DE112011103819T5 - Lichtemittierender Diodenchip mit Elektrodenfeld - Google Patents

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Kyoung Wan Kim
Sang Won Woo
Keum Ju LEE
Jin Woong LEE
Da Yeon JEONG
Yeo Jin Yoon
Sang Hyun Oh
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen LED-Chip, der Elektrodenfelder umfasst. Der LED-Chip umfasst einen Halbleiterstapel, der Folgendes umfasst: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps angeordnete aktive Schicht; ein auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp gegenüberliegendes erstes Elektrodenfeld; einen ersten Elektrodenfortsatz, der sich vom ersten Elektrodenfeld ausgehend erstreckt und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist; ein mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp elektrisch verbundenes zweites Elektrodenfeld; und eine zwischen dem ersten Elektrodenfeld und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht. Der LED-Chip umfasst das erste Elektrodenfeld auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, damit ein lichtemittierender Bereich vergrößert wird.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen lichtemittierenden Diodenchip und insbesondere einen lichtemittierenden Diodenchip mit Elektrodenfeldern.
  • [Stand der Technik]
  • Auf Galliumnitrid (GaN) basierende lichtemittierende Dioden (LEDs) finden vielfältige Einsatzmöglichkeiten, einschließlich LED-Displays mit natürlicher Farbwiedergabe, LED-Ampeln, weißer LEDs, usw. Es wurde in den letzten Jahren erwartet, dass weiße LEDs Leuchtstofflampen ersetzen und insbesondere auch die Leistungsfähigkeit weißer LEDs an die Leistungsfähigkeit typischer Leuchtstofflampen herankommt.
  • Die GaN-basierte LED wird im Allgemeinen durch epitaktisches Wachstum von Schichten auf einem Substrat, wie zum Beispiel auf einem Saphirsubstrat, gebildet und sie umfasst eine Halbleiterschicht vom n-Typ, eine Halbleiterschicht vom p-Typ und eine zwischen der Halbleiterschicht vom n-Typ und der Halbleiterschicht vom p-Typ angeordnete aktive Schicht. Ferner wird ein n-Elektrodenfeld auf der Halbleiterschicht vom n-Typ gebildet und ein p-Elektrodenfeld auf der Halbleiterschicht vom p-Typ gebildet. Die LED wird über die Elektrodenfelder mit einer externen Stromquelle elektrisch verbunden und betrieben. In dem vorliegenden Fall wird der Strom vom p-Elektrodenfeld zum n-Elektrodenfeld durch die Halbleiterschichten hindurch geleitet.
  • Zur Förderung der Stromausbreitung in der LED umfasst die LED von den Elektrodenfeldern ausgehende sich erstreckende Fortsätze. Zum Beispiel offenbart das US Patent Nr. 6,650,018 , eine LED, die eine Vielzahl von Fortsätzen umfasst, die sich von den Elektrodenkontaktteilen ausgehend gegenläufig zueinander erstrecken, das heißt so, dass die Elektrodenfelder die Ausbreitung des Stroms verbessern. Die Verwendung von Fortsätzen, die sich von den Elektrodenfeldern ausgehend erstrecken, kann durch die Stromausbreitung zu einer Verbesserung der Leistungsfähigkeit der LED führen.
  • Ein n-Elektrodenfeld und n-Elektrodenfortsätze werden jedoch im Allgemeinen auf der Halbleiterschicht vom n-Typ gebildet, die durch Ätzen der Halbleiterschicht vom p-Typ und der aktiven Schicht freigelegt ist. Dementsprechend führt die Bildung des n-Elektrodenfelds und der n-Elektrodenfortsätze zu einer Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs, was zu einer Verschlechterung der Lichtemissionseffizienz führt.
  • Da jedoch die Elektrodenfelder und die Elektrodenfortsätze aus Metall gebildet sind, absorbieren die Elektrodenfelder und die Elektrodenfortsätze das in der aktiven Schicht erzeugte Licht, wodurch ein optischer Verlust bewirkt wird. Obwohl die Verwendung der Elektrodenfortsätze eine Stromausbreitung fördert, tritt immer noch in Bereichen in der Nähe der Elektrodenfortsätze eine Ansammlung auf, welche einen durch den Elektrodenfortsatz hervorgerufenen Lichtverlust zur Folge hat. Da außerdem für die Elektrodenfelder und die Elektrodenfortsätze ein Material wie Cr, das ein niedriges Reflexionsvermögen zeigt, als darunter liegende Schicht verwendet wird, kommt es aufgrund der optischen Absorption durch Bodenbereiche der Elektrodenfelder und/oder der Elektrodenfortsätze zu einem starken Lichtverlust.
  • Darüber hinaus nimmt mit zunehmender Größe der LED die Wahrscheinlichkeit zu, dass ein Defekt in der LED vorhanden ist. Beispielsweise bilden Defekte, wie Versetzungslinien oder Pinholes einen Weg, entlang dem der Strom schnell fließt und somit die Stromausbreitung in der LED stört.
  • Wird außerdem eine große LED von 1 mm2 mit einer Stromstärke von ungefähr 200 mA oder mehr betrieben, drängt sich der Strom durch derartige Defekte oder durch eine bestimmte Stelle und die in Beziehung zur Stromdichte stehende externe Photonenausbeute der LED wird stark verringert. Dies wird als „Droop” Phänomen bezeichnet.
  • [Offenbarung der Erfindung]
  • [Technische Aufgabe]
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung stellen lichtemittierende Diodenchips bereit, die so aufgebaut sind, dass die durch die Bildung von Elektrodenfeldern und/oder Elektrodenfortsätzen hervorgerufene Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs verhindert wird.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung stellen lichtemittierende Diodenchips bereit, die eine gleichmäßige Stromausbreitung über einen großen Bereich gestatten, indem eine Ansammlung von Strom in der Nähe der Elektrodenfelder und Elektrodenfortsätze vermindert wird.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung stellen lichtemittierende Diodenchips bereit, die einen Lichtverlust aufgrund von Elektrodenfeldern und Elektrodenfortsätzen verhindern können.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung stellen lichtemittierende Diodenchips bereit, die ein Ansammeln von Strom an einer bestimmten Stelle während des Betriebs bei hoher Stromstärke verhindern können, wodurch die externe Lichtausbeute verbessert wird.
  • [Technische Lösung]
  • Gemäß einem Aspekt umfasst ein lichtemittierender Diodenchip: einen Halbleiterstapel, der eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, und eine zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete aktive Schicht umfasst; ein auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp gegenüberliegendes erstes Elektrodenfeld; einen ersten Elektrodenfortsatz, der sich vom ersten Elektrodenfeld ausgehend erstreckt und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist; ein mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp elektrisch verbundenes zweites Elektrodenfeld; und eine zwischen dem ersten Elektrodenfeld und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht. Da das erste Elektrodenfeld auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist, ist es möglich, eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs aufgrund der Ausbildung des ersten Elektrodenfelds zu verhindern.
  • Der LED-Chip kann weiterhin ein Substrat umfassen und der Halbleiterstapel kann auf dem Substrat angeordnet sein. In diesem Fall ist die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp näher an dem Substrat angeordnet als die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp. Außerdem kann das zweite Elektrodenfeld ebenfalls auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet sein.
  • Die Isolierschicht kann einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen. Ein Reflektor kann ebenfalls zwischen der Isolierschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet sein. Der Reflektor kann ein verteilter Bragg-Reflektor oder ein Metallreflektor sein.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann zwischen der Isolierschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp eine transparente leitfähige Schicht angeordnet sein. Die unter der Isolierschicht liegende transparente leitfähige Schicht fördert die Stromversorgung der unter der Isolierschicht liegenden aktiven Schicht. Alternativ dazu kann der Reflektor in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp unter dem ersten Elektrodenfeld sein, wobei durch die transparente leitfähige Schicht ein Lichtverlust verringert wird.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der LED-Chip weiterhin ein zwischen dem ersten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp entlang des ersten Elektrodenfortsatzes ein Punktmuster umfassen, so dass der erste Elektrodenfortsatz von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch das Punktmuster teilweise abgetrennt ist. Das Punktmuster kann ein Ansammeln von Strom in der Nähe des ersten Elektrodenfortsatzes abbauen und gestattet die Stromausbreitung über einen größeren Bereich.
  • Das Punktmuster kann aus einem Isoliermaterial gebildet sein. Das Punktmuster kann einen Reflektor, zum Beispiel einen Metallreflektor oder einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Halbleiterstapel weiterhin eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen umfassen, die sich durch die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die aktive Schicht hindurch zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp erstrecken. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen kann entlang des ersten Elektrodenfortsatzes angeordnet sein und der erste Elektrodenfortsatz kann mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Durchgangsbohrungen hindurch verbunden werden.
  • Da der erste Elektrodenfortsatz mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Durchgangsbohrungen verbunden ist, ist es möglich eine Stromausbreitung über einen großen Bereich durch Abbauen der Ansammlung von Strom in der Nähe des ersten Elektrodenfortsatzes zu erreichen.
  • Zwischen dem ersten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp kann eine Isolierschicht so angeordnet werden, dass durch die Isolierschicht der erste Elektrodenfortsatz von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp isoliert werden kann.
  • Außerdem kann sich die Isolierschicht unterhalb des ersten Elektrodenfortsatzes zu einer Seitenwand der Durchgangsbohrungen hin erstrecken, damit der erste Elektrodenfortsatz von der Seitenwand der Durchgangsbohrung isoliert wird.
  • Die Isolierschicht unter dem ersten Elektrodenfortsatz kann einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen. Außerdem kann sich der verteilte Bragg-Reflektor unter dem ersten Elektrodenfortsatz zu einer Seitenwand der Durchgangsbohrungen hin erstrecken, um den ersten Elektrodenfortsatz von der Seitenwand der Durchgangsbohrungen zu isolieren.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der LED-Chip weiterhin eine transparente leitfähige Schicht umfassen, die zwischen der Isolierschicht unterhalb des ersten Elektrodenfortsatzes und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist. Mittels der transparenten leitfähigen Schicht kann die unter dem ersten Elektrodenfortsatz liegende aktive Schicht mit Strom versorgt werden.
  • In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Isolierschicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp unterhalb des ersten Elektrodenfortsatzes sein. Anders ausgedrückt ist die transparente leitfähige Schicht nicht unter dem ersten Elektrodenfortsatz angeordnet, wodurch ein Lichtverlust aufgrund der transparenten leitfähigen Schicht vermieden wird.
  • Der LED-Chip kann weiterhin einen von dem zweiten Elektrodenfeld ausgehenden sich erstreckenden zweiten Elektrodenfortsatz und eine auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete transparente leitfähige Schicht umfassen. Das zweite Elektrodenfeld und der zweite Elektrodenfortsatz können mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch die transparente leitfähige Schicht elektrisch verbunden sein.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes eine Stromsperrschicht angeordnet sein. Die Stromsperrschicht kann in Form einer Linie oder in einem Punktmuster angeordnet sein. Mit dieser Struktur ist es möglich, ein Ansammeln von Strom in der Nähe des zweiten Elektrodenfortsatzes zu vermindern. Die Stromsperrschicht kann weiterhin unter dem zweiten Elektrodenfeld angeordnet sein.
  • Außerdem kann die Stromsperrschicht einen Reflektor umfassen. Daher ist es möglich zu verhindern, dass Licht, das sich zum zweiten Elektrodenfortsatz hin ausbreitet, absorbiert wird und in dem zweiten Elektrodenfortsatz verloren geht.
  • In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Stromsperrschicht zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und dem zweiten Elektrodenfortsatz entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes in einem Punktmuster angeordnet sein. Der zweite Elektrodenfortsatz ist durch die transparente leitfähige Schicht zwischen den Punktbereichen mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbunden.
  • Weiterhin stellt eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung einen LED-Chip bereit, der ein Punktmuster von Kontaktbereichen aufweist, in denen der erste Elektrodenfortsatz und/oder der zweite Elektrodenfortsatz mit dem Halbleiterstapel elektrisch verbunden sind, damit sich der Strom über einen großen Bereich des LED-Chips ausbreiten kann.
  • Der erste Elektrodenfortsatz kann beispielsweise mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp in einer Vielzahl von Punktbereichen verbunden sein. Hier kann die Vielzahl von Punktbereichen erste Punktbereiche umfassen, die näher an dem ersten Elektrodenfeld als an dem zweiten Elektrodenfeld liegen, und zweite Punktbereiche, die näher an dem zweiten Elektrodenfeld als an dem ersten Elektrodenfeld liegen. Außerdem kann die Größe der ersten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den ersten Punktbereichen und den ersten Elektrodenfeldern zunehmen. Weiterhin kann die Größe der zweiten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand der zweiten Punktbereiche und des ersten Elektrodenfelds zunehmen.
  • Der LED-Chip kann weiterhin einen zweiten Elektrodenfortsatz, der sich vom zweiten Elektrodenfeld ausgehend erstreckt; und eine zwischen dem zweiten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete transparente leitfähige Schicht umfassen. Ferner kann der zweite Elektrodenfortsatz durch die transparente leitfähige Schicht in einer Vielzahl von Punktbereichen mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbunden sein und die entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes angeordnete Vielzahl von Punktbereichen kann dritte Punktbereiche umfassen, die näher an dem zweiten Elektrodenfeld als an dem ersten Elektrodenfeld liegen, und vierte Punktbereiche, die näher an dem ersten Elektrodenfeld als an dem zweiten Elektrodenfeld liegen. Die dritten Punktbereiche können mit zunehmendem Abstand zwischen den dritten Punktbereichen und dem zweiten Elektrodenfeld in der Größe zunehmen. Weiterhin können die vierten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den vierten Punktbereichen und dem zweiten Elektrodenfeld in der Größe zunehmen.
  • Außerdem können die ersten bis vierten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den ersten bis vierten Punktbereichen und einer Linie, die das erste Elektrodenfeld und das zweite Elektrodenfeld kreuzt, in der Größe zunehmen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst ein LED-Chip Folgendes: eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Vielzahl von Mesastrukturen, die auf der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet sind, wobei jede eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete aktive Schicht umfasst; ein erstes Elektrodenfeld, wobei wenigstens ein Teil davon auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp gegenüberliegend angeordnet ist; einen ersten Elektrodenfortsatz, der sich von dem ersten Elektrodenfeld ausgehend erstreckt und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist; einen zweiten Elektrodenfortsatz, der mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp elektrisch verbunden ist; und eine Isolierschicht, die zwischen dem ersten Elektrodenfeld und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist. Da das erste Elektrodenfeld auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist, ist es möglich, eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs aufgrund der Ausbildung des ersten Elektrodenfelds zu verhindern. Da weiterhin der LED-Chip die Vielzahl von Mesastrukturen verwendet, kann der LED-Chip eine Stromausbreitung zu der Vielzahl von Mesastrukturen hin erreichen und eine schnelle Zunahme in der Stromdichte an einer bestimmten Position des LED-Chips vermeiden, wodurch die externe Photonenausbeute verbessert wird.
  • Der LED-Chip kann weiterhin ein Substrat umfassen und die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp kann auf dem Substrat angeordnet sein. In diesem Fall liegt die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp näher an dem Substrat als die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp. Außerdem kann das zweite Elektrodenfeld ebenfalls auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet sein.
  • Das zweite Elektrodenfeld kann eine Vielzahl von Elektrodenfeldern umfassen, die entsprechend auf der Vielzahl von Mesastrukturen angeordnet ist. Darüber hinaus kann das erste Elektrodenfeld eine Vielzahl von Elektrodenfeldern umfassen, die entsprechend auf der Vielzahl von Mesastrukturen angeordnet ist.
  • Die Vielzahl der Mesastrukturen kann durch einen die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp freilegenden Trennungsbereich von einander getrennt sein. Als Folge davon wird eine Fläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Trennungsbereich freigelegt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform kann der erste Elektrodenfortsatz einen Elektrodenfortsatz umfassen, der in dem Trennungsbereich mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist. Darüber hinaus kann zwischen dem Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp entlang des Elektrodenfortsatzes in dem Trennungsbereich ein Punktmuster angeordnet sein, um den Elektrodenfortsatz von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp teilweise abzutrennen. Das Punktmuster kann aus einem Isoliermaterial gebildet sein und kann einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen. Das Punktmuster kann ein Ansammeln von Strom in der Nähe des Elektrodenfortsatzes vermindern und die Stromausbreitung über einen großen Bereich gestatten.
  • Die zwischen dem ersten Elektrodenfeld und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht kann einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen. Ferner kann zwischen der Isolierschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp ein Reflektor angeordnet sein. Der Reflektor kann ein verteilter Bragg-Reflektor oder ein metallischer Reflektor sein.
  • Weiterhin kann das erste Elektrodenfeld ein Elektrodenfeld umfassen, das teilweise in dem Trennungsbereich angeordnet ist.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann zwischen der Isolierschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp eine transparente leitfähige Schicht angeordnet sein. Die transparente leitfähige Schicht unterhalb der Isolierschicht versorgt die aktive Schicht unterhalb der Isolierschicht mit Strom. Alternativ dazu kann der Reflektor in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp in einem Bereich unterhalb des ersten Elektrodenfelds sein, wodurch ein Lichtverlust durch die transparente leitfähige Schicht verringert wird.
  • Jede der Mesastrukturen kann eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen umfassen, die sich durch die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die aktive Schicht hindurch erstrecken, um die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp freizulegen. Desweiteren kann der erste Elektrodenfortsatz einen mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Vielzahl von Durchgangsbohrungen verbundenen Elektrodenfortsatz umfassen. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen ist entlang des Elektrodenfortsatzes angeordnet. Da der Elektrodenfortsatz durch die Durchgangsbohrungen mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist, ist es möglich, eine Stromausbreitung über einen größeren Bereich durch Vermindern des Ansammelns von Strom in der Nähe des Elektrodenfortsatzes zu erreichen.
  • Außerdem ist zwischen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Vielzahl von Durchgangsbohrungen verbundenen Elektrodenfortsatz eine Isolierschicht angeordnet. Der Elektrodenfortsatz kann von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch die Isolierschicht isoliert sein.
  • Weiterhin kann die zwischen dem Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen. Mit dieser Struktur ist es möglich, einen Verlust von in der Mesastruktur erzeugtem Licht, durch den Elektrodenfortsatz zu verhindern.
  • Weiter kann sich die zwischen dem Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht zu einer Seitenwand der Durchgangsbohrungen hin erstrecken, um den Elektrodenfortsatz von der Seitenwand der Durchgangsbohrungen zu isolieren.
  • Außerdem kann zwischen der Isolierschicht unter dem Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp eine transparente leitfähige Schicht angeordnet sein. Die transparente leitfähige Schicht kann die Versorgung der aktiven Schicht unterhalb des Elektrodenfortsatzes mit Strom fördern. Alternativ dazu kann die Isolierschicht in direktem Kontakt mit der der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp unterhalb des Elektrodenfortsatzes sein. Anders ausgedrückt ist die transparente leitfähige Schicht nicht unter dem Elektrodenfortsatz angeordnet, wodurch ein Lichtverlust durch die transparente leitfähige Schicht verringert wird.
  • Der LED-Chip kann weiterhin einen von dem zweiten Elektrodenfeld ausgehend sich erstreckenden zweiten Elektrodenfortsatz und eine auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildete transparente leitfähige Schicht umfassen. Das zweite Elektrodenfeld und der zweite Elektrodenfortsatz können durch die transparente leitfähige Schicht mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp elektrisch verbunden sein.
  • In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Stromsperrschicht zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes angeordnet sein. Die Stromsperrschicht kann in Form einer Linie oder in einem Punktmuster angeordnet sein. Mit dieser Struktur ist es möglich, ein Ansammeln von Strom in der Nähe des zweiten Elektrodenfortsatzes zu vermindern. Die Stromsperrschicht kann weiterhin unter dem zweiten Elektrodenfeld angeordnet sein.
  • Außerdem kann die Stromsperrschicht einen Reflektor, zum Beispiel einen verteilten Bragg-Reflektor, umfassen. Daher ist es möglich zu verhindern, dass Licht, das sich zum zweiten Elektrodenfortsatz hin ausbreitet, absorbiert wird und in dem zweiten Elektrodenfortsatz verloren geht.
  • In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Stromsperrschicht zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und dem zweiten Elektrodenfortsatz entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes in einem Punktmuster angeordnet sein. Der zweite Elektrodenfortsatz ist durch die transparente leitfähige Schicht zwischen den Punkten mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbunden.
  • [Vorteilhafte Wirkungen]
  • Gemäß beispielhaften Ausführungsformen umfasst ein LED-Chip ein auf einem Halbleiterstapel ausgebildetes Elektrodenfeld, wobei eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs aufgrund der Ausbildung des Elektrodenfelds verhindert wird. Außerdem sind Elektrodenfortsätze mittels Durchgangsbohrungen mit einer Halbleiterschicht verbunden, wobei eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs aufgrund der Ausbildung des Elektrodenfortsatzes verhindert wird.
  • Weiterhin kann der erste Elektrodenfortsatz in den Punktbereichen mit der Halbleiterschicht verbunden werden, wodurch ein Ansammeln von Strom in der Nähe des Elektrodenfortsatzes vermindert wird, während gleichzeitig eine Stromausbreitung über einen großen Bereich erreicht wird. Zudem ist eine Stromsperrschicht unter einem zweiten Elektrodenfeld und den zweiten Elektrodenfortsätzen angeordnet, wodurch ein Ansammeln von Strom in der Nähe des zweiten Elektrodenfelds und der zweiten Elektrodenfortsätze vermindert wird.
  • Überdies sind zwischen den Halbleiterstapeln und dem Elektrodenfeld und/oder den Elektrodenfortsätzen Reflektoren angeordnet, damit ein Lichtverlust aufgrund des Elektrodenfelds und/oder der Elektrodenfortsätze vermieden wird. Außerdem wird ein lichtemittierender Bereich durch eine Vielzahl von Mesastrukturen unterteilt, um eine Verringerung der externen Photonenausbeute bei hoher Stromstärke aufgrund eines Ansammelns von Strom an einer bestimmten Stelle zu verhindern.
  • [Beschreibung der Zeichnungen]
  • Die begleitenden Zeichnungen, die ein tieferes Verständnis der Erfindung ermöglichen, sind in dieser Beschreibung enthalten und stellen einen Teil dieser Beschreibung dar. Sie erläutern beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Grundlagen der Erfindung.
  • 1 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 2a, 2b und 2c sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B beziehungsweise C-C von 1.
  • 3 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 4a, 4b und 4c sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B beziehungsweise C-C von 3.
  • Die 5a, 5b beziehungsweise 5c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 6a, 6b beziehungsweise 6c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 7 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 8 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 9 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 10 ist eine Draufsicht eines LED-Chips gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 11 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 12a, 12b, 12c und 12d sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B, C-C beziehungsweise D-D von 11.
  • 13 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 14a, 14b, 14c und 14d sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B, C-C beziehungsweise D-D von 13.
  • Die 15a, 15b und 15c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 16a, 16b beziehungsweise 16c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 17 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • 18 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Die 19(a) und 19(b) sind eine schematische Draufsichten eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und
  • 20 sind eine Draufsichten, die lichtemittierende Muster darstellen, um die Verbesserung der Lichtemissions-Charakteristika beim Einführen einer Vielzahl von Mesastrukturen erklären.
  • [Beste Ausführungsform]
  • Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden, näher beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch viele verschiedene Ausführungsformen aufweisen und ist nicht so auszulegen, dass sie auf die hierin ausgeführten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr werden diese beispielhaften Ausführungsformen zur Vervollständigung der Offenbarung bereitgestellt und vermitteln dem Fachmann den Rahmen der Erfindung. In den Zeichnungen können die Größen und relativen Größen von Schichten und Bereichen für eine deutliche Darstellung übertrieben sein. Gleiche Bezugszahlen in den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Elemente.
  • Wird ein Element, wie zum Beispiel eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat so bezeichnet, dass es sich „auf” einem anderen Element befindet, so ist es klar, dass es sich direkt auf dem anderen Element befinden kann oder es können ebenfalls dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wird hingegen ein Element so bezeichnet, dass es sich „direkt auf” einem anderen Element befindet, so sind keine dazwischenliegende Elemente vorhanden.
  • 1 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und die 2a, 2b und 2c sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B beziehungsweise C-C von 1.
  • Bezugnehmend auf die 1, 2a, 2b und 2c kann der LED-Chip einen Halbleiterstapel 30, ein erstes Elektrodenfeld 37, ein zweites Elektrodenfeld 39, erste Elektrodenfortsätze 37a, zweite Elektrodenfortsätze 39a und eine schützende Isolierschicht 35 umfassen. Der LED-Chip kann weiterhin ein Substrat 21, eine Pufferschicht 23, eine erste Funktionsschicht 31a, eine zweite Funktionsschicht 31b, eine transparente leitfähige Schicht 33, einen unteren Reflektor 45 und eine Metallschicht 47 umfassen. Der Halbleiterstapel 30 kann eine Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25, eine aktive Schicht 27 und eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 umfassen.
  • Das Substrat 21 kann zum Beispiel ein Saphirsubstrat, ein SiC-Substrat oder ein Si-Substrat sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Substrat 21 kann ein Wachstumssubstrat sein, um darauf eine auf Galliumnitrid basierende Halbleitercompoundschicht wachsen zu lassen.
  • Die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 ist auf dem Substrat 21 angeordnet und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 ist auf der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 angeordnet, wobei die aktive Schicht 27 zwischen den Halbleiterschichten vom ersten und zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist. Die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25, die aktive Schicht 27 und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 können aus einem GaN-basierten Halbleitercompoundmaterial, wie beispielsweise (Al, In, Da)N gebildet sein, sind aber nicht darauf beschränkt. Die aktive Schicht 27 besteht aus Elementen zur Emission von Licht mit den gewünschten Wellenlängen, zum Beispiel UV oder sichtbares Licht.
  • Die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 kann eine Nitrid-Halbleiterschicht vom n-Typ und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 kann eine Nitrid-Halbleiterschicht vom p-Typ oder umgekehrt sein.
  • Die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 und/oder die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 können einschichtig oder mehrschichtig sein. Weiterhin kann die aktive Schicht 27 eine Einfach-Quantentopfstruktur oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur aufweisen. Die lichtemittierende Diode kann weiterhin eine Pufferschicht 23, wie zum Beispiel GaN oder AlN zwischen dem Substrat 21 und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 umfassen. Diese Halbleiterschichten 25, 27, 29 können mittels metallorganisch chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE) gebildet werden.
  • Der Halbleiterstapel 30 weist eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a auf, die sich durch die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und die aktive Schicht 27 hindurch zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 erstrecken. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a ist linear entlang der ersten Elektrodenfortsätze 37a angeordnet, wie in 1 gezeigt ist.
  • Die transparente leitfähige Schicht 33 kann auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 ausgebildet sein. Die transparente leitfähige Schicht 33 kann aus Indiumzinnoxid (ITO) oder Ni/Au gebildet sein und ist in ohmschen Kontakt mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29.
  • Wie deutlich in 2a gezeigt ist, ist das erste Elektrodenfeld 37 auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 des Halbleiterstapels 30 angeordnet. Die ersten Elektrodenfortsätze 37a erstrecken sich ausgehend von dem ersten Elektrodenfeld 37. Das erste Elektrodenfeld 37 ist von dem Halbleiterstapel 30 isoliert und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 durch die ersten Elektrodenfortsätze 37a elektrisch verbunden. Die ersten Elektrodenfortsätze 37a sind mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 verbunden, die durch die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a freigelegt ist.
  • Das zweite Elektrodenfeld 39 kann auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 angeordnet sein und zweite Elektrodenfortsätzen 39a können sich ausgehend von dem zweiten Elektrodenfeld 39 erstrecken. Das zweite Elektrodenfeld 39 und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a können mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 verbunden sein.
  • Indes ist eine Isolierschutzschicht 35 zum Bedecken des Halbleiterstapels 30 auf dem Halbleiterstapel 30 angeordnet. Die Isolierschutzschicht 35 kann die transparente leitfähige Schicht 33 bedecken. Außerdem ist die Isolierschutzschicht 35 zwischen dem ersten Elektrodenfeld 37 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 zum Abtrennen des ersten Elektrodenfelds 37 von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29, und zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 zum Abtrennen der ersten Elektrodenfortsätze 37a von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 angeordnet. Weiterhin bedeckt die Isolierschutzschicht 35 die Seitenwände der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a zur Isolierung der ersten Elektrodenfortsätze 37a von den Seitenwänden.
  • Die erste Funktionsschicht 31a kann in einem Punktmuster zwischen der Isolierschutzschicht 35 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a angeordnet sein. Die erste Funktionsschicht 31a kann ein Reflektor mit einem Reflexionsvermögen von 50% oder mehr, zum Beispiel ein verteilter Bragg-Reflektor sein. Der verteilte Bragg-Reflektor kann durch abwechselndes Übereinanderschichten von Isolierschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes, zum Beispiel SiO2/TiO2 oder SiO2/Nb2O5, gebildet werden. Bildet die erste Funktionsschicht 31a den Reflektor mit einem Reflexionsvermögen von 50% oder mehr, kann die erste Funktionsschicht 31a Licht, das gegen das erste Elektrodenfeld 37 und die ersten Elektrodenfortsätze 37a gerichtet ist, reflektieren, wobei ein Lichtverlust verringert wird. Wenn außerdem die erste Funktionsschicht 31a den verteilten Bragg-Reflektor bildet, können sowohl die erste Funktionsschicht 31a als auch die Isolierschutzschicht 35 eine Isolation des ersten Elektrodenfelds 37 von dem Halbleiterstapel 30 bewirken.
  • Ferner kann die zweite Funktionsschicht 31b zwischen der transparenten leitfähigen Schicht 33 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 angeordnet sein. Die zweite Funktionsschicht 31b kann ausschließlich unter dem zweiten Elektrodenfeld 39 und den zweiten Elektrodenfortsätzen 39a angeordnet sein, und die transparente leitfähige Schicht 33 ist mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 verbunden, wobei sie die zweite Funktionsschicht 31b bedeckt.
  • Die zweite Funktionsschicht 31b kann als Stromsperrschicht und/oder als Reflektor fungieren. Beispielsweise kann die zweite Funktionsschicht 31b aus einem Isoliermaterial gebildet sein und den elektrischen Strom abschirmen, der von dem zweiten Elektrodenfeld 39 und den zweiten Elektrodenfortsätzen 39a durch die transparente leitfähige Schicht 33 zu der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 fließt, die direkt unter der zweiten Funktionsschicht 31b angeordnet ist. Als Folge davon vermindert die zweite Funktionsschicht 31b ein Ansammeln von Strom in der Nähe des zweiten Elektrodenfelds 39 und der zweiten Elektrodenfortsätze 39a, wobei die Stromausbreitung verbessert wird. Die zweite Funktionsschicht 31b kann ebenfalls aus einem Reflektor mit einem Reflexionsvermögen von 50% oder mehr gebildet sein. Hier kann der Reflektor einen Metallreflektor oder einen verteilten Bragg-Reflektor umfassen. Bildet beispielsweise die zweite Funktionsschicht 31b einen verteilten Bragg-Reflektor, der durch abwechselndes Übereinanderschichten von Isolierschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet wird, kann die zweite Funktionsschicht 31b sowohl als Stromsperrschicht als auch als Reflektor dienen. Weiterhin kann die zweite Funktionsschicht 31b aus demselben Material gebildet werden, wie die erste Funktionsschicht 31a.
  • Der untere Reflektor 45 kann ein verteilter Bragg-Reflektor sein. Der untere verteilte Bragg-Reflektor 45 wird durch abwechselndes Übereinanderschichten von Isoliermaterialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet und weist ein relativ hohes Reflexionsvermögen, vorzugsweise ein Reflexionsvermögen von 90% oder mehr nicht nur in Bezug auf Licht im blauen Wellenlängenbereich, wie zum Beispiel das in der aktiven Schicht 27 erzeugte Licht, sondern ebenfalls in Bezug auf Licht im gelben Wellenlängenbereich oder im grünen und/oder roten Wellenlängenbereich auf. Außerdem kann der untere verteilte Bragg-Reflektor 45 ein Reflexionsvermögen von 90% oder mehr in einem Wellenlängenbereich von beispielsweise 400~700 nm aufweisen.
  • Der untere verteilte Bragg-Reflektor 45 mit einem relativ hohen Reflexionsvermögen über einen großen Wellenlängenbereich wird durch Regeln der optischen Dicke von jeder der Materialschichten, die mehrmals übereinandergeschichtet sind, gebildet. Der untere verteilte Bragg-Reflektor 45 kann zum Beispiel durch abwechselndes Übereinanderschichten von zuerst einer SiO2-Schicht und dann einer TiO2-Schicht oder durch abwechselndes Übereinanderschichten von zuerst einer SiO2-Schicht und dann einer Nb2O5-Schicht gebildet werden. Da Nb2O5 eine niedrigere Absorptionsrate als TiO2 aufweist, ist es vorteilhafter, dass der untere verteilte Bragg-Reflektor 45 durch abwechselndes Übereinanderschichten von zuerst einer SiO2-Schicht und dann einer Nb2O5-Schicht gebildet wird. Mit zunehmender Anzahl erster und zweiter Schichten weist der verteilte Bragg-Reflektor 45 ein stabileres Reflexionsvermögen auf. Zum Beispiel kann der verteilte Bragg-Reflektor 40 aus fünfzig oder mehr Schichten, das heißt aus 25 Schichtenpaaren oder mehr bestehen.
  • Es ist nicht notwendig, dass die ersten Schichten oder die zweiten Schichten dieselbe Dicke aufweisen. Die Dicke der ersten Schichten oder der zweiten Schichten wird so gewählt, dass sie für ein relativ hohes Reflexionsvermögen nicht nur in Bezug auf das in der aktiven Schicht 27 erzeugte Licht, sondern auch in Bezug auf Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen im sichtbaren Spektrum sorgen. Weiterhin kann der untere verteilte Bragg-Reflektor 45 durch Übereinanderschichten einer Vielzahl verteilter Bragg-Reflektoren, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen, gebildet werden.
  • Die Verwendung des verteilten Bragg-Reflektors 45 in dem LED-Chip führt zur Reflexion und Abgabe nicht nur von Licht, das in der aktiven Schicht 27 erzeugt wird, sondern ebenfalls von Licht, das von außen in das Substrat 21 eintritt.
  • Weiterhin kann die Metallschicht 47 unter dem unteren verteilten Bragg-Reflektor 45 angeordnet sein. Die Metallschicht 47 kann aus einem reflektierenden Metall, wie zum Beispiel Aluminium gebildet sein, damit das durch den unteren verteilten Bragg-Reflektor 45 hindurch kommende Licht reflektiert wird. Natürlich kann die Metallschicht 47 aus anderen Metallen anstelle des reflektierenden Metalls gebildet sein. Überdies fördert die Metallschicht 47 die Wärmeableitung von dem Stapel 30, wodurch die Wärmeableitung des LED-Chips 102 verbessert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Elektrodenfeld 37 über der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 des Halbleiterstapels 30 angeordnet. Dementsprechend ist es nicht nötig, die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und die aktive Schicht 27 zur Ausbildung des ersten Elektrodenfelds 37 zu ätzen, wobei eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs verhindert wird. Da außerdem die ersten Elektrodenfortsätze 37a mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 durch die Vielzahl der Durchgangsbohrungen 30a verbunden sind, ist es möglich, eine Verkleinerung des lichtemittierenden Bereichs aufgrund der Bildung der ersten Elektrodenfortsätze 37a zu vermeiden. Da weiterhin die ersten Elektrodenfortsätze 37a mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in dem Punktmuster statt durchgängig verbunden sind, ist es möglich, ein Ansammeln von Strom in der Nähe der ersten Elektrodenfortsätze 37a zu vermeiden.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des LED-Chips beschrieben.
  • Als erstes lässt man epitaktische Schichten 25, 27, 29 auf einem Substrat 21 wachsen. Vor dem Bilden der epitaktischen Schichten kann weiterhin eine Pufferschicht 23 gebildet werden. Dann werden eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und eine aktive Schicht 27 zur Bildung eines Halbleiterstapels 30 mit einer Mesastruktur strukturiert. Zu diesem Zeitpunkt wird darin ebenfalls eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a gebildet.
  • Danach werden auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 eine erste Funktionsschicht 31a und eine zweite Funktionsschicht 31b gebildet. Die erste Funktionsschicht 31a kann als Punktmuster auf einem mit dem ersten Elektrodenfeld 37 zu bildenden Bereich und auf Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp zwischen der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a gebildet werden. Die zweite Funktionsschicht 31b wird entlang Bereichen gebildet, in denen ein zweites Elektrodenfeld 39 und zweite Elektrodenfortsätze 39a gebildet werden. Sowohl die erste Funktionsschicht 31a als auch die zweite Funktionsschicht 31b können aus einem Isoliermaterial oder einem reflektierenden Material gebildet werden. Ferner können die ersten und zweiten Funktionsschichten 31a und 31b als verteilte Bragg-Reflektoren gebildet werden. Die ersten und zweiten Funktionsschichten 31a, 31b können vor der Bildung des Halbleiterstapels 30 der Mesastruktur gebildet werden.
  • Dann wird eine transparente leitfähige Schicht 33 gebildet. Die transparente leitfähige Schicht 33 wird mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 verbunden und bedeckt die zweite Funktionsschicht 31b. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Funktionsschicht 31a freigelegt statt mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 bedeckt zu werden.
  • Danach wird eine Isolierschutzschicht 35 zu Bedecken der transparenten leitfähigen Schicht 33, der ersten Funktionsschicht 31a und der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a gebildet. Inzwischen wird die Isolierschutzschicht 35 in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 geätzt. Außerdem wird die über der zweiten Funktionsschicht 31b liegende Isolierschutzschicht 35 zum Freilegen der transparenten leitfähigen Schicht 33 geätzt.
  • Als Nächstes werden das erste Elektrodenfeld 37, das zweite Elektrodenfeld 39, die ersten Elektrodenfortsätze 37a und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a gebildet. Das erste Elektrodenfeld 37 wird auf der Isolierschutzschicht 35 gebildet und kann über der ersten Funktionsschicht 31a gebildet werden. Indes bedecken die ersten Elektrodenfortsätze 37a die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a, die linear angeordnet sind, und sie sind mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 verbunden. Weiterhin werden das zweite Elektrodenfeld 29 und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 über der zweiten Funktionsschicht 31b gebildet.
  • Danach werden ein unterer Reflektor 45 und eine Metallschicht 47 unter dem Substrat 21 gebildet und dann wird das Substrat 21 in einzelne LED-Chips unter Fertigstellung der LED-Chips geteilt.
  • 3 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und die 4a, 4b und 4c sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B beziehungsweise C-C von 3.
  • Bezugnehmend auf die 3, 4a, 4b und 4c ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem LED-Chip der vorstehenden Ausführungsform und ausführliche Beschreibungen derselben Komponenten werden daher hierin ausgelassen.
  • Bezugnehmend auf 4a wird ein erstes Elektrodenfeld 37 auf einer ersten Funktionsschicht 51a gebildet. Anders ausgedrückt wird die Isolierschutzschicht 35 zwischen dem ersten Elektrodenfeld 37 und der ersten Funktionsschicht 51a in dieser Ausführungsform weggelassen. Weiterhin wird in dieser Ausführungsform ebenfalls die Isolierschutzschicht 35 zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und dem Halbleiterstapel 30 weggelassen. Hier wird die erste Funktionsschicht 51a aus einem Isoliermaterial gebildet und kann einen verteilten Bragg-Reflektor bilden. Eine zweite Funktionsschicht 31b kann aus demselben Material wie die erste Funktionsschicht 51a mit demselben Verfahren gebildet werden.
  • Inzwischen werden die ersten Elektrodenfortsätze 37a in einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a von den Seitenwänden in den Durchgangsbohrungen 30a durch die erste Funktionsschicht 51a getrennt. Insbesondere erstreckt sich die erste Funktionsschicht 51a, die auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 in Bereichen zwischen der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a angeordnet ist, in die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a und bedeckt die Seitenwände der Durchgangsbohrungen 30a. Inzwischen können einige der Seitenwände, das heißt Seitenwände, die sich an gegenüberliegenden Seiten der ersten Elektrodenfortsätze 37a in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen befinden, mit der Isolierschutzschicht bedeckt werden.
  • In der vorstehenden Ausführungsform umfassen die auf der Isolierschutzschicht 35 gebildeten Öffnungen Bereiche, die die transparente leitfähige Schicht 33 freilegen, und Bereiche, die die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a freilegen. Von diesen Bereichen entsprechen die Bereiche, die die transparente leitfähige Schicht 33 freilegen, Bereichen, in denen das zweite Elektrodenfeld 39 und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a gebildet werden. Jedoch entsprechen die Bereiche, die die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp freilegen nicht dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a. Dementsprechend wird bei gleichzeitiger Bildung der ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und der ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 39a durch ein Lift-Off-Verfahren zuerst eine Struktur aus Öffnungen auf der Isolierschutzschicht 35 unter Verwendung einer Fotomaske gebildet, und die ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und die ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 39a werden unter Verwendung einer anderen Fotomaske gebildet.
  • Da jedoch gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Formen der ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und die Formen der ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 39a der Struktur der auf der Isolierschutzschicht 35 gebildeten Öffnungen entsprechen, können die ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und die ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 39a unter Verwendung derselben Fotomaske, wie sie zur Strukturierung der Isolierschutzschicht 35 verwendet wurde, gebildet werden. Zudem kann nach Bilden der Struktur aus Öffnungen auf der Isolierschutzschicht 35 unter Verwendung eines Photoresists, der Photoresist fortlaufend zur Bildung der ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und der ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 39a verwendet werden. Dementsprechend ist es möglich, die Anzahl an Fotomasken zur Herstellung der LED-Chips zu reduzieren, so dass die Anzahl an Photolithographie- und Entwicklungsprozessen zur Bildung des Photoresistmusters reduziert werden kann.
  • Die 5a, 5b und 5c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die einzelnen Figuren entsprechen den Schnitten entlang den Linien A-A, B-B und C-C von 1.
  • Bezugnehmend auf die 5a, 5b und 5c ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform erstreckt sich jedoch eine transparente leitfähige Schicht 33 in einen Bereich zwischen einem ersten Elektrodenfeld 37 und einer Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und in Bereiche zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29.
  • Insbesondere ist in den vorangehenden Ausführungsformen die transparente leitfähige Schicht 33 nicht auf Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a ausgebildet, wohingegen in dieser Ausführungsform die transparente leitfähige Schicht 33 ebenfalls auf diesen Bereichen ausgebildet ist. Da die transparente leitfähige Schicht 33 mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a verbunden ist, kann der Halbleiterstapel 30 in diesen Bereichen mit Strom versorgt werden.
  • Das erste Elektrodenfeld 37 und die ersten Elektrodenfortsätze 37a sind von der transparenten leitfähigen Schicht 33 durch die Isolierschutzschicht 35 isoliert und eine erste Funktionsschicht 61a kann zwischen der Isolierschutzschicht 35 und der transparenten leitfähigen Schicht 33 angeordnet sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Funktionsschicht 61a und die zweite Funktionsschicht 31b durch separate Prozesse gebildet. Insbesondere wird nach dem Bilden der transparenten leitfähigen Schicht 33 zum Bedecken der zweiten Funktionsschicht 31b die erste Funktionsschicht 61a erneut auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 gebildet.
  • Die 6a, 6b und 6c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die einzelnen Figuren entsprechen den Schnitten entlang den Linien A-A, B-B und C-C von 3.
  • Bezugnehmend auf die 6a, 6b und 6c ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform erstreckt sich jedoch eine transparente leitfähige Schicht 33 in einen Bereich zwischen einem ersten Elektrodenfeld 37 und einer Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und in Bereiche zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29.
  • Insbesondere ist in der Ausführungsform von 3 die transparente leitfähige Schicht 33 nicht auf Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a ausgebildet, wohingegen in der vorliegenden Ausführungsform die transparente leitfähige Schicht 33 auf diesen Bereichen ausgebildet ist. Da die transparente leitfähige Schicht 33 mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a verbunden ist, kann der Halbleiterstapel 30 in diesen Bereichen mit Strom versorgt werden.
  • Das erste Elektrodenfeld 37 und die ersten Elektrodenfortsätze 37a sind von der transparenten leitfähigen Schicht 33 durch die erste Funktionsschicht 71a isoliert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Funktionsschicht 71a und eine zweite Funktionsschicht 31b durch separate Prozesse gebildet. Insbesondere wird nach dem Bilden der transparenten leitfähigen Schicht 33 zum Bedecken der zweiten Funktionsschicht 31b die erste Funktionsschicht 71a erneut auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 gebildet.
  • 7 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 7 ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine zweite Funktionsschicht 71b in einem Punktmuster entlang eines zweiten Elektrodenfelds 39 und zweiter Elektrodenfortsätze 39a angeordnet.
  • Insbesondere ist die zweite Funktionsschicht 71b in dem Punktmuster und nicht linear angeordnet. In dieser Ausführungsform bedeckt die transparente leitfähige Schicht 33 die zweite Funktionsschicht 71b und sie ist mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 in Bereichen zwischen den Punkten verbunden.
  • Die Anordnung der zweiten Funktionsschicht 71b in dem Punktmuster kann nicht nur in der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden, sondern ebenfalls in den in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsformen.
  • 8 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 8 ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine zweite Funktionsschicht 81b in einem Punktmuster entlang eines zweiten Elektrodenfelds 39 und zweiter Elektrodenfortsätze 39a auf einer transparenten leitfähigen Schicht 33 angeordnet.
  • Insbesondere ist die zweite Funktionsschicht 81b in dem Punktmuster zwischen einer transparenten leitfähigen Schicht 33 und einem zweiten Elektrodenfeld 30 und zwischen der transparenten leitfähigen Schicht 33 und den zweiten Elektrodenfortsätzen 39a angeordnet. Die zweiten Elektrodenfortsätze 39a sind mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 in Bereichen zwischen den Punkten verbunden.
  • Die zweite Funktionsschicht 81b gemäß dieser Ausführungsform kann nicht nur in der in den 1 und 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, sondern ebenfalls in den in den 3 bis 6 gezeigten Ausführungsformen. Wird ferner die zweite Funktionsschicht 81b in den beispielhaften Ausführungsformen der 5 und 6 verwendet, können die ersten Funktionsschichten 61a, 71a und die zweite Funktionsschicht 81b auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 mit demselben Verfahren gebildet werden.
  • 9 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. 9 entspricht dem Schnitt entlang der Linie C-C von 1.
  • Bezugnehmend auf 9 ist der LED-Chip der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich den vorstehend beschriebenen LED-Chips. In dieser Ausführungsform werden jedoch anstelle der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a auf einem Halbleiterstapel 30 Einschnitte linear ausgebildet. Die Einschnitte legen eine Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 frei und erste Elektrodenfortsätze 37a sind in den Einschnitten mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 verbunden. In dieser Ausführungsform ist das aus einem Isoliermaterial gebildete Punktmuster zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a angeordnet und trennt teilweise die ersten Elektrodenfortsätze 37a von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25.
  • Da das Punktmuster gestattet, dass die ersten Elektrodenfortsätze 37a mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in einer Vielzahl von einander getrennten Punktbereichen verbunden sind und nicht durchgängig verbunden sind, ist es möglich, ein Ansammeln von Strom in der Nähe der ersten Elektrodenfortsätze 37a zu vermeiden.
  • 10 ist eine Draufsicht eines LED-Chips gemäß noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 10 sind die ersten Elektrodenfortsätze 37a mit einer Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in einer Vielzahl von Punktbereichen 37b verbunden. Die Vielzahl von Punktbereichen 37b kann zum Beispiel Bereichen entsprechen, in denen die ersten Elektrodenfortsätze 37a mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a in dem unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen LED-Chip verbunden sind, oder den Bereichen, in denen die ersten Elektrodenfortsätze 37a mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in den Einschnitten 25 in dem unter Bezugnahme auf 9 beschriebenen LED-Chip verbunden sind.
  • Desweiteren sind die zweiten Elektrodenfortsätze 39a mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 durch eine transparente leitfähige Schicht 33 in einer Vielzahl von Punktbereichen 39b verbunden. Die Vielzahl von Punktbereichen kann zum Beispiel den Bereichen entsprechen, in denen die zweiten Elektrodenfortsätze 39a mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 zwischen den Punkten der zweiten Funktionsschicht 71b in dem unter Bezugnahme auf 7 beschriebenen LED-Chip verbunden sind, oder den Bereichen, in denen die zweiten Elektrodenfortsätze 39a mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 zwischen den Punkten der zweiten Funktionsschicht 81b in den Einschnitten in dem unter Bezugnahme auf 8 beschriebenen LED-Chip verbunden sind.
  • Die Punktbereiche 37b, 39b können unterschiedliche Größen aufweisen und die Stromausbreitung des LED-Chips kann durch Anpassen der Größen der Punktbereiche verbessert werden. Die Größen der Punktbereiche 37b können durch Anpassen der Ausmaße der Durchgangsbohrungen 30a oder der Ausmaße der Punktmuster 91a (siehe 9a) kontrolliert werden und die Größen der Punktbereiche 39b können durch Anpassen des Ausmaßes der zweiten Funktionsschicht 71b oder 81b kontrolliert werden.
  • Zum Beispiel können die Punktbereiche 37b in den ersten Elektrodenfortsätzen 37a in erste Punktbereiche, die näher am ersten Elektrodenfeld 37 als am zweiten Elektrodenfeld 39 liegen, und in zweite Punktbereiche eingeteilt werden, die näher am zweiten Elektrodenfeld als am ersten Elektrodenfeld liegen. Die Größen der ersten Punktbereiche können mit zunehmendem Abstand zwischen den ersten Punktbereichen und dem ersten Elektrodenfeld 37 zunehmen und die Größen der zweiten Punktbereiche können mit zunehmendem Abstand zwischen den zweiten Punktbereichen und dem ersten Elektrodenfeld 37 abnehmen.
  • Weiterhin können die Punktbereiche 39b in den zweiten Elektrodenfortsätzen 39a in dritte Punktbereiche, die näher an dem zweiten Elektrodenfeld 39 als am ersten Elektrodenfeld 37 liegen, und in vierte Punktbereiche, die näher am ersten Elektrodenfeld als am zweiten Elektrodenfeld liegen, eingeteilt werden. Die Größen der dritten Punktbereiche können mit zunehmendem Abstand zwischen den dritten Punktbereichen und dem zweiten Elektrodenfeld 39 zunehmen und die Größen der vierten Punktbereiche können mit zunehmendem Abstand zwischen den vierten Punktbereichen und dem zweiten Elektrodenfeld 39 abnehmen.
  • Da der elektrische Strom dazu neigt, sich in der Nähe des ersten Elektrodenfeld 37 oder des zweiten Elektrodenfeld 39 zu sammeln, wird der LED-Chip im Allgemeinen so aufgebaut, dass er in Bereichen in der Nähe dieser Elektrodenfelder 37, 39 relativ kleine Punktbereiche aufweist und relativ große Punktbereiche in Bereichen ausgebildet sind, die von diesen Elektrodenfeldern entfernt liegen, wobei die Stromausbreitung verbessert wird.
  • Außerdem können die Größen der Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den Punktbereichen und einer das erste Elektrodenfeld 37 und das zweite Elektrodenfeld 39 kreuzenden Linie zunehmen, wobei ein Ansammeln von Strom in einem zentralen Bereich des LED-Chips verhindert wird.
  • 11 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und die 12a, 12b, 12c und 12d sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B, C-C beziehungsweise D-D von 11.
  • Bezugnehmend auf die 11 und 12a, 12b, 12c und 12d kann der LED-Chip einen Halbleiterstapel 30, eine Vielzahl von Mesastrukturen M1, M2, einen Trennungsbereich SR, ein erstes Elektrodenfeld 37, ein zweiten Elektrodenfeld 39, erste Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c, zweite Elektrodenfortsätze 39a und eine Isolierschutzschicht 35 umfassen. Der LED-Chip kann ferner ein Substrat 21, eine Pufferschicht 23, eine erste Funktionsschicht 31a, eine zweite Funktionsschicht 31b, eine transparente leitfähige Schicht 33, einen unteren Reflektor 45 und eine Metallschicht 47 umfassen. Dabei umfasst der Halbleiterstapel 30 eine Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25, eine aktive Schicht 27 und eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29.
  • Das Substrat 21, die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25, die aktive Schicht 25 und die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 des LED-Chips gemäß dieser Ausführungsform sind gleich denjenigen Schichten des unter Bezugnahme auf die 1, 2a, 2b und 2c beschriebenen LED-Chips und ihre ausführlichen Beschreibungen werden daher hierein weggelassen.
  • Der Halbleiterstapel 30 umfasst die Vielzahl von Mesastrukturen M1, M2, die durch den Trennungsbereich SR voneinander getrennt sind. Jede der Mesastrukturen M1, M2 umfasst die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und die aktive Schicht 27, die zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 angeordnet ist. Die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und die aktive Schicht 27 sind nämlich durch den Trennungsbereich SR unter Bildung der Vielzahl von Mesastrukturen M1, M2 getrennt. Eine Oberseite der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 wird durch den Trennungsbereich SR freigelegt.
  • Die Vielzahl von Mesatrukturen M1, M2 kann dieselben Formen aufweisen. Wie zum Beispiel in 11 gezeigt ist, können zwei Mesastrukturen M1, M2 unter Bezugnahme auf den Trennungsbereich SR symmetrische Strukturen aufweisen. In dieser Ausführungsform wird der LED-Chip so dargestellt, dass er die zwei Mesastrukturen M1, M2 umfasst, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist daher klar, dass der erfindungsgemäße LED-Chip zwei oder mehr Mesastrukturen aufweisen kann.
  • Jede der Mesastrukturen M1, M2 weist eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a auf, die sich durch die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und die aktive Schicht 27 zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 erstrecken. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a ist entlang der ersten Elektrodenfortsätze 37a linear angeordnet, wie in 11 gezeigt ist.
  • Die transparente leitfähige Schicht 33 kann auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 ausgebildet sein. Die transparente leitfähige Schicht 33 kann aus Indiumzinnoxid (ITO) oder Ni/Au gebildet sein und in ohmschen Kontakt mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29.
  • Wie deutlich in 12a gezeigt ist, ist das erste Elektrodenfeld 37 auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 des Halbleiterstapels 30 angeordnet. Das erste Elektrodenfeld 37 kann eine Vielzahl von Elektrodenfeldern 37 umfassen, die entsprechend auf den Mesastrukturen M1, M2 angeordnet sind. Diese Elektrodenfelder können zum Beispiel durch den Elektrodenfortsatz 37c miteinander verbunden sein. Die ersten Elektrodenfortsätze 37a erstrecken sich ausgehend von dem ersten Elektrodenfeld 37. Das erste Elektrodenfeld 37 ist von dem Halbleiterstapel 30 isoliert und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 durch die ersten Elektrodenfortsätze 37a elektrisch verbunden. Die ersten Elektrodenfortsätze 37a sind mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25, die durch die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a freigelegt ist, verbunden.
  • Indes kann der erste Elektrodenfortsatz 37b mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25, die auf dem Trennungsbereich SR freigelegt ist, verbunden sein. Der erste Elektrodenfortsatz 37b ist mit dem ersten Elektrodenfeld 37 elektrisch verbunden.
  • Wie deutlich in 12d gezeigt ist, ist die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 durch den Trennungsbereich SR freigelegt und der erste Elektrodenfortsatz 37b ist mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in dem Trennungsbereich SR verbunden. Indes ist ein aus einem Isoliermaterial gebildetes Punktmuster 31c zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 und dem ersten Elektrodenfortsatz 37b so angeordnet, dass der erste Elektrodenfortsatz 37b von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 teilweise getrennt sein kann. Das Punktmuster 31c gestattet, dass der erste Elektrodenfortsatz 37b mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in einer Vielzahl von voneinander getrennten Punktbereichen verbunden werden kann und nicht fortlaufend damit verbunden ist, wodurch ein Ansammeln von Strom in der Nähe des ersten Elektrodenfortsatzes 37b vermieden wird.
  • Das zweite Elektrodenfeld 39 kann auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 angeordnet sein. Das zweite Elektrodenfeld 39 kann eine Vielzahl von Elektrodenfeldern 39 umfassen, die entsprechend auf den Mesastrukturen M1, M2 angeordnet sind. Weiterhin können sich die zweiten Elektrodenfortsätze 39a von dem zweiten Elektrodenfeld 39 ausgehend erstrecken. Das zweite Elektrodenfeld 39 und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a können mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 verbunden sein.
  • Indes ist eine Isolierschutzschicht 35 zum Abdecken des Halbleiterstapels 30 auf dem Halbleiterstapel 30 angeordnet. Die Isolierschutzschicht 35 kann die transparente leitfähige Schicht 33 bedecken. Außerdem ist die Isolierschutzschicht 35 zwischen dem ersten Elektrodenfeld 37 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 zum Abtrennen des ersten Elektrodenfelds 37 von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29, und zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 zum Abtrennen der ersten Elektrodenfortsätze 37a von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 angeordnet. Weiterhin bedeckt die Isolierschutzschicht 35 die Seitenwände der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a zur Isolierung der ersten Elektrodenfortsätze 37a von den Seitenwänden. Die Isolierschutzschicht 35 kann ebenfalls den ersten Elektrodenfortsatz 37b von der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 trennen.
  • Die erste Funktionsschicht 31a kann in einem Punktmuster zwischen der Isolierschutzschicht 35 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a angeordnet sein. Ferner kann die zweite Funktionsschicht 31b zwischen der transparenten leitfähigen Schicht 33 und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 angeordnet sein. Die erste Funktionsschicht 31a und die zweite Funktionsschicht 31b sind gleich der unter Bezugnahme auf die 1, 2a, 2b und 2c beschriebenen ersten Funktionsschicht 31a und zweiten Funktionsschicht 31b, und deren ausführliche Beschreibungen werden daher hierin weggelassen. Die zweite Funktionsschicht 31b kann aus demselben Material wie die erste Funktionsschicht 31a gebildet werden und das Punktmuster 31c kann ebenfalls aus demselben Material wie die Funktionsschichten 31a, 31b gebildet werden.
  • In dieser Ausführungsform ist der untere Reflektor 45 unter dem Substrat 21 angeordnet und die Metallschicht 47 kann unter dem unteren Reflektor 45 angeordnet sein. Der untere Reflektor und die Metallschicht 47 sind gleich dem unter Bezugnahme auf die 1, 2a, 2b und 2b beschriebenen unteren Reflektor 45 und Metallschicht 47 und deren ausführliche Beschreibungen werden hierin weggelassen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Vielzahl von Mesastrukturen voneinander getrennt und auf der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 angeordnet. Wird daher der LED-Chip mit hoher Stromstärke betrieben, breitet sich der Strom aus und fließt durch die entsprechenden Mesastrukturen M1, M2. Es ist daher möglich eine Verringerung der externen Photonenausbeute aufgrund eines Ansammelns von Strom an einer bestimmten Stelle des Halbleiterstapels 30 zu verhindern. Weist insbesondere eine bestimmte Mesastruktur einen Defekt auf, kann der LED-Chip den hohen elektrischen Stromfluss durch den Defekt verhindern, wobei eine Verringerung der externen Quantenausbeute eines großen LED-Chips verhindert wird.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des LED-Chips beschrieben.
  • Als erstes lässt man epitaktische Schichten 25, 27, 29 auf einem Substrat 21 wachsen. Vor dem Bilden der epitaktischen Schichten kann weiterhin eine Pufferschicht 23 gebildet werden. Dann werden eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und eine aktive Schicht 27 zur Bildung eines Halbleiterstapels 30 mit einer Vielzahl von Mesastrukturen M1, M2 strukturiert. Zu diesem Zeitpunkt wird darin ebenfalls eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a und ein Trennungsbereich SR, um die Mesastrukturen voneinander abzutrennen, gebildet.
  • Danach werden auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 eine erste Funktionsschicht 31a und eine zweite Funktionsschicht 31b gebildet. Desweitern kann mit ihnen ein Punktmuster 31c gebildet werden. Die erste Funktionsschicht 31a kann als Punktmuster auf einem mit einem ersten Elektrodenfeld 37 zu bildenden Bereich und auf Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp zwischen der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a gebildet werden. Die zweite Funktionsschicht 31b wird entlang Bereichen gebildet, in denen ein zweites Elektrodenfeld 39 und zweite Elektrodenfortsätze 39a gebildet werden. Das Punktmuster 31c wird auf Bereichen der durch den Trennungsbereich SR freigelegten Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 gebildet. Sowohl die erste Funktionsschicht 31a als auch die zweite Funktionsschicht 31b können aus einem Isoliermaterial oder einem reflektierenden Material gebildet werden. Ferner können die ersten und zweiten Funktionsschichten 31a, 31b als verteilte Bragg-Reflektoren gebildet werden. Die ersten und zweiten Funktionsschichten 31a, 31b können vor der Bildung des Halbleiterstapels 30 der Mesastrukturen gebildet werden.
  • Dann wird eine transparente leitfähige Schicht 33 auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 gebildet. Die transparente leitfähige Schicht 33 wird mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 verbunden und bedeckt die zweite Funktionsschicht 31b. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Funktionsschicht 31a freigelegt statt mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 bedeckt zu werden.
  • Danach wird eine Isolierschutzschicht 35 zum Bedecken der transparenten leitfähigen Schicht 33, der ersten Funktionsschicht 31a und der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a gebildet. Inzwischen wird die Isolierschutzschicht 35 in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 geätzt. Außerdem wird die über der zweiten Funktionsschicht 31b liegende Isolierschutzschicht 35 zum Freilegen der transparenten leitfähigen Schicht 33 geätzt. Weiterhin kann die Isolierschutzschicht 35 die Seitenwände der Mesastrukturen M1, M2, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Trennungsbereichs SR befinden, bedecken.
  • Als Nächstes werden das erste Elektrodenfeld 37, das zweite Elektrodenfeld 39, die ersten Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a gebildet. Indes bedecken die ersten Elektrodenfortsätze 37a die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a, die linear angeordnet sind und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 verbunden sind. Indessen wird der erste Elektrodenfortsatz 37b in dem Trennungsbereich SR gebildet und bedeckt das Punktmuster 31c. Die Elektrodenfortsätze 37a, 37b können mit dem ersten Elektrodenfeld 37 durch die ersten Elektrodenfortsätze 37c verbunden werden und die Vielzahl von Elektrodenfeldern ist entsprechend auf den Mesastrukturen M1, M2 so angeordnet, dass sie durch die ersten Elektrodenfortsätze 37c miteinander verbunden sind. Die ersten Elektrodenfortsätze 37c können entlang den Kanten der Mesastrukturen angeordnet werden. In diesem Fall können die ersten Elektrodenfortsätze 37c ebenfalls mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 teilweise verbunden werden. Die ersten Elektrodenfortsätze 37c können mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp an Abschnitten auf den Kanten der Mesastrukturen M1, M2, von denen die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und die aktive Schicht 27 entfernt worden ist, verbunden werden, und sie werden nicht durch die Durchgangsbohrungen 30a mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden. Anders ausgedrückt können Teile der Durchgangsbohrungen 30a, bei denen die ersten Elektrodenfortsätze 37c mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 verbunden sind, zur Außenseite der Mesastrukturen M1, M2 hin freigelegt werden.
  • Weiterhin werden das zweite Elektrodenfeld 29 und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 über der zweiten Funktionsschicht 31b gebildet.
  • Danach werden ein unterer Reflektor 45 und eine Metallschicht 47 unter dem Substrat 21 gebildet und dann wird das Substrat 21 in einzelne LED-Chips unter Fertigstellung der LED-Chips geteilt.
  • In dieser Ausführungsform wird das Punktmuster 31c durch dasselbe Verfahren gebildet, das auch zur Bildung der ersten Funktionsschicht 31a und der Funktionsschicht 31b verwendet wird. Jedoch kann das Punktmuster 31c bei dem LED-Chip auch weggelassen werden. In diesem Fall wird nach Bildung einer Isolierschutzschicht 35 zum Bedecken des Trennungsbereichs SR die Isolierschutzschicht 35 im Trennungsbereich SR unter Bildung einer Vielzahl von Öffnungen, durch die die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 freigelegt wird, teilweise geätzt, wobei eine Isolierungsstruktur gebildet wird, die den ersten Elektrodenfortsatz 37b von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 teilweise trennt.
  • 13 ist eine schematische Draufsicht eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und die 14a, 14b, 14c und 14d sind Schnittzeichnungen entlang den Linien A-A, B-B, C-C beziehungsweise D-D von 13.
  • Bezugnehmend auf die 13, 14a, 14b, 14c und 14d ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem LED-Chip der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform, der unter Bezugnahme auf die 11, 12a, 12b, 12c und 12d beschrieben ist, und ausführliche Beschreibungen gleicher Komponenten werden daher hierin ausgelassen.
  • Wie in 14a gezeigt ist, wird zuerst ein erstes Elektrodenfeld 37 direkt auf einer ersten Funktionsschicht 51a angeordnet. Die Isolierschutzschicht 35 zwischen dem ersten Elektrodenfeld 37 und der ersten Funktionsschicht 51a wird hier nämlich weggelassen. Weiterhin wird ebenfalls die Isolierschutzschicht 35 zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und dem Halbleiterstapel 30 weggelassen. Hier wird die erste Funktionsschicht 51a aus einem Isoliermaterial gebildet und kann einen verteilten Bragg-Reflektor bilden. Eine zweite Funktionsschicht 31b kann ebenfalls aus demselben Material wie die erste Funktionsschicht 51a und mit demselben Verfahren gebildet werden.
  • Inzwischen werden die ersten Elektrodenfortsätze 37a in einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a von den Seitenwänden in den Durchgangsbohrungen 30a durch die erste Funktionsschicht 51a getrennt. Insbesondere erstreckt sich die erste Funktionsschicht 51a, die auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 in Bereichen zwischen der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a angeordnet ist, in die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a und bedeckt die Seitenwände der Durchgangsbohrungen 30a. Inzwischen können einige der Seitenwände, das heißt Seitenwände, die sich an gegenüberliegenden Seiten der ersten Elektrodenfortsätze 37a in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a befinden, mit der Isolierschutzschicht 35 bedeckt werden.
  • In der vorherigen beispielhaften Ausführungsform umfassen die auf der Isolierschutzschicht 35 gebildeten Öffnungen Bereiche, die die transparente leitfähige Schicht 33 freilegen, und Bereiche, die die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp 25 in der Vielzahl von Durchgangsbohrungen 30a freilegen, und den Trennungsbereich SR. Von diesen Bereichen entsprechen die Bereiche, die die transparente leitfähige Schicht 33 freilegen, Bereichen, in denen das zweite Elektrodenfeld 39 und die zweiten Elektrodenfortsätze 39a gebildet werden. Jedoch entsprechen die Bereiche, die die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp freilegen, nicht dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a, 37b. Dementsprechend wird bei gleichzeitiger Bildung der ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und der ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c, 39a durch ein Lift-Off-Verfahren zuerst die Struktur aus Öffnungen auf der Isolierschutzschicht 35 unter Verwendung einer Fotomaske gebildet, und die ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und die ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c, 39a werden unter Verwendung ein anderen Fotomaske gebildet.
  • Da jedoch gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gestaltung der ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und die Gestaltung der ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c, 39a der Struktur der auf der Isolierschutzschicht 35 gebildeten Öffnungen entspricht, können die ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und die ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c, 39a unter Verwendung derselben Fotomaske, wie sie zur Strukturierung der Isolierschutzschicht 35 verwendet wurde, gebildet werden. Zudem kann nach Bilden der Struktur aus Öffnungen auf der Isolierschutzschicht 35 unter Verwendung eines Photoresists der Photoresist fortlaufend zur Bildung der ersten und zweiten Elektrodenfelder 37, 39 und der ersten und zweiten Elektrodenfortsätze 37a, 37b, 37c, 39a verwendet werden. Dementsprechend ist es möglich, die Anzahl an Fotomasken zur Herstellung der LED-Chips zu reduzieren, so dass die Anzahl an Photolithographie- und Entwicklungsprozessen zur Bildung des Photoresistmusters reduziert werden kann.
  • Die 15a, 15b und 15c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die einzelnen Figuren entsprechen den Schnitten entlang den Linien A-A, B-B und C-C von 11. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform der Schnitt entlang der Linie D-D von 11 derselbe wie der entsprechende Schnitt der vorliegenden Ausführungsform und wird daher hier weggelassen.
  • Bezugnehmend auf die 15a, 15b und 15c ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform erstreckt sich jedoch eine transparente leitfähige Schicht 33 in einen Bereich zwischen einem ersten Elektrodenfeld 37 und einer Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und in Bereiche zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29. Die transparente leitfähige Schicht 33 kann sich ebenfalls in Bereiche zwischen einem ersten Elektrodenfortsatz 37c und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 erstrecken.
  • Insbesondere ist in der beispielhaften Ausführungsform von 11 die transparente leitfähige Schicht 33 nicht auf Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a, 37c ausgebildet, wohingegen in dieser Ausführungsform die transparente leitfähige Schicht 33 ebenfalls auf diesen Bereichen ausgebildet ist. Da die transparente leitfähige Schicht 33 mit Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a, 37c verbunden ist, kann der Halbleiterstapel 30 in diesen Bereichen mit Strom versorgt werden.
  • Das erste Elektrodenfeld 37 und die ersten Elektrodenfortsätze 37a, 37c sind von der transparenten leitfähigen Schicht 33 durch die Isolierschutzschicht 35 isoliert, und eine erste Funktionsschicht 61a kann zwischen der Isolierschutzschicht 35 und der transparenten leitfähigen Schicht 33 angeordnet sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Funktionsschicht 61a und die zweite Funktionsschicht 31b durch getrennte Prozesse gebildet. Insbesondere wird nach dem Bilden der transparenten leitfähigen Schicht 33 zum Bedecken der zweiten Funktionsschicht 31b die erste Funktionsschicht 61a erneut auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 gebildet.
  • Die 16a, 16b und 16c sind Schnittzeichnungen eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die einzelnen Figuren entsprechen den Schnitten entlang den Linien A-A, B-B und C-C von 13. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform der Schnitt entlang der Linie D-D von 13 derselbe wie der entsprechende Schnitt der vorliegenden Ausführungsform wird daher hier weggelassen.
  • Bezugnehmend auf die 16a, 16b und 16c ist der LED-Chip gemäß dieser Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform erstreckt sich jedoch eine transparente leitfähige Schicht 33 in einen Bereich zwischen einem ersten Elektrodenfeld 37 und einer Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 und in Bereiche zwischen den ersten Elektrodenfortsätzen 37a und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29. Die transparente leitfähige Schicht 33 kann sich ebenfalls in Bereiche zwischen einem ersten Elektrodenfortsatz 37c und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 erstrecken.
  • Insbesondere ist in der beispielhaften Ausführungsform von 13 die transparente leitfähige Schicht 33 nicht auf Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a, 37c ausgebildet, wohingegen in der vorliegenden Ausführungsform die transparente leitfähige Schicht 33 auf diesen Bereichen angeordnet ist. Da die transparente leitfähige Schicht 33 mit den Bereichen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 unter dem ersten Elektrodenfeld 37 und den ersten Elektrodenfortsätzen 37a, 37c verbunden ist, kann der Halbleiterstapel 30 in diesen Bereichen mit Strom versorgt werden.
  • Das erste Elektrodenfeld 37 und die ersten Elektrodenfortsätze 37a, 37c sind von der transparenten leitfähigen Schicht 33 durch die erste Funktionsschicht 71a isoliert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Funktionsschicht 71a und eine zweite Funktionsschicht 31b durch getrennte Prozesse gebildet. Insbesondere wird nach dem Bilden der transparenten leitfähigen Schicht 33 zum Bedecken der zweiten Funktionsschicht 31b die erste Funktionsschicht 71a erneut auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 gebildet.
  • 17 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 17 ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine zweite Funktionsschicht 71b in einem Punktmuster entlang eines zweiten Elektrodenfelds 39 und zweiter Elektrodenfortsätze 39a angeordnet.
  • Insbesondere ist die zweite Funktionsschicht 71b in dem Punktmuster und nicht linear angeordnet. In dieser Ausführungsform bedeckt die transparente leitfähige Schicht 33 die zweite Funktionsschicht 71b und sie ist mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp 29 in Bereichen zwischen den Punkten verbunden.
  • Die Anordnung der zweiten Funktionsschicht 71b in dem Punktmuster kann nicht nur in der in den 11 und 12 gezeigten Ausführungsform verwendet werden, sondern ebenfalls in den in den 13 bis 16 gezeigten Ausführungsformen.
  • 18 ist eine Schnittzeichnung eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 18 ist der LED-Chip gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen gleich dem unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschriebenen LED-Chip. In dieser Ausführungsform ist jedoch eine zweite Funktionsschicht 81b in einem Punktmuster entlang eines zweiten Elektrodenfelds 39 und zweiter Elektrodenfortsätze 39a auf einer transparenten leitfähigen Schicht 33 angeordnet.
  • Insbesondere ist die zweite Funktionsschicht 81b in dem Punktmuster zwischen einer transparenten leitfähigen Schicht 33 und einem zweiten Elektrodenfeld 30 und zwischen der transparenten leitfähigen Schicht 33 und den zweiten Elektrodenfortsätzen 39a angeordnet. Die zweiten Elektrodenfortsätze 39a sind mit der transparenten leitfähigen Schicht 33 in Bereichen zwischen den Punkten verbunden.
  • Die zweite Funktionsschicht 81b gemäß dieser Ausführungsform kann nicht nur in der in den 11 und 12 gezeigten beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, sondern ebenfalls in den in den 13 bis 16 gezeigten Ausführungsformen. Wird ferner die zweite Funktionsschicht 81b in den beispielhaften Ausführungsformen der 15 und 16 verwendet, können die ersten Funktionsschichten 61a, 71a und die zweite Funktionsschicht 81b auf der transparenten leitfähigen Schicht 33 mit demselben Verfahren gebildet werden.
  • Die 19(a) und 19(b) sind schematische Draufsichten eines LED-Chips gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bezugnehmend auf 19(a) umfasst der LED-Chip gemäß dieser Ausführungsform, im Unterschied zu den vorangehenden beispielhaften Ausführungsformen, erste Elektrodenfelder 37, die voneinander elektrisch getrennt sind. Insbesondere sind in den vorangehenden beispielhaften Ausführungsformen die ersten Elektrodenfelder 37, die entsprechend auf den Mesastrukturen M1, M2 angeordnet sind, durch die ersten Elektrodenfortsätze 37c miteinander elektrisch verbunden, wohingegen in dieser Ausführungsform die ersten Elektrodenfelder 37 voneinander elektrisch getrennt sind.
  • Bezugnehmend auf 19(b) ist gemäß dieser Ausführungsform in dem LED-Chip ein Teil des ersten Elektrodenfelds 37 in dem Trennungsbereich SR angeordnet. Der restliche Teil des ersten Elektrodenfelds 37 ist auf den Mesastrukturen M1, M2 angeordnet. In dieser Ausführungsform können zwei Mesastrukturen M1, M2 sich das erste Elektrodenfeld 37 teilen, wobei die Anzahl an ersten Elektrodenfeldern 37 verringert wird. Desweiteren kann der erste Elektrodenfortsatz 37b in dem Trennungsbereich SR mit dem ersten Elektrodenfeld 37 direkt verbunden werden.
  • Es können ebenfalls verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Modifikationen, die zwei oder mehr Mesastrukturen M1, M2 umfassen, realisiert werden. Jede der Mesastrukturen umfasst ein darauf angebrachtes erstes Elektrodenfeld und ein zweites Elektrodenfeld. In diesem Fall können die ersten Elektrodenfelder elektrisch voneinander getrennt werden und die zweiten Elektrodenfelder können ebenfalls voneinander getrennt werden.
  • 20 sind Draufsichten, die Lichtemissionsmuster zum Erläutern der Lichtemissionscharakteristika beim Einführen einer Vielzahl von Mesastrukturen darstellen. Hier zeigt 20(a) ein Lichtemissionsmuster eines LED-Chips mit ersten Elektrodenfortsätzen und zweiten Elektrodenfortsätzen auf einer einzelnen Mesastruktur, und 20(b) ist ein Lichtemissionsmuster eines LED-Chips mit den Mesastrukturen M1, M2, die durch einen Trennungsbereich SR vollständig in zwei Bereiche getrennt sind. Weiterhin weist eine annähernd rote Farbe bestimmten Bereichs darauf hin, dass der Bereich große Mengen an Licht emittiert, eine annähernd blaue Farbe weist darauf hin, dass der Bereich kleine Mengen an Licht emittiert, und eine schwarze Farbe weist darauf hin, dass der entsprechende Bereich kein Licht emittiert.
  • Der LED-Chip von 20(a) weist eine einzelne Mesastruktur auf, die nicht in zwei oder mehrere Bereiche getrennt ist, und der LED-Chip von 20(b) umfasst Mesastrukturen, die durch den Trennungsbereich SR voneinander getrennt sind. Obwohl beide LED-Chips eine gleiche Anordnung an Elektrodenfeldern 37, 39 und Elektrodenfortsätzen 37a, 37b aufweisen, kann einwandfrei festgestellt werden, dass der LED-Chip von 20(b) mit zwei voneinander vollständig getrennten Mesastrukturen M1, M2 ein viel einheitlicheres Lichtemissionsmuster zeigt und mehr Licht als der LED-Chip von 20(a) emittiert.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf einige beispielhafte Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an der Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Wesen und Rahmen der Erfindung abzuweichen. Daher sollte es offensichtlich sein, dass die beispielhaften Ausführungsformen nur der Erläuterung dienen und dem Fachmann für eine vollständige Offenbarung der Erfindung und für ein genaues Verständnis der Erfindung zur Verfügung gestellt werden. Somit beabsichtigt die Erfindung Modifikationen und Änderungen zu umfassen, vorausgesetzt, sie fallen in den Rahmen der beigefügten Ansprüche und ihren Entsprechungen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6650018 [0004]

Claims (44)

  1. Lichtemittierender Diodenchip (LED-Chip), umfassend: einen Halbleiterstapel, der eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und eine zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete aktive Schicht umfasst; eine erstes Elektrodenfeld, das gegenüber der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist; ein erster Elektrodenfortsatz, der sich von dem ersten Elektrodenfeld ausgehend erstreckt und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist; ein zweites Elektrodenfeld, das mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp elektrisch verbunden ist; eine Isolierschicht, die zwischen dem ersten Elektrodenfeld und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist.
  2. LED-Chip nach Anspruch 1, wobei die Isolierschicht einen verteilten Bragg-Reflektor umfasst.
  3. LED-Chip nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine zwischen der Isolierschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete transparente leitfähige Schicht.
  4. LED-Chip nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen zwischen der Isolierschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordneten Reflektor.
  5. LED-Chip nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein zwischen dem ersten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstypentlang des ersten Elektrodenfortsatzes so angeordnetes Punktmuster, dass der erste Elektrodenfortsatz von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch das Punktmuster teilweise getrennt ist.
  6. LED-Chip nach Anspruch 5, wobei das Punktmuster aus einem Isoliermaterial gebildet ist.
  7. LED-Chip nach Anspruch 5, wobei das Punktmuster einen Reflektor umfasst.
  8. LED-Chip nach Anspruch 7, wobei der Reflektor ein verteilter Bragg-Reflektor ist.
  9. LED-Chip nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterstapel weiterhin eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen, die sich durch die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die aktive Schicht hindurch zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp erstrecken, umfasst und die Vielzahl von Durchgangsbohrungen entlang dem ersten Elektrodenfortsatz angeordnet ist und der erste Elektrodenfortsatz mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Durchgangsbohrungen verbunden ist.
  10. LED-Chip nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: eine zwischen dem ersten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht.
  11. LED-Chip nach Anspruch 10, wobei die Isolierschicht unter dem ersten Elektrodenfortsatz sich zur Isolierung des ersten Elektrodenfortsatzes von der Seitenwand der Durchgangsbohrungen zu einer Seitenwand der Durchgangsbohrungen hin erstreckt.
  12. LED-Chip nach Anspruch 9, wobei die Isolierschicht unter dem ersten Elektrodenfortsatz einen verteilten Bragg-Reflektor umfasst.
  13. LED-Chip nach Anspruch 12, wobei der verteilte Bragg-Reflektor unter dem ersten Elektrodenfortsatz sich zur Isolierung des ersten Elektrodenfortsatzes von der Seitenwand der Durchgangsbohrungen zu einer Seitenwand der Durchgangsbohrungen hin erstreckt.
  14. LED-Chip nach Anspruch 9, weiterhin umfassend: eine zwischen der Isolierschicht unter dem ersten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete transparente leitfähige Schicht.
  15. LED-Chip nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen ausgehend von dem zweiten Elektrodenfeld sich erstreckenden zweiten Elektrodenfortsatz; und eine transparente leitfähige Schicht auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei das zweite Elektrodenfeld und der zweite Elektrodenfortsatz mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch die transparente leitfähige Schicht elektrisch verbunden sind.
  16. LED-Chip nach Anspruch 15, weiterhin umfassend: eine Stromsperrschicht, die zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes angeordnet ist.
  17. LED-Chip nach Anspruch 16, wobei die Stromsperrschicht in Form einer Linie oder in einem Punktmuster angeordnet ist.
  18. LED-Chip nach Anspruch 17, wobei die Stromsperrschicht einen Reflektor umfasst.
  19. LED-Chip nach Anspruch 15, weiterhin umfassend: eine zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und dem zweiten Elektrodenfortsatz entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes in einem Punktmuster angeordnete Stromsperrschicht.
  20. LED-Chip nach Anspruch 1, wobei der erste Elektrodenfortsatz in einer Vielzahl von Punktbereichen mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist und die Vielzahl von Punktbereichen erste Punktbereiche umfasst, die näher an dem ersten Elektrodenfeld als am zweiten Elektrodenfeld liegen, und zweite Punktbereiche, die näher an dem zweiten Elektrodenfeld als am ersten Elektrodenfeld liegen, und die Größe der ersten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den ersten Punktbereichen und dem ersten Elektrodenfeld zunimmt.
  21. LED-Chip nach Anspruch 20, wobei die Größe der zweiten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den zweiten Punktbereichen und dem ersten Elektrodenfeld abnimmt.
  22. LED-Chip nach Anspruch 21, weiterhin umfassend: einen ausgehend von dem zweiten Elektrodenfeld sich erstreckenden zweiten Elektrodenfortsatz; und eine zwischen dem zweiten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete transparente leitfähige Schicht, wobei der zweite Elektrodenfortsatz mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch die transparente leitfähige Schicht in einer Vielzahl von Punktbereichen verbunden ist, und wobei die entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes angeordnete Vielzahl von Punktbereichen dritte Punktbereiche umfasst, die näher am zweiten Elektrodenfeld als am ersten Elektrodenfeld liegen, und vierte Punktbereiche, die näher am ersten Elektrodenfeld als am zweiten Elektrodenfeld liegen, wobei die Größe der dritten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den dritten Punktbereichen und dem zweiten Elektrodenfeld zunimmt.
  23. LED-Chip nach Anspruch 22, wobei die Größe der vierten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den vierten Punktbereichen und dem zweiten Elektrodenfeld zunimmt.
  24. LED-Chip nach Anspruch 22, wobei die ersten bis vierten Punktbereiche mit zunehmendem Abstand zwischen den ersten bis vierten Punktbereichen und einer Linie, die das erste Elektrodenfeld und das zweite Elektrodenfeld kreuzt, zunimmt.
  25. Lichtemittierender Diodenchip (LED-Chip), umfassend: eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Vielzahl von Mesastrukturen, die auf der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet sind und wobei jede eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete aktive Schicht umfasst; ein erstes Elektrodenfeld, von dem wenigstens ein Teil auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp gegenüber der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist; einen ersten Elektrodenfortsatz, der sich von dem ersten Elektrodenfeld ausgehend erstreckt und mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp verbunden ist; ein zweites Elektrodenfeld, das mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp elektrisch verbunden ist; und eine Isolierschicht, die zwischen dem ersten Elektrodenfeld und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist.
  26. LED-Chip nach Anspruch 25, wobei das zweite Elektrodenfeld eine Vielzahl von Elektrodenfeldern umfasst, die auf der Vielzahl Mesastrukturen entsprechend angeordnet ist.
  27. LED-Chip nach Anspruch 26, wobei das erste Elektrodenfeld eine Vielzahl von Elektrodenfeldern umfasst, die auf der Vielzahl von Mesastrukturen entsprechend gebildet ist.
  28. LED-Chip nach Anspruch 25, wobei die Mesastrukturen durch einen Trennungsbereich, der die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp freilegt, getrennt sind.
  29. LED-Chip nach Anspruch 28, wobei der erste Elektrodenfortsatz einen mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp in dem Trennungsbereich verbundenen Elektrodenfortsatz umfasst.
  30. LED-Chip nach Anspruch 29, weiterhin umfassend: ein Punktmuster, das zwischen dem ersten Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp entlang des ersten Elektrodenfortsatzes so angeordnet ist, dass der erste Elektrodenfortsatz von der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch das Punktmuster teilweise getrennt ist.
  31. LED-Chip nach Anspruch 30, wobei das Punktmuster aus einem Isoliermaterial gebildet ist.
  32. LED-Chip nach Anspruch 30, wobei das Punktmuster einen verteilten Bragg-Reflektor umfasst.
  33. LED-Chip nach Anspruch 28, wobei das erste Elektrodenfeld ein teilweise in dem Trennungsbereich angeordnetes Elektrodenfeld umfasst.
  34. LED-Chip nach Anspruch 25, wobei die Isolierschicht einen verteilten Bragg-Reflektor umfasst.
  35. LED-Chip nach Anspruch 25, wobei jede der Mesastrukturen eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen umfasst, die sich durch die Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die aktive Schicht hindurch zum Freilegen der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp erstrecken, und der erste Elektrodenfortsatz einen mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Vielzahl der Durchgangsbohrungen verbundenen Elektrodenfortsatz umfasst.
  36. LED-Chip nach Anspruch 35, weiterhin umfassend: eine zwischen der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem Elektrodenfortsatz, der mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp durch die Vielzahl von Durchgangsbohrungen verbunden ist, angeordnete Isolierschicht.
  37. LED-Chip nach Anspruch 36, wobei die zwischen dem Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht einen verteilten Bragg-Reflektor umfasst.
  38. LED-Chip nach Anspruch 36, wobei die zwischen dem Elektrodenfortsatz und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnete Isolierschicht sich zu einer Seitenwand der Durchgangsbohrungen hin erstreckt, um den ersten Elektrodenfortsatz von der Seitenwand der Durchgangsbohrungen zu isolieren.
  39. LED-Chip nach Anspruch 36, weiterhin umfassend: eine transparente leitfähige Schicht, die zwischen der Isolierschicht unter der Elektrodenschicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordnet ist.
  40. LED-Chip nach Anspruch 25, weiterhin umfassend: einen ausgehend von dem zweiten Elektrodenfeld sich erstreckenden zweiten Elektrodenfortsatz; und eine transparente leitfähige Schicht auf der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei das zweite Elektrodenfeld und der zweite Elektrodenfortsatz mit der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp durch die transparente leitfähige Schicht elektrisch verbunden sind.
  41. LED-Chip nach Anspruch 40, weiterhin umfassend: eine zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und der Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes in Form einer Linie oder in einem Punktmuster angeordnete Stromsperrschicht.
  42. LED-Chip nach Anspruch 41, wobei die Stromsperrschicht einen Reflektor umfasst.
  43. LED-Chip nach Anspruch 42, wobei der Reflektor ein verteilter Bragg-Reflektor ist.
  44. LED-Chip nach Anspruch 40, weiterhin umfassend: eine zwischen der transparenten leitfähigen Schicht und dem zweiten Elektrodenfortsatz entlang des zweiten Elektrodenfortsatzes in einem Punktmuster angeordnete Stromsperrschicht.
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