KR100706473B1 - 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

투광성 기판(12)의 제 1 면(12a)에 발광층(16)을 포함하는 반도체층(9)을 적층하는 동시에, 제 1 면(12a)에 대향하는 제 2 면(12b)을 발광관 측면으로 하는 발광 소자(11a)를 도전성 접착 재료(20)에 의해 리드 프레임(30)에 고정한 발광 다이오드(10A)에 있어서, 반도체층(9)의 측면이 제 1 면(12a)에 대하여 경사진 경사면(19)으로 이루어지고, 경사면(10)의 법선 a과 발광층(16)이 성장하는 결정면과 이루는 각도 θ를 발광층(16)이 발하는 광이 투광성 기판(12)의 방향으로 전반사하는 각도로 하였다.

Description

발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 투광성 기판에 적층된 반도체층으로 이루어지는 발광 소자를 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.
청색 발광 다이오드, 청색 레이저 다이오드 등의 각종 발광 장치가 안고 있는 과제 중 하나는, 어떻게 하여 발광 소자로부터 광의 취출 효율을 향상시키는가 이다. 특히, 백색 발광 다이오드의 발광 효율은 매년 개선되어서 거의 2년에 2배의 스피드로 향상하고 있다. 그럼에도 불구하고, 일반 가정에서 사용되고 있는 형광등의 발광 효율 60 lm/W에 도달하기까지는 수년의 세월이 걸릴 것이라고 한다.
한편, 현재 개발되고 있는 백색 발광 다이오드에서는 약 80%의 광이 낭비되고 있으며, 발광 소자가 밖으로 방출되지 않는 광은 소자내에서 다중 반사가 반복되고, 열에너지로 변환되어서 방열되고 있다.
이와 같은 사정으로, 발광 효율을 올리는 연구ㆍ개발이 활발히 진행되고 있다. 발광 효율을 올리는 제 1의 방법으로서 발광 소자의 재료에 착안한 것이 있다. 이것은 청색 발광 소자와 청색 광을 황색 광으로 바꾸는 형광 재료로 구성한 백색 발광 다이오드에 있어서, 발광 소자의 결정내의 결함을 감소시킴으로써 결정 품질을 높인다. 이로 인하여, 발광 소자내의 발광층에서의 전기 에너지가 열에너지로 변환되기 어려워진다. 그 결과, 광 에너지를 증가시킬 수 있다.
제 2의 방법으로서, 발광 소자의 형상을 변경한 것이 있다. 발광층에서 발생한 광은 발광 소자내에서 다중 반사를 반복하여 외부로 방출된다. 이 다중 반사를 감소시켜서 발광 효율을 향상한다. 구체적으로는 사파이어 기판을 가공하여 사파이어 기판 계면에서의 반사를 감소시키는 방법이 있다. 또, 사파이어 기판을 박리하여 반사층을 형성하고, 이 반사층에서 이면을 향하는 광의 방향을 변경하는 방법이 있다. 그러나, 이 사파이어 기판을 가공하는 방법은 아직 연구 단계에 있으며, 실용화되기까지는 수년이 걸릴 것으로 예상되고 있다.
한편, 이와 같은 번거로운 사파이어 기판을 가공하는 것이 아니라, 단순한 형상 변경으로도 발광 효율을 개선하는 방법이 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 이 발광 다이오드는 발광 소자의 측면을 투광성 기판의 발광관 측면측에서부터 발광층(질화 갈륨계 화합물)을 향하여 예각(銳角)으로 절단한다. 질화 갈륨계 화합물에서 발하는 청색 발광, 특히 발광 소자의 측면 근방의 청색 발광을 투광성 기판으로 반사시켜서 발광관 측면에 유효하게 취출하도록 하고 있다. 이 발광 다이오드는 이런 종류의 발광 다이오드가 지금까지 필요로 하고 있던 컵(cup) 형상의 리드 프레임(lead frame)을 필요로 하지 않는다. 이로 인하여, 생산성을 올릴 수 있는 동시에, 리드 프레임이나 지지체(支持體)에 세라믹 기판을 사용할 수 있다.
또, 특허 문헌 1에는 이 발광 다이오드가 컵 형상의 리드 프레임을 갖는 발광 다이오드에 적용하는 것이 생산 기술상 불가능하다는 것이 기재되어 있다. 즉, 리드 프레임을 컵 형상으로 하고, 투광성 기판을 위로 하며 전극을 아래로 하도록 한 구조의 화합물 반도체 발광 소자(예를 들면, 질화 갈륨계 화합물 반도체 발광 소자)이면, 어셈블리가 불가능하다.
한편, 도 6은 컵 형상 리드 프레임을 사용한 종래의 발광 다이오드의 단면도를 나타내고 있다. 발광 다이오드(10)는 컵 형상의 리드 프레임(30)상에 발광 소자(이하, 「LED 칩」이라 함)(11)을 설치한 구성으로 되어 있다. LED 칩(11)은 절연성의 사파이어(sapphire)로 이루어진 투광성 기판(12)을 갖고, 제 1 면(12a)에 버퍼(buffer)층(13)을 통하여 제 1 전도형 반도체층(14)과 제 2 전도형 반도체층(15)이 적층된다. 제 1 전도형 반도체층(14)과 제 2 전도형 반도체층(15)과의 사이에는 발광층(16)이 형성되어 있다. 제 1 면(12a)에 대향하는 제 2 면(12b)은 발광관 측면으로 되어 있다.
또, LED 칩(11)은 도전성 접착제(20)에 의해서 리드 프레임(30)상에 전극(17)이 전기적으로 접속되어 있다. 도시하고 있지 않지만, n, p 전극은 서로 적절히 절연하여 접속되어 있다. LED 칩(11)은 측면으로 도전성 접착제(20)가 약간 올라간 상태에서 리드 프레임(30)에 결합되어 있다. 도전성 접착제(20)에는 통상 점착성(粘着性)을 갖는 도전성 재료가 사용된다.
특허 문헌 1: 일본 특허 제2964822호 (도 1, 제 2페이지 ~ 제 3페이지)
도 7은 LED 칩(11)내의 광속(光束) 경로를 모의적으로 나타낸 단면도이다. 발광 다이오드(10)는 발광층(16)으로부터 LED 칩(11)의 상부(화살표(18c, 18d)) 및 측면(화살표(18a, 18b))에 각각 광이 방출된다. 이들 발광빔(emittted light beam)(18a~18d) 중, 측면으로 방출되는 발광빔(18a, 18b)은 도전성 접착제(20a, 20b)에 의해서 차단된다. 이로 인하여, 발광빔(18a, 18b)이 유효하게 이용되지 못하고, 그 만큼 칩 전체의 발광 강도가 저하하는 문제가 있었다.
본 발명은 이런 종래 기술의 과제를 해결하기 위하여 실시된 것으로, 발광 소자의 측면으로부터 방출되는 광을 유효하게 이용하여 발광 효율을 향상할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투광성 기판의 제 1 면에 발광층을 포함하는 반도체층을 적층하고, 제 1 면에 대향하는 제 2 면을 발광관 측면으로 하는 발광 소자를 접착 재료에 의해 리드 프레임에 고정한 발광 다이오드에 있어서, 상기 발광층의 측면이 제 1 면에 대하여 경사진 경사면으로 이루어지고, 상기 경사면의 법선과 상기 발광층이 성장하는 결정면이 이루는 각도를 상기 발광층이 발하는 광이 상기 투광성 기판의 방향으로 전반사(全反射)하는 각도로 한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 반도체층은 제 1, 제 2 전도형을 갖는 화합물 반도체를 상기 투광성 기판측부터 순서대로 적층한 제 1, 제 2 전도형 반도체층으로 이루어지며, 상기 투광성 기판을 관통하여 제 1 전도형 반도체층에 도달하고 제 2 전도형 반도체층에 도달하지 않는 깊이의 세로 구멍과, 상기 세로 구멍을 따라 형성하여 제 1 전도형 반도체층에 도통하는 도전성 재료를 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 반도체층은 제 1, 제 2 전도형을 갖는 화합물 반도체를 상기 투광성 기판측부터 순서대로 적층한 제 1, 제 2 전도형 반도체층으로 이루어지며, 제 2 전도형 반도체층에 형성한 개구부에 충전되는 절연층과, 상기 투광성 기판 및 제 1 전도형 반도체층을 관통하여 상기 개구부상에 설치되는 세로 구멍과, 상기 세로 구멍의 내벽면을 따라 형성하여 제 1 전도형 반도체층에 도통하는 도전성 재료를 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 투광성 기판의 제 2 면에 설치한 패드(pad) 전극에 의해 상기 세로 구멍을 막는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 세로 구멍을 깊이 방향을 향하여 점점 작아지게 한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 도전성 재료가 투광성을 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 각도를 40°~ 50°로 한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 구성의 발광 다이오드에 있어서, 상기 경사면에 절연막을 피복한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광층이 노출한 경사면으로 이루어진 반도체층 측면의 법선과 발광층이 성장하는 결정면이 이루는 각도를 발광층이 발하는 광이 투광성 기판 방향으로 전반사하는 각도로 하였기 때문에, 발광층에서부터 발광 소자의 측면을 향하는 광은 진행 방향이 변경되어서 발광관 측면으로부터 방출된다. 따라서, 발광층으로부터 발하는 광이 접착 재료에 의해서 차단되지 않고 모두 발광관 측면으로부터 방출되기 때문에, 발광 소자의 발광 출력이 향상한다.
또, 본 발명에 의하면, 제 1 전도형 반도체층에 도달하고 제 2 전도형 반도체층에 도달하지 않는 깊이의 세로 구멍과, 세로 구멍을 따라 형성하여 제 1 전도형 반도체층에 도통하는 도전성 재료를 설치하였기 때문에, 도전성 재료에 도통하여 반도체층에 전압을 인가하는 전극을 투광성 기판의 발광관 측면에 설치할 수 있다. 이로 인해, 투광성 기판의 제 1 면측과 제 2 면측으로 나누어 전극을 배치할 수 있고, 전극에 의한 차광을 억제하고 광취출 효율을 높일 수 있다. 또, 전극과 리드 선을 접속하는 와이어 본딩(wire-bonding)이 한 곳에서 끝나므로, 조립 작업성을 상당히 높일 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 얇은 제 1 전도형 반도체층을 관통하여 세로 구멍을 설치하므로, 발광 다이오드의 제조가 용이하게 된다.
또, 본 발명에 의하면, 세로 구멍의 단면적보다 면적이 넓은 패드 전극을 설치했기 때문에 리드 선의 와이어 본딩을 용이하게 실시할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 세로 구멍을 깊이 방향을 향하여 점점 작아지게 하였기 때문에, 소정 두께의 도전성 재료를 증착 또는 스퍼터(sputter) 등에 의해 세로 구멍의 내면에 용이하게 형성할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 도전성 재료가 투광성을 가지므로, 세로 구멍내에서의 광 흡수가 감소하고, 발광층에서 발한 광을 손실 없이 유효하게 외부로 취출할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 반도체층 측면의 경사의 각도를 40°~ 50°로 하였기 때문에, 그 측면에서 전반사하는 발광 다이오드를 용이하게 실현할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 반도체층 측면의 경사면에 절연층이 피복되기 때문에, 발광 소자를 리드 프레임상에 도전성 접착제에 의해 고정할 때에 도전성 접착제에 의한 반도체층의 단락(短絡)을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태의 발광 다이오드의 소자내의 광속 경로를 모의적으로 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도.
도 6은 종래의 발광 다이오드를 나타내는 단면도.
도 7은 종래의 발광 다이오드의 소자내의 광속 경로를 모의적으로 나타내는 단면도.
[부호의 설명]
9 반도체층
10, 10A~10D 발광 다이오드
11, 11a~11d 발광 소자(LED 칩)
12 투광성 기판
13 버퍼층
14 제 1 전도형 반도체층
15 제 2 전도형 반도체층
16 발광층
17 전극
18a~18d 발광빔
19 경사면
19a 절연막
20 도전성 접착제
21 도전성 재료
22 패드 전극
24 세로 구멍
26 절연체
27 개구부
30 리드 프레임
31 리드 전극
이하에 본 발명의 실시의 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 설명의 편의상, 상술한 도 6, 도 7에 나타난 종래의 예와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 단, 본 발명은 도면에 나타난 것에 한정되지 않는다. 도 1은 본 발명의 발광 다이오드의 제 1 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
발광 다이오드(10A)는 컵 형상의 리드 프레임(30)상에 LED 칩(11a)을 설치한 구성으로 되어 있다. LED 칩(11a)은 절연성의 사파이어로 이루어진 투광성 기판(12)을 갖고, 사파이어 기판(12)의 제 1 면(12a)에는 버퍼층(13)을 통하여 반도체층(9)이 형성된다. 반도체층(9)은 p형 반도체 또는 n형 반도체의 하나로 이루어지는 제 1 전도형 반도체층(14)과, 다른 하나로 이루어지는 제 2 전도형 반도체층(15)이 적층되어 있다. 제 1 전도형 반도체층(14)과 제 2 전도형 반도체층(15)과의 사이에는 발광층(16)이 형성되며, 제 2 전도형 반도체층(15)상에는 전극(17)이 형성되어 있다. 제 1 면(12a)에 대향하는 제 2 면(12b)은 발광관 측면으로 되어 있다.
또, LED 칩(11a)은 도전성 접착제(20)에 의해서 리드 프레임(30)에 고정되고, 전극(17)이 리드 프레임(30)과 전기적으로 접속되어 있다. 도시하고 있지 않지만, 제 1, 제 2 전도형 반도체층(14, 15)에 도통하는 n, p 전극은 서로 적절히 절연하여 접속되어 있다. LED 칩(11a)은 측면으로 도전성 접착제(20)가 약간 올라간 상태에서 리드 프레임(30)에 결합되어 있다. 도전성 접착제(20)에는 통상 점착성을 갖는 도전성 재료가 사용된다.
반도체층(9)의 측면은 투광성 기판(12)의 제 1 면(12a)에 대하여 경사진 경사면(19)으로 되어 있다. 경사면(19)은 발광층(16)이 노출된 양(兩) 단면(端面)에 있어서 반도체층(9)의 상부가 LED 칩(11a)의 외부 방향이 되도록 경사진다. 이로 인해, 반도체층(9)은 투광성 기판(12)으로부터 멀어질수록 좁아진다.
경사면(19)은 공지되어 있는 이러한 종류의 반도체층(9)의 형성 공정에 있어 서, 드라이 에칭 조건을 선택하여 형성된다. 구체적으로는 드라이 에칭시의 마스크 단면에 미리 적당한 경사를 설치한다. 마스크 단면의 경사가 에칭된 결정의 단면으로 이어지는 수법을 이용하여 경사면(19)을 형성할 수 있다.
또는, 다이싱 블레이드(dicing blade)의 칼끝을 테이퍼(taper) 형상으로 성형하여 홈(groove) 가공하여 경사면(19)을 형성해도 된다. 이 때, 발광층(16)이 다이싱 가공에 의한 데미지가 생기지만, 드라이 에칭 등에 의해 데미지가 생긴 결정 결함을 제거할 수 있다.
도 2는 LED 칩(11a)내의 광속 경로를 모의적으로 나타낸 단면도를 나타내고 있다. 경사면(19)의 법선 a과 발광층(16)이 성장하는 결정면이 이루는 각도 θ는 발광층(16)에서부터 경사면(19)으로 입사하는 광(18a, 18b)의 임계각보다 크게 형성된다. 이로 인해, 발광층(16)으로부터 발하는 광(18a, 18b)이 전부 투광성 기판(12)측에 반사되고, LED 칩(11a)의 내부에 전반사된다. 이 각도 θ는 40°~ 50°의 범위로 선정하면 확실히 전반사시킬 수 있는 동시에, 경사면(19)을 용이하게 형성할 수 있다.
발광층(16)이 노출한 반도체층(9)의 측면을 경사면(19)에 형성함으로써, 발광층(16)으로부터 LED 칩의 측면을 향하는 광(18e, 18f)은 진행 방향이 변경되어서 발광관 측면으로부터 방출된다. 이로 인해, 종래와 같이 광속이 접착 재료에 의해 차단되는 일이 없다. 따라서, 발광층(16)에서 발한 광이 전부 경사면(19)에서 반사하여 LED 칩(11a)의 발광 출력이 향상한다.
상기 구성은 특히 질화 갈륨계 화합물로 이루어지는 발광층(16)을 갖는 청색 발광 다이오드에 적용하면 보다 바람직하다. 즉, 발광 효율이 낮은 청색 발광을 경사면(19)에서 전반사하여 발광관 측면으로부터 취출함으로써, 발광 출력을 현저하게 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도면 3은 제 2 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다. 설명의 편의상, 상술한 도 1, 도 2에 나타낸 제 1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태의 발광 다이오드(10B)는 경사면(19)에 절연막(19a)가 피복되어 있다. 그 외의 부분은 제 1 실시 형태의 발광 다이오드(10A)와 동일하다.
발광 다이오드(10B)는 경사면(19)을 갖는 LED 칩(11b)이 도전성 접착제(20)에 의해 컵 형상의 리드 프레임(30)상에 고정된다. 이 때, 도전성 접착제(20)가 LED 칩(11b)의 측면에 약간 올라가도, 절연막(19a)에 의해서 도전성 접착제(20)와 제 1 전도형 반도체층(14)의 접촉에 의한 단락을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 4는 제 3 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다. 설명의 편의상, 상술한 도 1, 도 2에 나타난 제 1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태의 발광 다이오드(10C)는 LED 칩(11c)이 도면 중, 상하 방향으로 뻗는 세로 구멍(24)을 구비하고 있다. 그 외의 부분은 제 1 실시 형태의 발광 다이오드(10A)와 동일하다.
세로 구멍(24)은 투광성 기판(12)의 주변부의 예를 들면 네 코너 중 하나에 레이저 조사 등에 의하여 형성된다. 세로 구멍(24)은 투광성 기판(12)을 관통하여 제 1 전도형 반도체층(14)에 도달하고, 제 2 전도형 반도체층(15)에는 도달하지 않 는 깊이로 되어 있다. 또, 세로 구멍(24)은 직경이 수 10 ㎛ 로 되며 원주 형상 또는 원추 형상으로 형성된다.
세로 구멍(24)은 LED 칩(11c)의 상하 방향의 전기적인 통로(전기적 패스)로서 이용된다. 전기적 패스를 형성하기 위하여, 세로 구멍(24)의 내면에 따라 금속 박막 등의 도전성 재료(21)가 증착이나 스퍼터 등에 의해 형성된다. 세로 구멍(24)의 단면(斷面) 형상을 깊이 방향으로 점점 작게 하면, 세로 구멍(24)의 내면에 소정 두께의 도전성 재료(21)를 용이하게 형성할 수 있다.
또, 세로 구멍(24)은 투광성 기판(12)의 제 2 면(12b)상의 개구보다 면적이 큰 패드 전극(22)에 의해 막힌다. 이로 의해, 패드 전극(22)과 제 1 전도형 반도체층(14)이 도전성 재료(21)를 통하여 전기적으로 접속된다. 패드 전극(22)에는 와이어 본딩되는 와이어(23)를 통하여 리드 전극(31)이 접속되어 있다. 단, 도전성 재료(21)의 전부 또는 일부를 투광성 재료에 의해 형성하면, 도전성 재료(21)에 의한 차광을 감소시켜서 발광 출력의 저하를 방지할 수 있다.
상기 구성의 발광 다이오드(11C)에 있어서, 리드 프레임(30)으로 이루어지는 전극과, 리드 전극(31)과의 사이에 소정의 전압을 공급하면, 리드 프레임(30), 도전성 접착제(20), 전극(17), 제 2 전도형 반도체층(15), 발광층(16), 제 1 전도 반도체층(14), 도전성 재료(21), 패드 전극(22), 와이어(23), 리드 전극(31)의 경로가 형성되고, 발광층(16)이 발광한다.
본 실시 형태에 의하면, 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 전류 경로에 전계가 집중하는 부분이 적은 구조가 되기 때문에 발광 다이오드(11C) 의 정전내압(靜電耐壓)을 향상시킬 수 있다. 또, 종래의 발광 다이오드는 통상 전압을 인가하는 각 전극이 투광성 기판(12)의 한쪽의 발광관 측면측에 배치된다. 이에 대하여, 발광 다이오드(11C)는 투광성 기판(12)의 제 1 면(12a)측과 제 2 면(12b)측에 전극을 각각 배치할 수 있다. 그 결과, 전극에 의한 차광을 억제하여 광 취출 효율도 향상시킬 수 있다. 또한, 와이어 본딩을 한 부분만 행하는 것으로 끝나므로, 발광 다이오드(11C)의 조립 작업성을 높일 수 있다. 단, 제 2 실시 형태와 동일한 절연막(19a)(도 3 참조)을 경사면(19)에 설치해도 된다.
다음으로, 도 5는 제 4 실시 형태의 발광 다이오드를 나타내는 단면도이다. 설명의 편의상, 상술한 도 4에 나타난 제 3 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 본 실시 형태의 발광 다이오드(10D)는 LED 칩(11d)의 제 2 전도형 반도체층(15)에 개구부(27)가 설치된다. 세로 구멍(24)은 투광성 기판(12) 및 제 1 전도형 반도체층(14)을 관통하여 개구부(27)상에 설치된다. 그 외의 부분은 제 3 실시 형태의 발광 다이오드(10C)와 동일하다.
개구부(27)는 제 2 전도형 반도체층(15)을 형성한 후에 에칭 가공 등에 의해 형성된다. 세로 구멍(24)은 레이저 조사 등에 의해 형성되며, 투광성 기판(12) 및 제 1 전도형 반도체층(14)을 관통하여 개구부(27)에 도달한다. 세로 구멍(24)에는 내벽을 따라서 도전성 재료(21)가 스퍼터 등에 의해 형성되어 있다. 이로 인해, 도전성 재료(21)는 제 1 도전형 반도체층(1)에 도통한다.
또, 개구부(27)내에는 세로 구멍(24)을 덮는 도전막(25)이 형성된다. 도전막(25)에 의해 도전성 재료(21)와 제 1 도전형 반도체층(14)을 보다 확실히 도통시킬 수 있다. 단, 도전막(25)의 주위는 개구부(27)에 충전되는 절연체(26)로 덮인다. 이로 인해, 제 1, 제 2 도전형 반도체층(14, 15)의 단락을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 상술한 도 3에 나타난 제 3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 3 실시 형태의 발광 다이오드(10C)는 세로 구멍(24)을, 얇은 제 1 전도형 반도체층(14)을 관통하지 않게 형성할 필요가 있기 때문에, 레이저 조사의 제어가 곤란하다. 이것에 대하여, 본 실시 형태는 미리 제 2 전도형 반도체층(15)에 개구부(27)를 형성한 후, 제 1 전도형 반도체층(14)을 관통하여 세로 구멍(24)을 형성하면 되기 때문에 레이저 조사를 용이하게 제어할 수 있다.
이상, 본 발명의 구체적인 예에 대하여 기술하였으나, 상술한 바와 같은 본 발명의 발광 다이오드는 투광성 기판(12)의 제 1 면(12a)에 발광층(16)을 포함하는 반도체층(9)을 적층하는 동시에, 제 1 면(12a)에 대향하는 제 2 면(12b)을 발광관 측면으로 하는 발광 소자를, 도전성 접착 재료(21)에 의해 리드 프레임(30)에 고정한 공지된 발광 다이오드에 대하여 동일하게 적용할 수 있다.
특히, 투광성 기판(12)상에 질화 갈륨계 화합물로 이루어지는 발광층(16)을 갖는 청색 발광 다이오드는 발광 효율이 낮기 때문에, 본 발명을 적용함으로써 발광 출력을 현저하게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 컵 형상의 리드 프레임을 갖는 발광 다이오드에 이용하여 발광 출력을 향상시킬 수 있다. 특히, 발광 효율이 낮은 청색 발광 다이오드에 매우 적합하다.

Claims (9)

  1. 투광성 기판의 제 1 면에 발광층을 포함하는 반도체층을 적층하는 동시에 제 1 면에 대향하는 제 2 면을 발광관 측면으로 하는 발광 소자를 도전성 접착 재료에 의해 리드 프레임에 고정한 발광 다이오드에 있어서,
    상기 반도체층의 측면이 제 1 면에 대하여 경사진 경사면으로 이루어지고, 상기 경사면의 법선과 상기 발광층이 성장하는 결정면이 이루는 각도를, 상기 발광층이 발하는 광이 상기 투광성 기판의 방향으로 전반사(全反射)하는 각도로 함과 동시에,
    상기 반도체층은 상기 발광층을 사이에 두고 인접하는 제 1, 제 2 전도형을 갖는 화합물 반도체를 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 적층한 제 1, 제 2 전도형 반도체층을 가지며, 상기 투광성 기판을 관통하여 제 1 전도형 반도체층에 도달하며 제 2 전도형 반도체층에 도달하지 않는 깊이의 세로 구멍과, 상기 세로 구멍을 따라 형성하여 제 1 전도형 반도체층에 도통하는 도전성 재료와, 상기 세로 구멍을 막으면서 상기 투광성 기판의 제 2 면의 일부에 배치되어 상기 도전성 재료에 도통하는 패드 전극을 설치한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  2. 투광성 기판의 제 1 면에 발광층을 포함하는 반도체층을 적층하는 동시에 제 1 면에 대향하는 제 2 면을 발광관 측면으로 하는 발광 소자를 도전성 접착 재료에 의해 리드 프레임에 고정한 발광 다이오드에 있어서,
    상기 반도체층의 측면이 제 1 면에 대하여 경사진 경사면으로 이루어지고, 상기 경사면의 법선과 상기 발광층이 성장하는 결정면이 이루는 각도를, 상기 발광층이 발하는 광이 상기 투광성 기판의 방향으로 전반사하는 각도로 함과 동시에,
    상기 반도체층은 상기 발광층을 사이에 두고 인접하는 제 1, 제 2 전도형을 갖는 화합물 반도체를 상기 투광성 기판측에서부터 순서대로 적층한 제 1, 제 2 전도형 반도체층을 가지며, 제 2 전도형 반도체층에 형성한 개구부에 충전되는 절연체와, 상기 투광성 기판 및 제 1 전도형 반도체층을 관통하여 상기 개구부 상에 설치되는 세로 구멍과, 상기 세로 구멍의 내벽면을 따라 형성하여 제 1 전도형 반도체층에 도통하는 도전성 재료와, 상기 세로 구멍을 막으면서 상기 투광성 기판의 제 2 면의 일부에 배치되어 상기 도전성 재료에 도통하는 패드 전극을 설치한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 세로 구멍을 깊이 방향으로 향하여 점점 작게 한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 재료가 투광성을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경사면에 절연막을 피복한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체층이 질화 갈륨계 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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