具有电流扩展层的发光二极管芯片的制作方法
【专利说明】具有电流扩展层的发光二极管芯片
[0001]本申请是国际申请日为2011年4月8日、国家申请号为201180018587.3(国际申请号为PCT/EP2011/055566)、发明名称为“具有电流扩展层的发光二极管芯片”的申请的分案申请。
[0002]本专利申请要求德国专利申请102010014667.6的优先权，其公开内容就此通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003]在发光二极管芯片中，通常在电接触部和发射光的半导体层序列之间设置由具有良好导电性的半导体材料制成的相对厚的电流扩展层，以便实现通过有源层的尽可能均匀的电流。
[0004]例如，从参考文献US 6，426，518 BI中已知发光二极管芯片，在所述发光二极管芯片中发射光的区域基于磷化物化合物半导体，其中在电接触部和发射光的区域之间设置由P型AlGaAs制成的电流扩展层。所述电流扩展层具有I μ m和10 μ m之间的厚度。
[0005]已被证实的是，通过所述相对厚的由AlGaAs制成的电流扩展层是良好的电流扩展层，然而另一方面，发射的辐射的并非可忽略的一部分也被吸收。当发射的辐射是短波的和/或电流扩展层中铝份额是低的时，那么，厚的电流扩展层的吸收尤其是不可忽略的。此夕卜，已被证实的是，电流扩展层中铝份额的增加提升了发光二极管芯片对湿度的敏感性。
【发明内容】
[0006]本发明基于下述目的，说明一种具有电流扩展层的发光二极管芯片，所述电流扩展层具有低的光学吸收并且同时对湿度具有低的敏感性。
[0007]所述目的通过根据本发明所述的发光二极管芯片来实现。本发明的有利的扩展方案和改进形式是下文中给出。
[0008]根据至少一个实施形式，所述发光二极管芯片包含半导体层序列，所述半导体层序列具有磷化物化合物半导体材料。所述半导体层序列尤其包括多个由InxGayAl1 x yP制成的层，其中O彡X彡1，0彡y彡I并且x+y ( I。
[0009]半导体层序列尤其包括P型磷化物化合物半导体区域、η型磷化物化合物半导体区域以及设置在P型磷化物化合物半导体区域和η型磷化物化合物半导体区域之间的用于发射电磁辐射的有源层。
[0010]所述有源层例如能够构成为ρη结、双异质结构、多异质结构、单量子阱结构或多量子讲结构。名称量子讲结构在此包括载流子通过封闭(confinement)而得到其能量状态的量化的每种结构。尤其地，名称量子阱结构不包含对量化的大小的说明。因此，所述量子阱结构此外包括量子槽、量子线或量子点以及上述结构的每种组合。
[0011]在发光二极管芯片中，η型半导体区域是面向发光二极管芯片的辐射出射面的，并且P型半导体区域是面向发光二极管芯片的支承件的。优选地，所述发光二极管芯片是所谓的薄膜发光二极管芯片，其中用于半导体层序列的生长的生长衬底从发光二极管芯片脱落。原始的生长衬底能够尤其从半导体层序列的η型半导体区域脱落。在与原始的生长衬底对置的P型半导体区域的侧部上，发光二极管芯片优选地与支承件连接，例如，借助于焊接连接。所述支承件在该情况下不同于半导体层序列的生长衬底，并且优选地具有硅、钼或锗。与通常η型半导体区域是面向衬底的并且P型半导体区域是面向辐射出射面的传统LED相反，在所述发光二极管芯片中，P型半导体区域是面向支承件的并且η型半导体区域是面向辐射出射面的。
[0012]在支承件和P型半导体区域之间设置有小于500nm厚的电流扩展层，所述电流扩展层由一个或多个P掺杂的AlxGa1 xAs层组成，其中0.5〈x ^ I。
[0013]通过将电流扩展层设置在支承件和P型半导体区域之间，与电流扩展层在发光二极管芯片的辐射出射侧上邻接环境介质、尤其是空气时相比，所述电流扩展层更好地抵御氧化和/或湿度的影响。
[0014]此外，已被证实的是，小于500nm厚的电流扩展层与相对厚的电流扩展层相比对氧化和/或湿度具有更低的敏感性。这可能由于，当AlGaAs层部分地氧化时，所述AlGaAs层的体积增大。所述效应在仅小于500nm厚的电流扩展层中与在更厚的层中相比表现得更低。
[0015]此外由于电流扩展层小于500nm的较小的厚度，电流扩展层所需要的生长时间有利地减少。因为电流扩展层的生长在升高的温度下发生，所以通过生长时间的减少，杂质从相邻半导体层序列到电流扩展层中的扩散也降低，例如为Mg和Zn的掺杂物从半导体层序列的P型半导体区域的扩散降低。
[0016]此外，电流扩展层小于500nm的小的厚度有利地降低了电流扩展层中的光学吸收。因此，在半导体层序列的有源层中首先朝电流扩展层和支承件发射的辐射在该电流扩展层中与在基本上更厚的电流扩展层的情况下相比被更少地吸收。朝支承件发射的辐射优选通过设置在支承件上的镜面层而沿朝向发光二极管芯片的辐射出射侧的方向反射。
[0017]因此，电流扩展层中的光学吸收也有利地相对较低，这是因为所述电流扩展层具有一个或多个构成电流扩展层的P掺杂的AlxGa1 xAs层和x>0.5的招份额。由于相对大的铝份额，电流扩展层具有相对较大的电带隙，通过所述电带隙对辐射的吸收减少。
[0018]在一个优选的扩展方案中，电流扩展层具有小于300nm的厚度。由此，所述层对氧化和/或湿度的影响的稳定性进一步改善并且光学吸收减少。
[0019]对于电流扩展层中的铝份额X而言满足0.6 < X < 0.8是尤其有利的。在该情况中，在电流扩展层中尤其实现小的光学吸收。
[0020]电流扩展层能够是由AlxGa1 xAs制成的单层或由AlxGa1 xAs制成的多个子层。对于电流扩展层由多个子层组成的情况而言，电流扩展层的在此处和以下描述的有利的扩展方案适用于子层的总体。尤其地，由多个子层组成的电流扩展层的厚度总共小于500nm或者尤其优选地甚至为总共小于300nm。
[0021]电流扩展层有利地具有大于I X 119Cm 3的掺杂浓度。尤其优选地，电流扩展层中的掺杂浓度至少为5 X 119Cm 3O通过高的掺杂浓度，在电流扩展层中有利地实现高的导电性。
[0022]在一个优选的扩展方案中，电流扩展层包括作为掺杂物的碳。被证实为有利的是，通过作为在AlGaAs层中的掺杂物的碳，能够以良好的可重复性实现高掺杂浓度。
[0023]在另一个优选的扩展方案中，电流扩展层包括其侧面在内设有封装层。所述封装层能够尤其包含氧化硅、氮化硅、例如为氧化锌的透明导电氧化物或金属。为了能够将电流扩展层的侧面也设有封装层，例如能够在施加封装层之前使电流扩展层结构化。在结构化时，例如能够去除电流扩展层的边缘区域，使得随后借助于覆层方法施加的封装层也覆盖电流扩展层的侧面。通过所述封装层，尤其地，电流扩展层对环境影响、尤其是对氧化和/或湿度的影响的敏感性进一步降低。可行的是，不同子区域中的封装层包含不同的材料。例如，封装层在子区域中由电绝缘材料例如氧化硅或氮化硅制成，而封装层在其他区域中由导电材料例如氧化锌或由金属形成。封装层的导电子区域在该情况中尤其用于将电流注入到扩展层中。
[0024]在另一个优选的扩展方案中，电流扩展层具有倾斜的侧面，所述倾斜的侧面以在20°和70°之间的包含20°和包含70°在内的角相对于电流扩展层的层平面倾斜。以这种方式能够改进来自光电组件的辐射耦合输出。尤其地，电流扩展层的倾斜的侧面能够用作微棱镜，通过所述微棱镜，在有源层中朝支承件发射的辐射朝向发光二极管芯片的辐射出射侧反射。可行的是，所述倾斜的侧面延伸直至进入到磷化物化合物半导体层序列中，使得半导体层序列的一个或多个层也具有倾斜的侧面。
[0025]在另一个有利的扩展方案中，在电流扩展层中构成至少一个槽。所述至少一个槽优选地用氮化硅、氧化硅、氧化锌或金属填充。在电流扩展层的槽的区域中，填充材料直接地邻接P型半导体区域。通过所述槽能够目标明确地限定通过半导体层序列的电流路径。也可有利的是，所述至少一个槽延伸直至进入到P型磷化物化合物半导体区域中。
[0026]在另一个有利的扩展方案中，至少一个由InxGayAl1 x yAs制成的层邻接于电流扩展层，其中O < X < 1，0 < y < I并且x+y ( 1，所述层与电流扩展层相比具有更小的带隙和更低的掺杂浓度。在该情况下，在电流扩展层和带有更小的带隙和更低的掺杂浓度的层之间的分界面上，分别出现导电带和价带的带棱边的弯曲，所述弯曲导致形成带有高导电性的二维空穴气体。以这种方式能够目标明确地生成带有高的载流子浓度和载流子迀移率的区域。
[0027]可能的是，电流扩展层中的至少一个AlGaAs层包含一个或多个其他元素的低的份额。电流扩展层中一个或多个其他元素的份额在该情况中小于10%。所述一个或多个其他元素能够是掺杂物，或者是元素周期表的第三或第五主族的少量其他材料。
【附图说明】
[0028]以下根据实施例结合图1至5进一步地阐明本发明。
[0029]附图示出:
[0030]图1是贯穿根据第一实施例的发光二极管芯片的横截面的示意图，
[0031]图2是贯穿根据第二实施例的发光二极管芯片的横截面的示意图，
[0032]图3是贯穿根据第三实施例的发光二极管芯片的横截面的示意图，
[0033]图4是贯穿根据第四实施例的发光二极管芯片的横截面的示意图，
[0034]图5是贯穿根据第五实施例的发光二极管芯片的横截面的示意图。
【具体实施方式】
[0035]相同的或相同地作用的元件在图中设有相同的附图标记。单个元件的尺寸以及元件彼此间的尺寸关系不视作是比例正确的。
[0036]在图1中示出的薄膜发光二极管芯片包含半导体层序列5，所述半导体层序列5具有P型半导体区域2和η型半导体区域4。在P型半导体区域2和η型半导体区域4之间设有源层3。有源层3优选地具有单量子阱结构或多量子阱结构。
[0037]半导体层序列5基于磷化物化合物半导体，也就是说，包含在半导体层序列5中的半导体层尤其具有InxGayAllxyP,其中O1，0 < y < I并且x+y < I。尤其地，p型半导体区域2、有源层3和η型半导体区域由磷化物化合物半导体材料形成。<