KR20130060189A - 전류 확산 층을 구비한 발광 다이오드 칩 - Google Patents

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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 포스파이드-화합물 반도체 재료를 구비하는 반도체 층 시퀀스(5)를 갖춘 발광 다이오드 칩과 관련이 있으며, 이 경우 상기 반도체 층 시퀀스(5)는 p-타입 반도체 영역(2), n-타입 반도체 영역(4) 그리고 상기 p-타입 반도체 영역(2)과 상기 n-타입 반도체 영역(4) 사이에 배치되어 있고 전자기 방사선을 방출하기 위한 활성층(3)을 포함한다. 상기 n-타입 반도체 영역(4)은 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면(6) 쪽을 향하고 있으며, 그리고 상기 p-타입 반도체 영역(2)은 발광 다이오드 칩의 캐리어(7) 쪽을 향하고 있다. 상기 캐리어(7)와 상기 p-타입 반도체 영역(2) 사이에는 두께가 500 nm 미만인 전류 확산 층(1)이 배치되어 있으며, 상기 전류 확산 층은 하나 또는 다수의 p-도핑 된 AlxGa1 - xAs-층을 구비하며, 이때 0.5 < x ≤ 1이다.

Description

전류 확산 층을 구비한 발광 다이오드 칩 {LIGHT-EMITTING DIODE CHIP WITH CURRENT SPREADING LAYER}
본 특허 출원은 독일 특허 출원서 제 10 2010 014 667.6호를 우선권으로 주장하며, 상기 우선권 서류의 공개 내용은 인용의 방식으로 본 출원서에 수용된다.
발광 다이오드 칩에서는 가급적 균일한 전류가 활성층을 통해 흘러가도록 하기 위하여 일반적으로 전기 콘택과 발광 반도체 층 시퀀스 사이에 전기 전도성이 우수한 반도체 재료로 이루어지고 두께가 비교적 두꺼운 전류 확산 층이 배치된다.
예를 들어 간행물 US 6,426,518 B1호에는 광을 방출하는 영역이 포스파이드-화합물 반도체를 기본으로 하는 발광 다이오드 칩이 공지되어 있으며, 이 경우에 전기 콘택과 상기 광을 방출하는 영역 사이에는 p-AlGaAs로 이루어진 전류 확산 층이 배치되어 있다. 상기 전류 확산 층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖는다.
상기와 같이 p-AlGaAs로 이루어지고 두께가 비교적 두꺼운 전류 확산 층에 의해서는 한 편으로는 우수한 전류 확산 층이 얻어질 수 있으나, 다른 한 편으로는 방출된 방사선의 사소하지 않은 비율이 흡수되기도 한다는 사실이 밝혀졌다. 두께가 두꺼운 전류 확산 층의 흡수력은 특히 방출된 방사선이 단파인 경우에는 그리고/또는 상기 전류 확산 층 내부에 함유된 알루미늄 비율이 낮은 경우에는 결코 무시할 수가 없다. 또한, 전류 확산 층에 함유된 알루미늄 비율의 상승이 습기에 대한 발광 다이오드 칩의 감도를 높여준다는 사실도 드러났다.
본 발명의 과제는, 광학적인 흡수력이 낮은 동시에 습기에 대한 감도가 낮은 전류 확산 층을 구비하는 발광 다이오드 칩을 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구항 1에 따른 발광 다이오드 칩에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시 예들 그리고 개선 예들은 종속 청구항들의 대상이다.
적어도 한 가지 실시 예에 따르면, 발광 다이오드 칩은 포스파이드-화합물 반도체 재료를 구비하는 반도체 층 시퀀스를 포함한다. 특히 상기 반도체 층 시퀀스는 InxGayAl1 -x- yP로 이루어지는 다수의 층을 포함하며, 이 경우 0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1이다.
상기 반도체 층 시퀀스는 특히 p-타입 포스파이드 화합물 반도체 영역, n-타입 포스파이드 화합물 반도체 영역 그리고 상기 p-타입 포스파이드 화합물 반도체 영역과 상기 n-타입 포스파이드 화합물 반도체 영역 사이에 배치되어 있고 전자기 방사선을 방출하기 위한 활성층을 포함한다.
상기 활성층은 예컨대 pn-천이부로서, 이중 헤테로 구조물로서, 다중 헤테로 구조물로서, 단일-양자 웰 구조물로서 형성될 수 있거나 또는 다중-양자 웰 구조물로서 형성될 수 있다. 이때 "양자 웰 구조물"이라는 용어는 전하 캐리어가 구속(confinement)에 의해서 자체 에너지 상태의 양자화 단계를 거치는 모든 구조물을 포함한다. 특히 상기 "양자 웰 구조물"이라는 용어는 양자화의 차원수(dimensionality)에 대한 지시는 전혀 포함하지 않는다. 따라서, 상기 용어는 다른 무엇보다도 양자 웰, 양자 와이어 또는 양자 점 그리고 이와 같은 구조물들의 각각의 조합을 포함한다.
상기 발광 다이오드 칩에서 n-타입 반도체 영역은 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면 쪽을 향하고 있으며, 그리고 p-타입 반도체 영역은 발광 다이오드 칩의 캐리어 쪽을 향하고 있다. 바람직하게 발광 다이오드 칩으로서는 소위 박막-발광 다이오드 칩이 사용되며, 상기 박막-발광 다이오드 칩의 경우에는 반도체 층 시퀀스의 에피택셜 성장을 위해서 사용되는 성장 기판이 발광 다이오드 칩으로부터 분리되어 있다. 원래의 성장 기판은 특히 반도체 층 시퀀스의 n-타입 반도체 영역으로부터 분리될 수 있다. 상기 원래의 성장 기판에 마주 놓인 p-타입 반도체 영역의 측에서는 바람직하게 발광 다이오드 칩이 예를 들어 납땜 연결부에 의해서 캐리어에 연결되어 있다. 이 경우에 캐리어는 반도체 층 시퀀스의 성장 기판과는 상이하고, 바람직하게는 규소, 몰리브덴 또는 게르마늄을 구비한다. 일반적으로 n-타입 반도체 영역이 기판 쪽을 향하고 있고, p-타입 반도체 영역이 방사선 배출 면 쪽을 향하고 있는 종래의 LED와 달리, 상기 발광 다이오드 칩의 경우에는 p-타입 반도체 영역이 캐리어 쪽을 향하고 있고, n-타입 반도체 영역이 방사선 배출 면 쪽을 향하고 있다.
상기 캐리어와 상기 p-타입 반도체 영역 사이에는 두께가 500 nm 미만인 전류 확산 층이 배치되어 있으며, 상기 전류 확산 층은 하나 또는 다수의 p-도핑 된 AlxGa1-xAs-층(들)을 구비하며, 이때 0.5 < x ≤ 1이다.
전류 확산 층이 캐리어와 p-타입 반도체 영역 사이에 배치되어 있음으로써, 상기 전류 확산 층은 이 전류 확산 층이 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면에서 주변 환경 매체, 특히 공기에 인접하게 되는 경우보다 더 우수하게 산화에 대하여 그리고/또는 습기 작용에 대하여 보호된다.
또한, 500 nm 미만의 두께를 갖는 전류 확산 층은 두께가 비교적 두꺼운 전류 확산 층들보다 산화 및/또는 습기에 대하여 더 낮은 감도를 갖는다는 사실도 드러났다. 이와 같은 사실은 AlGaAs-층이 부분적으로 산화되는 경우에는 상기 층의 부피가 증가할 수 있다는 내용을 토대로 한다. 이와 같은 효과는 두께가 단지 500 nm 미만인 전류 확산 층의 경우에는 두께가 상대적으로 더 두꺼운 층의 경우보다 덜 두드러진다.
전류 확산 층의 두께가 500 nm 미만으로 얇은 경우에는 또한 상기 전류 확산 층을 위해서 필요한 성장 시간도 바람직하게 줄어들게 된다. 온도가 상승한 경우에 전류 확산 층의 성장이 이루어지기 때문에, 성장 시간의 단축에 의해서는 또한 불순물이 이웃하는 반도체 층 시퀀스로부터 전류 확산 층 내부로 확산 되는 현상, 예를 들어 Mg 및 Zn과 같은 도펀트가 반도체 층 시퀀스의 p-타입 반도체 영역으로부터 확산 되는 현상도 줄어들게 된다.
전류 확산 층의 두께가 500 nm 미만으로 얇은 경우에는 또한 바람직하게 전류 확산 층 내부의 광학적인 흡수력도 낮아진다. 그렇기 때문에 반도체 층 시퀀스의 활성층 내부에서 방출되는 방사선, 즉 제일 먼저 전류 확산 층 및 캐리어의 방향으로 방출되는 방사선은 전류 확산 층의 두께가 훨씬 더 두꺼운 경우보다 전류 확산 내부에서 더 적게 흡수된다. 캐리어의 방향으로 방출되는 방사선은 바람직하게 상기 캐리어 상에 배치된 미러 층에 의해서 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면의 방향으로 반사된다.
전류 확산 층을 형성하는 상기 하나의 또는 상기 다수의 p-도핑 된 AlxGa1 -xAs-층이 x > 0.5의 알루미늄 비율을 갖기 때문에, 상기 전류 확산 층 내부의 광학적인 흡수력도 바람직하게는 비교적 낮아진다. 이와 같은 경우에는 알루미늄 비율이 비교적 크기 때문에 전류 확산 층은 방사선 흡수력을 감소시키는 비교적 큰 전자 밴드 갭(band gap)을 갖게 된다.
한 가지 바람직한 실시 예에서 전류 확산 층은 300 nm 미만의 두께를 갖는다. 그럼으로써 산화 및/또는 습기 작용에 대한 상기 층의 안정성은 더욱 개선되고, 광학적인 흡수력은 줄어들게 된다.
특히 바람직한 것은 전류 확산 층 내부에 있는 알루미늄 비율 x에 대하여 0.6 ≤ x ≤ 0.8이 적용되는 경우이다. 이 경우에는 전류 확산 층 내부의 광학적 흡수력이 특히 낮아질 수 있다.
전류 확산 층으로서는 AlxGa1 - xAs로 이루어진 단일 층 또는 AlxGa1 - xAs로 이루어진 다수의 부분 층이 사용될 수 있다. 전류 확산 층이 다수의 부분 층으로 구성된 경우, 이곳에 그리고 이하에 기술된 상기 전류 확산 층의 바람직한 실시 예들은 상기 부분 층들 전체에 대하여 적용된다. 특히 다수의 부분 층으로 구성된 전류 확산 층의 두께는 총 500 nm 미만이거나 또는 특히 바람직하게는 심지어 총 300 nm 미만이다.
전류 확산 층은 바람직하게 1 x 1019 cm-3 초과의 도펀트 농도를 갖는다. 특히 바람직하게 상기 전류 확산 층 내부에서의 도펀트 농도는 적어도 5 x 1019 cm-3 에 달한다. 도펀트 농도가 높음으로써 바람직하게 전류 확산 층 내부에서는 높은 전기 전도성에 도달하게 된다.
한 가지 바람직한 실시 예에서 전류 확산 층은 도펀트로서 C를 포함한다. AlGaAs-층 내부에서 C를 도펀트로 사용함으로써 재생 가능성이 우수한 높은 도펀트 농도에 도달할 수 있다는 사실은 바람직한 것으로 밝혀졌다.
한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서 전류 확산 층 및 상기 전류 확산 층의 측면에는 캡슐화 층이 제공되었다. 상기 캡슐화 층은 특히 산화 규소, 질화 규소, 예를 들어 산화 아연과 같은 투명한 전도성 산화물 또는 금속을 함유할 수 있다. 전류 확산 층의 측면에도 캡슐화 층을 제공할 수 있기 위하여, 상기 전류 확산 층은 예를 들어 캡슐화 층을 제공하기 전에 구조화될 수 있다. 구조화 과정 중에 예를 들어 전류 확산 층의 에지 영역들이 제거될 수 있음으로써, 결과적으로 추후에 코팅 방법에 의해서 제공되는 캡슐화 층은 상기 전류 확산 층의 측면도 덮게 된다. 상기 캡슐화 층에 의해서는 특히 주변 환경의 영향에 대한 전류 확산 층의 감도, 특히 산화 및/또는 습기 작용에 대한 감도가 더욱 줄어들게 된다. 상기 캡슐화 층은 다양한 부분 영역들에서 상이한 재료들을 함유할 수도 있다. 예를 들어 부분 영역들에서는 캡슐화 층이 예컨대 산화 규소 또는 질화 규소와 같은 전기 절연 재료로부터 형성될 수 있는 한편, 다른 영역들에서는 상기 캡슐화 층이 예컨대 산화 아연과 같은 전기 전도성 재료 또는 금속으로부터 형성되었다. 본 경우에 상기 캡슐화 층의 전기 전도성 부분 영역들은 특히 전류 확산 층 내부로의 전류 유입을 위해서 이용된다.
한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서 전류 확산 층은 비스듬한 측면을 가지며, 상기 측면은 전류 확산 층의 층 평면에 대하여 20°(20° 포함) 내지 70°(70° 포함)의 각만큼 기울어져 있다. 이와 같은 방식에 의해서는 광전자 컴포넌트로부터의 방사선 외광 효율이 개선될 수 있다. 특히 전류 확산 층의 비스듬한 측면들은 마이크로프리즘(microprism)으로서 기능을 할 수 있는데, 상기 마이크로프리즘에 의해서는 활성층 내에서 캐리어의 방향으로 방출되는 방사선이 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면 쪽으로 반사된다. 이 경우에는 상기 비스듬한 측면들이 포스파이드 화합물-반도체 층 시퀀스 내부까지 연장될 수 있음으로써, 결과적으로 상기 반도체 층 시퀀스의 하나 또는 다수의 층(들)도 비스듬한 측면을 갖게 된다.
한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서 전류 확산 층 내부에는 적어도 하나의 트렌치가 형성되어 있다. 상기 적어도 하나의 트렌치는 바람직하게 질화 규소, 산화 규소, 산화 아연 또는 금속으로 채워져 있다. 상기 전류 확산 층의 트렌치 영역에서는 충전 재료가 p-타입 반도체 영역에 직접 인접한다. 상기 트렌치에 의해서 반도체 층 시퀀스를 통과하는 전류의 경로가 의도한 바대로 규정될 수 있다. 상기 적어도 하나의 트렌치가 p-타입 포스파이드 화합물 반도체 영역 내부까지 연장되는 것도 바람직하다.
한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서는 InxGayAl1 -x- yAs(0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1)로 이루어진 적어도 하나의 층이 전류 확산 층에 인접하며, 상기 층은 전류 확산 층보다 더 작은 밴드 갭 및 더 낮은 도펀트 농도를 갖는다. 이 경우에 상대적으로 더 작은 밴드 갭 및 더 낮은 도펀트 농도를 갖는 상기 층과 전류 확산 층 사이의 경계면에서는 전도대(conduction band)의 대역단(band edge)의 구부러짐(bending) 현상 그리고 가전자대(valence band)의 대역단(band edge)의 구부러짐 현상이 각각 발생하며, 이와 같은 구부러짐 현상은 전도성이 높은 2차원 정공 가스의 형성을 야기한다. 이러한 방식에 의해서 전하 캐리어 농도 및 전하 캐리어 운동성이 높은 영역들이 의도한 바대로 발생 될 수 있다.
상기 적어도 하나의 AlGaAs-층이 전류 확산 층 내부에 하나 또는 다수의 추가 소자(들)를 낮은 비율로 포함하는 것이 가능하다. 이 경우에 전류 확산 층 내부에서 상기 하나 또는 다수의 추가 소자(들)가 차지하는 비율은 10 % 미만이다. 상기 하나 또는 다수의 추가 소자(들)로서는 도펀트가 사용될 수 있거나, 또는 주기율표상에서 제 3 주족(main group) 또는 제 5 주족에 속하는 소량의 추가 물질이 사용될 수 있다.
본 발명은 도 1 내지 도 5와 연관된 실시 예들을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 칩의 한 횡단면을 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 칩의 한 횡단면을 도시한 개략도이며,
도 3은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 발광 다이오드 칩의 한 횡단면을 도시한 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 발광 다이오드 칩의 한 횡단면을 도시한 개략도이며, 그리고
도 5는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 발광 다이오드 칩의 한 횡단면을 도시한 개략도이다.
각각의 도면에서 동일한 소자들 또는 동일한 작용을 하는 소자들에는 동일한 도면 부호가 제공되었다. 개별 소자들의 크기 그리고 상기 소자들 상호 간의 크기 비율은 척도에 맞는 것으로 간주 될 수 없다.
도 1에 도시된 박막-발광 다이오드 칩은 반도체 층 시퀀스(5)를 포함하는데, 상기 층 시퀀스는 p-타입 반도체 영역(2) 및 n-타입 반도체 영역(4)을 포함한다. 상기 p-타입 반도체 영역(2)과 상기 n-타입 반도체 영역(4) 사이에는 활성층(3)이 배치되어 있다. 상기 활성층(3)은 바람직하게 단일-양자 웰 구조물 또는 다중-양자 웰 구조물을 구비한다.
반도체 층 시퀀스(5)는 포스파이드-화합물 반도체를 기본으로 하는데, 다시 말하자면 상기 반도체 층 시퀀스(5) 안에 포함된 반도체 층들은 특히 InxGayAl1 -x-yP(0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1)를 구비한다. 특히 상기 p-타입 반도체 영역(2), 상기 활성층(3) 그리고 상기 n-타입 반도체 영역(4)은 포스파이드 화합물 반도체 재료로부터 형성되었다.
발광 다이오드 칩으로서는 소위 박막-LED가 사용되며, 상기 박막-LED에서는 반도체 층 시퀀스(5)의 에피택셜 성장을 위해서 사용되는 성장 기판이 상기 반도체 층 시퀀스(5)로부터 분리되었다. 특히 상기 성장 기판은 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면(6)을 구비하는 n-타입 반도체 영역(4)으로부터 분리될 수 있다. 원래의 성장 기판 및 방사선 배출 면(6)에 마주 놓인 한 측에서는 상기 발광 다이오드 칩이 바람직하게 규소, 게르마늄 또는 몰리브덴을 구비하는 캐리어(7)에 연결되어 있다. 따라서, 이와 같은 박막-발광 다이오드 칩의 경우에는 상기 n-타입 반도체 영역(4)이 방사선 배출 면(6) 쪽을 향하고 있고, 상기 p-타입 반도체 영역(2)은 캐리어(7) 쪽을 향하고 있다.
상기 캐리어(7)와 상기 p-타입-포스파이드 화합물 반도체 영역(2) 사이에는 전류 확산 층(1)이 배치되어 있다. 상기 전류 확산 층(1)은 두께가 500 nm 미만이고 p-도핑 된 하나의 AlxGa1 - xAs-층(이때 0.5 < x ≤ 1)이다.
바람직하게 상기 전류 확산 층(1)의 두께는 심지어 겨우 300 nm 미만이다. 상기 전류 확산 층(1) 내부에서의 알루미늄 비율에 대해서는 바람직하게 0.6 ≤ x ≤ 0.8이 적용된다.
상기 전류 확산 층(1)은 상기 캐리어(7) 쪽을 향하고 있는 한 측에서는 적어도 부분 영역들에서 전기 콘택(9)에 인접한다. 발광 다이오드 칩의 적어도 하나의 추가 전기 콘택(9)은 예를 들어 캐리어에 마주 놓인 상기 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면(6)에 배치되어 있다. 상기 전류 확산 층(1)은 바람직하게 1 x 1019 cm-3 초과의 도펀트 농도를 가지며, 그리고 특히 바람직하게는 5 x 1019 cm-3 초과의 도펀트 농도를 갖는다. 이와 같은 방식으로 상기 전류 확산 층(1)의 높은 분로 전도성(shunt conductability)이 성취됨으로써, 결과적으로 예를 들어 후방 콘택(9)이 상기 전류 확산 층(1)의 크기가 작은 중앙 영역 상에만 제공된 경우에도 전류는 상기 반도체 층 시퀀스(5)를 비교적 균일하게 관류하게 된다.
상기 전류 확산 층(1)은 500 nm 미만의 또는 바람직하게는 300 nm 미만의 얇은 자체 두께 그리고 0.5 초과의 높은 알루미늄-함량으로 인해 바람직하게 낮은 광학적 흡수력을 갖는다. 또한, 상기와 같이 얇은 전류 확산 층(1)은 통상적으로 1 ㎛ 또는 그 이상의 두께를 갖는 비교적 두꺼운 종래의 전류 확산 층들보다 산화 또는 습기 작용에 대하여 덜 민감하다는 사실도 드러났다. 두께가 얇음에도 상기와 같은 전류 확산 층(1)에 의해서는 우수한 전류 확산이 성취되며, 이때에는 상기 전류 확산 층(1)이 적어도 1 x 1019 cm-3의 도펀트 농도를 갖는 경우, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 5 x 1019 cm-3의 도펀트 농도를 갖는 경우가 바람직하다.
또한, 상기 p-타입 반도체 영역(2)에 인접하는 전류 확산 층(1)이 상기 캐리어(7)와 상기 p-타입 반도체 영역(2) 사이에 배치되어 있는 것도 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 배열 상태에서는 상기 전류 확산 층이 발광 다이오드 칩의 표면에서 주변 환경 매체에 인접하게 되는 경우보다 더 우수하게 산화 또는 습기 작용과 같은 외부 영향들에 대하여 보호되기 때문이다.
상기 전류 확산 층(1)은 AlxGa1 -xAs(이때 0.5 < x ≤ 1)로 이루어진 다수의 부분 층으로 구성될 수 있으며, 이 경우 상기 부분 층들은 예를 들어 도펀트 농도 및/또는 알루미늄 함량과 관련하여 서로 구별될 수 있다. 이 경우에 본 출원서의 틀 안에서는 전체 부분 층이 전류 확산 층(1)으로 간주 됨으로써, 결과적으로 특히 모든 부분 층의 총 두께는 500 nm 미만, 그리고 바람직하게는 300 nm 미만이 된다. 전류 확산 층(1) 또는 상기 전류 확산 층의 부분 층들이 소량의 추가 물질을 함유하는 것도 생각할 수 있으나, 이 경우 상기 추가 물질의 총 비율은 10 % 미만에 달한다.
전류 확산 층(1)을 외부 영향들로부터 더욱 우수하게 보호하기 위하여, 상기 전류 확산 층 그리고 이 전류 확산 층의 측면(11)에는 바람직하게 캡슐화 층(8)이 제공되었다. 상기 캡슐화 층(8)은 특히 예를 들어 질화 규소 또는 산화 규소와 같은 투명한 유전성 재료를 구비할 수 있다. 그러나 대안적으로는 상기 캡슐화 층(8)이 예를 들어 산화 아연 또는 금속과 같은 투명한 전도성 산화물을 구비하는 경우도 가능하다. 특히 유전성 재료로 이루어진 캡슐화 층(8)의 경우에는, 상기 전류 확산 층(1)을 위한 전기 콘택(9)이 상기 캡슐화 층(8)의 한 리세스 안에 배치될 수 있다.
상기 캡슐화 층(8), 상기 전기 콘택 층(9)과 상기 캐리어(7) 사이에는 금속 또는 금속 합금으로 이루어진 층 시퀀스(10)가 배치되어 있다. 상기 금속 층(10)은 예를 들어 활성층(3)으로부터 캐리어(7)의 방향으로 방출되는 방사선을 반사시키기 위한 미러 층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 층(10)은 상기 캐리어(7)와 발광 다이오드 칩을 연결하기 위한 납땜 층도 구비할 수 있다.
도 2에 도시된 발광 다이오드 칩의 실시 예는 상기 전류 확산 층(1)이 비스듬한 측면(12)을 갖는다는 점에서 도 1에 도시된 실시 예와 상이하다. 상기 비스듬한 측면(12)은 바람직하게 상기 전류 확산 층(1)의 층 평면과 20°(20° 포함) 내지 70°(70° 포함)의 각을 형성한다. 상기 전류 확산 층(1)의 비스듬한 측면(12)에 의해서는 발광 다이오드 칩으로부터의 방사선 외광 효율이 개선될 수 있다고 밝혀졌다. 상기 전류 확산 층(1)과 상기 캡슐화 층(8) 간의 굴절률 차이로 인해 상기 비스듬한 측면(12)은 방사선을 상기 방사선 배출 면(6) 쪽의 방향으로 반사할 수 있는 반사체로서 작용을 한다. 특히 상기 전류 확산 층(1)의 서로 마주 놓인 비스듬한 측면(12)들이 하나의 마이크로프리즘을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 비스듬한 측면(12)들이 반도체 층 시퀀스(5) 내부까지 연장될 수도 있다(도면에는 도시되어 있지 않음).
상기 추가의 바람직한 형상들과 관련해서 도 2에 도시된 실시 예는 제 1 실시 예와 일치한다.
도 3에 도시된 발광 다이오드 칩의 실시 예는 상기 금속 층 시퀀스(10)가 발광 다이오드 칩의 측면 영역에서 상기 p-타입 반도체 영역(2)에까지 근접한다는 점에서 도 1에 도시된 실시 예와 구별된다. 따라서, 상기 전류 확산 층(1) 그리고 이 층의 측면(11)은 캡슐화 층(8)에 의해 둘러싸이며, 그리고 상기 캡슐화 층(8)은 금속 층 시퀀스(10)에 의해서 둘러싸인다. 이와 같은 방식에 의해서 산화 또는 습기 작용에 대한 상기 전류 확산 층(1)의 특히 우수한 안정성이 성취된다.
도 3에 도시된 실시 예는 상기 전류 확산 층(1)에 InxGayAl1 -x- yAs-층(14)(이때 0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1)이 인접하고, 이 층이 상기 전류 확산 층(1)보다 더 낮은 도펀트 농도 및 더 작은 밴드 갭을 갖는다는 점에서 또한 도 1에 도시된 실시 예와 구별된다. 상기 층(14)은 바람직하게 전류 확산 층(1)과 상기 p-타입 반도체 영역(2) 사이에 배치되어 있다. 상기 층(14)은 더 높게 도핑 된 전류 확산 층(1)에 대한 경계면에서 하나의 전위 공동부(potential cavity)를 형성하고, 상기 전위 공동부 안에는 정공의 형태로 형성된 자유로운 전하 캐리어들이 수집된다. 정공은 상기 층(14) 내부에서 소위 2차원적인 정공 가스를 형성한다. 이와 같은 방식에 의해 상기 층(14) 내부에서는 특히 높은 분로 전도성이 성취된다.
도 4에 도시된 발광 다이오드 칩의 실시 예에서는 상기 전류 확산 층(1) 내부에 두 개의 트렌치(13)가 형성되며, 상기 트렌치 안으로 캡슐화 층(8)이 돌출한다. 트렌치(13)들 사이에 배치된 상기 전류 확산 층(1)의 영역은 전기 콘택(9)에 의해서 금속 층 시퀀스(10)에 전기적으로 접속되어 있다. 그와 달리 상기 전류 확산 층(1)의 가장자리 영역(1a, 1b)은 전기적으로 접속되어 있지 않다. 이와 같은 방식에 의해서는, 상기 가장자리 영역들 안에 배치된 콘택(9) 아래에서 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면 상에 배치된 반도체 칩의 영역들 안에서 방사선이 발생할 가능성이 줄어든다.
도 5에는 상기 전류 확산 층(1) 안에 두 개의 트렌치(13)가 형성된 발광 다이오드 칩의 한 가지 추가 실시 예가 도시되어 있다. 상기 트렌치들 안에서는 금속 층 시퀀스(10)가 상기 p-타입 반도체 영역(2) 내부까지 연장된다. 상기 금속 층 시퀀스(10)는 상기 콘택(9) 영역 외부에서 상기 캡슐화 층(8)에 의해 전류 확산 층(1)으로부터 절연되어 있다.
본 출원서에 기재된 발명은 실시 예들을 참조한 설명에 의해서 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 그리고 각각의 특징 조합을 포함하며, 이 경우 특히 각각의 특징 조합은 이와 같은 특징 또는 특징 조합 자체가 특허청구범위 또는 실시 예에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 특허청구범위에 포함된 것으로 간주 된다.

Claims (15)

  1. 포스파이드 화합물 반도체 재료를 구비하는 반도체 층 시퀀스(5)를 갖춘 발광 다이오드 칩으로서,
    상기 반도체 층 시퀀스(5)가
    p-타입 반도체 영역(2),
    n-타입 반도체 영역(4), 그리고
    상기 p-타입 반도체 영역(2)과 상기 n-타입 반도체 영역(4) 사이에 배치되어 있고 전자기 방사선을 방출하기 위한 활성층(3)
    을 포함하며,
    이때 상기 n-타입 반도체 영역(4)은 발광 다이오드 칩의 방사선 배출 면(6) 쪽을 향하고 있으며, 그리고 상기 p-타입 반도체 영역(2)은 발광 다이오드 칩의 캐리어(7) 쪽을 향하고 있고,
    상기 캐리어(7)와 상기 p-타입 반도체 영역(2) 사이에는 두께가 500 nm 미만인 전류 확산 층(1)이 배치되어 있으며, 상기 전류 확산 층은 하나 또는 다수의 p-도핑 된 AlxGa1 - xAs-층을 구비하며, 이때 0.5 < x ≤ 1인,
    발광 다이오드 칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1)의 두께가 300 nm 미만인,
    발광 다이오드 칩.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1)의 알루미늄 비율(x)이 0.6 ≤ x ≤ 0.8인,
    발광 다이오드 칩.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1)이 1 * 1019 cm-3 초과의 도펀트 농도를 갖는,
    발광 다이오드 칩.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1)이 적어도 5 * 1019 cm-3의 도펀트 농도를 갖는,
    발광 다이오드 칩.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1)이 C로 도핑되는,
    발광 다이오드 칩.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1) 및 상기 전류 확산 층의 측면(11)에 캡슐화 층(8)이 제공되는,
    발광 다이오드 칩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 캡슐화 층(8)이 산화 규소, 질화 규소, 산화 아연 또는 금속을 함유하는,
    발광 다이오드 칩.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1)이 비스듬한 측면(12)을 가지며, 상기 비스듬한 측면은 상기 전류 확산 층(1)의 층 평면에 대하여 20°(20° 포함) 내지 70°(70° 포함)의 각만큼 기울어져 있는,
    발광 다이오드 칩.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 확산 층(1) 안에 적어도 하나의 트렌치(13)가 형성된,
    발광 다이오드 칩.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 트렌치(13)가 질화 규소, 산화 규소, 산화 아연 또는 금속으로 채워진,
    발광 다이오드 칩.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 트렌치(13)가 상기 p-타입 반도체 영역(2) 내부까지 연장되는,
    발광 다이오드 칩.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    InxGayAl1 -x- yAs(0 ≤ x ≤ 1이고, 0 ≤ y ≤ 1이며, 그리고 x + y ≤ 1)로 이루어진 적어도 하나의 층이 상기 전류 확산 층(1)에 인접하며, 상기 층은 전류 확산 층(1)보다 더 작은 밴드 갭 및 더 낮은 도펀트 농도를 갖는,
    발광 다이오드 칩.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    성장 기판은 상기 반도체 층 시퀀스(5)로부터 분리되어 있으며, 그리고 상기 캐리어(7)는 상기 반도체 층 시퀀스(5)의 성장 기판과 상이한,
    발광 다이오드 칩.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 캐리어(7)가 규소, 몰리브덴 또는 게르마늄을 구비하는,
    발광 다이오드 칩.
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