JP2003078167A - 発光ダイオードとその製造方法 - Google Patents
発光ダイオードとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光チップの発光を効率よく外部に取り出し
ながら、発光ダイオードの供給電圧を低くする。 【解決手段】 発光ダイオードは、発光チップ１の表面
側に無数の誘電体アンテナ２を設けて、この誘電体アン
テナ２の間に表面電極３を配設している。誘電体アンテ
ナ２は、表面電極３に開口された貫通部３Ａに対応する
位置に配設している。この誘電体アンテナ２は、発光チ
ップ１内の発光を電磁波として受信し、受信した電磁波
である光を表面電極３の表面側に透過させる。発光ダイ
オードの製造方法は、発光チップ１の表面電極３と表面
半導体層４をエッチングして、誘電体アンテナ２を設け
る領域を除去する工程と、エッチングして除去された部
分に誘電体を充填して誘電体アンテナ２を設ける工程と
からなる。
ながら、発光ダイオードの供給電圧を低くする。 【解決手段】 発光ダイオードは、発光チップ１の表面
側に無数の誘電体アンテナ２を設けて、この誘電体アン
テナ２の間に表面電極３を配設している。誘電体アンテ
ナ２は、表面電極３に開口された貫通部３Ａに対応する
位置に配設している。この誘電体アンテナ２は、発光チ
ップ１内の発光を電磁波として受信し、受信した電磁波
である光を表面電極３の表面側に透過させる。発光ダイ
オードの製造方法は、発光チップ１の表面電極３と表面
半導体層４をエッチングして、誘電体アンテナ２を設け
る領域を除去する工程と、エッチングして除去された部
分に誘電体を充填して誘電体アンテナ２を設ける工程と
からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光チップの光を
有効に透過させると共に、表面電極の電気抵抗を小さく
できる発光ダイオードに関する。
有効に透過させると共に、表面電極の電気抵抗を小さく
できる発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ダイオードの電極構造を図１と図２
に示す。図１の発光ダイオードは、発光チップ２０の両
面に一対の電極２１を設けている。一対の電極２１を電
源に接続すると発光チップ２０は発光する。この発光チ
ップ２０は、電極２１に電圧が供給されると、電極間に
電流が流れて発光する。図において、上面の電極は透明
電極２１Ａで、発光チップ２０の発光を透過させる。図
２の発光チップ２０は、下面のｎ層にボンディング電極
２１Ｂを設けて、上面の電極を透明電極２１Ａとしてい
る。この発光チップ２０は、ｎ層と透明電極２１Ａに電
圧を印加して発光させる。発光チップ２０の発光は、透
明電極２０Ａを透過して外部に照射される。
に示す。図１の発光ダイオードは、発光チップ２０の両
面に一対の電極２１を設けている。一対の電極２１を電
源に接続すると発光チップ２０は発光する。この発光チ
ップ２０は、電極２１に電圧が供給されると、電極間に
電流が流れて発光する。図において、上面の電極は透明
電極２１Ａで、発光チップ２０の発光を透過させる。図
２の発光チップ２０は、下面のｎ層にボンディング電極
２１Ｂを設けて、上面の電極を透明電極２１Ａとしてい
る。この発光チップ２０は、ｎ層と透明電極２１Ａに電
圧を印加して発光させる。発光チップ２０の発光は、透
明電極２０Ａを透過して外部に照射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】透明電極は、光を透過
させる必要があるので、ＩＴＯ等の透光性と導電性のあ
る電極が使用される。ＩＴＯ等の透明電極は、比抵抗が
高いために内部抵抗が大きく、発光ダイオードの供給電
圧を高くする。透明電極は、発光チップを低い電圧で発
光させるためには、電気抵抗を小さくする必要がある。
しかしながら、電気抵抗の小さい透明電極は、光の透過
率が悪くなって発光出力を低下させる。理想的な透明電
極は、電気抵抗が小さくて、光の透過率が高いものであ
る。しかしながら、透明電極の電気抵抗と光の透過率は
互いに相反する特性であって、両方を満足することが難
しい。このことは、透明電極のコストを高くして、発光
ダイオードの製造コストを高くする原因ともなってい
る。現実の発光ダイオードは、透明電極の光の透過率が
低下すると発光出力が低下してしまうので、透明電極の
光透過率を高くするために、電気抵抗を大きくせざるを
得ない。このことが、発光ダイオードの供給電圧を低く
するのを難しくしている。
させる必要があるので、ＩＴＯ等の透光性と導電性のあ
る電極が使用される。ＩＴＯ等の透明電極は、比抵抗が
高いために内部抵抗が大きく、発光ダイオードの供給電
圧を高くする。透明電極は、発光チップを低い電圧で発
光させるためには、電気抵抗を小さくする必要がある。
しかしながら、電気抵抗の小さい透明電極は、光の透過
率が悪くなって発光出力を低下させる。理想的な透明電
極は、電気抵抗が小さくて、光の透過率が高いものであ
る。しかしながら、透明電極の電気抵抗と光の透過率は
互いに相反する特性であって、両方を満足することが難
しい。このことは、透明電極のコストを高くして、発光
ダイオードの製造コストを高くする原因ともなってい
る。現実の発光ダイオードは、透明電極の光の透過率が
低下すると発光出力が低下してしまうので、透明電極の
光透過率を高くするために、電気抵抗を大きくせざるを
得ない。このことが、発光ダイオードの供給電圧を低く
するのを難しくしている。
【０００４】本発明は、従来のこのような欠点を解決す
ることを目的に開発されたもので、従来の構造とは全く
異なる光の透過原理によって、発光チップの発光を効率
よく外部に取り出しながら、発光ダイオードの供給電圧
を低くできる発光ダイオードを提供することを目的とす
る。
ることを目的に開発されたもので、従来の構造とは全く
異なる光の透過原理によって、発光チップの発光を効率
よく外部に取り出しながら、発光ダイオードの供給電圧
を低くできる発光ダイオードを提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
は、発光チップ１の表面側に無数の誘電体アンテナ２を
設けて、この誘電体アンテナ２の間に表面電極３を配設
している。誘電体アンテナ２は、表面電極３に開口され
た貫通部３Ａに対応する位置に配設している。この誘電
体アンテナ２は、発光チップ１内の発光を電磁波として
受信し、受信した電磁波である光を表面電極３の表面側
に透過させる。
は、発光チップ１の表面側に無数の誘電体アンテナ２を
設けて、この誘電体アンテナ２の間に表面電極３を配設
している。誘電体アンテナ２は、表面電極３に開口され
た貫通部３Ａに対応する位置に配設している。この誘電
体アンテナ２は、発光チップ１内の発光を電磁波として
受信し、受信した電磁波である光を表面電極３の表面側
に透過させる。
【０００６】発光チップ１は、表面半導体層４の表面か
ら内部に向かって誘電体アンテナ２を設けることができ
る。発光チップ１は、表面半導体層４の表面から突出し
て誘電体アンテナ２を設けることもできる。発光チップ
１は、表面半導体層４をエッチングし、エッチングされ
た部分に誘電体を充填して誘電体アンテナ２を設けるこ
とができる。表面半導体層４の表面から内部に向かって
成形される誘電体アンテナ２は、表面電極３の貫通部３
Ａから表面半導体層４にイオンを注入して、貫通部３Ａ
に対応する表面半導体層４の表面部分に誘電体アンテナ
２を設けることができる。
ら内部に向かって誘電体アンテナ２を設けることができ
る。発光チップ１は、表面半導体層４の表面から突出し
て誘電体アンテナ２を設けることもできる。発光チップ
１は、表面半導体層４をエッチングし、エッチングされ
た部分に誘電体を充填して誘電体アンテナ２を設けるこ
とができる。表面半導体層４の表面から内部に向かって
成形される誘電体アンテナ２は、表面電極３の貫通部３
Ａから表面半導体層４にイオンを注入して、貫通部３Ａ
に対応する表面半導体層４の表面部分に誘電体アンテナ
２を設けることができる。
【０００７】発光チップ１は、表面電極３と対向する位
置に光反射層６を設けることができる。光反射層６は、
光反射面６Ａを凹凸面とすることができる。さらに、光
反射層６は、誘電率の異なる材料を交互に積層してなる
多層膜反射層とすることができる。さらに、発光チップ
１は、光反射層６と裏面半導体層５との間に蛍光体層９
を設けることができる。蛍光体層９は、好ましくは、青
色の発光を赤色または黄色に波長変換する。さらに、発
光チップ１は、光反射層６と裏面半導体層５との間に非
線形光学材料層１１を設けることができる。さらに、発
光チップ１は、窒化ガリウム系化合物半導体層を積層し
てなる発光チップとすることができる。
置に光反射層６を設けることができる。光反射層６は、
光反射面６Ａを凹凸面とすることができる。さらに、光
反射層６は、誘電率の異なる材料を交互に積層してなる
多層膜反射層とすることができる。さらに、発光チップ
１は、光反射層６と裏面半導体層５との間に蛍光体層９
を設けることができる。蛍光体層９は、好ましくは、青
色の発光を赤色または黄色に波長変換する。さらに、発
光チップ１は、光反射層６と裏面半導体層５との間に非
線形光学材料層１１を設けることができる。さらに、発
光チップ１は、窒化ガリウム系化合物半導体層を積層し
てなる発光チップとすることができる。
【０００８】誘電体アンテナ２は、高さ（Ｔ）を発光チ
ップ１の最大ピーク波長λmaxの０．５〜５倍とし、最
小幅（Ｄ）を高さの０．５〜２倍とし、さらに、隣接す
る誘電体アンテナ２の間隔（Ｌ）を最大ピーク波長λma
xの０．５〜１０倍とすることができる。誘電体アンテ
ナ２の高さ（Ｔ）は、好ましくは、０．５〜５μｍとす
る。さらに、誘電体アンテナ２は、その形状を、多角柱
状、円柱状、楕円柱状等とすることができる。誘電体ア
ンテナ２は、平面形状を細長い長方形とする角柱状、あ
るいは平面形状において両端を円弧状とする細長い形状
の柱状とすることもできる。さらに、誘電体アンテナ２
は、多層の誘電体膜１０で形成することができる。さら
に、誘電体アンテナ２を形成している誘電体の誘電率
は、好ましくは、１．１〜１０である。誘電体アンテナ
２を形成している誘電体の誘電率（ε１）と表面半導体
層４の誘電率（ε２）の比（ε１／ε２）は、１．１〜
１０とすることができる。
ップ１の最大ピーク波長λmaxの０．５〜５倍とし、最
小幅（Ｄ）を高さの０．５〜２倍とし、さらに、隣接す
る誘電体アンテナ２の間隔（Ｌ）を最大ピーク波長λma
xの０．５〜１０倍とすることができる。誘電体アンテ
ナ２の高さ（Ｔ）は、好ましくは、０．５〜５μｍとす
る。さらに、誘電体アンテナ２は、その形状を、多角柱
状、円柱状、楕円柱状等とすることができる。誘電体ア
ンテナ２は、平面形状を細長い長方形とする角柱状、あ
るいは平面形状において両端を円弧状とする細長い形状
の柱状とすることもできる。さらに、誘電体アンテナ２
は、多層の誘電体膜１０で形成することができる。さら
に、誘電体アンテナ２を形成している誘電体の誘電率
は、好ましくは、１．１〜１０である。誘電体アンテナ
２を形成している誘電体の誘電率（ε１）と表面半導体
層４の誘電率（ε２）の比（ε１／ε２）は、１．１〜
１０とすることができる。
【０００９】本発明の発光ダイオードの製造方法は、発
光チップ１の表面電極３と表面半導体層４をエッチング
して、誘電体アンテナ２を設ける領域を除去する工程
と、エッチングして除去された部分に誘電体を充填して
誘電体アンテナ２を設ける工程とからなる。
光チップ１の表面電極３と表面半導体層４をエッチング
して、誘電体アンテナ２を設ける領域を除去する工程
と、エッチングして除去された部分に誘電体を充填して
誘電体アンテナ２を設ける工程とからなる。
【００１０】さらに、本発明の請求項２１の製造方法
は、発光チップ１の表面半導体層４をエッチングして、
誘電体アンテナ２を設ける領域を除去する工程と、エッ
チングして除去された部分に誘電体を充填して誘電体ア
ンテナ２を形成する工程と、表面半導体層４の表面の誘
電体アンテナ２間に表面電極３を形成する工程とから発
光ダイオードを製造する。
は、発光チップ１の表面半導体層４をエッチングして、
誘電体アンテナ２を設ける領域を除去する工程と、エッ
チングして除去された部分に誘電体を充填して誘電体ア
ンテナ２を形成する工程と、表面半導体層４の表面の誘
電体アンテナ２間に表面電極３を形成する工程とから発
光ダイオードを製造する。
【００１１】さらに、本発明の請求項２２の製造方法
は、発光チップ１の表面半導体層４の表面に、誘電体ア
ンテナ２を配設する貫通部３Ａを設けた表面電極３を形
成する工程と、この貫通部３Ａにイオン注入を行い表面
半導体層４の誘電率を部分的に高くして誘電体アンテナ
２を形成する工程とで発光ダイオードを製造する。
は、発光チップ１の表面半導体層４の表面に、誘電体ア
ンテナ２を配設する貫通部３Ａを設けた表面電極３を形
成する工程と、この貫通部３Ａにイオン注入を行い表面
半導体層４の誘電率を部分的に高くして誘電体アンテナ
２を形成する工程とで発光ダイオードを製造する。
【００１２】さらにまた、本発明の請求項２３の製造方
法は、発光チップ１の表面半導体層４の表面に、誘電体
アンテナ２を配設する貫通部３Ａを設けた表面電極３を
形成する工程と、この貫通部３Ａに対応する表面半導体
層４の表面に、表面半導体層４から突出する誘電体アン
テナ２を設ける工程とで発光ダイオードを製造する。こ
の製造方法は、誘電体アンテナ２を設ける工程におい
て、表面電極３および表面半導体層４上に誘電体膜１２
を積層し、表面電極３上の誘電体膜１２をエッチングす
ることによって表面電極３の貫通部３Ａで突出する誘電
体アンテナ２を成形することができる。
法は、発光チップ１の表面半導体層４の表面に、誘電体
アンテナ２を配設する貫通部３Ａを設けた表面電極３を
形成する工程と、この貫通部３Ａに対応する表面半導体
層４の表面に、表面半導体層４から突出する誘電体アン
テナ２を設ける工程とで発光ダイオードを製造する。こ
の製造方法は、誘電体アンテナ２を設ける工程におい
て、表面電極３および表面半導体層４上に誘電体膜１２
を積層し、表面電極３上の誘電体膜１２をエッチングす
ることによって表面電極３の貫通部３Ａで突出する誘電
体アンテナ２を成形することができる。
【００１３】本発明の製造方法は、表面電極３を形成す
る工程において、表面電極３をエッチングして除去する
ことによって貫通部３Ａを形成することも、リフトオフ
法によって表面電極３に貫通部３Ａを形成することもで
きる。
る工程において、表面電極３をエッチングして除去する
ことによって貫通部３Ａを形成することも、リフトオフ
法によって表面電極３に貫通部３Ａを形成することもで
きる。
【００１４】
【作用】発光チップ１の表面側に誘電体からなる誘電体
アンテナ２を形成した構造の発光ダイオードは、表面電
極３自体の透光性を向上させて発光出力を向上させるの
ではない。発光チップ１の表面に設けている誘電体アン
テナ２が、発光チップ１の光を集光して透過させる。光
は波長が極めて短い電磁波である。誘電体アンテナ２
は、光を電磁波と同じように受信して集光する。アンテ
ナで受信した電磁波である光は、誘電体アンテナ２に導
かれて発光チップ１の外部に透過される。誘電体で構成
される多数の誘電体アンテナ２は、高い利得で発光チッ
プ１の光を電磁波として受信する。誘電体アンテナ２は
先端の面積が小さいが、この先端面に入射する電磁波の
みを受信するのではない。誘電体アンテナ２は先端面に
入射する電磁波のみでなく、近傍を通過する電磁波をも
受信する。たとえば、誘電体で製作されて、高さ（Ｔ）
を１λ、一辺を１λとする平面形状を正方形とする角柱
状の誘電体アンテナ２は、波長を０．５〜３λとする光
の電磁波における利得が約１０ｄｂと極めて高くなる。
このことは、誘電体アンテナ２が光の電磁波を極めて効
率よく受信することを意味する。
アンテナ２を形成した構造の発光ダイオードは、表面電
極３自体の透光性を向上させて発光出力を向上させるの
ではない。発光チップ１の表面に設けている誘電体アン
テナ２が、発光チップ１の光を集光して透過させる。光
は波長が極めて短い電磁波である。誘電体アンテナ２
は、光を電磁波と同じように受信して集光する。アンテ
ナで受信した電磁波である光は、誘電体アンテナ２に導
かれて発光チップ１の外部に透過される。誘電体で構成
される多数の誘電体アンテナ２は、高い利得で発光チッ
プ１の光を電磁波として受信する。誘電体アンテナ２は
先端の面積が小さいが、この先端面に入射する電磁波の
みを受信するのではない。誘電体アンテナ２は先端面に
入射する電磁波のみでなく、近傍を通過する電磁波をも
受信する。たとえば、誘電体で製作されて、高さ（Ｔ）
を１λ、一辺を１λとする平面形状を正方形とする角柱
状の誘電体アンテナ２は、波長を０．５〜３λとする光
の電磁波における利得が約１０ｄｂと極めて高くなる。
このことは、誘電体アンテナ２が光の電磁波を極めて効
率よく受信することを意味する。
【００１５】さらに、本発明の発光ダイオードは、無数
の誘電体アンテナ２で電磁波を効率よく受信して透過さ
せるので、誘電体アンテナ２の間に、透光性のない表面
電極３を設けることができる。透光性のない表面電極３
には電気抵抗が小さい金属膜が使用できる。しかも、こ
の表面電極３は面積を広くできる。このように、抵抗が
低くて面積が広い表面電極３は、電気抵抗が小さくな
る。このため、表面電極３による電圧降下を小さくし
て、発光ダイオードの供給電圧を低くできる。従来の発
光ダイオードは、透明電極を使用するので、透明電極の
抵抗を低くすると光の透過率が悪くなる。しかしなが
ら、本発明の発光ダイオードは、誘電体アンテナ２が、
電磁波である光を集光して受信して透過させるので、発
光チップ１の内部発光を効率よく集光して発光チップ１
の外部に放射する。
の誘電体アンテナ２で電磁波を効率よく受信して透過さ
せるので、誘電体アンテナ２の間に、透光性のない表面
電極３を設けることができる。透光性のない表面電極３
には電気抵抗が小さい金属膜が使用できる。しかも、こ
の表面電極３は面積を広くできる。このように、抵抗が
低くて面積が広い表面電極３は、電気抵抗が小さくな
る。このため、表面電極３による電圧降下を小さくし
て、発光ダイオードの供給電圧を低くできる。従来の発
光ダイオードは、透明電極を使用するので、透明電極の
抵抗を低くすると光の透過率が悪くなる。しかしなが
ら、本発明の発光ダイオードは、誘電体アンテナ２が、
電磁波である光を集光して受信して透過させるので、発
光チップ１の内部発光を効率よく集光して発光チップ１
の外部に放射する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための発光ダイオードを例示す
るものであって、本発明は発光ダイオードを下記のもの
に特定しない。
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための発光ダイオードを例示す
るものであって、本発明は発光ダイオードを下記のもの
に特定しない。
【００１７】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決す
るための手段の欄」に示される部材に付記している。た
だ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に
特定するものでは決してない。
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決す
るための手段の欄」に示される部材に付記している。た
だ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に
特定するものでは決してない。
【００１８】図３と図４に示す発光ダイオードは、発光
チップ１の表面側に無数の誘電体アンテナ２を設け、こ
の誘電体アンテナ２の間に表面電極３を配設している。
誘電体アンテナ２は、表面電極３に開口された貫通部３
Ａに対向して設けられる。図に示す誘電体アンテナ２
は、表面電極３を貫通して設けている。表面電極３を貫
通する誘電体アンテナ２は、表面電極３の裏面で発光を
集光して、表面電極３の表面に透過させる。
チップ１の表面側に無数の誘電体アンテナ２を設け、こ
の誘電体アンテナ２の間に表面電極３を配設している。
誘電体アンテナ２は、表面電極３に開口された貫通部３
Ａに対向して設けられる。図に示す誘電体アンテナ２
は、表面電極３を貫通して設けている。表面電極３を貫
通する誘電体アンテナ２は、表面電極３の裏面で発光を
集光して、表面電極３の表面に透過させる。
【００１９】誘電体アンテナ２は、発光チップ１の表面
に対して垂直方向に設けられる。この誘電体アンテナ２
は、発光チップ１の最大ピーク波長λmaxの０．５〜５
倍の高さ（Ｔ）で、最小幅（Ｄ）を高さ（Ｔ）の０．５
〜２倍とし、さらに、隣接する誘電体アンテナ２間の間
隔（Ｌ）を最大ピーク波長λmaxの０．５〜１０倍とす
る。さらに、好ましくは、隣接する誘電体アンテナ２の
間隔（Ｌ）は、誘電体アンテナの高さ（Ｔ）の０．５〜
１０倍とする。
に対して垂直方向に設けられる。この誘電体アンテナ２
は、発光チップ１の最大ピーク波長λmaxの０．５〜５
倍の高さ（Ｔ）で、最小幅（Ｄ）を高さ（Ｔ）の０．５
〜２倍とし、さらに、隣接する誘電体アンテナ２間の間
隔（Ｌ）を最大ピーク波長λmaxの０．５〜１０倍とす
る。さらに、好ましくは、隣接する誘電体アンテナ２の
間隔（Ｌ）は、誘電体アンテナの高さ（Ｔ）の０．５〜
１０倍とする。
【００２０】誘電体アンテナ２の高さ（Ｔ）を最大ピー
ク波長λmaxの０．５〜５倍とするのは、最大ピーク波
長λmaxに比較して短すぎても、反対に長すぎても、電
磁波である光を受信する感度が低下するからである。ま
た、誘電体アンテナ２の最小幅（Ｄ）も、狭すぎても広
すぎても電磁波である光の受信感度が低下し、さらに、
隣接する誘電体アンテナ２の間隔（Ｌ）も、狭すぎても
広すぎても受信感度が低下する。最大ピーク波長λmax
を約０．５μｍとする発光チップ１に設ける誘電体アン
テナ２は、高さ（Ｔ）を最大ピーク波長λmaxの０．５
〜５倍とする場合、誘電体アンテナ２の高さ（Ｔ）は、
０．２５〜２．５μｍとなる。
ク波長λmaxの０．５〜５倍とするのは、最大ピーク波
長λmaxに比較して短すぎても、反対に長すぎても、電
磁波である光を受信する感度が低下するからである。ま
た、誘電体アンテナ２の最小幅（Ｄ）も、狭すぎても広
すぎても電磁波である光の受信感度が低下し、さらに、
隣接する誘電体アンテナ２の間隔（Ｌ）も、狭すぎても
広すぎても受信感度が低下する。最大ピーク波長λmax
を約０．５μｍとする発光チップ１に設ける誘電体アン
テナ２は、高さ（Ｔ）を最大ピーク波長λmaxの０．５
〜５倍とする場合、誘電体アンテナ２の高さ（Ｔ）は、
０．２５〜２．５μｍとなる。
【００２１】誘電体アンテナ２は、図５に示すように多
角柱とし、あるいは図６に示すように、円柱状とし、あ
るいはまた、図示しないが楕円柱状とすることもでき
る。さらに、図７と図８に示すように、誘電体アンテナ
２は、平面形状を細長い長方形とする角柱状とすること
もできる。また、図９に示すように、平面形状において
両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることもでき
る。ただし、これらの図は、誘電体アンテナ２の形状を
わかりやすくするために、誘電体アンテナ２の間に配設
される表面電極３を取り除いた状態を示している。実際
には、誘電体アンテナ２は、図３と図４の拡大断面図に
示すように、表面電極３が設けられる。さらに、以上の
図の誘電体アンテナ２は先端を平面状としているが、図
示しないが、誘電体アンテナは先端を湾曲面とすること
もできる。
角柱とし、あるいは図６に示すように、円柱状とし、あ
るいはまた、図示しないが楕円柱状とすることもでき
る。さらに、図７と図８に示すように、誘電体アンテナ
２は、平面形状を細長い長方形とする角柱状とすること
もできる。また、図９に示すように、平面形状において
両端を円弧状とする細長い形状の柱状とすることもでき
る。ただし、これらの図は、誘電体アンテナ２の形状を
わかりやすくするために、誘電体アンテナ２の間に配設
される表面電極３を取り除いた状態を示している。実際
には、誘電体アンテナ２は、図３と図４の拡大断面図に
示すように、表面電極３が設けられる。さらに、以上の
図の誘電体アンテナ２は先端を平面状としているが、図
示しないが、誘電体アンテナは先端を湾曲面とすること
もできる。
【００２２】誘電体アンテナ２は、無機や有機の誘電体
で製作される。誘電体は、誘電率を１．１〜１０とする
材質が適している。さらに、誘電体アンテナ２を形成す
る誘電体の誘電率（ε１）と表面半導体層４の誘電率
（ε２）の比（ε１／ε２）は、１．１〜１０とするこ
とができる。無機の誘電体としてガラス、ＳｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3等が使用できる。有機の誘電体として、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂等が使用できる。
で製作される。誘電体は、誘電率を１．１〜１０とする
材質が適している。さらに、誘電体アンテナ２を形成す
る誘電体の誘電率（ε１）と表面半導体層４の誘電率
（ε２）の比（ε１／ε２）は、１．１〜１０とするこ
とができる。無機の誘電体としてガラス、ＳｉＯ2、Ａ
ｌ2Ｏ3等が使用できる。有機の誘電体として、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂等が使用できる。
【００２３】誘電体アンテナ２は、発光チップ１の表面
をエッチングして、エッチングした部分に誘電体を充填
して形成できる。図１０は、発光チップ１に誘電体アン
テナ２を設ける工程を示す。図１０の（１）に示す発光
チップ１は、表面半導体層４にオーミック接触して表面
電極３を設けている。発光チップ１は、両面に電圧を加
えると発光する発光ダイオードのチップで、ｐｎ接合の
半導体である。発光チップ１のｐｎ接合は、必ずしも１
層のｐ層と、１層のｎ層とを積層した層構造ではない。
ｐ層とｎ層は、複数の層構成とすることもある。発光チ
ップ１は、発光ダイオードの発光色によってｐｎ接合の
半導体と層構造が特定される。たとえば、青色発光、緑
色発光、白色発光の発光ダイオードには、窒化ガリウム
系化合物半導体層の発光チップが使用される。
をエッチングして、エッチングした部分に誘電体を充填
して形成できる。図１０は、発光チップ１に誘電体アン
テナ２を設ける工程を示す。図１０の（１）に示す発光
チップ１は、表面半導体層４にオーミック接触して表面
電極３を設けている。発光チップ１は、両面に電圧を加
えると発光する発光ダイオードのチップで、ｐｎ接合の
半導体である。発光チップ１のｐｎ接合は、必ずしも１
層のｐ層と、１層のｎ層とを積層した層構造ではない。
ｐ層とｎ層は、複数の層構成とすることもある。発光チ
ップ１は、発光ダイオードの発光色によってｐｎ接合の
半導体と層構造が特定される。たとえば、青色発光、緑
色発光、白色発光の発光ダイオードには、窒化ガリウム
系化合物半導体層の発光チップが使用される。
【００２４】発光チップ１は、図１０の（２）に示すよ
うに、表面電極３と表面半導体層４をエッチングして、
誘電体アンテナ２を設ける凹部７を設ける。図に示す発
光チップ１は、エッチングによって、表面電極３を貫通
する貫通部３Ａを開口すると共に、この貫通部３Ａに対
向する表面電極層４の表面部分を切欠して凹部７を設け
ている。その後、図１０の（３）に示すようにエッチン
グしてできた貫通部３Ａと凹部７に誘電体を充填して誘
電体アンテナ２を設ける。
うに、表面電極３と表面半導体層４をエッチングして、
誘電体アンテナ２を設ける凹部７を設ける。図に示す発
光チップ１は、エッチングによって、表面電極３を貫通
する貫通部３Ａを開口すると共に、この貫通部３Ａに対
向する表面電極層４の表面部分を切欠して凹部７を設け
ている。その後、図１０の（３）に示すようにエッチン
グしてできた貫通部３Ａと凹部７に誘電体を充填して誘
電体アンテナ２を設ける。
【００２５】図１０の発光チップ１は、誘電体アンテナ
２の先端面と表面電極３の表面とをほぼ同一平面として
発光チップ１の表面を平滑面としている。ただ、誘電体
アンテナの先端面と表面電極の表面は、必ずしも同一平
面とする必要はなく、多少は凹凸のある凹凸面とするこ
ともできる。誘電体アンテナは、その先端面を、表面電
極の表面よりも多少は低くすることも、逆に高くして表
面電極の表面から突出させることもできる。誘電体アン
テナの先端面が表面電極の表面よりも低く成形される発
光チップは、図１１に示すように、表面電極３の貫通部
３Ａに充填される誘電体の量を少なく調整して製造され
る。
２の先端面と表面電極３の表面とをほぼ同一平面として
発光チップ１の表面を平滑面としている。ただ、誘電体
アンテナの先端面と表面電極の表面は、必ずしも同一平
面とする必要はなく、多少は凹凸のある凹凸面とするこ
ともできる。誘電体アンテナは、その先端面を、表面電
極の表面よりも多少は低くすることも、逆に高くして表
面電極の表面から突出させることもできる。誘電体アン
テナの先端面が表面電極の表面よりも低く成形される発
光チップは、図１１に示すように、表面電極３の貫通部
３Ａに充填される誘電体の量を少なく調整して製造され
る。
【００２６】誘電体アンテナの先端面が表面電極の表面
から突出して成形される発光チップは、図１２に示す工
程で製造される。図１２の（１）に示す発光チップ１
は、表面半導体層４にオーミック接触して表面電極３を
設けている。この発光チップ１は、図１２の（２）に示
すように、表面電極３と表面半導体層４をエッチングし
て、誘電体アンテナ２を設ける貫通部３Ａと凹部７を設
ける。次に、図１２の（３）に示すように、表面電極３
および表面電極層４の表面に誘電体膜１２を積層して設
ける。その後、図１２の（４）に示すように、表面電極
３の上面に設けられた誘電体膜１２をエッチングして取
り除き、表面電極３から突出する誘電体アンテナ２を形
成する。誘電体アンテナ２の表面電極からの突出量は、
誘電体膜１２の厚さで調整できる。
から突出して成形される発光チップは、図１２に示す工
程で製造される。図１２の（１）に示す発光チップ１
は、表面半導体層４にオーミック接触して表面電極３を
設けている。この発光チップ１は、図１２の（２）に示
すように、表面電極３と表面半導体層４をエッチングし
て、誘電体アンテナ２を設ける貫通部３Ａと凹部７を設
ける。次に、図１２の（３）に示すように、表面電極３
および表面電極層４の表面に誘電体膜１２を積層して設
ける。その後、図１２の（４）に示すように、表面電極
３の上面に設けられた誘電体膜１２をエッチングして取
り除き、表面電極３から突出する誘電体アンテナ２を形
成する。誘電体アンテナ２の表面電極からの突出量は、
誘電体膜１２の厚さで調整できる。
【００２７】誘電体アンテナの先端面が表面電極の表面
から突出して成形される発光チップは、図１３に示すよ
うに、表面電極３のみをエッチングして誘電体アンテナ
２を設けることもできる。この発光チップ１は、表面半
導体層４にオーミック接触して表面電極３を設けた後、
表面電極３をエッチングして貫通部３Ａを設ける。次
に、表面電極３および表面電極層４の表面に誘電体膜１
２を積層して設ける。その後、表面電極３の上面に設け
られた誘電体膜１２をエッチングして取り除き、表面電
極３から突出する誘電体アンテナ２を形成する。ただ、
表面電極を形成する工程においては、リフトオフ法によ
って表面電極に貫通部を形成することもできる。
から突出して成形される発光チップは、図１３に示すよ
うに、表面電極３のみをエッチングして誘電体アンテナ
２を設けることもできる。この発光チップ１は、表面半
導体層４にオーミック接触して表面電極３を設けた後、
表面電極３をエッチングして貫通部３Ａを設ける。次
に、表面電極３および表面電極層４の表面に誘電体膜１
２を積層して設ける。その後、表面電極３の上面に設け
られた誘電体膜１２をエッチングして取り除き、表面電
極３から突出する誘電体アンテナ２を形成する。ただ、
表面電極を形成する工程においては、リフトオフ法によ
って表面電極に貫通部を形成することもできる。
【００２８】以上の発光チップは、表面電極３の貫通部
３Ａを貫通して、あるいは、貫通部３Ａの内部に誘電体
アンテナ２を設けている。ただ、発光チップ１は、図１
４に示すように、表面電極３に開口された貫通部３Ａに
対向する位置であって、発光チップ１の表面半導体層４
の表面から内部に向かって誘電体アンテナ２を設けるこ
ともできる。この発光ダイオードは、発光チップ１内の
発光を誘電体アンテナ２で集光すると共に、表面電極３
の貫通部３Ａを通過させて表面電極３の表面側に透過さ
せる。
３Ａを貫通して、あるいは、貫通部３Ａの内部に誘電体
アンテナ２を設けている。ただ、発光チップ１は、図１
４に示すように、表面電極３に開口された貫通部３Ａに
対向する位置であって、発光チップ１の表面半導体層４
の表面から内部に向かって誘電体アンテナ２を設けるこ
ともできる。この発光ダイオードは、発光チップ１内の
発光を誘電体アンテナ２で集光すると共に、表面電極３
の貫通部３Ａを通過させて表面電極３の表面側に透過さ
せる。
【００２９】図１４に示す発光チップ１は、図１５に示
す工程で誘電体アンテナ２を設けることができる。この
発光チップ１は、図１５の（２）に示すように、表面半
導体層４をエッチングして、誘電体アンテナ２を設ける
領域を除去して凹部７を設ける。その後、図１５の
（３）に示すように、エッチングしてできた表面電極層
４の凹部７に誘電体を充填して誘電体アンテナ２を形成
する。次に、図１５の（４）に示すように、リフトオフ
法によって、誘電体アンテナ２間に表面電極３を形成す
る。このとき、表面電極３は、誘電体アンテナ２に位置
して貫通部３Ａが開口された状態に形成される。
す工程で誘電体アンテナ２を設けることができる。この
発光チップ１は、図１５の（２）に示すように、表面半
導体層４をエッチングして、誘電体アンテナ２を設ける
領域を除去して凹部７を設ける。その後、図１５の
（３）に示すように、エッチングしてできた表面電極層
４の凹部７に誘電体を充填して誘電体アンテナ２を形成
する。次に、図１５の（４）に示すように、リフトオフ
法によって、誘電体アンテナ２間に表面電極３を形成す
る。このとき、表面電極３は、誘電体アンテナ２に位置
して貫通部３Ａが開口された状態に形成される。
【００３０】さらに、図１４に示す発光チップ１は、図
１６に示す工程で、表面電極３の貫通部３Ａに対向する
位置に誘電体アンテナ２を設けることもできる。この発
光チップ１は、図１６の（２）に示すように、表面電極
３をエッチングして、表面電極３を貫通する貫通部３Ａ
を開口する。このとき、表面電極層４の表面部分はエッ
チングされない。ただ、表面電極の貫通部は、リフトオ
フ法によって形成することもできる。さらに、表面電極
３の貫通部３Ａにイオン注入を行って、図１６の（３）
に示すように、表面半導体層４の誘電率を部分的に高く
させて誘電体アンテナ２を成形する。貫通部３Ａに注入
されるイオンには、ヒ素、ガリウム、アルミニウム等の
イオンが使用できる。貫通部３Ａから注入されるイオン
は、表面半導体層４である半導体を変質させて誘電率を
高くさせる。
１６に示す工程で、表面電極３の貫通部３Ａに対向する
位置に誘電体アンテナ２を設けることもできる。この発
光チップ１は、図１６の（２）に示すように、表面電極
３をエッチングして、表面電極３を貫通する貫通部３Ａ
を開口する。このとき、表面電極層４の表面部分はエッ
チングされない。ただ、表面電極の貫通部は、リフトオ
フ法によって形成することもできる。さらに、表面電極
３の貫通部３Ａにイオン注入を行って、図１６の（３）
に示すように、表面半導体層４の誘電率を部分的に高く
させて誘電体アンテナ２を成形する。貫通部３Ａに注入
されるイオンには、ヒ素、ガリウム、アルミニウム等の
イオンが使用できる。貫通部３Ａから注入されるイオン
は、表面半導体層４である半導体を変質させて誘電率を
高くさせる。
【００３１】さらに、発光チップは、図１５または図１
６に示す工程で、表面半導体層４の表面から内部に向か
って誘電体アンテナ２を設けた後、さらに、表面電極３
に開口された貫通部３Ａから突出する誘電体アンテナ２
を形成することもできる。この発光チップは、図１７に
示すように、表面半導体層４の表面に形成された誘電体
アンテナ２と、表面電極３の表面に誘電体膜１２を積層
して設けた後、表面電極３の上面に設けられた誘電体膜
１２をエッチングして取り除き、表面電極３から突出す
る誘電体アンテナ２を形成する。この誘電体アンテナ
は、好ましくは、先の工程で表面半導体層４に形成され
た誘電体アンテナ２の誘電率よりも、貫通部３Ａから突
出して形成される誘電体アンテナ２の誘電率を高くす
る。
６に示す工程で、表面半導体層４の表面から内部に向か
って誘電体アンテナ２を設けた後、さらに、表面電極３
に開口された貫通部３Ａから突出する誘電体アンテナ２
を形成することもできる。この発光チップは、図１７に
示すように、表面半導体層４の表面に形成された誘電体
アンテナ２と、表面電極３の表面に誘電体膜１２を積層
して設けた後、表面電極３の上面に設けられた誘電体膜
１２をエッチングして取り除き、表面電極３から突出す
る誘電体アンテナ２を形成する。この誘電体アンテナ
は、好ましくは、先の工程で表面半導体層４に形成され
た誘電体アンテナ２の誘電率よりも、貫通部３Ａから突
出して形成される誘電体アンテナ２の誘電率を高くす
る。
【００３２】以上の工程で、発光チップ１は、誘電体ア
ンテナ２の間に表面電極３が配設される。誘電体アンテ
ナ２は、表面電極３の貫通部３Ａに対向する位置に設け
られる。この構造で発光チップ１に設けられた誘電体ア
ンテナ２は、その周囲に入射する光を集光して表面電極
３の表面側に透過させる。誘電体アンテナ２が周囲の光
を集光するので、誘電体アンテナ２の間に、光を透過さ
せない表面電極３を設けても、表面電極３によって光の
透過率は低下しない。したがって、本発明の発光ダイオ
ードは、表面電極３に透光性が要求されない。透光性の
ない表面電極３は、金属電極とすることができる。金属
電極は、電気抵抗が極めて小さく、発電電力を極めて有
効に出力できる。表面電極３は、たとえば、金、アルミ
ニウム、銅、銀等の金属薄膜とすることができる。た
だ、表面電極３として、透光率の低い電極をも使用でき
るのは言うまでもない。
ンテナ２の間に表面電極３が配設される。誘電体アンテ
ナ２は、表面電極３の貫通部３Ａに対向する位置に設け
られる。この構造で発光チップ１に設けられた誘電体ア
ンテナ２は、その周囲に入射する光を集光して表面電極
３の表面側に透過させる。誘電体アンテナ２が周囲の光
を集光するので、誘電体アンテナ２の間に、光を透過さ
せない表面電極３を設けても、表面電極３によって光の
透過率は低下しない。したがって、本発明の発光ダイオ
ードは、表面電極３に透光性が要求されない。透光性の
ない表面電極３は、金属電極とすることができる。金属
電極は、電気抵抗が極めて小さく、発電電力を極めて有
効に出力できる。表面電極３は、たとえば、金、アルミ
ニウム、銅、銀等の金属薄膜とすることができる。た
だ、表面電極３として、透光率の低い電極をも使用でき
るのは言うまでもない。
【００３３】さらに、図３と図４に示す発光ダイオード
の発光チップ１は、表面電極３と対向する位置に光反射
層６を設けている。光反射層６は、金属製の電極や電極
でない金属層を発光チップ１の裏面半導体層５に設けて
形成できる。図３に示す発光チップ１は、裏面半導体層
５の下面に裏面電極８を設けて光反射層６としている。
この光反射層６は、裏面電極８の表面を光反射面６Ａと
している。さらに、図４に示す発光チップ１は、発光チ
ップ１の裏面半導体層５に金属薄膜を配設して光反射層
６を設けている。光反射層６である金属薄膜は、裏面半
導体層５と基板１３との間に積層している。この光反射
層６も、裏面半導体層５との境界面である表面を光反射
面６Ａとしている。光反射層６は、図示しないが、光反
射面を凹凸面とすることができる。以上の光反射層６
は、図３と図４に示すように、発光チップ１から下方に
照射される光を、図の矢印で示すように、光反射面６Ａ
で反射する。反射光は、誘電体アンテナ２でもって発光
チップ１の外部に放射される。この発光ダイオードは、
発光チップ１の光を効率よく外部に照射できる。
の発光チップ１は、表面電極３と対向する位置に光反射
層６を設けている。光反射層６は、金属製の電極や電極
でない金属層を発光チップ１の裏面半導体層５に設けて
形成できる。図３に示す発光チップ１は、裏面半導体層
５の下面に裏面電極８を設けて光反射層６としている。
この光反射層６は、裏面電極８の表面を光反射面６Ａと
している。さらに、図４に示す発光チップ１は、発光チ
ップ１の裏面半導体層５に金属薄膜を配設して光反射層
６を設けている。光反射層６である金属薄膜は、裏面半
導体層５と基板１３との間に積層している。この光反射
層６も、裏面半導体層５との境界面である表面を光反射
面６Ａとしている。光反射層６は、図示しないが、光反
射面を凹凸面とすることができる。以上の光反射層６
は、図３と図４に示すように、発光チップ１から下方に
照射される光を、図の矢印で示すように、光反射面６Ａ
で反射する。反射光は、誘電体アンテナ２でもって発光
チップ１の外部に放射される。この発光ダイオードは、
発光チップ１の光を効率よく外部に照射できる。
【００３４】さらに、図４に示す光反射層は、必ずしも
金属薄箔とする必要はなく、誘電率の異なる材料を交互
に積層した多層膜反射層とすることもできる。この多層
膜反射層は、たとえば、ＡｌＧａＮとＧａＮを交互に積
層して形成される。多層膜反射層である光反射層は、高
い反射率で光を反射できるので、基板側へ光の漏れを低
減できる。
金属薄箔とする必要はなく、誘電率の異なる材料を交互
に積層した多層膜反射層とすることもできる。この多層
膜反射層は、たとえば、ＡｌＧａＮとＧａＮを交互に積
層して形成される。多層膜反射層である光反射層は、高
い反射率で光を反射できるので、基板側へ光の漏れを低
減できる。
【００３５】さらに、図１４に示す発光ダイオードの発
光チップ１は、光反射層６と裏面半導体層５との間に蛍
光体層９を備える。この図に示す発光チップ１は、裏面
半導体層５の下面に基板１３を積層しており、この基板
１３の下面に蛍光体９を介して光反射層６を積層してい
る。この蛍光体層９は、発光チップ１の発光を波長変換
する蛍光体を含有している。この発光ダイオードは、発
光チップ１の発光を蛍光体層９で波長変換しながら誘電
体アンテナ２から外部に透過させる。とくに、この発光
ダイオードは、表面電極３の下面と光反射面６の反射面
６Ａとで反射される反射光が蛍光体層９を繰り返し通過
するので、効率よく波長変換しながら外部に照射できる
特長がある。蛍光体層９は、たとえば、青色の発光を赤
色または黄色に波長変換させる蛍光体を含有することが
できる。
光チップ１は、光反射層６と裏面半導体層５との間に蛍
光体層９を備える。この図に示す発光チップ１は、裏面
半導体層５の下面に基板１３を積層しており、この基板
１３の下面に蛍光体９を介して光反射層６を積層してい
る。この蛍光体層９は、発光チップ１の発光を波長変換
する蛍光体を含有している。この発光ダイオードは、発
光チップ１の発光を蛍光体層９で波長変換しながら誘電
体アンテナ２から外部に透過させる。とくに、この発光
ダイオードは、表面電極３の下面と光反射面６の反射面
６Ａとで反射される反射光が蛍光体層９を繰り返し通過
するので、効率よく波長変換しながら外部に照射できる
特長がある。蛍光体層９は、たとえば、青色の発光を赤
色または黄色に波長変換させる蛍光体を含有することが
できる。
【００３６】さらに、本発明の発光ダイオードは、図１
８に示すように、誘電体アンテナ２を多層の誘電体膜１
０で成形することもできる。この構造の誘電体アンテナ
２は、誘電体膜１０の材質と厚さと積層数を特定するこ
とによって、所定の波長の光の透過を抑制することがで
きる。この誘電体アンテナ２は、たとえば、青色の透過
光の強度を抑制させるように誘電体膜１０の材質と厚さ
と積層数を調整して、青色の反射率を高めることができ
る。さらに、この図に示す発光ダイオードは、図１４に
示す発光ダイオードと同様に、光反射層６と裏面半導体
層５との間に蛍光体層９を設けているので、誘電体膜１
０で反射される青色の発光を、蛍光体層９でより効率よ
く赤色または黄色に波長変換できる特長がある。
８に示すように、誘電体アンテナ２を多層の誘電体膜１
０で成形することもできる。この構造の誘電体アンテナ
２は、誘電体膜１０の材質と厚さと積層数を特定するこ
とによって、所定の波長の光の透過を抑制することがで
きる。この誘電体アンテナ２は、たとえば、青色の透過
光の強度を抑制させるように誘電体膜１０の材質と厚さ
と積層数を調整して、青色の反射率を高めることができ
る。さらに、この図に示す発光ダイオードは、図１４に
示す発光ダイオードと同様に、光反射層６と裏面半導体
層５との間に蛍光体層９を設けているので、誘電体膜１
０で反射される青色の発光を、蛍光体層９でより効率よ
く赤色または黄色に波長変換できる特長がある。
【００３７】さらにまた、図１９に示す発光ダイオード
は、光反射層６と裏面半導体層５との間に非線形光学材
料層１１を備える。この図に示す発光チップ１は、裏面
半導体層５の下面にガラス基板１３を積層しており、こ
のガラス基板１３の下面に非線形光学材料層１１を介し
て光反射層６を積層している。非線形光学材料層１１
は、非線形光学効果によって、光の波長や周波数を変換
させる。非線形光学材料層１１は、ここを通過する光の
周波数を高周波に変換させて、より短波長の光を取り出
すことができる。とくに、この発光ダイオードは、表面
電極３の下面と光反射面６の反射面６Ａとで反射される
反射光が繰り返し非線形光学材料層１１を通過するの
で、効率よく周波数変換できる特長がある。非線形光学
材料層１１には、たとえば、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＢＢＯ等
が使用できる。
は、光反射層６と裏面半導体層５との間に非線形光学材
料層１１を備える。この図に示す発光チップ１は、裏面
半導体層５の下面にガラス基板１３を積層しており、こ
のガラス基板１３の下面に非線形光学材料層１１を介し
て光反射層６を積層している。非線形光学材料層１１
は、非線形光学効果によって、光の波長や周波数を変換
させる。非線形光学材料層１１は、ここを通過する光の
周波数を高周波に変換させて、より短波長の光を取り出
すことができる。とくに、この発光ダイオードは、表面
電極３の下面と光反射面６の反射面６Ａとで反射される
反射光が繰り返し非線形光学材料層１１を通過するの
で、効率よく周波数変換できる特長がある。非線形光学
材料層１１には、たとえば、ＡＤＰ、ＫＤＰ、ＢＢＯ等
が使用できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードとその製造方法
は、従来の構造とは全く異なる光の透過原理によって、
発光チップの発光を効率よく外部に取り出しながら、発
光ダイオードの供給電圧を低くできる優れた特長があ
る。それは、本発明の発光ダイオードとその製造方法
が、発光チップの表面側であって、表面電極に開口した
貫通部に位置して無数の誘電体アンテナを設けており、
この誘電体アンテナで発光チップの発光を表面電極の表
面側に透過させているからである。本発明の発光ダイオ
ードは、発光チップの表面側に設けた誘電体アンテナ
で、発光チップの発光を効率よく表面電極の表面側に透
過させる。このため、比抵抗が高くて内部抵抗が大き
く、しかも高価な透明電極を使用することなく、発光チ
ップの発光を効率よく外部に取り出しできる。したがっ
て、本発明の発光ダイオードは、表面電極の透過率に左
右されることなく、表面電極の電気抵抗を小さくして、
低い供給電圧で発光チップを発光できる。さらに、本発
明は、表面電極のコストを低減できるので、発光ダイオ
ードの製造コストを低減して、安価に多量生産できる特
長もある。
は、従来の構造とは全く異なる光の透過原理によって、
発光チップの発光を効率よく外部に取り出しながら、発
光ダイオードの供給電圧を低くできる優れた特長があ
る。それは、本発明の発光ダイオードとその製造方法
が、発光チップの表面側であって、表面電極に開口した
貫通部に位置して無数の誘電体アンテナを設けており、
この誘電体アンテナで発光チップの発光を表面電極の表
面側に透過させているからである。本発明の発光ダイオ
ードは、発光チップの表面側に設けた誘電体アンテナ
で、発光チップの発光を効率よく表面電極の表面側に透
過させる。このため、比抵抗が高くて内部抵抗が大き
く、しかも高価な透明電極を使用することなく、発光チ
ップの発光を効率よく外部に取り出しできる。したがっ
て、本発明の発光ダイオードは、表面電極の透過率に左
右されることなく、表面電極の電気抵抗を小さくして、
低い供給電圧で発光チップを発光できる。さらに、本発
明は、表面電極のコストを低減できるので、発光ダイオ
ードの製造コストを低減して、安価に多量生産できる特
長もある。
【図１】従来の発光ダイオードの電極構造を示す概略断
面図
面図
【図２】従来の他の発光ダイオードの電極構造を示す概
略断面図
略断面図
【図３】本発明の一実施例の発光ダイオードの電極構造
を示す一部拡大断面図
を示す一部拡大断面図
【図４】本発明の他の実施例の発光ダイオードの電極構
造を示す一部拡大断面図
造を示す一部拡大断面図
【図５】誘電体アンテナの一例を示す拡大断面斜視図
【図６】誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視
図
図
【図７】誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視
図
図
【図８】誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視
図
図
【図９】誘電体アンテナの他の一例を示す拡大断面斜視
図
図
【図１０】本発明の一実施例にかかる製造方法で発光チ
ップの表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
ップの表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１１】本発明の他の実施例の製造方法で発光チップ
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１２】本発明の他の実施例の製造方法で発光チップ
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１３】本発明の他の実施例の製造方法で発光チップ
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１４】本発明の他の実施例の発光ダイオードの電極
構造を示す拡大断面図
構造を示す拡大断面図
【図１５】本発明の他の実施例の製造方法で発光チップ
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１６】本発明の他の実施例の製造方法で発光チップ
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１７】本発明の他の実施例の製造方法で発光チップ
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
の表面に誘電体アンテナを設ける工程を示す断面図
【図１８】本発明の他の実施例の発光ダイオードの電極
構造を示す一部拡大断面図
構造を示す一部拡大断面図
【図１９】本発明の他の実施例の発光ダイオードの電極
構造を示す拡大断面図
構造を示す拡大断面図
１…発光チップ
２…誘電体アンテナ
３…表面電極 ３Ａ…貫通部
４…表面半導体層
５…裏面半導体層
６…光反射層 ６Ａ…光反射面
７…凹部
８…裏面電極
９…蛍光体層
１０…誘電体膜
１１…非線形光学材料層
１２…誘電体膜
１３…基板
２０…発光チップ
２１…電極 ２１Ａ…透明電極
２１Ｂ…ボンディング
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 片山 功
京都府京都市西京区樫原畔ノ海道10−72
ＬＪＵＳ中川203
Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA24 CA40 CA74 CA88
CA91 CA93 CA94 CA98
Claims (26)
- 【請求項１】 発光チップ(1)の表面側に無数の誘電体
アンテナ(2)を設けており、この誘電体アンテナ(2)の間
に表面電極(3)を配設して、表面電極(3)に開口された貫
通部(3A)に対応する位置に誘電体アンテナ(2)を配設し
ており、この誘電体アンテナ(2)が発光チップ(1)内の発
光を表面電極(3)の表面側に透過させるようにしてなる
発光ダイオード。 - 【請求項２】 発光チップ(1)の表面半導体層(4)の表面
から内部に向かって誘電体アンテナ(2)を設けている請
求項１に記載される発光ダイオード。 - 【請求項３】 発光チップ(1)の表面半導体層(4)の表面
から突出して誘電体アンテナ(2)を設けている請求項１
に記載される発光ダイオード。 - 【請求項４】 発光チップ(1)の表面半導体層(4)をエッ
チングし、エッチングされた部分に誘電体を充填して誘
電体アンテナ(2)を設けている請求項２または３に記載
される発光ダイオード。 - 【請求項５】 表面電極(3)の貫通部(3A)から表面半導
体層(4)にイオンを注入して、貫通部(3A)に対応する表
面半導体層(4)の表面部分に誘電体アンテナ(2)を設けて
いる請求項２に記載される発光ダイオード。 - 【請求項６】 発光チップ(1)が表面電極(3)と対向する
位置に光反射層(6)を備える請求項１に記載される発光
ダイオード。 - 【請求項７】 光反射層(6)の光反射面(6A)が凹凸面で
ある請求項６に記載される発光ダイオード。 - 【請求項８】 光反射層(6)が、誘電率の異なる材料を
交互に積層してなる多層膜反射層である請求項６に記載
される発光ダイオード。 - 【請求項９】 発光チップ(1)が、光反射層(6)と裏面半
導体層(5)との間に蛍光体層(9)を備える請求項６に記載
される発光ダイオード。 - 【請求項１０】 蛍光体層(9)が、青色の発光を赤色ま
たは黄色に波長変換する請求項９に記載される発光ダイ
オード。 - 【請求項１１】 発光チップ(1)が、光反射層(6)と裏面
半導体層(5)との間に非線形光学材料層(11)を備える請
求項６に記載される発光ダイオード。 - 【請求項１２】 発光チップ(1)が窒化ガリウム系化合
物半導体層を積層してなる発光チップである請求項１に
記載される発光ダイオード。 - 【請求項１３】 誘電体アンテナ(2)の高さ(T)が発光チ
ップ(1)の最大ピーク波長λmaxの０．５〜５倍で、最小
幅(D)が高さの０．５〜２倍で、隣接する誘電体アンテ
ナ(2)の間隔(L)が最大ピーク波長λmaxの０．５〜１０
倍である請求項１に記載される発光ダイオード。 - 【請求項１４】 誘電体アンテナ(2)の高さ(T)が０．５
〜５μｍである請求項１に記載される発光ダイオード。 - 【請求項１５】 誘電体アンテナ(2)が多角柱状、円柱
状、楕円柱状のいずれかである請求項１に記載される発
光ダイオード。 - 【請求項１６】 誘電体アンテナ(2)が、平面形状を細
長い長方形とする角柱状、あるいは平面形状において両
端を円弧状とする細長い形状の柱状である請求項１に記
載される発光ダイオード。 - 【請求項１７】 誘電体アンテナ(2)が、多層の誘電体
膜(10)で形成されてなる請求項１に記載される発光ダイ
オード。 - 【請求項１８】 誘電体アンテナ(2)を形成している誘
電体の誘電率が１．１〜１０である請求項１に記載され
る発光ダイオード。 - 【請求項１９】 誘電体アンテナ(2)を形成している誘
電体の誘電率（ε１）と表面半導体層(4)の誘電率（ε
２）の比（ε１／ε２）が１．１〜１０である請求項１
に記載される発光ダイオード。 - 【請求項２０】 発光チップ(1)の表面電極(3)と表面半
導体層(4)を誘電体アンテナ(2)を設ける領域を除去する
ようにエッチングする工程と、エッチングして除去され
た部分に誘電体を充填して誘電体アンテナ(2)を設ける
工程とからなる発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項２１】 発光チップ(1)の表面半導体層(4)を誘
電体アンテナ(2)を設ける領域を除去するようにエッチ
ングする工程と、エッチングして除去された部分に誘電
体を充填して誘電体アンテナ(2)を形成する工程と、表
面半導体層(4)の表面の誘電体アンテナ(2)間に表面電極
(3)を形成する工程からなる発光ダイオードの製造方
法。 - 【請求項２２】 発光チップ(1)の表面半導体層(4)の表
面に、誘電体アンテナ(2)を配設する貫通部(3A)を設け
た表面電極(3)を形成する工程と、この貫通部(3A)にイ
オン注入を行い表面半導体層(4)の誘電率を部分的に高
くして誘電体アンテナ(2)を形成する工程からなる発光
ダイオードの製造方法。 - 【請求項２３】 発光チップ(1)の表面半導体層(4)の表
面に、誘電体アンテナ(2)を配設する貫通部(3A)を設け
た表面電極(3)を形成する工程と、この貫通部(3A)に対
応する表面半導体層(4)の表面に、表面半導体層(4)から
突出する誘電体アンテナ(2)を設ける工程からなる発光
ダイオードの製造方法。 - 【請求項２４】 誘電体アンテナ(2)を設ける工程にお
いて、表面電極(3)および表面半導体層(4)上に誘電体膜
(12)を積層し、表面電極(3)上の誘電体膜(12)をエッチ
ングすることによって表面電極(3)の貫通部(3A)で突出
する誘電体アンテナ(2)を成形する請求項２３に記載さ
れる発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項２５】 表面電極(3)を形成する工程におい
て、表面電極(3)をエッチングして除去することによっ
て貫通部(3A)を形成する請求項２２ないし２３のいずれ
かに記載されている発光ダイオードの製造方法。 - 【請求項２６】 表面電極(3)を形成する工程におい
て、リフトオフ法によって表面電極(3)に貫通部(3A)を
形成する請求項２１ないし２３のいずれかに記載されて
いる発光ダイオードの製造方法。
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| JP2001265115A JP4704628B2 (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 発光ダイオード |
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| JP2001265115A JP4704628B2 (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | 発光ダイオード |
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