[發明專利]LED半導體及LED半導體的應用

有效

• 申請號: 201110084851.5
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN102176461A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: P·海德博恩;R·溫迪希;R·沃思
• 申請（專利權）人: 奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L33/36;H01L33/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 湯春龍;李家麟

本發明涉及一種LED半導體以及LED半導體的應用。

本專利申請要求德國專利申請102006046039.1的優先權以及德國專利申請102006051745.8的優先權，該兩個文件所公開內容通過引用結合在本文中。

對于例如投影應用或顯示器背光的光學應用，期望獲得較高的光密度。在傳統的LED半導體中，所產生的輻射量依賴于用以驅動LED半導體的電流強度。然而，有源層中的電流密度不應超過依賴于各個所應用的材料系統的最大電流密度，否則存在過度老化效應而使得LED半導體的使用壽命不利地縮短的危險。

本發明的目的是提供一種具有更高光密度的LED半導體。

該目的通過根據權利要求1的LED半導體實現。

本發明的有利改進及設置在從屬權利要求中給出。

根據本發明的LED半導體具有至少一個產生輻射的第一有源層及至少一個產生輻射的第二有源層，該第二有源層在豎直方向上堆疊在第一有源層之上并與第一有源層串聯連接，其中第一有源層及第二有源層借助于接觸區來導電連接。

在此，接觸區應理解為相對而言具有更好的導電率的區域，其中接觸區優選地實施成無隧道接觸并因此沒有隧道結。此外，在根據本發明的LED半導體中在第一有源層及第二有源層之間的載荷子遷移不需要隧道結。這樣的優點是，LED半導體也可由外延地相對難于形成隧道結的材料生產。雖然，若可將有源層并聯連接，則隧道結為多余的，然而并聯連接的缺點是，對于不同的串聯電阻，不能夠將直流電流注入到兩個有源層或必須使用巨大的額外開銷來將直流電流注入到兩個有源層。有利的是，根據本發明可借助于接觸區而在第一有源層與第二有源層之間提供充分的載荷子遷移，此外，借助于串聯電路來將直流注入到兩個有源層中。

在此串聯電路中，有源層的pn結優選為同向地設置，使得它們構成pn-pn結構或np-np結構。自然，在多于兩個有源層時優選的是pn-...-pn結構或np-...-np結構。

除了簡單的pn結，有源層可具有雙異質結構、單量子阱結構或多量子阱結構(MQW)。在公開文件WO?01/39282、WO?98/31055、US5831277、EP1017113及US5,684,309中說明了MQW結構的示例，上述公開文件中涉及MQW結構的公開內容通過引用結合在本文中。

根據本發明，尤其優選的是接觸區的兩種設置。根據第一種設置，接觸區設置在半導體的側面上。根據第二種設置，接觸區集成在LED半導體中第一有源層與第二有源層之間。

由于第一有源層與第二有源層串聯連接，在有源層同向設置時，接觸區方便地將第一導電類型的半導體層與第二導電類型的半導體層連接。優選地，第一導電類型的半導體層在豎直方向上在第一有源層之后，而第二導電類型的半導體層在豎直方向上設置在第一導電類型的半導體層及第二有源層之間。例如，第一導電類型的半導體層可為p摻雜的半導體層，且第二導電類型的半導體層可為n摻雜的半導體層。備選地，第一導電類型的半導體層可為n摻雜的半導體層，且第二導電類型的半導體層可為p摻雜的半導體層。這依賴于有源層的pn結設置。

為了改善半導體(其接觸區設置在側面)中的載荷子遷移，第一導電類型的半導體層及第二導電類型的半導體層可構成隧道結，除了接觸區，此隧道結也支持載荷子遷移。為此，第一導電類型的半導體層及第二導電類型的半導體層可尤其是高摻雜的。

根據優選的實施方式，第一導電類型的半導體層具有未由半導體材料覆蓋的第一自由區。而且，第二導電類型的半導體層優選地具有未由半導體材料覆蓋的第二自由區。第二導電類型的半導體層可尤其相對其余半導體凸出，而第一導電類型的半導體層可相對第二導電類型的層凸出。因此，在第一有源層與第二有源層之間的半導體的截面的形式可至少相應于階梯式的側面。由此可知，LED半導體具有包括多個層的層序列(Schichtenfolge)，這些層的至少一部分包含半導體材料。在此，未由半導體材料覆蓋的自由區理解為未由用于層序列的層的半導體材料覆蓋的區域。

根據尤其優選的變型，接觸區自第一自由區延伸到第二自由區。接觸區尤其可為接觸層。例如，接觸層可至少部分覆蓋第一自由區及第二自由區。

對于接觸區所應用的材料及接觸區的尺寸，優選地依賴于層的橫向導電率而選擇，其中接觸區導電連接這些層。例如，p摻雜的GaN層具有相對較小的橫向導電率，因此在這種情況下，接觸區應構成為相對面積較大并且應包含具有較高導電率的材料。

根據LED半導體的優選實施方式，接觸區包含金屬材料。這類接觸區的特征在于相對較好的導電率。有利的是，較好的導電率使得在第一有源層與第二有源層之間的載荷子遷移較容易。