DE102014011893B4

DE102014011893B4 - Leuchtdiode

Info

Publication number: DE102014011893B4
Application number: DE102014011893.2A
Authority: DE
Inventors: Se Hee OH; Mae Yi KIM; Seom Geun LEE; Myoung Hak YANG; Yeo Jin Yoon
Original assignee: Seoul Viosys Co Ltd
Current assignee: Seoul Viosys Co Ltd
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2034-08-14
Also published as: CN104377218A; DE102014011893A1; CN107256877B; CN204167323U; CN104377218B; CN107256877A

Abstract

Leuchtdiode umfassend:
Eine erste lichtemittierende Zelle (S1) und eine zweite lichtemittierende Zelle (S2), die auf einem Substrat (151) getrennt voneinander vorliegen;
eine erste transparente Elektrodenschicht (161), die elektrisch mit der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) verbunden ist;
eine Verbindung (165), die die erste lichtemittierende Zelle (S1) elektrisch mit der zweiten lichtemittierenden Zelle (S2) verbindet; und
eine erste Isolierschicht (160a),
wobei die erste transparente Elektrodenschicht (161) auf einer oberen Fläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) angeordnet ist, um mit der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) verbunden zu sein und gleichzeitig zumindest teilweise eine Seitenfläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) zu bedecken,
die erste Isolierschicht (160a) die erste transparente Elektrodenschicht (161) von der Seitenfläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) abtrennt, und
eine zweite Isolierschicht (160b), die zwischen der Verbindung (165) und der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) auf der oberen Fläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) angeordnet ist, um elektrischen Strom abzublocken.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtdiode, und insbesondere eine Leuchtdiode, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Zellen, welche auf einem einzelnen Substrat über Verbindungen miteinander verbunden sind, mit einschließt.
Hintergrund
Auf Galliumnitrid-(GaN-)basierende Leuchtdioden (LEDs) werden in einem weiten Anwendungsbereich eingesetzt, einschließlich LED-Farbdisplays, LED-Verkehrszeichen, weiße LEDs, usw. Aufgrund ihrer höheren Lichtausbeute im Vergleich zu vorhandenen Fluoreszenzleuchten geht man seit einigen Jahren davon aus, dass weiße Leuchtdioden die vorhandenen Fluoreszenzleuchten auf dem Gebiet der Allgemeinbeleuchtung überholen.
Eine Leuchtdiode kann Licht bei einer geringen Durchlassspannung von ungefähr 2 V bis ungefähr 4 V emittieren und benötigt eine Gleichstromversorgung. Wird eine Leuchtdiode direkt mit einer Wechselstromquelle verbunden, wird diese folglich in Abhängigkeit von der Richtung des elektrischen Stroms abwechselnd ein- und ausgeschaltet, und kann Licht nicht kontinuierlich emittieren und leicht durch Rückstrom beschädigt werden.
US 2012 / 0 049 234 A1 US 2011 / 0 210 352 A1 und KR 10 0 966 372 B1 offenbaren Leuchtdioden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Zur Lösung derartiger Probleme einer Leuchtdiode offenbart die von Sakai et. al. mit dem Titel „LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS“ eine Leuchtdiode, die bei direkter Verbindung mit einer Hochspannungswechselstromquelle verwendet werden kann.
Die Wechselstrom-Leuchtdiode gemäß der WO 2004/ 023 568 A1 enthält eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, die, um mit einer Wechselstromquelle betrieben werden zu können, über eine Luftbrückenverbindung miteinander verbunden sind. Eine solche Luftbrückenverbindung kann jedoch leicht durch externe Krafteinwirkung zerstört werden. Zudem kann durch eine Deformation aufgrund einer externen Krafteinwirkung ein Kurzschluss verursacht werden.
Zur Lösung eines derartigen Nachteils einer Luftbrückenverbindung sind beispielsweise in den Druckschriften KR 10 0 690 323 B1 und KR 10 1 186 684 B1 Wechselstrom-Leuchtdioden offenbart.
1 stellt eine schematische Draufsicht auf eine klassische Leuchtdiode dar, die eine Vielzahl von lichtemittierenden Zellen miteinschließt, und in 2 und 3 sind Querschnitte entlang der Linie A-A in 1 gezeigt.
Bezug nehmend auf 1 und 2 schließt die Leuchtdiode ein Substrat 21, eine Vielzahl von lichtemittierenden Zellen 26 einschließlich S1 und S2, eine transparente Elektrodenschicht 31, eine Isolierschicht 33 sowie eine Verbindung 35 mit ein. Zusätzlich schließt jede der lichtemittierenden Zellen 26 eine untere Halbleiterschicht 25 , eine aktive Schicht 27 , eine obere Halbleiterschicht 29 und eine Pufferschicht 23 , die zwischen das Substrat 21 und die lichtemittierenden Zellen 26 eingefügt sein kann, mit ein.
Die lichtemittierenden Zellen 26 werden durch Strukturieren der unteren Halbleiterschicht 25, der aktiven Schicht 27 und der oberen Halbleiterschicht 29, die auf dem Substrat 21 aufgebracht sind, ausgebildet. Die transparente Elektrodenschicht 31 ist auf jeder der lichtemittierenden Zellen S1, S2 ausgebildet. Zum Anschluss der Verbindung 35 ist in den lichtemittierenden Zellen 26 jeweils eine obere Fläche der unteren Halbleiterschicht 25 teilweise freigelegt, indem die aktive Schicht 27 und die obere Halbleiterschicht 29 teilweise entfernt sind.
Die Isolierschicht 33 ist so ausgebildet, dass sie die lichtemittierenden Zellen 26 bedeckt. Die Isolierschicht 33 schließt eine seitliche Isolierschicht 33a mit ein, die die Seitenflächen der lichtemittierenden Zellen 26 bedeckt, und eine Isolierschutzschicht 33b , die die transparente Elektrodenschicht 31 bedeckt. Die Isolierschicht 33 ist mit einer Öffnung ausgebildet, durch die ein Teil der transparenten Elektrodenschicht 31 frei liegt, und mit einer Öffnung, durch die die untere Halbleiterschicht 25 frei liegt. Die Verbindung 35 ist schließlich auf der Isolierschicht 33 ausgebildet, wobei ein erster Verbindungsabschnitt 35p der Verbindung 35 mit der transparenten Elektrodenschicht 31 einer lichtemittierende Zelle S1 durch die Öffnung der Isolierschicht 33 verbunden ist. Ein zweiter Verbindungsabschnitt 35n der Verbindung 35 ist mit der unteren Halbleiterschicht 25 der anderen lichtemittierende Zelle S2, die benachbart zu der lichtemittierenden Zelle S1 ist, durch die andere Öffnung der Isolierschicht 33 verbunden. Der zweite Verbindungsabschnitt 35n ist mit einer oberen Fläche der unteren Halbleiterschicht 25 verbunden, die durch teilweises Entfernen der aktiven Schicht 27 und der oberen Halbleiterschicht 29 frei liegt.
Bei einer herkömmlichen Ausführungsform ist die Verbindung 35 auf der Isolierschicht 33 ausgebildet und kann folglich vor einer Deformierung durch externe Krafteinwirkung bewahrt werden. Da die Verbindung 35 von den lichtemittierenden Zellen 26 durch die seitliche Isolierschicht 33a getrennt ist, ist es zusätzlich möglich, einen Kurzschluss der lichtemittierenden Zellen 26 durch die Verbindung 35 zu verhindern.
Eine derartige, konventionelle Leuchtdiode kann jedoch eine Einschränkung hinsichtlich der Stromausbreitung in den Flächen der lichtemittierenden Zellen 26 aufweisen. Insbesondere kann elektrischer Strom unter einem Ende der Verbindung 35 , die mit der transparenten Elektrodenschicht 31 verbunden ist, konzentriert sein, anstatt gleichmäßig in den Flächen der lichtemittierenden Zellen 26 verteilt zu sein. Der Effekt des „Current-Crowding“ kann mit zunehmender Stromdichte kritisch werden.
Des Weiteren ist die transparente Elektrodenschicht 31 restriktiv in einem Bereich der oberen Halbleiterschicht 29 angebracht. Aus diesem Grund weist die transparente Elektrodenschicht 31 eine relativ schmale Fläche auf und erhöht den Widerstand der Leuchtdiode, was eine erhöhte Durchlassspannung der Leuchtdiode verursacht. Da die Anzahl lichtemittierender Zellen 26 ansteigt, wird der Widerstand der transparenten Elektrodenschicht 31 signifikant.
Andererseits kann zwischen der transparenten Elektrodenschicht 31 und den lichtemittierenden Zellen 26 eine Stromsperrschicht 30 angeordnet sein, um Current-Crowding unterhalb eines ersten Verbindungsabschnitts 35p der Verbindung 35 zu verhindern.
3 stellt einen Querschnitt einer Leuchtdiode aus dem Stand der Technik dar, die eine Stromsperrschicht 30 mit einschließt.
Bezug nehmend auf 1 und 3 ist die Stromsperrschicht 30 unter dem Verbindungsabschnitt 35p der Verbindung 35 angebracht. Die Stromsperrschicht 30 hindert elektrischen Strom daran, von dem Verbindungsabschnitt 35p zu der oberen Halbleiterschicht 29 , die direkt unter dem Verbindungsabschnitt 35p angebracht ist, zu fließen. Dementsprechend kann die Stromsperrschicht 30 Current-Crowding unterhalb des Verbindungsabschnitts 35p der Verbindung 35 verhindern. Zusätzlich kann die Stromsperrschicht 30 als Reflektor ausgebildet sein, beispielsweise als Bragg-Spiegel (DBR, distributed Bragg reflector), um zu verhindern, dass Licht, welches in der aktiven Schicht 27 erzeugt wird, von dem Verbindungsabschnitt 35p der Verbindung 35 absorbiert wird.
Wenn die Leuchtdiode des Weiteren jedoch die Stromsperrschicht 30 mit einschließt, wie es in 3 gezeigt ist, ist ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Ausbildung der Stromsperrschicht 30 mittels Fotolithographie und Ätzung von Nöten, wodurch das Sicherstellen der Prozesssicherheit erschwert wird, was gleichzeitig die Herstellungskosten steigert. Wenn die Stromsperrschicht 30 außerhalb der transparenten Elektrodenschicht 31 frei liegt, kann die Stromsperrschicht 30 insbesondere durch gepufferte Oxidätz-Lösung (BOE, bufferd oxide etch) oder dergleichen in einem nachfolgenden Arbeitsschritt beschädigt werden. Dementsprechend wird im Stand der Technik die Stromsperrschicht 30 mit der transparenten Elektrodenschicht 31 bedeckt, wie es in 3 gezeigt ist, um eine Beschädigung der Stromsperrschicht 30 in einem nachfolgenden Arbeitsschritt zu verhindern.
Da die transparente Elektrodenschicht 31 restriktiv in einem Bereich der oberen Halbleiterschicht 29 angebracht ist, ist es außerdem schwierig, eine gleichmäßige Stromausbreitung über die gesamte obere Halbleiterschicht 29 zu erreichen, und hinsichtlich der Leuchtdiode besteht weiterhin das Problem des erhöhten Widerstands aufgrund der geringen Fläche der transparenten Elektrodenschicht 31 .
Figurenliste
Die begleitenden Zeichnungen, die zum besseren Verständnis der Offenbarung eingefügt sind und einen Teil dieser Beschreibung darstellen, zeigen Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Grundprinzipien der Offenbarung.

1 stellt eine schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiode aus dem Stand der Technik dar.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A in 1.
3 zeigt einen Querschnitt einer Leuchtdiode aus dem Stand der Technik, die eine Stromsperrschicht 30 mit einschließt.
4 stellt einen schematischen Querschnitt einer Leuchtdiode gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, und
5 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Linie B-B in 4.
6 bis 10 stellen schematische Querschnitte dar, die ein Verfahren zur Anfertigung einer Leuchtdiode gemäß der beispielhaften Ausführungsform in 4 zeigen.
11 stellt einen schematischen Querschnitt einer Leuchtdiode gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, und
12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 11.
13 stellt eine schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiode gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
14a und 14b zeigen Querschnitte entlang der Linien A-A und B-B in 13.
15 zeigt eine schematische Schaltskizze der Leuchtdiode in 13.
16 stellt eine schematische Schaltskizze dar, die eine Leuchtdiode gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der abgebildeten Ausführungsformen
Die Offenbarung wird nachfolgend mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt sind, ausführlich beschrieben.
Die Erfindung ist durch den Gegenstand der Ansprüche definiert.
Wenn ein Bauteil oder eine Schicht als „auf“ oder „verbunden mit“ einem anderen Bauteil oder einer anderen Schicht bezeichnet wird, kann diese(s) direkt auf oder direkt mit dem anderem Bauteil oder der anderen Schicht verbunden sein, oder es können dazwischenliegende Bauteile oder Schichten vorhanden sein. Im Unterschied dazu sind keine dazwischenliegenden Bauteile oder Schichten vorhanden, wenn ein Bauteil oder eine Schicht als „direkt auf“ oder „direkt verbunden mit“ einem anderen Bauteil oder einer anderen Schicht bezeichnet wird. Im Rahmen dieser Offenbarung kann „zumindest eines aus X, Y und Z“ ausgelegt werden als nur X, nur Y, nur Z oder jede Kombination aus zwei oder mehreren Elementen X, Y und Z (z.B. XYZ, XYY, YZ, ZZ).
Räumlich relative Ausdrücke, wie „unter“, „unterhalb“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können zur einfacheren Beschreibung eines Bauteils oder der Beziehung eines Merkmals zu einem anderen Bauteil (bzw. Bauteile) oder Merkmal (bzw. Merkmale) verwendet werden, wie es in den Figuren gezeigt ist. Die räumlich relativen Begriffe sind dazu gedacht, verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung bei Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu den in den Figuren dargestellten Ausrichtungen zu erfassen. Wenn beispielsweise die in den Figuren dargestellte Vorrichtung gewendet wird, würden Bauteile, die als „unter“ oder „unterhalb“ anderen Bauteilen oder Merkmalen beschrieben sind, dann „über“ den anderen Bauteilen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Folglich kann der beispielhafte Begriff „unterhalb“ sowohl eine Ausrichtungen darüber als auch darunter erfassen. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder in andere Ausrichtungen), wobei die hierin benutzten räumlich relativen Deskriptoren dementsprechend zu interpretieren sind.
4 stellt eine schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiode gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, und 5 zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Linie B-B in 4.
Bezug nehmend auf 4 und 5 schließt die Leuchtdiode ein Substrat 151, lichtemittierende Zellen S1, S2, eine erste Isolierschicht 160a , eine zweite Isolierschicht 160b, eine transparente Elektrodenschicht 161 und eine Verbindung 165 mit ein. Die Leuchtdiode kann des Weiteren eine Pufferschicht 153 mit einschließen.
Das Substrat 151 kann ein isolierendes oder leitfähiges Substrat sein. Beispielsweise kann das Substrat 151 ein Saphir-Substrat, ein Galliumnitrid-Substrat, ein Siliziumcarbid-(SiC-)Substrat oder ein Silizium-Substrat sein. Zusätzlich kann das Substrat 151 eine konvexe-konkave Struktur (nicht gezeigt) auf einer oberen Fläche aufweisen, wie beispielsweise ein strukturiertes Saphir-Substrat.
Auf einem einzelnen Substrat 151 liegen die erste lichtemittierende Zelle S1 und die zweite lichtemittierende Zelle S2 getrennt voneinander vor. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Zellen S1, S2 können aus einem Galliumnitridhalbleiter gebildet sein. Die ersten und zweiten lichtemittierenden Zellen S1, S2 weisen jeweils einen Schichtaufbau 156 auf, der eine untere Halbleiterschicht 155, eine obere Halbleiterschicht 159 , die auf einer Fläche der unteren Halbleiterschicht angeordnet ist, sowie eine aktive Schicht 157, die zwischen der unteren Halbleiterschicht und der oberen Halbleiterschicht eingefügt ist, mit einschließt. Hierbei können die unteren und oberen Halbleiterschichten 155 , 159 p-Typ bzw. n-Typ Halbleiterschichten sein, oder anders herum.
Die untere Halbleiterschicht 155, die aktive Schicht 157 und die obere Halbleiterschicht 159 kann jeweils aus einem auf Galliumnitrid-basierenden Material ausgebildet sein, zum Beispiel (AI, In, Ga)N. Die aktive Schicht 157 kann aus einem Material ausgebildet sein, dessen Zusammensetzung dazu in der Lage ist, Licht in einem gewünschten Wellenlängenbereich zu emittieren, zum Beispiel UV- oder blaues Licht. Die unteren und oberen Halbleiterschichten 155, 159 sind aus einem Material ausgebildet, das eine größere Bandlücke aufweist, als das der aktiven Schicht 157 .
Die untere Halbleiterschicht 155 und/oder die obere Halbleiterschicht 159 können aus einer einzelnen Schicht oder aus mehreren Schichten ausgebildet sein, wie es gezeigt ist. Zusätzlich kann die aktive Schicht 157 eine „Single-Quantum-Well“-Struktur oder „Multi-Quantum-Well“-Struktur aufweisen.
Die ersten und zweiten lichtemittierenden Zellen S1, S2 können jeweils eine geneigte Seitenfläche aufweisen, deren Neigungswinkel im Bereich von 15° bis 80° in Bezug zu einer oberen Fläche des Substrats 151 liegt.
Die aktive Schicht 157 und die obere Halbleiterschicht 159 können auf irgendeinem Bereich der unteren Halbleiterschicht 155 ausgebildet sein, wobei der sonstige Bereich der unteren Halbleiterschicht 155 frei liegen kann, wie es in 5 gezeigt ist. Alternativ kann eine obere Fläche der unteren Halbleiterschicht 155 vollständig von der aktiven Schicht 157 bedeckt sein, so dass eine Seitenfläche der unteren Halbleiterschicht 155 frei liegt.
In 5 sind die erste lichtemittierende Zelle S1 und die zweite lichtemittierende Zelle S2 teilweise gezeigt. Es sollte jedoch klargestellt sein, dass die erste lichtemittierende Zelle S1 und die zweite lichtemittierende Zelle S2 einen ähnlichen oder den gleichen Aufbau, wie es in 4 gezeigt ist, aufweisen können. Insbesondere können die ersten und zweiten lichtemittierenden Zelle S1, S2 den gleichen auf Galliumnitrid-basierenden Halbleiterschichtaufbau aufweisen, sowie geneigte Seitenflächen gleicher Struktur.
Die Pufferschicht 153 kann zwischen den lichtemittierenden Zellen S1, S2 und dem Substrat 151 eingefügt sein. Die Pufferschicht 153 wird verwendet, um die Gitterfehlanpassung zwischen dem Substrat 151 und der darauf ausgebildeten unteren Halbleiterschicht 155 auszugleichen, für den Fall dass das Substrat 151 ein Wachstumssubstrat ist.
Die transparente Elektrodenschicht 161 ist auf jeder der lichtemittierenden Zellen S1, S2 angeordnet. Insbesondere ist eine erste transparente Elektrodenschicht 161 auf der ersten lichtemittierenden Zelle S1 angeordnet, und eine zweite transparente Elektrodenschicht 161 ist auf der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 angeordnet. Die transparente Elektrodenschicht 161 kann auf einer oberen Fläche der oberen Halbleiterschicht 159 angeordnet sein, um mit der oberen Halbleiterschicht 159 verbunden zu sein.
Die erste und/oder die zweite transparente Elektrodenschicht 161 können einen Teil der Seitenflächen der ersten und/oder zweiten lichtemittierenden Zellen S1, S2 bedecken, und können zumindest drei Flächen dieser bedecken. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform bedecken die erste und zweite transparente Elektrodenschicht 161 jeweils vier Seitenflächen der ersten oder zweiten lichtemittierenden Zelle S1 oder S2.
Dementsprechend kann die transparente Elektrodenschicht 161 eine größere Fläche als eine obere Fläche der entsprechenden lichtemittierenden Zelle S1 oder S2 aufweisen. Zusätzlich kann die transparente Elektrodenschicht 161 die gesamte obere Fläche der oberen Halbleiterschicht 159 bedecken. Die transparente Elektrodenschicht 161 weist eine größere Fläche als die der entsprechenden lichtemittierenden Zelle S1 oder S2 auf, wodurch der Widerstand der transparenten Elektrodenschicht 161 verringert werden kann. Die transparente Elektrodenschicht 161, die auf der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 angebracht ist, grenzt an der oberen Halbleiterschicht 159 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 an und ist von der unteren Halbleiterschicht 155 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 durch die erste Isolierschicht 160a isoliert. Und zwar kann die transparente Elektrodenschicht 161 an einem freiliegenden Bereich der oberen Halbleiterschicht 159 angrenzen und auf der ersten Isolierschicht 160a angebracht sein, welche einen freiliegenden Bereich der unteren Halbleiterschicht 155 bedeckt.
Die erste Isolierschicht 160a trennt die transparente Elektrodenschicht 161 von der Seitenfläche der entsprechenden lichtemittierenden Zelle S1 oder S2, um zu verhindern, dass die lichtemittierende Zelle S1 oder S2 elektrisch von der transparenten Elektrodenschicht 161 getrennt wird. Die erste Isolierschicht 160a kann die Seitenfläche der entsprechenden lichtemittierenden Zelle S1 oder S2 entlang einer Kante der entsprechenden lichtemittierenden Zelle bedecken. Zusätzlich kann die erste Isolierschicht 160a die obere Fläche des Substrats 151 um die lichtemittierenden Zellen S1, S2 herum bedecken. Andererseits weist die erste Isolierschicht 160a eine Öffnung 160hn auf, die die untere Halbleiterschicht 155 freilegt, und eine Öffnung 160hp , die die obere Halbleiterschicht 159 freilegt. Die transparente Elektrodenschicht 161 ist mit der oberen Halbleiterschicht 159 durch die Öffnung 160hp , die jeweils auf einer oberen Fläche der lichtemittierenden Zellen S1, S2 ausgebildet ist, verbunden. Da die erste Isolierschicht 160a entlang einer Kante der oberen Fläche der oberen Halbleiterschicht 159 ausgebildet ist, kann die transparente Elektrodenschicht 161 gegenüber der Kante der oberen Halbleiterschicht 159 ausgespart sein, um mit der oberen Halbleiterschicht 159 verbunden zu sein. Die Leuchtdiode gemäß dieser Ausführungsform kann folglich Current-Crowding an der Kante der oberen Halbleiterschicht 159 durch die Seitenwände der lichtemittierenden Zellen S1, S2 verhindern.
Die zweite Isolierschicht 160b kann auf jeder der lichtemittierenden Zellen S1, S2 ausgebildet sein, so dass diese zwischen der transparenten Elektrodenschicht 161 und den lichtemittierenden Zellen S1, S2 angebracht ist. Ein Teil der transparenten Elektrodenschicht 161 ist auf der zweiten Isolierschicht 160b angebracht. Die zweite Isolierschicht 160b kann jeweils nahe einer Kante der lichtemittierenden Zellen S1, S2 angeordnet sein. Alternativ kann die zweite Isolierschicht 160b jeweils in einem zentralen Bereich der lichtemittierenden Zellen S1, S2 angeordnet sein. Die zweite Isolierschicht 160b kann aus dem gleichen Material wie die erste Isolierschicht 160a ausgebildet sein, zum Beispiel Siliziumoxid oder Siliziumnitrid.
Die Verbindung 165 verbindet die erste lichtemittierende Zelle S1 elektrisch mit der zweiten lichtemittierenden Zelle S2. Die Verbindung 165 schließt einen ersten Verbindungsabschnitt (ein Ende) 165p und einen zweiten Verbindungsabschnitt (das andere Ende) 165n mit ein. Der erste Verbindungsabschnitt 165p ist elektrisch mit der transparenten Elektrodenschicht 161 auf der ersten lichtemittierenden Zelle S1 verbunden, und der zweite Verbindungsabschnitt 165n ist elektrisch mit der unteren Halbleiterschicht 155 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 verbunden. Der zweite Verbindungsabschnitt 165n kann insbesondere mit der unteren Halbleiterschicht 155 durch die Öffnung 160hn der ersten Isolierschicht 160a verbunden sein. Die erste lichtemittierende Zelle S1 ist mit der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 durch die ersten und zweiten Verbindungsabschnitte 165p, 165n der Verbindung 165 in Reihe geschaltet.
Andererseits kann der erste Verbindungsabschnitt 165p nahe einer Kante der ersten lichtemittierenden Zelle S1 angeordnet sein. Alternativ kann der erste Verbindungsabschnitt 165p in einem zentralen Bereich der ersten lichtemittierenden Zelle S1 angeordnet sein.
Die Verbindung 165 kann die transparente Elektrodenschicht 161 über eine gesamte Überlappfläche zwischen der Verbindung 165 und der transparenten Elektrodenschicht 161 kontaktieren. Gemäß Stand der Technik ist ein Teil der Isolierschicht 133 zwischen der transparenten Elektrodenschicht 131 und der Verbindung 135 angeordnet. In dieser Ausführungsform kontaktiert die Verbindung 165 die transparente Elektrodenschicht 161 jedoch direkt, ohne dass ein Isoliermaterial dazwischen eingefügt ist.
Des Weiteren kann die zweite Isolierschicht 160a über die gesamte Überlappfläche zwischen der Verbindung 165 und der transparenten Elektrodenschicht 161 auf der ersten lichtemittierenden Zelle S1 angeordnet sein.
In dieser Ausführungsform ist der zweite Verbindungsabschnitt 165n mit der freiliegenden oberen Seite der unteren Halbleiterschicht 155 verbunden. Alternativ kann der zweite Verbindungsabschnitt 165n mit einer geneigten Seitenfläche der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 verbunden sein, insbesondere mit einer geneigten Seitenfläche der unteren Halbleiterschicht 155 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die obere Fläche der unteren Halbleiterschicht 155 freizulegen, und die erste Isolierschicht 160a ist so ausgebildet, dass sie die geneigte Seitenfläche der unteren Halbleiterschicht 155 freilegt.
In dieser Ausführungsform ist die Leuchtdiode so dargestellt, dass sie zwei lichtemittierende Zellen mit einschließt, das heißt, die erste lichtemittierende Zelle S1 und die zweite lichtemittierende Zelle S2. Beispielsweise können die Verbindungen 165 die unteren Halbleiterschichten 155 von benachbarten lichtemittierenden Zellen elektrisch mit den transparenten Elektrodenschichten 161 hiervon verbinden, und dabei eine Reihenanordnung aus lichtemittierenden Zellen ausbilden. Alternativ kann die Leuchtdiode eine Vielzahl von Reihenanordnungen mit einschließen, die parallel oder antiparallel zueinander geschaltet sind. Zusätzlich kann die Leuchtdiode mit einem Brückengleichrichter (nicht gezeigt) ausgestattet sein, der mit der Reihenanordnung aus lichtemittierenden Zellen verbunden ist, so dass die lichtemittierenden Zellen mit einer Wechselstromquelle betrieben werden können. Der Brückengleichrichter kann durch Verbinden der lichtemittierenden Zellen, die den gleichen Aufbau wie die lichtemittierenden Zellen S1, S2 aufweisen, unter Verwendung der Verbindungen 165 ausgebildet sein.
6 bis 10 stellen Querschnitte dar, die ein Verfahren zur Anfertigung einer Leuchtdiode gemäß der beispielhaften Ausführungsform in 4 zeigen.
Bezug nehmend auf 6 ist ein Halbleiter-Schichtaufbau 156 auf einem Substrat 151 ausgebildet, und schließt eine untere Halbleiterschicht 155 , eine aktive Schicht 157 und eine obere Halbleiterschicht 159 mit ein. Zusätzlich kann vor der Ausbildung der unteren Halbleiterschicht 155 eine Pufferschicht 153 auf dem Substrat 151 ausgebildet sein.
Das Substrat 151 kann ein Saphir-(Al2O3-)Substrat, ein Siliziumcarbid-(SiC-)Substrat, ein Zinkoxid-(ZnO-)Substrat, ein Silizium-(Si-)Substrat, ein Galliumarsenid-(GaAs-)Substrat, ein Galliumphosphid-(GaP-)Substrat, ein Lithiumaluminium-(LiAl2O3-)Substrat, ein Bornitrid-(BN-)Substrat, ein Aluminiumnitrid-(AIN-)Substrat, oder ein Galliumnitrid-(GaN-)Substrat sein. Das bedeutet, dass das Substrat 151 aus einem Material ausgebildet sein kann, das aus verschiedensten Materialien ausgewählt ist, in Abhängigkeit von den Materialien der darauf ausgebildeten Halbleiterschichten. Zudem kann das Substrat 151 eines mit einer konvexen-konkaven Struktur auf einer oberen Fläche sein, wie beispielsweise ein strukturiertes Saphir-Substrat. Die Pufferschicht 153 ist so ausgebildet, dass sie eine Gitterfehlanpassung zwischen dem Substrat 151 und der darauf ausgebildeten Halbleiterschicht 155 ausgleicht, und kann zum Beispiel aus Galliumnitrid (GaN) oder Aluminiumnitrid (AIN) ausgebildet sein. Falls das Substrat 151 ein leitfähiges Substrat ist, kann die Pufferschicht 153 eine Isolierschicht oder eine halbisolierende Schicht sein, zum Beispiel AIN oder halbisolierendes GaN.
Die untere Halbleiterschicht 155, die aktive Schicht 157 und die obere Halbleiterschicht 159 können jeweils aus einem auf Galliunitrid-basierenden Halbleitermaterial ausgebildet sein, zum Beispiel (AI, In, Ga)N. Die unteren und oberen Halbleiterschichten 155 , 159 und die aktive Schicht 157 können diskontinuierlich oder kontinuierlich durch metallorganische Gasphasenabscheidung (MOCVD), Molekularstrahlepitaxie, Hydrid-Gasphasenepitaxie (HVPE) und dergleichen ausgebildet sein.
Die unteren und oberen Halbleiterschichten können hierbei n-Typ bzw. p-Typ Halbleiterschichten sein, oder anders herum. Die n-Typ Halbleiterschicht kann durch Dotieren einer Halbleiterschicht, die aus einer auf Galliumnitrid-basierenden Verbindung besteht, mit zum Beispiel Siliziumverunreinigungen (Si) ausgebildet sein. Die p-Typ Halbleiterschicht kann durch Dotieren einer Halbleiterschicht, die aus einer auf Galliumnitrid-basierenden Verbindung besteht, mit zum Beispiel Magnesiumverunreinigungen (Mg) ausgebildet sein.
Bezug nehmend auf 7 ist eine Vielzahl von lichtemittierenden Zellen S1, S2 so ausgebildet, dass sie durch Fotolithographie und Ätzung getrennt voneinander vorliegen. Die lichtemittierenden Zellen S1, S2 können jeweils so ausgebildet sein, dass sie eine geneigte Seitenfläche aufweisen, und dass eine obere Fläche der unteren Halbleiterschicht 155 der lichtemittierenden Zellen S1, S2 jeweils teilweise frei liegt.
In den lichtemittierenden Zellen S1, S2 sind jeweils die untere Halbleiterschicht 155 zunächst durch Mesa-Ätzung freigelegt, und die lichtemittierenden Zellen sind mittels eines Abtrennverfahrens voneinander getrennt. Alternativ können die lichtemittierenden Zellen S1, S2 zunächst mittels des Abtrennverfahrens voneinander getrennt und anschließend der Mesa-Ätzung unterzogen werden, um die unteren Halbleiterschichten 155 freizulegen.
Wenn eine Verbindung mit einer geneigten Seitenfläche verbunden ist, kann von einer Mesa-Ätzung zur Freilegung der oberen Fläche der unteren Halbleiterschicht 155 abgesehen werden.
Bezug nehmend auf 8 ist eine zweite Isolierschicht 160b, die irgendeinen Bereich der ersten lichtemittierenden Zelle S1 bedeckt, zusammen mit einer ersten Isolierschicht 160a , die eine Seitenfläche der ersten lichtemittierenden Zelle S1 bedeckt, ausgebildet. Die erste Isolierschicht 160a kann herausragen und einen Bereich zwischen der ersten lichtemittierenden Zelle S1 und der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 bedecken. Die erste Isolierschicht 160a weist eine Öffnung 160hp auf, die die obere Halbleiterschicht 159 freilegt, und eine Öffnung 160hn , die die untere Halbleiterschicht 155 freilegt. Andererseits kann die erste Isolierschicht 160a mit der zweiten Isolierschicht 160b verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann die erste Isolierschicht 160a von der zweiten Isolierschicht 160b getrennt sein.
Die erste Isolierschicht 160a und die zweite Isolierschicht 160b können aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid ausgebildet sein und können durch den gleichen Arbeitsschritt zur gleichen Zeit gebildet werden. Beispielsweise können die ersten und zweiten Isolierschichten 160a , 160b durch Abscheiden eines Isoliermaterials ausgebildet sein, gefolgt von Strukturierung durch Fotolithographie und Ätzung.
Bezug nehmend auf 9 ist eine transparente Elektrodenschicht 161 auf den ersten und zweiten lichtemittierenden Zellen S1, S2 ausgebildet. Die transparente Elektrodenschicht 161 ist aus einem leitfähigen Oxid, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO) oder Zinkoxid, oder einer Metallschicht, wie beispielsweise Ni/Au, ausgebildet. Die transparente Elektrodenschicht 161 ist mit der oberen Halbleiterschicht 159 durch die Öffnung 160hp verbunden und bedeckt die zweite Isolierschicht 160b.
Zudem bedeckt die transparente Elektrodenschicht 161 Seitenflächen der lichtemittierenden Zellen S1, S2. Die transparente Elektrodenschicht 161 kann zudem mindestens drei Seitenflächen der entsprechenden lichtemittierenden Zelle S1 oder S2 bedecken. Die transparente Elektrodenschicht 161 ist hierbei außerhalb der Öffnung 160hn ausgebildet, so dass die untere Halbleiterschicht 153 frei liegt.
Andererseits ist die transparente Elektrodenschicht 161 von der Seitenfläche der lichtemittierenden Zelle S1 oder S2 durch die erste Isolierschicht 161a getrennt. Zudem ist eine erste transparente Elektrodenschicht 161 auf der ersten lichtemittierenden Zelle S1 von einer zweiten transparenten Elektrodenschicht 161 auf der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 getrennt, und kann von der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 getrennt vorliegen.
Die transparente Elektrodenschicht 161 kann durch ein „Lift-off“-Verfahren ausgebildet werden. Alternativ kann die transparente Elektrodenschicht 161 durch Fotolithographie und Ätzung ausgebildet werden.
Bezug nehmend auf 10 ist eine Verbindung 165 auf der transparenten Elektrodenschicht 161 ausgebildet. Die Verbindung 165 schließt einen ersten Verbindungsabschnitt 165p und einen zweiten Verbindungsabschnitt 165n mit ein, wobei der erste Verbindungsabschnitt 165p mit der ersten transparenten Elektrodenschicht 161 der ersten lichtemittierenden Zelle S1 und der zweite Verbindungsabschnitt 165n mit der unteren Halbleiterschicht 155 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 verbunden ist. Die Verbindung 165 kann durch ein Lift-off-Verfahren ausgebildet werden.
Gemäß dieser Ausführungsform können die erste Isolierschicht 160a und die zweite Isolierschicht 160b zur gleichen Zeit gebildet werden, wodurch das Herstellungsverfahren vereinfacht wird. Des Weiteren schließt das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform kein Ätzverfahren unter Verwendung einer gepufferten Oxidätz-Lösung (BOE) nach Ausbildung der ersten und zweiten Isolierschichten 160a , 160b mit ein, wodurch eine Beschädigung der ersten und zweiten Isolierschicht 160a , 160b in einem nachfolgenden Arbeitsschritt unter Verwendung einer gepufferten Oxidätz-Lösung (BOE) oder dergleichen verhindert wird.
11 stellt einen Querschnitt einer Leuchtdiode gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, und 12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in 11.
Bezug nehmend auf 11 und 12 ist eine Leuchtdiode gemäß dieser Ausführungsform der in 4 und 5 dargestellten Leuchtdiode grundsätzlich ähnlich, mit Ausnahme der Lage der transparenten Elektrodenschicht 161.
Das bedeutet, dass in der in 4 und 5 gezeigten Ausführungsform die transparente Elektrodenschicht 161 so ausgebildet ist, dass sie vier Seitenflächen der entsprechenden lichtemittierenden Zelle S1 oder S2 bedeckt, und dass sie von einer benachbarten lichtemittierenden Zelle getrennt vorliegt. Im Unterschied dazu bedeckt die erste transparente Elektrodenschicht 161 in dieser Ausführungsform drei Seitenflächen der ersten lichtemittierenden Zelle S1 und ragt gleichzeitig heraus, so dass sie einen Teilbereich der Seitenfläche der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 bedeckt.
Die erste transparente Elektrodenschicht 161 kann mit der unteren Halbleiterschicht 155 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2 verbunden sein. Die erste transparente Elektrodenschicht 161 ist jedoch von der zweiten transparenten Elektrodenschicht getrennt, ebenso wie von der oberen Halbleiterschicht 159 der zweiten lichtemittierenden Zelle S2.
Gemäß dieser Ausführungsform kann Strom zwischen benachbarten lichtemittierenden Zellen S1, S2 unter Verwendung der transparenten Elektrodenschicht 161 geleitet werden, wodurch die Durchlassspannung der Leuchtdiode weiter verringert wird.
Von einer Erläuterung des Herstellungsverfahrens der Leuchtdiode gemäß dieser Ausführungsform der Offenbarung wird abgesehen, um Wiederholungen zu vermeiden.
13 stellt eine schematische Draufsicht auf eine Leuchtdiode gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar, 14a und 14b zeigen Querschnitte entlang der Linien A-A und B-B in 13 und 15 stellt eine schematische Schaltskizze der Leuchtdiode in 13 dar.
Bezug nehmend auf 13 bis 15 schließt die Leuchtdiode ein Substrat 221, eine Vielzahl von lichtemittierenden Zellen LEC, eine Stromsperrschicht 229, eine transparente Elektrodenschicht 231, eine Isolierschutzschicht 233, erste Verbindungen 235, zweite Verbindungen 237 , ein erstes Elektrodenpad 239a und ein zweites Elektrodenpad 239b mit ein.
Das Substrat 221 dient dazu, die lichtemittierenden Zellen LEC zu unterstützen und kann ein Wachstumssubstrat zum Aufbau einer Nitrid-Halbleiterschicht sein, wie beispielsweise ein Saphir-Substrat, ein Silizium-Substrat und ein GaN-Substrat. Das Substrat 221 bezeichnet typischerweise ein Substrat in einem Leuchtdiodenchip.
Die lichtemittierenden Zellen LEC sind auf dem Substrat 221 angeordnet. Wie es in 14a und 14b gezeigt ist, schließen die lichtemittierenden Zellen LEC jeweils eine erste leitfähige Halbleiterschicht 223, eine aktive Schicht 225 und eine zweite leitfähige Halbleiterschicht 227 mit ein. Die ersten und zweiten leitfähigen Halbleiterschichten 223 , 227 können hierbei jeweils eine n-Typ bzw. p-Typ Halbleiterschicht sein, oder anders herum. Die aktive Schicht 225 ist zwischen der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 und der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 angebracht und kann eine Single-Quantum-Well-Struktur oder eine Muli-Quantum-Well-Struktur aufweisen. Ein Material und eine Zusammensetzung der aktiven Schicht 225 sind in Abhängigkeit von einer gewünschten Wellenlänge des Lichts bestimmt. Beispielsweise kann die aktive Schicht 225 aus einem Halbleiter aus einer Verbindung, die auf AlInGaN basiert, zum Beispiel InGaN, ausgebildet sein. Die ersten und zweiten leitfähigen Halbleiterschichten 223 , 227 sind aus einem Halbleiter aufgebaut, der auf einer Verbindung aus AlInGaN basiert, die eine größere Bandlücke wie die aktive Schicht 225 aufweist, zum Beispiel GaN. Andererseits kann eine Pufferschicht (nicht gezeigt) zwischen der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 und dem Substrat 221 eingefügt sein.
Die erste leitfähige Halbleiterschicht 223, die aktive Schicht 225 und die zweite leitfähige Halbleiterschicht 227 können auf dem Substrat 221 mittels metallorganischer Gasphasenabscheidung aufgebracht werden, gefolgt von Strukturierung durch Fotolithographie und Ätzung.
Wie es in 13 und 14a gezeigt ist, können die aktive Schicht 225 und die zweite leitfähige Halbleiterschicht 227 auf einer einzelnen ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 getrennt voneinander vorliegen. Das bedeutet, dass sich zwei lichtemittierende Zellen LEC die erste leitfähige Halbleiterschicht miteinander teilen können.
Die Verbindungen, das heißt, die ersten Verbindungen 235 und die zweiten Verbindungen 237 , verbinden die lichtemittierenden Zellen LEC elektrisch miteinander. Die ersten und zweiten Verbindungen 235 , 237 verbinden die lichtemittierenden Zellen LEC, die auf verschiedenen ersten leitfähigen Halbleiterschichten 223 angebracht sind, in Reihe miteinander. Die ersten Verbindungen 235 verbinden die erste leitfähige Halbleiterschicht 223 einer lichtemittierenden Zelle elektrisch mit der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 einer benachbarten lichtemittierenden Zelle LEC.
Die erste Verbindung 235 schließt einen ersten Verbindungsabschnitt 235a (eine Anode), der mit der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 verbunden ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt 235b (eine Kathode), der auf der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 angebracht ist, um elektrisch mit der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 verbunden zu sein, und einen Verbindungsabschnitt 235c, der den ersten Verbindungsabschnitt 235a und den zweiten Verbindungsabschnitt 235b miteinander verbindet, mit ein.
Die zweite Verbindung 237 schließt einen ersten Verbindungsabschnitt 237a (eine gewöhnliche Anode), der mit der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 verbunden ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt 237b (eine gewöhnliche Kathode), der auf der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 angebracht ist, um elektrisch mit der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 verbunden zu sein, sowie einen Verbindungsabschnitt 237c , der den ersten Verbindungsabschnitt 237a und den zweiten Verbindungsabschnitt 237b miteinander verbindet, mit ein.
Die gewöhnliche Anode 237a ist gewöhnlich mit zwei lichtemittierenden Zellen LEC verbunden. Beispielsweise ist die gewöhnliche Anode 237a elektrisch mit der ersten leitfähigen Halbleiterschicht, die sich beide lichtemittierenden Zellen LEC miteinander teilen, verbunden. Andererseits ist die gewöhnliche Kathode 237b gewöhnlich mit den beiden lichtemittierenden Zellen 2LEC verbunden. Beispielsweise ist die gewöhnliche Kathode 237b elektrisch mit den zweiten leitfähigen Halbleiterschichten 227 verbunden, die auf der miteinander geteilten ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 angebracht sind. Die gewöhnliche Kathode 237b ist auf einem Bereich zwischen den beiden lichtemittierenden Zellen 2LEC angebracht.
Obwohl die ersten und zweiten Verbindungen 235, 237 zuvor beschrieben wurden, sollte klargestellt werden, dass die lichtemittierenden Zellen LEC durch verschiedenste Arten von Verbindungen miteinander verbunden sein können. Ähnlich wie zum Beispiel die Verbindungen, die die erste lichtemittierende Zelle mit zwei dazu benachbarten lichtemittierenden Zellen gemäß 13 verbinden, kann der erste Verbindungsabschnitt 235a , der mit einer lichtemittierenden Zelle LEC verbunden ist, mit der gewöhnlichen Kathode 237b verbunden sein, die gewöhnlich mit zwei lichtemittierenden Zellen LEC durch den Verbindungsabschnitt verbunden ist. Zusätzlich kann die gewöhnliche Anode 235b mit den beiden zweiten Verbindungsabschnitten 237b verbunden sein, und die beiden ersten Verbindungsabschnitte 235a können mit der gewöhnlichen Kathode 237b verbunden sein.
Mehrfache Reihenanordnungen werden durch die Verbindungen 235, 237 ausgebildet und parallel zueinander geschaltet.
Andererseits sind die transparenten Elektrodenschichten 231 mit den zweiten leitfähigen Halbleiterschichten 227 der lichtemittierenden Zellen LEC verbunden. Obwohl einige der transparenten Elektrodenschichten 231 restriktiv auf den entsprechenden lichtemittierenden Zellen angebracht sind, können die anderen transparenten Elektrodenschichten 231 kontinuierlich auf den beiden lichtemittierenden Zellen LEC angebracht sein.
Die Kathoden 235b, 237b können elektrisch mit der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 227 durch die transparente Elektrodenschicht 231 verbunden sein. Insbesondere kann die gewöhnliche Kathode 237b gleichzeitig elektrisch mit den beiden lichtemittierenden Zellen LEC durch die transparente Elektrodenschicht 231, die kontinuierlich auf den beiden lichtemittierenden Zellen angebracht ist, verbunden sein.
Die Stromsperrschicht 229 ist unterhalb der gewöhnlichen Kathode 237b angebracht. Insbesondere ist die Stromsperrschicht 229 unterhalb der transparenten Elektrodenschicht 231 angebracht, um die transparente Elektrodenschicht 231 dadurch von Seitenflächen der lichtemittierenden Zellen 2LEC abzutrennen, insbesondere von der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 . Des Weiteren kann die Stromsperrschicht 229 teilweise obere Bereiche der lichtemittierenden Zellen LEC bedecken. Zusätzlich kann die Stromsperrschicht (nicht gezeigt) unterhalb der Kathode 235b angebracht sein.
Die Stromsperrschicht 229 ist aus einer Isolierschicht ausgebildet, um Current-Crowding unterhalb der Kathoden 235b, 237b zu verhindern. Des Weiteren kann die Stromsperrschicht 229 einen Bragg-Spiegel (DBR) mit einschließen. Der Bragg-Spiegel (DBR), der Licht reflektiert, welches von der aktiven Schicht 225 emittiert wird, kann aus mehrfachen Stapellagen mit unterschiedlichen Brechungsindizes, zum Beispiel TiO2/SiO2, ausgebildet sein. Da die Stromsperrschicht 229 den Bragg-Spiegel (DBR) mit einschließt, ist es möglich zu verhindern, dass Licht, welches von der aktiven Schicht 223 erzeugt wird, von den Verbindungen 235 , 237 absorbiert wird.
Wie es in 13 gezeigt ist, kann ein Teilbereich der Stromsperrschicht 229 über die erste leitfähige Halbleiterschicht 223 herausragen. Ein Teilbereich des Verbindungsabschnitts 237c kann auf dem herausragenden Teilbereich der Stromsperrschicht 229 angebracht sein, womit der herausragende Teilbereich folglich Licht, welches in Richtung des Verbindungsabschnitts 237c abstrahlt, reflektiert. Andererseits kann die transparente Elektrodenschicht 231 herausragen, um den herausragenden Teilbereich der Stromsperrschicht 229 zu bedecken. Zudem kann die transparente Elektrodenschicht 231 weiter herausragen, um einen Teilbereich einer benachbarten ersten leitfähigen Halbleiterschicht 223 zu bedecken.
Das erste Elektrodenpad 239a und das zweite Elektrodenpad 239b sind an gegenüberliegenden Enden der Reihenanordnungen angebracht. Die ersten und zweiten Elektrodenpads 239a , 239b können restriktiv auf den lichtemittierenden Zellen LEC an den gegenüberliegenden Seiten der Reihenanordnungen angebracht sein.
Die Isolierschutzschicht 233 kann im Wesentlichen die gesamte Leuchtdiode bedecken, ausgenommen Bereiche, an denen die Verbindungen 235 , 237 und die Elektrodenpads 239a , 239b ausgebildet werden. Die Isolierschutzschicht 233 kann so ausgebildet sein, dass sie die Leuchtdiode vor äußerer Feuchteeinwirkung oder äußerer Krafteinwirkung schützt.
Gemäß dieser Ausführungsform, wie es in 15 gezeigt ist, können zwei Reihenanordnungen aus lichtemittierenden Zellen LEC zwischen dem ersten Elektrodenpad 239a und dem zweiten Elektrodenpad 239b ausgebildet sein. Gemäß 15 ist eine lichtemittierende Zelle an dem einen Ende der Reihenverbindungen angebracht, an dem das zweite Elektrodenpad 239b angebracht ist, und zwei lichtemittierende Zellen sind an dem anderen Ende angebracht, an dem das erste Elektrodenpad 239a angebracht ist. Beispielsweise können auch eine oder zwei lichtemittierende Zellen an den beiden Enden dieser Anordnungen angebracht sein.
Wie es durch eine Strichlinie in 15 angezeigt ist, ist gemäß dieser Ausführungsform zusätzlich die gewöhnliche Kathode 237a oder die Verbindung 237 , die die gewöhnliche Kathode 237a mit einschließt, vorgesehen, um Anordnungen, die parallel zueinander geschaltet sind, miteinander zu verbinden. Dadurch weisen die lichtemittierenden Zellen, die mit der gewöhnlichen Kathode verbunden sind, ein gleichmäßiges Potential auf, wodurch Current-Crowding auf einer bestimmten Anordnung abgeschwächt wird.
Des Weiteren wurde diese Ausführungsform als Reihen-/Parallelschaltung dargestellt, in der zwei Reihenanordnungen durch die Verbindungen auf dem Substrat 221 ausgebildet sind, welche parallel zueinander geschaltet sind.
16 stellt eine schematische Schaltskizze dar, die eine Leuchtdiode gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung, in der vier Reihenanordnungen ausgebildet sind, zeigt.
Bezug nehmend auf 16 sind lichtemittierende Zellen LEC miteinander durch Verbindungen verbunden, so dass vier Reihenanordnungen ausgebildet werden, die parallel zueinander zwischen einem ersten Elektrodenpad 239a und einem zweiten Elektrodenpad 239b geschaltet sind. Lichtemittierende Zellen, die eine größere Fläche aufweisen als diejenigen innerhalb der Reihenanordnung, können an gegenüberliegenden Enden der Reihenanordnung angeordnet sein. In dieser Ausführungsform sind zwei lichtemittierende Zellen an dem ersten Elektrodenpad 239a und eine lichtemittierende Zelle an dem zweiten Elektrodenpad 239b vorgesehen. [0104] Andererseits sind einige der lichtemittierenden Zellen LEC innerhalb benachbarter Reihenanordnungen durch eine gewöhnliche Kathode 237b miteinander verbunden, und einige der lichtemittierenden Zellen sind durch eine gewöhnliche Anode 237a miteinander verbunden. Zusätzlich können Verbindungen 237 , die die gewöhnliche Kathode 237b und die gewöhnliche Anode 237a mit einschließen, benachbarte lichtemittierende Zellen miteinander verbinden. Die Positionen der gewöhnlichen Kathode 237b und der gewöhnlichen Anode 237a sind durch Strichlinien angezeigt. Wie es in Bezug auf 13 beschrieben wurde, können sich die lichtemittierenden Zellen 2LEC, die die gewöhnliche Kathode 237b oder die gewöhnliche Anode 237a mit einschließen, die erste leitfähige Halbleiterschicht 223 miteinander teilen. Des Weiteren können sich alle benachbarten lichtemittierenden Zellen zwischen den entsprechenden Reihenanordnungen die erste leitfähige Halbleiterschicht 223 miteinander teilen. In dieser Ausführungsform können sich beispielsweise erste lichtemittierende Zellen, zweite lichtemittierende Zellen und dritte lichtemittierende Zellen in den entsprechenden Reihenanordnungen die erste leitfähige Halbleiterschicht 223 miteinander teilen.

Claims

Leuchtdiode umfassend: Eine erste lichtemittierende Zelle (S1) und eine zweite lichtemittierende Zelle (S2), die auf einem Substrat (151) getrennt voneinander vorliegen; eine erste transparente Elektrodenschicht (161), die elektrisch mit der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) verbunden ist; eine Verbindung (165), die die erste lichtemittierende Zelle (S1) elektrisch mit der zweiten lichtemittierenden Zelle (S2) verbindet; und eine erste Isolierschicht (160a), wobei die erste transparente Elektrodenschicht (161) auf einer oberen Fläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) angeordnet ist, um mit der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) verbunden zu sein und gleichzeitig zumindest teilweise eine Seitenfläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) zu bedecken, die erste Isolierschicht (160a) die erste transparente Elektrodenschicht (161) von der Seitenfläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) abtrennt, und eine zweite Isolierschicht (160b), die zwischen der Verbindung (165) und der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) auf der oberen Fläche der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) angeordnet ist, um elektrischen Strom abzublocken.
Leuchtdiode nach Anspruch 1, wobei die zweite Isolierschicht (160b) aus dem gleichen Material ausgebildet ist, wie das der ersten Isolierschicht (160a).
Leuchtdiode nach Anspruch 1, wobei die zweite Isolierschicht (160b) unter der ersten transparenten Elektrodenschicht (161) angeordnet ist, und die Verbindung (165) mit der ersten transparenten Elektrodenschicht (161) verbunden ist.
Leuchtdiode nach Anspruch 1, wobei die erste transparente Elektrodenschicht (161) mindestens drei Seitenflächen der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) bedeckt.
Leuchtdiode nach Anspruch 4, wobei ein Teil der ersten transparenten Elektrodenschicht (161) teilweise eine Seitenfläche der zweiten lichtemittierenden Zelle (S2) bedeckt.
Leuchtdiode nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Zelle (S1) und die zweite lichtemittierende Zelle (S2) jeweils eine untere Halbleiterschicht (155) eine obere Halbleiterschicht (159) und eine aktive Schicht (157) die zwischen der unteren Halbleiterschicht (155) und der oberen Halbleiterschicht (159) angeordnet ist, umfasst; die erste transparente Elektrodenschicht (161) elektrisch mit der oberen Halbleiterschicht (159) der ersten lichtemittierenden Zelle (S1) verbunden ist; und die Verbindung (165) an ihrem einen Ende mit der ersten transparenten Elektrodenschicht (161) und an ihrem anderen Ende mit der unteren Halbleiterschicht (155) der zweiten lichtemittierenden Zelle (S2) elektrisch verbunden ist.
Leuchtdiode nach Anspruch 6, wobei die Verbindung (165) direkt mit der ersten transparenten Elektrodenschicht (161) verbunden ist, ohne dass ein Isoliermaterial zwischen dem gesamten überlappenden Bereich eingefügt ist.
Leuchtdiode nach Anspruch 6, wobei die erste lichtemittierende Zelle (S1) und die zweite lichtemittierende Zelle (S2) den gleichen Aufbau haben.