JP2015029101A

JP2015029101A - 発光ダイオード構造

Info

Publication number: JP2015029101A
Application number: JP2014155252A
Authority: JP
Inventors: チェンブォ−ユー; Bo-Yu Chen; ツォウポー−フン; Po-Hung Tsou; チョウズー−フン; Tzu-Hung Chou
Original assignee: Lextar Electronics Corp
Current assignee: Lextar Electronics Corp
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2015-02-12
Also published as: US9117959B2; US9444005B2; US20150034982A1; TWI540753B; TW201505203A; US20150340556A1; EP2833420A1

Abstract

【課題】発光ダイオード構造の電流阻止層の厚さが増加した際に電流阻止層を覆う電流拡散層が段差被覆のある部分で容易に破損することがあるという問題を解決する。【解決手段】発光ダイオード構造が提供される。発光ダイオード構造は、基板と、発光多層構造と、第１電流阻止層と、第１電流拡散層と、第２電流阻止層と、第２電流拡散層と、を含む。発光多層構造は積み重ねることによって基板上に形成される。第１電流阻止層は発光多層構造の一部分上に形成される。第１電流拡散層は第１電流阻止層及び発光多層構造を覆う。第２電流阻止層は第１電流拡散層の一部分上に形成される。第２電流阻止層の垂直射影は第１電流阻止層の垂直射影内に位置している。第２電流拡散層は第２電流阻止層及び第１電流拡散層を覆う。【選択図】図１

Description

本発明は、概括的には発光ダイオードに関し、より具体的には複数の電流阻止層を備える発光ダイオードに関する。

通例、発光ダイオードの電流方向は、電流の殆どがそこを通じて電極の下の領域へと流れる、最短経路である。結果として光の殆どは電極の下に集中して遮られ、それによって輝度は低下する。

現今、電流が最短経路に流れることを阻止し、発光ダイオードの電流が他の経路へと流れて電流の分散を促進させるために、単層の電流阻止層が使用されている。この時電流拡散層は、輝度を増進させ素子の輝度を向上させるために、電流阻止層を覆う。例えば、米国で出願された先行文献（特許文献１）は、単層の電流阻止層を備えたダイオード構造を開示している。

米国特許出願公開第２０１２／２９９０４８号明細書

通例、電流の拡散を促進させるためには、電流阻止層の厚さは増加させられる。しかしながら、その後続の電流阻止層を電流拡散層で覆う工程では、電流拡散層が薄くなりすぎ、段差被覆のある部分で容易に破損することがある。これに加えて、電流拡散層の厚さが一定のレベル（例えば６００Å以上、など）に達すると、電流拡散層が光を吸収して発光損失に至ることがあるため、より小さな厚さを持つ電流拡散層が使用される。しかしながら、電流拡散層が薄すぎると、電流拡散層は段差被覆のある部分で容易に破損し、電流の拡散を阻害して発光ダイオードの正常な動作を不可能にしてしまうことがある。

本発明は発光ダイオード構造に関する。複数の層を用いる覆いの設計（covering design）によって本発明の発光ダイオード構造は、電流阻止層の厚さが増加した際に、電流阻止層を覆う電流拡散層が段差被覆のある部分で容易に破損することがあるという問題を解決し、電流の拡散が阻害されることを回避し、電流阻止層の効果を高め、製品の歩留りを効果的に向上させる。

本発明の一実施形態によると、発光ダイオード構造が提供される。発光ダイオード構造は、基板と、発光多層構造と、第１電流阻止層と、第１電流拡散層と、第２電流阻止層と、第２電流拡散層と、を含む。発光多層構造は、積み重ねることによって基板上に形成される。第１電流阻止層は発光多層構造の一部分上に形成される。第１電流拡散層は第１電流阻止層及び発光多層構造を覆う。第２電流阻止層は第１電流拡散層の一部分上に形成される。第２電流阻止層の垂直射影は第１電流阻止層の垂直射影内に位置する。第２電流拡散層は第２電流阻止層及び第１電流拡散層を覆う。

本発明の他の実施形態によると、発光ダイオード構造が提供される。発光ダイオード構造は、基板と、発光多層構造と、第１電流阻止層と、第２電流阻止層と、第１電流拡散層と、を含む。発光多層構造は、積み重ねることによって基板上に形成される。第１電流阻止層は発光多層構造の一部分上に形成される。第２電流阻止層は第１電流阻止層の一部分上に形成される。第１電流拡散層は第１電流阻止層、第２電流阻止層、及び発光多層構造を覆う。

本発明の上記の、及び他の態様は、以下の好適ではあるが限定的ではない実施形態の詳細な記述を参照して、より良く理解されるであろう。以下の記述は添付の図面を参照しながら行われる。

本発明の第１実施形態による発光ダイオード構造の断面図である。本発明の第２実施形態による発光ダイオード構造の断面図である。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による発光ダイオード構造１００の断面図である。発光ダイオード構造１００は、基板１０と、発光多層構造２０と、第１電流阻止層３０と、第１電流拡散層４０と、第２電流阻止層５０と、第２電流拡散層６０と、を含む。発光多層構造２０は、積み重ねることによって基板１０上に形成される。第１電流阻止層３０は発光多層構造２０の一部分上に形成される。第１電流拡散層４０は第１電流阻止層３０及び発光多層構造２０とを覆う。第２電流阻止層５０は第１電流拡散層４０の一部分上に形成され、第２電流阻止層５０の垂直射影は第１電流阻止層３０の垂直射影内に位置する。ここで、垂直射影とは基板１０の上表面に垂直な射影を指す。第２電流拡散層６０は第２電流阻止層５０及び第１電流拡散層４０を覆う。

図１に図示されているように、第２電流阻止層５０の面積は、第１電流阻止層３０のそれよりも小さくてもよい。これは、第２電流阻止層５０の上側（上面）と下側（下面）の面積は共に、第１電流阻止層３０のそれらよりも小さいということである。発光多層構造２０に接する第１電流阻止層３０の下面３１は幅Ｗ１を持ち、第１電流拡散層４０に接する第２電流阻止層５０の下面５１は幅Ｗ２を持ち、０＜Ｗ２＜Ｗ１である。加えて、第１電流阻止層３０の厚さＤ１は第２電流阻止層５０の厚さＤ２よりも厚い。例えば、第２電流阻止層５０の厚さＤ２は第１電流阻止層３０の厚さＤ１の１／３〜１／２倍である。

第１電流阻止層３０と第２電流阻止層５０は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成することができ、第１電流拡散層４０と第２電流拡散層６０は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）で形成することができる。図１に図示されているように、第１電流拡散層４０の厚さＬ１は第２電流拡散層６０の厚さＬ２よりも厚い。

一実施形態においては、発光多層構造２０は第１型半導体２１、発光層２３及び第２型半導体２３を含んでもよい。例えば、第１型半導体２１はＮ−ＧａＮにより形成されてもよく、第２型半導体２２はＰ−ＧａＮにより形成されてもよい。加えて、発光ダイオード構造１００は更に、第２電流拡散層６０上に形成され、第２電流阻止層５０の垂直射影の上に位置する第１電極７０を含んでもよい。

［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態による発光ダイオード構造２００の断面図である。本実施形態の発光ダイオード構造２００は第１実施形態の発光ダイオード構造１００とは、電流拡散層の数量において異なっており、図１と図２で共通な構成要素は同一の番号を有している（retain）。

発光ダイオード構造２００は、基板１０と、発光多層構造２０と、第１電流阻止層３０と、第２電流阻止層５０と、第１電流拡散層６５と、を含む。発光多層構造２０は、積み重ねることによって基板１０上に形成される。第１電流阻止層３０は発光多層構造２０の一部分上に形成される。第２電流阻止層５０は第１電流阻止層３０の一部分上に形成される。第１電流拡散層６５は第１電流阻止層３０、第２電流阻止層５０及び発光多層構造２０を覆う。

図２に図示されているように、第２電流阻止層５０の面積は、第１電流阻止層３０のそれよりも小さくてもよい。発光多層構造２０に接する第１電流阻止層３０の下面３２は幅Ｗ１を持ち、第１電流阻止層３０に接する第２電流阻止層５０の下面５２は幅Ｗ２を持ち、０＜Ｗ２＜Ｗ１である。加えて、第１電流阻止層３０の厚さＤ１は第２電流阻止層５０の厚さＤ２よりも厚い。例えば、第２電流阻止層５０の厚さＤ２は第１電流阻止層３０の厚さＤ１の１／３〜１／２倍であってもよい。

発光ダイオード構造は、上の実施形態では１つの第１電流阻止層３０と１つの第２電流阻止層５０を含んでいるが、本発明での電流阻止層の数量は限定されていない。むしろ、本発明の実施形態の電流阻止層には複数の層があってもよく、電流阻止層が高い層になるほど（基板１０から遠ざかるほど）、基板１０上での垂直射影の面積が小さくなる。更に、一番上の電流阻止層の垂直射影の面積は、第１電極７０のそれよりも大きくなくてはならない。

更に、本発明の実施形態の発光ダイオード構造の製造方法は、以下のステップを含む。基板が準備される（provided）。発光多層構造、第１電流阻止層、及び第２電流阻止層が順に基板上に積み重ねられる。第１電流阻止層、第２電流阻止層、及び発光多層構造を覆う電流拡散層が配置される。

第１実施形態の構造に類似の構造において、第１電流阻止層と第２電流阻止層の間にその他の電流拡散層を配置すると、該電流拡散層は第１電流阻止層と発光多層構造を覆うことが分かる。

本発明は例を用いて、また実施形態に関して記述されているが、本発明はこれらに限定されるわけではないと理解されるべきである。それどころか、種々の修正と、類似の構成及び手順をカバーすることが意図されており、そのために添付の請求項の権利範囲には、そのような修正や類似の構成及び手順の全てを包含するように、最も広汎な解釈が許容されるべきである。

Claims

基板と、
積み重ねることによって前記基板上に形成された発光多層構造と、
前記発光多層構造の一部分上に形成された第１電流阻止層と、
前記第１電流阻止層及び前記発光多層構造を覆う第１電流拡散層と、
前記第１電流拡散層の一部分上に形成された第２電流阻止層であって、前記第２電流阻止層の垂直射影が前記第１電流阻止層の垂直射影内に位置する第２電流阻止層と、
前記第２電流阻止層及び前記第１電流拡散層を覆う第２電流拡散層と、
を含む発光ダイオード構造。
前記第２電流阻止層の面積が、前記第１電流阻止層の面積よりも小さい、
請求項１に記載の発光ダイオード構造。
前記発光多層構造に接する前記第１電流阻止層の下面は幅Ｗ１を有し、
前記第１電流拡散層に接する前記第２電流阻止層の下面は幅Ｗ２を有し、
０＜Ｗ２＜Ｗ１である、
請求項２に記載の発光ダイオード構造。
前記第１電流阻止層及び前記第２電流阻止層が共に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成され、前記第１電流拡散層が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）で形成されている、
請求項３に記載の発光ダイオード構造。
前記第１電流阻止層の厚さが前記第２電流阻止層の厚さよりも厚い、
請求項３に記載の発光ダイオード構造。
前記第１電流拡散層の厚さが前記第２電流拡散層の厚さよりも厚い、
請求項５に記載の発光ダイオード構造。
前記発光多層構造が第１型半導体、発光層、及び第２型半導体を含む、
請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオード構造。
前記第２電流拡散層上に形成され、前記第２電流阻止層の前記垂直射影の上に位置する第１電極を更に含む、
請求項７に記載の発光ダイオード構造。
基板と、
積み重ねることによって前記基板上に形成された発光多層構造と、
前記発光多層構造の一部分上に形成された第１電流阻止層と、
前記第１電流阻止層の一部分上に形成された第２電流阻止層と、
前記第１電流阻止層、前記第２電流阻止層、及び前記発光多層構造を覆う第１電流拡散層と、
を含む発光ダイオード構造。
前記第２電流阻止層の面積が、前記第１電流阻止層の面積よりも小さい、
請求項９に記載の発光ダイオード構造。
前記発光多層構造に接する前記第１電流阻止層の下面は幅Ｗ１を有し、
前記第１電流阻止層に接する前記第２電流阻止層の下面は幅Ｗ２を有し、
０＜Ｗ２＜Ｗ１である、
請求項１０に記載の発光ダイオード構造。
前記第１電流阻止層及び前記第２電流阻止層が共に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成され、前記第１電流拡散層が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）で形成されている、
請求項１１に記載の発光ダイオード構造。
前記第１電流阻止層の厚さが前記第２電流阻止層の厚さよりも厚い、
請求項１１に記載の発光ダイオード構造。
前記発光多層構造が第１型半導体、発光層、及び第２型半導体を含む、
請求項９〜１３のいずれかに記載の発光ダイオード構造。
前記第１電流拡散層上に形成され、前記第２電流阻止層の垂直射影の上に位置する第１電極を更に含む、
請求項１４に記載の発光ダイオード構造。