JPH07153993A - Light-emitting diode - Google Patents

Light-emitting diode

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JPH07153993A
JPH07153993A JP29835593A JP29835593A JPH07153993A JP H07153993 A JPH07153993 A JP H07153993A JP 29835593 A JP29835593 A JP 29835593A JP 29835593 A JP29835593 A JP 29835593A JP H07153993 A JPH07153993 A JP H07153993A
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JP
Japan
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substrate
light
layer
active layer
led
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Pending
Application number
JP29835593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Imaizumi
充 今泉
Toshihiro Kato
俊宏 加藤
Takashi Saka
貴 坂
Masumi Hiroya
真澄 廣谷
Toshinori Sone
豪紀 曽根
Yoshiyuki Mizuno
義之 水野
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.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain high light-emitting efficiency by forming an inwardly curved slope spreading from a second clad layer toward a substrate and exposing the periphery of an active layer to the slant face. CONSTITUTION:A second clad layer 18 is smaller in area than a substrate 12, and a slope 24 including the edge of a first clad layer 14 on the substrate 12 and the upper edge of the second clad layer 18 is inwardly curved. The slope exposes an end face 26 of an active layer 16 and the periphery including the end face 26 forms a prescribed angle theta to an end face 28 of the substrate 12. Thereby, current density becomes high so as to obtain higher light-emitting efficiency.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードの発光
効率を高める技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for increasing the luminous efficiency of a light emitting diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に第1クラッド層、活性層および
第2クラッド層が順次積層され、その基板と第2クラッ
ド層との間に動作電流が通電されることによって上記活
性層内で発生した光を、その第2クラッド層側から取り
出す面発光型発光ダイオード(以下LEDという)が知
られている。一般に、このような構造のLEDでは、上
記活性層内で発生した光が、光取り出し面である第2ク
ラッド層表面に到達するまでに減衰したり反射され、或
いは第2クラッド層表面以外の所からも放射されると共
に、基板側に向かって放射され、その底面で反射されて
側面に向かう光は、その側面への入射角が比較的大きく
なるため反射されて内部で吸収されるため、第2クラッ
ド層側から取り出されるのは発生した光の一部のみとな
って、高い発光効率が得られない。そこで、発光効率を
高めるために、例えばLEDのアッセンブリに際して、
開口部側に面する凹面内にLEDを固定し、その端面か
ら放射された光をその凹面で反射させ、第2クラッド層
側から取り出される光と同じ方向に取り出すこと等が行
われる。
2. Description of the Related Art A first clad layer, an active layer and a second clad layer are sequentially laminated on a substrate, and an operating current is passed between the substrate and the second clad layer to generate in the active layer. There is known a surface emitting light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) that takes out the emitted light from the second cladding layer side. Generally, in the LED having such a structure, the light generated in the active layer is attenuated or reflected by the time it reaches the surface of the second clad layer which is the light extraction surface, or the light other than the surface of the second clad layer is attenuated. Is also emitted from the substrate side, is reflected by the bottom surface of the substrate, and travels toward the side surface.Because the incident angle on the side surface is relatively large, the light is reflected and absorbed inside. Only a part of the generated light is extracted from the 2 clad layer side, and high luminous efficiency cannot be obtained. Therefore, in order to increase the luminous efficiency, for example, when assembling an LED,
The LED is fixed in the concave surface facing the opening side, the light emitted from the end surface is reflected by the concave surface, and the light is extracted in the same direction as the light extracted from the second cladding layer side.

【0003】[0003]

【発明が解決すべき課題】しかしながら、上記のような
アッセンブリによっても発光効率の改善は未だ不充分で
あった。上記アッセンブリ構造では、LEDの端面から
放射された光が取り出し可能となるのみであり、また、
テーパ面での反射効率を十分に高くするには高精度の加
工を要して多大なコスト増となるため、反射効率も低い
ものであったのである。
However, even with the above-mentioned assembly, the improvement of the luminous efficiency is still insufficient. In the above assembly structure, only the light emitted from the end face of the LED can be taken out, and
In order to sufficiently increase the reflection efficiency on the tapered surface, high-precision processing is required, which results in a great increase in cost, so that the reflection efficiency is also low.

【0004】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、高い発光効率が得られる
発光ダイオードを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a light emitting diode which can obtain high luminous efficiency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
めに、本発明の要旨とするところは、基板上に第1クラ
ッド層、活性層および第2クラッド層が順次積層され、
その基板と第2クラッド層との間に動作電流が通電され
ることによって上記活性層内で発生した光を、その第2
クラッド層側から取り出す面発光型発光ダイオードであ
って、前記第2クラッド層から前記基板に向かうに従っ
て外周側に向かう斜面が形成され、該斜面に前記活性層
の周縁が露出させられていることにある。
In order to achieve such an object, the gist of the present invention is that a first clad layer, an active layer and a second clad layer are sequentially laminated on a substrate,
The light generated in the active layer when an operating current is passed between the substrate and the second cladding layer
A surface emitting light emitting diode extracted from the side of a clad layer, wherein a slope is formed toward the outer peripheral side from the second clad layer toward the substrate, and the peripheral edge of the active layer is exposed on the slope. is there.

【0006】[0006]

【作用および発明の効果】このようにすれば、第2クラ
ッド層と基板との間に斜面が形成されて、活性層の周縁
がその斜面に露出させられると共に、第2クラッド層は
基板よりも小さい面積とされるので、その斜面は第2ク
ラッド層側から取り出される光と同じ方向、すなわち光
の取り出し方向に向かわせられる。このため、活性層の
端面側から放射された光の一部は、直接光の取り出し方
向に放射されることになる。また、斜面が光の取り出し
方向に向かわせられているため、活性層は第2クラッド
層よりも大きな面積を有することになり、第2クラッド
層の表面よりも外側に位置する部分で発生して、活性層
から第2クラッド層側に向かう光は、第2クラッド層表
面に到達する前に取り出される。そのため、この光は、
LED内で殆ど減衰或いは反射されることなく取り出さ
れる。また、活性層から基板側へ放射され、基板底面で
反射されて側面に向かう光は、その側面が斜面とされて
いるため反射光の入射角が小さくなり、その斜面を通っ
て外部に取り出される。したがって、LEDの側面から
放射される光が比較的多く取り出されると共に、発生し
た光の減衰や反射が減じられ、また、基板側に向かう光
も効率良く取り出されて、高い発光効率が得られる。更
に、上記のように斜面が形成された結果、活性層が基板
よりも小さい面積とされているため、その面積が等しく
されている場合に比較して電流密度が高くなり、一層高
い発光効率が得られる。
With this configuration, a slope is formed between the second clad layer and the substrate, the peripheral edge of the active layer is exposed on the slope, and the second clad layer is more than the substrate. Since the area is small, the inclined surface is directed in the same direction as the light extracted from the second cladding layer side, that is, in the light extraction direction. Therefore, a part of the light emitted from the end face side of the active layer is directly emitted in the light extraction direction. Further, since the slope is oriented in the light extraction direction, the active layer has a larger area than the second cladding layer, and the active layer is generated at a portion located outside the surface of the second cladding layer. The light traveling from the active layer to the second cladding layer side is extracted before reaching the surface of the second cladding layer. So this light is
It is extracted with almost no attenuation or reflection in the LED. Further, the light emitted from the active layer to the substrate side, reflected by the bottom surface of the substrate, and directed to the side surface has a small incident angle of reflected light because the side surface is an inclined surface and is extracted to the outside through the inclined surface. . Therefore, a relatively large amount of light emitted from the side surface of the LED is extracted, attenuation and reflection of the generated light are reduced, and the light traveling toward the substrate side is also efficiently extracted, so that high luminous efficiency is obtained. Further, as a result of the formation of the inclined surface as described above, the active layer has a smaller area than the substrate, so that the current density becomes higher than that in the case where the areas are made equal, and higher luminous efficiency is obtained. can get.

【0007】[0007]

【実施例】図1は、本発明の一実施例であるLED(発
光ダイオード)10の構成を示す図である。このLED
10は、基板12上に、例えば有機金属化学気相成長
(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposit
ion )法や分子線エピタキシー(MBE:Molecular Be
am Epitaxy)法、或いは気相エピタキシー(VPE:Va
por Phase Epitaxy )法等によって、第1クラッド層1
4、活性層16および第2クラッド層18が順次結晶成
長させられた後、基板12の下面および第2クラッド層
18の上面に、下部電極20および上部電極22がそれ
ぞれ蒸着されて構成されている。
1 is a diagram showing the structure of an LED (light emitting diode) 10 according to an embodiment of the present invention. This LED
10 is, for example, on a substrate 12 by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposit).
ion) method and molecular beam epitaxy (MBE: Molecular Be
am Epitaxy) method or vapor phase epitaxy (VPE: Va
por phase epitaxy) method, etc.
4, the active layer 16 and the second cladding layer 18 are sequentially grown, and then the lower electrode 20 and the upper electrode 22 are vapor-deposited on the lower surface of the substrate 12 and the upper surface of the second cladding layer 18, respectively. .

【0008】上記基板12は例えば350μm程度の厚
さのn−Al0.4 Ga0.6 As単結晶から成る化合物半
導体、第1クラッド層14は例えば4μm程度の厚さを
備えた、上記基板と同じn−Al0.4 Ga0.6 As単結
晶から成る化合物半導体、活性層16は例えば1μm程
度の厚さのp−GaAs単結晶から成る化合物半導体、
第2クラッド層18は例えば4μm程度の厚さのp−A
0.4 Ga0.6 As単結晶から成る化合物半導体であ
る。また、下部電極20は、基板12側から順にAu−
Ge合金、NiおよびAuが積層形成されており、上部
電極22は第2クラッド層18側にAu−Zn合金が、
その上にAuが積層形成されている。これらの下部電極
20および上部電極22はそれぞれオーミック電極であ
る。
The substrate 12 is a compound semiconductor made of n-Al 0.4 Ga 0.6 As single crystal having a thickness of, for example, about 350 μm, and the first cladding layer 14 has a thickness of, for example, about 4 μm. A compound semiconductor made of Al 0.4 Ga 0.6 As single crystal, the active layer 16 is made of p-GaAs single crystal having a thickness of, for example, about 1 μm,
The second cladding layer 18 is, for example, p-A having a thickness of about 4 μm.
It is a compound semiconductor composed of l 0.4 Ga 0.6 As single crystal. In addition, the lower electrodes 20 are Au− in order from the substrate 12 side.
A Ge alloy, Ni, and Au are laminated and formed, and the upper electrode 22 is formed of an Au—Zn alloy on the second cladding layer 18 side.
Au is laminated thereon. The lower electrode 20 and the upper electrode 22 are ohmic electrodes.

【0009】上記LED10は、全体が略角柱状を成し
ているが、基板12側よりも第2クラッド層18側の方
の面積が小さくされており、基板12の第1クラッド層
14側の端部と、第2クラッド層18上面の端部とを結
ぶ側面24は、図に示すように湾曲した斜面とされてい
る。すなわち、第2クラッド層18から基盤12に向か
うに従って外周側に向かう斜面が形成されている。その
ため、第1クラッド層14、活性層16および第2クラ
ッド層18は、基板12側から先細りとなるように積層
されて略四角錐台状を成し、活性層16の端面26を含
む周縁は、基板12の端面28に対して所定の角θ(例
えば60°程度)を成す斜面とされている。なお、図に
おいて基板12、各層14,16,18および電極2
0,22等の大きさは、必ずしも正確な比率で示されて
いない。
Although the LED 10 has a substantially prismatic shape as a whole, the area of the second cladding layer 18 side is smaller than that of the substrate 12 side, and the area of the substrate 12 on the first cladding layer 14 side is smaller. The side surface 24 connecting the end portion and the end portion of the upper surface of the second cladding layer 18 is a curved inclined surface as shown in the figure. That is, a slope is formed which extends from the second cladding layer 18 toward the base 12 toward the outer peripheral side. Therefore, the first clad layer 14, the active layer 16, and the second clad layer 18 are stacked so as to taper from the substrate 12 side to form a substantially truncated pyramid shape, and the peripheral edge including the end face 26 of the active layer 16 is , An inclined surface forming a predetermined angle θ (for example, about 60 °) with respect to the end surface 28 of the substrate 12. In the figure, the substrate 12, the layers 14, 16, 18 and the electrode 2 are shown.
Sizes such as 0, 22 are not necessarily shown in exact proportions.

【0010】以上のように構成されたLED10は、下
部電極20と上部電極22とに動作電圧が印加され、第
1クラッド層14および第2クラッド層18間に動作電
流が通電されることによって、活性層16内で光が発生
し、第2クラッド層18の上面側からその光が取り出さ
れる。
In the LED 10 configured as above, an operating voltage is applied to the lower electrode 20 and the upper electrode 22, and an operating current is passed between the first cladding layer 14 and the second cladding layer 18, Light is generated in the active layer 16, and the light is extracted from the upper surface side of the second cladding layer 18.

【0011】ここで、本実施例においては、LED10
の上記側面24が斜面を成しているため、活性層16の
端部は、その厚さに tanθを乗じた大きさ(幅a)で、
光取り出し方向である図の上方向に向けられている。そ
のため、活性層16の端面26から放射された光の一部
は、直接光の取り出し方向に放射されることになる。ま
た、第2クラッド層18の上面の面積は、活性層16の
上面の面積よりも小さくされており、図の幅b内で発生
した光は第2クラッド層18の上面に達する以前に第2
クラッド層18の端面から取り出されることになる。こ
のため、この光はLED10内で殆ど減衰或いは反射さ
れることなく取り出される。また、活性層16から基板
12側へ放射され、基板12底面で反射されて側面24
に向かう光は、その側面24が斜面とされているため入
射角が小さくなり、従来入射角が大き過ぎるために反射
されて内部で吸収されていた光が、その斜面を通って外
部に取り出される。したがって、側面24から放射され
る光が比較的多く取り出されると共に、発生した光の減
衰や反射が減じられ、また、基板12側に向かう光も効
率良く取り出されて、高い発光効率が得られる。更に、
活性層16が基板12よりも小さい面積とされているた
め、その面積が等しくされている場合に比較して電流密
度が高くなり、一層高い発光効率が得られる。
Here, in this embodiment, the LED 10 is used.
Since the above-mentioned side surface 24 of the above is a slope, the end portion of the active layer 16 has a size (width a) obtained by multiplying its thickness by tan θ,
It is directed upward in the drawing, which is the light extraction direction. Therefore, a part of the light emitted from the end surface 26 of the active layer 16 is directly emitted in the light extraction direction. Further, the area of the upper surface of the second cladding layer 18 is smaller than the area of the upper surface of the active layer 16, and the light generated within the width b in the figure is not emitted to the second upper surface before reaching the upper surface of the second cladding layer 18.
It is taken out from the end face of the clad layer 18. Therefore, this light is extracted in the LED 10 with almost no attenuation or reflection. In addition, the active layer 16 is radiated to the substrate 12 side and reflected by the bottom surface of the substrate 12 to form the side surface 24.
Since the side surface 24 is a slope, the angle of incidence of the light traveling toward is small, and the light that was reflected and absorbed inside due to the too large angle of incidence is extracted to the outside through the slope. . Therefore, a relatively large amount of light emitted from the side surface 24 is extracted, attenuation and reflection of the generated light are reduced, and the light traveling toward the substrate 12 side is also efficiently extracted, so that high light emission efficiency is obtained. Furthermore,
Since the active layer 16 has an area smaller than that of the substrate 12, the current density becomes higher than that in the case where the areas are made equal, and higher luminous efficiency can be obtained.

【0012】上記LED10は、例えば図2の(a)〜
(h)の工程に従って製造される。(a)の工程におい
て、多数のLED10を製造するための基板12上に第
1クラッド層14、活性層16および第2クラッド層1
8を順次結晶成長させて、エピタキシャル層30を作製
する。なお、図2においては、エピタキシャル層30の
各層の境界を省略している。次いで(b)の工程におい
て、エピタキシャル層30上にフォトリソグラフィによ
って所定のパターンの上部電極22を形成し、(c)の
工程において、その上にフォトレジスト膜32を形成し
て、フォトリソグラフィによって、LED10となる個
々の素子34毎にパターニングを行う。このとき、
(c)に示されるように、上部電極22はフォトレジス
ト膜32に覆われた状態にされている。次いで(d)の
工程において、例えば燐酸および過酸化水素水を混合し
たエッチング液によって、エピタキシャル層30の上面
側からエッチングを行う。このエッチング液はフォトレ
ジスト膜32を溶解せず、エピタキシャル層30および
基板12のみを溶解するものが好適に用いられる。この
とき、エピタキシャル層30の各層および基板12の溶
解性が略等しいため、その表面上の点Pを中心とした略
円弧上の凹部36が形成されるように溶解され、エッチ
ング液の組成、濃度、処理温度および処理時間を適宜設
定することにより、エピタキシャル層30の上面が上部
電極22よりもやや小さくされる。次いで、(e)の工
程において、フォトレジスト膜32を除去し、(f)の
工程において、個々の素子34毎にダイシングによって
分離する。このとき、前記のエッチング処理によってエ
ピタキシャル層30の上面からはみ出した上部電極22
の周縁部が水流或いは超音波によって除去される。次い
で(g)の工程において下部電極20を形成して、図1
に示されるLED10が製造される。このLED10
は、(h)の工程において、テーパ状の内壁面38を備
えたケース40の底面に、下部電極20が図示しないリ
ードに導通がとられるように固定されると共に、上部電
極22にリード42がボンディングされ、図示しない工
程において樹脂モールド内に封入して用いられる。
The LED 10 is, for example, as shown in FIGS.
It is manufactured according to the step (h). In the step (a), the first clad layer 14, the active layer 16 and the second clad layer 1 are formed on the substrate 12 for manufacturing a large number of LEDs 10.
Epitaxial layer 8 is sequentially grown to form epitaxial layer 30. Note that, in FIG. 2, the boundaries between the layers of the epitaxial layer 30 are omitted. Next, in the step (b), the upper electrode 22 having a predetermined pattern is formed on the epitaxial layer 30 by photolithography, and in the step (c), a photoresist film 32 is formed thereon, and the upper electrode 22 is formed by photolithography. Patterning is performed for each of the individual elements 34 that will be the LEDs 10. At this time,
As shown in (c), the upper electrode 22 is covered with the photoresist film 32. Next, in the step (d), etching is performed from the upper surface side of the epitaxial layer 30 with an etching solution in which phosphoric acid and hydrogen peroxide solution are mixed, for example. This etching solution is preferably one that does not dissolve the photoresist film 32 but only the epitaxial layer 30 and the substrate 12. At this time, since the respective layers of the epitaxial layer 30 and the substrate 12 have substantially the same solubility, they are dissolved so that a concave portion 36 having a substantially circular arc centered on a point P on the surface thereof is formed, and the composition and concentration of the etching solution are increased. By appropriately setting the processing temperature and the processing time, the upper surface of the epitaxial layer 30 is made slightly smaller than the upper electrode 22. Next, in the step (e), the photoresist film 32 is removed, and in the step (f), each element 34 is separated by dicing. At this time, the upper electrode 22 protruding from the upper surface of the epitaxial layer 30 by the etching process described above.
The peripheral portion of is removed by water flow or ultrasonic waves. Then, in the step (g), the lower electrode 20 is formed, and
The LED 10 shown in is manufactured. This LED10
In the step (h), the lower electrode 20 is fixed to the bottom surface of the case 40 having the tapered inner wall surface 38 so as to be electrically connected to a lead (not shown), and the lead 42 is connected to the upper electrode 22. It is bonded and used by being enclosed in a resin mold in a step (not shown).

【0013】上記の製造工程においては、上記凹部36
がダイシングの切り代の幅よりも極めて大きくされてい
ると共に、凹部36は基板12の上部の一部までの範囲
で形成されているため、(f)の工程で素子34がダイ
シングによって分離されると、基板12の下部の端面は
その底面と直角になるが、エピタキシャル層30および
基板12の一部の端面はやや湾曲した斜面を成す。した
がって、エピタキシャル層30および基板12の一部が
略四角錐台状とされた、すなわち、図1に示した、基板
12と第2クラッド層18の上面とを結ぶ側面24が斜
面とされたLED10が容易に得られるのである。
In the above manufacturing process, the recess 36 is formed.
Is much larger than the width of the cutting margin of the dicing, and the recess 36 is formed up to a part of the upper portion of the substrate 12. Therefore, the element 34 is separated by the dicing in the step (f). Then, the lower end face of the substrate 12 is perpendicular to the bottom face thereof, but the end faces of the epitaxial layer 30 and a part of the substrate 12 form a slightly curved slope. Therefore, part of the epitaxial layer 30 and the substrate 12 has a substantially truncated pyramid shape, that is, the side surface 24 connecting the substrate 12 and the upper surface of the second cladding layer 18 shown in FIG. Is easily obtained.

【0014】なお、本実施例では、凹部36が形成され
た後にダイシングが行われるため、ダイシングの際に活
性層16にカッタが触れない。したがって、活性層16
等にダイシングに起因する欠けが発生せず、電流のリー
クが発生し難い利点がある。また、テーパ状の内壁面3
8を備えたケース40内にLED10が固定されている
ため、活性層16の側面から第2クラッド層18の表面
と平行な方向に放射される光も、その内壁面38によっ
て反射されて光の取り出し方向に向かわされ、一層高い
発光効率が得られる。
In this embodiment, since the dicing is performed after the recess 36 is formed, the cutter does not touch the active layer 16 during the dicing. Therefore, the active layer 16
Etc., there is no chipping due to dicing, and current leakage is less likely to occur. Also, the tapered inner wall surface 3
Since the LED 10 is fixed in the case 40 provided with 8, the light emitted from the side surface of the active layer 16 in the direction parallel to the surface of the second cladding layer 18 is also reflected by the inner wall surface 38 of the light. It is directed in the take-out direction, and higher luminous efficiency is obtained.

【0015】図3は、前述の製造工程の(d)の工程に
おいて、エッチング時間を変えた場合の光出力すなわち
発光効率を表したグラフである。前述の工程において
は、例えば40乃至50分間処理することによって、エ
ッチング処理をしないLEDに比較して約1.8倍程度
の高い光出力のLED10が得られている。なお、最適
なエッチング時間は、エッチング液の種類や濃度および
処理時間や処理温度等の条件によって変動するが、短か
過ぎる場合にはエピタキシャル層30の面積が十分に小
さくならないため電流密度が上がらず、また、側面の傾
斜部が形成されないために、高い光出力が得られない。
また、必要以上に長時間のエッチング処理をしても、電
流密度は高くなるものの活性層16すなわち発光面積が
小さくなるため、ある一定値以上の光出力は得られない
のである。
FIG. 3 is a graph showing the light output, that is, the luminous efficiency when the etching time is changed in the step (d) of the above-mentioned manufacturing process. In the above-mentioned process, for example, by performing the treatment for 40 to 50 minutes, the LED 10 having a light output about 1.8 times higher than that of the LED not subjected to the etching treatment is obtained. The optimum etching time varies depending on conditions such as the type and concentration of the etching solution and the processing time and the processing temperature. However, if it is too short, the area of the epitaxial layer 30 will not be sufficiently small and the current density will not increase. Moreover, since the inclined portion on the side surface is not formed, a high light output cannot be obtained.
Further, even if the etching process is performed for a longer time than necessary, the current density increases, but the active layer 16, that is, the light emitting area decreases, so that the light output above a certain value cannot be obtained.

【0016】図4は、上記LED10において、動作電
流を50mAとしたときの電流密度と光出力の関係を表
したグラフである。このグラフにおいては、従来用いら
れていた電流密度54mA/cm2 程度のLEDの光出
力を1として、相対的な光出力を示している。図より明
らかなように電流密度が高くなると相対光出力が高くな
る。本実施例のLED10においては、前述のような構
成とされた結果、電流密度が約128mA/cm2 程度
と高くなり、上述のように従来の1.8倍程度の高い光
出力が得られるのである。なお、本図は、前述の構造の
LED10による測定結果であるため、前述のように側
面24が斜面とされたことによる効果が含まれた光出力
であり、必ずしも電流密度と相対光出力との厳密な関係
を表すものではない。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the current density and the light output when the operating current of the LED 10 is 50 mA. In this graph, the relative light output is shown with the light output of an LED with a current density of about 54 mA / cm 2 used conventionally being 1. As is clear from the figure, the relative light output increases as the current density increases. In the LED 10 of the present embodiment, as a result of the above-mentioned configuration, the current density is as high as about 128 mA / cm 2 , and as described above, a light output about 1.8 times higher than that of the conventional one can be obtained. is there. In addition, since this figure is the measurement result by the LED 10 having the above-described structure, the light output includes the effect of the side surface 24 being inclined as described above, and does not necessarily indicate the current density and the relative light output. It does not represent a strict relationship.

【0017】図5は、他の製造方法によったLED44
の例である。本実施例においては、基板12と第2クラ
ッド層18の上面とを結ぶ側面46は、湾曲しない真直
な斜面とされている。このような構造としても、前述の
実施例と同様に、活性層16の端面26が斜面とされて
その端面26から放出される光が光の取り出し方向に向
かわされ、また、側面46が斜面とされて活性層16の
端部側で発生した光の減衰や反射が低減させられ、ま
た、基板12側へ放射されてその底面で反射された光が
斜面から取り出され、更に、活性層16が基板12より
も小さい面積とされて電流密度が高くされているため、
高い発光効率が得られるのである。更に、本実施例にお
いては、側面46が湾曲していないため、第2クラッド
層18上面と基板12底面との面積比を等しくした場合
には、前述のLED10よりも幅aが大きくなり、一層
高い発光効率が得られる。このLED44は、例えば、
前述の図2の工程において、このようなプロファイルが
得られるエッチング液を使用するか、或いはエッチング
処理に代えて幅広且つ先端がテーパ状とされたダイヤモ
ンドカッタ等で溝切り加工をし、その後図2(f)の工
程と同様にダイシングを行うことによって得られる。
FIG. 5 shows an LED 44 according to another manufacturing method.
Is an example of. In this embodiment, the side surface 46 that connects the substrate 12 and the upper surface of the second cladding layer 18 is a straight slope that does not curve. Also in such a structure, similarly to the above-described embodiment, the end face 26 of the active layer 16 is a slope, the light emitted from the end face 26 is directed in the light extraction direction, and the side surface 46 is a slope. The attenuation and reflection of the light generated on the end side of the active layer 16 is reduced, and the light emitted to the substrate 12 side and reflected on the bottom surface thereof is extracted from the slope surface. Since the area is smaller than that of the substrate 12 and the current density is high,
High luminous efficiency can be obtained. Further, in this embodiment, since the side surface 46 is not curved, when the area ratio between the upper surface of the second cladding layer 18 and the bottom surface of the substrate 12 is made equal, the width a becomes larger than that of the LED 10 described above, and High luminous efficiency can be obtained. This LED 44 is, for example,
In the step of FIG. 2 described above, an etching solution that gives such a profile is used, or instead of the etching process, a groove is processed with a diamond cutter having a wide tip and a tapered tip, and then It can be obtained by performing dicing similarly to the step (f).

【0018】なお、前述のLED10およびLED44
においては、第2クラッド層18上に直接上部電極22
を形成したが、例えば、図6に示すように、第2クラッ
ド層18の上に第2クラッド層18とは導電型が異なる
電流ブロック層48を設け、その上に上部電極22を形
成して、LED50のような構造としても良い。前述の
実施例においては、上部電極22は例えば図7に示され
るように形成されており、リード42がボンディングさ
れる部分すなわち上部電極22の中央部52は、通電さ
れて光が発生しても上部電極22に遮蔽されてその光が
取り出し得ない。これに対して、LED50では、中央
部52は電流ブロック層48が存在するために通電され
得ず、発光させられない。すなわち、上部電極22に遮
蔽されないで光が取り出される部分のみが発光させられ
るため、発生した光の取り出し効率が一層高くなり、高
い光出力が得られる。なお、上記電流ブロック層48
は、例えばフォトリソグラフィ等によって任意の形状に
形成されるものである。
Incidentally, the above-mentioned LED 10 and LED 44
In the above, the upper electrode 22 is directly formed on the second cladding layer 18.
However, for example, as shown in FIG. 6, a current blocking layer 48 having a conductivity type different from that of the second cladding layer 18 is provided on the second cladding layer 18, and an upper electrode 22 is formed thereon. , LED 50 or the like. In the above-described embodiment, the upper electrode 22 is formed, for example, as shown in FIG. 7, and the portion to which the lead 42 is bonded, that is, the central portion 52 of the upper electrode 22 is energized to generate light. The light cannot be extracted because it is blocked by the upper electrode 22. On the other hand, in the LED 50, the central portion 52 cannot be energized due to the presence of the current blocking layer 48, and thus cannot emit light. That is, only the part where the light is extracted without being shielded by the upper electrode 22 is made to emit light, so that the efficiency of extracting the generated light is further increased and a high light output is obtained. The current blocking layer 48
Is formed into an arbitrary shape by, for example, photolithography.

【0019】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施され
る。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be implemented in still another mode.

【0020】例えば、前述の実施例においては、GaA
s/AlGaAsダブルヘテロ構造の面発光型LED1
0等について説明したが、そのAlとGaとの組成比は
適宜設定されると共に、GaP,InP,InGaAs
P等から成るダブルヘテロ構造のLEDや、単なるpn
接合から成るLEDにも本発明は同様に適用され得る。
また、基板12には、例えばGaAs等の他の半導体が
用いられても良い。
For example, in the above embodiment, GaA
s / AlGaAs double heterostructure surface emitting LED 1
However, the composition ratio of Al and Ga is appropriately set, and GaP, InP, InGaAs
Double-heterostructure LED composed of P etc., or simply pn
The invention can likewise be applied to LEDs consisting of junctions.
Further, the substrate 12 may be made of another semiconductor such as GaAs.

【0021】また、前述の実施例においては、基板12
側にn型半導体が、第2クラッド層18側にp型半導体
が用いられ、上部電極22から下部電極20に向かって
動作電流が流れるようにされていたが、p型,n型を反
対にして動作電流の流れる方向を反対にしても良い。
Also, in the above-described embodiment, the substrate 12
Although an n-type semiconductor is used for the side and a p-type semiconductor is used for the side of the second cladding layer 18 so that an operating current flows from the upper electrode 22 to the lower electrode 20, the p-type and the n-type are reversed. The operating current may flow in the opposite direction.

【0022】例えば、前述の実施例においては、活性層
16の端面26の傾斜の角度θは60°程度とされてい
たが、この角度θは、10〜80°の範囲の値を取り得
るものである。
For example, in the above-mentioned embodiment, the inclination angle θ of the end face 26 of the active layer 16 is set to about 60 °, but this angle θ can take a value in the range of 10 to 80 °. Is.

【0023】また、前述の実施例において第1クラッド
層14が比較的厚く(例えば50μm程度)されている
場合は、第1クラッド層14までが傾斜させられていて
も良い。
Further, in the above-mentioned embodiment, when the first cladding layer 14 is relatively thick (for example, about 50 μm), the first cladding layer 14 may be inclined.

【0024】また、前述の実施例においては、LED1
0,44,50は全体が略角柱状に形成され、エピタキ
シャル層30(すなわち第1クラッド層14乃至第2ク
ラッド層18)および基板12の一部は四角錐台状に形
成されていたが、LED10等の全体の形状は例えば多
角柱状とされていても良く、エピタキシャル層30およ
び基板12の一部は、三角錐台を含む多角錐台状或いは
円錐台状とされていても良い。本発明においては、活性
層16が基板12よりも小さい面積とされ、その端面2
6を含む周縁が斜面に露出させられていれば、その効果
が得られるのである。なお、LED10等の形状は、例
えば、図2の工程において上部電極22およびフォトレ
ジスト膜32を多角形或いは円形等に形成してエッチン
グ処理を行うことで容易に変更できる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the LED 1
Although 0, 44, and 50 are all formed in a substantially prismatic shape, and the epitaxial layer 30 (that is, the first cladding layer 14 to the second cladding layer 18) and a part of the substrate 12 are formed in a quadrangular pyramid shape, The entire shape of the LED 10 and the like may be, for example, a polygonal column shape, and the epitaxial layer 30 and a part of the substrate 12 may be a polygonal pyramid shape including a triangular pyramid or a truncated cone shape. In the present invention, the active layer 16 has a smaller area than the substrate 12, and the end face 2
If the peripheral edge including 6 is exposed on the slope, that effect can be obtained. The shape of the LED 10 and the like can be easily changed by, for example, forming the upper electrode 22 and the photoresist film 32 in a polygonal shape or a circular shape in the step of FIG. 2 and performing an etching process.

【0025】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。
Although not illustrated one by one, the present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である発光ダイオードの構成
を示す図であり、図2の製造方法によって得られたもの
である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light emitting diode that is an embodiment of the present invention, which is obtained by the manufacturing method of FIG.

【図2】本発明の一実施例である発光ダイオードの製造
方法を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2の工程におけるエッチングの時間と光出力
との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between etching time and light output in the step of FIG.

【図4】図2の工程において得られた発光ダイオードの
電流密度と光出力との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the current density and the light output of the light emitting diode obtained in the process of FIG.

【図5】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の更に他の実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図7】図1の発光ダイオードの電極の構成を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of electrodes of the light emitting diode of FIG. 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:LED(発光ダイオード) 12:基板 14:第1クラッド層 16:活性層 18:第2クラッド層 22:上部電極 24:側面 26:活性層の端面(周縁) 10: LED (light emitting diode) 12: Substrate 14: First clad layer 16: Active layer 18: Second clad layer 22: Upper electrode 24: Side surface 26: End surface (periphery) of active layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根 豪紀 愛知県東海市加木屋町南鹿持18 (72)発明者 水野 義之 愛知県名古屋市名東区高社二丁目194番地 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Goki Sone 18 Minamikamochi, Kagiya-cho, Tokai City, Aichi Prefecture (72) Inventor Yoshiyuki Mizuno 2-194 Kosha, Meito-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に第1クラッド層、活性層および
第2クラッド層が順次積層され、該基板と該第2クラッ
ド層との間に動作電流が通電されることによって該活性
層内で発生した光を、該第2クラッド層側から取り出す
面発光型発光ダイオードであって、 前記第2クラッド層から前記基板に向かうに従って外周
側に向かう斜面が形成され、該斜面に前記活性層の周縁
が露出させられていることを特徴とする発光ダイオー
ド。
1. A first clad layer, an active layer and a second clad layer are sequentially laminated on a substrate, and an operating current is passed between the substrate and the second clad layer so that the active layer is formed in the active layer. A surface emitting light emitting diode for extracting generated light from a side of the second cladding layer, wherein a slope is formed toward an outer peripheral side from the second cladding layer toward the substrate, and the peripheral surface of the active layer is formed on the slope. A light-emitting diode characterized by being exposed.
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