專利名稱：具有電流擴展結構的薄膜led的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的薄膜LED。
該專利申請要求德國專利申請10 2004 003 986.0的優先權，特此通過回引納入該德國專利申請的公開內容。
一種用于制造光電器件、尤其是用于制造基于氮化物化合物半導體的發光二極管的公知方法基于所謂的薄膜工藝。在該方法中，首先在生長襯底上外延地生長尤其是包括發射輻射的活性層的功能性半導體層序列，然后將新的載體涂敷在半導體層序列的位于該生長襯底對面的表面上，并且隨后分離該生長襯底。由于針對氮化物化合物半導體所應用的生長襯底(例如SiC、藍寶石或者GaN)是比較昂貴的，所以該方法尤其是提供了可再利用生長襯底的優點。例如可以利用從WO98/14986中公知的激光溶解(Laser-Lift-Off)方法來實現從由氮化物化合物半導體制成的半導體層序列中剝離由藍寶石制成的生長襯底。
薄膜LED的特點尤其是在于以下的表征特征-在產生輻射的外延層序列的朝向載體的主面上涂敷或者構造了進行反射的層(反射膜層)，該進行反射的層將在外延層序列中所產生的電磁輻射的至少一部分反射回該外延層序列中；-外延層序列具有在20μm或者更少的范圍中(尤其是在約6μm的范圍中)的厚度；和-外延層序列包括至少一個具有至少一個面的半導體層，該半導體層具有混勻結構(Durchmischungsstruktur)，該混勻結構在理想情況下在外延的外延層序列中導致了光的近似遍歷(ergodisch)的分布，也就是說，該混勻結構具有盡可能遍歷的隨機的分布(Streuverhalten)。
例如在I.Schnitzer等人的Appl.Phys.Lett.(63(16)，1993年10月18日，第2174-2176頁)中說明了薄膜LED的基本原理，就這方面而言特此通過回引納入該文獻的公開內容。
通常通過兩個電接觸層，例如通過載體背側上的p型接觸層和半導體層序列的背向載體的側面上的n型接觸層，實現薄膜LED的電觸點接通。通常將薄膜LED的背向載體的側面設置用于耦合輸出輻射，以致只能將對于所發射的輻射不透明的接觸層涂敷到半導體層序列的表面的分區上。出于該原因，常常只有芯片表面的比較小的中央區配備有接觸面(焊盤(Bondpad))。
在具有小于300μm的邊緣長度的常規的發光二極管中，通常已經利用被布置在芯片表面中央的焊盤可以達到半導體芯片中的比較均勻的電流分布。但是，在例如具有約1mm的邊緣長度的大面積的半導體芯片中，該方式的觸點接通不利地導致半導體芯片的不均勻的電流饋電(Bestromung)，該不均勻的電流饋電導致了提高的正向電壓并導致了活性區中的較小的量子效率。尤其是在具有微小的橫向導電率的半導體材料中，尤其是在氮化物化合物半導體中，出現了該效應。在這種情況下，在半導體芯片的中央區中出現了最大的電流密度。但是向著不透明的焊盤至少部分地發射了并因此至少部分地吸收了在半導體芯片的該中央區中所發射的輻射。
例如為了改善電流擴展而公知，將薄的半透明的金屬化層(例如Pt或者NiAu)整個面積地涂敷到p型半導體材料的芯片表面上。可是在此，在半透明的層中吸收了所發射的輻射的不可忽略的部分，例如吸收了約50％。此外，這樣的接觸層不是毫無問題地適于觸點接通n摻雜的氮化物化合物半導體。
為了改善InGaAlP-LED中的電流耦合輸入，從DE 199 47 030 A1中公知，應用相對厚的、透明的電流擴展層，該電流擴展層配備有橫向結構化的電接觸層。在此，通過中央焊盤以及通過芯片表面上的多個與焊盤相連接的接觸接片(Kontaktsteg)來實現電流注入(Stromeinpraegung)。這種方式的觸點接通不是毫無問題地可借用到大面積的發光二極管芯片上的，這些發光二極管芯片包括具有微小的橫向導電率的半導體材料，尤其是包括氮化物化合物半導體，因為可能必須這樣來提高芯片表面上的不透明的接觸接片的密度，使得在接觸層中可能吸收所發射的輻射的大部分。此外，比較厚的電流擴展層還導致了提高的電壓降，并且要求在制造時的漫長的生長時間。此外，在比較厚的電流擴展層中，還可能出現通過其可能誘發裂縫的應力。
本發明所基于的任務在于，說明一種具有改進的電流擴展結構的薄膜LED，該薄膜LED的特點尤其是在于，在通過接觸層材料較少屏蔽芯片表面時芯片面上的比較均勻的電流分布。
通過一種具有權利要求1所述的特征的薄膜LED來解決該任務。本發明的有利的改進方案和擴展方案是從屬權利要求的主題。
在薄膜LED中，根據本發明通過構造兩維的電子氣或者空穴氣來提高電流擴展層的橫向導電率，該薄膜LED具有在主輻射方向上發射電磁輻射的活性層，在主輻射方向上跟隨在活性層之后的、由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層，通過其耦合輸出在主輻射方向上所發射的輻射的主面，和被布置在主面上的第一接觸層。
電流擴展層的提高的橫向導電率導致了活性層的均勻的電流饋電并且由此提高了薄膜LED的效率。
為了在電流擴展層中構造兩維的電子氣或者空穴氣，優選地將至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層嵌入到電流擴展層中，該第二氮化物化合物半導體材料具有比第一氮化物化合物半導體材料大的電子帶隙。
第一氮化物化合物半導體材料和第二氮化物化合物半導體材料有利地分別具有成分InxAlyGa1-x-yN，其中，0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1，其中，第二氮化物化合物半導體材料的成分這樣區別于第一氮化物化合物半導體材料的成分，使得第二氮化物化合物半導體材料的電子帶隙大于第一氮化物化合物半導體材料的電子帶隙。在此，各自的材料不必強制性地具有按照上述分子式的在數學上準確的成分。更確切地說，該材料可以具有基本上不改變材料的物理特性的一種或多種摻雜物以及附加的組成部分。可是為了簡單起見，上述分子式只包括了晶格的主要組成部分(Al，Ga，In，N)，即使這些組成部分可部分地由少量其它材料來代替。
在至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層和由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層之間的交界面上，構造了具有特別高的橫向導電率的區域。在能帶模型中能夠這樣來解釋這些區域的提高的橫向導電率，使得在第一氮化物化合物半導體材料和第二氮化物化合物半導體材料之間的交界面上分別出現導帶和價帶的帶緣(Bandkanten)的彎曲，該彎曲導致勢阱的構成，在該勢阱中出現了具有特別高的橫向導電率的兩維電子氣或者空穴氣。
在根據本發明的薄膜LED的優選的實施形式中，多個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層被嵌入到電流擴展層中。以這種方式，有利地在第一氮化物化合物半導體材料和第二氮化物化合物半導體材料之間構造了多個交界面，在這些交界面上由于能帶彎曲分別構造了勢阱，在該勢阱中出現了具有高的橫向導電率的兩維電子氣或者空穴氣。由此，與只具有嵌入層的電流擴展層相比，進一步提高了整個電流擴展層的橫向導電率，該嵌入層具有比第一氮化物化合物半導體材料大的電子帶隙。由第二氮化物化合物半導體材料制成的層的數量優選的在1和5之間且包括1在內。
至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層的厚度例如約為10nm至100nm。
由其構成電流擴展層的第一氮化物化合物半導體材料優選的是GaN。第二氮化物化合物半導體材料例如是AlxGa1-xN，其中，0＜x≤1，其中，優選地0.1≤x≤0.2適用。
至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層優選地具有摻雜，其中，與電流擴展層鄰接的區域中的摻雜物濃度高于該層的中央區中的摻雜物濃度。第二氮化物化合物半導體材料的與電流擴展層鄰接的區域中的提高的摻雜物濃度具有以下優點，即在其中通過構造兩維電子氣或空穴氣來提高橫向導電率的區域中存在提高了數量的自由載流子。由此進一步改善了橫向導電率和電流擴展。
例如分別n摻雜了第一和第二氮化物化合物半導體材料。在這種情況下，在第一和第二氮化物化合物半導體材料之間的交界面上構造了兩維電子氣。可替換地也能分別不僅p摻雜第一氮化物化合物半導體材料而且p摻雜第二氮化物化合物半導體材料。與上述情況相反，在此，在第一和第二氮化物化合物半導體材料之間的交界面上不構造兩維電子氣而是構造兩維空穴氣。在本發明的其它有利的變型方案中規定，將由第二氮化物化合物半導體材料制成的很薄的n摻雜層嵌入到由p摻雜的第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層中。以這種方式也能在p摻雜的第一氮化物化合物半導體材料中產生兩維電子氣。
薄膜LED的活性層例如包括了InxAlyGa1-x-yN，其中，0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1。例如可以將該活性層構造為異質結構、雙異質結構或者構造為量子勢阱結構(Quantentopfstruktur)。名稱“量子勢阱結構”在此包括了其中載流子通過封閉(Confinement)得到其能態的量化的所有結構。名稱“量子勢阱結構”尤其是不包括關于量化的維數的說明。該量子勢阱結構因此此外還包括了量子槽(Quantentrog)、量子線(Quantendraht)和量子點以及這些結構的任何組合。
在薄膜LED的實施形式中，被設置用于耦合輸出輻射的主面的至少一個邊緣長度為400μm或更長，特別優選地為800μm或更長。尤其是甚至可設置1mm或更長的邊緣長度，其中，主面尤其是可具有正方形的形狀。即使在大面積的薄膜LED中，也可通過提高電流擴展層的橫向導電率來達到活性層中的比較均勻的電流分布，該電流分布否則可能不能毫無問題地利用由氮化物化合物半導體材料制成的常規的電流擴展層來實現。
薄膜LED的被布置在設置用于耦合輸出輻射的主面上的第一接觸層優選地包括金屬或者金屬合金。第一接觸層優選的是Ti-Pt-Au層序列，該Ti-Pt-Au層序列從相鄰的氮化物化合物半導體層出發例如包括約50nm厚的Ti層、約50nm厚的Pt層和約2μm厚的Au層。Ti-Pt-Au層序列有利地是相對于電遷移不敏感的，該電遷移否則例如可能出現在包括鋁的第一接觸層中。第一接觸層因而優選的是無鋁的。
第一接觸層有利地具有包括一接點面(焊盤)和多個接觸接片的橫向結構。在優選的實施形式中，由至少一個框架形的接觸接片包圍該接觸面，其中，框架形的接觸接片通過至少一個其它的接觸接片與該接觸面相連接。至少一個框架形的接觸接片可以例如具有正方形的、矩形的或者圓形的形狀。
由于電流擴展層的提高的橫向導電率，在根據本發明的薄膜LED中，接觸層有利地只須覆蓋較小的部分主面。第一接觸層有利地只覆蓋了少于15％的主面總面積、特別優選地少于10％的主面總面積。電流擴展層的良好的橫向導電率此外還具有以下優點，即接觸層的比較粗略的結構化已經足夠，以便在薄膜LED中的活性層中產生比較均勻的電流密度分布。例如有利地由1、2或者3個框架形的接觸接片來包圍接觸面。為了提高薄膜LED的效率，由于電流擴展層的高的橫向導電率，不必要接觸層的更精細的結構化，尤其是不必要應用較大數量的框架形的接觸接片。第一接觸層的結構化的工作量因此有利的是微小的。
其它優選的實施形式包括第二接觸層，該第二接觸層從活性層出發來看位于第一接觸層對面。第二接觸層在位于該接觸面對面的區域中具有凹槽(Aussparung)。因此這樣來結構化第二接觸層，使得，從活性層出發來看，未由第二接觸層所覆蓋的區域位于與至少一個接觸接片共同構造第一接觸層的接觸面的對面。這具有以下的優點，即降低了活性層的位于接觸面之下的區域中的電流密度。如果第一接觸層由不透明的金屬制成，則這是尤其有利的，因為否則在接觸面中可能吸收在接觸面之下所產生的輻射的至少一部分。以這種方式有利地提高了薄膜LED的效率。
第二接觸層優選的是對于所發射的輻射進行反射的層。如果薄膜LED在位于主面對面的、具有連接層(例如焊接層)的面上與載體相連接，則這是尤其有利的。在這種情況下，從進行反射的接觸層向主面反射回在載體的方向上所發射的輻射，并且以這種方式減少了載體和/或連接層中的輻射吸收。
本發明對于以300mA或者更大的電流強度來驅動的薄膜LED是特別有利的，因為在常規的薄膜LED中在這樣高的驅動電流強度下可能觀察到不均勻的電流分布，該電流分布在發光二極管芯片的中央區中可能具有最大值。
以下借助實施例結合
圖1至7來詳細闡述本發明。
其中圖1A示出根據本發明的第一實施例的薄膜LED的橫截面的示意圖，圖1B示出根據本發明的第一實施例的薄膜LED的俯視圖的示意圖，圖2A示出根據本發明的第二實施例的薄膜LED的橫截面的示意圖，圖2B示出根據本發明的第二實施例的薄膜LED的俯視圖的示意圖，圖3A和3B示出n摻雜半導體層的電子能帶結構的示意圖，由具有較大電子帶隙的第二半導體材料制成的n摻雜層被嵌入到該n摻雜半導體層中，圖4示出圖2中所示出的半導體層的摻雜物濃度的變化的示意圖，圖5示出半導體層的能帶模型的示意圖，多個由具有較大電子帶隙的第二半導體材料制成的半導體層被嵌入到該半導體層中，圖6示出p摻雜半導體層的價帶邊緣的變化的示意圖，由具有較大電子帶隙的第二半導體材料制成的p摻雜半導體層被嵌入到該p摻雜半導體層中，和圖7A和7B示出p摻雜半導體層的能帶模型的示意圖，由具有較大電子帶隙的第二半導體材料制成的n摻雜半導體層被嵌入到該p摻雜半導體層中。
在這些附圖中，相同的或相同作用的元件配備有相同的參考符號。
在圖1A中沿著圖1B中所示的俯視圖的線I-II的橫截面所示出的、根據本發明的第一實施例的薄膜LED包括含有活性層7的外延層序列16。活性層7例如被構造為異質結構、雙異質結構或者被構造為量子勢阱結構。由活性層7在主輻射方向15上發射(例如紫外線的、藍色的或者綠色的光譜范圍中的)電磁輻射19。例如在至少一個p摻雜半導體層6和至少一個n摻雜半導體層8之間包括活性層7。通過主面14從薄膜LED中耦合輸出由活性層7在主輻射方向15上所發射的電磁輻射19。
在位于主面14對面的側面上，借助連接層3(例如焊接層)來將外延層序列16固定到載體2上。載體的背側例如配備有電極1。
在薄膜LED的主面14上設置了第一接觸層11、12、13，用于電觸點接通薄膜LED的外延層序列16。在活性層7和第一接觸層11、12、13之間包括電流擴展層9，該電流擴展層9包括第一氮化物化合物半導體材料(優選GaN)。至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的(優選地由AlGaN制成的)層10被嵌入到由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層9中，也就是說，電流擴展層9是一種多層的層，該電流擴展層9例如包括了由所嵌入的AlGaN層10相互分開的兩個GaN子層9a、9b。AlGaN層10優選地具有成分AlxGa1-xN，其中，0.1≤x≤0.2。
如在下文還將詳細闡述的那樣，通過被嵌入到電流擴展層9中的半導體層10來改善電流擴展層9的橫向導電率。被嵌入到電流擴展層9中的、由第二氮化物化合物半導體材料制成的層10優選地具有10nm至100nm且包括10nm和100nm在內的厚度。
第一接觸層11、12、13優選地包括Ti-Pt-Au層序列(未示出)，該Ti-Pt-Au層序列從相鄰的電流擴展層10出發例如包括約50nm厚的Ti層、約50nm厚的Pt層和約2μm厚的Au層。為了避免電遷移，第一接觸層11、12、13優選地不包括鋁。在圖1B中所示出的俯視圖中說明了被布置在薄膜LED的主面14上的第一接觸層11、12、13的橫向結構。第一接觸層包括被布置在主面14的中央區中的接觸面11。此外，第一接觸層還包括多個從接觸面11出發在朝向薄膜LED的邊緣的徑向方向上分布的接觸接片12。這些接觸接片12至少部分地通過包括接觸面11在內的其它的框架形接觸接片13來互相連接。
框架形的接觸接片13如所示出的那樣可被實施為互相嵌套的正方形或者矩形。可替換地，例如圓形的框架或者規則的多角形形狀的框架也是可能的，其中，優選同心地布置框架形的接觸接片13，也就是說這些框架形的接觸接片13具有在其中優選地布置接觸面11的共同的中心點。框架形的接觸接片的數量優選地為1、2或者3。包括接觸面11和接觸接片12、13的第一接觸層優選地由金屬、尤其是由鋁來構造。
第二接觸層5與薄膜LED的半導體層序列16的朝向載體2的側面鄰接，該第二接觸層5優選地建立通向相鄰的半導體層6的歐姆接觸。第二接觸層5優選地包括諸如鋁、銀或者金的金屬。在p摻雜的與第二接觸層5鄰接的半導體層6的情況下，銀尤其是第二接觸層5的合適的材料，因為銀建立了通向p摻雜的氮化物化合物半導體的良好的歐姆接觸。
第二接觸層5優選的是反射所發射的輻射的層。這具有以下優點，即由活性層7在載體2的方向上發射的電磁輻射至少部分地向主面14反射并且在那里從薄膜LED中耦合輸出。以這種方式，減少了例如在載體2之內或者在連接層3中可能出現的吸收損失。
在位于第一接觸層的接觸面11對面的區域中，第二接觸層5優選地具有凹槽18。凹槽18的大小和形狀優選地基本上與接觸面11的大小和形狀一致。由于在凹槽18的區域中不形成第二接觸層5和相鄰的半導體層6之間的歐姆接觸，所以通過凹槽18的區域來減少主面14上的第一接觸層11、12、13與載體2的背側上的電極1之間的電流。以這樣的方式，有利地降低了通過被布置在第一接觸面11和第二接觸層5中的凹槽18之間的活性層7的區域的電流。因此減少了活性層7的該區域中的輻射產生，由此有利地至少部分降低了不透明的接觸面11內的輻射的吸收。
在第二接觸層5和連接層3之間優選地包括勢壘層4。勢壘層4例如包括TiWN。通過勢壘層4尤其是防止例如為焊接層的連接層3的材料擴散到第二接觸層中，通過該第二接觸層尤其是可能損害用作反射膜層的第二接觸層5的反射。
在圖2A中以橫截面和在圖2B中以俯視圖示意性示出的、根據本發明的薄膜LED的第二實施例與圖1中所示的本發明第一實施例的區別一方面在于，代替唯一的層，將三個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層10a、10b、10c嵌入到電流擴展層9中，也就是說，電流擴展層9是一種多層的層，該電流擴展層9例如包括通過三個所嵌入的AlGaN層10a、10b、10c來互相分開的四個GaN子層9a、9b、9c、9d。可替換地也還可以將其它由第二氮化物化合物半導體材料制成的層嵌入到由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層9中。
所嵌入的層的優選的數量在1和5之間。多個層10a、10b、10c分別具有10nm至100nm的厚度，并且不必周期地來布置。例如，層10a、10b、10c是不同厚的和/或具有不同的相互的間距。
與圖1中所示的具有單個所嵌入的層的實施形式相比，通過多個所嵌入的由第二氮化物化合物半導體材料制成的層10a、10b、10c，有利地進一步提高了電流擴展層9的橫向導電率。例如通過三個被嵌入到電流擴展層9中的層10a、10b、10c，在第一氮化物化合物半導體材料和具有較大的電子帶隙的第二氮化物化合物半導體材料之間產生了六個交界面。在這些交界面的每一個上分別構造了針對電子的勢阱，在該勢阱內，電子具有特別高的活動性。
電流擴展層的橫向導電率的提高的優點在于，通過將由第二氮化物化合物半導體材料制成的層10a、10b、10c嵌入到電流擴展層9中來這樣提高電流擴展層9的橫向導電率，使得可以減少接觸接片的數量、接觸接片的相互之間的間距以及由接觸接片12、13和接觸接片11所覆蓋的芯片面，而不必由此主要損害了薄膜LED內的電流擴展。
如從圖2B中所示的俯視圖中能識別的那樣，本發明的第二實施例與本發明的第一實施例的區別此外還在于，主面14上的第一接觸層代替三個框架形的接觸接片13而只包括兩個框架形的接觸接片13。通過提高電流擴展層9的橫向導電率，因此可以簡化第一接觸層11、12、13的結構，由此減小了制造工作量以及減少了接觸層11、12、13內的輻射的吸收。
以下借助圖3至7來詳細闡述，通過構造兩維電子氣或者空穴氣來提高橫向導電率。示意性地在圖3A中示出了在由氮化物化合物半導體材料(例如n摻雜的GaN)制成的半導體層的能帶模型中的電子能帶結構，在該半導體層中嵌入了由具有較大電子帶隙的第二氮化物化合物半導體材料(例如n摻雜的AlGaN)制成的半導體層。圖3A示意性地示出導帶20、價帶21的分布以及GaN的費米能級22和AlGaN的費米能級23，其中，未曾考慮這兩個半導體材料之間的交互作用。由于ALGaN與GaN相比有較大的電子帶隙，在被嵌入到GaN層中的AlGaN層中的導帶20和價帶21之間的間距大于相鄰GaN層中的間距。
圖3B示出在考慮這兩種半導體材料的交互作用的情況下的導帶邊緣21的分布。由于費米能級22、23互相補償，所以在GaN層的與AlGaN層鄰接的區域中出現了這樣的能帶彎曲，使得在這些區域中分別構造了針對電子的勢阱25，在該勢阱25中，電子具有這樣高的活動性，使得在該區域中構造了兩維電子氣。
示意性地在圖4中，針對電流擴展層的優選的實施形式示出了摻雜物濃度δ與位置坐標z有關的變化曲線，該位置坐標z垂直于電流擴展層、也即平行于主輻射方向變化。在該實施例中，AlGaN層被嵌入到由GaN制成的電流擴展層中，其中，分別不僅n摻雜GaN層而且n摻雜AlGaN層。AlGaN層在與GaN層鄰接的區域24中具有比在其內部中更高的摻雜物濃度(所謂的摻雜尖峰)。由此進一步提高了在圖3B中所示的勢阱25中具有高活動性的自由電子的數量，并且因此進一步改善了橫向導電率。
代替僅將由第二氮化物化合物半導體材料制成的唯一的層嵌入到由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層中，如在圖3中借助能帶模型已說明的那樣，也能嵌入多個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層，諸如以前借助本發明的第二實施例已闡述的那樣。對于這種情況，圖5說明了導帶20和價帶21的分布，而不必考慮例如GaN和AlGaN的這兩種半導體材料之間的交互作用。在考慮該交互作用的情況下，在這兩種半導體材料之間的交界面的每一個交界面上分別出現了結合圖3B所闡述的能帶彎曲和勢阱的相應的構造(未示出)。
電流擴展層和其中所嵌入的、由第二氮化物化合物半導體材料制成的半導體層不必分別是n摻雜的。可替換地，兩者例如也可以是p摻雜的。針對被嵌入到p摻雜的GaN層中的p摻雜的AlGaN層的情況，圖6示意性地示出價帶邊緣21的變化曲線。在這種情況下，在交界面上分別出現各表示空穴的勢阱26的能帶彎曲。以這種方式在交界面區域中可以分別產生兩維空穴氣。
在本發明的其它優選的實施形式中，為了在例如p-GaN的p摻雜電流擴展層內產生兩維電子氣，將n摻雜層(例如n-AlGaN)嵌入到電流擴展層中，該n摻雜層比p摻雜層具有更大的電子帶隙。示意性地在圖7A中示出了該實施形式的未受干擾的能帶模型，并且在圖7B中示出了在考慮半導體層的交互作用的情況下的能帶模型。類似于圖3B中所示出的實例，其中，不僅GaN層而且所嵌入的AlGaN層分別都是n摻雜的，在這種情況下，在p摻雜的GaN和n摻雜的AlGaN之間的交界面上，由于能帶彎曲而也在半導體-半導體交界面上分別構造了針對電子的勢阱25，其方式是構造了具有提高的橫向導電率的兩維電子氣。
本發明不限于借助實施例的說明。更確切地說，本發明包括任何新的特征以及這些特征的任何組合，這尤其是包括了權利要求中所述的特征的任何組合，即使該特征或者該組合本身在權利要求或者實施例中未明確說明。
權利要求
1.薄膜LED，其具有在主輻射方向(15)上發射電磁輻射(19)的活性層(7)，在所述主輻射方向(15)上跟隨在所述活性層(7)之后的、由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層(9)，通過其耦合輸出在所述主輻射方向(15)上所發射的輻射(19)的主面(14)，以及被布置在所述主面(14)上的第一接觸層(11，12，13)，其特征在于，通過構造兩維電子氣或者空穴氣來提高所述電流擴展層(9)的橫向導電率。
2.按權利要求1所述的薄膜LED，其特征在于，為了在所述電流擴展層(9)中構造兩維電子氣或者空穴氣，將至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層(10)嵌入到所述電流擴展層(9)中，該第二氮化物化合物半導體材料具有比第一氮化物化合物半導體材料大的電子帶隙。
3.按權利要求2所述的薄膜LED，其特征在于，將多個由所述第二氮化物化合物半導體材料制成的層(10a，10b，10c)嵌入到所述電流擴展層(9)中。
4.按權利要求2或3所述的薄膜LED，其特征在于，由所述第二氮化物化合物半導體材料制成的層(10a，10b，10c)的數量在1和5之間且包括1和5在內。
5.按權利要求2至4之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述至少一個由所述第二氮化物化合物半導體材料制成的層(10)具有10nm至100nm的厚度。
6.按權利要求2至5之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述第一氮化物化合物半導體材料是GaN。
7.按權利要求2至6之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述第二氮化物化合物半導體材料是AlxGa1-xN，其中，0.1≤x≤0.2。
8.按權利要求2至7之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述至少一個由所述第二氮化物化合物半導體材料制成的層(10)具有摻雜，其中，與所述電流擴展層(9)鄰接的區域中的摻雜物濃度高于所述層(10)的中央區中的摻雜物濃度。
9.按權利要求2至8之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述第一和所述第二氮化物化合物半導體材料分別是n摻雜的。
10.按權利要求2至9之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述第一氮化物化合物半導體材料是p摻雜的，而所述第二氮化物化合物半導體材料是n摻雜的。
11.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述活性層(7)具有InxAlyGa1-x-yN，其中，0≤x≤1，0≤y≤1和x+y≤1。
12.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述主面(14)的至少一個邊緣長度為400μm或更長。
13.權利要求12所述的薄膜LED，其特征在于，所述主面(14)的至少一個邊緣長度為800μm或更長。
14.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，規定以300mA或更高的電流強度來驅動所述薄膜LED。
15.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述第一接觸層(11，12，13)不包括鋁。
16.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，由所述第一接觸層(11，12，13)覆蓋少于15％的所述主面(14)的整個面積。
17.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，所述第一接觸層(11，12，13)具有包括接觸面(11)和多個接觸接片(12，13)的橫向結構。
18.按權利要求17所述的薄膜LED，其特征在于，由至少一個框架形的接觸接片(13)包圍所述接觸面(11)，其中，所述框架形的接觸接片(13)通過至少一個其它的接觸接片(12)與所述接觸面相連接。
19.按權利要求18所述的薄膜LED，其特征在于，所述框架形的接觸接片(13)具有正方形的、矩形的或者圓形的形狀。
20.按權利要求18或19所述的薄膜LED，其特征在于，所述框架形的接觸接片(13)的數量為一、二或者三。
21.按前述權利要求之一所述的薄膜LED，其特征在于，在所述活性層(7)的位于所述第一接觸層(11，12，13)的對面的側面上，設置了反射所發射的輻射的第二接觸層(5)，其中，所述第一接觸層(11，12，13)具有接觸面(11)，而所述第二接觸層(5)在位于所述接觸面(11)對面的區域中具有凹槽(18)。
全文摘要
在薄膜LED中，通過構造兩維電子氣或者空穴氣來提高電流擴展層(9)的橫向導電率，該薄膜LED具有在主輻射方向(15)上發射電磁輻射(19)的由氮化物化合物半導體制成的活性層(7)，在主輻射方向(15)上跟隨在活性層(7)之后的、由第一氮化物化合物半導體材料制成的電流擴展層(9)，通過其耦合輸出在主輻射方向(15)上所發射的輻射的主面(14)，以及被布置在主面(14)上的第一接觸層(11，12，13)。通過將至少一個由第二氮化物化合物半導體材料制成的層(10)嵌入到電流擴展層(9)中來有利地實現兩維電子氣或者空穴氣的構造。
文檔編號H01L33/38GK1914742SQ200580003269
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月25日 優先權日2004年1月26日
發明者J·鮑爾, B·哈恩, V·海勒, R·奧伯施密德, A·魏馬 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司