JP2001156330A - 発光ダイオード - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】窒化物半導体を利用した発光素子に係わり、特
に可視光の長波長成分である赤色系などが高効率に発光
可能な発光ダイオードを提供することにある。 【解決手段】基板上に可視光が発光可能な窒化ガリウム
系化合物半導体発光層が形成された発光ダイオードであ
る。特に、基板は窒化ガリウム系化合物半導体発光層か
ら放出される可視光を吸収して、より長波長の可視光を
放出するＣｒが含有されたα−アルミナ基板の発光ダイ
オードである。
に可視光の長波長成分である赤色系などが高効率に発光
可能な発光ダイオードを提供することにある。 【解決手段】基板上に可視光が発光可能な窒化ガリウム
系化合物半導体発光層が形成された発光ダイオードであ
る。特に、基板は窒化ガリウム系化合物半導体発光層か
ら放出される可視光を吸収して、より長波長の可視光を
放出するＣｒが含有されたα−アルミナ基板の発光ダイ
オードである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ａｌ
XＩｎYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を利用
した発光素子に係わり、特に可視光の長波長成分である
赤色系などが高効率に発光可能な発光ダイオードであ
る。
XＩｎYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１）を利用
した発光素子に係わり、特に可視光の長波長成分である
赤色系などが高効率に発光可能な発光ダイオードであ
る。
【０００２】
【従来技術】今日、窒化物半導体を利用した発光素子と
して紫外領域から赤色系が発光可能な発光素子が形成さ
れている。特に、紫外域から黄色領域においては実用的
な高出力発光が可能となっている。可視光におけるＲＧ
Ｂ（赤色、緑色、青色）を実質的に同じ半導体で高輝度
に発光させることによって白色系を含め種々の発光色が
発光可能となり、各種インジケータだけでなく液晶のバ
ックライト、各種光源や照明等に利用され始めている。
して紫外領域から赤色系が発光可能な発光素子が形成さ
れている。特に、紫外域から黄色領域においては実用的
な高出力発光が可能となっている。可視光におけるＲＧ
Ｂ（赤色、緑色、青色）を実質的に同じ半導体で高輝度
に発光させることによって白色系を含め種々の発光色が
発光可能となり、各種インジケータだけでなく液晶のバ
ックライト、各種光源や照明等に利用され始めている。
【０００３】窒化ガリウム系化合物半導体を利用した発
光素子は、発光層のＩｎ組成比を調節させることによっ
て、紫外から赤色まで発光させることができる。具体的
一例として、サファイア基板上にバッファ層を介してｎ
型ＧａＮのｎ型コンタクト層、多重量子井戸構造とされ
るＧａＮとＩｎＧａＮを複数積層させた発光層、ｐ型Ａ
ｌＧａＮのｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＮのコンタクト
層から積層されｎ型及びｐ型の各コンタクト層にそれぞ
れ電極が形成されている。この発光素子の発光層を構成
する井戸層のＩｎＧａＮにおけるＩｎ濃度を増やすこと
によって可視光における赤色系成分を含んだ発光素子と
させることができる。
光素子は、発光層のＩｎ組成比を調節させることによっ
て、紫外から赤色まで発光させることができる。具体的
一例として、サファイア基板上にバッファ層を介してｎ
型ＧａＮのｎ型コンタクト層、多重量子井戸構造とされ
るＧａＮとＩｎＧａＮを複数積層させた発光層、ｐ型Ａ
ｌＧａＮのｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＮのコンタクト
層から積層されｎ型及びｐ型の各コンタクト層にそれぞ
れ電極が形成されている。この発光素子の発光層を構成
する井戸層のＩｎＧａＮにおけるＩｎ濃度を増やすこと
によって可視光における赤色系成分を含んだ発光素子と
させることができる。
【０００４】しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導
体において結晶性良く、Ｉｎを多く含ませた発光層を形
成することは極めて難しい。そのため、窒化ガリウム系
化合物半導体において高輝度に赤色系が発光可能な発光
素子が実用化されていないのが現状である。そのため、
他の半導体材料を利用した赤色系が発光可能な発光素子
を利用しているが半導体固有の温度特性や駆動電圧など
の違いから異なる半導体を使う場合における不都合が生
じている。
体において結晶性良く、Ｉｎを多く含ませた発光層を形
成することは極めて難しい。そのため、窒化ガリウム系
化合物半導体において高輝度に赤色系が発光可能な発光
素子が実用化されていないのが現状である。そのため、
他の半導体材料を利用した赤色系が発光可能な発光素子
を利用しているが半導体固有の温度特性や駆動電圧など
の違いから異なる半導体を使う場合における不都合が生
じている。
【０００５】他方、一チップ二端子で白色系が発光可能
な発光ダイオードとして、発光素子からの光を吸収させ
て、波長変換し補色となる蛍光を発光する蛍光物質を利
用した発光ダイオードが開発された。しかし、現状では
赤色成分が少なく使用分野の広がりに伴い、より赤み成
分の高い発光ダイオードが求められている。
な発光ダイオードとして、発光素子からの光を吸収させ
て、波長変換し補色となる蛍光を発光する蛍光物質を利
用した発光ダイオードが開発された。しかし、現状では
赤色成分が少なく使用分野の広がりに伴い、より赤み成
分の高い発光ダイオードが求められている。
【０００６】更に、発光素子からの紫外線を蛍光体で変
換して赤色が発光可能な発光ダイオードも考えられる
が、紫外線を発光するがゆえに取り扱いや信頼性及び量
産性が難しいという問題がある。
換して赤色が発光可能な発光ダイオードも考えられる
が、紫外線を発光するがゆえに取り扱いや信頼性及び量
産性が難しいという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、比
較的簡単な構成で信頼性及び実用性が高い赤色及び演色
性の高い白色が発光可能な発光ダイオードを提供するこ
とにある。
較的簡単な構成で信頼性及び実用性が高い赤色及び演色
性の高い白色が発光可能な発光ダイオードを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に可視
光が発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光層が形
成された発光ダイオードである。特に、基板が窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光層から放出される可視光を吸収
して、より長波長の可視光を放出するＣｒが含有された
α−アルミナ基板の発光ダイオードである。これによっ
て、比較的簡単な構成で信頼性や量産性が高い高輝度に
赤色が発光可能な発光ダイオードとすることができる。
光が発光可能な窒化ガリウム系化合物半導体発光層が形
成された発光ダイオードである。特に、基板が窒化ガリ
ウム系化合物半導体発光層から放出される可視光を吸収
して、より長波長の可視光を放出するＣｒが含有された
α−アルミナ基板の発光ダイオードである。これによっ
て、比較的簡単な構成で信頼性や量産性が高い高輝度に
赤色が発光可能な発光ダイオードとすることができる。
【０００９】本発明の請求項２に記載の発光ダイオード
は、アルミナ基板に含有されるＣｒが、５５０ｎｍの波
長における吸光度が１０ｃｍ― 1以上である。これによ
って、発光ダイオード形成時の歩留まりをあげつつ、赤
色成分が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。特に、α−アルミナ基板は劈開性を持たないため、
この基板上に形成させた窒化物半導体を個々の発光素子
に分離させる場合、１５０μｍ以下の厚さにすることが
スクライブを行いやすく好ましい。このような厚みにお
いても高輝度に赤色成分が発光可能な発光素子とするた
めには、５５０ｎｍの波長における吸光度が１０ｃｍ―
1以上が好ましく、より好ましくは、吸光度が２５ｃｍ
― 1以上である。更に好ましくは５５０ｎｍの波長にお
ける吸光度が１２５ｃｍ― 1以上である。
は、アルミナ基板に含有されるＣｒが、５５０ｎｍの波
長における吸光度が１０ｃｍ― 1以上である。これによ
って、発光ダイオード形成時の歩留まりをあげつつ、赤
色成分が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。特に、α−アルミナ基板は劈開性を持たないため、
この基板上に形成させた窒化物半導体を個々の発光素子
に分離させる場合、１５０μｍ以下の厚さにすることが
スクライブを行いやすく好ましい。このような厚みにお
いても高輝度に赤色成分が発光可能な発光素子とするた
めには、５５０ｎｍの波長における吸光度が１０ｃｍ―
1以上が好ましく、より好ましくは、吸光度が２５ｃｍ
― 1以上である。更に好ましくは５５０ｎｍの波長にお
ける吸光度が１２５ｃｍ― 1以上である。
【００１０】本発明の請求項３に記載の発光ダイオード
は、発光層がＩｎ濃度の異なる複数の井戸層を有する発
光ダイオードである。これによって、青色及び緑色を１
０００ｍｃｄ以上の比較的高輝度に発光可能な多重量子
井戸層構造の発光層を利用して発光させると共に、赤色
を青色及び／又は緑色を吸収して赤色が発光可能なＣｒ
含有α−アルミナ（ルビー）基板から放出させることで
ＲＧＢ成分がそれぞれ高輝度に発光可能で演色性の高い
白色系が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。
は、発光層がＩｎ濃度の異なる複数の井戸層を有する発
光ダイオードである。これによって、青色及び緑色を１
０００ｍｃｄ以上の比較的高輝度に発光可能な多重量子
井戸層構造の発光層を利用して発光させると共に、赤色
を青色及び／又は緑色を吸収して赤色が発光可能なＣｒ
含有α−アルミナ（ルビー）基板から放出させることで
ＲＧＢ成分がそれぞれ高輝度に発光可能で演色性の高い
白色系が発光可能な発光ダイオードとすることができ
る。
【００１１】本発明の請求項４に記載の発光ダイオード
は、Ｉｎ濃度の異なる複数の井戸層を有する発光層から
第一の可視光及び第二の可視光と、少なくとも発光層か
らの可視光を吸収し、波長変換することによって第一及
び第二の可視光の主発光ピークよりも長波長側に主発光
ピークを持った第三の可視光をアルミナ基板が発光し、
且つ第一、第二及び第三の可視光の混色光によって白色
光が発光可能な発光ダイオードである。これによって、
より演色性高く、ＬＥＤチップ自体で白色性が発光可能
な発光ダイオードとすることができる。
は、Ｉｎ濃度の異なる複数の井戸層を有する発光層から
第一の可視光及び第二の可視光と、少なくとも発光層か
らの可視光を吸収し、波長変換することによって第一及
び第二の可視光の主発光ピークよりも長波長側に主発光
ピークを持った第三の可視光をアルミナ基板が発光し、
且つ第一、第二及び第三の可視光の混色光によって白色
光が発光可能な発光ダイオードである。これによって、
より演色性高く、ＬＥＤチップ自体で白色性が発光可能
な発光ダイオードとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明者らは種々実験の結果、可
視光が発光可能な窒化物半導体と、その窒化物半導体を
支持形成する基板を特定の基板とすることによって、信
頼性高く実用的な高輝度に可視光における長波長側の赤
色系が発光可能な発光素子とすることができることを見
出したものである。
視光が発光可能な窒化物半導体と、その窒化物半導体を
支持形成する基板を特定の基板とすることによって、信
頼性高く実用的な高輝度に可視光における長波長側の赤
色系が発光可能な発光素子とすることができることを見
出したものである。
【００１３】すなわち、信頼性よく実用的な発光素子を
簡便に作るためには、可視光を利用することが考えられ
る。本発明はこの考え方に基づいて、可視光において高
輝度に発光可能な窒化物半導体を結晶性よく成膜可能な
基板としてＣｒを含有させたα−アルミナ基板を利用す
ることによって、可視光の長波長側成分である赤色系が
高輝度に効率よく発光可能な発光ダイオードとしたもの
である。
簡便に作るためには、可視光を利用することが考えられ
る。本発明はこの考え方に基づいて、可視光において高
輝度に発光可能な窒化物半導体を結晶性よく成膜可能な
基板としてＣｒを含有させたα−アルミナ基板を利用す
ることによって、可視光の長波長側成分である赤色系が
高輝度に効率よく発光可能な発光ダイオードとしたもの
である。
【００１４】本発明は、図２に示すように、Ｃｒが含有
されたα−アルミナ基板であるルビー基板２１０上に、
ＧａＮのバッファ層を介して、Ｓｉがアンドープの第一
のｎ型ＧａＮ層、第一のｎ型ＧａＮ層上にＳｉが含有さ
れ電極が形成される第二のｎ型ＧａＮからなるｎ型コン
タクト層、Ｓｉ含有ｎ型ＧａＮ上に形成されたＳｉがア
ンドープの第三のｎ型ＧａＮ層、多重量子井戸構造とさ
れるＧａＮ（障壁層）／ＩｎＧａＮ（井戸層）が３層積
層された発光層２０２、Ｍｇがドープされたｐ型ＡｌＧ
ａＮかなるクラッド層、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層及びｐ型コンタクト層上に形
成されたｐ型電極と、ｎ型コンタクト層上に形成された
ｎ型電極が形成されている。多重量子井戸構造の発光層
２０２は通電により主発光ピークが約４２０ｎｍの青色
が発光可能なようにＩｎの組成比を選択させてある。
されたα−アルミナ基板であるルビー基板２１０上に、
ＧａＮのバッファ層を介して、Ｓｉがアンドープの第一
のｎ型ＧａＮ層、第一のｎ型ＧａＮ層上にＳｉが含有さ
れ電極が形成される第二のｎ型ＧａＮからなるｎ型コン
タクト層、Ｓｉ含有ｎ型ＧａＮ上に形成されたＳｉがア
ンドープの第三のｎ型ＧａＮ層、多重量子井戸構造とさ
れるＧａＮ（障壁層）／ＩｎＧａＮ（井戸層）が３層積
層された発光層２０２、Ｍｇがドープされたｐ型ＡｌＧ
ａＮかなるクラッド層、Ｍｇがドープされたｐ型ＧａＮ
からなるｐ型コンタクト層及びｐ型コンタクト層上に形
成されたｐ型電極と、ｎ型コンタクト層上に形成された
ｎ型電極が形成されている。多重量子井戸構造の発光層
２０２は通電により主発光ピークが約４２０ｎｍの青色
が発光可能なようにＩｎの組成比を選択させてある。
【００１５】なお、α−アルミナ基板２０１に含有され
るＣｒ濃度は５５０ｎｍにおける吸光度で１５０ｃｍ-1
であり、窒化物半導体を成膜後、半導体ウエハから個々
のＬＥＤチップを分離させるためにα−アルミナ基板を
厚さ１２０μｍまで研磨させてある。
るＣｒ濃度は５５０ｎｍにおける吸光度で１５０ｃｍ-1
であり、窒化物半導体を成膜後、半導体ウエハから個々
のＬＥＤチップを分離させるためにα−アルミナ基板を
厚さ１２０μｍまで研磨させてある。
【００１６】このような構成の発光素子を銅箔の一対の
リード電極２０５、２０６となるパターンが形成された
硝子エポキシ２０４上に金バンプを利用して発光素子の
電極と電気的に接続させフリップチップ型に配置させ
る。つぎに、マスクを利用しリード電極の一部を露出さ
せた状態で、スクリーン印刷によりエポキシ樹脂を塗布
し硬化させる。これによって保護層となる透光性モール
ド部材２０３を形成させることができる。
リード電極２０５、２０６となるパターンが形成された
硝子エポキシ２０４上に金バンプを利用して発光素子の
電極と電気的に接続させフリップチップ型に配置させ
る。つぎに、マスクを利用しリード電極の一部を露出さ
せた状態で、スクリーン印刷によりエポキシ樹脂を塗布
し硬化させる。これによって保護層となる透光性モール
ド部材２０３を形成させることができる。
【００１７】こうして、Ｃｒが含有されたα−アルミナ
基板上に主発光ピークが４２０ｎｍから４９０ｎｍの範
囲内にある青色系が発光可能である窒化物系化合物半導
体からなる半導体発光層を有する発光ダイオードを形成
させることができる。発光ダイオードのリード電極間に
電流を流すと、α−アルミナ基板を通してＬＥＤチップ
からは約６９４ｎｍに主発光ピークを有する赤色光を発
光させることができる。人間の目には実質的に赤色が発
光可能な発光ダイオードとして利用することができる。
基板上に主発光ピークが４２０ｎｍから４９０ｎｍの範
囲内にある青色系が発光可能である窒化物系化合物半導
体からなる半導体発光層を有する発光ダイオードを形成
させることができる。発光ダイオードのリード電極間に
電流を流すと、α−アルミナ基板を通してＬＥＤチップ
からは約６９４ｎｍに主発光ピークを有する赤色光を発
光させることができる。人間の目には実質的に赤色が発
光可能な発光ダイオードとして利用することができる。
【００１８】この発光素子から放出される発光出力は、
Ｃｒで付活されたα−アルミナ基板の吸収スペクトルと
窒化物半導体から放出される可視光とを選択することに
よって調整させることができる。すなわち、可視光を発
光する窒化物半導体のＩｎ組成比を調節させることによ
って最も効率よくＣｒ含有α−アルミナ基板が吸収可能
な波長を選択させることによってはっ高出力を向上させ
ることができる。具体的には窒化物半導体からなる発光
層は約４１０ｎｍ或いは約５５０ｎｍに高輝度に発光可
能な発光素子とすることが好ましい。また、α−アルミ
ナ基板に含有されるＣｒの濃度を増減させることによっ
て赤色成分の出力を調節させることもできる。更に、Ｃ
ｒが含有されたアルミナ基板の膜厚を調節させることに
よっても赤色成分の出力を調節させることができる。特
に、発光層に窒化物半導体を利用した発光素子はアルミ
ナ基板上に形成させることで結晶性よく高効率に実用的
なＬＥＤチップを形成させることができるが、α−アル
ミナ基板が硬く窒化ガリウム半導体が劈開性を持たない
ことから一度窒化ガリウム系化合物半導体が形成された
半導体ウエハーから各発光素子を作り出すためにはＣｒ
含有のα−アルミナ基板を薄くさせなければならない。
しかしながら、Ｃｒ含有のα−アルミナ基板を薄くさせ
ると赤色成分の発光出力が低下するため、１５０μｍ以
下のＣｒ含有アルミナ基板を利用する場合は、５５０ｎ
ｍの波長における吸光度が１０ｃｍ― 1以上であること
が好ましく、より好ましくは吸光度が２５ｃｍ― 1以上
さらに好ましくは１２５ｃｍ― 1以上とすることであ
る。これによって、窒化物半導体を利用して実用的な赤
色光が発光可能である。以下、本発明の具体的実施例に
ついて、詳述するがこれのみに限られない。
Ｃｒで付活されたα−アルミナ基板の吸収スペクトルと
窒化物半導体から放出される可視光とを選択することに
よって調整させることができる。すなわち、可視光を発
光する窒化物半導体のＩｎ組成比を調節させることによ
って最も効率よくＣｒ含有α−アルミナ基板が吸収可能
な波長を選択させることによってはっ高出力を向上させ
ることができる。具体的には窒化物半導体からなる発光
層は約４１０ｎｍ或いは約５５０ｎｍに高輝度に発光可
能な発光素子とすることが好ましい。また、α−アルミ
ナ基板に含有されるＣｒの濃度を増減させることによっ
て赤色成分の出力を調節させることもできる。更に、Ｃ
ｒが含有されたアルミナ基板の膜厚を調節させることに
よっても赤色成分の出力を調節させることができる。特
に、発光層に窒化物半導体を利用した発光素子はアルミ
ナ基板上に形成させることで結晶性よく高効率に実用的
なＬＥＤチップを形成させることができるが、α−アル
ミナ基板が硬く窒化ガリウム半導体が劈開性を持たない
ことから一度窒化ガリウム系化合物半導体が形成された
半導体ウエハーから各発光素子を作り出すためにはＣｒ
含有のα−アルミナ基板を薄くさせなければならない。
しかしながら、Ｃｒ含有のα−アルミナ基板を薄くさせ
ると赤色成分の発光出力が低下するため、１５０μｍ以
下のＣｒ含有アルミナ基板を利用する場合は、５５０ｎ
ｍの波長における吸光度が１０ｃｍ― 1以上であること
が好ましく、より好ましくは吸光度が２５ｃｍ― 1以上
さらに好ましくは１２５ｃｍ― 1以上とすることであ
る。これによって、窒化物半導体を利用して実用的な赤
色光が発光可能である。以下、本発明の具体的実施例に
ついて、詳述するがこれのみに限られない。
【００１９】
【実施例】発光素子として発光ピークが約４２０ｎｍ及
び約５５０ｎｍにおいてそれぞれ主発光可能な多重量子
井戸構造のＩｎＧａＮ半導体を用いた。ＬＥＤチップ
は、洗浄させたＣｒ付活のα−アルミナ（ルビー）基板
上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＡ（トリ
メチルアルミニウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガ
スをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリ
ウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させ
た。ドーパントガスとしてＳｉＨ4とＣｐ2Mｇとを切り
替えることによってｎ型導電性を有する窒化ガリウム半
導体とｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体を形成し
ｐｎ接合を形成させた。具体的には、Ｃｒが含有された
α−アルミナ基板であるルビー基板上に、ＧａＮからな
るバッファ層を介してアンドープのＧａＮ層、Ｓｉドー
プのＧａＮからなるｎ型コンタクト層、ｎ型ＧａＮとｎ
型ＩｎＧａＮのｎ型超格子層、多重量子井戸構造からな
る活性層、ＭｇドープのＡｌＧａＮからなるｐ型クラッ
ド層、ＭｇドープのＧａＮからなるｐ型コンタクト層が
順に形成されている。多重量子井戸構造の井戸層は、Ｉ
ｎＧａＮであり、障壁層はＧａＮとしてある。なお、ｐ
型コンタクト層側の井戸層に含有されるＩｎ量は、より
ｎ型コンタクト層側の井戸層と比較してＩｎ量を多くし
てある。また、ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でア
ニールさせてある。
び約５５０ｎｍにおいてそれぞれ主発光可能な多重量子
井戸構造のＩｎＧａＮ半導体を用いた。ＬＥＤチップ
は、洗浄させたＣｒ付活のα−アルミナ（ルビー）基板
上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＡ（トリ
メチルアルミニウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガ
スをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリ
ウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させ
た。ドーパントガスとしてＳｉＨ4とＣｐ2Mｇとを切り
替えることによってｎ型導電性を有する窒化ガリウム半
導体とｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体を形成し
ｐｎ接合を形成させた。具体的には、Ｃｒが含有された
α−アルミナ基板であるルビー基板上に、ＧａＮからな
るバッファ層を介してアンドープのＧａＮ層、Ｓｉドー
プのＧａＮからなるｎ型コンタクト層、ｎ型ＧａＮとｎ
型ＩｎＧａＮのｎ型超格子層、多重量子井戸構造からな
る活性層、ＭｇドープのＡｌＧａＮからなるｐ型クラッ
ド層、ＭｇドープのＧａＮからなるｐ型コンタクト層が
順に形成されている。多重量子井戸構造の井戸層は、Ｉ
ｎＧａＮであり、障壁層はＧａＮとしてある。なお、ｐ
型コンタクト層側の井戸層に含有されるＩｎ量は、より
ｎ型コンタクト層側の井戸層と比較してＩｎ量を多くし
てある。また、ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でア
ニールさせてある。
【００２０】つぎに、エッチングによりｐｎ各半導体表
面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれ
ぞれ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハー
のＣｒ含有アルミナ基板を約１００μｍの厚みになるま
で研磨した後、スクライブラインを引き、外力により分
割させ発光素子としてＬＥＤチップ１０２を形成させ
る。
面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれ
ぞれ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハー
のＣｒ含有アルミナ基板を約１００μｍの厚みになるま
で研磨した後、スクライブラインを引き、外力により分
割させ発光素子としてＬＥＤチップ１０２を形成させ
る。
【００２１】なお、Ｃｒが含有されたアルミナ基板はベ
ルヌーイ法を利用してＣｒ濃度を調節させながら形成さ
せる。ここでは、Ｃｒの濃度を５５０ｎｍにおける吸光
度を約２７ｃｍ― 1としてある。なお、α−アルミナ基
板にはＣｒにくわえてＴｉ及び／又はＥｕを含有させる
こともできる。
ルヌーイ法を利用してＣｒ濃度を調節させながら形成さ
せる。ここでは、Ｃｒの濃度を５５０ｎｍにおける吸光
度を約２７ｃｍ― 1としてある。なお、α−アルミナ基
板にはＣｒにくわえてＴｉ及び／又はＥｕを含有させる
こともできる。
【００２２】つぎに、銀メッキした銅製リードフレーム
の先端にカップを有するマウント・リード１０５にＬＥ
Ｄチップをエポキシ樹脂でダイボンディングした。ＬＥ
Ｄチップの各電極とマウント・リード１０５及びインナ
ー・リード１０６と、をそれぞれ金線１０３でワイヤー
ボンディングし電気的導通を取った。
の先端にカップを有するマウント・リード１０５にＬＥ
Ｄチップをエポキシ樹脂でダイボンディングした。ＬＥ
Ｄチップの各電極とマウント・リード１０５及びインナ
ー・リード１０６と、をそれぞれ金線１０３でワイヤー
ボンディングし電気的導通を取った。
【００２３】その後、更にＬＥＤチップやフォトルミネ
センス蛍光体を外部応力、水分及び塵芥などから保護す
る目的でモールド部材として透光性エポキシ樹脂を形成
させた。モールド部材１０４は、砲弾型の型枠の中にリ
ードフレームを挿入し透光性エポシキ樹脂を混入後、１
５０℃５時間にて硬化させた。こうして形成された発光
ダイオードは、図３に示す如き発光スペクトルをもった
演色性の優れた白色発光ダイオードとすることができ
る。
センス蛍光体を外部応力、水分及び塵芥などから保護す
る目的でモールド部材として透光性エポキシ樹脂を形成
させた。モールド部材１０４は、砲弾型の型枠の中にリ
ードフレームを挿入し透光性エポシキ樹脂を混入後、１
５０℃５時間にて硬化させた。こうして形成された発光
ダイオードは、図３に示す如き発光スペクトルをもった
演色性の優れた白色発光ダイオードとすることができ
る。
【００２４】図３からＩｎ濃度の異なる複数の井戸層を
有する発光層から青色光及び黄緑色光と、前記アルミナ
基板が少なくとも発光層からの黄緑色光を吸収し、波長
変換することによって青色色及び黄緑色の主発光ピーク
よりも長波長側に主発光ピークを持った赤色光を発光
し、混色光によって白色光が発光可能な発光ダイオード
であることが分かる。また、この発光ダイオードは、耐
侯試験として温度２５℃６０ｍＡ通電、温度２５℃２０
ｍＡ通電、温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電の各
試験においても基板に起因する変化は観測されず通常の
サファイア基板を利用した発光ダイオードと寿命特性に
差がない。更に、この発光ダイオードは、井戸層のＩｎ
組成比、Ｉｎ組成比の異なる井戸層の積層数、障壁層の
厚みに加え、α−アルミナ基板に含有されるＣｒ量やα
−アルミナ基板の厚みによって種々の発光色が高輝度に
発光可能な発光素子とすることができる。
有する発光層から青色光及び黄緑色光と、前記アルミナ
基板が少なくとも発光層からの黄緑色光を吸収し、波長
変換することによって青色色及び黄緑色の主発光ピーク
よりも長波長側に主発光ピークを持った赤色光を発光
し、混色光によって白色光が発光可能な発光ダイオード
であることが分かる。また、この発光ダイオードは、耐
侯試験として温度２５℃６０ｍＡ通電、温度２５℃２０
ｍＡ通電、温度６０℃９０％ＲＨ下で２０ｍＡ通電の各
試験においても基板に起因する変化は観測されず通常の
サファイア基板を利用した発光ダイオードと寿命特性に
差がない。更に、この発光ダイオードは、井戸層のＩｎ
組成比、Ｉｎ組成比の異なる井戸層の積層数、障壁層の
厚みに加え、α−アルミナ基板に含有されるＣｒ量やα
−アルミナ基板の厚みによって種々の発光色が高輝度に
発光可能な発光素子とすることができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の構成の発光ダイオードとするこ
とによって可視光を利用した実用的な高輝度かつ高演色
性の白色系が発光可能な発光ダイオードとすることがで
きる。特に、窒化物半導体から放出された光を効率よく
吸収して赤色成分を含む光を放出するＣｒ含有のα−ア
ルミナ基板を窒化ガリウム系化合物半導体成長用に利用
することによって高混色性よく信頼性の高い発光ダイオ
ードとすることができる。
とによって可視光を利用した実用的な高輝度かつ高演色
性の白色系が発光可能な発光ダイオードとすることがで
きる。特に、窒化物半導体から放出された光を効率よく
吸収して赤色成分を含む光を放出するＣｒ含有のα−ア
ルミナ基板を窒化ガリウム系化合物半導体成長用に利用
することによって高混色性よく信頼性の高い発光ダイオ
ードとすることができる。
【図１】 図１は本発明の白色系が発光可能な砲弾型発
光ダイオードの模式的断面図を示す。
光ダイオードの模式的断面図を示す。
【図２】 図２は本発明の赤色が発光可能なＳＭＤ型発
光ダイオードの模式的断面図を示す。
光ダイオードの模式的断面図を示す。
【図３】 図３は本発明の白色系が発光可能な発光ダイ
オードの発光スペクトルを示す。
オードの発光スペクトルを示す。
１０１…砲弾型発光ダイオード １０２…複数の主発光ピークが発光可能な発光層を持つ
窒化物系化合物半導体からなるＬＥＤチップ １０３…ワイヤ １０４…透光性モールド部材 １０５…マウント・リード １０６…インナー・リード ２００…ＳＭＤ型発光ダイオード ２０１…ルビー基板 ２０２…多重量子井戸構造からなる発光層 ２０３…透光性モールド部材 ２０４…硝子エポキシ基板 ２０５、２０６…リード電極
窒化物系化合物半導体からなるＬＥＤチップ １０３…ワイヤ １０４…透光性モールド部材 １０５…マウント・リード １０６…インナー・リード ２００…ＳＭＤ型発光ダイオード ２０１…ルビー基板 ２０２…多重量子井戸構造からなる発光層 ２０３…透光性モールド部材 ２０４…硝子エポキシ基板 ２０５、２０６…リード電極
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に可視光が発光可能な窒化ガリウ
ム系化合物半導体発光層が形成された発光ダイオードで
あって、 前記基板は窒化ガリウム系化合物半導体発光層から放出
される可視光を吸収して、より長波長の可視光を放出す
るＣｒが含有されたα−アルミナ基板であることを特徴
とする発光ダイオード。 - 【請求項２】 前記アルミナ基板に含有されるＣｒは、
５５０ｎｍの波長における吸光度が１０ｃｍ― 1以上で
ある請求項１に記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】 前記発光層がＩｎ濃度の異なる複数の井
戸層を有する請求項１記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】 前記Ｉｎ濃度の異なる複数の井戸層を有
する発光層から第一の可視光及び第二の可視光と、前記
アルミナ基板が少なくとも発光層からの可視光を吸収
し、波長変換することによって第一及び第二の可視光の
主発光ピークよりも長波長側に主発光ピークを持った第
三の可視光を発光し、且つ第一、第二及び第三の可視光
の混色光によって白色光が発光可能な請求項１に記載の
発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33972199A JP3503551B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33972199A JP3503551B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 発光ダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001156330A true JP2001156330A (ja) | 2001-06-08 |
| JP3503551B2 JP3503551B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=18330190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33972199A Expired - Fee Related JP3503551B2 (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503551B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506940A (ja) * | 2009-09-30 | 2013-02-28 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光源のための基層としての可変の基板を備えるランプ |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP33972199A patent/JP3503551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013506940A (ja) * | 2009-09-30 | 2013-02-28 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 光源のための基層としての可変の基板を備えるランプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3503551B2 (ja) | 2004-03-08 |
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