JP3414403B2 - 発光ダイオードチップおよびこれを用いた発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオードチップおよびこれを用いた発光ダイオード

Info

Publication number
JP3414403B2
JP3414403B2 JP50372797A JP50372797A JP3414403B2 JP 3414403 B2 JP3414403 B2 JP 3414403B2 JP 50372797 A JP50372797 A JP 50372797A JP 50372797 A JP50372797 A JP 50372797A JP 3414403 B2 JP3414403 B2 JP 3414403B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
emitting diode
light emitting
chip
diode chip
light
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP50372797A
Other languages
English (en)
Inventor
宏基 石長
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.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=15585480&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3414403(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP3414403B2 publication Critical patent/JP3414403B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers 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 particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting 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
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting 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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting 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
    • H01L2224/48221—Connecting 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
    • H01L2224/48225—Connecting 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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting 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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers 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 body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、発光ダイオードチップおよびこれを用いた
発光ダイオードに関する。
背景技術 従来、発光ダイオードチップは、GaAsP（ガリウム・
砒素・燐）−GaAs（ガリウム・砒素）系のものや、CaP
（ガリウム・燐）系のものが一般的である。また、チッ
プの一般的な形態は、材料層の積層方向に直交する表面
が矩形（特に、正方形）のサイコロ状とされ、上記矩形
表面の各辺の長さは0.3〜0.35mm程度とされる。以下、
説明の簡便化のために、本明細書において、サイコロ状
の発光ダイオードチップのサイズは、前記材料層の積層
方向に直交する矩形表面の各辺の長さで表すものとす
る。
上記のような発光ダイオードチップは、添付図面のう
ちの図７に示すような態様で使用される。すなわち、参
照符合（ａ）で示される発光ダイオードチップの下面に
は全面電極（ｂ）が形成されるとともに、チップ（ａ）
の上面には円形の電極パッド（ｃ）が形成される。チッ
プ（ａ）の全面電極（ｂ）は、適当な基板（ｄ）上に形
成した第１の電極（ｅ）に対して、たとえば導電性接着
剤によってボンディングされる。また、電極パッド
（ｃ）と基板（ｄ）上の第２の電極（ｆ）間は、ワイヤ
ボンディングによって接続される。従って、全面電極
（ｂ）と電極パッド（ｃ）間に通電すると、チップ
（ａ）における活性層（ｇ）が発光する。
図７に示すような発光ダイオードチップ（ａ）は、ｎ
型クラッド層、活性層およびｐ型クラッド層などを有す
るウエハを形成し、最終的にこのウエハをダイシングに
よってチップごとに分割するという製造手法によって作
成される。上記電極パッド（ｃ）は、上記ウエハの上面
に金被膜を蒸着やスパッタリングによって形成した後、
金皮膜の不要部分をエッチングによって除去することに
よって形成される。電極パッド（ｃ）は、20μｍ程度の
太さの金線をボール・ボンディングによって不都合なく
ボンディングすることができる大きさに形成されるので
あり、通常0.1mm程度の直径の円形パッドとされる。
従来の発光ダイオードチップのサイズである0.3〜0.3
5mm角は、不都合なくウエハをダイジングできること、
一般的な電子機器の電源装置によって通常得ることが容
易な10〜20mAの順方向電流によって最適な電流密度を得
ることができること、上面電極パッドによって発光面積
が不当に減じられることがないこと、ボンディングコレ
ットを使用して不都合なく基板に対してボンディングす
ることができること、等が勘案されて選択されていると
考えられる。
しかしながら、上記のような従来の発光ダイオードチ
ップ、あるいはこれを用いた発光ダイオードは、電池に
よって作動し、しかも、１回の電池交換あるいは充電に
よってできるだけ長時間の使用を可能とすることが求め
られる携帯電話等の携帯機器の照明光源として使用する
には不適である。従来の発光ダイオードチップは、10〜
20mAの順方向電流が必要であり、そのために消費電力が
大きくなって、電池の消耗が激しくなり、携帯機器の一
定以上の長さの使用可能時間を確保することが困難とな
るからである。
発明の開示 本発明は、より小さな順方向電流を流すことによって
十分な発光量を得ることができる発光ダイオードチップ
を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、そのような発光ダイオードチッ
プを用いた発光ダイオードを提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、そのような発光ダイオー
ドチップの有利な使用方法を提供することにある。
本発明の第１の側面によれば、複数の材料層を積層し
てなるInGaAlP系チップである発光ダイオードチップで
あって、当該チップにおける上記材料層の積層方向に直
交する表面は矩形であり、その矩形の各辺の長さが0.25
mm以下である、発光ダイオードチップが提供される。
以上の構成の発光ダイオードチップは、電力節約の観
点から、２〜5mAの順方向電流によって発光動作させる
のが好ましく、それでも十分の高度が得られる。
本発明の好適な実施例によれば、発光ダイオードチッ
プの前記表面は正方形であり、その各辺の長さは、0.14
〜0.25mmとされる。また、発光高度を十分に確保するに
は、前記正方形表面の各辺の長さは、0.2〜0.25mmとす
るのが有利である。
InGaAlP（インジウム・ガリウム・アルミニウム・
燐）系発光ダイオードチップは、従来のGaAsP−GaAs系
発光ダイオードチップや、GaP系発光ダイオードチップ
と比較して、５倍程度明るいことが知られている。従っ
て、理論的には、同一の発光高度を得る場合、InGaAlP
系チップは、従来の発光ダイオードチップに必要な順方
向電流（例えば、25mA）の1/5の順方向電流を流せばよ
いことになる。しかしながら、単に順方向電流を低める
だけでは、電流密度が低くなって発光効率が低くなり、
実際には予想されるほどの発光高度を得られない。本発
明者は、InGaAlP系チップを用い、従来よりも小さい順
方向電流で従来の発光ダイオードチップと同程度の明る
さを達成するべく種々検討をした結果、本発明に到達し
たものである。
すなわち、本発明では、InGaAlP系発光ダイオードチ
ップのサイズを0.25mm角以下として、従来の発光ダイオ
ードチップのサイズ（0.3〜0.35mm角）よりも小さくし
ている。これにより、順方向電流を小さくしたことによ
る電流密度の不当な低下を防止して、所定の発光効率を
確保できるようにしているのである。
また、本発明は次のような意外な事実の発見にも基づ
いている。すなわち、一般には、チップの大きさが大き
くなるほど、発光体の全発光量を表す尺度である積分球
光度は大きくなる。しかしながら、InGaAlP系チップで
は、順方向電流値が約7mA以下、特に5mA以下において
は、チップサイズが0.25mm角以下のチップのほうが、そ
れより大きいチップよりも積分球光度が大きくなるとい
う逆転現象が生ずる。従って、InGaAlP系発光ダイオー
ドチップを用い、しかも順方向電流値を約7mA以下にす
る場合には、所定以上の電流密度の維持と観点を除いた
としても、チップサイズを0.25mm角以下にするほうが有
利なのである。
本発明の第２の側面によれば、絶縁性材料からなる基
板と、この基板に形成された一対の電極と、一方の電極
に電気的に導通するように上記基板上に搭載された、複
数の材料層を積層してなるInGaAlP系チップである発光
ダイオードチップと、このチップを他方の電極に電気的
に接続するためのワイヤと、上記チップを上記ワイヤと
ともに封止する透明パッケージと、を備えた発光ダイオ
ードであって、上記チップにおける上記材料層の積層方
向に直交する表面は矩形であり、その矩形の各辺の長さ
が0.25mm以下である。発光ダイオードが提供される。
本発明の第３の側面によれば、複数の材料層を積層し
てなるInGaAlP系チップである発光ダイオードチップの
使用方法であって、当該チップにおける上記材料層の積
層方向に直交する表面は矩形であり、その矩形の各辺の
長さが0.25mm以下であり、当該チップを２〜5mAの順方
向電流で発光させる、発光ダイオードチップの使用方法
が提供される。
本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面を参
照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとな
ろう。
図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施例に係る発光ダイオードチップ
の平面図である。
図２は、同発光ダイオードチップの縦断正面図であ
る。
図３は、同発光ダイオードチップを使用した発光ダイ
オードの略示側面図である。
図４は、InGaAlP系発光ダイオードチップの発光特性
を示すグラフである。
図5aおよび図5bは、図４の特性を計測するために使用
したInGaAlP系発光ダイオードチップの形態の斜視図で
ある。
図６は、発光ダイオードチップにおけるチップサイズ
と電流密度との関係を示す表である。
図７は、従来の発光ダイオードを示す斜視図である。
発明を実施するための最良の形態 図１および図２は、本発明の実施例に係る発光ダイオ
ードチップ１を示している。本実施例の発光ダイオード
チップ１は、直方体であり、電流の流れる方向を厚み方
向（材料層の積層方向）としたときに、厚み方向と直交
する表面（図１に表れている面）が正方形である。この
正方形の各辺の長さは、0.25mm以下である。なお、ウエ
ハを適正にダイシングできる限界が、概ね0.14mm角であ
るので、事実上、本発明に係る発光ダイオードチップ１
の正方形をなす上面の各辺の長さ範囲は、0.14〜0.25mm
となる。
発光ダイオードチップ１は、ｎ型のGaAs（ガリウム・
砒素）からなる基板２と、ｎ型のInGaAlP（インジウム
・ガリウム・アルミニウム・燐）からなり基板２上に形
成されたｎ型クラッド層３と、InGaAlP（インジウム・
ガリウム・アルミニウム・燐）からなりｎ型クラッド層
３上に形成された活性層４と、ｐ型のInGaAlP（インジ
ウム・ガリウム・アルミニウム・燐）からなり活性層４
上に形成されたｐ型クラッド層５と、ｐ型のGaAlAs（ガ
リウム・アルミニウム・砒素）からなりｐ型クラッド層
５上に形成された電流拡散層６とにより構成されてい
る。基板２のｎ型クラッド層３形成面とは反対側の面に
は、ｎ側電極７（全面電極）が形成されており、電流拡
散層６上には、ｐ型のGaAs（ガリウム・砒素）からなる
コンタクト層８が中央部に形成されている。コンタクト
層８上には、ｐ側電極９（上面電極）が形成されてい
る。このｐ側電極９は、後記するように、金線をボール
ボンディングするための電極パッドを形成し、概ね0.1m
m径の円形に形成される。また、この発光ダイオードチ
ップ１の製造は、従来と同様、マスター基板上に上記し
た各層2,3,4,5,6や、電極7,9を包含するウエハを形成
し、このウエハをダイシングして各チップに分割するこ
とにより行われる。
図３は、上記発光ダイオードチップ１を用いた発光ダ
イオードの側面図である。絶縁基板11の表面に形成した
第１の電極被膜12に上記発光ダイオードチップ１が銀ペ
ースト等の導電接着材14を用いてボンディングされると
ともに、上記絶縁基板11の表面に形成した第２の電極被
膜13と上記発光ダイオードチップ１の上面電極９間が、
金線15等を用いたワイヤボンディングによって接続され
ている。基板11上の発光ダイオードチップ１や金線15な
どは、エポキシ樹脂からなる透明パッケージ16により封
止されている。
本発明においては、上記発光ダイオードチップ１のｐ
側電極９側からｎ側電極７側に２〜5mA程度の順方向電
流を流す。これによって活性層４が発光する。たとえ
ば、0.2mm角のチップサイズに形成した本発明の発光ダ
イオードチップ１に5mAの順方向電流を流すと、0.30mm
角のチップサイズの従来のGaAsP−GaAs系発光ダイオー
ドチップや、GaP系発光ダイオードチップに25mAの順方
向電流を流した場合と同程度の明るさを達成することが
できる。その理由は、次のとおりである。
すなわち、既に述べたように、本発明者は、順方向電
流値が約7mA以下、特に約5mA以下においては、チップの
大きさが0.25mm角以下のチップのほうが、それより大き
いチップよりも積分球光度が大きくなるという逆転現象
が生じていることを発見した。図１および図２に示した
構造をもち、上面電極パッド９の直径を概ね0.1mmと
し、サイズの異なる発光ダイオードチップ１（図5aおよ
び図5b参照）について、順方向電流を種々変更して積分
球光度を計測した結果を、図４のグラフに示す。このグ
ラフから判るように、順方向電流が概ね7mAを超える領
域においては、チップサイズが大きいほうが積分球光度
が大きくなるが、順方向電流が7mA以下、特に5mA以下の
領域においては、チップサイズが小さいほど、積分球光
度が大きくなる逆転現象が生じている。より詳しくは、
チップサイズが0.25mm角の場合、順方向電流が概ね7mA
以下の領域において、チップサイズが0.3mm角の場合よ
りも積分球光度が大きい。チップサイズが0.2mm角の場
合、順方向電流が概ね5mA以下の領域において、チップ
サイズが0.3mm角の場合よりも積分球光度が大きい。し
たがって、チップサイズが0.2〜0.25mm角の範囲にある
場合、本発明の利点を享受できることが図４のグラフか
ら直接的に把握される。しかし、チップサイズが0.2mm
以下であっても、上記と同様の逆転傾向があり、本発明
の利点を享受できるものと推定される。ただし、最小チ
ップサイズは、事実上、概ね0.14mmであることは、前述
したとおりである。
すでに説明したように、本発明のInGaAlP系発光ダイ
オードチップは、同じサイズに形成して同じ電流を流し
た場合、従来のGaAsP−GaAs系発光ダイオード系の発光
ダイオードチップの５倍程度明るいことが分かってい
る。そうすると、上記のように0.3mm角のチップサイズ
の従来のGaAsP−GaAs系発光ダイオードチップ、あるい
はGaP系発光ダイオードチップに25mAの順方向電流を流
した場合と比較すると、同じサイズのInGaAlP系発光ダ
イオードチップに比較例の25mAの1/5である5mAの電流を
流したときに同程度の明るさが達成されると推定され
る。しかしながら、このInGaAlP系の発光ダイオードの
チップサイズを0.25mm角や0.20mm角というようにより小
さなサイズにした場合、上記比較対象の発光ダイオード
チップと同程度の明るさが得られなくなると考えられる
（一般的傾向としては、チップサイズが小さくなるほ
ど、発光高度が低くなることから）。
以上の予想に反して、実際には、本発明のように、In
GaAlP系発光ダイオードチップのチップサイズを0.25mm
以下に小さくすることにより、電流密度が所定の発光効
率をうるために充分なものとなるばかりでなく、チップ
サイズが小さいほうが積分球光度が大きくなるため（図
４参照）、順方向電流が1/5にしたにもかかわらず、従
来の発光ダイオードと同程度の明るさが達成できるので
ある。
本発明の場合、上述のように、5mA以下という、きわ
めて小さな順方向電流によって充分な光度を得ることが
できるが、順方向電流の下限は、基本的な発光効率を得
るための電流密度が達成されるべきであるとの観点か
ら、概ね2mA以上とするべきである。すなわち、チップ
サイズと電流密度との関係は、図６に示すようになる
が、従来、0.3mm角程度の大きさの発光ダイオードチッ
プを５〜10mA以上の順方向電流で使用し、概ね50（mA/m
m2）以上の電流密度を達成しており、このことは発光ダ
イオード一般についていえる。このことを考慮すると、
本発明の発光ダイオードチップの最小サイズが事実上0.
14mm角であることから、本発明の発光ダイオードチップ
を所定の効率で発光させるためには、1mAの順方向電流
を流したのでは、充分な電流密度が得られない可能性が
ある。したがって、本発明においては、少なくとも2mA
の順方向電流を流すのが好ましい。
以上説明したように、本発明に係る発光ダイオードチ
ップあるいはこれを用いた発光ダイオードを、携帯電話
機やポケットベルやビデオデッキ一体型ビデオカメラな
ど、電池を電源として使用する各種携帯電子機器の照明
用光源として用いることにより、照明用の消費電力を良
好に低減でき、このような携帯用機器の使用可能時間を
延長することができる。とくに、携帯電話機の場合、液
晶表示部のバックライト用や、各種操作のための照明付
キースイッチのバックライト用として用いることによ
り、２〜5mA程度以下の小さな順方向電流で十分な明る
さを確保できる。
なお、上記実施例では、絶縁基板11上に１個の発光ダ
イオードチップ１を設けているたが、基板11上に複数個
の発光ダイオードチップ１を設けることにより、液晶表
示部や複数個の照明付キースイッチのバックライト用と
して用いたり、所望の明るさを得たりできる。
また、上記実施例では、発光ダイオードチップ１の表
面形状（材料層の積層方向と直交する表面の形状）が正
方形である。一般的には、正方形表面のチップは、上面
電極パッド９との位置関係から、チップ内における電流
密度を均一化し易いため、好ましい。しかしながら、本
発明は、表面形状が長方形である発光ダイオードチップ
についても適用可能である。この場合、長辺の長さを0.
25mm以下にすればよい。ただし、各辺の最小長さは、ウ
エハのダイシングを適正に行える限界との観点から、実
際上、0.14mm程度となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の材料層を積層してなるとともに、上
    面電極と活性層との間に電流拡散層が設けられた形態を
    有し、かつ上記活性層からの光が少なくとも上記上面電
    極側から出射するように構成されたInGaAlP系チップで
    ある発光ダイオードチップであって、当該チップにおけ
    る上記材料層の積層方向に直交する表面は矩形であり、
    その矩形の各辺の長さが0.25mm以下である、発光ダイオ
    ードチップ。
  2. 【請求項２】２〜5mAの順方向電流によって発光駆動さ
    せられる、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
  3. 【請求項３】前記表面は正方形である、請求項１に記載
    の発光ダイオードチップ。
  4. 【請求項４】前記表面の各辺の長さは、0.14〜0.25mmで
    ある、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
  5. 【請求項５】前記表面の各辺の長さは、0.2〜0.25mmで
    ある、請求項１に記載の発光ダイオードチップ。
  6. 【請求項６】絶縁性材料からなる基板と、この基板に形
    成された一対の電極と、一方の電極に電気的に導通する
    ように上記基板上に搭載された、複数の材料層を積層し
    てなるとともに、上面電極と活性層との間に電流拡散層
    が設けられた形態を有し、かつ上記活性層からの光が少
    なくとも上記上面電極側から出射するように構成された
    InGaAlP系チップである発光ダイオードチップと、この
    チップを他方の電極に電気的に接続するためのワイヤ
    と、上記チップを上記ワイヤとともに封止する透明パッ
    ケージと、を備えた発光ダイオードであって、上記チッ
    プにおける上記材料層の積層方向に直交する表面は矩形
    であり、その矩形の各辺の長さが0.25mm以下である、発
    光ダイオード。
  7. 【請求項７】２〜5mAの順方向電流によって発光駆動さ
    せられる、請求項６に記載の発光ダイオード。
  8. 【請求項８】前記表面は正方形である、請求項６に記載
    の発光ダイオード。
  9. 【請求項９】前記表面の各辺の長さは、0.14〜0.25mmで
    ある、請求項６に記載の発光ダイオード。
  10. 【請求項１０】前記表面の各辺の長さは、0.2〜0.25mm
    である、請求項６に記載の発光ダイオード。
  11. 【請求項１１】複数の材料層を積層してなるとともに、
    上面電極と活性層との間に電流拡散層が設けられた形態
    を有し、かつ上記活性層からの光が少なくとも上記上面
    電極側から出射するように構成されたInGaAlP系チップ
    である発光ダイオードチップの使用方法であって、当該
    チップにおける上記材料層の積層方向に直交する表面は
    矩形であり、その矩形の各辺の長さが0.25mm以下であ
    り、当該チップを２〜5mAの順方向電流で発光させる、
    発光ダイオードチップの使用方法。
JP50372797A 1995-06-21 1996-06-20 発光ダイオードチップおよびこれを用いた発光ダイオード Expired - Fee Related JP3414403B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15449495 1995-06-21
JP7-154494 1995-06-21
PCT/JP1996/001710 WO1997001190A1 (fr) 1995-06-21 1996-06-20 Puce a diode electroluminescente et diode electroluminescente l'utilisant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3414403B2 true JP3414403B2 (ja) 2003-06-09

Family

ID=15585480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50372797A Expired - Fee Related JP3414403B2 (ja) 1995-06-21 1996-06-20 発光ダイオードチップおよびこれを用いた発光ダイオード

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5760422A (ja)
JP (1) JP3414403B2 (ja)
KR (1) KR100264424B1 (ja)
DE (1) DE19680637T1 (ja)
GB (1) GB2307104B (ja)
WO (1) WO1997001190A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1219320C (zh) 1998-05-20 2005-09-14 罗姆股份有限公司 半导体器件
US6169298B1 (en) * 1998-08-10 2001-01-02 Kingmax Technology Inc. Semiconductor light emitting device with conductive window layer
JP4024994B2 (ja) * 2000-06-30 2007-12-19 株式会社東芝 半導体発光素子
US6940704B2 (en) 2001-01-24 2005-09-06 Gelcore, Llc Semiconductor light emitting device
JP2002222992A (ja) 2001-01-25 2002-08-09 Rohm Co Ltd Ｌｅｄ発光素子、およびｌｅｄ発光装置
TW200638559A (en) * 2005-04-29 2006-11-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Light emitting chip and light emitting diode
USD753612S1 (en) * 2012-09-07 2016-04-12 Cree, Inc. Light emitter device
USD847102S1 (en) 2013-02-08 2019-04-30 Epistar Corporation Light emitting diode
TWD161897S (zh) * 2013-02-08 2014-07-21 晶元光電股份有限公司 發光二極體之部分

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5153889A (en) * 1989-05-31 1992-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
US5048035A (en) * 1989-05-31 1991-09-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
JP3290672B2 (ja) * 1990-08-20 2002-06-10 株式会社東芝 半導体発光ダイオード
JP3104979B2 (ja) * 1990-07-27 2000-10-30 株式会社東芝 紫外域半導体レーザ，半導体素子およびこれらの製造方法
JPH04361572A (ja) * 1991-06-10 1992-12-15 Toshiba Corp 半導体発光素子
JP2798545B2 (ja) * 1992-03-03 1998-09-17 シャープ株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
US5265792A (en) * 1992-08-20 1993-11-30 Hewlett-Packard Company Light source and technique for mounting light emitting diodes
US5488233A (en) * 1993-03-11 1996-01-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device with compound semiconductor layer
JP3264563B2 (ja) * 1993-03-15 2002-03-11 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
JP3152812B2 (ja) * 1993-09-16 2001-04-03 株式会社東芝 半導体発光装置
US5621225A (en) * 1996-01-18 1997-04-15 Motorola Light emitting diode display package

Also Published As

Publication number Publication date
GB2307104A (en) 1997-05-14
DE19680637T1 (de) 1997-10-02
KR970705838A (ko) 1997-10-09
GB2307104B (en) 1999-12-29
US5760422A (en) 1998-06-02
KR100264424B1 (ko) 2000-08-16
WO1997001190A1 (fr) 1997-01-09
GB9703017D0 (en) 1997-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101888604B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR100853064B1 (ko) 복합발광소자
US6841802B2 (en) Thin film light emitting diode
JP4773755B2 (ja) チップ型半導体発光素子
US8344412B2 (en) Chip level package of light-emitting diode
KR20130045507A (ko) 발광 소자
US20070210317A1 (en) High power light emitting device assembly with ESD protection ability and the method of manufacturing the same
KR20130046755A (ko) 발광 소자
JP2005209763A (ja) 発光装置及び発光装置の製造方法
JP2001015817A (ja) 複合発光素子と発光装置及びその製造方法
JPH11168236A (ja) 光半導体チップおよび光半導体チップの製造方法
JP3663281B2 (ja) 半導体発光素子
JP3414403B2 (ja) 発光ダイオードチップおよびこれを用いた発光ダイオード
KR20130025232A (ko) 발광 소자
JP2001217461A (ja) 複合発光素子
JPH11307818A (ja) フルカラー複合半導体発光素子及びこれを用いた発光装置
JP4116387B2 (ja) 半導体発光素子
JP2019201198A (ja) 発光チップ及び関連するパッケージ構造
JPH11354836A (ja) フルカラー半導体発光装置
JPH11121797A (ja) チップ型半導体発光装置
JPH10209494A (ja) 半導体発光素子
JP3571477B2 (ja) 半導体発光素子
KR20020026619A (ko) 발광 화합물 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR101129002B1 (ko) 광 패키지 및 그 제조 방법
JPH11112026A (ja) 半導体発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090404

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees