氮化物半导体发光器件制造技术

本发明专利技术公开了一种具有发光结构的氮化物半导体ＬＥＤ。在该发光结构中，ｎ掺杂半导体层之上具有第一区域和围绕该第一区域的第二区域，在ｎ掺杂半导体层的第二区域上形成有源层，以及在有源层上形成ｐ掺杂氮化物半导体层。在ｐ掺杂半导体层上形成ｐ电极。在ｎ掺杂氮化物半导体层的第一区域上形成ｎ电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮化物半导体发光器件，更具体地说，本专利技术涉及一种适合用于大功率照明系统的大尺寸高效氮化物半导体发光二极管。
技术介绍
在本
内众所周知，诸如GaZ、InN和AlN的III-V组半导体晶体形式的氮化物半导体广泛用于发光二极管(LED)，该发光二极管发出一种波长的光(例如，紫外线和绿光)，特别是蓝光。由于在满足晶体生长晶格匹配条件的诸如蓝宝石衬底和SiC衬底的绝缘衬底上，制造氮化物半导体，所以需要在发光结构的上表面上大致水平设置p掺杂和n掺杂的氮化物半导体层。平面LED的缺点是，有效发光面积不够，而且每个发光面积的发光效率低，因为与其中两个电极均排列在其发光结构的顶部和底部的垂直LED不同，发光区上的电流流动分布不均匀。将参考图1a和1b说明平面LED的例子和受限发光效率。图1a和1b示出传统氮化物半导体LED 10的例子。图1a所示的氮化物半导体LED 10具有p电极19和n电极18，p电极19和n电极18排列在大致为矩形的LED体之上的对角上。因此，传统氮化物半导体LED 10具有并排水平排列其p电极19和n电极18的平面结构。将参考图1b对其做更详细说明，图1b示出沿图1a中的A-A’取的纵向剖视图，氮化物半导体LED 10具有形成在衬底11上的n掺杂氮化物半导体层12、有源层14以及p掺杂氮化物半导体层16，它们以在蓝宝石衬底11上的此顺序一个在另一个之上。在此说明书中，可以利用诸如锡掺杂氧化铟或氧化锡铟(ITO)的透明电极层17覆盖p掺杂氮化物半导体层16，以提高接触电阻。如上所述，因为在形成或者生长氮化物半导体层时使用的蓝宝石衬底11是电绝缘的，所以去除部分p掺杂氮化物半导体层16和有源层14，以形成与n掺杂氮化物半导体层12相连的n电极18。因为用于生长氮化物半导体的衬底是电绝缘的，所以氮化物半导体LED 10具有其p电极19和n电极18水平排列在同一侧上的平面结构。在图1a和1b所示的平面半导体LED 10上，电流集中在两个电极之间的最短路径上，以使电流密度集中的电流路径变窄，这与垂直LED允许垂直电流流动不同。此外，横向电流流动，提高了驱动电压，因为存在大串联电阻，因此减小了实际发光面积。即，氮化物半导体LED的缺陷是，因为平面结构的局限性而导致单位面积上的电流密度小，而且因为发光面积小而导致面积效率低。因此，已经认识到，非常难以获得用于照明系统的大尺寸的大功率LED(例如1000×1000μm)。为了解决这些问题，已经开发了可以提高电流密度和面积效率的诸如p电极和n电极配置和排列的各种形式的传统方法，如图2至3b所示。图2是其n掺杂氮化物半导体22、有源层以及p掺杂氮化物半导体层(未示出)以此顺序一个在另一个上面位于衬底上的LED的平面图。在LED之上，形成p电极29和n电极28，将它们连接到p掺杂氮化物半导体层(或透明电极层27，如果存在)以及n掺杂氮化物半导体层22。n电极28包括两个接触焊盘28a和多个分别从接触焊盘28a伸出的电极指(electrode finger)28b，而p电极29包括两个接触焊盘29a和多个分别从接触焊盘29a伸出的电极指29b，其中n电极指28b与p电极指29b交替出现。通过电极指28b和29b，这种电极结构可以提供单独电流路径，以降低电极之间的横向平均距离。因此，对于大尺寸LED，这样可以降低串联电阻、提高整个区域上的电流密度的均匀性以及确保对整个上表面具有足够发光面积。然而，存在的问题是，各电极指28b和29b末端的光功率比其其他邻近部分的光功率低，因为它们基本上远离通过其引入电流的接触焊盘28a和29a。图3a和3b示出另一种传统电极结构的氮化物半导体LED 30。参考图3a，p电极39包括接触焊盘39a，形成在LED 30之上的大致中心区域上；以及4个电极指39b，以对角方向，从接触焊盘39a伸出。N电极38包括接触焊盘38a，在LED 30之上的角部附近形成；延伸部分38b，从接触焊盘38a伸出，沿外围附近延伸，以包围p电极39；以及4个电极指38c，从延伸部分38b向着p电极接触焊盘39a伸出。如图3b所示，氮化物半导体LED 30的发光结构包括以此顺序一个在另一个上面形成在衬底31上的n掺杂氮化物半导体层32、有源层34以及p掺杂氮化物半导体层36。在发光结构之上，可以在p掺杂氮化物半导体36之上形成透明电极37，以提高与p电极38的接触电阻。在此，在沿LED 30的外围露出的n掺杂氮化物半导体层32上形成n电极接触焊盘38a和n电极延伸部分38b，而在透明电极37上形成p电极接触焊盘39a和p电极指39b，并将它们电连接到p掺杂氮化物包层37。在图3a和3b所示的氮化物半导体LED 30上，因为所形成的接触焊盘和其他电极区域的端子比图2所示结构内的短，而且两个电极均匀分布在整个区域上，所以可以减小串联电阻，从而提高发光效率，而且可以均匀分布电流密度。然而，因为为了形成n电极而去除了大量有源层，所以这种电极结构的缺点是，相对于原始生长发光结构，显著减小了实际发光面积，而且根据LED尺寸的增大，单位面积的发光效率反而降低。因此，在本
内，在不停地研究可以确保使大尺寸氮化物半导体LED具有大功率的新颖电极结构和排列。
技术实现思路
因此，为了解决现有技术的上述问题，提出本专利技术。本专利技术的目的是提供一种氮化物半导体LED，该氮化物半导体LED具有排列在LED之上的内部区域内的n电极以及包围该n电极排列的p电极，以便实现可以确保更大有效发光面积，同时确保更有效电流分布的几何图形。根据实现该目的的本专利技术的一个方面，提供了一种氮化物半导体LED，该氮化物半导体LED包括发光结构，包括n掺杂半导体层，其上具有第一区域和围绕该第一区域的第二区域；有源层，形成在n掺杂半导体层的第二区域上；以及p掺杂氮化物半导体层，形成在有源层上；p电极，形成在p掺杂半导体层上；以及n电极，形成在n掺杂氮化物半导体层的第一区域上。n掺杂氮化物半导体层之上的第一区域优先对应于n掺杂氮化物半导体层的大致中心区域，而且可以在该中心区域上形成n电极。该氮化物半导体LED可以进一步包括用于降低p掺杂氮化物半导体层与p电极之间的接触电阻的透明电极层。p电极优先具有至少一个接触焊盘；以及至少一个延伸部分，沿p掺杂氮化物半导体层的外围从该接触焊盘延伸，而且可以形成p电极以包围该n电极。根据更优选实施例，发光结构可以具有4个角部和分别将其上的相邻角部连接在一起的4个边，p电极可以具有至少一个接触焊盘，设置在4个角部至少之一的附近；以及延伸部分，沿4个边从接触焊盘延伸。在该实施例中，可以以各种方式修改P电极。即，p电极可以进一步包括至少一个p电极指，从接触焊盘和/或延伸部分向着该n电极伸出。此外，p电极进一步具有在横向从至少一个p电极指的端部伸出预定长度的电极条。同样，可以以各种方式修改本专利技术的n电极。n电极可以进一步包括接触焊盘，形成在n掺杂氮化物半导体层的大致中心区域上；以及至少一个n电极指，在n掺杂氮化物半导体层上，从接触焊盘伸出。在发光结构具有4个角部和分别将其上的相邻角部连接在一起的4个边的实施例中，n电极指可以包括4个分别从4个角部伸出的电极指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体ＬＥＤ，该氮化物半导体ＬＥＤ包括：发光结构，包括：ｎ掺杂半导体层，其上具有第一区域和围绕该第一区域的第二区域；有源层，形成在ｎ掺杂半导体层的第二区域上；以及ｐ掺杂氮化物半导体层，形成在有源层上；ｐ电极，形成在 ｐ掺杂半导体层上；以及ｎ电极，形成在ｎ掺杂氮化物半导体层的第一区域上。

【技术特征摘要】
KR 2003-12-18 93091/20031.一种氮化物半导体LED，该氮化物半导体LED包括发光结构，包括n掺杂半导体层，其上具有第一区域和围绕该第一区域的第二区域；有源层，形成在n掺杂半导体层的第二区域上；以及p掺杂氮化物半导体层，形成在有源层上；p电极，形成在p掺杂半导体层上；以及n电极，形成在n掺杂氮化物半导体层的第一区域上。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体LED，其中n掺杂氮化物半导体层之上的第一区域对应于n掺杂氮化物半导体层的大致中心区域。3.根据权利要求1所述的氮化物半导体LED，该氮化物半导体LED进一步包括用于降低p掺杂氮化物半导体层与p电极之间的接触电阻的透明电极层。4.根据权利要求1所述的氮化物半导体LED，其中p电极具有至少一个接触焊盘；以及至少一个延伸部分，沿p掺杂氮化物半导体层的外围从该接触焊盘延伸。5.根据权利要求4所述的氮化物半导体LED，其中形成p电极以包围该n电极。6.根据权利要求5所述的氮化物半导体LED，其中发光结构具有4个角部和其每个分别将其上的相邻角部连接在一起的4个边，以及其中p电极具有至少一个接触焊盘，设置在4个角部至少之一的附近；以及延伸部分，沿4个边从接触焊盘延伸。7.根据权利要求6所述的氮化物半导体LED，其中p电极进一步具有至少一个p电极指，从接触焊盘和/或延伸部分向着该n电极伸出。8.根据权利要求7所述的氮化物半导体LED，其中该至少一个p电极指包括4个分别从4边的中心区域伸出的p电极指。9.根据权利要求7所述的氮化物半导体LED，其中p电极指包括4个分别从4个角部伸出的p电极指。10.根据权利要求7所述的氮化物半导体LED，其中p电极进一步具有在横向从至少一个p电极指的端部伸出预定长度的电极条。11.根据权利要求1所述的氮化物半导体LED，其中n电极包括接触焊盘，形成在n掺杂氮化物半导体层的大致中心区域上；以及至少一个n电极指，在n掺杂氮化物半导体层上，从接触焊盘伸出。12.根据权利要求11所述的氮化物半导体LED，其中p电极包括至少一个接触焊盘；以及至少一个延伸部分，沿p掺杂氮化物半导体层的外围从接触焊盘延伸。13.根据权利要求12所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴英豪，曹孝京，柳承珍，高建维，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]