Diodo de emisión de luz mejorado.

Ventana transparente adecuada para un montaje de diodo de emisión de luz (LED) semiconductor de AlGaInP, que comprende:

una primera capa

(207) compuesta por un primer material semiconductor dopado p distinto de AlGaInP;

una segunda capa (208) formada sobre dicha primera capa (207) y que consiste en un segundo material semiconductor dopado p distinto de AlGaInP y diferente del material semiconductor dopado p de dicha primera capa;

una tercera capa (209) formada sobre dicha segunda capa (208) y que consiste en un material conductor amorfo; y

un contacto metálico que pasa a través de una abertura en dichas segunda (208) y tercera (209) capas hasta dicha primera capa (207) para formar conexiones óhmicas con dichas segunda (208) y tercera (209) capas y una conexión de diodo Schottky con dicha primera capa (207).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2001/023359.

Solicitante: DALIAN LUMING SCIENCE AND TECHNOLOGY GROUP COMPANY, LTD.

Nacionalidad solicitante: China.

Dirección: 10 HOAD, QIXIANLING INDUSTRIAL BASE HIGH-TECH INDUSTRIAL ZONE DALIAN 116023 CHINA.

Inventor/es: LIANG,BINGWEN, CHEN,JOHN, SHIH,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/14 (con una estructura de control de transporte de carga, p. ej. capa semiconductora altamente dopada o estructura de bloqueo de corriente)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/38 (con una forma particular)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/10 (con una estructura reflectante, p. ej. reflector de Bragg de semiconductor)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/16 (con una estructura cristalina o una orientación particular, p. ej. policristalina, amorfa o porosa)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/30 (que contienen únicamente elementos del grupo III y del grupo V del sistema periódico)

PDF original: ES-2524298_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Diodo de emisión de luz mejorado La presente invención se refiere a una ventana adecuada para un diodo de emisión de luz formado de un compuesto de fosfuro de aluminio-galio-indio (AlGaInP) .

Antecedentes de la invención

Un diodo de emisión de luz (LED) semiconductor incluye un sustrato, una estructura de emisión de luz, y un par de contactos eléctricos para alimentar el diodo, es decir, un contacto del sustrato y un contacto de la ventana. El sustrato puede ser transparente u opaco; y el contacto del "sustrato", se forma en una superficie del mismo. El contacto de la ventana se forma en una superficie de la ventana.

Las estructuras de LED compuestas por compuestos de AlGaInP pueden estar diseñadas para emitir cualquiera seleccionado de una gama de colores adaptando la cantidad de A1 en el compuesto. Sin embargo, cuando el sustrato y la capa de revestimiento inferior son compuestos de AlGaInP tipo n, es difícil conseguir un compuesto de AlGaInP tipo p de baja resistencia para la capa de revestimiento superior. Desafortunadamente, una capa de revestimiento superior de relativamente alta resistencia no proporciona un pleno uso de la superficie de la estructura de emisión de luz. Esto es, la corriente que fluye entre los contactos de la ventana y del sustrato tiende a concentrarse en una trayectoria "favorecida" estrecha, que se halla directamente debajo del contacto de la ventana. De ese modo, sólo se activa la porción de la superficie de emisión de luz que se halla en la trayectoria favorecida.

Un número de disposiciones convencionales proporcionan una "ventana" que se interpone entre la estructura de emisión de luz y el contacto de la ventana para utilizar más plenamente la superficie de emisión de luz. Las ventanas convencionales pueden ser desde una única capa gruesa de compuestos distintos de AlGaInP, hasta una variedad de estructuras de capas múltiples que "extienden" la corriente energética a través de la cara de las superficies de emisión de luz.

La luz generada por un LED sale directamente de la cara externa de la superficie de emisión de luz o a través de la ventana. El contacto de la "ventana" se forma en la cara externa de la superficie de emisión de luz, o es parte de la ventana.

En cualquier caso, el contacto de la ventana cubre un área de superficie sustancial y bloquea la emisión de luz

generada directamente debajo del mismo. Por ejemplo, en el caso de un LED que tiene una ventana cuadrada de 0, 254 mm (10 mil) por 0, 254 mm (10 mil) , un contacto metálico redondo de 0, 1016 mm (cuatro mil) oscurecerá el 12, 2 % aproximadamente de la superficie de la ventana. Sin embargo, el diámetro del contacto de la ventana no se puede reducir de forma apreciable, ya que el contacto debe ser lo suficientemente grande como para garantizar su adhesión a la superficie de la ventana.

Por ejemplo, la figura 1A representa una vista desde arriba de un LED convencional que tiene una ventana cuadrada de 0, 254 mm (10 mil) por 0, 254 mm (10 mil) con una capa superior 105, teniendo la ventana un contacto metálico circular de 0, 1016 mm (4 mil) 106. Habitualmente, el contacto de la ventana está hecho de oro (Au) . El LED convencional de la figura 1B incluye un contacto de sustrato metálico 101, un sustrato de GaAs "n" 102, una capa de 45 revestimiento "n" 103, una región activa 104, una capa de revestimiento p 105, y un contacto de ventana metálico 106. Como se ha explicado anteriormente en este documento, la corriente que fluye entre el contacto de la ventana 106 y el contacto del sustrato 101 se concentra en una trayectoria "favorecida" directamente debajo del contacto de la ventana 101. Ya que, sólo una pequeña área de la capa activa se halla en esa trayectoria de corriente, gran parte del potencial de emisión de luz del LED está inactivo. Adicionalmente, la mayor parte de la luz emitida a través de la capa 105 es interceptada por el contacto opaco 106. En observaciones rutinarias, se observa que bajo las condiciones expuestas, la luz que es emitida por el LED se muestra como un halo fino que rodea al contacto 106.

Los documentos US 5.797.226 y US 5.789.768 son dos documentos de la técnica anterior relacionados.

De ese modo, se necesita una estructura de ventana mejorada que permita una emisión aumentada de luz a través de la misma cuando se use con compuestos de AlGaNP.

Sumario de la invención

Un aparato de acuerdo con la presente invención incluye un diodo de emisión de luz semiconductor que tiene un sustrato, un contacto eléctrico del sustrato, una estructura de emisión de luz, y una ventana mejorada de acuerdo con la reivindicación 1. La ventana se comunica directamente con la estructura de emisión de luz, y, en el siguiente orden expuesto incluye una capa de GaP p ligeramente dopado, una capa de GaAs p de baja resistencia, una capa de ventana de conducción amoría transparente, y un contacto de ventana metálico. La capa de conducción, a modo 65 de ejemplo, puede estar formada de óxido de indio y estaño (ITO) , óxido de estaño (TO) , u óxido de zinc (ZnO) . Capas de otros compuestos de óxido amorfos, conductores y transparentes también pueden ser adecuadas para la 2

construcción de la capa de ventana.

En una primera forma de realización de acuerdo con la presente invención, el contacto metálico pasa a través tanto de la capa de conducción como de la capa de GaAs para: (a) formar un contacto óhmico con esas capas, y (b) 5 ponerse en contacto con la capa de GaP y formar una conexión de diodo Schottky con la misma.

De forma ventajosa, se elimina la trayectoria de corriente que se halla directamente debajo del contacto metálico y la corriente se extiende ampliamente por la cara de la estructura de emisión de luz.

Con la eliminación de la trayectoria "favorecida", se genera menos luz desde la porción de la interfase del diodo que está directamente debajo del contacto de la ventana; y se genera más luz desde la superficie restante de esa interfase. El resultado neto es un aumento de la luz total emitida a través de la capa de ventana.

De forma ventajosa, de acuerdo con esta invención, todo lo del diodo, aparte de los contactos metálicos, y la capa 15 de conducción, se crece en un proceso continuo.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1A y 1B representan vistas desde arriba y lateral de un LED convencional;

las figuras 2A y 2B son vistas desde arriba y lateral de un LED de acuerdo con una forma de realización de la presente invención; y la figura 3 es una vista lateral de un LED de acuerdo con un ejemplo. 25

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

Una primera forma de realización de acuerdo con la presente invención un LED se ilustra esquemáticamente en las figuras 2A y 2B. La vista desde arriba de la figura 2A representa un LED que tiene una capa cuadrada amoría transparente de 0, 254 mm (10 mil) por 0, 254 mm (10 mil) 209 que rodea un contacto metálico circular de 0, 127 mm (5 mil) 210.

En la figura 2B, los elementos 201 (es decir, el contacto del sustrato) hasta 206 forman un diodo de emisión de luz; y, con la ventana de acuerdo con la de la presente invención que incluye, al menos, los elementos 207 hasta 210.

En el ejemplo representado en la figura 2B, los elementos 203 hasta 208 se crecen en secuencia encima del sustrato 202 que es una única oblea de GaAs dopado n de cristal. El elemento 203 es un Reflector de Bragg Distribuido (DBR) opcional; la capa 204 es una capa de revestimiento inferior de AlGaInP n; el elemento 205 es una región activa; la capa 206 es una capa de revestimiento superior de AlGaInP p; 207 es una primera capa de ventana de GaP p ligeramente dopado; 208 es una segunda capa de ventana de GaAs... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Ventana transparente adecuada para un montaje de diodo de emisión de luz (LED) semiconductor de AlGaInP, que comprende:

una primera capa (207) compuesta por un primer material semiconductor dopado p distinto de AlGaInP;

una segunda capa (208) formada sobre dicha primera capa (207) y que consiste en un segundo material semiconductor dopado p distinto de AlGaInP y diferente del material semiconductor dopado p de dicha primera capa; 10 una tercera capa (209) formada sobre dicha segunda capa (208) y que consiste en un material conductor amorfo; y un contacto metálico que pasa a través de una abertura en dichas segunda (208) y tercera (209) capas hasta dicha primera capa (207) para formar conexiones óhmicas con dichas segunda (208) y tercera (209) capas y una conexión 15 de diodo Schottky con dicha primera capa (207) .

2. Ventana transparente para un montaje de diodo de emisión de luz (LED) semiconductor de AlGaInP de acuerdo con la reivindicación 1 en la que:

dicha primera capa es una capa de GaP dopado p;

dicha segunda capa es una capa de GaAs dopado p;

dicha tercera capa es una capa de Óxido de Indio y Estaño, Óxido de Estaño, u Óxido de Zinc; y 25 dicho contacto metálico está formado de un compuesto de oro.

3. Montaje de diodo de emisión de luz (LED) semiconductor de AlGaInP que comprende:

un sustrato; un primer terminal de entrada acoplado eléctricamente a dicho sustrato; una pluralidad de capas formadas sobre dicho sustrato para formar una estructura de emisión de luz;

la estructura de ventana de la reivindicación 1 formada sobre dicha estructura de emisión de luz; y un segundo terminal de entrada;

en el que dicho segundo terminal de entrada comprende el contacto metálico que pasa a través de la abertura en dicha segunda capa y dicha tercera capa y forma conexiones óhmicas con dichas capas segunda y tercera; y forma una conexión de diodo Schottky con dicha primera capa.

4. Montaje de diodo de emisión de luz (LED) semiconductor de AlGaInP de acuerdo con la reivindicación 1 en el 45 que:

dicha primera capa es una capa de GaP dopado p;

dicha segunda capa es una capa de GaAs dopado p; 50 dicha tercera capa es una capa de Óxido de Indio y Estaño, Óxido de Estaño, u Óxido de Zinc; y dicho contacto metálico está formado de un compuesto de oro.