JP2003282938A - 発光ダイオード - Google Patents
発光ダイオードInfo
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- JP2003282938A JP2003282938A JP2002089649A JP2002089649A JP2003282938A JP 2003282938 A JP2003282938 A JP 2003282938A JP 2002089649 A JP2002089649 A JP 2002089649A JP 2002089649 A JP2002089649 A JP 2002089649A JP 2003282938 A JP2003282938 A JP 2003282938A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光の取り出し効率を向上させることができ、し
かも全体構造を小型に維持することが可能な生産性の高
い発光ダイオードを提供する。 【解決手段】単結晶基板１の上面に、ＧａＡｓ系化合物
半導体により形成され、内部にｐｎ接合を有する半導体
層２を設けてなり、ｐｎ接合付近で発生した光を半導体
層２の上面より出射させる発光ダイオードにおいて、前
記半導体層２の上面に多数の凹部２ａを形成するととも
に、該凹部２ａの存在しない半導体層２の上面に、Ｇａ
Ａｓ系化合物半導体の酸化物から成る突起３を被着させ
る。
かも全体構造を小型に維持することが可能な生産性の高
い発光ダイオードを提供する。 【解決手段】単結晶基板１の上面に、ＧａＡｓ系化合物
半導体により形成され、内部にｐｎ接合を有する半導体
層２を設けてなり、ｐｎ接合付近で発生した光を半導体
層２の上面より出射させる発光ダイオードにおいて、前
記半導体層２の上面に多数の凹部２ａを形成するととも
に、該凹部２ａの存在しない半導体層２の上面に、Ｇａ
Ａｓ系化合物半導体の酸化物から成る突起３を被着させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リモコン用光源、
照明用光源等の発光デバイスとして用いられる発光ダイ
オードに関するものである。
照明用光源等の発光デバイスとして用いられる発光ダイ
オードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、リモコン用光源、照明用光源
として発光ダイオードが用いられている。
として発光ダイオードが用いられている。
【０００３】かかる従来の発光ダイオードとしては、例
えば、図３に示す如く、ＧａＡｓから成る単結晶基板１
１の上面に、ＧａＡｓ系化合物半導体により形成された
ｎ型半導体薄膜及びｐ型半導体薄膜とを順次エピタキシ
ャル成長させてなる半導体層１２を被着させた構造のも
のが知られており、半導体層１２に図示しない電極を介
して所定の電力を印加し、電子と正孔とを半導体層１２
内のｐｎ接合付近で再結合させるとともに、該再結合に
伴って生じたエネルギーを光に変換し、得られた光を半
導体層１２の上面より出射させることによって発光ダイ
オードとして機能する。
えば、図３に示す如く、ＧａＡｓから成る単結晶基板１
１の上面に、ＧａＡｓ系化合物半導体により形成された
ｎ型半導体薄膜及びｐ型半導体薄膜とを順次エピタキシ
ャル成長させてなる半導体層１２を被着させた構造のも
のが知られており、半導体層１２に図示しない電極を介
して所定の電力を印加し、電子と正孔とを半導体層１２
内のｐｎ接合付近で再結合させるとともに、該再結合に
伴って生じたエネルギーを光に変換し、得られた光を半
導体層１２の上面より出射させることによって発光ダイ
オードとして機能する。
【０００４】尚、前記半導体層１２は、その上面が略平
面状を成すように形成されているものが一般的であっ
た。
面状を成すように形成されているものが一般的であっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の発光ダイオードを発光させた際、ｐｎ接合付近で発
生した光は、その全てが真上方向に出射されるわけでな
く、一部の光は斜め方向に向かうようになっている。
来の発光ダイオードを発光させた際、ｐｎ接合付近で発
生した光は、その全てが真上方向に出射されるわけでな
く、一部の光は斜め方向に向かうようになっている。
【０００６】しかしながら、上述した従来の発光ダイオ
ードにおいては、半導体層１２の上面が略平面状に形成
されていることから、斜め方向に出射された光は半導体
層１２の上面で反射され易く、かかる反射光が内部で反
射を繰り返すうちに吸収される傾向にあり、それ故、発
光ダイオードの輝度が低下することとなり、所望する発
光強度を得ることが困難となる欠点を有していた。
ードにおいては、半導体層１２の上面が略平面状に形成
されていることから、斜め方向に出射された光は半導体
層１２の上面で反射され易く、かかる反射光が内部で反
射を繰り返すうちに吸収される傾向にあり、それ故、発
光ダイオードの輝度が低下することとなり、所望する発
光強度を得ることが困難となる欠点を有していた。
【０００７】そこで上記欠点を解消するため、半導体層
１２の上面に凹部１２ａを多数形成し、半導体層１２の
表面を粗らすことにより、凹部１２ａの内面と半導体層
１２の上面とで形成される光出射面で光の反射を防止し
て光の取り出し効率を向上させることが提案されている
（図４参照）。
１２の上面に凹部１２ａを多数形成し、半導体層１２の
表面を粗らすことにより、凹部１２ａの内面と半導体層
１２の上面とで形成される光出射面で光の反射を防止し
て光の取り出し効率を向上させることが提案されている
（図４参照）。
【０００８】しかしながら、光出射面からの光の取り出
し効率を十分に向上させるためには、凹部１２ａを深く
形成しなければならず、凹部１２ａの一部が半導体層１
２内のｐｎ接合に接触し、ｐｎ接合を破壊してしまう欠
点を誘発する。
し効率を十分に向上させるためには、凹部１２ａを深く
形成しなければならず、凹部１２ａの一部が半導体層１
２内のｐｎ接合に接触し、ｐｎ接合を破壊してしまう欠
点を誘発する。
【０００９】一方、凹部１２ａによるｐｎ接合の破壊を
防止するため、半導体層１２を十分に厚く形成した半導
体基板も提案されているが、ＧａＡｓ系化合物半導体を
単結晶基板１１の上面にエピタキシャル成長させるのに
長時間を要してしまい、発光ダイオードの生産性が著し
く低下する欠点を誘発する。
防止するため、半導体層１２を十分に厚く形成した半導
体基板も提案されているが、ＧａＡｓ系化合物半導体を
単結晶基板１１の上面にエピタキシャル成長させるのに
長時間を要してしまい、発光ダイオードの生産性が著し
く低下する欠点を誘発する。
【００１０】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、光の取り出し効率を向上させることが
でき、しかも全体構造を小型に維持することが可能な生
産性の高い発光ダイオードを提供することにある。
で、その目的は、光の取り出し効率を向上させることが
でき、しかも全体構造を小型に維持することが可能な生
産性の高い発光ダイオードを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の発光ダイオード
は、単結晶基板の上面に、ＧａＡｓ系化合物半導体によ
り形成され、内部にｐｎ接合を有する半導体層を設けて
なり、ｐｎ接合付近で発生した光を半導体層の上面より
出射させる発光ダイオードにおいて、前記半導体層の上
面に多数の凹部を形成するとともに、該凹部の存在しな
い半導体層の上面に、ＧａＡｓ系化合物半導体の酸化物
から成る突起を被着させたことを特徴とするものであ
る。
は、単結晶基板の上面に、ＧａＡｓ系化合物半導体によ
り形成され、内部にｐｎ接合を有する半導体層を設けて
なり、ｐｎ接合付近で発生した光を半導体層の上面より
出射させる発光ダイオードにおいて、前記半導体層の上
面に多数の凹部を形成するとともに、該凹部の存在しな
い半導体層の上面に、ＧａＡｓ系化合物半導体の酸化物
から成る突起を被着させたことを特徴とするものであ
る。
【００１２】また、本発明の発光ダイオードは、前記凹
部の内面と突起の表面とで形成される光出射面の表面粗
さが、算術平均粗さＲａで０．１μｍ〜３．０μｍに設
定されていることを特徴とするものである。
部の内面と突起の表面とで形成される光出射面の表面粗
さが、算術平均粗さＲａで０．１μｍ〜３．０μｍに設
定されていることを特徴とするものである。
【００１３】更に、本発明の発光ダイオードは、前記半
導体層の厚みが３．０μｍ〜１０．０μｍに設定されて
いることを特徴とするものである。
導体層の厚みが３．０μｍ〜１０．０μｍに設定されて
いることを特徴とするものである。
【００１４】また更に、本発明の発光ダイオードは、前
記凹部の密度が５．０×１０6個／ｃｍ2〜１．０×１０
8個／ｃｍ2に、前記突起の密度が５．０×１０6個／ｃ
ｍ2〜１．０×１０8個／ｃｍ2に設定されていることを
特徴とするものである。
記凹部の密度が５．０×１０6個／ｃｍ2〜１．０×１０
8個／ｃｍ2に、前記突起の密度が５．０×１０6個／ｃ
ｍ2〜１．０×１０8個／ｃｍ2に設定されていることを
特徴とするものである。
【００１５】本発明の発光ダイオードによれば、単結晶
基板上に被着されたＧａＡｓ系化合物半導体からなる半
導体層の上面に、多数の凹部を形成するとともに、該凹
部の存在しない半導体層上にＧａＡｓ系化合物半導体の
酸化物から成る突起を被着したことから、これら凹部と
突起の双方で大きな段差を形成し、凹部の内面と突起の
表面とで形成される光出射面の表面を十分に粗くするこ
とができる。従って、発光ダイオードを発光させた際、
半導体層内で発生した光のうち、斜め方向に向かう光
は、その多くが光出射面の表面で反射されることなくそ
のまま外部へ放出され、光の取り出し効率を向上させて
発光ダイオードの発光強度を大幅に高めることが可能と
なる。
基板上に被着されたＧａＡｓ系化合物半導体からなる半
導体層の上面に、多数の凹部を形成するとともに、該凹
部の存在しない半導体層上にＧａＡｓ系化合物半導体の
酸化物から成る突起を被着したことから、これら凹部と
突起の双方で大きな段差を形成し、凹部の内面と突起の
表面とで形成される光出射面の表面を十分に粗くするこ
とができる。従って、発光ダイオードを発光させた際、
半導体層内で発生した光のうち、斜め方向に向かう光
は、その多くが光出射面の表面で反射されることなくそ
のまま外部へ放出され、光の取り出し効率を向上させて
発光ダイオードの発光強度を大幅に高めることが可能と
なる。
【００１６】しかもこの場合、前記多数の凹部を深めに
形成しなくても、凹部と突起の双方で光出射面を十分に
粗くできるため、半導体層の厚みを薄く保ち、発光ダイ
オードの全体構造を小型に維持することができる上に、
半導体層の成膜時間が短時間で済み、発光ダイオードの
生産性を高く維持することもできる。
形成しなくても、凹部と突起の双方で光出射面を十分に
粗くできるため、半導体層の厚みを薄く保ち、発光ダイ
オードの全体構造を小型に維持することができる上に、
半導体層の成膜時間が短時間で済み、発光ダイオードの
生産性を高く維持することもできる。
【００１７】また、本発明の発光ダイオードによれば、
前記突起を、ＧａＡｓ系化合物半導体よりも屈折率の小
さなＧａＡｓ系化合物半導体の酸化物により形成したこ
とから、突起をＧａＡｓ系化合物半導体で形成する場合
に比し、光を突起の表面を介して外部に出射しやすくな
り、光の取り出し効率を高めることができる。
前記突起を、ＧａＡｓ系化合物半導体よりも屈折率の小
さなＧａＡｓ系化合物半導体の酸化物により形成したこ
とから、突起をＧａＡｓ系化合物半導体で形成する場合
に比し、光を突起の表面を介して外部に出射しやすくな
り、光の取り出し効率を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る発
光ダイオードの断面図であり、図中の１は単結晶基板、
２は半導体層、２ａは凹部、３は突起である。
て詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る発
光ダイオードの断面図であり、図中の１は単結晶基板、
２は半導体層、２ａは凹部、３は突起である。
【００１９】前記単結晶基板１の材質としては、例えば
ＧａＡｓ等のＧａＡｓ系化合物半導体が用いられ、かか
る単結晶基板１の上面には、半導体層２や図示しない一
対の電極が設けられ、これらを支持する支持母材として
機能する。
ＧａＡｓ等のＧａＡｓ系化合物半導体が用いられ、かか
る単結晶基板１の上面には、半導体層２や図示しない一
対の電極が設けられ、これらを支持する支持母材として
機能する。
【００２０】また前記単結晶基板１の上面に設けられる
半導体層２は、ＧａＡｓ系化合物半導体、具体的には、
ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ等からなるｐ型
半導体薄膜及びｎ型半導体薄膜を順次積層することによ
り形成されており、かかる半導体層２に図示しない一対
の電極を介して所定の電力が印加されると、ｎ型半導体
薄膜中に正孔が、ｐ型半導体薄膜中に電子がそれぞれ注
入され、両者をｐｎ接合付近で再結合させることによっ
て半導体層２が所定の輝度で発光する。
半導体層２は、ＧａＡｓ系化合物半導体、具体的には、
ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ等からなるｐ型
半導体薄膜及びｎ型半導体薄膜を順次積層することによ
り形成されており、かかる半導体層２に図示しない一対
の電極を介して所定の電力が印加されると、ｎ型半導体
薄膜中に正孔が、ｐ型半導体薄膜中に電子がそれぞれ注
入され、両者をｐｎ接合付近で再結合させることによっ
て半導体層２が所定の輝度で発光する。
【００２１】そして、上述した半導体層２の上面には多
数の凹部２ａが５．０×１０6個／ｃｍ2〜１．０×１０
8個／ｃｍ2の密度に形成されており、また、該凹部２ａ
の存在しない半導体層上には、ＧａＡｓ系化合物半導体
の酸化物からなる突起３が５．０×１０6個／ｃｍ2〜
１．０×１０8個／ｃｍ2の密度に被着されている。
数の凹部２ａが５．０×１０6個／ｃｍ2〜１．０×１０
8個／ｃｍ2の密度に形成されており、また、該凹部２ａ
の存在しない半導体層上には、ＧａＡｓ系化合物半導体
の酸化物からなる突起３が５．０×１０6個／ｃｍ2〜
１．０×１０8個／ｃｍ2の密度に被着されている。
【００２２】前記凹部２ａ及び突起３は、例えば、凹部
２ａが０．０５μｍ〜２．０μｍの深さに、突起３が
０．０５μｍ〜２．０μｍの高さに形成されており、こ
れら凹部２ａ及び突起３の双方で大きな段差を形成し、
凹部２ａの内面と突起３の表面とで形成される光出射面
の表面を粗くするようになっており、これによって該光
出射面の表面粗さが、算術平均粗さＲａで例えば０．１
μｍ〜３．０μｍに設定される。
２ａが０．０５μｍ〜２．０μｍの深さに、突起３が
０．０５μｍ〜２．０μｍの高さに形成されており、こ
れら凹部２ａ及び突起３の双方で大きな段差を形成し、
凹部２ａの内面と突起３の表面とで形成される光出射面
の表面を粗くするようになっており、これによって該光
出射面の表面粗さが、算術平均粗さＲａで例えば０．１
μｍ〜３．０μｍに設定される。
【００２３】従って、発光ダイオードを発光させた際、
半導体層内で発生した光のうち、斜め方向に向かう光
は、その多くが光出射面で反射されることなくそのまま
外部へ放出され、光の取り出し効率を向上させて発光ダ
イオードの発光強度を大幅に高めることが可能となる。
半導体層内で発生した光のうち、斜め方向に向かう光
は、その多くが光出射面で反射されることなくそのまま
外部へ放出され、光の取り出し効率を向上させて発光ダ
イオードの発光強度を大幅に高めることが可能となる。
【００２４】しかもこの場合、前記多数の凹部２ａを深
めに形成しなくても、凹部２ａと突起２ｂの双方で光出
射面の表面を十分に粗くできるため、半導体層２の厚み
を薄く保ち、発光ダイオードの全体構造を小型に維持す
ることができる上に、半導体層２の成膜時間が短時間で
済み、発光ダイオードの生産性を高く維持することもで
きる。
めに形成しなくても、凹部２ａと突起２ｂの双方で光出
射面の表面を十分に粗くできるため、半導体層２の厚み
を薄く保ち、発光ダイオードの全体構造を小型に維持す
ることができる上に、半導体層２の成膜時間が短時間で
済み、発光ダイオードの生産性を高く維持することもで
きる。
【００２５】ここで、光出射面の表面粗さが算術平均粗
さＲａで０．１μｍよりも小さいと、表面の凹凸が浅い
ため、光の取り出し効率を最大限に向上させることが難
しくなり、一方、光出射面の表面粗さが算術平均粗さＲ
ａで３．０μｍよりも大きいと、凹部２ａが深くなりす
ぎたり、或いは、突起３が高くなりすぎて、発光ダイオ
ードを搬送する際や光出射面を樹脂で封止する際等に印
加される振動・衝撃によって半導体層２にひび割れが生
じたり、突起３が破壊されるおそれがある。従って、光
出射面の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．１μｍ〜
３．０μｍとなるように設定することが好ましい。
さＲａで０．１μｍよりも小さいと、表面の凹凸が浅い
ため、光の取り出し効率を最大限に向上させることが難
しくなり、一方、光出射面の表面粗さが算術平均粗さＲ
ａで３．０μｍよりも大きいと、凹部２ａが深くなりす
ぎたり、或いは、突起３が高くなりすぎて、発光ダイオ
ードを搬送する際や光出射面を樹脂で封止する際等に印
加される振動・衝撃によって半導体層２にひび割れが生
じたり、突起３が破壊されるおそれがある。従って、光
出射面の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．１μｍ〜
３．０μｍとなるように設定することが好ましい。
【００２６】また、前記突起３を構成するＧａＡｓ系化
合物半導体の酸化物は、ＧａＡｓ系化合物半導体よりも
屈折率が小さいことから、突起３をＧａＡｓ系化合物半
導体で形成する場合に比し、半導体層２からの光が突起
３の表面を介して外部に出射しやすくなり、光の取り出
し効率を高めることができる。
合物半導体の酸化物は、ＧａＡｓ系化合物半導体よりも
屈折率が小さいことから、突起３をＧａＡｓ系化合物半
導体で形成する場合に比し、半導体層２からの光が突起
３の表面を介して外部に出射しやすくなり、光の取り出
し効率を高めることができる。
【００２７】次に、上述した発光ダイオードの製造方法
を図２を用いて詳細に説明する。 （１）まず、ＧａＡｓ等の化合物半導体材料から成る単
結晶基板１を準備する（図２（ａ））。前記単結晶基板
１は、ＧａＡｓから成る場合、例えば、従来周知のバー
チカル・ブリッジマン法（ＶＢ法）等によって形成した
ＧａＡｓのインゴット（塊）を所定厚みにスライスし、
表面研磨することによって製作される。
を図２を用いて詳細に説明する。 （１）まず、ＧａＡｓ等の化合物半導体材料から成る単
結晶基板１を準備する（図２（ａ））。前記単結晶基板
１は、ＧａＡｓから成る場合、例えば、従来周知のバー
チカル・ブリッジマン法（ＶＢ法）等によって形成した
ＧａＡｓのインゴット（塊）を所定厚みにスライスし、
表面研磨することによって製作される。
【００２８】（２）次に、前記単結晶基板１の上面に、
ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ等のＧａＡｓ系
化合物半導体からなる半導体層２を被着させる（図２
（ｂ））。前記半導体層２は、例えば、従来周知のＭＯ
ＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n）法等を採用し、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａ
Ａｓ等のＧａＡｓ系化合物半導体からなるｎ型半導体薄
膜とｐ型半導体薄膜とを単結晶基板１の上面に順次、エ
ピタキシャル成長させることによって３．０μｍ〜１
０．０μｍの厚みに形成される。
ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａＡｓ等のＧａＡｓ系
化合物半導体からなる半導体層２を被着させる（図２
（ｂ））。前記半導体層２は、例えば、従来周知のＭＯ
ＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n）法等を採用し、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓ，ＩｎＧａ
Ａｓ等のＧａＡｓ系化合物半導体からなるｎ型半導体薄
膜とｐ型半導体薄膜とを単結晶基板１の上面に順次、エ
ピタキシャル成長させることによって３．０μｍ〜１
０．０μｍの厚みに形成される。
【００２９】（３）そして、前記半導体層２の上面をウ
ェットエッチングすることにより半導体層上面に多数の
凹部２ａ及び突起３を形成する（図２（ｃ））。上記エ
ッチングに用いられるエッチング液としては、硝酸を主
成分とするエッチング液（硝酸含有濃度５０質量％〜８
０質量％）が用いられ、かかるエッチング液に半導体層
２の上面を０℃〜１５℃の温度条件で、例えば１５秒〜
６０秒間浸漬させると、半導体層２の一部が除去されて
半導体層上に多数の凹部２ａが形成されるとともに、前
記除去した半導体層２とエッチング液とが反応してＧａ
Ａｓ系化合物半導体の酸化物を生成し、これが凹部２ａ
の存在しない半導体層上に突起３が被着され、これによ
って図１の発光ダイオードが完成する。
ェットエッチングすることにより半導体層上面に多数の
凹部２ａ及び突起３を形成する（図２（ｃ））。上記エ
ッチングに用いられるエッチング液としては、硝酸を主
成分とするエッチング液（硝酸含有濃度５０質量％〜８
０質量％）が用いられ、かかるエッチング液に半導体層
２の上面を０℃〜１５℃の温度条件で、例えば１５秒〜
６０秒間浸漬させると、半導体層２の一部が除去されて
半導体層上に多数の凹部２ａが形成されるとともに、前
記除去した半導体層２とエッチング液とが反応してＧａ
Ａｓ系化合物半導体の酸化物を生成し、これが凹部２ａ
の存在しない半導体層上に突起３が被着され、これによ
って図１の発光ダイオードが完成する。
【００３０】このように、上記エッチング液を０℃〜１
５℃の温度条件で半導体層２の上面全体を浸すだけで、
凹部２ａ及び突起３を一括的に形成したことから、これ
ら凹部２ａと突起３とを別々に半導体層の上面に設ける
場合に比べ、フォトリソ等のプロセスを省いて簡単かつ
短時間に形成することができ、これによっても発光ダイ
オードの生産性が高く維持される。
５℃の温度条件で半導体層２の上面全体を浸すだけで、
凹部２ａ及び突起３を一括的に形成したことから、これ
ら凹部２ａと突起３とを別々に半導体層の上面に設ける
場合に比べ、フォトリソ等のプロセスを省いて簡単かつ
短時間に形成することができ、これによっても発光ダイ
オードの生産性が高く維持される。
【００３１】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、改良等が可能である。
【００３２】例えば上述の実施形態においては、単結晶
基板１をＧａＡｓで形成するようにしたが、これに代え
て、単結晶基板１をＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ
等の他の化合物半導体で形成するようにしても構わな
い。
基板１をＧａＡｓで形成するようにしたが、これに代え
て、単結晶基板１をＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ
等の他の化合物半導体で形成するようにしても構わな
い。
【００３３】また上述の実施形態においては、半導体層
２を単結晶基板１上にエピタキシャル成長させるのにＭ
ＯＣＶＤ法を採用するようにしたが、これ以外の方法、
例えばＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等により半
導体層２を単結晶基板１上にエピタキシャル成長させる
ようにしても構わない。
２を単結晶基板１上にエピタキシャル成長させるのにＭ
ＯＣＶＤ法を採用するようにしたが、これ以外の方法、
例えばＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法等により半
導体層２を単結晶基板１上にエピタキシャル成長させる
ようにしても構わない。
【００３４】更に上述の実施形態において、前記凹部２
ａの内面を曲面状を成すように形成しておけば、凹部の
内面は鋭利な角が存在しない滑らかな状態となり、凹部
を起点として半導体層にクラックが発生することを有効
に防止されるという利点もある。
ａの内面を曲面状を成すように形成しておけば、凹部の
内面は鋭利な角が存在しない滑らかな状態となり、凹部
を起点として半導体層にクラックが発生することを有効
に防止されるという利点もある。
【００３５】また更に上述の実施形態において、半導体
層２や図示しない一対の電極等の表面を酸化シリコン等
から成る透明な保護膜で被覆しても良いことは言うまで
もない。
層２や図示しない一対の電極等の表面を酸化シリコン等
から成る透明な保護膜で被覆しても良いことは言うまで
もない。
【００３６】
【発明の効果】本発明の発光ダイオードによれば、単結
晶基板上に被着されたＧａＡｓ系化合物半導体からなる
半導体層の上面に、多数の凹部を形成するとともに、該
凹部の存在しない半導体層上にＧａＡｓ系化合物半導体
の酸化物から成る突起を被着したことから、これら凹部
と突起の双方で大きな段差を形成し、凹部の内面と突起
の表面とで形成される光出射面の表面を十分に粗くする
ことができる。従って、発光ダイオードを発光させた
際、半導体層内で発生した光のうち、斜め方向に向かう
光は、その多くが光出射面の表面で反射されることなく
そのまま外部へ放出され、光の取り出し効率を向上させ
て発光ダイオードの発光強度を大幅に高めることが可能
となる。
晶基板上に被着されたＧａＡｓ系化合物半導体からなる
半導体層の上面に、多数の凹部を形成するとともに、該
凹部の存在しない半導体層上にＧａＡｓ系化合物半導体
の酸化物から成る突起を被着したことから、これら凹部
と突起の双方で大きな段差を形成し、凹部の内面と突起
の表面とで形成される光出射面の表面を十分に粗くする
ことができる。従って、発光ダイオードを発光させた
際、半導体層内で発生した光のうち、斜め方向に向かう
光は、その多くが光出射面の表面で反射されることなく
そのまま外部へ放出され、光の取り出し効率を向上させ
て発光ダイオードの発光強度を大幅に高めることが可能
となる。
【００３７】しかもこの場合、前記多数の凹部を深めに
形成しなくても、凹部と突起の双方で光出射面を十分に
粗くできるため、半導体層の厚みを薄く保ち、発光ダイ
オードの全体構造を小型に維持することができる上に、
半導体層の成膜時間が短時間で済み、発光ダイオードの
生産性を高く維持することもできる。
形成しなくても、凹部と突起の双方で光出射面を十分に
粗くできるため、半導体層の厚みを薄く保ち、発光ダイ
オードの全体構造を小型に維持することができる上に、
半導体層の成膜時間が短時間で済み、発光ダイオードの
生産性を高く維持することもできる。
【００３８】また、本発明の発光ダイオードによれば、
前記突起を、ＧａＡｓ系化合物半導体よりも屈折率の小
さなＧａＡｓ系化合物半導体の酸化物により形成したこ
とから、突起をＧａＡｓ系化合物半導体で形成する場合
に比し、光を突起の表面を介して外部に出射しやすくな
り、光の取り出し効率を高めることができる。
前記突起を、ＧａＡｓ系化合物半導体よりも屈折率の小
さなＧａＡｓ系化合物半導体の酸化物により形成したこ
とから、突起をＧａＡｓ系化合物半導体で形成する場合
に比し、光を突起の表面を介して外部に出射しやすくな
り、光の取り出し効率を高めることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードの断
面図である。
面図である。
【図２】図１の発光ダイオードの製造方法を説明するた
めの各工程の断面図である。
めの各工程の断面図である。
【図３】従来の発光ダイオードの断面図である。
【図４】従来の発光ダイオードの断面図である。
１・・・単結晶基板、２・・・半導体層、２ａ・・・凹
部、３・・・突起
部、３・・・突起
Claims (4)
- 【請求項１】単結晶基板の上面に、ＧａＡｓ系化合物半
導体により形成され、内部にｐｎ接合を有する半導体層
を設けてなり、ｐｎ接合付近で発生した光を半導体層の
上面より出射させる発光ダイオードにおいて、 前記半導体層の上面に多数の凹部を形成するとともに、
該凹部の存在しない半導体層の上面に、ＧａＡｓ系化合
物半導体の酸化物から成る突起を被着させたことを特徴
とする発光ダイオード。 - 【請求項２】前記凹部の内面と突起の表面とで形成され
る光出射面の表面粗さが、算術平均粗さＲａで０．１μ
ｍ〜３．０μｍに設定されていることを特徴とする請求
項１に記載の発光ダイオード。 - 【請求項３】前記半導体層の厚みが３．０μｍ〜１０．
０μｍに設定されていることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の発光ダイオード。 - 【請求項４】前記凹部の密度が５．０×１０6個／ｃｍ2
〜１．０×１０8個／ｃｍ2に、前記突起の密度が５．０
×１０6個／ｃｍ2〜１．０×１０8個／ｃｍ2に設定され
ていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089649A JP2003282938A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 発光ダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002089649A JP2003282938A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 発光ダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282938A true JP2003282938A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29235183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002089649A Pending JP2003282938A (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 発光ダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003282938A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011058890A1 (ja) * | 2009-11-11 | 2011-05-19 | 京セラ株式会社 | 発光素子 |
| US8525215B2 (en) | 2010-07-05 | 2013-09-03 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, method of manufacturing the same, light emitting device package, and lighting system |
| EP3664170A1 (fr) | 2018-12-06 | 2020-06-10 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Procédé d'adaptation de l'efficacité de l'extraction lumineuse d'une diode électroluminescente |
-
2002
- 2002-03-27 JP JP2002089649A patent/JP2003282938A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011058890A1 (ja) * | 2009-11-11 | 2011-05-19 | 京セラ株式会社 | 発光素子 |
| JP5404808B2 (ja) * | 2009-11-11 | 2014-02-05 | 京セラ株式会社 | 発光素子 |
| US8525215B2 (en) | 2010-07-05 | 2013-09-03 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, method of manufacturing the same, light emitting device package, and lighting system |
| EP3664170A1 (fr) | 2018-12-06 | 2020-06-10 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Procédé d'adaptation de l'efficacité de l'extraction lumineuse d'une diode électroluminescente |
| FR3089746A1 (fr) | 2018-12-06 | 2020-06-12 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procede d’adaptation de l’extraction lumineuse d’une diode electroluminescente |
| US11121295B2 (en) | 2018-12-06 | 2021-09-14 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method of adapting light extraction from a light emitting diode |
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