JP2002185036A - Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting device using the same - Google Patents

Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting device using the same

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JP2002185036A
JP2002185036A JP2000382761A JP2000382761A JP2002185036A JP 2002185036 A JP2002185036 A JP 2002185036A JP 2000382761 A JP2000382761 A JP 2000382761A JP 2000382761 A JP2000382761 A JP 2000382761A JP 2002185036 A JP2002185036 A JP 2002185036A
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semiconductor
light emitting
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emitting device
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light-emitting element for obtaining output light, having sufficiently uniform optical output distribution within a light beam diameter at the time of passing through a lens, and improving the manufacturing efficiency and a semiconductor light-emitting device using it. SOLUTION: This semiconductor light-emitting device is provided with a light-emitting diode 1 having a semiconductor base body 10 for which a p-type semiconductor layer 11 and an n-type semiconductor layer 12 are laminated, a first electrode 21 and a second electrode 22, a package 5 storing the light- emitting diode 1, and a lens member 6. The semiconductor base body 10 is turned to a mesa shape provided with a slope 15 satisfying the condition that the ratio d2/d1 of a mesa depth to the depth of a p-n junction be 2<=d2/d1<=4 or the condition that the mesa depth d2 from a first main surface 13 be 25 μm<=d<=45 μm or the mesa depth d2-d1 from the p-n junction be 13 μm<=d2-d1<=32 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子及
びそれを用いた半導体発光装置に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】距離や角度を光学的に検知する距離セン
サや角度センサなどの光学センサにおいては、その光源
として、発光ダイオード(LED)などの半導体発光素
子を備える半導体発光装置が用いられている(例えば、
特開平6−45650号公報参照)。このような光学セ
ンサに用いられる半導体発光装置では、それぞれのセン
サの用途や、距離や角度などを検知する際の必要な分解
能などに応じて、出力光の出力光量や光出力分布などに
ついて一定の光出力条件を満たすことが必要となる。
2. Description of the Related Art In an optical sensor such as a distance sensor or an angle sensor for optically detecting a distance or an angle, a semiconductor light emitting device having a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) is used as a light source. (For example,
See JP-A-6-45650). In the semiconductor light emitting device used for such an optical sensor, depending on the use of each sensor and the resolution required for detecting distance, angle, etc., the output light amount and light output distribution of the output light are fixed. It is necessary to satisfy the light output condition.

【0003】例えば角度を光学的に検知する角度センサ
である透過型光学式エンコーダ(ロータリエンコーダ)
では、光源である半導体発光装置から供給される出力光
に対して、必要な出力光量が確保されていることに加え
て、(1)光ビーム径内で光出力方向が略平行なコリメ
ート光であること、及び(2)光ビーム径内で略一様な
光出力分布が得られること、などが好適な光出力条件と
して要求される。
[0003] For example, a transmission type optical encoder (rotary encoder) which is an angle sensor for optically detecting an angle.
Thus, in addition to the required output light quantity being ensured with respect to the output light supplied from the semiconductor light emitting device as the light source, (1) the collimated light whose light output direction is substantially parallel within the light beam diameter is obtained. It is required as a suitable light output condition that certain conditions are satisfied and that (2) a substantially uniform light output distribution is obtained within the light beam diameter.

【0004】また、発光素子単体で上記(1)の条件を
実現することが困難であるため、通常は発光素子にレン
ズを組み合わせる。ただし、発光素子の発光領域には幅
があり、素子中央部だけでなく素子周縁部からの光も出
力されるが、素子中央部からの光を平行化するように設
計されたレンズでは、素子周縁部からの光については充
分な平行度が得られない。したがって、レンズを通過さ
せた光の平行度を高めるためには、半導体発光素子単体
としては光ビーム径を小さくすることが求められる。
[0004] Further, since it is difficult to realize the above condition (1) with a light emitting element alone, a lens is usually combined with the light emitting element. However, the light emitting region of the light emitting element has a width, and light is output not only from the central part of the element but also from the peripheral part of the element. However, in a lens designed to collimate light from the central part of the element, the element Sufficient parallelism cannot be obtained for light from the periphery. Therefore, in order to increase the degree of parallelism of the light passing through the lens, it is required to reduce the light beam diameter of the semiconductor light emitting element alone.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】透過型光学式エンコー
ダなどで好適とされる上記した光出力条件については、
例えば、レンズを通過させてコリメート光としたとき
に、その光ビーム径内での光出力分布が一様にならない
など、それぞれの光出力条件を同時かつ充分に満たすよ
うに半導体発光装置を構成することが難しい。
The above-mentioned light output conditions suitable for a transmission optical encoder and the like are as follows.
For example, the semiconductor light emitting device is configured to simultaneously and sufficiently satisfy the respective light output conditions, such as when the light output distribution within the light beam diameter is not uniform when the light is made to pass through a lens to form collimated light. It is difficult.

【0006】透過型光学式エンコーダでの光源として従
来用いられている半導体発光装置の例としては、カップ
型の反射面を有するパッケージ内に半導体発光素子であ
るLEDチップを設置したものがある。このような半導
体発光装置では、LEDチップの側面から出射される光
が、カップ型反射面で反射されて外部へと出力されるこ
とによって、大きい出力光量が得られる。しかしなが
ら、上記のようにLEDチップの外部にある反射面を集
光に用いた場合、出力される光の平行度が悪くなるとい
う問題がある。
As an example of a semiconductor light emitting device conventionally used as a light source in a transmission type optical encoder, there is one in which an LED chip as a semiconductor light emitting element is installed in a package having a cup-shaped reflecting surface. In such a semiconductor light emitting device, a large amount of output light is obtained by the light emitted from the side surface of the LED chip being reflected by the cup-shaped reflective surface and output to the outside. However, when the reflection surface outside the LED chip is used for condensing light as described above, there is a problem that the parallelism of the output light deteriorates.

【0007】また、LEDチップでの光の出射面自体を
ドーム状の形状としてレンズとして機能させ、光ビーム
径が小さい光を出射し、レンズを通過させてコリメート
光を出力させるものがある。しかしながら、このような
LEDチップは、半導体チップをドーム状にエッチング
加工しなくてはならないために製造工程が複雑となり、
その製造効率が低い。このため、充分な数量の半導体発
光素子を供給することが難しく、また、半導体発光素子
が高コストとなるなどの問題を生じる。
Further, there is a type in which the light emitting surface itself of the LED chip has a dome shape and functions as a lens, emits light having a small light beam diameter, and outputs collimated light through the lens. However, such an LED chip has a complicated manufacturing process because the semiconductor chip must be etched into a dome shape,
Its manufacturing efficiency is low. For this reason, it is difficult to supply a sufficient number of semiconductor light emitting devices, and there are problems such as high cost of the semiconductor light emitting devices.

【0008】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、レンズを通過させたときに、光ビ
ーム径内で充分に一様な光出力分布を有する出力光が得
られるとともに、その製造効率が向上される半導体発光
素子及びそれを用いた半導体発光装置を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and when passing through a lens, it is possible to obtain output light having a sufficiently uniform light output distribution within the light beam diameter. It is another object of the present invention to provide a semiconductor light emitting element whose manufacturing efficiency is improved and a semiconductor light emitting device using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による半導体発光素子は、(1)第1
導電型を有する第1半導体層、及び第2導電型を有する
第2半導体層が積層され、第1半導体層及び第2半導体
層の接合面によってpn接合が形成されている半導体基
体と、(2)半導体基体の第1半導体層側の面で、半導
体基体内からの光が出射される第1主面上に形成された
第1電極と、(3)半導体基体の第2半導体層側の面
で、第1主面とは反対側の第2主面上に形成された第2
電極と、を備え、(4)半導体基体は、第1主面の外縁
部に第1主面から側面にわたる傾斜面が形成されたメサ
型形状を有するとともに、第1半導体層の層厚に対する
傾斜面のメサ深さの比が、2以上4以下であることを特
徴とする。
In order to achieve such an object, a semiconductor light emitting device according to the present invention has the following features.
A semiconductor substrate in which a first semiconductor layer having a conductivity type and a second semiconductor layer having a second conductivity type are stacked, and a pn junction is formed by a junction surface between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; A) a first electrode formed on a first main surface from which light from inside the semiconductor substrate is emitted, on a surface of the semiconductor substrate on the first semiconductor layer side; and (3) a surface of the semiconductor substrate on the second semiconductor layer side. A second main surface formed on the second main surface opposite to the first main surface.
(4) the semiconductor substrate has a mesa shape in which an inclined surface extending from the first main surface to a side surface is formed at an outer edge portion of the first main surface, and the semiconductor substrate has an inclination with respect to the thickness of the first semiconductor layer. The ratio of the mesa depth of the surface is 2 or more and 4 or less.

【0010】あるいは、本発明による半導体発光素子
は、(1)第1導電型を有する第1半導体層、及び第2
導電型を有する第2半導体層が積層され、第1半導体層
及び第2半導体層の接合面によってpn接合が形成され
ている半導体基体と、(2)半導体基体の第1半導体層
側の面で、半導体基体内からの光が出射される第1主面
上に形成された第1電極と、(3)半導体基体の第2半
導体層側の面で、第1主面とは反対側の第2主面上に形
成された第2電極と、を備え、(4)半導体基体は、第
1主面の外縁部に第1主面から側面にわたる傾斜面が形
成されたメサ型形状を有するとともに、第1主面からの
傾斜面のメサ深さが25μm以上45μm以下、また
は、接合面からの傾斜面のメサ深さが13μm以上33
μm以下であることを特徴とする。
Alternatively, the semiconductor light emitting device according to the present invention comprises: (1) a first semiconductor layer having a first conductivity type;
A semiconductor substrate in which a second semiconductor layer having a conductivity type is laminated and a pn junction is formed by a junction surface between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; and (2) a surface of the semiconductor substrate on the first semiconductor layer side. A first electrode formed on a first main surface from which light from the inside of the semiconductor substrate is emitted; and (3) a first electrode on the second semiconductor layer side of the semiconductor substrate opposite to the first main surface. (4) the semiconductor substrate has a mesa shape in which an inclined surface extending from the first main surface to the side surface is formed at an outer edge portion of the first main surface. The mesa depth of the inclined surface from the first main surface is 25 μm or more and 45 μm or less, or the mesa depth of the inclined surface from the joint surface is 13 μm or more 33
μm or less.

【0011】上記した半導体発光素子においては、第1
半導体層及び第2半導体層によるpn接合を含む半導体
基体を、メサエッチングによって形成された傾斜面を有
するメサ型形状としている。これにより、レンズを通過
させたときに、良好なコリメート光を出力光として得る
ことができる。
In the semiconductor light emitting device described above, the first
A semiconductor substrate including a pn junction formed by the semiconductor layer and the second semiconductor layer has a mesa shape having an inclined surface formed by mesa etching. Thereby, when passing through the lens, good collimated light can be obtained as output light.

【0012】特に、pn接合の深さである第1半導体層
の層厚に対して、傾斜面のメサ深さを上記の数値範囲内
とすることによって、第1主面と合わせて傾斜面をも光
の出射面として機能させるとともに、光の出射面である
第1主面に対向する第2主面等で拡散反射された光を第
1主面及び傾斜面から出射させて、充分な出力光量を確
保することができる。また、光ビーム径内で充分に一様
な光出力分布を有する出力光を得ることが可能となる。
In particular, by setting the mesa depth of the inclined surface within the above numerical range with respect to the thickness of the first semiconductor layer, which is the depth of the pn junction, the inclined surface can be combined with the first main surface. Also functions as a light exit surface, and emits light diffusely reflected by a second principal surface or the like opposite to the first principal surface, which is a light exit surface, from the first principal surface and the inclined surface, thereby providing a sufficient output. Light quantity can be secured. Further, it is possible to obtain output light having a sufficiently uniform light output distribution within the light beam diameter.

【0013】このような構成からなる半導体発光素子の
製造においては、通常の半導体発光素子に対してメサエ
ッチングを行えば良いので、LEDチップでの出射面自
体をドーム状の形状とした構成などと異なって製造工程
が複雑化することがない。したがって、光出力条件の好
適化が実現されると同時に、その製造効率が向上され
て、半導体発光素子を低コスト化することができる。
In the manufacture of a semiconductor light emitting device having such a configuration, it is sufficient to perform mesa etching on a normal semiconductor light emitting device. Differently, the manufacturing process is not complicated. Therefore, the light output conditions can be optimized, and at the same time, the manufacturing efficiency can be improved, and the cost of the semiconductor light emitting device can be reduced.

【0014】また、半導体基体における第1半導体層の
層厚に対する傾斜面のメサ深さの比が、さらに7/3以
上10/3以下であることを特徴とする。あるいは、半
導体基体における第1主面からの傾斜面のメサ深さが2
8μm以上40μm以下、または、接合面からの傾斜面
のメサ深さが16μm以上28μm以下であることを特
徴とする。これにより、充分な出力光量の確保と、光出
力分布における一様性の向上とを特に良好に両立させる
ことができる。
Further, the ratio of the mesa depth of the inclined surface to the thickness of the first semiconductor layer in the semiconductor substrate is further in the range of 7/3 to 10/3. Alternatively, the mesa depth of the inclined surface from the first main surface of the semiconductor substrate is 2
It is characterized in that the mesa depth of the inclined surface from the joint surface is 16 μm or more and 28 μm or less. As a result, it is possible to achieve both satisfactory securing of a sufficient amount of output light and improvement of uniformity in the light output distribution, particularly well.

【0015】ここで、第1主面及び傾斜面が、半導体基
体内からの光の出射効率が略平坦な面に比べて高くなる
ように粗面処理されていることが好ましい。
Here, it is preferable that the first main surface and the inclined surface are roughened so that the light emission efficiency from the inside of the semiconductor substrate is higher than that of a substantially flat surface.

【0016】さらに、第2主面が、半導体基体内からの
光の反射効率が略平坦な面に比べて高くなるように粗面
処理されていることが好ましい。
Further, it is preferable that the second principal surface is roughened so that the reflection efficiency of light from inside the semiconductor substrate is higher than that of a substantially flat surface.

【0017】このように、第1主面及び傾斜面と、第2
主面とに、それぞれ所定の条件で粗面処理(粗化)を行
っておくことによって、半導体基体内で発光された光の
利用効率を向上させることができる。なお、第1主面及
び傾斜面に対する粗面処理、及び第2主面に対する粗面
処理においては、上記した光の出射効率の向上、及び反
射効率の向上がそれぞれ実現されるように、それぞれで
の粗面処理の条件を設定することが好ましい。
Thus, the first main surface and the inclined surface, and the second
By performing roughening (roughening) on the main surface under predetermined conditions, the utilization efficiency of light emitted in the semiconductor substrate can be improved. In the rough surface treatment on the first principal surface and the inclined surface, and the rough surface treatment on the second principal surface, each of them is improved so that the above-described improvement in light emission efficiency and improvement in reflection efficiency are realized. It is preferable to set the conditions for the rough surface treatment.

【0018】また、本発明による半導体発光装置は、
(a)上記した半導体発光素子と、(b)半導体発光素
子がその内部に位置決めして設置されるパッケージと、
(c)半導体発光素子の第1主面に面し、半導体発光素
子と光軸が一致するようにパッケージに一体に固定され
たレンズ部材と、を備えることを特徴とする。
Further, the semiconductor light emitting device according to the present invention comprises:
(A) the semiconductor light emitting device described above, and (b) a package in which the semiconductor light emitting device is positioned and installed therein.
(C) a lens member facing the first main surface of the semiconductor light emitting device and fixed integrally to the package so that the optical axis of the semiconductor light emitting device coincides with the lens member.

【0019】このようなレンズ部材及びパッケージを用
いることによって、半導体発光素子とレンズとを確実に
位置合わせし、それらの組み合わせによって、良好な光
出力条件での出力光が得られる半導体発光装置を実現す
ることができる。また、半導体発光素子の側面等から出
射される光に対してパッケージ側に反射面を設けず、半
導体発光素子から出射されてレンズ部材に入射された光
を出力光としているので、上記したメサ型の半導体発光
素子の構成と合わせて、充分な出力光量を確保しつつ、
レンズを通過させたときに、平行度の高い出力光を得る
ことができる。
By using such a lens member and a package, a semiconductor light emitting element and a lens can be reliably positioned, and a semiconductor light emitting device capable of obtaining output light under favorable light output conditions can be realized by a combination thereof. can do. Further, since the light emitted from the side face of the semiconductor light emitting element or the like is not provided with a reflection surface on the package side and the light emitted from the semiconductor light emitting element and incident on the lens member is used as the output light, In combination with the configuration of the semiconductor light emitting element of
When passing through a lens, output light with high parallelism can be obtained.

【0020】また、レンズ部材は、半導体発光素子から
出射された光が入射される第1の面の曲率が、第1の面
とは反対側で光が出射される第2の面の曲率よりも小さ
いレンズ形状によって形成されていることが好ましい。
In the lens member, the curvature of the first surface on which the light emitted from the semiconductor light emitting element is incident is smaller than the curvature of the second surface on the opposite side of the first surface from which the light is emitted. Is also preferably formed by a small lens shape.

【0021】このとき、半導体発光素子から出射された
光は、レンズ部材の第1の面で補助的に光路変換される
ことによって集光され、さらに、第2の面で最終的にコ
リメート光に光路変換されて出力される。これにより、
半導体発光素子からの光の利用効率が向上されるととも
に、確実にコリメート光に変換することが可能となる。
At this time, the light emitted from the semiconductor light emitting element is condensed by auxiliary light path conversion on the first surface of the lens member, and finally converted into collimated light on the second surface. The light path is converted and output. This allows
The utilization efficiency of light from the semiconductor light emitting element is improved, and it is possible to reliably convert the light into collimated light.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
半導体発光素子及びそれを用いた半導体発光装置の好適
な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明
においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明
を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必
ずしも一致していない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting device using the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.

【0023】図1は、本発明による半導体発光素子を用
いた半導体発光装置の一実施形態の構成を示す側面断面
図である。この図1においては、半導体発光装置からの
出力光の光軸(半導体発光素子及び半導体発光装置の中
心軸)を含む垂直断面によって、その断面構造を示して
いる。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a semiconductor light emitting device using a semiconductor light emitting element according to the present invention. In FIG. 1, the cross-sectional structure is shown by a vertical cross-section including the optical axis of the output light from the semiconductor light emitting device (the central axis of the semiconductor light emitting element and the semiconductor light emitting device).

【0024】まず、本半導体発光装置の全体構成につい
て説明する。本実施形態における半導体発光装置は、半
導体発光素子である発光ダイオード(LED)1と、発
光ダイオード1が内部に格納されるパッケージ5と、発
光ダイオード1から出射された光が通過して、出力光と
して外部へと出力されるレンズ部材6とを備えて構成さ
れている。
First, the overall configuration of the semiconductor light emitting device will be described. The semiconductor light-emitting device according to the present embodiment includes a light-emitting diode (LED) 1 that is a semiconductor light-emitting element, a package 5 in which the light-emitting diode 1 is housed, and light emitted from the light-emitting diode 1 passing therethrough to output light. And a lens member 6 that is output to the outside.

【0025】発光ダイオード1は、導電型がp型(第1
導電型)であるp型半導体層(第1半導体層)11と、
導電型がn型(第2導電型)であるn型半導体層(第2
半導体層)12とが積層されてなり、その水平断面形状
が略矩形形状の半導体基体10を有する。ここで、半導
体基体10の上下の両主面のうち、p型半導体層11側
の面(図1中の上面)を第1主面13、n型半導体層1
2側の面で第1主面13とは反対側の面(図1中の底
面)を第2主面14とする。
The light emitting diode 1 has a p-type conductivity (first type).
A p-type semiconductor layer (first semiconductor layer) 11 of a conductivity type;
An n-type semiconductor layer whose conductivity type is n-type (second conductivity type) (second
And a semiconductor substrate 12 having a substantially horizontal cross-sectional shape. Here, of the upper and lower main surfaces of the semiconductor substrate 10, the surface on the p-type semiconductor layer 11 side (the upper surface in FIG. 1) is referred to as the first main surface 13,
A surface (a bottom surface in FIG. 1) on the second side opposite to the first main surface 13 is referred to as a second main surface 14.

【0026】半導体基体10の第1主面13上には、p
型半導体層11に接合された金属電極である第1電極
(アノード電極)21が形成されている。また、第2主
面14上には、n型半導体層12に接合された金属電極
である第2電極(カソード電極)22が形成されてい
る。これにより、本半導体発光素子は、p型半導体層1
1及びn型半導体層12の接合面により形成されたpn
接合を有する発光ダイオード1を構成している。
On the first main surface 13 of the semiconductor substrate 10, p
A first electrode (anode electrode) 21 which is a metal electrode joined to the mold semiconductor layer 11 is formed. Further, on the second main surface 14, a second electrode (cathode electrode) 22, which is a metal electrode joined to the n-type semiconductor layer 12, is formed. As a result, the present semiconductor light-emitting device has the p-type semiconductor layer 1
1 and pn formed by the junction surface of n-type semiconductor layer 12
The light emitting diode 1 has a junction.

【0027】ここで、本発光ダイオード1における半導
体基体10では、そのpn接合が第1主面13の近傍と
なるように、p型半導体層11及びn型半導体層12が
積層されている。そして、p型半導体層11が面する上
面側の第1主面13が、半導体基体10内で発光された
光が出射される出射面とされている。なお、p型半導体
層11、及びn型半導体層12については、それぞれ複
数のp型半導体層、n型半導体層が積層された構成であ
っても良い。
Here, in the semiconductor substrate 10 of the present light emitting diode 1, a p-type semiconductor layer 11 and an n-type semiconductor layer 12 are stacked such that the pn junction is near the first main surface 13. The first main surface 13 on the upper surface facing the p-type semiconductor layer 11 is an emission surface from which light emitted in the semiconductor substrate 10 is emitted. Note that the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12 may each have a configuration in which a plurality of p-type semiconductor layers and n-type semiconductor layers are stacked.

【0028】半導体基体10、第1電極21、及び第2
電極22からなる上述した発光ダイオード1は、その水
平断面形状が略円筒形状のパッケージ5の内部に格納さ
れて設置される。本実施形態におけるパッケージ5は、
その底面を構成する台部51と、側面を構成する円筒状
の側部52とを有して構成されている。
The semiconductor substrate 10, the first electrode 21, and the second
The above-described light-emitting diode 1 including the electrodes 22 is stored and installed inside the package 5 having a substantially cylindrical horizontal cross section. The package 5 in the present embodiment includes:
It has a pedestal part 51 constituting the bottom surface and a cylindrical side part 52 constituting the side surface.

【0029】側部52の上方には、発光ダイオード1か
らの光を透過する材質からなる光透過窓であるレンズ部
材6が、側部52上端の円形の開口部を覆うように設け
られている。このレンズ部材6は、半導体基体10内で
発光されて発光ダイオード1から出射される光を通過さ
せて、所定の光出力条件を有する出力光として外部へと
出力させるためのレンズとして機能する。また、レンズ
部材6は、パッケージ5の上面を構成するとともに側部
52に対して一体に固定されており、この側部52及び
レンズ部材6が、台部51に対するパッケージ5の蓋部
となっている。
Above the side portion 52, a lens member 6 which is a light transmitting window made of a material that transmits light from the light emitting diode 1 is provided so as to cover a circular opening at the upper end of the side portion 52. . The lens member 6 functions as a lens that allows light emitted in the semiconductor substrate 10 and emitted from the light emitting diode 1 to pass therethrough and output to the outside as output light having predetermined light output conditions. The lens member 6 forms the upper surface of the package 5 and is integrally fixed to the side portion 52, and the side portion 52 and the lens member 6 serve as a lid of the package 5 with respect to the base 51. I have.

【0030】台部51は、その上面が略平坦に形成され
ており、発光ダイオード1を載置して保持する載置台と
なっている。発光ダイオード1は、その半導体基体10
の第2主面14及び第2電極22を台部51側として、
台部51に対して位置決めして設置される。また、第2
主面14の第2電極22が形成された部分を除く面部分
と、台部51の上面との隙間は、Agペーストなどによ
って埋められる。なお、台部51の下面側には、必要に
応じて、発光ダイオード1に対して必要な電圧を供給
し、あるいは信号を読み出すためのピン(図示していな
い)などが設けられる。
The base 51 has a substantially flat upper surface, and serves as a mounting table on which the light emitting diode 1 is mounted. The light emitting diode 1 has its semiconductor substrate 10
Of the second main surface 14 and the second electrode 22 as the base 51 side,
It is positioned and installed with respect to the base 51. Also, the second
The gap between the surface of the main surface 14 excluding the portion where the second electrode 22 is formed and the upper surface of the base 51 is filled with Ag paste or the like. A pin (not shown) for supplying a necessary voltage to the light emitting diode 1 or reading a signal is provided on the lower surface side of the base 51 as necessary.

【0031】以上の構成により、発光ダイオード1が固
定された台部51に対して、側部52及びレンズ部材6
からなる蓋部を上方から装着することによって、レンズ
部材6を含むパッケージ5の内部に発光ダイオード1が
位置決めして設置された、図1の半導体発光装置が得ら
れる。
With the above configuration, the side 52 and the lens member 6 are fixed to the base 51 to which the light emitting diode 1 is fixed.
By mounting the lid made of from above, the semiconductor light emitting device of FIG. 1 in which the light emitting diode 1 is positioned and installed inside the package 5 including the lens member 6 is obtained.

【0032】このとき、パッケージ5の内部に格納され
た発光ダイオード1においては、光の出射面である半導
体基体10の第1主面13が、パッケージ5上面のレン
ズ部材6と対向する位置となる。また、レンズ部材6
は、そのレンズの光軸が発光ダイオード1の光軸と一致
するように、パッケージ5(側部52)に対して位置決
めされている。p型半導体層11及びn型半導体層12
からなるpn接合によって発光ダイオード1の半導体基
体10内で発光されて、第1主面13から出射された光
は、レンズ部材6を通過することによって光ビーム径内
で光出力方向が略平行なコリメート光とされて、出力光
として外部へと出力される。
At this time, in the light emitting diode 1 housed inside the package 5, the first main surface 13 of the semiconductor substrate 10, which is the light emitting surface, is located at a position facing the lens member 6 on the upper surface of the package 5. . Also, the lens member 6
Are positioned with respect to the package 5 (side portion 52) such that the optical axis of the lens coincides with the optical axis of the light emitting diode 1. P-type semiconductor layer 11 and n-type semiconductor layer 12
The light emitted from the semiconductor substrate 10 of the light emitting diode 1 by the pn junction and emitted from the first main surface 13 passes through the lens member 6 so that the light output directions are substantially parallel within the light beam diameter. The light is converted into collimated light and output to the outside as output light.

【0033】次に、半導体発光素子である発光ダイオー
ド1の構成について、図1及び図2を参照してさらに具
体的に説明する。図2は、図1に示した半導体発光装置
に用いられている発光ダイオード1の平面図を示すもの
であり、図2(a)は半導体基体10の第1主面13側
からみた上面図を、また、図2(b)は第2主面14側
からみた底面図を示している。
Next, the structure of the light emitting diode 1 which is a semiconductor light emitting element will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 2 is a plan view of the light emitting diode 1 used in the semiconductor light emitting device shown in FIG. 1, and FIG. 2A is a top view of the semiconductor substrate 10 viewed from the first main surface 13 side. FIG. 2B is a bottom view as viewed from the second main surface 14 side.

【0034】発光ダイオード1は、図2(a)及び
(b)に示すように、半導体基体10の水平断面形状が
略正方形のチップ形状に形成されている。このチップ形
状に対して、第1主面13上にp型半導体層11と接合
して設けられている第1電極21は、図2(a)に示す
ように、第1主面13の略中心の位置に、所定半径の円
形状に形成されている。また、第2主面14上にn型半
導体層12と接合して設けられている第2電極22は、
図2(b)に示すように、第2主面14の全体に、ハニ
カム形状に形成されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the light-emitting diode 1 has a semiconductor substrate 10 formed in a substantially square chip shape with a horizontal cross section. With respect to this chip shape, the first electrode 21 provided on the first main surface 13 so as to be joined to the p-type semiconductor layer 11 is substantially the same as the first main surface 13 as shown in FIG. A circular shape having a predetermined radius is formed at the center position. Further, the second electrode 22 provided on the second main surface 14 so as to be bonded to the n-type semiconductor layer 12 includes:
As shown in FIG. 2B, the entire second main surface 14 is formed in a honeycomb shape.

【0035】半導体基体10の第1主面13の外縁部に
は、所定の幅w1で、第1主面13から側面にわたる傾
斜面15が形成されている。この傾斜面15は、メサエ
ッチングによって形成されたものであり、図1に示すよ
うに、略円弧状の垂直断面形状を有している。これによ
り、この発光ダイオード1は、メサ型の発光ダイオード
となっている。
An inclined surface 15 having a predetermined width w1 and extending from the first main surface 13 to the side surface is formed at the outer edge of the first main surface 13 of the semiconductor substrate 10. The inclined surface 15 is formed by mesa etching, and has a substantially circular vertical cross-sectional shape as shown in FIG. Thus, the light emitting diode 1 is a mesa light emitting diode.

【0036】このメサエッチングによる傾斜面15は、
半導体基体10でのpn接合の深さに対して、所定の条
件を満たすように形成されている。すなわち、図1に示
すように、p型半導体層11の層厚である第1主面13
からのpn接合の深さをd1、第1主面13からの傾斜
面15のメサ深さをd2とすると、メサ深さd2がpn
接合の深さd1よりも大きく(d2>d1)設定されて
いる。このとき、p型半導体層11及びn型半導体層1
2の接合面は傾斜面15において露出する。この傾斜面
15は、第1主面13と同様に光の出射面としても機能
する。
The inclined surface 15 formed by the mesa etching is
The semiconductor substrate 10 is formed so as to satisfy a predetermined condition with respect to the depth of the pn junction. That is, as shown in FIG. 1, the first main surface 13 which is the thickness of the p-type semiconductor layer 11 is formed.
Assuming that the depth of the pn junction from the first surface d1 and the mesa depth of the inclined surface 15 from the first main surface 13 is d2, the mesa depth d2 is pn
It is set to be larger than the junction depth d1 (d2> d1). At this time, the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 1
2 is exposed on the inclined surface 15. This inclined surface 15 also functions as a light emitting surface, like the first main surface 13.

【0037】さらに、本発光ダイオード1においては、
後述するように、その光出力条件を好適化するため、p
n接合の深さ(p型半導体層11の層厚)d1に対する
メサ深さ(傾斜面15の深さ)d2の比が、条件 2≦d2/d1≦4 を満たすように、傾斜面15が形成されている。
Further, in the present light emitting diode 1,
As described later, in order to optimize the light output condition, p
The inclined surface 15 is formed such that the ratio of the mesa depth (the depth of the inclined surface 15) d2 to the depth of the n-junction (the thickness of the p-type semiconductor layer 11) d1 satisfies the condition 2 ≦ d2 / d1 ≦ 4. Is formed.

【0038】あるいは、メサ深さd2が、第1主面13
からのメサ深さについての条件 25μm≦d2≦45μm またはp型半導体層11及びn型半導体層12の接合面
(pn接合)からのメサ深さについての条件 13μm≦d2−d1≦33μm を満たすように、傾斜面15が形成されている。
Alternatively, the mesa depth d2 is
To satisfy the condition of 25 μm ≦ d2 ≦ 45 μm or the condition of the mesa depth from the junction surface (pn junction) of the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12 so as to satisfy 13 μm ≦ d2−d1 ≦ 33 μm. In addition, an inclined surface 15 is formed.

【0039】また、本実施形態においては、光の出射面
となる第1主面13及び傾斜面15を、粗面処理(粗
化)が行われた凹凸面(粗面)としている。この第1主
面13及び傾斜面15に対する粗面処理は、半導体基体
10内で発光された光の出射効率が略平坦な面に比べて
高くなるようにするためのものである。
In the present embodiment, the first main surface 13 and the inclined surface 15, which are light emission surfaces, are formed as rough surfaces (rough surfaces) subjected to a roughening process (roughening). The rough surface treatment on the first main surface 13 and the inclined surface 15 is for increasing the emission efficiency of light emitted in the semiconductor substrate 10 as compared with a substantially flat surface.

【0040】また、第2主面14に対しても、同様に粗
面処理(粗化)が行われている。この第2主面14に対
する粗面処理は、半導体基体10内で発光された光の反
射効率が略平坦な面に比べて高くなるようにするための
ものである。
The second main surface 14 is also subjected to a roughening process (roughening). The rough surface treatment on the second main surface 14 is for increasing the reflection efficiency of light emitted in the semiconductor substrate 10 as compared with a substantially flat surface.

【0041】このように、第1主面13及び傾斜面15
と、第2主面14とに、それぞれ所定の条件で粗面処理
を行っておくことによって、半導体基体10内で発光さ
れた光の利用効率を向上させることができる。なお、第
1主面13及び傾斜面15に対する粗面処理、及び第2
主面14に対する粗面処理においては、上記した光の出
射効率の向上、及び反射効率の向上がそれぞれ実現され
るように、それぞれでの粗面処理の条件、例えば用いる
粗化処理液の種類、を設定することが好ましい(特許第
2907170号公報参照)。
As described above, the first main surface 13 and the inclined surface 15
By subjecting the second main surface 14 and the second main surface 14 to roughening under predetermined conditions, the utilization efficiency of light emitted in the semiconductor substrate 10 can be improved. The first main surface 13 and the inclined surface 15 are roughened, and the second
In the rough surface treatment for the main surface 14, the conditions of the respective rough surface treatments, such as the type of the roughening treatment liquid used, such that the above-described improvement in the light emission efficiency and the improvement in the reflection efficiency are realized. (See Japanese Patent No. 2907170).

【0042】本実施形態による発光ダイオード1の効果
について説明する。上記した発光ダイオード1において
は、p型半導体層11及びn型半導体層12によるpn
接合を含む半導体基体10を、メサエッチングによって
形成された傾斜面15を有するメサ型形状としている。
これにより、発光ダイオード1自体からの出力光の光ビ
ーム径を小さくすることができる。
The effect of the light emitting diode 1 according to the present embodiment will be described. In the above-described light-emitting diode 1, the pn by the p-type semiconductor layer 11 and the n-type semiconductor layer 12
The semiconductor substrate 10 including the junction has a mesa shape having an inclined surface 15 formed by mesa etching.
Thereby, the light beam diameter of the output light from the light emitting diode 1 itself can be reduced.

【0043】ここで、発光ダイオード1を備える半導体
発光装置において、レンズを通過させたときの出力光と
して良好なコリメート光を得るためには、発光ダイオー
ド1が点光源に近いことが好ましい。発光ダイオードを
点光源とするには、例えば、そのチップ内に電流狭窄機
構を設ける構成がある。しかしながら、このような構成
ではその製造工程が複雑となり、製造効率が低下すると
ともに高コストとなる。また、充分な出力光量を得るこ
とができず、長期の使用に対する信頼性が低いなど、多
くの問題がある。
Here, in the semiconductor light emitting device including the light emitting diode 1, it is preferable that the light emitting diode 1 is close to a point light source in order to obtain good collimated light as output light when passing through a lens. In order to use a light emitting diode as a point light source, for example, there is a configuration in which a current confinement mechanism is provided in the chip. However, such a configuration complicates the manufacturing process, lowers the manufacturing efficiency and increases the cost. In addition, there are many problems such as insufficient output light quantity and low reliability for long-term use.

【0044】また、発光ダイオードのチップサイズ自体
を小さくして、点光源に近づけることも可能である。し
かしながら、この場合にも、上記と同様に出力光量の低
下が問題となる。また、本願発明者による検討の結果に
よれば、通常のチップ形状では、チップの側面から出射
される光の影響によって、光ビーム径内での光出力分布
が一様にならない。
Further, it is also possible to reduce the chip size of the light emitting diode itself so as to approach a point light source. However, in this case as well, a decrease in the amount of output light poses a problem as described above. Further, according to the result of the study by the present inventor, in a normal chip shape, the light output distribution within the light beam diameter is not uniform due to the influence of light emitted from the side surface of the chip.

【0045】さらに、チップでの出射面をドーム状の形
状とする構成も可能であるが、このようにチップをドー
ム状にエッチング加工するのでは、その製造工程が複雑
化してしまう。
Further, a configuration in which the emission surface of the chip is formed in a dome shape is possible, but the etching process of the chip in a dome shape complicates the manufacturing process.

【0046】これに対して、半導体基体10の光の出射
面である第1主面13の外縁部に、所定の条件を満たす
ようにメサエッチングによる傾斜面15を形成する上記
の構成によれば、第1主面13及び傾斜面15を光の出
射面として機能させるとともに、第2主面14等で拡散
反射された光を第1主面13及び傾斜面15から出射さ
せて、充分な出力光量を確保することができる。同時
に、レンズを通過させたときの出力光として、良好なコ
リメート光を得ることができる。
On the other hand, according to the above configuration, the inclined surface 15 is formed by mesa etching on the outer edge of the first main surface 13 which is the light emission surface of the semiconductor substrate 10 so as to satisfy a predetermined condition. The first main surface 13 and the inclined surface 15 function as light emission surfaces, and the light diffusely reflected by the second main surface 14 and the like is emitted from the first main surface 13 and the inclined surface 15 to provide a sufficient output. Light quantity can be secured. At the same time, good collimated light can be obtained as output light when passing through the lens.

【0047】さらに、傾斜面15によるメサ型形状に対
する条件として、pn接合の深さd1に対するメサ深さ
d2の比d2/d1を2以上4以下とするか、あるい
は、第1主面13からのメサ深さd2を25μm以上4
5μm以下、またはpn接合からのメサ深さd2−d1
を13μm以上33μm以下とすることによって、レン
ズを通過させたときの出力光が平行度の高いコリメート
光であって、かつ、光ビーム径内で充分に一様な光出力
分布を有する出力光を得ることが可能となる。
Further, as a condition for the mesa shape by the inclined surface 15, the ratio d 2 / d 1 of the mesa depth d 2 to the depth d 1 of the pn junction is set to 2 or more and 4 or less, or from the first main surface 13. Mesa depth d2 25 μm or more 4
5 μm or less, or mesa depth d2-d1 from pn junction
Is set to 13 μm or more and 33 μm or less, the output light that has passed through the lens is a collimated light having a high degree of parallelism and an output light having a sufficiently uniform light output distribution within the light beam diameter. It is possible to obtain.

【0048】また、このメサ形状に対する条件について
は、さらにd2/d1を7/3以上10/3以下とする
ことが好ましい。あるいは、d2を28μm以上40μ
m以下、またはd2−d1を16μm以上28μm以下
とすることが好ましい。これにより、充分な出力光量の
確保と、光出力分布における一様性の向上とを特に良好
に両立させることができる。
Regarding the condition for the mesa shape, it is preferable that d2 / d1 be 7/3 or more and 10/3 or less. Alternatively, d2 should be 28 μm or more and 40 μm.
m or less, or d2−d1 is preferably 16 μm or more and 28 μm or less. As a result, it is possible to achieve both satisfactory securing of a sufficient amount of output light and improvement of uniformity in the light output distribution, particularly well.

【0049】このような構成からなる発光ダイオード1
の製造においては、通常の発光ダイオードに対してメサ
エッチングを行えば良いので、LEDチップでの出射面
自体をドーム状の形状とした構成などと異なって製造工
程が複雑化することがない。したがって、光出力条件の
好適化が実現されると同時に、その製造効率が向上され
て、発光ダイオードを低コスト化することができる。
The light emitting diode 1 having such a configuration
In the manufacture of the LED, it is only necessary to perform the mesa etching on the ordinary light emitting diode, so that the manufacturing process does not become complicated unlike the configuration in which the emission surface itself of the LED chip has a dome shape. Therefore, the light output condition can be optimized, and at the same time, the manufacturing efficiency can be improved and the cost of the light emitting diode can be reduced.

【0050】本発光ダイオード1による上述した効果に
ついて、図1及び図2に示した構成を有する発光ダイオ
ード1においてメサ深さd2を変えて行った具体的な実
施例を用いて説明する。以下の各実施例では、半導体基
体10のチップサイズを280μm×280μmの正方
形状、その全体での厚さを175μm、pn接合の深さ
となるp型半導体層11の層厚d1を12μmとした。
The above-described effect of the present light-emitting diode 1 will be described using a specific embodiment in which the mesa depth d2 is changed in the light-emitting diode 1 having the configuration shown in FIGS. In the following examples, the chip size of the semiconductor substrate 10 was 280 μm × 280 μm square, the total thickness was 175 μm, and the layer thickness d1 of the p-type semiconductor layer 11, which was the depth of the pn junction, was 12 μm.

【0051】また、第1主面13上の第1電極21、及
び第2主面14上の第2電極22については、いずれも
Au電極とした。また、第1電極21の直径をφ120
μmとした。さらに、半導体基体10の第1主面13の
外縁部に形成される傾斜面15については、その幅w1
を約25μmとした。このとき、傾斜面15を除く第1
主面13のサイズは、約230μm×230μmであ
る。
The first electrode 21 on the first main surface 13 and the second electrode 22 on the second main surface 14 are both Au electrodes. The diameter of the first electrode 21 is set to φ120.
μm. Further, the inclined surface 15 formed at the outer edge of the first main surface 13 of the semiconductor substrate 10 has a width w1.
Was about 25 μm. At this time, the first excluding the inclined surface 15
The size of the main surface 13 is about 230 μm × 230 μm.

【0052】以上の構成条件に対して、傾斜面15のメ
サ深さd2及びその比d2/d1を、(A)d2=0μ
m、d2/d1=0、(B)d2=20μm、d2/d
1=5/3、(C)d2=30μm、d2/d1=5/
2、(D)d2=50μm、d2/d1=25/6と変
えて、それぞれ発光ダイオード1を作成した。
Under the above-described configuration conditions, the mesa depth d2 of the inclined surface 15 and the ratio d2 / d1 are expressed by (A) d2 = 0 μm.
m, d2 / d1 = 0, (B) d2 = 20 μm, d2 / d
1 = 5/3, (C) d2 = 30 μm, d2 / d1 = 5 /
2. (D) The light emitting diodes 1 were prepared by changing d2 = 50 μm and d2 / d1 = 25/6, respectively.

【0053】このようにメサ深さd2を変えて作成され
た発光ダイオード1によって得られた光出力分布を、そ
れぞれ図3のグラフA〜Dに示す。これらのグラフA〜
Dでは、発光ダイオード1から出射された光を半導体発
光装置のレンズ部材6を介して、コリメート光として出
力光量を測定するのではなく、発光ダイオード1単体の
状態での光出射角度(横軸)に対する出射光量(縦軸)
を測定して示している。
The light output distributions obtained by the light emitting diode 1 formed by changing the mesa depth d2 in this manner are shown in graphs A to D of FIG. 3, respectively. These graphs A ~
In D, the light emitted from the light emitting diode 1 is not measured as the collimated light through the lens member 6 of the semiconductor light emitting device as the collimated light, but the light emitting angle (horizontal axis) in the state of the light emitting diode 1 alone. Output light with respect to (vertical axis)
Is measured and shown.

【0054】具体的には、発光ダイオード1から300
mmの位置に光量測定用のフォトダイオードを設置する
とともに、このフォトダイオードに対する発光ダイオー
ド1の角度を変えつつ各光出射角度での出射光量の測定
を行って、光出射分布を作成した。この光出射角度の分
布(光出射分布)は、レンズ部材6に入射する光に相当
し、レンズ部材6を通過させてコリメート光としたとき
の光出力位置の分布(光出力分布)に反映されるもので
ある。なお、発光ダイオード1の光軸上にフォトダイオ
ードが設置されているときの角度が、光出射角度0°と
して定義されている。
Specifically, the light emitting diodes 1 to 300
In addition to installing a photodiode for measuring the amount of light at a position of mm, and measuring the amount of emitted light at each light emission angle while changing the angle of the light emitting diode 1 with respect to this photodiode, a light emission distribution was created. The distribution of the light emission angle (light emission distribution) corresponds to the light incident on the lens member 6 and is reflected in the distribution of the light output position (light output distribution) when the light is transmitted through the lens member 6 to be collimated light. Things. Note that the angle at which the photodiode is installed on the optical axis of the light emitting diode 1 is defined as a light emission angle of 0 °.

【0055】図3に示すグラフによれば、d2=0μm
として半導体基体10に対してメサエッチングを行わな
かったグラフA(破線)では、0°近傍で光の出射光量
が減少し、光出射角度で±30°を超える両端部でその
出射光量が角状に突出する光出射分布となっている。す
なわち、光ビーム径内において光出射分布の一様性が得
られていない。また、d2=20μmのメサ型形状とし
たグラフB(一点鎖線)においても、特に−30°以下
の光出射角度で、出射光量の突出が充分には改善されて
いない。
According to the graph shown in FIG. 3, d2 = 0 μm
In graph A (dashed line) in which the mesa etching was not performed on the semiconductor substrate 10, the light emission amount decreases near 0 °, and the light emission amount becomes square at both ends exceeding ± 30 ° in the light emission angle. The light emission distribution protrudes in the direction. That is, uniformity of the light emission distribution within the light beam diameter is not obtained. In graph B (dashed-dotted line) of a mesa shape with d2 = 20 μm, the projection of the emitted light quantity is not sufficiently improved, especially at a light emission angle of −30 ° or less.

【0056】これに対して、d2=30μmのメサ型形
状としたグラフC(実線)では、0°近傍での光の出射
光量の減少が抑制されて充分な出射光量が得られている
と同時に、±30°を超える両端部での出射光量の突出
が低減されて、光ビーム径内で充分に一様な光出射分布
(光出力分布)が得られている。また、全体の出射光量
についても、メサ型としていない通常の発光ダイオード
(グラフA)とほぼ同等の光量が得られている。
On the other hand, in a graph C (solid line) having a mesa shape with d2 = 30 μm, a decrease in the amount of emitted light near 0 ° is suppressed, and a sufficient amount of emitted light is obtained. , The protrusion of the emitted light amount at both ends exceeding ± 30 ° is reduced, and a sufficiently uniform light emission distribution (light output distribution) within the light beam diameter is obtained. Also, as for the entire emitted light amount, the light amount almost equal to that of a normal light emitting diode which is not a mesa type (graph A) is obtained.

【0057】また、d2=50μmのメサ型形状とした
グラフD(点線)では、光ビーム径内での光出射分布の
一様性は向上されているものの、その全体の出射光量が
小さくなってしまっている。また、グラフE(二点鎖
線)は、d2=30μmとしたグラフCとほぼ同様の構
成条件で、他の条件を若干変えて行った実施例である
が、グラフCと同様に、充分に一様な光出射分布が得ら
れている。
Further, in the graph D (dotted line) having a mesa shape of d2 = 50 μm, although the uniformity of the light emission distribution within the light beam diameter is improved, the entire light emission amount is reduced. I'm done. Graph E (two-dot chain line) is an example in which d2 = 30 μm and almost the same configuration conditions as those in graph C, with the other conditions being slightly changed. Such a light emission distribution is obtained.

【0058】この結果に対し、さらに、傾斜面15のメ
サ深さd2及びその比d2/d1を、(F)d2=28
μm、d2/d1=7/3、(G)d2=32μm、d
2/d1=8/3、(H)d2=40μm、d2/d1
=10/3と変えて、それぞれ発光ダイオード1を作成
した。
In addition to this result, the mesa depth d2 of the inclined surface 15 and the ratio d2 / d1 are further expressed as (F) d2 = 28
μm, d2 / d1 = 7/3, (G) d2 = 32 μm, d
2 / d1 = 8/3, (H) d2 = 40 μm, d2 / d1
= 10/3, and light-emitting diodes 1 were prepared.

【0059】このようにメサ深さd2を変えて作成され
た発光ダイオード1によって得られた光出力分布を、そ
れぞれ図4のグラフF〜Hに示す。なお、この図4に
は、比較のため、図3に示したグラフA及びCを合わせ
て示してある。これらのグラフF〜Hでは、いずれも、
d2=30μmのグラフCと同様に、0°近傍での光の
出射光量の減少が抑制されて充分な出射光量が得られて
いると同時に、±30°を超える両端部での出射光量の
突出が低減されて、光ビーム径内で充分に一様な光出射
分布が得られている。
The light output distributions obtained by the light emitting diode 1 formed by changing the mesa depth d2 in this manner are shown in graphs F to H of FIG. 4, respectively. FIG. 4 also shows the graphs A and C shown in FIG. 3 for comparison. In each of these graphs F to H,
Similarly to the graph C of d2 = 30 μm, a decrease in the amount of emitted light near 0 ° is suppressed, and a sufficient amount of emitted light is obtained, and at the same time, the projected amount of emitted light at both ends exceeding ± 30 ° is obtained. Is reduced, and a sufficiently uniform light emission distribution within the light beam diameter is obtained.

【0060】以上の結果によれば、メサ深さd2がpn
接合の深さd1に対して小さいと、メサ型形状による光
出力分布での一様性の改善効果が十分に得られない。一
方、メサ深さd2が大きすぎると、その場合の傾斜面1
5の形状やpn接合の領域が小さくなることなどによ
り、出力光量が低下する。
According to the above result, the mesa depth d2 is pn
If it is smaller than the junction depth d1, the effect of improving the uniformity in the light output distribution due to the mesa shape cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the mesa depth d2 is too large, the slope 1
The output light amount is reduced due to the shape of No. 5, the area of the pn junction being reduced, and the like.

【0061】これらを考慮すると、第1主面13からの
メサ深さd2を25μm以上45μm以下(pn接合か
らのメサ深さd2−d1を13μm以上33μm以
下)、あるいは、d1=12μmのpn接合の深さに対
する比でいえば、比d2/d1を2以上4以下とするこ
とによって、レンズを通過させたときの出力光が平行度
の高いコリメート光であって、かつ、光ビーム径内で充
分に一様な光出力分布を有する出力光が得られることが
わかる。
In consideration of these, the mesa depth d2 from the first main surface 13 is 25 μm or more and 45 μm or less (the mesa depth d2−d1 from the pn junction is 13 μm or more and 33 μm or less), or a pn junction of d1 = 12 μm. In terms of the ratio to the depth, the ratio d2 / d1 is set to 2 or more and 4 or less, so that the output light when passing through the lens is a collimated light having high parallelism and within the light beam diameter. It can be seen that output light having a sufficiently uniform light output distribution can be obtained.

【0062】また、さらに、第1主面13からのメサ深
さd2を28μm以上40μm以下(pn接合からのメ
サ深さd2−d1を16μm以上28μm以下、比d2
/d1を7/3以上10/3以下)とすることが好まし
く、特に、メサ深さd2を30μm(メサ深さd2−d
1を18μm、比d2/d1を5/2)とすることが好
ましい。
Further, the mesa depth d2 from the first main surface 13 is set to 28 μm or more and 40 μm or less (the mesa depth d2-d1 from the pn junction is set to 16 μm or more and 28 μm or less, the ratio d2
/ D1 is preferably 7/3 or more and 10/3 or less), and particularly, the mesa depth d2 is 30 μm (mesa depth d2-d).
1 is preferably 18 μm and the ratio d2 / d1 is preferably 5/2).

【0063】傾斜面15のメサ深さd2が大きくなる
と、上述したように光出力分布の一様性が向上される一
方で、その出力光量が減少する。これに対して、pn接
合の深さd1に対するメサ深さd2を上記の条件を満た
す数値範囲内とすることにより、充分な出射光量の確保
と、光出力分布における一様性の向上とを特に良好に両
立させることができる。このメサ深さd2の値は、各半
導体発光素子において、要求されている出力光量及び光
出力分布などを考慮して設定することが好ましい。
When the mesa depth d2 of the inclined surface 15 is increased, the uniformity of the light output distribution is improved as described above, while the output light amount is reduced. On the other hand, by setting the mesa depth d2 with respect to the depth d1 of the pn junction within a numerical range that satisfies the above conditions, it is possible to secure a sufficient amount of emitted light and improve the uniformity of the light output distribution. Good compatibility can be achieved. It is preferable that the value of the mesa depth d2 be set in consideration of the required output light quantity and light output distribution in each semiconductor light emitting element.

【0064】図3及び図4に示した発光ダイオード1の
光出射角度の分布に対応する半導体発光装置での光出力
位置の分布の例を、図5及び図6に示す。発光ダイオー
ド1を図1に示したパッケージ5内に設置すると、発光
ダイオード1から出射された光はレンズ部材6を通過す
ることによってコリメート光となって、出力光として外
部に出力される。図5及び図6に示すグラフでは、レン
ズ部材6から5mmの位置に光量測定用の1次元イメー
ジセンサを設置して、光出力分布の測定を行っている。
なお、上記した実施例の構成においては、光出射角度で
約±30°の範囲の光が、レンズ部材6を介して出力光
として出力される。
FIGS. 5 and 6 show examples of the distribution of the light output position in the semiconductor light emitting device corresponding to the distribution of the light emission angle of the light emitting diode 1 shown in FIGS. When the light emitting diode 1 is installed in the package 5 shown in FIG. 1, the light emitted from the light emitting diode 1 passes through the lens member 6 to be collimated light, which is output to the outside as output light. In the graphs shown in FIGS. 5 and 6, a one-dimensional image sensor for measuring the amount of light is installed at a position 5 mm from the lens member 6 to measure the light output distribution.
In the configuration of the above-described embodiment, light having a light emission angle in a range of about ± 30 ° is output as output light via the lens member 6.

【0065】メサ型形状としない通常の発光ダイオード
1を用いた場合での図5のグラフでは、図3に示した光
出射分布のグラフAと同様に、その光出力分布の両端部
で出力光量が突出していることがわかる。これに対し
て、メサ型形状とした発光ダイオード1を用いた場合で
の図6のグラフでは、光ビーム径内でほぼ一様な光出力
分布が得られている。
In the graph of FIG. 5 in the case where the ordinary light emitting diode 1 having no mesa-shaped shape is used, the output light quantity at both ends of the light output distribution is similar to the graph A of the light emission distribution shown in FIG. Are protruding. On the other hand, in the graph of FIG. 6 in the case where the light emitting diode 1 having the mesa shape is used, a substantially uniform light output distribution is obtained within the light beam diameter.

【0066】なお、発光ダイオード1を含む半導体発光
装置の全体構成については、図1に示したように、レン
ズ部材6が固定されたパッケージ5を用いることによっ
て、発光ダイオード1とレンズとを確実に位置合わせ
し、それらの組み合わせによって、良好な光出力条件で
の出力光が得られる半導体発光装置が実現される。
As for the entire structure of the semiconductor light emitting device including the light emitting diode 1, as shown in FIG. 1, by using the package 5 to which the lens member 6 is fixed, the light emitting diode 1 and the lens can be securely connected. A semiconductor light emitting device that can obtain output light under favorable light output conditions is realized by performing alignment and combining them.

【0067】また、発光ダイオード1の側面等から出射
される光に対してカップ状などの反射面を設けず、台部
51の上面を略平坦な面としている。これにより、メサ
型の発光ダイオード1の構成と合わせて、充分な出力光
量を確保しつつ、レンズを通過させたときに、平行度の
高い出力光を得ることができる。
Further, a cup-shaped or other reflecting surface is not provided for light emitted from the side surface of the light emitting diode 1 or the like, and the upper surface of the base 51 is made substantially flat. Thus, in combination with the configuration of the mesa-type light emitting diode 1, it is possible to obtain output light with high parallelism when passing through a lens while securing a sufficient output light amount.

【0068】また、パッケージ5に一体に固定されてい
るレンズ部材6は、発光ダイオード1に面して発光ダイ
オード1から出射された光が入射される面であるレンズ
内面(第1の面)61と、レンズ内面61とは反対側で
光が出射される面であるレンズ外面(第2の面)62と
が、それぞれ所定のレンズ形状(面形状)となるように
形成されている。このレンズ面61、62それぞれの面
形状については、レンズ内面61の曲率が、レンズ外面
62の曲率よりも小さいレンズ形状とすることが好まし
い。
The lens member 6 integrally fixed to the package 5 has a lens inner surface (first surface) 61 facing the light emitting diode 1 and receiving light emitted from the light emitting diode 1. And a lens outer surface (second surface) 62 which is a surface from which light is emitted on the opposite side of the lens inner surface 61 is formed to have a predetermined lens shape (surface shape). The surface shape of each of the lens surfaces 61 and 62 is preferably a lens shape in which the curvature of the lens inner surface 61 is smaller than the curvature of the lens outer surface 62.

【0069】発光ダイオード1から出射された光を集光
及びコリメートする機能を、レンズ部材6の両面61、
62にほぼ同等に持たせて、発光ダイオード1からの光
をコリメート光に変換することも可能である。ただし、
パッケージ5の内側で発光ダイオード1に面しているレ
ンズ内面61の曲率を大きくしてしまうと、半導体発光
装置の構成上問題となる場合がある。
The function of condensing and collimating the light emitted from the light emitting diode 1 is provided on both sides 61 of the lens member 6.
62, the light from the light emitting diode 1 can be converted to collimated light. However,
Increasing the curvature of the lens inner surface 61 facing the light emitting diode 1 inside the package 5 may cause a problem in the configuration of the semiconductor light emitting device.

【0070】これに対して、上記のようにレンズ外面6
2の曲率が大きいレンズ部材6のレンズ形状としておけ
ば、発光ダイオード1から出射された光は、曲率の小さ
いレンズ内面61で補助的に光路変換されることによっ
て集光され、さらに、曲率の大きいレンズ外面62で最
終的にコリメート光に光路変換されて出力される。これ
により、発光ダイオード1からの光の利用効率が向上さ
れるとともに、確実にコリメート光に変換することが可
能となる。
On the other hand, the lens outer surface 6
2, the light emitted from the light emitting diode 1 is condensed by auxiliary light path conversion on the lens inner surface 61 having a small curvature, and further has a large curvature. The optical path is finally converted into collimated light by the lens outer surface 62 and output. Thereby, the use efficiency of light from the light emitting diode 1 is improved, and it is possible to reliably convert the light into collimated light.

【0071】なお、レンズ内面61及びレンズ外面62
の具体的なレンズ形状については、必要に応じて、球面
レンズまたは非球面レンズとすることができる。例え
ば、レンズ内面61を曲率の小さい球面レンズとして光
を集光させ、レンズ外面を曲率の大きい非球面レンズと
して光をコリメートする構成などが可能である。また、
レンズ内面61については、曲率を0として平面状に形
成しても良い。
The lens inner surface 61 and the lens outer surface 62
As to the specific lens shape, a spherical lens or an aspherical lens can be used as necessary. For example, a configuration is possible in which the lens inner surface 61 is a spherical lens having a small curvature to collect light, and the lens outer surface is an aspheric lens having a large curvature to collimate the light. Also,
The lens inner surface 61 may be formed in a planar shape with a curvature of 0.

【0072】上述した実施形態の発光ダイオードの製造
方法について、その一例を概略的に説明しておく。図7
及び図8は、図1に示した発光ダイオード1の製造方法
の一例を模式的に示す工程図である。ここで、図7
(a)〜(c)は、半導体基体10、第1電極21、及
び第2電極22を備える発光ダイオード1の基本構造を
作成する各工程を示している。また、図8(a)〜
(c)は、メサエッチングによって傾斜面15を形成し
て、メサ型の発光ダイオード1を作成する各工程を示し
ている。
An example of the method for manufacturing the light emitting diode of the above embodiment will be schematically described. FIG.
FIG. 8 is a process chart schematically showing an example of a method for manufacturing the light emitting diode 1 shown in FIG. Here, FIG.
(A)-(c) have shown each process which produces the basic structure of the light emitting diode 1 provided with the semiconductor base 10, the 1st electrode 21, and the 2nd electrode 22. FIG. In addition, FIG.
(C) shows each step of forming the inclined surface 15 by mesa etching to form the mesa light emitting diode 1.

【0073】また、図7及び図8においては、それぞれ
の工程を1個の発光ダイオードについて図示している
が、実際の工程では、図7(a)〜(c)及び図8
(a)〜(c)に示す各工程によって、半導体ウエハに
対して複数の素子を一度に形成した後、各素子を分離す
ることによって発光ダイオード1が得られる。
FIGS. 7 and 8 show each process for one light emitting diode. However, in the actual process, FIGS. 7 (a) to 7 (c) and FIG.
In each of the steps (a) to (c), after forming a plurality of elements on the semiconductor wafer at one time, the light emitting diode 1 is obtained by separating each element.

【0074】まず、p型半導体層11及びn型半導体層
12が積層された半導体基体(半導体ウエハ)10を用
意する。半導体ウエハとしては、例えばAlGaAs、
GaAsなどの化合物半導体基板が用いられる。そし
て、この半導体基体10の上下両方の主面13、14の
全体に対して、所定の金属(例えばAu)からなる電極
材料層31、32を形成する(図7(a))。
First, a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 10 on which a p-type semiconductor layer 11 and an n-type semiconductor layer 12 are laminated is prepared. As a semiconductor wafer, for example, AlGaAs,
A compound semiconductor substrate such as GaAs is used. Then, electrode material layers 31 and 32 made of a predetermined metal (for example, Au) are formed on the entire upper and lower main surfaces 13 and 14 of the semiconductor substrate 10 (FIG. 7A).

【0075】次に、n型半導体層12側の第2主面14
に対して、第2電極22の形成等の加工を行う(図7
(b))。第2主面14上に形成された電極材料層32
をパターニング処理し、カソード電極となる第2電極2
2を形成する。そして、第2電極22が形成されている
部位を除く第2主面14に対して、所定の粗化処理液を
用いて、光の反射効率を高めるための粗面処理を行う。
Next, the second main surface 14 on the n-type semiconductor layer 12 side
, Such as forming the second electrode 22 (FIG. 7).
(B)). Electrode material layer 32 formed on second main surface 14
To a second electrode 2 serving as a cathode electrode
Form 2 Then, the second main surface 14 excluding the portion where the second electrode 22 is formed is subjected to a surface roughening process using a predetermined roughening solution to increase the light reflection efficiency.

【0076】同様に、p型半導体層11側の第1主面1
3に対して、第1電極21の形成等の加工を行う(図7
(c))。第1主面13上に形成された電極材料層31
をパターニング処理し、アノード電極となる第1電極2
1を形成する。そして、第1電極21が形成されている
部位を除く第1主面13に対して、所定の粗化処理液を
用いて、光の出射効率を高めるための粗面処理を行う。
以上で、発光ダイオード1の基本構造を作成する各工程
を終了する。
Similarly, the first main surface 1 on the p-type semiconductor layer 11 side
3 is processed such as formation of the first electrode 21 (FIG. 7).
(C)). Electrode material layer 31 formed on first main surface 13
To a first electrode 2 serving as an anode electrode
Form one. Then, the first main surface 13 excluding the portion where the first electrode 21 is formed is subjected to a roughening process for increasing light emission efficiency using a predetermined roughening solution.
Thus, each step of creating the basic structure of the light emitting diode 1 is completed.

【0077】続いて、発光ダイオード1に対してメサエ
ッチングを行って、傾斜面15を形成する。まず、光の
出射面となる第1主面13上に、円形状の第2電極21
を覆うとともに、傾斜面15を形成する第1主面13の
外縁部(図2(a)参照)を残すようにレジスト40を
塗布する(図8(a))。
Subsequently, the light emitting diode 1 is subjected to mesa etching to form an inclined surface 15. First, a circular second electrode 21 is formed on the first main surface 13 serving as a light emission surface.
And a resist 40 is applied so as to leave the outer edge (see FIG. 2A) of the first main surface 13 forming the inclined surface 15 (FIG. 8A).

【0078】レジスト40によるレジストパターンが形
成されたら、所定のエッチング液を用いてメサエッチン
グを行い、上述した条件を満たすようにpn接合の深さ
d1に対してあらかじめ設定されたメサ深さd2となる
ように、傾斜面15を形成する(図8(b))。そし
て、形成された傾斜面15に対して、所定の粗化処理液
を用いて、第1主面13と同様に、光の出射効率を高め
るための粗面処理を行う(図8(c))。以上で、メサ
型の発光ダイオード1を作成する各工程を終了する。そ
して、作成された素子をそれぞれ分離することによっ
て、図1に示した発光ダイオード1が得られる。
After the resist pattern is formed by the resist 40, mesa etching is performed using a predetermined etching solution, and a mesa depth d2 set in advance with respect to the pn junction depth d1 so as to satisfy the above-described conditions. Thus, the inclined surface 15 is formed (FIG. 8B). Then, the formed inclined surface 15 is subjected to a roughening process for increasing the light emission efficiency, similarly to the first main surface 13, using a predetermined roughening treatment liquid (FIG. 8C). ). Thus, each step of fabricating the mesa light emitting diode 1 is completed. Then, the light emitting diode 1 shown in FIG. 1 is obtained by separating the produced elements.

【0079】本発明による半導体発光素子及びそれを用
いた半導体発光装置は、上述した実施形態及び実施例に
限られるものではなく、様々な変形が可能である。例え
ば、第1主面、傾斜面、及び第2主面に対する粗面処理
については、第1主面及び傾斜面に対して粗面処理を行
うなど、上記の各面のうちで一部の面のみを粗面とする
構成としても良い。また、半導体発光素子のサイズなど
の具体的な構成条件については上記した実施例に限ら
ず、要求される光出力条件に応じて、それぞれ好適な構
成条件に設定すれば良い。
The semiconductor light emitting device and the semiconductor light emitting device using the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, with respect to the rough surface treatment on the first principal surface, the inclined surface, and the second principal surface, a rough surface treatment is performed on the first principal surface and the inclined surface. Only the rough surface may be used. Further, the specific configuration conditions such as the size of the semiconductor light emitting element are not limited to those in the above-described embodiment, but may be set to suitable configuration conditions according to required light output conditions.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明による半導体発光素子及びそれを
用いた半導体発光装置は、以上詳細に説明したように、
次のような効果を得る。すなわち、第1半導体層及び第
2半導体層によるpn接合を含む半導体基体を、pn接
合の深さに対するメサ深さの比が2以上4以下となる条
件、あるいは、第1主面からのメサ深さが25μm以上
45μm以下、またはpn接合からのメサ深さが13μ
m以上33μm以下となる条件を満たすように形成され
た傾斜面を有するメサ型形状とした半導体発光素子によ
れば、半導体発光素子自体からの出射光の光ビーム径が
小さく、レンズを通過されたときに、平行度の高いコリ
メート光であって、光ビーム径内で充分に一様な光出力
分布を有する出力光が得られるとともに、その製造効率
が向上される半導体発光素子、及び半導体発光装置が実
現される。
As described above in detail, the semiconductor light emitting device and the semiconductor light emitting device using the same according to the present invention are as follows.
The following effects are obtained. That is, the semiconductor substrate including the pn junction formed by the first semiconductor layer and the second semiconductor layer is subjected to the condition that the ratio of the mesa depth to the depth of the pn junction is 2 or more and 4 or less, or the mesa depth from the first main surface. Is 25 μm or more and 45 μm or less, or the mesa depth from the pn junction is 13 μm
According to the mesa-shaped semiconductor light emitting device having the inclined surface formed so as to satisfy the condition of not less than m and not more than 33 μm, the light beam diameter of the light emitted from the semiconductor light emitting device itself was small and passed through the lens. Sometimes, a semiconductor light emitting element and a semiconductor light emitting device are provided, in which collimated light having high parallelism and output light having a sufficiently uniform light output distribution within the light beam diameter can be obtained and the manufacturing efficiency thereof is improved. Is realized.

【0081】このような半導体発光装置は、例えば角度
センサである透過型光学式エンコーダなどの光学センサ
に対して適用することが可能である。特に、好適な光出
力条件での出力光が得られると同時に、その製造効率が
向上されることによって、充分な数量の半導体発光装置
を低コストで供給することが可能となる。
Such a semiconductor light emitting device can be applied to an optical sensor such as a transmission optical encoder which is an angle sensor. In particular, output light under suitable light output conditions is obtained, and at the same time, the production efficiency is improved, so that a sufficient number of semiconductor light emitting devices can be supplied at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】発光ダイオードを用いた半導体発光装置の一実
施形態の構成を示す側面断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of a semiconductor light emitting device using a light emitting diode.

【図2】図1に示した半導体発光装置に用いられている
発光ダイオードの(a)上面図、及び(b)底面図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are a top view and a bottom view of a light emitting diode used in the semiconductor light emitting device shown in FIG.

【図3】メサ深さを変えて作成された発光ダイオードに
よって得られた光出力分布を比較するグラフである。
FIG. 3 is a graph comparing light output distributions obtained by light emitting diodes created by changing the mesa depth.

【図4】メサ深さを変えて作成された発光ダイオードに
よって得られた光出力分布を比較するグラフである。
FIG. 4 is a graph comparing light output distributions obtained by light emitting diodes created by changing the mesa depth.

【図5】通常の発光ダイオードを用いた半導体発光装置
での光出力分布の一例を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an example of a light output distribution in a semiconductor light emitting device using a normal light emitting diode.

【図6】図1に示した半導体発光装置での光出力分布の
一例を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of a light output distribution in the semiconductor light emitting device shown in FIG.

【図7】図1に示した発光ダイオードの製造方法の一例
を模式的に示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart schematically showing an example of a method for manufacturing the light-emitting diode shown in FIG.

【図8】図1に示した発光ダイオードの製造方法の一例
を模式的に示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart schematically showing an example of a method for manufacturing the light-emitting diode shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発光ダイオード、10…半導体基体、11…p型半
導体層(第1半導体層)、12…n型半導体層(第2半
導体層)、13…第1主面、14…第2主面、15…傾
斜面、21…第1電極(アノード電極)、22…第2電
極(カソード電極)、5…パッケージ、51…台部、5
2…側部、6…レンズ部材、61…レンズ内面(第1の
面)、62…レンズ外面(第2の面)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-emitting diode, 10 ... Semiconductor base, 11 ... P-type semiconductor layer (1st semiconductor layer), 12 ... N-type semiconductor layer (2nd semiconductor layer), 13 ... 1st main surface, 14 ... 2nd main surface, Reference numeral 15: inclined surface, 21: first electrode (anode electrode), 22: second electrode (cathode electrode), 5: package, 51: base, 5
2 ... side part, 6 ... lens member, 61 ... lens inner surface (first surface), 62 ... lens outer surface (second surface).

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型を有する第1半導体層、及び
第2導電型を有する第2半導体層が積層され、前記第1
半導体層及び前記第2半導体層の接合面によってpn接
合が形成されている半導体基体と、 前記半導体基体の前記第1半導体層側の面で、前記半導
体基体内からの光が出射される第1主面上に形成された
第1電極と、 前記半導体基体の前記第2半導体層側の面で、前記第1
主面とは反対側の第2主面上に形成された第2電極と、
を備え、 前記半導体基体は、前記第1主面の外縁部に前記第1主
面から側面にわたる傾斜面が形成されたメサ型形状を有
するとともに、前記第1半導体層の層厚に対する前記傾
斜面のメサ深さの比が、2以上4以下であることを特徴
とする半導体発光素子。
A first semiconductor layer having a first conductivity type and a second semiconductor layer having a second conductivity type are stacked;
A semiconductor substrate in which a pn junction is formed by a bonding surface between the semiconductor layer and the second semiconductor layer; and a first surface from which light is emitted from inside the semiconductor substrate on a surface of the semiconductor substrate on the first semiconductor layer side. A first electrode formed on a main surface; and a first electrode formed on a surface of the semiconductor substrate on the second semiconductor layer side.
A second electrode formed on a second main surface opposite to the main surface;
The semiconductor substrate has a mesa shape in which an inclined surface extending from the first main surface to a side surface is formed at an outer edge portion of the first main surface, and the inclined surface with respect to a layer thickness of the first semiconductor layer Wherein the ratio of the mesa depth is 2 or more and 4 or less.
【請求項2】 前記半導体基体における前記第1半導体
層の層厚に対する前記傾斜面のメサ深さの比が、さらに
7/3以上10/3以下であることを特徴とする請求項
1記載の半導体発光素子。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a ratio of a mesa depth of the inclined surface to a thickness of the first semiconductor layer in the semiconductor substrate is 7/3 or more and 10/3 or less. Semiconductor light emitting device.
【請求項3】 第1導電型を有する第1半導体層、及び
第2導電型を有する第2半導体層が積層され、前記第1
半導体層及び前記第2半導体層の接合面によってpn接
合が形成されている半導体基体と、 前記半導体基体の前記第1半導体層側の面で、前記半導
体基体内からの光が出射される第1主面上に形成された
第1電極と、 前記半導体基体の前記第2半導体層側の面で、前記第1
主面とは反対側の第2主面上に形成された第2電極と、
を備え、 前記半導体基体は、前記第1主面の外縁部に前記第1主
面から側面にわたる傾斜面が形成されたメサ型形状を有
するとともに、前記第1主面からの前記傾斜面のメサ深
さが25μm以上45μm以下、または、前記接合面か
らの前記傾斜面のメサ深さが13μm以上33μm以下
であることを特徴とする半導体発光素子。
3. A first semiconductor layer having a first conductivity type and a second semiconductor layer having a second conductivity type are stacked, and
A semiconductor substrate in which a pn junction is formed by a bonding surface between the semiconductor layer and the second semiconductor layer; and a first surface on the first semiconductor layer side of the semiconductor substrate, from which light from the semiconductor substrate is emitted. A first electrode formed on a main surface; and a first electrode formed on a surface of the semiconductor substrate on the second semiconductor layer side.
A second electrode formed on a second main surface opposite to the main surface;
The semiconductor substrate has a mesa shape in which an inclined surface extending from the first main surface to a side surface is formed at an outer edge portion of the first main surface, and a mesa of the inclined surface from the first main surface is formed. A semiconductor light emitting device, wherein a depth is 25 μm or more and 45 μm or less, or a mesa depth of the inclined surface from the bonding surface is 13 μm or more and 33 μm or less.
【請求項4】 前記半導体基体における前記第1主面か
らの前記傾斜面のメサ深さが28μm以上40μm以
下、または、前記接合面からの前記傾斜面のメサ深さが
16μm以上28μm以下であることを特徴とする請求
項3記載の半導体発光素子。
4. The mesa depth of the inclined surface from the first main surface in the semiconductor substrate is 28 μm or more and 40 μm or less, or the mesa depth of the inclined surface from the bonding surface is 16 μm or more and 28 μm or less. The semiconductor light emitting device according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記第1主面及び前記傾斜面が、前記半
導体基体内からの光の出射効率が略平坦な面に比べて高
くなるように粗面処理されていることを特徴とする請求
項1〜4のいずれか一項記載の半導体発光素子。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first main surface and the inclined surface are roughened so that light emission efficiency from the inside of the semiconductor substrate is higher than a substantially flat surface. Item 5. The semiconductor light emitting device according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 前記第2主面が、前記半導体基体内から
の光の反射効率が略平坦な面に比べて高くなるように粗
面処理されていることを特徴とする請求項1〜5のいず
れか一項記載の半導体発光素子。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second main surface is roughened so that the reflection efficiency of light from inside the semiconductor base is higher than a substantially flat surface. The semiconductor light emitting device according to any one of the above.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項記載の半導
体発光素子と、 前記半導体発光素子がその内部に位置決めして設置され
るパッケージと、 前記半導体発光素子の前記第1主面に面し、前記半導体
発光素子と光軸が一致するように前記パッケージに一体
に固定されたレンズ部材と、を備えることを特徴とする
半導体発光装置。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 1, a package in which the semiconductor light emitting device is positioned and installed therein, and the semiconductor light emitting device according to claim 1 And a lens member integrally fixed to the package so that an optical axis of the semiconductor light emitting element coincides with the semiconductor light emitting element.
【請求項8】 前記レンズ部材は、前記半導体発光素子
から出射された光が入射される第1の面の曲率が、前記
第1の面とは反対側で光が出射される第2の面の曲率よ
りも小さいレンズ形状によって形成されていることを特
徴とする請求項7記載の半導体発光装置。
8. The lens member according to claim 1, wherein a curvature of a first surface on which light emitted from the semiconductor light emitting element is incident is a second surface on which light is emitted on a side opposite to the first surface. 8. The semiconductor light emitting device according to claim 7, wherein the semiconductor light emitting device is formed by a lens shape smaller than a curvature of the semiconductor light emitting device.
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