JP2003078162A - ＧａＰ系半導体発光素子 - Google Patents

ＧａＰ系半導体発光素子

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emitting device
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金吾 鈴木
Hitoshi Ikeda
均 池田
Yasutsugu Kaneko
康継 金子
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 間接遷移型の発光形態においても十分な輝度
の向上が可能であるＧａＰ系半導体発光素子を提供す
る。 【解決手段】 ＧａＰ系の半導体基体７０において、ｐ
型層側の主面を第一主表面１０、その反対側の主面を第
二主面１１とする。第二主面には、ラッピングした後、
王水でエッチングすることにより、光の全反射を向上さ
せるための、半導体基体７０の内側に凸となる鏡面状の
凹曲面５１を集合形成させ、他方、半導体基体７０にお
ける第一接触層６２の形成領域と第二主面１１以外に、
異方性エッチングにより、光の全反射を低減させるため
の、外側に凸となる凸曲面５３を集合形成させる。さら
に、第二主面１１に形成される第二接触層６４（第二電
極６３）を、Ａｕ、ＳｉおよびＮｉよりなる合金より形
成し、第一主表面１０に形成される第一接触層６２を、
Ａｕと、ＢｅもしくはＺｎとの合金より形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】ＧａＰ系半導体発光素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＰ系半導体発光素子は、ＧａＰ半導
体もしくはＧａＰ半導体を母物質として、ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＰ、ＡｌＰ等で組成置換した混晶系半導体より構成す
ることで、赤色から緑色に渡る広可視波長帯の発光が可
能である。また、ＧａＰ半導体は間接遷移型であるため
に、間接遷移型となる上記ＧａＰ系半導体発光素子にお
いては、発光中心となる窒素等をドーピングさせること
により発光効率の向上が図られている。
【０００３】しかしながら、例えば、上記窒素ドープが
施されたＧａＰ半導体は、黄緑色の発光を示すのに対し
て、ドープが施されていないものは、緑色の発光を示す
というように、発光効率の向上のため窒素をドーピング
した場合、発光波長が変化してしまう問題が起きる。ま
た、過度に窒素をドーピングすると、発光中心に寄与し
ない窒素が発光効率を抑制するという不具合が生じる。
【０００４】そこで、上記のような内部発光効率を向上
させる観点のみではなく、外部取出効率を向上させる必
要がある。外部取出効率の向上を目指した発光素子の形
状は、種々開示されている。図８（ａ）に模式的に示す
ものは、ｎ型層２１とｐ型層２２よりｐ−ｎ接合が形成
され、アノード電極２４、カソード電極２５を設置する
ことでｐ型層２２側より光取り出しを行なう発光素子で
あり、側面にメサエッチングによる傾斜部２３を構成す
ることで、発光した光の全反射を低減させ外部取出効率
の向上が図られている。また、この発光素子にさらに、
発光した光の全反射を低減させるための粗面加工を主表
面と傾斜部２３に施すとともに、光取り出し側の反対側
における主面での光全反射を向上させるために粗面加工
を施したものなどが提案されおり（特第２９０７１７０
号公報）、図８（ｂ）は、そのような粗面加工を図８
（ａ）に付与した場合を模式的に示すものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８
（ｂ）に示すような発光素子形状を、上記間接遷移型の
ＧａＰ系半導体発光素子に付与しても尚、発光効率は十
分ではなく、窒素を発光中心としてドーピングしない場
合にはさらに輝度が低い。
【０００６】本発明は、かかる問題点を考慮してなされ
たものである。すなわち、本発明は、輝度を向上するこ
とができるＧａＰ系半導体発光素子を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するための本発明におけるＧａＰ系半導体発光素
子は、ｐ−ｎ接合を有するＧａＰ系の半導体基体と、該
半導体基体に発光駆動電圧を印加させるための電極とを
有し、前記半導体基体のｐ型層側の主面を第一主面、そ
の反対側の主面を第二主面とし、前記半導体基体の第一
主面および側面には、外側に凸となる凸曲面が集合した
粗面が形成され、かつ前記第二主面は、王水でエッチン
グして形成された鏡面であることを特徴とする。
【０００８】上記ＧａＰ系半導体においてはｐ型層側か
ら光取り出しが行なわれることから、ｎ型層側の主面
（第二主面）は、光の全反射を向上させるために鏡面状
にされており、他方、第一主面および側面には、光の全
反射を低減させるために、外側に凸となる凸曲面が集合
した粗面となるように粗面化処理が施されている。この
ような構成を有する本発明のＧａＰ系半導体発光素子
は、発光した光の取り出し効率を向上させることができ
るので、従来のものより輝度の向上を図ることが可能と
なる。
【０００９】第二主面の鏡面化は、該第二主面を王水で
エッチングすることにより行なわれる。このように、王
水でエッチングすることで、第二主面に、半導体基体の
内側に凸となる鏡面状の凹曲面が集合した鏡面を形成す
ることができる。その結果、第二主面における光全反射
効果を有効に機能させることができる。また、第二主面
をラッピングにて平滑化した後、王水でエッチングした
場合、さらに簡便に、第二主面を鏡面状の凹曲面が集合
した鏡面とすることが可能である。
【００１０】第二主面を、鏡面状の凹曲面が集合した鏡
面とすることで、従来の平滑な鏡面に比べ、第二主面に
おける光の全反射率を向上させることができる。さらに
本発明における、凹曲面の粒径は、５μｍ以上１５０μ
ｍ以下であり、かつその内側への深さは、０．５μｍ以
上１５μｍ以下であることを特徴とする。凹曲面の粒径
が５μｍ未満もしくは、その内側への深さが０．５μｍ
未満であると、十分に凹曲面形状が形成されず、その結
果、第二主面における光全反射の向上が効果的に機能し
ない不具合が生じる。他方、粒径が１５０μｍより大き
くなると、導電性ペーストとの固着面積を十分に大きく
とることができなくなる。同様に、凹曲面の内側への深
さが１５μｍより大きくなると、鏡面化が抑制される結
果となり、光全反射向上が抑制されることとなる。上記
内容を考慮して、凹曲面の粒径を、５μｍ以上１５０μ
ｍ以下、かつその内側への深さを、０．５μｍ以上１５
μｍ以下に調整することで、凹曲面が光全反射向上の機
能を果たし、かつ導電性ペーストとの固着面としても機
能することとなる。また、このような鏡面状の凹曲面が
集合した鏡面を、王水を用いることで簡便に第二主面に
形成することが可能となる。
【００１１】一方、光取出し面となる第一主面および側
面には、上記したように光全反射を低減させる必要があ
るために、外側に凸となる凸曲面が集合形成されてい
る。このように、凸曲面を集合形成させることで、上記
凹曲面が集合形成された第二主面にて反射した光を含
め、第一主面および側面での光全反射を低減させること
が可能となり、取出効率が高くなるので、輝度を向上さ
せることができる。
【００１２】上記ＧａＰ系半導体発光素子を構成するＧ
ａＰ系の半導体基体は、エピタキシャル成長法により配
向した結晶を積層させることで形成することができる。
上記凸曲面を集合形成させるには、積層された結晶の面
方向によってエッチングレートが異になる異方性エッチ
ングを利用することができ、結果、均一形状となる複数
の凸曲面を簡便に形成することが可能となる。
【００１３】上記異方性エッチングを用いることによ
り、凸曲面の径を調整し、凸曲面が集合形成される粗面
をマイクロレンズ化とすることが可能である。結果、粗
面をマイクロレンズ化とすることで、光全反射が起こる
確率をさらに低減させることができる。
【００１４】次に、本発明のＧａＰ系半導体発光素子に
おける、上記ＧａＰ系の半導体基体は、上記第二主面全
域を導電性ペーストで覆う形にて、電極支持体に固着さ
れてなることが好ましい。本発明のＧａＰ系半導体発光
素子においては、ｐ型層側から光取り出しが行なわれる
ため、ｎ層側の主面つまり第二主面は導電性ペーストを
介して電極支持体に固着されることとなる。上述したよ
うに、第二主面は、半導体基体の内側に凸となる鏡面状
の凹曲面が集合形成されてなることより、導電性ペース
トとの固着面積を大きくとることができるため、上記半
導体基体の電極支持体に対する固着性を向上させること
が可能となる。その結果、例えば、横方向からの付加力
による、半導体基体の電極支持体に対する傾き、はがれ
等の不具合を抑制することができる。
【００１５】上記ＧａＰ系の半導体基体の第一主面およ
び第二主面には、発光駆動電圧を印加させるための電極
が配置されてなるが、該電極において、半導体基体と接
する側に位置する接触層は、半導体基体とのオーミック
コンタクト性にすぐれた材料より構成される必要があ
り、通常、Ａｕ合金より構成されている。図６は、第一
主面および第二主面における電極の形成形態を模式的に
示すものである。図６（ａ）は、ｐ型層側の第一主面１
０に形成される電極（第一電極６０）の形態を示してお
り、接触層（第一接触層６２）とボンディングパット層
６１より構成されている。第一接触層６２を構成する材
料としては、ｐ型のオーミックコンタクト性にすぐれ
た、Ａｕ（金）とＢｅ（ベリリウム）との合金、もしく
は、ＡｕとＺｎ（亜鉛）との合金を採用することができ
る。結果、ｐ型オーミックコンタクト性が良好な第一接
触層６２を形成することができる。また、ボンディング
パット層６１は、第一接触層との接触性を考慮してＡｕ
より構成することが好適である。このように形成された
第一電極６０の表面に通電用のＡｕワイヤをボンディン
グさせ、主に第一電極６０の形成領域以外より光取り出
しが行なわれることになる。
【００１６】次に、図６（ｂ）は、ｎ型層側の第二主面
１１に形成される電極（第二電極６３）の形態を示した
ものである。第二主面１１は、上述のとおり導電性ペー
ストを介して電極支持体に固着されてなるので、第二電
極６３は、第一電極６０を構成するボンディングパット
層６１を有さず、それ自体が接触層（第二接触層６４）
として機能する。該第二接触層６４を構成する材料は、
ｎ型のオーミックコンタクト性にすぐれていることは勿
論のこと、発光した光に対する吸収率が低いことが要求
される。本発明者等は、種々実験検討した結果、Ａｕ
（金）、Ｓｉ（シリコン）およびＮｉ（ニッケル）より
なる合金で第二接触層６４を形成させることで、ｎ型の
オーミックコンタクト性にすぐれ、かつ第二接触層６４
における発光した光に対する吸収を十分に抑制すること
が可能であるという知見を得た。このように、Ａｕ、Ｓ
ｉおよびＮｉよりなる合金で第二接触層６４を形成する
ことで、取り出される発光輝度をさらに向上させること
ができる。
【００１７】上述した材料より、第一主面および第二主
面に形成される電極の接触層を形成することで、発光輝
度を向上させることが可能となる。
【００１８】ここまでに、本発明のＧａＰ系半導体発光
素子における、発光輝度の向上を可能とする、ＧａＰ系
の半導体基体の形状および電極を形成する接触層の構成
材料について述べてきた。これら本発明における構成要
素を特にＧａＰ半導体発光素子に適用することにより、
従来、十分な輝度を得ることができなかったＧａＰ半導
体発光素子の輝度の向上を可能とする。
【００１９】そこで、本発明におけるＧａＰ系半導体発
光素子は、ｐ−ｎ接合を有するＧａＰ半導体基体と、該
ＧａＰ半導体基体に発光駆動電圧を印加するための電極
とを有し、前記ＧａＰ半導体基体のｐ型層側の主面を第
一主面、その反対側の主面を第二主面とし、前記ＧａＰ
半導体基体の第一主面および側面には、凸曲面が集合し
た粗面が形成され、前記第二主面は、鏡面状の凹曲面が
集合した鏡面であり、前記第一主面に形成される前記電
極の接触層は、Ａｕと、ＢｅもしくはＺｎとの合金より
形成されてなり、他方、前記第二主面に形成される前記
電極の接触層は、Ａｕ、ＳｉおよびＮｉよりなる合金か
ら形成されてなるとともに、前記第二主面を導電性ペー
ストで全域覆う形にて、前記ＧａＰ半導体基体は、電極
支持体に固着されてなることを特徴とする。また、上記
したように、第二主面をラッピングした後、王水でエッ
チングすることで簡便に、第二主面を、鏡面状の凹曲面
が集合した鏡面とすることができる。なお、本明細書に
おいて、上記ＧａＰ半導体基体は、窒素ドーピングによ
る発光中心を有するものおよび、有さないものともに、
概念として含む。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるＧａＰ系半
導体発光素子の一実施形態を、その形成過程を含め図面
を参照して説明する。図１に示すように、ＧａＰ系半導
体よりなるｎ型単結晶基板１に、各々ＧａＰ系半導体よ
り構成されるｎ型バッファ層２、ｎ型層３、ｐ型層４さ
らにｐ型コンタクト層５を順次、液相エピタキシャル成
長法により積層を行なう。なお、ｎ型層３およびｐ型層
４は、発光中心として機能する窒素をドーピングさせた
形態とすることもできる。
【００２１】次に、ラッピングにより平滑化された第二
主面１１を、塩酸と硝酸の容量比が例えば、１：１また
は、３：１の王水でエッチングする。そして、図６に示
すように第一接触層６２と第二接触層６４を、各々第一
主面１０と第二主面１１に蒸着形成し、さらに、ダイシ
ングにより分割することで、図２（ａ）に示す、第二主
面のみ鏡面状の凹曲面が集合形成された半導体基体７０
を得ることができる。さらに、塩酸を用いた異方性エッ
チングにより、半導体基体７０における第一接触層６２
の形成領域と第二主面１１以外に凸曲面５３を集合形成
させ、その後、ボンディングパット層６１を蒸着形成す
ることで、図２（ｂ）に示される本発明のＧａＰ系半導
体発光素子の一実施形態が形成される。ここで、第二接
触層６４は、Ａｕ、ＳｉおよびＮｉとの合金より、第一
接触層６２は、Ａｕと、ＢｅもしくはＺｎとの合金より
なり、ボンディングパット層６１はＡｕより構成され
る。
【００２２】図２（ｂ）に示すような形状および、電極
の材料とすることで、上述したとおり、輝度を向上させ
ることができる。つまり、凸曲面が集合形成された粗面
は、発光した光の全反射を低減する働きを、他方、凹曲
面が集合形成された鏡面（第二主面）は、発光した光の
全反射を向上させる働きを担うことになる。また、第二
接触層をＡｕ、ＳｉおよびＮｉとのＡｕ合金層とするこ
とで、従来の、Ａｕ、ＧｅおよびＮｉとの合金もしく
は、Ａｕ、ＳｎおよびＴｅとの合金等よりなるＡｕ合金
層よりも、発光した光に対する吸収量を低減させること
ができる。
【００２３】次に、図２（ｂ）に示されたものは、図３
（ａ）に示すように、第二主面１１の全域を覆う形で、
導電性ペースト８１にて電極支持体７に固着させるとと
もに、通電用のＡｕ製のボンディングワイヤ８０を第一
電極６０の表面上に形成する。その後、エポキシ樹脂等
の封止材料６４でモールドすることでＧａＰ系半導体発
光素子１００を得ることができる（図３（ｂ））。導電
性ペースト８１は、発光した光に対する反射率が大きい
銀ペースト等にて形成することができる。
【００２４】第二主面１１は、凹曲面が集合形成された
鏡面であるので、図３に示すように、導電性ペースト８
１を介してＧａＰ系半導体発光素子１００を電極支持体
７に固着させる際、導電性ペースト８１との固着面積を
大きく取ることができる。そのため、ＧａＰ系の半導体
基体７０に横方向からの力が加わることにより発生す
る、半導体基体７０の傾きや、横方向へのすべり、もし
くは、導電性ペースト８１のはがれ等を防ぐことができ
る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の効果を確認するために行なっ
た実験結果について説明する。
【００２６】（実施例１）上記形成過程に従い、ＧａＰ
半導体より構成した半導体基体の形成を行なった。形成
された半導体基体の粗面および鏡面形状を評価するため
に、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscop
e：ＳＥＭ）により表面観察を行なった。その結果を図
４に示す。
【００２７】図４は、第二主面における表面観察結果で
ある。図４（ａ）は、第二主面に対して垂直方向より観
察した結果であり、図４（ｂ）は、第二主面に対して略
水平方向より観察した結果である。これら測定結果よ
り、鏡面状の凹曲面５１が集合して形成されていること
が分かる。また、図４（ａ）の視野サイズは、２７０×
２７０μｍ２であり、凹曲面５１の粒径は、１０〜１０
０μｍの範囲で形成されている。他方、図４（ｂ）の視
野サイズは、１００×１５０μｍ２であり、凹曲面５１
の深さは、１〜５μｍの範囲で形成されている。これ
ら、凹曲面５１の粒径および深さ形状の結果は、第二主
面を王水エッチングすることで、簡便に鏡面状の凹曲面
の集合を形成できることを示している。なお、図４
（ａ）において明暗領域が観察されるのは、電極形成の
ためのＡｕが蒸着されているためである。
【００２８】次に、図５は、電極形成領域を除く、粗面
化処理が施された第一主面および側面における、側面に
対して略水平方向より表面観察した結果である。図５よ
り、塩酸により異方性エッチングすることで、外側に凸
となる凸曲面５３の集合が第一主面および側面に形成さ
れていることが分かる。図５の視野サイズは、２５×３
７μｍ２である。凸曲面部５３の粒径は、５μｍ以下、
発光波長以上の範囲で形成されており、上記凹曲面５１
の粒径よりも小さい。
【００２９】（実施例２）実施例１と同条件にて、半導
体基体を形成するとともに、上記形成過程に従い、Ｇａ
Ｐ半導体発光素子の形成を行なった。
【００３０】（比較例１）実施例２において、第二主面
を王水でエッチングしなかった以外は、実施例２と同条
件にてＧａＰ半導体発光素子の形成を行なった。実施例
２および比較例１のＧａＰ半導体発光素子に対して、輝
度測定を行なった。その結果、実施例２の発光素子の輝
度は、比較例１のものよりも、２０％高くなった。
【００３１】上記結果より、王水エッチングを施すこと
で、凹曲面の集合を有した鏡面とされる第二主面の方
が、高い輝度を示すことが確認された。このように第二
主面の形状を含め、本発明が示すように、第二主面を除
く半導体基体表面の概ね全域に粗面化処理を施し、か
つ、第二主面に形成される接触層を、発光した光に対し
て吸収量を低減できるＡｕ、ＳｉおよびＮｉとの合金よ
り形成することで、間接遷移型のＧａＰ半導体よりなる
ＧａＰ半導体発光素子においても発光効率ひいては輝度
の向上を図ることを可能とする。
【００３２】（実施例３）実施例１と同条件にて半導体
基体の形成を行い、その後、電極支持体に銀ペーストを
介して半導体基体の固着を行なった。
【００３３】（比較例２）実施例３において、第二主面
を王水でエッチングしなかった以外は同条件にて半導体
基体の形成を行なった。その後、電極支持体に銀ペース
トを介して半導体基体の固着を行なった。
【００３４】実施例３および比較例２のものに対して、
図７の模式図に示すように、側面方向より力Ｆを加え、
半導体基体７０が銀ペースト８２からはがれたときの加
えた力を固着力とする固着測定を行なった。該固着測定
を実施例３および比較例２のものに対して３０回行なっ
た測定結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１より、実施例３のものが、比較例２の
ものと比べて、固着力の最小値、最大値および平均値す
べてにおいて大きいことが分かる。この結果より、第二
主面に王水エッチングで鏡面状の凹曲面を集合形成させ
ることで、銀ペーストとの固着面積を大きくとることが
でき、半導体基体の電極支持体に対する固着性は向上す
ることが確認された。
【００３７】本発明は、上記した実施例に限定されるも
のではなく、ＧａＰ系半導体基体よりなるＧａＰ系半導
体発光素子に適用することができる。また、図１の多層
積層体はシングルへテロ型の発光構造であるが、内部発
光効率を向上させるために活性層を有するダブルへテロ
構造とすることも可能であり、外部発光効率の向上の観
点から、第一主面に形成される電極をＩＴＯ等の透明電
極とすることで、光取り出し領域をさらにひろげること
も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる多層積層体の概略
断面図。
【図２】本発明の一実施形態の半導体基体および電極の
形成形態を示す概略断面図。
【図３】本発明の一実施形態となるＧａＰ系半導体発光
素子を示す概略断面図。
【図４】本発明に係わる実施例に対する、ＳＥＭ測定結
果。
【図５】図４に続く、ＳＥＭ測定結果。
【図６】本発明における電極の形成形態を説明するため
の模式図。
【図７】本発明に係わる実施例および比較例に対する固
着力測定を説明するための模式図。
【図８】粗面加工された半導体基体の粗面形状の従来例
を説明するための模式図。
【符号の説明】 ３ ｎ型層 ４ ｐ型層 ７ 電極支持体 １０ 第一主面 １１ 第二主面 ５１ 凹曲面 ５３ 凸曲面 ６０ 第一電極 ６２ 第一接触層 ６３ 第二電極 ６４ 第二接触層 ７０ 半導体基体 ８１ 導電性ペースト １００ ＧａＰ系半導体発光素子
フロントページの続き (72)発明者 金子 康継 群馬県安中市磯部二丁目13番１号 信越半 導体株式会社磯部工場内 Ｆターム(参考） 5F041 AA04 CA12 CA37 CA63 CA85 CB15 DA07

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｐ−ｎ接合を有するＧａＰ系の半導体基
    体と、該半導体基体に発光駆動電圧を印加させるための
    電極とを有し、 前記半導体基体のｐ型層側の主面を第一主面、その反対
    側の主面を第二主面とし、前記半導体基体の第一主面お
    よび側面には、外側に凸となる凸曲面が集合した粗面が
    形成され、かつ前記第二主面は、王水でエッチングして
    形成された鏡面であることを特徴とするＧａＰ系半導体
    発光素子。
  2. 【請求項２】 前記第二主面は、前記半導体基体の内側
    に凸となる鏡面状の凹曲面が集合して形成された鏡面で
    あることを特徴とする請求項１記載のＧａＰ系半導体発
    光素子。
  3. 【請求項３】 前記第二主面は、ラッピングした後、王
    水でエッチングして形成された鏡面であることを特徴と
    する請求項１または２に記載のＧａＰ系半導体発光素
    子。
  4. 【請求項４】 前記凹曲面の粒径は、５μｍ以上１５０
    μｍ以下であり、かつその内側への深さは、０．５μｍ
    以上１５μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載
    のＧａＰ系半導体発光素子。
  5. 【請求項５】 前記半導体基体は、前記第二主面全域を
    導電性ペーストで覆う形にて、電極支持体に固着されて
    なることを特徴とする請求項１記載のＧａＰ系半導体発
    光素子。
  6. 【請求項６】 前記第二主面に形成される前記電極にお
    ける接触層が、Ａｕ、ＳｉおよびＮｉよりなる合金から
    形成されてなることを特徴とする請求項１記載のＧａＰ
    系半導体発光素子。
  7. 【請求項７】 前記第一主面に形成される前記電極にお
    ける接触層が、Ａｕと、ＢｅまたはＺｎとの合金から形
    成されてなることを特徴とする請求項１記載のＧａＰ系
    半導体発光素子。
  8. 【請求項８】 ｐ−ｎ接合を有するＧａＰ半導体基体
    と、該ＧａＰ半導体基体に発光駆動電圧を印加するため
    の電極とを有し、 前記ＧａＰ半導体基体のｐ型層側の主面を第一主面、そ
    の反対側の主面を第二主面とし、前記ＧａＰ半導体基体
    の第一主面および側面には、凸曲面が集合した粗面が形
    成され、 前記第二主面は、鏡面状の凹曲面が集合した鏡面であ
    り、 前記第一主面に形成される前記電極の接触層は、Ａｕ
    と、ＢｅもしくはＺｎとの合金より形成されてなり、他
    方、前記第二主面に形成される前記電極の接触層は、Ａ
    ｕ、ＳｉおよびＮｉよりなる合金から形成されてなると
    ともに、前記第二主面を導電性ペーストで全域覆う形に
    て、前記ＧａＰ半導体基体は、電極支持体に固着されて
    なることを特徴とするＧａＰ系半導体発光素子。
  9. 【請求項９】 前記第二主面は、ラッピングした後、王
    水でエッチングして形成された鏡面であることを特徴と
    する請求項８記載のＧａＰ系半導体発光素子。
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TW (1) TW556362B (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100732191B1 (ko) 2006-04-21 2007-06-27 한국과학기술원 다층 반사기 구조의 고효율 발광다이오드 및 그의 제조방법
US7462869B2 (en) 2004-05-17 2008-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting apparatus
US7470938B2 (en) 2004-03-30 2008-12-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Nitride semiconductor light emitting device
US7488989B2 (en) 2003-06-10 2009-02-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting element, its manufacturing method and semiconductor light emitting device
JP2012134452A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Lg Innotek Co Ltd 発光素子及び照明装置
WO2016079929A1 (ja) * 2014-11-21 2016-05-26 信越半導体株式会社 発光素子及び発光素子の製造方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030052060A (ko) * 2001-12-20 2003-06-26 엘지전자 주식회사 발광 소자 및 그의 제조방법
US6921924B2 (en) * 2003-06-18 2005-07-26 United Epitaxy Company, Ltd Semiconductor light-emitting device
WO2005091389A1 (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Showa Denko K.K. Compound semiconductor light-emitting device and production method thereof
JP4154731B2 (ja) * 2004-04-27 2008-09-24 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法及び発光素子
JP4092658B2 (ja) * 2004-04-27 2008-05-28 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法
US7557380B2 (en) 2004-07-27 2009-07-07 Cree, Inc. Light emitting devices having a reflective bond pad and methods of fabricating light emitting devices having reflective bond pads
KR100638819B1 (ko) * 2005-05-19 2006-10-27 삼성전기주식회사 광추출효율이 개선된 수직구조 질화물 반도체 발광소자
KR101154744B1 (ko) * 2005-08-01 2012-06-08 엘지이노텍 주식회사 질화물 발광 소자 및 그 제조 방법
US8405106B2 (en) 2006-10-17 2013-03-26 Epistar Corporation Light-emitting device
US8928022B2 (en) 2006-10-17 2015-01-06 Epistar Corporation Light-emitting device
TW200717843A (en) * 2005-10-19 2007-05-01 Epistar Corp Light-emitting element with high-light-extracting-efficiency
US9530940B2 (en) 2005-10-19 2016-12-27 Epistar Corporation Light-emitting device with high light extraction
JP5282503B2 (ja) * 2008-09-19 2013-09-04 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
US8878210B2 (en) * 2009-07-01 2014-11-04 Epistar Corporation Light-emitting device
US9012948B2 (en) * 2010-10-04 2015-04-21 Epistar Corporation Light-emitting element having a plurality of contact parts
CN102544269A (zh) * 2012-03-05 2012-07-04 映瑞光电科技(上海)有限公司 侧壁具有微柱透镜阵列图案的led芯片的制造方法
TWI524553B (zh) * 2012-12-06 2016-03-01 新世紀光電股份有限公司 發光元件
CN108922959B (zh) * 2013-03-28 2022-07-29 日亚化学工业株式会社 发光装置、及使用发光装置的装置
US10050173B2 (en) 2015-02-17 2018-08-14 Genesis Photonics Inc. Light emitting device comprising micro-structures
CN105470361A (zh) * 2015-12-31 2016-04-06 天津三安光电有限公司 一种粗糙化不可见光全角度发光二级管及其制作方法
CN108400227B (zh) * 2018-05-04 2023-08-15 佛山市国星半导体技术有限公司 一种倒装led芯片及其制作方法
DE102019106546A1 (de) * 2019-03-14 2020-09-17 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauteilen und optoelektronisches halbleiterbauteil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2780744B2 (ja) * 1992-11-06 1998-07-30 信越半導体株式会社 ＧａＡｌＡｓ発光素子の製造方法
US5798536A (en) * 1996-01-25 1998-08-25 Rohm Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2907170B2 (ja) * 1996-12-28 1999-06-21 サンケン電気株式会社 半導体発光素子
JP3531722B2 (ja) * 1998-12-28 2004-05-31 信越半導体株式会社 発光ダイオードの製造方法
JP4101468B2 (ja) * 2001-04-09 2008-06-18 豊田合成株式会社 発光装置の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7488989B2 (en) 2003-06-10 2009-02-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting element, its manufacturing method and semiconductor light emitting device
US7470938B2 (en) 2004-03-30 2008-12-30 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Nitride semiconductor light emitting device
US7462869B2 (en) 2004-05-17 2008-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device and semiconductor light emitting apparatus
KR100732191B1 (ko) 2006-04-21 2007-06-27 한국과학기술원 다층 반사기 구조의 고효율 발광다이오드 및 그의 제조방법
JP2012134452A (ja) * 2010-12-20 2012-07-12 Lg Innotek Co Ltd 発光素子及び照明装置
WO2016079929A1 (ja) * 2014-11-21 2016-05-26 信越半導体株式会社 発光素子及び発光素子の製造方法
JPWO2016079929A1 (ja) * 2014-11-21 2017-06-15 信越半導体株式会社 発光素子及び発光素子の製造方法

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CN1274034C (zh) 2006-09-06
US20030047745A1 (en) 2003-03-13
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CN1407636A (zh) 2003-04-02

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