(57)【要約】【課題】従来のＬＥＤチップでは発光面の中心にボンディングパッドが位置していたので、光ファイバーと発光面とを正対させるのが困難となり、光ファイバー内に充分な光量が取込めない問題点を生じていた。【解決手段】本発明により、第一には、ボンディングパッドをＬＥＤチップの一つのコーナー部に設けることで、発光面に広い面積の部分が存在するものとして光ファイバーとの正対を容易に行えるものとし、第二には、エッチングにより活性層を除去した位置にボンディングパッドを形成するものとしてボンディングパッド背面での発光をなくして発光効率を向上させ、両者の総合で光ファイバーへの入射光量を格段に向上させて課題を解決するものである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップのＰ型クラッド層の面上にチップ外周の一部分を除く形状として発光部の領域を設定し、この発光部に相当する部分に略網目状としたオーミック電極を敷設する第一の工程と、前記ボンディングパッドが設けられる前記ＬＥＤチップの前記コーナー部分にほぼ半導体基板部に至るエッチングを行い発光部を除去する第二の工程と、前記第二の工程により露出したメサ端面を含み前記Ｐ型クラッド層の表面からエッチングが行われ発光部が除去された前記半導体基板部の表面に至る絶縁層を敷設する第三の工程と、前記絶縁層上で且つ発光部が除去された基板面上に設けられるボンディングパッド、および、このボンディングパッドから前記絶縁層上をメサ端面を経由し前記オーミック電極に接続する渡り線部を形成する第四の工程とを含むことを特徴とする光ファイバ用ＬＥＤの製造方法。
【請求項２】
ＬＥＤチップのチップ外周の一部分にはほぼ半導体基板部に至る深さにエッチングが行われ、このエッチングが行われた半導体基板部面から前記エッチングにより生じたメサ端面を経由してＰ型クラッド層の面上に至る絶縁層が形成されており、前記絶縁層の前記半導体基板部上となる位置にはボンディングパッドが形成されると共に、該ボンディングパッドと前記Ｐ型クラッド層の発光領域面上に敷設されたオーミック電極とは、前記絶縁層上を経由する渡り線部により電気的接続が行われていることを特徴とする光ファイバ用ＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）に関するものであり、詳細には近年、車両の制御、例えばエンジンの制御をコンピュータで行う際にプラスチック光ファイバーを用いて信号を伝達するものとして、電磁雑音による誤動作を厳重なシールドを行うことなく生じないものとするときに、前記プラスチック光ファイバーに効率良く光信号を与えるのに適したＬＥＤの構成に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＬＥＤにおいては、ＬＥＤチップの底面には第一の電極を設け、Ｐ型クラッド層の上面の中心に第二の電極（ボンディングパッド）を設け、前記第一の電極で基板などにダイマウントし、第二の電極にワイヤーボンドなどによる配線を行い、上記２つの電極間に直流電源を印加することで点灯させるものであった。
【０００３】
このときに、前記ＬＥＤチップの中心の狭い範囲に設けられている第二の電極では電流の集中を生じるものとなり、この第二の電極の直下で最大の明るさが得られるものとなるが、前記第二の電極は不透明部材で形成されているものであるので遮蔽され、その明るさを充分に外部に取出すことができず、駆動電流に対する明るさ出力、即ち、発光効率が低下するものとなっている。
【０００４】
この点を解決すべく、従来は第二の電極とＬＥＤチップの間に電流拡散層を介して電流阻止層を設け、第二の電極からの電流をＬＥＤチップの周縁に誘導して、周縁の部分がより明るく発光するようにし、前記第二の電極で遮蔽される光量の割合を減じることで見かけの発光効率の向上を図るものがある。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
尚、第二の電極の外周に、例えばＬＥＤチップの周縁に向かう放射状に細線状の第三の電極を設け、より積極的に電流を誘導しＬＥＤチップの周縁の輝度の向上を図るものもあり、この場合、第三の電極は前記第二の電極と一体化して同一部材で形成される場合もあり、あるいは、前記ＬＥＤチップとの接触効率を向上させるなどの目的で適宜の別部材で形成される場合もある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−６４２２１号公報（段落「００５３」〜段落「００７４」、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＬＥＤでプラスチック光ファイバーに信号光を入射させようとしたときには、上記のようにＬＥＤチップの中心に影となる第二の電極が位置し、その周縁にリング状に広がって明るい発光部位が存在している形状では、小さな円形状の開口部を有する光ファイバー内に取込むのには、形状的にも無理を生じ、単に見かけの発光効率を向上させたのみの従来のＬＥＤでは依然として取込み効率を向上させることができないという問題点を生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、ＬＥＤチップのチップ外周の一部分にはほぼ半導体基板部に至る深さにエッチングが行われ、このエッチングが行われた半導体基板部面から前記エッチングにより生じたメサ端面を経由してＰ型クラッド層の面上に至る絶縁層が形成されており、前記絶縁層の前記半導体基板部上となる位置にはボンディングパッドが形成されると共に、該ボンディングパッドと前記Ｐ型クラッド層の発光領域面上に敷設されたオーミック電極とは、前記絶縁層上を経由する渡り線部により電気的接続が行われていることを特徴とする光ファイバ用ＬＥＤ、および、その製造方法を提供することで課題を解決するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤのＬＥＤチップであり、このＬＥＤチップ１は実際にはハウジングなどが取付けられて光ファイバ用ＬＥＤとしての商品化が行われているものであるが、ここでは説明を単純化し理解を容易とするためにＬＥＤチップ１の状態で示してある。
【００１０】
本発明に係るＬＥＤチップ１においては、先ず、Ｐ型クラッド層２の表面に略網目状としたオーミック電極６が敷設される。このときに前記オーミック電極６は、Ｐ型クラッド層２が残余する発光領域１ａの全面に電流が均一に注入されるように形状が最適化されると共に、オーミック電極６自体が過剰に発光を遮ることが無いように、発光領域に占めるオーミック電極６の面積を２０％以下（但し線幅が１０μｍ程度の場合）の範囲に設定することが好ましい。また、ＬＥＤチップ１の底面に、このＬＥＤチップ１をリードフレーム（図示は省略する）などにダイボンドを行うためのベース電極７も設けておく。
【００１１】
上記のようにオーミック電極６の敷設が行われた後には、図２の断面図でも明らかなように、活性層３を挟むＰ型クラッド層２、および、Ｎ型クラッド層４の外周部分にはエッチングが行われ、前記Ｐ型クラッド層２およびＮ型クラッド層４はメサ状に半導体基板部５上に突出するものとされている。尚、図２ではエッチングは半導体基板部５に達する深さまで行われたものとして示してあるが、実際には、活性層３が完全に除去されれば、本発明が期待する作用は達せられるものとなる。
【００１２】
また、本発明においては、上記に説明したＬＥＤチップ１の外周部分のエッチングを行う際に、同時に前記ＬＥＤチップ１のチップ外周の一部分、例えば、一つのコーナー部分にも適宜な面積、形状としてエッチングを行いパッド形成用凹部５ａを形成するものであり、そのパッド形成用凹部５ａの面積、形状は、後にこの凹部５ａに形成されるボンディングパッド９の機能に対して必要でかつ充分な面積、形状とされている。
【００１３】
上記のようにしてエッチングが行われた後には、前記パッド形成用凹部５ａの部分に対して、前記Ｐ型クラッド層２の表面の一部から、メサ端面を経由し、前記半導体基板部５の表面に至り覆う絶縁層８が、例えば、ＳｉＯ２膜などの絶縁性部材により形成される。
【００１４】
そして、前記絶縁層８上であり、且つ、前記半導体基板部５上となる位置にはボンディングパッド９が、例えば、Ｔｉ／ＡｕあるいはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕなどのの組成をもって形成されている。このときに、前記絶縁層８がＥＢ法で形成されたポーラスなＳｉＯ２膜である場合には、時間の経過と共にＺｎに拡散を生じて前記絶縁層８にリークを生じるものとなるので、前記ボンディングパッド９を形成する組成としてＺｎを含む金属部材は使用不可である。
【００１５】
また、前記ボンディングパッド９の形成にあたっては、前記絶縁層８上に敷設され、このボンディングパッド９と前記オーミック電極６とを電気的に接続するための渡り線部９ａが、ボンディングパッド９と同一組成をもって、同一工程で形成されている。
【００１６】
次いで、上記の構成とした本発明の光ファイバ用ＬＥＤ（ＬＥＤチップ１）の作用および効果について説明する。先ず、第一には、ボンディングパッド９をＬＥＤチップ１のチップ外周の一部分に設けるものとしたことで、発光領域１ａの中心にボンディングパッド９が存在することをなくし、図２にも示すように、光ファイバー１０の端部とＬＥＤチップ１の発光領域１ａとの対峙がボンディングパッド９に遮られることなく行えるものとして、光ファイバー１０に取込める光量を格段に増加させられるものとする。
【００１７】
以上を更に具体的に説明すれば、従来は２４０μｍ×２４０μｍの発光領域１ａ中に占めるボンディングパッド９（直径１００μｍ）および、それに付随する放射状の電極との面積の割合は約２１％であったのに対し、本発明により発光領域１ａの中心からボンディングパッド９を移動させ、発光領域１ａには略網目状としたオーミック電極６のみが存在するものとしたことで、１４％まで低減が可能であった。
【００１８】
また、第二には、エッチングにより活性層３（Ｐ型クラッド層２、Ｎ型クラッド層４を含み）を除去し、更には、絶縁層８を設けて、ＬＥＤチップ１の発光領域１ａとは全く関与しない状態としてボンディングパッド９を形成したことで、従来例のＬＥＤチップのようにボンディングパッド９の裏面、言い換えれば、実質的に光を取出すことができない部分に電流が流れるのを防止する。
【００１９】
従って、本発明のＬＥＤチップ１では、ボンディングパッド９に印加が行われた電流の全ては略網目状としたオーミック電極６を介して前記Ｐ型クラッド層２に注入されるものとなり、電流の全ては取出し可能な位置で光に変換されるものとなって、発光効率の向上を可能とするものである。
【００２０】
図３〜図６は、上記に説明した本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤ（ＬＥＤチップ１）の製造方法を工程の順に示すものであり、先ず、第一工程としては図３に示すように活性層３を挟みＰ型クラッド層２とＮ型クラッド層４とが形成されたＬＥＤチップ１の、発光領域１ａとされる位置に相当する前記Ｐ型クラッド層２の表面にはオーミック電極６が形成される。このときに、前記オーミック電極６が形成される部材としては、例えば、前記Ｐ型クラッド層２がＰ型のＩｎＧａＰである場合には、ＡｕＺｎであることが好ましい。
【００２１】
図４は上記したオーミック電極６の敷設工程に続いて行われるエッチング工程であり、このエッチング工程は、前記ＬＥＤチップ１のＰ型クラッド層２の側から行われ、ＬＥＤチップ１の周縁と、ＬＥＤチップ１のチップ外周の一部分、例えばコーナー部分などに対して行うものとし、このコーナーなどに行うパッド形成用凹部５ａを形成するためのエッチングは略円形などとして、後にこの部分に形成するボンディングパッド９に対して必要充分な面積のものとし、総合として図４中に発光領域１ａで示した形状となるメサ部を形成する。尚、エッチングの深さについては上記に記載したとおりである。
【００２２】
図５は、上記エッチング工程が行われた部分であり、且つ、後にボンディングパッド９の形成が行われる部分に対する短絡防止用の絶縁層８の形成工程であり、この絶縁層８はＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜の常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、または、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ｂｅａｍ）蒸着法により形成する。
【００２３】
このときに、ＥＢ蒸着法によれば得られる絶縁層８がポーラス状となるので、ボンディングパッド９を形成する部材にＺｎを含むものとすると、時間の経過と共にＺｎの拡散を生じて活性層３とに短絡を生じるものとなるので、上記にも記載したように、Ｚｎを含むものとする必要があるときには、絶縁層８の形成には常圧ＣＶＤ法を採用することが好ましいものとなる。
【００２４】
図６は、上記のようにして形成された絶縁層８上にボンディングパッド９を形成する工程を示すものであり、このボンディングパッド９は、リードフレーム（図示せず）とＬＥＤチップ１とを金線などにより配線を行うときに、前記金線の接続端子としてＬＥＤチップ１側に設けられるものである。従って、このボンディングパッド９には渡り線部９ａが設けられていて、前記オーミック電極６に接続されている。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、ＬＥＤチップのチップ外周の一部分にはほぼ半導体基板部に至る深さにエッチングが行われ、このエッチングが行われた半導体基板部面から前記エッチングにより生じたメサ端面を経由してＰ型クラッド層の面上に至る絶縁層が形成されており、前記絶縁層の前記半導体基板部上となる位置にはボンディングパッドが形成されると共に、該ボンディングパッドと前記Ｐ型クラッド層の発光領域面上に敷設されたオーミック電極とは、前記絶縁層上を経由する渡り線部により電気的接続が行われていることを特徴とする光ファイバ用ＬＥＤとしたことで、第一には、ボンディングパッドをＬＥＤチップのコーナー部などチップ外周の一部分に設けるものとしたことで、発光部の中心にボンディングパッドが存在することをなくし、且つ、発光部に比較的に広い面積が設定できるものとし、光ファイバーの端部とＬＥＤチップの発光領域との対峙がボンディングパッドに遮られることなく行えるものとして、光ファイバーに取込める光量を格段に増加させられるものとして、少ない駆動電流でよりＳ／Ｎ比の高い光通信の実施を可能として、この種の光ファイバ用ＬＥＤの性能向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【００２６】
また、第二には、エッチングにより活性層（Ｐ型クラッド層、Ｎ型クラッド層を含み）を除去し、更には、絶縁層を設けて、ＬＥＤチップ１の発光領域とは全く関与しない状態としてボンディングパッドを形成したことで、従来例のＬＥＤチップのようにボンディングパッドの裏面、言い換えれば、実質的に光を取出すことができない部分に電流が流れるのを防止する。よって、本発明のＬＥＤチップでは、ボンディングパッドに印加が行われた電流の全ては略網目状としたオーミック電極を介して前記Ｐ型クラッド層に注入されるものとなり、電流の全ては取出し可能な位置で光に変換されるものとなって、発光効率の向上を可能とし、上記の光ファイバ用ＬＥＤの性能向上を一層確実なものとするのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤの実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤの製造方法におけるオーミック電極の敷設工程を示す平面図である。
【図４】同じく本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤの製造方法におけるエッチング工程を示す平面図である。
【図５】同じく本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤの製造方法における絶縁層の形成工程を示す平面図である。
【図６】同じく本発明に係る光ファイバ用ＬＥＤの製造方法におけるボンディングパッドの形成工程を示す平面図である。
【符号の説明】
１……ＬＥＤチップ（光ファイバ用ＬＥＤ）
１ａ……発光領域
２……Ｐ型クラッド層
３……活性層
４……Ｎ型クラッド層
５……半導体基板部
５ａ……パッド形成用凹部
６……オーミック電極
７……ベース電極
８……絶縁層
９……ボンディングパッド
９ａ……渡り線部
１０……光ファイバー
【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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【図６】
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