JP2001135853A - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発光効率を向上でき、発生光量を増大すること
ができる発光素子を提供する。 【解決手段】半導体基板１には、発光面１１に向かって
突出した凸形状の表面１Ａが形成されている。この表面
１Ａ上に、Ｎ型半導体層２およびＰ型半導体層３が順に
エピタキシャル成長させられていて、これらの界面に、
発光に寄与するＰＮ接合面５が形成されている。このＰ
Ｎ接合面５は、発光面１１に向かって突出した凸形状を
有することになる。そのため、ＰＮ接合面５の露出部５
Ａは、アノード電極８からは遠く離れており、また、Ｐ
Ｎ接合面５は広い面積を有することができる。
ができる発光素子を提供する。 【解決手段】半導体基板１には、発光面１１に向かって
突出した凸形状の表面１Ａが形成されている。この表面
１Ａ上に、Ｎ型半導体層２およびＰ型半導体層３が順に
エピタキシャル成長させられていて、これらの界面に、
発光に寄与するＰＮ接合面５が形成されている。このＰ
Ｎ接合面５は、発光面１１に向かって突出した凸形状を
有することになる。そのため、ＰＮ接合面５の露出部５
Ａは、アノード電極８からは遠く離れており、また、Ｐ
Ｎ接合面５は広い面積を有することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発光ダイオード
などの発光素子およびその製造方法に関する。
などの発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードは、たとえば、図４に示
すように、Ｎ型半導体基板１００上にＮ型半導体層１０
１およびＰ型半導体層１０２を順にエピタキシャル成長
させることにより製造され、Ｎ型半導体層１０１および
Ｐ型半導体層１０２の接合界面に形成されるＰＮ接合面
１０５付近における正負の電荷の再結合により光を発生
する構成となっている。
すように、Ｎ型半導体基板１００上にＮ型半導体層１０
１およびＰ型半導体層１０２を順にエピタキシャル成長
させることにより製造され、Ｎ型半導体層１０１および
Ｐ型半導体層１０２の接合界面に形成されるＰＮ接合面
１０５付近における正負の電荷の再結合により光を発生
する構成となっている。
【０００３】Ｎ型半導体基板１００の底面には、カソー
ド電極１０７が接合され、Ｐ型半導体層１０２の上面に
は、アノード電極１０８が接合されている。そして、ア
ノード電極１０８が形成された上面側である発光面１０
９から主として光が取り出されるようになっている。
ド電極１０７が接合され、Ｐ型半導体層１０２の上面に
は、アノード電極１０８が接合されている。そして、ア
ノード電極１０８が形成された上面側である発光面１０
９から主として光が取り出されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な従来の構成では、素子の側面１１０におけるＰＮ接合
面１０５の露出部１０５ａとアノード電極１０８との間
の距離が短く、そのために、この露出部１０５ａの近傍
において、少数キャリアの表面再結合が起こり、発光効
率が低下するという問題があった。
な従来の構成では、素子の側面１１０におけるＰＮ接合
面１０５の露出部１０５ａとアノード電極１０８との間
の距離が短く、そのために、この露出部１０５ａの近傍
において、少数キャリアの表面再結合が起こり、発光効
率が低下するという問題があった。
【０００５】また、素子の上方への発光の一部は、アノ
ード電極１０８によって遮光されるため、必ずしも十分
な光量の光を得ることができない場合があった。そこ
で、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、発
光効率を向上でき、発生光量を増大することができる発
光素子およびその製造方法を提供することである。
ード電極１０８によって遮光されるため、必ずしも十分
な光量の光を得ることができない場合があった。そこ
で、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、発
光効率を向上でき、発生光量を増大することができる発
光素子およびその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、発光面に
対して凸形状のＰＮ接合面（発光層）を形成する第１半
導体層および第２半導体層と、前記発光面に配置された
電極とを含むことを特徴とする発光素子である。具体的
には、この発明の発光素子は、表面を凸形状に整形した
半導体基板と、この半導体基板の前記凸形状の表面に順
次積層された第１半導体層および第２半導体層とを含
み、これらの第１半導体層および第２半導体層との間に
発光に寄与するＰＮ接合面を形成するとともに、第２半
導体層側の表面である発光面に電極を配置した構成によ
り実現できる。
目的を達成するための請求項１記載の発明は、発光面に
対して凸形状のＰＮ接合面（発光層）を形成する第１半
導体層および第２半導体層と、前記発光面に配置された
電極とを含むことを特徴とする発光素子である。具体的
には、この発明の発光素子は、表面を凸形状に整形した
半導体基板と、この半導体基板の前記凸形状の表面に順
次積層された第１半導体層および第２半導体層とを含
み、これらの第１半導体層および第２半導体層との間に
発光に寄与するＰＮ接合面を形成するとともに、第２半
導体層側の表面である発光面に電極を配置した構成によ
り実現できる。
【０００７】上記の構成によれば、ＰＮ接合面が発光面
に対して凸形状に形成されているので、素子の端面にお
けるＰＮ接合面の露出位置と発光面に形成される電極と
の間に、十分に大きな距離を確保できる。そのため、Ｐ
Ｎ接合面の露出位置付近に大きな電界がかかることがな
いので、この領域における少数キャリアの表面再結合を
防止できる。これにより、発光効率を向上できる。
に対して凸形状に形成されているので、素子の端面にお
けるＰＮ接合面の露出位置と発光面に形成される電極と
の間に、十分に大きな距離を確保できる。そのため、Ｐ
Ｎ接合面の露出位置付近に大きな電界がかかることがな
いので、この領域における少数キャリアの表面再結合を
防止できる。これにより、発光効率を向上できる。
【０００８】また、ＰＮ接合面が凸形状になっているこ
とにより、このＰＮ接合面は、従来構造の素子のＰＮ接
合面よりもはるかに大きな面積を有することになる。そ
のため、発光光量が大きく、電極により一部の光が遮光
されても、十分な光量の光を発生することができる。こ
のような構造の発光素子は、請求項２に記載のように、
半導体基板の表面に凸形状面を形成する工程と、この凸
形状面に第１導電型の第１半導体層および第２導電型
（第１導電型とは異なる導電型）の第２半導体層を順に
形成することにより、前記凸形状面に沿う凸形状のＰＮ
接合面（発光層）を形成する工程と、前記半導体基板の
裏面と、その反対側に位置する発光面とにそれぞれ電極
を形成する工程とを含む製造方法により製造することが
できる。
とにより、このＰＮ接合面は、従来構造の素子のＰＮ接
合面よりもはるかに大きな面積を有することになる。そ
のため、発光光量が大きく、電極により一部の光が遮光
されても、十分な光量の光を発生することができる。こ
のような構造の発光素子は、請求項２に記載のように、
半導体基板の表面に凸形状面を形成する工程と、この凸
形状面に第１導電型の第１半導体層および第２導電型
（第１導電型とは異なる導電型）の第２半導体層を順に
形成することにより、前記凸形状面に沿う凸形状のＰＮ
接合面（発光層）を形成する工程と、前記半導体基板の
裏面と、その反対側に位置する発光面とにそれぞれ電極
を形成する工程とを含む製造方法により製造することが
できる。
【０００９】なお、前記半導体基板および半導体層は、
III−Ｖ族化合物半導体に代表される化合物半導体であ
ってもよい。III−Ｖ族化合物半導体には、ガリウム燐
およびガリウムヒ素がある。
III−Ｖ族化合物半導体に代表される化合物半導体であ
ってもよい。III−Ｖ族化合物半導体には、ガリウム燐
およびガリウムヒ素がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る発光ダイオード１０の構成を説
明するための断面図である。この発光ダイオード１０
は、Ｎ型ガリウム燐化合物半導体基板１（以下単に「半
導体基板１」という。）の表面１Ａ上に、Ｎ型ガリウム
燐化合物半導体エピタキシャル成長層２（第１半導体
層：以下単に「Ｎ型半導体層２」という。）と、Ｐ型ガ
リウム燐化合物半導体エピタキシャル成長層３（第２半
導体層：以下単に「Ｐ型半導体層３」という。）とを順
に積層して、ＰＮ接合面５を形成するとともに、半導体
基板１の裏面１Ｂにカソード電極７を被着させ、発光面
１１となるＰ型半導体層３の表面にアノード電極８を被
着させて形成されている。
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る発光ダイオード１０の構成を説
明するための断面図である。この発光ダイオード１０
は、Ｎ型ガリウム燐化合物半導体基板１（以下単に「半
導体基板１」という。）の表面１Ａ上に、Ｎ型ガリウム
燐化合物半導体エピタキシャル成長層２（第１半導体
層：以下単に「Ｎ型半導体層２」という。）と、Ｐ型ガ
リウム燐化合物半導体エピタキシャル成長層３（第２半
導体層：以下単に「Ｐ型半導体層３」という。）とを順
に積層して、ＰＮ接合面５を形成するとともに、半導体
基板１の裏面１Ｂにカソード電極７を被着させ、発光面
１１となるＰ型半導体層３の表面にアノード電極８を被
着させて形成されている。
【００１１】半導体基板１の表面１Ａは、発光面１１に
向かって四角錐台形状に中央が盛り上がった凸形状面と
なっている。この表面１Ａ上に形成されたＮ型半導体層
２およびＰ型半導体層３も同様に、発光面１１に向かっ
て中央が盛り上がった凸形状に湾曲している。それに応
じて、ＰＮ接合面５は、発光面１１に向かって中央が盛
り上がった凸形状となっている。そして、アノード電極
８は、Ｐ型半導体層３の台形に盛り上がった中央部に形
成されている。
向かって四角錐台形状に中央が盛り上がった凸形状面と
なっている。この表面１Ａ上に形成されたＮ型半導体層
２およびＰ型半導体層３も同様に、発光面１１に向かっ
て中央が盛り上がった凸形状に湾曲している。それに応
じて、ＰＮ接合面５は、発光面１１に向かって中央が盛
り上がった凸形状となっている。そして、アノード電極
８は、Ｐ型半導体層３の台形に盛り上がった中央部に形
成されている。
【００１２】この構成により、アノード電極８とＰＮ接
合面５の露出部５Ａとの間に長い距離が確保されてい
る。これにより、ＰＮ接合面５の露出部５Ａ付近で大き
な電界が生じることがないから、この付近における少数
キャリアの表面再結合を防止できる。これにより、発光
効率を高めることができる。また、ＰＮ接合面５が凸形
状に湾曲していることにより、このＰＮ接合面５は、平
坦なＰＮ接合面を有する従来の構成に比較して、大きな
面積を有することができる。これにより、ＰＮ接合面５
付近における正負の電荷の再結合を活発に生じさせるこ
とができるので、発光効率が高まり、発光輝度を向上す
ることができる。
合面５の露出部５Ａとの間に長い距離が確保されてい
る。これにより、ＰＮ接合面５の露出部５Ａ付近で大き
な電界が生じることがないから、この付近における少数
キャリアの表面再結合を防止できる。これにより、発光
効率を高めることができる。また、ＰＮ接合面５が凸形
状に湾曲していることにより、このＰＮ接合面５は、平
坦なＰＮ接合面を有する従来の構成に比較して、大きな
面積を有することができる。これにより、ＰＮ接合面５
付近における正負の電荷の再結合を活発に生じさせるこ
とができるので、発光効率が高まり、発光輝度を向上す
ることができる。
【００１３】図２は、上述の発光ダイオード１０の製造
工程を工程順に示す断面図である。まず、図２(a)に示
すように、半導体ウエハＷ（半導体基板１）の表面に、
格子状のパターンにレジスト２０が形成され、このレジ
スト２０をマスクとして半導体ウエハＷの表面がエッチ
ングされる。これにより、図２(b)および図３に示すよ
うに、複数の凸形状表面１Ａが形成される。
工程を工程順に示す断面図である。まず、図２(a)に示
すように、半導体ウエハＷ（半導体基板１）の表面に、
格子状のパターンにレジスト２０が形成され、このレジ
スト２０をマスクとして半導体ウエハＷの表面がエッチ
ングされる。これにより、図２(b)および図３に示すよ
うに、複数の凸形状表面１Ａが形成される。
【００１４】次に、図２(c)に示すように、Ｎ型半導体
層２およびＰ型半導体層３が順にエピタキシャル成長さ
せられる。これらの半導体層２，３は、下地となる半導
体ウエハＷの表面の形状に従うことになるので、それら
の界面であるＰＮ接合面５は、凸形状表面１の形状に対
応した凸形状を有することになる。その後は、図２(d)
に示すように、発光面１１となるＰ型半導体層３の表面
の凸形状部の中央付近に、アノード電極８が形成され、
半導体ウエハＷの裏面１Ｂのほぼ全面にカソード電極７
が形成される。アノード電極８およびカソード電極７の
形成は、たとえば、電解めっき法により行うことができ
る。
層２およびＰ型半導体層３が順にエピタキシャル成長さ
せられる。これらの半導体層２，３は、下地となる半導
体ウエハＷの表面の形状に従うことになるので、それら
の界面であるＰＮ接合面５は、凸形状表面１の形状に対
応した凸形状を有することになる。その後は、図２(d)
に示すように、発光面１１となるＰ型半導体層３の表面
の凸形状部の中央付近に、アノード電極８が形成され、
半導体ウエハＷの裏面１Ｂのほぼ全面にカソード電極７
が形成される。アノード電極８およびカソード電極７の
形成は、たとえば、電解めっき法により行うことができ
る。
【００１５】アノード電極８およびカソード電極７の形
成の後には、半導体ウエハＷがたとえばダイシングソー
で切断ラインＳＬに沿って切断され、これにより、図１
に示す構造の発光ダイオード１０の個片が複数個切り出
される。この発明の一実施形態について説明したが、こ
の発明は、他の形態で実施することも可能である。たと
えば、上述の実施形態では、四角錐台形状の凸形状面が
半導体基板１の表面に形成される例について説明した
が、３角錐台や５角錐台などの形状でもよく、場合によ
っては、円錐台形状または球面状の凸形状面を代わりに
用いることとしてもよい。
成の後には、半導体ウエハＷがたとえばダイシングソー
で切断ラインＳＬに沿って切断され、これにより、図１
に示す構造の発光ダイオード１０の個片が複数個切り出
される。この発明の一実施形態について説明したが、こ
の発明は、他の形態で実施することも可能である。たと
えば、上述の実施形態では、四角錐台形状の凸形状面が
半導体基板１の表面に形成される例について説明した
が、３角錐台や５角錐台などの形状でもよく、場合によ
っては、円錐台形状または球面状の凸形状面を代わりに
用いることとしてもよい。
【００１６】また、発光効率をさらに高めるために、Ｎ
型半導体層２とＰ型半導体層３との間に、いわゆるｉ層
（高抵抗層：Ｎ-型ガリウム燐半導体エピタキシャル成
長層）が形成されてもよい。この場合には、このｉ層が
第１半導体層として把握され、このｉ層とＰ型半導体層
３との間に凸形状のＰＮ接合面が形成されることにな
る。
型半導体層２とＰ型半導体層３との間に、いわゆるｉ層
（高抵抗層：Ｎ-型ガリウム燐半導体エピタキシャル成
長層）が形成されてもよい。この場合には、このｉ層が
第１半導体層として把握され、このｉ層とＰ型半導体層
３との間に凸形状のＰＮ接合面が形成されることにな
る。
【００１７】また、上述の実施形態では、半導体材料と
してガリウム燐を用いる例について説明したが、ガリウ
ムヒ素などの他の化合物半導体材料を用いてこの発明の
発光素子を構成してもよい。その他、特許請求の範囲に
記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可
能である。
してガリウム燐を用いる例について説明したが、ガリウ
ムヒ素などの他の化合物半導体材料を用いてこの発明の
発光素子を構成してもよい。その他、特許請求の範囲に
記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可
能である。
【図１】この発明の一実施形態に係る発光ダイオードの
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図２】前記発光ダイオードの製造工程を工程順に示す
断面図である。
断面図である。
【図３】表面に複数個の凸形状面が格子状に形成された
半導体ウエハの一部の斜視図である。
半導体ウエハの一部の斜視図である。
【図４】従来の発光ダイオードの構成を説明するための
斜視図である。
斜視図である。
１ Ｎ型ガリウム燐化合物半導体基板 １Ａ 凸形状の表面 １Ｂ 裏面 ２ Ｎ型ガリウム燐化合物半導体エピタキシャル成
長層 ３ Ｐ型ガリウム燐化合物半導体エピタキシャル成
長層 ５ 凸形状のＰＮ接合面 １０ 発光ダイオード
長層 ３ Ｐ型ガリウム燐化合物半導体エピタキシャル成
長層 ５ 凸形状のＰＮ接合面 １０ 発光ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千田 和彦 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA02 CA08 CA10 CA12 CA35 CA37 CA74 CA76
Claims (2)
- 【請求項１】発光面に対して凸形状のＰＮ接合面を形成
する第１半導体層および第２半導体層と、 前記発光面に配置された電極とを含むことを特徴とする
発光素子。 - 【請求項２】半導体基板の表面に凸形状面を形成する工
程と、 この凸形状面に第１導電型の第１半導体層および第２導
電型の第２半導体層を順に形成することにより、前記凸
形状面に沿う凸形状のＰＮ接合面を形成する工程と、 前記半導体基板の裏面と、その反対側に位置する発光面
とにそれぞれ電極を形成する工程とを含むことを特徴と
する発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31715399A JP3905270B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31715399A JP3905270B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 発光素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135853A true JP2001135853A (ja) | 2001-05-18 |
| JP3905270B2 JP3905270B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=18085049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31715399A Expired - Lifetime JP3905270B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3905270B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160095805A (ko) * | 2015-02-04 | 2016-08-12 | 에피스타 코포레이션 | 반도체 발광소자 |
| US10038117B2 (en) | 2015-01-16 | 2018-07-31 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device |
| KR20190046730A (ko) * | 2019-04-25 | 2019-05-07 | 에피스타 코포레이션 | 반도체 발광소자 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103325910A (zh) * | 2013-06-19 | 2013-09-25 | 华南理工大学 | 基于微切削的led表面强化出光结构的制作方法及多齿刀具 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0541536A (ja) * | 1991-05-30 | 1993-02-19 | Kyocera Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPH06188450A (ja) * | 1992-12-16 | 1994-07-08 | Sharp Corp | 発光ダイオード |
| JPH07263746A (ja) * | 1994-03-22 | 1995-10-13 | Japan Energy Corp | 発光ダイオード及びその製造方法 |
| JPH08222763A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
-
1999
- 1999-11-08 JP JP31715399A patent/JP3905270B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US10566498B2 (en) | 2015-01-16 | 2020-02-18 | Epistar Corporation | Semiconductor light-emitting device |
| KR20160095805A (ko) * | 2015-02-04 | 2016-08-12 | 에피스타 코포레이션 | 반도체 발광소자 |
| KR101974584B1 (ko) * | 2015-02-04 | 2019-05-02 | 에피스타 코포레이션 | 반도체 발광소자 |
| KR20190046730A (ko) * | 2019-04-25 | 2019-05-07 | 에피스타 코포레이션 | 반도체 발광소자 |
| KR102211179B1 (ko) * | 2019-04-25 | 2021-02-02 | 에피스타 코포레이션 | 반도체 발광소자 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3905270B2 (ja) | 2007-04-18 |
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