JPH06120560A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH06120560A JPH06120560A JP29374092A JP29374092A JPH06120560A JP H06120560 A JPH06120560 A JP H06120560A JP 29374092 A JP29374092 A JP 29374092A JP 29374092 A JP29374092 A JP 29374092A JP H06120560 A JPH06120560 A JP H06120560A
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- JP
- Japan
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- light emitting
- layer
- emitting device
- light
- substrate
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L33/24—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 of the light emitting region, e.g. non-planar junction
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光ダイオードの発光効率をさらに向上させ
る構造を提供する。 【構成】 発光ダイオード１は、底面に対して上面が傾
斜した基板２と、この基板２の上に傾斜形状に沿うよう
に順次積層した反射層３と、下クラッド層４と、活性層
５と、この活性層５の上に積層され一方の角を球面状に
丸めることによって光出力面９を形成した上クラッド層
６と、この上クラッド層６上面の光出力面９と反対の端
部に設置された電極７とで構成されている。また、基板
２上面の傾斜角度は、発生した光の中心軸が光出力面９
へ向くようにつけられている。
る構造を提供する。 【構成】 発光ダイオード１は、底面に対して上面が傾
斜した基板２と、この基板２の上に傾斜形状に沿うよう
に順次積層した反射層３と、下クラッド層４と、活性層
５と、この活性層５の上に積層され一方の角を球面状に
丸めることによって光出力面９を形成した上クラッド層
６と、この上クラッド層６上面の光出力面９と反対の端
部に設置された電極７とで構成されている。また、基板
２上面の傾斜角度は、発生した光の中心軸が光出力面９
へ向くようにつけられている。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、発生した光を光出力面
より出力する構造の半導体発光装置に関するものであ
る。
より出力する構造の半導体発光装置に関するものであ
る。
【０００１】
【従来の技術】近年、光通信や、表示器として半導体発
光装置が多用されている。これらの半導体発光装置は、
例えばＧａＡｓ基板などの上にＬＰＥ（液相成長法）法
やＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）法等の結晶成長法
を用いてＰＮ接合を形成し、半導体発光装置として製造
されている。ところが、上記のＧａＡｓ基板は、ＰＮ接
合を形成している半導体結晶よりもバンドギャップが小
さいので、この基板に到達した光のほとんどを吸収して
しまう。そこで従来では基板をエッチング除去して発光
出力の損失を防いでいた。このように、基板をエッチン
グ除去するためには、膜厚約１００μｍ以上の半導体結
晶層を形成しなくてはならないが、従来ではＬＰＥ法等
の厚膜成長技術を用いて厚膜を形成していた。
光装置が多用されている。これらの半導体発光装置は、
例えばＧａＡｓ基板などの上にＬＰＥ（液相成長法）法
やＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）法等の結晶成長法
を用いてＰＮ接合を形成し、半導体発光装置として製造
されている。ところが、上記のＧａＡｓ基板は、ＰＮ接
合を形成している半導体結晶よりもバンドギャップが小
さいので、この基板に到達した光のほとんどを吸収して
しまう。そこで従来では基板をエッチング除去して発光
出力の損失を防いでいた。このように、基板をエッチン
グ除去するためには、膜厚約１００μｍ以上の半導体結
晶層を形成しなくてはならないが、従来ではＬＰＥ法等
の厚膜成長技術を用いて厚膜を形成していた。
【０００２】しかし近年では、ＬＰＥ法よりも組成や膜
厚の制御性及び均一性に優れたＭＯＣＶＤ法や、ＭＢＥ
（分子線エピタキシー法）法を用いて半導体発光装置を
製造しようとする試みが行われている。しかしながら、
これらＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法は薄膜制御性や再現性に
は優れているが、逆に基板を除去できるまでの厚膜を成
長させることはできない。そこでＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ
法によって半導体発光装置を製造するに当たって、半導
体発光装置の発光出力の向上のために近年注目されてい
るのが反射層である。この反射層は、例えば光波干渉に
よって活性層より発生した光を反射することのできる半
導体結晶層である。この反射層を基板と活性層との間に
形成させることで、活性層から基板側に発生された光
は、この反射層によって反射されるため基板による光吸
収を無くすことができる。また、基板を除去する工程も
必要でなくなるなどの特徴を有している。以下、図面と
共に反射層を設けた半導体発光装置、特に発光ダイオー
ドについての従来例について説明する。
厚の制御性及び均一性に優れたＭＯＣＶＤ法や、ＭＢＥ
（分子線エピタキシー法）法を用いて半導体発光装置を
製造しようとする試みが行われている。しかしながら、
これらＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法は薄膜制御性や再現性に
は優れているが、逆に基板を除去できるまでの厚膜を成
長させることはできない。そこでＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ
法によって半導体発光装置を製造するに当たって、半導
体発光装置の発光出力の向上のために近年注目されてい
るのが反射層である。この反射層は、例えば光波干渉に
よって活性層より発生した光を反射することのできる半
導体結晶層である。この反射層を基板と活性層との間に
形成させることで、活性層から基板側に発生された光
は、この反射層によって反射されるため基板による光吸
収を無くすことができる。また、基板を除去する工程も
必要でなくなるなどの特徴を有している。以下、図面と
共に反射層を設けた半導体発光装置、特に発光ダイオー
ドについての従来例について説明する。
【０００３】図３は、従来の反射層を設けた発光ダイオ
ードの構造の一例を示す側断面図である。図３におい
て、発光ダイオード１１は、基板１２上に、反射層３、
下クラッド層４、活性層５、上クラッド層１６を平板状
に順次積層し、上クラッド層１６の上面には電極１３が
設置された構造になっている。反射層３は、例えばＧａ
Ａｓ層とＡｌＧａＡｓ層とを１組として多数組積層した
多数構造の半導体結晶層である。この反射層３は、積層
する半導体層、即ちＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層との屈
折率差が大きく、また積層数が多いほど反射特性は向上
する。また、光波干渉によって光の反射を行うこの反射
層３のＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層の膜厚ｄは、ｄ＝λ
p ／（４ｎ）（λp は反射層３の反射中心波長、ｎはＧ
ａＡｓ層及びＡｌＧａＡｓ層の屈折率）で与えられる。
ードの構造の一例を示す側断面図である。図３におい
て、発光ダイオード１１は、基板１２上に、反射層３、
下クラッド層４、活性層５、上クラッド層１６を平板状
に順次積層し、上クラッド層１６の上面には電極１３が
設置された構造になっている。反射層３は、例えばＧａ
Ａｓ層とＡｌＧａＡｓ層とを１組として多数組積層した
多数構造の半導体結晶層である。この反射層３は、積層
する半導体層、即ちＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層との屈
折率差が大きく、また積層数が多いほど反射特性は向上
する。また、光波干渉によって光の反射を行うこの反射
層３のＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層の膜厚ｄは、ｄ＝λ
p ／（４ｎ）（λp は反射層３の反射中心波長、ｎはＧ
ａＡｓ層及びＡｌＧａＡｓ層の屈折率）で与えられる。
【０００４】このように反射層３を基板１２と活性層５
との間に設けることで、活性層５から発生した光は、基
板１２に到達する前に反射層３に反射されるので、基板
が光を吸収してしまうことで起こる発光出力の損失を無
くすことができた。これによって、基板１２を除去する
ことなく高出力の発光ダイオードを製造することができ
た。
との間に設けることで、活性層５から発生した光は、基
板１２に到達する前に反射層３に反射されるので、基板
が光を吸収してしまうことで起こる発光出力の損失を無
くすことができた。これによって、基板１２を除去する
ことなく高出力の発光ダイオードを製造することができ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な発光ダイオード１１によれば、上クラッド層６上面の
光出力面１５と活性層５とは互いに平行であるので、活
性層５より発生する光は、電極１３やワイヤーボンディ
ングによる吸収や、散乱によってその出力を妨げられて
しまう部分が生じる。この結果、発光ダイオード１１の
発光パターンには、その影が存在してしまい、発光効率
の低下による発光出力損失が起こる。特に、従来構造の
発光ダイオード１１は、発生する光の最も発光出力の高
い中心部に電極１３が設置してあるため、この電極１３
によって発光効率が低下してしまう。このような発光ダ
イオード１１に対して、中心部を開口した電極を光出力
面に設置することも考えられるが、発光の中心部以外は
電極によってその出力が遮られてしまうため、発光効率
が良いとは言えない。また、最近の軽薄短小の傾向によ
って発光ダイオード自体も小さくなることによって、電
極１３やワイヤーボンディングの発光出力への影響は顕
著に現れてくる。
な発光ダイオード１１によれば、上クラッド層６上面の
光出力面１５と活性層５とは互いに平行であるので、活
性層５より発生する光は、電極１３やワイヤーボンディ
ングによる吸収や、散乱によってその出力を妨げられて
しまう部分が生じる。この結果、発光ダイオード１１の
発光パターンには、その影が存在してしまい、発光効率
の低下による発光出力損失が起こる。特に、従来構造の
発光ダイオード１１は、発生する光の最も発光出力の高
い中心部に電極１３が設置してあるため、この電極１３
によって発光効率が低下してしまう。このような発光ダ
イオード１１に対して、中心部を開口した電極を光出力
面に設置することも考えられるが、発光の中心部以外は
電極によってその出力が遮られてしまうため、発光効率
が良いとは言えない。また、最近の軽薄短小の傾向によ
って発光ダイオード自体も小さくなることによって、電
極１３やワイヤーボンディングの発光出力への影響は顕
著に現れてくる。
【０００６】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、従来の発光ダイオードの構造において
問題となっていた電極やワイヤボンディングの位置が発
光出力へ与える影響を最小限に押さえ、従来よりもさら
に発光効率の良い構造の発光ダイオードを提供すること
を目的とするものである。
れたものであり、従来の発光ダイオードの構造において
問題となっていた電極やワイヤボンディングの位置が発
光出力へ与える影響を最小限に押さえ、従来よりもさら
に発光効率の良い構造の発光ダイオードを提供すること
を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するための手段として、活性層で発生した光を、この
活性層面に対向するように形成した光出力面から出力す
る半導体発光装置において、前記活性層は、前記半導体
発光装置の底面部に対して傾斜して形成してあり、か
つ、前記光出力面は、前記半導体発光装置の上部の一方
の端に形成してあり、かつ、前記半導体発光装置の上部
の他方の端には電極が設置してあることを特徴とする半
導体発光装置を提供しようとするものである。
成するための手段として、活性層で発生した光を、この
活性層面に対向するように形成した光出力面から出力す
る半導体発光装置において、前記活性層は、前記半導体
発光装置の底面部に対して傾斜して形成してあり、か
つ、前記光出力面は、前記半導体発光装置の上部の一方
の端に形成してあり、かつ、前記半導体発光装置の上部
の他方の端には電極が設置してあることを特徴とする半
導体発光装置を提供しようとするものである。
【０００８】本発明は、上記目的を達成するための手段
として、前記半導体発光装置において、前記半導体発光
装置は、底面に対して上面が傾斜した基板と、この基板
と活性層との間に形成してあって活性層より基板方向に
発生した光を光出力面方向へ反射するための反射層とを
有することを特徴とする半導体発光装置を提供しようと
するものである。
として、前記半導体発光装置において、前記半導体発光
装置は、底面に対して上面が傾斜した基板と、この基板
と活性層との間に形成してあって活性層より基板方向に
発生した光を光出力面方向へ反射するための反射層とを
有することを特徴とする半導体発光装置を提供しようと
するものである。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を説明する。なお、上述した従来例において説明した部
分と同様の部分はその説明を省略し、本実施例において
も発光ダイオードを基に説明を行うことにする。図１
は、本発明の一実施例である発光ダイオードの構造を示
す側断面図である。 同図において、発光ダイオード１
は、底面に対して上面が傾斜した基板２の上に上記反射
層３、上記下クラッド層４、上記活性層５、上記上クラ
ッド層６を順次積層し、上クラッド層６の上面の端に電
極７、基板８下面には電極８がそれぞれ設置された構造
となっている。
を説明する。なお、上述した従来例において説明した部
分と同様の部分はその説明を省略し、本実施例において
も発光ダイオードを基に説明を行うことにする。図１
は、本発明の一実施例である発光ダイオードの構造を示
す側断面図である。 同図において、発光ダイオード１
は、底面に対して上面が傾斜した基板２の上に上記反射
層３、上記下クラッド層４、上記活性層５、上記上クラ
ッド層６を順次積層し、上クラッド層６の上面の端に電
極７、基板８下面には電極８がそれぞれ設置された構造
となっている。
【００１０】上記上クラッド層６が球面状に丸められて
いる部分は光出力面９であって、活性層５で発生した光
は、この光出力面９より外部へ出力する。上記基板２上
面の傾斜角度は、出力する光の中心軸が光出力面９へ向
くようにつけられている。この傾斜角度は、発光ダイオ
ードチップの大きさや光出力面９の位置等によって適宜
決定されるものである。この結果、活性層５より発生す
る光のほとんどが、電極７を回避して光出力面９より出
力され、発光効率の良い発光ダイオード１とすることが
できる。
いる部分は光出力面９であって、活性層５で発生した光
は、この光出力面９より外部へ出力する。上記基板２上
面の傾斜角度は、出力する光の中心軸が光出力面９へ向
くようにつけられている。この傾斜角度は、発光ダイオ
ードチップの大きさや光出力面９の位置等によって適宜
決定されるものである。この結果、活性層５より発生す
る光のほとんどが、電極７を回避して光出力面９より出
力され、発光効率の良い発光ダイオード１とすることが
できる。
【００１１】次に、図２を用いて本実施例の発光ダイオ
ード１の製造方法について説明する。 図２は、本実施
例の発光ダイオードの製造工程を示す図である。最初
に、基板２に同図（Ａ）に示すように溝加工を施す。こ
の溝加工は、機械的に削る（例えばカッタのような刃先
に角度をつけて削る）ことで簡単に行うことができ、ま
た板状の基板結晶の一方向のみに行われる。次に、溝加
工の施された基板２上に、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ
法などの成長法によって反射層３、下クラッド層４、活
性層５を順次積層する。この時、それぞれの半導体結晶
層は基板２の溝形状に沿って積層される。その後、ＬＰ
Ｅ法によって上クラッド層６を積層する。このようにＬ
ＰＥ法によって厚膜を形成することによって基板２に形
成されていた溝形状は埋め込まれ、上クラッド層６の上
面は平面状になる。その後、上記の溝形状の山の頂上部
分の位置に電極７を設置すると図２（Ｂ）に示す構造の
半導体ウェーハを得ることができる。次に、同図（Ｃ）
に示すように上記溝形状の山の頂上を通る線と、谷を通
る線とで分離すると上記の傾斜が一方向のみの構造とな
る。その後、同図（Ｄ）に示すように、エッチング等に
よって上記光出力面９を形成することによって図１で示
した構造の発光ダイオード１を得ることができる。この
ように、本実施例の発光ダイオード１は基板２に溝加工
を施すだけで簡単に製造することができる。
ード１の製造方法について説明する。 図２は、本実施
例の発光ダイオードの製造工程を示す図である。最初
に、基板２に同図（Ａ）に示すように溝加工を施す。こ
の溝加工は、機械的に削る（例えばカッタのような刃先
に角度をつけて削る）ことで簡単に行うことができ、ま
た板状の基板結晶の一方向のみに行われる。次に、溝加
工の施された基板２上に、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ
法などの成長法によって反射層３、下クラッド層４、活
性層５を順次積層する。この時、それぞれの半導体結晶
層は基板２の溝形状に沿って積層される。その後、ＬＰ
Ｅ法によって上クラッド層６を積層する。このようにＬ
ＰＥ法によって厚膜を形成することによって基板２に形
成されていた溝形状は埋め込まれ、上クラッド層６の上
面は平面状になる。その後、上記の溝形状の山の頂上部
分の位置に電極７を設置すると図２（Ｂ）に示す構造の
半導体ウェーハを得ることができる。次に、同図（Ｃ）
に示すように上記溝形状の山の頂上を通る線と、谷を通
る線とで分離すると上記の傾斜が一方向のみの構造とな
る。その後、同図（Ｄ）に示すように、エッチング等に
よって上記光出力面９を形成することによって図１で示
した構造の発光ダイオード１を得ることができる。この
ように、本実施例の発光ダイオード１は基板２に溝加工
を施すだけで簡単に製造することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体発光
装置によれば、活性層は、半導体発光装置の底面部に対
して傾斜して形成してあり、かつ、光出力面は、半導体
発光装置の上部の一方の端に形成してあり、かつ、半導
体発光装置の上部の他方の端には電極が設置してあるの
で、活性層で発生した光のほとんどが光出力面から出力
され、かつ電極やワイヤボンディングによる吸収や散乱
もないので、発光効率の良い半導体発光装置とすること
ができる。また、本発明の半導体発光装置は、底面に対
して上面が傾斜した基板と、この基板と活性層との間に
形成してあって活性層より基板方向に発生した光を光出
力面方向へ反射するための反射層とを有するので、溝加
工を施した基板上に半導体結晶を順次積層するだけで製
造することができ、かつこの基板を除去しなくとも高発
光出力の半導体発光装置とすることができる等の効果が
ある。
装置によれば、活性層は、半導体発光装置の底面部に対
して傾斜して形成してあり、かつ、光出力面は、半導体
発光装置の上部の一方の端に形成してあり、かつ、半導
体発光装置の上部の他方の端には電極が設置してあるの
で、活性層で発生した光のほとんどが光出力面から出力
され、かつ電極やワイヤボンディングによる吸収や散乱
もないので、発光効率の良い半導体発光装置とすること
ができる。また、本発明の半導体発光装置は、底面に対
して上面が傾斜した基板と、この基板と活性層との間に
形成してあって活性層より基板方向に発生した光を光出
力面方向へ反射するための反射層とを有するので、溝加
工を施した基板上に半導体結晶を順次積層するだけで製
造することができ、かつこの基板を除去しなくとも高発
光出力の半導体発光装置とすることができる等の効果が
ある。
【図１】本発明の一実施例である発光ダイオードの構造
を示す側断面図である。
を示す側断面図である。
【図２】本実施例の発光ダイオードの製造工程を示す図
である。
である。
【図３】従来の反射層を設けた発光ダイオードの構造の
一例を示す側断面図である。
一例を示す側断面図である。
１ 発光ダイオード（半導体発光装置） ２ 基板 ３ 反射層 ４ 下クラッド層 ５ 活性層 ６ 上クラッド層 ７ 電極 ９ 光出力面
Claims (2)
- 【請求項１】活性層で発生した光を、この活性層面に対
向するように形成した光出力面から出力する半導体発光
装置において、 前記活性層は、前記半導体発光装置の底面部に対して傾
斜して形成してあり、かつ、前記光出力面は、前記半導
体発光装置の上部の一方の端に形成してあり、かつ、前
記半導体発光装置の上部の他方の端には電極が設置して
あることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体発光装置において、 前記半導体発光装置は、底面に対して上面が傾斜した基
板と、この基板と活性層との間に形成してあって活性層
より基板方向に発生した光を前記光出力面方向へ反射す
るための反射層とを有することを特徴とする半導体発光
装置。 【０００１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29374092A JPH06120560A (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29374092A JPH06120560A (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120560A true JPH06120560A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17798630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29374092A Pending JPH06120560A (ja) | 1992-10-07 | 1992-10-07 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06120560A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002005358A1 (de) * | 2000-07-10 | 2002-01-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender halbleiterchip |
| EP1367656A2 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting element |
| CN103066177A (zh) * | 2011-10-19 | 2013-04-24 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管晶粒 |
-
1992
- 1992-10-07 JP JP29374092A patent/JPH06120560A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002005358A1 (de) * | 2000-07-10 | 2002-01-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender halbleiterchip |
| US6946687B2 (en) | 2000-07-10 | 2005-09-20 | Osram Gmbh | Radiation-emitting semiconductor chip with a radiation-emitting active layer |
| EP1367656A2 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting element |
| EP1367656A3 (en) * | 2002-05-31 | 2005-04-13 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting element |
| US6956245B2 (en) | 2002-05-31 | 2005-10-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor light-emitting element |
| CN103066177A (zh) * | 2011-10-19 | 2013-04-24 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 发光二极管晶粒 |
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