JP2002252371A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

Info

Publication number
JP2002252371A
JP2002252371A JP2001048432A JP2001048432A JP2002252371A JP 2002252371 A JP2002252371 A JP 2002252371A JP 2001048432 A JP2001048432 A JP 2001048432A JP 2001048432 A JP2001048432 A JP 2001048432A JP 2002252371 A JP2002252371 A JP 2002252371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
semiconductor light
emitting device
electrode
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001048432A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4116260B2 (ja
JP2002252371A5 (ja
Inventor
Hideto Sugawara
秀人 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2001048432A priority Critical patent/JP4116260B2/ja
Priority to US09/942,088 priority patent/US6590233B2/en
Publication of JP2002252371A publication Critical patent/JP2002252371A/ja
Publication of JP2002252371A5 publication Critical patent/JP2002252371A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4116260B2 publication Critical patent/JP4116260B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49107Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、十分な輝度を有し、演色性に優れた
白色光源用のLEDを提供すること。 【解決手段】 第1の波長領域の色光を発光する第1の
半導体発光素子13と、第2の波長領域の色光を発光する
第2の半導体発光素子14と、これらの第1および第2の
半導体発光素子とを設置するフレーム電極11と、これら
を一体にモールド成型するパッケージ19とを備えてい
る。前記第1の半導体発光素子13はInGaAlP系材料によ
り構成され、このInGaAlP系材料により構成された発光
素子に含まれる活性層34は互いに異なる波長の色光を発
光する複数の複合発光層54、55、56、57により構成さ
れ、これらの複数の発光層からの発光スペクトルは、少
なくとも一部で重なっている。また、前記各複合発光層
54、55、56、57は、ほぼ同一の波長の色光を発光する複
数の発光層58により構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は混色光を発光する半
導体発光装置に関し、特に、白色光源用の半導体発光装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】可視光を発光する半導体発光素子(以下L
EDという。) は、小型、低消費電力、高信頼性などの
特徴を兼ね備えている。このため、発光の高輝度化とと
もに屋外での表示機や通信用光源としても用いられ、そ
の用途は飛躍的に拡大している。現在実用化されている
高輝度LED材料としてはAlGaAs,GaAlP,GaP,InGaAlPなど
が、それぞれ、赤色、橙色、黄色、緑色を発光する素子
材料として、低コストで供給されている。これに加え近
年、GaN系材料を用いた青色、緑色LEDが実用化され、こ
れにより、RGB(赤、緑、赤)の三原色を高輝度で発光す
るLEDが実現された。したがって、RGBをそれぞれ発光す
る複数個のLEDを組み合わせることによりフルカラー表
示が可能となった。
【0003】一方、RGBをそれぞれ発光するLEDの組み合
わせによるもう一つの利点は、白色光の発光が可能であ
ることにある。これは照明用光源として期待されるもの
であり、信頼性やコストの観点から照明用電球、液晶表
示装置用バックライト光源あるいは自動車のインジケー
タ等との置き換えがもたらす効果は大きい。
【0004】このような白色光源用のLEDとして、最
近、青色発光素子と黄色発光源との組み合わせで白色光
源が実現されている。具体的にはGaN系青色発光LEDと黄
色発光蛍光体の組み合わせ、あるいはZnSa系青色発光LE
Dと黄色ルミネッセンス発光基板との組み合わせが用い
られており、双方とも青色LEDで黄色を励起発光させる
ことを特徴としている。
【0005】これらの白色光源用のLEDは、構造が簡略
であり、小型化できるとともに、黄色発光のスペクトル
帯域が広いことから、2色混合の白色でありながら演色
性が比較的高くできる特徴を持つ。
【0006】また、InGaAlN材料により、単一の発光素
子の活性層内に、RGBをそれぞれ発光する複数の発光層
を形成した白色光源用のLEDも提案されている。この白
色光源用のLEDは、さらに小型化が可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような白色光源用のLEDにおいては、青色発光LEDにより
励起発光される黄色発光が不安定であることが問題視さ
れている。
【0008】また、単一の発光素子の活性層内に、RGB
をそれぞれ発光する複数の発光層を形成した白色光源用
のLEDは、Rの発光輝度が十分に得られないため、実用化
が困難であった。
【0009】したがって、本発明の目的は、小型で、十
分な輝度を有し、演色性に優れた白色光源用のLEDを提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のLEDは、第1の
波長領域の色光を発光する第1の半導体発光素子と、こ
の第1の半導体発光素子に隣接配置され、第2の波長領域
の色光を発光する第2の半導体発光素子とを備え、前記
第1の半導体発光素子はInGaAlP系材料により構成さ
れ、このInGaAlP系材料により構成された発光素子に含
まれる活性層は互いに異なる波長の色光を発光する複数
の複合発光層により構成され、これらの複数の発光層か
らの発光スペクトルは、少なくとも一部で重なってお
り、かつ、前記各複合発光層は、ほぼ同一の波長の色光
を発光する複数の発光層により構成されていることを特
徴とするものである。
【0011】また、本発明のLEDは、第1の波長領域の色
光を発光する第1の半導体発光素子と、この第1の半導
体発光素子に隣接配置され、第2の波長領域の色光を発
光する第2の半導体発光素子とを備え、前記第1の半導
体発光素子はInGaAlP系材料により構成され、このInGaA
lP系材料により構成された発光素子は互いに異なる波長
の色光を発光する複数の発光層を有し、かつ、これらの
複数の発光層からの発光スペクトルは、少なくとも一部
で重なっていることを特徴とするものである。
【0012】本発明のLEDのより具体的な構成は、異な
る色光、たとえば、互いに補色の関係にある青と黄色を
発光する2個の半導体発光素子が同一のフレーム電極上
に隣接して設置されている。そして、これらの内の黄色
を発光する半導体発光素子の構成材料には、InGaAlP系
の材料が用いられるとともに、このInGaAlPからの発光
スペクトが広帯域化されたものである。
【0013】すなわち、InGaAlP材料はそのバンド構造
が赤から緑色に対し直接遷移型を有するためこの波長範
囲における高輝度LED材料としてすでに広く実用化され
ている。本発明者は、このInGaAlP系黄色LEDとGaN系材
料により構成される青色LEDとを組み合わせることによ
り、高輝度白色光源の実用化が可能であることに着目し
た。しかしながら他方において、GaN系青色LED の発光
スペクトルは比較的広いが、InGaAlP系の高輝度LEDによ
る発光は直接遷移バンド構造からの発光であるため、発
光スペクトルが狭く、混色の演色性が十分高くはできな
いことが判明した。
【0014】図1に従来の実施の形態に関わる白色発光
素子の発光スペクトルを示す。ここで約490nmにピーク
を持つ発光はGaN系LEDからのもので、約590nmにピーク
を持つ発光はInGaAlP系LEDからの発光である。これらを
同一フレーム上にマウントして、共に動作電流20mAで動
作させている。図からわかるように、InGaAlP系LEDから
の発光は半値幅が狭く、混色により白色発光は得られる
ものの、その演色性が低いことが予想される。
【0015】そこで本発明は、InGaAlP系材料により構
成された発光素子内に、互いに異なる波長の色光を発光
する複数の発光層を形成して、発光スペクトルを広帯域
化し、これによって2個の半導体発光素子から得られる
混色光あるいは白色光の演色性を高めるようにしたもの
である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を説明する。
【0017】図2は本発明の第1の実施形態である半導
体発光装置の構造を示す断面図である。第1のフレーム
電極11の上端部に形成された皿状凹部12内には、第1お
よび第2のLED13、14が隣接して設置されている。第1のL
ED13は、InGaAlP系材料により構成された黄色光を発光
する黄色LEDであり、素子の下面のn型電極は、第1の
フレーム電極11の上端部に直接接続される。また、素子
の上面のp型電極は、第2のフレーム電極15の上端部に
ワイヤー16によりボンディング接続されている。第2の
フレーム電極15は、第1のフレーム電極11と平行に配置
された一対のフレーム電極により構成されている。
【0018】他方、第2のLED14は、GaN系材料により構
成され、青色光を発光する青色LEDである。第2のLED14
素子の上面にはp型電極が形成されており、この電極
は、ワイヤー17により、第2のフレーム電極15を構成す
る他方のフレーム電極の上端にボンディング接続されて
いる。また、第2のLED14素子のn型電極は、第1のフレ
ーム電極11の上端部にワイヤー18によりボンディング接
続されている。そして、第1および第2のフレーム電極1
1、15の上端部は、第1のフレーム電極11の皿状凹部12
内に設置された、第1および第2のLED13、14とともに、
ドーム形状の透明な樹脂モールドパッケージ19により覆
われている。ドーム形状の透明な樹脂モールドパッケー
ジ19は、第1および第2のLED13、14から矢印21、22で示
される方向に射出される黄色および青色光を、集光する
レンズ機能を有している。
【0019】図3は図2に示す第1のLED13の素子構造を示
す断面図である。この素子は、同図(A)に示すよう
に、n-GaAs基板31、n-InAlPクラッド層32、In0.5(Ga0.3
Al0.7)0.5Pガイド層33、活性層34、In0.5(Ga0.3Al0.7)
0.5Pガイド層35、p-InAlPクラッド層36、p-Ga0.2Al0.8A
s電流拡散層37、p-GaAsコンタクト層38が順次積層され
ている。そして、この積層体の下面にはn型キャリアー
電流注入用電極39が形成され、上面にはp型キャリアー
電流注入用電極40が形成されている。
【0020】上記各層の組成と膜厚は以下の通りであ
る。 32 n-InAlPクラッド層 1μm 33 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pガイド層 0.05μm 35 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pガイド層 0.05μm 36 p-InAlPクラッド層 1μm 37 p-Ga0.2Al0.8As電流拡散層 10μm 38 p-GaAsコンタクト層 0.01μm 図3(A)の活性層34は、図3(B)の拡大図に示されるよ
うに、3個のIn0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P区画用障壁層51、5
2、53により分離された4個の複合発光層54、55、56、57
により構成されている。これらの各複合発光層54、55、
56、57は、それぞれ20層のIn0.5(Ga1-xAlx)0.5P発光層5
8-1、58-2、…、58-20 (図ではそれぞれ3層のみ示されて
いる。) を含んでいる。各複合発光層に含まれる発光層
58は区画用障壁層51、52、53より薄いIn0.5(Ga0.3Al0.
7)0.5P障壁層59により互いに分離されて積層されてい
る。
【0021】ここで、各複合発光層54、55、56、57に含
まれる20層のIn0.5(Ga1-xAlx)0.5P発光層58-1、58-2、…、
58-20は、ほぼ同一の組成を有し、同一の波長の色光を
発光する。しかし、異なる複合発光層54、55、56、57に
含まれる発光層58-1、58-2、…、58-20 は、Al組成(x)が少
しずつ異なり、これによって、各複合発光層54、55、5
6、57は、異なる波長の色光を発光する。そしてこれら
の各複合発光層54、55、56、57からの発光スペクトル
は、少なくとも一部で重なるように、互いに近接した波
長の色光を発光するようにAl組成(x)が選択調整されて
いる。
【0022】上記活性層34におけるの各複合発光層54、
55、56、57内の発光層58-1、58-2、…、58-20および障壁層
59の構造の詳細は以下のようになっている。 54: 58-1/59 In0.5Ga0.5P/In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 55: 58-2/59 In0.5(Ga0.8Al0.2)0.5P/In0.5(Ga0.3Al0.
7)0.5P 56: 58-3/59 In0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P/In0.5(Ga0.3Al0.
7)0.5P 57: 58-4/59 In0.5(Ga0.6Al0.4)0.5P/In0.5(Ga0.3Al0.
7)0.5P ここで各複合発光層54、55、56、57内の発光層構造はそ
れぞれ井戸数20の多重量子井戸構造(MQW)となってい
る。また井戸層および障壁層の膜厚は、それぞれ5 nm、
4nmとした。また、各複合発光層54、55、56、57を区画
する区画用障壁層51、52、53の厚さは20nmと厚く設定し
ている。
【0023】次にこの製造方法について説明する。
【0024】InGaAlP混晶は有機金属気相成長法(MOCVD)
や分子線エピタキシャル成長法(MBE)を用いて結晶成長
される。この実施例で示す素子構造はMOCVD法を用い、5
族原料としてAsH3およびPH3,3族原料としてトリメチル
インジウム(TMI)、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチ
ルアルミニウム(TMA)を成長原料とした。pおよびn型の
不純物原料としてはジメチル亜鉛(DMZ)、モノシラン(Si
H4)をそれぞれ用いた。以下に成長手順を記す。まず基
板として用いるGaAs基板31を有機溶剤と硫酸系のエッチ
ャントを用いて基板表面のクリーニングを行う。次に加
熱用サセプタ上へ前記基板を搭載する。このとき、ロー
ドロック機構を介して成長炉内への酸素(空気)の混入を
防いでいる。水素キャリアガスとAsH3を供給しつつGaAs
基板を730℃へ昇温し、10分聞のサーマルクリーニング
を行う。次にTMGとTMAとSiH4を供給してn-InAlPクラッ
ド層32の成長を行う。次に一旦TMG、TMA、SiH4の供給を
停止し、TMI、TMG、TMAを供給してInGaAlPガイド層33の
成長を行う。以降同様に成長原料(3族原料と不純物原
料)の供給/停止を繰り返して、活性層34を含めてp-GaA
sコンタクト層38までの成長を連続で行う。ここで各層
の膜厚は成長原料の供給量と成長時間で制御し、各層の
組成は成長原料の供給比を制御して成長する。また、本
成長では基板への格子整合条件を確保しながら成長する
ことが重要であり、この条件から外れると結晶欠陥が発
生し、ひいては素子特性の劣化につながることになる。
p-GaAsコンタクト層38を成長した後、成長原料のTMGと
不純物原料のDMZの供給を停止し、これと同時に基板温
度を室温まで降温する。この降温過程において、基板温
度が高い状態(〜400℃)では成長された結晶中からの5族
元素の再蒸発が顕著であるため5族原料(この場合はAsH
3)を供給しつつ行う。基板温度が室温に下がった後、再
度ロードロック機構を介して炉外に基板を取り出す。電
流注入用の電極はフォトエッチングプロセスを用いて必
要な形状にパターニング形成される。次にダイシングま
たはスクライビングによりチップ分離をおこない、図2
に示す素子を形成する。
【0025】このように製造された第1のLED13の素子構
造は活性層を4つの各複合発光層54、55、56、57に分け
て構成され、それぞれの発光を素子外部に取り出すもの
である。
【0026】図4は、これらの各複合発光層54、55、5
6、57により構成される多重量子井戸構造発光層のエネ
ルギーバンドを示す概略構造図である。同図(A)は複合
発光層54、55、56、57からなる活性層34の断面図、同図
(B)は各複合発光層54、55、56、57に対応するエネルギ
ーバンド構造図である。同図の横軸はエネルギーを示
し、縦軸は活性層34の膜厚方向の距離を示している。そ
して同図中のグラフ61、62は、それぞれ、伝導体および
荷電子帯のエネルギーレベルを示している。
【0027】図5にこの素子にバイアスを加えた時の発
光スペクトルを示す。このように各複合発光層からの色
光が重なり合い、全体として波長帯域の広いスペクトル
を示していることが解る。
【0028】図6に、白色光源を目的として、第1のLED1
3とGaN系青色発光素子である第2のLED14とを同一のフレ
ーム電極11にマウントした半導体発光装置の発光スペク
トルを示す。ここで、GaN系青色発光素子は、図示しない
が、サファイア基板上に、n-GaNコンタクト・クラッド層、
InGaN活性層、p-AlGaNクラッド層およびp-GaNコンタクト
層を順次積層し、n-GaNコンタクト・クラッド層とp-GaN
コンタクト層に電流注入用電極を形成したものである。
また、これらの第1および第2の素子の動作電流はそれぞ
れ20mAとした。従来例の図1と比較しても明らかなよう
に、本発明の素子を用いた方が発光波長の帯域が広く、
このことから演色性の高い白色光が得られることがわか
る。
【0029】図7は本発明の他の実施形態に係る半導体
発光装置に使用する第1の半導体発光素子の断面図であ
る。同図においては、図3の素子構成と同一部分には同
一符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施形態に
おける発光素子が図3の素子構成と異なるところは発光
層領域34´の構造にある。
【0030】発光層領域34´は、井戸層により構成され
る60層の発光層60-1、60-2、60-3、…、60-60が、それ
ぞれ障壁層59を介して積層されている。これらの60個の
発光層63-1、63-2、63-3、…、63-60は、それぞれAl組
成(x)がnクラッド層32側からpクラッド層36側に向かっ
て増加させていることにある。すなわち、60個の発光層
63-1、63-2、63-3、…、63-60の組成がそれぞれ異な
り、1層目63-1はAl組成が0のInGaPで、60層目63-60はA
l組成0.4のIn0.5(Ga0.6Al0.4)0.5Pとし、発光領域34´
全体として見たときにAl組成が徐々に変化している。こ
こで、障壁層59はIn0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pで統一した。
井戸層である発光層63-1、63-2、63-3、…、63-60、障
壁層59の膜厚はそれぞれ4 nm、5nmと一定にした。
【0031】なお、この素子の製造方法については、第
1の実施形態の場合とほぼ同様であるため、説明は省略
する。
【0032】このように構成された素子に、バイアス電
圧を印加したとき得られる発光スペクトルはピーク分離
の起こらない単一ピークで、半値幅として約80nmの広帯
域発光が得られた。また、本素子を第1のLEDとして用い
た図2に示す白色光源用半導体発光装置では、第1の実施
形態と同様に従来例と比較して演色性の高い特性を得る
ことができた。
【0033】なお、本発明の実施の形態は上記の実施例
に限るものではなく、例えばInGaAlP系LEDの基板にはGa
Asを用いているが、発光に対して透明なGaP基板を用い
ることで光取り出し効率を格段に向上することができ
る。このときGaP基板とInGaAlP層は結晶成長によるもの
とは別に貼り付けによっても結合できる。
【0034】さらに光取り出しの観点からは、注入電流
の無効域への流入を防ぐ電流阻止層の導入や裏面放射光
を反射する反射層の導入も効果的である。
【0035】また、本実施例の発光層はアンドープにし
ているが、不純物をドーピングすることで発光強度が増
し、さらには不純物準位を介した発光はスペクトルが拡
大するため有効である。さらに、発光層を構成する井戸
層および障壁層の膜厚はその組成と共に変化させてもよ
く上記の実施形態に限定されるものではない。その他、
本発明の骨子を逸脱しない範囲において種々変形して作
成できる。
【0036】
【発明の効果】InGaAlP系発光素子において発光層を複
数有し、かつそれぞれからの発光スペクトルが重なるよ
うに設定することにより発光波長帯域の広い素子を作成
することができる。この素子と青色発光素子を組み合わ
せることにより演色性の高い白色光源を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の白色光源構成から得られる発光スペクト
ルを示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態である半導体発光装置
の構造を示す断面図である。
【図3】図2に示す第1のLED13の素子構造を示す断面図
である。
【図4】図2に示す活性層32を構成する多重量子井戸構
造発光層のエネルギーバンドを示す概略構造図である。
【図5】図2に示す第1のLED13の発光スペクトルを示す
図である。
【図6】図2に示す半導体発光装置の発光スペクトルを
示す図である。
【図7】本発明の他の実施形態に係る半導体発光装置に
使用する第1の半導体発光素子の断面図である。
【符号の説明】
11 第1のフレーム電極 12 皿状凹部 13 第1のLED 14 第2のLED 15 第2のフレーム電極 16、17、18 ワイヤー 19 パッケージ 31 n-GaAs基板 32 n-InAlPクラッド層 33 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pガイド層 34 活性層 35 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5Pガイド層 36 p-InAlPクラッド層 37 p-Ga0.2Al0.8As電流拡散層 38 p-GaAsコンタクト層 39 n型キャリアー電流注入用電極 51、52、53 区画用障壁層 54、55、56、57 複合発光層 58 発光層 59 In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P障壁層 61 伝導体 62 荷電子帯 63 発光層

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の波長領域の色光を発光する第1の
    半導体発光素子と、この第1の半導体発光素子に隣接配
    置され、第2の波長領域の色光を発光する第2の半導体発
    光素子とを備え、前記第1の半導体発光素子はInGaAlP
    系材料により構成され、このInGaAlP系材料により構成
    された発光素子に含まれる活性層は互いに異なる波長の
    色光を発光する複数の複合発光層により構成され、これ
    らの複数の発光層からの発光スペクトルは、少なくとも
    一部で重なっており、かつ、前記各複合発光層は、ほぼ
    同一の波長の色光を発光する複数の発光層により構成さ
    れていることを特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の複合発光層は、量子井戸構造
    の発光層および障壁層が交互に積層された多重量子井戸
    構造を有することを特徴とする請求項1記載の半導体発
    光装置。
  3. 【請求項3】 前記各複合発光層に属する複数の発光層
    は、Alの組成比がほぼ同一のInGaAlP系材料により構成
    されており、異なる複合発光層に属する発光層は、Alの
    組成比が互いに異なるInGaAlP系材料により構成されて
    いることを特徴とする請求項2記載の半導体発光装置。
  4. 【請求項4】 前記各複合発光層は、前記障壁層と同じ
    組成で膜厚が前記障壁層より厚い区画障壁層により、相
    互に区画されていることを特徴とする請求項3記載の半
    導体発光装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の半導体発光素子は、黄色光を
    発光する半導体発光素子であり、前記第2の半導体発光
    素子は、青色光を発光する半導体発光素子であることを
    特徴とする請求項4記載の半導体発光装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の半導体発光素子は、n型半導
    体基板上に形成されたn-InAlPクラッド層と、このクラ
    ッド層上に形成されたIn(GaAl)Pガイド層と、このガイ
    ド層上に形成された前記複数の複合発光層からなる活性
    層と、この活性層上に形成されたIn(GaAl)Pガイド層
    と、このガイド層上に形成されたp-InAlPクラッド層
    と、このクラッド層上に形成されたp-GaAlAs電流拡散層
    と、この電流拡散層上に形成されたp-GaAsコンタクト層
    と、この用にして形成された積層体の下面に形成された
    n型キャリアー電流注入用電極と、前記積層体の上面に
    形成されたp型キャリアー電流注入用電極とを備えたこ
    とを特徴とする請求項5記載の半導体発光装置。
  7. 【請求項7】 前記第2の半導体発光素子は、GaN系材料
    により構成されることを特徴とする請求項6記載の半導
    体発光装置。
  8. 【請求項8】 前記第1および第2の半導体発光素子
    は、共通のフレーム電極上に設置され、一体にモールド
    成型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。
  9. 【請求項9】 前記フレーム電極は、前記第1および第2
    の半導体発光素子が隣接して設置され、各半導体発光素
    子の一方の電極が共通に接続される第1のフレーム電極
    と、前記第1および第2の半導体発光素子の他方の電極が
    接続される第2のフレーム電極とから構成されているこ
    とを特徴とする請求項8記載の半導体発光装置。
  10. 【請求項10】 前記第1および第2の半導体発光素子
    は、前記第1のフレーム電極の上端部に形成された皿状
    凹部内に設置されていることを特徴とする請求項9記載
    の半導体発光装置。
  11. 【請求項11】 前記第2のフレーム電極は、前記第1
    のフレーム電極と平行に配置され、それぞれに前記第1
    および第2の半導体発光素子の前記他の電極が接続され
    た一対のフレーム電極により構成されていることを特徴
    とする請求項10記載の半導体発光装置。
  12. 【請求項12】 第1の波長領域の色光を発光する第1
    の半導体発光素子と、この第1の半導体発光素子に隣接
    配置され、第2の波長領域の色光を発光する第2の半導体
    発光素子とを備え、前記第1の半導体発光素子はInGaAl
    P系材料により構成され、このInGaAlP系材料により構成
    された発光素子は互いに異なる波長の色光を発光する複
    数の発光層を有し、かつ、これらの複数の発光層からの
    発光スペクトルは、少なくとも一部で重なっていること
    を特徴とする半導体発光装置。
  13. 【請求項13】 前記複数の発光層は、量子井戸構造の
    発光層および障壁層が交互に積層された多重量子井戸構
    造を有することを特徴とする請求項12記載の半導体発
    光装置。
  14. 【請求項14】 前記各発光層は、Alの組成比が互いに
    異なるInGaAlP系材料により構成されていることを特徴
    とする請求項13記載の半導体発光装置。
  15. 【請求項15】 前記第1の半導体発光素子は、黄色光
    を発光する半導体発光素子であり、前記第2の半導体発
    光素子は、青色光を発光する半導体発光素子であること
    を特徴とする請求項14記載の半導体発光装置。
  16. 【請求項16】 前記第1の半導体発光素子は、n型半
    導体基板上に形成されたn-InAlPクラッド層と、このク
    ラッド層上に形成されたIn(GaAl)Pガイド層と、このガ
    イド層上に形成された前記複数の発光層からなる活性層
    と、この活性層上に形成されたIn(GaAl)Pガイド層と、
    このガイド層上に形成されたp-InAlPクラッド層と、こ
    のクラッド層上に形成されたp-GaAlAs電流拡散層と、こ
    の電流拡散層上に形成されたp-GaAsコンタクト層と、こ
    の用にして形成された積層体の下面に形成されたn型キ
    ャリアー電流注入用電極と、前記積層体の上面に形成さ
    れたp型キャリアー電流注入用電極とを備えたことを特
    徴とする請求項15記載の半導体発光装置。
  17. 【請求項17】 前記各発光層に含まれるAlの組成比
    は、前記nクラッド層側からpクラッド層側に向かって順
    次増加することを特徴とする請求項16記載の半導体発
    光装置。
  18. 【請求項18】 前記第2の半導体発光素子は、GaN系材
    料により構成されることを特徴とする請求項17記載の
    半導体発光装置。
  19. 【請求項19】 前記第1および第2の半導体発光素子
    は、共通のフレーム電極上に設置され、一体にモールド
    成型されていることを特徴とする請求項18記載の半導
    体発光装置。
  20. 【請求項20】 前記フレーム電極は、前記第1および
    第2の半導体発光素子が隣接して設置され、各半導体発
    光素子の一方の電極が共通に接続される第1のフレーム
    電極と、前記第1および第2の半導体発光素子の他方の電
    極が接続される第2のフレーム電極とから構成されてい
    ることを特徴とする請求項19記載の半導体発光装置。
  21. 【請求項21】 前記第1および第2の半導体発光素子
    は、前記第1のフレーム電極の上端部に形成された皿状
    凹部内に設置されていることを特徴とする請求項20記
    載の半導体発光装置。
  22. 【請求項22】 前記第2のフレーム電極は、前記第1
    のフレーム電極と平行に配置され、それぞれに前記第1
    および第2の半導体発光素子の前記他の電極が接続され
    た一対のフレーム電極により構成されていることを特徴
    とする請求項21記載の半導体発光装置。
JP2001048432A 2001-02-23 2001-02-23 半導体発光装置 Expired - Fee Related JP4116260B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001048432A JP4116260B2 (ja) 2001-02-23 2001-02-23 半導体発光装置
US09/942,088 US6590233B2 (en) 2001-02-23 2001-08-28 Semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001048432A JP4116260B2 (ja) 2001-02-23 2001-02-23 半導体発光装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2002252371A true JP2002252371A (ja) 2002-09-06
JP2002252371A5 JP2002252371A5 (ja) 2005-07-28
JP4116260B2 JP4116260B2 (ja) 2008-07-09

Family

ID=18909703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001048432A Expired - Fee Related JP4116260B2 (ja) 2001-02-23 2001-02-23 半導体発光装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6590233B2 (ja)
JP (1) JP4116260B2 (ja)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004327719A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd 発光素子
JP2007019455A (ja) * 2005-07-07 2007-01-25 Samsung Electro Mech Co Ltd 白色発光素子
KR100704094B1 (ko) * 2003-01-02 2007-04-05 에피테크 테크놀로지 코포레이션 혼색 발광 다이오드
JP2007335799A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
JP2008159629A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Rohm Co Ltd 光通信用半導体素子
WO2009101718A1 (ja) * 2008-02-13 2009-08-20 Canon Components, Inc. 白色発光ダイオード、白色発光装置及びそれらを用いたライン状照明装置
JP2011530194A (ja) * 2008-08-04 2011-12-15 ソラア インコーポレーテッド 物質および蛍光体を含んだ非分極性あるいは半極性のガリウムを用いた白色灯デバイス
JP2014038885A (ja) * 2012-08-10 2014-02-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光素子および光学装置
JP2015008074A (ja) * 2013-06-25 2015-01-15 市光工業株式会社 車両用灯具の半導体型光源、車両用灯具
US9046227B2 (en) 2009-09-18 2015-06-02 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
US9236530B2 (en) 2011-04-01 2016-01-12 Soraa, Inc. Miscut bulk substrates
US9646827B1 (en) 2011-08-23 2017-05-09 Soraa, Inc. Method for smoothing surface of a substrate containing gallium and nitrogen
US10700244B2 (en) 2010-08-19 2020-06-30 EcoSense Lighting, Inc. System and method for selected pump LEDs with multiple phosphors
KR102445091B1 (ko) * 2021-08-04 2022-09-20 주식회사 디엠엘이디 항균 및 살균 기능을 갖는 led 조명

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080029145A1 (en) * 2002-03-08 2008-02-07 Chien-Min Sung Diamond-like carbon thermoelectric conversion devices and methods for the use and manufacture thereof
JP4526252B2 (ja) * 2003-08-26 2010-08-18 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
US7652300B2 (en) * 2004-02-26 2010-01-26 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Apparatus for forming an asymmetric illumination beam pattern
CN100341162C (zh) * 2004-03-19 2007-10-03 元砷光电科技股份有限公司 发光二极管结构
US20050253159A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-17 Creswick Steven B Semiconductor (LED) chip attachment
JP2006066456A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Fuji Photo Film Co Ltd 固体撮像素子
JP2006310771A (ja) * 2005-03-30 2006-11-09 Toshiba Discrete Technology Kk 半導体発光装置
DE102006025964A1 (de) * 2006-06-02 2007-12-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mehrfachquantentopfstruktur, strahlungsemittierender Halbleiterkörper und strahlungsemittierendes Bauelement
KR101459752B1 (ko) * 2007-06-22 2014-11-13 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US8531126B2 (en) * 2008-02-13 2013-09-10 Canon Components, Inc. White light emitting apparatus and line illuminator using the same in image reading apparatus
KR100924912B1 (ko) * 2008-07-29 2009-11-03 서울반도체 주식회사 웜화이트 발광장치 및 그것을 포함하는 백라이트 모듈
KR101549811B1 (ko) * 2009-01-09 2015-09-04 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자
US8216867B2 (en) * 2009-06-10 2012-07-10 Cree, Inc. Front end scribing of light emitting diode (LED) wafers and resulting devices
US10685941B1 (en) 2019-07-09 2020-06-16 Intematix Corporation Full spectrum white light emitting devices
US10371325B1 (en) 2018-06-25 2019-08-06 Intematix Corporation Full spectrum white light emitting devices
US11887973B2 (en) 2019-07-09 2024-01-30 Intematix Corporation Full spectrum white light emitting devices
CN111048631B (zh) * 2019-10-31 2021-06-15 华灿光电(苏州)有限公司 发光二极管外延片及其制备方法
CN113140657B (zh) * 2021-05-13 2022-04-19 西安瑞芯光通信息科技有限公司 一种紫外led外延结构及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0738150A (ja) * 1993-07-22 1995-02-07 Toshiba Corp 半導体発光装置
US5650641A (en) * 1994-09-01 1997-07-22 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor device having group III nitride compound and enabling control of emission color, and flat display comprising such device
US5707745A (en) * 1994-12-13 1998-01-13 The Trustees Of Princeton University Multicolor organic light emitting devices
KR100486803B1 (ko) * 1996-06-18 2005-06-16 소니 가부시끼 가이샤 자발광표시장치
TW383508B (en) 1996-07-29 2000-03-01 Nichia Kagaku Kogyo Kk Light emitting device and display
US6256331B1 (en) * 1997-08-08 2001-07-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device, optical communication system using the same, and method for producing compound semiconductor
JPH11121806A (ja) 1997-10-21 1999-04-30 Sharp Corp 半導体発光素子
JPH11233816A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体発光装置およびその製造方法
JP2000164931A (ja) 1998-11-27 2000-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 白色光源
TW456058B (en) * 2000-08-10 2001-09-21 United Epitaxy Co Ltd Light emitting diode and the manufacturing method thereof

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100704094B1 (ko) * 2003-01-02 2007-04-05 에피테크 테크놀로지 코포레이션 혼색 발광 다이오드
JP2004327719A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd 発光素子
JP2007019455A (ja) * 2005-07-07 2007-01-25 Samsung Electro Mech Co Ltd 白色発光素子
JP4558656B2 (ja) * 2005-07-07 2010-10-06 三星電機株式会社 白色発光素子
JP2007335799A (ja) * 2006-06-19 2007-12-27 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
JP2008159629A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Rohm Co Ltd 光通信用半導体素子
WO2009101718A1 (ja) * 2008-02-13 2009-08-20 Canon Components, Inc. 白色発光ダイオード、白色発光装置及びそれらを用いたライン状照明装置
US8956894B2 (en) 2008-08-04 2015-02-17 Soraa, Inc. White light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and phosphors
JP2011530194A (ja) * 2008-08-04 2011-12-15 ソラア インコーポレーテッド 物質および蛍光体を含んだ非分極性あるいは半極性のガリウムを用いた白色灯デバイス
USRE47711E1 (en) 2008-08-04 2019-11-05 Soraa, Inc. White light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and phosphors
US9046227B2 (en) 2009-09-18 2015-06-02 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
US10557595B2 (en) 2009-09-18 2020-02-11 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
US11105473B2 (en) 2009-09-18 2021-08-31 EcoSense Lighting, Inc. LED lamps with improved quality of light
US11662067B2 (en) 2009-09-18 2023-05-30 Korrus, Inc. LED lamps with improved quality of light
US10700244B2 (en) 2010-08-19 2020-06-30 EcoSense Lighting, Inc. System and method for selected pump LEDs with multiple phosphors
US11611023B2 (en) 2010-08-19 2023-03-21 Korrus, Inc. System and method for selected pump LEDs with multiple phosphors
US9236530B2 (en) 2011-04-01 2016-01-12 Soraa, Inc. Miscut bulk substrates
US9646827B1 (en) 2011-08-23 2017-05-09 Soraa, Inc. Method for smoothing surface of a substrate containing gallium and nitrogen
JP2014038885A (ja) * 2012-08-10 2014-02-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光素子および光学装置
JP2015008074A (ja) * 2013-06-25 2015-01-15 市光工業株式会社 車両用灯具の半導体型光源、車両用灯具
KR102445091B1 (ko) * 2021-08-04 2022-09-20 주식회사 디엠엘이디 항균 및 살균 기능을 갖는 led 조명

Also Published As

Publication number Publication date
JP4116260B2 (ja) 2008-07-09
US20020117674A1 (en) 2002-08-29
US6590233B2 (en) 2003-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4116260B2 (ja) 半導体発光装置
Koike et al. Development of high efficiency GaN-based multiquantum-well light-emitting diodes and their applications
US6163038A (en) White light-emitting diode and method of manufacturing the same
US8389975B2 (en) Group III nitride semiconductor light-emitting device
US6548834B2 (en) Semiconductor light emitting element
US20040056258A1 (en) Multi-wavelength luminous element
KR101611412B1 (ko) 발광 소자
US20050067627A1 (en) High efficiency multi-active layer tunnel regenerated white light emitting diode
JP2008141118A (ja) 半導体白色発光装置
JP2016092411A (ja) 発光素子
US20040041161A1 (en) Semiconductor light-emitting diode
JP2000068555A (ja) 照明システム
JPH11121806A (ja) 半導体発光素子
JP4501194B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
JPH11289108A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2875124B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
KR20010070709A (ko) 반도체 엘이디(led) 소자
JPH1187773A (ja) 発光素子
JP2002261324A (ja) 半導体発光素子
JP3691202B2 (ja) 半導体発光素子
JP2002305327A (ja) 窒化物系半導体発光素子
JP2000196142A (ja) 発光素子
JP4458870B2 (ja) 蛍光発光装置、蛍光発光素子、および蛍光体
JP2003037291A (ja) 発光素子
JP4503316B2 (ja) 多色光の発光方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041214

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041214

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20041216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071009

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080415

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080417

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees