[發(fā)明專利]具有氮化鎵基薄層半導體器件的LED元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980120021.4
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN102047451A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 斯特凡·塔施
• 申請（專利權）人: 萊登照明詹納斯多夫股份公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/48;H01L33/62
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;王伶

技術領域

本發(fā)明涉及LED元件，其具有氮化鎵基薄層半導體器件(芯片)，該LED元件安置在硅平板上，硅平板在背對半導體器件的一側具有與半導體器件電連接的多個電極。

背景技術

常見的發(fā)光半導體器件一般由載體基片和外延生長在其上的復合層結構組成，該復合層結構具有發(fā)光有源層。此外，載體基片優(yōu)選是導電的，用于實現(xiàn)電流豎向流過半導體器件。在許多應用場合中還期望該載體基片對于有源層所發(fā)出的光是允許透射的。但是此時要注意，基片層對于半導體器件的有源層所發(fā)出的光的透明度通常與載體基片的期望的導電性相矛盾。對于氮化鎵基發(fā)光二極管，例如可以采用藍寶石(Al₂O₃)作為載體基片的材料，其允許藍光透過，但不導電。因此，通常采用碳化硅(SiC)作為氮化鎵基發(fā)光二極管的載體基片，因為它不僅具有高的透明度，而且具有高的導電性。但是，作為載體基片的碳化硅材料的特征是其透明度隨導電性提高而降低。

為了進一步提高發(fā)光二極管的有效性，開發(fā)出所謂的薄層半導體器件。在這里，它是這樣的半導體器件，其中襯底層用于晶體生長，但襯底層在生長過程后被除去。由此產(chǎn)生的薄層可以實現(xiàn)比在現(xiàn)有技術中更有效的發(fā)光，這是因為不存在會吸收發(fā)出光的一部分的襯底層。這還造成更好的散熱。

為了除去襯底層，一般采用化學或物理工藝。例如，可以通過所謂的激光剝離方法采用脈沖紫外激光器的光來燒蝕掉襯底層，而此時不會破壞例如5μm厚的氮化鎵層。

US20060240585A1公開了一種3μm厚的涂層結構(p型層、n型層和有源層)。關于GaN基即具有外延生長的GaN層疊的發(fā)光元器件的構造，請明確參見該文獻以避免重復。

GaN基發(fā)光元器件例如由US5874747作了公開。

WO2006/065046描述一種制造氮化鎵基薄層半導體器件的方法。在這里，為了除去其上生長有LED晶體結構的藍寶石襯底層，采用了所謂的激光剝離方法。在除去襯底層之前，晶體結構被施加在一個附加襯底層上。隨后，在另一個方法步驟中執(zhí)行分解成統(tǒng)一的LED芯片。

DE10056475公開了一種包括半導體的GaN基發(fā)光半導體器件，它具有SiC基襯底，在該襯底上涂覆了多層GaN基層，在這里，這些層包括至少一個有源區(qū)，該有源區(qū)設置在至少一個電子導電層和至少一個空穴導電層之間，其特點是空穴導電層是拉伸生長的。

從海勒(Haerle)等人的文章“High?brightness?LEDs?for?general?lightingapplications?Using?the?new?ThinGaN^TM-Technology(用于利用新穎的ThinGaN^TM技術的通用照明應用的高亮度LED)”(physica?Status?solidi(a)，卷201，版12，第2736-2739頁)中，基本上公開了薄GaN技術在高功率LED領域中的應用。

根據(jù)該現(xiàn)有技術，本發(fā)明基于以下任務，即提供一種LED元件，它具有氮化鎵基薄層半導體器件，其中該LED模塊與現(xiàn)有技術相比具有更好的熱性能和更緊湊的結構。

氮化鎵基半導體器件(芯片)優(yōu)選被用于產(chǎn)生在藍綠色光譜范圍內的輻射。除了氮化鎵(GaN)外，在本發(fā)明范圍內，GaN基材料還指所有與GaN同族的或源于GaN的混合晶體。尤其是氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)和氮化鋁(AlN)材料屬于此。

發(fā)明內容

本發(fā)明涉及LED模塊，它具有至少一個具有有源氮化鎵層的LED芯片和硅平板，在硅平板上設置該LED芯片，其中，該硅平板在背對LED芯片的一側具有兩個電極，這兩個電極與LED芯片電連接，并且該LED芯片的上下重疊的外延氮化鎵層(n型層、p型層和有源GaN層)的總厚度介于2至10μm之間，優(yōu)選為2至5μm之間。

硅平板具有孔穴，LED芯片安置在該孔穴中(或者可以在硅平板上單獨或一體地設置圍繞該LED芯片的框架)。LED芯片此時優(yōu)選居中安置在孔穴中。另外，LED芯片按照事先規(guī)定的距孔穴邊緣的距離來布置。該孔穴優(yōu)選是正方形或圓形構成的。但是，孔穴也可以具有其它形狀。該孔穴例如也可以是橢圓形或三角形。