DE10344325A1 - Light-emitting device having high-resistance buffer layer where the resistance of the high-resistance buffer layer is larger than that of the second cladding layer - Google Patents

Light-emitting device having high-resistance buffer layer where the resistance of the high-resistance buffer layer is larger than that of the second cladding layer Download PDF

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Abstract

Light-emitting device having high-resistance buffer layer is disclosed, which comprises: a substrate formed on the first electrode; a first cladding layer formed on the substrate; an active layer formed on the first cladding layer; a second cladding layer formed on the active layer; a high-resistance buffer layer formed on the second cladding layer; a contact layer formed on the high-resistance buffer layer for providing an ohmic contact; a conductive translucent oxide layer formed on the contact layer; and a current blocking layer, where the resistance of the high-resistance buffer layer is larger than that of the second cladding layer, so the current flowing through the high-resistance buffer layer can maintain its spread in the horizontal direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine LED (Light Emitting Device = Licht emittierendes Bauteil) mit hoher Strahlungstransparenz.The invention relates to an LED (Light Emitting Device = light-emitting component) with high radiation transparency.

Eine in US-A-5,008,718 offenbarte LED, wie sie dort in der 2 und in dieser Anmeldung in der 1 veranschaulicht ist, verfügt über eine untere Elektrode 26, ein n-Substrat 20 aus GaAs, eine herkömmliche Doppelheterostruktur aus AlGaInP, eine p-Fensterschicht 24, um für Strahlungstransparenz zu sorgen, und eine obere Elektrode 25. Die herkömmliche Doppelheterostruktur aus AlGaInP verfügt über eine untere Mantelschicht 21 aus n-AlGaInP, eine aktive Schicht 22 aus AlGaInP und eine obere Mantelschicht 23 aus p-AlGaInP. Die Fensterschicht 24 verfügt über einen niedrigeren spezifischen Widerstand als die AlGaInP-Schichten. Die Fensterschicht 24 besteht aus einem mit Ladungsträgern hoher Kon zentration dotiertem Material, um den Strom gleichmäßig zu verteilen. Jedoch wird ein Teil des Lichts aus der aktiven Schicht 22 durch die stark dotierte Fensterschicht 24 absorbiert, was die Transparenz und damit die Helligkeit der LED verringert.One in US-A-5,008,718 revealed LED as they are there in the 2 and in this application in the 1 has a lower electrode 26 , an n-substrate 20 made of GaAs, a conventional double heterostructure made of AlGaInP, a p-window layer 24 to provide radiation transparency and an upper electrode 25 , The conventional double heterostructure made of AlGaInP has a lower cladding layer 21 made of n-AlGaInP, an active layer 22 made of AlGaInP and an upper cladding layer 23 from p-AlGaInP. The window layer 24 has a lower specific resistance than the AlGaInP layers. The window layer 24 consists of a material doped with charge carriers of high concentration in order to distribute the current evenly. However, part of the light comes from the active layer 22 through the heavily doped window layer 24 absorbs, which reduces the transparency and thus the brightness of the LED.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine LED mit erhöhter Strahlungstransparenz zu schaffen.The invention has for its object a LED with increased To create radiation transparency.

Diese Aufgabe ist durch die LED gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Sie verfügt über eine Pufferschicht mit hohem spezifischem Widerstand anstelle der Fensterschicht 24 mit niedrigem spezifischem Widerstand gemäß US-A-5,008,718 . Da die Pufferschicht mit hohem spezifischem Widerstand über eine niedrige Ladungsträgerkonzentration verfügt, zeigt sie hohe Transparenz. Daher wird weniger Licht in ihr absorbiert, und es kann eine LED mit höherer Helligkeit erzielt werden. Um den Strom gleichmäßig zu verteilen, ist über der Pufferschicht mit hohem spezifischem Widerstand eine leitende Schicht hoher Transparenz ausgebildet.This object is achieved by the LED according to the appended claim 1. It has a buffer layer with a high specific resistance instead of the window layer 24 with low resistivity according to US-A-5,008,718 , Since the buffer layer with a high specific resistance has a low charge carrier concentration, it shows high transparency. Therefore, less light is absorbed in it, and an LED with higher brightness can be obtained. In order to distribute the current evenly, a conductive layer of high transparency is formed over the buffer layer with high specific resistance.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.The invention is described below of embodiments illustrated by figures explained in more detail.

1 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer herkömmlichen LED; und 1 Fig. 11 is a schematic diagram illustrating a conventional LED; and

2 und 3 sind schematische Diagramme zum Veranschaulichen einer jeweiligen bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LED. 2 and 3 are schematic diagrams for illustrating a respective preferred embodiment of an LED according to the invention.

Die in der 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LED 3 verfügt über eine erste Mantelschicht 340, eine aktive Schicht 342, eine Pufferschicht 36 mit hohem spezifischem Widerstand, der höher als derjenige der zweiten Mantelschicht 344 ist, eine Kontaktschicht 37, eine transparente, leitende Schicht 38, die einen Ohmschen Kontakt zur Kontaktschicht 37 bildet, und eine zweite Elektrode 39, die in dieser Reihenfolge auf einem Halbleitersubstrat 32 hergestellt sind, auf dessen anderer Seite eine erste Elektrode 30 hergestellt ist. Die Pufferschicht 36 sorgt für einen Puffereffekt zum Verhindern, dass die Schichten 340, 342 und 344 durch einen Drahtbondprozess beeinträchtigt werden.The in the 2 illustrated embodiment of an LED according to the invention 3 has a first coat layer 340 , an active layer 342 , a buffer layer 36 with high specific resistance higher than that of the second cladding layer 344 is a contact layer 37 , a transparent, conductive layer 38 that have an ohmic contact to the contact layer 37 forms, and a second electrode 39 that are in that order on a semiconductor substrate 32 are produced, on the other side of a first electrode 30 is made. The buffer layer 36 provides a buffering effect to prevent the layers 340 . 342 and 344 be affected by a wire bonding process.

Bei der in der 3 dargestellten zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen LED 4 sind eine erste Mantelschicht 440, eine aktive Schicht 442, eine zweite Mantelschicht 444, eine Pufferschicht 46 mit hohem spezifischem Widerstand, der höher als der der zweiten Mantelschicht 444 ist, eine Kontaktschicht 47, in der ein zentrales Durchgangsloch ausgebildet ist, eine transparente, leitende Schicht 48, die das zentrale Durchgangsloch auffüllt, um dadurch eine Grenzfläche zur Pufferschicht 46 zu bilden, und eine zweite Elektrode 49, in ungefährer Ausrichtung mit dem Durchgangsloch auf einem Teil der transparenten, leitenden Schicht 48 in dieser Reihenfolge auf einem Halbleitersubstrat 42 hergestellt, auf dessen anderer Seite eine erste Elektrode 40 hergestellt ist. Die Pufferschicht 46 sorgt für einen Puffereffekt, um zu verhindern, dass die Schichten 440, 442 und 444 durch einen Drahtbondprozess beeinträchtigt werden.At the in the 3 illustrated second embodiment of an LED according to the invention 4 are a first coat layer 440 , an active layer 442 , a second coat layer 444 , a buffer layer 46 with high specific resistance, higher than that of the second cladding layer 444 is a contact layer 47 , in which a central through hole is formed, a transparent, conductive layer 48 , which fills the central through hole, thereby forming an interface with the buffer layer 46 form and a second electrode 49 , in approximate alignment with the through hole on part of the transparent conductive layer 48 in that order on a semiconductor substrate 42 manufactured, on the other side of a first electrode 40 is made. The buffer layer 46 provides a buffer effect to prevent the layers 440 . 442 and 444 be affected by a wire bonding process.

Das Substrat 32 bzw. 42 besteht aus z. B. Si, Ge, GaAs, GaP, AlGaAs oder GaAsP. Die aktive Schicht 342 bzw. 442 besteht aus AlGaInP. Die Pufferschicht 36 bzw. 46 besteht aus GaP, GaAsP, GaInP oder AlGaAs. Die Kontaktschicht 37 bzw. 47 besteht aus GaP, GaAsP, GaInP, GaAs, AlGaAs, Be/Au, Zn/Au, Ge/Au oder Ge. Sie verfügt über eine Ladungsträgerkonzentration von über 5 × 1018, die durch Dotieren mit einem p- oder einem n-Fremdstoff erzielt wird. Die transparente, leitende Schicht besteht aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid oder Zinkzinnoxid. Sowohl die erste als auch die zweite Mantelschicht bestehen aus AlGaInP.The substrate 32 respectively. 42 consists of z. B. Si, Ge, GaAs, GaP, AlGaAs or GaAsP. The active layer 342 respectively. 442 consists of AlGaInP. The buffer layer 36 respectively. 46 consists of GaP, GaAsP, GaInP or AlGaAs. The contact layer 37 respectively. 47 consists of GaP, GaAsP, GaInP, GaAs, AlGaAs, Be / Au, Zn / Au, Ge / Au or Ge. It has a charge carrier concentration of over 5 × 1018, which is achieved by doping with a p- or an n-impurity. The transparent, conductive layer consists of indium tin oxide, cadmium tin oxide, antimony tin oxide, magnesium oxide, zinc oxide or zinc tin oxide. Both the first and the second cladding layer consist of AlGaInP.

Diese Ausführungsformen können auf vielfältige Weise variiert werden. Zum Beispiel kann die aktive Schicht durch eine Mehrfachquantentrogschicht ersetzt werden. Darüber hinaus kann zwischen dem Substrat 32 bzw. 42 und der ersten Mantelschicht 340 bzw. 440 ein DBR-Reflektor ausgebildet werden.These embodiments can be varied in a variety of ways. For example, the active layer can be replaced by a multiple quantum well layer. It can also be between the substrate 32 respectively. 42 and the first cladding layer 340 respectively. 440 a DBR reflector can be formed.

Claims (12)

LED mit: – einem Substrat (32; 42), – unter dem eine erste Elektrode (30; 40) angebracht ist und – auf dem die folgenden Schichten in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge aufgebracht sind; – eine erste Mantelschicht (340; 440); – eine aktive Schicht (342; 442); – eine zweite Mantelschicht (344; 444) und – eine zweite Elektrode (39; 49); dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Mantelschicht und der zweiten Elektrode die folgenden Schichten vorhanden sind: – eine Pufferschicht (36; 46) mit hohem spezifischem Widerstand, der höher als der mindestens einer der Schichten betreffend die erste Mantelschicht, die aktive Schicht oder die zweite Mantelschicht ist; – eine darüber hergestellte Kontaktschicht (37; 47) und – eine darüber hergestellte transparente, leitende Schicht (38; 48).LED with: - a substrate ( 32 ; 42 ), - under which a first electrode ( 30 ; 40 ) is attached and - on which the following layers are applied in the order specified below; - a first cladding layer ( 340 ; 440 ); - an active layer ( 342 ; 442 ); - a second cladding layer ( 344 ; 444 ) and - a second electrode ( 39 ; 49 ); characterized in that the following layers are present between the second cladding layer and the second electrode: - a buffer layer ( 36 ; 46 with high specific resistance, which is higher than the at least one of the layers relating to the first cladding layer, the active layer or the second cladding layer; - a contact layer made over it ( 37 ; 47 ) and - a transparent, conductive layer produced over it ( 38 ; 48 ). LED nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand der Pufferschicht (36; 46) höher als der der ersten Mantelschicht (340; 440), der aktiven Schicht oder der zweiten Mantelschicht (344; 444) ist.LED according to claim 2, characterized in that the specific resistance of the buffer layer ( 36 ; 46 ) higher than that of the first cladding layer ( 340 ; 440 ), the active layer or the second cladding layer ( 344 ; 444 ) is. LED nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (37; 47) ein Durchgangsloch aufweist, das die Pufferschicht freilegt; – die transparente, leitende Schicht (38; 48) das Durchgangsloch in der Kontaktschicht auffüllt; und – die zweite Elektrode (39; 49) auf einem Teil der transparenten, leitenden Schicht so hergestellt ist, dass sie im Wesentlichen mit dem Durchgangsloch ausgerichtet ist.LED according to one of claims 1 or 2, characterized in that the contact layer ( 37 ; 47 ) has a through hole that exposes the buffer layer; - the transparent, conductive layer ( 38 ; 48 ) fills the through hole in the contact layer; and - the second electrode ( 39 ; 49 ) is made on part of the transparent conductive layer so that it is substantially aligned with the through hole. LED nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht AlGaInP aufweist.LED according to claim 1, characterized in that the active layer has AlGaInP. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht eine Mehrfachquantentrogstruktur aufweist.LED according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the active layer has a multiple quantum well structure having. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (36; 46) aus einem aus der aus GaP, GaAsP, GaInP und AlGaAs bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht.LED according to one of the preceding claims, characterized in that the buffer layer ( 36 ; 46 ) consists of a material selected from the group consisting of GaP, GaAsP, GaInP and AlGaAs. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (37; 47) aus einem aus der aus GaP, GaAsP, GaInP, GaAs, AlGaAs, Be/Au, Zn/Au, Ge/Au und Ge bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht.LED according to one of the preceding claims, characterized in that the contact layer ( 37 ; 47 ) consists of a material selected from the group consisting of GaP, GaAsP, GaInP, GaAs, AlGaAs, Be / Au, Zn / Au, Ge / Au and Ge. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente, leitende Schicht (36; 46) aus einem aus der aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid oder Zinkzinnoxid bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht.LED according to one of the preceding claims, characterized in that the transparent, conductive layer ( 36 ; 46 ) consists of a material selected from the group consisting of indium tin oxide, cadmium tin oxide, antimony tin oxide, magnesium oxide, zinc oxide or zinc tin oxide. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferschicht (38; 48) aus einem aus der aus Si, Ge, GaAs, GaP, AlGaAs und GaAsP bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht.LED according to one of the preceding claims, characterized in that the buffer layer ( 38 ; 48 ) consists of a material selected from the group consisting of Si, Ge, GaAs, GaP, AlGaAs and GaAsP. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mantelschicht (340; 440) und die zweite Mantelschicht (344; 444) aus AlGaInP besteht.LED according to one of the preceding claims, characterized in that the first cladding layer ( 340 ; 440 ) and the second cladding layer ( 344 ; 444 ) consists of AlGaInP. LED nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen DBR-Reflektor zwischen dem Substrat und der ersten Mantelschicht.LED according to one of the preceding claims, characterized by a DBR reflector between the substrate and the first cladding layer. LED nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der DBR-Reflektor aus einem aus der aus AlGaInP und AlGaAs bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht.LED according to claim 11, characterized in that the DBR reflector consists of one consisting of AlGaInP and AlGaAs Group selected Material exists.
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