JP2004523892A - 発光ダイオード - Google Patents

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Abstract

【課題】発光ダイオードは、補完的な一対の電極と、対応する金属接点を絶縁して、接点間の電流の流れが活性層の全体にわたって流れるようにする。
【解決手段】半導体発光ダイオードは、小さいフットプリントを有するＬＥＤを形成するため、基板１００の同一側上に形成される近接離隔型のｎ及びｐ電極を備える。Ｕ字形状の半透明なｐ接触層１０２は、その下にあるウインドウ層１０１の上面の三面に沿って形成される。ｐ電極１０３は、Ｕ字形状の閉じた端部の中心にあるｐ接触層上に形成される。接触層１０５は、クラッド層２０３上に形成され、ｐ接触層１０２のＵ字形状の開いた端部の中心にある。ｎ電極１０６は、ｎ接触層１０５上に形成される。該ｎ及びｐ電極は、電極の間に位置されるノッチ１０７又は絶縁体によって互いに電気的に絶縁される。
【選択図】図２

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の同一面上に金属接点を備える発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードの構造及びそれらの構造を作るための製造プロセスが年々発達してきているにもかかわらず、当該産業に対する技術的及び経済的な課題は、相変わらず残されている。基板及び成長方法の高いコストのため、各素子のフットプリントが、目的とする光出力に対する要求を満たすようにできるだけ小さく保たれることが、成功にとって重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
絶縁基板及び基板の同一側上に位置している金属接点を採用するＬＥＤの場合には、フットプリントの減少のための特別な課題が存在する。このような構造においては、金属接点間の電流の流れが、小さくて低いインピーダンスの発光面を通じる良好な経路に集中する傾向がある。従って、発光面の多くは活動化されない。現在まで、この問題は、半透明な伝導性のウインドウ接触層を提供し、該接触層の物理的な側面分離を維持することによって処理されてきた。このような分離によって、所定サイズの基板に組立てられ得る素子の数がひどく制限され、よって製造業者に経済的な負担がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、発光ダイオードは、補完的な一対の電極と、対応する金属接点を絶縁して、接点間の電流の流れが活性層の全体にわたって流れるようにする手段とを備える。
【発明の効果】
【０００５】
有利な点は、これらの手段が、素子の光出力の効率を増加させ、所定サイズの基板上に高密度の素子の集積を許容することである。
【０００６】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
説明の便宜のため、図１乃至３のＬＥＤは、絶縁基板上に形成されるＧａＮ基盤の構造である。図１及び３において表示される要素は、本質的に例示の実施形態のサイズと同一であるが、図２において表示される要素は、同一のサイズに表現されない。図１の装置は、基板上の装置の例示のフットプリントを示すために、四つのプラスシンボル即ち１５１乃至１５４、及び基板１００の境界線によって囲まれる。図３は、エッチングによって形成されたストリートによって切り離される四つの同様の状態にある装置のレイアウトである。図３のうちの装置３０１乃至３０４の分離は、名目上、その図のストリートの中心線に沿って行われる。
【０００９】
図１及び２において、図１の特徴を表現する符号は、図２の同じ特徴のためにも使われる。図１において例示されない図２の特徴は、２０２から始まっている符号で識別される。
【００１０】
図１及び２の例示のＧａＮ装置は、サファイヤ基板１００上に形成される。図２は、図1のセクションラインＡＡから見られるＬＥＤの構成要素である。図１及び２のＬＥＤは、サファイヤ基板１００、サファイヤ基板及びＧａＮ層間の格子の不一致を克服するための緩衝領域２０２、ｎクラッディング層２０３、活性領域２０４、ｐクラッディング層２０５、ｐウインドウ領域１０１、ｐ接触層１０２、ｐ金属接点１０３，１０４、ｎ接触領域１０５、及びｎ金属接点１０６を備える。ｐ金属接点１０３、１０４と一緒のｐ接触層１０２は、ｐウインドウ領域１０１とともにオーミック接触を形成する。ｎ金属接点１０６と一緒のｎ接触領域１０５は、ｎクラッディング層２０３とともにオーミック接触を形成する。
【００１１】
符号１０１及び２０２乃至２０５であるＬＥＤの要素は、ＭＯＣＶＤプロセスによって形成される。符号１０２乃至１０６である要素は、蒸着によって形成される。ＭＯＣＶＤ処理の完了の後、写真石版印刷法によって制御されるエッチングは、ｎ接触アセンブリ１０５，１０６が形成されるｎクラッディング層の部分を露出させる。次の深いエッチングステップは、又写真石版印刷法による制御の下で、個々の装置間、例えば図３のうちの装置３０１乃至３０４間のストリートを開放する。同時に、深い隔離溝１０７が形成されることができる。金属接点間の隔離がイオン注入によって形成される絶縁体によって提供される場合、深い隔離溝のエッチングは省略される。
【００１２】
図１の例示の実施例において、ｐウインドウ領域１０１は、（ａ）Ｍｇによって不純物処理されたＧａＮから形成される第１のウインドウ層と、（ｂ）Ｍｇ+によってより高く不純物処理される第２のＧａＮ重畳ウインドウ層とを備える。図１に示すように、ｐウインドウ領域１０１の層は、（ａ）円１０３によって限定される表面領域、（ｂ）長方形１０５によって限定される表面領域、及び（ｃ）溝１０７の表面領域以外の装置の全フットプリントを包含する。
【００１３】
接触層１０２は、領域１０１の上層の露出面上に被着するＮｉＯＸ／Ａｕの薄くて半透明な伝導層である。図１において符号１０３として識別される第１開口部は、ウインドウ領域１０１の高不純物処理層に達するように層１０２を通じてエッチングされる。Ｔｉ金属接点１０３は、図２に示すように形成されることによってウインドウ領域１０１の露出面及び層１０２に対する粘着力を提供する。金の接触層１０４は、Ｔｉ金属接点１０３上に被着される。ＮｉＯＸ／Ａｕ層１０２及びＴｉ金属接点１０３は、層１０１とともにオーミック接触を形成する。
【００１４】
ｎ接触領域１０５は、Ｔｉ、Ｎｉ及びＡｌを含む金属の多くの層から形成されることにより、ｎクラッディング２０３に対する粘着力を提供し、Ａｕ接触１０６の被着のためのオーミック接触の基礎を提供する。
【００１５】
接触層１０２は、活性領域２０４のその基礎となる表層に均一に電流を流布しやすくする。しかし、装置の残りの部分に対するｎ接触の形状及び物理的な関係は、接触間の電流の流れを活性領域の限られた領域に集中する、物理的に小さくて、比較的低いインピーダンスの経路を生成する。
【００１６】
深い溝１０７又は同様に位置するインプラントされた絶縁体によって金属接点１０４及び１０６が隔離されることにより、接触間の低いインピーダンスの経路を除去し、よって接点１０４及び１０６間の側面の分離が減少されるようにする。
【００１７】
Ｕ字形状の半透明な伝導層１０２は、Ｕ字の開いた端部の中心にあり、活性層を通じて活性電流を効果的に流布するｎ電極と協同して、大きい発光表層、及びＵ字形状を提供する。Ｕ字の平行した脚は、ｐクラッディング層及びｎクラッディングともにおいて、隔離手段の周辺に電流の経路を提供する。
【００１８】
本発明は、好ましい実施形態に対する特定の注意に関して記載されているが、本発明の当業者には、本発明の範囲内の変形及び変更が可能であると理解される。例えば、金属接点は、その間に提供される絶縁体を備える装置の、対抗する角に対角的に又は隣接した角に位置され得る。同様に、装置のフットプリントが長方形であるにもかかわらず、正方形のフットプリントを有する装置は、深い溝又は絶縁体によって分離される、横に離隔位置される金属接点を収容することができる。
【００１９】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるＬＥＤを概略的に示す平面図である。
【図２】線Ａ−Ａについての図１のＬＥＤを概略的に示す側面図である。
【図３】図１の四つのＬＥＤのレイアウトを基板上に概略的に示す平面図である。

Claims (8)

  1. 半導体発光ダイオード構造であって、
    基板と、
    前記基板の同一側上に横方向に離間して設けられた第１及び第２電極と、
    前記ダイオード構造内に形成され、前記電極を互いに絶縁するための手段とを備えることを特徴とする半導体発光ダイオード構造。
  2. 前記絶縁手段は、前記電極の間に位置される溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光ダイオード構造。
  3. 前記絶縁手段は、前記電極の間に位置される絶縁体を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光ダイオード構造。
  4. 半導体発光ダイオード構造であって、
    サファイヤ基板と、
    ＧａＮ基盤の発光構造と、
    前記基板の同一側上に横方向に離隔した第１及び第２電極と、
    前記ダイオード構造内に形成され、前記電極を互いに絶縁するための手段とを備えることを特徴とする半導体発光ダイオード構造。
  5. 前記絶縁手段は、前記電極の間に位置される溝を含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光ダイオード構造。
  6. 前記絶縁手段は、前記電極の間に位置される絶縁体を含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体発光ダイオード構造。
  7. 前記第１電極は、Ｕ字形状の半透明な伝導性のｐ接触層と、前記Ｕの閉じた端部の中心にある金属ｐ接点とを備え、
    前記第２電極は、ｎ接触層と、前記Ｕの開いた端部の中心にある金属ｎ接点とを備えることを特徴とする請求項１又は４に記載の半導体発光ダイオード構造。
  8. 前記ｐ接触層は、ＮｉＯＸ／Ａｕ層を含み、前記金属ｐ接点は、Ｔｉ層、及びＡｕ層を含み、
    前記ｎ接触層は、Ｔｉ，Ｎｉ，及びＡｌの層を含み、前記金属ｎ接点は、Ａｕを含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体発光ダイオード構造。
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