發光二極管芯片制造技術

一種發光二極管芯片，包括：-具有多個有源區(2)的半導體本體(1)，其中，-有源區(2)中至少之一具有至少兩個子區域(21···28)，-有源區(2)具有布置在所述至少兩個子區域(21····28)中的兩個相鄰子區域(21···28)之間的至少一個阻擋區(3)，-至少兩個子區域(21····28)在發光二極管芯片的工作期間發射顏色互不相同的光，-在子區域(21····28)的至少之一中光的發射通過電產生，并且，-將阻擋區(3)配置成阻礙兩個相鄰子區域(21····28)之間的電荷載流子的熱活化再分布。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】發光二極管芯片 文獻On the mechanisms of spontaneous growth of Ill-nitride nanocolumns by plasma-assisted molecular beam epitaxy，'，Journal of Crystal Growth310, 2008, 第4035-4045頁公開了一種制造第III族氮化物納米柱的方法。通過引用將該文獻的公開 內容并入本文。 文獻N-face GaN nanorods: Continuous-flux M0VPE growth and morphological Properties, Journal of Crystal Growth, 315, 2011,第 164-167 頁公開 了一種制造 N面GaN納米棒的方法。通過引用將該文獻的公開內容并入本文。 文獻Continuous-flux M0VPE growth of position-controlled N-face GaN nanorods and embedded InGaN quantum wells，Nanotechnology21 (2010) 305201 (5 頁） 公開了一種制造 N面GaN納米棒的方法。通過引用將該文獻的公開內容并入本文。 一個目標為詳細說明一種呈現出特別良好的熱穩定性的發射電磁輻射的發光二 極管芯片。 根據發光二極管芯片的一個方面，發光二極管芯片包括具有多個有源區的半導體 本體。例如，大多數或所有有源區配置成在發光二極管芯片的工作期間發射電磁輻射。 在發光二極管的制造公差內，半導體本體的所有有源區可以以相同方式配置并且 發射相同光譜的電磁輻射。而且，有源區中的至少一些有源區也可以在其結構和/或在發 光二極管芯片的工作期間所發射的電磁輻射的光譜的方面上彼此不同。 例如，半導體本體具有大量有源區：至少一千個有源區、特別地至少一百萬個有源 區。 根據發光二極管芯片的一個方面，有源區中的至少一個有源區、特別地有源區中 的大多數有源區，例如，所有有源區，具有至少兩個相鄰子區域。例如，該至少兩個相鄰子區 域兩者都在發光二極管芯片工作期間發射電磁輻射。例如，有源區的子區域定位成在有源 區內彼此隔開。各個子區域均可以包括至少一個pn結和/或至少一個量子阱結構和/或 至少一個多量子阱結構和/或至少一個雙異質結構。通過采用這樣的結構，可以特別準確 地設置各個子區域發射的光的波長。作為替代方案，子區域可以不包括所述結構之一，但是 電磁輻射的發射是歸因于形成有源區的半導體本體的半導體材料的本征帶隙。在這種情況 下，有源區的制造特別容易實現。 根據發光二極管芯片的一個方面，有源區具有至少一個阻擋區，該阻擋區布置在 所述至少兩個子區域的兩個相鄰子區域之間。這意味著有源區的兩個相鄰子區域通過例如 與兩個相鄰子區域具有界面的阻擋區彼此隔開。阻擋區可以直接布置在兩個相鄰子區域之 間。阻擋區在形成阻擋區和鄰接子區域的半導體材料的組成上不同于鄰接阻擋區的子區 域。 例如，有源區中的至少一個有源區，特別地有源區中的大多數有源區或所有的有 源區，具有三個或更多個子區域，其中阻擋區布置在有源區的每一對相鄰子區域之間。 根據發光二極管芯片的一個方面，至少兩個子區域在發光二極管芯片的工作期間 發射顏色互不相同的光。因此，子區域可以發射從紫外輻射的波長譜至紅外輻射的波長譜 的光。子區域中的至少兩個子區域，例如，兩個相鄰子區域，發射顏色相互不同的光。因此例 如子區域中的一個子區域可以發射藍光而另一個子區域可以發射綠光、黃光或紅光。子區 域中的至少一個子區域還可以發射非純色的混合光。在這種情況下，有源區的至少兩個子 區域可以發射不同組成的不同混合光。例如，在發光二極管芯片的工作期間，子區域中的一 個子區域發射藍綠光，其中另一子區域發射黃綠光。例如，在發光二極管芯片的工作期間， 另外一個子區域發射紅琥拍色（red-amber)的光。總體上可以產生白光。 根據發光二極管芯片的一個方面，在子區域中的至少一個子區域中光的發射通過 電產生。換句話說，有源區的子區域通過電泵浦（pump)并且光的發射不是由于所述子區域 的光泵浦。因此有源區的各個子區域可以通過電泵浦使得光的發射在有源區的各個子區域 中通過電產生。有源區還可以包括電泵浦子區域和光泵浦子區域。例如，有源區包括其中 光的發射通過電產生的僅一個子區域和通過在該僅一個電泵浦子區域中發射的光進行光 泵浦的一個或更多個子區域。 根據發光二極管芯片的一個方面，兩個相鄰子區域之間的阻擋區配置成阻礙所述 兩個相鄰子區域之間電荷載流子的熱活化再分布。因此，阻擋區例如比鄰接阻擋區的子區 域的半導體材料具有更大的帶隙。事實上阻擋區配置成阻礙電荷載流子的熱活化再分 布意味著在沒有阻擋區的情況下熱活化再分布比具有阻擋區的情況下可能性更大。換句話 說，阻擋區減小了鄰接阻擋區的兩個子區域之間的電荷載流子熱活化再分布的可能性。 根據發光二極管芯片的一個方面，發光二極管芯片包括具有多個有源區的半導體 本體，其中，至少一個有源區具有至少兩個子區域，有源區具有布置在所述至少兩個子區域 的兩個相鄰子區域之間的至少一個阻擋區，該至少兩個子區域在發光二極管芯片的工作期 間發射顏色相互不同的光，在子區域中的至少之一中光的發射通過電產生，并且阻擋區配 置成阻礙兩個相鄰子區域之間電荷載流子的熱活化再分布。 發射白光的發光二極管可以受發射的白光的色溫和色坐標的強溫度依賴性的影 響。在此之上，對于通過磷光體轉換或者利用不同顏色的發光二極管生成的白光，兩者在增 加的溫度范圍內都可以觀察到效率的顯著降低，其中特別是紅色發光二極管由溫度敏感的 第III族磷化物制成。另外，例如InGaN基發光二極管中的所謂的下降由于輻射發射的 亞線性增加以及由于增加的非輻射損耗例如聲子輔助俄歇復合和/或熱逃逸和/或載流子 溢流而削弱了高電流操作。 現在對于這些問題還沒有真正的解決方案，而是只有一些方法緩解了這些問題。 例如，關于下降效應，發光二極管可以在相對低的工作電流或者在升高的電流和降低的 效率下操作。關于色坐標根據發光二極管的工作溫度的變化，通過承擔伴隨溫度的升高而 降低的轉換效率或具有不同顏色的發光芯片的相對昂貴的解決方案，可以使用用于溫度穩 定的白色坐標的磷光體轉換。然而，這些解決方案仍然具有隨著溫度的升高而效率降低的 缺點。另外，在使用發射不同顏色的發光二極管芯片的解決方案中，用于不同顏色的不同材 料將導致單個芯片的不同的壽命。這限制了這樣構造的發光二極管的性能和壽命。 對于在此描述的發光二極管芯片，載流子的熱活化再分布通過至少一個阻擋區抑 制。因此，在各個子區域中生成的光子的比例保持獨立于工作溫度和流經有源區的電流的 電流密度。因此，在通過半導體本體的有源區發射白光的情況下，白光坐標可以幾乎保持不 變。另外，各個有源區可以選擇為足夠厚以通過為光生成提供大的無缺陷體積而抑制下降 的問題。特別地，如果有源區構造為納米結構（例如納米棒），則可以實現特別高的結晶質 量，其使得在有源區的半導體材料中具有低的非輻射損失。 根據發光二極管芯片的一個方面，這些有源區具有主延伸方向。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發光二極管芯片，包括：?具有多個有源區(2)的半導體本體(1)，其中，?所述有源區(2)中至少之一具有至少兩個子區域(21···28)，?所述有源區(2)具有布置在所述至少兩個子區域(21···28)中的兩個相鄰子區域(21···28)之間的至少一個阻擋區(3)，?所述至少兩個子區域(21···28)在所述發光二極管芯片的工作期間發射顏色互不相同的光，?在所述子區域(21···28)的至少之一中所述光的發射通過電產生，并且?所述阻擋區(3)配置成阻礙所述兩個相鄰子區域(21···28)之間的電荷載流子的熱活化再分布。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.01.20 EP 12151946.61. 一種發光二極管芯片，包括： -具有多個有源區（2)的半導體本體（1)，其中， -所述有源區（2)中至少之一具有至少兩個子區域（21 ··· 28)， -所述有源區（2)具有布置在所述至少兩個子區域（21 ·· ·28)中的兩個相鄰子區域 (21 ··· 28)之間的至少一個阻擋區（3)， -所述至少兩個子區域（21 ·· ·28)在所述發光二極管芯片的工作期間發射顏色互不 相同的光， -在所述子區域（21· · ·28)的至少之一中所述光的發射通過電產生，并且 -所述阻擋區（3)配置成阻礙所述兩個相鄰子區域（21 ·· ·28)之間的電荷載流子的 熱活化再分布。2. 根據前一權利要求所述的發光二極管芯片，其中， -所述有源區（2)具有主延伸方向（R)， -所述有源區（2)中的至少一些在相對于所述主延伸方向（R)處于側向的方向（L)上 彼此隔開，或者所述有源區（2)中的至少一些在所述側向方向上彼此部分地接觸， -所述有源區（2)為納米結構并且所述有源區（2)中至少之一的最大直徑為lOOOnm并 且縱橫比為至少3， -將所述子區域（21 ··· 28)沿著所述子區域（21 ··· 28)的所述有源區（2)的所 述主延伸方向（R)布置并且在每對相鄰子區域（21 ··· 28)之間僅布置一個阻擋區（3)， -各個子區域（21 ··· 28)均基于包含銦的氮化物化合物半導體材料，該包含銦的氮 化物化合物半導體材料基于（Al，In，Ga) N特別是InGaN的半導體材料， -各個阻擋區（3)均基于與鄰接所述阻擋區（3)的所述子區域（21 ·· ·28)相比具有 更大帶隙的至少一種氮化物化合物半導體材料， -各個阻擋區⑶均基于GaN或A1 InGaN或InGaN，以及 -各個阻擋區（3)在所述有源區的所述主延伸方向上比各個子區域（21 ··· 28)更 薄。3. 根據前一權利要求所述的發光二極管芯片，其中， -所述有源區（2)具有主延伸方向（R)，并且 -所述有源區（2)中的至少一些在相對于所述主延伸方向（R)處于側向的方向（L)上 彼此隔開，或者所述有源區（2)中的至少一些在所述側向方向上彼此部分地接觸。4. 根據前述權利要求中任一項所述的發光二極管芯片，其中， -將所述子區域（21 ··· 28)沿著所述子區域（21 ··· 28)的所述有源區（2)的所 述主延伸方向（R)布置并且在每對相鄰子區域（21 ·· ·28)之間布置至少一個阻擋區（3)。5. 根據前述權利要求中任一項所述的發光二極管芯片，其中， -所述有源區（2)為納米結構并且所述有源區（2)中至少之一的最大直徑為lOOOnm并 且縱橫比為至少3。6. 根據前述權利要求中任一項所述的發光二極管芯片，其中， -各個子區域（21· · ·28)均基于包含銦的氮化物化合物半導體材料，特別地基于 InGaN半導體材料。7. 根據前述權利要求中任一項所述的發光二極管芯片，其中， -各個阻擋區（3)均基于與鄰接所述阻擋區（3)的所述子區域（21 ·· ·28)相比具有 更大帶隙的至少一種氮化物化合物半導體材料。8. 根據前述權利要求中任一項所述的發光二極管芯片，其中， -各個阻擋區⑶均基于GaN或AlInGaN或InGaN。9. 根據前述權利要求中任一項所述的發光二極管芯片，其中， -在所述至少一個有源區（2)的至少兩個子區域（21 ·· ·28)中所述光的發射通過電 產生，以及 -在兩個電驅動子區域（21 ··· 28)之間布置隧道結（6)。10. 根據前一權利要求所述的發光二極管芯片，其中， -將所述兩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬丁·斯特拉斯伯格，恩里克·卡爾加帕爾多，史蒂文·艾伯特，阿納·瑪麗亞·本戈切亞恩卡沃，米格爾·安格爾·桑切斯加西亞，馬丁·曼德爾，克里斯托弗·克爾佩爾，
申請(專利權)人：歐司朗光電半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE