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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtdiodenchipstruktur (LED)
und ein Verfahren zum Herstellen derselben und insbesondere eine eine
Bragg-Reflexionsschicht
verwendende Leuchtdiodenchipstruktur mit einer hohen Reflektivität zum Erhöhen der
Helligkeit der Leuchtdiode.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
herkömmliche
AlGaInP-Leuchtdiode, wie sie in 1 gezeigt
ist, weist eine Doppel-Heterostruktur (DH) auf und ist aus einer
unteren n-Typ-(AlxGa1-x)0,5In0,5P-Mantelschicht 4 mit
einem Al-Anteil von etwa 0,7 bis etwa 1,0, die auf einem n-Typ-GaAs-Substrat 3 ausgebildet
ist, einer aktiven (AlxGa1-x)0,5In0,5P-Schicht,
einer oberen p-Typ-(AlxGa1-x)0,5In0,5P-Mantelschicht 6 mit
einem Al-Anteil von etwa 0,7 bis etwa 1,0 und einer einen hohen
Bandabstand aufweisenden GaP oder AlGaAs-Fensterschicht 7 des p-Typs
zusammengesetzt. Die von der herkömmlichen Leuchtdiodenstruktur ausgesandte
Wellenlänge
kann durch Ändern
der Zusammensetzung der aktiven Schicht 5 geändert werden
und die Wellenlänge
kann daher von 650 nm (rotes Licht) bis zu 555 nm (rein grünes Licht)
verändert
werden. Ein Nachteil der herkömmlichen
Leuchtdiode liegt jedoch darin, dass das in der aktiven Schicht
erzeugte Licht tief in das GaAs-Substrat emittiert wird, so dass
das Licht leicht von dem GaAs-Substrat absorbiert wird, da das GaAs-Substrat
einen kleinen Bandabstand aufweist. Dem gemäß kann eine Leuchtdiode mit
hohem Wirkungsgrad nicht hergestellt werden.
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Mehrere
herkömmliche
Techniken bezüglich Leuchtdioden
sind veröffentlicht
worden, die die Vermeidung der Absorption des Lichtes durch das
Substrat betreffen. Jedoch weisen diese herkömmlichen Techniken noch einige
Nachteile und Einschränkungen
auf. Beispielsweise betrifft das von Sugawara et al. veröffentlichte
und in Appl. Phys Lett., Ausgabe 61, 1775-1777 (1992) veröffentlichte
Verfahren das Hinzufügen
einer verteilten Bragg-Reflektor-Schicht (DBR) zu einem GaAs-Substrat
zum Reflektieren des in das GaAs-Substrat eintretenden Lichtes,
wodurch das von dem GaAs-Substrat absorbierte Licht vermindert wird.
Da die DBR-Schicht jedoch nur wirksam Licht etwa senkrecht zum GaAs-Substrat
reflektieren kann, ist der Wirkungsgrad nicht sehr gut.
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Kish
et al. veröffentlichten
ein Wafer-gebundenes transparentes Substrat (TS) für eine (AlxGa1-x)0,5In0,5P/GaP Leuchtdiode (Appl. Phys Lett., Ausgabe
64, Nr. 21, 2839 (1994); „Very
high-efficiency semiconductor wafer-bonded transparent-substrate
(AlxGa1-x)0,5In0,5P/GaP"], wobei die TS-AlGaInP-Leuchtdiode
durch Anwachsen einer sehr dicken (etwa 50 μm) p-Typ GaP-Fensterschicht
mit dem Verfahren der Hydrid-Dampfphasenepitaxie (HVPE)
hergestellt wird. Nach dem Bonden wird das n-Typ GaAs-Substrat selektiv
durch Verwendung herkömmlicher
chemischer Ätztechniken
entfernt. Die freigelegten n-Typ-Schichten werden folglich auf ein
n-Typ GaP-Substrat
mit einer Dicke von 0,203-0,254 mm gebondet. Die sich ergebende TS-AlGaInP-Leuchtdiode
zeigt eine zweifach verbesserte Lichtleistung im Vergleich zu einer
AlGaInP-Leuchtdiode mit dem absorbierenden Substrat (AS). Jedoch
ist das Herstellungsverfahren der TS-AlGaInP-Leuchtdiode zu kompliziert.
Daher ist es schwierig, die TS-AlGaInP-Leuchtdiode mit hohem Durchsatz
und geringen Kosten herzustellen.
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Horng
et al. berichteten über
eine AlGaInP/Metall/SiO2/Si-Leuchtdiode
mit einem Spiegelsubstrat (MS), das durch eine Waferverbundtechnik
hergestellt wird [Appl. Phys Lett., Ausgabe 75, Nr. 20, 3054 (1999); „AlGaInP
light-emitting diodes with mirror substrates fabricated by wafer
bonding"], wobei
AuBe/Au als Haftmittel verwendet wird, um das Si-Substrat und die
Leuchtdioden-Epischichten zu verbinden. Jedoch beträgt die Leuchtintensität der AlGaInP-MS-Leuchtdiode
nur etwa 90 mcd bei einem Injektionsstrom von 20 mA, was 40% geringer
als die der TS-AlGaInP-Leuchtdiode ist. Da die p-Elektrode und die
n-Elektrode auf derselben Seite ausgebildet sind, kann die Größe des Chips
nicht vermindert werden. Daher ist die Chipgröße größer als bei herkömmlichen
Leuchtdiodenchips, bei welchen eine p-Elektrode auf einer Seite
und eine n-Elektrode auf der anderen Seite ausgebildet ist. Folglich
kann dieser Typ von Leuchtdiodenchip den Trend, die Packungsgröße weiter
zu miniaturisieren, kaum befriedigen.
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US 5,724,374 A offenbart
eine Blendenöffnung,
die einen oxidierten Bereich und ein Halbleitermaterial umfasst.
Die Blendenöffnung
umfasst: mindestens eine erste Schicht, die in einem seitlich orientierten
ersten Bereich oxidiert ist, wobei die erste Schicht innerhalb eines
seitlich orientierten zweiten Bereichs modifiziert wird, wobei der
zweite Bereich weniger oxidiert ist als der erste Bereich und eine zweite
Schicht, die in Kontakt mit der ersten Schicht aufgebracht ist,
wobei die zweite Schicht weniger oxidiert ist als die erste Schicht.
Die Vorrichtung weist weiterhin eine nicht-planare Grenze mit oberen und unteren
Grenzoberflächen
und Seitenwänden
auf, die die obere und die untere Grenzoberfläche verbinden, wobei die obere
Grenzoberfläche
als eine obere Oberfläche
der zweiten Schicht oberhalb des seitlich orientierten ersten Bereichs
definert ist, und die untere Grenzoberfläche als eine Bodenoberfläche des seitlich
orientierten zweiten Bereichs definiert ist. Die ersten und zweiten
Bereiche definieren die Blendenöffnungen.
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JP 2000077726 A offenbart
ein Halbleiterelement und ein zugehöriges Herstellungsverfahren, wobei
ein Leuchtdiodenelement in eine Struktur eingearbeitet ist, bei
der jede Schicht, wie z.B. eine Schicht vom n-Typ, eine aktive Schicht,
eine Schicht vom p-Typ und eine p-seitige transparente Elektrodenschicht
auf einem isolierenden Substrat aufgeschichtet sind, das aus einem
Al
2O
3-Film besteht.
Ein Teil der Schicht vom n-Typ ist freigelegt. Ein ohmscher Kontaktbereich,
welcher als eine Elektrode verwendet wird, die auf der Seite der
Oberfläche
eines Halbleiterelements freiliegt, wird sowohl auf der Schicht
vom n-Typ als auch auf der Rückseite
des Substrats ausgebildet. Ein rückseitiger
Verbindungsflächenbereich
mit einer Leitfähigkeit
wird so ausgebildet, dass er sich über die gesamte Oberfläche der Rückseite
des Substrats erstreckt.
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US 6,064,683 A offenbart
eine Leuchtvorrichtung mit einem ersten Spiegel, einer aktiven Schicht,
einem zweiten Spiegel und einem Berylium-Implantat, was zu einer
peripheren Grenze eines Wellenleiters durch die ersten und zweiten
Spiegel, die aktive Schicht und die Fallen ("Trapping")-Schicht führt. Ein p-n-Übergang
befindet sich innerhalb des Implantationsbereichs und des Wellenleiters.
Die Anschaltspannung ist für
den Übergang
innerhalb des Wellenleiters geringer als innerhalb des Implantationsbereichs,
was zu einer Beschränkung
des Stroms innerhalb des Wellenleiters bei einer an die Vorrichtung
angelegten Spannung führt,
welche höher
als die niedrigere Übergangsspannung
und niedriger als die höhere Übergangsspannung
ist. Die Vorrichtung weist auch eine Elektronenfallen-Schicht zwischen dem
ersten Spiegel und der aktiven Schicht auf, und eine Leitschicht,
die auf dem zweiten Spiegel angeordnet ist.
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WO
97/22991 A1 offenbart ein leitfähiges Element
mit einer seitlichen Oxidationstrennschicht für die Steuerung eines seitlichen
bzw. lateralen Oxidationsprozesses in Halbleitervorrichtungen, wie
beispielsweise Lasern, VCSELn und Leuchtdioden. Die Oxidationsschicht
wird durch Modifikation einer oder mehrerer Schichten gebildet,
die ursprünglich
einer Oxidation zugänglich
waren. Die Qualität
des direkt unterhalb der Oxidationstrennschicht vorhandenen Materials
kann bewahrt werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Wie
es oben beschrieben ist, weisen die herkömmlichen Leuchtdioden viele
Nachteile auf. Daher sieht die vorliegende Erfindung eine Leuchtdiodenstruktur
und ein Herstellungsverfahren für
dieselbe zum Beseitigen der Nachteile der herkömmlichen Leuchtdioden vor.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Leuchtdiodenstruktur und
ein Herstellungsverfahren derselben vorzusehen. Mit dieser Erfindung
wird durch Verwendung einer hoch reflektierenden Bragg-Reflektor-Schicht
vermieden, dass emittiertes Licht durch ein Substrat absorbiert
wird.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Leuchtdiodenstruktur
und ein Herstellungsverfahren derselben vorzusehen. Die vorliegende
Erfindung sieht eine Bragg-Reflektor-Schicht durch Ausbilden einer
einen hohen Anteil Aluminium enthaltenden AlGaAs/AlGaInP-Schicht
oder einer einen hohen Anteil Aluminium enthaltenden AlGaAs-/einen
geringen Anteil Aluminium enthaltenden AlGaAs-Schicht auf dem Substrat vor, bevor
die Epitaxialstruktur der Leuchtdiode ausgebildet wird. Da das einen
hohen Anteil Aluminium enthaltende AlGaAs leicht oxidiert, kann
das einen hohen Anteil Aluminium enthaltende AlGaAs zum Ausbilden
eines Oxids mit geringem Brechungsindex oxidiert werden. Folglich
ist die Reflektivität
und sind die hoch reflektierenden Bereiche der oxidierten Bragg-Reflektor-Schicht
viel größer als jene
herkömmlicher
Bragg-Reflektor-Schichten.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Leuchtdiodenstruktur
und ein Herstellungsverfahren derselben vorzusehen. Da die oxidierte
AlGaAs-Schicht elektrisch isolierend ist, begrenzt die Bragg-Reflektor-Schicht
folglich den Strom auf die nicht-oxidierten Bereiche der einen hohen
Anteil Aluminium enthaltenden AlGaAs- Schicht. Weiterhin sollte die Dicke
der unteren Mantelschicht größer als
0,5 μm sein,
um eine gleichmäßige Stromdichte
in der aktiven Schicht zu erzielen, wobei die Lichtintensität in diesem
Chip gleichmäßig ist
und nicht auf den zentralen Bereich beschränkt ist. Im Vergleich zu herkömmlichen
Leuchtdioden kann die Lichtintensität drastisch verbessert werden,
da das meiste des emittierten Lichtes durch den oxidierten Bragg-Reflektor mit
hoher Reflektivität
zurück
reflektiert werden kann.
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Die
vorgenannten Aufgaben werden durch eine Leuchtdiodenstruktur mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen
Unteransprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Leuchtdiodenstruktur (LED)
umfasst:
ein Substrat mit einer ersten Oberfläche auf
einer Seite und einer zweiten Oberfläche auf der anderen Seite,
wobei eine erste Elektrode auf der ersten Oberfläche ausgebildet ist,
eine
auf der zweiten Oberfläche
ausgebildete Epitaxialstruktur, wobei die Epitaxialstruktur durch
mehrere III-V-Verbindungshalbleiter-Epitaxialschichten ausgebildet
ist, einschließlich
einer aktiven Schicht und einer Bragg-Reflektor-Schicht, die zwischen der aktiven Schicht
und dem Substrat angeordnet ist, wobei die Bragg-Reflektor-Schicht
zumindest
eine erste Halbleiterschicht mit oxidierbarem Halbleitermaterial,
wobei ein Abschnitt der zumindest einen ersten Halbleiterschicht
zum Ausbilden einer stromisolierenden Schicht oxidiert ist, wobei
der oxidierte Abschnitt der wenigstens einen ersten Halbleiterschicht
ein Bestandteil des die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung
reflektierenden Bereichs der Bragg-Reflektor-Schicht ist und wobei ein
nicht-oxidierter Abschnitt der wenigstens einen ersten Halbleiterschicht
unter einem aktiven Bereich der aktiven Schicht liegt, und
zumindest
eine zweite Halbleiterschicht aufweist, wobei die wenigstens eine
zweite Halbleiterschicht und die wenigstens eine erste Halbleiterschicht
aufeinander gestapelt sind, und
eine auf der Epitaxialstruktur
ausgebildete zweite Elektrode.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden einer Leuchtdiode umfasst folgende Schritte:
Vorsehen
eines Substrates,
Ausbilden einer Epitaxialstruktur auf einer
ersten Oberfläche
des Substrates, wobei die Epitaxialstruktur durch mehrere III-V-Verbindungshalbleiter-Epitaxialschichten
ausgebildet wird, einschließlich
einer aktiven Schicht und einer Bragg-Reflektor-Schicht, die zwischen der aktiven Schicht
und dem Substrat angeordnet ist, wobei die Bragg-Reflektor-Schicht
zumindest
eine erste Halbleiterschicht mit oxidierbaren Halbleitermaterial,
und
zumindest eine zweite Halbleiterschicht, wobei die wenigstens
eine zweite Halbleiterschicht und die wenigstens eine erste Halbleiterschicht
aufeinander gestapelt sind, aufweist,
Ausführen einer Oxidationsbehandlung
zum Ausbilden einer hohen Reflektivität und einer Stromisolationsschicht
in einem Bereich der wenigstens einen ersten Halbleiterschicht,
wobei ein nicht-oxidierter Abschnitt der zumindest einen ersten
Halbleiterschicht unter einem aktiven Bereich der aktiven Schicht
liegt,
Ausbilden einer ersten Elektrode auf einer zweiten Oberfläche des
Substrates, und Ausbilden einer zweiten Elektrode auf der Epitaxialstruktur.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorgehend erläuterten
Aspekte und viele der damit zusammenhängenden Vorteile dieser Erfindung
werden einfacher aufgenommen, da diese durch das Studium der folgenden
genauen Beschreibung besser verstanden werden, welche Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen nimmt, worin:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, das eine herkömmliche Struktur einer Leuchtdiode
zeigt,
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2 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Epitaxialstruktur einer Leuchtdiodenstruktur
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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3A und 3B ein
erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht
der Leuchtdiode zeigen,
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4 die
Reflektivität
im Abhängigkeit
von der auf den Bragg-Reflektor gemäß der vorliegenden Erfindung
und gemäß dem Stand
der Technik gerichtete Wellenlänge
zeigt,
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5A und 5B ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit einer Draufsicht und eine Querschnittsansicht
entlang der Linie V-V aus 5A zeigen,
und
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6 die
Beziehung zwischen der Reflektivität und einer Paar-Zahl der Bragg-Reflektorschichten
gemäß der vorliegenden
Erfindung und gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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Genaue Beschreibung
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Die
vorliegende Erfindung offenbart eine Leuchtdiodenstruktur und ein
Herstellungsverfahren derselben und wird im Detail wie folgt beschrieben:
Gemäß der vorliegenden
Erfindung (siehe 2) ist die Epitaxialstruktur
der Leuchtdiode zusammengesetzt aus
einem n-Typ GaAs-Substrat 20,
einer
Bragg-Reflektor-Schicht 19,
einer unteren n-Typ (AlxGa1-x)0,5In0,5P-Mantelschicht 16 mit einem
Al-Anteil von etwa 0 ≤ x ≤ 0,45,
einer
(AlxGa1-x)0,5In0,5P aktiven
Schicht 14 mit einem Al-Anteil von etwa 0 ≤ x ≤ 0,45,
einer
oberen p-Typ (AlxGa1-x)0,5In0,5P-Mantelschicht 12,
und
einer Ohm'schen
p-Typ-Kontaktschicht 10.
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In
der obigen Beschreibung ist das Verhältnis des Verbindungshalbleiters,
wie zum Beispiel (AlxGa1-x)0,5In0,5P lediglich
als Beispiel angegeben, auf das die vorliegende Erfindung nicht
beschränkt ist.
Die Struktur der AlGaInP aktiven Schicht 14 kann darüber hinaus
gemäß der Erfindung
eine DH-Struktur oder eine mehrfache Quantenpotentialtopfstruktur (MQW)
sein. Die DH-Struktur umfasst eine untere n-Typ (AlxGa1-x)0,5In0,5P-Mantelschicht 16 mit einem Al-Anteil
von etwa 0,5 ≤ x ≤ 1, eine aktive (AlxGa1-x)0,5In0,5P-Schicht 14 und eine obere p-Typ (AlxGa1-x)0,5In0,5P-Mantelschicht 12 mit
einem Al-Anteil von etwa 0,5 ≤ x ≤ 1, wie es
in 1 gezeigt ist.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Bragg-Reflektor-Schicht 19 zwischen
dem n-Typ GaAs-Substrat 20 und der unteren Mantelschicht 16 angeordnet.
Die Bragg-Reflektor-Schicht 19 umfasst mehrere, in einer
aufeinandergeschichteten Struktur ausgebildete AlGaAs/AlGaInP-Schichten
mit einem hohen Aluminiumanteil oder mit hohem Aluminiumanteil ausgebildete
AlGaAs-/mit geringem Aluminiumanteil ausgebildete AlGaInP-Schichten.
Nachdem die Oxidation der Bragg-Reflektor-Schicht ausgeführt worden
ist, ist das ausgebildete Oxid ein Isolator mit einem geringen Brechungsindex
und der Bragg-Reflektor, wie er gemäß obiger Beschreibung ausgebildet
ist, kann das durch die aktive Schicht 14 emittierte Licht
reflektieren. Die Dicke einer jeden Schicht kann entsprechend λ/4n ausgebildet
werden, wobei λ die
Wellenlänge
des Lichtes und n der Brechungsindex sind.
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Die 3A und 3B zeigen
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht der
Leuchtdiode. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst
die Bragg-Reflektor-Schicht 19 drei Paar AlGaAs/AlGaInP-Schichten 19c mit
einem hohen Aluminiumanteil. Wegen der Eigenschaft der einfachen
Oxidation der AlGaAs-Schichten mit hohem Aluminiumanteil wird die
Oxidationsbehandlung auf der AlGaAs-Schicht mit hohem Aluminiumanteil
ausgeführt.
Hierbei wird die Temperatur in einem Bereich zwischen 300 und 600°C gesteuert.
Eine AlxOy-Schicht 19a ist
am seitlichen Abschnitt der AlGaAs-Schicht mit hohem Aluminiumanteil
bis zum zentralen Abschnitt ausgebildet und ein nicht-oxidierter Bereich 19b der
AlGaAs-Schicht mit hohem Aluminiumanteil ist im Zentrum angeordnet.
Schließlich
werden eine n-Elektrode 40 und eine p-Elektrode 30 auf dem n-Typ
GaAs-Substrat 20 und der p-Typ Ohm'schen Kontaktschicht 10 ausgebildet.
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Nach
der Oxidationsbehandlung beträgt
der Brechungsindex der AlxOy-Schicht 19a 1,6,
der sich somit vom Brechungsindex von AlGaAs mit geringem Aluminiumanteil
oder von AlGaInP von etwas mehr als 3 unterscheidet. Folglich kann
die durch die Bragg-Reflektor-Schicht 19 reflektierte Wellenlänge fast
das gesamte sichtbare Spektrum zwischen 500-800 nm abdecken, wie
es in 4 gezeigt ist. Hierdurch kann die Bragg-Reflektor-Schicht 19 fast 100%
des durch die aktive Schicht 14 erzeugten emittierten Lichtes
reflektieren. Darüber
hinaus kann gemäß der elektrischen
Isolationseigenschaft der AlxOy-Schicht 19a,
die Bragg-Reflektor-Schicht den Strom innerhalb der nicht-oxidierten
Bereiche der AlGaAs-Schicht 19b mit hohem Aluminium-Anteil
begrenzen. Weil die untere Mantelschicht 16 zwischen der
Bragg-Reflektor-Schicht 19 und der aktiven Schicht 14 eingefügt ist,
kann die Lichtintensität
wesentlich erhöht
werden.
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Wenn
der begrenzte Strom durch den entsprechenden Bereich der aktiven
Schicht 14 fließt, dann
ist die Intensität
des durch die aktive Schicht 14 emittierten Lichtes größer als
davor. Gemäß den oben
beschriebenen Faktoren wird die Lichtintensität durch die vorliegende Erfindung
offensichtlich erheblich gesteigert. Die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte
Bragg-Reflektor-Schicht ist zwischen dem n-Typ GaAs-Substrat und
der unteren Mantelschicht angeordnet, wobei die vorliegende Erfindung
nicht hierauf beschränkt
ist. Die Bragg-Reflektor-Schicht kann auch in der unteren Mantelschicht
angeordnet sein.
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Die 5A und 5B zeigen
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Draufsicht der Leuchtdiode und eine
Querschnittsansicht der Leuchtdiode entlang der Linie V-V aus 5A.
In diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Bragg-Reflektor-Schicht 19 mehrere Paare Schichten
aus AlGaAs/AlGaInP mit hohem Aluminiumanteil oder Schichten 19c aus AlGaAs
mit hohem Aluminiumanteil und AlGaAs mit geringem Aluminiumanteil.
Zur Verminderung der Oxidationszeit sieht die vorliegende Erfindung
eine kreuzförmige
Ausnehmung bzw. Kerbe 25 durch Ätzen des n-Typ GaAs-Substrates 20 vor,
durch welche die Bragg-Reflektor-Schicht 19 in vier Teile
getrennt wird. Folglich können
mehrere Reflexionsbereiche des einen hohen Aluminiumanteil enthaltenden
AlGaAs während der
Oxidationsbehandlung oxidiert werden. Mit einer sorgfältigen Steuerung
können
mehrere AlxOy-Schichten 19a am
seitlichen Bereich der AlGaAs-Schicht mit einem hohen Aluminiumanteil
ausgebildet werden, und mehrere nicht oxidierte AlAs-Schichten 19b im
Zentrum ausgebildet werden. Schließlich werden eine n-Elektrode 40 und
einen p-Elektrode 30 jeweils auf dem n-Typ GaAs-Substrat 20 und
der p-Typ Ohm'schen
Kontaktschicht 10 ausgebildet. Ferner kann die AlGaInP-Schicht 19c durch eine
AlGaAs-Schicht mit geringem Aluminiumanteil zur Ausbildung der Bragg-Reflektor-Schicht 19 ersetzt
werden. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels
liegt darin, dass jede Zelle in vier Bereiche unterteilt ist, und
nur die halbe Oxidationszeit im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
benötigt
wird.
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In 4 ist
ein Vergleich zwischen der Bragg-Reflektor-Schicht der vorliegenden
Erfindung und gemäß dem Stand
der Technik gezeigt. Die Reflektivität der herkömmlichen eine AlGaInP/AlInP-Schicht
aufweisenden Bragg-Reflektor-Schicht beträgt im Wellenlängenbereich
von 550-600 nm 80% und ist in den anderen Bereichen schlecht. Andererseits
beträgt
die Reflektivität
der Bragg-Reflektor-Schicht der vorliegenden Erfindung mit einer
einen hohen Aluminiumanteil aufweisenden AlGaAs/AlGaInP-Schicht
oder einen hohen Aluminiumanteil aufweisenden AlGaAs/einen geringen
Aluminiumanteil aufweisenden AlGaInP-Schicht fast 100% im Wellenlängenbereich
von 500-800 nm. So weist die Bragg-Reflektor-Schicht der vorliegenden Erfindung
eine höhere
Reflektivität
auf.
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In 6 ist
die Reflektivität
und die Anzahl der Paare in der Bragg-Reflektor-Schicht gemäß der vorliegenden
Erfindung und diese gemäß dem Stand der
Technik gezeigt. Bei der vorliegenden Erfindung kann mit vier Paaren
ein hohen Aluminiumanteil enthaltenden AlGaAs/AlGaInP-Schichten
oder einen hohen Aluminiumanteil enthaltenden AlGaAs/einen geringen
Aluminiumanteil enthaltenden AlGaInP-Schichten der Bragg-Reflektor-Schicht
eine hohe Reflektivität
von etwa 100% erhalten werden. Im Gegensatz hierzu kann mit 20 Paaren
AlGaInP/AlInP-Schichten
des herkömmlichen Bragg-Reflektors
nur die schlechte Reflektivität
von 80% erhalten werden. Obwohl die Struktur der vorliegenden Bragg-Reflektor-Schicht
einfacher ist, wird eine höhere
Reflektivität
als bei der herkömmlichen Bragg-Reflektor-Schicht
erreicht.
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Wegen
der Eigenschaften der Bragg-Reflektor-Schicht nach der vorliegenden
Erfindung kann die vorliegende Erfindung nicht nur bei AlGaInP-Leuchtdioden,
sondern auch bei allen sichtbares Licht emittierenden Leuchtdioden
angewandt werden.
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Daher
ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, eine Leuchtdiodenstruktur
und ein Verfahren zum Herstellen desselben vorzusehen. Folglich kann,
indem eine stark reflektierende Bragg-Reflektor-Schicht verwendet
wird, verhindert werden, dass emittiertes Licht durch ein Substrat
absorbiert wird.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt im Vorsehen einer Leuchtdiodenstruktur
und eines Herstellungsverfahrens derselben. Die vorliegende Erfindung
sieht eine Bragg-Reflektor-Schicht vor, die einen hohen Aluminiumanteil
enthaltende AlGaAs/AlGaInP-Schicht oder einen hohen Aluminiumanteil enthaltende
AlGaAs/einen geringen Aluminiumanteil enthaltende AlGaAs-Schicht
ist, die auf dem Substrat vor der Epitaxialstruktur der Leuchtdiode
ausgebildet wird. Durch die Eigenschaft der einfachen Oxidation des
AlGaAs mit hohem Aluminiumanteil und des niedrigen Brechungsindexes
des Oxides kann die durch die Bragg-Reflektor-Schicht reflektierende Wellenlänge fast
den gesamten Bereich des sichtbaren Spektrums abdecken.
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Gemäß der elektrischen
Isolationseigenschaft des Oxides kann die Bragg-Reflektor-Schicht den Strom
zwischen den oxidierten Bereichen der AlGaAs-Schichten mit hohem
Aluminiumanteil begrenzen.
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Folglich
weist die Leuchtdiode einen größeren Lichtwirkungsgrad
als herkömmliche
Leuchtdioden auf.