JP2003124501A - 発光ダイオードチップおよびその製造方法 - Google Patents
発光ダイオードチップおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光取り出し効率と生産効率の向上を図る。
【解決手段】 光透過性の半導体ウエハ１の一面側に、
複数の発光ダイオード領域Ｚを平面状に配置した発光ダ
イオード層２を形成するとともに、半導体ウエハ１の他
面側を各発光ダイオード領域Ｚ毎に山形に突出させ、こ
れら突出部１１の表面を半導体ウエハ材料の屈折率に近
い屈折率を有する高屈折率の低融点ガラス層４で覆い、
半導体ウエハ１を各発光ダイオード領域Ｚ毎に切断して
発光ダイオードチップとし、各発光ダイオードチップの
低融点ガラス層４を溶融させてその表面張力によりドー
ム状をなす光射出面を形成させる。
複数の発光ダイオード領域Ｚを平面状に配置した発光ダ
イオード層２を形成するとともに、半導体ウエハ１の他
面側を各発光ダイオード領域Ｚ毎に山形に突出させ、こ
れら突出部１１の表面を半導体ウエハ材料の屈折率に近
い屈折率を有する高屈折率の低融点ガラス層４で覆い、
半導体ウエハ１を各発光ダイオード領域Ｚ毎に切断して
発光ダイオードチップとし、各発光ダイオードチップの
低融点ガラス層４を溶融させてその表面張力によりドー
ム状をなす光射出面を形成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光取り出し効率を向
上させた発光ダイオードチップとこれを製造する方法に
関する。
上させた発光ダイオードチップとこれを製造する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光取り出し効率を向上させた発光ダイオ
ードチップとして、例えば特開平１１−６８１５３号公
報には、図５に示すように、光透過性のＧａＡｓ半導体
基板（ウエハ）６１を半球面に成形してドーム形の光射
出面としたものが提案されている。すなわち、上記半導
体ウエハ６１の下面には、活性層６２１を含む発光ダイ
オード層６２が、ＧａＡｓやＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ
等の薄膜を積層して形成されており、アノード電極６３
からカソード電極６４へ通電することによって、多重量
子井戸構造の上記活性層６２１から光Ｌが出力される。
活性層６２１は半球面のほぼ中心に位置していることか
ら、活性層６２１から放射状に発する光Ｌは半球状の半
導体ウエハ６１の表面にほぼ垂直に入射してここでの反
射が大幅に減少し、外方へ効率的に射出される。このよ
うな発光ダイオードチップでは、半導体ウエハ６１を半
球面に成形するのに、発光ダイオード層６２側を所定の
治具に固定して、これと反対側のウエハ面を半球凹面の
みがき皿によりレンズ研磨の要領で研磨している。しか
し、この方法では、０．６ｍｍ角程度の小さな上記チッ
プをそれぞれ治具に固定して、個別にみがき皿を当てて
研磨する必要があるため、生産効率が極めて悪いという
問題があった。
ードチップとして、例えば特開平１１−６８１５３号公
報には、図５に示すように、光透過性のＧａＡｓ半導体
基板（ウエハ）６１を半球面に成形してドーム形の光射
出面としたものが提案されている。すなわち、上記半導
体ウエハ６１の下面には、活性層６２１を含む発光ダイ
オード層６２が、ＧａＡｓやＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ
等の薄膜を積層して形成されており、アノード電極６３
からカソード電極６４へ通電することによって、多重量
子井戸構造の上記活性層６２１から光Ｌが出力される。
活性層６２１は半球面のほぼ中心に位置していることか
ら、活性層６２１から放射状に発する光Ｌは半球状の半
導体ウエハ６１の表面にほぼ垂直に入射してここでの反
射が大幅に減少し、外方へ効率的に射出される。このよ
うな発光ダイオードチップでは、半導体ウエハ６１を半
球面に成形するのに、発光ダイオード層６２側を所定の
治具に固定して、これと反対側のウエハ面を半球凹面の
みがき皿によりレンズ研磨の要領で研磨している。しか
し、この方法では、０．６ｍｍ角程度の小さな上記チッ
プをそれぞれ治具に固定して、個別にみがき皿を当てて
研磨する必要があるため、生産効率が極めて悪いという
問題があった。
【０００３】そこで、例えば特開平１２−２１６４３５
号公報には、発光ダイオード層の各発光ダイオード領域
上に感光性樹脂層を形成した後、これを加熱溶融させて
その表面張力によって半球状の光射出面を形成させたも
のが提案されており、これによれば、発光ダイオードチ
ップの効率的な製造が可能である。
号公報には、発光ダイオード層の各発光ダイオード領域
上に感光性樹脂層を形成した後、これを加熱溶融させて
その表面張力によって半球状の光射出面を形成させたも
のが提案されており、これによれば、発光ダイオードチ
ップの効率的な製造が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記発光ダ
イオードチップでは、活性層を構成するＧａＡｓ材の屈
折率が３．６程度であるのに対して、樹脂材の屈折率は
１．５程度であるために、活性層から発した光の多くが
樹脂層との境界で反射してしまい、光取り出し効率の向
上に限界があるという問題がある。
イオードチップでは、活性層を構成するＧａＡｓ材の屈
折率が３．６程度であるのに対して、樹脂材の屈折率は
１．５程度であるために、活性層から発した光の多くが
樹脂層との境界で反射してしまい、光取り出し効率の向
上に限界があるという問題がある。
【０００５】そこで本発明はこのような課題を解決する
もので、光取り出し効率を飛躍的に向上させることがで
き、しかも生産効率も良い発光ダイオードチップとこれ
を製造する方法を提供することを目的とする。
もので、光取り出し効率を飛躍的に向上させることがで
き、しかも生産効率も良い発光ダイオードチップとこれ
を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本第１発明における発光
ダイオードチップは、光透過性の半導体基板（１）の一
面側に発光ダイオード層（２）を形成するとともに、半
導体基板（１）の他面側を突出させ、この突出部（１
１）を、半導体基板材料の屈折率に近い屈折率を有しド
ーム状の表面をなす低融点ガラス層（４）で覆ったもの
である。ここで、上記突出部（１１）は山形に成形する
のが好ましい。「山形」とは、頂部に比して裾部の断面
形状が大きいものをいう。その一例としては角錐台形で
ある。また、「ドーム状」には、半球状の他、半楕円球
状等も含む。
ダイオードチップは、光透過性の半導体基板（１）の一
面側に発光ダイオード層（２）を形成するとともに、半
導体基板（１）の他面側を突出させ、この突出部（１
１）を、半導体基板材料の屈折率に近い屈折率を有しド
ーム状の表面をなす低融点ガラス層（４）で覆ったもの
である。ここで、上記突出部（１１）は山形に成形する
のが好ましい。「山形」とは、頂部に比して裾部の断面
形状が大きいものをいう。その一例としては角錐台形で
ある。また、「ドーム状」には、半球状の他、半楕円球
状等も含む。
【０００７】本第１発明においては、発光ダイオード層
の活性層から放射された光は、発光ダイオード層からこ
れと同質の半導体基板内に入射した後、半導体基板の突
出部とガラス層の境界面での反射は互いの屈折率が近い
ことにより小さく抑えられ、続いて、ガラス層のドーム
状の表面に入射してここでの反射も抑えられて、外方へ
効率的に射出される。
の活性層から放射された光は、発光ダイオード層からこ
れと同質の半導体基板内に入射した後、半導体基板の突
出部とガラス層の境界面での反射は互いの屈折率が近い
ことにより小さく抑えられ、続いて、ガラス層のドーム
状の表面に入射してここでの反射も抑えられて、外方へ
効率的に射出される。
【０００８】本第２発明の発光ダイオードチップの製造
方法は、光透過性の半導体基板（１）の一面側に、複数
の発光ダイオード領域（Ｚ）を平面状に配置した発光ダ
イオード層（２）を形成するとともに、半導体基板
（１）の他面側を各発光ダイオード領域（Ｚ）毎に山形
に突出させ、これら突出部（１１）の表面を半導体基板
材料の屈折率に近い屈折率を有する高屈折率の低融点ガ
ラス層（４）で覆い、半導体基板（１）を各発光ダイオ
ード領域（Ｚ）毎に切断して発光ダイオードチップ（Ｃ
Ｈ）とし、各発光ダイオードチップ（ＣＨ）の低融点ガ
ラス層（４）を溶融させてその表面張力によりドーム状
をなす光射出面を形成させたものである。上記突出部
（１１）は、各発光ダイオード領域（Ｚ）の境界に沿っ
て縦横移動させられるダイサー（３）を半導体基板
（１）内に所定深さで切り込むことにより形成すること
ができる。上記高屈折率低融点ガラス層（４）は、As2S
3ガラス、As-S-Brガラス、As-S-Iガラスのいずれかで好
適に構成することができる。
方法は、光透過性の半導体基板（１）の一面側に、複数
の発光ダイオード領域（Ｚ）を平面状に配置した発光ダ
イオード層（２）を形成するとともに、半導体基板
（１）の他面側を各発光ダイオード領域（Ｚ）毎に山形
に突出させ、これら突出部（１１）の表面を半導体基板
材料の屈折率に近い屈折率を有する高屈折率の低融点ガ
ラス層（４）で覆い、半導体基板（１）を各発光ダイオ
ード領域（Ｚ）毎に切断して発光ダイオードチップ（Ｃ
Ｈ）とし、各発光ダイオードチップ（ＣＨ）の低融点ガ
ラス層（４）を溶融させてその表面張力によりドーム状
をなす光射出面を形成させたものである。上記突出部
（１１）は、各発光ダイオード領域（Ｚ）の境界に沿っ
て縦横移動させられるダイサー（３）を半導体基板
（１）内に所定深さで切り込むことにより形成すること
ができる。上記高屈折率低融点ガラス層（４）は、As2S
3ガラス、As-S-Brガラス、As-S-Iガラスのいずれかで好
適に構成することができる。
【０００９】本第２発明においては、低融点ガラス層を
溶融させてその表面張力によりドーム状をなす光射出面
を形成させるから、本第１発明の作用効果を有する発光
ダイオードチップを、研磨工程を行なうことなく効率的
に製造することができる。
溶融させてその表面張力によりドーム状をなす光射出面
を形成させるから、本第１発明の作用効果を有する発光
ダイオードチップを、研磨工程を行なうことなく効率的
に製造することができる。
【００１０】なお、上記カッコ内の符号は、後述する実
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１において、ＧａＡｓ等の光透
過性の半導体基板（ウエハ）１にはその一面（図１では
下面）全面にＧａＡｓやＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ等の
薄膜を積層した公知の発光ダイオード層２が形成されて
いる。この発光ダイオード層２には、発光源としての活
性層２１を含んだ多数の発光ダイオード領域Ｚが平面状
に形成されている。このような半導体ウエハ１に対し
て、発光ダイオード層２側を下面にして、ウエハ上面
を、発光ダイオード領域Ｚの境界に沿ってダイサー３で
縦横に切り込みを入れる。図１に示すように、ダイサー
３として、厚肉でその外周刃先３１が台形断面となった
ものを使用すると、各発光ダイオード領域Ｚの直上位置
にそれぞれ角錐台形の突出部１１が形成される。
過性の半導体基板（ウエハ）１にはその一面（図１では
下面）全面にＧａＡｓやＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ等の
薄膜を積層した公知の発光ダイオード層２が形成されて
いる。この発光ダイオード層２には、発光源としての活
性層２１を含んだ多数の発光ダイオード領域Ｚが平面状
に形成されている。このような半導体ウエハ１に対し
て、発光ダイオード層２側を下面にして、ウエハ上面
を、発光ダイオード領域Ｚの境界に沿ってダイサー３で
縦横に切り込みを入れる。図１に示すように、ダイサー
３として、厚肉でその外周刃先３１が台形断面となった
ものを使用すると、各発光ダイオード領域Ｚの直上位置
にそれぞれ角錐台形の突出部１１が形成される。
【００１２】その後、図２に示すように、突出部１１を
覆って半導体ウエハ１の上面全面に、低融点で高屈折率
のガラス層４を蒸着形成する。このガラス層４としては
例えば三硫化ヒ素ガラス（As2S3）を使用し、これを１
００μｍ程度の厚さで形成する。三硫化ヒ素ガラスは屈
折率が約２．６程度と大きく、ＧａＡｓ材の屈折率３．
６に近い。また、その融点は、発光ダイオード層２の限
界温度４００℃に対して十分低い２００℃程度である。
なお、三硫化ヒ素ガラス以外にも、As-S-Brガラス、As-
S-Iガラス等を使用することができる。
覆って半導体ウエハ１の上面全面に、低融点で高屈折率
のガラス層４を蒸着形成する。このガラス層４としては
例えば三硫化ヒ素ガラス（As2S3）を使用し、これを１
００μｍ程度の厚さで形成する。三硫化ヒ素ガラスは屈
折率が約２．６程度と大きく、ＧａＡｓ材の屈折率３．
６に近い。また、その融点は、発光ダイオード層２の限
界温度４００℃に対して十分低い２００℃程度である。
なお、三硫化ヒ素ガラス以外にも、As-S-Brガラス、As-
S-Iガラス等を使用することができる。
【００１３】続いて、図３に示すように、ガラス層４を
蒸着した半導体ウエハ１に対し、発光ダイオード層２を
形成した下面側から発光ダイオード領域Ｚの境界に沿っ
て薄肉のダイサー５で縦横に切り込みを入れて、各発光
ダイオード領域Ｚを切り離し、原チップＣＨ´とする。
これら原チップＣＨ´を加熱炉に装入して２００℃以上
に加熱し、三硫化ヒ素ガラスのガラス層４を溶融させる
と、当該ガラス層４はその大きな表面張力によって図４
に示すように、突出部１１を覆うような、活性層２１を
中心とする半球面のドーム状となって、発光ダイオード
チップＣＨが完成する。
蒸着した半導体ウエハ１に対し、発光ダイオード層２を
形成した下面側から発光ダイオード領域Ｚの境界に沿っ
て薄肉のダイサー５で縦横に切り込みを入れて、各発光
ダイオード領域Ｚを切り離し、原チップＣＨ´とする。
これら原チップＣＨ´を加熱炉に装入して２００℃以上
に加熱し、三硫化ヒ素ガラスのガラス層４を溶融させる
と、当該ガラス層４はその大きな表面張力によって図４
に示すように、突出部１１を覆うような、活性層２１を
中心とする半球面のドーム状となって、発光ダイオード
チップＣＨが完成する。
【００１４】このような発光ダイオードチップＣＨの活
性層２１に図略の電極を介して通電すると、活性層２１
から放射される光Ｌは図４の矢印で示すように、同質の
発光ダイオード層２から半導体ウエハ１内に入射した
後、屈折率の近い半導体ウエハ１の突出部１１とガラス
層４の境界面でその反射が小さく抑えられ、さらにガラ
ス層４の半球状の光射出面にほぼ垂直に入射してここで
の反射が減少させられ、外方へ効率的に射出される。
性層２１に図略の電極を介して通電すると、活性層２１
から放射される光Ｌは図４の矢印で示すように、同質の
発光ダイオード層２から半導体ウエハ１内に入射した
後、屈折率の近い半導体ウエハ１の突出部１１とガラス
層４の境界面でその反射が小さく抑えられ、さらにガラ
ス層４の半球状の光射出面にほぼ垂直に入射してここで
の反射が減少させられ、外方へ効率的に射出される。
【００１５】このように本実施形態によれば、半導体ウ
エハ１に突出部１１を形成して、この突出部１１を、表
面張力で半球面となった高屈折率の低融点ガラス層４で
覆う構造としたことにより、活性層２１から発した光Ｌ
の、発光ダイオードチップＣＨ内での反射を大幅に低減
させ、光取り出し効率を大きく向上させることができ
る。加えて、研磨工程を行なうことなく効率的に発光ダ
イオードチップＣＨを製造することができる。
エハ１に突出部１１を形成して、この突出部１１を、表
面張力で半球面となった高屈折率の低融点ガラス層４で
覆う構造としたことにより、活性層２１から発した光Ｌ
の、発光ダイオードチップＣＨ内での反射を大幅に低減
させ、光取り出し効率を大きく向上させることができ
る。加えて、研磨工程を行なうことなく効率的に発光ダ
イオードチップＣＨを製造することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明の発光ダイオード
チップおよびその製造方法によれば、光取り出し効率を
飛躍的に向上させることができるとともに、生産効率も
向上させることができる。
チップおよびその製造方法によれば、光取り出し効率を
飛躍的に向上させることができるとともに、生産効率も
向上させることができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す、発光ダイオードチ
ップの製造工程を示す断面図である。
ップの製造工程を示す断面図である。
【図２】発光ダイオードチップの製造工程を示す断面図
である。
である。
【図３】発光ダイオードチップの製造工程を示す断面図
である。
である。
【図４】発光ダイオードチップの断面図である。
【図５】従来の発光ダイオードチップの断面図である。
１…半導体ウエハ、１１…突出部、２…発光ダイオード
層、３…ダイサー、４…ガラス層、ＣＨ…発光ダイオー
ドチップ、Ｚ…発光ダイオード領域。
層、３…ダイサー、４…ガラス層、ＣＨ…発光ダイオー
ドチップ、Ｚ…発光ダイオード領域。
Claims (4)
- 【請求項１】 光透過性の半導体基板の一面側に発光ダ
イオード層を形成するとともに、前記半導体基板の他面
側を山形に突出させ、この突出部を、前記半導体基板の
材料の屈折率に近い屈折率を有しドーム状の表面をなす
低融点ガラス層で覆ったことを特徴とする発光ダイオー
ドチップ。 - 【請求項２】 光透過性の半導体基板の一面側に、複数
の発光ダイオード領域を平面状に配置した発光ダイオー
ド層を形成するとともに、前記半導体基板の他面側を前
記各発光ダイオード領域毎に突出させ、これら突出部の
表面を前記半導体基板の材料の屈折率に近い屈折率を有
する高屈折率の低融点ガラス層で覆い、前記半導体基板
を前記各発光ダイオード領域毎に分離して発光ダイオー
ドチップとし、前記各発光ダイオードチップの低融点ガ
ラス層を溶融させてその表面張力によりドーム状の光射
出面を形成させたことを特徴とする発光ダイオードチッ
プの製造方法。 - 【請求項３】 前記突出部を、前記各発光ダイオード領
域の境界に沿って縦横移動させられるダイサーを前記半
導体基板内に所定深さで切り込むことにより形成した請
求項２に記載の発光ダイオードチップの製造方法。 - 【請求項４】 前記高屈折率低融点ガラス層を、As2S3
ガラス、As-S-Brガラス、As-S-Iガラスのいずれかで構
成した請求項２又は３に記載の発光ダイオードチップの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318994A JP2003124501A (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 発光ダイオードチップおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318994A JP2003124501A (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 発光ダイオードチップおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003124501A true JP2003124501A (ja) | 2003-04-25 |
Family
ID=19136608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001318994A Pending JP2003124501A (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 発光ダイオードチップおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003124501A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299997A (ja) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Asahi Glass Co Ltd | 発光装置の製造方法 |
| EP2023408A1 (en) * | 2006-05-18 | 2009-02-11 | Asahi Glass Company, Limited | Process for manufacturing light emitting device and light emitting device |
| JP2011233939A (ja) * | 2004-06-24 | 2011-11-17 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光素子の製造方法 |
-
2001
- 2001-10-17 JP JP2001318994A patent/JP2003124501A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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