JPH0992878A - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子及びその製造方法Info
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- JPH0992878A JPH0992878A JP27048495A JP27048495A JPH0992878A JP H0992878 A JPH0992878 A JP H0992878A JP 27048495 A JP27048495 A JP 27048495A JP 27048495 A JP27048495 A JP 27048495A JP H0992878 A JPH0992878 A JP H0992878A
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- H10W72/874—On different surfaces
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光した光の外部取り出し効率の高い半導体
発光素子、及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ｐ型ＧａＡｓ基板１上に、ＡｌＧａＡｓ
ダブルヘテロ接合構造層２を堆積して積層体３とする。
ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃの表面に、フォトリソ
グラフィーとエッチングにより略球面形状の凹部４を複
数形成し積層体５とする。積層体５をアンモニア・過酸
化水素水溶液に浸漬して、基板１を溶解除去することに
より複合エピタキシャル層体６とする。複合エピタキシ
ャル層体６の両面にそれぞれ電極７及び８を形成した
後、ダイシングにより分割して半導体発光素子ペレット
１０を得る。このペレット１０を用いて半導体発光素子
を作製する。
発光素子、及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ｐ型ＧａＡｓ基板１上に、ＡｌＧａＡｓ
ダブルヘテロ接合構造層２を堆積して積層体３とする。
ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃの表面に、フォトリソ
グラフィーとエッチングにより略球面形状の凹部４を複
数形成し積層体５とする。積層体５をアンモニア・過酸
化水素水溶液に浸漬して、基板１を溶解除去することに
より複合エピタキシャル層体６とする。複合エピタキシ
ャル層体６の両面にそれぞれ電極７及び８を形成した
後、ダイシングにより分割して半導体発光素子ペレット
１０を得る。このペレット１０を用いて半導体発光素子
を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来一般的に採用されている半導体発光
素子の製造方法について、ＡｌＧａＡｓ発光素子を例に
して説明する。図１４（ａ）〜（ｆ）は、上記半導体発
光素子の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
ｐ型ＧａＡｓ基板５１〔図１４（ａ）〕の鏡面研磨面５
１ａ上に、発光素子を構成する複合エピタキシャル層５
２、すなわちｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５２ａ（厚さ
約７０μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層５２ｂ（厚さ約
１μｍ）及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５２ｃ（厚さ
約１３０μｍ）により構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘ
テロ接合構造層５２を、液相エピタキシャル成長法によ
り堆積して積層体５３を得る〔図１４（ｂ）〕。
素子の製造方法について、ＡｌＧａＡｓ発光素子を例に
して説明する。図１４（ａ）〜（ｆ）は、上記半導体発
光素子の製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
ｐ型ＧａＡｓ基板５１〔図１４（ａ）〕の鏡面研磨面５
１ａ上に、発光素子を構成する複合エピタキシャル層５
２、すなわちｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５２ａ（厚さ
約７０μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層５２ｂ（厚さ約
１μｍ）及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５２ｃ（厚さ
約１３０μｍ）により構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘ
テロ接合構造層５２を、液相エピタキシャル成長法によ
り堆積して積層体５３を得る〔図１４（ｂ）〕。
【０００３】この積層体５３から基板５１を適宜の方法
で除去することにより、片面が鏡面研磨面５１ａに対応
して平坦な鏡面５４となった複合エピタキシャル層体５
５が得られる〔図１４（ｃ）〕。この複合エピタキシャ
ル層体５５の両面に、常法によりそれぞれ電極５６及び
５７を形成した後〔図１４（ｄ）〕、ダイシングにより
分割して、半導体発光素子ペレット６０，６０，…を得
る〔図１４（ｅ）〕。
で除去することにより、片面が鏡面研磨面５１ａに対応
して平坦な鏡面５４となった複合エピタキシャル層体５
５が得られる〔図１４（ｃ）〕。この複合エピタキシャ
ル層体５５の両面に、常法によりそれぞれ電極５６及び
５７を形成した後〔図１４（ｄ）〕、ダイシングにより
分割して、半導体発光素子ペレット６０，６０，…を得
る〔図１４（ｅ）〕。
【０００４】上記製造方法で得られた半導体発光素子ペ
レット６０を、導電性固着剤（例えば銀ペースト）６１
で支持体（フレーム）６２に固着し、ワイヤボンディン
グ後、エポシキ樹脂等の封止材料６３でモールドして半
導体発光素子６５を得る〔図１４（ｆ）〕。
レット６０を、導電性固着剤（例えば銀ペースト）６１
で支持体（フレーム）６２に固着し、ワイヤボンディン
グ後、エポシキ樹脂等の封止材料６３でモールドして半
導体発光素子６５を得る〔図１４（ｆ）〕。
【０００５】半導体発光素子の輝度（外部出力）が、一
般的に内部発光効率と、発光した光の外部取り出し効率
とによって決まることはよく知られている。内部発光効
率が主に発光素子を形成している結晶材料の品質に依存
し、外部取り出し効率が発光素子ペレットの構造・形状
に大きく左右されることも知られている。
般的に内部発光効率と、発光した光の外部取り出し効率
とによって決まることはよく知られている。内部発光効
率が主に発光素子を形成している結晶材料の品質に依存
し、外部取り出し効率が発光素子ペレットの構造・形状
に大きく左右されることも知られている。
【０００６】発光素子（発光素子ペレット）を形成して
いる化合物半導体結晶の屈折率は３以上と非常に大きい
ため、発光した光を外部に取り出す際、化合物半導体結
晶の表面に臨界角（エポシキ樹脂モールドの場合、２０
数度）以上に傾いて入射する光は全反射していまい、外
部に取り出すことができない。このように、化合物半導
体結晶の屈折率が大きいことは、外部取り出し効率低下
の大きな原因となっている。それ故、図１４（ｅ）に示
したような形状の発光素子ペレットでは、発光した光が
発光素子ペレット表面で全反射する割合が大きく、発光
した光を効率良く外部に取り出すことができない。
いる化合物半導体結晶の屈折率は３以上と非常に大きい
ため、発光した光を外部に取り出す際、化合物半導体結
晶の表面に臨界角（エポシキ樹脂モールドの場合、２０
数度）以上に傾いて入射する光は全反射していまい、外
部に取り出すことができない。このように、化合物半導
体結晶の屈折率が大きいことは、外部取り出し効率低下
の大きな原因となっている。それ故、図１４（ｅ）に示
したような形状の発光素子ペレットでは、発光した光が
発光素子ペレット表面で全反射する割合が大きく、発光
した光を効率良く外部に取り出すことができない。
【０００７】そこで、外部取り出し効率を向上させる技
術として、発光素子ペレットの上部の形状を球面凸形状
に形成したものや、発光素子ペレットの上面及び／又は
側面を微細な凹凸を有する面にしてマイクロレンズ化し
たものなど、前記全反射する割合を低減させるための種
々の技術が提案・採用されている。
術として、発光素子ペレットの上部の形状を球面凸形状
に形成したものや、発光素子ペレットの上面及び／又は
側面を微細な凹凸を有する面にしてマイクロレンズ化し
たものなど、前記全反射する割合を低減させるための種
々の技術が提案・採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した外部取り出し
効率を向上させる技術により、発光素子を構成する化合
物半導体結晶表面での、発光した光の全反射する割合が
低減し、前記結晶表面に入射した光は効率良く外部に取
り出すことができるようになった。しかし、発光素子を
構成する発光層（図１４の発光素子の場合、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ活性層５２ｂ）は発光した光の吸収層ともなるた
め、発光した光のうち発光素子の下方に向かう光は、発
光素子の下面（発光素子ペレットを固着している導電性
固着剤層）で反射して上方に向かう反射光となるが、こ
の反射光のうち前記吸収層ともなる発光層に入射した光
の殆どは、この発光層で内部吸収されてしまい（前記結
晶表面に到達できない）、発光した光を効率良く外部に
取り出すことができないという問題があった。
効率を向上させる技術により、発光素子を構成する化合
物半導体結晶表面での、発光した光の全反射する割合が
低減し、前記結晶表面に入射した光は効率良く外部に取
り出すことができるようになった。しかし、発光素子を
構成する発光層（図１４の発光素子の場合、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ活性層５２ｂ）は発光した光の吸収層ともなるた
め、発光した光のうち発光素子の下方に向かう光は、発
光素子の下面（発光素子ペレットを固着している導電性
固着剤層）で反射して上方に向かう反射光となるが、こ
の反射光のうち前記吸収層ともなる発光層に入射した光
の殆どは、この発光層で内部吸収されてしまい（前記結
晶表面に到達できない）、発光した光を効率良く外部に
取り出すことができないという問題があった。
【０００９】本発明は上記した問題に鑑みてなされたも
ので、その目的は、発光した光の内部吸収を低減させ
て、外部取り出し効率を更に高くした半導体発光素子及
びその製造方法を提供することにある。
ので、その目的は、発光した光の内部吸収を低減させ
て、外部取り出し効率を更に高くした半導体発光素子及
びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る発光素子
は、半導体発光素子ペレットの下面（支持体固着面）を
単数または複数の略球面形状の凹部を有する面にしたこ
とを特徴とする。また、上記発光素子において、発光素
子ペレットの上面（支持体固着面の反対面）及び／又は
側面を全反射低減形状面にすることにより、更に外部取
り出し効率が向上する。
は、半導体発光素子ペレットの下面（支持体固着面）を
単数または複数の略球面形状の凹部を有する面にしたこ
とを特徴とする。また、上記発光素子において、発光素
子ペレットの上面（支持体固着面の反対面）及び／又は
側面を全反射低減形状面にすることにより、更に外部取
り出し効率が向上する。
【００１１】前記全反射低減形状面の具体例としては、
上面については単数または複数の略球面形状の凸部を有
する面、微細な凹凸を有する面が、また側面については
微細な凹凸を有する面が挙げられる。前記半導体発光素
子ペレットを構成する複合エピタキシャル層体の結晶材
料の具体例としてＡｌＧａＡｓが挙げられ、また前記複
合エピタキシャル層体の具体例としては、ｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層で構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘテロ
接合構造層を含むものが挙げられる。
上面については単数または複数の略球面形状の凸部を有
する面、微細な凹凸を有する面が、また側面については
微細な凹凸を有する面が挙げられる。前記半導体発光素
子ペレットを構成する複合エピタキシャル層体の結晶材
料の具体例としてＡｌＧａＡｓが挙げられ、また前記複
合エピタキシャル層体の具体例としては、ｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層で構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘテロ
接合構造層を含むものが挙げられる。
【００１２】本発明に係る第１の発光素子の製造方法
は、化合物半導体基板上に半導体発光素子を構成する複
合エピタキシャル層を、液相エピタキシャル成長法によ
り堆積して前記基板と前記複合エピタキシャル層との積
層体を形成する工程と、前記積層体から前記基板を選択
的にエッチング除去して複合エピタキシャル層体とする
工程と、前記複合エピタキシャル層体の一方の面に略球
面形状の凹部を複数形成する工程と、前記略球面形状の
凹部を形成した複合エピタキシャル層体をペレット化し
て半導体発光素子ペレットとする工程とを含むことを特
徴とする。
は、化合物半導体基板上に半導体発光素子を構成する複
合エピタキシャル層を、液相エピタキシャル成長法によ
り堆積して前記基板と前記複合エピタキシャル層との積
層体を形成する工程と、前記積層体から前記基板を選択
的にエッチング除去して複合エピタキシャル層体とする
工程と、前記複合エピタキシャル層体の一方の面に略球
面形状の凹部を複数形成する工程と、前記略球面形状の
凹部を形成した複合エピタキシャル層体をペレット化し
て半導体発光素子ペレットとする工程とを含むことを特
徴とする。
【００１３】前記半導体発光素子ペレットを構成する複
合エピタキシャル層体の他方の面（略球面形状の凹部を
形成しない面）及び／又は側面を薬液で処理して微細な
凹凸を有する面にする工程を、上記した第１の製造方法
に加えることが好ましい。こうすることによって、前記
他方の面及び／又は側面を全反射低減形状面にすること
ができる。
合エピタキシャル層体の他方の面（略球面形状の凹部を
形成しない面）及び／又は側面を薬液で処理して微細な
凹凸を有する面にする工程を、上記した第１の製造方法
に加えることが好ましい。こうすることによって、前記
他方の面及び／又は側面を全反射低減形状面にすること
ができる。
【００１４】本発明に係る第２の発光素子の製造方法
は、化合物半導体基板表面に所定形状の凹部を複数形成
する工程と、該化合物半導体基板の前記凹部形成面上
に、半導体素子を構成する複合エピタキシャル層を、液
相エピタキシャル成長法により堆積して前記基板と前記
複合エピタキシャル層との積層体を形成する工程と、前
記複合エピタキシャル層の最上層側に略球面形状の凹部
を複数形成する工程と、前記積層体から前記基板を選択
的にエッチング除去して、前記複合エピタキシャル層の
前記基板除去面に前記基板に形成した凹部に対応する凸
部を形成した複合エピタキシャル層体とする工程と、前
記複合エピタキシャル層体をペレット化して半導体発光
素子ペレットとする工程とを含むことを特徴とする。
は、化合物半導体基板表面に所定形状の凹部を複数形成
する工程と、該化合物半導体基板の前記凹部形成面上
に、半導体素子を構成する複合エピタキシャル層を、液
相エピタキシャル成長法により堆積して前記基板と前記
複合エピタキシャル層との積層体を形成する工程と、前
記複合エピタキシャル層の最上層側に略球面形状の凹部
を複数形成する工程と、前記積層体から前記基板を選択
的にエッチング除去して、前記複合エピタキシャル層の
前記基板除去面に前記基板に形成した凹部に対応する凸
部を形成した複合エピタキシャル層体とする工程と、前
記複合エピタキシャル層体をペレット化して半導体発光
素子ペレットとする工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】前記化合物半導体基板の表面に形成される
凹部形状の具体例としては略球面凹形状が挙げられる。
また、上記した第２の製造方法では、前記半導体素発光
素子ペレットを構成する複合エピタキシャル層体の側面
を薬液で処理して微細な凹凸を有する面にする工程を含
むものがより好ましい。
凹部形状の具体例としては略球面凹形状が挙げられる。
また、上記した第２の製造方法では、前記半導体素発光
素子ペレットを構成する複合エピタキシャル層体の側面
を薬液で処理して微細な凹凸を有する面にする工程を含
むものがより好ましい。
【００１６】本発明に係る第１、第２の発光素子の製造
方法において、化合物半導体基板の結晶材料の具体例と
してＧａＡｓが、前記複合エピタキシャル層の結晶材料
としてＡｌＧａＡｓそれぞれが挙げられる。また、前記
複合エピタキシャル層の具体例としては、ｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層により構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘ
テロ接合構造層を含むものが挙げられる。
方法において、化合物半導体基板の結晶材料の具体例と
してＧａＡｓが、前記複合エピタキシャル層の結晶材料
としてＡｌＧａＡｓそれぞれが挙げられる。また、前記
複合エピタキシャル層の具体例としては、ｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層により構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘ
テロ接合構造層を含むものが挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体発光素子及び
その製造方法の実施の形態を、図面を参照して説明す
る。 実施の形態１ 図１（ｆ）は、半導体発光素子に用いる半導体発光素子
ペレットの断面図であり、図１（ａ）〜（ｆ）は、その
製造方法を工程順に示す断面図である。
その製造方法の実施の形態を、図面を参照して説明す
る。 実施の形態１ 図１（ｆ）は、半導体発光素子に用いる半導体発光素子
ペレットの断面図であり、図１（ａ）〜（ｆ）は、その
製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１８】ｐ型ＧａＡｓ基板１の鏡面研磨面１ａ〔図
１（ａ）〕上に発光素子を構成する複合エピタキシャル
層２、すなわちｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ａ（厚さ
約７０μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層２ｂ（厚さ約１
μｍ）及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃ（厚さ約１
３０μｍ）により構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘテロ
接合構造層２を、液相エピタキシャル成長法により堆積
して積層体３を得る〔図１（ｂ）〕。前記複合エピタキ
シャル層のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃの表面に、
常法のフォトリソグラフィーとブロム・メタノール溶液
を用いるエッチングとにより略球面形状の凹部４を複数
形成し、積層体５を得る〔図１（ｃ）〕。
１（ａ）〕上に発光素子を構成する複合エピタキシャル
層２、すなわちｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ａ（厚さ
約７０μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層２ｂ（厚さ約１
μｍ）及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃ（厚さ約１
３０μｍ）により構成されるＡｌＧａＡｓダブルヘテロ
接合構造層２を、液相エピタキシャル成長法により堆積
して積層体３を得る〔図１（ｂ）〕。前記複合エピタキ
シャル層のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃの表面に、
常法のフォトリソグラフィーとブロム・メタノール溶液
を用いるエッチングとにより略球面形状の凹部４を複数
形成し、積層体５を得る〔図１（ｃ）〕。
【００１９】次に、前記積層体５をアンモニア・過酸化
水素水溶液に浸漬して、基板１を選択的に溶解除去する
ことにより、図１（ｄ）に示すような、前記略球面形状
の凹部４がｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃの表面に複
数形成された複合エピタキシャル層体６が得られる。こ
の複合エピタキシャル層体６のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層２ａ上及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃ上に、
常法によりそれぞれｐ側電極７及びｎ側電極８を形成し
た後〔図１（ｅ）〕、ダイシングにより分割して半導体
発光素子ペレット１０，１０，…を得る〔図１
（ｆ）〕。図１（ｅ）に示す半導体発光素子ペレット１
０は、ペレット１０の下面に単数の略球面形状の凹部を
有しており、この凹部形成面が支持体固着面となる。
水素水溶液に浸漬して、基板１を選択的に溶解除去する
ことにより、図１（ｄ）に示すような、前記略球面形状
の凹部４がｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃの表面に複
数形成された複合エピタキシャル層体６が得られる。こ
の複合エピタキシャル層体６のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層２ａ上及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２ｃ上に、
常法によりそれぞれｐ側電極７及びｎ側電極８を形成し
た後〔図１（ｅ）〕、ダイシングにより分割して半導体
発光素子ペレット１０，１０，…を得る〔図１
（ｆ）〕。図１（ｅ）に示す半導体発光素子ペレット１
０は、ペレット１０の下面に単数の略球面形状の凹部を
有しており、この凹部形成面が支持体固着面となる。
【００２０】上記製造方法の変化例により得られる半導
体発光素子ペレットとして、例えば図２〜図４に示すも
のがある。図２に示す半導体発光素子ペレット７０は、
その下面に複数の略球面形状の凹部を形成したものであ
り、図３に示す半導体発光素子ペレット７１及び図４に
示す半導体発光素子ペレット７２はそれぞれ前記ペレッ
ト１０（図１）及び前記ペレット７０（図２）の上面，
側面をフッ化水素酸に浸漬して該面を微細な凹凸を有す
る面９、すなわち全反射低減形状面にしたものである。
体発光素子ペレットとして、例えば図２〜図４に示すも
のがある。図２に示す半導体発光素子ペレット７０は、
その下面に複数の略球面形状の凹部を形成したものであ
り、図３に示す半導体発光素子ペレット７１及び図４に
示す半導体発光素子ペレット７２はそれぞれ前記ペレッ
ト１０（図１）及び前記ペレット７０（図２）の上面，
側面をフッ化水素酸に浸漬して該面を微細な凹凸を有す
る面９、すなわち全反射低減形状面にしたものである。
【００２１】実施の形態２ 図５（ｇ）は、半導体発光素子に用いる半導体発光素子
ペレットの断面図であり、図５（ａ）〜（ｇ）は、その
製造方法を工程順に示す断面図である。ｐ型ＧａＡｓ基
板１１の鏡面研磨面１１ａ〔図５（ａ）〕に複数の略球
面形状の凹部１２を形成する〔図５（ｂ）〕。そのため
に、鏡面研磨面１１ａを常法のフォトリソグラフィーと
ブロム・メタノール溶液を用いてエッチングする。図５
（ｃ）に示すように、基板１１の凹部形成面１１ａ上
に、複合エピタキシャル層１３、すなわちｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層１３ａ（厚さ約１２０μｍ）、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ活性層１３ｂ（厚さ約１μｍ）及びｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層（厚さ約１２０μｍ）により構成され
るＡｌＧａＡｓダブルヘテロ接合構造層１３を堆積して
積層体１４を得る。
ペレットの断面図であり、図５（ａ）〜（ｇ）は、その
製造方法を工程順に示す断面図である。ｐ型ＧａＡｓ基
板１１の鏡面研磨面１１ａ〔図５（ａ）〕に複数の略球
面形状の凹部１２を形成する〔図５（ｂ）〕。そのため
に、鏡面研磨面１１ａを常法のフォトリソグラフィーと
ブロム・メタノール溶液を用いてエッチングする。図５
（ｃ）に示すように、基板１１の凹部形成面１１ａ上
に、複合エピタキシャル層１３、すなわちｐ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層１３ａ（厚さ約１２０μｍ）、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ活性層１３ｂ（厚さ約１μｍ）及びｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層（厚さ約１２０μｍ）により構成され
るＡｌＧａＡｓダブルヘテロ接合構造層１３を堆積して
積層体１４を得る。
【００２２】複合エピタキシャル層１３のｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層１３ｃの表面に、常法のフォトリソグラ
フィー及びブロム・メタノール溶液を用いるエッチング
により、略球面形状の凹部１５を複数形成し、積層体１
４ａを得る〔図５（ｄ）〕。次に、前記積層体１４ａを
アンモニア・過酸化水素水溶液に浸漬して、基板１１を
選択的に溶解除去することにより、図５（ｅ）に示すよ
うな、前記基板１１に形成された略球面形状の凹部１２
に対応する形状の略球面形状の凸部１６が前記基板除去
面に複数形成された複合エピタキシャル層体１７が得ら
れる。この複合エピタキシャル層体１７の両面に各々電
極１８，１９を形成した後〔図５（ｆ）〕、ダイシング
により分割して半導体発光素子ペレット２０，２０，…
を得る〔図５（ｇ）〕。この半導体発光素子ペレット２
０は、ペレット２０の上部及び下面に各々単数の略球面
形状の凸部及び略球面形状の凹部を有しており、前記凹
部を有する下面が支持体固着面となる。
Ａｓクラッド層１３ｃの表面に、常法のフォトリソグラ
フィー及びブロム・メタノール溶液を用いるエッチング
により、略球面形状の凹部１５を複数形成し、積層体１
４ａを得る〔図５（ｄ）〕。次に、前記積層体１４ａを
アンモニア・過酸化水素水溶液に浸漬して、基板１１を
選択的に溶解除去することにより、図５（ｅ）に示すよ
うな、前記基板１１に形成された略球面形状の凹部１２
に対応する形状の略球面形状の凸部１６が前記基板除去
面に複数形成された複合エピタキシャル層体１７が得ら
れる。この複合エピタキシャル層体１７の両面に各々電
極１８，１９を形成した後〔図５（ｆ）〕、ダイシング
により分割して半導体発光素子ペレット２０，２０，…
を得る〔図５（ｇ）〕。この半導体発光素子ペレット２
０は、ペレット２０の上部及び下面に各々単数の略球面
形状の凸部及び略球面形状の凹部を有しており、前記凹
部を有する下面が支持体固着面となる。
【００２３】実施の形態３ 図６（ｇ）は、半導体発光素子に用いる半導体発光素子
ペレットの断面図であり、図６（ａ）〜（ｇ）は、その
製造方法を工程順に示す断面図である。この実施の形態
に係る製造方法では、図６（ｂ）に示す工程〔実施の形
態２の図５（ｂ）に対応〕において、ｐ型ＧａＡｓ基板
３１の鏡面研磨面３１ａ〔図６（ａ）〕を常法のフォト
リソグラフィーとブロム・メタノール溶液を用いてエッ
チングし、実施の形態２の場合より小さく且つ多数の略
球面形状の凹部３２〔図６（ｂ）〕を形成したこと以外
は、実施の形態２と同じである。図６（ａ）〜（ｇ）
は、図２（ａ）〜（ｇ）に各々対応している。
ペレットの断面図であり、図６（ａ）〜（ｇ）は、その
製造方法を工程順に示す断面図である。この実施の形態
に係る製造方法では、図６（ｂ）に示す工程〔実施の形
態２の図５（ｂ）に対応〕において、ｐ型ＧａＡｓ基板
３１の鏡面研磨面３１ａ〔図６（ａ）〕を常法のフォト
リソグラフィーとブロム・メタノール溶液を用いてエッ
チングし、実施の形態２の場合より小さく且つ多数の略
球面形状の凹部３２〔図６（ｂ）〕を形成したこと以外
は、実施の形態２と同じである。図６（ａ）〜（ｇ）
は、図２（ａ）〜（ｇ）に各々対応している。
【００２４】従って、この実施の形態３に係る製造方法
で製造された半導体発光素子ペレット４０〔図６
（ｇ）〕ではその上面が、前記基板の略球面形状の凹部
３２に対応する複数の略球面形状の凸部を有する面であ
ること以外は、実施の形態２による半導体発光素子ペレ
ット２０と同じ形状である。図６において、３３は複合
エピタキシャル層、３３ａはｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド
層、３３ｂはｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層、３３ｃはｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、３４及び３４ａは積層体、３５
は略球面形状の凹部、３６は略球面形状の凸部、３７は
複合エピタキシャル層体、３８及び３９は電極、４０は
半導体発光素子ペレットである。
で製造された半導体発光素子ペレット４０〔図６
（ｇ）〕ではその上面が、前記基板の略球面形状の凹部
３２に対応する複数の略球面形状の凸部を有する面であ
ること以外は、実施の形態２による半導体発光素子ペレ
ット２０と同じ形状である。図６において、３３は複合
エピタキシャル層、３３ａはｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド
層、３３ｂはｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層、３３ｃはｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、３４及び３４ａは積層体、３５
は略球面形状の凹部、３６は略球面形状の凸部、３７は
複合エピタキシャル層体、３８及び３９は電極、４０は
半導体発光素子ペレットである。
【００２５】実施の形態１の場合と同様に、実施の形態
２及び実施の形態３の製造方法の変化例により得られる
半導体発光素子ペレットとして、例えば図７〜図１２に
示す半導体発光素子ペレット７３〜７８がある。
２及び実施の形態３の製造方法の変化例により得られる
半導体発光素子ペレットとして、例えば図７〜図１２に
示す半導体発光素子ペレット７３〜７８がある。
【００２６】本発明に係る半導体発光素子によれば、半
導体発光素子ペレットの下面（支持体固着面）を略球面
形状の凹部を有する面にしたので、従来の半導体発光素
子に比べ、発光した光をより効率的に外部に取り出すこ
とができる。これを、図１３を参照して具体的に説明す
る。図１３は実施の形態１の製造方法で得られた半導体
発光素子ペレット１０を用いて作製された半導体発光素
子の断面図（略式図）である。同図において、４５は導
電性固着剤（例えば銀ペースト）であり、４６は支持体
（略式図）である。
導体発光素子ペレットの下面（支持体固着面）を略球面
形状の凹部を有する面にしたので、従来の半導体発光素
子に比べ、発光した光をより効率的に外部に取り出すこ
とができる。これを、図１３を参照して具体的に説明す
る。図１３は実施の形態１の製造方法で得られた半導体
発光素子ペレット１０を用いて作製された半導体発光素
子の断面図（略式図）である。同図において、４５は導
電性固着剤（例えば銀ペースト）であり、４６は支持体
（略式図）である。
【００２７】同図において矢印付きの実線Ｌ1 は、本発
明に係る半導体発光素子で発光した光のうち、図面下向
きの光の光路を示している。矢印付きの破線Ｌ2 は、半
導体発光素子ペレットの下面が平坦面（同図において、
一点鎖線Ｍで表示）になっている、従来の半導体発光素
子で発光した光のうち、図面下向きの光の光路を示して
いる。但しこれら場合、上記下向きの光の放射角θは同
一とする。
明に係る半導体発光素子で発光した光のうち、図面下向
きの光の光路を示している。矢印付きの破線Ｌ2 は、半
導体発光素子ペレットの下面が平坦面（同図において、
一点鎖線Ｍで表示）になっている、従来の半導体発光素
子で発光した光のうち、図面下向きの光の光路を示して
いる。但しこれら場合、上記下向きの光の放射角θは同
一とする。
【００２８】半導体発光素子ペレットは、反射率の高い
銀ペースト等の導電性固着剤層を介して支持体に固着さ
れており、そのため前記ペレットの支持体固着面（下
面）は反射鏡の役割を担う。
銀ペースト等の導電性固着剤層を介して支持体に固着さ
れており、そのため前記ペレットの支持体固着面（下
面）は反射鏡の役割を担う。
【００２９】図１３から分かるように、従来の半導体発
光素子においては、発光素子の下面が平面鏡になってい
るので、下方に向いた光がこの平面鏡で反射して発光層
（図１３におけるｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層２ｂ）に入射
する割合が非常に大きい〔Ｌ2 〕。この発光層は発光し
た光の吸収層ともなるため、前記発光層に入射した光の
殆どは、この発光層で内部吸収されてしまい、発光した
光を効率良く外部に取り出すことができない。
光素子においては、発光素子の下面が平面鏡になってい
るので、下方に向いた光がこの平面鏡で反射して発光層
（図１３におけるｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層２ｂ）に入射
する割合が非常に大きい〔Ｌ2 〕。この発光層は発光し
た光の吸収層ともなるため、前記発光層に入射した光の
殆どは、この発光層で内部吸収されてしまい、発光した
光を効率良く外部に取り出すことができない。
【００３０】これに対し、本発明に係る半導体発光素子
においては、発光素子の下面が凸面鏡になっているた
め、下方に向かう光（図１３において、光の放射角θは
従来例と同一）がこの凸面鏡で反射し、発光層に入射し
ないで発光素子の側面に入射する割合が大きくなる〔Ｌ
1 〕。この発光素子側面に入射した光を外部に取り出す
ことができるので、本発明に係る半導体発光素子では、
従来のそれに比べて発光した光をより効率的に外部に取
り出すことができる。
においては、発光素子の下面が凸面鏡になっているた
め、下方に向かう光（図１３において、光の放射角θは
従来例と同一）がこの凸面鏡で反射し、発光層に入射し
ないで発光素子の側面に入射する割合が大きくなる〔Ｌ
1 〕。この発光素子側面に入射した光を外部に取り出す
ことができるので、本発明に係る半導体発光素子では、
従来のそれに比べて発光した光をより効率的に外部に取
り出すことができる。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
半導体発光素子によれば、発光層から下面に向かう（支
持体固着面に向かう）発光光も効率良く外部に取り出す
ことができるので、発光した光の外部取り出し効率が高
くなり、ひいては半導体発光素子の輝度（外部出力）を
極めて高くすることができる。また、本発明に係る製造
方法によれば、上記半導体発光素子を的確、かつ歩留り
良く製造することができる。
半導体発光素子によれば、発光層から下面に向かう（支
持体固着面に向かう）発光光も効率良く外部に取り出す
ことができるので、発光した光の外部取り出し効率が高
くなり、ひいては半導体発光素子の輝度（外部出力）を
極めて高くすることができる。また、本発明に係る製造
方法によれば、上記半導体発光素子を的確、かつ歩留り
良く製造することができる。
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体発光素子ペ
レットの断面図、及びその製造方法を工程順に示す断面
図である。
レットの断面図、及びその製造方法を工程順に示す断面
図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る製造方法の変化例
により得られる半導体素子ペレットの断面図である。
により得られる半導体素子ペレットの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る製造方法の変化例
により得られる半導体素子ペレットの断面図である。
により得られる半導体素子ペレットの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る製造方法の変化例
により得られる半導体素子ペレットの断面図である。
により得られる半導体素子ペレットの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る半導体発光素子ペ
レットの断面図、及びその製造方法を工程順に示す断面
図である。
レットの断面図、及びその製造方法を工程順に示す断面
図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る半導体発光素子ペ
レットの断面図、及びその製造方法を工程順に示す断面
図である。
レットの断面図、及びその製造方法を工程順に示す断面
図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る製造方法の変化例
により得られる半導体素子の断面図である。
により得られる半導体素子の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る製造方法の変化例
により得られる半導体素子の断面図である。
により得られる半導体素子の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る製造方法の変化例
により得られる半導体素子の断面図である。
により得られる半導体素子の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る製造方法の変化
例により得られる半導体素子の断面図である。
例により得られる半導体素子の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る製造方法の変化
例により得られる半導体素子の断面図である。
例により得られる半導体素子の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る製造方法の変化
例により得られる半導体素子の断面図である。
例により得られる半導体素子の断面図である。
【図１３】本発明に係る半導体発光素子、及び従来の半
導体発光素子について、発光した光の光路を比較して示
す断面図である。
導体発光素子について、発光した光の光路を比較して示
す断面図である。
【図１４】従来の半導体発光素子の一例を示す断面図、
及びその製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
及びその製造方法の一例を工程順に示す断面図である。
１，１１，３１，５１ ｐ型ＧａＡｓ基板 １ａ，１１ａ，３１ａ，５１ａ 鏡面研磨面 ２，１３，３３，５２ 複合エピタキシャル層 ２ａ，１３ａ，３３ａ，５２ａ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層 ２ｂ，１３ｂ，３３ｂ，５２ｂ ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性
層 ２ｃ，１３ｃ，３３ｃ，５２ｃ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層 ３，５，１４，１４ａ，３４，３４ａ，５３ 積層体 ４，１５，３５ 略球面形状の凹部（複合エピタキシャ
ル層） ６，１７，３７，５５ 複合エピタキシャル層体 ７，８，１８，１９，３８，３９，５６，５７ 電極 ９ 微細な凹凸を有する面 １０，２０，４０，６０，７０，７１，７２ 半導体発
光素子ペレット ７３，７４，７５，７６，７７，７８ 半導体発光素子
ペレット １２，３２ 略球面形状の凹部（基板） １６，３６ 略球面形状の凸部（複合エピタキシャル層
体） ４５，６１ 導電性固着剤 ４６，６２ 支持体（フレーム） ６３ 封止材料 ６５ 半導体発光素子
ッド層 ２ｂ，１３ｂ，３３ｂ，５２ｂ ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性
層 ２ｃ，１３ｃ，３３ｃ，５２ｃ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層 ３，５，１４，１４ａ，３４，３４ａ，５３ 積層体 ４，１５，３５ 略球面形状の凹部（複合エピタキシャ
ル層） ６，１７，３７，５５ 複合エピタキシャル層体 ７，８，１８，１９，３８，３９，５６，５７ 電極 ９ 微細な凹凸を有する面 １０，２０，４０，６０，７０，７１，７２ 半導体発
光素子ペレット ７３，７４，７５，７６，７７，７８ 半導体発光素子
ペレット １２，３２ 略球面形状の凹部（基板） １６，３６ 略球面形状の凸部（複合エピタキシャル層
体） ４５，６１ 導電性固着剤 ４６，６２ 支持体（フレーム） ６３ 封止材料 ６５ 半導体発光素子
Claims (17)
- 【請求項１】 半導体発光素子ペレットの下面（支持体
固着面）を単数または複数の略球面形状の凹部を有する
面にしたことを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記半導体発光素子ペレットの上面（支
持体固着面の反対面）を全反射低減形状面にしたことを
特徴とする請求項１に記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記全反射低減形状面は単数または複数
の略球面形状の凸部を有する面であることを特徴とする
請求項２に記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 前記全反射低減形状面は微細な凹凸を有
する面であることを特徴とする請求項２に記載の半導体
発光素子。 - 【請求項５】 前記半導体発光素子ペレットの側面を微
細な凹凸を有する面にしたことを特徴とする請求項１な
いし請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記半導体発光素子ペレットを構成する
複合エピタキシャル層体の結晶材料はＡｌＧａＡｓであ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
１項に記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記複合エピタキシャル層体は、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層で構成されるＡｌＧａＡｓダブル
ヘテロ接合構造層を含むことを特徴とする請求項１ない
し請求項６のいずれか１項に記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 化合物半導体基板上に半導体発光素子を
構成する複合エピタキシャル層を、液相エピタキシャル
成長法により堆積して前記基板と前記複合エピタキシャ
ル層との積層体を形成する工程と、前記積層体から前記
基板を選択的にエッチング除去して複合エピタキシャル
層体とする工程と、前記複合エピタキシャル層体の一方
の面に略球面形状の凹部を複数形成する工程と、前記略
球面形状の凹部を形成した複合エピタキシャル層体をペ
レット化して半導体発光素子ペレットとなす工程とを含
むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記複合エピタキシャル層体の他方の面
（略球面形状の凹部を形成していない方の面）を、薬液
で処理して微細な凹凸を有する面にする工程を含むこと
を特徴とする請求項８に記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項１０】 前記複合エピタキシャル層体の側面
を、薬液で処理して微細な凹凸を有する面にする工程を
含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の
半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記化合物半導体基板の結晶材料はＧ
ａＡｓであり、前記複合エピタキシャル層の結晶材料は
ＡｌＧａＡｓであることを特徴とする請求項８ないし請
求項１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項１２】 前記複合エピタキシャル層は、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層で構成されるＡｌＧａＡｓダブル
ヘテロ接合構造層を含むことを特徴とする請求項８ない
し請求項１１のいずれか１項に記載の半導体発光素子の
製造方法。 - 【請求項１３】 化合物半導体基板表面に所定形状の凹
部を複数形成する工程と、該化合物半導体基板の前記凹
部形成面上に、半導体発光素子を構成する複合エピタキ
シャル層を、液相エピタキシャル成長法により堆積して
前記基板と前記複合エピタキシャル層との積層体を形成
する工程と、前記複合エピタキシャル層の最上層側に略
球面形状の凹部を複数形成する工程と、前記積層体から
前記基板を選択的にエッチング除去して、前記複合エピ
タキシャル層の前記基板除去面に前記基板に形成した凹
部に対応する凸部を形成した複合エピタキシャル層体と
するる工程と、前記複合エピタキシャル層体をペレット
化して半導体発光素子ペレットとなす工程とを含むこと
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１４】 前記化合物半導体基板表面に形成され
た前記凹部の形状は、略球面凹形状であることを特徴と
する請求項１３に記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記複合エピタキシャル層体の側面
を、薬液で処理して微細な凹凸を有する面にする工程を
含むことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記
載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 前記化合物半導体基板の結晶材料はＧ
ａＡｓであり、前記複合エピタキシャル層の結晶材料は
ＡｌＧａＡｓであることを特徴とする請求項１３ないし
請求項１５のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項１７】 前記複合エピタキシャル層は、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層及びｎ型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層で構成されるＡｌＧａＡｓダブル
ヘテロ接合構造層を含むことを特徴とする請求項１３な
いし請求項１６のいずれか１項に記載の半導体発光素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27048495A JPH0992878A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27048495A JPH0992878A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992878A true JPH0992878A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17486943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27048495A Pending JPH0992878A (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 半導体発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992878A (ja) |
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1995
- 1995-09-25 JP JP27048495A patent/JPH0992878A/ja active Pending
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