JP2002043621A

JP2002043621A - 発光ダイオード、ランプおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2002043621A
Application number: JP2000220222A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Takeuchi; 良一竹内; Wataru Nabekura; 亙鍋倉; Takashi Udagawa; 隆宇田川
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-08
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: JP4031611B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大型の発光素子の発光面内の発光強度の均一性
を改善し、輝度を向上させ、さらにワイヤボンドによる
配線の工数を減らして組み立てコストを小さくすること
ができる大型の発光ダイオードを提供する。【解決手段】発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上であり、
特に発光面の面積が０．２５ｍｍ²以上である発光ダイ
オードにおいて、半導体層の光を取り出す発光面の一部
に半導体層とオーミック接触をなす分配電極を形成し、
さらに前記発光面と前記分配電極とを覆ってその分配電
極と導通する透明導電膜を形成し、その透明導電膜の表
面の一部に透明導電膜と導通する台座電極と形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体層の表面か
ら均一に光を取り出すために電極構造を改良した発光ダ
イオードおよびその発光ダイオードを用いたランプとそ
の製造方法に係わり、特に大型の発光ダイオードに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の発光ダイオードについて、光を主
に取り出す半導体層の表面を正面から見た平面図を図５
に示す。従来の発光ダイオードでは、図５に示すように
光を主に取り出す表面（発光面）３９の中央部に、外部
の導線との結線を行い、かつ半導体層とのオーミック接
触を形成するための電極３８が形成されているのが一般
的であった。なお、本明細書で発光面３９とは、図５で
灰色で示す発光ダイオードの表面とその中央部に形成さ
れた電極３８の部分とを合わせた領域をいう。

【０００３】しかし、発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上
で、特に発光面の面積が０．２５ｍｍ ²以上である大型
の発光ダイオードでは、発光面の面内の電極から離れた
位置で、放出される発光の強度が低下する傾向があっ
た。これは大型の発光ダイオードでは、電極が形成され
た半導体層内で電流が拡散により十分に広がらないた
め、電極から注入された発光ダイオードの駆動電流が発
光面の外周まで均一に行き渡らないことによると考えら
れる。このため大型の発光ダイオードでは、発光面内の
発光強度の均一性が低下し、さらに発光面の周辺部で発
光強度が低下することにより、発光ダイオード全体の輝
度も低下するといった問題点があった。

【０００４】上記の問題を解決し、発光面積が大きく発
光強度が面内で均一な発光素子を作製するために、従来
では発光面の面積が０．１ｍｍ²程度の個別に分離され
た発光ダイオードを複数個並列に並べ、個々の発光ダイ
オードにそれぞれ配線を施し同時に発光させることによ
り、発光面積が０．２５ｍｍ²以上の大型の発光ダイオ
ードに相当する発光素子を作製していた。

【０００５】また、別の方法として図３および図４に示
すように、発光ダイオード用エピタキシャルウェーハか
ら発光ダイオードを作製する際に、基板２１を所望の大
きさにつながった形で切断し、さらに半導体層２３につ
いてのみ発光面の面積がそれぞれ０．１ｍｍ²程度にな
るように、半導体層の表面から発光部２２を含む範囲に
切り込み２９を入れて分離し、その分離された発光面ご
とに電極２８を形成することにより、いわゆる発光ダイ
オードアレイの形の大型の発光素子を作製していた。こ
こで、図３は該発光ダイオードアレイの平面図であり、
図４は該発光ダイオードアレイの線Ｉ−Ｉに沿った断面
図である。図３、図４に示す発光ダイオードアレイは、
分離された発光面ごとに設けられた電極２８にそれぞれ
配線を行い同時に発光させることにより、大型の発光素
子として用いることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、大型の発光素子
としては、上記のように複数の小型の発光ダイオードの
集合体や同一基板上に発光部のみを分離して作製した発
光ダイオードアレイが、用いられていた。しかしこれら
の大型発光素子の場合、０．１ｍｍ²程度の大きさに分
離された発光面に個々の電極を形成し、それらの電極に
それぞれ配線をする必要がある。ここで、個々の電極の
サイズはワイヤボンドにより配線を行うため少なくとも
直径１００μｍ程度が必要であるが、発光面の電極に覆
われた部分からは光が取り出せないこと、また配線のた
めの導線が発光面の上を通過するため導線が影となるこ
とにより、従来の大型の発光素子は発光強度が面内で不
均一になったり輝度が低くなるといった問題点があっ
た。また、個々の電極に対してそれぞれワイヤボンドに
より配線を行う必要があるため、組み立てコストが高く
なるという問題点もあった。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み提案された
もので、大型の発光素子の発光面内の発光強度の均一性
を改善し、輝度を向上させ、さらにワイヤボンドによる
配線の工数を減らして組み立てコストを小さくすること
ができる大型の発光ダイオードを提供することを目的と
する。そして、その発光ダイオードを用いたランプとそ
の製造方法も提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）裏面に第１の電極が形成された半導体基板と、前
記半導体基板上に形成された、発光部を含む半導体層
と、前記半導体層の光を取り出す表面（発光面）の一部
に分配して形成され、その半導体層とオーミック接触を
なす分配電極と、前記発光面と前記分配電極とを覆って
形成され、その分配電極と導通する透明導電膜と、前記
透明導電膜の表面の一部に形成され、その透明導電膜と
導通する台座電極とを有し、前記発光面の最大幅が０．
７ｍｍ以上である発光ダイオード。（２）前記発光面の面積が０．２５ｍｍ²以上であるこ
とを特徴とする（１）に記載の発光ダイオード。（３）前記分配電極が複数の電極からなり、該分配電極
が発光面の面積０．１５ｍｍ²当たりに少なくとも１個
以上存在するように配置されていることを特徴とする
（１）または（２）に記載の発光ダイオード。（４）前記台座電極が、発光面の外周から０．３ｍｍ以
内の部分に配置されていることを特徴とする（１）乃至
（３）に記載の発光ダイオード。（５）前記透明導電膜の比抵抗が、０．００５Ω・ｃｍ
以下であることを特徴とする（１）乃至（４）に記載の
発光ダイオード。（６）前記透明導電膜が、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）
からなることを特徴とする（１）乃至（５）に記載の発
光ダイオード。（７）前記発光部が、ＡｌＧａＩｎＰからなることを特
徴とする（１）乃至（６）に記載の発光ダイオード。（８）前記発光部が、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶ
Ｄ）法により形成されることを特徴とする（１）乃至
（７）に記載の発光ダイオード。である。

【０００９】また本発明は、（９）前記（１）乃至（８）に記載の発光ダイオード
と、該発光ダイオードの第１の電極と導通する第１の導
線と、該発光ダイオードの台座電極と導通する第２の導
線とを備えたランプ。（１０）前記台座電極と第２の導線との結線がワイヤボ
ンドにより行われ、ワイヤボンドによる配線が１本であ
ることを特徴とする（９）に記載のランプ。（１１）前記台座電極と第２の導線との結線を、ワイヤ
ボンドにより１本の配線で行うことを特徴とする（９）
に記載のランプの製造方法。である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者らは先に、電極と半導体
層との良好なオーミック接触を実現し、かつ発光ダイオ
ードの駆動電流を発光部の全面に広げて半導体層の発光
面から均一に発光を得ることが出来るようにすることを
目的に、図１０、図１１に示す発光ダイオードを開発し
た。

【００１１】本発明者らが開発した発光ダイオードは、
図１１に断面図で示すように、裏面に第１の電極５が形
成された半導体基板１と、前記半導体基板１上に形成さ
れた、発光部２を含む半導体層３と、前記半導体層３の
発光面の一部に分配して形成され、その半導体層３とオ
ーミック接触をなす分配電極７と、前記半導体層３の発
光面と前記分配電極７とを覆って形成され、その分配電
極７と導通する透明導電膜４と、前記透明導電膜４の表
面の一部に形成され、その透明導電膜と導通する台座電
極６とを有する発光ダイオード１０である。

【００１２】また、図１１に示す発光ダイオード１０の
一例を上から見た平面図を図１０に示す。図１０に示す
発光ダイオードは、発光ダイオード１０の表面の中心に
台座電極６が形成され、その外周部に分配電極７が形成
されている。但し、台座電極６と分配電極７および半導
体層表面との間には、半導体層３の表面と前記分配電極
７とを覆って形成された透明導電膜４が介在している。

【００１３】本発明者らは、上記の発光ダイオードに用
いた技術を使うと、前述の問題を解決した大型の発光ダ
イオードを提供できることを見出し、本発明をなしたも
のである。

【００１４】以下に本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。図１および図２は本発明の発光ダイ
オードの概略構成を模式的に示す図で、図１はその平面
図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

【００１５】図１および図２に示す本発明の発光ダイオ
ードは、裏面に第１の電極１５が形成された半導体基板
１１と、前記半導体基板１１上に形成された、発光部１
２を含む半導体層１３と、前記半導体層１３の光を取り
出す表面（発光面）の一部に分配して形成され、その半
導体層１３とオーミック接触をなす分配電極１７と、前
記発光面と前記分配電極１７とを覆って形成され、その
分配電極１７と導通する透明導電膜１４と、前記透明導
電膜１４の表面の一部に形成され、その透明導電膜１４
と導通する台座電極１６とを有する。さらに本発明の発
光ダイオードは、前記発光面の最大幅（図１に示す発光
面の場合は、発光面の対角線の長さ）が０．７ｍｍ以上
である大型の発光ダイオードであることを特徴とする。
また本発明は、半導体層１３の発光面の面積が０．２５
ｍｍ²以上である場合に、従来の大型発光素子に比較し
て発光面内の発光強度の均一性を改善し、輝度を向上さ
せる効果が特に顕著になる。

【００１６】上記構成の発光ダイオードは、半導体層の
表面の一部にオーミック接触をなす分配電極を設けるこ
とで、分配電極と半導体層との間の接合は良好なオーミ
ック接触を保ってその間の電気抵抗は小さくなる。しか
し、透明導電膜と半導体層との間の接合では十分なオー
ミック接触は得られないため、その間の電気抵抗は大き
い。すなわち、透明導電膜と半導体層との間の電気抵抗
に比べて、透明導電膜と分配電極および分配電極と半導
体層との間の電気抵抗が大幅に小さいため、台座電極か
ら供給される発光ダイオードの駆動電流は、その大部分
がより電気抵抗の低い、台座電極→透明導電膜→分配電
極→半導体層（発光部）の経路を流れる。したがって、
発光面上での分配電極の平面的な配置に応じて、台座電
極からの駆動電流を発光面の広い範囲に拡げることがで
きる。すなわち本発明の発光ダイオードでは、発光面の
全面に駆動電流を広げるために発光面の外周部にも分配
電極を配置するので、外周部の分配電極のまわりの発光
部にも駆動電流が流れ、発光面の外周部でも従来の発光
ダイオードに比較して均一に発光が起きる。

【００１７】さらに、発光部からの発光は、発光面から
透明導電膜を介して上方から取り出される。本発明の発
光ダイオードでは分配電極は、図１に示すように半導体
層の発光面の台座電極とは重ならない部分に配置するの
が好ましく、さらに、台座電極と重なる部分には配置し
ないようにするのがより好ましい。上記のように分配電
極を台座電極とは重ならないように配置すると、台座電
極の直下方向での発光は発生せず、発光の大部分は台座
電極に遮られることなく、上方から取り出すことがで
き、発光ダイオードの輝度を大幅に改善することができ
る。

【００１８】本発明の透明導電膜と分配電極と台座電極
からなる電極構造を用いると、駆動電流を半導体層表面
の広い範囲に拡げることができるため、発光面の最大幅
が０．７ｍｍ以上である発光ダイオードにおいて、特に
発光面の面積が０．２５ｍｍ²以上である大型の発光ダ
イオードの場合に顕著に、従来の大型の発光ダイオード
に比較して発光面を均一に発光させることができる。発
光面の面積が０．２５ｍｍ²以上である大型の発光ダイ
オードとは、図１に示すように半導体層表面が正方形の
発光ダイオードの場合、正方形の１辺が０．５ｍｍ以上
であるものをいうが、その他の発光ダイオードであって
も、半導体層の光を取り出す主な表面の面積が０．２５
ｍｍ²以上となるものをいう。

【００１９】本発明の発光ダイオードにおいては、金線
などでワイヤボンドにより分配電極に配線する替わり
に、透明導電膜により分配電極への電気伝導を確保す
る。従って分配電極にワイヤボンドによる配線を行う必
要がないため、分配電極の面積は、台座電極の面積より
小さくすることができる。さらに、配線のための導線が
発光面の上を通過することで導線が影となることがな
い。その結果、従来の大型の発光素子に比べて外部に光
を効率よく取り出せるため、輝度をより一層向上させる
ことができ、発光強度の面内の均一性を改善することが
できる。また、ワイヤボンドによる配線の工程をなくし
て組み立てコストを小さくすることができる。

【００２０】ここで、本発明の大型の発光ダイオードで
は、効率良く電流を半導体層表面の広い範囲に拡げるた
めには、透明導電膜の比抵抗は０．００５Ω・ｃｍ以下
とするのが好ましい。また透明導電膜は、良好な透光性
を備えるものが好ましい。そのため透明導電膜の材料と
しては酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いるのが特に好
ましい。また酸化亜鉛を用いることもできる。これらの
透明導電膜を用いると、半導体層の表面から取り出され
た発光は、この透明導電膜を通過する間でもほとんど吸
収されることがなく、効率よく透明導電膜から上方へ取
り出すことができる。透明導電膜の厚さは、発光部から
の発光の波長に応じ光学的に算出される最適膜厚に設定
するのが望ましい。

【００２１】また本発明においては、分配電極と半導体
層との間をオーミック接触としたことにより、発光ダイ
オードに駆動電流を流した際の順方向電圧の上昇を抑制
することが可能となるので、発光ダイオードの寿命特性
が向上する。分配電極と半導体層との接触抵抗は、約５
０Ω以下とするのが好ましい。分配電極と半導体層との
接触抵抗は分配電極の面積によって変化し、分配電極の
面積が小さすぎると接触抵抗が増大し順方向電圧（Ｖ
ｆ）が大きくなる不都合が生じる。また分配電極の面積
が大きすぎると、発光部からの発光が分配電極にさえぎ
られて外部に取り出せなくなり、輝度が低下する。また
半導体層の最も表面側の層を、分配電極とのオーミック
接触を形成しやすい半導体からなる層、いわゆるコンタ
クト層とすると、オーミック接触がより小さくなるため
好ましい。

【００２２】分配電極は、台座電極からの駆動電流を発
光面の広い範囲に均一に拡げるために、半導体層の表面
に均等に配置するのが好ましい。分配電極の形状は図１
では円形とし、発光面上に分配電極を複数個設けたが、
四角形等の多角形の分配電極を用いても良い。分配電極
が独立した複数個の電極からなる場合、発光面の０．２
ｍｍ²当たりに１個程度分配電極を配置するのでは、発
光強度の均一性が不充分であり、少なくとも０．１５ｍ
ｍ²当たりに１個以上の分配電極が配置されることが、
発光面での発光強度の均一性を向上するために望まし
い。また、放射状、ドーナッツ状、螺旋状、額縁状、格
子状、あるいは枝状の独立していない分配電極を半導体
層の表面に均等に配置しても良い。

【００２３】また分配電極の材料には、半導体層の最も
表面側の層がｐ型の場合はＡｕＺｎ合金やＡｕＢｅ合金
等を、また半導体層の最も表面側の層がｎ型の場合はＡ
ｕＧｅＮｉ合金やＡｕＳｉ合金等を用いることができ
る。

【００２４】また台座電極は、発光ダイオードと外部の
導線の接続のためにワイヤボンドを行うための電極であ
り、そのため０．０１ｍｍ²程度の面積が必要である。
この台座電極の材質には、金やアルミニウムなどの金属
を用いることができる。本発明の発光ダイオードにおい
て、台座電極が発光面の中心にあると、台座電極と外部
の導線を結ぶ配線が発光面の上を通り、発光面に対し影
となり結果的に発光強度の均一性が低下する可能性があ
る。そこで台座電極は発光面の周辺部に配置する方が好
ましく、発光面の外周から０．３ｍｍ以内の部分に配置
すると特に配線の影の影響が少なくなり好ましい。

【００２５】従来の発光ダイオードでは、台座電極から
直下方向に流れる駆動電流に基づく発光は、台座電極で
遮られて外部に取り出すことができなかった。このた
め、従来は台座電極と発光部との間に絶縁層や極性の異
なる半導体層を設ける等で対策を施し、台座電極から直
下方向へ駆動電流が流れるのを強制的に防ぐようにして
いた。しかし本発明では、駆動電流を分配電極に分配し
て誘導することができ、したがって、絶縁層や極性の異
なる半導体層を設けなくとも、より簡単な構成の下で、
台座電極の直下方向に流れる駆動電流を少なくすること
ができる。

【００２６】

【実施例】（実施例）本実施例では、本発明に係わる発
光ダイオードを作製した例を図１、図２を用いて具体的
に説明する。図１および図２は、本実施例で作製した発
光ダイオードを示した図で、図１はその平面図、図２は
図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

【００２７】本実施例で作製した発光ダイオードは、発
光部がＡｌＧａＩｎＰからなる赤橙色の発光を行う発光
ダイオードである。この発光ダイオードでは、亜鉛（Ｚ
ｎ）をドープしたｐ形の（００１）面を有するＧａＡｓ
単結晶からなる半導体基板１１上に順次積層された、Ｚ
ｎをドープしたｐ形のＧａＡｓからなる緩衝層１３１、
Ｚｎをドープしたｐ形のＡｌＧａＡｓからなる光反射層
１３２、Ｚｎをドープしたｐ形の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）
_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる下部クラッド層１３３、アンドー
プの（Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる発光層１
３４、および珪素（Ｓｉ）をドープしたｎ形の（Ａｌ
_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる上部クラッド層１３
５から、半導体層１３が構成されている。また、この発
光ダイオードの発光部１２は、下部クラッド層１３３、
発光層１３４、上部クラッド層１３５から構成されてい
る。

【００２８】本実施例ではまず、トリメチルアルミニウ
ム（（ＣＨ₃）₃Ａｌ）、トリメチルガリウム（（Ｃ
Ｈ₃）₃Ｇａ）およびトリメチルインジウム（（ＣＨ₃）₃
Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料に用いた減圧の有機金
属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法により、上記の半導体
層１３を構成する各層を半導体基板１１上に積層し、エ
ピタキシャルウェーハを形成した。Ｚｎのドーピング原
料にはジエチル亜鉛（（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｚｎ）を使用した。
Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）を使用
した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン
（ＰＨ₃）またはアルシン（ＡｓＨ₃）を用いた。半導体
層１３を構成する各層のＭＯＣＶＤ法における積層温度
は７００℃に統一した。

【００２９】緩衝層１３１のキャリア濃度は約５×１０
¹⁸ｃｍ^-3、また、層厚は約０．５μｍとした。光反射層
１３２はＡｌ混晶比の異なる２種類のＡｌＧａＡｓ薄膜
を各１０層交互に積層し、キャリア濃度は約３×１０¹⁸
ｃｍ^-3、層厚は合計で約０．８μｍとした。下部クラッ
ド層１３３のキャリア濃度は約４×１０¹⁷ｃｍ^-3、ま
た、層厚は約１μｍとした。発光層１３４の層厚は約
０．５μｍとし、キャリア濃度は約５×１０¹⁶ｃｍ^-3と
した。上部クラッド層１３５のキャリア濃度は約２×１
０¹⁸ｃｍ^-3とし、また、層厚は約４μｍとした。

【００３０】半導体層１３の各層をＭＯＣＶＤ法で積層
してエピタキシャルウェーハを作製した後、半導体基板
１１の裏面に第１の電極１５として、金・亜鉛（ＡｕＺ
ｎ）合金からなるｐ形オーミック電極を厚さが１μｍと
なるように真空蒸着法により形成した。

【００３１】また、半導体層１３の発光面に分配電極１
７を形成するために、先ず膜厚を約５０ｎｍとするＡｕ
９３重量％とＧｅ７重量％の合金からなる金・ゲルマニ
ウム（ＡｕＧｅ）合金膜を、上部クラッド層１３５の表
面の全面に、一般的な真空蒸着法により一旦被着させ
た。続けて、その金・ゲルマニウム合金膜の表面上に、
膜厚を約５０ｎｍとする金（Ａｕ）膜を被着させた。次
に、金・ゲルマニウム合金膜と金膜とからなる２層構造
の重層膜が分配電極１７の形になるように、一般的なフ
ォトリソグラフィー手段を利用してパターニングを施
し、直径を約３０μｍとする円形の分配電極１７を形成
した。この金・ゲルマニウム合金膜と金膜とからなる２
層構造の分配電極１７は、図１に示すように、台座電極
１６の直下領域を除く半導体層１３の発光面上に合計８
個、均等に配置した。最も近接した分配電極１７の中心
間の距離Ｌは０．２５ｍｍとした。次に上記の分配電極
１７を形成した後、アルゴン（Ａｒ）気流中において４
２０℃で１５分間の合金化熱処理を施し、分配電極１７
と上部クラッド層１３５とのオーミック接触を形成し
た。

【００３２】次に、上部クラッド層１３５の発光面と分
配電極１７とを覆って、一般のマグネトロンスパッタリ
ング法により、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透
明導電膜１４を半導体層１３上に被着させた。透明導電
膜１４の比抵抗は約２×１０^-4Ω・ｃｍであり、この実
施例の発光ダイオードの発光波長の光に対する透過率は
９４％であった。またこの透明導電膜１４の膜厚は約３
００ｎｍとした。一般的なＸ線回折分析法により、透明
導電膜１４を形成するＩＴＯは＜０００１＞方向（Ｃ
軸）に優先的に配向した多結晶膜であることが分かっ
た。

【００３３】次に、透明導電膜１４の全面に、一般的な
フォトレジスト材料を塗布した後、台座電極１６を設け
るべき領域を、公知のフォトリソグラフィー技術を利用
してパターニングした。その後、パターニングされたレ
ジスト材料を残置させたままで、全面に金（Ａｕ）膜を
真空蒸着法により被着させた。金（Ａｕ）膜の厚さは約
１２００ｎｍとした。その後、レジスト材料を剥離する
に併せて、周知のリフト−オフ手段により、台座電極１
６の形成予定領域に限定して上記の金膜を残留させた。
これにより、透明導電膜１４上に直径を約１１０μｍと
する円形の金からなる台座電極１６を形成した。台座電
極１６の位置は、図１に示すように発光面上に３×３個
配列した分配電極１７のうちの隅のひとつを置換した位
置とした。この台座電極１６は、中心が発光面の外周か
ら０．１５ｍｍの位置になるように（すなわち台座電極
が発光面の外周から０．３ｍｍ以内の部分に入るよう
に）配置されている。

【００３４】上記のようにして第１の電極１５および分
配電極１７、透明導電膜１４、台座電極１６を形成した
エピタキシャルウェーハを、通常のスクライブ法により
正方形に裁断して個別に分離し、発光ダイオードとなし
た。発光ダイオードの発光面の形状は図１に示すように
一辺を０．８ｍｍとする正方形であり、この発光ダイオ
ードの発光面の面積は０．６４ｍｍ²となった。

【００３５】さらに、上記の実施例で作製した発光ダイ
オードを用いてランプを組み立てた例を、図８および図
９を用いて説明する。図８はランプの平面図、図９は図
８のランプの断面図である。

【００３６】図８および図９のランプは、次のようにし
て作製した。まず、作製した発光ダイオード４２の半導
体基板側を基板４５に形成された第１の導線４４上に導
電性ペースト４３を用い接着し、第１の導線４４と発光
ダイオード４２の第１の電極とを導通させた。次に１本
の金線４６を用いたワイヤボンドにより、発光ダイオー
ド４２の台座電極と第２の導線４７との間を配線し導通
させた。その後、透明なエポキシ樹脂４１で全体を封止
し、ランプを作製した。

【００３７】上記のようにして作製したランプの第１の
導線と第２の導線の間に順方向に駆動電流を通流したと
ころ、発光ダイオード４２の発光面から透明導電膜を介
して、波長を約６２０ｎｍとする赤橙色の光が出射され
た。また、その発光スペクトルの半値幅は分光器により
測定した結果約２０ｎｍであり、単色性に優れる発光が
得られていた。２０ｍＡの順方向電流を通流した際の順
方向電圧（Ｖ_f）は、本発明の発光ダイオードの各分配
電極の良好なオーミック特性を反映し、約２．１Ｖとな
った。

【００３８】さらに本実施例の発光ダイオードについ
て、図１に示す発光面内のＸ−Ｘ線上の発光強度の分布
を測定した結果を図７に示した。オーミック性の分配電
極１７を発光面に均等に配置した効果により、発光面の
外周の領域においても均一な発光が認められ、発光面の
面積が０．６４ｍｍ²の発光ダイオードであっても発光
面内で均一な発光が得られているのが分る。また、２０
ｍＡの順方向電流を通流した際の本発明の発光ダイオー
ドの輝度は、１０２ｍｃｄであった。このように本実施
例により、発光強度の均一性および輝度に優れた発光ダ
イオードが得られた。

【００３９】なお、本実施例ではｐ型の半導体基板を用
いて発光ダイオードを作製したが、ｎ型の半導体基板を
用いて作製した発光ダイオードでも本発明の効果が得ら
れる。また、本発明の発光ダイオードの発光部の材質に
はＡｌＧａＩｎＰを用いたが、発光部の材料を変えても
本発明の効果が得られる。特にＭＯＣＶＤ法で半導体層
が積層されるような半導体層の厚さが薄い発光ダイオー
ド、例えば発光部がＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩ
ｎＮ、ＡｌＧａＡｓ等からなる発光ダイオードにおいて
は、本発明の効果が特に大きい。また、本発明の発光ダ
イオードを用いて作製するランプがいわゆる砲弾型のラ
ンプの場合でも、同様の効果が得られる。

【００４０】（比較例１）本比較例１では、上記の実施
例と同じ構造の半導体層を形成したエピタキシャルウェ
ーハを用いて、発光面積が実施例とほぼ同じ大きさの発
光ダイオードアレイを作製した。本比較例１で作製した
発光ダイオードアレイを図３、４に示す。図３は本比較
例１で作製した発光ダイオードアレイの平面図、図４は
図３のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図３、４で符号
２１、２２、２３、２５、２３１、２３２、２３３、２
３４、２３５で示した部分は、図１、２の符号１１、１
２、１３、１５、１３１、１３２、１３３、１３４、１
３５で示した部分と対応する。

【００４１】本比較例１の発光ダイオードアレイでは、
半導体層２３の上に形成する電極の構造を実施例の発光
ダイオードの場合とは異なるものとした。すなわち、本
比較例１の発光ダイオードアレイでは、まず上部クラッ
ド層２３５の表面に、厚さ５０ｎｍの金・ゲルマニウム
合金を下層とし、厚さ８５０ｎｍの金を上層とする、直
径が約１１０μｍの円形のオーミック性の電極２８を形
成した。電極２８は近接する相互の中心の距離を４００
μｍとし等間隔に半導体層２３の発光面上に配置した。
なお、半導体基板２１側に形成する第１の電極２５は実
施例と同じものにした。その後ダイシング法により、近
接する電極２８の中間に、半導体層２３の表面から発光
部を含む深さ１５μｍの範囲に切り込み２９を入れて発
光面を分離し、さらにエッチングによりダイシングの切
り込み２９に沿う破砕層を除去した。切り込み２９によ
り分離された個々の発光面は、図３に示すように一辺が
約４００μｍの正方形とした。

【００４２】その後、上記のエピタキシャルウェーハ
を、通常のスクライブ法により裁断して個別の発光ダイ
オードアレイに分離した。本比較例１の発光ダイオード
アレイは、図３に示すように切り込み２９により分離さ
れた発光面を４個まとめて正方形としたものである。こ
の発光ダイオードアレイでは、４個の発光面は半導体基
板２１の部分ではつながっていて、一辺の長さは０．８
ｍｍ、発光面積はおよそ０．６４ｍｍ²である。

【００４３】その後実施例と同様にして、この発光ダイ
オードアレイを用いてランプを組み立てた。本比較例１
の発光ダイオードアレイは、分離された４個の発光面に
それぞれ電極２８がある為、それぞれの電極２８に１本
ずつ計４本の金線でワイヤボンドにより配線を行い、電
極２８と第２の導線とを結線した。第１の電極２５と第
１の導線との接続や透明なエポキシ樹脂での封止等は実
施例と同様に行い、本比較例１の発光ダイオードアレイ
を用いたランプを作製した。

【００４４】このランプの第１の導線と第２の導線との
間に順方向に駆動電流を流したところ、２０ｍＡ通電時
の順方向電圧が約２．２Ｖであり、実施例とほぼ同等で
あった。また、本比較例１の発光ダイオードアレイの発
光面内での発光強度の分布を図３のＸ−Ｘ線上で測定し
た結果を図７に示す。本比較例１の発光ダイオードアレ
イでは、実施例の発光ダイオードに比較し発光面の周縁
部の発光強度が低下する傾向があり、また発光ダイオー
ドアレイの上部の電極２８に配線された金線の影響によ
って、発光強度の面内分布に不均一を生じていた。ま
た、２０ｍＡの順方向電流を通流した際の本比較例１の
発光ダイオードアレイの輝度は８３ｍｃｄであり、実施
例と比較し低かった。

【００４５】（比較例２）本比較例２では、上記の実施
例と同じ構造の半導体層を形成したエピタキシャルウェ
ーハを用いて、発光面積が実施例とほぼ同じ大きさで従
来の電極構造を有する発光ダイオードを作製した。本比
較例２で作製した発光ダイオードを図５、６に示す。図
５は本比較例２で作製した発光ダイオードの平面図、図
６は図５のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図５、図６
で符号３１、３２、３３、３５、３３１、３３２、３３
３、３３４、３３５で示した部分は、図１、２の符号１
１、１２、１３、１５、１３１、１３２、１３３、１３
４、１３５で示した部分と対応する。

【００４６】本比較例２では、半導体層３３の発光面３
９に形成する電極の構造を前記の実施例と異なるものと
した。すなわち、本比較例２では発光面３９の中心に厚
さ５０ｎｍの金・ゲルマニウム合金を下層とし、厚さ８
５０ｎｍの金を上層とする、直径が約１１０μｍの円形
のオーミック性の電極３８を１つ形成した。その他は実
施例と同様にしたエピタキシャルウェーハを、通常のス
クライブ法により発光面が正方形になるように裁断して
個別に分離し、発光ダイオードとなした。この比較例２
の発光ダイオードの発光面の一辺の長さは０．８ｍｍ、
発光面積は０．６４ｍｍ²とした。

【００４７】この発光ダイオードを用いて、実施例と同
様にしてランプを作製した。発光ダイオードの電極３８
と第２の導線との間は、１本の金線を用いたワイヤボン
ドにより配線し導通させた。そして、第１の導線と第２
の導線との間に順方向の駆動電流を流したところ、２０
ｍＡ通電時の順方向電圧が、２．２Ｖであった。また、
本比較例２の発光ダイオードの発光面内での発光強度の
分布を、図５のＸ−Ｘ線上で測定した結果を図７に示
す。実施例に比較し、発光強度の面内分布に不均一を生
じており、発光面の外周の領域において発光強度が低下
している。これは、電極３８からの駆動電流の拡散が半
導体層３３内で不充分で、発光層３２へ流れる電流が発
光面内で不均一となるためと考えられる。２０ｍＡの順
方向電流を通流した際の本比較例２の発光ダイオードの
輝度は６０ｍｃｄであり、実施例と比較して低かった。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光ダイ
オードでは、半導体層の発光面の一部に分配電極を設け
ることで、発光部での発光を分配電極の周辺で行わせる
ことができる。そのため、発光面の最大幅が０．７ｍｍ
以上で、特に発光面の面積が０．２５ｍｍ²以上である
大型の発光ダイオードであっても、駆動電流を分配電極
の平面的な配置に応じて発光面の広い範囲に拡げること
ができ、発光面内で均一な発光が得られる。

【００４９】また、本発明の発光ダイオードにおいて
は、ワイヤボンドによる電極への配線の替わりに、透明
導電膜により分配電極への電気伝導を確保する。従って
分配電極にワイヤボンドによる配線を行う必要がないた
め、分配電極の面積は、台座電極の面積より小さくする
ことができ、従来の発光ダイオードに比べて、より一層
良好な効率で外部に光を取り出すことができる。さら
に、配線のための導線が発光面の上を通過して導線が影
となることがなく、輝度を高くすることができる。ま
た、発光ダイオードを用いてランプを作製する際に、ワ
イヤボンドによる配線数を少なくでき、組み立てコスト
を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる発光ダイオードの平面
図である。

【図２】本発明の実施例に係わる発光ダイオードの図１
のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す図である。

【図３】比較例１に係わる発光ダイオードアレイの平面
図である。

【図４】比較例１に係わる発光ダイオードアレイの図３
のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す図である。

【図５】比較例２に係わる発光ダイオードの平面図であ
る。

【図６】比較例２に係わる発光ダイオードの図５のＩ−
Ｉ線に沿った断面を示す図である。

【図７】実施例、比較例１、比較例２の発光ダイオード
（アレイ）の発光面内の発光強度分布を示す図である。

【図８】本発明の実施例に係わる発光ダイオードを用い
たランプの平面図である。

【図９】図８に示すランプの断面図である。

【図１０】本発明者らが別に開発した発光ダイオードの
平面図である。

【図１１】本発明者らが別に開発した発光ダイオードの
断面図である。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１半導体基板２、１２、２２、３２発光部３、１３、２３、３３半導体層４、１４透明導電膜５、１５、２５、３５第１の電極６、１６台座電極７、１７分配電極１０発光ダイオード１３１、２３１、３３１緩衝層１３２、２３２、３３２光反射層１３３、２３３、３３３下部クラッド層１３４、２３４、３３４発光層１３５、２３５、３３５上部クラッド層２８、３８電極２９切り込み３９発光面４１エポキシ樹脂４２発光ダイオード４３導電性ペースト４４第１の導線４５基板４６金線４７第２の導線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇田川隆埼玉県秩父市大字下影森1505番地昭和電工株式会社総合研究所秩父研究室内Ｆターム(参考） 5F041 AA05 AA14 AA21 AA42 AA44 CA34 CA35 CA53 CA65 CA82 CA85 CA88 CA93 DA07 DB09 FF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏面に第１の電極が形成された半導体基板
と、前記半導体基板上に形成された、発光部を含む半導
体層と、前記半導体層の光を取り出す表面（発光面）の
一部に分配して形成され、その半導体層とオーミック接
触をなす分配電極と、前記発光面と前記分配電極とを覆
って形成され、その分配電極と導通する透明導電膜と、
前記透明導電膜の表面の一部に形成され、その透明導電
膜と導通する台座電極とを有し、前記発光面の最大幅が
０．７ｍｍ以上である発光ダイオード。
【請求項２】前記発光面の面積が０．２５ｍｍ²以上で
あることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオー
ド。
【請求項３】前記分配電極が複数の電極からなり、該分
配電極が発光面の面積０．１５ｍｍ²当たりに少なくと
も１個以上存在するように配置されていることを特徴と
する請求項１または２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】前記台座電極が、発光面の外周から０．３
ｍｍ以内の部分に配置されていることを特徴とする請求
項１乃至３に記載の発光ダイオード。
【請求項５】前記透明導電膜の比抵抗が、０．００５Ω
・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４に記
載の発光ダイオード。
【請求項６】前記透明導電膜が、酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）からなることを特徴とする請求項１乃至５に記載
の発光ダイオード。
【請求項７】前記発光部が、ＡｌＧａＩｎＰからなるこ
とを特徴とする請求項１乃至６に記載の発光ダイオー
ド。
【請求項８】前記発光部が、有機金属化学気相堆積（Ｍ
ＯＣＶＤ）法により形成されることを特徴とする請求項
１乃至７に記載の発光ダイオード。
【請求項９】前記請求項１乃至８に記載の発光ダイオー
ドと、該発光ダイオードの第１の電極と導通する第１の
導線と、該発光ダイオードの台座電極と導通する第２の
導線とを備えたランプ。
【請求項１０】前記台座電極と第２の導線との結線がワ
イヤボンドにより行われ、ワイヤボンドによる配線が１
本であることを特徴とする請求項９に記載のランプ。
【請求項１１】前記台座電極と第２の導線との結線を、
ワイヤボンドにより１本の配線で行うことを特徴とする
請求項９に記載のランプの製造方法。