DE10213464A1 - Auf hochohmigen Substraten gebildeten monolithische serielle/parallele LED-Arrays - Google Patents

Auf hochohmigen Substraten gebildeten monolithische serielle/parallele LED-Arrays

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Abstract

Serielle oder parallele LED-Arrays sind auf einem Substrat mit hohem Widerstand gebildet worden, sodass sowohl die p- als auch die n-Kontakte für das Array an der gleichen Seite des Arrays liegen. Die einzelnen LEDs sind voneinander durch Gräben oder durch Ionenimplantation elektrisch isoliert. Auf dem Array aufgebrachte Verdrahtungen verbinden die Kontakte der einzelnen LEDs in dem Array. Bei manchen Ausführungsformen sind die LEDs aus Saphirsubstraten gebildete III-Nitrid-Anordnungen. Bei einer Ausführungsform sind zwei auf einem einzigen Substrat gebildete LEDs antiparallel geschaltet, um eine monolithische Schaltung zum Schutz gegen elektrostatische Entladung zu bilden. Bei einer Ausführungsform sind auf einem einzigen Substrat gebildete Mehrfach-LEDs in Reihe geschaltet. Bei einer Ausführungsform sind auf einem einzigen Substrat gebildete Mehrfach-LEDs parallel geschaltet. Bei manchen Ausführungsformen bedeckt eine Leuchtstoffschicht einen Abschnitt des Substrats, auf dem eine oder mehrere einzelne LEDs gebildet worden sind.

Description

Herkömmliche Materialien für Leuchtdioden (LED), wie z. B. GaAs, haben den Aufbau von nur Einzelübergangs- oder Mehrfach-Parallelübergangsanordnungen ermöglicht, wenn sie monolithisch hergestellt werden. Fig. 1 A veranschaulicht ein typisches Mehrfach-Parallelübergangs-LED-Array 10. Mehrere p-Gebiete 13 sind über einem gemeinsamen n-Gebiet 18 aufgewachsen. Der n-Kontakt 11 schließt an ein n-Gebiet 18 und mehrere p-Kontakte 14 schließen an p-Gebiete 13 an. Die Anordnung wird durch Bildung eines n-Gebietes 18 auf einem Substrat 12, dann Bildung einer kontinuierlichen p-Schicht über dem n-Gebiet hergestellt. Die p-Schicht wird dann durch mechanisches Zersägen oder chemisches Ätzen von Gräben 15 zwischen p-Gebieten 13 in diskrete Gebiete unterteilt. Fig. 1B veranschaulicht ein anderes Mehrfach-Parallelübergangs-LED-Array 16. Statt durch mechanisches Zersägen oder chemisches Ätzen sind die p-Gebiete 13 durch Diffusion voneinander isoliert. Die in den Fig. 1A und 1B dargestellten monolithischen Arrays sind auf die in Fig. 2 erläuterte Parallelkonfiguration beschränkt, weil die Verwendung von Kontakten auf gegenüber liegenden Seiten der Anordnung eine gemeinsame leitfähige Schicht, d. h. n- oder p-Schicht erfordern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf einem isolierenden oder hochohmigen Substrat ein serielles oder paralleles LED-Array gebildet worden, sodass sowohl die p- als auch die n-Kontakte für das Array an der gleichen Seite des Array liegen. Die einzelnen LEDs sind voneinander durch Gräben oder Ionenimplantation elektrisch isoliert. Auf dem Array aufgebrachte Verdrahtungen verbinden die Kontakte der einzelnen LEDs in dem Array. Bei manchen Ausführungsformen sind die LEDs auf Saphirsubstraten gebildete III-Nitrid-Anordnungen. Bei einer Ausführungsform sind die III-Nitrid- Anordnungen auf hochohmigen SiC- oder III-Nitrid-Substraten gebildet worden. Bei einer Ausführungsform sind zwei auf einem einzigen Substrat gebildete LEDs antiparallel geschaltet, um eine monolithische Schutzschaltung gegen elektrostatische Entladung zu bilden. Bei einer Ausführungsform sind auf einem einzigen Substrat gebildete Mehrfach- LEDs in Reihe geschaltet. Das serielle Array kann bei einer höheren Spannung arbeiten als eine einzige LED mit der gleichen Fläche, was das Design der Stromversorgung vereinfacht. Bei einer Ausführungsform sind auf einem einzigen Substrat gebildete Mehrfach-LEDs parallel geschaltet. Bei dieser Ausführungsform sind mehrfache p-Gebiete auf einem einzigen n-Gebiet gebildet, sodass das n-Gebiet jedes der p-Gebiete umgibt und zwischen den p-Gebieten liegt. Bei manchen Ausführungsformen bedeckt eine Leuchtstoffschicht einen Abschnitt des Substrates, auf dem eine oder mehrere einzelne LEDs gebildet worden sind.
Fig. 1A und 1B veranschaulichen typische Mehrfach-Parallelübergangs-LED- Arrays.
Fig. 2 veranschaulicht ein Schaltbild eines parallelen LED-Arrays.
Fig. 3-6 veranschaulichen eine Ausführungsform eines seriellen LED-Arrays gemäß der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Stadien der Herstellung.
Fig. 7A und 7B veranschaulichen zwei Ausführungsformen von seriellen LED-Arrays.
Fig. 8A veranschaulicht eine Draufsicht einer Ausführungsform eines seriellen LED-Arrays.
Fig. 8B veranschaulicht ein Schaltbild eines seriellen LED-Arrays.
Fig. 9A veranschaulicht eine Draufsicht eines seriellen/parallelen LED-Arrays.
Fig. 9B veranschaulicht ein Schaltbild eines seriellen/parallelen LED-Arrays.
Fig. 10 veranschaulicht ein Schaltbild eines Paares von antiparallelen LEDs.
Fig. 11 veranschaulicht eine Draufsicht einer Ausführungsform einer monolithischen ESD-Schutzstruktur.
Fig. 12 veranschaulicht einen Querschnitt der in Fig. 11 gezeigten Struktur.
Fig. 13 veranschaulicht einen Querschnitt eines parallelen LED-Arrays.
Fig. 14 veranschaulicht eine Draufsicht der in Fig. 13 gezeigten Struktur.
Fig. 15 veranschaulicht ein monolithisches LED-Array mit Leuchtstoff, der eine der einzelnen LEDs bedeckt.
Materialsysteme, die derzeit bei der Herstellung von Leuchtdioden (LEDs) mit großer Helligkeit, welche im sichtbaren Spektrum arbeiten können, von Interesse sind, sind Halbleiter der Gruppe III-V, insbesondere binäre, ternäre, und quaternäre Legierungen aus Gallium, Aluminium, Indium und Stickstoff, auch als III-Nitridmaterialien bezeichnet. Die hier genannten III-Nitrid-Halbleiterschichten sind Verbindungen, die durch die allgemeine Formel AlxGayIn1-x-yN (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 x+y ≦ 1) dargestellt werden, die weiterhin Elemente der Gruppe III enthalten können, wie z. B. Bor und Thallium, und in denen ein Teil des Stickstoffs durch Phosphor, Arsen oder Antimon ersetzt werden kann. Typischerweise werden III-Nitridschichten auf Saphir-, Siliciumcarbid- oder Galliumnitridsubstraten durch metallorganisches Abscheiden aus der Gasphase (MOCVD: metal-organic chemical vapor deposition), Molekularstrahlepitaxie (MBE: molecular beam epitaxy) oder andere Epitaxietechniken epitaktisch aufgewachsen. Saphirsubstrate werden wegen ihrer großen Verfügbarkeit und einfachen Handhabbarkeit häufig verwendet. Saphir ist ein Isolator. Die Anmeldung Nr. 09/469,657, mit dem Titel "III-Nitrid Light Emitting Device with Increased Light Generating Capability," eingereicht am 22. Dezember 1999 für eine Erfindung von Krames et al., und durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet, offenbart Licht emittierende III-Nitrid-Anordnungen, die auf Substraten mit hoher Brechzahl aufgewachsen sind, die geringe optische Absorption aufweisen. Diese Substrate können SiC- oder III- Nitridmaterialien sein und haben infolge des geringen Fremdatomgehaltes einen hohen elektrischen Widerstand. Für die auf isolierenden oder hochohmigen Substraten aufgewachsenen III-Nitrid-Anordnungen müssen die elektrischen Kontakte zu den epitaktisch aufgewachsenen Halbleitern sowohl für die positive als auch die negative Polarität auf der gleichen Seite der Anordnung liegen. Im Unterschied dazu werden Halbleiteranordnungen, die auf leitenden Substraten aufgewachsen sind, wie z. B. die von Fig. 1A und 1B, typischerweise so hergestellt, dass der eine elektrische Kontakt auf dem epitaktisch aufgewachsenen Material und der andere elektrische Kontakt auf dem Substrat gebildet wird.
Unter Verwendung isolierender oder hochohmiger Substrate können monolithische III-Nitrid-LED-Arrays hergestellt werden, indem Gräben oder Ionen­ implantationsgebiete zwischen den einzelnen LEDs gebildet werden, um die einzelne LEDs elektrisch zu isolieren. Fig. 3-7 veranschaulichen die Herstellung eines monolithischen III- Nitrid-LED-Array gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 ist eine n-Schicht 22 aus beispielsweise mit Si, Ge, oder O dotiertem GaN gebildet, die über einem hochohmigen Substrat 20 liegt. Danach ist eine aktive Schicht 23 aus beispielsweise InGaN gebildet, die über der n-Schicht 22 liegt, und schließlich eine p-Schicht 24 aus beispielsweise mit Zn, Mg, Be, Ca oder Cd dotiertem AlIGaN, die über der aktiven Schicht liegt. Die Schichten 22, 23 und 24 können übrigens mehrere Teilschichten anderer Zusammensetzung und Dotierstoffkonzentration enthalten, die der Deutlichkeit halber weggelassen sind. Die n-Schicht 22 kann beispielsweise eine Nukleationsschicht, eine hochohmige GaN-Schicht (z. B. eine nicht absichtlich dotierte GaN-Schicht) und eine schwach n-dotierte Schicht und dann eine stärker dotiert n-Schicht enthalten. Die aktive Schicht 23 kann beispielsweise eine Multi-Quantum-Well-Struktur sein.
In Fig. 4 ist ein Abschnitt der n-Schicht 22, der aktiven Schicht 23 und der p- Schicht 24 weggeätzt, um einen Graben 26 zu bilden. Das verwendete Ätzen kann beispielsweise reaktives Ionenätzen sein, mit einem chlorhaltigen Ätzgas, wie z. B. BCl3. Der Graben 26 ist breit genug, um die Halbleiterschichten zu beiden Seiten des Grabens elektrisch zu isolieren. Der Graben 26 ist hinab bis zum Substrat oder bis zu einer unter der n-Schicht 22 liegenden hochohmigen Schicht, wie z. B. einer nicht absichtlich dotierten GaN- Schicht geätzt. Gleichermaßen können die benachbarten LEDs mit Hilfe eines Ionen­ implantationsprozesses elektrisch isoliert werden, der das dazwischen liegende Material hochohmig machen kann. Dann wird ein Abschnitt der p-Schicht 24 und der aktiven Schicht 23 von jeder verbleibenden Insel aus Halbleitermaterial weggeätzt, wie in Fig. 5 veranschaulicht wird, wobei beispielsweise Ionenätzen verwendet wird. Die zweite Ätzung legt Vorsprünge 28 auf der n-Schicht 22 frei, wo schließlich n-Kontakte gebildet werden.
Wie in Fig. 6 ersichtlich, sind die Vorsprünge für die n-Kontaktbildung durch Deponieren eines dielektrischen Materials 30 über der Anordnung elektrisch isoliert. Das Dielektrikum wird dann strukturiert und an Stellen entfernt, um Kontaktlöcher auf der n- Schicht 22 und der p-Schicht 24 zu öffnen, sodass das Dielektrikum 30 im Graben 26 zwischen den einzelnen LEDs auf dem Substrat und auf den Mesa-Wänden zwischen der freigelegten p-Schicht und n-Schicht jeder LED bleibt. Das Dielektrikum 30 kann beispielsweise von Oxiden von Silicium, Nitriden von Silicium, Oxynitriden von Silicium, Aluminumoxid oder einem beliebigen anderen geeigneten dielektrischen Material gebildet werden.
Fig. 7A und 7B zeigen zwei Beispiele für fertiggestellte serielle LED-Arrays. Fig. 7A veranschaulicht eine Anordnung, bei der die LEDs in dem Array durch Gräben getrennt sind. Fig. 7B veranschaulicht eine Anordnung, bei der die LEDs in dem Array durch Ionenimplantationsgebiete 301 getrennt sind. Elektrodenmaterialien werden aufgebracht und strukturiert, um p- und n-Kontakte 32 zu bilden. Typische Kontaktmaterialien sind Al oder Ti-Al für den n-Kontakt und Ag, Au, Ni, Pt oder Legierungen davon für den p-Kontakt. Die Kontakte 32 können transparent sein, wie z. B. in Anordnungen, bei denen Licht durch die Oberfläche der Epitaxieschichten hindurch entnommen wird, oder reflektierend, wie z. B. bei Flip-chip-Anordnungen, bei denen Licht durch das Substrat entnommen wird. Nach dem Aufbringen und Strukturieren der Kontakte ist ein Array aus nicht verbundenen Leuchtdioden auf einem einzigen Substrat gebildet worden. Andere Prozessabläufe können verwendet werden, um die gleiche Endstruktur zu entwickeln. Die LEDs können danach in vielen verschiedenen Konfigurationen angeschlossen werden.
Danach werden Verdrahtungen 34 aufgebracht, um die einzelnen LEDs auf der Anordnung anzuschließen. Die Verdrahtung 34 kann beispielsweise Al, Cu, Au, Ag oder Legierungen wie z. B. AlSiCu sein. p- und n-Kontakte 32 sind Materialien, die für die Bildung eines ohmschen Kontakts mit den Halbleiterschichten optimiert sind, während die Verdrahtung 34 ein dickes, sehr gut leitendes Material ist, das für das Führen von Strom optimiert ist. Wenn Licht der Anordnung durch transparente Kontakte entnommen wird, wird die Verdrahtung 34 so aufgebracht, dass möglichst wenige der Kontakte blockiert werden, um die in der Verdrahtung absorbierte Menge Licht möglichst zu minimieren. Die beiden LEDs von Fig. 7A und 7B sind in Reihe geschaltet, wobei der n-Kontakt der LED B mit dem p-Kontakt der LED-A verbunden ist. Wie ersichtlich, können Metallverdrahtungen 34 aufgebracht werden, um die LEDs eines monolithischen Arrays in vielen verschiedenen Konfigurationen anzuschließen.
Bei einer Ausführungsform, wie der in Fig. 8A und 8B gezeigten, wird ein serielles Array aus vier LEDs in einer symmetrischen Quadrat-Konfiguration gebildet. Fig. 8B zeigt ein Schaltbild von vier in Reihe geschalteten LEDs in einem quadratischen Array. Fig. 8A zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform von Fig. 8B. Es ist wünschenswert, die größten Abmessungen des LED-Arrays zu minimieren, weil das Array nach der Herstellung in einer Optik montiert wird, um Licht aus dem montierten Array heraus zu lenken. Die Größe der Optik nimmt typischerweise geometrisch mit zunehmender Größe der Lichtquelle zu.
Das Array in Fig. 8A hat vier in Reihe geschaltete LEDs, die elektrisch isoliert sind, und zwar mittels Ätzen zur Entfernung von III-Nitridmaterial, um einen Graben 80 zwischen den einzelnen LEDs zu bilden, wie oben in Fig. 3-7A beschrieben. Das Ätzen verläuft bis zumindest einer hochohmigen III-Nitrid-Schicht, wie z. B. einer nicht absichtlich dotierten GaN-Schicht. Die elektrischen Durchverbindungen werden mittels Metallbahnen 81 verschafft. Die resultierende Anordnung kann durch die in Fig. 8B gezeigte elektronische Schaltung dargestellt werden. Diese Anordnung arbeitet somit bei der vierfachen Spannung und mit 4-mal weniger Strom als eine einzelne LED der gleichen aktiven Gebietsfläche. Eine 1 mm2 große III-Nitrid-LED kann beispielsweise bei 3,0 V und 350 mA arbeiten. Diese gleiche aktive Übergangsfläche, aufgeteilt in vier in Reihe geschaltete LEDs wie in Fig. 8A gezeigt, verschafft eine Anordnung, die bei 12,0 V und 87,5 mA arbeitet. Dieser Betrieb bei höherer Spannung und niedrigerem Strom stellt geringere Anforderungen an die elektronische Treiberschaltung für das LED-Array. Die elektronische Treiberschaltung kann nämlich bei höheren Spannungen mit größerem Wirkungsgrad arbeiten, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des LED-Beleuchtungssystems verbessert wird. Eine monolithische Anordnung gemäß dieser Ausführungsform wird einem herkömmlichen Ansatz, bei dem einzelne LED-Chips in Reihe befestigt werden, vorgezogen. Bei dem herkömmlichen Ansatz ist die von dem LED-Chip eingenommene Gesamtfläche wegen der von den Chip- Befestigungsmaschinen geforderten Toleranzen höher. Dies vergrößert in unerwünschter Weise das Ausmaß der optischen Quelle der gesamten LED und erfordert eine Zunahme bei den Abmessungen nachfolgender Optik in dem LED-System. Bei der bevorzugten Ausführungsform können die Dioden so dicht nebeneinander liegen, wie es das Ätzen des Grabens oder die Ionenimplantation zur elektrischen Isolierung zulassen. Die Breite des Grabens oder Ionenimplantationsgebietes kann einige wenige Mikrometer klein sein, sodass die Packungsdichte für Dioden in der Ausführungsform sehr groß sein kann.
Erfindungsgemäß können monolithische serielle Arrays aus LEDs mehrere Vorteile bieten. Erstens verringern monolithische Arrays die Anzahl der Anschlüsse an externe Elektronik, wie z. B. eine Teilmontierung. Wenn die Anordnung so gebildet ist, dass Licht von der Epitaxieseite der Anordnung durch transparente Kontakte hindurch entnommen wird, bedeutet eine Verringerung der Anzahl Anschlüsse mit externer Elektronik, dass Licht aus einer größeren Fläche der Anordnung entnommen werden kann. Bei solchen Anordnungen werden die LEDs typischerweise mittels Drahtanschlüssen mit externer Elektronik verbunden, die das der LED entnommene Nutzlicht teilweise abdunkeln. Verdrahtungen würden dieses entnommene Licht typischerweise in viel geringerem Maße abdunkeln. Wenn die Anordnung ein Flip-Chip ist, bedeuten weniger Kontakte zur Teilmontierung, dass die Anordnung mehr aktive Gebiete zum Erzeugen von Licht haben kann. Zweitens arbeiten, wie oben beschrieben, monolithische serielle Arrays bei höherer Spannung als eine einzelne LED. Eine höhere Betriebsspannung kann den Entwurf einer Stromversorgung zum Ansteuern des LED-Arrays vereinfachen.
Fig. 9A und 9B veranschaulichen ein symmetrisches quadratisches serielles/paralleles LED-Array. Fig. 9B zeigt ein Schaltbild von vier LEDs, die als zwei parallele Ketten von zwei in Reihe geschalteten LEDs angeschlossen sind. Fig. 9A zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform von Fig. 9B. Ein solches serielles/paralleles Array ist wie oben anhand von Fig. 3-7A beschrieben gebildet.
Fig. 10 veranschaulicht eine Schaltung zum Schutz gegen elektrostatische Entladung (ESD), bei der zwei Dioden antiparallel geschaltet sind. Die erste LED klemmt Sperrdurchbruch in der zweiten LED. Fig. 11 und 12 veranschaulichen eine Ausführungs­ form 40 einer monolithischen ESD-Schutzschaltung. Die Strukturen A und B werden auf einem hochohmigen Substrat 20 gebildet. Eine Struktur A ist als LED geschaltet, um Licht zu erzeugen, während die andere Struktur B zum Klemmen von Sperrdurchbruch in LED-A verwendet wird. p-Schichten 41a und 41b liegen über den aktiven Gebieten 49a und 49b, die auf n-Schichten 42a und 42b gebildet sind. Ein Graben 43 ist zwischen Anordnungen A und B gebildet. Vorsprünge zur Kontaktbildung auf n-Schichten 42a und 42b sind freigelegt, sodass die n-Elektroden 45a und 45b beidseitig des Grabens 43 liegen. Eine dielektrische Schicht 47 isoliert p-Schichten und n-Schichten elektrisch voneinander. Die p-Elektrode 44a und die n-Elektrode 45b sind mittels der Verdrahtung 46a so verbunden, dass der p-Kontakt der LED-A mit dem n-Kontakt der Klemmanordnung B verbunden ist. In dem Gebiet, in dem die Verdrahtung 46a aufgebracht ist, ist der n-Kontakt von LED-A von der Verdrahtung 46a durch die dielektrische Schicht 47 isoliert, wie in Fig. 12 gezeigt. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist die Durchverbindung zwischen dem p-Kontakt der LED-A und dem n-Kontakt der Klemmanordnung B auf einer einzigen Seite der Anordnung gebildet, und die Durchverbindung zwischen dem n-Kontakt der LED-A und dem p-Kontakt der Klemm­ anordnung B ist an der anderen Seite der Anordnung gebildet. Die Struktur kann dann über Lötbuckel oder Drahtanschlüsse 48 mit einer Teilmontierung oder einer anderen Struktur (nicht abgebildet) verbunden werden.
Fig. 11 und 12 zeigen eine Struktur, bei der die Klemmanordnung die gleiche Größe hat wie die LED. Da die Klemmanordnung unter normalen Betriebsbedingungen kein Licht emittiert, kann die Größe der Klemmanordnung relativ zur LED verringert werden. Bei einer Ausführungsform kann der pn-Übergang für die Klemmanordnung unter einem Lötbuckel oder Drahtanschluss 48 gebildet werden, sodass keine Nutzlicht emittierende Fläche verloren geht. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Größe der beiden antiparallelen Dioden ungefähr gleich und die Anordnung kann mit einer Wechselstrom­ quelle betrieben werden.
Parallele LED-Arrays können auch auf hochohmigen Substraten gebildet werden. Fig. 13 und 14 veranschaulichen eine Ausführungsform eines solchen Arrays. Drei p-Gebiete 90, 91, und 92 sind durch ein einziges kontinuierliches n-Gebiet 93, das zwischen den p-Gebieten liegt, voneinander isoliert. Auf der p-Schicht 24 aufgebrachte p-Kontakte 32b und auf der n-Schicht 22 aufgebrachte n-Kontakte 32a sind mit einer Teilmontierung (nicht abgebildet) über Lötbuckel 95 verbunden. Die Teilmontierung kann Steuerelektronik oder geeignete Verbindungsfähigkeit enthalten, um jedes p-Gebiet unabhängig zu adressieren. Bei solchen Ausführungsformen kann jede LED unabhängig von den anderen betrieben werden.
Eine einzige LED, bei der das n-Gebiet zwischen Abschnitten eines einzigen p-Gebietes liegt, wird in der Anmeldung Nr. 09/469,657, mit dem Titel "III-Nitrid Light Emitting Device with Increased Light Generating Capability", eingereicht am 22. Dezember 1999 für eine Erfindung von Krames et al. beschrieben. Der Anordnung von Krames et al. fehlt der obere horizontale Abschnitt 96 des n-Kontaktes 93 und die oberen beiden Lötbuckel auf dem n-Kontakt, in Fig. 14 gezeigt. Daher verteilt sich Strom aus den beiden unteren n- Kontakt-Lötbuckeln nicht leicht in die obersten Abschnitte der vertikalen Arme 97 des n- Kontakts 93. Elektromigration des n-Kontaktmaterials kann nämlich den gesamten Stromfluss in die vertikalen Abschnitte des n-Kontaktes einer solchen Anordnung sperrren. Im Unterschied dazu verschafft die in Fig. 14 gezeigte symmetrische parallele Übergangs­ anordnung mehr Wege für Stromfluss und erhöhte Redundanz. Der obere horizontale Arm 96 des n-Kontaktes beseitigt "Sackgassen" oben an den vertikalen Armen 97, somit verteilt sich der Strom in einfacher Weise in allen Abschnitten des n-Kontaktes 93.
Eine oder mehrere der einzelnen LEDs in entweder einem seriellen oder einem parallelen monolithischen Array aus LEDs kann mit einem Leuchtstoff bedeckt werden, um die Farbe des von der LED erzeugten Lichtes zu ändern, wie in Fig. 15 veranschaulicht. In einer Flip-Chip-Anordnung ist eine Leuchtstoffbeschichtung 100 auf die Bodenfläche eines Abschnitts des Substrates gedruckt, auf dem eine einzige LED in dem Array gebildet wird. Ein Verfahren zum Anbringen von Leuchtstoffbeschichtungen an den Substraten von Flip- Chip-Anordnungen wird in der Anmeldung Nr. 09/688,053, eingereicht am 13. Oktober 2000 für eine Erfindung von Lowery mit dem Titel "Stenciling Phosphor Layers on Light Emitting Diodes" und durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet, ausführlicher beschrieben. Durch Anbringen einer Leuchtstoffbeschichtung über einigen der LEDs in einem mono­ lithischen Array können LED-Arrays gleichzeitig verschiedene Lichtfarben erzeugen. Ein solches Array kann brauchbar sein, um zur Bildung von weißem Licht Farben zu mischen. Für ein LED-Array, das unabhängig adressierbare parallele LEDs enthält, gekoppelt mit selektiver Leuchtstoffplatzierung, kann man farbabstimmbare LED-Arrays kreieren.
Obgleich nur bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, liegt es für Fachkundige auf der Hand, dass Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne dabei von der Erfindung in ihren breiteren Aspekten abzuweichen, und daher sollen die beigefügten Patentansprüche innerhalb ihres Rahmens sämtliche Änderungen und Abwandlungen umfassen, wie diese in das Wesen und den Rahmen dieser Erfindung fallen.

Claims (20)

1. Auf einem hochohmigen Substrat gebildetes Array aus Licht emittierenden Anordnungen, wobei das Array umfasst:
eine erste Licht emittierende Anordnung, mit:
einer über einem ersten Abschnitt des Substrates liegenden ersten n- Schicht;
einem über der ersten n-Schicht liegenden ersten aktiven Gebiet;
einer über dem ersten aktiven Gebiet liegenden ersten p-Schicht;
einem mit der ersten n-Schicht verbundenen ersten n-Kontakt;
einem mit der ersten p-Schicht verbundenen ersten p-Kontakt, wobei der erste n-Kontakt und der erste p-Kontakt auf der gleichen Seite der Anordnung gebildet sind;
eine zweite Licht emittierende Anordnung, mit:
einer über einem zweiten Abschnitt des Substrates liegenden zweiten n-Schicht;
einem über der zweiten n-Schicht liegenden zweiten aktiven Gebiet;
einer über dem zweiten aktiven Gebiet liegenden zweiten p-Schicht;
einem mit der zweiten n-Schicht verbundenen zweiten n-Kontakt;
einem mit der zweiten p-Schicht verbundenen zweiten p-Kontakt,
wobei der zweite n-Kontakt und der zweite p-Kontakt auf der gleichen Seite der Anordnung gebildet sind;
entweder einen Graben oder ein ionenimplantiertes Gebiet, der oder das die erste Licht emittierende Anordnung und die zweite Licht emittierende Anordnung trennt und
eine erste Verdrahtung, die einen der ersten n- und ersten p-Kontakte mit einem der zweiten n- und zweiten p-Kontakte verbindet.
2. Array nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten n-Schichten, die ersten und zweiten aktiven Gebiete und die ersten und zweiten p-Schichten III-Nitrid-Schichten umfassen.
3. Array nach Anspruch 1, wobei das Substrat aus der aus Saphir, SiC und III- Nitridmaterialien bestehenden Gruppe gewählt worden ist.
4. Array nach Anspruch 1, wobei die erste Verdrahtung den ersten p-Kontakt mit dem zweiten n-Kontakt verbindet, wobei das Array weiterhin eine zweite Verdrahtung umfasst, die den zweiten p-Kontakt mit dem ersten n-Kontakt verbindet.
5. Array nach Anspruch 4, das weiterhin eine Schicht aus dielektrischem Material umfasst, das unter einem Abschnitt der ersten und der zweiten Verdrahtung liegt.
6. Array nach Anspruch 1, wobei die erste Licht emittierende Anordnung und die zweite Licht emittierende Anordnung in Reihe geschaltet sind.
7. Array nach Anspruch 1, wobei die erste Licht emittierende Anordnung und die zweite Licht emittierende Anordnung parallel geschaltet sind.
8. Array nach Anspruch 1, das weiterhin eine Schicht aus einem Leuchtstoff umfasst, die eine Oberfläche des ersten Abschnittes des Substrates gegenüber der ersten n- Schicht bedeckt.
9. Array nach Anspruch 1, das weiterhin eine hochohmige Schicht unter der ersten n-Schicht und der zweiten n-Schicht umfasst, wobei die hochohmige Schicht den Boden des Grabens bildet.
10. Array nach Anspruch 1, weiterhin mit:
einer dritten Licht emittierenden Anordnung, mit:
einer über einem dritten Abschnitt des Substrates liegenden dritten n- Schicht;
einem über der dritten n-Schicht liegenden dritten aktiven Gebiet;
einer über dem dritten aktiven Gebiet liegenden dritten p-Schicht;
einem mit der dritten n-Schicht verbundenen dritten n-Kontakt;
einem mit der dritten p-Schicht verbundenen dritten p-Kontakt, wobei der dritte n-Kontakt und der dritte p-Kontakt auf der gleichen Seite der Anordnung gebildet sind;
einer vierten Licht emittierenden Anordnung, mit:
einer über einem vierten Abschnitt des Substrates liegenden vierten n- Schicht;
einem über der vierten n-Schicht liegenden vierten aktiven Gebiet;
einer über dem vierten aktiven Gebiet liegenden vierten p-Schicht;
einem mit der vierten n-Schicht verbundenen vierten n-Kontakt;
einem mit der vierten p-Schicht verbundenen vierten p-Kontakt,
wobei der vierte n-Kontakt und der vierte p-Kontakt auf der gleichen Seite der Anordnung gebildet sind;
einer zweiten Verdrahtung, die den ersten n-Kontakt mit dem dritten p- Kontakt verbindet;
einer dritten Verdrahtung, die den zweiten n-Kontakt mit dem vierten p- Kontakt verbindet und
einer vierten Verdrahtung, die den dritten n-Kontakt mit dem vierten p- Kontakt verbindet;
wobei entweder ein genannter Graben oder ein genanntes ionenimplantiertes Gebiet je die erste, zweite, dritte, und vierte Licht emittierende Anordnung voneinander trennt und
wobei die genannte erste Verdrahtung den ersten p-Kontakt mit dem zweiten p-Kontakt verbindet.
11. Auf einem hochohmigen Substrat gebildetes Array aus Licht emittierenden III- Nitrid-Anordnungen, wobei das Array umfasst:
eine über dem Substrat liegende Schicht eines ersten Leitungstyps;
eine Vielzahl von über der Schicht vom ersten Leitungstyp liegenden aktiven Gebieten, sodass eine unter jedem aktiven Gebiet liegende Fläche mehrheitlich von einem Abschnitt der Schicht vom ersten Leitungstyp umgeben ist und Abschnitte der Schicht vom ersten Leitungstyp zwischen Flächen liegen, die unter jedem aktiven Gebiet in der Vielzahl von aktiven Gebieten liegen;
eine über der Vielzahl von aktiven Gebieten liegende Vielzahl von Schichten vom zweiten Leitungstyp;
einen mit der Schicht vom ersten Leitungstyp verbundenen ersten Kontakt und
eine Vielzahl von mit der Vielzahl von Schichten vom zweiten Leitungstyp verbundenen zweiten Kontakten.
12. Array nach Anspruch 11, wobei der erste Kontakt eine unter jedem aktiven Gebiet liegende Fläche in der Vielzahl von aktiven Gebieten umgibt.
13. Array nach Anspruch 11, wobei die Schicht vom ersten Leitungstyp mit Si dotiertes GaN umfasst.
14. Array nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Schichten vom zweiten Leitungstyp mit Mg dotiertes AlGaN umfasst.
15. Array nach Anspruch 11, wobei die Vielzahl von zweiten Kontakten Silber umfasst.
16. Array nach Anspruch 11, wobei der erste Kontakt Al umfasst.
17. Array nach Anspruch 11, wobei der erste Kontakt Ag umfasst.
18. Array nach Anspruch 11, wobei das Substrat aus der aus Saphir, SiC und III- Nitridmaterialien bestehenden Gruppe gewählt worden ist.
19. Array nach Anspruch 11, das weiterhin eine Schicht aus einem Leuchtstoff umfasst, die einen Abschnitt einer Oberfläche des unter einem aus der Vielzahl von aktiven Gebieten liegenden Substrates bedeckt, wobei die Oberfläche der Schicht vom ersten Leitungstyp gegenüber liegt.
20. Verfahren zum Bilden eines Arrays aus Licht emittierenden Anordnungen auf einem hochohmigen Substrat, wobei das Verfahren umfasst:
Bilden einer über dem Substrat liegenden n-Schicht;
Bilden eines über der n-Schicht liegenden aktiven Gebietes;
Bilden einer über dem aktiven Gebiet liegenden p-Schicht;
Wegätzen eines Abschnittes der n-Schicht, des aktiven Gebietes und der p- Schicht, um einen Graben zu bilden, der eine erste Anordnung von einer zweiten Anordnung trennt;
Wegätzen eines Abschnittes der p-Schicht und des aktiven Gebietes auf jeder der ersten und zweiten Anordnungen, um einen Abschnitt der n-Schicht freizulegen;
Bilden erster und zweiter p-Kontakte auf den p-Schichten der ersten und zweiten Anordnung;
Bilden erster und zweiter n-Kontakte auf den n-Schichten der ersten und zweiten Anordnung und
Aufbringen einer Verdrahtung, die entweder den ersten n-Kontakt oder den ersten p-Kontakt mit entweder dem zweiten n-Kontakt oder dem zweiten p-Kontakt verbindet.
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