层2的主要光取出面设置的n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5，用于保护n型以及p型欧姆电极4，5的电极保护层6。并且，本实施方式中主要光取出面，是在化合物半导体层2中与粘贴有功能性基板3的面相反一侧的面。
化合物半导体层(也叫外延成长层)2，如图4所示，具有：在组成式中包含Al，发光波长为570nm以上700nm以下的pn接合型的发光部7，用于将元件驱动电流平面的扩散到发光部的全部的电流扩散层8依次层叠的结构。在此化合物半导体层2的结构上能够适时的加上公知的功能层。例如，能够设置用于降低欧姆(Ohmic)电极的接触电阻的接触层，用于限制元件驱动电流的流通区域的电流阻止层或者电流狭窄层等等公知的层结构。并且，化合物半导体层2，理想的是在GaAs基板上外延成长而形成。
发光部7，如图4所示，在电流扩散层8上，至少依次层叠p型的下部包层9、发光层10、n型的上部包层11而构成。也就是说，发光部7为了提供放射再结合的载体(担体；carrier)以及将发光“封闭”在发光层10，包含：在发光层10的下侧以及上侧相对的配置的下部包层(clad)9以及上部包层11的、所谓双异质(英语简称：DH)结构，这在得到高强度的发光上是理想的。
发光层10由包含组成式(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的半导体层构成。此发光层10是双异质结构，单一(single)量子阱(英语简称：SQW)结构，或者多量子阱(英语简称：MQW)结构中任一个都可以，为了得到单色性优良的发光理想的是MQW结构。并且，构成形成量子阱(英语简称：QW)结构的屏障(barrier)层以及阱层(well)的(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的组成能够决定为：在阱层内形成结果为期望发光波长的量子等级。
发光层10的层厚，理想的是在0.02～2μm的范围。并且，没有特别限定发光层10的传导类型，能够选择无掺杂、p型以及n型的任一类型。对于提高发光效率，理想的是结晶性良好的无掺杂并且小于3×1017cm-3的载体浓度。
具有包含组成式(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1，0＜Y≤1)的发光层10的发光二极管1，与现有的AlGaAs的发光二极管比较为高输出，650nm～670nm的波长域能够适当用作促进植物培育使用的照明(发光二极管灯或者包含发光二极管灯的照明装置)。并且，未图示，照明装置，至少包含：形成配线和通孔等的基板，在基板表面设置的多个发光二极管灯，构成为具有凹字形的剖面形状，在凹部内侧的底部设置发光二极管灯反射镜或者阴影部(shade)的照明装置。
下部包层9和下部包层11，如图4所示，设置在发光层10的下表面以及上表面。具体的是，在发光层10的下表面设置下部包层9，在发光层10的上表面设置上部包层11。
下部包层9和下部包层11构成为极性不同。并且，下部包层9和上部包层11的载体浓度和厚度，能够使用公知的适合的范围，理想的是，最优化条件使得发光层10的发光效率高。
具体的，作为下部包层9，例如，理想的是使用包含掺杂了Mg的p型的(AlXGa1-X)YIn1-YP(0.3≤X≤1.0，0＜Y≤1)的半导体材料。并且，理想的是载体浓度为2×1017～2×1018cm-3的范围，层厚是0.5～5μm的范围。
另一方面，作为上部包层11，例如，理想的是使用包含掺杂了Si的n型的(AlXGa1-X)YIn1-YP(0.3≤X≤1.0，0＜Y≤1)的半导体材料。特别是，上部包层11的上表面作为发光二极管1的主要光取出面侧的表面的情况下，上述X值为0.3以上1.0以下(Al的表面浓度在7.5以上25％以下)是理想的，0.8以下(Al的表面浓度在20％以下)是更理想的。此外，上述Y在0.48以上0.52以下是理想的。
并且，理想的是载体浓度为1×1017～1×1018cm-3的范围，层厚是0.5～5μm的范围。并且，下部包层9和上部包层11的极性是，能够考虑化合物半导体层2的元件结构适宜的选择。
并且，下部包层9和发光层10之间，发光层10和上部包层11之间，以及上部包层11和电流扩散层8之间，可以设置用于减缓变化两层间能带(band)不连续性的中间层。此情况下，理想的是，各中间层由具有上述两层的中间的禁止带宽的半导体材料分别构成。
并且，在发光部7的构成层的上方，能够设置用于降低欧姆(Ohmic)电极的接触电阻的接触层、用于限制元件驱动电流的流通区域的电流阻止层或者电流狭窄层等公知的层结构。并且，作为所述接触层，例如，一般的使用能带间隙小的GaAs。相对的，作为不包含As的接触层的材质，理想的是使用GaInP。
电流扩散层8，如图4所示，用于将元件驱动电流平面的扩散到发光部7的全部，设置在发光部7的下方。如此，发光二极管1能够从发光部7均一性的发光。
作为电流扩散层8，能够适用具有(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤0.7，0≤Y≤1)的组成的材料。上述X，也是根据化合物半导体层2的元件结构，因为Al浓度低的材料化学上稳定，理想的是0.5以下(作为Al浓度，约12.5％以下)，为0更好。并且，上述Y，为1是理想的。也就是说，作为电流扩散层8，Al浓度在25％以下是理想的，在15％以下更好，使用不含有Al的GaP最好。
本实施方式的发光二极管1中，调整为化合物半导体层2的表面，也就是，作为主要光取出面的化合物半导体层2的上表面2a以及侧面2b表面的Al浓度为25％以下。具体的是，能够如果设为上述的范围实现构成化合物半导体层2的各层的组成。如此，由于化合物半导体层2的包含主要光取出面的表面的Al浓度在25％以下，在高湿环境下使用发光二极管1的时候，能够抑制Al和水分反应而腐蚀。
并且，如图4所示，本实施方式中主要光取出面，包含：上部包层11的上表面11a和如后所述的从化合物半导体层2的表面露出的电流扩散层8的上表面8a。
因此，化合物半导体层2的上表面2a，由上部包层11的上表面11a以及电流扩散层8的上表面8a构成。并且，化合物半导体层2的侧面2b由化合物半导体层2的外周部的侧面2b1和用于露出电流扩散层8的上表面8a设置的开口部的侧面2b2构成。
并且，本实施方式的发光二极管1中，化合物半导体层2的表面，也就是说，作为主要光取出面的化合物半导体层2的上表面2a以及侧面2b表面不含As是理想的。具体的是，能够通过设为上述的范围实现构成化合物半导体层2的各层的组成。如此，由于化合物半导体层2的包含主要光取出面的表面2a，2b的As浓度小于1％，理想的是不包含As，所以，即使作为植物培育用的光源使用发光二极管1的情况，也能够减轻封装和照明装置等中对于As的对策。
功能性基板3，接合到化合物半导体层2的与主要光取出面相反一侧的面。也就是说，功能性基板3，如图4所示，接合到构成化合物半导体层2的电流扩散层8侧。此功能性基板3，由具有机械的支持发光部7所需的充分的强度，并且，由能够透过来自发光部7出射的发光的禁止带宽很广，对于发光层10的发光波长光学透明的材料构成。例如，能够由磷化镓(GaP)、碳化硅(SiC)等的IV族半导体结晶体，玻璃，蓝宝石等等绝缘基板构成。
功能性基板3，为了以机械的充分的强度支持发光部7，理想的是例如约50μm以上的厚度。并且，为了在向化合物半导体层2接合之后，对功能性基板3的机械的加工容易实施，理想的是不超过约300μm的厚度。也就是说，功能性基板3最合适的是由具有约50μm以上约300μm以下的厚度的n型GaP型基板的构成。
并且，功能性基板3，具有反射从发光部7出射的发光的镜子结构也可以。作为具有镜子结构的功能性基板3，例如，能够举出组合Au，Ag等的高反射率的金属和硅、锗等的半导体的所谓的镜子基板。
本实施方式的发光二极管1中，功能性基板3的表面的Al浓度在25％以下是理想的。Al浓度的调整，具体的是，能够通过使功能性基板3的组成在上述的范围实现。如此，由于功能性基板3的表面的Al浓度在25％以下，在高湿环境下使用发光二极管1之际，能够抑制Al和水分反应而腐蚀。
并且，本实施方式的发光二极管1中，功能性基板3的表面的As浓度小于1％，理想的是不包含As。并且，本实施方式中功能性基板3的表面，虽然是指作为外周面的侧面3b，但是在上表面露出来的情况下，当然的包含上表面。
As浓度的调整，具体的，能够通过使功能性基板3的组成在上述的范围实现。如此，由于功能性基板3的表面(侧面3b)的As浓度小于1％，所以，能够减轻作为植物培育用的光源使用发光二极管1的情况的封装和照明装置等中对于As的对策。
n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5是设置在发光二极管1的主要光取出面的低电阻的欧姆接触电极。此处，n型欧姆电极4，设置在上部包层11的上方，例如，能够使用包含AuGe，Ni合金/Au的合金。另一方面，p型欧姆电极5，如图4所示，在露出的电流扩散层8的上表面8a能够使用包含AuBe/Au的合金。
此处，本实施方式的发光二极管1中，理想的是在电流扩散层8上形成作为第二电极的p型欧姆电极5。由于如此的结构，得到降低动作电压的效果。并且，通过在包含p型GaP的电流扩散层8上形成p型欧姆电极5，因为得到良好的欧姆连接，能够降低动作电压。
本实施方式的发光二极管1中，如图3所示，配置为n型欧姆电极4和p型欧姆电极5在对角的位置。并且，通过化合物半导体层2包围p型欧姆电极5的周围的结构是最好的。通过如此的结构，得到降低动作电压的效果。并且，在p型欧姆电极5的四方以n型欧姆电极4包围，电流容易向四方流动，此结果是，降低动作电压。
并且，本实施方式的发光二极管1中，如图3所示，理想的是使n型欧姆电极4成为蜂窝、格子等等网格。通过如此的结构，得到降低VF的效果和提高可靠性的效果。并且，通过成为格子状，能够向发光层10均一的注入电流，此结果是，得到提高可靠性的效果。并且，本实施方式的发光二极管1中，理想的是由贴片形状的电极(贴片电极)和宽10μm以下的线状的电极(线状电极)构成n型欧姆电极4。通过如此的结构，能够高亮度化。进一步的，由于线状电极的宽度窄，能够增大主要光取出面的开口面积，能够实现高亮度化。
并且，本实施方式的发光二极管1中，虽然举例了，在主要光取出面设置n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5，也就是单侧电极结构的情况，但是没有将电极结构限定于此。例如，n型欧姆电极4在主要光取出面侧，p型欧姆电极5在功能性基板3的底面侧设置，也就是上下电极结构也可以。
电极保护层6，如图4以及图5所示，设置为覆盖包含主要光取出面的化合物半导体层2的表面(上表面2a以及侧面2b)。电极保护层6，为了保护n型以及p型欧姆电极4，5设置，具有包含第一保护膜12和第二保护膜13的二层结构。
第一保护膜12，如图4以及图5所示，分别设置为覆盖n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5。如此，n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5不露出而被覆盖。并且，作为第一保护膜12，能够使用包含金(Au)以及白金(Pt)中任一方的金属层或者使用上述金属层的层叠体。具体的，例如，能够使用包含Au/Pt/Au的合金。通过设置对于不纯物元素具有屏蔽特性的白金层，能够抑制来自n型欧姆电极4的上表面4a以及p型欧姆电极5的上表面5a的不纯物元素的浸入。因此，如图5所示，例如能够保护p型欧姆电极5和电流扩散层8的界面上形成的合金层5b。并且，由于在第一保护膜12的表面上设置金层，能够使用此第一保护膜12的上表面12a作为引线接合用的衬垫。并且，第一保护膜12的膜厚，理想的是100～4000nm的范围，更好的是300～3000nm的范围，进一步好的是500～2000nm的范围。
第二保护膜13，如图4所示，设置为覆盖化合物半导体层2的表面即作为主要光取出面的上表面2a和侧面2b。由此，能够抑制高湿环境下由于水分引起的化合物半导体层2的表面的腐蚀。
此外，第二保护膜13，如图4以及图5所示，设置为露出作为引线接合用的衬垫的第一保护膜12的上表面12a并且至少覆盖第一保护膜12的端部12b。如此，能够更可靠的抑制来自n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5的端面的水分的浸入。
作为第二保护膜13，能够使用对于发光波长透明的氧化膜或者氮化膜。作为所述氧化膜，例如，能够列举出氧化硅(SiO2)膜。并且，作为所述氮化膜，能够列举出氮化硅(SiN)膜。第二保护膜13的膜厚，理想的是10～1000nm的范围，更好的是200～800nm的范围，进一步好的是300～600nm的范围。
此外，在高湿环境下使用发光二极管1的情况，在水分中容易包含作为不纯物的碱或者卤素离子例如氯离子。对于此水分中包含的氯离子等，存在p型欧姆电极5的合金层5b，容易通过电化学反应而腐蚀的问题。并且，在发光二极管的表面侧有p型和n型的两者的电极的单侧电极构造的发光二极管，p型电极和n型电极之间的距离短，结构上容易发生电化学反应引起的腐蚀。如此，具有单侧电极结构的本实施方式的发光二极管1中，理想的是由第一保护膜12保护至少在主要光取出面设置的p型欧姆电极。
<发光二极管的制造方法>
接着，关于本实施方式的发光二极管1的制造方法进行说明。图6是本实施方式的发光二极管1中用的外延晶圆的剖面示意图。并且，图7是本实施方式的发光二极管1中用的接合晶圆的剖面示意图。
首先，如图6所示，制作化合物半导体层2。化合物半导体层2，在GaAs基板上14上，依次层叠：包含GaAs的缓冲层15，用于利用选择蚀刻设置的蚀刻停止层(图示略)，包含掺杂了Si的n型的GaInP的接触层16，n型的上部包层11，发光层10，p型的下部包层9，包含掺杂了Mg的p型GaP的电流扩散层8，制作而成。
GaAs基板14，能够使用公知的做法制作的市售的单结晶基板。GaAs基板14的外延生长的表面，理想的是平滑。GaAs基板14的表面的面方位是容易外延成长、量产的(100)的面以及从(100)开始在±20°以内偏离的基板，在品质的稳定性方面是理想的。进一步，GaAs的基板14的面方位的范围是，从(100)方向向(0-1-1)方向15°偏离±5°更好。
GaAs基板14的错位密度，为了化合物半导体层2的结晶性良好，理想的是低。具体的，例如在10,000个cm-2以下，理想的，在1,000个cm-2以下适合。
GaAs基板14是n型或者p型都可以。GaAs基板14的载体浓度，能够根据期望的导电度和元件结构适当选择。例如，GaAs基板14是掺杂硅的n型的情况下，载体浓度为1×1017～5×1018cm-3的范围是理想的。相对的，在GaAs基板14是掺杂锌的p型的情况下，载体浓度为2×1018～5×1019cm-3的范围是理想的。
缓冲层(buffer)15，为了缓和GaAs基板14和发光部7的构成层的晶格失配而设置。因此，选择了基板的品质和外延成长条件的话，缓冲层15不是一定必要的。并且，缓冲层15的材质，理想的是成长外延的基板相同的材质。如此，本实施方式中，缓冲层15，理想的是使用与GaAs基板14相同的GaAs。并且，缓冲层15中，能够为了减低缺陷的传播，使用包含与GaAs基板14不同的材质的多层膜也可以。缓冲层15的厚度，理想的是在0.1μm以上，更好的是在0.2μm以上。
接触层16设置为用于降低和电极的接触电阻。接触层16的材质，理想的是GaAs等不含Al，最理想的是不含As的GaInP。并且，接触层16的载体浓度的下限值，为了降低与电极的接触电阻，理想的是在5×1017以上，更好的是在1×1018cm-3以上。载体浓度的上限值，理想的是在容易引起结晶性的低下的2×1019cm-3以下。接触层16的厚度，好的是在0.02μm以上，理想的是在0.05μm以上。
本实施方式中，能够适用分子线外延法(MBE)或者减压有机金属化学气相沉积法(MOCVD法)等公知的成长方法。其中，理想的是使用量产性优良的MOCVD法。具体的是，化合物半导体层2的外延成长使用的GaAs基板14，理想的是成长前实施洗净过程和热处理等的前处理，除去表面的污染和自然氧化膜。
外延成长所述化合物半导体层2的各层的时候，作为III族构成元素的原料，能够使用，例如，三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)、以及三甲基铟((CH3)3In)。并且，作为Mg的掺杂原料，能够使用，例如，双环戊二基镁(bis-(C5H5)2Mg)等。并且，作为Si的掺杂原料，能够使用例如乙硅烷(Si2H6)。并且，作为V族的构成元素的原料，能够使用磷化氢(PH3)和砷化氢(AsH3)等。并且，作为各层的成长温度，使用p型GaP作为电流扩散层8的情况，能够适用720～770℃，其它的各层能够使用600～700℃。进一步的，能够合适选择各层的载体浓度以及层厚，温度条件。
如此制造的化合物半导体层2，得到结晶缺陷少的良好的表面状态。并且，化合物半导体层2，可以对应于元件构造实施研磨等等的表面加工。
(透明基板的接合过程)
接着，接合化合物半导体层2和功能性基板3。化合物半导体层2和功能性基板3的接合，首先，研磨构成化合物半导体层2的电流扩散层8的表面，进行镜面加工。接着，准备粘贴到此电流扩散层8的镜面研磨后表面的功能性基板3。并且，功能性基板3的表面，在接合到电流扩散层8之前研磨成镜面。接着，将化合物半导体层2和功能性基板3搬入一般的半导体材料粘贴装置，在真空中，对镜面研磨后的两者的表面，照射冲撞电子、中性(Neutral)化了的Ar光束。之后，通过在维持真空的粘贴装置内重合两者的表面施加荷重，能够在室温下接合(参照图7)。
(n型以及p型电极的形成过程)
接着，形成n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5。n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5的形成，首先，从与功能性基板3接合了的化合物半导体层2，通过氨系蚀刻选择性的除去GaAs基板14以及GaAs缓冲层15。接着，在露出的接触层16的表面形成n型欧姆电极4。具体的，例如，利用一般的光刻法实施图案化，通过真空蒸镀法层叠AuGe、Ni合金/Au为任意的厚度之后，形成n型欧姆电极4的形状。
接着，选择性的除去接触层16、上部包层11、发光层10、下部包层9，露出电流扩散层8，在此露出的表面(上表面8a)上形成p型欧姆电极5。具体的是，例如，利用一般的光刻法实施图案化，通过真空蒸镀法层叠AuBe/Au为任意的厚度之后，形成p型欧姆电极5的形状。之后，通过在例如400～500℃，5～20分钟的条件下，进行热处理而合金化，能够形成低电阻的n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5。此时，在半导体和电极界面形成合金层，得到良好的欧姆电极。
(第一保护膜的形成过程)
接着，通过真空蒸镀法层叠金属层使例如Au/Pt/Au为任意的厚度，使得覆盖n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5。接着，利用一般的光刻法进行此金属层的图案化，分别形成覆盖n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5那样的形状的第一保护膜12。此第一保护膜12是n型欧姆电极4以及p型欧姆电极5的保护膜，同时，是引线接合用的电极。如此，因为在第一保护膜12的形成的同时形成引线接合用的电极，是生产性高的理想的过程。
(第二保护膜的形成过程)
接着，通过蚀刻除去切割加工区域的化合物半导体层2。接着，通过溅射法将例如透明的SiO2成膜之后，利用一般的光刻法进行图案化，蚀刻除去用于进行引线接合的电极衬垫以及作为由切割切断的预定区域的地点的SiO2膜。并且，第二保护膜的成膜方法是，能够利用等离子CVD法，溅射法等等公知的技术。并且，切断方法是，适宜的选择适合于功能性基板的材质的方法，能够适用切割法、划线法(激光或者机械)。例如，使用GaP基板作为功能性基板的情况，最理想的是使用生产性高的切割法。
例如，使用GaP基板作为功能性基板的情况，根据需要通过硫酸、过氧化氢混合液等蚀刻除去切割引起的破碎层以及污染物。进一步，理想的是根据需要，加入洗净过程。如此制造发光二极管1。
<发光二极管灯的制造方法>
接着，关于使用了上述发光二极管1的发光二极管灯41的制造方法，也就是说，发光二极管1的安装方法，进行说明。
如图1以及图2所示，在安装基板42的表面安装预定数量的发光二极管1。发光二极管1的安装，首先，进行安装基板42和发光二极管1的位置配合，在安装基板42的表面的预定位置配置发光二极管1。接着，通过在发光二极管1的底面设置的连接层47，在安装基板42的表面形成粘晶。接着，使用金线45连接发光二极管1的n型欧姆电极4和安装基板42的n电极端子43(引线接合)。接着，使用金线46连接发光二极管1的p型欧姆电极5和安装基板42的p电极端子44。最后，在安装有基板的实施例发光二极管1的表面，通过一般的硅树脂(一般的环氧树脂等也可以)48密封。如此，制造使用了发光二极管1的发光二极管灯41。
如上说明的，本实施方式的发光二极管1，具有在组成式中含有Al，发光波长为570nm以上700nm以下的pn接合型的发光部7的化合物半导体层2，化合物半导体层2的包含主要光取出面(上表面2a以及侧面2b)的表面的Al浓度在25％以下，并且，和用于保护在此化合物半导体层2的主要光取出面设置的n型以及p型欧姆电极4，5的电极保护层6，具有包含：设置为覆盖n型以及p型欧姆电极4，5的第一保护膜12，和设置为至少覆盖第一保护膜12的端部的第二保护膜13的二层构造。如此，规定高湿环境下作为腐蚀的起点的Al的半导体表面的浓度，通过二层构造的保护膜保护n型以及p型欧姆电极4，5和半导体界面的合金层5b(参照图5)，能够提高发光二极管1的耐腐蚀性。如此，能够提供高输出、高效率在高湿环境下长寿命的发光二极管1。
并且，本实施方式的发光二极管1是，因为包含主要光取出面的化合物半导体层2的表面(上表面2a以及侧面2b)不包含As，能够提供适合于植物培育用的照明的发光二极管1。
并且，本实施方式的发光二极管1，包含：具有包含组成式为(AlXGa1-X)YIn1-YP(0≤X≤1、0≤Y≤1)的发光层10的发光部7。包含上述组成的发光层10，因为比现有的发光二极管的包含AlGaAs的发光层，Al以及As的浓度低，能够适用于使用使用环境严格的高湿环境下的植物培育用的发光二极管。
根据本实施方式的发光二极管灯41以及照明装置，因为搭载了所述发光二极管1，能够作为同时使用蓝色以及红色发光二极管的植物培育光源而使用。
实施例
以下，使用实施例具体的说明本发明的效果。并且，本发明没有限定为这些实施例。
本实施例中，关于制作本发明的发光二极管的例子具体的说明。并且，本实施例中制作的发光二极管是，具有AlGaInP发光部的红色发光二极管。本实施例中，接合GaAs基板上成长的化合物半导体层和包含GaP的功能性基板制作发光二极管。然后，为了特性评价，制作在基板上安装发二极管芯片的发光二极管灯。
(实施例1)
实施例1的发光二极管，首先，在包含掺杂了Si的n型的GaAs单结晶的GaAs基板上，依次层叠化合物半导体层制作外延晶圆。GaAs基板，将从(100)面在(0-1-1)方向倾斜15°的面作为成长面，载体浓度为2×1018cm-3。化合物半导体层是，包含：包含掺杂了Si的GaAs的n型的缓冲层，包含掺杂了Si的Ga0.5In0.5P的n型的接触层，包含掺杂了Si的(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P的n型的上部包层、包含没有掺杂的Ga0.44In0.56P/(Al0.53Ga0.47)0.5In0.5P对的发光层/屏蔽层，包含掺杂了Mg的(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P的p型的下部包层、包含(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P的薄膜的中间层，包含掺杂了Mg的p型GaP的电流扩散层。
本实施例中，使用减压有机金属化学气相沉积装置法(MOCVD装置)，在直径76mm，厚度350μm的GaAs基板上外延生长化合物半导体层，形成外延晶圆。在成长外延成长层的时候，作为III族构成元素的原料，使用三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)、以及三甲基铟((CH3)3In)。并且，作为Mg的掺杂原料，使用，双环戊二基镁(bis-(C5H5)2Mg)。并且，作为Si的掺杂原料，使用例如乙硅烷(Si2H6)。并且，作为V族的构成元素的原料，使用磷化氢(PH3)和砷化氢(AsH3)。并且，作为各层的成长温度，包含p型GaP的电流扩散层，在750℃生长。其它的各层在700℃生长。
包含GaAs的缓冲层，载体浓度为约2×1018cm-3，厚度约0.5μm。接触层，载体浓度为约2×1018cm-3，厚度约0.05μm。上部包层，载体浓度为约1×1018cm-3，厚度约3.5μm。发光层，无掺杂、层厚为约17nm的Ga0.44In0.56P，屏蔽层无掺杂、层厚为约19nm的(Al0.53Ga0.47)0.5In0.5P。并且，歪发光层和屏蔽层交互的有22对叠层。下部包层，载体浓度为约8×1017cm-3，厚度约0.5μm。中间层，载体浓度为约8×1017cm-3，层厚约0.05μm。包含GaP的电流扩散层，载体浓度为约3×1018cm-3，层厚约9μm。
接着，从表面到约1μm深的区域研磨电流扩散层，进行镜面加工。通过此镜面加工，表面的粗糙度为0.18nm。另一方面，准备粘贴到所述镜面研磨后的表面的包含GaP的功能性基板。在此粘贴用的功能性基板，添加Si到载体浓度为约2×1017cm-3，以面方位为(111)使用单结晶。并且，功能性基板的直径是76mm，厚度为250μm。此功能性基板的表面，在接合到电流扩散层之前研磨成镜面，设为均方根值(rms)完成为0.12nm。
接着，将所述功能性基板和外延晶圆搬入一般的半导体材料粘贴装置，排气为真空直到3×10-5Pa.
接着，对功能性基板和电流扩散层的两者的表面，3分钟的持续照射冲撞电子、中性(Neutral)化了的Ar光束。之后，在维持真空的粘贴装置内，重合功能性基板和电流扩散层的表面，施加荷重使在各自的表面的压力为50g/cm2，在室温下接合两者。如此形成接合晶圆。
接着，从所述接合晶圆，通过氨系蚀刻选择性的除去GaAs基板以及GaAs缓冲层。接着，在接触层的表面通过真空蒸镀法使AuGe、Ni、Au合金成膜，厚度为0.3μm。之后，利用一般的光刻法实施图案化，形成n型欧姆电极。
接着，选择性的除去形成p型欧姆电极的区域的外延层，露出电流扩散层。在此露出的表面，通过真空蒸镀法形成p型欧姆电极，AuBe为0.2μm、Au为0.2μm。然后，在450℃，进行10分钟热处理，合金化，形成低电阻的p型以及n型欧姆电极。此时，在电流扩散层以及接触层和电极界面形成厚度约0.1μm的合金层。
接着，形成厚度0.2μm的Au，厚度0.2μm的Pt，厚度1.2μm的Au的多层膜，使得覆盖n型以及p型欧姆电极。接着，利用光刻法实施此多层膜的图案化，形成覆盖n型以及p型欧姆电极形状的第一保护膜。并且，第一保护膜也是n型以及p型欧姆电极的引线接合的衬垫。
接着，通过蚀刻除去由切割机切断的区域的化合物半导体层。之后，通过溅射法成膜厚度0.5μm的SiO2，使得覆盖化合物半导体层的表面。接着，通过光刻法除去切断区域和接合区域的SiO2，形成第二保护膜。并且，此过程中，在化合物半导体层的侧面，也形成SiO2膜。
接着，从化合物半导体层侧使用切割机以350μm间隔切断，芯片化。通过硫酸、过氧化氢混合液蚀刻除去切割产生的破碎层以及污染物，制作实施例1的发光二极管。半导体层的表面的Al浓度是17.5％。另一方面，半导体层的表面不含As。并且，因为功能性基板是GaP，功能性基板的侧面不存在Al，As。
如上述制作的实施例1的发光二极管芯片在安装基板上安装了的发光二极管灯组合20个。此发光二极管灯使用金线引线接合发光二极管的n型欧姆电极和设置在安装基板表面的n电极端子，使用金线引线接合p型欧姆电极和p电极端子，之后，使用一般的硅树脂密封制作。
表1中表示了此发光二极管(发光二极管灯)的特性的评价结果。如表1所示，n型以及p型欧姆电极间流过电流，出射峰值波长660.0nm的红色光。顺向上流动20毫安(mA)的电流的时候的顺向电压(Vf)，反映了构成化合物半导体层的电流扩散层和功能性基板的接合界面的电阻低以及各欧姆电极的良好的欧姆特性，约2.0伏(V)。顺向电流为20mA的时候的发光输出是16mW。
并且，使用实施例1的发光二极管灯，进行高温高湿通电试验(60℃、90Rh％，20mA)的加速试验。此处，为了加湿使用的水，设想为植物培育用途，在使树脂吸收包含氯离子30～50ppm的水的严格的条件下实施。1000小时后的发光输出剩余率是97％，VF(20mA)没有变化，是良好的结果。
(比较例1)
比较例1的发光二极管，以现有技术的液相外延法形成。比较例1的发光二极管(图8中的符号101)，变更为在GaAs基板上具有设为Al0.35Ga0.65As发光层的双异质结构的发光部的发光二极管。
比较例1的发光二极管的制作，具体的是，通过液相外延法制作，在p型的(100)面的GaAs单结晶基板上，包含Al0.7Ga0.3As的p型的上部包层(图8中符号111)20μm，包含Al0.35Ga0.65As的未掺杂的发光层(图8中符号110)2μm，包含Al0.7Ga0.3As的n型下部包层(图8中符号109)20μm，对于发光波长透明的包含Al0.6Ga0.4As的n型的厚膜层(图8中符号108)100μm。在此外延成长后，除去GaAs基板。接着，在p型Al0.7Ga0.3As的表面(表面Al浓度＝30％，As浓度＝50％)形成直径100μm的p型欧姆电极(图8中符号104)。接着，在n型Al0.6Ga0.4As的背面以80μm的间隔形成直径20μm的n型欧姆电极(图8中符号105)。接着，在除去接合垫的电极的一部分和主要光取出面之上形成厚度0.5μm的SiO2保护膜(图8中的符号113)。此处，在比较例1的p型欧姆电极上形成的保护膜，不形成本发明的第一保护膜(图4，图5中的符号12)，是单层的保护膜(参照图8)。接着，以350μm的间隔通过切割切断之后，蚀刻除去破碎层制作比较例1的发光二极管芯片。侧面的大概的Al浓度＝30％，As浓度＝50％。
表1中表示了评价安装了比较例1的发光二极管的发光二极管灯的特性的结果。如表1所示，n型以及p型欧姆电极间流过电流，出射峰值波长661.1nm的红色光。顺向上流动20毫安(mA)的电流的时候的顺向电压(Vf)，约1.9伏(V)。顺向电流为20mA的时候的发光输出是5mW。
并且，使用比较例1的发光二极管灯，进行高温高湿通电试验(60℃、90Rh％，20mA)的加速试验。此处，为了加湿使用的水，设想为植物培育用途，在使树脂吸收包含氯离子30～50ppm的水的严格的条件下实施。1000小时后的发光剩余率是77％，VF(20mA)上升了0.2V。发光输出的主要的低下的原因，是侧面的透过率低下，VF(20mA)的变动，原因是p型电极的合金层一部分腐蚀了。
表1
产业上的利用可能性
本发明的发光二极管，达到高效率发光，在高湿环境中可靠性高。特别是，能够作为植物培育用途的光源等，现有AlGaAs的LED得不到的高可靠性发光二极管产品而利用。
符号说明
1...发光二极管
2...化合物半导体层
2a...上表面
2b...侧面
3...功能性基板
3a...垂直面
3b...倾斜面
4...n型欧姆电极
5...p型欧姆电极
5b...合金层
6...电极保护层
7...发光部
8...电流扩散层
8a...上表面
9...下部包层
10...发光层
11...上部包层
11a...上表面
12...第一保护层
13...第二保护层
14...GaAs基板
15...缓冲层
16...接触层
41...发光二极管灯
42...安装基板
43...n电极端子
44...p电极端子
45，46...金线
47...连接层
48...硅树脂

Claims (13)

1.一种发光二极管，包含：具有在组成式中含有Al，发光波长为570nm以上700nm以下的pn接合型的发光部的化合物半导体层；在所述化合物半导体层的主要光取出面设置的n型以及p型欧姆电极；和用于保护所述n型以及p型欧姆电极的电极保护层，其特征在于：
包含所述主要光取出面的所述化合物半导体层的表面的Al浓度在25％以下，
所述电极保护层具有：包含设置为覆盖所述n型以及p型欧姆电极的第一保护膜和设置为不覆盖所述第一保护膜的成为引线接合用的衬垫的上表面并且至少覆盖所述第一保护膜的端部的第二保护膜的二层构造，
所述第一保护膜为金和白金的层叠体，
所述n型以及p型欧姆电极由所述第一保护膜不露出地覆盖。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光部具有包含组成式(AlXGa1-X)YIn1-YP的发光层，其中，0≤X≤1、0≤Y≤1。
3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于：所述发光部在所述发光层的上表面以及下表面的一方或者两方具有包层。
4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述主要光取出面的表面的组成式是(AlXGa1-X)YIn1-YP，其中，0≤X≤0.8、0.48≤Y≤0.52。
5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第一保护膜的表面是金。
6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述第二保护膜是相对于发光波长透明的氧化膜或者氮化膜。
7.如权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述第二保护膜是氧化硅(SiO2)。
8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：在所述化合物半导体层的与所述主要光取出面相反一侧的面接合有功能性基板，
所述功能性基板的表面的Al浓度为25％以下。
9.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于：所述功能性基板相对于发光波长透明。
10.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于：所述功能性基板的材质是GaP。
11.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：该发光二极管是发光波长为650nm～670nm的用于促进植物培育的光合作用的发光二极管，半导体层以及基板的表面Al浓度为25％以下并且除了欧姆电极的接触层之外不含有As。
12.一种发光二极管灯，其特征在于：搭载如权利要求1～11中任一项所述的发光二极管。
13.一种照明器具，其特征在于：搭载如权利要求12所述的发光二极管灯。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012119585A (ja) 2010-12-02 2012-06-21 Showa Denko Kk 発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置
JP2012142508A (ja) * 2011-01-06 2012-07-26 Hitachi Cable Ltd 半導体素子用ウェハ
JP5608589B2 (ja) * 2011-03-10 2014-10-15 スタンレー電気株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
DE102011017097A1 (de) 2011-04-14 2012-10-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers
TWI453947B (zh) * 2011-08-05 2014-09-21 Univ Chang Gung Manufacturing method of electro - optical diode for electroforming
JP2013258177A (ja) * 2012-06-11 2013-12-26 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
DE102012217533A1 (de) * 2012-09-27 2014-03-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
JP6668863B2 (ja) * 2016-03-22 2020-03-18 日亜化学工業株式会社 発光素子
US10522708B2 (en) * 2017-12-14 2019-12-31 Lumileds Llc Method of preventing contamination of LED die
CN111129249B (zh) * 2019-12-31 2021-08-10 宁波安芯美半导体有限公司 一种深紫外线发光二极管及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101379623A (zh) * 2005-12-22 2009-03-04 昭和电工株式会社 发光二极管及其制造方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3230638B2 (ja) 1993-02-10 2001-11-19 シャープ株式会社 発光ダイオードの製造方法
JP3264563B2 (ja) * 1993-03-15 2002-03-11 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
JP2817590B2 (ja) 1993-09-24 1998-10-30 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法
JPH07283434A (ja) * 1994-04-07 1995-10-27 Kobe Steel Ltd ダイヤモンド発光素子
JP3963330B2 (ja) 1995-04-26 2007-08-22 昭和電工株式会社 発光ダイオード
JPH0937648A (ja) 1995-07-28 1997-02-10 Mitsubishi Chem Corp 光半導体を光源とした植物栽培方法
JP2006005378A (ja) * 1998-05-13 2006-01-05 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
US6280552B1 (en) * 1999-07-30 2001-08-28 Microtouch Systems, Inc. Method of applying and edge electrode pattern to a touch screen and a decal for a touch screen
DE10009915A1 (de) * 2000-03-01 2001-09-27 Philips Corp Intellectual Pty Plasmabildschirm mit UV-Licht emittierender Schicht
JP2002009393A (ja) * 2000-04-19 2002-01-11 Fuji Xerox Co Ltd 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2002027831A (ja) 2000-05-11 2002-01-29 Kansai Tlo Kk 植物育成用ｌｅｄ光源
DE10024835A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-22 Philips Corp Intellectual Pty Plasmabildschirm mit einem Terbium (III)-aktivierten Leuchtstoff
JP2003168823A (ja) 2001-09-18 2003-06-13 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP2003280540A (ja) * 2002-03-25 2003-10-02 Sharp Corp 電子機器
JP4038136B2 (ja) 2003-01-13 2008-01-23 シーシーエス株式会社 パワーｌｅｄを利用したスポット照明装置
JP4330476B2 (ja) 2004-03-29 2009-09-16 スタンレー電気株式会社 半導体発光素子
JP2006041403A (ja) 2004-07-29 2006-02-09 Nichia Chem Ind Ltd 半導体発光素子
US7436066B2 (en) * 2004-10-19 2008-10-14 Nichia Corporation Semiconductor element
KR100601992B1 (ko) * 2005-02-16 2006-07-18 삼성전기주식회사 반사전극 및 이를 구비하는 화합물 반도체 발광소자
JP4043045B2 (ja) * 2005-09-20 2008-02-06 京セラ株式会社 弾性表面波素子及び弾性表面波装置
JP2008192782A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Toyota Central R&D Labs Inc 電極及びそれを有するｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP5139005B2 (ja) * 2007-08-22 2013-02-06 株式会社東芝 半導体発光素子及び半導体発光装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101379623A (zh) * 2005-12-22 2009-03-04 昭和电工株式会社 发光二极管及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8643023B2 (en) 2014-02-04
TWI409973B (zh) 2013-09-21
US20120080689A1 (en) 2012-04-05
KR101296959B1 (ko) 2013-08-14
JP5244703B2 (ja) 2013-07-24
CN102428580A (zh) 2012-04-25
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