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公開番号2025031509
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024069643
出願日2024-04-23
発明の名称発光ダイオード
出願人台亞半導體股フン有限公司,Taiwan-Asia Semiconductor Corporation
代理人個人
主分類H10H 20/831 20250101AFI20250228BHJP()
要約【課題】高輝度、簡略化された工程、および低コスト化を実現した発光ダイオードを提供する。
【解決手段】複数のドット状導電電極162と、誘電体層170と、エピタキシャル複合層と、を含む発光ダイオード2に関する。誘電体層は、各ドット状導電電極を囲って配置される。エピタキシャル複合層は、各ドット状導電電極と誘電体層上に配置される。各ドット状導電電極は、オーミックコンタクト金属層160と炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層150とを含む。炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層は、オーミックコンタクト金属層上に配置され、エピタキシャル複合層と電気的に接続される。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
発光ダイオードであって、
複数のドット状導電電極と、
前記ドット状導電電極を囲って配置される誘電体層と、
前記ドット状導電電極と前記誘電体層上に配置されるエピタキシャル複合層と、を含み、
前記ドット状導電電極は、
オーミックコンタクト金属層と、
前記オーミックコンタクト金属層上に配置され、前記エピタキシャル複合層と電気的に接続される炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層と、を含む、発光ダイオード。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記エピタキシャル複合層は、第１半導体層と、発光層と、第２半導体層と、第３半導体層とを含み、前記第３半導体層は、前記炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層に電気的に接続され、前記第２半導体層は、前記第３半導体層上に配置され、前記発光層は、前記第２半導体層上に配置され、前記第１半導体層は、前記発光層上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記第１半導体層は、Ｎ型のヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）のエピタキシャル層であり、前記第２半導体層は、Ｐ型のヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）のエピタキシャル層であり、前記第３半導体層は、Ｐ型のリン化アルミニウムインジウム（ＡｌＩｎＰ）のエピタキシャル層であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記エピタキシャル複合層の面積に対する前記ドット状導電電極の総分布面積の比率は、約２．８％～５．２％であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記ドット状導電電極における前記炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層の厚さは、約１００～１０００オングストローム（Å）であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記ドット状導電電極における前記炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層は、約４．０＊Ｅ１９～１．５＊Ｅ２０の炭素ドープ濃度を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
反射層をさらに含み、前記誘電体層と前記ドット状導電電極とは、前記反射層上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記反射層は、透明導電層と反射金属層とを含み、前記透明導電層は、前記反射金属層上に配置されることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記透明導電層は、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛アルミニウム、酸化亜鉛スズ、酸化ニッケル、酸化カドミウムスズ、酸化アンチモンスズ、またはその組み合わせからなることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
基材をさらに含み、前記反射層は前記基材上に配置されることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオード。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに関し、特に高輝度の発光ダイオードに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ、以下ＬＥＤ）は、高輝度、小型、低消費電力、長寿命などの利点を有し、照明やディスプレイ製品に広く使用されている。従来の短波赤外発光ダイオード（ＳＷＩＲＬＥＤ）では、さまざまな仕様を開発し、光の反射と光取り出し効率を改善するために、通常、発光ダイオード構造におけるＰ型オーミックコンタクト金属とミラー反射システムにさまざまなテストを行う。具体的には、図１は、現在一般的な８５０～１１００ナノメートル（ｎｍ）の四元赤外線の発光ダイオード１を示している。このタイプの発光ダイオード１の構造は、遷移層１０と、マグネシウム（Ｍｇ）ドープのリン化ガリウム（ＧａＰ）のＰ型半導体層２０と、炭素（Ｃ）ドープのリン化ガリウム（ＧａＰ）のＰ型半導体層３０と、を有する。このタイプの発光ダイオード１の構造は、遷移層１０を用いて、マグネシウムドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層２０とその上に位置するリン化アルミニウムインジウムのエピタキシャル層４０との間の格子不整合を調整し、マグネシウムドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層２０を電流拡散層として使用し、電流分散と輝度向上の効果を得ている。また、炭素ドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層３０は、下部金属電極５０に電気的に接続されるためのP型オーミックコンタクト層として使用される。しかし、炭素ドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層３０は、光を吸収するため、輝度に悪影響を及ぼすことになる。また、炭素ドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層３０とその上のマグネシウムドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層２０は同じエピタキシャル材料で形成されているため、炭素ドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層３０に対してパターン処理を行うことで炭素ドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層３０の面積を小さくすることができなく、炭素ドープのリン化ガリウムのエピタキシャル層３０の構造全体による光吸収効果を小さくすることはできない。
【０００３】
上述の問題を克服するために、輝度を上げると同時に、煩雑なプロセスによる高コストや順方向電圧の高さなどの問題を改善する革新的な発光ダイオードの構造と製造プロセスを開発するのは、業界の喫緊の課題となっている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の主な目的は、高輝度、簡略化された工程、および低コスト化を実現した発光ダイオードを提供することにある。革新なミラー構造により、光取り出し効率を向上させる効果を実現し、従来の発光ダイオード構造の問題点であった輝度不足、製造プロセスの複雑さ、コストの高さ、順方向電圧の高さなどの問題を改善する。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、複数のドット状導電電極と、誘電体層と、エピタキシャル複合層と、を含む発光ダイオードを提供する。誘電体層は、各ドット状導電電極を囲って配置される。エピタキシャル複合層は、各ドット状導電電極と誘電体層上に配置される。各ドット状導電電極は、オーミックコンタクト金属層と炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層とを含む。炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層は、オーミックコンタクト金属層上に配置され、エピタキシャル複合層と電気的に接続される。
【０００６】
本発明の実施形態において、発光ダイオードのエピタキシャル複合層は、第１半導体層と、発光層と、第２半導体層と、第３半導体層とを含み、第３半導体層は、炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層に電気的に接続され、第２半導体層は、第３半導体層上に配置され、発光層は、第２半導体層上に配置され、第１半導体層は、発光層上に配置される。
【０００７】
本発明の実施形態において、発光ダイオードの第１半導体層は、Ｎ型のヒ化アルミニウムガリウムのエピタキシャル層であり、第２半導体層は、Ｐ型のヒ化アルミニウムガリウムのエピタキシャル層であり、第３半導体層は、Ｐ型のリン化アルミニウムインジウムのエピタキシャル層である。
【０００８】
本発明の実施形態において、発光ダイオードにおけるエピタキシャル複合層の面積に対するドット状導電電極の総分布面積の比率は、約２．８％～５．２％である。
【０００９】
本発明の実施形態において、発光ダイオードのドット状導電電極における炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層の厚さは、約１００～１０００オングストローム（Å）である。
【００１０】
本発明の実施形態において、発光ダイオードのドット状導電電極における炭素ドープのガリウムヒ素のエピタキシャル層は、約４．０＊Ｅ１９～１．５＊Ｅ２０の炭素ドープ濃度を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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