(57)【要約】【課題】上面の一部に窓を有するパッケージを用いた発光ダイオードに適用した場合においても効率よく発光した光を出射することができる発光ダイオードチップを提供する。【解決手段】基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層からなる積層構造の発光部を備えた発光ダイオードチップにおいて、発光部の一部の側面を曲面とし、その曲面から光を出射するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層からなる積層構造の発光部を備えた発光ダイオードチップにおいて、
上記発光部の一部の側面を曲面とし、その曲面から光を出射するようにしたことを特徴とする側面出射型の発光ダイオードチップ。
【請求項２】
ベースと出射窓を有するキャップとからなる気密パッケージ内に、発光ダイオードチップが設けられた発光ダイオードであって、
上記発光ダイオードチップは、基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層からなる積層構造の発光部を有し、その発光部の側面を出射面としており、その出射面が上記出射窓と対向するように配置されたことを特徴とする発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体を用い、側面から出射するように構成された側面出射型の発光ダイオードチップとそれを用いた発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒化物半導体発光ダイオードチップは、基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層からなる積層構造の発光部を形成し、基板の下面又は半導体層の上面のいずれかを出射面とし、その面の前方に光を出射するように構成される。
そして、その発光ダイオードチップが、例えば、正及び負の一対のリードフレームの一方に設けられたカップ内に、出射面を上にしてダイボンディングされ、所定の配線がされた後に、全体を樹脂モールドすることによって、発光ダイオードが構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、板状のベースとメタルキャップとによって気密封止するパッケージを用いて発光ダイオードを構成しようとした場合、かかるパッケージはメタルキャップの上面の一部に設けられた窓部から光を出射するように構成されるので、窓部以外の部分で一旦反射された光を外部に効率よく光を出射することが困難であるという問題があった。
また、特に、窒化物半導体発光ダイオードチップは、出射面以外の側面から出射される光が多いことから、板状のベースとメタルキャップによって封止されることにより構成される窒化物半導体発光ダイオードは取り出し効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上面の一部に窓を有するパッケージを用い、その窓から光を出射するように構成した発光ダイオードに適用した場合においても効率よく発光した光を出射することができる発光ダイオードチップと発光ダイオードとを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る側面出射型発光ダイオードチップは、基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層からなる積層構造の発光部を備えた発光ダイオードチップにおいて、
上記発光部の一部の側面を曲面とし、その曲面から光を出射するようにしたことを特徴とする。
以上のように構成された発光ダイオードチップは、発光部の側面の一部から光を出射するように構成しているので、容易にその出射方向を制限することができる。これにより、例えば、上面の一部に窓部を有するパッケージを用いて発光ダイオードを構成しようとした場合、発光ダイオードチップの出射面である上記発光部の一部の側面を、パッケージの窓部に対応させて設けることができ、取り出し効率の良い発光ダイオードを構成できる。
【０００６】
また、本発明に係る発光ダイオードは、ベースと出射窓を有するキャップとからなる気密パッケージ内に、発光ダイオードチップが設けられた発光ダイオードであって、
上記発光ダイオードチップは、基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層からなる積層構造の発光部を有し、その発光部の側面を出射面としており、その出射面が上記出射窓と対向するように配置されたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態１．
本実施の形態１の発光ダイオードチップは、基板上にｎ型窒化物半導体層、窒化物半導体発光層及びｐ型窒化物半導体層を積層することにより発光部を構成し、その積層構造の発光部の一部の側面から光を出射するようにし、かつその出射面を曲面としたことを特徴としている。
【０００８】
すなわち、実施の形態１の窒化物半導体発光ダイオードチップは、例えば、サファイアからなる基板１０の上に、ｎ型窒化物半導体層１１、窒化物半導体発光層１２及びｐ型窒化物半導体層１３を積層して、所定形状の発光部１が残るように、発光部１以外の部分をｎ型窒化物半導体層が露出するまでエッチングし、発光部１の一辺２ｃと平行にｎ型オーミック電極１７を形成する（図１、図２）。また、ｐ型オーミック電極１４は、発光部１のｐ型窒化物半導体層１３のほぼ全面に形成する。
さらに、実施の形態１の発光ダイオードチップにおいては、素子全体を覆うように、絶縁膜１６を形成し、その絶縁膜１６に形成された開口部１６ａ，１６ｂを介してそれぞれ、ｐ型オーミック電極１４とｎ型オーミック電極１７に接続されたｐパッド電極１５とｎパッド電極１８が形成されている。
【０００９】
ここで、本実施の形態１の発光ダイオードチップでは、発光部１の外周側面のうち、ｎ型オーミック電極１７とは反対側に位置する側面２ａを外側に膨らんだ曲面とし、その側面２ａを出射面としている。
尚、図１において、２ｃの符号を付して示す側面は、ｎ型オーミック電極１７と平行に直線的に加工された側面であり、２ｂの符号を付して示す側面は、出射面である側面２ａと側面２ｃの間に位置する直線的に加工された側面である。
【００１０】
以上のように構成された実施の形態１の発光ダイオードチップにおいては、発光部１のうち、出射面である側面２ａ以外の側面２ｂ，２ｃには、光の漏れを防ぐために、例えば、Ａｌからなる反射ミラーＲ１を形成することが好ましい（図３）。尚、反射ミラーＲ１は誘電体多層膜で構成してもよい。
このようにすると、側面２ｂ，２ｃにおいて反射ミラーＲ１により反射された光を出射面２ａから出射できるので、発光した光を効率よく出射面から出射できる。
また、本実施の形態１の発光ダイオードチップでは、出射面である側面２ａには、例えば、ＳｉＯ２からなる反射防止膜が形成されていることが好ましく、これにより出射効率をより向上させることができる。
尚、この反射防止膜は、絶縁膜１６を発光波長λのλ／４ｎ（但し、ｎは、１，２，３，…，の整数）膜厚のＳｉＯ２により形成することにより、絶縁膜１６に反射防止機能を持たせるようにしてもよい。
【００１１】
以上のように構成された実施の形態１の発光ダイオードチップは、発光部の側面の一部から光を出射するように構成しているので、容易にその出射方向を制限することができる。これにより、例えば、上面の一部に窓部を有するパッケージを用いて発光ダイオードを構成しようとした場合、発光ダイオードチップの出射面である上記発光部の一部の側面を、パッケージの窓部に対応させて設けることができ、取り出し効率の良い発光ダイオードを構成できる。
すなわち、発光ダイオードチップの出射面である側面２ａから出射された光が全て、パッケージの窓部から出射されるように、発光ダイオードチップの出射面を、パッケージの窓部に対応させて設けることができる。
【００１２】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の発光ダイオードは、ベース２２と出射窓２１ｂを有するキャップ２１とからなる気密パッケージ２０内に、実施の形態１の発光ダイオードチップ１００が設けられた発光ダイオードであって、発光ダイオードチップ１００で発光した光を効率良く出射窓２１ｂから出射できるようにしたものである（図５）。
ここで、特に、本実施の形態２の発光ダイオードでは、発光ダイオードチップ１００の出射面である側面２ａから出射された光が全て、パッケージの窓部から出射されるように、発光ダイオードチップの出射面を、パッケージの窓部に対応させて設けている。
【００１３】
実施の形態２の発光ダイオードにおいて、ベース２２は、ベース板２２ａと、絶縁封止材２２ｄにより絶縁気密が保たれるようにベース板２２ａに挿入された正リード端子２２ｂと負リード端子２２ｃとによって構成される。
また、キャップ２１は、中央部に出射窓２１ｃを形成するために開口部が形成された金属キャップ２１ａと、その開口部に気密が保たれるように張り付けられた透明板２１ｂとからなる。
発光ダイオードチップ１００は、正リード端子２２ｂと負リード端子２２ｃの間のベース板２２ａの上面に、その上面と発光ダイオードチップ１００の基板１０が直交するようにマウント３０を用いて設けられる。
具体的には、マウント３０のダイオード取り付け面３０ａに発光ダイオードチップ１００をとり付け、そのダイオード取り付け面３０ａがベース板２２ａの上面に垂直になるように、マウント３０をベース板２２ａの上面に固定する。
【００１４】
そして、発光ダイオードチップ１００のｐパッド電極１５と正リード端子２２ｂとがワイヤＷ１によって接続され、ｎパッド電極１８と負リード端子２２ｃとがワイヤＷ２によって接続する。
次に、キャップ２１を、ベース２２に発光ダイオードチップ１００を覆うように被せて、金属キャップのつばの部分でベース２２に溶接する。
ここで、キャップ２１は、その出射窓２２ｃの中心が発光ダイオードチップ１００の出射面２ａの中心と一致するように、ベース２２に被せて固定する。
【００１５】
以上のように構成された発光ダイオードは、取り出し効率を向上させることができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る発光ダイオードチップによれば、上面の一部に窓部を有するパッケージと組み合わせて取り出し効率の良い発光ダイオードを構成することができる。
また、本発明に係る発光ダイオードによれば、取り出し効率の良い発光ダイオードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の発光ダイオードチップの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。
【図３】図２の一部の拡大図である。
【図４】本発明に係る実施の形態２の発光ダイオードの構成を示す一部拡大図である。
【図５】本発明に係る実施の形態２の発光ダイオードの全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…発光部、
２ａ，２ｂ，２ｃ…側面、
１０…基板、
１１…ｎ型窒化物半導体層、
１２…窒化物半導体発光層、
１３…ｐ型窒化物半導体層、
１４…ｐ型オーミック電極、
１５…ｐパッド電極、
１６…絶縁膜、
１６ａ，１６ｂ…開口部、
１７…ｎ型オーミック電極、
１８…ｎパッド電極、
２０…気密パッケージ、
２１ｂ…出射窓、
２１…キャップ、
２１ａ…金属キャップ、
２１ｂ…透明板、
２２…ベース、
２２ａ…ベース板、
２２ｂ…正リード端子、
２２ｃ…負リード端子、
２２ｄ…絶縁封止材、
３０…マウント、
１００…発光ダイオードチップ、
Ｒ１…反射ミラー、
Ｗ１，Ｗ２…ワイヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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