專利名稱：具有更均勻電流散布的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例總體上涉及基于氮化物的發(fā)光器件(LED)和/或分支電 極的設(shè)計(jì)，用于實(shí)現(xiàn)更均勻的電流散布和更高的效率。
背景技術(shù)：
由于基于氮化物的LED具有較高的光輸出功率的潛力，因此正越來越多地對(duì)其進(jìn) 行開發(fā)用于各種應(yīng)用(例如，普通照明、背光、車燈)。但是，基于氮化物的LED的效率對(duì)于 普通照明市場(chǎng)中的技術(shù)的大量采用仍然是一種障礙。圖1是傳統(tǒng)的基于氮化物的LED的橫截面圖。參考圖1，傳統(tǒng)的基于氮化物的LED 包括形成于襯底2上的η型半導(dǎo)體層4。襯底2可以由藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鎵或硅形成。 發(fā)光有源區(qū)6在豎直方向上形成于η型半導(dǎo)體層4上。ρ型半導(dǎo)體層8形成于有源區(qū)6上。 這些層可以通過多種已知方法來沉積，該多種已知方法包括MOVPE (金屬有機(jī)氣相外延)、 MBE (分子束外延)或HVPE (氫化物氣相外延)。結(jié)果，形成了豎直堆疊的p-i-n結(jié)。金屬η連接墊10 (以下稱為η墊)被形成為與η型半導(dǎo)體層4電連接。這借助于 部分地穿過P型半導(dǎo)體層8和有源區(qū)6進(jìn)行蝕刻以暴露η型半導(dǎo)體層4的表面來實(shí)現(xiàn)。η 墊10必須具有允許進(jìn)行外部電連接至LED芯片的最小尺寸。還可以形成金屬η分支電極 (或多個(gè)η分支電極)，以便于從η墊10延伸同時(shí)與η型半導(dǎo)體層4電接觸。η分支電極本 質(zhì)上是從η墊10延伸同時(shí)與η型半導(dǎo)體層4電接觸的薄金屬帶。η分支電極的主要目的是 提供較低電阻的路徑，使得電流遍布器件的η型半導(dǎo)體層4。η分支電極應(yīng)該具有較小的表 面積，因?yàn)榻饘傥沼善骷l(fā)出的光，由此降低效率。透明、導(dǎo)電的電流散布層12形成于ρ型半導(dǎo)體層8上，以便與其電接觸。結(jié)果，提 供了用于將電流散布于P型半導(dǎo)體層8的整個(gè)表面的較低電阻的路徑。電流散布層12常 用于氮化物L(fēng)ED中，這是因?yàn)棣研桶雽?dǎo)體層8的導(dǎo)電性通常比η型半導(dǎo)體層4的導(dǎo)電性低 得多。電流散布層12可以由ITO(氧化銦錫)、&ι0(氧化鋅)JnaiO(氧化銦鋅)或其它合 適的材料制成。金屬ρ連接墊(以下稱為ρ墊)14形成為與電流散布層12電接觸。ρ墊14也需 要具有允許進(jìn)行外部電連接至LED的最小物理尺寸。還可以形成金屬ρ分支電極(或多個(gè) P分支電極)，以便從P墊14延伸同時(shí)與電流散布層12電接觸。通常在傳統(tǒng)氮化物L(fēng)ED中，η型半導(dǎo)體層4和電流散布層12的片電阻不同。這種 失配意味著在缺少分支電極時(shí)電流不會(huì)均勻散布在整個(gè)有源區(qū)6。為了改進(jìn)均勻性，可以 使用η和ρ分支電極。分支電極使得LED能夠更有效地操作并在更低電壓下操作。分支電 極縮短η墊10和ρ墊14之間的整個(gè)電阻路徑，這是因?yàn)榉种щ姌O允許電流在高導(dǎo)電性金 屬中傳播η墊10和ρ墊14之間的大部分物理距離，而在較低導(dǎo)電性的ρ型半導(dǎo)體層8、η 型半導(dǎo)體層4和電流散布層12中傳播小得多的距離。分支電極有源改善電流穿過有源區(qū) 6的均勻性，這是因?yàn)榉种щ姌O比ρ型半導(dǎo)體層8、η型半導(dǎo)體層4和電流散布層12的導(dǎo)電 性更強(qiáng)。結(jié)果，分支電極的設(shè)計(jì)在通過有源區(qū)6的每個(gè)部分的整個(gè)阻力路徑上占統(tǒng)治地位，并總體上確定通過有源區(qū)6的電流分布。均勻的電流散布是有利的，因?yàn)槠浞乐狗Q為“電流擁擠”的現(xiàn)象。當(dāng)η墊10和ρ墊 14之間的總電阻路徑在通過有源區(qū)6的較小的區(qū)域上相當(dāng)?shù)蜁r(shí)發(fā)生電流擁擠，由此導(dǎo)致通 過該區(qū)域的較大的電流密度。這導(dǎo)致局部性發(fā)熱并降低設(shè)備的效率，這是因?yàn)橛性磪^(qū)6的 發(fā)光效率隨溫度而降低。可以在由E.Fred khubert所著的“Light-Emitting Diodes”(劍 橋大學(xué)出版社)的對(duì)Siockley-Read復(fù)合的描述中找到對(duì)該過程的更加詳細(xì)的說明，其全 部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。也不希望存在較低電流密度或黑斑的區(qū)域，因?yàn)槠洳荒茏罴训?利用整個(gè)有源區(qū)6，其制作較貴。實(shí)現(xiàn)通過LED有源區(qū)6的均勻電流分布及減小正向操作電 壓的分支電極設(shè)計(jì)的有效性對(duì)分支電極設(shè)計(jì)的形狀較敏感。美國(guó)專利No. 6，614，056公開了具有分支電極設(shè)計(jì)的基于氮化物的LED，其實(shí)例在 圖2中示出。參考圖2，n分支電極22以直線的形式沿芯片中心從η墊18向ρ墊16延伸。 第一和第二 P分支電極20和21從ρ墊16向芯片的相對(duì)側(cè)延伸至中心η分支電極M的兩 側(cè)。該設(shè)計(jì)的問題在于，其導(dǎo)致通過有源區(qū)的非均勻的電流分布。具體來說，其產(chǎn)生芯片四 角的較低電流密度的區(qū)域(圖2中以A標(biāo)記)以及ρ分支電極20和21末端周圍的電流擁 擠區(qū)域(圖2中以B標(biāo)記)。美國(guó)專利No. 6，614，056還教導(dǎo)在ρ分支電極20、21和η分支 電極22之間保持均勻距離。這種約束可以導(dǎo)致電流擁擠和較低電流密度的區(qū)域。美國(guó)專利7，531，841公開了具有分支電極設(shè)計(jì)的基于氮化物的LED，其η分支電 極從η墊沿芯片的不朝向ρ墊的一側(cè)延伸。而且，兩個(gè)ρ分支電極在中線的兩側(cè)向η墊延 伸。在該參考文獻(xiàn)的一個(gè)實(shí)施例中，P電極的末端傾斜離開η墊，以便于減少ρ電極末端周 圍的電流擁擠。該設(shè)計(jì)的問題在于，芯片上存在通過有源區(qū)的電流密度低于芯片的其它區(qū) 域的較大區(qū)域芯片的上部角落以及P電極的外部。而且，η電極和ρ電極之間的平均間隔 較大，由此導(dǎo)致更大的操作電壓并降低了芯片的效率。美國(guó)專利6，650，018公開了具有分支電極的基于氮化物的LED，其中分支電極沿 其長(zhǎng)度逐漸變細(xì)。該設(shè)計(jì)的問題在于，其使得電極和半導(dǎo)體層之間的接觸電阻沿其長(zhǎng)度增 加。這導(dǎo)致向接觸電阻最小的電極的基部的電流擁擠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及基于氮化物的發(fā)光器件(LED)，其具有改進(jìn)的電流均 勻性和較低的正向操作電壓。根據(jù)示例性實(shí)施例，通過改變?chǔ)请姌O和ρ電極之間的作為它 們長(zhǎng)度的函數(shù)的電阻路徑，可以使得通過有源區(qū)的電流分布在整個(gè)LED芯片更加均勻，并 可以減小正向操作電壓。這提高了器件的總的光轉(zhuǎn)換效率并降低了電功率消耗，由此提高 了器件的總效率。根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的氮化物發(fā)光器件可以包括布置在器件相對(duì)端的η 墊和P墊。例如，ρ墊和η墊可以被布置在器件的對(duì)角。第一 P分支電極和第二 ρ分支電 極可以從P墊向η墊延伸，第一 ρ分支電極沿器件的長(zhǎng)度延伸。第二 ρ分支電極可以包括 彎曲部，以便沿器件的寬度和長(zhǎng)度延伸。η分支電極可以從η墊向ρ墊延伸，其中，η分支電 極的末端彎向第二P分支電極的彎曲部。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)非限制性實(shí)施例的氮化物發(fā)光器件可以包括布置在器件相 對(duì)端的P墊和η墊。第一P分支電極和第二P分支電極可以從P墊向η墊延伸。η分支電極可以從η墊向ρ墊延伸，其中，η分支電極與第一和第二 ρ分支電極之間的距離關(guān)于到η 墊的接近度的相對(duì)增加而相對(duì)增加。根據(jù)本發(fā)明的第一非限制性方面，基于氮化物的LED可以具有與ρ型半導(dǎo)體層接 觸的透明的電流散布層，在該電流散布層上，在器件的一個(gè)角落形成有P接觸墊。兩個(gè)P分 支電極從P墊延伸，第一 P分支電極與芯片的較長(zhǎng)邊緣平行地延伸。第二 P分支電極與芯 片的較短邊緣平行地延伸，然后轉(zhuǎn)向與芯片的較長(zhǎng)邊緣平行地行進(jìn)。η墊形成在與P墊相對(duì) 的角落并與η型層接觸。與η型層電接觸的η分支電極然后斜向延伸短部分，直到該η分 支電極沿著芯片的中線，從那里該η分支電極與芯片的較長(zhǎng)邊平行的方向延伸。電極的末 端向與η和ρ接觸墊均相對(duì)并最接近于η分支電極的角落傾斜。該角落在下文中被稱為問 題角落。利用該傾斜的η分支電極原因是增加通過在問題角落中的有源區(qū)的電流密度。這 種傾斜具有降低用于從P電極通過芯片的該角落的有源區(qū)行進(jìn)到η電極的電流的總電阻路 徑的效果。通過將η和P接觸墊放置在芯片的角落中，消除了傳統(tǒng)技術(shù)中在芯片角落中存 在低電流密度區(qū)域的常見問題。這樣單獨(dú)留下一個(gè)仍然具有低電流密度的角落，即前述問 題角落。傾斜的η電極就解決了這個(gè)問題，產(chǎn)生了具有非常均勻的電流分布和降低的正向 操作電壓的芯片。本發(fā)明的第二非限制性方面可以包括基于氮化物的LED，其具有與本發(fā)明的第一 方面相同的結(jié)構(gòu)和分支電極設(shè)計(jì)，但具有在問題角落中形成的附加分支(角落延伸部)。該 分支開始于問題角落中第二 P分支電極的頂點(diǎn)，并向問題角落中的芯片頂點(diǎn)延伸。該附加 的P分支電極通過降低用于從P分支電極通過問題角落中的有源區(qū)行進(jìn)到η分支電極的電 流的電阻路徑來進(jìn)一步增加通過問題角落中的有源區(qū)的電流密度。本發(fā)明的第三非限制性方面可以包括基于氮化物的LED，其具有與本發(fā)明的第一 方面描述的電極設(shè)計(jì)相同的電極設(shè)計(jì)，所增加的是，第一 P分支電極的末端向Π墊傾斜。這 通過減小用于在η和ρ電極之間通過該有源區(qū)的區(qū)域流動(dòng)的電流的總電阻路徑來防止在η 墊和第一P電極的末端之間形成低電流密度的區(qū)域。本發(fā)明的第四非限制性方面可以包括基于氮化物的LED，其具有與本發(fā)明的第一 方面描述的電極設(shè)計(jì)相同的電極設(shè)計(jì)，但是代替分離地從P墊延伸的P分支電極，P電極的 附加分支將P墊連接到原始P電極的兩個(gè)分支。這具有減小η和P分支電極之間的平均距 離由此降低芯片的正向操作電壓的優(yōu)點(diǎn)。其還具有向電流分布引入少量不均勻的效果，這 對(duì)于從芯片提取光是有利的。由于金屬P墊的吸收，直接在P墊之下產(chǎn)生的光具有較低的提 取效率。為了減少該吸收，降低通過P墊下的有源區(qū)的電流密度是有利的。這樣做的問題 在于需要提高芯片的其它區(qū)域的電流密度并且產(chǎn)生了所有已經(jīng)討論過的與之相關(guān)的問題。 因此在這兩種效果之間進(jìn)行折衷。在該實(shí)施例中，由于在增加附加分支之前通過有源區(qū)的 電流分布較均勻，所以降低P墊下的電流密度的效果具有少量增加通過有源區(qū)的其余部分 的平均電流密度但不產(chǎn)生任何電流擁擠的區(qū)域的效果，因此芯片的總效率提高。本發(fā)明的第五非限制性方面可以包括基于氮化物的LED，其具有與本發(fā)明的第一 方面描述的電極設(shè)計(jì)相同的電極設(shè)計(jì)，所增加的是，在第二 P分支電極的末端，該分支一分 為二，這兩個(gè)新的分支(末端延伸部)以總體上相反的方向從該頂點(diǎn)延伸。該附加部件的 目的在于使得P分支電極的末端與其面對(duì)的η墊的邊緣更加平行。沒有該部件的話，電流 會(huì)從沿η墊的邊緣的所有點(diǎn)流到P分支電極的末端的單個(gè)點(diǎn)，造成P分支電極的末端處的電流擁擠。具有該部件，P分支電極總體上平行于η墊，因此，η墊和P分支電極上的相對(duì)點(diǎn) 之間的電阻路徑相等。這使得流出η墊的電流流入P分支電極的較大區(qū)域中，由此降低了 芯片中該區(qū)域的電流擁擠效應(yīng)。這減小了正向操作電壓并使得芯片更有效地操作。本發(fā)明的第六非限制性方面可以包括具有透明電流散布層的基于氮化物的LED， 該透明電流散布層與P型層接觸，并在芯片的邊緣、與η型層接觸的最短邊的中間具有η 墊。P墊于是位于芯片的邊緣、LED相對(duì)邊的中間。η分支電極沿芯片的中線從η墊向ρ墊 延伸。兩個(gè)P分支電極沿中間的η分支電極的兩側(cè)從ρ墊向相對(duì)邊緣延伸。η分支電極和 P分支電極之間的距離沿其長(zhǎng)度逐漸增加，從而沿其長(zhǎng)度增加P和η電極之間的總電阻路 徑。這防止了當(dāng)η和P電極之間的距離保持恒定時(shí)在傳統(tǒng)技術(shù)中觀察到的P電極末端處電 流擁擠的問題。這提高了通過芯片的有源區(qū)的電流的均勻性，提高了芯片的效率并降低了 正向操作電壓。本發(fā)明的第七非限制性方面可以包括具有與ρ型層接觸的透明電流散布層的基 于氮化物的LED。ρ墊于是位于芯片的邊緣、LED芯片相對(duì)邊緣的中間。η分支電極沿芯片 的中線從η墊向ρ墊延伸。兩個(gè)ρ分支電極沿中間的η分支電極的兩側(cè)從ρ墊向相對(duì)邊緣 延伸。在該實(shí)施例中，使用與先前實(shí)施例相同的原理，由此，η和ρ電極之間的距離沿其長(zhǎng) 度變化。在該實(shí)施例中，這通過沿η電極的長(zhǎng)度逐漸增加η電極的寬度來實(shí)現(xiàn)。這意味著η 電極與η層接觸的區(qū)域每單位長(zhǎng)度地增加，降低了從η電極進(jìn)入到η層的電流的每單位長(zhǎng) 度的接觸電阻。該實(shí)施例具有前述實(shí)施例的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。


圖1是傳統(tǒng)的基于氮化物的發(fā)光器件(LED)的橫截面圖；圖2是傳統(tǒng)的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì)的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的半導(dǎo)體層上的分支電極的橫截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì)的 平面圖；圖5是示出兩個(gè)基于氮化物的LED的操作電流相對(duì)于正向操作電壓的關(guān)系的圖 一個(gè)具有根據(jù)第一非限制性實(shí)施例的電極設(shè)計(jì)，一個(gè)具有傳統(tǒng)電極設(shè)計(jì)；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì)的 平面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì)的 平面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì)的 平面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì)的 平面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第六非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì) 的平面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第七非限制性實(shí)施例的基于氮化物的LED的分支電極設(shè)計(jì) 的平面具體實(shí)施例方式可以理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為在另一個(gè)元件或?qū)印吧稀?，“連接到”、“耦合到”或“覆 蓋”另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，其可以是直接位于另一個(gè)元件或?qū)由?，直接連接到、耦合到或覆蓋 另一個(gè)元件或?qū)?，或者可以存在插入元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件被稱為“直接在”另一個(gè)元件 或?qū)印吧稀?，“直接連接到”或“直接耦合到”另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，則不存在插入元件或?qū)?。?穿說明書，相同的附圖標(biāo)記指相同的元件。如這里所使用的，術(shù)語“和/或，，包括一個(gè)或多 個(gè)所列出的相關(guān)項(xiàng)目的任何或全部組合。應(yīng)該理解，雖然這里使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種元件、部件、區(qū)域、層 和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)被這些術(shù)語所限制。僅使用這些 術(shù)語來對(duì)一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分進(jìn)行區(qū)分。因 此，以下討論的第一元件、第一部件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可以被稱為第二元件、第 二部件、第二區(qū)域、第二層或第二部分，而不脫離示例性實(shí)施例的教導(dǎo)。這里可以使用空間相關(guān)的術(shù)語，例如“下方”、“下面”、“較低”、“上面”、“上方”等， 以便于容易地描述圖中所示的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)元件或特征的關(guān)系?？梢岳斫猓?間相關(guān)的術(shù)語旨在包括使用或操作中的器件除圖中描繪的取向之外的不同的取向。例如， 如果圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，則被描述為在其它元件或特征的“下面”或“下方”的元件于是被 確定為在其它元件或特征的“上面”。因此，術(shù)語“下面”可以包括上面和下面的取向兩者。 器件可以被另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或其它取向)，并且相應(yīng)解釋這里所使用的空間相關(guān)的描 述符。這里所使用的術(shù)語的目的僅在于描述各種實(shí)施例，并不旨在成為示例性實(shí)施例的 限制。如這里所使用的，單數(shù)形式“一”還旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另行說明。 還可以理解，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包括”時(shí)，其指示存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操 作、元件和/或部件，但不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部 件和/或其組合。這里參考橫截面的圖例對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行描述，這些圖例示意性地示出了示例 性實(shí)施例的理想化實(shí)施例(及中間結(jié)構(gòu))。同樣，例如由于制造技術(shù)和/或容限而產(chǎn)生的圖 例形狀的變化要被預(yù)料到。因此，示例性實(shí)施例不應(yīng)被解釋成限制于這里所示的區(qū)域形狀， 而應(yīng)包括例如由于制造而產(chǎn)生的形狀上的偏離。除非另行限定，這里使用的全部術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有與本領(lǐng)域的一 個(gè)普通技術(shù)人員通常理解的意義相同的意義。還可以理解，術(shù)語(包括在通常使用的字典 里定義的那些術(shù)語)應(yīng)該被解釋成具有與其在相關(guān)技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并 且不會(huì)被解釋為理想化或過度形式化的意義，除非這里明確地如此定義。ρ分支電極可以提供較低的電阻路徑，以便于電流更容易地遍布芯片的區(qū)域，并進(jìn) 入與P電極電接觸的P型層或電流散布層(如果一種被使用)。η分支電極可以提供更低 的電阻路徑，以便于電流更容易地遍布芯片的區(qū)域，并進(jìn)入與η電極電接觸的η型層。所希 望的P分支電極材料的電特性是，其具有較高的導(dǎo)電性，并形成與P層的合適的電接觸。類 似地，所希望的η分支電極材料的特性是，其具有較高的導(dǎo)電性，并形成與P層或電流散布 層(如果一種被使用)的合適的電接觸。為了實(shí)現(xiàn)這些要求，分支電極可以由金屬或多層不同的金屬制成。 圖3示出了形成于LED層30上的分支電極觀的橫截面。對(duì)于P分支電極，相關(guān) 的LED層30可以是ρ型層或電流散布層。另一方面，對(duì)于η分支電極，相關(guān)的LED層30可 以是η型層。分支電極的寬度34和高度32是電性能(其通常隨著增加的寬度34和高度 32而增加)、光性能和成本(這兩者隨著寬度34和高度32的增加而降低)的折衷。分支 電極觀的總電阻隨著寬度34和高度32而降低，分支電極觀和與其接觸的半導(dǎo)體層30之 間的接觸電阻也隨著電極的寬度34而降低。相反，分支電極觀的材料成本還隨著寬度34 和高度32而增加，光學(xué)吸收也是如此，其使得LED的總效率降低。ρ分支電極可以具有大約 1到25微米范圍內(nèi)(例如，在大約3到10微米之間)的寬度。η分支電極也可以具有大約 1到25微米范圍內(nèi)(例如，在大約3到10微米之間)的寬度。這兩種分支電極的高度可以 在大約100到4000nm范圍內(nèi)(例如，在大約250到2000nm范圍內(nèi))。
圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基于氮化物的LED具有透明的電流散布層36，在 該電流散布層36上、在器件的一個(gè)角落形成有ρ接觸墊38。兩個(gè)ρ分支電極40和42從ρ 接觸墊38延伸。第一 ρ分支電極40與芯片的較長(zhǎng)邊緣平行地延伸。第二 ρ分支電極42 與芯片的較短邊緣平行地延伸，然后轉(zhuǎn)向與芯片的較長(zhǎng)邊緣平行地行進(jìn)。η墊44形成在與 P墊38相對(duì)的角落。η分支電極從η墊44斜向延伸短部分46，直到該η分支電極沿著芯片 的中線，從那里在芯片的最長(zhǎng)邊緣的方向延伸長(zhǎng)部分48。被表示成芯片的總長(zhǎng)度的小數(shù)的 η分支電極的長(zhǎng)部分48的長(zhǎng)度在大約0. 05和0. 7之間(例如，在大約0. 1和0. 6之間)。 η分支電極的末端部分50向與η和ρ接觸墊38和44均相對(duì)并最接近于η分支電極的角落 傾斜。Z指示由η分支電極的傾斜末端部分50的開始限定的點(diǎn)至LED芯片的右上角之間的 線相對(duì)于豎直軸的傾斜角。η分支電極的傾斜末端部分50相對(duì)于豎直軸的傾斜角可以在大 約Ζ-35和Ζ+35度之間(例如，在Ζ-25和Ζ+5度之間)。η分支電極的傾斜末端部分50的 長(zhǎng)度被表示成η分支電極的直行部分的末端和η電極的傾斜部分與ρ電極之間的交叉點(diǎn)之 間的距離的小數(shù)，其可以在大約0. 05和0. 8之間(例如，在大約0. 1和0. 6之間)。針對(duì)該第一實(shí)施例的實(shí)例進(jìn)行了電學(xué)仿真。仿真的芯片尺寸為200x560微米。η 和P墊均具有至少45微米半徑的圓形區(qū)域，這使得外部電線能夠連接到芯片。P分支電極 具有6微米的寬度和IOOOnm的高度，并且與電流散布層電接觸，該電流散布層進(jìn)而與ρ層 電接觸。η分支電極具有12微米的寬度和IOOOnm的高度，并與η層電接觸。為了形成與η 型層電接觸的η分支電極和η墊，需要蝕刻掉電流散布層、ρ型層和有源區(qū)的一部分以暴露 η型層的表面。這可以通過本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)蝕刻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。被 蝕刻的區(qū)域包括η接觸墊和η分支電極的邊緣周圍的6微米的邊界。該邊界允許當(dāng)η電極 和η接觸墊被形成在通過蝕刻而暴露的η層表面上時(shí)的對(duì)準(zhǔn)誤差。對(duì)該電極設(shè)計(jì)進(jìn)行了電 學(xué)仿真，用以預(yù)測(cè)不同電流情況下的操作電壓以及通過有源區(qū)的電流密度的均勻性。作為 電流均勻性的數(shù)值測(cè)量，可以使用最大電流密度與平均電流密度的比率。該比率越低，電流 散布于整個(gè)有源區(qū)越均勻，并且越少存在電流擁擠。最佳的均勻電流分布的比率為1。為了 進(jìn)行比較，利用與本發(fā)明實(shí)例相同的尺寸對(duì)圖2中所示的傳統(tǒng)的電極設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真。在 IOOmA的操作電流的條件下根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算的電流均勻性比率對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)為1. 58，而 對(duì)于本實(shí)例是1. 27。這顯示在通過有源區(qū)的電流均勻性方面本發(fā)明比傳統(tǒng)技術(shù)顯著改進(jìn)。圖5還示出了兩個(gè)氮化物L(fēng)ED的正向電壓對(duì)操作電流的曲線圖一個(gè)具有根據(jù)本實(shí)施例的示例性實(shí)施例的電極設(shè)計(jì)，一個(gè)具有如圖2所示的傳統(tǒng)的電極設(shè)計(jì)。兩個(gè)LED具 有相同的芯片和電極尺寸。這顯示具有根據(jù)本實(shí)施例的示例性實(shí)施例的電極設(shè)計(jì)的LED比 具有傳統(tǒng)的電極設(shè)計(jì)的LED的正向操作電壓明顯降低。圖6中所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是基于氮化物的LED，其具有如在第一實(shí)施 例中描述的電流散布層和電極設(shè)計(jì)，但增加了角落延伸部52，該角落延伸部52從芯片角落 中的第二 P分支電極延伸，在該芯片角落中，第二 P分支電極在與芯片的較短邊緣平行地行 進(jìn)之后轉(zhuǎn)向與較長(zhǎng)邊緣平行地行進(jìn)。該額外的分支以總體上朝向芯片角落的方向延伸，其 長(zhǎng)度如表示成到芯片角落的距離的小數(shù)應(yīng)該是大約0. 1和0.8之間(例如，大約0.2和0.6 之間)。該額外的P分支電極(角落延伸部)52通過減小從ρ分支電極通過該角落的有源 區(qū)到η分支電極行進(jìn)的電流的電阻路徑來進(jìn)一步增加通過芯片的該角落中的有源區(qū)的電 流密度。圖7中所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是基于氮化物的LED，其具有如在第一實(shí)施 例中描述的電流散布層和電極設(shè)計(jì)，所增加的是，第一 P分支電極的末端部分M向η墊55 傾斜。第一 P分支電極從P墊開始沿芯片的較長(zhǎng)邊緣延伸直到一點(diǎn)，該點(diǎn)被表示成芯片長(zhǎng) 度的小數(shù)為大約0. 4和0. 95之間(例如，大約0. 5和0. 9之間)。ρ分支電極的末端部分 54然后以大約5到80度之間(例如，大約20到65度之間)的角度Y向η墊55傾斜。第 一 P分支電極的末端部分M以該角度Y延伸直到一點(diǎn)，該點(diǎn)被表示成芯片長(zhǎng)度的小數(shù)為大 約0. 55和0. 99之間(例如，大約0. 65和0. 95之間)。第一 ρ分支電極的傾斜的末端部分 54的優(yōu)點(diǎn)是防止在η墊55和第一 ρ電極的末端M之間形成低電流密度的區(qū)域(圖6中以 C來對(duì)該區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記)。其具有減小用于在η和ρ電極之間流動(dòng)通過有源區(qū)的該區(qū)域的 電流的總電阻路徑的效果。圖8中所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是基于氮化物的LED，其具有如在第一實(shí)施 例中描述的電流散布層和電極設(shè)計(jì)，所增加的是，代替從P墊56分離地延伸的ρ分支電極 60和62，公共連接件58將ρ墊56連接到ρ分支電極60和62。該連接件58到芯片的豎直 軸的角度X可以在大約5和75度之間(例如，大約10和50度之間)。連接件58的位置可 以由其與P墊56的邊緣相切的事實(shí)來限定。連接件58的端點(diǎn)是與第一和第二 ρ分支電極 60和62的交叉點(diǎn)。該交叉點(diǎn)還充當(dāng)?shù)谝缓偷诙?ρ分支電極60和62的起點(diǎn)。該實(shí)施例的 優(yōu)點(diǎn)是通過減小通過直接位于P墊56下面的有源區(qū)的電流密度來降低LED的正向操作電 壓并改善LED的總的光提取效率。圖9中所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是基于氮化物的LED，其具有如在第一實(shí)施 例中描述的電流散布層和電極設(shè)計(jì)，所增加的是，在第二 P分支電極64的末端，該分支一分 為二，這兩個(gè)新的分支(末端延伸部)66和68以總體上相反的方向從該頂點(diǎn)延伸。每個(gè) 新分支和原始分支之間的傾斜角可以在大約45和135度之間(例如，大約80和100度之 間)。向芯片邊緣延伸的新分支68的長(zhǎng)度如表示為η墊70的寬度的小數(shù)應(yīng)該在大約0. 05 和0. 45之間(例如，在大約0. 1和0. 3之間)。向η分支電極72延伸的新分支66的長(zhǎng)度 如表示為到與η電極72相鄰的ρ層邊緣的距離的小數(shù)應(yīng)該在大約0. 05和0. 45之間(例 如，在大約0. 1和0. 3之間)。該附加部件的目的在于使得第一和第二末端延伸部66和68與其面對(duì)的η墊70 的邊緣更加平行。沒有該部件的話，電流會(huì)從沿η墊70的邊緣的所有點(diǎn)流到第二 ρ分支電極64的末端的單個(gè)點(diǎn)，造成第二 ρ分支電極64的末端處的電流擁擠。具有了該部件，第一 和第二末端延伸部66和68總體上平行于η墊70，因此，η墊70和ρ分支電極64上的相對(duì) 點(diǎn)之間的電阻路徑大致相等。這使得流出η墊70的電流流入第一和第二末端延伸部66和 68的較大區(qū)域中，由此降低了芯片中該區(qū)域的電流擁擠效應(yīng)。這降低了正向操作電壓并使 得芯片更有效地操作。圖10中所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是具有透明電流散布層74的基于氮化物的 LED，在該透明電流散布層74上，在器件的一端、最短邊緣的中間形成有ρ墊76。η墊78于 是位于芯片的邊緣、LED芯片的相對(duì)邊的中間。η分支電極80沿芯片的中線從η墊78向ρ 墊76延伸。第一和第二 ρ分支電極82和84沿η分支電極80的兩側(cè)從ρ墊76向相對(duì)邊 緣延伸。η分支電極80和ρ分支電極82、84之間的距離沿其長(zhǎng)度逐漸增加，以關(guān)于到η墊 78的接近度的增加而增加η分支電極80和ρ分支電極82、84之間的總電阻路徑。η分支 電極80和ρ分支電極82、84之間的距離可以是對(duì)稱的，使得從沿η分支電極80的每個(gè)點(diǎn) 到沿每個(gè)P分支電極82、84的長(zhǎng)度的每個(gè)點(diǎn)的距離相同。假設(shè)η分支電極80從η墊78沿 其延伸的方向?yàn)閥方向，并且與y方向正交的方向?yàn)棣址较?，η分支電極80和ρ分支電極 82,84上具有相同y值的兩個(gè)單獨(dú)點(diǎn)之間的間隔從大約0. 05w和0. 35w之間逐漸變化到大 約0. 25w和0. 5w之間(例如，0. 15w和0. 25w之間到0. 35w和0. 45w之間)，其中w是LED 芯片的全寬。這防止了在傳統(tǒng)技術(shù)中觀察到的P電極末端處電流擁擠的問題并提高了通過 芯片的有源區(qū)的電流的均勻性。圖11中所示的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是具有透明電流散布層86的基于氮化物的 LED，在該透明電流散布層86上，在器件的一端、最短邊緣的中間形成有ρ墊88。η墊90于 是位于芯片的邊緣、LED芯片的相對(duì)邊緣的中間。η分支電極92沿芯片的中線從η墊90向 ρ墊88延伸。兩個(gè)ρ分支電極94和96沿η分支電極92的兩側(cè)從ρ墊88向相對(duì)邊緣延 伸。η分支電極92的寬度關(guān)于到η墊90的接近度的減小而沿其長(zhǎng)度增加，使得η分支電極 92的末端的寬度為其在從η墊90突出時(shí)的初始寬度的大約1. 2到4倍之間(例如為其初 始寬度的大約1. 5到2. 5倍之間)。這意味著η分支電極92與η層接觸的區(qū)域每單位長(zhǎng) 度地增加，由此降低了用于通過η分支電極92進(jìn)入到η層中的電流的每單位長(zhǎng)度的接觸電 阻。該實(shí)施例具有前述實(shí)施例的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。雖然這里對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行了公開，但是應(yīng)該理解，可以實(shí)現(xiàn)其它變 化。不認(rèn)為這些變化背離本發(fā)明的精神和范圍，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的所有 這些修改旨在包含在以下權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種氮化物發(fā)光器件，包括布置在所述器件相對(duì)端的P墊和η墊；第一 P分支電極和第二 P分支電極，所述第一 P分支電極和所述第二 P分支電極從所 述P墊向所述η墊延伸，所述第一 P分支電極沿所述器件的長(zhǎng)度延伸，所述第二 ρ分支電極 包括彎曲部，以便沿所述器件的寬度和長(zhǎng)度延伸；以及η分支電極，從所述η墊向所述ρ墊延伸，所述η分支電極的末端彎向所述第二 P分支 電極的彎曲部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述P墊和所述η墊被布置在所述器件的對(duì)角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述η分支電極在所述第一P分支電極和所述第 二P分支電極之間延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述η分支電極的近端以朝向所述器件的中線的 角度延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述η分支電極的大部分沿所述器件的中線延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括角落延伸部，其從所述第二P分支電極的彎曲部向外朝著與所述器件的所述對(duì)角相鄰 的角落延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一P分支電極的末端彎向所述η墊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第一P分支電極和所述第二 P分支電極在公 共點(diǎn)處與所述P墊接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括公共連接件，其將所述第一 P分支電極和所述第二 P分支電極連接到所述P墊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括從所述第二 P分支電極的末端延伸的第一末端延伸部和第二末端延伸部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中所述第一末端延伸部和所述第二末端延伸部按 相反方向延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括透明電流散布層，所述P墊被布置在該透明電流散布層上。
13.一種氮化物發(fā)光器件，包括 布置在所述器件相對(duì)端的P墊和η墊；第一 P分支電極和第二 P分支電極，所述第一 P分支電極和所述第二 P分支電極從所 述ρ墊向所述η墊延伸；以及η分支電極，從所述η墊向所述ρ墊延伸，所述η分支電極與所述第一 P分支電極和所 述第二 P分支電極之間的距離關(guān)于到η墊的接近度的相對(duì)增加而相對(duì)增加。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述η分支電極在所述第一ρ分支電極和所述 第二P分支電極之間延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述ρ墊和所述η墊關(guān)于所述器件的中線而居中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述η分支電極沿所述器件的中線延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述器件關(guān)于所述器件的縱軸對(duì)稱。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述第一ρ分支電極和所述第二 ρ分支電極在 向所述η墊延伸的過程中發(fā)散。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的器件，其中所述η分支電極的寬度保持恒定。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中所述η分支電極的寬度隨著接近所述ρ墊而增加。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的器件，其中所述第一ρ分支電極和所述第二 ρ分支電極的 大部分平行地延伸。
全文摘要
本發(fā)明提供氮化物發(fā)光器件(LED)。根據(jù)本發(fā)明的非限制性實(shí)施例的氮化物發(fā)光器件(LED)可以包括p墊和n墊，其中p墊和n墊被布置在器件相對(duì)端。第一p分支電極和第二p分支電極可以從p墊向n墊延伸，第一p分支電極沿器件的長(zhǎng)度延伸。第二p分支電極可以具有彎曲部，以便沿器件的寬度和長(zhǎng)度延伸。n分支電極可以從n墊向p墊延伸，其中，n分支電極的末端彎向第二p分支電極的彎曲部。可替選地，p分支電極和n分支電極可以被配置成使得n分支電極與第一和第二p分支電極之間的距離隨著到n墊的接近而增加。結(jié)果，根據(jù)示例性實(shí)施例的基于氮化物的LED可以呈現(xiàn)改進(jìn)的電流均勻性，較低的正向操作電壓和較高的總效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102142498SQ201010610770
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者瓦萊麗·柏利曼-布斯凱, 邁克爾·約翰·布羅克利 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社