DE69226848T2

DE69226848T2 - Lichtemittierende Diode mit verästelter Oberflächenelektrode

Info

Publication number: DE69226848T2
Application number: DE69226848T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Tenri-Shi Nara-Ken Matsumoto; Hiroshi Tenri-Shi Nara-Ken Nakatsu; Kazuaki Yao-Shi Osaka-Fu Sasaki; Tadashi Tenri-Shi Nara-Ken Takeoka; Masanori Nara-Shi Nara-Ken Watanabe; Osamu Nara-Shi Nara-Ken Yamamoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: EP0544512B1; EP0778625A2; DE69232411T2; DE69226848D1; US5309001A; DE69232411D1; EP0544512A1; EP0778625B1; EP0778625A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lichtemittierende Diode bzw. Leuchtdiode (LED) zur Verwendung in einer Anzeige oder dergleichen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren wurden Leuchtdioden (LEDs) entwickelt, die gelbes oder grünes Licht unter Verwendung von Aluminiumgalliumindiumphosphit- (AlGaInP-)Reihenmaterialien neben denjenigen, die Galliumarsenitphosphit- (GaAsP-)Reihen- oder Galliumphosphit-(GaP-)Reihenmaterialien emittieren.
Eine herkömmliche AlGaInP-Reihen-LED wird in der folgenden Weise hergestellt. Zunächst werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist, die eine Schnittdarstellung der LED ist, auf eine Oberfläche eines n-Typ-GaAs-Substrates 90 übereinander eine n-Typ- AlGaInP-Überzugschicht 91, eine undotierte AlGaInP-Lichtemissionsschicht 92, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 93, eine p-Typ-AlGaAs-Stromdiffusionsschicht 94, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 95 und eine p-Seitenflächenelektrode 96 geschichtet. Sodann werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die eine Draufsicht bildet, welche die LED zeigt, diese Oberflächenelektrode 96 und die p-Typ-GaAs-Schicht 95 gemustert, indem ein Teil von ihnen entfernt wird. Als ein Ergebnis besteht die Oberflächenelektrode 96 aus einem kreisförmigen Kissen 98 zum Durchführen eines Drahtbondens und Zweigen 99a, 99b, 99c und 99d, die sich linear von dem Kissen 98 in vier Richtungen erstrecken. Indem eine Vielzahl von Zweigen 99a, 99b, 99c und 99d auf diese Weise vorgesehen wird, wird erreicht, daß ein elektrischer Strom innerhalb eines LED-Typs so gleichmäßig als möglich zerstreut ist. Danach wird eine n-Seitenrückflächenelektrode 97 auf der Rückfläche des Substrates 90 gebildet. Licht, das von der Lichtemissionsschicht 92 emittiert ist, wobei es in das Substrat 90 und die Oberflächenelektrode 96 absorbiert wird, geht aus dem Chip durch einen Bereich 100a der Chipoberfläche 100, was auf dem teilweisen Entfernen der Oberflächenelektrode 96 beruht, und durch eine Seitenfläche 101.
Es sei bemerkt, daß diese LED von einer doppelten Heterostruktur ist, in welcher die Lichtemissionsschicht 92 zwischen zwei Überzugschichten 91 und 93 liegt, die einen größeren Bandabstand als die Lichtemissionsschicht 92 haben. Um mit dieser Struktur eine wirksame Begrenzung von Elektronen und Löchern in der Lichtemissionsschicht 92 durch die Überzugschichten 91 und 93 zu erzielen, muß das Al-Zusammensetzungsverhältnis x so hoch wie auf 0,7 bis 1 in der Zusammensetzung (Aly- Ga1-y)0,5In0,5P der Überzugschichten 91 und 93 gesteigert werden. Wenn jedoch das Al-Zusammensetzungsverhältnis y auf einen derartigen Wert erhöht wird, wird ein Dotieren eines p-Typ- oder n-Typ-Elementes in die Überzugschichten 91 und 93 schwierig, so daß der spezifische Widerstand der Überzugschichten 91 und 93 schwierig abzusenken wird. Daher ist in dieser LED die Stromdiffusionsschicht 94 vorgesehen, um zu verhindern, daß sich der Strom unter der Oberflächenelektrode 96 konzentriert, um so die Lichtmenge zu steigern, die in den Bereich 100a emittiert ist, der nicht mit der Oberflächenelektrode 96 bedeckt ist.
Jedoch arbeitet die Stromdiffusionsschicht 94 nicht in einem ausreichenden Ausmaß, so daß eine uneffektive Lichtemission unter der Oberflächenelektrode 96 in der Menge bezüglich der Lichtemission in dem Bereich 100a, der nicht mit der Oberflächenelektrode 96 bedeckt ist, größer wird. Dies beruht auf der Tatsache, daß die herkömmliche LED in der externen Quantenwirksamkeit als ein Problem schlechter ist.
Ein anderes Problem liegt darin, daß, da die Wellenlänge der Lichtemission in dem Bereich von 590 nm (Gelb) bis 550 nm (Grün) liegt, eine Lichtabsorption in der AlGaAs-Stromdiffusionsschicht 94 auftritt. Dies beruht auf der Tatsache, daß selbst dann, wenn Alx- Ga1-xAs auf ein Zusammensetzungsverhältnis von x = 1 gesetzt ist, was den weitesten Bandabstand ergibt, dessen Absorptionsende 574 nm ergibt, was es Licht von kürzeren Wellenlängen nicht erlaubt, durch diese Schicht zu verlaufen. Zusätzlich neigt AlAs (entsprechend x = 1) zu Korrosion in Luft, was für eine Verwendung als die Oberflächenschicht ungeeignet ist.
Ein anderes Beispiel herkömmlicher AlGaInP-Reihen-LEDs ist ein solches, wie dieses in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt die Oberfläche der LED, und Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung längs einer Linie IV-IV, wie dies durch Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist. Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt. Zunächst werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, auf einer Oberfläche 180 eines n-Typ-GaAs-Substrates 190 übereinander eine n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 191, eine undotierte AlGaInP-Lichtemissionsschicht 192, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 193, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 194 und eine Oberflächenelektrode (beispielsweise AuZn) 195 gestapelt. Sodann werden die gestapelte Oberflächenelektrode 195 und die Schichten 194, 193, 192 und 191 selektiv entfernt, bis eine Substratoberfläche 190a erreicht ist, wobei spezifische Teile belassen werden, um Mesa-(trapezförmige)Teile zu liefern. Das Muster der Mesa-Teile 200 (ungefähr identisch zu dem Muster der Oberflächenelektrode 195) ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zusammen mit einem Kissen 198 zum Duchführen eines Drahtbondens, lateralen Zweigen 199a und 199b, die sich von dem Kissen 198 erstrecken, und longitudinalen Zweigen 200a, ..., 200h, die die lateralen Zweige 199a und 199b kreuzen, vorgesehen. Danach wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Rückflächenelektrode 196 auf der Rückfläche des Substrates 190 gebildet.
Bezüglich beispielsweise des longitudinalen Zweiges 200h in Fig. 4 geht von der Lichtemissionsschicht 192 emittiertes Licht aus der LED primär durch die rechten und linken Seitenflächen 201a und 201b des Mesa-Teiles 200. Dies beruht auf der Tatsache, daß Lichtstrahlen, die aufwärts und abwärts verlaufen, in die Oberflächenelektrode 195 und das Substrat 190 absorbiert werden. Die Ursache, warum die Mesa-Teile 200 auf der Substratoberfläche 180 gebildet werden, liegt darin, wie aus Obigem zu verstehen ist, daß Licht wirksam aus der LED genommen wird, indem der Bereich der Lichtausgangsfläche (Mesa-Neigungsfläche) gesteigert wird.
Jedoch ist die Konstruktion der Mesa-Teile 200 nicht mehr als eine derartige Anordnung, daß die lateralen Zweige 199a und 199b und die longitudinalen Zweige 202a, ..., 200h einander lediglich kreuzen, was relativ lange longitudinale Längen der Zweige einschließt. Aus diesem Grund erreicht der größte Anteil des in der longitudinalen Richtung emittierten Lichtes. (rückwärts und vorwärts in Fig. 4) in jedem der Zweige 200a, ..., 200h nicht die Enden (beispielsweise ein Ende 201c) der Zweige, was zu einer unwirksamen Lichtemission führt. Als ein Ergebnis ist die obige herkömmliche LED in der externen Quantenwirksamkeit nicht sehr gut.
US-A-4 864 370, auf der der Oberbegriff des Patentanspruches 1 beruht, offenbart eine Leuchtdiode, die ähnlich zu denjenigen ist, die in den Fig. 1 und 2 dieser Anmeldung gezeigt sind. Die Diode hat eine Oberflächenelektrode mit einem zentra len Kissen, und Zweige erstrecken sich von den Kissen. Zweige zweiter Ordnung können vorgesehen werden. Wie bei den in den Fig. 1 und 2 dieser Anmeldung gezeigten Dioden wird der größte Teil des Lichtes unter der Elektrode erzeugt, da der Strom nicht lateral in merklichem Ausmaß verstreut ist. Weiterhin ist eine Stromdiffusionsschicht erforderlich.
JP-A-63 245 969 offenbart eine andere Leuchtdiode, in welcher die Oberflächenelektrode Zweige erster Ordnung hat, die sich von einem zentralen Kissen erstrecken. Zweige zweiter Ordnung von gleicher Breite wie die Zweige erster Ordnung erstrecken sich von den Zweigen erster Ordnung.
JP-A-61 296 779 offenbart eine Leuchtdiode, in welcher die Oberflächenelektrode in der Form eines Gitters vorliegt.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Leuchtdiode mit: einem Halbleitersubstrat, einer Halbleiterschichtstruktur und einer Oberflächenelektrode, die nacheinander auf eine Vorderfläche des Halbleitersubstrates gestapelt sind, wobei die Halbleiterschichtstruktur eine Lichtemissionsschicht und eine auf einer Rückfläche des Substrates vorgesehene Rückflächenelektrode aufweist, wobei Licht von der Lichtemissionsschicht durch einen Teil der Halbleiterschichtstruktur, der nicht mit der Oberflächenelektrode bedeckt ist, emittiert ist, und wobei die Oberflächenelektrode aufweist: ein Kissen, Zweige erster Ordnung, die sich linear von dem Kissen erstrecken, und Zweige zweiter Ordnung, die von den Zweigen erster Ordnung wegführen, wobei die Leuchtdiode dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenelektrode außerdem Zweige höherer Ordnung bis zur n-ten Ordnung aufweist, wobei n wenigstens 3 ist, die Zweige x-ter Ordnung divergent sind und sich von den Zweigen (x - 1)-ten Ordnung erstrecken, und wobei 2 ≤ x ≤ n gilt, und daß eine Linienbreite der Zweige von jeder Ordnung mit zunehmender Zahl der Ordnung abnimmt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt eine Länge der Zweige von jeder Ordnung mit einer konstanten Rate mit zunehmender Zahl der Ordnung ab.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt ein Winkel, der zwischen benachbarten Zweigen niedrigerer und höherer Ordnung gebildet ist, 0 oder 90º.
Jeder große Stomdiffusionswiderstand konnte kompensiert werden, indem lediglich die Oberflächenelektrode nicht so weit von irgendeinem Teil der Lichtemissionsschicht angeordnet wird. Nur ein Steigern der Fläche der Oberflächenelektrode würde jedoch das von der LED ausgehende Licht unterdrücken. Dagegen resultiert ein Verengen der Breite der Oberflächenelektrode zum Vermeiden eines derartigen Falles zu einem gesteigerten Verdrahtungswiderstand an der Oberflächenelektrode. Derartige entgegengesetzte Forderungen können durch die vorliegende Erfindung maximal erfüllt werden.
Da bei der oben beschriebenen Anordnung die Oberflächenelektrode, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vorgesehen ist, die Zweige erster Ordnung, die sich von dem Kissen erstrecken, die Zweige zweiter Ordnung, die sich von den Zweigen erster Ordnung erstrecken, und die Zweige dritter Ordnung, die sich von den Zweigen zweiter Ordnung erstrecken (selbst Zweige höherer Ordnung können vorgesehen werden) hat, ist die Oberfläche der Halbleiterschicht mit den Zweigen von verschiedenen Ordnungen in einer baumähnlichen Form bedeckt. Diese Anordnung erlaubt ein Zerstreuen des Stromes über der Halbleiterschicht, wobei der Stromdiffusionswiderstand wesentlich verringert ist. Demgemäß ist die Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Oberflächenelektrode bedeckt ist, im Ausmaß größer bezüglich einer unwirksamen Lichtemission unter der Oberflächenelektrode. Folglich geht Licht leicht aus der LED, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Weiterhin ist es dank der Gestalt der Oberflächenelektrode, die ein ausreichendes Zerstreuen des Stromes in die Halbleiterschicht erlaubt, nicht länger erforderlich, beispielsweise eine AlGaAs-Stromdiffusionsschicht in einer AlGaInP-Reihen-LED von kürzeren Wellenlängen als derjenigen von Gelb vorzusehen. Demgemäß ist die sich ergebende Schichteigenschaft vorzuziehen, ohne eine Lichtabsorption selbst bei Licht mit kürzeren Wellenlängen einzuschließen. Zusätzlich kann diese Gestalt der Oberflächenelektrode auf gewöhnlich verwendete AlGaAs-, GaP-, ZnSe-, GaN- und SiC-Reihen-LEDs sowie auf AlGaInP-Reihen-LEDs angewandt werden. Dies trägt zu einer Verbesserung in den Eigenschaften verschiedener Typen von LEDs bei.
Gemäß der Erfindung nimmt die Linienbreite der Zweige von jeder Ordnung mit steigender Zahl der Ordnung ab, und der Stromdiffusionswiderstand nimmt wirksam ab, ohne die Fläche des Teiles unter der Oberflächenelektrode weg von der Halbleiterschicht zu veranlassen, in einem beträchtlichen Ausmaß zuzunehmen. Entsprechend ist die externe Quantenwirksamkeit verbessert. Da jedoch die Linienbreite der Zweige niedrigerer Ordnung relativ weit ist, nimmt der Verdrah tungswiderstand wenig zu. Auch wenn die Linienbreite der Zweige von jeder Ordnung mit zunehmender Zahl der Ordnung abnimmt, ist die Oberflächenelektrode einfach zu mustern.
Wenn die Länge der Zweige von jeder Ordnung mit konstanter Rate mit zunehmender Zahl der Ordnung abnimmt, wird die Oberfläche der Halbleiterschicht wirksam mit den Zweigen von verschiedenen Ordnungen bedeckt. Mit anderen Worten, der nahezu gesamte Bereich der Halbleiterschichtoberfläche ist mit einer baumähnlichen Form bedeckt, wobei praktisch keine Zweige höherer Ordnung einander überlappen. Da darüber hinaus die Länge der Zweige von jeder Ordnung mit konstanter Rate mit zunehmender Zahl der Ordnung abnimmt, ist die Oberflächenelektrode einfach zu mustern.
Wenn in ähnlicher Weise der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zahlen der Ordnungen 0º oder 90º beträgt, wird die Halbleiterschichtoberfläche wirksam mit den Zweigen von verschiedenen Ordnungen bedeckt. Mit anderen Worten, der nahezu gesamte Bereich der Halbleiterschichtoberfläche ist mit einer baumähnlichen Form bedeckt, wobei Zweige höherer Ordnung einander nicht überlappen. Jedoch ist die Oberflächenelektrode einfach zu mustern.
Vorzugsweise ist ein distales Ende von jedem Zweig n-ter Ordnung in elektrischem Kontakt mit der Halbleiterschichtstruktur, während der Rest der Oberflächenelektrode nicht in direktem elektrischen Kontakt mit der Halbleiterschichtstruktur ist.
Es ist auch vorzuziehen, daß die Halbleiterschicht auf einer Oberflächenelektrodenseite eine Kontaktschicht hat, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, und daß eine Isolierschicht zwischen Teilen der Oberflächenelektrode außer den Enden der Oberflächenelektrode und der Halbleiterschicht vorgesehen ist.
Es ist auch vorzuziehen, daß die Halbleiterschicht auf der Oberflächenelektrodenseite eine Schicht hat, die aus einem Material hergestellt ist, das eine Schottky- Barriere bezüglich der Oberflächenelektrode bildet und darüber hinaus zwischen der Schicht und den Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode eine Kontaktschicht aufweist, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet.
Es ist auch vorzuziehen, daß die Halbleiterschicht auf der Oberflächenelektrodenseite eine Kontaktschicht hat, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, und einen leitenden Typ vom p-Typ oder n-Typ zeigt, und darüber hinaus zwischen der Kontaktschicht und den Teilen der Oberflächenelektrode, die von den Enden der Oberflächenelektrode verschieden sind, eine Stromsperrschicht aufweist, die einen leitenden Typ hat, der von denjenigen der Kontaktschicht verschieden ist.
Es ist ebenfalls vorzuziehen, daß die Oberflächenelektrode eine obere Elektrode umfaßt, die auf dem gesamten Bereich vorgesehen ist, der durch die Oberflächenelektrode eingenommen ist, und die aus einem Material hergestellt ist, das keinen Ohm'schen Kontakt mit einer Oberfläche der Halbleiterschicht bildet, und eine untere Elektrode aufweist, die zwischen der oberen Elektrode und der Oberfläche der Halbleiterschicht an den Enden der Zweige höchster Ordnung vorgesehen und aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Halbleiterschichtoberfläche bildet.
Da bei der obigen Anordnung die auf der Halbleiterschichtoberfläche vorgesehene Oberflächenelektrode die sich von dem Kissen erstreckenden Zweige erster Ordnung, die sich von den Zweigen erster Ordnung erstreckenden Zweige zweiter Ordnung und die sich von den Zweigen zweiter Ordnung erstreckenden Zweige dritter Ordnung (sogar Zweige höherer Ordnung können vorgesehen sein) aufweist, ist die Halbleiterschichtoberfläche mit den Zweigen von verschiedenen Ordnungen in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt. Da darüber hinaus das Kissen der Oberflächenelektrode keinen Kontakt mit der Halbleiterschicht darunter bildet und da die Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht in Kontakt miteinander an den Enden der Zweige höchster Ordnung sind, wird der Strom über der Halbleiterschicht zerstreut, wobei der Stromdiffusionswiderstand im wesentlichen vermindert ist. Als ein Ergebnis hiervon ist eine Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Oberflächenelektrode bedeckt ist, im Betrag größer in bezug auf eine unwirksame Lichtemission unterhalb der Oberflächenelektrode. Beispielsweise sind, wie in Fig. 15(b) und (c) gezeigt ist, die Darstellungen zum Erläutern der Funktion der Erfindung sind, Lichtstrahlen q, r, die an Zwischenpunkten (gerade unterhalb Punkten M, N) der Zweige der Oberflächenelektroden 302, 303 emittiert sind, am meisten durch die Elektroden unterbrochen, während, wie in Fig. 15(a) gezeigt ist, ein Lichtstrahl p, der an einem Ende eines Zweiges einer Oberflächenelektrode 301 emittiert ist, durch die Elektrode weniger unterbrochen wird.
Demgemäß geht Licht einfach aus der LED heraus, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Weiterhin ist es, dank der Gestalt der Oberflächenelektrode, die ein ausreichendes Streuen des Stromes innerhalb der Halbleiterschicht erlaubt, nicht länger erforderlich, beispielsweise eine AlGaAs-Stromdiffusionsschicht in einer AlGaInP-Reihen- LED von kürzeren Wellenlängen als Gelb vorzusehen. Demgemäß ist die sich ergebende Schichtkennlinie vorzuziehen, ohne eine Lichtabsorption selbst bei Licht mit kürzeren Wellenlängen einzuschließen. Zusätzlich kann die Gestalt der Oberflächenelektrode auf gewöhnlich verwendete AlGaAs-, GaP-, ZnSe-, GaN- und SiC-Reihen-LEDs sowie auf AlGaInP-Reihen-LEDs angewandt werden. Sie ist insbesondere wirksam für ZnCdSe-Reihen-LEDs, die kaum eine Stromdiffusionsschicht mit niedrigem Widerstand erlangen können.
Auch wenn die Halbleiterschicht auf der Oberflächenelektrodenseite eine Kontaktschicht aufweist, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, und weiterhin zwischen Teilen der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und der Halbleiterschicht eine Isolierschicht hat, bilden die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander über die Kontaktschicht, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht elektrisch voneinander durch die Isolierschicht getrennt sind. Demgemäß wird der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert. Als ein Ergebnis hiervon geht, wie oben beschrieben ist, das Licht leicht aus der LED heraus, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Halbleiterschicht auf der Oberflächenelektrodenseite eine Schicht aufweist, die aus einem Material hergestellt ist, das eine Schottky-Barriere zu der Oberflächenelektrode bildet, und darüber hinaus zwischen der oben erwähnten Schicht und den Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode eine Kontaktschicht hat, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, liefern die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander über die Kontaktschicht, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht durch die Schottky-Barriere in einen Zustand gebracht sind, in welchem der Strom an einem Fließen unterdrückt ist (d. h. ein Zustand, in welchem der Strom nicht fließt, wenn nicht ein gewisser hoher Spannungspegel angelegt ist). Demgemäß wird in der Praxis der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert. Als ein Ergebnis geht, wie oben erläutert wurde, das Licht leicht aus der LED heraus, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Halbleiterschicht auf der Oberflächenelektrodenseite eine Kontaktschicht aufweist, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, und die den p-Leitungstyp oder n- Leitungstyp hat, und darüber hinaus, die Stromsperrschicht mit einem Leitungstyp, der von der oben erwähnten Kontaktschicht verschieden ist, zwischen der Kontaktschicht und den Teilen der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, aufweist, bilden die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander über die Kontaktschicht, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht in einen elektrisch nicht leitenden Zustand durch die Stromsperrschicht gebracht sind. Demgemäß wird der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert. Als ein Ergebnis geht, wie oben erläutert wurde, das Licht leicht aus der LED, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Oberflächenelektrode aus der oberen Elektrode, die auf dem gesamten Bereich vorgesehen ist, der durch die Oberflächenelektrode eingenommen ist, und einem Material hergestellt ist, das keinen Ohm'schen Kontakt mit der Halbleiterschichtoberfläche bildet, und einer unteren Elektrode, die zwischen der oberen Elektrode und der Halbleiterschichtoberfläche an den Enden der Zweige höchster Ordnung vorgesehen ist und aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Halbleiterschichtoberfläche bildet, zusammengesetzt ist, bilden die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander durch die untere Elektrode, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht in einen elektrisch nicht leitenden Zustand gebracht sind. Demgemäß wird der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert. Als ein Ergebnis geht, wie oben beschrieben ist, Licht einfach aus der LED heraus, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Da erfindungsgemäß die Linienbreite der Zweige von jeder Ordnung mit steigender Zahl der Ordnung abnimmt, ist die Linienbreite der Zweige niedriger Ordnung relativ groß, so daß der Verdrahtungswiderstand wenig ansteigt. Auch wenn die Linienbreite der Zweige von jeder Ordnung mit einer konstanten Rate mit zunehmender Zahl der Ordnung abnimmt, ist die Oberflächenelektrode einfach zu mustern.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der Halbleiterschichtstruktur längs eines Musters der Oberflächenelektrode in einer vorspringenden Mesa-Gestalt vorgesehen.
Vorzugsweise umfaßt die Diode weiterhin Vorsprünge, die durch wenigstens einen Teil der Halbleiterschichtstruktur gebildet und unter jedem Ende der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode vorgesehen sind.
Es ist auch vorzuziehen, daß die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und der Halbleiterschicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, während der Rest der Oberflächenelektrode und der Halbleiterschicht nicht in elektrischem Kontakt miteinander sind.
Die vorliegende Erfindung wurde aus den folgenden, von den angegebenen Erfindern angestellten Überlegungen entwickelt. Anhand der Fig. 20(a), (b), (c), (d), (e) und (f), die Darstellungen zum Erläutern der Funktion der Erfindung sind, wird im folgenden das Prinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Fig. 20(a) und (b) sind schematische Darstellungen einer Leuchtdiode mit einer flachen Halbleiterschichtoberfläche 1, betrachtet von der Oberseite und einer Seite hiervon (zur Vereinfachung ist eine Oberflächenelektrode in der Darstellung weggelassen). Von dem von einem Lichtemissionspunkt L emittierten Licht verläßt ein Lichtstrahl p, der angenähert senkrecht auf die Oberfläche 501 einfällt, die LED (tatsächlich unterbrochen durch die Oberflächenelektrode). Jedoch wird ein Lichtstrahl q, der schräg auf die Oberfläche 501 einfällt, vollständig reflektiert und verläßt daher die LED nicht, was zu einer unwirksamen Lichtemission führt. Im folgenden veranschaulichen die Fig. 20(c) und (d) eine Leuchtdiode, die auf ihrer Oberfläche einen streifen- und mesaförmigen Zweig 502 wie bei der herkömmlichen LED, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, hat. In diesem Fall verlassen von dem von einem Lichtemissionspunkt M emittiertem Licht nicht nur ein Lichtstrahl r, der nach oben verläuft, sondern auch Lichtstrahlen s, t, die seitwärts gerichtet sind, die LED. Jedoch gehen, wie oben erläutert wurde, Lichtstrahlen u, v, die längs des Zweiges 502 gelenkt sind, nicht aus der LED heraus, was zu einer unwirksamen Lichtemission führt. Wenn im Gegensatz hierzu, wie in den Fig. 20(3) und (f) gezeigt ist, ein Zweig 503 in einer höheren Ordnung divergiert, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Länge des Zweiges 503 relativ kurz. Demgemäß erreichen von dem Licht, das von einem Lichtemissionspunkt N emittiert ist, nicht nur ein Lichtstrahl f, der aufwärts gelenkt ist, und Lichtstrahlen i, g, die seitwärts gelenkt sind, sondern auch ein Lichtstrahl h, der in der Längsrichtung des Zweiges emittiert ist, leicht ein Ende 503a, um so herausgehen zu können. Als ein Ergebnis nimmt eine unwirksame Lichtemission bezüglich des Standes der Technik ab, so daß die externe Quantenwirksamkeit um etwa das 1,5-fache verbessert ist.
Wenn die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, während dies für den Rest der Oberflächenelektrode und der Halbleiterschicht nicht gilt, wird jeder Teil unterhalb der Enden der Oberflächenelektrode außerhalb der Halbleiterschicht zu einem Lichtemissionspunkt. Demgemäß erreicht das von dem Lichtemissionspunkt emittierte Licht einfach die Lichtemissionsfläche (Mesa-Neigungsfläche), was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Es ist zu bemerken, daß diese Erfindung nicht nur auf AlGaInP-Reihen-LEDs, sondern auch auf gewöhnlich verwendete AlGaAs-, GaP-, ZnSe-(ZnCdSe-), ZnS-, GaN-, SiC-Reihen- und ähnliche LEDs angewandt werden kann. Dies trägt zu einer Verbesserung in den Eigenschaften von verschiedenen Typen von LEDs bei.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der anschließenden Detailbeschreibung und den begleitenden Zeichnung verständlich, die lediglich als Illustration der Erfindung dienen und diese nicht einschränken, wobei:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen AlGaIn-Reihen-LED ist,
Fig. 2 eine Draufsicht ist, die die herkömmliche AlGaInP- Reihen-LED zeigt,
Fig. 3 eine Darstellung ist, die eine Oberfläche einer herkömmlichen AlGaInP-Reihen-LED zeigt,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der herkömmlichen AlGaInP-Reihen-LED ist,
Fig. 5 eine Darstellung ist, die ein Oberflächenelektrodenmuster einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung der LED ist,
Fig. 7 eine Darstellung ist, die ein Oberflächenelektrodenmuster einer AlGaAs-Reihen-LED gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung der LED ist,
Fig. 9 eine Darstellung ist, die ein Oberflächenelektrodenmuster einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 10 eine Darstellung ist, die eine Oberfläche einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 11(a), (b), (c) und (d) Darstellungen sind, die den Prozeß zum Herstellen der LED veranschaulichen,
Fig. 12(a), (b) und (c) Darstellungen sind, die eine Oberfläche und einen Schnitt einer ZnCdSe-Reihen-LED gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das nicht einen Teil der Erfindung bildet, zeigen,
Fig. 13(a), (b) und (c) Darstellungen sind, die eine Oberfläche und einen Schnitt einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen,
Fig. 14(a) und (b) Darstellungen sind, die einen Oberflächenhauptteil und einen Schnitt einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen,
Fig. 15(a), (b) und (c) Darstellungen zum Erläutern der Funktion des vierten bis siebenten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind,
Fig. 16 eine Darstellung ist, die eine Oberfläche einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
Fig. 17(a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) und (h) Darstellungen sind, die den Prozeß zum Herstellen der LED veranschaulichen,
Fig. 18(a), (b) und (c) Darstellungen sind, die die Oberfläche und einen Schnitt einer ZnCdSe-Reihen-LED gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen,
Fig. 19(a), (b) und (c) Darstellungen sind, die eine Oberfläche und einen Schnitt einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, und
Fig. 20(a), (b), (c), (d), (e) und (f) Darstellungen zum Erläutern der Funktion der Erfindung sind.

DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine Oberfläche bzw. einen Schnitt einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, hat eine LED-Oberfläche 30 eine Elektrode 16. Die Elektrode 16 hat in ihrer Mitte ein kreisförmiges Pad bzw. Kissen 18 von spezifischer Größe zum Durchführen eines Dratbondens. Von diesem Pad 18 erstrecken sich Zweige 19a, 19b, 19c und 19d erster Ordnung linear in den Diagonalrichtungen. Die Zweige 19a, 19b, 19c und 19d erster Ordnung sind identisch zueinander in der Linien- bzw. Leitungsbreite und Länge. Zweige 20a, 20b und 20c zweiter Ordnung divergieren und erstrecken sich von den Enden der Zweige 19a, 19b, 19c und 19d erster Ordnung jeweils in drei Richtungen. Der Winkel, der durch jeden Zweig erster Ordnung und jeden Zweig zweiter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Es ist zu bemerken, daß in einem tatsächlichen Design nicht dargestellte imaginäre Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 19a, 19b, 19c und 19d erster Ordnung überlappen. Die Zweige 20a, 20b und 20c zweiter Ordnung sind identisch zueinander in der Linien- bzw. Leitungsbreite und Länge, wobei sie jeweils die Hälfte der Linienbreite sowie der Länge der Zweige erster Ordnung haben. Auch verzweigen sich von den Enden der Zweige 20a, 20b und 20c zweiter Ordnung Zweige 21a, 21b und 21c dritter Ordnung und erstrecken sich jeweils linear in drei Richtungen. Der Winkel, der durch jeden der Zweige zweiter Ordnung und dritter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Auch sind die Zweige 21a, 21b und 21c dritter Ordnung identisch zueinander in Linienbreite und Länge, wobei sie jeweils die halbe Linienbreite und Länge der Zweige zweiter Ordnung aufweisen. Es ist zu bemerken, daß die Ursache, warum andere Zweige dritter Ordnung sich von Zwischenpunkten der Zweige 19a, 19b, 19c und 19d erster Ordnung erstrecken, darin liegt, daß nicht dargestellte Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 19a, 19b, 19c und 19d erster Ordnung überlappen. Weiterhin erstrecken sich von den Enden der Zweige 21a, 21b und 21c dritter Ordnung Zweige 22a, 22b und 22c vierter Ordnung linear jeweils in drei Richtungen. Der Winkel, der durch die Zweige dritter Ordnung und jeden Zweig vierter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Die Zweige 22a, 22b und 22c vierter Ordnung sind identisch zueinander in Linienbreite und Länge und haben jeweils die halbe Linienbreite und Länge der Zweige 21a, 21b und 21c dritter Ordnung.
Wie dargestellt ist, hat die Elektrode 16 die gleiche Anzahl von Zweigen bei jeder Divergenz, um so von einer zu sich selbst ähnlichen Konfiguration, insbesondere einer gebrochenen. bzw. fraktalen Konfiguration zu sein, in welcher die Beziehung zwischen benachbarten Zweigen niedriger und höherer Ordnung so ist, daß "X"- förmige vier Enden jeweils hiermit in regelmäßiger analoger Weise ein anderes halblanges "X" aufweisen, das damit kombiniert ist. Insbesondere kann ein Musterdesign einfach ausgeführt werden. Darüber hinaus kann nahezu der Gesamtbereich einer Halbleiterchipoberfläche 30 in einer baumähnlichen Form bedeckt werden, ohne zu bewirken, daß Zweige höherer Ordnung einander überlappen. Da weiterhin Zweige niedriger Ordnung unter relativ großen Breiten verdrahtet sind, kann der Verdrahtungswiderstand zu solchen niedriger Ordnung unterdrückt werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß je niedriger die Zahl der Reihenfolge ist, eine um so größere Strommenge dort hindurchfließt. Wenn jedoch der Verdrahtungswiderstand ausreichend klein für eine schmale Verdrahtungsbreite ist, besteht kein Bedarf zum Verbreitern der Verdrahtungsbreite.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Elektrode 16 auf der Oberfläche 30 eines AlGaInP- Reihen-Halbleiterchips vorgesehen, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt. Zunächst werden auf einer Rückfläche eines n-Typ-GaAs-Substrates 10 nacheinander eine n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 11, eine undotierte Lichtemissionsschicht 12, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 13, eine p-Typ-AlGaAs-Kontaktschicht 14, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 15 und eine Elektrode 16 durch das MOCVD-(metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren gebildet. Sodann wird durch Photolithographie die Elektrode 16 gemustert, indem ihr Teil zusammen mit den Kontaktschichten 14 und 15 entfernt wird, um so gestaltet zu sein, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Danach wird eine Elektrode 17 ebenfalls auf der Rückfläche des Substrates 10 gebildet. Es sei darauf hingewiesen, daß die p-Typ-AlGaAs-Kontaktschicht 14 lediglich unterhalb der Elektrode 16 anders als beim Stand der Technik vorgesehen ist, wobei die Schicht 14 nicht als eine Stromdiffusionsschicht dient.
Da, wie oben erläutert wurde, bei der AlGaInP-Reihen-LED die Halbleiterchipoberfläche 30 mit der Elektrode 16 in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt ist, kann der Strom über bzw. durch den Halbleiterchip verstreut werden, selbst ohne eine Stromdiffusionsschicht vorzusehen, was es erlaubt, den Stromdiffusionswiderstand wesentlich zu vermindern. Demgemäß kann eine Lichtemission in einem Bereich 30a, der nicht mit der Elektrode 16 bedeckt ist, in der Menge in bezug auf eine unwirksame Lichtemission unterhalb der Elektrode 16 größer gemacht werden. Als ein Ergebnis geht Licht leicht aus der LED heraus, was zu einer verbesserten Quantenwirksamkeit führt. Auch kann dank der Anordnung, daß keine Stromdiffusionsschicht vorgesehen ist, selbst Licht kürzerer Wellenlänge frei von Lichtabsorption sein. In einer tatsächlichen Kennlinienmessung betrug die Lichtemissionswellenlänge 570 nm (Gelbgrün), und die externe Quantenwirksamkeit betrug 1,5%.
Das Pad 18 kann auch an einem Randteil der Chipoberfläche 30 positioniert werden, ohne auf die Mitte begrenzt zu sein.
Die Musterkonfiguration der Elektrode 16 kann auch durch die sogenannte Maskenabscheidung (Auftragung oder Abscheidung mittels einer Metallmaske mit einer Öffnung, die in der Gestalt identisch zu der Elektrode 16 ist) und nicht durch Ätzen gebildet werden.
Das Material der LED ist nicht auf AlGaInP begrenzt, sondern kann ein III-V-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise AlGaAs, GaAsP, GaP, AlGaN und GaInAsP, ein II-VI-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise ZnCdSSe und ZnCdSeTe, oder ein Chalcopyrit-Reihen-Halbleiter, wie beispielsweise CuAlSSe und CuGaSSe, sein.
Das Material des Substrates ist nicht auf GaAs begrenzt, sondern kann GaP, InP, Saphir oder dergleichen, entweder transparent oder opak bezüglich der Lichtemissionswellenlänge sein. Der Leitungstyp des Substrates kann entweder ein n-Typ oder ein p-Typ sein.
Obwohl die Elektrode 16 mit Verzweigungen auf der Seite der Halbleiterchipoberfläche 30 seitlich in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, können Zweige auch zu der Rückflächenelektrode 17 auf der Rückfläche des Substrates angebracht sein, wenn ein Substrat, das bezüglich der Lichtemissionswellenlänge transparent ist, verwendet wird. Diese Anordnung erlaubt eine weitere Verbesserung der ausgehenden Lichtwirksamkeit.
Der Übergang der Zwischenfläche der Lichtemissionsschicht 12 ist nicht auf den Doppelheteroübergang begrenzt, sondern kann ein Einzelheteroübergang oder ein Homoübergang sein.
Obwohl die Halbleiterschichten 11, ..., 15 durch das MOCVD-(metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren gebildet wurden, können sie auch durch MBE (Molekularstrahlepitaxie), VPE (Dampfphasenepitaxie), LPE (Flüssigphasenepitaxie) oder derartige Verfahren hergestellt werden. Der pn-Übergang kann entweder während des Kristallwachstums oder durch Diffundieren des Dotiermittels nach dem Kristallwachstum erzeugt werden.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine Oberfläche bzw. einen Querschnitt einer AlGaAs-Reihen-LED gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, hat eine auf einer Halbleiterchipoberfläche 60 vorgesehene Elektrode 45, wie weiter unten näher erläutert wird, ein angenähert kreisförmiges Pad 48, Zweige 49a und 49b erster Ordnung, die sich linear von dem Pad 48 erstrecken, Zweige 50a und 50b zweiter Ordnung, Zweige 51a und 51b dritter Ordnung, Zweige 52a und 52b vierter Ordnung, Zweige 53a und 53b fünfter Ordnung, Zweige 54a und 54b sechster Ordnung. Die Zweige bilden eine fraktale Konfiguration, in welcher "H"-förmige vier Enden jeweils ein anderes halblanges "H" aufweisen, das wiederholt hiermit kombiniert ist. In diesem Beispiel sind Zweige verschiedener Ordnungen durch Linien bzw. Leitungen parallel zu vier Seitenlinien eines quadratischen Halbleiterchips gebildet, um so das Musterdesign zu erleichtern.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Elektrode 45 auf der AlGaAs-Reihen-Halbleiterchipoberfläche 16 vorgesehen. Zum Herstellen dieses Halbleiterchips werden zuerst auf einem n-Typ-GaAs-Substrat 40 eine n-Typ-AlGaAs-Schicht 41, eine p- Typ-AlGaAs-Lichtemissionsschicht 42, eine p-Typ-AlGaAs-Schicht 43 und eine p- Typ-GaAs-Kontaktschicht 44 gebildet. Danach wird eine Elektrode 45 auf der Oberfläche des Chips gebildet und eine Elektrode 46 auf der Rückfläche hiervon übereinander, Dann werden die Kontaktschicht 44 und die Elektrode 45 durch Ätzen eines Teiles von diesen gemustert, um so gestaltet zu sein, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Da diese AlGaAs-Reihen-LED die Halbleiterchipoberfläche 60 aufweist, die mit der Elektrode 45 in einer baumähnlichen Form bedeckt ist, kann wie in dem ersten Ausführungsbeispiel die externe Quantenwirksamkeit verbessert werden. Da auch keine Stromdiffusionsschicht vorgesehen ist, kann selbst Licht kürzerer Wellenlänge frei von Lichtabsorption sein.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Fig. 9 veranschaulicht eine Oberfläche einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Elektrode 75, die auf einer Halbleiterchipoberfläche 70 vorgesehen ist, hat ein angenähert kreisförmiges Pad 78, Zweige 79a und 79b erster Ordnung, Zweige 80a, 80b, 80c, 80d und 80e zweiter Ordnung, Zweige 81a, 81b, 81c, 81d, 81e, 81f, 81g, 81h und 81i dritter Ordnung, die von den Zweigen 80a, ..., 80e zweiter Ordnung divergent sind, und Zweige 82a, 82b, 82c und 82d vierter Ordnung, die von den Zweigen 81a, ..., 81i dritter Ordnung divergent sind. Das heißt, die Zweige 79a und 79b erster Ordnung sind auf einer Linie AB parallel zu einer Seitenfläche 71 und verlaufend durch das Pad 78 vorgesehen, und sodann sind fünf Zweige 80a 80e zweiter Ordnung senkrecht zu den Zweigen 79a und 79b erster Ordnung vorgesehen. Weiterhin sind neun Zweige 81, ..., 81i dritter Ordnung senkrecht zu den Zweigen 80a 80e zweiter Ordnung vorgesehen. Es sei bemerkt, daß diese Zweige dritter Ordnung tatsächlich an Teilen gebildet sind, wo sie das Pad 78 oder die Zweige 79a und 79b erster Ordnung überlappen. Weiterhin sind die Zweige 82a, ..., 82d vierter Ordnung senkrecht zu den Zweigen 81a, ..., 81i dritter Ordnung vorgesehen. Die oben erwähnten Zweige verschiedener Ordnung sind insbesondere an Teilen auf der Seite des Pads 78 dicker gemacht, wo eine größere Menge an Strom fließt. Dieses Ausführungsbeispiel ist in seinem engen Sinne nicht fraktal, da die Anzahl der Zweige abhängig von der Anzahl der Ordnung für eine Divergenz abweicht, wobei jedoch das Design-Kozept eher fraktal ist.
Die interne Struktur dieser AlGaInP-Reihen-LED ist ähnlich zu derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei deren Beschreibung weggelassen wird. Da die AlGaInP-Reihen-LED die Halbleiterchipoberfläche 70 aufweist, die mit der Elektrode 75 in einer baumähnlichen Form bedeckt ist, kann die externe Quantenwirksamkeit wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verbessert werden. Da weiterhin eine Stromdiffusionsschicht vorgesehen ist, kann selbst Licht kürzerer Wellenlänge frei von Lichtabsorption sein.
Da, wie aus der obigen Beschreibung folgt, die Leuchtdioden des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels so angeordnet sind, daß die Elektrode, die auf dem Halbleiterchip vorgesehen ist, wenigstens ein Pad, Zweige erster Ordnung, die sich von dem Pad linear erstrecken, Zweige zweiter Ordnung, die divergent sind und sich von den Zweigen erster Ordnung linear erstrecken, und Zweige dritter Ordnung, die weiter divergent sind und sich linear von den Zweigen zweiter Ordnung erstrecken, aufweist, kann eine Halbleiterchipoberfläche mit den Zweigen verschiedener Ordnung in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt werden, was es erlaubt, den Stromdiffusionswiderstand wesentlich zu reduzieren. Demgemäß kann eine Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Elektrode bedeckt ist, größer in der Menge bezüglich einer unwirksamen Lichtemission unterhalb der Elektrode sein, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Weiterhin kann die Stromdiffusionsschicht weggelassen werden, was es erlaubt, selbst Licht kürzerer Wellenlänge mit hoher Wirksamkeit abzuführen.
Wenn die Leitungs- bzw. Linienbreite der Zweige verschiedener Ordnung mit konstanter Rate so abnimmt, wie die Anzahl der Ordnung anwächst, kann der Stromdiffusionswiderstand wirksam vermindert werden, ohne stark die Fläche unterhalb der Elektrode außerhalb der Halbleiterchipoberfläche zu vergrößern, was weiter zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Außerdem kann ein Anwachsen des Verdrahtungswiderstandes unterdrückt werden, und das Elektrodenmuster kann einfach gezeichnet oder ausgelegt werden.
Wenn die Länge der Zweige verschiedener Ordnung mit konstanter Rate mit zunehmender Anzahl der Ordnung abnimmt, kann verhindert werden, daß Zweige höherer Ordnung einander überlappen, so daß die Halbleiterchipoberfläche angenähert vollständig in einer baumähnlichen Form bedeckt werden kann. Weiterhin kann das Elektrodenmuster einfach gezeichnet oder ausgelegt werden.
Wenn in ähnlicher Weise der durch alle benachbarten Zweige gebildete Winkel 0º oder 90º beträgt, kann verhindert werden, daß Zweige höherer Ordnung einander überlappen, so daß die Halbleiterschichtoberfläche ungefähr vollständig in einer baumähnlichen Form bedeckt werden kann. Weiterhin kann das Elektrodenmuster einfach ausgelegt werden.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Fig. 10 veranschaulicht eine Oberfläche einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist, sind auf einem Halbleitersubstrat 310 eine Halbleiterschicht 331 einschließlich einer Lichtemissionsschicht und eine Oberflächenelektrode 316 vorgesehen. Die Oberflächenelektrode 316 hat in ihrer Mitte ein angenähert rechteckförmiges Pad 318 zum Drahtbonden. Von diesem Pad 318 erstrecken sich Zweige 319a, 319b, 319c und 319d erster Ordnung linear in Diagonalrichtungen. Die Zweige 319a, 319b, 319c und 319d erster Ordnung sind identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge. Von den Enden der Zweige 319a, 319b, 319c und 319d sind die Zweige 320a, 320b und 320c zweiter Ordnung jeweils divergent und erstrecken sich in drei Richtungen. Der durch die Zweige erster Ordnung und jeden der Zweige zweiter Ordnung gebildete Winkel beträgt 0º oder 90º. Es sei darauf hingewiesen, daß in einer tatsächlichen Anordnung nicht gezeigte Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 319a, 319b, 319c und 319d erster Ordnung überlappen. Die Zweige 320a, 320b und 320c zweiter Ordnung sind identisch zueinander in Linienbreite und Länge, wobei jeder die halbe Linienbreite und Länge der Zweige erster Ordnung aufweist. Auch sind von den Enden der Zweige 320a, 320b und 320c zweiter Ordnung Zweige 321a, 321b und 321c dritter Ordnung divergent und erstrecken sich linear jeweils in drei Richtungen. Der Winkel, der durch die Zweige zweiter Ordnung und jeden der Zweige dritter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Auch sind die Zweige 321a, 321b und 321c dritter Ordnung identisch zueinander in Linienbreite und Länge, wobei jeder die halbe Linienbreite und Länge der Zweige zweiter Ordnung aufweist. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Ursache, warum sich andere Zweige dritter Ordnung von den Zwischenpunkten 319a, 319b, 319c und 319d erster Ordnung erstrecken, darin liegt, daß nicht dargestellte Enden der Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 319a, 319b, 319c und 319d erster Ordnung überlappen. An den Enden der Zweige 321a, 321b und 321c dritter Ordnung gibt es Kontaktteile 322a, 322b und 322c, um einen Ohm'schen Kontakt mit einer darunterliegenden Halbleiterschicht 331 herzustellen. Außerdem ist der Rest der Oberflächenelektrode 316, der von den Kontaktteilen 322a, 322b und 322c verschieden ist, in keinem elektrischen Kontakt mit der Halbleiterschicht 331 (aufgrund einer Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 15, was weiter unten näher beschrieben wird).
Wie oben gezeigt ist, hat die Oberflächenelektrode 316 die gleiche Anzahl von Zweigen bei jeder Divergenz, um so von einer in sich selbst ähnlichen Konfiguration, insbesondere einer fraktalen Konfiguration zu sein, in welcher die Beziehung zwischen benachbarten Zweigen niedrigerer und höherer Ordnung darin besteht, daß "X"-förmige vier Enden jeweils ein anderes halblanges "X" haben, das hiermit in einer regelmäßigen, analogen Weise kombiniert wird. Demgemäß kann ein Musterdesign einfach erfolgen. Darüber hinaus kann ungefähr der gesamte Bereich der Oberfläche 330 der Halbleiterschicht 331 in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt werden, ohne Zweige höherer Ordnung zu veranlassen, einander zu überlappen. Da weiterhin Zweige niedriger Ordnung bei relativ großen Breiten verdrahtet sind, kann der Verdrahtungswiderstand zu niedrigeren Werten unterdrückt werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß mit niedrigerer Zahl der Ordnung eine um so größere Strommenge dort hindurchfließt.
Die Fig. 11(a) bis (d) veranschaulichen den Prozeß zum Herstellen der LED. Fig. 11(a) und (c) zeigen einen Teil der Halbleiterschichtoberfläche 330 (insbesondere die Nähe des Endes eines Zweiges 320b) zweiter Ordnung als Beispiel, während die Fig. 11(b) und (d) Schnittdarstellungen längs Linien B-B und D-D jeweils in Fig. 11(a) und (c) darstellen. Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst werden, wie in den Fig. I 1 (a) und (b) gezeigt ist, auf einem n-Typ- GaAs-Substrat 310 überall eine n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 311, eine undotierte AlGaInP-Lichtemissionsschicht 312, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 313, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 314 nacheinander durch das MOCVD- (metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren abgeschieden, und darüber hinaus wird eine Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 315 gebildet. Eine Halbleiterschicht 331 besteht aus jenen Schichten 311, 312, 313 und 314. Dann werden durch Photolithographie Öffnungen 315a, 315b und 315c an spezifischen Punkten der Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 315 erzeugt.
(2) Sodann wird, wie in den Fig. 11 (c) und (d) gezeigt ist, eine Oberflächenelektrode 316 überall auf dem Produkt des Schrittes (1) abgeschieden, und anschließend werden durch Durchführen einer Photolithographie und eines Ätzens die Oberflächenelektrode 316, die Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 315 und die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 314 in die fraktale Konfiguration gemustert, wie dies zuvor beschrieben ist. Das Ätzen kann entweder ein Naßätzen oder ein RIBE (reaktives Ionenstrahlätzen) sein. Indem in dieser Weise vorgegangen wird, werden die Oberflächenelektrode 316 und die p-Typ-Kontaktschicht 314 (damit die Halbleiterschicht 331) in Ohm'schen Kontakt miteinander an den Kontaktteilen 322a, 322b und 322c über die Öffnungen 315a, 315b und 315c gebracht. In dem Bereich der Oberflächenelektrode 316, der von den Kontaktteilen 322a, 322b und 322c verschieden ist, werden andererseits die Oberflächenelektrode 316 und die Halbleiterschicht 331 elektrisch voneinander durch die Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 315 isoliert. Es ist darauf hinzuweisen, daß die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 314 lediglich unterhalb der Oberflächenelektrode 316 vorgesehen ist und somit nicht als eine Stromdiffusionsschicht dient.
(3) Schließlich wird eine Rückflächenelektrode 317 überall auf der Rückfläche des Substrates 310 gebildet. (Die Herstellung ist abgeschlossen).
Wie oben erläutert wurde, weist die AlGaInP-Reihen-LED die Halbleiterschichtoberfläche 330 auf, die mit der Oberflächenelektrode 316 in einer baumartigen Gestalt bedeckt ist. Darüber hinaus sind die Oberflächenelektrode 316 und die Halbleiterschicht 331 in elektrischem Kontakt miteinander durch die Kontaktteile 322a, 322b und 322c an den Enden der Zweige 321a, 321b und 321c dritter Ordnung (höchster Ordnung) gebracht, während die Oberflächenelektrode 316 und die Halbleiterschicht 331 elektrisch voneinander beim Rest der Oberflächenelektrode 316, der von den Enden hiervon verschieden ist, elektrisch isoliert sind. Somit kann der Strom über der Halbleiterschicht zerstreut werden, ohne eine Stromdiffusionsschicht vorzusehen, was es erlaubt, den Stromdiffusionswiderstand merklich zu vermindern. Als ein Ergebnis hiervon kann die Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Oberflächenelektrode 316 bedeckt ist, in der Menge bezüglich einer unwirksamen Lichtemission unterhalb der Elektrode 316 größer gemacht werden. Demgemäß verläßt das Licht einfach die LED, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Dank der Anordnung, daß keine Stromdiffusionsschicht vorgesehen ist, kann sogar Licht kürzerer Wellenlänge frei von einer Lichtabsorption sein. In einer tatsächlichen Kennlinienmessung betrug die Lichtemissionswellenlänge 570 nm (Gelbgrün) und die externe Quantenwirksamkeit betrug 2,0%.
Es ist darauf hinzuweisen, daß, obwohl die Kontaktteile 322a, 322b und 322c bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich an den Enden der Zweige 321a, 321b und 321c vorgesehen sind, diese jedoch nicht hierauf begrenzt sind. Beispielsweise können sie auch an Zwischenpunkten der Zweige 320a, 320b und 320c zweiter Ordnung vorgesehen werden, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Strom/Licht-Umwandlungswirksamkeit selbst leicht vermindert, wobei jedoch eine große Menge an Strom fließen kann, so daß die Gesamtmenge der Lichtemission je Halbleiterschicht erhöht werden kann.
Obwohl die Breite der Kontaktteile 322a, 322b und 322c schmaler als diejenige der Zweige 321a, 321b und 321c dritter Ordnung in diesem Ausführungsbeispiel gemacht ist (Fig. 11(c)), ist diese nicht hierauf begrenzt, sondern kann umgekehrt weiter sein. In einem derartigen Fall kann der elektrische Widerstand der Kontaktteile reduziert werden.
Das Pad 318 kann auch an einem Randteil vorgesehen werden, ohne auf die Mitte der Halbleiterschichtoberfläche 330 eingeschränkt zu sein.
Die Musterkonfiguration der Oberflächenelektrode 316 kann auch durch eine sogenannte Maskenabscheidung (Auftragung mittels einer Metallmaske mit Öffnungen, die identisch in der Gestalt der Oberflächenelektrode 316 sind) und nicht durch Ätzen gebildet werden.
Das Material der LED ist nicht auf AlGaInP begrenzt, sondern kann ein III-V- Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise AlGaAs, GaAsP, GaP, AlGaN und GaInAsP, ein II-VI-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise ZnSe, ZnCdSSe und ZnCdSeTe, oder ein Chalcopyrit-Reihen-Halbleiter, wie beispielsweise CuAlSSe und CuGaSSe, sein.
Das Material des Substrates ist nicht auf GaAs begrenzt, sondern kann GaP, InP, Saphir oder dergleichen, entweder transparent oder opak bezüglich der Lichtemissionswellenlänge, sein. Der Leitungstyp des Substrates kann entweder ein n-Typ oder ein p-Typ sein.
Obwohl die Oberflächenelektrode 316 mit Zweigen auf der Seite der Halbleiterschichtoberfläche 330 in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, sind Zweige weiterhin auch auf der Rückflächenelektrode 317 angeordnet, wenn ein Substrat, das bezüglich einer Lichtemissionswellenlänge transparent ist, verwendet wird. Diese Anordnung erlaubt eine weitere Verbesserung der Lichtausgangswirksamkeit.
Der Übergang der Zwischenfläche der Lichtemissionsschicht 312 ist nicht auf den Doppelheteroübergang begrenzt, sondern kann ein Einzelheteroübergang oder ein Homoübergang sein.
Das Material der Isolierschicht 315 ist nicht auf Al&sub2;O&sub3; begrenzt, sondern kann auch SiO&sub2; oder Si&sub3;N&sub4; oder dergleichen sein.
Obwohl die Halbleiterschichten 311, ..., 315 durch das MOCVD-(metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren gebildet wurden, können sie auch durch MBE (Molekularstrahlexpitaxie), VPE (Dampfphasenepitaxie), LPE (Flüssigphasenepitaxie) oder dergleichen Verfahren erzeugt werden. Der pn-Übergang kann entweder während des Kristallwachstums oder durch Diffundieren des Dotierstoffes nach einem Kristallwachstum erzeugt werden.
Weiterhin sind als das Material der Oberflächenelektrode (p-Seitenelektrode) 316 AuZn, InAu, Cr/Au, Mo/Au, Ti/Pt/Au, Au, Al, In, ITO (Indiumzinnoxid), InO&sub2;, SnO&sub2; und deren gestapelte Filme verfügbar. Als Material der Rückflächenelektrode (n-Seitenelektrode) 317 sind andererseits AuGe/Ni, AuSn, AuSi, Mo/Au, Au, Al, In, ITO und deren gestapelte Filme verfügbar.

(Fünftes Ausführungsbeispiel) (Vergleichsbeispiel)

Fig. 12 veranschaulicht eine ZnCdSe-Reihen-LED gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das keinen Teil der Erfindung bildet. Fig. 12(a) zeigt die gesamte Oberfläche der LED, während Fig. 12(b) einen Teil hiervon (Elektrodenende) als Beispiel darstellt. Weiterhin ist Fig. 12(c) eine Schnittdarstellung längs der Linie C-C in Fig. 12(b).
Wie in Fig. 12(a) gezeigt ist, hat diese LED auf einer Oberfläche 350 eines Chips eine Halbleiterschicht 351 einschließlich einer Lichtemissionsschicht und eine Oberflächenelektrode 347. Die Oberflächenelektrode 347 hat als ihr Muster ein ungefähr rechteckförmiges Pad 352, Zweige 353a und 353b erster Ordnung, die sich linear von dem Pad 352 erstrecken, Zweige 354a und 354b zweiter Ordnung, Zweige 355a und 355b dritter Ordnung, Zweige 356a und 356b vierter Ordnung, Zweige 357a und 357b fünfter Ordnung und Zweige 358a und 358b sechster Ordnung. Die Zweige verschiedener Ordnungen bilden eine fraktale Konfiguration, in welcher "H"-förmige vier Enden jeweils andere halblange "H" haben, die wiederholt hiermit kombiniert sind. In diesem Beispiel sind die Zweige verschiedener Ordnung durch Linien parallel zu vier Seitenlinien des Chips eines Quadrates gebildet, um so das Musterdesign, bzw. die Musterauslegung zu erleichtern. Weiterhin kann nahezu der gesamte Bereich der Chipoberfläche 350 in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt werden, ohne eine Überlappung von Zweigen höherer Ordnung zu verursachen. Es sei darauf hingewiesen, daß Zweige sechster Ordnung, die in der Nähe des Pads 52 angeordnet sind, bei einem tatsächlichen Design hier weggelassen sind. An den Enden der Zweige 358a und 358b sechster Ordnung sind Kontaktteile 359a und 359b vorgesehen, um einen Ohm'schen Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht 351 zu bilden. Außerdem ist der Rest der Oberflächenelektrode 347, der von den Kontaktteilen 359a und 359b verschieden ist, in einem Zustand, in welchem eine Schottky-Barriere auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 351 geliefert wird.
Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst werden, wie in Fig. 12(c) gezeigt ist, auf einem n-Typ-GaAs-Substrat 340 eine n-Typ-InGaAs-Pufferschicht 341, eine n-Typ-ZnSe-Überzugschicht 342, eine undotierte ZnCdSe-gedehnte Quantenwannen-Lichtemissionsschicht 343, eine p-Typ-ZnSe-Überzugschicht 344, eine p-Typ-AlGaAs-Kontaktschicht 345 und eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 346 nacheinander durch das MBE-Verfahren abgeschieden bzw. aufgetragen. Diese Schichten 341, 342, 343, 344, 345 und 346 bilden eine Halbleiterschicht 351.
(2) Sodann werden durch Durchführen einer Photolithographie und eines Ätzens Teile entsprechend den Kontaktteilen 359a und 359b aus den Kontaktschichten 345 und 346 belassen, während die p-Typ-ZnSe-Überzugschicht 344 zu der Chipoberfläche 350 freigelegt wird.
(3) Sodann wird eine Oberflächenelektrode 347 auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 351 gebildet und eine Rückflächenelektrode 348 ist überall auf der Rückfläche 340 vorgesehen. Dann wird die Oberflächenelektrode 347 teilweise in das Muster geätzt, um von der fraktalen Konfiguration zu sein, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist (die Herstellung ist abgeschlossen). Als ein Ergebnis werden lediglich die Endteile der Zweige 358a und 358b sechster Ordnung (höchster Ordnung) der Oberflächenelektrode 347 in Ohm'schen Kontakt mit der Halbleiterschicht 351 gebracht, wobei der Rest außer den Enden in einem Zustand abgeschlossen ist, in welchem eine Schottky-Barriere für die Halbleiterschicht 351 (p-Typ-ZnSe-Überzugschicht 344) geliefert ist.
Da, wie oben beschrieben ist, bei der ZnCdSE-Reihen-LED die Chipoberfläche 350 mit der Oberflächenelektrode 347 in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt ist, kann die externe Quantenwirksamkeit verbessert werden. Da weiterhin die Endteile der Zweige 358a und 358b sechster Ordnung (höchster Ordnung) und die Halbleiterschicht 351 in einen erfolgreichen Ohm'schen Kontakt miteinander durch die Kontaktteile 359a und 359b gebracht sind, während der Rest außer den Endteilen und der Halbleiterschicht in einen Zustand gebracht ist, in welchem der Strom an einem Fließen durch die Schottky-Barriere unterdrückt ist (d. h. ein Zustand, in welchem ein Strom nicht fließt, wenn nicht ein gewisser hoher Spannungspegel anliegt), kann der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode 251 injiziert werden. Demgemäß verläßt Licht leicht die LED, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Auch kann dank der Anordnung, daß keine Stromdiffusionsschicht vorgesehen ist, selbst Licht kürzerer Wellenlänge frei von Lichtabsorption sein.
Das Material des Substrates ist nicht auf GaAs begrenzt, sondern kann ZnSe oder dergleichen, entweder opak oder transparent bezüglich einer Lichtemissionswellenlänge, sein. Der Leitungstyp des Substrates kann entweder ein n-Typ oder ein p- Typ sein.
Das Material der LED ist nicht auf ZnCdSe begrenzt, sondern kann ein III-V-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise AlGaInP, AlGaAs, GaAsP, GaP, AlGaN und GaInAsP, ein II-VI-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie ZnSe, ZnCdSSe und ZnCdSeTe oder ein Chalcopyrit-Reihen-Halbleiter, wie beispielsweise CuAlSSe und CuGaSSe, sein.
Obwohl die Lichtemissionsschicht 343 in diesem Ausführungsbeispiel aus Zn1-xCdxSe (x = 0,2) gebildet wurde, ist der Wert von x nicht insbesondere hierauf begrenzt. Es kann beispielsweise ZnSe mit x = 0 vorliegen. Auch kann die Lichtemissionsschicht von einer ZnSe/ZnCdSe-Mehrfach-Quantenwannen- Struktur sein.
Obwohl die Pufferschicht 341 aus einem n-Typ-InGaAs in diesem Ausführungsbeispiel gebildet wurde, kann sie auch aus einem n-Typ-ZnSSe oder einer gedehnten geschichteten n-Typ-ZnS/ZnSe-Supergitterschicht sein.
Obwohl die Halbleiterschichten 341, ...,, 345 durch das MBE-Verfahren in diesem Ausführungsbeispiel gebildet wurden, können sie auch durch MOCVD, VPE, LPE oder andere ähnliche Verfahren erzeugt werden. Der pn-Übergang kann entweder während des Kristallwachstums oder durch Diffundieren des Dotierstoffes nach einem Kristallwachstum gebildet werden.

(Sechstes Ausführungsbeispiel)

Fig. 13 veranschaulicht eine AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 13(a) veranschaulicht die gesamte Oberfläche der LED und Fig. 13(b) zeigt ihren Teil (Elektrodenende) als Beispiel. Fig. 13(c) veranschaulicht einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 13(b).
Wie in Fig. 13(a) gezeigt ist, zeigt diese LED auf einer Oberfläche 390 eine Halbleiterschicht 391 einschließlich einer Lichtemissionsschicht und eine Oberflächenelektrode 376. Die Oberflächenelektrode 376 hat als ihr Muster ein ungefähr rechteckförmiges Pad 381, Zweige 381a und 382b erster Ordnung, Zweige 383a, 383b, 383c, 383d, 383e, 383f, 383g und 383h zweiter Ordnung und Zweige 384a, 384b, 384c, 384d, 384e, 384f, 384g und 384h dritter Ordnung, die von den Zweigen 383a, ..., 383h divergieren. Das heißt, die Oberflächenelektrode 386 hat Zweige 382a und 282b erster Ordnung auf einer Linie parallel zu Seitenflächen der LED und verlaufend durch das Pad 381, acht Zweige 383a, ..., 383h zweiter Ordnung, die senkrecht zu den Zweigen 382a und 382b erster Ordnung sind, und weiterhin acht Zweige 384a, ..., 384h dritter Ordnung, die senkrecht zu den Zweigen 383a, ... 383h zweiter Ordnung sind. Es sei bemerkt, daß die Zweige dritter Ordnung tatsächlich nicht an Teilen gebildet werden, wo sie das Pad 381 überlappen. Je niedriger die Anzahl der Ordnung der Zweige ist, desto größer ist die Leitungs- bzw. Linienbreite der Zweige verschiedener Ordnung. Deshalb ist die dort fließende Menge um so größer, je niedriger die Zahl der Ordnung der Zweige ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Konfiguration in ihrem engen Sinne nicht fraktal, da die Anzahl der Zweige abhängig von der Anzahl der Ordnung für eine Divergenz abweicht, jedoch ist das Designkonzept eher fraktal. An den Enden der Zweige 384a, ..., 384h dritter Ordnung sind Kontaktteile 385a, ..., 385h vorgesehen, um einen Ohm'schen Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht 391 zu bilden. Außerdem ist der Rest der Oberflächenelektrode 376, der von den Kontaktteilen 385a, ..., 385h verschieden ist, nicht in elektrischem Kontakt mit der Halbleiterschicht 391.
Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst werden, wie in Fig. 13(c) gezeigt ist, auf einem n-Typ-GaAs-Substrat 370 ingesamt eine n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 371, eine undotierte AlGaInP- Lichtemissionsschicht 372, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 373, eine p-Typ- GaAs-Kontaktschicht 374, eine n-Typ-GaAs-Stromsperrschicht 375 nacheinander durch das MOCVD-(metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren aufgetragen. Diese Schichten 371, 372, 373, 374 und 375 sind in einer Halbleiterschicht 391 enthalten.
(2) Sodann wird durch Durchführen einer Photolithographie und eines Ätzens eine Öffnung 375a an einem spezifischen Punkt der n-Typ-GaAs-Stromsperrschicht 375 gebildet.
(3) Dann wird, nachdem eine Oberflächenelektrode 376 überall auf dem Produkt der Schritte (1) und (2) aufgetragen ist, ein nicht dargestelltes Photoresist auf der Oberflächenelektrode 376 vorgesehen, und danach werden durch Durchführen einer Photolithographie und eines Ätzens die Oberflächenelektrode 376, die n-Typ- GaAs-Stromsperrschicht 375 und die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 374 musterverarbeitet in die fraktale Konfiguration, wie dies zuvor beschrieben ist. Das Ätzen kann entweder ein Naßätzen oder ein RIBE (reaktives Ionenstrahlätzen) sein. Indem in dieser Weise vorgegangen wird, werden die Oberflächenelektrode 276 und die p-Typ-Kontaktschicht 374 (daher die Halbleiterschicht 391) in Ohm'schen Kontakt miteinander an dem Kontaktteil 385 durch die Öffnung 375a gebracht. In dem Bereich der Oberflächenelektrode 376, der von dem Kontaktteil 385 verschieden ist, wird andererseits verhindert, daß die Oberflächenelektrode 376 und die Halbleiterschicht 391 dazwischen durch die n-Typ-GaAs-Stromsperrschicht 375 leiten, die im Leitungstyp verschieden ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die p-Typ- GaAs-Kontaktschicht 374 lediglich unter der Oberflächenelektrode 376 vorgesehen ist und dabei nicht als eine Stromdiffusionsschicht dient.
(4) Schließlich wird eine Rückflächenelektrode 377 überall auf der Rückfläche des Substrates 370 erzeugt (die Herstellung ist abgeschlossen).
Da, wie oben erläutert wurde, diese AlGaInP-Reihen-LED die Oberfläche 390 der Halbleiterschicht 391 aufweist, die mit der Oberflächenelektrode 376 in einer baumähnlichen Form bedeckt ist, wie dies für das vierte und fünfte Ausführungsbeispiel gilt, kann der Strom durch die Halbleiterschicht 391 verstreut werden, ohne eine Stromdiffusionsschicht vorzusehen, um so eine wesentliche Reduzierung des Stromdiffusionswiderstandes zu ermöglichen. Darüber hinaus sind die Oberflächenelektrode 376 und die Halbleiterschicht 391 in einen Ohm'schen Kontakt miteinander durch die Kontaktteile 385a, ..., 385h an den Enden der Zweige 384a, 384h dritter Ordnung (höchster Ordnung) gebracht, während der Rest der Oberflächenelektrode 376 außer den Kontaktteilen 385a, ..., 385h und die Halbleiterschicht 391 an einem Leiten dazwischen durch die Stromsperrschicht 375 gehindert sind. Als Ergebnis hiervon kann eine Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Oberflächenelektrode 376 bedeckt ist, in der Menge bezüglich einer unwirksamen Lichtemission unterhalb der Oberflächenelektrode 376 größer gemacht werden. Demgemäß verläßt das Licht einfach die LED, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Auch kann dank der Anordnung, daß keine Stromdiffusionsschicht vorgesehen ist, selbst Licht kürzerer Wellenlänge frei von Lichtabsorption sein. Weiterhin kann das Verfahren zum Herstellen der Isolierschicht weggelassen werden, was im Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel vorteilhaft ist.

(Siebentes Ausführungsbeispiel)

Fig. 14 veranschaulicht eine AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 14(a) zeigt einen Teil der Oberfläche der LED (Elektrodenende) und Fig. 14(b) veranschaulicht einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 14(a). Diese LED zeigt auf ihrer Oberfläche 830 eine Halbleiterschicht 831 einschließlich einer Lichtemissionsschicht und eine Oberflächenelektrode 816 des gleichen Musters wie die Oberflächenelektrode 816 in dem vierten Ausführungsbeispiel (zusätzlich ist zur Vereinfachung die Gesamtdarstellung der Oberfläche der LED weggelassen). An dem Ende eines Zweiges 806 dritter Ordnung ist ein Kontaktteil (untere Elektrode) 805 vorgesehen, die einen Ohm'schen Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht 831 bildet. Außerdem ist der Rest der Oberflächenelektrode 816 außer dem Kontaktteil 805 nicht in elektrischem Kontakt mit der Halbleiterschicht 831.
Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst werden auf einem n-Typ-GaAs-Substrat 800 insgesamt eine n- Typ-AlGaInP-Überzugschicht 801, eine undotierte AlGaInP-Lichtemissionsschicht 802, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 803, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 804 nacheinander durch das MOCVD-(metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren aufgetragen. Diese Schichten 801, 802, ..., 804 bilden eine Halbleiterschicht 831.
(2) Sodann wird eine AuZn-Schicht auf dem Produkt von Schritt (1) als das Material des Kontaktteiles 805 aufgetragen, und die AuZn-Schicht wird in ein rechtwinkeliges Muster mit einer schmaleren Breite als das Ende der Oberflächenelektrode 816 verarbeitet. Sodann werden durch eine Wärmebehandlung die p-Typ- GaAs-Kontaktschicht 804 und die Kontaktschicht 805 in einen Ohm'schen Kontakt miteinander gebracht.
(3) Nach einem Auftragen einer Al-Schicht auf dem Produkt von Schritt (2) als das Material der Oberflächenelektrode 816 werden die Al-Schicht (obere Elektrode) und die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 804 gleichzeitig in die fraktale Konfiguration ähnlich zu derjenigen im vierten Ausführungsbeispiel gemustert, indem eine Photolithographie und ein Ätzen vorgenommen werden. Indem auf diese Weise vorgegangen wird, werden die Oberflächenelektrode 816 und die p-Typ-Kontaktschicht 804 (daher die Halbleiterschicht 831) in einen Ohm'schen Kontakt miteinander durch den Kontaktteil 805 an dem Ende des Zweiges 806 dritter Ordnung (höchster Ordnung) gebracht. In dem Bereich der Oberflächenelektrode 816, der von dem Kontaktteil 805 verschieden ist, wird andererseits verhindert, daß die Oberflächenelektrode 816 und die Halbleiterschicht 831 elektrisch dazwischen leiten. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Al-Schicht und die p-Typ-GaAs- Kontaktschicht Materialien sind, die nicht einen Ohm'schen Kontakt miteinander aufbauen, und daß sie darüber hinaus bereits einer Wärmebehandlung in Schritt (2) unterworfen waren. Es sei bemerkt, daß die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 804 lediglich unterhalb der Oberflächenelektrode 816 vorgesehen ist und dabei nicht als eine Stromdiffusionsschicht dient.
(3) Schließlich wird eine Rückflächenelektrode 807 überall auf der Rückfläche des Substrates 800 gebildet (die Herstellung wird abgeschlossen).
Da, wie oben erläutert wurde, diese AlGaInP-Reihen-LED die Oberfläche der Halbleiterschicht 831 aufweist, die mit der Oberflächenelektrode 816 in einer baumähnlichen Form wie in jedem der vorangehenden Ausführungsbeispiele bedeckt ist, kann der Strom durch die Halbleiterschicht 816 streuen, ohne eine Stromdiffusionsschicht vorzusehen, was es erlaubt, den Stromdiffusionswiderstand beträchtlich zu reduzieren. Darüber hinaus sind die Oberflächenelektrode 816 und die Halbleiterschicht 831 in einen Ohm'schen Kontakt miteinander durch den Kontaktteil 805 an dem Ende des Zweiges 806 dritter Ordnung (höchster Ordnung) gebracht, während die Oberflächenelektrode 816 und die Halbleiter schicht 831 daran gehindert sind, einen elektrischen Kontakt miteinander am Rest der Oberflächenelektrode 816 außer dem Ende aufzubauen. Somit kann eine Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Oberflächenelektrode 816 bedeckt ist, in der Menge bezüglich einer unwirksamen Lichtemission unterhalb der Elektrode 816 größer gemacht werden. Demgemäß verläßt Licht einfach die LED, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Auch kann der Prozeß des Herstellens der Isolierschicht weggelassen werden, was vorteilhaft im Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel ist.
Da, wie aus der obigen Beschreibung folgt, die Leuchtdioden des vierten bis siebenten Ausführungsbeispiels derart angeordnet sind, daß die Oberflächenelektrode wenigstens Zweige erster Ordnung, die sich von einem Pad erstrecken, Zweige zweiter Ordnung, die sich von den Zweigen erster Ordnung erstrecken, und Zweige dritter Ordnung, die sich weiter von den Zweigen zweiter Ordnung erstrecken, aufweist, kann die Halbleiterschichtoberfläche mit den Zweigen verschiedener Ordnung in einer baumähnlichen Gestalt bedeckt werden. Da darüber hinaus das Halbleiterpad außerhalb der Oberflächenelektrode nicht in einem Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht ist, während die Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht in Kontakt miteinander an den Enden der Zweige höchster Ordnung sind, kann der Strom durch die Halbleiterschicht zerstreut werden, ohne eine Stromdiffusionsschicht vorzusehen, was es erlaubt, den Stromdiffusionswiderstand wesentlich zu reduzieren. Demgemäß kann eine Lichtemission in dem Bereich, der nicht mit der Oberflächenelektrode bedeckt ist, in der Menge bezüglich einer unwirksamen Lichtemission unterhalb der Oberflächenelektrode größer gemacht werden. Als ein Ergebnis verläßt Licht leicht die LED, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Da weiterhin der Strom ausreichend innerhalb der Halbleiterschicht dank der Gestalt der Oberflächenelektrode zerstreut werden kann, kann die AlGaAs-Stromdiffusionsschicht beispielsweise in einer AlGaInP-Reihen-LED von kürzeren Wellenlängen als Gelb weggelassen werden, was es möglich macht, eine vorteilhafte Kennlinie zu realisieren, da dort keine Lichtabsorption selbst mit Licht kürzerer Wellenlänge auftritt. Die Erfindung kann nicht nur auf die AlGaInP-Reihen-LEDs, sondern auch auf allgemein verwendete AlGaAs-, GaP-, ZnSe-, GaN-, SiC-Reihen-LEDs und andere Bauelemente und besonders wirksam auf ZnCdSe-Reihen-LEDs angewandt werden, bei denen es schwierig ist, irgendeine Stromdiffusionsschicht mit niedrigem Widerstand zu erhalten.
Wenn die Halbleiterschicht auf der Seite der Oberflächenelektrode eine Kontaktschicht hat, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, und wenn darüber hinaus eine Isolierschicht zwischen Teilen der Oberflächenelektrode, die von den oben erwähnten Endteilen verschieden sind, und der Halbleiterschicht vorgesehen ist, sind die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht in einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander über die Kontaktschicht gebracht, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht voneinander durch die Isolierschicht elektrisch isoliert sind. Demgemäß kann der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert werden. Als ein Ergebnis verläßt Licht leicht die LED, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Halbleiterschicht auf der Seite der Oberflächenelektrode eine Schicht hat, die aus einem Material hergestellt ist, das eine Schottky-Barriere bezüglich der Oberflächenelektrode liefert, und wenn sie darüber hinaus zwischen der oben erwähnten Schicht und den Enden der Zweige höchster Ordnung eine Kontaktschicht aufweist, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet, liefern die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander über die Kontaktschicht, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht in einen Zustand gebracht sind, in welchem der Strom an einem Fließen durch die Schottky-Barriere unterdrückt ist (d. h. ein Zustand, in welchem ein Strom nicht fließt, wenn nicht ein gewisser hoher Pegel an Spannung anliegt). Demgemäß kann in der Praxis der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert werden. Als ein Ergebnis verläßt das Licht leicht die LED, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Halbleiterschicht auf der Seite der Oberflächenelektrode eine Kontaktschicht aufweist, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode bildet und den Leitungstyp eines p-Typs oder eines n-Typs zeigt, und wenn sie darüber hinaus eine Stromsperrschicht mit eitlem verschiedenen Leitungstyp als die oben erwähnte Kontaktschicht zwischen der Kontaktschicht und den Teilen der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, hat, bilden die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kon takt miteinander durch die Kontaktschicht, während die Teile der Oberflächenelektrode, die von den Enden verschieden sind, und die Halbleiterschicht an einer elektrischen Leitung dazwischen durch die Stromsperrschicht blockiert sind. Demgemäß kann der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert werden. Als ein Ergebnis verläßt das Licht leicht die LED, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Oberflächenelektrode aus einer oberen Elektrode, die auf dem Gesamtbereich vorgesehen ist, der durch die Oberflächenelektrode eingenommen wird, und die aus einem Material besteht, das keinen Ohm'schen Kontakt mit der Halbleiterschichtoberfläche bildet, und einer unteren Elektrode, die zwischen der oberen Elektrode und der Oberfläche der Halbleiterschicht an den Enden der Oberfläche der Halbleiterschicht und den Zweigen höchster Ordnung vorgesehen ist und die aus einem Material besteht, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberfläche der Halbleiterschicht bildet, zusammengesetzt ist, bilden die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht einen erfolgreichen elektrischen Kontakt miteinander durch die untere Elektrode, während der Rest der Oberflächenelektrode, der von den Enden verschieden ist, und die Halbleiterschicht elektrisch nicht leitend sind. Demgemäß kann der Strom lediglich an den Endteilen der Oberflächenelektrode injiziert werden. Als ein Ergebnis verläßt das Licht leicht die LED, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Leitungs- bzw. Linienbreite der Zweige verschiedener Ordnung mit anwachsender Zahl der Ordnung abnimmt, ist die Linienbreite der Zweige niedriger Ordnung relativ breit, was ein Anwachsen des Verdrahtungswiderstandes unterdrückt. Auch kann durch Anordnen der Linienbreite der Zweige verschiedener Ordnung in der Weise, daß diese mit einer konstanten Rate abnimmt, wenn die Zahl der Ordnung anwächst, das Musterdesign der Oberflächenelektrode vereinfacht werden.

(Achtes Ausführungsbeispiel)

Fig. 16 veranschaulicht die Oberfläche einer AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, hat die LED auf ihrer Oberfläche 530 einen Mesa-Teil 600, der aus einer Oberflächenelektrode 516 und einer Halbleiterschicht 531 einschließlich einer Lichtemissionsschicht zusammengesetzt ist. Das Muster der Oberflächenelektrode 516 (ungefähr identisch zu dem Muster des Mesa-Teiles 600) hat in seiner Mitte ein ungefähr rechteckförmiges Pad 518 für Drahtbonden. Von diesem Pad 518 erstrecken sich linear in Diagonalrichtungen Zweige 519a, 519b, 519c und 519d erster Ordnung. Die Zweige 519a, 519b. 519c und 519d erster Ordnung sind identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge (Bereich schraffiert in der Figur). Von den Enden der Zweige 519a, 519b, 519c und 519d erster Ordnung divergieren Zweige 520a, 520b und 520c zweiter Ordnung und erstrecken sich jeweils in drei Richtungen. Der Winkel, der durch die Zweige erster Ordnung und jeden der Zweige zweiter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Es sei darauf hingewiesen, daß in einem tatsächlichen Design nicht dargestellte Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 519a, 519b, 519c und 519d überlappen. Die Zweige 520a, 520b und 520c zweiter Ordnung sind identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge, wobei sie jeweils die halbe Linienlänge der Zweige erster Ordnung haben. Auch divergieren von den Enden der Zweige 520a, 520b und 520c zweiter Ordnung Zweige 521a, 521b und 521c dritter Ordnung und erstrecken sich linear jeweils in drei Richtungen. Der Winkel, der durch die Zweige zweiter Ordnung und jeden der Zweige dritter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Auch sind die Zweige 521a, 521b und 521c dritter Ordnung identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge, wobei jeder die halbe Linienlänge der Zweige zweiter Ordnung hat. Es sei bemerkt, daß die Ursache, warum sich die Zweige dritter Ordnung von Zwischenpunkten der Zweige 519a, 519b, 519c und 519d erster Ordnung erstrecken, darin liegt, daß nicht dargestellte Enden der Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 519a, 519b, 519c und 519d erster Ordnung überlappen. Die Halbleiterschcht 531 ist längs des Musters der Oberflächenelektrode 516 vorgesehen, wobei sie an der Oberfläche 530 in einer Mesa- Gestalt vorspringt. An den Enden der Zweige 521a, 521b und 521c dritter Ordnung sind Kontaktteile 522a, 522b und 522c vorgesehen, um einen Ohm'schen Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht 531 zu bilden. Außerdem ist der Rest der Oberflächenelektrode 516, der von den Kontaktteilen 522a, 522b und 522c verschieden ist, nicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht 531 (aufgrund einer Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 515, welche weiter unten näher beschrieben wird).
Wie oben erläutert ist, hat die Oberflächenelektrode 516 die gleiche Anzahl von Zweigen bei jeder Divergenz, um so von einer halbähnlichen Konfiguration, insbesondere einer fraktalen Konfiguration zu sein, in welcher die Beziehung zwi schen benachbarten Zweigen niedriger Ordnung und höherer Ordnung darin besteht, daß "X"-förmige vier Enden jeweils ein anderes halblanges "X" haben, das hiermit in regelmäßiger analoger Weise kombiniert ist. Entsprechend kann das Musterdesign einfach gemacht werden. Darüber hinaus kann nahezu der gesamte Bereich der Halbleiterschichtoberfläche 530 mit einer baumähnlichen Gestalt bedeckt werden, ohne eine Überlappung von Zweigen höherer Ordnung miteinander zu verursachen.
Die Fig. 17(a) bis (f) veranschaulichen den Prozeß zum Herstellen dieser LED. Fig. 17(a), (c) und (e) zeigen einen Teil der Oberfläche 530 der LED (insbesondere die Nähe des Endes des Zweiges 520b zweiter Ordnung) als Beispiel, und die Fig. 17(b), (d) und (f) veranschaulichen Querschnitte längs der Linien B-B, D-D und F-F, wie dies durch einen Pfeil in den Fig. 17(a), (c) bzw. (e) angedeutet ist. Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst werden, wie in den Fig. 17(a) und (b) gezeigt ist, auf einem n-Typ- GaAs-Substrat 510 insgesamt eine n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 511, eine undotierte AlGaInP-Lichtemissionsschicht 512, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 513, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 514 nacheinander durch das MOCVD- (metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren aufgetragen, und darüber hinaus wird eine Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 515 gebildet. Diese Schichten 511, 512, 513 und 514 stellen eine Halbleiterschcht 531 dar. Dann werden durch Photolithographie Öffnungen 515a, 515b und 515c an spezifischen Punkten der Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 515 erzeugt.
(2) Sodann wird, wie in den Fig. 17(c) und (d) gezeigt ist, nach Abscheiden einer Oberflächenelektrode (AuZn) 516 ingesamt auf dem Produkt von Schritt (1) die Oberflächenelektrode 516 in die fraktale Konfiguration gemustert, wie dies oben beschrieben ist. Hier werden die Punkte, an denen die Öffnungen 515a, 515b und 515c vorgesehen wurden, Kontaktteile 522a, 522b und 522c. Weiterhin wird eine Rückflächenelektrode 517 ebenfalls insgesamt auf der Rückfläche des Substrates 510 gebildet.
(3) Dann werden, wie in den Fig. 17(e) und (f) gezeigt ist, durch Durchführen einer Photolithographie die Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 515 und die Halbleiterschicht 531 geätzt und dadurch in eine Mesa-Gestalt gemäß dem Muster der Oberflächenelektrode 516 verarbeitet, bis die Substratoberfläche 530 erreicht ist. Das Ätzen kann entweder ein Naßätzen oder ein RIBE (reaktives Ionenstrahlätzen) sein. Indem in dieser Weise vorgegangen wird, wird ein Mesa-Teil 600 gebildet (die Herstellung ist abgeschlossen).
Wie oben erläutert wurde, zeigt diese AlGaInP-Reihen-LED ihre Oberfläche 530, die mit dem Mesa-Teil 600 in einer baumähnlichen Form bedeckt ist, wobei die Oberflächenelektrode 516 und die Halbleiterschicht 531 in Kontakt miteinander lediglich an den Kontaktteilen 522a, 522b und 522c an den Enden der Zweige 521a, 521b und 521c dritter Ordnung (höchster Ordnung) sind. Demgemäß können die Übergangsteile unterhalb der Enden der Zweige 521a, 521b und 521c dritter Ordnung Lichtemissionspunkte bilden, so daß die Lichtemissionspunkte und die Lichtausgangsfläche (Mesa-Neigungsfläche) im wesentlichen enger zueinander im Vergleich zu Stand der Technik angeordnet werden können. Dies erlaubt wiederum eine Reduktion der unwirksamen Lichtemission, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt. Bei einer tatsächlichen Kennlinienmessung betrug die Lichtemissionswellenlänge 570 nm (Gelbgrün), und die externe Quantenwirksamkeit betrug 2,5%.
Der Mesa-Teil 600 ist nicht auf den Teil mit der oben beschriebenen Form begrenzt, sondern kann von beliebiger Gestalt sein, in welcher Licht durch die Mesa-Neigungsfläche im wesentlichen austreten kann. Beispielsweise kann er, wie in Fig. 17(h) gezeigt ist, so angeordnet werden, daß das Ätzen bis zu einem Zwischenpunkt der p-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 513 reicht und kurz vor der undotierten AlGaInP-Lichtemissionsschicht 512 endet. Weiterhin kann, obwohl dies nicht gezeigt ist, die Anordnung derart sein, daß das Ätzen bis zu einem Zwischenpunkt der undotierten AlGaInP-Lichtemissionsschicht 512 reicht und dabei kurz vor der n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 511 endet. Im Gegensatz hierzu sind derartige Anordnungen nicht eingeschlossen, bei denen das Ätzen lediglich bis zu der. p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 514 reicht. Die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 514 ist eine Schicht, die lediglich die elektrischen Eigenschaften verbessern soll, und daher erlaubt sie nicht, daß Licht aus ihrer Neigungsfläche austritt. In ähnlicher Weise sind die Schichten, die bezüglich Licht opak oder undurchlässig sind, ebenfalls von dem Mesa-Teil ausgeschlossen.
Auch kann, wie in Fig. 17(g) gezeigt ist, das Ende des Mesa-Teiles 600 (Oberflächenelektrode 516 und Halbleiterschicht 531) in einem Sektor gestaltet werden, indem das Muster der Photolithographie verändert wird. Dieser sektorförmige Mesa-Teil liefert eine sogar gesteigerte Lichtemissionswirksamkeit.
Das Pad 518 kann ebenfalls an einem Randteil angeordnet werden, ohne auf die Mitte der LED-Oberfläche 530 begrenzt zu sein.
Die Kontaktteile 522a, 522b und 522c können außerdem beispielsweise an Zwischenpunkten der Zweige 520a, 520b und 520c zweiter Ordnung vorgesehen werden, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist, und nicht nur an den Enden der Zweige 521a, 521b und 521c dritter Ordnung (höchster Ordnung). In diesem Fall, kann, obwohl die Strom/Licht-Umwandlungswirksamkeit geringfügig vermindert ist, dennoch die Gesamtmenge an Lichtemission für die LED gesteigert werden.
Die Mustergestalt der Oberflächenelektrode 516 kann ebenfalls durch eine sogenannte Maskenabscheidung (Abscheidung mittels einer Metallmaske mit Öffnungen, die identisch in der Gestalt zu der Oberflächenelektrode 516 sind) und nicht durch Ätzen gebildet werden.
Die Oberflächenelektrode 516 und die Rückflächenelektrode 17 können nicht vor, jedoch nach dem Mesa-Ätzen der Halbleiterschicht 531 vorgesehen werden.
Das Material der LED ist nicht auf AlGaInP begrenzt, sondern kann ein III-V- Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise AlGaAs, GaAsP, GaP, AlGaN und GaInAsP, ein II-VI-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise ZnCdSSe und ZnCdSeTe oder ein Chalcopyrit-Reihen-Halbleiter, wie beispielsweise CuAlSSe und CuGaSSe, sein.
Das Material des Substrates ist nicht auf GaAs begrenzt, sondern kann GaP, InP, Saphir oder dergleichen, entweder transparent oder opak bezüglich einer Lichtemissionswellenlänge, sein. Der Leitungstyp des Substrates kann entweder ein n-Typ oder p-Typ sein.
Obwohl die Oberflächenelektrode 516 mit Zweigen lediglich auf der Seite der LED- Oberfläche 530 bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, sind außerdem Zweige ebenfalls für die Oberflächenelektrode 517 auf der Rückfläche des Substrates vorhanden, wenn ein Substrat verwendet wird, das transparent bezüglich einer Lichtemissionswellenlänge ist. Diese Anordnung erlaubt es, die Lichtausgangswirksamkeit weiter zu verbessern.
Der Übergang der Zwischenfläche der Lichtemissionsschicht 512 ist nicht auf den Doppelheteroübergang begrenzt, sondern kann ein Einzelheteroübergang oder ein Homoübergang sein.
Obwohl die Halbleiterschichten 511, ..., 514 durch das MOCVD-(metallorganische chemische Dampfabscheidung-)Verfahren gebildet wurden, können sie auch durch MBE (Molekularstrahlepitaxie), VPE (Dampfphasenepitaxie), LPE (Flüssigphasenepitaxie) oder dergleichen Verfahren erzeugt werden. Der pn-Übergang kann entweder während des Kristallwachstums oder durch Diffundieren des Dotierstoffes nach einem Kristallwachstum erzeugt werden.
Weiterhin sind für das Material der Oberflächenelektrode (Elektrode auf p-Seite) 516 AuZn, InAu, Cr/Au, Mo/Au, Ti/Pt/Au, Au, Al, In, ITO (Indiumzinnoxid), InO&sub2;, SnO&sub2; und deren gestapelte Filme verfügbar. Als das Material der Rückflächenelektrode (Elektrode auf n-Seite) 517 sind andererseits AuGe/Ni, AuSn, AuSi, Mo/Au, Au, Al, In, ITO und deren gestapelte Filme verfügbar.

(Neuntes Ausführungsbeispiel)

Fig. 18 veranschaulicht eine ZnCdSe-Reihen-LED gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 18(a) zeigt die gesamte Oberfläche der LED, und Fig. 18(b) zeigt beispielsweise ihren Teil (die Nähe von einem Mesa-Teil). Fig. 18(c) ist eine Schnittdarstellung längs der Linie C-C in Fig. 18(b).
Wie in Fig. 18(a) gezeigt ist, hat diese LED auf ihrer Oberfläche 550 eine Oberflächenelektrode 547 und eine Vielzahl von Mesa-Teilen 557a, 557b, 557c die von einer Halbleiterschicht 551 einschließlich einer Lichtemissionsschicht gebildet sind. Das Muster der Oberflächenelektrode 547 hat in ihrer Mitte ein ungefähr rechteckförmiges Pad 552 zum Drahtbonden, wie in dem achten Ausführungsbeispiel. Von diesem Pad 552 erstrecken sich Zweige 553a, 553b, 553c und 553d erster Ordnung linear in Diagonalrichtung. Die Zweige 553a, 553b, 553c und 553d erster Ordnung sind identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge (Bereich schraffiert in der Figur). Von den Enden der Zeige 553a, 553b, 553c und 553d erster Ordnung divergieren Zweige 554a, 554b und 554c zweiter Ordnung und erstrecken sich jeweils in drei Richtungen. Der Winkel, der durch die Zweige erster Ordnung und jeden der Zweige zweiter Ordnung gebildet wird, beträgt 0º oder 90º. Es sei darauf hingewiesen, daß in einem tatsächlichen Design nicht dargestellte Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 553a, 553b, 553c und 553d erster Ordnung überlappen. Die Zweige 554a, 554b und 554c zweiter Ordnung sind identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge. Auch divergieren von den Enden der Zweige 554a, 554b und 554c zweiter Ordnung Zweige 555a, 555b und 555c dritter Ordnung und erstrecken sich jeweils linear in drei Richtungen. Der Winkel, der durch die Zweige zweiter Ordnung und jeden der Zweige dritter Ordnung gebildet ist, beträgt 0º oder 90º. Auch sind die Zweige 555a, 555b und 555c dritter Ordnung identisch zueinander in Leitungs- bzw. Linienbreite und Länge. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ursache, warum andere Zweige dritter Ordnung sich von Zwischenpunkten der Zweige 553a, 553b, 553c und 553d erstrecken, darin liegt, daß nicht dargestellte Enden der Zweige zweiter Ordnung vorliegen, die die Zweige 553a, 553b, 553c und 553d überlappen. Mit steigender Anzahl der Ordnung nimmt die Länge der Zweige verschiedener Ordnung graduell ab, wobei auch die Linien- oder Leitungsbreite der Zweige verschiedener Ordnung graduell geringer wird. Die Halbleiterschicht 551 ist für jedes Ende der Zweige 555a, 555b und 555c dritter Ordnung (höchster Ordnung) der Oberflächenelektrode 547 vorgesehen und erstreckt sich bei der LED-Oberfläche 555 in einer Mesa-Gestalt. An den Enden der Zweige 555a, 555b und 555c dritter Ordnung sind Kontaktteile 556a, 556b und 556c vorgesehen, um einen Ohm'schen Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht 551 zu bilden. Außerdem ist der Rest der Oberflächenelektrode 547, der von den Kontaktteilen 555a, 555b und 555c verschieden ist, nicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht 551 (aufgrund einer weiter unten näher erläuterten Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 546).
Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst werden, wie in Fig. 18(c) gezeigt ist, auf einem n-Typ-GaAs-Substrat 540 insgesamt eine n-Typ-InGaAs-Pufferschicht 541, eine n-Typ-ZnSe-Überzugschicht 542, eine undotierte gedehnte Zn1-xCdxSe-(x = 0,2)Quantenwannen- Lichtemissionsschicht 543, eine p-Typ-ZnSe-Überzugschicht 544 und eine p-Typ- GaAs-Kontaktschicht 545 nacheinander durch das MBE-Verfahren aufgetragen. Diese Schichten 541, 542, 543 und 545 sind in eine Halbleiterschicht 551 eingeschlossen.
(2) Dann wird durch Duchführen einer Photolithographie die p-Typ-ZnSe-Überzugschicht 544 in eine kegelstumpfförmige Gestalt geätzt, um einen Mesa-Teil 557 zu bilden.
(3) Nach Entfernen des Photoresists wird eine Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 546 auf dem sich ergebenden Produkt gebildet. Dann wird durch Photolithographie eine Öffnung 545a an einem Punkt der Al&sub2;O&sub3;-Isolierschicht 546 erzeugt, der der oberen Seite des Mesa-Teiles 557 entspricht.
(4) Sodann wird nach dem Auftragen der Oberflächenelektrode 547 über dem Produkt des Schrittes (3) insgesamt die Oberflächenelektrode 547 in eine fraktale Konfiguration gemustert, wie dies oben beschrieben ist. Hier wird der Punkt, wo die Öffnung 545a vorgesehen wurde, zu einem Kontaktteil 556. Darüber hinaus wird auch eine Rückflächenelektrode 548 auf der Rückfläche des Substrates 540 erzeugt (die Herstellung ist abgeschlossen).
Da, wie oben erläutert wurde, diese LED die Halbleiterschicht 551 mit der Lichtemissionsschicht 543 hat, die für jedes Ende der Zweige 555 dritter Ordnung (höchster Ordnung) der Oberflächenelektrode 547 vorgesehen ist, kann nicht nur Licht, das durch die Lichtemissionsschicht 543 in Richtungen emittiert ist, in denen keine Zweige 555 dritter Ordnung vorliegen, sondern auch Licht, das in die Richtung emittiert ist, in der die Zweige 555 dritter Ordnung vorliegen (rechte Seite in Fig. 18(b) und (c)), wirksam die LED in ihrem Hauptteil verlassen. Mit anderen Worten, da die Mesa-Neigungsfläche den Lichtemissionspunkt umgibt, können der Lichtemissionspunkt und die Mesa-Neigungsfläche im Vergleich zu dem achten Ausführungsbeispiel wesentlich enger gestaltet werden. Demgemäß kann das durch die Lichtneigungsfläche 543 emittierte Licht die LED wirksam durch die ringförmige Mesa-Neigungsfläche verlassen, was zu einer weiter verbesserten externen Quantenwirksamkeit im Vergleich mit der LED des achten Ausführungsbeispiels führt.
Das Material des Substrates ist nicht auf GaAs begrenzt, sondern kann ZnSe oder dergleichen, entweder transparent oder opak bzw. lichtundurchlässig bezüglich der Lichtemissionswellenlänge sein. Der Leitungstyp des Substrates kann entweder ein n-Typ oder ein p-Typ sein.
Das Material der LED ist nicht auf ZnCdSe begrenzt, sondern kann ein III-V- Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise AlGaInF, AlGaAs, GaAsF, GaP, AlGaN und GaInAsP, ein II-VI-Gruppe-Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise ZnSe, ZnCdSSe und ZnCdSeTe oder ein Chalcopyrit-Reihen-Halbleiter, wie beispielsweise CuAlSSe und CuGaSSe sein.
Obwohl die Lichtemissionsschicht 543 in diesem Ausführungsbeispiel aus Zn1-xCdxSe (x = 0,2) gebildet wurde, ist der Wert von x praktisch nicht hierauf begrenzt. Es kann beispielsweise ZnSe für x = 0 vorliegen. Auch kann die Lichtemissionsschicht von einer ZnSe/ZnCdSe-Mehrfachquantenwannenstruktur sein.
Obwohl die Pufferschicht 541 in diesem Ausführungsbeispiel aus n-Typ InGaAs gebildet ist, kann sie auch aus einer n-Typ-ZnSSe oder n-Typ-ZnS/ZnSe mit gedehnter geschichteter Supergitterschicht bestehen.
Obwohl weiterhin die Halbleiterschichten 541, ..., 545 in diesem Ausführungsbeispiel durch das MBE-Verfahren gebildet wurde, kann das Verfahren auch ein MOCVD, VPE, LPE oder ähnliches Verfahren sein. Der pn-Übergang kann entweder während des Kristallwachstums oder durch Diffundieren des Dotierstoffes nach dem Kristallwachstum erzeugt werden.

(Zehntes Ausführungsbeispiel)

Fig. 19 veranschaulicht eine AlGaInP-Reihen-LED gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 19(a) zeigt die gesamte Oberfläche der LED, und Figur (b) zeigt ihren Teil (die Nähe eines Mesa-Teiles) als Beispiel. Fig. 19(c) ist eine Schnittdarstellung längs der Linie C-C in Fig. 19(b).
Wie in Fig. 19(a) gezeigt ist, hat diese LED auf ihrer Schichtoberfläche 590 eine Oberflächenelektrode 576 und eine Vielzahl von Mesa-Teilen 586a, 586b, 586c, ..., die aus einer Halbleiterschicht 591 einschließlich einer Lichtemissionsschicht gebildet sind. Die Oberflächenelektrode 576 hat ein angenähert recheckförmiges Pad 581, Zweige 582a und 582b erster Ordnung, Zweige 583a, 583b, 583c, 583d, 583e, 583f, 583g und 583h zweiter Ordnung, Zweige 583a, 584b, 584c, 584d, 584e, 584f, 584g und 584h dritter Ordnung, die jeweils von den Zweigen 583a, ..., 583h zweiter Ordnung divergieren. Das heißt, die Zweige 582a und 582b erster Ordnung sind auf einer Linie parallel zu der Seitenfläche der LED, die durch das Pad 581 verläuft vorgesehen und die acht Zweige 583a, ..., 583h zweiter Ordnung sind senkrecht zu den Zweigen 582a und 582b erster Ordnung angeordnet. Außer dem sind acht Zweige 584a, ..., 584h dritter Ordnung senkrecht zu den Zweigen 583a, ..., 583h zweiter Ordnung vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Zweige dritter Ordnung tatsächlich nicht an Teilen gebildet sind, wo sie das Pad 581 überlappen. Die Halbleiterschicht 591 (d. h. die Mesa-Teile 586a, ...) ist so gestaltet, daß sie in einer zylindrischen Form für jedes Ende der Zweige 584a, ..., 584h dritter Ordnung (höchster Ordnung) von der Oberflächenelektrode 576 vorstößt. An den Enden der Zweige 584a, 584b, 584c, ... dritter Ordnung sind Kontaktteile 585a, 585b, 585c, ... vorgesehen, um einen Kontakt mit der darunterliegenden Halbleiterschicht 591 zu bilden.
Diese LED wird in der folgenden Weise hergestellt.
(1) Zunächst wird, wie in Fig. 19(c) gezeigt ist, die Oberfläche eines n-Typ-GaAs- Substrates 570 selektiv geätzt, um einen zylindrischen Vorsprung 570a an Teilen zu bilden, damit ein Mesa-Teil 586 entsteht.
(2) Dann werden durch das MOCVD-Verfahren auf dem Produkt von Schritt (1) eine n-Typ-AlGaInP-Überzugschicht 571, eine undotierte AlGaInP-Lichtemissionsschicht 572, eine p-Typ-AlGaInP-Überzugsschicht 573, eine p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 574, eine n-Typ-GaAs-Stromsperrschicht 575 nacheinander insgesamt abgeschieden. Diese Schichten 571, 572, 573 und 575 sind in eine Halbleiterschicht 591 eingeschlossen. Indem auf diese Weise vorgegangen wird, werden vorspringende Mesa-Teile 586 an Teilen des Vorsprunges 570a gebildet. Als ein Ergebnis hat die Mesa-Seitenfläche 579 geringere Dicken der Schichten 571, 572 und 573 als die anderen Teile (flache Teile).
(3) Sodann wird durch Anwendung einer Photolithographie die n-Typ-GaAs-Stromsperrschicht 575 selektiv geätzt, um eine Öffnung 585 an dem Teil auf dem Vorsprung 570a zu bilden, der die p-Typ-GaAs-Kontaktschicht 574 bildet, der in der Öffnung 585 freiliegt.
(4) Sodann wird die Oberflächenelektrode 576 auf dem Produkt von Schritt (3) überall abgelagert. Durch Anwenden einer Photolithographie werden die Oberflächenelektrode 576, die n-Typ-GaAs-Stromsperrschicht 575 und die p-typ-GaAs- Kontaktschicht 574 in das Muser verarbeitet, wie dies in der Figur gezeigt ist. Schließlich wird eine Rückflächenelektrode 577 auf der Rückfläche des Substrates 570 erzeugt (die Herstellung ist abgeschlossen).
Wenn die Herstellung durch die oben beschriebenen Schritte ausgeführt wird, hat die Mesa-Seitenfläche kleinere Dicken der Schichten 571, 572 und 573, und daher haben diese Teile einen größeren elektrischen Widerstand als die flachen Teile. Als ein Ergebnis emittieren lediglich die Teile, die die Vorsprünge 570a aus der Lichtemissionsschicht 572 überlagern, Licht. Demgemäß können wie in dem neunten Ausführungsbeispiel der Lichtemissionspunkt und die Lichtausgangsfläche (Mesa-Neigungsfläche) 579 im wesentlichen enger gestaltet werden, um so Licht zu erlauben, das durch die Lichtemissionsschicht 572a emittiert ist, die LED mit hoher Wirksamkeit zu verlassen.
Wenn die Halbleiterschicht 591 nach dem Erzeugen des Vorsprunges 570a wie in dem vorliegenden zehnten Ausführungsbeispiel vorgesehen wird, kann die Tiefe des Ätzens, d. h. die Höhe der Mesa-Teile, einfacher im Vergleich mit dem Fall gesteuert werden, in welchem die Vorsprünge (Mesa-Teile) nach Erzeugen der Halbleiterschichten 531 und 551, wie in dem achten und neunten Ausführungsbeispiel gebildet werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Zusammensetzung, die einem Ätzen ausgesetzt ist, von einer Art ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Ablagerung auf der Seitenfläche des Vorsprunges 570a nahezu vollständig verhindert werden kann, indem die MOCVD- Bedingungen beim Auftragen der Halbleiterschicht optimiert werden, indem die Substrattemperatur und das Materialgas-Mischungsverhältnis zusätzlich zu dem Einstellen der Oberflächenorientierung des GaAs-Substrates 570 auf (001) und dasjenige der Seitenfläche auf {111} gesteuert werden.
Wie aus der obigen Beschreibung folgt, haben die Leuchtdioden des achten bis zehnten Ausführungsbeispiels eine Halbleiterschicht, die eine Lichtemissionsschicht einschließt, und eine Oberflächenelektrode, die nacheinander auf die jeweiligen Substrate gestapelt sind, wobei Licht, das durch die Lichtemissionsschicht emittiert ist, die LED durch Teile verlassen kann, die nicht mit der Oberflächenelektrode außerhalb der Halbleiterschicht bedeckt sind, wobei die Oberflächenelektrode wenigstens ein Pad, Zweige erster Ordnung, die sich linear von dem Pad erstrecken, Zweige zweiter Ordnung, die divergent sind und sich linear von den Zweigen erster Ordnung erstrecken und Zweige dritter Ordnung die divergent sind und sich linear von den Zweigen zweiter Ordnung erstrecken, hat, und wobei die Halbleiterschicht längs des Musters auf der Oberflächenelektrode in einer Mesa-Gestalt vorgesehen ist, in welcher die Halbleiterschicht an der LED- Oberfläche vorsteht. Somit können der Lichtemissionspunkt und die Lichtausgangsfläche im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich enger gestaltet werden. Demgemäß kann das durch die Lichtemissionsfläche emittierte Licht wirksam die LED verlassen, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Auch hat die Leuchtdiode der vorliegenden Ausführungsbeispiele einer Halbleiterschicht einschließlich einer Lichtemissionsschicht und eine Oberflächenelektrode, die nacheinander auf jeweilige Substrate gestapelt sind, wobei Licht, das durch die Lichtemissionsschicht emittiert ist, die LED durch Teile der Halbleiterschicht, die nicht mit der Oberflächenelektrode bedeckt sind, verlassen kann, wobei die Oberflächenelektrode wenigstens ein Pad, Zweige erster Ordnung, die sich linear von dem Pad erstrecken, Zweige zweiter Ordnung, die divergent sind und sich linear von den Zweigen erster Ordnung erstrecken, und Zweige dritter Ordnung die divergent sind und sich linear von den Zweigen zweiter Ordnung erstrecken, aufweist, wobei die Halbleiterschicht für jedes Ende der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode in einer Mesa-Gestalt vorgesehen ist, in welcher die Halbleiterschicht an der LED-Oberfläche vorspringt. Somit kann die Nähe des Lichtemissionspunktes durch Lichtausgangsflächen (Mesa-Neigungsflächen) umgeben werden, so daß der Lichtemissionspunkt und die Lichtausgangsfläche im wesentlichen enger als beim Stand der Technik gestaltet werden können. Demgemäß kann das durch die Lichtemissionsschicht emittierte Licht die LED wirksam verlassen, was zu einer verbesserten externen Quantenwirksamkeit führt.
Wenn die Enden der Zweige höchster Ordnung der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, während der Rest der Oberflächenelektrode und die Halbleiterschicht nicht in elektrischem Kontakt miteinander sind, können auch die Teile der Oberflächenelektrode unterhalb der Enden außerhalb der Halbleiterschicht Lichtemissionspunkte bilden. Demgemäß kann Licht, das durch die Lichtemissionsschicht emittiert ist, leicht die Lichtausgangsflächen (Mesa-Neigungsflächen) erreichen, was eine weitere Verbesserung der externen Quantenwirksamkeit erlaubt.
Für die oben beschriebene Erfindung ist es selbstverständlich, das diese innerhalb des Bereiches der anschließenden Patentansprüche abgewandelt werden kann.

Claims

1. Lichtemittierende Diode, umfassend:

ein Halbleitersubstrat (10, 40, 310, 340, 370, 800, 510, 540, 570),

eine Halbleiterschichtstruktur (331, 351, 391, 831, 531, 551, 591) und

eine Oberflächenelektrode (16, 45, 75, 316, 347, 376, 816, 516, 547, 576), die nacheinander auf eine Vorderfläche des Halbleitersubstrats gestapelt sind, wobei die Halbleiterschichtstruktur eine lichtemittierende Schicht (12, 42, 312, 343, 372, 802, 512, 543, 572) aufweist, und

eine Rückflächenelektrode (17, 46, 317, 348, 377, 807, 517, 548, 577), die auf einer Rückfläche des Substrates vorgesehen ist,

wobei Licht von der lichtemittierenden Schicht durch einen Teil der Halbleiterschichtstruktur, der nicht mit der Oberflächenelektrode bedeckt ist, emittiert wird, und wobei die Oberflächenelektrode aufweist:

ein Kissen (18, 48, 78, 318, 352, 381, 518, 552, 581), Zweige (19, 49, 79, 319, 353, 382, 519, 553, 582) erster Ordnung, die sich linear von dem Kissen (18, 48, 78, 318, 352, 381, 518, 552, 581) erstrecken, und Zweige (20, 50, 80, 320, 354, 383, 520, 554, 583) zweiter Ordnung, die von den Zweigen erster Ordnung divergieren,

wobei die lichtemittierende Diode dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberflächenelektrode außerdem Zweige höherer Ordnung bis zu n-ter Ordnung aufweist, wobei n wenigstens 3 ist, die Zweige x-ter Ordnung divergieren und sich linear von den Zweigen (x - 1)-ter Ordnung erstrecken, wobei 2 · n vorliegt, und daß eine Linien- bzw. Leitungsbreite der Zweige (19, 20, 21; 49, 50, 51) von jeder Ordnung mit steigender Anzahl der Ordnung abnimmt.

2. Lichtemittierende Diode nach Anspruch 1, bei der eine Länge der Zweige (19, 20, 21; 49, 50, 51) von jeder Ordnung mit einer konstanten Rate mit zunehmender Anzahl der Ordnung abnimmt.

3. Lichtemittierende Diode nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Winkel, der durch angrenzende Zweige (19, 20, 21; 49, 50, 51) niedrigerer und höherer Ordnung gebildet, 0º oder 90º beträgt.

4. Lichtemittierende Diode nach einem vorangehenden Anspruch, bei der die Halbleiterschichtstruktur (331) auf einer Oberflächenelektrodenseite eine Kontaktschicht (314) hat, die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode (316) bildet, und bei der eine Isolierschicht (315) zwischen Teilen der Oberflächenelektrode (316), die von Enden der Oberflächenelektrode (316) verschieden sind, und der Halbleiterschichtstruktur (331) vorgesehen ist.

5. Lichtemittierende Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Halbleiterschichtstruktur (351) auf seiner Oberflächenelektrodenseite eine Schicht (344), die aus einem Material hergestellt ist, das eine Schottky-Barriere bezüglich der Oberflächenelektrode (347) bildet, und darüber hinaus zwischen der Schicht (344) und den Enden der Zweige (358) höchster Ordnung der Oberflächenelektrode (347) eine Kontaktschicht (345, 346), die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode (347) bildet, umfaßt.

6. Lichtemittierende Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Halbleiterschichtstruktur (391) auf einer Oberflächenelektrodenseite eine Kontaktschicht (374), die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Oberflächenelektrode (376) bildet, und die einen Leitungstyp von entweder p-Typ oder n-Typ aufweist, und außerdem zwischen der Kontaktschicht (374) und Teilen der Oberflächenelektrode (376), die von den Enden der Oberflächenelektrode (376) verschieden sind, eine Stromsperrschicht (375) mit einem von demjenigen der Kontaktschicht (374) verschiedenen Leitungstyp hat.

7. Lichtemittierende Diode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Oberflächenelektrode (816) eine obere Elektrode, die auf dem gesamten Bereich vorgesehen ist, der durch die Oberflächenelektrode (816) eingenommen ist, und die aus einem Material hergestellt ist, das keinen Ohm'schen Kontakt mit einer Oberfläche der Halbleiterschicht (831) bildet, und eine untere Elektrode (805), die zwischen der oberen Elektrode und der Oberfläche der Halbleiterschicht (831) an den Enden der Zweige (806) höchster Ordnung vorgesehen ist und die aus einem Material hergestellt ist, das einen Ohm'schen Kontakt mit der Halbleiterschichtoberfläche bildet, umfaßt.

8. Lichtemittierende Diode nach einem vorangehenden Anspruch, bei der wenigstens ein Teil der Halbleiterschichtstruktur (531) längs eines Musters der Oberflächenelektrode (516) in einer vorspringenden Mesa-Gestalt vorgesehen ist.

9. Lichtemittierende Diode nach einem vorangehenden Anspruch, weiterhin umfassend Vorsprünge (557, 586), die durch wenigstens einen Teil der Halbleiter schichtstruktur (551, 591) gebildet sind und die unter jedem Ende der Zweige (555, 584) höchster Ordnung der Oberflächenelektrode (547, 576) vorgesehen sind.

10. Lichtemittierende Diode nach einem vorangehenden Anspruch, bei der ein distales Ende von jedem Zweig n-ter Ordnung in elektrischem Kontakt mit der Halbleiterschichtstruktur ist, während der Rest der Oberflächenelektrode nicht in direktem elektrischem Kontakt mit der Halbleiterschichtstruktur ist.