DE202009018090U1 - Halbleiter-Lichtemittervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Halbleiter-Lichtemittervorrichtung umfassend:
ein leitendes Substrat, eine erste Elektrodenschicht, eine isolierende Schicht, eine zweite Elektrodenschicht, eine zweite Halbleiterschicht, eine aktive Schicht und eine erste Halbleiterschicht, welche aufeinanderfolgend geschichtet sind,
wobei die zweite Elektrodenschicht mindestens einen Bereich beinhaltet, in dem ein Anteil einer Schnittstellenfläche in Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht freigelegt ist,
wobei die erste Elektrodenschicht die zweite Elektrodenschicht, die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht durchdringt und elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht durch ein Sicherstrecken auf vorbestimmte Bereiche der ersten Halbleiterschicht durch eine Vielzahl an Kontaktlöchern, welche die vorbestimmten Bereiche der ersten Halbleiterschicht durchdringen, verbunden ist, wobei die isolierende Schicht die erste Elektrodenschicht von der zweiten Elektrodenschicht, der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht isoliert, indem sie zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht und an seitlichen Oberflächen der Kontaktlöcher gebildet ist, und
wobei eine Fläche, in der die erste Elektrodenschicht und die erste Halbleiterschicht in...

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2008-0103671 , die beim Korean Intellectual Property Office am 22. Oktober 2008 eingereicht worden ist, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung und insbesondere eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung, die dazu geeignet ist einen Betrieb bei einem hohen Strom durchzuführen und durch Veränderung einer Anordnungsstruktur der Elektroden die Lichtleistung zu verbessern.
  • Halbleiter-Lichtemittervorrichtungen enthaltene Materialien, die Licht innerhalb emittieren. Zum Beispiel sind LEDs (Lichtemitterdioden) Vorrichtungen, die Dioden benutzen, mit welchen Halbleiter verbunden sind, Energie umwandeln, welche durch Rekombination von Elektronen und Löchern in Licht erzeugt wird, und das Licht emittieren. Die Halbleiter-Lichtemitter-Vorrichtungen werden weitgehend als Lichtanzeigevomchtungen und Lichtquellen verwendet und ihre Entwicklung ist vorangetrieben worden.
  • Im Allgemeinen haben Halbfeiterübergang-Lichtemittervorrichtungen Übergangsstrukturen von p-Typ Halbleitern und n-Typ Halbleitern. In den Übergangsstrukturen der Halbleiter kann Licht durch Rekombination von Elektronen und Löchern in Übergangsbereichen beider Typen an Halbleitern emittiert werden und weiterhin kann eine aktive Schicht zwischen beiden Typen an Halbleitern gebildet werden, um Lichtemissionen zu aktivieren. Die Halbleiter-Übergang-Lichtemittervorrichtungen haben vertikale Strukturen und horizontale Strukturen entsprechend Positionen von Elektroden für Halbleiterschichten und die horizontale Struktur beinhaltet Epi-Up Struktur und Flip-Chip-Struktur.
  • 1 ist eine Ansicht, die eine horizontale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend dem Stand der Technik zeigt und 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine vertikale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend dem Stand der Technik zeigt. Zur Erklärungsvereinfachung wird in den 1 und 2 eine Beschreibung auf der Annahme gegeben, dass eine n-Typ Halbleiterschicht in Kontakt mit einem Substrat ist und eine p-Typ Halbleiterschicht auf einer aktiven Schicht gebildet ist.
  • Zuerst wird eine horizontale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • Eine horizontale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 1 beinhaltet ein nichtleitendes Substrat 13, eine n-Typ Halbleiterschicht 12, eine aktive Schicht 11 und eine p-Typ Halbleiterschicht 10. Eine n-Typ Elektrode 15 und eine p-Typ Elektrode 14 sind auf der n-Typ Halbleiterschicht 12 bzw. der p-Typ Halbleiterschicht 10 gebildet und sind mit einer externen Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden, um eine Spannung oder dergleichen anzulegen.
  • Wenn die Spannung an die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 1 durch die Elektroden 14 und 15 angelegt wird, bewegen sich Elektronen von der n-Typ Halbleiterschicht 12 und Löcher bewegen sich von der p-Typ Halbleiterschicht 10, welches in einer Rekombination der Elektronen und der Löcher resultiert, um Licht zu emittieren. Die Halbleiter-Lichtemittier-Vorrichtung 1 beinhaltet die aktive Schicht 11 und das Licht wird von der aktiven Schicht 11 emittiert. In der aktiven Schicht 11 wird die Lichtemission der Halbleiter-Lichtemittiervorrichtung 1 aktiviert und das Licht wird emittiert. Um eine elektrische Verbindung aufzubauen, werden die n-Typ Elektrode und die p-Typ Elektrode auf der n-Typ Halbleiterschicht 12 bzw. der p-Typ Halbleiterschicht 10 mit den niedrigsten Kontaktwiderstandswerten positioniert.
  • Die Positionen der Elektroden können entsprechend einem Substrattyp variieren. Zum Beispiel kann für den Fall, dass das Substrat 13 ein Saphirsubstrat ist, welches ein nichtleitendes Substrat ist, wie es in der Zeichnung gezeigt wird, die Elektrode der n-Typ Halbleiter-Schicht 12 nicht auf dem nichtleitenden Substrat 13 gebildet werden, sondern kann auf der n-Typ Hableiterschicht 12 gebildet werden.
  • Deshalb werden, wenn die n-Typ Elektrode 15 auf der n-Typ Halbleiterschicht 12 gebildet wird, Teile der p-Typ Halbleiterschicht 10 und die aktive Schicht 11, welche auf einer Oberseite gebildet werden, belegt, um einen ohmschen Kontaktanteil zu bilden. Da die Elektroden auf diese Weise gebildet werden, wird eine lichtemittierende Fläche der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 1 reduziert und somit sinkt die Lichtleistung ebenso.
  • Um verschiedene Probleme einschließlich dem oben beschriebenen Problem anzugreifen, ist eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung, welche ein nichtleitendes Substrat verwendet, aufgetreten.
  • Eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 2, die in 2 gezeigt ist, ist eine vertikale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung. Da ein leitendes Substrat 23 verwendet wird, kann eine n-Typ Elektrode 25 auf dem Substrat gebildet werden. Obwohl die n-Typ Elektrode, wie in 2 gezeigt, auf dem leitenden Substrat 23 gebildet ist, ist es ebenso möglich, eine vertikale Lichtemittervorrichtung durch Aufwachsen von Halbleiterschichten unter Verwendung eines nichtleitenden Substrates, durch Entfernen des Substrates und dann durch direktes Bilden einer n-Typ Elektrode auf der n-Typ Halbleiterschicht herzustellen.
  • Wenn das leitende Substrat 23 verwendet wird, kann, da eine Spannung an eine n-Typ Halbleiterschicht 22 durch das leitende Substrat 23 hindurch angelegt werden kann, eine Elektrode direkt auf dem Substrat gebildet werden.
  • Deshalb wird, wie in 2 gezeigt, die n-Typ Elektrode 25 auf dem leitenden Substrat 23 gebildet und eine p-Typ Elektrode 24 wird auf einer p-Typ Halbleiterschicht 20 gebildet, um dadurch eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung herzustellen, die eine vertikale Struktur aufweist.
  • Allerdings muss in diesem Fall, insbesondere in dem Fall, dass eine Hochleistungs-Lichtemittervorrichtung, die eine große Fläche aufweist, hergestellt wird, ein Flächenverhältnis der Elektrode zu dem Substrat für die Stromverteilung hoch sein. Als Ergebnis ist die Lichtausbeute begrenzt, der Lichtverlust wird aufgrund von optischer Absorption verursacht und die Lichtleistung wird reduziert.
  • Die horizontalen und vertikalen Halbleiter-Lichtemittervorrichtungen, welche unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben werden, reduzieren die Lichtemittierfläche, um dadurch die Lichtleistung zu reduzieren, die Lichtausbeute zu begrenzen, den Lichtverlust aufgrund von optischer Absorption zu verursachen und die Lichtleistung zu reduzieren.
  • Aufgrund dessen muss eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung, die eine neue Struktur aufweist, dringendst entwickelt werden, um die Probleme der herkömmlichen Halbleiter-Lichtemittervorrichtungen zu lösen.
  • Die vorliegende Erfindung ist erfunden worden, um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung zu Verfügung zu stellen, die eine neue Struktur aufweist.
  • Weiterhin ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung mit hoher Lichtleistung zur Verfügung zu stellen.
  • Weiterhin ist es eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochstrom-Halbleiter-Lichtemittervorrichtung zur Verfügung zu stellen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der Aufgaben eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung zur Verfügung gestellt, die beinhaltet: Ein leitendes Substrat, eine erste Elektrodenschicht, eine isolierende Schicht, eine zweite Elektrodenschicht, eine zweite Halbleiterschicht, eine aktive Schicht und eine erste Halbleiterschicht, welche aufeinanderfolgend geschichtet sind, wobei die zweite Elektrodenschicht mindestens einen Bereich beinhaltet, in dem ein Anteil einer Schnittstellenfläche in Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht freigelegt ist, wobei die erste Elektrodenschicht die zweite Elektrodenschicht, die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht durchdringt und elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht durch ein Sicherstrecken in vorbestimmte Bereiche der ersten Halbleiterschicht durch eine Vielzahl an Kontaktlöchern, welche die vorbestimmten Bereiche der ersten Halbleiterschicht durchdringen, verbunden ist, wobei die isolierende Schicht die erste Elektrodenschicht von der zweiten Elektrodenschicht, der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht durch ein Ausgebildetsein zwischen der ersten Elektrodenschicht und der Elektrodenschicht und an Seitenoberflächen der Kontaktlöcher isoliert und wobei eine Fläche, in der die Elektrodenschicht und die erste Halbleiterschicht in Kontakt miteinander sind, 3–13% einer Fläche der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung ist.
  • Weiterhin sind die Kontaktlöcher einheitlich angeordnet.
  • Weiterhin ist die Anzahl der Kontaktlöcher 5–50.
  • Weiterhin ist eine Kontaktfläche zwischen der ersten Elektrodenschicht und der Halbleiterschicht für die Fläche von 1.000.000 μm2 der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 30.000 bis 130.000 μm2.
  • Weiterhin ist ein Abstand zwischen zentralen Punkten benachbarter Kontaktlöcher unter den Kontaktlöchern 100–400 μm.
  • Weiterhin beinhaltet die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung zudem eine Elektrodenkontaktflächeneinheit, welche auf einem freiliegenden Bereich der zweiten Elektrodenschicht gebildet ist.
  • Weiterhin ist der freiliegende Bereich der zweiten Elektrodenschicht an einer Ecke der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung gebildet.
  • Weiterhin reflektiert die zweite Elektrodenschicht Licht, welches von der aktiven Schicht erzeugt wird.
  • Weiterhin beinhaltet die zweite Elektrodenschicht Ag und/oder Al und/oder Pt.
  • Weiterhin ist das leitende Substrat eine metallisches Substrat, welches Au und/oder Ni und/oder Cu und/oder W beinhaltet.
  • Weiterhin beinhaltet das leitende Substrat Si und/oder Ge und/oder GaAs.
  • Diese und/oder andere Aspekte und Vorteile des vorliegenden altgemein erfinderischen Konzeptes werden offensichtlich werden und besser durch die folgende Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher werden, von denen:
  • 1 eine Ansicht ist, die eine horizontale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend dem Stand der Technik zeigt;
  • 2 eine Querschnittsansicht ist, die eine vertikale Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend dem Stand der Technik zeigt;
  • 3 eine Flächenansicht ist, die eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 eine Querschnittsansicht ist, die eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ein Graph ist, der einen n-Typ ohmschen Kontaktwiderstand und einen p-Typ ohmschen Kontaktwiderstand einer Halbleiter-Lichtemitter-Vorrichtung, die eine Fläche von 1.000 × 1.000 μm2 aufweist, darstellt;
  • 6 ein Graph ist, der den Gesamtwiderstand des ersten Kontaktwiderstandes und des zweiten Kontaktwiderstandes entsprechend einer Kontaktfläche zwischen einer ersten Halbleiterschicht und einer ersten Elektrodenschicht darstellt; und
  • 7 ein Graph ist, der die Lichtleistung entsprechend der Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Elektrodenschicht darstellt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Die folgenden Ausführungsformen werden als Beispiele zur Verfügung gestellt, um den Gedanken der Erfindung umfänglich dem Fachmann zugänglich zu machen.
  • Deshalb sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die hierin aufgeführt werden, einschränkend betrachtet werden und sie kann in verschiedenen Formen ausgeführt werden und die Dickengröße einer Vorrichtung kann in den Zeichnungen zur Erleichterung von Erklärungen übertrieben sein. Die gleiche Komponente wird nachfolgend durch das gleiche Bezugszeichen wiedergegeben.
  • 3 und 4 sind eine Flächenansicht und eine Querschnittsansicht, die eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Zugleich ist 4 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie I–I', wie in 3 gezeigt, betrachtet wird.
  • Bezug nehmend auf die 3 und 4 beinhaltet eine Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein leitendes Substrat 110, eine erste Elektrodenschicht 120, eine isolierende Schicht 130, eine zweite Elektrodenschicht 140, eine zweite Halbleiterschicht 150, eine aktive Schicht 160 und eine erste Halbleiterschicht 170, die aufeinanderfolgend geschichtet sind.
  • Das leitende Substrat 110 kann aus einem Material gebildet sein, welches dem elektrischen Strom ermöglicht, zu fließen. Z. B. ist es bevorzugt, dass das leitende Substrat 110 ein metallisches Substrat ist. welches aus einem der Metalle, wie Au, Ni, Cu und W gebildet ist, oder ein Halbleitersubstrat ist, welches aus Si oder Ge oder GaAs gebildet ist.
  • Die erste Elektrodenschicht 120 ist auf dem leitenden Substrat 110 geschichtet, wobei es, da die erste Elektrodenschicht 120 elektrisch mit dem leitenden Substrat 110 und der aktiven Schicht 160 verbunden ist, bevorzugt ist, dass die erste Elektrodenschicht 120 aus einem Material gebildet ist, welches den Kontaktwiderstand mit dem leitenden Substrat 110 und der aktiven Schicht 160 minimieren kann.
  • Die erste Elektrodenschicht 120 ist auf dem leitenden Substrat 110 geschichtet und weiterhin durchdringen einige Bereiche davon, wie in 4 gezeigt, die isolierende Schicht 130, die zweite Elektrodenschicht 140, die zweite Halbleiterschicht 150 und die aktive Schicht 160 und sind in Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht 170 durch ein Sicherstrecken durch Kontaktlöcher 180, welche vorbestimmte Bereiche der ersten Halbleiterschicht 170 durchdringen. wodurch das leitende Substrat 110 und die erste Halbleitersicht 170 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Das heißt, die Elektrodenschicht 120 verbindet elektrisch die leitende Schicht 110 mit der ersten Halbleiterschicht 170 durch die Kontaktlöcher 180 hindurch. Sie sind durch Ausdehnungen der Kontaktlöcher 180, genauer gesagt der Kontaktbereiche 190, die Flächen darstellen, in welchen die erste Elektrodenschicht 120 und die erste Halbleiterschicht 170 in Kontakt miteinander durch die Kontaktlöcher 180 sind, elektrisch verbunden.
  • Die isolierende Schicht 130 ist inzwischen auf der ersten Elektrodenschicht 120 gebildet, um die erste Elektrodenschicht 120 von anderen Schichten mit Ausnahme des leitenden Substrates 110 und der ersten Halbleiterschicht 170 elektrisch zu isolieren. In anderen Worten ist die isolierende Schicht 130 nicht nur zwischen den ersten und zweiten Elektrodenschichten 120 und 140 gebildet, sondern auch zwischen seitlichen Oberflächen der zweiten Elektrodenschicht 140, der zweiten Halbleiterschicht 150 und der aktiven Schicht 160, welche durch die Kontaktlöcher 180 freisind, und der ersten Elektrodenschicht 120. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die isolierende Schicht 120 an seitlichen Oberflächen vorbestimmter Bereiche der ersten Halbleiterschicht 170 gebildet ist, welche die Kontaktlöcher 180 durchdringt, um eine Isolierung zu erreichen.
  • Die zweite Elektrodenschicht 140 ist auf der isolierenden Schicht 130 gebildet. Unzweifelhaft existiert die zweite Elektrodenschicht 140, wie zuvor beschrieben, nicht an den vorbestimmten Bereichen, welche die Kontaktlöcher 180 durchdringen.
  • Zugleich beinhaltet die zweite Elektrodenschicht 140, wie in der Zeichnung gezeigt, mindestens einen Bereich, in dem ein Anteil an einer Schnittstellenfläche in Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht 150 freigelegt ist, d. h. ein offengelegter Bereich 145. Eine Elektrodenkontaktflächeneinheit 147 kann auf dem offengelegten Bereich 145 gebildet sein, um eine externe Stromquelle mit der zweiten Elektrodenschicht 140 zu verbinden. Inzwischen sind die zweite Halbleiterscicht 150, die aktive Schicht 160 und die erste Halbleiterschicht 170, welche später beschrieben werden wird, nicht auf dem offengelegten Bereich 145 gebildet. Weiterhin ist der zumindest eine offengelegte Bereich 145, wie in 3 gezeigt, vorzugsweise an Ecken der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 gebildet, um eine Lichtemitterfläche der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 zu maximieren.
  • Inzwischen ist es bevorzugt, dass die zweite Elektrodenschicht 140 aus irgendeinem Metall von Ag, Al und Pt gebildet ist. Dies ist, da die zweite Elektrodenschicht 140 vorzugsweise als eine Schicht gebildet ist, welche die Eigenschaft aufweist, den Kontaktwiderstand mit der Halbleiterschicht 150 zu minimieren, da die zweite Elektrodenschicht 140 im elektrischen Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht 150 ist und eine Funktion hat, die Lichtleistung durch Reflektieren des Lichtes, welches von der aktiven Schicht 160 erzeugt wird, um es auswärts zu leiten, zu verbessern.
  • Die zweite Halbleiterschicht 150 wird auf der zweiten Elektrodenschicht 140 gebildet, die aktive Schicht 160 ist auf der zweiten Halbleiterschicht 150 gebildet und die erste Halbleiterschicht 170 ist auf der aktiven Schicht 160 gebildet.
  • Zugleich wird es bevorzugt, dass die erste Halbleiterschicht 170 ein n-Typ Nitridhalbleiter ist und die zweite Halbleiterschicht 150 ein p-Typ Nitridhalbleiter ist.
  • Inzwischen kann die aktive Schicht 160 durch Auswählen verschiedener Materialien entsprechend der Materialien, aus welchen die erste und die zweite Halbleiterschicht 170 und 150 gebildet sind, gebildet werden. Es ist nämlich bevorzugt, da die aktive Schicht 160 eine Schicht ist, in der Energie, die durch Rekombination an Elektronen und Löchern erzeugt wird, in Licht umgewandelt wird und das Licht emittiert wird, dass die aktive Schicht 160 aus einem Material gebildet ist, welches eine geringere Energiebandlücke aufweist, als diejenige der ersten Halbleiterschicht 170 und der zweiten Halbleiterschicht 150.
  • 5 ist ein Graph, der einen n-Typ ohmschen Kontaktwiderstand und einen p-Typ ohmschen Kontaktwiderstand einer Halbleiter-Lichtemittervorrichtung darstellt, die eine Fläche von 1.000 × 1.000 μm2 aufweist.
  • Bezug nehmend auf 5, vorausgesetzt die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein rechteckiger Chip, der eine Größe von 1.000.000 μm2, d. h. eine Breite von 1.000 μm und eine Höhe von 1.000 μm, aufweist, beinhaltet der Widerstand der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 die Elektrodenschicht 120, die Elektrodenschicht 140, die erste Halbleiterschicht 170, die Halbleiterschicht 150, den Kontaktwiderstand zwischen der zweiten Halbleiterschicht 150 und der Elektrodenschicht 140 (nachfolgend als erster Kontaktwiderstand bezeichnet), und den Kontaktwiderstand zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 (nachfolgend als zweiter Kontaktwiderstand bezeichnet), wobei Hauptveränderungen an dem ersten Kontaktwiderstand 210 und dem zweiten Kontaktwiderstand 220 entsprechend einer Kontaktfläche gemacht werden.
  • Insbesondere wird, wie in 5 gezeigt, wenn die Kontaktfläche ansteigt, eine größere Veränderung an dem zweiten Kontaktwiderstand 220 im Vergleich zu dem ersten Kontaktwiderstand 210 durchgeführt. Zugleich stellt eine X-Achse, wie in 5 gezeigt, die Größe der Kontaktfläche dar, in der die erste Halbleiterschicht 170 und die erste Elektrodenschicht 120 in Kontakt zueinander sind und eine Y-Achse stellt Kontaktwiderstandswerte dar und deshalb stellen Figuren der X-Achse Kontaktflächen dar. in denen die erste Halbleiterschicht 170 und die erste Elektrodenschicht 120 in Kontakt zueinander sind. Was eine Kontaktfläche zwischen der zweiten Halbleiterschicht 150 und der zweiten Elektrodenschicht 140 betrifft, entspricht ein Wert, der durch Subtrahierung eines Wertes der X-Achse von der Gesamtfläche (1.000.000 μm2) der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 erhalten wird, der Kontaktfläche zwischen der zweiten Halbleiterschicht 150 und der zweiten Elektrodenschicht 140, welche dem ersten Kontaktwiderstand 210 entspricht.
  • Zugleich zeigt die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 die Gesamtfläche der Kontaktbereiche 190 an, in welcher die erste Elektrodenschicht 120 und die erste Halbleiterschicht 170 in Kontakt zueinander durch die Kontaktlöcher 180, wie unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben, sind, d. h. die Gesamtsumme der Flächen der Kontaktbereiche 190, da die Kontaktlöcher 180 mehrfach sind.
  • 6 ist ein Graph, der den Gesamtwiderstand des ersten Kontaktwiderstandes und des zweiten Kontaktwiderstandes entsprechend der Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Elektrodenschicht darstellt.
  • Bezug nehmend auf 6 wird, da der erste Kontaktwiderstand 210 und der zweite Kontaktwiderstand 220 der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 entsprechend der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Reihe zueinander verbunden sind, der Gesamtwiderstand 230, welcher durch Addieren des ersten Kontaktwiderstandes 210 und des zweiten Kontaktwiderstandes 220 erhalten wird, unter dem Widerstand der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 am stärksten durch die Kontaktfläche beeinflusst.
  • Zugleich nimmt, wie in 6 herausgefunden worden, dass da die Kontaktfläche (bezogen auf den Wert der X-Achse) zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 ansteigt, der Gesamtwiderstand 230 (bezogen auf den Wert der Y-Achse), schnell ab in einem frühen Zustand und da die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 weiterhin ansteigt, der Gesamtwiderstand 230 dazu neigt anzusteigen.
  • Inzwischen ist es für den Fall, dass die Größe der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 1.000.000 μm2 ist, bevorzugt, da es bevorzugt ist, dass der Widerstand der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 unter 1.6 Ohm ist, dass die Kontaktfläche der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 30.000 bis 250.000 μm2 ist.
  • Das heißt, bei der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung, wie mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben, ist es am meisten bevorzugt, im Bezug auf den Kontaktwiderstand, dass die gesamte Kontaktfläche der Kontaktbereiche 190, in welchen die erste Elektrodenschicht 120 und die erste Halbleiterschicht 170 in Kontakt zueinander durch die Kontaktlöcher 180 sind, 30.000 bis 250.000 μm2 ist.
  • 7 ist ein Graph, der die Lichtleistung entsprechend der Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Elektrodenschicht darstellt.
  • Wie unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, ist, wenn die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 30.000 bis 250.000 μm2 ist, der Gesamtwiderstand gering und somit ist die Lichtleistung der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 wahrscheinlich hoch, jedoch ist zugleich nicht berücksichtigt worden, dass, da die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 ansteigt, eine lichtemittierende Fläche der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 praktisch reduziert wird.
  • Das heißt, wie in 7 gezeigt, steigt die Lichtleistung der Halbleiter-Lichtemitter-Vorrichtung 100 durch Reduzierung des Gesamtwiderstandes an, bis die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 70.000 μm2 ist, jedoch wird, wenn die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 kontinuierlich über 70.000 μm2 ansteigt, die Lichtleistung geringer, wobei der Anstieg der Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 die Abnahme der Kontaktfläche zwischen der zweiten Halbleiterschicht 150 und der zweiten Elektrodenschicht 140 anzeigt, welches einen Lichtemittierbetrag der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 reduziert.
  • Deshalb ist es bevorzugt, dass die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 passend bestimmt wird, d. h. die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 ist vorzugsweise unter 130.000 μm2, so dass die Lichtleistung über 90%, wie in 7 gezeigt, ist.
  • Zum Schluss ist es am meisten bevorzugt, dass in der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 entsprechend der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 durch die Kontaktlöcher 180 30.000 bis 130.000 μm2 ist. Da die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 einem Fall entspricht, bei dem die Größe des Chips 1.000.000 μm2 ist, ist die Kontaktfläche zwischen der ersten Elektrodenschicht 170 und der Halbleiterschicht 120, dass heißt 3–13% der Fläche der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100, die am meisten passende Kontaktfläche.
  • Inzwischen steigt, wenn die Anzahl der Kontaktlöcher 180 sehr gering ist, eine Kontaktfläche zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 für jeden der Kontaktbereiche 190 zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120 an und so steigt eine Fläche der ersten Halbleiterschicht 170, an welche ein Strom geliefert werden muss, an, wodurch ein Strom, welcher zu den Kontaktbereichen 190 geliefert werden sollte, ansteigt. Dies verursacht einen Strom-Überfüllungseffekt an den Kontaktbereichen 190 zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120.
  • Zusätzlich wird, wenn die Anzahl der Kontaktlöcher 180 sehr groß ist, die Größe von jedem dieser Kontaktlöcher 180 sehr klein, wodurch Probleme in dem Herstellungsprozess verursacht werden.
  • Deshalb ist es bevorzugt, dass die Anzahl der Kontaktlöcher 180 passend ausgesucht werden entsprechend der Größe der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100, dass heißt die Größe des Chips, wobei, wenn die Größe der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 1.000.000 μm2 ist, es bevorzugt ist, dass die Anzahl der Kontaktlöcher 180 5 bis 50 ist.
  • Inzwischen ist es, wenn die Kontaktlöcher 180 der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 mehrfach gebildet sind, bevorzugt, dass die Kontaktlöcher 180 einheitlich angeordnet sind. Dies ist, da es bevorzugt ist, die Kontaktlöcher 180 einheitlich anzuordnen, das heißt die Kontaktbereiche 190 zwischen der ersten Halbleiterschicht 170 und der ersten Elektrodenschicht 120. um einen Strom gleichmäßig zu verteilen, da die erste Halbleiterschicht 170 und die erste Elektrodenschicht 120 in Kontakt miteinander durch die Kontaktlöcher 180 sind.
  • Hierin können, wenn die Größe der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 1.000.000 μm2 ist, und die Anzahl der Kontaktlöcher 180 5 bis 50 ist, um einheitlich die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 anzuordnen, Trennabstände zwischen benachbarten Kontaktlöchern unter einer Vielzahl an Kontaktlöchern 100–400 μm sein. Zugleich sind die Trennabstände Werte, welche durch Verbinden zentraler Punkte der benachbarten Kontaktlöcher gemessen werden.
  • Inzwischen kann die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 einheitliche Stromverteilung durch einheitliches Anordnen der Vielzahl an Kontaktlöchern 180 erreichen. Deshalb funktioniert sie, wenn die Größe der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 1.000.000 μm2 ist, bei ungefähr 350 mA herkömmlicher Weise, während die Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 100 entsprechend der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stabil funktioniert und den Stromüberfüllungseffekt verhindert, auch wenn ein hoher Strom von ungefähr 2A angewendet wird und deshalb ist es möglich, eine Lichtemittervorrichtung mit verbesserter Zuverlässigkeit zur Verfügung zu stellen.
  • Wie oben beschrieben, kann in der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Lichtemittierfläche maximal sichergestellt werden durch Bilden einiger Teile der Elektroden auf einer Lichtemittieroberfläche und Positionieren der anderen Teile an einem unteren Teil der aktiven Schicht.
  • Weiterhin kann der Strom, auch wenn der hohe Betriebsstrom angewendet wird, stabil durch einheitliche Anordnung der Elektroden, die auf der Lichtemittieroberfläche positioniert sind, sich verteilen.
  • Weiterhin kann, da sich der Strom einheitlich verteilen kann, der Stromüberfüllungseffekt bei hohem Strombetrieb verhindert werden, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird.
  • Wie oben beschrieben, ist es, obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, abschätzbar für einen Fachmann, dass Ersetzungen, Modifikation und Veränderungen in diesen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den Prinzipien und den Gedanken des allgemeinen Erfindungskonzeptes abzun, wobei der Umfang desjenigen durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2008- [0001]

Claims (16)

  1. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung umfassend: ein leitendes Substrat, eine erste Elektrodenschicht, eine isolierende Schicht, eine zweite Elektrodenschicht, eine zweite Halbleiterschicht, eine aktive Schicht und eine erste Halbleiterschicht, welche aufeinanderfolgend geschichtet sind, wobei die zweite Elektrodenschicht mindestens einen Bereich beinhaltet, in dem ein Anteil einer Schnittstellenfläche in Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht freigelegt ist, wobei die erste Elektrodenschicht die zweite Elektrodenschicht, die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht durchdringt und elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht durch ein Sicherstrecken auf vorbestimmte Bereiche der ersten Halbleiterschicht durch eine Vielzahl an Kontaktlöchern, welche die vorbestimmten Bereiche der ersten Halbleiterschicht durchdringen, verbunden ist, wobei die isolierende Schicht die erste Elektrodenschicht von der zweiten Elektrodenschicht, der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht isoliert, indem sie zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht und an seitlichen Oberflächen der Kontaktlöcher gebildet ist, und wobei eine Fläche, in der die erste Elektrodenschicht und die erste Halbleiterschicht in Kontakt miteinander sind, 3–13% einer Fläche der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung ist.
  2. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktlöcher einheitlich angeordnet sind.
  3. Halbleiter-Lichtemittervorrichtungen nach Anspruch 2, wobei die Anzahl der Kontaktlöcher 5 bis 50 ist.
  4. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Kontaktfläche zwischen der ersten Elektrodenschicht und der Halbleiterschicht bei einer Fläche von 1.000.000 μm2 der Halbleiter-Lichtemittervorrichtung 30.000 bis 130.000 μm2 ist.
  5. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Abstand zwischen zentralen Punkten von benachbarten Kontaktlöchern unter den Kontaktlöchern 100 bis 400 μm ist.
  6. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Elektrodenkontaktflächeneinheit, welche auf einem freiliegenden Bereich der zweiten Elektrodenschicht gebildet ist.
  7. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der freiliegende Bereich der zweiten Elektrodenschicht an einer Ecke der Halbleiter-Lichtemitter-Vorrichtung gebildet ist.
  8. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrodenschicht Licht reflektiert, welches von der aktiven Schicht erzeugt wird.
  9. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweite Elektrodenschicht Ag und/oder Al und/oder Pt beinhaltet.
  10. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitende Substrat ein metallisches Substrat ist, welches Au und/oder Ni und/oder Cu und/oder W beinhaltet.
  11. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitende Substrat S und/oder Ge und/oder GaAs beinhaltet.
  12. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung, umfassend: eine Halbleiter-Schichtung, die eine erste und eine zweite Oberfläche, die einander gegenüberliegen, eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die jeweils die erste und die zweite Oberfläche bereitstellen, und eine aktive Schicht umfasst, die zwischen der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps und der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps ausgebildet ist; eine Vielzahl von Kontaktlöchern, die die Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps durchdringen und mit einem Bereich der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden sind; eine erste Elektrode, die an einer Seite der Halbleiter-Schichtung ausgebildet und mit dem einen Bereich der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps durch die Kontaktlöcher verbunden ist, wobei die eine Seite der Halbleiter-Schichtung einer Seite entspricht, an der sich die zweite Oberfläche befindet; und eine zweite Elektrode, die auf der einen Seite der Halbleiterschichtung ausgebildet und mit der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps verbunden ist.
  13. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Elektrode zumindest einen Bereich aufweist, in dem ein Teil ihrer Oberfläche, die eine Grenzfläche bildet, die mit der Halbleiterschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps in Kontakt ist, freiliegt.
  14. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 12, die des Weiteren einen Isolator um fasst, der zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist.
  15. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die zweite Elektrode und die erste Elektrode auf die zweite Oberfläche aufeinanderfolgend geschichtet sind.
  16. Halbleiter-Lichtemittervorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Kontaktlöcher die zweite Elektrode durchdringen und dadurch mit der ersten Elektrode verbunden werden.
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