[發明專利]發光二極管芯片中電流擴展的方法和發光二極管芯片

在審

• 申請號: 201210169945.7
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN103456844A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 段大衛;馬克;馬賽羅
• 申請（專利權）人: 佛山市國星半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 戴云霓

技術領域

本發明總體上涉及光電器件，更具體地涉及發光二極管LED芯片中擴展電流的方法，以及具有均勻（uniform）電流擴展的發光二極管LED芯片。

背景技術

發光二極管LED芯片包括用于構成連接到外部的外部連接的P電極和N電極。發光二極管LED芯片可以包括由諸如GaN的化合物半導體材料制成的多層半導體襯底。例如，半導體襯底可以包括具有p型摻雜物的p型約束層、具有n型摻雜物的n型約束層和構建成發射電磁輻射的位于約束層之間的多量子阱（MQW，Multiple?Quantum?Well）層。對于垂直發光二極管（VLED，Vertical?Light?Emitting?Diode），半導體襯底位于豎直隔開的P電極和N電極之間。對于水平發光二極管LED芯片，P電極和N電極在半導體襯底上靜止（still）隔開但是通常彼此處于同一平面。

對于每種類型的芯片，電流典型地從N電極經過多量子阱MQW層流到P電極。然而，多量子阱MQW層上的均勻電流擴展必須被維持，以產生為了產生均勻的電致發光而要求的電子和空穴對。電極的構造還可以產生靠近電極的電流擁擠（current?crowding）以及電致發光強度的平面非均勻性。理論上由于電子的更低的諧振時間以及更低的電子-空穴配對率，多量子阱MQW層上的非均勻的電流擴展產生更低的發光強度。另外，多量子阱MQW層上的非均勻的電流擴展可以產生局部過熱和更低的內量子效率（IQE，Internal?Quantum?Efficiency）。

因為電流聚集是限制發光二極管LED芯片的性能的重要因素，已經采用了多種技術來限制電流聚集。例如，一種技術是形成具有被摻雜的大的歐姆表面的電極，以提供低電阻，并且設置為提供直線路徑以便電流從一個電極通過襯底流到另一個電極。然而，即使對于這些技術，由于損失發光面積和電流聚集，特別是沿著電極的邊緣，效率和發光強度仍然被妥協。

然而，現有技術的上述示例及其局限性旨在是示例性的而非窮盡。當閱讀說明書和研究附圖之后，現有技術的其它局限性將對于本領域技術人員變得明顯。鑒于這些限制，本領域需要提高發光二極管LED芯片的效率。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種發光二極管LED芯片，其被構建成提供均勻電流擴展、均勻電致發光和最大的內量子效率IQE。

為達上述目的，一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管LED芯片中電流擴展的方法，所述方法包括：在發光二極管LED芯片的不同區域和電極中提供經選擇的電氣電阻和接觸電阻，以提供非直線電子流和均勻的電流擴展。更具體地，該方法可以包括以下步驟：

提供半導體襯底，所述半導體襯底包括：具有與N電極電氣接觸的N型約束層、被構建成發射電磁輻射的多量子阱（MQW）層和與P電極電氣接觸的P型約束層；所述N型約束層、所述P型約束層分別與所述多量子阱MQW層電氣接觸；

提供具有第一電氣電阻的N型約束層或者其被選定的部分；

提供具有第二電氣電阻的P型約束層或者其被選定的部分；

提供具有第一接觸電阻的N電極；

以及提供具有第二接觸電阻的P電極；以及

選擇第一電氣電阻、第二電氣電阻、第一接觸電阻和第二接觸電阻，以在非直線路徑上引導電子流來均勻地擴展電流穿過多量子阱MQW層。

為達上述目的，另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管LED芯片，所述發光二極管LED芯片包括：

N型約束層，所述N型約束層具有第一電阻，與具有第一接觸電阻的N電極電氣接觸；

多量子阱MQW層，所述多量子阱MQW層與所述N型約束層電氣接觸，被構建成發射電磁輻射；以及

P型約束層，所述P型約束層與所述多量子阱MQW層電氣接觸，所述N型約束層具有第二電阻，與具有第二接觸電阻的P電極電氣接觸。

所述第一電阻、第一接觸電阻、第二電阻和第二接觸電阻被選擇以提供通過所述發光二極管LED芯片的非直線電子流以及穿過所述多量子阱MQW層的均勻的電流擴展。

本發明的上述技術方案的有益效果在于：可提供一種發光二極管LED芯片，其被構建成提供均勻電流擴展、均勻電致發光和最大的內量子效率IQE。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。