ＬＥＤ半导体及ＬＥＤ半导体的应用制造技术

本发明专利技术描述了一种具有至少一个产生辐射的第一有源层及至少一个产生辐射的第二有源层的ＬＥＤ半导体，该第二有源层在竖直方向上堆叠在第一有源层上并与第一有源层串联连接，其中第一有源层及第二有源层借助于接触区来导电连接。此外，本发明专利技术还描述了ＬＥＤ半导体的不同应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED半导体及LED半导体的应用个夂3力W久一汀T LliJJ平寻体k/、久LmJ卞于,日'、J乂旦用。本专利申请要求德国专利申请102006046039.1的优先权以及德 国专利申请102006051745.8的优先权，该两个文件所公开内容通过引 用结合在本文中。对于例如投影应用或显示器背光的光学应用，期望获得较高的光 密度。在传统的LED半导体中，所产生的辐射量依赖于用以驱动LED 半导体的电流强度。然而，有源层中的电流密度不应超过依赖于各个 所应用的材料系统的最大电流密度，否则存在过度老化效应而使得 LED半导体的使用寿命不利地缩短的危险。本专利技术的目的是提供一种具有更高光密度的LED半导体。 该目的通过根据权利要求1的LED半导体实现。 此外，本专利技术的目的还在于，提供具有更高光密度的LED半导体 的应用。该目的通过根据权利要求36至39的应用而实现。 本专利技术的有利改进及设置在从属权利要求中给出。 根据本专利技术的LED半导体具有至少一个产生辐射的第一有源层 及至少一个产生辐射的第二有源层，该第二有源层在竖直方向上堆叠 在第一有源层之上并与第一有源层串联连接，其中第一有源层及第二 有源层借助于接触区来导电连接。在此，接触区应理解为相对而言具有更好的导电率的区域，其中 接触区优选地实施成无隧道接触并因此没有隧道结。此外，在才艮据本 专利技术的LED半导体中在第 一有源层及第二有源层之间的载荷子迁移 不需要隧道结。这样的优点是，LED半导体也可由外延地相对难于形 成隧道结的材料生产。虽然，若可将有源层并联连接，则隧道结为多余的，然而并联连接的缺点是，对于不同的串联电阻，不能够将直流 电流注入到两个有源层或必须使用巨大的额外开销来将直流电流注 入到两个有源层。有利的是，根据本专利技术可借助于接触区而在第一有 源层与第二有源层之间提供充分的载荷子迁移，此外，借助于串联电 路来将直流注入到两个有源层中。在此串联电路中，有源层的pn结优选为同向地设置，使得它们 构成pn-pn结构或np-np结构。自然，在多于两个有源层时优选的是 pn-.. .-pn结构或np-.. .-np结构。除了简单的pn结，有源层可具有双异质结构、单量子阱结构或 多量子阱结构(MQW)。在公开文件WO 01/39282、 WO 98/31055、 US 5831277、 EP1017113及US5,684,309中说明了 MQW结构的示例，上根据本专利技术，尤其优选的是接触区的两种设置。根据第一种设置， 接触区设置在半导体的侧面上。根据第二种设置，接触区集成在LED 半导体中第 一有源层与第二有源层之间。由于第一有源层与第二有源层串联连接，在有源层同向设置时， 接触区方便地将第 一导电类型的半导体层与第二导电类型的半导体 层连接。优选地，第一导电类型的半导体层在竖直方向上在第一有源 层之后，而第二导电类型的半导体层在竖直方向上设置在第一导电类 型的半导体层及第二有源层之间。例如，第一导电类型的半导体层可 为p掺杂的半导体层，且第二导电类型的半导体层可为r^参杂的半导 体层。备选地，第一导电类型的半导体层可为n掺杂的半导体层，且 第二导电类型的半导体层可为p掺杂的半导体层。这依赖于有源层的 pn结设置。为了改善半导体(其接触区设置在侧面)中的载荷子迁移，第一 导电类型的半导体层及第二导电类型的半导体层可构成隧道结，除了 接触区，此隧道结也支持载荷子迁移。为此，第一导电类型的半导体 层及第二导电类型的半导体层可尤其是高掺杂的。体层具有未由半导体 材料覆盖的第一自由区。而且，第二导电类型的半导体层优选地具有 未由半导体材料覆盖的第二自由区。第二导电类型的半导体层可尤其 相对其余半导体凸出，而第 一导电类型的半导体层可相对第二导电类 型的层凸出。因此，在第一有源层与第二有源层之间的半导体的截面的形式可至少相应于阶梯式的侧面。由此可知，LED半导体具有包括 多个层的层序列(Schichtenfolge)，这些层的至少一部分包含半导体 材料。在此，未由半导体材料覆盖的自由区理解为未由用于层序列的 层的半导体材料覆盖的区域。根据尤其优选的变型，接触区自第一 自由区延伸到第二自由区。 接触区尤其可为接触层。例如，接触层可至少部分覆盖第一自由区及 第二自由区。对于接触区所应用的材料及接触区的尺寸，优选地依赖于层的横 向导电率而选择，其中接触区导电连接这些层。例如，p掺杂的GaN 层具有相对较小的横向导电率，因此在这种情况下，接触区应构成为 相对面积较大并且应包含具有较高导电率的材料。根据LED半导体的优选实施方式，接触区包含金属材料。这类接 触区的特征在于相对较好的导电率。有利的是，较好的导电率使得在 第 一有源层与第二有源层之间的载荷子迁移较容易。在LED半导体的备选或改进的方案中，接触区可包括例如氧化 铟、氧化锡、氧化锡铟(ITO)或氧化锌的TCO(透明导电氧化物)。有利 的是，包括TCO的接触区是辐射可穿透的，使得在接触区之下的区 域中所产生的辐射可穿过接触区自半导体输出耦合(auskoppeln)。根据有利的方案，第一有源层及第二有源层在半导体中单片集 成。在此，第一有源层及第二有源层可在共同的生产步骤中生产。进一步地，在本专利技术中的半导体可为薄膜半导体。如果半导体由 预制的层堆叠装配成，那么单个层堆叠可为薄膜半导体。薄膜半导体 的特征尤其在于下述特征中的至少 一个-在与承载元件相对的产生辐射外延层序列的第 一主表面处施加 或构成反射层，该反射层使得外延层序列中所产生的电磁辐射至少一部分反射回该层序列；-外延层序列具有20(im或更小范围内的厚度，尤其具有2pm至 10pm间范围内的厚度；以及-外延层序列包含具有至少一个表面的至少一个半导体层，其中 该半导体层具有混合结构，该混合结构在理想状况下导致外延的外延 层序列的近似遍历的光分布，即其具有尽可能遍历的随机散射特性。薄层发光二极管芯片的基本原理例如在I.Schnitzer等人的 Appl.Phys丄ett.63(16) ( 1993年10月18日，2174-2176页)中描述， 上述文件中的公开内容引用结合在本文中。薄膜半导体较近似于Lambert、scher表面辐射器并尤其适用于投 影应用。如上所述，在第二种设置中，接触区集成在LED半导体中第一有 源层与第二有源层之间。根据优选地方案，半导体具有包括第 一有源层的第 一层堆叠以及 包括第二有源层的第二层堆叠。尤其优选的是，在此方案中，接触区 嵌入在第 一层堆叠与第二层堆叠之间。除了第一有源层，第一层堆叠尤其具有第一导电类型的半导体 层，并且除了第二有源层，第二层堆叠具有第二导电类型的半导体层。 优选地，第一层堆叠及第二层堆叠由两个单个晶圓制成。为生产^f艮据 本专利技术的半导体，晶圓可相互以这样一种方式接合，使得第一导电类 型的半导体层第二导电类型的半导体层4皮此相对。根据其它优选的方案，接触区设置在第一导电类型的半导体层与 第二导电类型的半导体层之间。因此，接触区设置在半导体的主要辐 射途径中，而在第一种设置中，接触区尤其设置在主要辐射途径之外。根据优选的实施方式，接触区为接触层。根据其它的优选实施方式，接触区具有至少一个第一区域及至少一个第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ半导体（１），具有至少一个产生辐射的第一有源层（２）以及至少一个产生辐射的第二有源层（３），所述第二有源层（３）在竖直方向上堆叠在所述第一有源层（２）之上并与所述第一有源层（２）串联连接，其中所述第一有源层（２）与所述第二有源层（３）借助于接触区（４）而导电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-9-28 102006046039.1;DE 2006-11-2 1020060511.一种LED半导体(1)，具有至少一个产生辐射的第一有源层(2)以及至少一个产生辐射的第二有源层(3)，所述第二有源层(3)在竖直方向上堆叠在所述第一有源层(2)之上并与所述第一有源层(2)串联连接，其中所述第一有源层(2)与所述第二有源层(3)借助于接触区(4)而导电连接。2. 根据权利要求1所述的LED半导体(l),其中所述接触区(4) 设置在所述LED半导体(l)的侧面上。3. 根据权利要求1或2所述的LED半导体(1)，其中第一导电类 型的半导体层(5)在竖直方向上设置在所述第 一有源层(2)之后。4. 根据权利要求3所述的LED半导体(1)，其中在所述第一导电 类型的半导体层(5)与所述第二有源层(3)之间设置第二导电类型的半 导体层(6)。5. 根据权利要求4所述的LED半导体(l),其中所述第一导电类 型的半导体层(5)及所述第二导电类型的半导体层(6)构成隧道结。6. 根据权利要求4或5所述的LED半导体(1)，其中所述第一导 电类型的半导体层(5)具有未由半导体材料覆盖的第 一 自由区(9)。7. 根据权利要求6所述的LED半导体(1),其中所述第二导电类 型的半导体层(6)具有未由半导体材料覆盖的第二自由区(10)。8. 根据权利要求7所述的LED半导体(1),其中所述接触区(4) 自所述第一自由区(9)延伸至所述第二自由区(IO)。9. 根据权利要求8所述的LED半导体(1)，其中所述接触区(4) 为接触层。10. 根据上述权利要求中任一项所述的LED半导体(l)，其中所 述接触区(4)包含金属材料。11. 根据上述权利要求中任一项所述的LED半导体(l),其中所 述接触区(4)包含TCO。12. 根据上述权利要求中任一项所述的LED半导体(l)，其中所 述半导体(l)中的所述第一有源层(2)及所述第二有源层(3)单片地集 成。13. 根据上述权利要求中任一项所述的LED半导体(l)，所述半 导体(l)是薄膜半导体。14. 根据权利要求1所述的LED半导体(l)，其中所述第一有源 层(2)与所述第二有源层(3)之间的所述接触区(4)集成在所述LED半导 体(1)中。15. 根据权利要求14所述的LED半导体(l)，其中第一层堆叠(I) 包括所述第一有源层(2)且第二层堆叠(II)包括所述第二有源层(3)。16. 根据权利要求14或15所述的LED半导体(l),其中所述层 堆叠(I, II)为薄膜半导体。17. 根据权利要求15或16所述的LED半导体(l),其中除了所 述第一有源层(2)之外，所述第一层堆叠(I)还包括第一导电类型的半导 体层(5)，并且除了所述第二有源层(3)之外，所述第二层堆叠(II)还包 括第二导电类型的半导体层(6)。18. 根据权利要求17所述的LED半导体(l),其中所述接触区(4) 设置在所述第 一导电类型的半导体层(5)与所述第二导电类型的半导 体层(6)之间。19. 根据权利要求14至18中任一项所述的LED半...

【专利技术属性】
技术研发人员：P海德博恩，R温迪希，R沃思，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[]