JPH03283675A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
半導体発光素子の製造方法Info
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- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、InGaAIP等の化合物半導体材料を用い
た半導体発光素子に係わり、特に選択的に形成した電極
の周辺部から光を取り出す方式の半導体発光素子の製造
方法に関する。
た半導体発光素子に係わり、特に選択的に形成した電極
の周辺部から光を取り出す方式の半導体発光素子の製造
方法に関する。
(従来の技術)
lnGaAIP系材料は、窒化物を除<m−■族化合物
半導体混晶中で最大の直接遷移型エネルギーギャップを
有し、0.5〜0.6μm帯の発光素子材料として注目
されている。特にGaAsを基板とし、これに格子整合
するI nGaAIPによる発光部を持つpn接合型発
光ダイオード(LED)は、従来のGaPやGaAsP
等の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑
色の高輝度の発光が可能である。高輝度のLEDを形成
するには、発光効率を高めることはもとより、素子内部
での光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係等により
、外部への有効な光取り出しを実現することが重要であ
る。
半導体混晶中で最大の直接遷移型エネルギーギャップを
有し、0.5〜0.6μm帯の発光素子材料として注目
されている。特にGaAsを基板とし、これに格子整合
するI nGaAIPによる発光部を持つpn接合型発
光ダイオード(LED)は、従来のGaPやGaAsP
等の間接遷移型の材料を用いたものに比べ、赤色から緑
色の高輝度の発光が可能である。高輝度のLEDを形成
するには、発光効率を高めることはもとより、素子内部
での光吸収や、発光部と電極の相対的位置関係等により
、外部への有効な光取り出しを実現することが重要であ
る。
第5図に、InGaAIP発光部を有する従来のLED
の素子構造断面を示す。このLEDは、n−GaAs基
板1の一主面に、n−1nGaAIPクラッド層2.n
−1nGaAIP活性層3.p−1nGaAIPクラッ
ド層4゜p−1nGaP中間エネルギーギャップ層5及
びp−GaAsコンタクト層6を順次積層形成し、コン
タクト層6上にp側電極7を、基板1の下面にn側電極
8を設けることにより構成される。
の素子構造断面を示す。このLEDは、n−GaAs基
板1の一主面に、n−1nGaAIPクラッド層2.n
−1nGaAIP活性層3.p−1nGaAIPクラッ
ド層4゜p−1nGaP中間エネルギーギャップ層5及
びp−GaAsコンタクト層6を順次積層形成し、コン
タクト層6上にp側電極7を、基板1の下面にn側電極
8を設けることにより構成される。
そして、各層のA1組成は高い発光効率が得られるよう
に設定され、発光層となる活性層3のエネルギーギャッ
プは2つのクラッド層2゜4より小さい、所謂ダブルへ
テロ接合が形成されている。そして、発光層からの光は
電極7を除く基板表面、即ち電極7の周辺部から上方向
に取り出されるものとなっている。
に設定され、発光層となる活性層3のエネルギーギャッ
プは2つのクラッド層2゜4より小さい、所謂ダブルへ
テロ接合が形成されている。そして、発光層からの光は
電極7を除く基板表面、即ち電極7の周辺部から上方向
に取り出されるものとなっている。
ところで、第5図に示したような構造では、発光部9か
ら出てきた光のうち、クラッド層4の表面で全反射角と
なる光は、上面には出てこられず、発光層3で吸収され
たり、下方に出射されてしまう。これらのことから発光
素子としては、表面を樹脂でモールドしたり、ドーム状
に研磨したり或いは表面を荒らしたりして、出射光に対
し全反射角がなくなるような対策が施されている。
ら出てきた光のうち、クラッド層4の表面で全反射角と
なる光は、上面には出てこられず、発光層3で吸収され
たり、下方に出射されてしまう。これらのことから発光
素子としては、表面を樹脂でモールドしたり、ドーム状
に研磨したり或いは表面を荒らしたりして、出射光に対
し全反射角がなくなるような対策が施されている。
しかしながら、この種の半導体発光素子にあっては次の
ような問題があった。即ち、素子表面を樹脂でモールド
すると樹脂による光の減衰があり、また素子表面を研磨
したり荒らすことは、工程の複雑化を招くと共に生産性
及び製造歩留りの低下を招く要因となる。
ような問題があった。即ち、素子表面を樹脂でモールド
すると樹脂による光の減衰があり、また素子表面を研磨
したり荒らすことは、工程の複雑化を招くと共に生産性
及び製造歩留りの低下を招く要因となる。
(発明が解決しようとするalJI)
このように従来、InGaAIPからなる発光部を持つ
第5図に示すような半導体発光素子においては、発光部
からの出射光のうち、クラッド層表面に全反射角で入射
する光を有効に取り出すことができなかった。また、こ
れを解決するために樹脂モールドや表面研磨等を行うと
、光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下を招く問題が
あった。
第5図に示すような半導体発光素子においては、発光部
からの出射光のうち、クラッド層表面に全反射角で入射
する光を有効に取り出すことができなかった。また、こ
れを解決するために樹脂モールドや表面研磨等を行うと
、光の減衰や生産性及び製造歩留りの低下を招く問題が
あった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたちので、その目
的とするところは、素子表面に部品にドーム形状を形成
することができ、生産性及び歩留りの向上をはかり得る
光取り出し効率の高い半導体発光素子の製造方法を提供
することにある。
的とするところは、素子表面に部品にドーム形状を形成
することができ、生産性及び歩留りの向上をはかり得る
光取り出し効率の高い半導体発光素子の製造方法を提供
することにある。
[発明の構成]
(課題を解決刷るための手段)
本発明の骨子は、クラッド層の表面を研磨ではなく溶液
エツチングによりドーム形状に加工することにあり、ド
ーム加工する手段として、クラッド層の発光層側と電極
側とでエツチング速度を異ならせることにある。
エツチングによりドーム形状に加工することにあり、ド
ーム加工する手段として、クラッド層の発光層側と電極
側とでエツチング速度を異ならせることにある。
即ち本発明は、化合物半導体からなる発光層を有する基
板上にAIを含む化合物半導体からなるクラッド層を形
成し、このクラッド層上の一部にコンタクト層を介して
電極を形成した半導体発光素子の製造方法において、前
記クラッド層を形成する際に該クラッド層のA1組成が
前記発光層から離れるに従い大きくなるように形成し、
前記電極を形成した後に該電極及びクラッド層上を覆う
ようにマスクを形成し、次いでA[の組成比が大きいほ
どエツチング速度が速くなるエツチング液を用い、前記
クラッド層をその側部からエツチングするようにした方
法である。
板上にAIを含む化合物半導体からなるクラッド層を形
成し、このクラッド層上の一部にコンタクト層を介して
電極を形成した半導体発光素子の製造方法において、前
記クラッド層を形成する際に該クラッド層のA1組成が
前記発光層から離れるに従い大きくなるように形成し、
前記電極を形成した後に該電極及びクラッド層上を覆う
ようにマスクを形成し、次いでA[の組成比が大きいほ
どエツチング速度が速くなるエツチング液を用い、前記
クラッド層をその側部からエツチングするようにした方
法である。
(作用)
本発明によれば、クラッド層のAj?組成を発光層側か
ら表面に向かって連続的に高くしているため、熱硫酸等
のエツチング液を用いれば、クラッド層の発光層側より
も表面側のエツチング速度を速くすることができ、これ
によりクラッド層表面をドーム形状に加工することがで
きる。従って、発光部から出射した光に対して全反射角
となる面がなくなり、有効に光を取出すことが可能とな
る。また、熱硫酸で表面及び側面をエツチングすること
により、表面の異物を除去することになり、表面からの
リーク電流をなくすことも口1能となる。
ら表面に向かって連続的に高くしているため、熱硫酸等
のエツチング液を用いれば、クラッド層の発光層側より
も表面側のエツチング速度を速くすることができ、これ
によりクラッド層表面をドーム形状に加工することがで
きる。従って、発光部から出射した光に対して全反射角
となる面がなくなり、有効に光を取出すことが可能とな
る。また、熱硫酸で表面及び側面をエツチングすること
により、表面の異物を除去することになり、表面からの
リーク電流をなくすことも口1能となる。
(実施例)
以下ζ本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例方法に係わる半導体発光素子
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
まず、第1図(a)に示す如く、n−GaAs基板11
の一生面上に n−1no、q (Ga+−x Alx)o、q P
クラッド層12. I no、q (Ga l−Y
A ly ) o、q P活性層13及び p I no、、(G a 1−2 A lz )
o、s Pクラッド層14をMOCVD法等で順次成長
形成する。
の一生面上に n−1no、q (Ga+−x Alx)o、q P
クラッド層12. I no、q (Ga l−Y
A ly ) o、q P活性層13及び p I no、、(G a 1−2 A lz )
o、s Pクラッド層14をMOCVD法等で順次成長
形成する。
ここで、各層におけるAI組組成、y、zは次のように
設定した。即ち、活性層13におけるAl1組成がクラ
ッド層12.14におけるそれよりも小さくなるように
x>y、z>yとした。
設定した。即ち、活性層13におけるAl1組成がクラ
ッド層12.14におけるそれよりも小さくなるように
x>y、z>yとした。
さらに、クラッド層14においては、活性層13側から
表面側に向かってA1組成比が徐々に大きくなるように
した。これには、例えばMOCVD法でクラッド層14
を成長する際に、TMA等のAI材料としての堆積ガス
の量を徐々に増加すればよい。
表面側に向かってA1組成比が徐々に大きくなるように
した。これには、例えばMOCVD法でクラッド層14
を成長する際に、TMA等のAI材料としての堆積ガス
の量を徐々に増加すればよい。
次いで、第1図(b)に示す如く、クラッド層14上に
p−Ga、−p Alp As中間バンドギャップ層1
5及びp−GaAsコンタクト層16を順次成長形成す
る。続いて、コンタクト層1B上にAu−Znでなるp
側電極17を形成し、基板11の他方の主面にAu−G
eでなるn側電極18をそれぞれ形成する。その後、表
面側からの発光が得られるようP側電極17.コンタク
ト層16及び中間バンドギャップ層15を選択的に除去
した。ここまでの工程は従来と同様であり、またここま
での工程で得られる構造は従来素子と同じとなっている
。
p−Ga、−p Alp As中間バンドギャップ層1
5及びp−GaAsコンタクト層16を順次成長形成す
る。続いて、コンタクト層1B上にAu−Znでなるp
側電極17を形成し、基板11の他方の主面にAu−G
eでなるn側電極18をそれぞれ形成する。その後、表
面側からの発光が得られるようP側電極17.コンタク
ト層16及び中間バンドギャップ層15を選択的に除去
した。ここまでの工程は従来と同様であり、またここま
での工程で得られる構造は従来素子と同じとなっている
。
次いで、第1図(c)に示す如く、電極17の部分を中
心にこれより大きいSin、マスク19を形成し、チッ
プ状にカットした基板を熱硫酸に浸した。熱硫酸は、第
2図に示すようにAl7組成によるエツチング速度に違
いがある、即ちAl1組成比が大きいほどエツチング速
度が速くなるので、クラッド層14では表面に近い程エ
ツチングが速くなる。また、エツチングのA1組成依存
性は、基板の面方位依存性よりも大きい。従って、マス
ク19を円形にしておくことで、クラッド層14の熱硫
酸によるエツチングによりドーム状の形状が得られる。
心にこれより大きいSin、マスク19を形成し、チッ
プ状にカットした基板を熱硫酸に浸した。熱硫酸は、第
2図に示すようにAl7組成によるエツチング速度に違
いがある、即ちAl1組成比が大きいほどエツチング速
度が速くなるので、クラッド層14では表面に近い程エ
ツチングが速くなる。また、エツチングのA1組成依存
性は、基板の面方位依存性よりも大きい。従って、マス
ク19を円形にしておくことで、クラッド層14の熱硫
酸によるエツチングによりドーム状の形状が得られる。
かくして製造された本実施例素子においては、第3図に
示す如く、クラッド層14の表面がドーム形状に加工さ
れているので、発光部からの光はクラッド層14の表面
に入射する際に全反射角よりも小さい入射角となり、ク
ラッド層14の表面で全反射されることなく、上側に取
り出される。従って、光の取り出し効率の向上をはかる
ことができる。また、熱硫酸で表面及び側面をエツチン
グすることにより、表面の異物を除去することになり、
表面からのリーク電流がなくなり発光効率が向上する。
示す如く、クラッド層14の表面がドーム形状に加工さ
れているので、発光部からの光はクラッド層14の表面
に入射する際に全反射角よりも小さい入射角となり、ク
ラッド層14の表面で全反射されることなく、上側に取
り出される。従って、光の取り出し効率の向上をはかる
ことができる。また、熱硫酸で表面及び側面をエツチン
グすることにより、表面の異物を除去することになり、
表面からのリーク電流がなくなり発光効率が向上する。
また、研磨によりドーム加工する方法とは異なり素子表
面に無用の力を加える必要はなく、さらに複数のチップ
を同時に処理することができるので、生産性及び歩留ま
りの向上をはかることができる。また、樹脂モールド等
による方法では光の減衰が生じることがあるが、本実施
例方法ではこのような不都合も生じない。
面に無用の力を加える必要はなく、さらに複数のチップ
を同時に処理することができるので、生産性及び歩留ま
りの向上をはかることができる。また、樹脂モールド等
による方法では光の減衰が生じることがあるが、本実施
例方法ではこのような不都合も生じない。
第4図は本発明の第2の実施例方法を説明するための索
子構造断面図である。なお、第1図と同一部分には同一
符号を付して、その詳しい説明は省略する。
子構造断面図である。なお、第1図と同一部分には同一
符号を付して、その詳しい説明は省略する。
この実施例は、発光部を挾む上部の層にのみでなく、上
部の層についても、同様のA1組成の変化を行った例で
ある。即ち、クラッド層12における1組成を、クラッ
ド層14と同様に、活性層13から離れるに従い大きく
している。
部の層についても、同様のA1組成の変化を行った例で
ある。即ち、クラッド層12における1組成を、クラッ
ド層14と同様に、活性層13から離れるに従い大きく
している。
この場合、熱硫酸のエツチングにより、上側のクラッド
層14はもとより、下側のクラッド層12もAl1組成
に応じてエツチングされる。このため、下側のクラッド
層12もドーム状に形成され、従って下側に出射し−た
光を基板11での反射により上側に取り出すこともでき
る。
層14はもとより、下側のクラッド層12もAl1組成
に応じてエツチングされる。このため、下側のクラッド
層12もドーム状に形成され、従って下側に出射し−た
光を基板11での反射により上側に取り出すこともでき
る。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、InGaAIP系材料を用いた例に
ついて説明したが、この代わりにGaAlAs系材料を
用いることも可能である。さらに、熱硫酸の代わりには
、AfI組成の大きさによりエツチング速度が代わるも
のであればよく、熱燐酸を用いることも可能である。ま
た、実施例ではダブルへテロ接合構造を持つLEDにつ
いて説明したが、活性層部の層構造は本質ではなく、本
発明はシングルへテロ接合構造やホモ接合構造にも同様
に適用することが可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる
。
ない。実施例では、InGaAIP系材料を用いた例に
ついて説明したが、この代わりにGaAlAs系材料を
用いることも可能である。さらに、熱硫酸の代わりには
、AfI組成の大きさによりエツチング速度が代わるも
のであればよく、熱燐酸を用いることも可能である。ま
た、実施例ではダブルへテロ接合構造を持つLEDにつ
いて説明したが、活性層部の層構造は本質ではなく、本
発明はシングルへテロ接合構造やホモ接合構造にも同様
に適用することが可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる
。
[発明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、クラッド層のAl
1組成比を表面に向かって連続的に高くし、熱硫酸等の
エツチング速度にAII組成比依存性を有するエツチン
グ液を用いてクラッド層をエツチングすることにより、
素子表面に簡易にドーム形状を形成することができ、光
取り出し効率の高い半導体発光素子を生産性及び歩留り
良く製造することが可能となる。
1組成比を表面に向かって連続的に高くし、熱硫酸等の
エツチング速度にAII組成比依存性を有するエツチン
グ液を用いてクラッド層をエツチングすることにより、
素子表面に簡易にドーム形状を形成することができ、光
取り出し効率の高い半導体発光素子を生産性及び歩留り
良く製造することが可能となる。
第1図は本発明の一実施例方法に係わる半導体発光素子
の製造工程を示す断面図、第2図はA1組成比とエツチ
ング速度との関係を示す特性図、第3図は上記実施例の
効果を説明するための模式図、第4図は本発明の他の実
施例方法を説明するための素子構造断面図、第5図は従
来の問題点を説明するための素子構造断面図である。 11・n−GaAs基板、 12・n−1nGaAIPクラッド層、13−1 nG
aA I P活性層、 14 ・・・p−1nGaAIPクラッド層、15・・
・p−GaAlAs中間バンドギャップ層、16・・・
p−GaAsコンタクト層、17・・・p側電極、 18・・・n側電極、 19・・・5in2マスク、 21・・・発光部。
の製造工程を示す断面図、第2図はA1組成比とエツチ
ング速度との関係を示す特性図、第3図は上記実施例の
効果を説明するための模式図、第4図は本発明の他の実
施例方法を説明するための素子構造断面図、第5図は従
来の問題点を説明するための素子構造断面図である。 11・n−GaAs基板、 12・n−1nGaAIPクラッド層、13−1 nG
aA I P活性層、 14 ・・・p−1nGaAIPクラッド層、15・・
・p−GaAlAs中間バンドギャップ層、16・・・
p−GaAsコンタクト層、17・・・p側電極、 18・・・n側電極、 19・・・5in2マスク、 21・・・発光部。
Claims (1)
- 化合物半導体からなる発光層を有する基板上にAlを
含む化合物半導体からなるクラッド層を形成し、且つ該
クラッド層のAl組成が前記発光層から離れるに従い大
きくなるように形成する工程と、前記クラッド層上の一
部にコンタクト層を介して電極を形成する工程と、前記
電極及びクラッド層上を覆うようにマスクを形成する工
程と、次いでAlの組成比が大きいほどエッチング速度
が速くなるエッチング液を用い、前記クラッド層をその
側部からエッチングする工程とを含むことを特徴とする
半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8466790A JP2874948B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8466790A JP2874948B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03283675A true JPH03283675A (ja) | 1991-12-13 |
JP2874948B2 JP2874948B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=13837064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8466790A Expired - Fee Related JP2874948B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2874948B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001061764A1 (de) * | 2000-02-15 | 2001-08-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes halbleiterbauelement, verfahren zu seiner herstellung und strahlungsemittierendes optisches bauelement |
JP2006351965A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Sony Corp | 曲面形成方法および半導体発光素子 |
US7205578B2 (en) | 2000-02-15 | 2007-04-17 | Osram Gmbh | Semiconductor component which emits radiation, and method for producing the same |
CN109768139A (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-17 | 丰田合成株式会社 | Iii族氮化物半导体发光器件及其制造方法 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8466790A patent/JP2874948B2/ja not_active Expired - Fee Related
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