DE102008016074B4

DE102008016074B4 - Licht emittierendes Halbleiterbauteil mit transparenten Mehrschichtelektroden

Info

Publication number: DE102008016074B4
Application number: DE102008016074.1A
Authority: DE
Inventors: Chen Ou; Chen-Ke Hsu
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2028-03-29
Also published as: JP2014131087A; US20130020609A1; US8293382B2; KR101013506B1; DE102008016074A1; JP5815788B2; TW200840089A; JP2008258615A; US20080241526A1; TWI366291B; KR20080089234A

Abstract

Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) mit:
einem Substrat (11, 21);
einer Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) auf dem Substrat (11, 21), mit einer von diesem entfernten Außenfläche;
einer ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) auf der Außenfläche der Halbleiterepitaxieschicht (12, 22), mit einer ersten Oberfläche;
einer zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) auf der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301), und mit einer zweiten Oberfläche; und
einer ersten Verbindung (14, 24) auf der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) mit einer dritten Oberfläche;
wobei die Fläche der zweiten Oberfläche kleiner als die der ersten Oberfläche ist und von den optischen und elektrischen Eigenschaften der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) mindestens eine verschieden von denen der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) ist; und
wobei die Fläche der zweiten Oberfläche größer ist als die der dritten Oberfläche,
wobei eine Dicke der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) kleiner als eine Oberflächenrauigkeit der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Licht emittierendes Bauteil, genauer gesagt, ein Licht emittierendes Halbleiterbauteil mit transparenten Mehrschichtelektroden.
Beschreibung der hintergrundbildenden Technik
Beim Konzipieren der Struktur einer Leuchtdiode (LED) bestand ein wichtiger Punkt darin, den Strom von einem Bondkontaktfleck zu einem pn-Übergang gleichmäßig zu verteilen, um eine bessere Lichtemissionseffizienz zu erzielen. Die bekannten Technologien, wie eine Halbleiterfensterschicht, ein transparenter, leitender Oxidfilm sowie eine strukturierte Elektrode, werden bereits dazu genutzt, die Stromausbreitungsfunktion zu fördern.
Bei einer LED der AlGaInP-Reihe wird im Allgemeinen eine GaP-Fensterschicht verwendet. GaP zeigt eine Energiebandlücke (Eg) von 2,26 eV, und es ist für rotes, oranges, gelbes Licht sowie einen Teil des Spektrums grünen Lichts transparent, und es handelt sich um einen Halbleiter mit indirekter Bandlücke, der weniger Licht als ein Halbleiter mit direkter Bandlücke absorbiert. Eine GaP-Schicht ausreichender Dicke, wie von 2 µm - 39 µm, zeigt ein akzeptierbares Stromverteilvermögen, und je dicker die GaP-Fensterschicht ist, desto besser ist das erzielbare Stromverteilvermögen. Jedoch erfordert es viel Zeit, eine dickere Fensterschicht zu züchten und der Durchsatz ist verringert.
Es werden auch transparente, leitende Oxide, wie ITO, CTO und InO dazu verwendet, das Stromverteilvermögen zu verbessern. Beispielsweise zeigt ITO im Wellenlängenbereich von 500 nm - 800 nm ein Transmissionsvermögen von 90 %, bei einem spezifischen Widerstand von 3 × 10^-9 Ω·cm und einem Flächenwiderstand von 10 Ω/□. Allgemein gesagt, kann ein Chip geringer Größe mit einer ITO-Schicht von 0,1 um ~ 1 µm ein akzeptierbares Ergebnis bei der Stromverteilung liefern. Die erforderliche Dicke kann unter Verwendung eines bekannten Herstellverfahrens, wie Sputtern oder Elektronenstrahlverdampfung, innerhalb kurzer Zeit erzeugt werden. Jedoch zeigt ITO ebenfalls einen Mangel bei den Stromverteilerfordernissen, wenn die Fläche des Chips einer Leuchtdiode erhöht wird (beispielsweise Chipgröße ≥ 381 um × 381µm), sowie bei der Entwicklung eines rechteckigen Chips.
Eine strukturierte Elektrode bildet einen anderen Weg, der häufig dazu verwendet wird, das Stromverteilvermögen anzuheben. Bei diesem Verfahren wird, um den Strom von der strukturierten Elektrode zum pn-Übergang gleichmäßig zu verteilen, die Elektrode so ausgebildet, dass sie sich von einer Verbindungsleitung aus nach außen erstreckt, es werden p- und n-Elektroden verkämmt, oder sie werden als Punkte, Gitter oder mit anderen Mustern ausgebildet. Um eine strukturierte Elektrode herzustellen, wird häufig eine Zusatzmenge an Elektrodenmaterial benötigt, um eine größere Fläche der Oberseite der Leuchtdiode zu bedecken. Darüber hinaus ist das bei der strukturierten Elektrode verwendete Material im Allgemeinen ein undurchsichtiges Metall, und demgemäß ist das Lichtemissionsvermögen stark beeinträchtigt.
In der US 2005 / 0 212 002 A1 wird ein lichtemittierender Halbleiter mit verbesserter Effizienz beim Aussenden von Licht beschrieben. Dieser Halbleiter umfasst eine erste leitfähige Halbleiterschicht, eine lichtemittierende Schicht und eine zweite leitfähige Halbleiterschicht, die in dieser Reihenfolge aufeinander angeordnet sind, wobei Elektroden mit der ersten und zweiten leitfähigen Halbleiterschicht verbunden sind. Die Elektrode, die mit der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht verbunden ist, umfasst eine untere leitfähige Oxidschicht, eine darauf angeordnete obere leitfähige Oxidschicht und eine darauf angeordnete Metallschicht. Die obere und die untere leitfähige Oxidschicht umfassen ein Oxid, das mindestens ein Element enthält, das aus der Gruppe aus Zink (Zn), Indium (In), Zinn (Sn) und Magnesium (Mg) ausgewählt ist.
In der US 2005 / 0 167 681 A1 sind eine Elektrodenschicht, eine lichtemittierende Vorrichtung mit der Elektrodenschicht und ein Verfahren zur Bildung der Elektrodenschicht beschrieben. Die Elektrodenschicht umfasst eine erste Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht, die übereinander angeordnet sind. Die erste Elektrodenschicht wird aus Indiumoxid gebildet, das durch ein additives Element zugesetzt wird. Außerdem enthält das additive Element mindestens ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Mn, Hg, Pr und La ausgewählt ist.
In der JP 2005 - 322 913 A ist ein optoelektronisches Bauelement beschrieben. In diesem optoelektronischen Bauelement sind eine erste Stromdiffusionsschicht und eine zweite Stromdiffusionsschicht, die an die Halbleiterschicht eines Halbleiterschichtfeldes angrenzen, zwischen dem Halbleiterschichtfeld und seinen Anschlusskontakten angeordnet.
Dokument KR 10 2006 0 089 569 A betrifft insbesondere eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung aus III-Nitrid mit einer Halbleiterschicht aus Si_aC_bN_c und einem lichtemittierenden Element wie SiC, SiN, SiCN, CN.
Die US 2006 / 0 054 921 A1 beschreibt eine lichtemittierende Diode. Diese besteht aus einer p-aktiven AlGalnP Schicht, einer p-leitenden GaAs-Kontaktschicht für die transparente Elektrode und einer transparenten ITO-Elektrode, wobei die Ladungsträgerkonzentration der p-Typ-GaAs-Kontaktschicht auf 1,0 × 1019 cm^-3 festgelegt wurde. Dokument JP 2005 - 123 489 A beschreibt ein lichtemittierendes Nitrid-Halbleiterelement mit Nitrid-Halbleitern eines ersten und eines zweiten Leitfähigkeitstyps und mit lichtemittierenden Elektroden, die mit mindestens einem der Nitrid-Halbleiter des ersten und zweiten Leitfähigkeitstyps elektrisch verbunden sind.
Zusammenfassung der Offenbarung
Durch diese Anmeldung soll ein Licht emittierendes Halbleiterbauteil geschaffen werden, das einen Strom so verteilen kann, dass die Lichtemissionseffizienz erhöht ist (technische Aufgabe) .
Diese Aufgabe wird durch ein Licht emittierendes Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Figurenliste

1A zeigt einen Querschnitt durch eine Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1B zeigt eine Draufsicht der Leuchtdiode der 1A.
2 zeigt einen Querschnitt durch eine Leuchtdiode gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
3A und 3B veranschaulichen Layouts der transparenten, leitenden Schicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4A und 4B veranschaulichen Layouts der transparenten, leitenden Schicht gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
5 veranschaulicht ein Layout der transparenten, leitenden Schicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen beschrieben. Der in dieser Beschreibung verwendete Begriff „Schicht“ soll eine Einzelschicht oder zwei oder mehr Schichten mit denselben oder verschiedenen Zusammensetzungsmaterialien bedeuten. Die Schichten können direkt oder indirekt verbunden sein.
Erste Ausführungsform
Wie es in der 1A dargestellt ist, verfügt das Licht emittierende Halbleiterbauteil 10 über eine Elektrode 15, ein Substrat 11, eine Halbleiterepitaxieschicht 12, eine erste transparente, leitende Schicht 1301, eine zweite transparente, leitende Schicht 1302 und eine Verbindung 14. Die Halbleiterepitaxieschicht 12 verfügt zumindest über eine Halbleiterschicht 1201 von einem ersten Typ, eine Halbleiterschicht 1203 von einem zweiten Typ sowie eine Lichtemissionsschicht 1202 zwischen diesen. Die Halbleiterschicht 1201 vom ersten Typ und die Halbleiterschicht 1203 vom zweiten Typ zeigen verschiedene Leitfähigkeiten, wobei diese beispielsweise aus mindestens zweien betreffend den p-, den n- und den i-Typ ausgewählt sind. Bei einer Doppelheterostruktur (DH) sind die Energiebandlücken der Halbleiterschicht 1201 vom ersten Typ und der Halbleiterschicht 1203 vom zweiten Typ größer als die der Lichtemissionsschicht 1202. Wenn an die Halbleiterepitaxieschicht 12 eine Vorspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen und Löcher im Bereich der Lichtemissionsschicht und/oder deren Nähe, und dann wird Licht abgestrahlt.
Bei der Erfindung werden die erste transparente, leitende Schicht 1301 und die zweite transparente, leitende Schicht 1302 aufeinanderfolgend auf der Halbleiterepitaxieschicht 12 hergestellt. Die erste transparente, leitende Schicht 1301 bedeckt die gesamte Oberfläche der Halbleiterepitaxieschicht 12, oder einen Teil derselben. Die zweite transparente, leitende Schicht 1302 bedeckt einen Teil der Oberfläche der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301, d.h., dass die zweite transparente, leitende Schicht 1302 kleiner als die erste transparente, leitende Schicht 1301 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind nur zwei Schichten dargestellt, jedoch kann in einer nichterfindungsgemäßen beispielhaften Ausführungsform eine transparente, leitende Schicht mit mehr als zwei Flächenverkleinerungsschichten ausgebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die erste transparente, leitende Schicht 1301 und die zweite transparente, leitende Schicht 1302 aus demselben Material, jedoch mit verschiedenen elektrischen und/oder optischen Eigenschaften, oder die Zusammensetzungen oder Anteile von Elementen in den Materialien können voneinander verschieden sein, weswegen der spezifische Widerstand und das Transmissionsvermögen der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 größer sind als diejenigen der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302.
Die zweite transparente, leitende Schicht 1302 verfügt über einen effektiven spezifischen Widerstand, der dazu ausreicht, einen Strom zur darunterliegenden ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 mit größerer Fläche zu verteilen. Der Flächenwiderstand oder der spezifische Widerstand der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 ist größer als der der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302. Eine Funktion der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 besteht darin, dafür zu sorgen, dass Strom bei einem geeigneten Transmissionsbereich zur entfernten Verbindung 14 fließt. Unter dieser Voraussetzung können die Materialzusammensetzung, die Dicke und das Layout der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 an die Erfordernisse angepasst werden.
Strom fließt durch die Verbindung 14 in die zweite transparente, leitende Schicht 1302, und dann fließt er durch diese in die erste transparente, leitende Schicht 1301, und anschließend fließt er durch diese in die Halbleiterepitaxieschicht 12. Durch die Kombination der zwei transparenten, leitenden Schichten kann der Strom nach außen fließen, und der Stromstaueffekt ist weiter gelindert. Aufgrund einer vollständigen fotoelektrischen Wandlung in der Lichtemissionsschicht 1202 kann ein effizienter Lichtemissionsbereich erzielt werden.
Die 1B zeigt eine Draufsicht des Licht emittierenden Halbleiterbauteils 10 der 1A. In der Zeichnung sind die Flächen der Verbindung 14, der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 und der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 zunehmend vergrößert. Bei einer geeigneten Ausbildung der Dicke, des Flächenwiderstands und/oder des spezifischen Widerstands fließt Strom von der Verbindung 14 allmählich nach außen und unten, und er wird in die Lichtemissionsschicht 1202 verteilt.
Bei einer Ausführungsform bestehen sowohl die erste transparente, leitende Schicht 1301 als auch die zweite transparente, leitende Schicht 1302 aus ITO, während sich die Anteile mindestens eines der Elemente In, 0 und Sn in den zwei Schichten auf verschiedenen Werten befinden, oder die zwei ITO-Schichten werden unter verschiedenen Prozessbedingungen hergestellt, wobei beispielsweise die erste transparente, leitende Schicht 1301 durch Sputtern hergestellt wird und die zweite transparente, leitende Schicht 1302 durch Elektronenstrahlverdampfen hergestellt wird, oder umgekehrt. Vorzugsweise wird die erste transparente, leitende Schicht 1301 durch ITO mit einem höheren Transmissionsvermögen, wie über 90 %, 80 %, 70 % oder 60 %, hergestellt, und die zweite transparente, leitende Schicht 1302 wird durch ITO mit einem geringeren Transmissionsvermögen, wie unter 50 %, und einem kleineren spezifischen Widerstand hergestellt. Unter dieser Bedingung kann ein Licht emittierendes Halbleiterbauteil mit geeignetem optischem und elektrischem Funktionsvermögen (wie den Werten des Transmissionsvermögens und des spezifischen Widerstands) erhalten werden.
Bei einer Ausführungsform können die erste transparente, leitende Schicht 1301 und die zweite transparente, leitende Schicht 1302 auch aus ITO bzw. einem Metall wie Ni/Au oder Au hergestellt werden. Es ist besser, wenn das Metall eine Dicke zwischen 0,005 µm - 0,2 um aufweist, um eine Unterstützung sowohl für das Transmissionsvermögen als auch den spezifischen Widerstand auf geeignete Werte zu liefern. Bei der erfindungsgemä-ßen Ausführungsform ist die Dicke der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 kleiner als die Oberflächenrauigkeit der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301. Jedoch kann bei nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen die Dicke der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 innerhalb der Herstelltoleranz größer als die Oberflächenrauigkeit der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 sein. Das dünne Metall zeigt einen kleineren spezifischen Widerstand als ITO, weswegen es dazu beitragen kann, den Strom innerhalb der ITO-Schicht zu verteilen, und es blendet eine kleinere Lichtmenge aus.
Bei einer Ausführungsform ist betreffend die erste transparente, leitende Schicht 1301 und die zweite transparente, leitende Schicht 1302 ein Teil oder die Gesamtheit mindestens einer dieser Schichten transparent oder verfügt über ein Transmissionsvermögen für Licht von der Lichtemissionsschicht 1202 von 50 % oder mehr, wobei die erste transparente, leitende Schicht 1301 ein höheres Transmissionsvermögen als die zweite transparente, leitende Schicht 1302 aufweist. Eine einzelne transparente, leitende Schicht kann auch aus zwei oder mehr Abschnitten mit verschiedenen Transmissionsvermögen bestehen. Die zweite transparente, leitende Schicht 1302 verfügt über einen niedrigeren spezifischen Widerstand, um ein besseres Stromaufteilvermögen zu erzielen, und sie sollte so wenig wie möglich Licht von der Lichtemissionsschicht 1202 absorbieren. Bei einer anderen nichterfindungsgemäßen beispielhaften Ausführungsform ist die Dicke der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301, die ein höheres Transmissionsvermögen aufweist, größer als die der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302, die einen niedrigeren spezifischen Widerstand zeigt. Jedoch ist das Beispiel nicht auf die oben genannten Fälle beschränkt; die Dickenausbildung der zwei transparenten, leitenden Schichten hängt von der Charakteristik des verwendeten Materials ab.
Bei den vorigen Ausführungsformen enthält das Material des Substrats 1, ohne Einschränkung hierauf, SiC, GaAs, AlGaAs, GaAsP, ZnSe, III-Nitrid (z.B. GaN), Saphir, Si und Glas. Die Materialien der Halbleiterschicht 1201 vom ersten Typ und der Halbleiterschicht 1203 vom zweiten Typ enthalten, ohne Einschränkung hierauf, die AlGaInP-Reihe und die Reihe von III-Nitriden. Die Struktur der Lichtemissionsschicht 1202 ist, ohne Einschränkung hierauf, eine einfache Heterostruktur (SH), eine Doppelheterostruktur (DH), eine zweiseitige Doppelheterostruktur (DDH), ein Einzelquantentrog (SQW) oder ein Mehrfachquantentrog (MQW).
Das Material der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 enthält, ohne Einschränkung hierauf, ITO, IZO, ZnO, CTO, In₂O₃, SnO₂, MgO, CdO und andere transparente Oxide. Das Material der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 enthält, ohne Einschränkung hierauf, ITO, IZO, ZnO, CTO, In₂O₃, SnO₂, MgO, CdO und andere transparente Oxide. Das Material der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 enthält, ohne Einschränkung hierauf, Au, Ni, Ti, In, Pt, Al, Cr, Rh, Ir, Co, Zr, Hf, V, Nb, eine Legierung oder eine Schichtfolge der oben genannten Materialien sowie ein anderes Metall mit akzeptierbaren optischen und elektrischen Eigenschaften.
Zweite Ausführungsform
Gemäß der 2 verfügt das Licht emittierende Halbleiterbauteil 20 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung über ein Substrat 21, eine Halbleiterepitaxieschicht 22, eine erste transparente, leitende Schicht 2301, eine zweite transparente, leitende Schicht 2302, eine erste Verbindung 24 und eine zweite Verbindung 25, wobei die erste und die zweite Verbindung auf derselben Seite des Substrats 21 positioniert sind. Die Halbleiterepitaxieschicht 22 enthält mindestens eine Halbleiterschicht 2201 von einem ersten Typ, eine Halbleiterschicht 2203 von einem zweiten Typ sowie eine Lichtemissionsschicht 2202 zwischen der Halbleiterschicht 2201 vom ersten Typ und der Halbleiterschicht 2203 vom zweiten Typ.
Bei dieser Ausführungsform fließt ein von der ersten Verbindung 24 injizierter Strom als Erstes in die zweite transparente, leitende Schicht 2302 und dann durch diese in die erste transparente, leitende Schicht 2303, und er fließt weiter durch diese in die Halbleiterepitaxieschicht 22. Mit der Kombination der zwei transparenten, leitenden Schichten kann Strom nach außen flie-ßen, und die Lichtemissionseffizienz ist erhöht.
Bei dieser Ausführungsform kann betreffend die im Licht emittierenden Halbleiterbauteil 20 verwendeten Materialien um die Beziehung zwischen der ersten transparenten, leitenden Schicht 2301 und der zweiten transparenten, leitenden Schicht 2302 auf die Beschreibung zur ersten Ausführungsform Bezug genommen werden. Ferner können auch hinsichtlich der zweiten Verbindung 25 und der Halbleiterschicht 2201 vom ersten Typ Strukturen und Designprinzipien eingeführt werden, die denen betreffend die erste transparente, leitende Schicht 2301 und die zweite transparente, leitende Schicht 2302 ähnlich sind, um das Stromverteilvermögen zu verbessern.
Die erste und die zweite transparente, leitende Schicht können die folgenden Modifizierungen aufweisen.
Dritte Ausführungsform
Die 3A und 3B zeigen Draufsichten der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 und der zweiten transparenten, leitenden Schicht 1302 des Licht emittierenden Halbleiterbauteils 10. Bei diesen zweiten Ansichten ist die zweite transparente, leitende Schicht 1302 auf der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 ausgebildet, und sie verfügt über eine Fläche, die kleiner als die der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verfügt die zweite transparente, leitende Schicht 1302 über ein Umgebungssegment 1304 und ein Kreuzsegment 1303. Wie es in der 3A dargestellt ist, verfügt das Umgebungssegment 1304 über zwei kreisförmige Segmente, die die Verbindung 14 umgeben. Das Kreuzsegment 1303 erstreckt sich ausgehend von der Verbindung 14 nach außen und schneidet das erste kreisförmige Segment nahe der Verbindung 14. Diese Segmente sind elektrisch miteinander verbunden, jedoch besteht keine Einschränkung auf eine körperliche Verbindung. Der Strom von der Verbindung 14 fließt durch das Kreuzsegment 1303 und wird dann nach außen in das erste und das zweite kreisförmige Segment aufgeweitet. Der Strom wird weiter in entferntere Bereiche aufgeweitet, nachdem er die zwei kreisförmigen Segmente durchlaufen hat.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht für das Umgebungssegment 1304 und das Kreuzsegment 1303 keine Einschränkung auf die in der Beschreibung beschriebene oder in den Zeichnungen dargestellte Größe. Das Umgebungssegment kann durch Segmente mit Vieleckformen ersetzt werden, wie dreieckig, viereckig, fünfeckig und sechseckig. Wie es in der 3B dargestellt ist, verfügt das Umgebungssegment 1304 über zwei Vierecke. Das Kreuzsegment 1303 kann das Umgebungssegment 1304 schneiden, was jedoch nicht der Fall sein muss. Das Umgebungssegment 1304 kann mit Radialsymmetrie oder zweiseitiger Symmetrie in Bezug auf die Verbindung 14 angeordnet sein. Die Verbindung 14 kann sich auch an jeder beliebigen Position des Umgebungssegments 1304 befinden.
Das Kreuzsegment und das Umgebungssegment müssen über eine vorbestimmte Breite verfügen, um den Strom zu verteilen und nicht zu viel Licht zu absorbieren. Die Breiten des Umgebungssegments 1304 und des Kreuzsegments 1303 betragen jeweils zwischen 0,1 µm und 50 um, vorzugsweise weniger als 20 um. Die Dicken der zwei Segmente hängen von den verwendeten Materialien ab. Bei metallischem Material beträgt die Dicke zwischen 0,001 µm und 1 um, vorzugsweise zwischen 0,005 µm und 0,05 µm, um ein geeignetes Transmissionsvermögen aufrecht zu erhalten. Bei einem transparenten Oxid, z.B. ITO, kann das Segment dicker sein.
Die vorliegende Ausführungsform ist nur durch das Licht emittierende Halbleiterbauteil 10 in der 1A veranschaulicht, ohne dass hierauf eine Einschränkung bestünde. Die oben genannten Anordnungen der transparenten, leitenden Schicht können bei der ersten transparenten, leitenden Schicht 1301 und/oder der zweiten transparenten, leitenden Schicht 2302 des in der 2 dargestellten Licht emittierenden Halbleiterbauteils verwendet werden.
Vierte Ausführungsform
Wie es in der 4A dargestellt ist, sind auf der ersten transparenten, leitenden Schicht 2301 zwei Stromverteilsegmente 2302a und 2302b positioniert, die sich jeweils in Richtung der zweiten Verbindung 25 nach außen ausgehend von der ersten Verbindung 24 erstrecken. In der Zeichnung sind die Stromverteilsegmente 2302a und 2302b als Kurve, ähnlich einer U-Form, ausgebildet. Jedoch können die Stromverteilsegmente 2302a und 2302b auch als gerade Linie, als Kurve oder als Kombination hiervon ausgebildet sein. Die Stromverteilsegmente 2302a und 2302b liegen vorzugsweise nahe an der Grenze der ersten transparenten, leitenden Schicht 2301, um Strom in einen weiteren Bereich zu verteilen.
Die zweite Verbindung 25 befindet sich an der Bodenfläche eines Grabens 26. Die Bodenfläche des Grabens 26 und die erste Verbindung 24 befinden sich jeweils an entgegengesetzten Seiten der Lichtemissionsschicht 2202, um einen elektrischen Pfad zu bilden. Der Graben 26 wird durch Ätzen ausgehend von irgendeiner Position der Halbleiterepitaxieschicht so hergestellt, dass die Tiefe der Lichtemissionsschicht überschritten wird. Der Ätzprozess wird durch chemisches oder physikalisches Ätzen ausgeführt.
In der 4B ist eine Modifizierung der vorliegenden Ausführungsform dargestellt. Der Graben 25 erstreckt sich in der Richtung der ersten Verbindung 24. Im Graben 26 ist ein Verlängerungssegment 2501 ausgebildet, das sich von der zweiten Verbindung 25 in der Richtung der ersten Verbindung 24 erstreckt. Die Anordnung der Stromverteilsegmente 2302a und 2302b ist in der 4A dargestellt. Der Strom kann durch die Unterstützung des Stromverteilsegments 2501 gleichmäßig in den Bereich zwischen der ersten 24 und der zweiten Verbindung 25 verteilt werden, und demgemäß werden mehrere aktive Lichtemissionszonen eingeführt, und die Lichtemissionseffizienz ist verbessert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hängt die Bedeckungsfläche des Segments von der Größe des Licht emittierenden Halbleiterbauteils ab. Der Abstand zwischen den am engsten benachbarten Einzelsegmenten beträgt zwischen 1 µm und 500 µm. Die Segmentdicke beträgt zwischen 0,1 um und 50 µm. Die Dicke des Metallsegments beträgt zwischen 0,001 µm und 1 µm, vorzugsweise zwischen 0,005 µm und 0,05 um; die Dicke des ITO-Segments ist größer, z.B. 0,6 um oder mehr.
Fünfte Ausführungsform
Wie es in der 5 dargestellt ist, befindet sich das Stromverteilsegment 2302 auf der ersten transparenten, leitenden Schicht 2301, und es erstreckt sich ausgehend von der ersten Verbindung 24 in der Richtung der zweiten Verbindung 25. In der Zeichnung ist das Stromverteilsegment als gerade Linie dargestellt, jedoch kann hier auch eine Kurve, eine Zickzackform oder eine Kombination hiervon verwendet werden. Genauer gesagt, liegt, von oben gesehen, das Licht emittierende Halbleiterbauteil mit einer Rechteckform mit einem Verhältnis der Länge zur Breite von 1,1 - 3, vorzugsweise über 1,5, vor. Betreffend die detaillierte Beschreibung des Grabens 26 kann auf die oben genannten Ausführungsformen Bezug genommen werden.

Claims

Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) mit: einem Substrat (11, 21); einer Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) auf dem Substrat (11, 21), mit einer von diesem entfernten Außenfläche; einer ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) auf der Außenfläche der Halbleiterepitaxieschicht (12, 22), mit einer ersten Oberfläche; einer zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) auf der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301), und mit einer zweiten Oberfläche; und einer ersten Verbindung (14, 24) auf der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) mit einer dritten Oberfläche; wobei die Fläche der zweiten Oberfläche kleiner als die der ersten Oberfläche ist und von den optischen und elektrischen Eigenschaften der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) mindestens eine verschieden von denen der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) ist; und wobei die Fläche der zweiten Oberfläche größer ist als die der dritten Oberfläche, wobei eine Dicke der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) kleiner als eine Oberflächenrauigkeit der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die erste transparente, leitende Schicht (1301, 2301) die gesamte Fläche der Außenfläche der Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) überlappt.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die erste transparente, leitende Schicht (1301, 2301) ein größeres Transmissionsvermögen für von der Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) emittiertes Licht als die zweite transparente, leitende Schicht (1302, 2302) aufweist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die Leitfähigkeit der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) kleiner als die der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die Dicke der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) größer als die der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die zweite transparente, leitende Schicht (1302, 2302) mehrere elektrisch verbundene Segmente (1303, 1304) aufweist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, ferner mit: einem Graben (26), der von einer Oberfläche der Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) zu einer Bodenfläche eingesenkt ist, um einen Teil zumindest einer Schicht der Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) freizulegen, wobei er sich von einer ersten Seite derselben zur entgegengesetzten zweiten Seite erstreckt; und einer zweiten Verbindung (25) auf dem Graben (26).
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 7, ferner mit einem Verlängerungssegment (2501), das von der zweiten Verbindung (25) nach außen übersteht.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 7, bei dem betreffend die erste transparente, leitende Schicht (1301, 2301) und die zweite transparente, leitende Schicht (1302, 2302) mindestens eine den Graben (26) umgibt.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die Halbleiterepitaxieschicht (12, 22) Folgendes aufweist: eine Halbleiterschicht (1201, 2201) von einem ersten Typ; eine Halbleiterschicht (1203, 2203) von einem zweiten Typ und eine Lichtemissionsschicht (1202, 2202) zwischen der Halbleiterschicht (1201, 2201) vom ersten Typ und der Halbleiterschicht (1203, 2203) vom zweiten Typ.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem ein Material der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) aus der aus ITO, IZO, ZnO, CTO, In₂O₃, SnO₂, MgO und CdO bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem ein Material der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) aus der aus ITO, IZO, ZnO, CTO, In₂O₃, SnO₂, MgO und CdO bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem ein Material der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) aus der aus Al, Au, Cr, In, Ir, Ni, Pd, Pt, Rh, Sn, Ti, Zr, Hf, V, NB und einer Legierung oder einer Schichtfolge der oben genannten Materialien bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem das Flächenverhältnis der zweiten Oberfläche der zweiten transparenten, leitenden Schicht (1302, 2302) zur ersten Oberfläche der ersten transparenten, leitenden Schicht (1301, 2301) nicht größer als ½ ist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die zweite transparente, leitende Schicht (1302, 2302) eine Metallschicht oder eine Metallschichtfolge ist und sie eine Dicke von 0,001 µm ~ 1 µm aufweist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die zweite transparente, leitende Schicht (1302, 2302) ein Segment (1303, 1304) mit einer Breite nicht über 50 µm aufweist.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die erste transparente, leitende Schicht (1301, 2301) und die zweite transparente, leitende Schicht (1302, 2302) dasselbe Hauptmaterial enthalten.
Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, bei dem die Fläche des Licht emittierenden Halbleiterbauteils (10, 20) nicht kleiner als 381 µm × 381 µm ist. 19. Licht emittierendes Halbleiterbauteil (10, 20) nach Anspruch 1, das eine rechteckige Form aufweist.