JP2007173534A - 発光ダイオード - Google Patents

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Abstract

【課題】発光輝度が高く、放熱性に優れる発光ダイオードを提供すること
【解決手段】化合物半導体から成る発光層を有し、主たる光取り出し面に第1電極と第２電極とが形成されており、電極形成面とは反対側に透明基板が接合されている発光ダイオードであって、光取り出し面の面積（Ａ）、発光層の面積（Ｂ）、発光ダイオードの裏面の面積（Ｃ）がＡ＞Ｃ＞Ｂの関係にある。
【選択図】図２

Description

この発明は、化合物半導体発光素子、特に放熱性に優れ、高輝度の発光ダイオードに関する。
従来、発光ダイオードの高輝度化を目的として、素子形状による光取り出し効率向上の方法が用いられている。半導体発光ダイオードの表面と裏面に電極を形成する素子構造において、側面形状による高輝度化の方法が提案されている（特許文献１〜３参照）。
特公昭６３−２８５０８号公報 ＵＳＰ６２２９１６０号明細書 特開平３−２２７０７８号公報
従来技術では、発光ダイオードの表面と裏面に電極を形成する構造の素子においては多くの形状が提案されているが、高電流で使用する場合の放熱性について検討されていない。特に、光取り出し面に２つの電極を有するＡｌＧａＩｎＰおよび窒化ガリウム系の発光層を含む発光ダイオードにおいては、裏面に電極を設けないため、裏面に電極を設ける素子構造より、放熱性が劣る。放熱性が、悪い場合、発光層の温度が上昇し、発光効率の低下を招き、輝度が低下することが、知られている。
透明基板型でＡｌＧａＩｎＰ発光層を用いる、光取り出し面に２つの電極を形成する素子の構造は、形状が複雑であり、側面状態、発光層および素子の裏面の最適化ができておらず、高輝度で、十分な放熱特性が得られていない問題点がある。
本発明は、上記の問題点に鑑み提案されたもので、上記構造の素子で輝度の高く、放熱性に優れる発光ダイオードを提供することを目的とする。
本発明者は、発光ダイオードの形状と裏面を総合的に検討し、光取り出し効率の高く、放熱性に優れる発光ダイオードの素子構造に到達した。
発光ダイオードの側面形状が光取り出しに関係することは、従来技術からも明らかであるが、発光面が上部にある構造では、側面形状の効果を顕著にするため傾斜角度を増すと裏面の面積が小さくなり、放熱性が低下し、高電流域の輝度特性が低下する。また、放熱性を向上のため、発光層を小さくし、裏面の面積を大きくする場合は、高価な発光層に対してロスが大きく、コスト面で問題がある。また、発光層を裏面の近くにした場合、片面に2電極を有する構造では、通常のワイヤボンディング工程での組立てができない。
本発明者は、裏面の構造および面積、発光層の面積、側面形状および裏面の粗面化が重要であることを発見し、最適な素子構造および安定した製造方法を見出し本発明に至った。即ち、本発明は以下の各発明からなる。
（１）化合物半導体から成る発光層を有する透明基板型の発光ダイオードにおいて、第1電極と第１電極とは極性の異なる第２電極とを形成された、光取り出し面の面積（Ａ）に形成された発光層の面積（Ｂ）、発光ダイオード裏面の面積（Ｃ）の関係が（１）式の関係を満足することを特徴とする発光ダイオード。
Ａ＞Ｃ＞Ｂ ・・・（１）
（２）前記発光層は、組成式（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成り、透明基板の熱伝導率は、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする上記（１）に記載の発光ダイオード。
（３）前記側面は、発光層に近い第１の側面と裏面に近い第２の側面を有し、第１の側面の傾斜角度は第２の側面の傾斜角度より小さいことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の発光ダイオード。
（４）第１の側面が垂直であり、第２の側面が傾斜していることを特徴とする上（３）に記載の発光ダイオード。
（５）第２の側面の傾斜角は、１０度以上３０度以下であることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（６）第２の側面の傾斜角は、１０度以上２０度以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の発光ダイオード
（７）前記第１の側面の長さは５０μｍ以上、１００μｍ以下で、第２の側面の長さは、１００μｍ以上、２５０μｍ以下あることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（８）透明基板は、リン化ガリウム（ＧａＰ）であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（９）透明基板は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１０）前記透明基板の裏面は、光が散乱する粗面であることを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１１）前記透明基板の裏面に金属膜が形成されていることを特徴とする上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１２）前記透明基板の裏面の金属膜は、融点400℃以下の金属を含むことを特徴とする上記（１１）に記載の発光ダイオード。
（１３）前記金属膜は、ＡｕＳｎ合金であることを特徴とする上記（１１）〜（１２）に記載の発光ダイオード。
（１４）発光ダイオードの裏面の面積は、０．６ｍｍ2以上であり、１.5W以上の電力で使用することを特徴とする上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１５）前記裏面は、ＧａＰ基板を塩酸で処理したものであることを特徴する上記（８）、（１０）〜（１４）のいずれかに記載の発光ダイオード。
（１６）透明基板の側面はダイシング法で形成されたものであることを特徴とする上記（１）〜（１５）のいずれかに記載の発光ダイオード。
この発明の発光ダイオードでは、発光層の面積と裏面の面積の関係、側面形状の最適化により、従来にない高輝度で、放熱性の高い、高電流の使用に適した発光ダイオードを提供できる。
以下図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。
本発明の発光ダイオードは化合物半導体の発光層を含む。通常は発光層以外にクラッド層、コンタクト層などが積層され、これらで発光部が形成されている。これらは図３に示すように基板上にエピタキシャル法で積層される。発光層は、ダブルヘテロ構造や、多重量子井戸構造など、公知の構造を利用できる。
発光層は、ＧａＡｌＡｓ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＩｎＧａＰ系などの公知の発光層を適用できるが、特にエピタキシャル層の薄いＩｎＧａＮ系、ＡｌＩｎＧａＰ系が、作製しやすい。これらの発光部は紫外から赤外の広い波長に対して有効である。
電極は図２に示すように光取り出し面に第１電極（例えばｎ型）とこれとは極性の異なる第２電極（例えばｐ型）の両方とも形成されている。いずれもワイヤーボンディングができる構造である。
第２電極は積層体の一部が表面から発光層の下方までエッチングされ、半導体層あるいは導電性透明基板に接続することにより形成される。
本発明の発光ダイオードは光取り出し面とは反対側に透明基板を有する、所謂透明基板型発光ダイオードである。透明基板は、ＧａＰ、ＳｉＣ、酸化亜鉛、サファイア、アルミナ、ＧａＮなど、発光波長に対して透明な材料が適用できる。
これらの中でＧａＰ、ＳｉＣが好ましい。ＧａＰの熱伝導率は、１１０Ｗ／ｍ・Ｋである。単結晶が量産されており、加工性にも優れている。ＧａＰの主面は、（１１１）面、（１００）面など、一般的な面方位が使用できるが、粗面化しやすい（１１１）面の方が望ましい。ＳｉＣは熱伝導率が１６７Ｗ／ｍ・Ｋである。単結晶が量産されている。加工しにくい面があるが、放熱面では、最適な材料である。
この透明基板は図４の符号１４で示すように半導体層１３５の上に接合されている。
本発明は上記のような発光ダイオードにおいて、光取り出し面の面積（Ａ）発光層の面積（Ｂ）、発光ダイオード裏面の面積（透明基板の電極形成側と反対側の面）（Ｃ）が特定の関係にあることが一つの特徴である。発光ダイオードは、素子の周囲を透明な樹脂で覆われているのが一般的である。エポキシ樹脂などの透明な樹脂は、熱伝導が悪く、素子からの放熱は、期待できない。従って、素子で発生したほとんどの熱は、素子の裏面と接触しているパッケージの基板から放熱される。放熱面である裏面（Ｃ）、発熱面で発光層（Ｂ）、光取り出し面である素子上面（Ａ）には、輝度と放熱に最適な関係がある。
放熱面だけを考えると、Ｃ＞Ａ＞Ｂの関係が望ましいが、光取り出し面、発光層の面積が小さく、高輝度化ができない。また、高価なエピタキシャル層の除去面積が大きくコストが高くなる。
高輝度化するため、側面を傾斜面にした状態で、発光層、光取り出し面の面積を最大にする。発光層は、光取り出し面の近くにあり、発光層で発熱した熱を光取り出し面の大きな面積Ａに拡散させて、発光層の熱を逃がし、その熱を素子の中をスムーズに伝導して、放熱面である裏面に放熱する。
高輝度化のためには、側面を傾斜させる必要があり、放熱を良好に行うためには、発光層の面積（Ｂ）および、発光層の近くの面積（Ａ）を大きくするため、傾斜面を設けないのが望ましい。熱が広がりやすくするため、発光層近くの半導体の体積が大きい方が良い。傾斜面を発光層から、遠い裏面近くに設ける。裏面近くでは、放熱性の良い材料と接しているため、面積Ａより、やや小さくなっても、熱の逃げがよく放熱の律速にならない。これらのバランスを保つための望ましい条件を以下に示す。
０．９５×Ａ＞Ｃ＞０．６×Ａ
０．９×Ａ＞Ｂ＞０．７×Ａ
Ｃ＞Ｂ＞０．８×Ｃ
∴Ａ＞Ｃ＞Ｂ
発光ダイオードの裏面の面積は、０．６ｍｍ2以上であることが好ましい。放熱性が最も要求されるのは、０．５Ｗ以上で、更に、１．５Ｗ以上の大電力で使用するサイズ大きな発光ダイオードである。チップサイズ０．４ｍｍ2以上の用途に、効果が大きく、更に、０．７ｍｍ2以上の用途で顕著な効果がある。
透明基板がＧａＰである場合、その裏面を塩酸で処理することが好ましい。特に面方位（１１１）面を利用して処理する方法が好適である。
本発明の発光ダイオードの他の特徴はその側面、通常は透明基板の側面の少なくとも一つが傾斜していることである。透明基板は図２、図５に示すように第１の側面２１と第２の側面２２を有することが好ましい。そして第１の側面の傾斜角度は第２の側面の傾斜角度より小さい。この場合第１の側面の傾斜角度はゼロ、即ち透明基板に対して垂直が好ましい。傾斜角度は透明基板の垂線に対する傾斜角（図の２０）で表す。第２の側面の傾斜角度は１０度以上３０度以下の範囲が好ましく、さらに好ましくは１０度以上２０度以下である。第２の側面の角度は、一定でも、複数の角度でも、傾斜曲面でも良い。複数の場合はその角度は平均で表し、曲面の場合は、曲面の始点と終点を結んだ線との角度で表す。
これら角度は、輝度と放熱性を考慮したもので、特に、高電流域の特性に優れる。角度が、大きいと光取り出しの点では、有利であるが、裏面の面積が小さくなり、熱抵抗が高くなるため、上記の範囲が最適である。
発光ダイオードの側面を傾斜させることにより、光の取り出し効率を上げることは先の文献に示すように公知である。
本発明において、上記のように第１の側面２１と第２の側面２２を有するように構成し、また第１の側面の傾斜角度は第２の側面の傾斜角度より小さくすることにより、発光層近くの面積を大きくし放熱を促進し、第２の側面で輝度を高める効果がある。
側面の長さについては、第１の側面の長さ（Ｌ）は５０μｍ以上、１００μｍ以下で、第２の側面の長さ（Ｌ）は、１００μｍ以上、２５０μｍ以下あることが好ましい。そしてＭ／Ｌは、０．５から５の範囲が好ましい。
発光ダイオードの透明基板の第１の側面及び第２の側面はダイシング法で形成することができる。その他前記側面はウェットエッチング、ドライエッチング、スクライブ法、レーザー加工などの方法を組み合わせて、作製できるが、形状の制御性、生産性の高いダイシング法が最適な製造方法である。
発光ダイオードの透明基板の裏面は、光が散乱する粗面とすることができる。発光ダイオードの裏面は、組み立てられるパッケージと接続される面である。接続面は、輝度を高めるため、反射率の高い、Ａｇペーストで接着したり、透明接着剤で、銀、アルミなどの反射率の高い金属上に固定されるのが一般的である。裏面で、光を散乱させることにより、側面や上面から取り出しにくい入射角の光も散乱され、光取り出しが可能な反射角になり、輝度の向上に貢献する。また、放熱面でも、表面積が大きくなりパッケージ側へ熱が逃げやすくなる効果もある。
発光ダイオードの透明基板の裏面に金属膜を形成することができる。金属膜は、前記、反射の効果と熱伝導を高める機能を発光ダイオード側に持たせ、パッケージの材料の選定を広げる事ができる。金属膜は、融点400℃以下の金属を含むことが好ましい。パッケージへの接続方法で、はんだや、共晶接合を用いる技術があり、発光ダイオードが、金属でパッケージと接続され、放熱性の点では上記の金属が最適である。発光ダイオードの裏面に接合用の金属を付加することで、組み立てを簡便にする事ができる。パッケージの材質から、400℃以下での接合条件が望ましい。
上記の金属膜としてはＡｕＳｎ合金であることが好ましい。ＡｕＳｎは、共晶金属として広く用いられており、共晶点のＳｎ２０ｗｔ％の融点は、約283℃であるため、低温で接合できる最適な材料である。
その他の発光ダイオード製造方法は、公知の発光ダイオードの製造技術を利用でき、オーミック電極形成、分離、検査・評価工程を経て発光ダイオードを製造する。更に、発光ダイオードをパッケージに組込み発光ダイオード（ランプ）を製造できる。
その他の発光ダイオード製造方法は、公知の発光ダイオードの製造技術を利用でき、オーミック電極形成、分離、検査・評価工程を経て発光ダイオードを製造する。更に、発光ダイオードをパッケージに組込み発光ダイオード（ランプ）を製造できる。
本実施例では、本発明に係わる発光ダイオードを作製した例を具体的に説明する。
図１および図２は、本実施例で作製した半導体発光ダイオードを示した図で、図１はその平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図３は、半導体発光ダイオードに用いられる半導体エピタキシャルウェーハの層構造の断面図である。
本実施例で作製した半導体発光ダイオード１０は、ＡｌＧａＩｎＰ発光部を有する赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
本実施例１では、ＧａＡｓ基板上に設けたエピタキシャル積層構造体（エピウェーハ）とＧａＰ基板とを接合させて発光ダイオードを作製する場合を例にして、本発明を具体的に説明する。
発光ダイオード１０は、Ｓｉをドープしたｎ型の（１００）面から１５°傾けた面を有するＧａＡｓ単結晶からなる半導体基板１１上に順次、積層した半導体層１３を備えたエピタキシャルウェーハを使用して作製した。積層した半導体層とは、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる１３０、Ｓｉをドープしたｎ型のＧａＡｓからなるコンタクト層１３１、Ｓｉをドープしたｎ型の（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１３２、アンドープの（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐ／Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐの２０対からなる発光層１３３、およびＭｇをドープしたｐ型の（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層１３４および薄膜（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる中間層１３４、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＰ層１３５である。
本実施例では、上記の半導体層１３０〜１３５各層は、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）およびトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）をIII族構成元素の原料に用いた減圧有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）によりＧａＡｓ基板１１上に積層して、エピタキシャルウェーハを形成した。Ｍｇのドーピング原料にはビスシクロペンタジエチルマグネシウム（ｂｉｓ−（Ｃ5Ｈ5）2Ｍｇ）を使用した。Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を使用した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ3）またはアルシン（ＡｓＨ3）を用いた。ＧａＰ層１３５は７５０℃で成長させ、半導体層１３をなすその他の半導体層１３０〜１３４は７３０℃で成長させた。
（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層１３０のキャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3、また、層厚は約０．２μｍとした。コンタクト層１３１は、ＧａＡｓから構成し、キャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3、層厚は、約０．２μｍとした。ｎ−クラッド層１３２のキャリア濃度は約８×１０17ｃｍ-3、また、層厚は約２μｍとした。発光層１３３は、アンドープの０．８μｍとした。ｐ−クラッド層１３４のキャリア濃度は約２×１０17ｃｍ-3とし、また、層厚は１μｍとした。ＧａＰ層１３５のキャリア濃度は約３×１０18ｃｍ-3とし、層厚は９μｍとした。
ｐ型ＧａＰ層１３５は、表面から約１μｍの深さに至る領域を研磨し、鏡面加工した。鏡面加工に依り、ｐ型ＧａＰ層１３５の表面の粗さを０．１８ｎｍとした。
一方、上記のｐ型ＧａＰ層１３５の鏡面研磨した表面に貼付するｎ型ＧａＰ基板１４を用意した。この貼付用ＧａＰ基板１４には、キャリア濃度が約１×１０17 ｃｍ-3となる様にＳｉを添加した、面方位を（１１１）とする単結晶を用いた。貼付用ＧａＰ基板１４の直径は５０ミリメートル（ｍｍ）で、厚さは２５０μｍであった。このＧａＰ基板１４の表面は、ｐ型ＧａＰ層１３５に接合させる以前に鏡面に研磨し、平方平均平方根値（ｒｍｓ）にして０．１２ｎｍに仕上げておいた。
上記のＧａＰ基板１４及びエピタキシャルウェーハを搬入し、３×１０-5Ｐａまで装置内を真空に排気した。その後、表面の汚染を除去するためにＧａＰ基板１４およびエピウェーハ表面に加速されたＡｒビームを表面に照射し、接合前の処理を行った。その後、真空中で、両者を室温で接合した。
次に、接合したウェーハから、ＧａＡｓ基板１１をアンモニア系エッチャントにより選択的に除去した。その後、エッチングストップ層１３０を塩酸で、除去した。
コンタクト層１３１の表面に第１のオーミック電極１５として、ＡｕＧｅ、Ｎｉ合金を厚さが０．２μｍとなるように真空蒸着法によりｎ形オーミック電極を形成した。一般的なフォトリソグラフィー手段を利用してパターニングを施し、電極１５を形成した。その後、電極形成部以外のコンタクト層を除去した。
次に、p電極を形成する領域の発光層を含むエピ層１３１〜１３４を選択的に除去し、ＧａＰ層１３５を露出させた。ＧａＰ層の表面にＡｕＢｅを０．２μｍ、Ａｕを１μｍとなるように真空蒸着法でｐ形オーミック電極１６を形成した。この時、発光層の面積は、０．７２ｍｍ2であった。
４５０℃で１０分間熱処理を行い、合金化し低抵抗のｐ型およびｎ型オーミック電極を形成した。
その後、Ａｕを１μｍとなるように真空蒸着法でオーミック電極の上にボンディングパッドを形成した。更に、厚さ０．３μｍとなるように半導体層をＳｉＯ2膜で覆って保護膜とした。
次に、ダイシングソーを用いて、ＧａＰ基板１４の裏面から、傾斜面の角度２０が１５度となるように、第２の側面の長さが、約１８０μmとなるようにＶ字状の溝入れを行った。塩酸で、粗面化処理を実施した。
次に、表面側からダイシングソーを用い１ｍｍ間隔で切断し、チップ化した。第１の側面の長さが、約８０μmとなるように、発光層とほぼ垂直となるようにした。
ダイシングによる破砕層および汚れを硫酸・過酸化水素混合液で除去し、半導体発光ダイオード（チップ）１０を作製した。チップ裏面の面積は、０．８ｍｍ2であった。
上記の様にして作製したＬＥＤチップ１０を、図８及び図９に模式的に示す如く発光ダイオードランプ４２に組み立てた。このＬＥＤランプ４２は、マウント用基板４５に銀（Ａｇ）ペーストで固定、支持（マウント）し、ＬＥＤチップ１０のｎ型オーミック電極１５とマウント基板４５の表面に設けたｎ電極端子４３とを、また、ｐ型オーミック電極１６とｐ電極端子４４とを金線４６で、ワイヤボンディングした後、一般的なエポキシ樹脂４１で封止して作製した。
マウント用基板４５は、放熱性の良い窒化アルミニウムを用い、表面に設けられたｎ電極端子４３とｐ電極端子４４とを介してｎ型及びｐ型オーミック電極１５，１６間に電流を流したところ、主波長を６２０ｎｍとする赤色光が出射された。順方向に５００ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、ＧａＰ層３１５及びＧａＰ基板３１６との接合界面での抵抗の低さ、及び各オーミック電極１５、１６の良好なオーミック特性を反映し、約２．４ボルト（Ｖ）となった。また、順方向電流を５００ｍＡとした際の発光強度は、発光効率の高い発光部の構成及びチップへの裁断時に発生する破砕層を除去するなど外部への取り出し効率も向上させている事を反映して５５００ｍｃｄの高輝度となった。
(実施例２)
実施例１と同様の素子形状を作製し、裏面にＡｕＳｎ共晶（融点２８３℃）を１μｍ形成し、Ａｇペーストを用いないでＡｕＳｎで、パッケージに固定した。チップ化し、裏面接続状態の異なる発光ダイオードを作製し、実施例１と同様に評価した結果を表１に示す。順方向に５００ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、２．４Ｖであった。発光強度は、放熱性の更なる向上、Ａｇペーストによる光吸収がなくなっている事を反映して６４３０ｍｃｄの高輝度となった。
（比較例１）
実施例１と同様な工程で、側面形状を変更した。第１側面は、ほぼ垂直で長さ１０μｍ、第２の側面は、角度３０度、長さは、３００μｍとした。裏面の面積は、０．５ｍｍ2となった。発光層は、実施例と同じ、０．７２ｍｍ2であった。実施例１と同様に評価した結果を表１に示す。順方向に５００ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、２．４Ｖであった。発光強度は、裏面の面積が小さく、放熱不足のため３２９０ｍｃｄの輝度にとどまった。
（比較例２）
実施例１と同様の工程で、傾斜面のない直方体の発光ダイオードを作製した。
裏面の面積は、０．９ｍｍ２となった。発光層は、実施例と同じ、０．７２ｍｍ２であった。実施例１と同様に評価した結果を表１に示す。順方向に５００ミリアンペア（ｍＡ）の電流を通流した際の順方向電圧（Ｖｆ）は、２．４Ｖであった。発光強度は、傾斜面がないため光取り出し効率がやや低く、４２７０ｍｃｄの輝度にとどまった。
本発明の発光ダイオードは放熱性がよく高輝度である。放熱性がよいことから大電力で使用することができ、各種のランプとして幅広く利用することが出きる。
実施例１の半導体発光ダイオードの平面図である。 図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 本発明におけるエピウェーハの断面を示す図である。 本発明におけるエピウェーハに基板を接合した断面図である。 実施例２の半導体発光ダイオードの断面図である。 比較例１の発光ダイオードの断面図である。 比較例２の発光ダイオードの断面図である。 実施例、比較例の半導体発光ダイオードランプの平面図である 実施例、比較例の半導体発光ダイオードランプの断面図である。
符号の説明
１０ 半導体発光ダイオード
１１ 半導体基板（ＧａＡｓ）
１２ 発光部
１３ エピタキシャル成長層
１３０ エッチングストップ層
１３１ コンタクト層
１３２ 下部クラッド層
１３３ 発光層
１３４ 上部クラッド層
１３５ ＧａＰ層
１４１ 接合界面
１４ ＧａＰ基板
１５ 第１の電極（ｎ型オーミック）
１６ 第２の電極（ｐ型オーミック）
２０ 傾斜角
２１ 第1の側面
２２ 第2の側面
２３ 裏面
２４ 金属層（ＡｕＳｎ）
４１ エポキシ樹脂
４２ 発光ダイオード
４３ 第１の電極端子
４４ 第２の電極端子
４５ 絶縁性基板（ＡｌＮ）
４６ 金ワイヤー

Claims (16)

  1. 化合物半導体から成る発光層を有する透明基板型の発光ダイオードにおいて、第1電極と第１電極とは極性の異なる第２電極とを形成された、光取り出し面の面積（Ａ）に形成された発光層の面積（Ｂ）、発光ダイオード裏面の面積（Ｃ）の関係が（１）式の関係を満足することを特徴とする発光ダイオード。
    Ａ＞Ｃ＞Ｂ ・・・（１）
  2. 前記発光層は、組成式（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ（０≦Ｘ≦１，０＜Ｙ≦１）から成り、透明基板の熱伝導率は、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
  3. 前記側面は、発光層に近い第１の側面と裏面に近い第２の側面を有し、第１の側面の傾斜角度は第２の側面の傾斜角度より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード。
  4. 第１の側面が垂直であり、第２の側面が傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
  5. 第２の側面の傾斜角は、１０度以上３０度以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光ダイオード。
  6. 第２の側面の傾斜角は、１０度以上２０度以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光ダイオード
  7. 前記第１の側面の長さは５０μｍ以上、１００μｍ以下で、第２の側面の長さは、１００μｍ以上、２５０μｍ以下あることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光ダイオード。
  8. 透明基板は、リン化ガリウム（ＧａＰ）であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発光ダイオード
  9. 透明基板は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発光ダイオード
  10. 前記透明基板の裏面は、光が散乱する粗面であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の発光ダイオード
  11. 前記透明基板の裏面に金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の発光ダイオード
  12. 前記透明基板の裏面の金属膜は、融点400℃以下の金属を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード
  13. 前記金属膜は、ＡｕＳｎ合金であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の発光ダイオード。
  14. 発光ダイオードの裏面の面積は、０．６ｍｍ2以上であり、１.5W以上の電力で使用することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の発光ダイオード。
  15. 前記裏面は、ＧａＰ基板を塩酸で処理したものであることを特徴する請求項８、１０乃至１４のいずれかに記載の発光ダイオード。
  16. 透明基板の側面はダイシング法で形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の発光ダイオード。
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