JP2002246651A - 発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
発光ダイオード及びその製造方法Info
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の単色発光ダイオードと全く同様の樹脂モ
ールドの材料及び工程が適用でき、且つ従来の単色発光
ダイオードと比べて発光効率の低下や駆動電圧の上昇を
招かない混合色発光ダイオードを得ること可能とする。 【解決手段】少なくとも１層の蛍光ガラス層１を有する
基板２上に半導体層３〜７を積層した構成とするか、又
は、半導体層１３〜１７を積層形成した化合物半導体ウ
ェハに、少なくとも１層の蛍光ガラス層１１を積層また
は接合した構成とする。
ールドの材料及び工程が適用でき、且つ従来の単色発光
ダイオードと比べて発光効率の低下や駆動電圧の上昇を
招かない混合色発光ダイオードを得ること可能とする。 【解決手段】少なくとも１層の蛍光ガラス層１を有する
基板２上に半導体層３〜７を積層した構成とするか、又
は、半導体層１３〜１７を積層形成した化合物半導体ウ
ェハに、少なくとも１層の蛍光ガラス層１１を積層また
は接合した構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単色光以外の発光
を得ることが可能な発光ダイオード及びその製造方法に
関するものである。
を得ることが可能な発光ダイオード及びその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、化合物半導体を用いた発光ダイオ
ードは、そのエネルギーバンドギャップに応じた単色光
または単色光に近い光しか放出することができず、例え
ば白、赤紫、ピンク等の色は表現できなかった。
ードは、そのエネルギーバンドギャップに応じた単色光
または単色光に近い光しか放出することができず、例え
ば白、赤紫、ピンク等の色は表現できなかった。
【０００３】しかしながら、近年では青色発光ダイオー
ドと青色以外の蛍光を持つ蛍光体を組み合わせ、青色発
光ダイオードの発光の一部を蛍光体の励起光とし、発光
ダイオードからの発光と蛍光体からの蛍光の混合色、特
に白色を得る発光ダイオードが提供されている。
ドと青色以外の蛍光を持つ蛍光体を組み合わせ、青色発
光ダイオードの発光の一部を蛍光体の励起光とし、発光
ダイオードからの発光と蛍光体からの蛍光の混合色、特
に白色を得る発光ダイオードが提供されている。
【０００４】このような発光ダイオードの一例として、
例えば特開平５−１５２６０９号公報による方法が公知
である。特開平５−１５２６０９号公報による方法で
は、一般式Ｇａz1Ａｌ1-z1Ｎ（０≦ｚ１≦１）で表され
る化合物半導体からなる発光ダイオードチップをステム
上に配置し、その周囲を樹脂でモールドする。上記樹脂
には蛍光物質が含有されており、上記蛍光物質は発光ダ
イオードチップからの放射光により励起され、蛍光を生
じる。結果として、発光ダイオードチップからの発光と
蛍光物質からの蛍光の混合色を得ることができる。
例えば特開平５−１５２６０９号公報による方法が公知
である。特開平５−１５２６０９号公報による方法で
は、一般式Ｇａz1Ａｌ1-z1Ｎ（０≦ｚ１≦１）で表され
る化合物半導体からなる発光ダイオードチップをステム
上に配置し、その周囲を樹脂でモールドする。上記樹脂
には蛍光物質が含有されており、上記蛍光物質は発光ダ
イオードチップからの放射光により励起され、蛍光を生
じる。結果として、発光ダイオードチップからの発光と
蛍光物質からの蛍光の混合色を得ることができる。
【０００５】一方、特開平５−１５２６０９号公報とは
異なる方法として、特開２０００−４９３７４号公報に
よる方法が公知である。特開２０００−４９３７４号公
報による方法では、蛍光発光の中心となるドーパントを
含有するＧａＮ基板上にＧａ z2Ｉｎ1-z2Ｎ（０≦ｚ２≦
１）で表される化合物半導体で構成される発光層を積層
し、発光ダイオードチップを得る。ＧａＮ基板に含有さ
れる蛍光発光の中心となるドーパントは発光層からの放
射光により励起され、蛍光を生じる。結果として、発光
層からの発光とＧａＮ基板に含有された蛍光発光の中心
となるドーパントからの蛍光の混合光を得ることができ
る。
異なる方法として、特開２０００−４９３７４号公報に
よる方法が公知である。特開２０００−４９３７４号公
報による方法では、蛍光発光の中心となるドーパントを
含有するＧａＮ基板上にＧａ z2Ｉｎ1-z2Ｎ（０≦ｚ２≦
１）で表される化合物半導体で構成される発光層を積層
し、発光ダイオードチップを得る。ＧａＮ基板に含有さ
れる蛍光発光の中心となるドーパントは発光層からの放
射光により励起され、蛍光を生じる。結果として、発光
層からの発光とＧａＮ基板に含有された蛍光発光の中心
となるドーパントからの蛍光の混合光を得ることができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−１５２６０９号公報による方法は以下に示す問
題点を有する。すなわち、特開平５−１５２６０９号公
報による方法は樹脂モールドに蛍光材料を含有させる工
程が必須である。しかし、この工程は従来の単色発光ダ
イオードの製造工程には含まれないため、単色発光ダイ
オードの樹脂モールド工程をそのまま適用することはで
きない。
開平５−１５２６０９号公報による方法は以下に示す問
題点を有する。すなわち、特開平５−１５２６０９号公
報による方法は樹脂モールドに蛍光材料を含有させる工
程が必須である。しかし、この工程は従来の単色発光ダ
イオードの製造工程には含まれないため、単色発光ダイ
オードの樹脂モールド工程をそのまま適用することはで
きない。
【０００７】特開２０００−４９３７４号公報は上記問
題点を解決する手法として提案された。すなわち、発光
ダイオード中の発光ダイオードチップそのものが混合光
を放射すれば、樹脂モールドの材料および工程は従来の
単色発光ダイオードと全く同様で済むという考えによ
る。
題点を解決する手法として提案された。すなわち、発光
ダイオード中の発光ダイオードチップそのものが混合光
を放射すれば、樹脂モールドの材料および工程は従来の
単色発光ダイオードと全く同様で済むという考えによ
る。
【０００８】しかし、特開２０００−４９３７４号公報
による方法は以下に示す問題点を有する。第一に、良質
のＧａＮ基板の製造方法はまだ十分に確立されていない
ため、ＧａＮ基板を用いた窒化ガリウム系発光ダイオー
ドチップは、従来型のサファイア基板を用いた窒化ガリ
ウム系発光ダイオードチップに比べて極めて高価である
ことがあげられる。第二に、ＧａＮに蛍光中心である酸
素、窒素等の不純物や窒素空孔をドープすると、ＧａＮ
基板に多数の結晶欠陥が生じることがあげられる。
による方法は以下に示す問題点を有する。第一に、良質
のＧａＮ基板の製造方法はまだ十分に確立されていない
ため、ＧａＮ基板を用いた窒化ガリウム系発光ダイオー
ドチップは、従来型のサファイア基板を用いた窒化ガリ
ウム系発光ダイオードチップに比べて極めて高価である
ことがあげられる。第二に、ＧａＮに蛍光中心である酸
素、窒素等の不純物や窒素空孔をドープすると、ＧａＮ
基板に多数の結晶欠陥が生じることがあげられる。
【０００９】このように多数の結晶欠陥を有するＧａＮ
基板を用いた発光ダイオードチップは、良質のサファイ
ア基板を用いたダイオードチップよりも発光効率が著し
く低下したり、駆動電圧が上昇することは明白である。
最悪の場合、発光しない可能性すらある。
基板を用いた発光ダイオードチップは、良質のサファイ
ア基板を用いたダイオードチップよりも発光効率が著し
く低下したり、駆動電圧が上昇することは明白である。
最悪の場合、発光しない可能性すらある。
【００１０】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来
の単色発光ダイオードと全く同様の樹脂モールドの材料
及び工程が適用でき、且つ従来の単色発光ダイオードと
比べて発光効率の低下や駆動電圧の上昇を招かない混合
色発光ダイオードを提供することにある。
の単色発光ダイオードと全く同様の樹脂モールドの材料
及び工程が適用でき、且つ従来の単色発光ダイオードと
比べて発光効率の低下や駆動電圧の上昇を招かない混合
色発光ダイオードを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。
め、本発明は、次のように構成したものである。
【００１２】本発明に係る発光ダイオードの製造方法
は、少なくとも１層の蛍光ガラス層を有する基板上に半
導体層を積層させる（請求項１）か、又は、半導体層を
積層形成した化合物半導体ウェハに、少なくとも１層の
蛍光ガラス層を積層または接合させる（請求項２）こと
を特徴とする。前記蛍光ガラス層の厚さを制御すること
により所望の混合色を得ることができる（請求項３）。
は、少なくとも１層の蛍光ガラス層を有する基板上に半
導体層を積層させる（請求項１）か、又は、半導体層を
積層形成した化合物半導体ウェハに、少なくとも１層の
蛍光ガラス層を積層または接合させる（請求項２）こと
を特徴とする。前記蛍光ガラス層の厚さを制御すること
により所望の混合色を得ることができる（請求項３）。
【００１３】本発明に係る発光ダイオードは、少なくと
も１層の蛍光ガラス層を有する基板上に半導体層を積層
した構成（請求項４）か、又は、半導体層を積層形成し
た化合物半導体ウェハに、少なくとも１層の蛍光ガラス
層を積層または接合した構成（請求項５）を特徴とす
る。
も１層の蛍光ガラス層を有する基板上に半導体層を積層
した構成（請求項４）か、又は、半導体層を積層形成し
た化合物半導体ウェハに、少なくとも１層の蛍光ガラス
層を積層または接合した構成（請求項５）を特徴とす
る。
【００１４】本発明においては、前記蛍光ガラス層が、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なく
とも１種類の元素を含み（請求項６）、前記半導体層の
うち少なくとも１層がＧａＮ系の半導体層で構成される
（請求項７）。
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なく
とも１種類の元素を含み（請求項６）、前記半導体層の
うち少なくとも１層がＧａＮ系の半導体層で構成される
（請求項７）。
【００１５】また本発明の発光ダイオードは、発光スペ
クトルに少なくとも２つのピークを持ち（請求項８）、
前記半導体層（発光素子）の発光のＣＩＥ−ＸＹＺ表色
系における色度座標が０．２≦ｘ≦０．５且つ０．２≦
ｙ≦０．５の範囲にあることを特徴とする（請求項
９）。
クトルに少なくとも２つのピークを持ち（請求項８）、
前記半導体層（発光素子）の発光のＣＩＥ−ＸＹＺ表色
系における色度座標が０．２≦ｘ≦０．５且つ０．２≦
ｙ≦０．５の範囲にあることを特徴とする（請求項
９）。
【００１６】＜発明の要点＞本発明の要点は、発光ダイ
オードを構成する層の一部に蛍光ガラスを用いることに
ある。この蛍光ガラスは半導体層からの発光によって励
起されて蛍光を生じ、結果的に半導体層からの発光と蛍
光ガラス蛍光の混合色を得ることができる。従来型の混
合色発光ダイオードと異なり、本発明による発光ダイオ
ードは発光ダイオードチップ自体が混合色を放射するた
め、モールド工程で蛍光体を混入させる必要はなく、従
来型の単色発光ダイオードと同じモールド工程が適用で
きる。
オードを構成する層の一部に蛍光ガラスを用いることに
ある。この蛍光ガラスは半導体層からの発光によって励
起されて蛍光を生じ、結果的に半導体層からの発光と蛍
光ガラス蛍光の混合色を得ることができる。従来型の混
合色発光ダイオードと異なり、本発明による発光ダイオ
ードは発光ダイオードチップ自体が混合色を放射するた
め、モールド工程で蛍光体を混入させる必要はなく、従
来型の単色発光ダイオードと同じモールド工程が適用で
きる。
【００１７】＜要点の補足説明＞本発明による発光ダイ
オードは、少なくとも１層の蛍光ガラスからなる層を有
する。この蛍光ガラス層は半導体層からの発光によって
励起されて蛍光を生じ、結果的に半導体層からの発光と
蛍光ガラス層からの蛍光の混合色を得ることができる。
オードは、少なくとも１層の蛍光ガラスからなる層を有
する。この蛍光ガラス層は半導体層からの発光によって
励起されて蛍光を生じ、結果的に半導体層からの発光と
蛍光ガラス層からの蛍光の混合色を得ることができる。
【００１８】蛍光ガラスはその組成によって様々な波長
の蛍光を生じることが知られている。したがって、蛍光
ガラスの種類を適当に選択することで所望の混合色を得
ることが可能である。例えば、半導体層からの発光と補
色の関係にある蛍光を有する蛍光ガラスを用いれば白色
を得ることが可能である。
の蛍光を生じることが知られている。したがって、蛍光
ガラスの種類を適当に選択することで所望の混合色を得
ることが可能である。例えば、半導体層からの発光と補
色の関係にある蛍光を有する蛍光ガラスを用いれば白色
を得ることが可能である。
【００１９】さらに、蛍光ガラス層の厚さを制御するこ
とで、半導体層からの発光と蛍光ガラス層からの蛍光の
割合を制御し、混合色を制御することも可能である。
とで、半導体層からの発光と蛍光ガラス層からの蛍光の
割合を制御し、混合色を制御することも可能である。
【００２０】本発明による発光ダイオードを構成する半
導体層の材料について制限はないが、一般的に蛍光体の
励起に必要な波長は蛍光の波長よりも短くなければなら
ないことを考慮すると、半導体層には青色の発光を持つ
ＧａＮ系化合物半導体が望ましい。
導体層の材料について制限はないが、一般的に蛍光体の
励起に必要な波長は蛍光の波長よりも短くなければなら
ないことを考慮すると、半導体層には青色の発光を持つ
ＧａＮ系化合物半導体が望ましい。
【００２１】しかしながら、励起波長よりも短い波長の
蛍光、いわゆるアップコンバージョン蛍光を有する蛍光
ガラスを使用するならば、必ずしもＧａＮ系化合物半導
体を用いる必要はなく、緑色から赤色にかけての発光を
有するＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＰ系等
の化合物半導体を用いてもよい。
蛍光、いわゆるアップコンバージョン蛍光を有する蛍光
ガラスを使用するならば、必ずしもＧａＮ系化合物半導
体を用いる必要はなく、緑色から赤色にかけての発光を
有するＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＰ系等
の化合物半導体を用いてもよい。
【００２２】さらに、蛍光ガラス層は単に蛍光を得るた
めだけに存在する必要はなく、半導体層を積層するため
の基板を兼ねてもよい。
めだけに存在する必要はなく、半導体層を積層するため
の基板を兼ねてもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
の実施形態を説明する。
【００２４】＜実施形態１＞図１に本発明の第一の実施
形態にかかわる発光ダイオードの模式図的な断面図を示
す。
形態にかかわる発光ダイオードの模式図的な断面図を示
す。
【００２５】Ｅｒを含有する蛍光ガラス（蛍光ガラス層
１）とサファイア基板２をウェハーボンディングにより
貼り合わせ、サファイア基板２上に有機金属気相成長法
を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層３、Ｓｉドープｎ型
ＡｌＧａＮ層４、アンドープＩｎＧａＮ活性層５、Ｍｇ
ドープｐ型ＡｌＧａＮ層６、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層７
をこの順に積層する。積層する結晶は、Ｍｇドープ層６
及び７をｐ型化させるために窒素雰囲気中で熱処理を施
す。
１）とサファイア基板２をウェハーボンディングにより
貼り合わせ、サファイア基板２上に有機金属気相成長法
を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層３、Ｓｉドープｎ型
ＡｌＧａＮ層４、アンドープＩｎＧａＮ活性層５、Ｍｇ
ドープｐ型ＡｌＧａＮ層６、Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層７
をこの順に積層する。積層する結晶は、Ｍｇドープ層６
及び７をｐ型化させるために窒素雰囲気中で熱処理を施
す。
【００２６】熱処理を施してＭｇドープ層６及び７をｐ
型化させた段階で、結晶表面の一部をエッチングにより
ｎ型ＧａＮ層３に到達するまで掘り下げ、そのｎ型Ｇａ
Ｎ層３の上記エッチング部上にｎ側電極９を、そしてｐ
型ＧａＮ層７上にｐ型電極８をそれぞれ形成すると、ダ
ブルヘテロ構造のＧａＮ系発光ダイオードができる。
型化させた段階で、結晶表面の一部をエッチングにより
ｎ型ＧａＮ層３に到達するまで掘り下げ、そのｎ型Ｇａ
Ｎ層３の上記エッチング部上にｎ側電極９を、そしてｐ
型ＧａＮ層７上にｐ型電極８をそれぞれ形成すると、ダ
ブルヘテロ構造のＧａＮ系発光ダイオードができる。
【００２７】すなわち、少なくとも１層の蛍光ガラス層
１を有するサファイア基板２上に、ＧａＮ系の化合物半
導体層を積層させて、発光ダイオードを製造する。
１を有するサファイア基板２上に、ＧａＮ系の化合物半
導体層を積層させて、発光ダイオードを製造する。
【００２８】このようにして作製した発光ダイオードの
電極８及び９にそれぞれワイヤ１０をボンディングして
通電したところ、図２に示すような発光スペクトルが得
られた。波長４６０nm近傍のピークはＩｎＧａＮ活性層
５からの発光であり、波長５４０nm近傍のピークは蛍光
ガラス（蛍光ガラス層１）の蛍光である。
電極８及び９にそれぞれワイヤ１０をボンディングして
通電したところ、図２に示すような発光スペクトルが得
られた。波長４６０nm近傍のピークはＩｎＧａＮ活性層
５からの発光であり、波長５４０nm近傍のピークは蛍光
ガラス（蛍光ガラス層１）の蛍光である。
【００２９】色度座標を測定したところｘ＝１．６、ｙ
＝２．７であった。目視により確認したところ、発光は
やや青みのかかった白色であった。
＝２．７であった。目視により確認したところ、発光は
やや青みのかかった白色であった。
【００３０】ここで、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系における色
度座標について述べる。
度座標について述べる。
【００３１】半導体層、蛍光ガラスともにそれぞれのエ
ネルギー準位で規定されている波長の光しか放出できな
い。そのため、これらを単独で発光させたときのＣＩＥ
−ＸＹＺ表色系における色度座標はそれぞれある一点に
定まる。半導体層の発光の色度座標を（Ｘsc，Ｙsc）、
蛍光ガラスの発光の色度座標を（ＸGALASS，ＹGALASS）
とすると、本発明による発光ダイオードの発光の色度座
標は、この２点（Ｘsc，Ｙsc）（ＸGALASS，ＹGALASS）
を結ぶ直線上に存在する。直線上のどの点になるかは半
導体層の発光強度と蛍光ガラスの発光強度の比で決ま
り、半導体層の発光強度が強ければ（Ｘsc，Ｙsc）に近
づき、蛍光ガラスの発光強度が大きければ（ＸGALASS，
ＹGALASS）に近づく。したがって、蛍光ガラスの厚さ等
で発光強度比を制御すれば、２点間を結ぶ直線上の所望
の色を得ることができる。
ネルギー準位で規定されている波長の光しか放出できな
い。そのため、これらを単独で発光させたときのＣＩＥ
−ＸＹＺ表色系における色度座標はそれぞれある一点に
定まる。半導体層の発光の色度座標を（Ｘsc，Ｙsc）、
蛍光ガラスの発光の色度座標を（ＸGALASS，ＹGALASS）
とすると、本発明による発光ダイオードの発光の色度座
標は、この２点（Ｘsc，Ｙsc）（ＸGALASS，ＹGALASS）
を結ぶ直線上に存在する。直線上のどの点になるかは半
導体層の発光強度と蛍光ガラスの発光強度の比で決ま
り、半導体層の発光強度が強ければ（Ｘsc，Ｙsc）に近
づき、蛍光ガラスの発光強度が大きければ（ＸGALASS，
ＹGALASS）に近づく。したがって、蛍光ガラスの厚さ等
で発光強度比を制御すれば、２点間を結ぶ直線上の所望
の色を得ることができる。
【００３２】蛍光ガラスが２種類以上ある場合には、同
様の方法で順次混合色の色度座標を求めていけば最終的
な発光ダイオードの色度座標が求まる。
様の方法で順次混合色の色度座標を求めていけば最終的
な発光ダイオードの色度座標が求まる。
【００３３】ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系における混色につい
ては、例えば「光工学ハンドブック」（小瀬 他，朝倉
書店（１９８６））ｐ１１６・１１９に詳細が述べられ
ている。
ては、例えば「光工学ハンドブック」（小瀬 他，朝倉
書店（１９８６））ｐ１１６・１１９に詳細が述べられ
ている。
【００３４】また、光の吸収を考慮すると、波長の短い
発光を有する層ほど光取り出し側に近い方が好ましい。
発光を有する層ほど光取り出し側に近い方が好ましい。
【００３５】＜実施形態２＞図３に本発明の第二の実施
形態にかかわる発光ダイオードの模式図的な断面図を示
す。
形態にかかわる発光ダイオードの模式図的な断面図を示
す。
【００３６】サファイア基板１２上に有機金属気相成長
法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１３、Ｓｉドープ
ｎ型ＡｌＧａＮ層１４、アンドープＩｎＧａＮ活性層１
５、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ層１６、Ｍｇドープｐ型
ＧａＮ層１７をこの順に積層する。積層する結晶は、Ｍ
ｇドープ層１６及び１７をｐ型化させるために窒素雰囲
気中で熱処理を施す。
法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１３、Ｓｉドープ
ｎ型ＡｌＧａＮ層１４、アンドープＩｎＧａＮ活性層１
５、Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ層１６、Ｍｇドープｐ型
ＧａＮ層１７をこの順に積層する。積層する結晶は、Ｍ
ｇドープ層１６及び１７をｐ型化させるために窒素雰囲
気中で熱処理を施す。
【００３７】熱処理を施してＭｇドープ層１６及び１７
をｐ型化させた段階で、サファイア基板１２のｎ型Ｇａ
Ｎ層１３が積層されている面とは反対側の面に、Ｔｂを
含有する蛍光ガラス（蛍光ガラス層１１）を、ウェハー
ボンディングにより貼り合わせた。
をｐ型化させた段階で、サファイア基板１２のｎ型Ｇａ
Ｎ層１３が積層されている面とは反対側の面に、Ｔｂを
含有する蛍光ガラス（蛍光ガラス層１１）を、ウェハー
ボンディングにより貼り合わせた。
【００３８】次いでｎ型ＧａＮ層１３が積層されている
側の表面の一部をエッチングによりｎ型ＧａＮ層１３に
到達するまで掘り下げ、そのｎ型ＧａＰ層１３の上記エ
ッチング部上にｎ側電極１９を、そしてｐ型ＧａＮ層１
７上にｐ型電極１８をそれぞれ形成すると、ダブルヘテ
ロ構造のＧａＮ系発光ダイオードができる。
側の表面の一部をエッチングによりｎ型ＧａＮ層１３に
到達するまで掘り下げ、そのｎ型ＧａＰ層１３の上記エ
ッチング部上にｎ側電極１９を、そしてｐ型ＧａＮ層１
７上にｐ型電極１８をそれぞれ形成すると、ダブルヘテ
ロ構造のＧａＮ系発光ダイオードができる。
【００３９】すなわち、半導体層を積層形成したＧａＮ
系の化合物半導体ウェハに、少なくとも１層の蛍光ガラ
ス層１１を積層または接合させることにより発光ダイオ
ードを製造する。
系の化合物半導体ウェハに、少なくとも１層の蛍光ガラ
ス層１１を積層または接合させることにより発光ダイオ
ードを製造する。
【００４０】こうして作製した発光ダイオードの電極１
８及び１９にそれぞれワイヤ２０をボンディングして通
電したところ、図４に示すような発光スペクトルが得ら
れた。波長４６０nm近傍のピークはＩｎＧａＮ活性層１
５からの発光であり、波長５８０nm近傍のピークは蛍光
ガラス（蛍光ガラス層１１）の蛍光である。
８及び１９にそれぞれワイヤ２０をボンディングして通
電したところ、図４に示すような発光スペクトルが得ら
れた。波長４６０nm近傍のピークはＩｎＧａＮ活性層１
５からの発光であり、波長５８０nm近傍のピークは蛍光
ガラス（蛍光ガラス層１１）の蛍光である。
【００４１】色度座標を測定したところｘ＝３．０、ｙ
＝２．２であった。目視により確認したところ、発光は
淡い紫色であった。
＝２．２であった。目視により確認したところ、発光は
淡い紫色であった。
【００４２】＜実施形態３＞図５に本発明の第三の実施
形態にかかわる発光ダイオードの模式図的な断面図を示
す。蛍光ガラス層１の厚さを除き、他は図１と同一構造
である。
形態にかかわる発光ダイオードの模式図的な断面図を示
す。蛍光ガラス層１の厚さを除き、他は図１と同一構造
である。
【００４３】ここでは、実施形態１で得られた発光ダイ
オードの蛍光ガラス層１を半分の厚さになるまで研磨し
た。
オードの蛍光ガラス層１を半分の厚さになるまで研磨し
た。
【００４４】実施形態１と同様、電極８および９にそれ
ぞれワイヤ１０をボンディングして通電したところ、図
６に示すような発光スペクトルが得られた。波長４６０
nm近傍のピークはＩｎＧａＮ活性活性層５からの発光で
あり、波長５４０nm近傍のピークは蛍光ガラス（蛍光ガ
ラス層１）の蛍光である。
ぞれワイヤ１０をボンディングして通電したところ、図
６に示すような発光スペクトルが得られた。波長４６０
nm近傍のピークはＩｎＧａＮ活性活性層５からの発光で
あり、波長５４０nm近傍のピークは蛍光ガラス（蛍光ガ
ラス層１）の蛍光である。
【００４５】色度座標を測定したところｘ＝１．５、ｙ
＝１．９であった。実施形態１とまったく同じ材料で構
成されているにも関わらず色度座標が異なるのは、蛍光
ガラス層１の厚さの減少に伴い蛍光ガラス層１からの発
光量が減少し、ＩｎＧａＮ活性層５からの発光と蛍光ガ
ラス層１からの蛍光の強度の比が変わったためである。
目視により確認したところ、発光はやや白っぽい紫色で
あった。 ＜他の実施形態＞実施形態１〜実施形態３で示した半導
体層は、必ずしもＧａＮ系の化合物半導体で構成される
必要はなく、所望の色及び蛍光ガラスの最適励起波長に
合わせてＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＰ系等の化
合物半導体で構成してもよい。さらに、半導体層の発光
は必ずしも単色である必要はなく、所望の色が得られる
ように２つ以上の発光スペクトルのピークを持つように
半導体層を構成してもよい。
＝１．９であった。実施形態１とまったく同じ材料で構
成されているにも関わらず色度座標が異なるのは、蛍光
ガラス層１の厚さの減少に伴い蛍光ガラス層１からの発
光量が減少し、ＩｎＧａＮ活性層５からの発光と蛍光ガ
ラス層１からの蛍光の強度の比が変わったためである。
目視により確認したところ、発光はやや白っぽい紫色で
あった。 ＜他の実施形態＞実施形態１〜実施形態３で示した半導
体層は、必ずしもＧａＮ系の化合物半導体で構成される
必要はなく、所望の色及び蛍光ガラスの最適励起波長に
合わせてＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＰ系等の化
合物半導体で構成してもよい。さらに、半導体層の発光
は必ずしも単色である必要はなく、所望の色が得られる
ように２つ以上の発光スペクトルのピークを持つように
半導体層を構成してもよい。
【００４６】また、蛍光ガラス層は必ずしも１層である
必要はなく、必要に応じて２層以上の蛍光ガラス層を用
いてもよい。さらに、蛍光ガラス層の発光ピークは必ず
しも１つである必要はなく、２つ以上の発光ピークを持
つ蛍光ガラス層を使用してもよい。 ＜使用方法、応用システムなど＞本発明による発光ダイ
オードは、照明機器、液晶用バックライト、各種インジ
ケータ、表示パネル等、これまで単色の発光ダイオード
では表現できなかった分野に応用が可能である。さら
に、低消費電力、軽量、小型等の利点を生かし、蛍光灯
等の従来の照明機器の置き換えも可能である。
必要はなく、必要に応じて２層以上の蛍光ガラス層を用
いてもよい。さらに、蛍光ガラス層の発光ピークは必ず
しも１つである必要はなく、２つ以上の発光ピークを持
つ蛍光ガラス層を使用してもよい。 ＜使用方法、応用システムなど＞本発明による発光ダイ
オードは、照明機器、液晶用バックライト、各種インジ
ケータ、表示パネル等、これまで単色の発光ダイオード
では表現できなかった分野に応用が可能である。さら
に、低消費電力、軽量、小型等の利点を生かし、蛍光灯
等の従来の照明機器の置き換えも可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、発
光ダイオードを構成する層の一部に蛍光ガラスを用いて
おり、この蛍光ガラスが半導体層からの発光によって励
起されて蛍光を生じ、結果的に半導体層からの発光と蛍
光ガラス蛍光の混合色を得る構成となっている。従来型
の混合色発光ダイオードと異なり、本発明による発光ダ
イオードは、発光ダイオードチップ自体が混合色を放射
するため、モールド工程で蛍光体を混入させる必要がな
く、従来型の単色発光ダイオードと同じモールド工程を
適用して製造することができ、且つ混合色を表現できる
発光ダイオードが提供される。つまり本発明によれば、
従来の単色発光ダイオードと全く同様の樹脂モールドの
材料及び工程が適用でき、且つ従来の単色発光ダイオー
ドと比べて発光効率の低下や駆動電圧の上昇を招かない
混合色発光ダイオードが得られる。
光ダイオードを構成する層の一部に蛍光ガラスを用いて
おり、この蛍光ガラスが半導体層からの発光によって励
起されて蛍光を生じ、結果的に半導体層からの発光と蛍
光ガラス蛍光の混合色を得る構成となっている。従来型
の混合色発光ダイオードと異なり、本発明による発光ダ
イオードは、発光ダイオードチップ自体が混合色を放射
するため、モールド工程で蛍光体を混入させる必要がな
く、従来型の単色発光ダイオードと同じモールド工程を
適用して製造することができ、且つ混合色を表現できる
発光ダイオードが提供される。つまり本発明によれば、
従来の単色発光ダイオードと全く同様の樹脂モールドの
材料及び工程が適用でき、且つ従来の単色発光ダイオー
ドと比べて発光効率の低下や駆動電圧の上昇を招かない
混合色発光ダイオードが得られる。
【図１】本発明の第一の実施形態にかかわる発光ダイオ
ードの模式図的な断面図である。
ードの模式図的な断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態にかかわる発光ダイオ
ードの発光スペクトルを示す図である。
ードの発光スペクトルを示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態にかかわる発光ダイオ
ードの模式図的な断面図である。
ードの模式図的な断面図である。
【図４】本発明の第二の実施形態にかかわる発光ダイオ
ードの発光スペクトルを示す図である。
ードの発光スペクトルを示す図である。
【図５】本発明の第三の実施形態にかかわる発光ダイオ
ードの模式図的な断面図である。
ードの模式図的な断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態にかかわる発光ダイオ
ードの発光スペクトルを示す図である。
ードの発光スペクトルを示す図である。
１ Ｅｒ含有蛍光ガラス層 ２、１２ サファイア基板 ３、１３ Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層 ４、１４ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層 ５、１５ アンドープＩｎＧａＮ活性層 ６、１６ Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ層 ７、１７ Ｍｇドープｐ型ＧａＮ層 １１ Ｔｂ含有蛍光ガラス層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 忠厳 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 大島 祐一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 Ｆターム(参考） 5F041 AA11 AA12 CA40 CA46 EE25 FF01 FF11
Claims (9)
- 【請求項１】少なくとも１層の蛍光ガラス層を有する基
板上に半導体層を積層させることを特徴とする発光ダイ
オードの製造方法。 - 【請求項２】半導体層を積層形成した化合物半導体ウェ
ハに、少なくとも１層の蛍光ガラス層を積層または接合
させることを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項３】前記蛍光ガラス層の厚さを制御することに
より所望の混合色を得ることを特徴とする請求項１又は
２記載の発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項４】少なくとも１層の蛍光ガラス層を有する基
板上に半導体層を積層したことを特徴とする発光ダイオ
ード。 - 【請求項５】半導体層を積層形成した化合物半導体ウェ
ハに、少なくとも１層の蛍光ガラス層を積層または接合
したことを特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項６】前記蛍光ガラス層が、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅ
ｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうち少なくとも１種類の元素を
含むことを特徴とする請求項４又は５記載の発光ダイオ
ード。 - 【請求項７】前記半導体層のうち少なくとも１層がＧａ
Ｎ系の半導体層で構成されることを特徴とする請求項４
〜６のいずれかに記載の発光ダイオード。 - 【請求項８】発光スペクトルに少なくとも２つのピーク
を持つことを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載
の発光ダイオード。 - 【請求項９】前記半導体層の発光のＣＩＥ−ＸＹＺ表色
系における色度座標が０．２≦ｘ≦０．５かつ０．２≦
ｙ≦０．５の範囲にあることを特徴とする請求項４〜８
のいずれかに記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001043090A JP2002246651A (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001043090A JP2002246651A (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002246651A true JP2002246651A (ja) | 2002-08-30 |
Family
ID=18905315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001043090A Pending JP2002246651A (ja) | 2001-02-20 | 2001-02-20 | 発光ダイオード及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002246651A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005333069A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Stanley Electric Co Ltd | Ｌｅｄの製造方法 |
| JP2006041479A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-02-09 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子およびその製造方法 |
| US7144130B2 (en) | 2003-06-09 | 2006-12-05 | Moritex Corporation | Illumination device |
| US7268370B2 (en) | 2003-06-05 | 2007-09-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Phosphor, semiconductor light emitting device, and fabrication method thereof |
| JP2007258486A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 白色発光ダイオード |
| JPWO2005097938A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2008-02-28 | 日本電気硝子株式会社 | 蛍光体及び発光ダイオード |
| US7482641B2 (en) | 2004-02-19 | 2009-01-27 | Panasonic Corporation | White light emitting element and white light source |
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| JP2012074739A (ja) * | 2004-06-09 | 2012-04-12 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | 作成済み波長変換素子を有する半導体発光装置 |
| CN102969435A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-13 | 深圳市优信光科技有限公司 | 一种蓝宝石衬底倒装结构led |
| CN103531690A (zh) * | 2012-07-03 | 2014-01-22 | 上海微电子装备有限公司 | Led芯片及其制备方法 |
-
2001
- 2001-02-20 JP JP2001043090A patent/JP2002246651A/ja active Pending
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| US8748921B2 (en) | 2004-06-09 | 2014-06-10 | Philips Lumileds Lighting Company Llc | Semiconductor light emitting device with pre-fabricated wavelength converting element |
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| CN102969435A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-13 | 深圳市优信光科技有限公司 | 一种蓝宝石衬底倒装结构led |
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