発光ダイオード
【課題】 発光ダイオード及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 光透過性の基板５１と、基板５１の上面に積層され光を放出する活性層５
７を備える半導体物質層５３、５４と、基板５１の背面に相異なる厚さ分布に形成された
蛍光層５９と、を含む発光ダイオード。これにより、蛍光層の厚さを調節して発光層から
生成される光及びこの光が変化して生成される相異なる波長帯域の光の出射比率を調節し
て均一なプロファイルのホワイト光を発生できる。
【解決手段】 光透過性の基板５１と、基板５１の上面に積層され光を放出する活性層５
７を備える半導体物質層５３、５４と、基板５１の背面に相異なる厚さ分布に形成された
蛍光層５９と、を含む発光ダイオード。これにより、蛍光層の厚さを調節して発光層から
生成される光及びこの光が変化して生成される相異なる波長帯域の光の出射比率を調節し
て均一なプロファイルのホワイト光を発生できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード及びその製造方法に係り、さらに詳細には所望の色を均一なプ
ロファイルに発光できる発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のホワイト光を放出する発光ダイオードの断面図である。
【０００３】
図１を参照すれば、リードフレーム１の内部にブルー発光ダイオード２が設けられてお
り、ブルー発光ダイオード２の上面にはワイヤ３がオーム接触してリードフレーム１と連
結されることによって電気を供給する。リードフレーム１の内部に蛍光体６を塗布してブ
ルー発光ダイオード２から放出されたブルー光をレッドまたはグリーン光に変化させて蛍
光体６をそのまま通過したブルー光と共にホワイト光を表現する。
【０００４】
しかし、従来のブルー発光ダイオードは均一な色プロファイルでホワイト光を放出でき
ず、ホワイト光でない他の波長帯域の光を生成して放出するか、またはイエローまたはブ
ルー光の環状リングで取り囲まれたコーン状の光を放出する傾向があった。
【０００５】
このような問題点を解決するために、従来色々な解決方法が提示された。例えば、図２
に示された特許文献１の発光ダイオード素子にはコップ状のヘッダ１２の内部に発光ダイ
オード１１が設けられており、ヘッダ１２の内壁にミラー１３が設置されて発光ダイオー
ド１１から放出される光を反射させる。ヘッダ１２の内部には発光ダイオード１１を取り
囲むように蛍光物質１４が分散されている透明物質１５が充填されており、ヘッダ１２の
上部にはガラス板１６が位置して蛍光物質１４に吸収されていない光が空気中に放出され
ることを防止する。発光ダイオード１１の上方にはＬＷＰ（Ｌｏｗ Ｗａｖｅ Ｐａｓｓ
）フィルタ１７がさらに設けられて短波長の光を長波長の光に比べて高効率で通過させる
。
【０００６】
しかし、前記従来の発光ダイオードは各波長帯域の光を生成するために蛍光物質の量を
調節し難く、各々の発光ダイオードごとに蛍光物質を含む透明物質を塗布しなければなら
ないので、発光ダイオードから放出される色差が大きく、工程時間が長くなる短所がある
。
【０００７】
また、特許文献２ではグリーン光を発光する蛍光層を適切にドーピングしてレッド光及
びブルー光を放出する有機／無機半導体発光ダイオードを開示しているが、蛍光層を適切
なイオン濃度にドーピングし難くて均一な色プロファイルを具現し難い。
【特許文献１】米国特許第５８１３７５３号公報
【特許文献２】ヨーロッパ特許第０８５５７５１Ａ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来技術の問題点を改善するための
ものであって、蛍光層の厚さを調節して波長帯域が多様な光を放出する発光ダイオード及
びこれを簡単な工程で製造できる発光ダイオードの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために、本発明は光透過性の基板と、前記基板の上面に積層され、
光を放出する活性層を備える半導体物質層と、前記基板の背面に相異なる厚さ分布に形成
された蛍光層と、を備えることを特徴とする発光ダイオードを提供する。
【００１０】
前記基板は、背面の一部がエッチングされて形成されるエッチングホールを一つ以上有
することが望ましい。
【００１１】
また、前記蛍光層は二重に蒸着されて相異なるパターンに形成されうる。
【００１２】
前記基板は、サファイヤ基板であることが望ましい。
【００１３】
前記半導体物質層は、前記基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、前記第１化
合物半導体層の上面に積層される活性層と、前記活性層の上面に積層される第２化合物半
導体層と、よりなる。
【００１４】
ここで、前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層で
あって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であり、前記第２化合物半導体
層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることが
望ましく、
前記活性層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）
系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされてい
ない物質層のことが望ましい。
【００１５】
前記活性層はブルー光を放出し、前記蛍光層は前記ブルー光の一部をイエロー光に変化
させてホワイト光を形成できるが、この場合に前記蛍光層はＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ
、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活
性化されたガーネット系蛍光体を含む蛍光物質よりなる。
【００１６】
または、前記活性層は紫外線を放出し、前記蛍光層は前記紫外線を吸収してレッド、グ
リーンまたはブルー光に変化させてホワイト光を形成できるが、この場合に前記蛍光物質
はＹ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-zＣａxＳｒyＥｕz）
（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、ＳＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂ
ａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）を含む
ブルー蛍光体を含む。
【００１７】
前記課題を達成するために本発明は、光透過性の基板の上面に活性層を有する半導体物
質層を積層してパターニングした後に電極を形成する第１段階と、前記基板の背面をエッ
チングして一つ以上のエッチングホールを形成する第２段階と、前記エッチングホールを
充填するように基板の背面に蛍光物質を塗布して相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成
することによって複数の発光ダイオードを有する発光ダイオード構造体を製造する第３段
階と、前記発光ダイオード構造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する
第４段階と、を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法を提供する。
【００１８】
前記第１段階において、前記半導体物質層は、前記基板の上面に第１化合物半導体層、
活性層及び第２化合物半導体層を順次に積層して形成する。
【００１９】
ここで、前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層で
あって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形成し、前記第２化合物半導
体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成する
ことが望ましい。
【００２０】
前記活性層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）
系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされてい
ない物質層で形成する。
【００２１】
前記第１段階において、前記基板はサファイヤ基板で形成することが望ましい。
【００２２】
前記第２段階は、前記基板の背面を処理する段階と、前記活性層に対応する背面領域を
周辺部に比べて薄くドライエッチングする段階と、を含むが、前記基板の背面をグライン
ディング、ラッピングまたはポリシング方法を利用して処理し、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、Ａｒ、
Ｏ2及びＨＢｒのうち少なくとも一つのガスを含む気体でドライエッチングする。
【００２３】
ここで、前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層に形成し、前記蛍光層を前記
ブルー光の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成できるが、前記蛍光物
質はＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのう
ち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成することが望まし
い。
【００２４】
または、前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫
外線の一部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成できる
が、前記蛍光物質はＹ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことが望ましい。
【００２５】
前記第３段階は、前記蛍光物質は前記基板の背面にディスポージングまたはスピンコー
ティングすることが望ましい。
【００２６】
前記課題を達成するために本発明はまた、光透過性の基板の上面に活性層を有する半導
体物質層を積層してパターニングした後に電極を形成する第１段階と、前記基板の背面に
蛍光物質を塗布して相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成することによって複数の発光
ダイオードを有する発光ダイオード構造体を製造する第２段階と、前記発光ダイオード構
造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する第３段階と、を含むことを特
徴とする発光ダイオードの製造方法を提供する。
【００２７】
前記第１段階において、前記半導体物質層は前記基板の上面に第１化合物半導体層、活
性層及び第２化合物半導体層を順次に積層して形成する。
【００２８】
前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、
ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形成し、前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成する。
【００２９】
前記活性層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）
系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされてい
ない物質層で形成する。
【００３０】
前記第１段階において、前記基板はサファイヤ基板で形成することが望ましい。
【００３１】
前記第２段階は、前記基板の背面に前記蛍光物質をディスポージングまたはスピンコー
ティングして第１蛍光層を形成する段階と、前記第１蛍光層の上部に所定形態のマスクを
位置させ、蛍光物質を塗布して第２蛍光層を形成することによって全体的に相異なる厚さ
分布を有する蛍光層を形成する段階と、を含むことが望ましい。
【００３２】
ここで、前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記
ブルー光の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成できるが、前記蛍光物
質はＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのう
ち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成することが望まし
い。
【００３３】
または、前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫
外線の一部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成できる
が、この場合に前記蛍光物質はＹ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂ
ａ1-x-y-zＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍
光体、ＳＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇ
Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことが望ましい。
【００３４】
本発明は基板の背面をエッチングするか、またはエッチングせずに背面上に蛍光層を相
異なる厚さで塗布した発光ダイオードを提供し、活性層で生成されたブルー光が発光する
比率及び蛍光層からブルー光を吸収してイエロー光に発光する比率を蛍光層の相異なる厚
さ分布に調節して均一なプロファイルのホワイト光を出射できる。ここで、活性層でブル
ー光の代わりに紫外線を発光する場合、紫外線を発光する比率及び紫外線を吸収してレッ
ド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質を含む蛍光層からレッド、グリーン及び
ブルー光が発光する比率を調節して均一なプロファイルのホワイト光を出射できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の発光ダイオードは、基板を相異なる厚さ分布にエッチングして基板上に蛍光物
質を相異なる厚さ分布に塗布するか、あるいは同じ厚さを有する基板上に蛍光物質を相異
なる厚さ分布に形成して、活性層で生成される光を蛍光層の厚さによって相異なる波長帯
域の光が出射される比率を変化させて均一なプロファイルのホワイト光を生成できる。ま
た、本発明の発光ダイオードの製造方法は基板の背面をエッチングするか、あるいはその
上部に蛍光物質を全体的にディスポージングまたはスピンコーティングする簡単な工程を
通じて発光ダイオードを量産できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施例による発光ダイオード及びその製造方法を図面を参照して詳細に
説明する。
【００３７】
図３は、本発明の実施例による発光ダイオードの構造を示す断面図である。図３を参照
すれば、本発明の実施例による発光ダイオード５０は、基板５１と、基板５１の上面に順
次に積層された第１化合物半導体層５３、活性層５７及び第２化合物半導体層５５を備え
る。第１化合物半導体層５３の段差が形成された部分にはｎ型電極５４が位置し、第２化
合物半導体層５５の上面にはｐ型電極５２が位置して電子及び正孔を各々活性層５７に供
給する。
【００３８】
基板５１は、高抵抗で、光透過性の基板であり、このような基板としてサファイヤ基板
が主に利用される。基板５１の背面は所定領域で基板５１の厚さが薄くエッチングされる
。望ましくは基板５１の背面をエッチングしてエッチングホール５６ａを形成して基板５
１に相異なる厚さ分布を有させる。すなわち、エッチングホール５６ａの周辺部５６ｂは
基板５１が相対的に厚い分布を有する。基板５１の厚さ分布を相異ならしめることによっ
て基板５１の背面にスピンコーティングされる蛍光層５９の厚さ分布が相異になる。
【００３９】
第１化合物半導体層５３は、レージングできるＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導
体層であって、直接遷移型であることが望ましいが、導電性の不純物がドーピングされる
場合、ＧａＮ層を使用することが望ましくて、導電性不純物がドーピングされていない場
合、第２化合物半導体層５５と同じ物質を使用することが望ましい。第１化合物半導体層
５３は、第１クラッド層（図示せず）がその上面にさらに積層でき、第１クラッド層とし
ては所定の屈折率を有するｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層が望ましいが、レージングのための
他の化合物半導体層でありうる。
【００４０】
第２化合物半導体層５５は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層であって、ｐ
型導電性不純物がドーピングされた直接遷移型であることが望ましくて、そのうち特にｐ
−ＧａＮ層が望ましい。導電性不純物がドーピングされていない場合、ＧａＮ層、Ａｌま
たはＩｎを所定割合で含有したＡｌＧａＮ層やＩｎＧａＮ層を使用できる。
【００４１】
活性層５７は、第１化合物半導体層５３の上面に積層される。活性層５７は電子−正孔
のキャリヤ再結合によってレージングが起こる物質層であって、多重量子ウェル構造を有
するＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層であることが望ましく、そのうち特にＩ
ｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系列の
ＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層であって、多重量子ウェル（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造であることがさらに望ましい。
【００４２】
活性層５７の上下には第１導波路層及び第２導波路層（図示せず）がさらに積層されて
活性層５７から放出される光を増幅させることによって増加した光強度を有する光に発振
させうる。第１及び第２導波路層は、活性層５７より屈折率が小さな物質に形成するが、
例えば、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層で形成することが望ましい。第１導波
路層はｎ−ＧａＮ層で、第２導波路層はｐ−ＧａＮ層で形成する。活性層５７は、望まし
くは臨界電流値が小さくて、横モードの特性が安定した光を発振できる物質層を使用する
。活性層５７としてＡｌが所定比率含まれたＡｌＧａＮ層を使用することが望ましい。
【００４３】
第２化合物半導体層５５は、活性層５７の上面に積層され、第２導波路層より屈折率が
低い第２クラッド層（図示せず）が第２化合物半導体層５５及び活性層５７間にさらに形
成されうる。第２クラッド層は、第１クラッド層がｎ型化合物半導体層であれば、ｐ型化
合物半導体層で形成し、第１クラッド層がｐ型化合物半導体層であれば、ｎ型化合物半導
体層で形成する。すなわち、第１クラッド層がｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層であれば、第２
クラッド層はｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層で形成する。
【００４４】
第１化合物半導体層５３の段差が形成された二つの部分にｎ型電極５４が対に配線され
、第２化合物半導体層５５の上面にはｐ型電極５２が配線されて各々第１化合物半導体層
５３には電子を注入し、第２化合物半導体層５５には正孔を注入する。注入された電子及
び正孔は活性層５７で合って消滅しつつ短波長帯域の光を発振させる。波長帯域によって
発光する光の色合いが変わるが、波長帯域は発光ダイオード５０を形成する物質による伝
導帯及び価電子帯間のエネルギー幅によって決定される。
【００４５】
ＩＩＩ−Ｖ窒化物は、青色、緑色及び紫外線領域の光を放出する半導体物質層として使
われる。本発明はＩＩＩ−Ｖ窒化物のうち特にＧａＮ系半導体を使用して活性層５７から
ブルー波長帯域（４２０〜４７０ｎｍ）の光または紫外線を生成し、放出されたブルー光
を基板５１の背面に塗布された蛍光層５９に通過させる。生成されたブルー光の一部は蛍
光層５９に吸収されて吸収されたブルー光の波長とは異なる波長帯域、例えば、イエロー
光に放出され、吸収されていない光は固有の波長帯に放出される。
【００４６】
蛍光物質は、所望の光の波長帯域によって多様に使用できる。発光ダイオードがブルー
波長帯域の光を生成する窒化物半導体で形成される場合、イエロー光に変化させる蛍光物
質ではＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの
うち一つ以上の元素を含み、Ｃｅに活性化されたガーネット系蛍光体を含む物質を使用す
る。発光波長を調節するためにＹ、Ａｌ、ガーネット系蛍光体において、Ｙの一部がＧａ
に置換され、置換量が相異なる第１蛍光体及び第２蛍光体を含みうる。
【００４７】
波長が４２０〜４７０ｎｍ程度のブルー光を放出する活性層を備える発光ダイオードで
は、レッド光（６１０〜６２５ｎｍ）に変化させる蛍光物質としてＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｂ
ｉ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、Ｂｉ3+、ＳｒＳ：Ｅｕ2+、ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ＣａＬａ2Ｓ4
：Ｃｅ3+、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+を使用でき、グリーン光（５３０〜５５５ｎｍ）に
変化させる蛍光物質としてＹＢＯ3：Ｃｅ3+、Ｔｂ3+、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+、Ｍ
ｎ2+、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）（Ａｌ、Ｇａ）2Ｓ4：Ｅｕ2+の物質を使用できるが、この以
外にレッド光またはグリーン光を放出するいかなる蛍光物質も使用できる。
【００４８】
発光ダイオードが紫外線を生成する窒化物半導体で形成される場合、前記蛍光物質はＹ
2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-zＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍ
ｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、ＳＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、
Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）を含むブル
ー蛍光体を含ませて相異なる厚さ分布を有する基板の背面領域にエッチングできる。活性
層５７から放出される紫外線は蛍光層５９を過ぎつつレッド、グリーン及びブルー光に変
化し、発光ダイオードを出射する最終光はホワイト光となる。
【００４９】
本発明では蛍光層５９が塗布される基板５１の背面を図３に示されたようにエッチング
してエッチングホール５６ａを形成するので、エッチングホール５６ａに充填される蛍光
層５９は周辺部５６ｂに比べてさらに厚く塗布される。活性層５７から放出された光は厚
い蛍光層５９を通過しつつ、蛍光物質にさらに多く吸収されうるので、周辺部５６ｂに比
べて波長帯域が変換された光がさらに多く放出される。
【００５０】
従来の発光ダイオードでは蛍光層を形成する物質を変化させることによって光の波長帯
域を調節したが、本発明では蛍光層５７の厚さを適切に変化させて多様な波長帯域の光を
発生できる。また、基板５１のエッチングホール５６ａの形態を変形させて光輝度を向上
できる。すなわち、エッチングホール５６ａの傾斜面の角度及び面曲率を調節して基板５
１を通過して蛍光層５９に入射する光の入射量を調節できる。
【００５１】
図４は、本発明の第２実施例による発光ダイオードを示す断面図であって、エッチング
ホールの数を複数に増加させた場合を示す。
【００５２】
図４を参照すれば、基板６１の背面はエッチングされて複数のエッチングホール６６ａ
が形成されており、基板６１のエッチングホール６６ａを充填できるように蛍光層６９を
塗布すれば、示されたような発光ダイオードの構造が形成される。
【００５３】
半導体物質層６５の活性層６７で生成されるブルー光または紫外線は、基板６２を通過
して蛍光層６９に入射するが、エッチングホール６６ａ側に入射した光は周辺部６６ｂに
入射した光より厚い蛍光層６９を通過するので、蛍光層６９に含まれた蛍光物質を励起さ
せる確率が大きい。すなわち、エッチングホール６６ａに充填された蛍光層６９を通過し
て出射する光は元来の光、すなわちブルー光または紫外線が他の波長帯域の光、すなわち
イエロー光またはレッド、グリーン、ブルー光に変化して出射する確率が大きい。周辺部
６６ｂの上面に塗布された蛍光層６９を通過する光は元来の光、すなわちブルー光または
紫外線に通過する確率が大きい。
【００５４】
したがって、エッチングホール６６ａの数及び深さを適切に調節して蛍光層６９の厚さ
分布を調節して半導体物質層６５の活性層６７で生成される元来の光を他の波長帯域の光
に変化させて均質のホワイト光を生成できる。
【００５５】
図４において、６２はｐ型電極、６４はｎ型電極であり、発光ダイオードを構成する各
化合物半導体層の材料、性質及び機能は、本発明の第１実施例による発光ダイオードにつ
いての説明と同じである。
【００５６】
図５は、本発明の第３実施例による発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【００５７】
図面を参照すれば、基板７１は同じ厚さ分布を有し、基板７１の背面に第１蛍光層７９
ａが塗布され、第１蛍光層７９ａの一部領域に第２蛍光層７９ｂが形成されて、蛍光層は
全体的に相異なる厚さ分布を有する。７２はｐ型電極、７４はｎ型電極、７５は半導体物
質層である。
【００５８】
図６は、本発明の第４実施例による発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【００５９】
図面を参照すれば、基板８１は同じ厚さ分布を有し、基板８１の背面に第１蛍光層８９
ａが塗布され、第１蛍光層８９ａの一部領域に第２蛍光層８９ｂが複数のストライプ型に
形成されて、蛍光層は全体的に相異なる厚さ分布を有する。７２はｐ型電極、７４はｎ型
電極、７５は半導体物質層である。ここで、第２蛍光層８９ｂはドット状に形成されても
良い。
【００６０】
前記本発明の第３及び第４実施例において、発光ダイオードを構成する各半導体物質層
の材質、性質及び機能についての説明は、本発明の第１実施例による発光ダイオードでの
説明と同じであり、蛍光層７９ａ，７９ｂ，８９ａ，８９ｂの厚さ分布を相異ならしめる
ことによってホワイト光を形成させる原理も類似している。本発明の第１及び第２実施例
による発光ダイオードは、基板をエッチングすることによって蛍光層が相異なる厚さ分布
を有するように形成したが、本発明の第３及び第４実施例による発光ダイオードでは蛍光
層を第１蛍光層７９ａ，８９ａ及び第２蛍光層７９ｂ，８９ｂに形成して相異なる厚さ分
布を有するように形成する。
【００６１】
本発明の第３及び第４実施例による発光ダイオードで、半導体物質層７５，８５の活性
層７７，８７で生成されたブルー光または紫外線は、基板７１の背面に形成された第１及
び第２蛍光層７９ａ，７９ｂ，８９ａ，８９ｂを全て通過する場合には第１蛍光層７９ａ
，８９ａだけを通過する場合より波長帯域が変化した光が生成される確率が高くてイエロ
ー光またはレッド、グリーン、ブルー光に変化して出射される確率が大きい。第２蛍光層
７９ｂ，８９ｂの厚さ及び数を適切に調節して均一なプロファイルを有するホワイト光を
生成できる。
【００６２】
本発明の第１ないし第４実施例による発光ダイオードで提示された形態は、一例示に過
ぎず、エッチングホールの形態や数、蛍光層の厚さ及び形態は多様に形成されうる。
【００６３】
図７Ａないし図７Ｄは、本発明の実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図
である。
【００６４】
まず、図７Ａに示されたように、基板５１の上面に順に第１化合物半導体層５３、活性
層５７及び第２化合物半導体層５５を積層した後、示されたように第１化合物半導体層５
３に段差が形成されるようにフォトリソグラフィ工程を実施してパターニングする。次い
で、第１化合物半導体層５３の上面にｎ型電極５４をストライプ型に配線し、第２化合物
半導体層５５の上面にｐ型電極５２を配線する。
【００６５】
次いで、図７Ｂに示されたように、基板５１の背面にウェット工程を実施して蛍光層５
７に対応するエッチングホール５６ａを形成する。基板５１をエッチングする前に、まず
基板５１の背面をグラインディング、ラッピングまたは、ポリシングする。その後、基板
５１上にマスク層を形成し、エッチングホール５６ａに対応するマスクパターンを形成す
る。このマスクパターンをエッチングマスクとして基板５１をＣｌ2、ＢＣｌ3、Ａｒ、Ｏ
2、ＨＢｒのうち少なくとも一つのガスを含む気体でエッチングすれば、示されたような
エッチングホール５６ａが形成される。
【００６６】
図９Ａ及び図９Ｂは、サファイヤ基板をエッチングして形成されたエッチングホールを
示す。図９Ａは、サファイヤ基板を広くエッチングして形成されたエッチングホール５６
ｃを示し、図９Ｂはサファイヤ基板を狭くて深くエッチングして形成されたエッチングホ
ール５６ｄを示す。エッチングホール５６ｃ，５６ｄは塗布される蛍光層の厚さを考慮し
て深さ及び幅を決定する。ここでは、基板のエッチングホール５６ｃ，５６ｄの後退され
た深さは約５０μｍ程度、幅は約２５０〜５００μｍ程度にエッチングする。
【００６７】
また、図７Ｃを参照すれば、エッチングホール５６ａを形成した後、エッチングホール
５６ａ及びその周辺部５６ｂ上に蛍光物質を全体的にディスポージング法またはスピンコ
ーティング法を利用して示されたような蛍光層５９を形成することによって発光ダイオー
ド構造体５８を製作する。本発明は、発光ダイオード基板５１の全体に一回の工程で蛍光
層５９を均等に塗布できるので、工程が簡単である。
【００６８】
図１０Ａ及び１０Ｂは、図９Ａ及び９Ｂに各々示されたエッチングホール５６ｃ，５６
ｄが形成された基板の背面上に蛍光物質を塗布した発光ダイオードを有するＹＡＧ蛍光層
５９ｃ，５９ｄの写真である。図面で、エッチングホール内にＹＡＧ蛍光層５９ｃ，５９
ｄが白く示される。
【００６９】
最後に、図７Ｄに示されたように、発光ダイオード構造体５８の連結部分を分けて複数
の発光ダイオード５０を製造する。
【００７０】
図８Ａないし８Ｅは、本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程
図である。
【００７１】
まず、図８Ａに示されたように、基板７１の上面に順に第１化合物半導体層７３、活性
層７７及び第２化合物半導体層７５を積層した後、示されたように第１化合物半導体層７
３に段差が形成されるようにフォト工程を実施してパターニングする。次いで、第１化合
物半導体層７３の上面にｎ型電極７４をストライプ型に配線し、第２化合物半導体層７５
の上面にｐ型電極７２を配線する。
【００７２】
次いで、図８Ｂに示されたように、基板７１の背面に第１蛍光層７９ａをディスポージ
ングまたはスピンコーティングを利用して塗布し、図８Ｃに示されたようにその上部に所
定形態のマスク７６を位置させた後、マスク７６の上部に第２蛍光層７９ｂを塗布し、図
８Ｄに示されたように相異なる厚さ分布の蛍光層を有する発光ダイオード構造体７８が形
成される。発光ダイオード構造体７８を図８Ｅに示されたように、分離させれば所望の発
光ダイオードを製造できる。
【００７３】
前述した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それは特許請求の範囲を限定
するものではなく、望ましい実施例の例示として解釈しなければならない。本発明は説明
された実施例によってではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決まら
なければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によって製造された発光ダイオードは産業用または医療用レーザ、レーザ部品、
３Ｄ計測システム、２Ｄレーザースキャニングシステム、レーザーモニタリングシステム
及び各種のレーザ応用システム、例えばマーキング、カッティング、ウェルディング、ア
ブレーション、スクライビングシステムに装着されうる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来のホワイト光を放出する発光ダイオードの断面図である。
【図２】特許文献１に開示された発光ダイオードの断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図７Ｂ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図７Ｃ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図７Ｄ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｃ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｄ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｅ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図９Ａ】本発明の第１実施例による発光ダイオードのエッチングされた基板を示す写真である。
【図９Ｂ】本発明の第１実施例による発光ダイオードのエッチングされた基板を示す写真である。
【図１０Ａ】図９Ａに示された基板の背面に蛍光層を形成した写真である。
【図１０Ｂ】図９Ｂに示された基板の背面に蛍光層を形成した写真である。
【符号の説明】
【００７６】
５１ 基板
５２ ｐ型電極
５３ 第１化合物半導体層
５４ ｎ型電極
５５ 第２化合物半導体層
５６ａ エッチングホール
５６ｂ 周辺部
５７ 活性層
５９ 蛍光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード及びその製造方法に係り、さらに詳細には所望の色を均一なプ
ロファイルに発光できる発光ダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のホワイト光を放出する発光ダイオードの断面図である。
【０００３】
図１を参照すれば、リードフレーム１の内部にブルー発光ダイオード２が設けられてお
り、ブルー発光ダイオード２の上面にはワイヤ３がオーム接触してリードフレーム１と連
結されることによって電気を供給する。リードフレーム１の内部に蛍光体６を塗布してブ
ルー発光ダイオード２から放出されたブルー光をレッドまたはグリーン光に変化させて蛍
光体６をそのまま通過したブルー光と共にホワイト光を表現する。
【０００４】
しかし、従来のブルー発光ダイオードは均一な色プロファイルでホワイト光を放出でき
ず、ホワイト光でない他の波長帯域の光を生成して放出するか、またはイエローまたはブ
ルー光の環状リングで取り囲まれたコーン状の光を放出する傾向があった。
【０００５】
このような問題点を解決するために、従来色々な解決方法が提示された。例えば、図２
に示された特許文献１の発光ダイオード素子にはコップ状のヘッダ１２の内部に発光ダイ
オード１１が設けられており、ヘッダ１２の内壁にミラー１３が設置されて発光ダイオー
ド１１から放出される光を反射させる。ヘッダ１２の内部には発光ダイオード１１を取り
囲むように蛍光物質１４が分散されている透明物質１５が充填されており、ヘッダ１２の
上部にはガラス板１６が位置して蛍光物質１４に吸収されていない光が空気中に放出され
ることを防止する。発光ダイオード１１の上方にはＬＷＰ（Ｌｏｗ Ｗａｖｅ Ｐａｓｓ
）フィルタ１７がさらに設けられて短波長の光を長波長の光に比べて高効率で通過させる
。
【０００６】
しかし、前記従来の発光ダイオードは各波長帯域の光を生成するために蛍光物質の量を
調節し難く、各々の発光ダイオードごとに蛍光物質を含む透明物質を塗布しなければなら
ないので、発光ダイオードから放出される色差が大きく、工程時間が長くなる短所がある
。
【０００７】
また、特許文献２ではグリーン光を発光する蛍光層を適切にドーピングしてレッド光及
びブルー光を放出する有機／無機半導体発光ダイオードを開示しているが、蛍光層を適切
なイオン濃度にドーピングし難くて均一な色プロファイルを具現し難い。
【特許文献１】米国特許第５８１３７５３号公報
【特許文献２】ヨーロッパ特許第０８５５７５１Ａ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した従来技術の問題点を改善するための
ものであって、蛍光層の厚さを調節して波長帯域が多様な光を放出する発光ダイオード及
びこれを簡単な工程で製造できる発光ダイオードの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために、本発明は光透過性の基板と、前記基板の上面に積層され、
光を放出する活性層を備える半導体物質層と、前記基板の背面に相異なる厚さ分布に形成
された蛍光層と、を備えることを特徴とする発光ダイオードを提供する。
【００１０】
前記基板は、背面の一部がエッチングされて形成されるエッチングホールを一つ以上有
することが望ましい。
【００１１】
また、前記蛍光層は二重に蒸着されて相異なるパターンに形成されうる。
【００１２】
前記基板は、サファイヤ基板であることが望ましい。
【００１３】
前記半導体物質層は、前記基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、前記第１化
合物半導体層の上面に積層される活性層と、前記活性層の上面に積層される第２化合物半
導体層と、よりなる。
【００１４】
ここで、前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層で
あって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であり、前記第２化合物半導体
層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることが
望ましく、
前記活性層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）
系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされてい
ない物質層のことが望ましい。
【００１５】
前記活性層はブルー光を放出し、前記蛍光層は前記ブルー光の一部をイエロー光に変化
させてホワイト光を形成できるが、この場合に前記蛍光層はＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ
、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活
性化されたガーネット系蛍光体を含む蛍光物質よりなる。
【００１６】
または、前記活性層は紫外線を放出し、前記蛍光層は前記紫外線を吸収してレッド、グ
リーンまたはブルー光に変化させてホワイト光を形成できるが、この場合に前記蛍光物質
はＹ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-zＣａxＳｒyＥｕz）
（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、ＳＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂ
ａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）を含む
ブルー蛍光体を含む。
【００１７】
前記課題を達成するために本発明は、光透過性の基板の上面に活性層を有する半導体物
質層を積層してパターニングした後に電極を形成する第１段階と、前記基板の背面をエッ
チングして一つ以上のエッチングホールを形成する第２段階と、前記エッチングホールを
充填するように基板の背面に蛍光物質を塗布して相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成
することによって複数の発光ダイオードを有する発光ダイオード構造体を製造する第３段
階と、前記発光ダイオード構造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する
第４段階と、を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法を提供する。
【００１８】
前記第１段階において、前記半導体物質層は、前記基板の上面に第１化合物半導体層、
活性層及び第２化合物半導体層を順次に積層して形成する。
【００１９】
ここで、前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層で
あって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形成し、前記第２化合物半導
体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成する
ことが望ましい。
【００２０】
前記活性層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）
系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされてい
ない物質層で形成する。
【００２１】
前記第１段階において、前記基板はサファイヤ基板で形成することが望ましい。
【００２２】
前記第２段階は、前記基板の背面を処理する段階と、前記活性層に対応する背面領域を
周辺部に比べて薄くドライエッチングする段階と、を含むが、前記基板の背面をグライン
ディング、ラッピングまたはポリシング方法を利用して処理し、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、Ａｒ、
Ｏ2及びＨＢｒのうち少なくとも一つのガスを含む気体でドライエッチングする。
【００２３】
ここで、前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層に形成し、前記蛍光層を前記
ブルー光の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成できるが、前記蛍光物
質はＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのう
ち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成することが望まし
い。
【００２４】
または、前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫
外線の一部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成できる
が、前記蛍光物質はＹ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことが望ましい。
【００２５】
前記第３段階は、前記蛍光物質は前記基板の背面にディスポージングまたはスピンコー
ティングすることが望ましい。
【００２６】
前記課題を達成するために本発明はまた、光透過性の基板の上面に活性層を有する半導
体物質層を積層してパターニングした後に電極を形成する第１段階と、前記基板の背面に
蛍光物質を塗布して相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成することによって複数の発光
ダイオードを有する発光ダイオード構造体を製造する第２段階と、前記発光ダイオード構
造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する第３段階と、を含むことを特
徴とする発光ダイオードの製造方法を提供する。
【００２７】
前記第１段階において、前記半導体物質層は前記基板の上面に第１化合物半導体層、活
性層及び第２化合物半導体層を順次に積層して形成する。
【００２８】
前記第１化合物半導体層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、
ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形成し、前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成する。
【００２９】
前記活性層は、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）
系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされてい
ない物質層で形成する。
【００３０】
前記第１段階において、前記基板はサファイヤ基板で形成することが望ましい。
【００３１】
前記第２段階は、前記基板の背面に前記蛍光物質をディスポージングまたはスピンコー
ティングして第１蛍光層を形成する段階と、前記第１蛍光層の上部に所定形態のマスクを
位置させ、蛍光物質を塗布して第２蛍光層を形成することによって全体的に相異なる厚さ
分布を有する蛍光層を形成する段階と、を含むことが望ましい。
【００３２】
ここで、前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記
ブルー光の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成できるが、前記蛍光物
質はＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎのう
ち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成することが望まし
い。
【００３３】
または、前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫
外線の一部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成できる
が、この場合に前記蛍光物質はＹ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂ
ａ1-x-y-zＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍
光体、ＳＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇ
Ａｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことが望ましい。
【００３４】
本発明は基板の背面をエッチングするか、またはエッチングせずに背面上に蛍光層を相
異なる厚さで塗布した発光ダイオードを提供し、活性層で生成されたブルー光が発光する
比率及び蛍光層からブルー光を吸収してイエロー光に発光する比率を蛍光層の相異なる厚
さ分布に調節して均一なプロファイルのホワイト光を出射できる。ここで、活性層でブル
ー光の代わりに紫外線を発光する場合、紫外線を発光する比率及び紫外線を吸収してレッ
ド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質を含む蛍光層からレッド、グリーン及び
ブルー光が発光する比率を調節して均一なプロファイルのホワイト光を出射できる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の発光ダイオードは、基板を相異なる厚さ分布にエッチングして基板上に蛍光物
質を相異なる厚さ分布に塗布するか、あるいは同じ厚さを有する基板上に蛍光物質を相異
なる厚さ分布に形成して、活性層で生成される光を蛍光層の厚さによって相異なる波長帯
域の光が出射される比率を変化させて均一なプロファイルのホワイト光を生成できる。ま
た、本発明の発光ダイオードの製造方法は基板の背面をエッチングするか、あるいはその
上部に蛍光物質を全体的にディスポージングまたはスピンコーティングする簡単な工程を
通じて発光ダイオードを量産できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施例による発光ダイオード及びその製造方法を図面を参照して詳細に
説明する。
【００３７】
図３は、本発明の実施例による発光ダイオードの構造を示す断面図である。図３を参照
すれば、本発明の実施例による発光ダイオード５０は、基板５１と、基板５１の上面に順
次に積層された第１化合物半導体層５３、活性層５７及び第２化合物半導体層５５を備え
る。第１化合物半導体層５３の段差が形成された部分にはｎ型電極５４が位置し、第２化
合物半導体層５５の上面にはｐ型電極５２が位置して電子及び正孔を各々活性層５７に供
給する。
【００３８】
基板５１は、高抵抗で、光透過性の基板であり、このような基板としてサファイヤ基板
が主に利用される。基板５１の背面は所定領域で基板５１の厚さが薄くエッチングされる
。望ましくは基板５１の背面をエッチングしてエッチングホール５６ａを形成して基板５
１に相異なる厚さ分布を有させる。すなわち、エッチングホール５６ａの周辺部５６ｂは
基板５１が相対的に厚い分布を有する。基板５１の厚さ分布を相異ならしめることによっ
て基板５１の背面にスピンコーティングされる蛍光層５９の厚さ分布が相異になる。
【００３９】
第１化合物半導体層５３は、レージングできるＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導
体層であって、直接遷移型であることが望ましいが、導電性の不純物がドーピングされる
場合、ＧａＮ層を使用することが望ましくて、導電性不純物がドーピングされていない場
合、第２化合物半導体層５５と同じ物質を使用することが望ましい。第１化合物半導体層
５３は、第１クラッド層（図示せず）がその上面にさらに積層でき、第１クラッド層とし
ては所定の屈折率を有するｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層が望ましいが、レージングのための
他の化合物半導体層でありうる。
【００４０】
第２化合物半導体層５５は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層であって、ｐ
型導電性不純物がドーピングされた直接遷移型であることが望ましくて、そのうち特にｐ
−ＧａＮ層が望ましい。導電性不純物がドーピングされていない場合、ＧａＮ層、Ａｌま
たはＩｎを所定割合で含有したＡｌＧａＮ層やＩｎＧａＮ層を使用できる。
【００４１】
活性層５７は、第１化合物半導体層５３の上面に積層される。活性層５７は電子−正孔
のキャリヤ再結合によってレージングが起こる物質層であって、多重量子ウェル構造を有
するＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層であることが望ましく、そのうち特にＩ
ｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）であるＧａＮ系列の
ＩＩＩ−Ｖ族の窒化物半導体層であって、多重量子ウェル（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造であることがさらに望ましい。
【００４２】
活性層５７の上下には第１導波路層及び第２導波路層（図示せず）がさらに積層されて
活性層５７から放出される光を増幅させることによって増加した光強度を有する光に発振
させうる。第１及び第２導波路層は、活性層５７より屈折率が小さな物質に形成するが、
例えば、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層で形成することが望ましい。第１導波
路層はｎ−ＧａＮ層で、第２導波路層はｐ−ＧａＮ層で形成する。活性層５７は、望まし
くは臨界電流値が小さくて、横モードの特性が安定した光を発振できる物質層を使用する
。活性層５７としてＡｌが所定比率含まれたＡｌＧａＮ層を使用することが望ましい。
【００４３】
第２化合物半導体層５５は、活性層５７の上面に積層され、第２導波路層より屈折率が
低い第２クラッド層（図示せず）が第２化合物半導体層５５及び活性層５７間にさらに形
成されうる。第２クラッド層は、第１クラッド層がｎ型化合物半導体層であれば、ｐ型化
合物半導体層で形成し、第１クラッド層がｐ型化合物半導体層であれば、ｎ型化合物半導
体層で形成する。すなわち、第１クラッド層がｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層であれば、第２
クラッド層はｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層で形成する。
【００４４】
第１化合物半導体層５３の段差が形成された二つの部分にｎ型電極５４が対に配線され
、第２化合物半導体層５５の上面にはｐ型電極５２が配線されて各々第１化合物半導体層
５３には電子を注入し、第２化合物半導体層５５には正孔を注入する。注入された電子及
び正孔は活性層５７で合って消滅しつつ短波長帯域の光を発振させる。波長帯域によって
発光する光の色合いが変わるが、波長帯域は発光ダイオード５０を形成する物質による伝
導帯及び価電子帯間のエネルギー幅によって決定される。
【００４５】
ＩＩＩ−Ｖ窒化物は、青色、緑色及び紫外線領域の光を放出する半導体物質層として使
われる。本発明はＩＩＩ−Ｖ窒化物のうち特にＧａＮ系半導体を使用して活性層５７から
ブルー波長帯域（４２０〜４７０ｎｍ）の光または紫外線を生成し、放出されたブルー光
を基板５１の背面に塗布された蛍光層５９に通過させる。生成されたブルー光の一部は蛍
光層５９に吸収されて吸収されたブルー光の波長とは異なる波長帯域、例えば、イエロー
光に放出され、吸収されていない光は固有の波長帯に放出される。
【００４６】
蛍光物質は、所望の光の波長帯域によって多様に使用できる。発光ダイオードがブルー
波長帯域の光を生成する窒化物半導体で形成される場合、イエロー光に変化させる蛍光物
質ではＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇａ、Ｉｎの
うち一つ以上の元素を含み、Ｃｅに活性化されたガーネット系蛍光体を含む物質を使用す
る。発光波長を調節するためにＹ、Ａｌ、ガーネット系蛍光体において、Ｙの一部がＧａ
に置換され、置換量が相異なる第１蛍光体及び第２蛍光体を含みうる。
【００４７】
波長が４２０〜４７０ｎｍ程度のブルー光を放出する活性層を備える発光ダイオードで
は、レッド光（６１０〜６２５ｎｍ）に変化させる蛍光物質としてＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｂ
ｉ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、Ｂｉ3+、ＳｒＳ：Ｅｕ2+、ＳｒＹ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ＣａＬａ2Ｓ4
：Ｃｅ3+、（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ2+を使用でき、グリーン光（５３０〜５５５ｎｍ）に
変化させる蛍光物質としてＹＢＯ3：Ｃｅ3+、Ｔｂ3+、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+、Ｍ
ｎ2+、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ）（Ａｌ、Ｇａ）2Ｓ4：Ｅｕ2+の物質を使用できるが、この以
外にレッド光またはグリーン光を放出するいかなる蛍光物質も使用できる。
【００４８】
発光ダイオードが紫外線を生成する窒化物半導体で形成される場合、前記蛍光物質はＹ
2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-zＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍ
ｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、ＳＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、
Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）を含むブル
ー蛍光体を含ませて相異なる厚さ分布を有する基板の背面領域にエッチングできる。活性
層５７から放出される紫外線は蛍光層５９を過ぎつつレッド、グリーン及びブルー光に変
化し、発光ダイオードを出射する最終光はホワイト光となる。
【００４９】
本発明では蛍光層５９が塗布される基板５１の背面を図３に示されたようにエッチング
してエッチングホール５６ａを形成するので、エッチングホール５６ａに充填される蛍光
層５９は周辺部５６ｂに比べてさらに厚く塗布される。活性層５７から放出された光は厚
い蛍光層５９を通過しつつ、蛍光物質にさらに多く吸収されうるので、周辺部５６ｂに比
べて波長帯域が変換された光がさらに多く放出される。
【００５０】
従来の発光ダイオードでは蛍光層を形成する物質を変化させることによって光の波長帯
域を調節したが、本発明では蛍光層５７の厚さを適切に変化させて多様な波長帯域の光を
発生できる。また、基板５１のエッチングホール５６ａの形態を変形させて光輝度を向上
できる。すなわち、エッチングホール５６ａの傾斜面の角度及び面曲率を調節して基板５
１を通過して蛍光層５９に入射する光の入射量を調節できる。
【００５１】
図４は、本発明の第２実施例による発光ダイオードを示す断面図であって、エッチング
ホールの数を複数に増加させた場合を示す。
【００５２】
図４を参照すれば、基板６１の背面はエッチングされて複数のエッチングホール６６ａ
が形成されており、基板６１のエッチングホール６６ａを充填できるように蛍光層６９を
塗布すれば、示されたような発光ダイオードの構造が形成される。
【００５３】
半導体物質層６５の活性層６７で生成されるブルー光または紫外線は、基板６２を通過
して蛍光層６９に入射するが、エッチングホール６６ａ側に入射した光は周辺部６６ｂに
入射した光より厚い蛍光層６９を通過するので、蛍光層６９に含まれた蛍光物質を励起さ
せる確率が大きい。すなわち、エッチングホール６６ａに充填された蛍光層６９を通過し
て出射する光は元来の光、すなわちブルー光または紫外線が他の波長帯域の光、すなわち
イエロー光またはレッド、グリーン、ブルー光に変化して出射する確率が大きい。周辺部
６６ｂの上面に塗布された蛍光層６９を通過する光は元来の光、すなわちブルー光または
紫外線に通過する確率が大きい。
【００５４】
したがって、エッチングホール６６ａの数及び深さを適切に調節して蛍光層６９の厚さ
分布を調節して半導体物質層６５の活性層６７で生成される元来の光を他の波長帯域の光
に変化させて均質のホワイト光を生成できる。
【００５５】
図４において、６２はｐ型電極、６４はｎ型電極であり、発光ダイオードを構成する各
化合物半導体層の材料、性質及び機能は、本発明の第１実施例による発光ダイオードにつ
いての説明と同じである。
【００５６】
図５は、本発明の第３実施例による発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【００５７】
図面を参照すれば、基板７１は同じ厚さ分布を有し、基板７１の背面に第１蛍光層７９
ａが塗布され、第１蛍光層７９ａの一部領域に第２蛍光層７９ｂが形成されて、蛍光層は
全体的に相異なる厚さ分布を有する。７２はｐ型電極、７４はｎ型電極、７５は半導体物
質層である。
【００５８】
図６は、本発明の第４実施例による発光ダイオードの構造を示す断面図である。
【００５９】
図面を参照すれば、基板８１は同じ厚さ分布を有し、基板８１の背面に第１蛍光層８９
ａが塗布され、第１蛍光層８９ａの一部領域に第２蛍光層８９ｂが複数のストライプ型に
形成されて、蛍光層は全体的に相異なる厚さ分布を有する。７２はｐ型電極、７４はｎ型
電極、７５は半導体物質層である。ここで、第２蛍光層８９ｂはドット状に形成されても
良い。
【００６０】
前記本発明の第３及び第４実施例において、発光ダイオードを構成する各半導体物質層
の材質、性質及び機能についての説明は、本発明の第１実施例による発光ダイオードでの
説明と同じであり、蛍光層７９ａ，７９ｂ，８９ａ，８９ｂの厚さ分布を相異ならしめる
ことによってホワイト光を形成させる原理も類似している。本発明の第１及び第２実施例
による発光ダイオードは、基板をエッチングすることによって蛍光層が相異なる厚さ分布
を有するように形成したが、本発明の第３及び第４実施例による発光ダイオードでは蛍光
層を第１蛍光層７９ａ，８９ａ及び第２蛍光層７９ｂ，８９ｂに形成して相異なる厚さ分
布を有するように形成する。
【００６１】
本発明の第３及び第４実施例による発光ダイオードで、半導体物質層７５，８５の活性
層７７，８７で生成されたブルー光または紫外線は、基板７１の背面に形成された第１及
び第２蛍光層７９ａ，７９ｂ，８９ａ，８９ｂを全て通過する場合には第１蛍光層７９ａ
，８９ａだけを通過する場合より波長帯域が変化した光が生成される確率が高くてイエロ
ー光またはレッド、グリーン、ブルー光に変化して出射される確率が大きい。第２蛍光層
７９ｂ，８９ｂの厚さ及び数を適切に調節して均一なプロファイルを有するホワイト光を
生成できる。
【００６２】
本発明の第１ないし第４実施例による発光ダイオードで提示された形態は、一例示に過
ぎず、エッチングホールの形態や数、蛍光層の厚さ及び形態は多様に形成されうる。
【００６３】
図７Ａないし図７Ｄは、本発明の実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図
である。
【００６４】
まず、図７Ａに示されたように、基板５１の上面に順に第１化合物半導体層５３、活性
層５７及び第２化合物半導体層５５を積層した後、示されたように第１化合物半導体層５
３に段差が形成されるようにフォトリソグラフィ工程を実施してパターニングする。次い
で、第１化合物半導体層５３の上面にｎ型電極５４をストライプ型に配線し、第２化合物
半導体層５５の上面にｐ型電極５２を配線する。
【００６５】
次いで、図７Ｂに示されたように、基板５１の背面にウェット工程を実施して蛍光層５
７に対応するエッチングホール５６ａを形成する。基板５１をエッチングする前に、まず
基板５１の背面をグラインディング、ラッピングまたは、ポリシングする。その後、基板
５１上にマスク層を形成し、エッチングホール５６ａに対応するマスクパターンを形成す
る。このマスクパターンをエッチングマスクとして基板５１をＣｌ2、ＢＣｌ3、Ａｒ、Ｏ
2、ＨＢｒのうち少なくとも一つのガスを含む気体でエッチングすれば、示されたような
エッチングホール５６ａが形成される。
【００６６】
図９Ａ及び図９Ｂは、サファイヤ基板をエッチングして形成されたエッチングホールを
示す。図９Ａは、サファイヤ基板を広くエッチングして形成されたエッチングホール５６
ｃを示し、図９Ｂはサファイヤ基板を狭くて深くエッチングして形成されたエッチングホ
ール５６ｄを示す。エッチングホール５６ｃ，５６ｄは塗布される蛍光層の厚さを考慮し
て深さ及び幅を決定する。ここでは、基板のエッチングホール５６ｃ，５６ｄの後退され
た深さは約５０μｍ程度、幅は約２５０〜５００μｍ程度にエッチングする。
【００６７】
また、図７Ｃを参照すれば、エッチングホール５６ａを形成した後、エッチングホール
５６ａ及びその周辺部５６ｂ上に蛍光物質を全体的にディスポージング法またはスピンコ
ーティング法を利用して示されたような蛍光層５９を形成することによって発光ダイオー
ド構造体５８を製作する。本発明は、発光ダイオード基板５１の全体に一回の工程で蛍光
層５９を均等に塗布できるので、工程が簡単である。
【００６８】
図１０Ａ及び１０Ｂは、図９Ａ及び９Ｂに各々示されたエッチングホール５６ｃ，５６
ｄが形成された基板の背面上に蛍光物質を塗布した発光ダイオードを有するＹＡＧ蛍光層
５９ｃ，５９ｄの写真である。図面で、エッチングホール内にＹＡＧ蛍光層５９ｃ，５９
ｄが白く示される。
【００６９】
最後に、図７Ｄに示されたように、発光ダイオード構造体５８の連結部分を分けて複数
の発光ダイオード５０を製造する。
【００７０】
図８Ａないし８Ｅは、本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程
図である。
【００７１】
まず、図８Ａに示されたように、基板７１の上面に順に第１化合物半導体層７３、活性
層７７及び第２化合物半導体層７５を積層した後、示されたように第１化合物半導体層７
３に段差が形成されるようにフォト工程を実施してパターニングする。次いで、第１化合
物半導体層７３の上面にｎ型電極７４をストライプ型に配線し、第２化合物半導体層７５
の上面にｐ型電極７２を配線する。
【００７２】
次いで、図８Ｂに示されたように、基板７１の背面に第１蛍光層７９ａをディスポージ
ングまたはスピンコーティングを利用して塗布し、図８Ｃに示されたようにその上部に所
定形態のマスク７６を位置させた後、マスク７６の上部に第２蛍光層７９ｂを塗布し、図
８Ｄに示されたように相異なる厚さ分布の蛍光層を有する発光ダイオード構造体７８が形
成される。発光ダイオード構造体７８を図８Ｅに示されたように、分離させれば所望の発
光ダイオードを製造できる。
【００７３】
前述した説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それは特許請求の範囲を限定
するものではなく、望ましい実施例の例示として解釈しなければならない。本発明は説明
された実施例によってではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決まら
なければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によって製造された発光ダイオードは産業用または医療用レーザ、レーザ部品、
３Ｄ計測システム、２Ｄレーザースキャニングシステム、レーザーモニタリングシステム
及び各種のレーザ応用システム、例えばマーキング、カッティング、ウェルディング、ア
ブレーション、スクライビングシステムに装着されうる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来のホワイト光を放出する発光ダイオードの断面図である。
【図２】特許文献１に開示された発光ダイオードの断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図６】本発明の第４実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
【図７Ａ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図７Ｂ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図７Ｃ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図７Ｄ】本発明の第１実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｃ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｄ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図８Ｅ】本発明の第２実施例による発光ダイオードの製造方法を示す工程図である。
【図９Ａ】本発明の第１実施例による発光ダイオードのエッチングされた基板を示す写真である。
【図９Ｂ】本発明の第１実施例による発光ダイオードのエッチングされた基板を示す写真である。
【図１０Ａ】図９Ａに示された基板の背面に蛍光層を形成した写真である。
【図１０Ｂ】図９Ｂに示された基板の背面に蛍光層を形成した写真である。
【符号の説明】
【００７６】
５１ 基板
５２ ｐ型電極
５３ 第１化合物半導体層
５４ ｎ型電極
５５ 第２化合物半導体層
５６ａ エッチングホール
５６ｂ 周辺部
５７ 活性層
５９ 蛍光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板と、
前記基板の上面に積層され、光を放出する活性層を備える半導体物質層と、
前記基板の背面に相異なる厚さ分布に形成された蛍光層と、を備えることを特徴とする
発光ダイオード。
【請求項２】
前記基板は、背面の一部がエッチングされて形成されたエッチングホールを一つ以上有
す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】
前記蛍光層は、二重に蒸着されて相異なるパターンに形成され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４】
前記基板は、サファイヤ基板であることを特徴とする請求項１ないし３のうち何れか一
項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記半導体物質層は、
前記基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、
前記第１化合物半導体層の上面に積層される活性層と、
前記活性層の上面に積層される第２化合物半導体層と、よりなることを特徴とする請求
項１ないし３のうち何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記第１化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピング
されていない物質層であることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることを特徴
とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記活性層は、
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のＩＩＩ−
Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であ
ることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記活性層は、ブルー光を放出し、前記蛍光層は前記ブルー光の一部をイエロー光に変
化させてホワイト光を形成す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１０】
前記蛍光層は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体を含む蛍光
物質よりなることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記活性層は、紫外線を放出し、前記蛍光層は前記紫外線を吸収してレッド、グリーン
またはブルー光に変化させてホワイト光を形成す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１２】
前記蛍光物質は、Ｙ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオ
ード。
【請求項１３】
光透過性の基板の上面に活性層を有する半導体物質層を積層してパターニングした後に
電極を形成する第１段階と、
前記基板の背面をエッチングして一つ以上のエッチングホールを形成する第２段階と、
前記エッチングホールを充填するように前記基板の背面に蛍光物質を塗布して相異なる
厚さ分布を有する蛍光層を形成することによって複数の発光ダイオードを有する発光ダイ
オード構造体を製造する第３段階と、
前記発光ダイオード構造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する第４
段階と、を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】
前記第１段階において、
前記半導体物質層は前記基板の上面に第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体
層を順次に積層して形成することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造
方法。
【請求項１５】
前記第１化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピング
されていない物質層で形成することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの製
造方法。
【請求項１６】
前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成することを
特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
前記活性層は、
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のＩＩＩ−
Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形
成することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
前記第１段階において、
前記基板はサファイヤ基板で形成することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項１９】
前記第２段階は、
前記基板の背面を処理する段階と、
前記活性層に対応する背面領域を周辺部に比べて薄くドライエッチングする段階と、を
含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２０】
前記基板の背面をグラインディング、ラッピングまたはポリシング方法を利用して処理
することを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２１】
前記基板の背面をＣｌ2、ＢＣｌ3、Ａｒ、Ｏ2及びＨＢｒのうち少なくとも一つのガス
を含む気体でドライエッチングすることを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオード
の製造方法。
【請求項２２】
前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層に形成し、前記蛍光層を前記ブルー光
の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴とする請求項１
３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２３】
前記蛍光物質は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、
Ｇａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成す
ることを特徴とする請求項２２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２４】
前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫外線の一
部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴
とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
前記蛍光物質は、Ｙ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことを特徴とする請求項２４に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項２６】
前記第３段階は、
前記蛍光物質を前記基板の背面にディスポージングまたはスピンコーティングすること
を特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２７】
基板の上面に活性層を有する半導体物質層を積層してパターニングした後に電極を形成
する第１段階と、
前記基板の背面に相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成することによって複数の発光
ダイオードを有する発光ダイオード構造体を製造する第２段階と、
前記発光ダイオード構造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する第３
段階と、を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２８】
前記第１段階において、
前記半導体物質層は前記基板の上面に第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導
体層を順次に積層して形成することを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製
造方法。
【請求項２９】
前記第１化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピング
されていない物質層で形成することを特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオードの製
造方法。
【請求項３０】
前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成することを
特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３１】
前記活性層は、
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のＩＩＩ−
Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形
成することを特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３２】
前記第１段階において、
前記基板はサファイヤ基板で形成することを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項３３】
前記第２段階は、
前記基板の背面に前記蛍光物質をディスポージングまたはスピンコーティングして第１
蛍光層を形成する段階と、
前記第１蛍光層の上部に所定形態のマスクを位置させ、蛍光物質を塗布して第２蛍光層
を形成することによって全体的に相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成する段階と、を
含むことを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３４】
前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記ブルー光
の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴とする請求項２
７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３５】
前記蛍光物質は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、
Ｇａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成す
ることを特徴とする請求項３４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３６】
前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫外線の一
部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴
とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３７】
前記蛍光物質は、Ｙ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことを特徴とする請求項３６に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項１】
光透過性の基板と、
前記基板の上面に積層され、光を放出する活性層を備える半導体物質層と、
前記基板の背面に相異なる厚さ分布に形成された蛍光層と、を備えることを特徴とする
発光ダイオード。
【請求項２】
前記基板は、背面の一部がエッチングされて形成されたエッチングホールを一つ以上有
す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】
前記蛍光層は、二重に蒸着されて相異なるパターンに形成され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４】
前記基板は、サファイヤ基板であることを特徴とする請求項１ないし３のうち何れか一
項に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記半導体物質層は、
前記基板の上面に積層される第１化合物半導体層と、
前記第１化合物半導体層の上面に積層される活性層と、
前記活性層の上面に積層される第２化合物半導体層と、よりなることを特徴とする請求
項１ないし３のうち何れか一項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記第１化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピング
されていない物質層であることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層であることを特徴
とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記活性層は、
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のＩＩＩ−
Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層であ
ることを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記活性層は、ブルー光を放出し、前記蛍光層は前記ブルー光の一部をイエロー光に変
化させてホワイト光を形成す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１０】
前記蛍光層は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体を含む蛍光
物質よりなることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記活性層は、紫外線を放出し、前記蛍光層は前記紫外線を吸収してレッド、グリーン
またはブルー光に変化させてホワイト光を形成す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１２】
前記蛍光物質は、Ｙ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオ
ード。
【請求項１３】
光透過性の基板の上面に活性層を有する半導体物質層を積層してパターニングした後に
電極を形成する第１段階と、
前記基板の背面をエッチングして一つ以上のエッチングホールを形成する第２段階と、
前記エッチングホールを充填するように前記基板の背面に蛍光物質を塗布して相異なる
厚さ分布を有する蛍光層を形成することによって複数の発光ダイオードを有する発光ダイ
オード構造体を製造する第３段階と、
前記発光ダイオード構造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する第４
段階と、を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項１４】
前記第１段階において、
前記半導体物質層は前記基板の上面に第１化合物半導体層、活性層、第２化合物半導体
層を順次に積層して形成することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造
方法。
【請求項１５】
前記第１化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピング
されていない物質層で形成することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの製
造方法。
【請求項１６】
前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成することを
特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１７】
前記活性層は、
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のＩＩＩ−
Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形
成することを特徴とする請求項１４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項１８】
前記第１段階において、
前記基板はサファイヤ基板で形成することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項１９】
前記第２段階は、
前記基板の背面を処理する段階と、
前記活性層に対応する背面領域を周辺部に比べて薄くドライエッチングする段階と、を
含むことを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２０】
前記基板の背面をグラインディング、ラッピングまたはポリシング方法を利用して処理
することを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２１】
前記基板の背面をＣｌ2、ＢＣｌ3、Ａｒ、Ｏ2及びＨＢｒのうち少なくとも一つのガス
を含む気体でドライエッチングすることを特徴とする請求項１９に記載の発光ダイオード
の製造方法。
【請求項２２】
前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層に形成し、前記蛍光層を前記ブルー光
の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴とする請求項１
３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２３】
前記蛍光物質は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、
Ｇａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成す
ることを特徴とする請求項２２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２４】
前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫外線の一
部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴
とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２５】
前記蛍光物質は、Ｙ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことを特徴とする請求項２４に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項２６】
前記第３段階は、
前記蛍光物質を前記基板の背面にディスポージングまたはスピンコーティングすること
を特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項２７】
基板の上面に活性層を有する半導体物質層を積層してパターニングした後に電極を形成
する第１段階と、
前記基板の背面に相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成することによって複数の発光
ダイオードを有する発光ダイオード構造体を製造する第２段階と、
前記発光ダイオード構造体の連結部分を分離して複数の発光ダイオードを形成する第３
段階と、を含むことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。
【請求項２８】
前記第１段階において、
前記半導体物質層は前記基板の上面に第１化合物半導体層、活性層及び第２化合物半導
体層を順次に積層して形成することを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製
造方法。
【請求項２９】
前記第１化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピング
されていない物質層で形成することを特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオードの製
造方法。
【請求項３０】
前記第２化合物半導体層は、
ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｐ型物質層で形成することを
特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３１】
前記活性層は、
ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１そしてｘ＋ｙ≦１）系列のＩＩＩ−
Ｖ族窒化化合物半導体層であって、ｎ型物質層またはドーピングされていない物質層で形
成することを特徴とする請求項２８に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３２】
前記第１段階において、
前記基板はサファイヤ基板で形成することを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【請求項３３】
前記第２段階は、
前記基板の背面に前記蛍光物質をディスポージングまたはスピンコーティングして第１
蛍光層を形成する段階と、
前記第１蛍光層の上部に所定形態のマスクを位置させ、蛍光物質を塗布して第２蛍光層
を形成することによって全体的に相異なる厚さ分布を有する蛍光層を形成する段階と、を
含むことを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３４】
前記活性層をブルー光を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記ブルー光
の一部を吸収してイエロー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴とする請求項２
７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３５】
前記蛍光物質は、Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｍのうち一つ以上の元素及びＡｌ、
Ｇａ、Ｉｎのうち一つ以上の元素を含むＣｅに活性化されたガーネット系蛍光体で形成す
ることを特徴とする請求項３４に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３６】
前記活性層を紫外線を放出する半導体化合物層で形成し、前記蛍光層を前記紫外線の一
部を吸収してレッド、グリーン及びブルー光に変化させる蛍光物質で形成することを特徴
とする請求項２７に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項３７】
前記蛍光物質は、Ｙ2Ｏ3Ｅｕ3+Ｂｉ3+、Ｙ2Ｏ2Ｓを含むレッド蛍光体、（Ｂａ1-x-y-z
ＣａxＳｒyＥｕz）（Ｍｇ1-wＺｎw）Ｓｉ2Ｏ7、ＺｎＳ：Ｃｕを含むグリーン蛍光体、Ｓ
ＥＣＡ（（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+）、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ1
7：Ｅｕ2+）を含むブルー蛍光体を含むことを特徴とする請求項３６に記載の発光ダイオ
ードの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−２１６９０７（Ｐ２０１１−２１６９０７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５８８１（Ｐ２０１１−１５５８８１）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【分割の表示】特願２００３−３０８０４４（Ｐ２００３−３０８０４４）の分割
【原出願日】平成１５年８月２９日（２００３．８．２９）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【分割の表示】特願２００３−３０８０４４（Ｐ２００３−３０８０４４）の分割
【原出願日】平成１５年８月２９日（２００３．８．２９）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
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