专利名称：表面发光的半导体发光二极管的制作方法
表面发光的半导体发光二极管技术领域
本新型涉及一种半导体发光二极管，与US5216263A所揭露的半导体发光二极管同类型。
背景技术：
用LED及LED数组芯片显示图形符号已有数十年历史。其中，采用锌扩散或锌植入工艺向GaAs (砷化镓)基板上的厚η型GaAsP (磷砷化镓)层中送入锌，以此研制出(例如) 七段LED显示芯片，此项工艺沿用至今。在5mA电流强度下，其光强通常达到每段O. lmcd。 发射波长被材料限制在650-660nm (红色光)范围内，此波长范围内的人眼灵敏度仅为10%左右。·
另有将可见光谱发射波长互不相同的较高效LED芯片(效率约为10%)予以组合排布的混合型LED显示组件。但此类组件受尺寸限制无法应用于狭小空间，例如，无法应用于光学设备的光路中。
另有配备LED背光以显示图形符号的半透明IXD显示器。此等显示器通常体积较大，故其LED背光仅凭布置于载板上的分立LED或LED芯片数组而实现。数组中的LED既可集中控制，亦可单独控制。LED背光可实施为单色、多色或白色。
为减小体积，必须对半导体层(磊晶结构)进行小型化结构化处理并调整其光学性能及电性能。除扩散法外，亦可透过照射植入质子或其他载荷子以改变乃至破坏晶体结构， 从而使受照(被植入)区域部分或完全丧失导电性。此外亦可使此等区域在特定波长范围内具有吸收性。可藉由对载荷子所获动能及照射用射线束中每单位面积的载荷子数(剂量)进行选择来控制晶体变化。为产生所谓的深植入区，可用小剂量高能载荷子照射材料，表面植入区的产生则需低能大剂量。
US5216263A描述一种排布成LED数组的表面发光的半导体发光二极管(LED),其包含一上下迭置层序列，其中，该层序列包括第一导电类型的基板触点层、第一导电类型的共享基板、第一导电类型的第一阻挡层、发光活性层、第二导电类型的第二阻挡层、第二导电类型的第一接触层以及多个用于接触该第一接触层的导电表面触点，其中，该第一接触层中设有多个透过质子照射而彼此电性绝缘的表面植入区。
透过以下方式对此等半导体层进行深度结构化处理藉由硅扩散法在LED数组的各LED的间产生多个受干扰区，其穿过活性层并在活性层各发光区影响下彼此电性绝缘。 此等受干扰区具有较强的发射辐射吸收能力。
活性层的每一单个区域皆可透过第一接触层上分配给该区域的一 P型触点受到控制。为能在半导体层靠近基板一侧产生发射辐射，须移除发光表面区域内的基板触点及基板。无法对采用上述排布方式的层进行透射。
US 5216263 A中的基板皆为η型掺杂基板，第一接触层则为P型掺杂。
US 5216263 A的解决方案的缺点在于,对半导体层进行结构化处理时需执行一系列不同步骤。首先须进行耗时较长的硅扩散处理(7至8小时)，再实施质子照射及不同蚀刻步骤。此外，先前技术未能提供任何对基板既可实施η型掺杂又可实施P型掺杂的解决方案。
然而，若能对基板进行不同类型的掺杂，便可多提供许多能支持LED工作的电路结构，亦可用共享阳极或阴极制造芯片。发明内容
本新型的目的在于提供一种光强大于现有技术的表面发光的半导体发光二极管， 该半导体发光二极管更既可具有共享阴极亦可具有共享阳极。此外，本新型的表面发光的半导体发光二极管在发光区域与不发光区域的间有较高对比度度，同时可在560nm至 880nm的光谱范围内发射波长，且芯片边缘无发射。
本新型用以达成该目的解决方案为一种包含上下迭置层序列的表面发光的半导体发光二极管(LED)，其中，该层序列包含
第一导电类型的基板触点层，
共享基板，
该第一导电类型的第一阻挡层，
发光活性层，
第二导电类型的第二阻挡层，
该第二导电类型的第一接触层，该第一接触层中设有多个藉载荷子照射而彼此电性绝缘的表面植入区，及
多个用于接触该第一接触层的导电表面触点。本新型LED的特征在于，
该基板由半导体基板构成，该基板具有第一导电类型，抑或该基板为电绝缘型基板，抑或该基板由金属或复 合材料构成，
该基板与该第一阻挡层之间设有该第一导电类型的反射层，
该第一接触层具有至少一发光表面，该活性层所发射的光经该发光表面自该LED 射出，该第一接触层中受载荷子照射的表面植入区使该等发光表面彼此光电隔离，以及
多个受载荷子照射深植入区使得该等层在该发光表面下方自该第一接触层出发至少延伸至贯穿该活性层的区域与该等层不位于该发光表面下方的区域光电隔离。
本新型的核心在于一种仅用少量同类工艺步骤便可实现极小体积且能在蓝色至红外辐射的波长范围内达到较高光强的表面发光的半导体LED。
该反射层用于将活性层所发射的光朝发光表面方向反射,在发射波长为650nm 的情况下，可在发光表面实现高达每发光段例如IOmcd (毫烛光)左右的光强。该反射层可具有任何一种能提供良好反射效果及有效导电性的结构。分布式布拉格反射器(英文 distributed Bragg reflector)为较佳的选择。
该等发光表面具有第二导电类型的导电性。表面触点在该发光表面进行接触，除此之外，活性层所发射的光亦经该发光表面射出。藉由用载荷子进行照射，可消除第一接触层中各发光表面间的导电性。此外，第一接触层经此照射处理的区域吸收活性层所发射的光的波长的能力较强，故能在将该等发光表面电隔离的同时再将其光隔离。表面植入区的深度亦可超过第一接触层。
该发光表面可呈圆形、条形、多边形或曲线形等任意形状。
可发射波长范围为400nm至950nm的福射,其中，560nm至880nm的波长范围为较佳之选。
本新型另一核心在于，该等深植入区贯穿该活性层，以确保活性层中能形成定向电流并避免产生非期望的横向电流。根据本新型的一种较佳实施方案，深植入区穿过第一接触层并与表面植入区直接邻接。深植入区较佳实施为自第一接触层沿垂直方向延伸。各发光表面的深植入区可彼此相隔一定距离、相邻抑或相通。该等深植入区亦可延伸至不同层内部从而形成不同类型的深植入区。透过不同类型的深植入区，可将本新型LED的层序列构建成多个具有任意形状、采用任意布置方式且彼此光电隔离的区域。
该等实施为表面植入区或深植入区的光电隔离区系藉由用不同能量及剂量的载荷子照射该层序列而产生。照射所用载荷子可为质子或离子。
本新型LED的第一导电类型及第二导电类型选自一包括P型及η型掺杂半导体的导电类型的群组，其中，第一导电类型不同于第二导电类型。
本新型LED各层的不同材料可采用不同离子作为载荷子(例如，将导电类型自η型转换为P型以及自P型转换为η型)。为了在GaN基半导体内制造高阻区域，可使用Si离子、O离子、N离子、He离子或Mg离子实施载荷子植入。举例而言，可藉由植入H离子、Li 离子、C离子或O离子来隔离掺锌GaAs结构。
根据本新型LED的其他实施方案，该等表面植入区与该等深植入区可具有迭合水平延伸度，但在竖向上因所植入载荷子浓度与类型不同而不同。
该等表面植入区及该等深植入区可在单独一个植入制程中依次制成。
在本新型的LED中，包含ρ-η接面的磊晶结构既可布置于η型掺杂基板上，亦可布置于P型掺杂基板上，此点极为有利。在此情况下，既可用共享阳极亦可用共享阴极制造芯片。其中，第一接触层及基板触点皆可实施为阳极或阴极，具体视实施方案而定。
第一及第二阻挡层、第一接触层及活性层的材料皆选自一包括(AlxGa1JhInzP (磷化铝铟镓)及AlxGahAs (砷化镓铝)的群组。尤佳根据化学计量指数中O < X < I且 O ^ ζ ^ O. 6的取值范围来确定材料。作为替代方案，可将InyGai_yN (氮化铟镓)用作第一及第二阻挡层、第一接触层及活性层的材料或者其中任一层的材料，其中，O < y < O. 5。若米用InyGapyN,则该基板较佳选自一包括锗、娃及金属合金群组。
根据本新型LED的另一实施方案，该第一及第二阻挡层、第一接触层及活性层材料可由 AlxGayInzN 构成,其中，x+y+z=l,O ^ x ^ I,O ^ y ^ I,O ^ z ^ O. 50
其中，所选材料应使得第一及第二阻挡层带隙皆大于活性层的带隙。
该活性层由非掺杂材料(i_层)、P型掺杂材料或η型掺杂材料构成。在其他实施方案中，该活性层可以习知方式实施为量子井(一对薄层)或多量子井(多对薄层)。该活性层位于该发光表面下方，深度不超过4 μ m，较佳不超过3 μ m。
该基板可为任何一种可吸收发射辐射的半导体基板，GaAs (砷化镓)基板为较佳之选。该基板可为P型或η型掺杂。构成该基板的掺杂材料较佳选自一包括Si、GaAs、Ge及金属合金群组。
该基板亦可实施为电绝缘型基板，例如非掺杂GaAs、高阻硅或不导电锗。构成该电绝缘型基板的材料亦可选自一包括蓝宝石、si-AlN, MgAl2O4尖晶石或金属氧化物(例如，MgO或ZnO)群组。该电绝缘型基板亦可由复合材料如多晶碳化娃上娃(silicon onpoly-crystal I ine silicon carbide ；SopSiC)构成。
可将不同材料及类型的基板(例如，第一或第二导电类型的基板与电绝缘型基板) 结合应用，例如以层迭方式进行布置。
该基板可吸收发射辐射抑或可被发射辐射穿透。
根据本新型LED的其他实施方案，基板与第一阻挡层之间可设一第一导电类型的缓冲层，用以对各层的不同晶体结构进行补偿。该缓冲层例如为由GaAs构成的第一导电类型的掺杂层。
该基板触点及该等表面触点较佳皆实施为接合面。在此情况下，该基板触点及该等表面触点较佳皆被一接合层完全或部分覆盖。遂可以方便、安全且稳定的方式接触第一接触层或基板。
在本新型LED设电绝缘型基板的其他实施方案中，该基板触点可透过至少一金属导体与该缓冲层连接。该金属导体较佳穿过设置于该电绝缘型基板中的沟槽。
亦可藉由在绝缘型基板中设置装有导电材料的微孔来对本新型LED中需要电接触的层(特别是缓冲层)进行接触。所谓微孔系自由直径不超过10 μ m的孔隙。
该基板触点较佳为一全向反射器。若将本新型LED各层布置于可被发射辐射穿透的基板上且该基板底面设有一可反射该发射辐射的层(例如由Al、Ag、Cr或Au构成)，便可产生全向反射器。
若电绝缘型基板中设有沟槽，则该等沟槽之内表面亦可加以涂布处理。此外，该金属导体本身亦可为反射层。
该第二阻挡层与该第一接触层之间更可设一第二导电类型的配电层，以便透过一导电截面对流动于第一接触层与基板触点间的电流进行分配。
配电层系用于在整个导电截面上产生电流，此举十分有利。此导电截面系为各层位于发光表面下方的区域的水平截面，在横向上被该层序列深植入区光电隔离。该配电层的有益作用在于，使电流流经活性层整个截面从而提高发光效率，实现均匀发光。该配电层的材料例如采用P型或η型掺杂AlInGaP或AlGaAs或InGaN，该配电层可被活性层所发射的光穿透。
该配电层可由可被发射辐射穿透的导电材料如氧化铟锡(ITO)或氧化锌(ZnO)构成。
该配电层的材料选用能使该配电层具有第一或第二导电类型且与该第二阻挡层的导电类型一致的掺杂材料。
本新型LED可布置于一 LED数组中，其中，多个发光表面在一共享基板上排布成一图样，较佳采用由行与列构成的图样。
此种LED数组可采用能使其LED在互不影响的情况下单独受控的设计。根据一种有利实施方案，该等深植入区穿过所有层一直延伸至电绝缘型基板。其中，缓冲层与该反射层之间设有一第一导电类型的第二接触层。该第二接触层亦可同时实施为缓冲层。该第二接触层可为阳极或阴极，具体视所选导电类型而定。
较佳设有用于选择性控制LED的构件，在此情况下，与该LED相邻的未受控LED便不会发光。在包含本新型LED的LED数组的控制装置中，此等构件可为采用任何一种能对 LED进行选择性控制的布置方式的触点。根据一种简单的较佳实施方案，该等构件乃多个分布于该活性层上方或下方的不同层中的交叉条形触点(多路控制)。亦可对成组LED实施集中控制。
若对本新型LED进行控制，则在达到足够高电压的情况下会有电流自阳极流向阴极。如前所述，该电流可自第一接触层流向基板触点或第二接触层，抑或可自基板触点或第二接触层流向第一接触层，具体视设置于活性层上方及下方各层的掺杂情况而定。该电流的横向传播受该等深植入区限制，故而该电流在位于发光表面下方各层的导电截面上大体沿竖向定向流动。该活性层以习知方式发射辐射。朝基板方向发射的辐射到达反射层后被其朝发光表面方向反射。该等光隔离型深植入区阻止该发射辐射沿横向传播。
图I为包含η型掺杂基板的本新型LED的第一实施方案；
图2为包含P型掺杂基板的本新型LED的第二实施方案；
图3为包含η型掺杂基板的本新型LED的第三实施方案；
图4为包含非掺杂基板的本新型LED的第四实施方案；
图5为本新型LED的第一布置方案之俯视图6为本新型LED在数字显示器中的第二布置方案的俯视图7为本新型LED的第三布置方案的俯视图8为包含本新型LED的LED数组的俯视图；
图9为本新型LED的第五实施方案，包含水平延伸度相同的表面植入区与深植入区；
图10为本新型LED的第六实施方案，包含水平延伸度相同的表面植入区与深植入区、绝缘型基板及全向反射器 '及
图11为聚光灯形式的本新型LED的俯视图。
主要组件符号说明
I :基板触点
2 :基板
2. I 电绝缘型基板
3 :缓冲层
4 :反射层
5 :第一阻挡层
6 :活性层
7 :第二阻挡层
8 :配电层
9 :第一接触层
10 :表面触点
10. I :条带
10. 2 :接合面
11 :表面植入区
12. I :第一深植入区
12. 2 :第二深植入区
13 :发光表面
14 :第二接触层
14. I :条带
15 :数组
16 :控制装置
17:第一方向
18:第二方向
19 :交叉点
20:导电截面
21 :导线
22 :金属导体
23 :沟槽具体实施方式
下面将通过实施例及附图对本新型进行详细说明。
下列实施例中的层序列通过用以产生层式磊晶结构的习知方法制成。表面植入区及深植入区亦同样藉由习知 技术而产生。
在图I所示的LED的第一实施方案中，一层序列用以在575nm至595nm范围内发射黄色光。
底层为基板触点I以及基板2，基板触点I实施为奥姆η型触点(阴极)且由金构成，基板2系η型掺杂基板，由GaAs单晶(砷化镓)构成，且与基板触点I平面导电连接。基板2上方为由η型GaAs构成之缓冲层3,之后系实施为分布式布拉格反射器(DBR)的反射层4，其经过某种结构化处理从而将自上方照射到反射层4上的黄色光朝反射层4上方反射。反射层4上方依次为由η型AlInGaP构成的第一阻挡层5、由i_AlinGap构成的活性层 6及由P型AlinGap构成的第二阻挡层7。第一及第二阻挡层之带隙大于活性层6之带隙。 活性层6实施为多量子井。在其他实施方案中，活性层6可实施为P型或η型掺杂层、非掺杂层或量子井。
根据其他实施方案，基板触点I亦可由锗或金/锗构成。
第二阻挡层7上方为由P型AlInGaP构成之配电层8及由ρ型GaAs (阳极)构成之第一接触层9。
设有一透过质子照射而产生的第一深植入区12. 1，其自第一接触层9出发延伸至反射层内部。第一深植入区12. I在其整个竖向延伸范围内具有恒定之环形截面。其中，该截面上不属于第一深植入区12. I之区域系一导电截面20 (图中示出其直径)。被第一深植入区12. I贯穿的层上属于导电截面20之区域沿横向光电隔离。第一接触层9在第一深植入区12. I具有一藉质子照射而产生之表面植入区11 (阴影部分)。第一接触层9表面设有多个表面触点10，藉此使导电截面20整个周边与第一接触层9表面均匀接触。表面触点 10被接合面10. 2完全覆盖。导电截面20残留于第一接触层9表面之曝露区域形成发光表面13，活性层6所发射的光到达且穿过该发光表面13并发射出去。活性层6位于发光表面13下方3μπι处。工作电流强度为5mA时，每个LED所能达到的光强为15mcd。
在其他实施方案中，位于吸收型基板2上之第一阻挡层5、第二阻挡层7、第一接触层9及活性层6可采用能发射蓝色及绿色辐射之材料。
在图2所不的LED之第二实施方案中，各层及其布置方式皆与第一实施方案相同， 用于在640nm至660nm之波长范围内发射红色光。此处各层由不同于第一实施方案之掺杂材料构成。其中，基板2、缓冲层3、反射层4及第一阻挡层5系ρ型掺杂，第二阻挡层7、配电层8及第一接触层9则为η型掺杂。活性层6位于发光表面13下方3 μ m处。
在图3所不的LED之第三实施方案中，所有层的布置方式亦与第一及第二实施方案相同。此实施方案用以发射波长为860nm之红外辐射。基板2、缓冲层3、反射层4及第一阻挡层5系η型掺杂，第二阻挡层7、配电层8及第一接触层9则为ρ型掺杂。与该LED 之第一及第二实施方案不同，此处之第一及第二阻挡层5、7以及配电层8由掺杂AlGaAs构成。活性层6系由AlGaAs构成的多量子井且位于发光表面·13下方3 μ m处。
图4所示系为采用本新型第四实施方案且布置于一共享基板2上的两LED，其中， 基板2为一由非掺杂GaAs构成之电绝缘型基板2. I。绝缘型基板2. I上方设有由η型掺杂 GaAs构成的第二接触层14。再往上依次为实施为DBR之η型掺杂反射层4、由η型AlInGaP 构成的第一阻挡层5、实施为活性层6且由i-AlInGaP构成的多量子井、由ρ型AlInGaP构成的第二阻挡层7、由ρ型AlInGaP构成的配电层8以及由ρ型GaAs构成之第一接触层9。 第一深植入区12. I自第一接触层9出发延伸至反射层4内部。表面触点10及接合面10. 2 采用与前述第一至第三实施方案相同之设计。此外更设有多个平行分布之第二深植入区12.2，其自第一接触层9延伸至绝缘型基板2. I内部。其中一第二深植入区12. 2在两LED 之间自LED之层序列的其中一侧不间断延伸至层序列之另一侧，藉此将两LED的所有层予以光电隔离。该等LED透过其他第二深植入区12. 2与层序列两侧绝缘。
图5至图8所示系为本新型LED的设计与布置方案。图5为两具有三角形发光表面13之LED的布置方案。第一接触层9具有可将两发光表面13予以光电隔离之表面植入区11。表面触点10 (未图示)上设有接合面10. 2。
如图6所示，发光表面13亦可以能显示数字之方式定位于第一接触层9。其中，总计七个LED之发光表面13各透过一实施为条带10. I之表面触点10受到接触且各与一接合面10. 2导电连接。表面植入区11使表面触点10与发光表面13彼此光电隔离,从而可对各表面触点及发光表面分别实施独立控制。
图7示出一类似布置方案。其中设有多个发射可见光或红外辐射之圆形发光表面 13，其直径皆为50 μ m，它们分别透过分离的接合式表面触点10受到接触且可予以单独控制。
在图8中，多个发光表面13在一共享绝缘型基板2. I上排布成一数组15 (LED数组)，此处之层序列依照本新型LED如图4所示之第四实施方案。
表面触点10实施为条带10. I，该等条带透过第一接触层9之表面植入区11彼此电性绝缘。透过该等条带10. I可分别使数组15之第一方向17上的多个发光表面13受到接触。第二接触层14实施为多个彼此电性绝缘之条带14. 1，该等条带沿数组15之第二方向18 (垂直于数组15之第一方向)分布,遂使沿第一方向17分布之条带10. I与沿第二方向18分布之条带14. I从俯视角度看形成一网络(见图中虚线)，其中，组件符号19系条带10. I与14. I之交叉点19,且每个发光表面13各布置于一交叉点19上。条带10. I可藉由位于其中一末端的接合面10. 2受到接触。条带14. I的其中一末端透过化学蚀刻或电浆蚀刻自第一接触层9 一侧呈点状曝露。条带14. I之曝露区域可单独接触。
此外设有控制装置16，其实施为可透过相应导线21选择性接触各条带10. I及条带14. 1，因此，控制装置16可单独为每个发光表面13以不受其他发光表面13影响之方式可控触发一定向电流，此电流在一条带10. I与一条带14. I之间垂直于交叉点19流动。
在其他实施方案中，条带14. I可具有突出于层序列以外的接合面10. 2，抑或透过其他习知方法呈点状或平面状曝露。
图9为本新型LED之第五实施方案。表面植入区11与深植入区12具有相同之水平延伸度且上下迭合布置。设有两竖直分布且相隔一定水平距离之区域(左右两侧的阴影区)，该等区域包含上下迭合布置之表面植入区11及深植入区12。深植入区12实施为第二深植入区12. 2且自表面植入区11延伸至基板2。基板2为第一或第二导电类型。
图10为本新型LED之第六实施方案，其基本结构与图9所示一致。第六实施方案中设有一电绝缘型基板2. I,其包含两竖向分布之沟槽23,每个沟槽中各设一金属导体22, 基板触点I与缓冲层3经由该金属导体22受到接触且彼此导电相连。缓冲层3透过金属导体22在发光表面13下方受到接触。电绝缘型基板2. I可被发射辐射穿透且其底面设有金镀层。经此涂布处理之电绝缘型基板2. I与本新型LED布置于该电绝缘型基板2. I上方的各层共同作用，从而形成一全向/双向反射器。
图11为本新型LED用作聚光灯芯片时的俯视图。发光表面13呈圆形，被接合面10.2包围，直径为50 μ m。此直径在其他实施方案中亦可有所减小(例如25 μ m)或增大(例如150 μ m)。所发射辐射之波长为650nm (红色)，其中，自400nA起便可发射可见光。光强比第一代聚光灯芯片大约高5倍。该聚光灯芯片之允许电流负荷高达200A/cm2，反应时间短(<5ns)。100A/cm2时，该聚光灯芯片在100A/cm2条件下使用寿命超过100000小时，故特别适用于数据传输领域。本新型LED在聚光灯芯片中的使用效率高，能延长聚光灯芯片非静态应用时的电池使用寿命，抑或延长配有该聚光灯芯片之仪器设备的使用寿命。
有鉴于此，该聚光灯芯片例如可应用于不会产生斑点的替代型VCSEL，用作旋转位移传感器(编码器)之射线源、目标光学系统之小型光点、光障之聚焦光束以及雷射打印机之点行数组。
本新型之LED应用广泛。例如，为显示可视图形符号所用之显示器提供背光，抑或将可视图形符号映像到光学设备的光路 中。该LED光强高，因吸收、部分反射、散射及/或干涉而产生的损耗不难得到补偿。此外，本新型之LED对比度高，故而亦适合用来显示小图形符号及/或高解析图形符号。
权利要求
1.一种表面发光的半导体发光二极管LED，包含一上下迭置层序列，该层序列包含 一第一导电类型的基板触点(I)层，一共享基板(2)，一该第一导电类型的第一阻挡层(5)，一发光活性层(6)，一第二导电类型的第二阻挡层(7)，一该第二导电类型的第一接触层(9)，该第一接触层(9)中设有多个由载荷子照射而彼此电性绝缘的表面植入区(11)，及多个用于接触该第一接触层(9)的导电表面触点(10)，其特征在于该基板(2)由一半导体基板构成,该基板(2)具有一第一导电类型,或者该基板(2)为一电绝缘型基板(2. I),或者该基板(2)由一金属或一复合材料构成，该基板(2)与该第一阻挡层(5)之间设有一该第一导电类型的反射层(4)，该第一接触层(9)具有至少一发光表面(13)，该活性层(6)所发射的辐射经该发光表面自该半导体发光二极管射出，该第一接触层(9)中受载荷子照射的表面植入区(11)使该等发光表面(13)彼此光电隔离，以及多个受载荷子照射第一深植入区(12. I)使得该等层在该发光表面(13)下方自该第一接触层(9)出发至少延伸至贯穿该活性层(6)的区域与该等层不位于该发光表面(13)下方的区域光电隔离。
2.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该第一导电类型及该第二导电类型选自一包括P型及η型掺杂半导体的导电类型的群组，且该第一导电类型不同于该第二导电类型。
3.如申请专利范围第2项所述的半导体发光二极管，其中，该第一阻挡层(5)及该第二阻挡层(7)的带隙皆大于该活性层(6)的带隙。
4.如申请专利范围第3项所述的半导体发光二极管，其中，该第一及第二阻挡层(5，7)、该第一接触层(9)及该活性层(6)的材料选自一包括 (AlxGa1J ^zInzP 及 AlxGahAs 群组，其中，O 彡 χ 彡 I 且 O 彡 ζ 彡 O. 6。
5.如申请专利范围第4项所述的半导体发光二极管，其中，该第一及第二阻挡层(5，7)、该第一接触层(9)及该活性层(6)的材料由AlxGayInzN构成，其中，x+y+z=l, O < X < 1,0 (j ( 1,0 < z < O. 5。
6.如申请专利范围第4项所述的半导体发光二极管，其中，该第一及第二阻挡层(5，7)、该第一接触层(9)及该活性层(6)的材料选用InyGai_yN， 其中，O < y < O. 5，且该基板(2)选自一包括锗、硅及金属合金群组。
7.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该活性层￠)由一非掺杂材料、一 P型掺杂材料或一 η型掺杂材料构成，且布置于该等发光表面(13)下方，深度不超过4 μ m。
8.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该活性层(6)实施为量子井或多量子井，且布置于该等发光表面(13)下方，深度不超过 4 μ m0
9.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该基板(2)由一掺杂材料构成,该材料选自一包括Si、GaAs、Ge及金属合金群组。
10.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该基板(2)实施为一电绝缘型基板(2. I)。
11.如申请专利范围第10项所述的半导体发光二极管，其中，该电绝缘型基板(2. I)由一选自一包括蓝宝石、si_AlN、MgAl204尖晶石、金属氧化物的群组的材料构成，或者由复合材料构成。
12.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该基板(2)与该第一阻挡层(5)之间设有一该第一导电类型的缓冲层(3)，用以对该等层的不同晶体结构进行补偿。
13.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该反射层(4)为一分布式布拉格反射器(DBR)。
14.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该第二阻挡层(7)与该第一接触层(9)之间设有一该第二导电类型的配电层(8)，用以对一透过一导电截面(20)流动于该第一接触层(9)与该基板触点(I)间的电流进行分配， 该配电层可被该发射辐射穿透。
15.如申请专利范围第14项所述的半导体发光二极管，其中，该配电层(8)由一透明导电材料构成。
16.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，该基板触点(I)及该等表面触点(10)皆实施为接合面(10. 2)，具体实现方式为使其被一接合层(10. 2)至少部分覆盖。
17.如申请专利范围第10或11项所述的半导体发光二极管，其中，该基板触点(I)透过至少一金属导体(22)与该缓冲层(3)连接，该金属导体穿过至少一设置于该电绝缘型基板(2. I)中的沟槽(23)。
18.如申请专利范围第I7项所述的半导体发光二极管，其中，该基板触点(I)的底面涂覆有一可反射该发射辐射的层，该基板触点与设置于该绝缘型基板(2. I)中的该至少一金属导体(22)及该缓冲层(3)共同构成一全向反射器。
19.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，通过用照射用射线束每单位截面面积动能及载荷子数不同的载荷子照射该层序列，使该等表面植入区(11)与该等第一深植入区(12. I)光电隔离，其中，用以产生该等表面植入区的射线束每单位截面面积载荷子动能小于该等深植入区(12)，射线束每单位截面面积载荷子数大于该等深植入区(12)。
20.如申请专利范围第16项所述的半导体发光二极管，其中，不同发光二极管材料采用不同离子作为载流子。
21.如申请专利范围第16项所述的半导体发光二极管，其中，该等表面植入区(11)与该等深植入区(12)具有迭合的水平延伸度，但在竖向上因离子浓度与类型不同而不同，该表面植入区与该深植入区在单独一个植入过程中依次制成。
22.如申请专利范围第I项所述的半导体发光二极管，其中，多个发光表面(13)在一共享基板(2 )上排布成一图样(数组(15))。
23.如申请专利范围第22项所述的半导体发光二极管，其中，除该第一深植入区(12. I)外更设有多个第二深植入区(12. 2)，该第二深植入区穿过所有层一直延伸至该电绝缘型基板(2. 1)，在一缓冲层(3)与该反射层(4)之间设有一第一导电类型的第二接触层(14)，该第二阻挡层(7)与该第一接触层(9)之间设有一该第二导电类型的配电层(8)，该等表面触点(10)实施为彼此电性绝缘的条带(10. 1)，藉由该等条带分别对该数组(15)的第一方向(17)上一定数目的发光表面(13)进行接触，该第二接触层(14)实施为多个彼此电性绝缘的条带(14. I )，该等条带沿该数组(15)垂直于该数组(15)的第一方向(17)的一第二方向(18)分布,藉此,该等沿该第一方向(17)分布的条带 (10. I)与该等沿该第二方向(18)分布的条带(14. I)从俯视角度看形成一网络，该网络包含该等条带(10. I及14. I)的多个交叉点(19)，每个发光表面(13)各布置于一交叉点(19) 上。
24.如申请专利范围第23项所述的半导体发光二极管，其中，可透过一控制装置(16)对该等条带(10. I)及该等条带(14. I)进行选择性接触，遂可由该控制装置(16)针对每一单个发光表面(13)以不受其他发光表面(13)影响的方式控制一定向电流，该电流在一条带(10. I)与一条带(14. I)的间垂直于一交叉点(19)流动。
25.一种如前述申请专利范围任一项的LED或LED数组的应用，用于将可用于将可用光学方式察觉的图形记号反映到一光学装置的光束路径中。
全文摘要
本发明关于一种表面发光的半导体发光二极管(LED)其特征在在一基板(2)与一第一阻挡层(5)之间有第一种导电类型的反射层(4)，第一接触层(9)至少有一发光的表面(13)，经由此表面，由一活性层(6)发出的光束由LED出来，且该发光表面利用受电荷载体照射的表面有植入异物的区域(11)在第一接触层互相隔离成不导电及不透光，且这些层的位在该发光表面(13)下方的区域，从第一接触层(9)一直到至少穿过该活性层(6)过去为止。利用受电荷载体照射的第一深植入的区域(12.1)与这些层的不发光表面(13)下方的区域隔绝成不导电及不透光。
文档编号H01L27/15GK102986031SQ201180017529
公开日2013年3月20日 申请日期2011年3月31日 优先权日2010年4月1日
发明者柏恩·克罗斯, 薇拉·艾柏罗希莫伐, 多斯顿·敦克勒 申请人:耶恩聚合物系统公司