发光二极管及其制造方法以及发光二极管灯的制作方法

专利名称：发光二极管及其制造方法以及发光二极管灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光二极管及其制造方法以及发光二极管灯。本申请基于2009年2月20日在日本申请的特愿2009-038238主张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
以往，作为发出红色、橙色、黄色或者黄绿色可见光的高亮度发光二极管(英语简称=LED)，已知具有包括磷化铝镓铟(组成式(ALxGa1^x) γΙηι_γΡ ；0彡X彡1，0彡Y彡1)的发光层的化合物半导体LED。这样的LED中具有包括(ALxGi^x) γΙηι_γΡ ；0彡X彡1，0彡Y彡1) 的发光层的发光部，一般而言在对于从发光层出射的发光在光学上不透明且在机械上强度不大的砷化镓(GaAs)等基板材料上形成。因此，最近，公开了如下技术为了得到更高亮度的可视LED，并且，以进一步提高元件的机械强度为目的，除去对于发出的光不透明的基板材料，然后，改为接合由透过或反射发出的光且机械强度优异的材料形成的支持体层(基板)，构成接合型LED (例如，参照专利文献1 7)。并且，在使用了 LED的封装技术中，普及了在以往的单色的基础上，作为全彩色用，将蓝、绿、红色LED芯片放入同一封装，同时发出三色，能够再现以白色为代表的宽度大的发光色的LED产品。并且，专利文献8中记载了在粘接有金属层以及反射层的有机粘接层埋入欧姆金属(ohmic metal)的发光元件。专利文献1 专利第3230638号公报专利文献2 特开平6-3(^857号公报专利文献3 特开2002-246640号公报专利文献4 专利第2588849号公报专利文献5 特开2001-57441号公报专利文献6 特开2007-81010号公报专利文献7 特开2006_3四52号公报专利文献8 特开2005-236303号公报

发明内容
如上所述，通过开发基板接合技术，能够作为支持体层适用的基板的自由度增加， 提出了在成本方面、机械强度等具有很大优势的Si、Ge、金属、陶瓷、GaP基板等的适用。但是，上述基板，存在如下问题对于从在封装内搭载的其他LED的发光吸收很大，损失发光，向封装外取出光的效率变低。例如，GaP基板对于红色透明，但对于蓝色，光的吸收很大。特别是，全彩色用时，因为红、绿、蓝三色的LED芯片相邻配置，例如，通过红色发光的AKialnP发光二级管芯片的基板，不仅仅是自己的红色，相邻的蓝色、绿色LED芯片的发光也吸收，存在封装全体的发光效率低下的问题。本发明是鉴于上述情况做出的，目的在于提供在封装内能够减少从LED芯片的发光的损失，并且提高从封装取出光的光取出效率的高亮度的发光二极管及其制造方法以及发光二极管灯。也就是说，本发明涉及以下内容。(1) 一种发光二极管，其特征在于具备包含具有发光层的发光部的化合物半导体层和基板，在所述基板的侧面设置有比该基板反射率高的外部反射层。(2)如上述(1)所述的发光二极管，其特征在于所述化合物半导体层和所述基板接合，所述基板是Si、Ge、金属、陶瓷、GaP的任一种。(3)如上述(1)或者(2)所述的发光二极管，其特征在于所述外部反射层在外部光的波段反射率是90%以上。(4)如上述(1)至(3)中任一项所述的发光二极管，其特征在于所述外部反射层由包含银、金、铜、铝的至少一种的金属构成。(5)如上述(1)至中任一项所述的发光二极管，其特征在于在所述外部反射层的表面设置有稳定化层。(6)如(1)至(5)中任一项所述的发光二极管，其特征在于在所述化合物半导体层和所述基板之间设置有内部反射层。(7)如上述(1)至(6)中任一项所述的发光二极管，其特征在于所述外部反射层通过电镀法形成。(8)如上述(1)至(7)中任一项所述的发光二极管，其特征在于所述发光层包含 AlGaInP 或者 AlGaAs 层。(9) 一种发光二极管的制造方法，其特征在于包括在半导体基板上形成包含具有发光层的发光部的化合物半导体层的工序；接合所述化合物半导体层和基板的工序；除去所述半导体基板的工序；以及在所述基板的侧面形成外部反射层的工序。(10)如上述(9)所述的发光二极管的制造方法，其特征在于在所述基板的侧面形成反射外部光的外部反射层的工序包含电镀工序。(11) 一种发光二极管灯，搭载两个以上发光二极管，其特征在于至少搭载一个以上如上述(1)至(8)任一项所述的发光二极管。(12)如上述(11)所述的一种发光二极管灯，其特征在于搭载的发光二极管的发光波长不同。(13)如上述(11)或(1 所述的发光二极管灯，其特征在于搭载的发光二极管的芯片高度不同。根据本发明的发光二极管，成为在基板的侧面设置有比该基板反射率高的外部反射层的结构。该外部反射层，例如，因为反射从封装内相邻的LED芯片的发光等外部光，能够在封装内减低从LED芯片的发光的损失。因此，能够提供能够提高从封装取出光的光取出效率的高亮度的发光二极管。根据本发明的发光二极管的制造方法，成为包括在基板的侧面形成比该基板反射率高的外部反射层的工序的结构。因此，能够可靠的制造上述发光二极管。根据本发明的发光二极管灯，具有在搭载了两个以上发光二极管的发光二极管灯中搭载至少一个以上上述发光二极管的结构。因为设置于上述发光二极管的外部反射层反射从在封装内相邻的LED芯片的发光，能够在封装内降低从LED芯片的发光的损失。因此， 能够提供能够提高从封装取出光的光取出效率的发光二极管灯。


图1是表示作为本发明的一个实施方式的发光二极管的图，(a)是平面图，(b)是沿着(a)中表示的A-A’线的剖面图。图2是用于说明作为本发明的一个实施方式的发光二极管的接合部分的扩大剖面图。图3是作为本发明的一个实施方式的发光二极管中使用的外延片的剖面模式图。图4是作为本发明的一个实施方式的发光二极管中使用的接合片的剖面示意图。图5是表示作为本发明的一个实施方式的发光二极管灯的图，(a)是平面图，(b) 是沿着(a)中表示的B-B’线的剖面图。图6是用于说明本发明实施例的发光二极管灯的图，(a)是平面图，(b)是沿着(a) 中表示的C-C’线的剖面图。
具体实施例方式以下，使用附图详细说明作为适用了本发明的一个实施方式的发光二极管以及发光二极管灯。以下说明中使用的附图，为了容易理解特征，存在为了方便将作为特征的部分扩大化表示的情况，不限于各构成要素的尺寸比例等与实际相同。<发光二极管>对通过在基板上外延成长的一般的制法制作的发光二极管，本发明能够适用。但是，进一步，对使用了基板选择增加的接合基板的发光二极管适用本发明更加理想。例如， 关于GaAs基板，在As溶解在电镀液的情况下，化学品废弃时As处理变得必要。并且，根据电镀液的种类不同，也存在As缩短电镀液的寿命的情况。另一方面，蓝宝石基板表面是非活性的，是一种难以电镀的材料。优选能够容易电镀的接合型。特别是金属基板是能够简易电镀的适当的材料。首先，说明关于适用了本发明的作为一个实施方式的发光二极管的结构。如图1(a)以及图1(b)所示，本实施方式的发光二极管(LED)l，大概构成为化合物半导体层2和基板3接合，在此基板3的侧面设置有比基板3反射率高的外部反射层4。 具体的，关于发光二极管1，化合物半导体层2和基板3经由金属连接层5接合。并且，在化合物半导体层2的上表面设置有第一电极6，在基板3的底面设置有第二电极7。化合物半导体层2只要是包含pn接合型的发光部8，并不特别进行限定。发光部 8例如是包含作为红色光源的包括((ALxGa1^x) γΙηι_γΡ ；0彡X彡1，0彡Y彡1)的发光层9的化合物半导体的层叠构造体。并且，作为红色以及红外发光的发光层9，能够使用ALxGa(1_x) As。此发光部8，能够作为全彩色用的红色光源使用，能够与使用了 InGaN系的发光部的蓝色、绿色光源在同一封装内使用。并且，发光部8，具体而言，例如，如图1(b)所示，由下部包覆层10、发光层9、上部包覆层11依次层叠构成。 发光层9还能够由无掺杂的、η型或者ρ型的任一传导型的((ALxGa1J YIrVYP(0彡X彡1，0彡Y彡1)构成。该发光层9可以采用双异质构造、单一(single)量子阱(英语简称SQW)构造、或者多重(multi)量子阱(英语简称MQW)构造中的某一个， 为了得到单色性优异的发光，优选采用MQW构造。并且，构成成为量子阱(英语简称QW)构造的障壁(barrier)层以及势阱(well)的((ALxGa1^x)γΙηι_γΡ ；0彡X彡1，0彡Y彡1)的组成，能够决定为在势阱层内形成归结期望的发光波长的量子能级。关于发光部8，构造为包含所述发光层9;为了将带来辐射复合的载体(担体； carrier)以及发光“局限”在发光层9，在发光层9的下侧以及上侧对峙配置的下部包覆 (clad)层10以及上部包覆层11的、所谓双异质结构(英语简称DH)，由此在得到高强度的发光方面理想。优选，下部包覆层10以及上部包覆层11由比构成发光层9的(ALxGa1J YIrVYP(0彡X彡1，0 < Y彡1)禁止带宽更广的半导体材料构成。并且，在发光层9和下部包覆层10以及上部包覆层11的之间，可以设置用于使两层中的波段(band)不连续性缓慢变化的中间层。此种情况下，优选，中间层由具有在发光层9与下部包覆层10以及上部包覆层11中间的禁止带宽的半导体材料构成。并且，在发光部8的上方，可以设置用于减少欧姆(Ohmic)电极的接触电阻的接触层、将元件驱动电流平面的扩散到发光部全体的电流扩散层、用于相反的限制元件驱动电流的流通区域的电流阻止层、电流狭窄层等公知的层构造。进一步的，发光部8的上表面侧 (以及底面侧)的极性可以是P型、η型中的某一种。基板3，如图1 (b)所示，以提高发光二极管1的机械强度等为目的设置。基板3的材质没有特别的限定，能够根据目的适当选择。作为基板3的材质，例如，能够使用Si、Ge、 GaP半导体、金属、AIN、氧化铝等的陶瓷等。具体的，例如，作为基板3的材质使用Si、Ge的情况下，特别具有能够实现大口径化、加工性、机械强度的优点。并且，例如，使用作为金属的铜合金系基板作为基板3的情况，具有低成本、热传导优良的优点。并且，在后述的外部反射层4的形成中，金属基板、热传导良好的AIN、SiC是在容易应用于电镀工艺的方面上合适的基板材料。基板3的厚度没有特别的限定，从光的取出效率、加工容易度来考虑，希望薄，但是，优选根据材质适当优化，使得不发生安装时的破损和缺损、翻转而导致收获率低下。外部反射层4，如图1(b)所示，覆盖基板3的侧面以及底面、在基板3的上表面连接的金属连接层的侧面、在基板3的底面设置的第二电极7的侧面。此外部反射层4，主要为了反射外部光而设置在发光二极管1的外周部分(外部)。并且，外部反射层4，如后所述，优选通过电镀法形成。作为外部反射层4的材质，虽然没有特别限定，但是能够使用在外部光的波段中反射率在90%以上的材料。其中，优选，使用在可见光区域的整个区域中反射率为90%的银、铝、或者它们的合金。另一方面，作为在可见光区域的一部分的波段中反射率为90%以上的材料，例如， 可以以金、铜为例。如此，金在波长长于大约550nm时反射率高，大约590nm时反射率超过 90%。并且，铜在波长长于大约600nm时反射率高，大约610nm时反射率超过90%。如此， 外部反射层4的材质能够根据外部光的波段适当选择。
如此，以往的发光二极管，使用GaAs、Si、Ge基板作为基材的情况下，存在光的吸收很大的问题。并且，例如，作为基材使用铜合金系的基板的情况下，存在对红色的发光的反射率高，但对蓝色、绿色的发光的光吸收大的问题。与此相对，本实施方式的发光二极管1 中，作为基材3使用了 Si或者Ge基板、铜合金系的基板的情况，由于能够根据外部光的波长区域适当选择外部反射层4的材质，所以能够减低基板3的侧面中的外部光的吸收。并且，优选，根据外部反射层4的材质，为了使外部反射层4稳定化而设置稳定化层(省略图示)。作为此稳定化层，例如，可以在外部反射层4的表面施加处理，也可以形成保护膜。更具体的，在使用银作为外部反射层4的情况，银在空气中变成硫化银而黑色化。 因此，能够通过使用防锈的化学品处理外部反射层4的表面，从而形成稳定化层。并且，作为外部反射层4的材质，也可以适用非金属。具体的，例如，能够根据发光光的波长区域适当选择白色的氧化铝、AIN、树脂、它们的混合物等。并且，选择非金属作为外部反射层4的材质的情况下，存在需要对外部反射层4的形成花费功夫的情况。金属连接层5，如图1(b)所示，设置在化合物半导体层2和基板3之间，具有可以高亮度化、导通性、安装工序的稳定化的层叠构造。具体的，金属连接层5，如图2所示，大致构成为从化合物半导体层2的底面侧起至少层叠内部反射层12、屏障层13、连接层14。内部反射层12，以发光二极管1的高亮度化为目的，为了主要反射从发光部8向基板3侧放出的光而高效地取出到外部而设置。此内部反射层12，如图2所示，优选，具有包括反射膜1 和透明导电膜12b的反射率高的反射构造。作为反射膜12a，能够适用反射率高的金属。具体的，例如，列举出银、金、铝、白金以及这些金属的合金。透明导电膜12b，设置在基板3以及反射膜1 之间。此透明导电膜12b，在基板3 是半导体基板的情况下，能够防止构成反射膜12a的金属和构成基板3的半导体基板间的扩散·反应。由此，能够抑制内部反射层12的反射率的低下。并且，作为透明导电膜12b， 例如，优选使用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。屏障层13，如图2所示，设置在内部反射层12和连接层14之间。此屏障层14具有抑制构成内部反射层12的金属和构成连接层14的金属相互扩散，防止内部反射12的反射率降低的功能。作为屏障层14，例如能够适用钨、钼、钛、白金、铬、钽等公知的高熔点金
jM ο连接层14，如图2所示，设置在与基板3相对的一侧。作为此连接层14，优选由电阻低、在低温下能够连接的材质，也就是包括低熔点的金属的层(低熔点金属层)Ha构成。作为此低熔点金属层14a，可以使用IruSn金属以及公知的焊接材料，优选使用化学上稳定、熔点低的Au系的共晶金属材料。作为此Au系的共晶金属材料，能够列举例如AuSn、AuGe、AuSi等。并且，优选，在使用Au系的共晶金属材料作为低熔点金属层1 的情况下，在低熔点金属层Ha的前后形成Au层14b。通过如此形成Au层14b，由于熔融后组成改变，熔点变高，能够提高安装工序中的耐热性。第一电极6是在化合物半导体层2的上表面设置的低电阻的欧姆接触电极。另一方面，第二电极7是在基板3的底面设置的低电阻的欧姆接触电极。本实施方式中，第一电极6的极性为η型并且第二电极7的极性为ρ型，或者第一电极6的极性为ρ型并且第二电极7的极性为η型。第一电极6为例如η型欧姆电极的情况下，例如，能够使用AuGe、AuSi等形成。另一方面，第二电极为例如P型欧姆电极的情况，例如，能够使用AuBe、Auai等形成。并且，为了对应于通过引线接合的安装，在第一以及第二电极6，7的表面材质中一般使用金。并且， 为了在发光部8使电流均勻扩散，优选，对于发光部8，在第一电极6的形状、配置上花费功夫。关于第一电极6的形状、配置，没有特别限制，能够适用公知技术。<发光二极管的制造方法>接着，说明关于本实施方式的发光二极管1的制造方法。本实施方式的发光二极管1的制造方法，至少包含在半导体基板上形成包含具有发光层的发光部的化合物半导体层的工序、和在所述基板的侧面形成外部反射层的工序。进一步的，在接合高亮度的基板的发光二极管的情况下，追加接合所述化合物半导体层和基板的工序、和除去所述半导体基板的工序。(化合物半导体层的形成工序)首先，如图3所示，制作化合物半导体层2。例如在包括GaAs单结晶等的半导体基板15上依次层叠包括掺杂了 Si的η型GaAs的缓冲层16、蚀刻终止层(图示略)、包括掺杂了 Si的η型AWaInP的接触层17、η型的上部包覆层11、发光层9、ρ型的下部包覆层 10、掺杂了 Mg的ρ型GaP层18，制作化合物半导体层2。在此，缓冲层(buffer) 16设置为用于缓和半导体基板15以及发光部8的构成层的晶格失配。并且，蚀刻终止层设置为用于选择蚀刻。具体的，构成上述化合物半导体层2的各层，例如，能够通过作为III族构成元素的原料而使用了三甲基铝((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)、以及三甲基铟((CH3)3In)的减压有机金属化学气相沉积法(M0CVD法)在GaAs基板15上外延成长而层叠。作为Mg的掺杂原料，能够使用例如二茂镁(bis-(C5H5)2Mg)等。并且，作为Si的掺杂原料，能够使用例如乙硅烷(Si2H6)等。并且，作为V族构成元素的原料，能够使用磷化氢(PH3)和三氢化砷 (AsH3)。并且，作为各层的成长温度，对ρ型GaP层18能够使用750°C，在其他的各层能够适用730°C。进一步的，各层的载体浓度以及层厚能够适当选择。(基板的接合工程)接着，接合化合物半导体层2和基板3。化合物半导体层2和基板3的接合，首先， 研磨构成化合物半导体层2的ρ型GaP层18的表面，进行镜面加工。接着，如图4所示，在ρ型GaP层18的镜面加工后的表面，形成欧姆电极。具体的， 例如，通过真空蒸镀法层叠AuBe/Au使得为任意的厚度。之后，利用一般性的光刻方法进行图案形成，得到期望的形状。接着，形成金属连接层5。关于金属连接层5的形成，具体而言，例如，在P型GaP层18的镜面加工后的表面，通过溅射法将作为透明导电膜12b的ITO 膜进行0. 1 μ m成膜后，将作为反射膜12a的银合金膜进行0. 1 μ m成膜而形成内部反射层 12。然后在该内部反射层12之上，例如将钨进行0. 1 μ m成膜作为屏障层13，然后，在该屏障层13之上依次将Au层14b进行0.5μπι成膜，将作为低熔点金属层1 的AuSn (共晶 熔点283°C )进行1 μ m成膜，将Au进行0. 1 μ m成膜形成连接层14。然后，准备粘贴于ρ型GaP层18的镜面研磨后的表面的基板3。作为基板3，例如， 使用热膨胀系数与发光部8同等的Ge基板。在该基板3的表面，例如，将白金以0. 1 μ m的厚度、将金以0. 5 μ m的厚度成膜。然后，将化合物半导体层2和基板3搬入普通的半导体材料粘贴装置，将装置内进行排气成为真空。然后，在维持真空的粘贴装置内使双方的表面重合，进行加热而施加载荷，由此能够进行接合(参照图4)。化合物半导体层2和基板3的连接方法，不限于使用了上述连接金属层5的方法， 可以使用扩散接合、粘贴剂、常温接合方法等公知的技术，可以适当选择接合方法适合的构造。〈半导体基板的除去工序〉然后，从与基板3接合的化合物半导体层2，通过氨系侵蚀剂选择性的除去包括 GaAs的半导体基板15以及缓冲层16。<第一和第二电极的形成工序>然后，形成第一电极6，关于第一电极6的形成，在露出的接触层17的表面形成η 型欧姆电极。具体而言，例如，通过真空蒸镀法，以使得变为任意厚度的方式层叠AuGe、Ni 合金/Pt/Au之后，通过普通的光刻法进行图案形成，以任意形状形成第一电极6。然后，形成第二电极7，关于第二电极7的形成，在基板3的底面形成欧姆电极。 具体而言，例如，将白金以0. 1 μ m的厚度、将金以0. 5 μ m的厚度成膜。然后，例如通过在 450°C，3分钟的条件下进行热处理从而合金化，能够分别形成低电阻的η型和ρ型欧姆电极。<切断工序>然后，将发光二极管1切断成芯片形状。具体而言，首先，在切断成芯片之前，通过蚀刻除去切断区域的发光部8。然后，在发光部8之上，形成氧化硅等保护膜，因为该保护膜能够使下一工序及以后的工序变得容易，所以优选设置该保护膜。然后，将基板和连接层用激光以0. 7mm的间隙进行切断。<外部反射层形成工序>然后，在基板3的侧面形成外部反射层4。外部反射层4的形成方法没有特别限定， 可以使用公知的印刷方法、涂布方法、电镀方法，特别优选能够均一且简便的形成金属覆膜的电镀方法。在外部反射层4的形成中使用电镀方法的情况下，具体而言，首先，用对电镀液具有耐性的粘接片对发光部8的表面进行保护后，例如，进行银镀，由此，能够在基板3的侧面和底面形成包括作为反射材料的银的外部反射层4。包括银的反射膜对可见光(蓝、 绿、红)具有95%以上的反射率。如上所述，能够制造本实施方式的发光二极管1。〈发光二极管灯〉然后，对适用了本发明的作为一个实施方式的发光二极管灯的结构进行说明。如图5(a)和图5(b)所示，本实施方式的发光二极管灯21，大致构成为在安装基板22的表面搭载3个发光二极管1，31，32。更具体而言，发光二极管1，如上所述，是使用了 GaAs基板的具有ALGaInP的发光层8的红色发光二极管。发光二极管31，32是使用了蓝宝石基板的具有fe^nN的蓝色和绿色发光二极管。此外，发光二极管1的芯片高度为大约180 μ m，与此相对发光二极管31，32为大约80 μ m。此外，在安装基板22的表面设置有多个η电极端子23和ρ电极端子Μ，发光二极管1通过银(Ag)膏固定并支撑(安装)在安装基板22的ρ电极端子M上。而且，发光二极管1的第一电极6和安装基板22的η电极端子23使用金线25连接(引线接合)，同样的，发光二极管31，32通过银(Ag)膏固定并支撑(安装)在安装基板22的ρ电极端子M 上，省略图示的第一和第二电极通过金线25分别连接于η电极端子23和ρ电极端子24。 接着，设置反射壁26，使得在安装基板22的表面覆盖上述发光二极管1，31，32的周围，此反射壁沈的内侧的空间通过环氧树脂等的普通的密封件27密封。如此，本实施方式的发光二极管灯21成为将红、蓝、绿色发光二极管组合在同一个封装内的结构(3合1封装)。对于具有如上所述的结构的发光二极管灯21，关于使红色的发光二极管1和蓝色以及绿色发光的二极管31，32同时发光的情况进行说明。(内部发光的情况以及外部光的反射)如图5(b)所示，从各发光二极管1，31，32的发光部向上侧的发光，是主要从光取出面来的光。因此，能够向发光二极管灯21的外侧直接取出。并且，从各发光二极管1，31， 32向下侧的发光，不能向发光二极管灯21的外侧直接取出。在此，发光二极管1，在化合物半导体层2和基板3之间设置有构成金属接合层5 的内部反射层12。因此，由于内部反射层12反射发光二极管1的内部光，所以基板3不会吸收从发光部8的发光，能够向发光二极管灯21的外侧高效的取出。因此，能够提供高亮度的发光二极管1以及发光二极管灯21。并且，从各发光二极管1，31，32的发光部向周向的发光，不能向发光二极管灯21 的外侧直接取出。在此，发光二极管灯21，在安装基板22的表面设置反射壁沈。因此，从发光二极管向周向的发光，能够通过此反射壁26向上侧反射。因此，能够提高发光二极管 21的光取出效率。但是，以往的发光二极管中，在和化合物半导体层连接的基板的侧面没有设置外部反射层。因此，从各发光二极管的发光部向周向的发光，除了设置在安装基板22的反射壁26反射的光之外，在照射在相邻的发光二极管的基板侧面的情况下，存在在此基板侧面不反射而吸收的情况。因此，存在封装全体发光效率降低的问题。与此相对，本实施方式的发光二极管灯21搭载两个以上的发光二极管，具有搭载至少一个以上的在与化合物半导体层2连接的基板3的侧面设置有外部反射层4的发光二极管1的结构。因此，从相邻的发光二极管31，32向周向的发光，照射在发光二极管1的基板3的侧面的情况下，也不会被吸收而是通过外部反射层4反射。如此，由于在封装内具有设置了比基板3反射率高的外部反射层4的发光二极管1，能够在封装内降低从LED芯片的发光的损失。如此，能够提供能够提高从封装的光取出效率的高亮度的发光二极管灯21。本实施方式的发光二极管灯21中，虽然具有搭载的发光二极管的发光波长不同的结构，但是搭载的发光二极管的发光波长可以完全相同。并且，本实施方式的发光二极管灯21中，虽然具有搭载的发光二极管的芯片高度不同的结构，但是搭载的发光二极管的芯片高度也可以完全相同。实施例以下使用实施例具体的说明本发明的效果。并且，本发明不限定为这些实施例。<比较试验1>本比较试验中，具体说明制作本发明的发光二极管以及发光二极管灯的例子。并且，本实施例中制作的发光二极管是具有AlfeInP发光部的红色发光二极管。并且，本实施例中以如下情况为例，具体的说明本发明的效果制作比接合基板的发光二极管更简便的、包括在GaAs基板上设置的外延层叠构造体(化合物半导体层)的红色发光二极管，此外包含这些发光二极管的发光二极管灯的情况。(发光二极管的制作)实施例1以及比较例1的红色的发光二极管，首先，使用具备在具有从掺杂了 Si 的η型的(100)面起倾斜了 15°的面的包括GaAs单结晶的半导体基板上依次层叠的半导体层的外延片进行了制作。层叠的半导体层是，包括掺杂了 Si的η型GaAs的缓冲层，包括掺杂了 Si的η型(ALa5Giia5)a5Ina5P的层(在接合基板的例子的情况下为接触层)，包括掺杂了 Si的η型(ALa7GEta3)a5Ina5P的上部包覆层，包括20对无掺杂(ALa2GEta8)a5Ina5P/ (ALa7G^l3)a5Ina5P的发光层，以及包括掺杂了 Mg的ρ型的(ALaAa3)0. Jna5P的下部包覆层以及薄膜(ALa5Giia5)a5Ina5P的中间层、包括掺杂了 Mg的ρ型GaP层。上述的半导体层的各层，通过在III族构成元素的原料中使用了三甲基铝 ((CH3)3Al)、三甲基镓((CH3)3Ga)、以及三甲基铟((CH3)3In)的减压有机金属化学气相沉积法(M0CVD法)在GaAs基板15层叠，形成外延片。在Mg的掺杂原料中使用了二茂镁 (bis-(C5H5)2Mg)等。在Si的掺杂原料中使用了例如乙硅烷(Si2H6) 0并且，作为V族构成元素的原料，使用了磷化氢(PH3)和三氢化砷(AsH3)。GaP层在750°C下成长，其他的半导体层在730°C下成长。GaAs缓冲层的载体浓度为约2 X IO1W3,并且层厚为约0. 2 μ m。包括 (ALa5G^l5)a5Ina5P的层，载体浓度为约2X1018cnT3，层厚为约1.5μπι。上部包覆层的载体浓度为约8\1017__3，并且层厚为约14111。发光层是未掺杂的0.8 μ m。下部包覆层的载体浓度为约2 X IO17Cm-3,并且，层厚为1 μ m。ρ型GaP层的载体浓度为约3 X 1018cm_3，层厚为约 3 μ m。接着，作为第二电极，在基板的底面，通过真空蒸镀法以AuGe(Ge质量比12% )合金厚度为0. 15 μ m、Ni合金厚度为0. 05 μ m、Au Slym的方式形成了 η型欧姆电极。之后， 利用一般的光刻手段实施图案形成，形成了 η型欧姆电极的形状。接着，作为第一电极，在GaP表面通过真空蒸镀法以AuGe为0. 2 μ m、Au为1 μ m的方式形成了 P型欧姆电极。之后，在450°C进行3分钟的热处理进行合金化，形成了低电阻的P型以及η型欧姆电极。接着，切断成芯片前，通过蚀刻除去了切断区域的发光部。进而，在切断区域以及电极以外的发光部形成了氧化硅的保护膜。之后，使用切割机，以0. 3mm间距切断了基板。之后，对发光部的表面使用粘接层保护而蚀刻后，形成了镀M0. 5 μ m。之后，形成镀银 0. 2 μ m，在基板的侧面和背面形成了外部反射层。如此，制作了芯片高为250 μ m的实施例1 中使用的红色的发光二极管芯片(以下，记作LED芯片)。并且，^Vg反射膜对于可见光(蓝、 绿、红)，具有95%以上的反射率。相对的，比较例1中使用的红色的LED芯片中，在基板的侧面和背面没有形成外部
反射层。(发光二极管灯的制作)使用如上所述制作的实施例1以及比较例1中使用的红色LED芯片，分别进行了如图5所示的全彩色用的LED灯(发光二极管灯)的组装(实施例1以及比较例1的LED 灯)。并且，任一 LED灯中，蓝色以及绿色LED芯片具有使用了蓝宝石基板的feilnN发光层，芯片高约为80μπι。并且，在蓝色以及绿色的LED芯片没有设置本发明的外部反射层。(发光特性的评价结果)在实施例1以及比较例1的LED灯，使蓝、绿、红的LED—个一个发光，进行了各色的发光特性的评价。表1表示发光特性的评价结果。表1
权利要求
1.一种发光二极管，其特征在于具备包含具有发光层的发光部的化合物半导体层和基板，在所述基板的侧面设置有比该基板反射率高的外部反射层。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于所述化合物半导体层和所述基板接合，所述基板是Si、Ge、金属、陶瓷、GaP的任一种。
3.如权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于所述外部反射层，在外部光的波段反射率是90%以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发光二极管，其特征在于所述外部反射层，由包含银、金、铜、铝的至少一种的金属构成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的发光二极管，其特征在于在所述外部反射层的表面设置有稳定化层。
6.如权利要求1至5中任一项所述的发光二极管，其特征在于在所述化合物半导体层和所述基板之间设置有内部反射层。
7.如权利要求1至6中任一项所述的发光二极管，其特征在于所述外部反射层通过电镀法形成。
8.如权利要求1至7中任一项所述的发光二极管，其特征在于所述发光层包含 AlGaInP 或 AlGaAs 层。
9.一种发光二极管的制造方法，其特征在于包括在半导体基板上形成包含具有发光层的发光部的化合物半导体层的工序；接合所述化合物半导体层和基板的工序；除去所述半导体基板的工序；以及在所述基板的侧面形成外部反射层的工序。
10.如权利要求9所述的发光二极管的制造方法，其特征在于在所述基板的侧面形成外部反射层的工序包含电镀工序。
11.一种发光二极管灯，搭载两个以上发光二极管，其特征在于至少搭载一个以上如权利要求1至8中任一项所述的发光二极管。
12.如权利要求11所述的发光二极管灯，其特征在于搭载的发光二极管的发光波长不同。
13.如权利要求11或12所述的发光二极管灯，其特征在于搭载的发光二极管的芯片高度不同。
全文摘要
采用一种发光二极管(1)，是能够在封装内减少从LED芯片的发光的损失，并且能够提高从封装取出光的光取出效率的高亮度发光二极管，其特征在于，具备包含具有发光层(9)的发光部(8)的化合物半导体层(2)以及基板(3)，在基板(3)的侧面设置有比基板(3)反射率高的外部反射层(4)。
文档编号H01L33/46GK102326268SQ20108000827
公开日2012年1月18日 申请日期2010年1月21日 优先权日2009年2月20日
发明者村木典孝, 竹内良一 申请人:昭和电工株式会社