JP4721166B2 - 高出力発光ダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このような発光ダイオードの光出力を高めるための方法は、いろいろ試行されているが、フリップチップ構造の素子製作もこのような1つの試みである。
しかし、このようなフリップチップ型の光素子から放出される光は、素子の全面で放出されるので、素子の側面から放出される光は、無駄に使われる場合が発生する。
前記P型半導体層の上部に、側面に凹部が形成されているマスク層を形成する段階と、前記マスク層でマスキングして前記P型半導体層から前記N型半導体層までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜面及び凹部を形成する段階と、前記基板を前記N型半導体層から離脱させ、そして、前記N型半導体層、活性層、及びP型半導体層で形成された積層体の上下を反転させる段階と、前記P型半導体層の下部に反射用P電極を形成する段階と、傾斜した前記側壁に反射膜を形成する段階と、前記N型半導体層の上部にN電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法が提供される。
前記発光構造物の各々の側壁に反射膜を形成する段階と、前記発光構造物の各々のN型半導体層の上部にN電極を形成する段階と、前記発光構造物の各々のP型半導体層の下部にP電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法が提供される。
さらに、本発明は、円柱状の発光ダイオードを実現することにより、電流を均一に通過させ、発光面から均一な強さで光を出射することができる。
図3aないし3eは、本発明の望ましい第1実施形態による高出力発光ダイオードの製造工程を説明するための断面図である。この発光ダイオードは、基板100の上部に、N型半導体層110、活性層120、及びP型半導体層130を順次に積層する(図3a)、その後、P型半導体層130からN型半導体層110の一部まで側壁が傾斜するようにメサエッチングする(図3b)。
このように、エッチングされた側壁を傾斜させるためには、エッチングされる領域を除いたP型半導体層130の上部にマスクを形成し、マスクでマスキングして乾式エッチングすると、傾斜した側壁を実現することができる。
そして、傾斜した角度(α1、α2)は、30°〜70°が望ましい。
その後、傾斜した側壁に反射膜140を蒸着する(図3d)。
ここで、反射膜は AR膜(反射防止膜)、反射層が積層された膜、またはHR膜(高反射膜)であることが望ましい。
最後に、メサエッチングされたN型半導体層110の上部にN電極150を形成し、P型半導体層130の上部にP電極160を形成する(図3e)。
前述した工程を行うと、図3eとともに、本発明の第1実施形態による発光ダイオードを製造することができる。
従って、側壁から光が放出されなく、素子の上部に光が直進して放出されるので、光出力を向上することができる。
ここで、エッチングされた側壁は、一定角度(α1)にエッチングされる。
引き続き、P型半導体層230の下部に反射用P電極240を形成する(図5d)。
ここで、発光ダイオードの下部にあるN型半導体層210の幅(W2)が上部にあるP型半導体層230の幅(W1)より小さいことが望ましい。
従って、本発明の第2実施形態の発光ダイオードでも側壁から光が放出されなく、素子の上部から光が直進して放出されるので、光出力を向上することができる。
すなわち、発光構造物の側壁に凹部が形成されているので、活性層の側壁にも凹部が形成されて発光面積が増加されるものである。
この際、このマスクを使って形成された発光ダイオードの側壁の凹部は、平面と曲面の組合わせで形成することができる。
このような工程を行うと、図9bのように、基板400の上部に複数個の下部が広くて上部が狭い円柱状の発光構造物を形成することができる。
その後、図10bのように、発光構造物450の側壁に反射膜480を形成し、N型半導体層410の上部にN電極470を形成し、P型半導体層430の下部にP電極460を形成する。
このような円柱状の発光ダイオードは、電流を均一に流すことができ、光の強さが発光面から均一になって光源及びディスプレイに発光ダイオードを適用する時、色感度に優れる。
110、210、310、410 N型半導体層
120、220、320、420 活性層
130、230、330、430、431 P型半導体層
140、250、480 反射膜
150、250、460 N電極
160、240、470 P電極
170 発光ダイオード
180 ボンディング物質
190 反射板
340 マスク層
341 凹部
450 発光構造物
Claims (4)
- 基板の上部にN型半導体層、活性層、及びP型半導体層を順次に積層する段階と、
前記P型半導体層の上部に、側面に凹部が形成されているマスク層を形成する段階と、
前記マスク層でマスキングして前記P型半導体層から前記N型半導体層までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜面及び凹部を形成する段階と、
前記基板を前記N型半導体層から離脱させ、そして、前記N型半導体層、活性層、及びP型半導体層で形成された積層体の上下を反転させる段階と、
前記P型半導体層の下部に反射用P電極を形成する段階と、
傾斜した前記側壁に反射膜を形成する段階と、
前記N型半導体層の上部にN電極を形成する段階とを含んでいることを特徴とする高出力発光ダイオードの製造方法。 - 前記マスクは、多角状であり、マスクの縁側には、平面及び曲面で組合せられた凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の高出力発光ダイオードの製造方法。
- 基板の上部に、N型半導体層、活性層、及びP型半導体層を順次に積層する段階と、
前記P型半導体層の上部に、円板状のマスク層を相互離隔させ複数個を形成する段階と、
前記複数個のマスク層でマスキングして前記P型半導体層から前記N型半導体層までエッチングして、エッチングされた側壁に傾斜面を形成する段階と、
前記基板をN型半導体層から離脱させ、前記N型半導体層、活性層、及びP型半導体層の上下を反転して、下層から順次、P型半導体層、活性層、及びN型半導体層が積層された複数個の発光構造物を獲得する段階と、
前記発光構造物の各々の側壁に反射膜を形成する段階と、
前記発光構造物の各々のN型半導体層の上部にN電極を形成する段階と、
前記発光構造物の各々のP型半導体層の下部にP電極を形成する段階とを含んでいることを特徴する高出力発光ダイオードの製造方法。 - 前記発光構造物は、P型半導体層の直径がN型半導体層の直径より小さい円柱状であることを特徴とする請求項3に記載の高出力発光ダイオードの製造方法。
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