JPS58223380A - 発光ダイオ−ドアレイ - Google Patents
発光ダイオ−ドアレイInfo
- Publication number
- JPS58223380A JPS58223380A JP57105554A JP10555482A JPS58223380A JP S58223380 A JPS58223380 A JP S58223380A JP 57105554 A JP57105554 A JP 57105554A JP 10555482 A JP10555482 A JP 10555482A JP S58223380 A JPS58223380 A JP S58223380A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- region
- type
- growth layer
- conductivity type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は発光ダイオードに関し、とくに同一基板内に複
数個の発光ダイオードを配列するいわゆる発光ダイオー
ドアレイ(arra)’ )に係わる本のである。
数個の発光ダイオードを配列するいわゆる発光ダイオー
ドアレイ(arra)’ )に係わる本のである。
周知の如く、発光ダイオード(以下LEI)と略す)と
は半導体結晶内に形成されたpn接合に順方向電流を流
して発光させるダイオードである。このL E Dにを
求される特性のうち型砂なものは発光波長特性、発光効
率、寿命、価格などであり、そのために用途に応じて種
々の半導体材料、製作技術が開発され、各種ランプ、数
字表示装置、オプトエレクトロニクス用光源などに広く
用いられている。LEDは用途によっては単一素子とし
て用いられることも多いが、特に数字、文字などの発光
表示装置をLEDで製作する場合には、同一基板内に複
数個のLEDを配列するいわゆるLEDアレイとして製
作される方法が通常よく採られている。LEDをどの分
野に利用する場合でも、すなわち単一素子として利用す
る場合でも、またアレイとして利用する場合でも発光効
率の高いことが望ま[〜いととは勿論である。しかしな
がら従来の方法によって得られたLEDアレイには発光
効率を低下させている重要な問題点があることが判明し
た。
は半導体結晶内に形成されたpn接合に順方向電流を流
して発光させるダイオードである。このL E Dにを
求される特性のうち型砂なものは発光波長特性、発光効
率、寿命、価格などであり、そのために用途に応じて種
々の半導体材料、製作技術が開発され、各種ランプ、数
字表示装置、オプトエレクトロニクス用光源などに広く
用いられている。LEDは用途によっては単一素子とし
て用いられることも多いが、特に数字、文字などの発光
表示装置をLEDで製作する場合には、同一基板内に複
数個のLEDを配列するいわゆるLEDアレイとして製
作される方法が通常よく採られている。LEDをどの分
野に利用する場合でも、すなわち単一素子として利用す
る場合でも、またアレイとして利用する場合でも発光効
率の高いことが望ま[〜いととは勿論である。しかしな
がら従来の方法によって得られたLEDアレイには発光
効率を低下させている重要な問題点があることが判明し
た。
この従来のLEDアレイのもつ上記問題点を以下の具体
例によって説明する。
例によって説明する。
従来では、例えば赤色LEDアレイをGaAtAs結晶
を用いて製作しようとすれば次に述べるような方法が採
られる。第1図(alに断面構造を示すように、まずn
型GaAs基板1上に液相成長法で設計されたn型Ga
AtAa結晶層2が不純物密度、厚みをもって形成され
、しかる彼再び液相成長法で股引されたp mGaAt
As結晶層6が形成される。
を用いて製作しようとすれば次に述べるような方法が採
られる。第1図(alに断面構造を示すように、まずn
型GaAs基板1上に液相成長法で設計されたn型Ga
AtAa結晶層2が不純物密度、厚みをもって形成され
、しかる彼再び液相成長法で股引されたp mGaAt
As結晶層6が形成される。
このn型GaA/Js層2とp型GaAtAs層6とで
形成されるpn接合がLEDの主たる発光領域になるの
であるが、このpn接合を液相成長で得るのは拡散法で
得られるpn接合よりも発光効率が高いからである。
形成されるpn接合がLEDの主たる発光領域になるの
であるが、このpn接合を液相成長で得るのは拡散法で
得られるpn接合よりも発光効率が高いからである。
さてとの結晶を用いてLEDアレイを製作するには、発
光面側となるp型G a AtA s層6を電気的に分
離しなければならない。従来においては、第1図(b)
に分離された後の断面構造を示すように、5i02など
の絶縁膜5を付着させた後所定の寸法の窓をあけそこか
らSe、Teなどのn型不純物を選択的に拡散し、n型
成長層2に到達するようなn型拡散領域4を形成するの
である。これで個々のLEDとなる領域が島状に分離さ
れることになる。
光面側となるp型G a AtA s層6を電気的に分
離しなければならない。従来においては、第1図(b)
に分離された後の断面構造を示すように、5i02など
の絶縁膜5を付着させた後所定の寸法の窓をあけそこか
らSe、Teなどのn型不純物を選択的に拡散し、n型
成長層2に到達するようなn型拡散領域4を形成するの
である。これで個々のLEDとなる領域が島状に分離さ
れることになる。
第1図から容易に判るように、p型表面からn型不純物
が拡散していく時には深さ方向ばかりでなく横方向にも
拡散していくととになるから、後で光の取り出し窓とな
る領域の幅Bは肝心な発光面である液相成長によって形
成されたpn接合の領域の幅Aに比して必然的に遥かに
狭い構造となる。
が拡散していく時には深さ方向ばかりでなく横方向にも
拡散していくととになるから、後で光の取り出し窓とな
る領域の幅Bは肝心な発光面である液相成長によって形
成されたpn接合の領域の幅Aに比して必然的に遥かに
狭い構造となる。
従って発光効率が良く且つ光の取り出し窓の面に平行で
光が取り出し易くなっている液相成長のpn接合面積は
広いに屯拘らず、光を外に取り出す窓は小さくなってし
捷うために、結果的に発光効率が低下していだのである
。加えて拡散によって形成されたpn接合はそれ自体発
光効率が悪く1つ光の取り出しにくい状態となっている
。
光が取り出し易くなっている液相成長のpn接合面積は
広いに屯拘らず、光を外に取り出す窓は小さくなってし
捷うために、結果的に発光効率が低下していだのである
。加えて拡散によって形成されたpn接合はそれ自体発
光効率が悪く1つ光の取り出しにくい状態となっている
。
この従来のLEDアレイでは個々のLEDの大きさを小
さくし、且つLED間の距離を短くする程、すなわち高
集積度化する程上述した発光効率がより低下していくこ
とになる。
さくし、且つLED間の距離を短くする程、すなわち高
集積度化する程上述した発光効率がより低下していくこ
とになる。
本発明の目的はこの従来のLEDのもつ問題点、すなわ
ち発光効率を低下させる原因を除去し、・発光効率の高
いLEDアレイを提供することにある。
ち発光効率を低下させる原因を除去し、・発光効率の高
いLEDアレイを提供することにある。
本発明の一実施例についてGaAtAs赤色LEDアレ
イを例にとって詳細に説明する。
イを例にとって詳細に説明する。
本発明においても主たる発光領域となるpnn接合域域
形成法は従来法と同様に液相成長法で行われる。すなわ
ち、第1図(alと全く同じ方法で得られた第2図(a
)に断面構造で示すものをLEDプレイ製作のための結
晶板として用いるのである。LEDアレイをこの基板上
に配列構成するためKは、アレイ内の各L E Dを電
気的に分離しなければならないのであるが、本発明のL
EDアレイは次に述べるような製作工程によって得られ
る。なお、本発明を理解しやすくするために、この工程
はLEDアレイを一方向に配列構成する場合を例としで
ある。
形成法は従来法と同様に液相成長法で行われる。すなわ
ち、第1図(alと全く同じ方法で得られた第2図(a
)に断面構造で示すものをLEDプレイ製作のための結
晶板として用いるのである。LEDアレイをこの基板上
に配列構成するためKは、アレイ内の各L E Dを電
気的に分離しなければならないのであるが、本発明のL
EDアレイは次に述べるような製作工程によって得られ
る。なお、本発明を理解しやすくするために、この工程
はLEDアレイを一方向に配列構成する場合を例としで
ある。
第2図(a)の断面構造をもつ結晶板の表面から、Se
%Teなどのn型不純物を選択的に拡散する。
%Teなどのn型不純物を選択的に拡散する。
その拡散によってできるn型G a AtA s領域4
は液相成長法によって得られたn型GaA7As層2に
達するようにされているわけである。基板表面から見た
拡散領域4は、第2図(b)に示すようにL E Dを
一方向に配列する領域6を残し、p型G a AtA
s層に対するオーミック接触のだめの金属電極が配置さ
れる領域(光取り出しの行われない領域)に形成される
。その後表面に露出している拡散によって形成されたp
n接合を覆うような形で拡散領域4の上にSIO□、8
13N4などの絶縁膜を形成する。
は液相成長法によって得られたn型GaA7As層2に
達するようにされているわけである。基板表面から見た
拡散領域4は、第2図(b)に示すようにL E Dを
一方向に配列する領域6を残し、p型G a AtA
s層に対するオーミック接触のだめの金属電極が配置さ
れる領域(光取り出しの行われない領域)に形成される
。その後表面に露出している拡散によって形成されたp
n接合を覆うような形で拡散領域4の上にSIO□、8
13N4などの絶縁膜を形成する。
しかる後LEDアレイにおいて各LEDを電気的に分離
するためには、従来のように拡散法によるのではなく第
2図(C)に表面構造を示したように、p型GaAtA
s液相成長層6を選択的にn m Ga AtA g液
相成長層2に達するように除去し、一部n型拡散領域4
に食い込むような形の切り込み領域6を設けるのである
。p型GaAtAs成長層の選択的な除去は、通常は化
学的エツチングがとられるが、他の物理的化学的な方法
、例えばスパッタリング法などが用いられても良い。こ
のようにすることによって、第2図(c)のx −x’
方向の断面図は、第2図(c)−1に示すように各LE
Dとなる領域6が電気的に分離された構造となる。すな
わち、発光効率の高い液相成長法によって得られたpn
接合発光面積と光地り出し窓の面積は#Iぼ等しくなり
、1つ発光効率の良くない拡散法によって得られるpn
接合は、第2図(c)のY−Y’力方向断面図でおる第
2図(c) −2からも判るように、p型GaAtAs
層に対するオーミック接触のための金属電極が配置され
る部分において若干残存しているだけとなる。
するためには、従来のように拡散法によるのではなく第
2図(C)に表面構造を示したように、p型GaAtA
s液相成長層6を選択的にn m Ga AtA g液
相成長層2に達するように除去し、一部n型拡散領域4
に食い込むような形の切り込み領域6を設けるのである
。p型GaAtAs成長層の選択的な除去は、通常は化
学的エツチングがとられるが、他の物理的化学的な方法
、例えばスパッタリング法などが用いられても良い。こ
のようにすることによって、第2図(c)のx −x’
方向の断面図は、第2図(c)−1に示すように各LE
Dとなる領域6が電気的に分離された構造となる。すな
わち、発光効率の高い液相成長法によって得られたpn
接合発光面積と光地り出し窓の面積は#Iぼ等しくなり
、1つ発光効率の良くない拡散法によって得られるpn
接合は、第2図(c)のY−Y’力方向断面図でおる第
2図(c) −2からも判るように、p型GaAtAs
層に対するオーミック接触のための金属電極が配置され
る部分において若干残存しているだけとなる。
第2図(cl−3は第2図(clのx−x’方向の断面
図である。第2図(d)け、第2図(clのL E D
アレイのp型(zaAtAs成長層にオーミック接触の
だめの金属電極7を形成して完成させた表面配置構成図
の例である。
図である。第2図(d)け、第2図(clのL E D
アレイのp型(zaAtAs成長層にオーミック接触の
だめの金属電極7を形成して完成させた表面配置構成図
の例である。
このように本発明によるL E Dアレイにおいては、
実質的な発光面積(すなわち効率の高い液相成長法によ
って得られるpn接合面積)と光取り出し面積とがほぼ
同じと女るので従来のような発光損失を極めて少なくす
ることができ、結果的にLEDアレイの発光効率を高め
ることができるのである。しかも拡散法によって形成さ
れている余分なpn接合の面積はわずかになるので、各
LEDの光取り出し面積を同じにしても接合面積は従来
のLEDよりも小さくなっているから電流密度を高くす
ることができ、発光強度も増加するといった利点も合わ
せもつのである。
実質的な発光面積(すなわち効率の高い液相成長法によ
って得られるpn接合面積)と光取り出し面積とがほぼ
同じと女るので従来のような発光損失を極めて少なくす
ることができ、結果的にLEDアレイの発光効率を高め
ることができるのである。しかも拡散法によって形成さ
れている余分なpn接合の面積はわずかになるので、各
LEDの光取り出し面積を同じにしても接合面積は従来
のLEDよりも小さくなっているから電流密度を高くす
ることができ、発光強度も増加するといった利点も合わ
せもつのである。
本発明による第2図に示すLEDアレイは、上述したよ
うに従来のLEDアレイに比し遥かに発光効率が上昇す
るのであるが、なお発光効率の低い拡散法によるpn接
合領域が若干残存している。
うに従来のLEDアレイに比し遥かに発光効率が上昇す
るのであるが、なお発光効率の低い拡散法によるpn接
合領域が若干残存している。
本発明を更に明確にする目的で、第2図(a)のLED
アレイの発光効率をよね向上させる実施例を第3図に基
づいて説明する。
アレイの発光効率をよね向上させる実施例を第3図に基
づいて説明する。
第2図(、)に示したような基板の表面から第3図(a
)に平面図を示したように、p型GaAtAs成長層3
の上からSeやTeなどのn型不純物を選択的に拡散し
、n型拡散領域4を複数個形成する。拡散深さはn型G
a A /、A m成長層2に達するようにする。
)に平面図を示したように、p型GaAtAs成長層3
の上からSeやTeなどのn型不純物を選択的に拡散し
、n型拡散領域4を複数個形成する。拡散深さはn型G
a A /、A m成長層2に達するようにする。
このn型拡散領域4の大きさ、形状及び配置は、最後に
発光力となるp型G a A tA m成長層6にオー
ミック接触のための金属電極がその上に配置形成される
ことになるので、それによって決められることになる。
発光力となるp型G a A tA m成長層6にオー
ミック接触のための金属電極がその上に配置形成される
ことになるので、それによって決められることになる。
このn型拡散領域4を援う形でstow、813N4な
どの絶縁層5が形成された彼前述した切り込み領域6を
設ける。この切り込み領域6は第3図(b)にLEDプ
レイの完成後の平面図を示したように発光面となる領域
3と電極7とを残して全面に亘るようにし、深さはn型
G a AtA s層2に達するよう設けられるのであ
る。
どの絶縁層5が形成された彼前述した切り込み領域6を
設ける。この切り込み領域6は第3図(b)にLEDプ
レイの完成後の平面図を示したように発光面となる領域
3と電極7とを残して全面に亘るようにし、深さはn型
G a AtA s層2に達するよう設けられるのであ
る。
従って、LEDアレイの中の1個のLEDの断面図(第
3図(b)のY −Y’力方向断面図)である第3図(
clからも理解されるように、拡散によって形成される
pn接合は、電極7と発光領域6とを接続する電極下の
部分にのみ存在することになるから、第2図の構造のL
EDアレイよりも更に発光効率、発光強度が向上するの
である。
3図(b)のY −Y’力方向断面図)である第3図(
clからも理解されるように、拡散によって形成される
pn接合は、電極7と発光領域6とを接続する電極下の
部分にのみ存在することになるから、第2図の構造のL
EDアレイよりも更に発光効率、発光強度が向上するの
である。
以上、G a A、L A @赤色T、 E Dアレイ
を実施例として本発明を述べてきたが、他のII−V族
化合物半導体、戒いはII−Vl族化合物半導体を用い
たLEDアレイにも適用できることは勿論である。また
、第2図と全く逆の伝導型のLEDプレイであっても何
ら差し支えがない。さらに、切り込み領域の形成は第2
図の例では表面のオーミック電極形成前で行っているが
後でも良い。さらにまた、この切り込み領域内に合成樹
脂などを流し込む方法を併用しても良いことは勿論であ
る。
を実施例として本発明を述べてきたが、他のII−V族
化合物半導体、戒いはII−Vl族化合物半導体を用い
たLEDアレイにも適用できることは勿論である。また
、第2図と全く逆の伝導型のLEDプレイであっても何
ら差し支えがない。さらに、切り込み領域の形成は第2
図の例では表面のオーミック電極形成前で行っているが
後でも良い。さらにまた、この切り込み領域内に合成樹
脂などを流し込む方法を併用しても良いことは勿論であ
る。
第1図(a)はn型GaAs結晶基板にn型GaAtA
a。 p型GaAtAs成長層を液相成長法によって得た結晶
板の断面構造図。 第1図(b)は従来のGaAtAs L E Dアレイ
の断面構造図。 第2図(alけ第1図(a)と同様、n型GaAs結晶
基板にn型GaAtAsx p型GaAtAs成長層を
液相成長法によって得た結晶板の断面図。 第2図(b)は本発明による第2図(、)に選択的にn
型不純物を拡散した後の表面から見た平面図。 第2図(c)は本発明による切り込み領域が形成された
後のGaAtAa L E Dアレイの平面図であり、
同(c)−1は第2図(C)のx−x’力方向同(e)
−2けYy/方向、同(c)−3はx −x’力方向各
断面図。 第2図(d)は本発明による切り込み領域が形成された
後金属電極が設けられて完成したGaAtAsLEDア
レイの平面図。 第3図(a)は本発明により第2図(a)の表面から選
択的にn型不純物を拡散し拡散領域を形成した基板を表
面から見た平面図。 第3図(b)は本発明による切り込み領域が形成され完
成されたGaAtAs L EDアレイの平面図。 第3図(c)は第3図(b)のY−Y’力方向断面図で
ある。 1− n型G a A !1基板; 2−= n型Ga
AtAs結晶層;6・・・p型GaAtAs結晶層;4
・・・n型拡散領域;5・・・絶縁膜;6・・・切り込
み領域;7・・・電極。 特許出願人:スタンレー電気株式会社 代理人:弁理士海津保三 同 :弁理士 平 山 −幸 P へ第3図 (G) 355−
a。 p型GaAtAs成長層を液相成長法によって得た結晶
板の断面構造図。 第1図(b)は従来のGaAtAs L E Dアレイ
の断面構造図。 第2図(alけ第1図(a)と同様、n型GaAs結晶
基板にn型GaAtAsx p型GaAtAs成長層を
液相成長法によって得た結晶板の断面図。 第2図(b)は本発明による第2図(、)に選択的にn
型不純物を拡散した後の表面から見た平面図。 第2図(c)は本発明による切り込み領域が形成された
後のGaAtAa L E Dアレイの平面図であり、
同(c)−1は第2図(C)のx−x’力方向同(e)
−2けYy/方向、同(c)−3はx −x’力方向各
断面図。 第2図(d)は本発明による切り込み領域が形成された
後金属電極が設けられて完成したGaAtAsLEDア
レイの平面図。 第3図(a)は本発明により第2図(a)の表面から選
択的にn型不純物を拡散し拡散領域を形成した基板を表
面から見た平面図。 第3図(b)は本発明による切り込み領域が形成され完
成されたGaAtAs L EDアレイの平面図。 第3図(c)は第3図(b)のY−Y’力方向断面図で
ある。 1− n型G a A !1基板; 2−= n型Ga
AtAs結晶層;6・・・p型GaAtAs結晶層;4
・・・n型拡散領域;5・・・絶縁膜;6・・・切り込
み領域;7・・・電極。 特許出願人:スタンレー電気株式会社 代理人:弁理士海津保三 同 :弁理士 平 山 −幸 P へ第3図 (G) 355−
Claims (1)
- 半導体結晶上に液相成長により第1の伝導型を有する成
長層と、引き#52き液相成長により上記第1とは逆の
第2の伝導型を有する成長層とが形成されることによっ
て得られたpn接合を有する半導体基板上に発光ダイオ
ードを複数個配列せしめた発光ダイオードアレイにおい
て、との発光ダイオードプレイを構成する各発光ダイオ
ードの発光面にオーミック接触を設けるために配置され
る金属電極領域にt’tぼ対応する第2の成長層領域が
選択拡散によって上記第1の伝導型を有する成長層と同
一の伝導型に変換されておシ、また各発光ダイオードの
発光面となる第2の成長層領域と実質的に上記金属電極
領域に対応する上記伝導型変換された第2の成長層領域
とを残しその他の部分の第2の成長層が除来されている
ことを特徴とする発光ダイオードプレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105554A JPS58223380A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 発光ダイオ−ドアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57105554A JPS58223380A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 発光ダイオ−ドアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58223380A true JPS58223380A (ja) | 1983-12-24 |
| JPS6328510B2 JPS6328510B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=14410773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57105554A Granted JPS58223380A (ja) | 1982-06-21 | 1982-06-21 | 発光ダイオ−ドアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58223380A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005682B2 (en) | 2003-02-12 | 2006-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting element |
-
1982
- 1982-06-21 JP JP57105554A patent/JPS58223380A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005682B2 (en) | 2003-02-12 | 2006-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328510B2 (ja) | 1988-06-08 |
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