JPH07169994A - 発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップ分割前のウエハに良好な形状のレンズ
を作り込むことができ、量産性が優れた発光ダイオード
の製造方法を提供する。 【構成】 ｎ型半導体基板１０上に、ｎ型半導体層１２
とｐ型半導体層１４の接合部近傍の発光層１３において
発光する半導体多層構造を形成し、ｐ型半導体層１４の
上に重フリントガラス層３０を形成し、このガラス層３
０を屈伏点以上の４００℃に加熱してガラス層３０を凝
集させて、ガラス層３０を表面形状が略球面状のレンズ
部に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示用および通信用な
どの発光ダイオードの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の発光ダイオード(ＬＥＤ)は、発光
ダイオードを構成するチップから発散光を発する。

【０００３】そして、上記チップを樹脂モールドするこ
とによって、上記チップから発する光に上記樹脂モール
ドの形状に応じた指向性を持たせることができる。ま
た、上記樹脂モールドすることによって、樹脂モールド
しない場合に比べて、チップからの光取り出し効率を２
〜４倍に向上できる。

【０００４】しかし、上記樹脂モールドは、上記チップ
から発する光の指向性を精密に制御できず、チップから
発する光を精密な平行光線もしくは集光光線にすること
ができない欠点がある。

【０００５】したがって、例えばＬＥＤの光を光ファイ
バに結合する場合のように、指向性が精密に制御された
光線を必要とする場合には、発光領域を限定したＬＥＤ
にレンズを精密に位置合わせして使用している。また、
発光点を限定した可視光ＬＥＤにレンズを組み合わせれ
ば、特定のポイントを明るく照らすポインタを構成する
こともできる。

【０００６】また、上記チップを樹脂モールドすること
によって寸法が大きくなるから、発光ダイオードを含む
機器の小型化を制約するという欠点もある。例えば、Ｌ
ＥＤディスプレイにおいては、樹脂モールドが高精細化
の障害になる。

【０００７】したがって、たとえば、ＬＥＤプリンタで
は、樹脂モールドをはずし、光取り出し効率を犠牲にし
てチップを直接プリント基板に実装している。

【０００８】ところで、上記樹脂モールドの光指向性精
度の精密化の困難および樹脂モールドに起因する大型化
の問題は、ＬＥＤ自体にレンズ形状を作り込めば解決す
る。しかも、ＬＥＤ自体にレンズ形状を作り込めば、樹
脂モールドよりも高い外部光取り出し効率が得られるか
ら、このレンズ形状の作り込みについていくつかの提案
が行われている。

【０００９】図５に、従来から提案されている上記レン
ズ形状の作り込み例の１つを示す。この発光ダイオード
は、基板１の出射面がドーム形状になっており、かつ、
発光領域(発光層３)が上記ドーム形状の出射面の中心に
対向する領域に限定されている。したがって、発光層３
からの光は上記出射面にほぼ垂直に入射するから、光を
有効に外部に取り出すことができる。

【００１０】上記発光ダイオードは、以下のようにして
作製される。まず、ｐ型ＡｌＧａＡｓ基板１の上(図５
では基板１の下)に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層２と、ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ発光層３と、ｎ⁺型ＧａＡｓキャップ層４を
順に形成する。続いて、周辺部ＱにＺｎを拡散すること
によって、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓ発光層３およびｎ⁺型
ＧａＡｓキャップ層４を、導電型をｐ⁺型に変化させた
ｐ⁺層３Ｑおよび４Ｑにする。さらに、周辺部Ｑと中心
部Ｐの間に溝５を形成し、溝５をＳｉＯ₂膜６で覆う。
次に、中心部Ｐおよび周辺部Ｑの表面に、電極７および
電極８を設ける。以上のようにして形成されたウエハ
を、複数のチップに分割して、各チップ毎にｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ基板１の表面をドーム形状に研磨する。

【００１１】上記製造方法は、特開昭５７−１９２０８
８号公報およびＩＥＥＥのジャーナル オブ クワンタム
エレクトロニクスのＱＥ-13巻の第７号の５２５頁〜５
３１頁に記載されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例は、チ
ップ分割後に１個づつ研磨によってドーム形状を作製し
ているから、量産性に乏しく実用的でないという問題が
ある。

【００１３】そこで、この発明の目的は、チップに分割
される前のウエハに良好な形状のレンズを作り込むこと
ができ、量産性がすぐれた発光ダイオードの製造方法を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、第１導電型の半導体基板
上に、少なくとも第１導電型半導体層と、第２導電型半
導体層とを順に積層して、上記第１導電型半導体層と上
記第２導電型半導体層の接合部近傍において発光する半
導体多層構造を形成し、上記第２導電型半導体層の上に
上記発光の発光波長に対して透明な凝集層を形成し、上
記凝集層を、上記凝集層の屈伏点以上の温度に加熱する
ことによって、上記凝集層を凝集させて、上記凝集層を
表面形状が略球面状のレンズ部に形成することを特徴と
している。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記凝集
層の加熱温度を、上記凝集層の屈伏点以上、かつ、上記
屈伏点よりも３００℃だけ高い温度以下にすることを特
徴としている。

【００１６】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記凝集
層を形成した後に、上記凝集層を複数の部分に分離して
から、上記凝集層の加熱を行い、上記凝集層の各分離部
分毎に、凝集層の分離部分を凝集させて、各分離部分を
それぞれ表面形状が略球面状のレンズ部にすることを特
徴としている。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載の発光ダイオードの製造方法において、第２導電
型半導体層に、上記凝集層の凝集領域を分離し凝集形状
を整えるためのガイド溝を形成し、上記凝集層を、上記
ガイド溝に形成し、上記凝集層を、上記凝集層の屈伏点
以上の温度に加熱することによって、上記凝集層を凝集
させて、上記凝集層を表面形状が略球面状のレンズ部に
形成することを特徴としている。

【００１８】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記第２
導電型半導体層の上に、上記凝集層の凝集領域を分離し
凝集形状を整えるための貫通部分を有するガイド層を形
成し、上記凝集層を、上記ガイド層の貫通部分に形成
し、上記凝集層を、上記凝集層の屈伏点以上の温度に加
熱することによって、上記凝集層を凝集させて、上記凝
集層を表面形状が略球面状のレンズ部に形成することを
特徴としている。

【００１９】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記凝集
層を、上記第２導電型半導体層の上に薄膜形成法によっ
て形成することを特徴としている。

【００２０】また、請求項７に記載の発明は、請求項６
に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記薄膜
形成法はスパッタ法であることを特徴としている。

【００２１】また、請求項８に記載の発明は、請求項１
に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記凝集
層を、上記第２導電型半導体層の上に貼り合わせ法によ
って形成することを特徴としている。

【００２２】また、請求項９の発明は、請求項８に記載
の発光ダイオードの製造方法において、上記凝集層を加
熱することによって、上記凝集層を上記半導体多層構造
に貼り合わすことを特徴としている。

【００２３】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
１に記載の発光ダイオードの製造方法において、上記凝
集層が鉛ガラスを含んでいることを特徴としている。

【００２４】また、請求項１１の発明は、請求項１０に
記載の発光ダイオードの製造方法において、上記凝集層
が鉛ガラスとシリカガラスを含む重フリントガラスであ
ることを特徴としている。

【００２５】

【作用】請求項１に記載の発明の発光ダイオードの製造
方法によれば、第２導電型半導体層の上に、発光波長に
対して透明な凝集層を形成し、上記凝集層を加熱して、
上記凝集層を溶融または軟化させて、表面張力によって
凝集させ、表面を良好な球形にする。したがって、請求
項１の発明によれば、チップに分割する前の上記半導体
層および凝集層を含むウエハに、良好なレンズ部を作製
できる。

【００２６】また、請求項２の発明によれば、上記凝集
層の加熱温度を、軟化によって上記凝集層の熱膨張がゼ
ロになる屈伏点よりも３００℃だけ高い温度以下にした
ので、凝集層の下の半導体層に熱処理に起因する悪影響
を及ぼすことがない。

【００２７】また、請求項３の発明によれば、上記凝集
層を複数の部分に分離してから、凝集層を加熱して、凝
集層をレンズ形状にするので、複数のレンズ部を１回の
熱処理で作り込むことができる。

【００２８】また、請求項４の発明によれば、加熱され
て軟化した上記凝集層が、ガイド溝によって、凝集領域
が分離され、凝集形状が整えられるので、レンズ部を容
易に形成できる。

【００２９】また、請求項５の発明によれば、加熱され
て軟化した上記凝集層が、ガイド層によって、凝集領域
が分離され、凝集形状が整えられるので、レンズ部を容
易に形成できる。

【００３０】また、請求項６の発明によれば、上記凝集
層は、薄膜形成法によって形成されるため、均一なレン
ズ部を容易に形成できる。

【００３１】また、請求項７の発明によれば、上記凝集
層は、スパッタ法によって形成されるため、凝集膜の付
着性および量産性に優れている。

【００３２】また、請求項８の発明によれば、上記凝集
層は、貼り合わせ法によって形成される。

【００３３】また、請求項９の発明によれば、上記凝集
層は、加熱によって、半導体多層構造に貼り合わされる
ので、凝集膜の付着性および量産性が優れている。

【００３４】また、請求項１０の発明によれば、凝集層
が鉛ガラスを含んでいる。したがって、凝集層が低屈伏
点になり容易に軟化させることができ、かつ、凝集層が
高屈折率になり光の取り出し効率が向上する。

【００３５】また、請求項１１の発明によれば、凝集層
が鉛ガラスとシリカガラスを含む重フリントガラスであ
るから、凝集層が特に、高屈折率かつ低屈伏点になる。

【００３６】

【実施例】以下、この発明の発光ダイオードを実施例に
より詳細に説明する。

【００３７】なお、実施例においては、(Ａｌ_yＧａ_1-y)
_0.5Ｉｎ_0.5ＰをＡｌＧａＩｎＰと略記し、Ａｌ_0.5Ｉｎ
_0.5ＰをＡｌＩｎＰと略記し、Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5ＰをＧａ
ＩｎＰと略記し、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓをＡｌＧａＡｓと略
記している。

【００３８】〔第１実施例〕図１(Ａ)〜(Ｄ)に、本発明
の発光ダイオードの製造方法の第１実施例の製造工程を
示す。この第１実施例で製造する発光ダイオードは、多
数のドーム形状のレンズを有し、高輝度の可視光を出射
する平行ビーム出射型のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであ
る。このＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤの上面を図２に示す。
図１(Ｄ)は図２のＡ‐Ａ線断面を示している。また、図
１(Ａ),(Ｂ),(Ｃ)は、それぞれＬＥＤの中間製造段階の
断面を示す。

【００３９】図１(Ａ)から図１(Ｄ)を順に参照しなが
ら、第１実施例を説明する。

【００４０】まず、図１(Ａ)に示すように、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１０上に、ｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層
１１と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)クラッド層１
２と、アンドープＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.５)発光層１
３と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第１クラッド層
１４と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)電流阻止層１
５と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第２クラッド層
１６と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７とを順に全面に
形成する。そして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７の一
部を円形に層厚の半分の深さまでエッチングして、円形
の溝１７ａを形成する。この円形の溝１７ａをガイド溝
１７ａと呼ぶ。次に、ガイド溝１７ａ内のｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１７上にＺｎ層１８を形成してパターニン
グする。

【００４１】次に、図１(Ｂ)に示すように、熱処理によ
りＺｎ層１８下のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)電流
阻止層１５にＺｎ拡散を行う。このＺｎ拡散によって、
Ｚｎ層１８下のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)電流阻
止層１５の導電型をｐ型に反転させて、電流通路１５ａ
を設ける。さらに、Ｚｎ拡散部つまり電流通路１５ａに
対向する領域とその近傍のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
７を除去して、光の出口１７ｂを設ける。

【００４２】次に、スパッタ法などの薄膜形成方法によ
って、表面全体に厚さ１０μｍの重フリントガラス層３
０を形成する。この重フリントガラス層３０は、鉛ガラ
スとシリカガラスを主成分とする屈折率１．９５のガラ
ス層である。そして、図１（Ｃ)に示すように、上記重
フリントガラス層３０をフッ酸系エッチャントでエッチ
ングして、重フリントガラス層３０を各ガイド溝１７ａ
内に残る様にパターニングする。

【００４３】次に、基板１０とその上に形成した層１１
から層３０の全体すなわちウエハ全体を、重フリントガ
ラス層３０の屈伏点である３１５℃よりも高い４００℃
の雰囲気内に１時間放置し、その後徐冷する。この加熱
処理によって、上記重フリントガラス３０を構成するガ
ラスが凝集し、図１（Ｄ)に示すように、重フリントガ
ラス層３０の表面３１が良好な球面になり、重フリント
ガラス層３０は球面レンズ３２になる。上記加熱処理し
たときに、凝集した重フリントガラス層３０の底面の縁
は、円形のガイド溝１７ａの縁でせき止められてガイド
溝１７ａからのはみ出しが防止される。すなわち、上記
凝集した重フリントガラス層３０の底面は、円形のガイ
ド溝１７ａの内側に配置される。このように、上記ガイ
ド溝１７ａによって、フリントガラス層３０の凝集形状
が整えられるので、球面レンズ３２を容易に形成でき
る。

【００４４】その後、上記熱処理を加えたウエハを熱処
理室から取り出して、取り出したウエハに表面電極１９
および裏面電極２０を形成する。そして、最後に、上記
ウエハをチップに分割する。

【００４５】このように、この第１実施例によれば、重
フリントガラス層３０を熱処理することによって、チッ
プに分割する前のウエハに、球面レンズ３２を作り込む
ことができる。したがって、この第１実施例によれば、
チップ分割後にチップ毎にレンズを作り込む必要がなく
なり、従来例に比べて、量産性を大幅に向上させること
ができる。

【００４６】この第１実施例によって作製された発光ダ
イオードは、球面レンズ３２を含んでいる。従って、こ
の発光ダイオードは、樹脂モールドしなくても外部への
光取り出し効率が良い。ただし、信頼性の向上あるいは
取り扱いやすさのために、必要に応じて樹脂モールドし
てもよい。

【００４７】また、上記発光ダイオードの発光色は緑色
である。そして、上記発光ダイオードが有する凝集させ
た重フリントガラス層３０を球面レンズ３２にして、電
流通路１５ａに対向する領域にある発光層１３で発生し
た光を、上記レンズ３２で平行光線にできる。したがっ
て、上記発光ダイオードは、別体のレンズを用いること
なく、ポインタを構成することができる。

【００４８】なお、上記第１実施例は、以下のように変
更してもよい。

【００４９】熱処理によって凝集させてレンズにする凝
集層としては、重フリントガラスの他に種々のガラスを
適用することができる。例えば、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｚｎ
Ｏ系ガラスや、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスなど
を採用してもよい。上記ガラスは、酸化鉛(ＰｂＯ)の割
合が大きいほうが高屈折率かつ低屈伏点である。しか
し、酸化鉛の含有率が多過ぎると失透や高膨張率などの
悪影響があるので、上記酸化鉛の含有率は、適当な範囲
内に定める必要がある。上記凝集層を構成するガラスへ
の添加剤としては、酸化鉛の他に酸化タンタルや、酸化
ニオブなどを用いてもよい。

【００５０】また、上記第１実施例では、重フリントガ
ラス層３０を凝集するために、加熱処理を雰囲気温度４
００℃で１時間としたが、温度を屈伏点程度の温度であ
る３１５℃にしてもよい。この場合、加熱時間を１時間
以上に延長する必要がある。上記加熱処理の温度を、レ
ンズにする凝集層の屈伏点の温度以上、かつ、上記屈伏
点の温度よりも３００℃高い温度以下の範囲内にすれ
ば、レンズ成形性が良くて、かつ、レンズにする凝集層
がガイド溝をはみ出すことがなく、かつ、ウエハを構成
する半導体層に高温による熱的悪影響を与えることがな
い。一方、上記加熱温度を屈伏点よりも３００℃だけ高
い温度を越える温度にすると、半導体層に熱的悪影響を
与える。すなわち、上記加熱処理の温度を、レンズにす
る凝集層の屈伏点の温度以上、かつ、上記屈伏点の温度
よりも３００℃高い温度以下の範囲内にすれば、凝集層
を良好な球面形状のレンズにすることができる上に、良
好な発光を得ることができる。

【００５１】また、上記第１実施例では、凝集層として
の重フリントガラス層３０の凝集形状を整えるためにガ
イド溝１７ａを設けたが、必ずしもガイド溝１７ａを設
けなくても凝集形状を球面形状にすることができる。ま
た、次の第２実施例に示すように、ガイド溝の代わりと
なるガイド層を用いてもよい。

【００５２】また、上記第１実施例では、発光領域(電
流通路１５ａに対向する領域の発光層１３)から発した
光が、球面レンズ３２から平行光線となって出射するよ
うに、球面レンズ３２の形状(曲率半径)を設定した。こ
の球面レンズ３２の形状は、重フリントガラス層３０の
厚さおよびガイド溝１７ａの直径の設定によって、設定
することができる。したがって、重フリントガラス層３
０の厚さおよびガイド溝１７ａの直径の設定を変えて球
面レンズの形状を変更して、球面レンズから発散光線を
出射するようにすることもできる。

【００５３】また、上記第１実施例では、電流阻止層１
５を設けて、電流通路１５ａに対向する狭い領域に発光
領域を限定しているが、発光領域を必ずしも限定しなく
てもよい。発光領域を限定しない場合には、発光ダイオ
ードの作製工程を大幅に単純化できる。

【００５４】また、上記第１実施例では、表面電極１９
として、ＡｕＺｎを用いたが、その他のｐ側オーミック
電極を用いてもよい。また、上記第１実施例では、裏面
電極２０としてはＡｕＧｅを用いたが、その他のｎ側オ
ーミック電極を用いてもよい。

【００５５】また、表面電極１９は、ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層１７の露出部の全てを覆う必要はない。例え
ば、図２に示したウエハ表面の中央に存在するコンタク
ト層１７の広い露出部(ワイヤボンド用パッド)のみに表
面電極１９を設けてもよい。また、第１実施例では、基
板１０の導電型をｎ型にしたが、基板１０の導電型はｎ
型でもｐ型でもよい。なお、基板１０の導電型がｎ型の
場合には、電流阻止層１５をｐ型にするから、電流阻止
層１５の最適厚さは、電流阻止層１５がｎ型である場合
に比べて厚くなる。

【００５６】また、第１実施例では、各半導体層１１〜
１７をＭＯＣＶＤ法(有機金属気相成長法)で形成した
が、ＭＢＥ法(分子線エピタキシ法)もしくはＶＰＥ法
(気相成長法)もしくはＬＰＥ法(液相成長法)などで形成
してもよい。

【００５７】また、第１実施例では、基板１０上に反射
層を設けなかったが、基板１０の上に、ｐ型ＡｌＩｎＰ
とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＞０.５)の交互多層膜からな
る反射層あるいはｐ型ＡｌＡｓとｐ型ＡｌＧａＡｓ(ｘ
＞０．６)の交互多層膜からなる反射層を設けてもよ
い。上記反射層を設ければ、この反射層で基板方向へ向
かう光を反射して上面から有効に取り出すことができ
る。

【００５８】また、第１実施例では、ＬＥＤの材料とし
て、ＡｌＧａＩｎＰを用いたが、ＬＥＤの材料はＡｌＧ
ａＩｎＰに限定されるものでなく、ＡｌＧａＩｎＰに替
えてＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓＰあるいはＧａＰあ
るいはＡｌＧａＮあるいはＩｎＧａＡｓＰ等のIII-Ｖ族
化合物半導体を用いても良い。また、ＡｌＧａＩｎＰに
替えて、ＺｎＣｄＳＳｅあるいはＺｎＣｄＳｅＴｅ等の
II-VI族化合物半導体を用いても良い。また、ＡｌＧａ
ＩｎＰに替えて、ＣｕＡｌＳＳｅあるいはＣｕＧａＳＳ
ｅなどのカルコパイライト系半導体などを用いても良
い。また、上記実施例では、基板１０の材料としてＧａ
Ａｓを用いたが、基板材料はＧａＡｓに限定されるもの
ではなく、ＧａＰあるいはＩｎＰあるいはサファイアな
どでも良く、発光波長に対して不透明であっても透明で
あってもよい。

【００５９】〔第２実施例〕次に、図３に本発明の発光
ダイオードの製造方法の第２実施例を示す。また、図４
に第２実施例の製造方法で製造した発光ダイオードの断
面を示す。この発光ダイオードは、ＩｎＰ系光通信用Ｌ
ＥＤである。

【００６０】図４と図３を参照しながら、第２実施例を
説明する。

【００６１】まず、図４に示すｎ型ＩｎＰ基板２１０上
に、順に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２１２と、アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長λ_g＝１.４８μm)
活性層２１４と、ｐ型ＩｎＰクラッド層２１６と、ｐ型
ＩｎＰ層２１８をＭＯＣＶＤ法によって形成する。そし
て、ｐ型ＩｎＰ層２１８をエッチングして、基板２１０
と層２１２,２１４,２１６,２１８が構成するＬＥＤチ
ップの中心に、開口部２１９を形成する。その後、上記
チップの上面に、ｎ型ＩｎＰ層２２０をＭＯＣＶＤ法に
より形成する。

【００６２】次に、上記チップの成長面にｐ側電極２４
１を形成し、さらに、チップの基板面にｎ側電極２４３
を形成して、上記チップをＬＥＤウエハ２００にする。
上記ｐ側電極２４１は、中央が円形に貫通したパターン
に形成する。上記ｐ側電極２４１が、この後の工程で形
成する凝集層２５０の形状を整えるガイド層の役目を兼
ねる。

【００６３】次に、この状態のＬＥＤウエハ２００に、
図３（Ａ)に示すように、厚さ１００μｍの重フリント
ガラス２５０を重ね合わせる。そして、第１の熱処理
を、上記重フリントガラス２５０の屈伏点を１０℃上回
る温度で３０分間実施する。これにより、ＬＥＤウエハ
２００と重フリントガラス２５０を接着することができ
る。

【００６４】次に、図３(Ｂ)に示すように、ガラス２５
０の上面から、ハーフダイシングを行い、図４に示した
ＩｎＰ基板２１０の厚さ方向の中心まで切れ込んだ溝２
５５を形成する。

【００６５】次に、第２の熱処理を、上記屈伏点より１
５０℃高い温度で１時間行う。これにより、上記ガラス
２５０が凝集し、上記ガラス２５０は、図３(Ｃ)に示す
ように、ＬＥＤウエハ２００のＬＥＤチップとなる部分
の表面全体を覆うレンズ２５１になる。

【００６６】この第２実施例によれば、従来のようにＬ
ＥＤチップ毎に個々にレンズを位置合わせして取り付け
なくても、レンズ２５１がＬＥＤチップの上に正確に位
置合わせされて形成された状態にすることができる。従
って、この第２実施例は、量産性に優れ、しかも、非常
に細いコア径を有するシングルモード光ファイバーへ極
めて高効率に光結合できる発光ダイオードを製造するこ
とができる。

【００６７】また、この第２実施例では、ｐ側電極２４
１を、円形に貫通したパターンに形成して、ガイド層の
役目を兼ねさせて、ｐ側電極２４１によって凝集層であ
る重フリントガラス２５０の凝集位置を限定するように
した。したがって、この第２実施例によれば、重フリン
トガラス２５０から形成するレンズ２５１の形状を容易
に制御できる。

【００６８】尚、この第２実施例では、ｐ側電極２４１
にガイド層を兼ねさせたが、上記ｐ側電極２４１とは別
に、ｐ側電極２４１上にガイド層を形成してもよい。ま
た、上記ガイド層の材質としては、凝集層を撥く性質が
あれば何でもよい。もっとも、上記ガイド層の材質を、
上記第２実施例のｐ側電極２４１を構成する様な金属
(例えばＡｕ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉなど)にすれば、ガイド
層が電極を兼ねることができるから、好都合である。ま
た、上記ガイド層の材質として、例えば、窒化シリコ
ン,窒化アルミなどの窒化物や、アルミナ,酸化チタンな
どの酸化物や、シリコン,ＧａＡｓ,ＡｌＧａＡｓ,Ｉｎ
Ｐ,ＧａＰなどの半導体を用いてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上よりあきらかなように、請求項１に
記載の発明の発光ダイオードの製造方法は、第１導電型
半導体層と第２導電型半導体層の接合部近傍において発
光する半導体多層構造を形成し、上記第２導電型半導体
層の上に上記発光の発光波長に対して透明な凝集層を形
成し、上記凝集層を、上記凝集層の屈伏点以上の温度に
加熱することによって、上記凝集層を凝集させて、上記
凝集層を表面形状が略球面状のレンズ部に形成する。

【００７０】したがって、請求項１に記載の発明の発光
ダイオードの製造方法によれば、上記半導体多層構造お
よび凝集層を含むウエハに、チップに分割する前に、良
好なレンズ部を作り込むことができる。したがって、こ
の発明によれば、チップ分割後にチップ毎にレンズを作
り込む必要がなくなるから、量産性を大幅に向上させる
ことができる。

【００７１】また、請求項２の発明によれば、上記凝集
層の加熱温度を、軟化によって上記凝集層の熱膨張がゼ
ロになる屈伏点よりも３００℃だけ高い温度以下にした
ので、凝集層の下の半導体多層構造に熱処理に起因する
悪影響を及ぼすことがない。

【００７２】また、請求項３の発明によれば、上記凝集
層を複数の部分に分離してから、凝集層を加熱して、凝
集層をレンズ形状にするので、複数のレンズ部を１回の
熱処理で作り込むことができ、量産性が優れている。

【００７３】また、請求項４の発明によれば、加熱され
て軟化した上記凝集層が、ガイド溝によって、凝集領域
が分離され、凝集形状が整えられるので、レンズ部の形
状を容易に制御できる。

【００７４】また、請求項５の発明によれば、加熱され
て軟化した上記凝集層が、ガイド層によって、凝集領域
が分離され、凝集形状が整えられるので、レンズ部の形
状を容易に制御できる。

【００７５】また、請求項６の発明によれば、上記凝集
層を、薄膜形成法によって形成できるので、均一なレン
ズ部を容易に形成できる。

【００７６】また、請求項７の発明によれば、上記凝集
層を、スパッタ法によって形成できるので、凝集膜の付
着性および量産性に優れている。

【００７７】また、請求項８の発明によれば、上記凝集
層を、貼り合わせ法によって形成できるので、厚い凝集
層を形成するのに適している。

【００７８】また、請求項９の発明によれば、上記凝集
層を、加熱によって、半導体多層構造に貼り合わせるこ
とができるので、凝集膜の付着性および量産性に優れて
いる。

【００７９】また、請求項１０の発明によれば、凝集層
が鉛ガラスを含んでいるから、凝集層が低屈伏点にな
る。したがって、半導体多層構造に熱の悪影響をおよぼ
すことなく、比較的低い温度でレンズ部の形成を容易に
でき、かつ、形成したレンズ部を高屈折率にできるか
ら、光の取り出し効率を向上させることができる。

【００８０】また、請求項１１の発明によれば、凝集層
が鉛ガラスとシリカガラスを含む重フリントガラスであ
るから、凝集層を特に低屈伏点にしてレンズ部の形成を
特に容易にでき、かつ、形成したレンズ部を特に高屈折
率にできて光の取り出し効率を向上させることができ
る。

【００８１】このように、本発明によれば、凝集層の表
面張力による凝集性を利用して、１回の熱処理だけでＬ
ＥＤウエハの表面に多数の良好なドーム形状のレンズを
作り込むことができる。したがって、この発明によれ
ば、樹脂モールドしない小型のチップから正確な指向性
を有する光線を取り出すことができ、かつ、外部への光
取り出し効率が優れた集光性が優れたＬＥＤを作製でき
る。

【００８２】従って、本発明は、各種ＬＥＤの小型化お
よび高性能化に有効であり、特に可視光ＬＥＤや通信用
ＬＥＤの小型化および高性能化に有効であり、さらに、
多数のＬＥＤを用いるディスプレイ光源およびプリンタ
光源の小型化および高性能化に大いに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の発光ダイオードの製造方法の第１
実施例のＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤ製造方法の各工程にお
ける断面図である。

【図２】 完成した上記ＬＥＤの断面図である。

【図３】 上記ＬＥＤの上面図である。

【図４】 この発明の第２実施例のＩｎＰ系ＬＥＤ製造
方法の各工程における断面図である。

【図５】 完成した上記ＬＥＤの断面図である。

【図６】 従来のＬＥＤの断面図である。

【符号の説明】

１０ … ｎ型ＧａＡｓ基板 １１ … ｎ型ＧａＩｎＰ中間バンドギャップ層 １２ … ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)クラッド層 １３ … アンドープＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.５)発光層 １４ … ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第１クラッド
層 １５ … ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)電流阻止層 １６ … ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ(ｙ＝０.７)第２クラッド
層 １７ … ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １８ … Ｚｎ層 １９ … 表面電極 ２０ … 裏面電極 ３０ … 重フリントガラス凝集層 ３２ … レンズ部 ２００…ＬＥＤウエハ ２１０…ｎ型ＩｎＰ基板 ２１２…ｎ型ＩｎＰクラッド層 ２１４…アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２１６…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２１８…ｐ型ＩｎＰ層 ２１９…開口部 ２２０…ｎ型ＩｎＰ層 ２４１…ｐ側電極 ２４３…ｎ側電極 ２５０…重フリントガラス ２５５…溝

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に、少なくと
   も第１導電型半導体層と、第２導電型半導体層とを順に
   積層して、上記第１導電型半導体層と上記第２導電型半
   導体層の接合部近傍において発光する半導体多層構造を
   形成し、 上記第２導電型半導体層の上に上記発光の発光波長に対
   して透明な凝集層を形成し、 上記凝集層を、上記凝集層の屈伏点以上の温度に加熱す
   ることによって、上記凝集層を凝集させて、上記凝集層
   を表面形状が略球面状のレンズ部に形成することを特徴
   とする発光ダイオードの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記凝集層の加熱温度を、上記凝集層の屈伏点以上、か
   つ、上記屈伏点よりも３００℃だけ高い温度以下にする
   ことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記凝集層を形成した後に、上記凝集層を複数の部分に
   分離してから、上記凝集層の加熱を行い、上記凝集層の
   各分離部分毎に、凝集層の分離部分を凝集させて、各分
   離部分をそれぞれ表面形状が略球面状のレンズ部にする
   ことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 第２導電型半導体層に、上記凝集層の凝集領域を分離し
   凝集形状を整えるためのガイド溝を形成し、 上記凝集層を、上記ガイド溝に形成し、 上記凝集層を、上記凝集層の屈伏点以上の温度に加熱す
   ることによって、上記凝集層を凝集させて、上記凝集層
   を表面形状が略球面状のレンズ部に形成することを特徴
   とする発光ダイオードの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記第２導電型半導体層の上に、上記凝集層の凝集領域
   を分離し凝集形状を整えるための貫通部分を有するガイ
   ド層を形成し、 上記凝集層を、上記ガイド層の貫通部分に形成し、 上記凝集層を、上記凝集層の屈伏点以上の温度に加熱す
   ることによって、上記凝集層を凝集させて、上記凝集層
   を表面形状が略球面状のレンズ部に形成することを特徴
   とする発光ダイオードの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記凝集層を、上記第２導電型半導体層の上に薄膜形成
   法によって形成することを特徴とする発光ダイオードの
   製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記薄膜形成法はスパッタ法であることを特徴とする発
   光ダイオードの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記凝集層を、上記第２導電型半導体層の上に貼り合わ
   せ法によって形成することを特徴とする発光ダイオード
   の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の発光ダイオードの製造
   方法において、 上記凝集層を加熱することによって、上記凝集層を上記
   半導体多層構造に貼り合わすことを特徴とする発光ダイ
   オードの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の発光ダイオードの製
    造方法において、 上記凝集層が鉛ガラスを含んでいることを特徴とする発
    光ダイオードの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の発光ダイオードの
    製造方法において、 上記凝集層が鉛ガラスとシリカガラスを含む重フリント
    ガラスであることを特徴とする発光ダイオードの製造方
    法。