CN101752485A - 半导体发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体LED。该半导体LED包括:发光结构,其可以由N型半导体层、有源层以及P型半导体层按所述顺序迭加而组成;透明电极,形成在发光结构的上表面上;以及P型电极,形成在所述透明电极的上表面上。用于阻挡电流的绝缘体可以形成在发光结构中与P型电极的位置相对应的位置处。本发明的某些实施例可以用于防止出光被P型电极的下表面反射,并从而提高发光效率。

Description

半导体发光二极管
相关申请的交叉参考
本申请要求于2008年12月9日向韩国知识产权局递交的第10-2008-0124901号韩国专利申请的优先权,其全部内容通过引证结合于此。
技术领域
本发明涉及半导体发光二极管。
背景技术
第III族元素的氮化物(诸如氮化镓(GaN)、氮化铝(AIN)等)表现出高的热稳定性,并且提供了直接跃迁型的能带结构,因此通常用作产生蓝色光和紫外线的光电元件中的材料。具体地,使用氮化镓(GaN)的蓝色和绿色发光二极管(LEDs)被利用在各种应用中,应用的例子包括:大型平板显示器、交通灯、室内照明、高密度光源、高分辨率输出系统以及光通信。
氮化物半导体LED的布置(arrangement)可以包括:衬底、缓冲层、P型半导体层、有源层(active layer)、N型半导体层、以及电极。有源层(在有源层可以存在电子和电子空穴的复合)包括:量子阱层(quantum well layer)(由公式InxGa1-xN(0≤x≤1)来表示),以及量子势垒层(quantum barrier layer)。可以通过形成有源层的材料的类型来确定从LED发射的光的波长。
参考图1和图2,对基于相关技术的半导体LED进行了简要描述。
如在图1和图2中所描绘的,根据相关技术的半导体LED可以由用于生长GaN基半导体材料的蓝宝石衬底10,以及在蓝宝石衬底10上形成的N型半导体层20、有源层40和P型半导体层50(按所述顺序形成)组成。例如,通过使用台面蚀刻工艺(mesaetching process)可以去除部分P型半导体层50和有源层40,以形成暴露部分N型半导体层20的上表面的结构。
透明电极60和P型电极70可以形成在P型半导体层50上,而N型电极30可以形成在通过台面蚀刻工艺而暴露的N型半导体层20上。
当将电源提供给具有这种布置的半导体LED时,如图1所示的,电流可以在P型电极70与N型电极30之间流动,并且从而有源层可以产生光。图1中的箭头表示电流的流动。
这样的电流流动可能导致从有源层40发射光。这里,如图2所示的,从有源层的在P型电极下面的部分所发射的光可能被P型电极70阻挡,使得该光被反射到半导体LED内部而被吸收。如此,这部分光就可能没有被发射到外部,并且因此,可能降低了半导体LED的发光效率。
发明内容
本发明的某些方面提供了一种具有提高的发光效率的半导体发光二极管。
本发明的一个方面提供了一种发光二极管,包括:发光结构,其可以由N型半导体层、有源层和P型半导体层按所述顺序迭加而组成;透明电极,其形成在发光结构的上表面上;以及P型电极,其形成在透明电极的上表面上。用于阻挡电流的绝缘体可以形成于发光结构内与P型电极的位置相对应的位置处。
绝缘体可以以这样的方式形成,即绝缘体贯穿发光结构。发光结构的形状可以是这样的形状,即其一部分(起始于P型半导体层,终止于N型半导体层内的一点)通过台面蚀刻去除。
在某些实施例中,绝缘体的宽度可以与P型半导体的宽度相同。
在随后的描述中部分地阐述了本发明的另外的方面和优点。并且从描述中部分地将是显而易见的,或者可以由本发明的实践来了解。
附图说明
图1和图2是示出了基于相关技术的半导体发光二极管的截面图。
图3和图4是示出了基于本发明的实施例的半导体发光二极管的截面图。
具体实施方式
由于本发明允许各种变化和许多实施例,因此,具体实施例将在图中示出并在所记载的描述中详细描述。然而,这并不意味着本发明限定于实施的具体模式,而是应当理解,没有背离本发明的精神和技术范围的所有变化、等价物和替代都包括在本发明中。
下文将参考附图更详细地描述根据本发明的某些实施例的半导体发光二极管。相同的或相应的那些元件用相同的参考标号表示,而与附图的编号无关,并且省略了多余的描述。
图3和图4是示出了基于本发明的实施例的半导体发光二极管的截面图。在图3和图4中示出的是衬底10、N型半导体层20、N型电极30、有源层40、P型半导体层50、透明电极60、P型电极70以及绝缘体80。
如图3和图4所示的,基于本发明的实施例的氮化物半导体LED可以包括衬底10,以及在衬底10上形成的缓冲层、N型半导体层20、有源层40和P型半导体层50(按所述顺序形成)。使用台面蚀刻工艺可以去除部分P型半导体层50和有源层40,以形成使N型半导体层20的部分上表面暴露的布置。
在N型半导体层20的暴露部分上可以形成N型电极30。此外,由ITO(氧化铟锡)等制成的透明电极60可以形成在P型半导体层50上,并且P型电极70可以形成在透明电极60上。
衬底10可以由适于生长氮化物半导体单晶体的材料制成。例如,衬底10可以通过使用诸如蓝宝石,以及氧化锌(ZnO)、氮化镓、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)等材料来形成。
虽然在附图中没有示出,也可以在衬底10的上表面上形成缓冲层,以降低衬底10与N型半导体层20之间的晶格常量的差,这将在下文更详细描述。缓冲层(未示出)可以由诸如GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlGaInN等材料制成,或者根据二极管的性质和工艺的条件而省去该缓冲层。
N型半导体层20可以形成在衬底10(或缓冲层)的上表面上。N型半导体层20可以由基于氮化镓(GaN)的材料制成,并且可以掺杂有硅以降低工作电压。
有源层40(其包括量子阱层(未示出)和量子势垒层(未示出))可以形成在N型半导体层20上。可以根据设计需要来改变实现量子阱结构的量子阱层和量子势垒层的数目。
P型半导体层50可以形成在有源层40上。P型半导体层50可以是掺杂有导电杂质(诸如Mg、Zn、Be等)的半导体层。P型半导体层50还可以由P型AlGaN层和P型GaN层组成。P型AlGaN层(未示出)与发光区域相邻而形成以用作电子阻挡层(EBL);P型GaN层(未示出)与P型AlGaN层相邻而形成。
在本公开中,N型半导体20、有源层40,以及P型半导体层50将总称为发光结构。可以通过在衬底10(或缓冲层)上生长N型半导体层20、有源层40以及P型半导体层50(按所述顺序)来形成这种发光结构。
可以在P型半导体层50上形成透明电极60。透明电极60可以是氧化膜的透射层,并且可以由ITO、ZnO、RuOx、TiOx、IrOx等制成。
可以通过台面蚀刻来去除透明电极60和N型半导体层之间所包括的某个部分,并且N型电极30可以形成在由台面蚀刻所暴露的一部分N型半导体20上,并且可以在透明电极60上形成P型电极70。
根据这个具体的实施例,如图3所示的,绝缘体80可以形成在发光结构的内部与P型电极70的位置相对应的位置处。也就是,绝缘体80(具有与P型电极70的样式基本上相同的样式)可以形成在发光结构内并位于P型电极70下方,以这种方式,绝缘体80贯穿发光结构。
这种布置,举例来说,可以通过使用形成发光结构的方法而获得,考虑将要形成P型电极70的位置,通过对发光结构进行蚀刻而在发光结构中预备需要的空间;然后将绝缘材料填充到预备的空间中。
然后,通过在发光结构的上表面形成透明电极60,并且在透明电极60上形成P型电极70,可以获得所期望的布置,在该布置中,绝缘体80位于P型电极70的下方。
当在具有这种布置的半导体LED的P型电极70与N型电极30之间提供电能时,电流可以如图3所示流动。图3中的箭头表示电流的流动。
由于绝缘体80位于P型电极70的下方,因此电流可以不在P型电极的正下方流动,而是横向分散于整个透明电极60。然后,如图4所示的,在P型电极70下方可能不存在任何发光的有源层40的部分,并且从而不存在由P型电极70所反射、吸收、和减弱的光。图4中的箭头表示从有源层40发射的光。
已经在P型电极70的正下方流动的电流会转而穿过透明电极60,朝着没有由P型电极70所覆盖的有源层40的区域横向流动。因此,可以以最小的损耗来使用提供给该布置的电流,并且因此,可以相应地增加半导体LED的发光效率。
能够阻挡在P型电极70下方的电流流动的任何材料可以用作绝缘体80。例如,诸如二氧化硅(SiO2)材料的使用可以提供绝缘以及较高的光透射率。
绝缘体80可以以与P型电极70的形状基本上相同的形状形成。绝缘体80可以形成在发光结构的内部,或者在一些情况下形成在发光结构的外部。这里,绝缘体80可以以与P型电极70的宽度基本上相同的宽度形成。如果绝缘体80的宽度比P型电极70的宽度小,则仍可能存在由部分P型电极70所反射和吸收的光。另一方面,如果绝缘体80的宽度过分地大于P型电极70的宽度,则可相对减小实际上发光的有源层40的区域。
然而,应当注意,本文所使用的术语“相同”的意思不限于理想的精确的一致性,而是指基本的一致性,其可以包括加工误差等。同样地,可以考虑加工误差和其它设计参数来确定绝缘体80的宽度。
虽然主要提供了关于具有Epi-Up结构的半导体LED的以上描述。但显而易见的是,上文所描述的布置也可以适用于具有不同结构的半导体LEDs。
如上文所阐述的,可以将本发明的某些实施例用于防止存在反射出P型电极的下表面的光,从而提高发光效率。
虽然参考具体实施例已经详细描述了本发明的精神,但这些实施例仅是为了描述的目的,并且不限制本发明。应当理解,在没有背离本发明的范围和精神下,本领域的技术人员可以改变或修改这些实施例。
在所附权利要求中可以找到除上文所阐述的那些实施例外的许多实施例。

Claims (4)

1.一种半导体发光二极管,包括:
发光结构,所述发光结构包括按顺序迭加的N型半导体层、有源层以及P型半导体层;
透明电极,形成在所述发光结构的上表面上;以及
P型电极,形成在所述透明电极的上表面上,
其中,所述发光结构具有绝缘体,所述绝缘体形成于所述发光结构内与所述P型电极的位置相对应的位置处,并且所述绝缘体被配置成用来阻挡电流。
2.根据权利要求1所述的半导体发光二极管,其中,所述绝缘体贯穿所述发光结构。
3.根据权利要求1所述的半导体发光二极管,其中,所述发光结构的包括在所述P型半导体层与一部分所述N型半导体层之间的部分通过台面蚀刻而去除。
4.根据权利要求1所述的半导体发光二极管,其中,所述绝缘体的宽度与所述P型电极的宽度相同。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651437A (zh) * 2011-02-23 2012-08-29 新世纪光电股份有限公司 发光二极管结构
CN104868028A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 璨圆光电股份有限公司 发光二极管芯片
CN107425099A (zh) * 2012-04-27 2017-12-01 晶元光电股份有限公司 发光元件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140231852A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Seoul Viosys Co., Ltd. Led chip resistant to electrostatic discharge and led package including the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08250768A (ja) * 1995-03-13 1996-09-27 Toyoda Gosei Co Ltd 半導体光素子
US20040000672A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Kopin Corporation High-power light-emitting diode structures
KR100856282B1 (ko) * 2007-03-05 2008-09-03 삼성전기주식회사 광자 리사이클링을 이용한 광자결정 발광소자
KR100850780B1 (ko) * 2007-05-22 2008-08-06 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUL HUH,JI-MYON LEE,DONG-JOON KIM,ET AL: "Improvement in light-output efficiency of InGaN/GaN multiple-quantum well light-emitting diodes by current blocking layer", 《JOURNAL OF APPLIED PHYSICS》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102651437A (zh) * 2011-02-23 2012-08-29 新世纪光电股份有限公司 发光二极管结构
CN107425099A (zh) * 2012-04-27 2017-12-01 晶元光电股份有限公司 发光元件
CN107425099B (zh) * 2012-04-27 2019-12-13 晶元光电股份有限公司 发光元件
CN104868028A (zh) * 2014-02-25 2015-08-26 璨圆光电股份有限公司 发光二极管芯片
CN104868028B (zh) * 2014-02-25 2017-12-22 晶元光电股份有限公司 发光二极管芯片

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