(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面に第１の電極が形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成された、発光部を含む半導体層と、前記半導体層の光を取り出す表面（発光面）の一部に分配して形成され、その半導体層とオーミック接触をなす分配電極と、前記発光面の全面と前記分配電極とを覆って形成され、その分配電極と導通する透明導電膜と、前記透明導電膜の表面の一部に形成され、その透明導電膜と導通する台座電極とを有し、前記発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上で、該発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上であり、前記分配電極が複数の電極からなり、該分配電極が発光面の面積０．１５ｍｍ2当たりに少なくとも１個以上存在するように配置されており、該分配電極と半導体層との接触抵抗が５０Ω以下であり、前記台座電極が発光面の外周から０．３ｍｍ以内の部分に配置されており、前記透明導電膜の比抵抗が０．００５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記透明導電膜が、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記発光部が、ＡｌＧａＩｎＰからなることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記発光部が、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法により形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか1項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記請求項１乃至４の何れか１項に記載の発光ダイオードと、該発光ダイオードの第１の電極と導通する第１の導線と、該発光ダイオードの台座電極と導通する第２の導線とを備えたランプ。
【請求項６】
前記台座電極と第２の導線との結線がワイヤボンドにより行われ、ワイヤボンドによる配線が１本であることを特徴とする請求項５に記載のランプ。
【請求項７】
前記台座電極と第２の導線との結線を、ワイヤボンドにより１本の配線で行うことを特徴とする請求項５に記載のランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体層の表面から均一に光を取り出すために電極構造を改良した発光ダイオードおよびその発光ダイオードを用いたランプとその製造方法に係わり、特に大型の発光ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発光ダイオードについて、光を主に取り出す半導体層の表面を正面から見た平面図を図５に示す。従来の発光ダイオードでは、図５に示すように光を主に取り出す表面（発光面）３９の中央部に、外部の導線との結線を行い、かつ半導体層とのオーミック接触を形成するための電極３８が形成されているのが一般的であった。なお、本明細書で発光面３９とは、図５で灰色で示す発光ダイオードの表面とその中央部に形成された電極３８の部分とを合わせた領域をいう。
【０００３】
しかし、発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上で、特に発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上である大型の発光ダイオードでは、発光面の面内の電極から離れた位置で、放出される発光の強度が低下する傾向があった。これは大型の発光ダイオードでは、電極が形成された半導体層内で電流が拡散により十分に広がらないため、電極から注入された発光ダイオードの駆動電流が発光面の外周まで均一に行き渡らないことによると考えられる。
このため大型の発光ダイオードでは、発光面内の発光強度の均一性が低下し、さらに発光面の周辺部で発光強度が低下することにより、発光ダイオード全体の輝度も低下するといった問題点があった。
【０００４】
上記の問題を解決し、発光面積が大きく発光強度が面内で均一な発光素子を作製するために、従来では発光面の面積が０．１ｍｍ2程度の個別に分離された発光ダイオードを複数個並列に並べ、個々の発光ダイオードにそれぞれ配線を施し同時に発光させることにより、発光面積が０．２５ｍｍ2以上の大型の発光ダイオードに相当する発光素子を作製していた。
【０００５】
また、別の方法として図３および図４に示すように、発光ダイオード用エピタキシャルウェーハから発光ダイオードを作製する際に、基板２１を所望の大きさにつながった形で切断し、さらに半導体層２３についてのみ発光面の面積がそれぞれ０．１ｍｍ2程度になるように、半導体層の表面から発光部２２を含む範囲に切り込み２９を入れて分離し、その分離された発光面ごとに電極２８を形成することにより、いわゆる発光ダイオードアレイの形の大型の発光素子を作製していた。ここで、図３は該発光ダイオードアレイの平面図であり、図４は該発光ダイオードアレイの線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。図３、図４に示す発光ダイオードアレイは、分離された発光面ごとに設けられた電極２８にそれぞれ配線を行い同時に発光させることにより、大型の発光素子として用いることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、大型の発光素子としては、上記のように複数の小型の発光ダイオードの集合体や同一基板上に発光部のみを分離して作製した発光ダイオードアレイが、用いられていた。しかしこれらの大型発光素子の場合、０．１ｍｍ2程度の大きさに分離された発光面に個々の電極を形成し、それらの電極にそれぞれ配線をする必要がある。ここで、個々の電極のサイズはワイヤボンドにより配線を行うため少なくとも直径１００μｍ程度が必要であるが、発光面の電極に覆われた部分からは光が取り出せないこと、また配線のための導線が発光面の上を通過するため導線が影となることにより、従来の大型の発光素子は発光強度が面内で不均一になったり輝度が低くなるといった問題点があった。また、個々の電極に対してそれぞれワイヤボンドにより配線を行う必要があるため、組み立てコストが高くなるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み提案されたもので、大型の発光素子の発光面内の発光強度の均一性を改善し、輝度を向上させ、さらにワイヤボンドによる配線の工数を減らして組み立てコストを小さくすることができる大型の発光ダイオードを提供することを目的とする。そして、その発光ダイオードを用いたランプとその製造方法も提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）裏面に第１の電極が形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成された、発光部を含む半導体層と、前記半導体層の光を取り出す表面（発光面）の一部に分配して形成され、その半導体層とオーミック接触をなす分配電極と、前記発光面と前記分配電極とを覆って形成され、その分配電極と導通する透明導電膜と、前記透明導電膜の表面の一部に形成され、その透明導電膜と導通する台座電極とを有し、前記発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上である発光ダイオード。
（２）前記発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上であることを特徴とする（１）に記載の発光ダイオード。
（３）前記分配電極が複数の電極からなり、該分配電極が発光面の面積０．１５ｍｍ2当たりに少なくとも１個以上存在するように配置されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の発光ダイオード。
（４）前記台座電極が、発光面の外周から０．３ｍｍ以内の部分に配置されていることを特徴とする（１）乃至（３）に記載の発光ダイオード。
（５）前記透明導電膜の比抵抗が、０．００５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（４）に記載の発光ダイオード。
（６）前記透明導電膜が、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなることを特徴とする（１）乃至（５）に記載の発光ダイオード。
（７）前記発光部が、ＡｌＧａＩｎＰからなることを特徴とする（１）乃至（６）に記載の発光ダイオード。
（８）前記発光部が、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法により形成されることを特徴とする（１）乃至（７）に記載の発光ダイオード。
である。
【０００９】
また本発明は、
（９）前記（１）乃至（８）に記載の発光ダイオードと、該発光ダイオードの第１の電極と導通する第１の導線と、該発光ダイオードの台座電極と導通する第２の導線とを備えたランプ。
（１０）前記台座電極と第２の導線との結線がワイヤボンドにより行われ、ワイヤボンドによる配線が１本であることを特徴とする（９）に記載のランプ。
（１１）前記台座電極と第２の導線との結線を、ワイヤボンドにより１本の配線で行うことを特徴とする（９）に記載のランプの製造方法。
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは先に、電極と半導体層との良好なオーミック接触を実現し、かつ発光ダイオードの駆動電流を発光部の全面に広げて半導体層の発光面から均一に発光を得ることが出来るようにすることを目的に、図１０、図１１に示す発光ダイオードを開発した。
【００１１】
本発明者らが開発した発光ダイオードは、図１１に断面図で示すように、裏面に第１の電極５が形成された半導体基板１と、前記半導体基板１上に形成された、発光部２を含む半導体層３と、前記半導体層３の発光面の一部に分配して形成され、その半導体層３とオーミック接触をなす分配電極７と、前記半導体層３の発光面と前記分配電極７とを覆って形成され、その分配電極７と導通する透明導電膜４と、前記透明導電膜４の表面の一部に形成され、その透明導電膜と導通する台座電極６とを有する発光ダイオード１０である。
【００１２】
また、図１１に示す発光ダイオード１０の一例を上から見た平面図を図１０に示す。図１０に示す発光ダイオードは、発光ダイオード１０の表面の中心に台座電極６が形成され、その外周部に分配電極７が形成されている。但し、台座電極６と分配電極７および半導体層表面との間には、半導体層３の表面と前記分配電極７とを覆って形成された透明導電膜４が介在している。
【００１３】
本発明者らは、上記の発光ダイオードに用いた技術を使うと、前述の問題を解決した大型の発光ダイオードを提供できることを見出し、本発明をなしたものである。
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２は本発明の発光ダイオードの概略構成を模式的に示す図で、図１はその平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００１５】
図１および図２に示す本発明の発光ダイオードは、裏面に第１の電極１５が形成された半導体基板１１と、前記半導体基板１１上に形成された、発光部１２を含む半導体層１３と、前記半導体層１３の光を取り出す表面（発光面）の一部に分配して形成され、その半導体層１３とオーミック接触をなす分配電極１７と、前記発光面と前記分配電極１７とを覆って形成され、その分配電極１７と導通する透明導電膜１４と、前記透明導電膜１４の表面の一部に形成され、その透明導電膜１４と導通する台座電極１６とを有する。さらに本発明の発光ダイオードは、前記発光面の最大幅（図１に示す発光面の場合は、発光面の対角線の長さ）が０．７ｍｍ以上である大型の発光ダイオードであることを特徴とする。また本発明は、半導体層１３の発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上である場合に、従来の大型発光素子に比較して発光面内の発光強度の均一性を改善し、輝度を向上させる効果が特に顕著になる。
【００１６】
上記構成の発光ダイオードは、半導体層の表面の一部にオーミック接触をなす分配電極を設けることで、分配電極と半導体層との間の接合は良好なオーミック接触を保ってその間の電気抵抗は小さくなる。しかし、透明導電膜と半導体層との間の接合では十分なオーミック接触は得られないため、その間の電気抵抗は大きい。すなわち、透明導電膜と半導体層との間の電気抵抗に比べて、透明導電膜と分配電極および分配電極と半導体層との間の電気抵抗が大幅に小さいため、台座電極から供給される発光ダイオードの駆動電流は、その大部分がより電気抵抗の低い、台座電極→透明導電膜→分配電極→半導体層（発光部）の経路を流れる。したがって、発光面上での分配電極の平面的な配置に応じて、台座電極からの駆動電流を発光面の広い範囲に拡げることができる。
すなわち本発明の発光ダイオードでは、発光面の全面に駆動電流を広げるために発光面の外周部にも分配電極を配置するので、外周部の分配電極のまわりの発光部にも駆動電流が流れ、発光面の外周部でも従来の発光ダイオードに比較して均一に発光が起きる。
【００１７】
さらに、発光部からの発光は、発光面から透明導電膜を介して上方から取り出される。本発明の発光ダイオードでは分配電極は、図１に示すように半導体層の発光面の台座電極とは重ならない部分に配置するのが好ましく、さらに、台座電極と重なる部分には配置しないようにするのがより好ましい。上記のように分配電極を台座電極とは重ならないように配置すると、台座電極の直下方向での発光は発生せず、発光の大部分は台座電極に遮られることなく、上方から取り出すことができ、発光ダイオードの輝度を大幅に改善することができる。
【００１８】
本発明の透明導電膜と分配電極と台座電極からなる電極構造を用いると、駆動電流を半導体層表面の広い範囲に拡げることができるため、発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上である発光ダイオードにおいて、特に発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上である大型の発光ダイオードの場合に顕著に、従来の大型の発光ダイオードに比較して発光面を均一に発光させることができる。発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上である大型の発光ダイオードとは、図１に示すように半導体層表面が正方形の発光ダイオードの場合、正方形の１辺が０．５ｍｍ以上であるものをいうが、その他の発光ダイオードであっても、半導体層の光を取り出す主な表面の面積が０．２５ｍｍ2以上となるものをいう。
【００１９】
本発明の発光ダイオードにおいては、金線などでワイヤボンドにより分配電極に配線する替わりに、透明導電膜により分配電極への電気伝導を確保する。従って分配電極にワイヤボンドによる配線を行う必要がないため、分配電極の面積は、台座電極の面積より小さくすることができる。さらに、配線のための導線が発光面の上を通過することで導線が影となることがない。その結果、従来の大型の発光素子に比べて外部に光を効率よく取り出せるため、輝度をより一層向上させることができ、発光強度の面内の均一性を改善することができる。また、ワイヤボンドによる配線の工程をなくして組み立てコストを小さくすることができる。
【００２０】
ここで、本発明の大型の発光ダイオードでは、効率良く電流を半導体層表面の広い範囲に拡げるためには、透明導電膜の比抵抗は０．００５Ω・ｃｍ以下とするのが好ましい。また透明導電膜は、良好な透光性を備えるものが好ましい。そのため透明導電膜の材料としては酸化インジウム錫（ＩＴＯ）を用いるのが特に好ましい。また酸化亜鉛を用いることもできる。これらの透明導電膜を用いると、半導体層の表面から取り出された発光は、この透明導電膜を通過する間でもほとんど吸収されることがなく、効率よく透明導電膜から上方へ取り出すことができる。透明導電膜の厚さは、発光部からの発光の波長に応じ光学的に算出される最適膜厚に設定するのが望ましい。
【００２１】
また本発明においては、分配電極と半導体層との間をオーミック接触としたことにより、発光ダイオードに駆動電流を流した際の順方向電圧の上昇を抑制することが可能となるので、発光ダイオードの寿命特性が向上する。分配電極と半導体層との接触抵抗は、約５０Ω以下とするのが好ましい。分配電極と半導体層との接触抵抗は分配電極の面積によって変化し、分配電極の面積が小さすぎると接触抵抗が増大し順方向電圧（Ｖｆ）が大きくなる不都合が生じる。また分配電極の面積が大きすぎると、発光部からの発光が分配電極にさえぎられて外部に取り出せなくなり、輝度が低下する。また半導体層の最も表面側の層を、分配電極とのオーミック接触を形成しやすい半導体からなる層、いわゆるコンタクト層とすると、オーミック接触がより小さくなるため好ましい。
【００２２】
分配電極は、台座電極からの駆動電流を発光面の広い範囲に均一に拡げるために、半導体層の表面に均等に配置するのが好ましい。分配電極の形状は図１では円形とし、発光面上に分配電極を複数個設けたが、四角形等の多角形の分配電極を用いても良い。分配電極が独立した複数個の電極からなる場合、発光面の０．２ｍｍ2当たりに１個程度分配電極を配置するのでは、発光強度の均一性が不充分であり、少なくとも０．１５ｍｍ2当たりに１個以上の分配電極が配置されることが、発光面での発光強度の均一性を向上するために望ましい。また、放射状、ドーナッツ状、螺旋状、額縁状、格子状、あるいは枝状の独立していない分配電極を半導体層の表面に均等に配置しても良い。
【００２３】
また分配電極の材料には、半導体層の最も表面側の層がｐ型の場合はＡｕＺｎ合金やＡｕＢｅ合金等を、また半導体層の最も表面側の層がｎ型の場合はＡｕＧｅＮｉ合金やＡｕＳｉ合金等を用いることができる。
【００２４】
また台座電極は、発光ダイオードと外部の導線の接続のためにワイヤボンドを行うための電極であり、そのため０．０１ｍｍ2程度の面積が必要である。この台座電極の材質には、金やアルミニウムなどの金属を用いることができる。本発明の発光ダイオードにおいて、台座電極が発光面の中心にあると、台座電極と外部の導線を結ぶ配線が発光面の上を通り、発光面に対し影となり結果的に発光強度の均一性が低下する可能性がある。そこで台座電極は発光面の周辺部に配置する方が好ましく、発光面の外周から０．３ｍｍ以内の部分に配置すると特に配線の影の影響が少なくなり好ましい。
【００２５】
従来の発光ダイオードでは、台座電極から直下方向に流れる駆動電流に基づく発光は、台座電極で遮られて外部に取り出すことができなかった。このため、従来は台座電極と発光部との間に絶縁層や極性の異なる半導体層を設ける等で対策を施し、台座電極から直下方向へ駆動電流が流れるのを強制的に防ぐようにしていた。しかし本発明では、駆動電流を分配電極に分配して誘導することができ、したがって、絶縁層や極性の異なる半導体層を設けなくとも、より簡単な構成の下で、台座電極の直下方向に流れる駆動電流を少なくすることができる。
【００２６】
【実施例】
（実施例）
本実施例では、本発明に係わる発光ダイオードを作製した例を図１、図２を用いて具体的に説明する。図１および図２は、本実施例で作製した発光ダイオードを示した図で、図１はその平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００２７】
本実施例で作製した発光ダイオードは、発光部がＡｌＧａＩｎＰからなる赤橙色の発光を行う発光ダイオードである。この発光ダイオードでは、亜鉛（Ｚｎ）をドープしたｐ形の（００１）面を有するＧａＡｓ単結晶からなる半導体基板１１上に順次積層された、Ｚｎをドープしたｐ形のＧａＡｓからなる緩衝層１３１、Ｚｎをドープしたｐ形のＡｌＧａＡｓからなる光反射層１３２、Ｚｎをドープしたｐ形の（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１３３、アンドープの（Ａｌ0.2Ｇａ0.8）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる発光層１３４、および珪素（Ｓｉ）をドープしたｎ形の（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層１３５から、半導体層１３が構成されている。また、この発光ダイオードの発光部１２は、下部クラッド層１３３、発光層１３４、上部クラッド層１３５から構成されている。
【００２８】
本実施例ではまず、トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3）3Ａｌ）、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）およびトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）をＩＩＩ族構成元素の原料に用いた減圧の有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法により、上記の半導体層１３を構成する各層を半導体基板１１上に積層し、エピタキシャルウェーハを形成した。Ｚｎのドーピング原料にはジエチル亜鉛（（Ｃ2Ｈ5）2Ｚｎ）を使用した。Ｓｉのドーピング原料にはジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）を使用した。また、Ｖ族構成元素の原料としては、ホスフィン（ＰＨ3）またはアルシン（ＡｓＨ3）を用いた。半導体層１３を構成する各層のＭＯＣＶＤ法における積層温度は７００℃に統一した。
【００２９】
緩衝層１３１のキャリア濃度は約５×１０18ｃｍ-3、また、層厚は約０．５μｍとした。光反射層１３２はＡｌ混晶比の異なる２種類のＡｌＧａＡｓ薄膜を各１０層交互に積層し、キャリア濃度は約３×１０18ｃｍ-3、層厚は合計で約０．８μｍとした。下部クラッド層１３３のキャリア濃度は約４×１０17ｃｍ-3、また、層厚は約１μｍとした。発光層１３４の層厚は約０．５μｍとし、キャリア濃度は約５×１０16ｃｍ-3とした。上部クラッド層１３５のキャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3とし、また、層厚は約４μｍとした。
【００３０】
半導体層１３の各層をＭＯＣＶＤ法で積層してエピタキシャルウェーハを作製した後、半導体基板１１の裏面に第１の電極１５として、金・亜鉛（ＡｕＺｎ）合金からなるｐ形オーミック電極を厚さが１μｍとなるように真空蒸着法により形成した。
【００３１】
また、半導体層１３の発光面に分配電極１７を形成するために、先ず膜厚を約５０ｎｍとするＡｕ９３重量％とＧｅ７重量％の合金からなる金・ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）合金膜を、上部クラッド層１３５の表面の全面に、一般的な真空蒸着法により一旦被着させた。続けて、その金・ゲルマニウム合金膜の表面上に、膜厚を約５０ｎｍとする金（Ａｕ）膜を被着させた。次に、金・ゲルマニウム合金膜と金膜とからなる２層構造の重層膜が分配電極１７の形になるように、一般的なフォトリソグラフィー手段を利用してパターニングを施し、直径を約３０μｍとする円形の分配電極１７を形成した。この金・ゲルマニウム合金膜と金膜とからなる２層構造の分配電極１７は、図１に示すように、台座電極１６の直下領域を除く半導体層１３の発光面上に合計８個、均等に配置した。最も近接した分配電極１７の中心間の距離Ｌは０．２５ｍｍとした。次に上記の分配電極１７を形成した後、アルゴン（Ａｒ）気流中において４２０℃で１５分間の合金化熱処理を施し、分配電極１７と上部クラッド層１３５とのオーミック接触を形成した。
【００３２】
次に、上部クラッド層１３５の発光面と分配電極１７とを覆って、一般のマグネトロンスパッタリング法により、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明導電膜１４を半導体層１３上に被着させた。透明導電膜１４の比抵抗は約２×１０-4Ω・ｃｍであり、この実施例の発光ダイオードの発光波長の光に対する透過率は９４％であった。またこの透明導電膜１４の膜厚は約３００ｎｍとした。一般的なＸ線回折分析法により、透明導電膜１４を形成するＩＴＯは＜０００１＞方向（Ｃ軸）に優先的に配向した多結晶膜であることが分かった。
【００３３】
次に、透明導電膜１４の全面に、一般的なフォトレジスト材料を塗布した後、台座電極１６を設けるべき領域を、公知のフォトリソグラフィー技術を利用してパターニングした。その後、パターニングされたレジスト材料を残置させたままで、全面に金（Ａｕ）膜を真空蒸着法により被着させた。金（Ａｕ）膜の厚さは約１２００ｎｍとした。その後、レジスト材料を剥離するに併せて、周知のリフト−オフ手段により、台座電極１６の形成予定領域に限定して上記の金膜を残留させた。これにより、透明導電膜１４上に直径を約１１０μｍとする円形の金からなる台座電極１６を形成した。台座電極１６の位置は、図１に示すように発光面上に３×３個配列した分配電極１７のうちの隅のひとつを置換した位置とした。この台座電極１６は、中心が発光面の外周から０．１５ｍｍの位置になるように（すなわち台座電極が発光面の外周から０．３ｍｍ以内の部分に入るように）配置されている。
【００３４】
上記のようにして第１の電極１５および分配電極１７、透明導電膜１４、台座電極１６を形成したエピタキシャルウェーハを、通常のスクライブ法により正方形に裁断して個別に分離し、発光ダイオードとなした。発光ダイオードの発光面の形状は図１に示すように一辺を０．８ｍｍとする正方形であり、この発光ダイオードの発光面の面積は０．６４ｍｍ2となった。
【００３５】
さらに、上記の実施例で作製した発光ダイオードを用いてランプを組み立てた例を、図８および図９を用いて説明する。図８はランプの平面図、図９は図８のランプの断面図である。
【００３６】
図８および図９のランプは、次のようにして作製した。まず、作製した発光ダイオード４２の半導体基板側を基板４５に形成された第１の導線４４上に導電性ペースト４３を用い接着し、第１の導線４４と発光ダイオード４２の第１の電極とを導通させた。次に１本の金線４６を用いたワイヤボンドにより、発光ダイオード４２の台座電極と第２の導線４７との間を配線し導通させた。その後、透明なエポキシ樹脂４１で全体を封止し、ランプを作製した。
【００３７】
上記のようにして作製したランプの第１の導線と第２の導線の間に順方向に駆動電流を通流したところ、発光ダイオード４２の発光面から透明導電膜を介して、波長を約６２０ｎｍとする赤橙色の光が出射された。また、その発光スペクトルの半値幅は分光器により測定した結果約２０ｎｍであり、単色性に優れる発光が得られていた。２０ｍＡの順方向電流を通流した際の順方向電圧（Ｖf）は、本発明の発光ダイオードの各分配電極の良好なオーミック特性を反映し、約２．１Ｖとなった。
【００３８】
さらに本実施例の発光ダイオードについて、図１に示す発光面内のＸ−Ｘ線上の発光強度の分布を測定した結果を図７に示した。オーミック性の分配電極１７を発光面に均等に配置した効果により、発光面の外周の領域においても均一な発光が認められ、発光面の面積が０．６４ｍｍ2の発光ダイオードであっても発光面内で均一な発光が得られているのが分る。また、２０ｍＡの順方向電流を通流した際の本発明の発光ダイオードの輝度は、１０２ｍｃｄであった。このように本実施例により、発光強度の均一性および輝度に優れた発光ダイオードが得られた。
【００３９】
なお、本実施例ではｐ型の半導体基板を用いて発光ダイオードを作製したが、ｎ型の半導体基板を用いて作製した発光ダイオードでも本発明の効果が得られる。また、本発明の発光ダイオードの発光部の材質にはＡｌＧａＩｎＰを用いたが、発光部の材料を変えても本発明の効果が得られる。特にＭＯＣＶＤ法で半導体層が積層されるような半導体層の厚さが薄い発光ダイオード、例えば発光部がＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ等からなる発光ダイオードにおいては、本発明の効果が特に大きい。また、本発明の発光ダイオードを用いて作製するランプがいわゆる砲弾型のランプの場合でも、同様の効果が得られる。
【００４０】
（比較例１）
本比較例１では、上記の実施例と同じ構造の半導体層を形成したエピタキシャルウェーハを用いて、発光面積が実施例とほぼ同じ大きさの発光ダイオードアレイを作製した。本比較例１で作製した発光ダイオードアレイを図３、４に示す。図３は本比較例１で作製した発光ダイオードアレイの平面図、図４は図３のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図３、４で符号２１、２２、２３、２５、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５で示した部分は、図１、２の符号１１、１２、１３、１５、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５で示した部分と対応する。
【００４１】
本比較例１の発光ダイオードアレイでは、半導体層２３の上に形成する電極の構造を実施例の発光ダイオードの場合とは異なるものとした。すなわち、本比較例１の発光ダイオードアレイでは、まず上部クラッド層２３５の表面に、厚さ５０ｎｍの金・ゲルマニウム合金を下層とし、厚さ８５０ｎｍの金を上層とする、直径が約１１０μｍの円形のオーミック性の電極２８を形成した。電極２８は近接する相互の中心の距離を４００μｍとし等間隔に半導体層２３の発光面上に配置した。なお、半導体基板２１側に形成する第１の電極２５は実施例と同じものにした。
その後ダイシング法により、近接する電極２８の中間に、半導体層２３の表面から発光部を含む深さ１５μｍの範囲に切り込み２９を入れて発光面を分離し、さらにエッチングによりダイシングの切り込み２９に沿う破砕層を除去した。切り込み２９により分離された個々の発光面は、図３に示すように一辺が約４００μｍの正方形とした。
【００４２】
その後、上記のエピタキシャルウェーハを、通常のスクライブ法により裁断して個別の発光ダイオードアレイに分離した。本比較例１の発光ダイオードアレイは、図３に示すように切り込み２９により分離された発光面を４個まとめて正方形としたものである。この発光ダイオードアレイでは、４個の発光面は半導体基板２１の部分ではつながっていて、一辺の長さは０．８ｍｍ、発光面積はおよそ０．６４ｍｍ2である。
【００４３】
その後実施例と同様にして、この発光ダイオードアレイを用いてランプを組み立てた。本比較例１の発光ダイオードアレイは、分離された４個の発光面にそれぞれ電極２８がある為、それぞれの電極２８に１本ずつ計４本の金線でワイヤボンドにより配線を行い、電極２８と第２の導線とを結線した。第１の電極２５と第１の導線との接続や透明なエポキシ樹脂での封止等は実施例と同様に行い、本比較例１の発光ダイオードアレイを用いたランプを作製した。
【００４４】
このランプの第１の導線と第２の導線との間に順方向に駆動電流を流したところ、２０ｍＡ通電時の順方向電圧が約２．２Ｖであり、実施例とほぼ同等であった。また、本比較例１の発光ダイオードアレイの発光面内での発光強度の分布を図３のＸ−Ｘ線上で測定した結果を図７に示す。本比較例１の発光ダイオードアレイでは、実施例の発光ダイオードに比較し発光面の周縁部の発光強度が低下する傾向があり、また発光ダイオードアレイの上部の電極２８に配線された金線の影響によって、発光強度の面内分布に不均一を生じていた。また、２０ｍＡの順方向電流を通流した際の本比較例１の発光ダイオードアレイの輝度は８３ｍｃｄであり、実施例と比較し低かった。
【００４５】
（比較例２）
本比較例２では、上記の実施例と同じ構造の半導体層を形成したエピタキシャルウェーハを用いて、発光面積が実施例とほぼ同じ大きさで従来の電極構造を有する発光ダイオードを作製した。本比較例２で作製した発光ダイオードを図５、６に示す。図５は本比較例２で作製した発光ダイオードの平面図、図６は図５のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図５、図６で符号３１、３２、３３、３５、３３１、３３２、３３３、３３４、３３５で示した部分は、図１、２の符号１１、１２、１３、１５、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５で示した部分と対応する。
【００４６】
本比較例２では、半導体層３３の発光面３９に形成する電極の構造を前記の実施例と異なるものとした。すなわち、本比較例２では発光面３９の中心に厚さ５０ｎｍの金・ゲルマニウム合金を下層とし、厚さ８５０ｎｍの金を上層とする、直径が約１１０μｍの円形のオーミック性の電極３８を１つ形成した。
その他は実施例と同様にしたエピタキシャルウェーハを、通常のスクライブ法により発光面が正方形になるように裁断して個別に分離し、発光ダイオードとなした。この比較例２の発光ダイオードの発光面の一辺の長さは０．８ｍｍ、発光面積は０．６４ｍｍ2とした。
【００４７】
この発光ダイオードを用いて、実施例と同様にしてランプを作製した。発光ダイオードの電極３８と第２の導線との間は、１本の金線を用いたワイヤボンドにより配線し導通させた。そして、第１の導線と第２の導線との間に順方向の駆動電流を流したところ、２０ｍＡ通電時の順方向電圧が、２．２Ｖであった。また、本比較例２の発光ダイオードの発光面内での発光強度の分布を、図５のＸ−Ｘ線上で測定した結果を図７に示す。実施例に比較し、発光強度の面内分布に不均一を生じており、発光面の外周の領域において発光強度が低下している。これは、電極３８からの駆動電流の拡散が半導体層３３内で不充分で、発光層３２へ流れる電流が発光面内で不均一となるためと考えられる。２０ｍＡの順方向電流を通流した際の本比較例２の発光ダイオードの輝度は６０ｍｃｄであり、実施例と比較して低かった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光ダイオードでは、半導体層の発光面の一部に分配電極を設けることで、発光部での発光を分配電極の周辺で行わせることができる。そのため、発光面の最大幅が０．７ｍｍ以上で、特に発光面の面積が０．２５ｍｍ2以上である大型の発光ダイオードであっても、駆動電流を分配電極の平面的な配置に応じて発光面の広い範囲に拡げることができ、発光面内で均一な発光が得られる。
【００４９】
また、本発明の発光ダイオードにおいては、ワイヤボンドによる電極への配線の替わりに、透明導電膜により分配電極への電気伝導を確保する。従って分配電極にワイヤボンドによる配線を行う必要がないため、分配電極の面積は、台座電極の面積より小さくすることができ、従来の発光ダイオードに比べて、より一層良好な効率で外部に光を取り出すことができる。さらに、配線のための導線が発光面の上を通過して導線が影となることがなく、輝度を高くすることができる。また、発光ダイオードを用いてランプを作製する際に、ワイヤボンドによる配線数を少なくでき、組み立てコストを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる発光ダイオードの平面図である。
【図２】本発明の実施例に係わる発光ダイオードの図１のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す図である。
【図３】比較例１に係わる発光ダイオードアレイの平面図である。
【図４】比較例１に係わる発光ダイオードアレイの図３のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す図である。
【図５】比較例２に係わる発光ダイオードの平面図である。
【図６】比較例２に係わる発光ダイオードの図５のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す図である。
【図７】実施例、比較例１、比較例２の発光ダイオード（アレイ）の発光面内の発光強度分布を示す図である。
【図８】本発明の実施例に係わる発光ダイオードを用いたランプの平面図である。
【図９】図８に示すランプの断面図である。
【図１０】本発明者らが別に開発した発光ダイオードの平面図である。
【図１１】本発明者らが別に開発した発光ダイオードの断面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１、３１    半導体基板
２、１２、２２、３２    発光部
３、１３、２３、３３    半導体層
４、１４    透明導電膜
５、１５、２５、３５    第１の電極
６、１６    台座電極
７、１７    分配電極
１０    発光ダイオード
１３１、２３１、３３１    緩衝層
１３２、２３２、３３２    光反射層
１３３、２３３、３３３    下部クラッド層
１３４、２３４、３３４    発光層
１３５、２３５、３３５    上部クラッド層
２８、３８    電極
２９    切り込み
３９    発光面
４１    エポキシ樹脂
４２    発光ダイオード
４３    導電性ペースト
４４    第１の導線
４５    基板
４６    金線
４７    第２の導線
【図１】
0004031611.tif 000002
【図２】
0004031611.tif 000003
【図３】
0004031611.tif 000004
【図４】
0004031611.tif 000005
【図５】
0004031611.tif 000006
【図６】
0004031611.tif 000007
【図７】
0004031611.tif 000008
【図８】
0004031611.tif 000009
【図９】
0004031611.tif 000010
【図１０】
0004031611.tif 000011
【図１１】
0004031611.tif 000012