DE102005029268B4 - Light-emitting component - Google Patents

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Abstract

Licht emittierendes Bauteil mit:
– einem Substrat (10);
– einem auf dem Substrat (10) hergestellten n-Nitrid-Halbleiterstapel (12);
– einer auf dem n-Nitrid-Halbleiterstapel (12) hergestellten Licht emittierenden Nitridschicht (13);
– einem auf der Licht emittierenden Nitridschicht (13) hergestellten p-Nitrid-Halbleiterstapel (14) mit einer Anzahl von Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141), die sich von der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14), die von der Licht emittierenden Nitridschicht (13) abgewandt ist, nach unten erstrecken; und
– einer ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15), die auf dem p-Nitrid-Halbleiterstapel (14) ausgebildet ist, wobei die Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) mit der ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15) aufgefüllt sind,
wobei der Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht (15) zwischen dem Brechungsindex des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) und dem Brechungsindex eines Gehäusematerials liegt und
wobei der Absolutwert der Differenz zwischen dem Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht (15) und dem Brechungsindex des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) höher ist als der Absolutwert der Differenz zwischen dem Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht (15) und dem Brechungsindex des Gehäusematerials.Light-emitting component with:
A substrate (10);
- An n-nitride semiconductor stack (12) produced on the substrate (10);
A light-emitting nitride layer (13) made on the n-type nitride semiconductor stack (12);
A p-nitride semiconductor stack (14) made on the light-emitting nitride layer (13) and having a number of hexagonal pyramid pits (141) extending from the surface of the p-nitride semiconductor stack (14) emitted by the light Nitride layer (13) facing away, extend downwards; and
A first transparent conductive oxide layer (15) formed on the p-type nitride semiconductor stack (14), the hexagonal pyramid depressions (141) of the p-nitride semiconductor stack (14) having the first transparent conductive oxide layer (14) 15) are filled up,
wherein the refractive index of the transparent conductive oxide layer (15) lies between the refractive index of the p-nitride semiconductor stack (14) and the refractive index of a package material, and
wherein the absolute value of the difference between the refractive index of the transparent conductive oxide layer (15) and the refractive index of the p-nitride semiconductor stack (14) is higher than the absolute value of the difference between the refractive index of the transparent conductive oxide layer (15) and the refractive index of the housing material.

Figure DE102005029268B4_0001
Figure DE102005029268B4_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Licht emittierendes Bauteil, und spezieller betrifft sie ein Licht emittierendes Bauteil hoher Effizienz.The invention relates to a light-emitting device, and more particularly to a light-emitting device of high efficiency.

Licht emittierende Halbleiter-Bauteile wurden in optischen Anzeigegeräten, Verkehrssignalen, Datenspeichern, Kommunikationseinrichtungen, Beleuchtungsvorrichtungen und medizinischen Geräten in weitem Umfang angewandt.Semiconductor light emitting devices have been widely used in optical displays, traffic signals, data storage devices, communication devices, lighting devices, and medical devices.

Die herkömmliche Nitrid-LED verfügt über eine dünne Metallschicht auf ihrer Oberfläche, wie aus einem Material der Ni-Au-Gruppe, die als transparente, leitende Schicht angesehen wird. Jedoch kann ein Teil des LED-Lichts immer noch nicht durch das Metall laufen. Durch die LED erzeugtes Licht wird durch die dünne Metallschicht absorbiert, und die Lichttransmission ist verringert. Um eine gute Transmission zu erzielen, ist die Dicke der dünnen Metallschicht auf innerhalb einiger zehn bis einiger hundert Angström begrenzt. Obwohl für die Dicke der dünnen Metallschicht eine Begrenzung besteht, verfügt sie lediglich über eine Transmission für sichtbares Licht im Bereich von 60%–70%, und die Lichtemissionseffizienz der LED ist immer noch niedrig.The conventional nitride LED has a thin metal layer on its surface, such as a material of the Ni-Au group, which is considered a transparent, conductive layer. However, part of the LED light still can not pass through the metal. Light generated by the LED is absorbed by the thin metal layer, and the light transmission is reduced. To achieve good transmission, the thickness of the thin metal layer is limited to within tens to hundreds of angstroms. Although limiting the thickness of the thin metal layer, it has only a visible light transmission in the range of 60% -70%, and the light emission efficiency of the LED is still low.

Das Die US 6 078 064 A offenbart eine LED-Struktur. Die Oberfläche der LED verfügt über eine transparente, leitende Oxidschicht auf einer p-Kontaktschicht hoher Ladungsträgerkonzentration. Im Allgemeinen verfügt die transparente, leitende Oxidschicht über eine hohe Transmission von mehr als 90%. Daher kann die Dicke einer derartigen Schicht höher sein, und die Stromausbreitung ist besser, so dass die Helligkeit und die Lichtemissionseffizienz der LED verbessert sind. Es ist zu beachten, dass die transparente, leitende Oxidschicht mit einer p-Kontaktschicht mit hoher Ladungsträgerkonzentration von mehr als 5 × 1018 cm–3 in Kontakt stehen muss, um einen besseren ohmschen Kontakt zu bilden.The die US Pat. No. 6,078,064 discloses an LED structure. The surface of the LED has a transparent, conductive oxide layer on a p-contact layer of high carrier concentration. In general, the transparent, conductive oxide layer has a high transmission of more than 90%. Therefore, the thickness of such a layer may be higher, and the current propagation is better, so that the brightness and the light emission efficiency of the LED are improved. It should be noted that the transparent conductive oxide layer must be in contact with a high carrier concentration p-type contact layer of more than 5 × 10 18 cm -3 in order to form a better ohmic contact.

Das taiwanische Patent Nr. TW 459 407 B offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Rückwärts-Tunnelschicht. Zwischen einer transparenten Oxid-Elektrodenschicht und einer Licht emittierenden Halbleiterschicht ist eine n+-Rückwärts-Tunnelkontaktschicht ausgebildet, um den Zweck der Bildung eines guten ohmschen Kontakts zu erfüllen, um die Lichtemissionseffizienz der LED zu verbessern und die Betriebsspannung zu senken.Taiwanese Patent No. TW 459 407 B discloses a method of fabricating a backward tunneling layer. Between an oxide transparent electrode layer and a semiconductor light emitting layer, an n + backward tunnel contact layer is formed to fulfill the purpose of forming a good ohmic contact to improve the light emitting efficiency of the LED and to lower the operating voltage.

Außerdem offenbart Y. C. Lin in der Veröffentlichung ”InGaN/GaN Light Emitting Diodes with Ni/Au, Ni/ITO und ITO p-Type Contacts” (Solid-State Electronics, Vol. 47, S. 849–853) ein einschlägiges Verfahren. Er offenbart, dass eine dünne Metallschicht auf einer p-Kontaktschicht einer Nitrid-LED hergestellt wird und dann auf dieser eine transparente, leitende Oxidschicht hergestellt wird. Dieses Verfahren kann den Kontaktwiderstand zwischen der p-Kontaktschicht und der transparenten, leitenden Oxidschicht effizient verringern. Jedoch ist die Transmission durch die dünne Metallschicht immer noch verringert, und so wird die Lichtemissionseffizienz der LED immer noch durch diese beeinträchtigt.In addition, Y.C. Lin Lin discloses a pertinent method in the publication "InGaN / GaN Light Emitting Diodes with Ni / Au, Ni / ITO and ITO p-Type Contacts" (Solid-State Electronics, Vol. 47, pp. 849-853). It discloses that a thin metal layer is formed on a p-type contact layer of a nitride LED and then a transparent conductive oxide layer is formed thereon. This method can efficiently reduce the contact resistance between the p-type contact layer and the transparent conductive oxide layer. However, the transmission through the thin metal layer is still reduced, and so the light emission efficiency of the LED is still affected by it.

Die DE 10 2005 013 580 A1 zeigt ein Licht emittierendes Bauteil mit einem Substrat, einer auf diesem hergestellten Halbleiter-Nitridschicht, einer auf dieser hergestellten Lichtemissionsschicht, und einer auf dieser hergestellten zweiten Halbleiter-Nitridschicht mit einer Vielzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen in ihrer von der Nitrid-Lichtemissionsschicht abgewandten Fläche, die sich von der Oberfläche der zweiten Halbleiter-Nitridschicht aus nach unten erstrecken. Auf der Sechseckpyramiden-Vertiefungen aufweisenden Oberfläche der zweiten Halbleiter-Nitridschicht ist eine transparente leitende Schicht ausgebildet.The DE 10 2005 013 580 A1 FIG. 12 shows a light-emitting device including a substrate, a semiconductor nitride layer formed thereon, a light-emitting layer formed thereon, and a second semiconductor nitride layer formed thereon with a plurality of hexagonal pyramid pits in their surface facing away from the nitride light-emitting layer. FIG extend downwardly from the surface of the second semiconductor nitride layer. On the hexagonal pyramid depressions having surface of the second semiconductor nitride layer, a transparent conductive layer is formed.

Die EP 1 363 334 A1 beschreibt eine Verbundhalbleiter-Vorrichtung auf GaN-Basis mit einer ZnO-Elektrode. Eine Licht emittierende Stapelschicht umfasst eine n-Typ GaN-Schicht, eine InGaN-Emissionsschicht und eine p-Typ GaN-Schicht auf einer n-Typ GaN-Pufferschicht. Auf der Oberfläche dieses Licht emittierenden Stapels ist eine ZnO-Elektrode gebildet.The EP 1 363 334 A1 describes a GaN-based compound semiconductor device having a ZnO electrode. A light-emitting stacked layer includes an n-type GaN layer, an InGaN emission layer, and a p-type GaN layer on an n-type GaN buffer layer. On the surface of this light-emitting stack, a ZnO electrode is formed.

Die US 2003/0 218 179 A1 beschreibt eine Halbleiter-Lichtemissionsvorrichtung auf Nitridbasis, die ein Substrat, eine p-Typ-Elektrode, eine p-Typ GaN-Hüllschicht, eine p-Typ AlGaNi-Ladungssträger-Sperrschicht, eine Licht emittierende Schicht aus InGaN und drei InGaN-Hüllschichten mit unterschiedlichen In-Konzentrationen aufweist. Auf dieser Schichtstruktur ist eine n-Typ GaN-Lichtaustrittsschicht mit Hexagonalpyramide-Vertiefungen gebildet, auf die eine dünne Aluminium-Elektrodenschicht aufgedampft ist.The US 2003/0218179 A1 describes a nitride-based semiconductor light emitting device including a substrate, a p-type electrode, a p-type GaN cladding layer, a p-type AlGaNi carrier-barrier layer, a light-emitting layer of InGaN, and three InGaN cladding layers having different In concentrations. An n-type GaN light-emitting layer with hexagonal pyramid depressions, on which a thin aluminum electrode layer has been vapor-deposited, is formed on this layer structure.

Die EP 0 977 280 A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Lichtemission mit hoher Effizienz, wobei der Vorrichtungsaufbau einen Wellenleiteraufbau darstellt, der sich in zwei Richtungen erstreckt und eine angeraute Oberfläche aufweist. Ein Mesa-Bereich weist einen Oxidring auf. Eine transparente Fensterschicht der Vorrichtung weist ebenfalls eine aufgeraute Oberflächenstruktur mit einer im Wesentlichen zufälligen Rasterstruktur auf.The EP 0 977 280 A2 describes a device for emitting light with high efficiency, wherein the device structure is a waveguide structure which extends in two directions and has a roughened surface. A mesa area has an oxide ring. A transparent window layer of the device also has a roughened surface structure with a substantially random raster structure.

Daher zielt die Erfindung darauf ab, die Helligkeit einer LED zu verbessern, das Problem des Kontaktwiderstands, wie er zwischen einer derartigen Kontaktschicht und einer transparenten, leitenden Oxidschicht auftritt, zu lösen und die Prozesskomplexität zu vereinfachen.Therefore, the invention aims to improve the brightness of an LED, to solve the problem of contact resistance as it occurs between such a contact layer and a transparent conductive oxide layer, and to simplify process complexity.

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Licht emittierendes Bauteil mit hoher Transmission zu schaffen, um die oben angegebenen Probleme zu lösen. Therefore, it is an object of the invention to provide a high-transmission light-emitting device to solve the above-mentioned problems.

Diese Aufgabe wird durch das Licht emittierende Bauteil nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by the light-emitting component according to claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention are described in the subclaims.

Im Allgemeinen kann, wenn die der Licht emittierenden Nitridschicht gegenüberstehende Fläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels eben und glatt ist und parallel zur Substratoberfläche verläuft, die transparente, leitende Oxidschicht nicht direkt einen guten ohmschen Kontakt mit dem p-Nitrid-Halbleiterstapel bilden, so dass die Betriebsspannung erhöht ist.In general, when the surface of the p-type nitride semiconductor stack facing the light-emitting nitride layer is flat and smooth and parallel to the substrate surface, the transparent conductive oxide layer can not directly make good ohmic contact with the p-type nitride semiconductor stack the operating voltage is increased.

Demgegenüber werden in der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels, der Licht emittierenden Nitridschicht gegenüberstehend, eine Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen bereit gestellt, wobei sich eine Sechseckpyramide-Vertiefung von der Oberfläche der zweiten Nitrid-Halbleiterschicht aus nach unten erstreckt, und dann ist eine transparente, leitende Oxidschicht über der Oberfläche ausgebildet, wodurch die transparente, leitende Oxidschicht nicht nur mit dem ebenen Bereich der Oberfläche des p-Nitridhalbleiters ohne Vertiefungsbereich (nachfolgend als ”ebene Außenfläche” bezeichnet), in Kontakt steht, sondern auch mit den Innenflächen der Sechseckpyramide-Vertiefungen (nachfolgend als ”Vertiefungsinnenfläche” bezeichnet). Der Oberflächenenergiezustand der flachen Außenfläche unterscheidet sich von dem der Vertiefungsinnenflächen. Der Unterschied zwischen den Oberflächenenergiezuständen beruht auf dem Unterschied der Kristallrichtungen sowie dem Unterschied der Oberflächenenergiepotenziale zwischen der flachen Außenfläche und den Vertiefungsinnenflächen. Wenn die transparente, leitende Oxidschicht direkt auf der flachen Außenfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels hergestellt wird, verfügt die Grenzfläche zwischen ihr und der flachen Außenfläche über eine höhere Potenzialbarriere, was zu einem höheren Kontaktwiderstand führt. Wenn jedoch die transparente, leitende Oxidschicht mit den Vertiefungsinnenflächen in Kontakt steht, kann aufgrund der niedrigeren Potenzialbarriere zwischen der Grenzfläche der Vertiefungsinnenfläche und der transparenten, leitenden Oxidschicht ein guter ohmscher Kontakt gebildet werden. Daher benötigt die p-Schicht keine hohe Ladungsträgerkonzentration, wie dies für den bisherigen Stand der Technik angegeben wurde. Die Betriebsspannung des Bauteils kann auf den Wert einer herkömmlichen LED auf Ni/Au-Basis gesenkt werden.On the other hand, in the surface of the p-type nitride semiconductor stack facing the light-emitting nitride layer, a number of hexagonal pyramid depressions are provided, with a hexagonal pyramid recess extending downward from the surface of the second nitride semiconductor layer, and then one transparent conductive oxide layer formed over the surface, whereby the transparent conductive oxide layer in contact not only with the planar portion of the surface of the p-type nitride semiconductor without recessed area (hereinafter referred to as "flat outer surface"), but also with the inner surfaces of the hexagonal pyramid Depressions (hereinafter referred to as "recess inner surface"). The surface energy state of the flat outer surface is different from that of the cavity inner surfaces. The difference between the surface energy states is due to the difference in crystal directions and the difference in surface energy potentials between the flat outer surface and the cavity inner surfaces. When the transparent conductive oxide layer is formed directly on the flat outer surface of the p-nitride semiconductor stack, the interface between it and the flat outer surface has a higher potential barrier, resulting in higher contact resistance. However, when the transparent conductive oxide layer is in contact with the recessed inner surfaces, a good ohmic contact may be formed due to the lower potential barrier between the interface of the recessed inner surface and the transparent conductive oxide layer. Therefore, the p-layer does not require a high carrier concentration, as stated in the prior art. The operating voltage of the component can be reduced to the value of a conventional Ni / Au based LED.

Wenn ein Betriebsstrom zugeführt wird, breitet sich dieser als Erstes durch die transparente, leitende Oxidschicht aus, er fließt dann hauptsächlich durch den Kontaktbereich geringeren Widerstands der Vertiefungsinnenflächen in Kontakt mit der transparenten, leitenden Oxidschicht in den p-Nitrid-Halbleiterstapel, und schließlich fließt er in die Licht emittierende Schicht, um Licht zu erzeugen.When an operating current is supplied, it first propagates through the transparent conductive oxide layer, then flows into contact with the transparent conductive oxide layer in the p-type nitride semiconductor stack mainly through the lower resistance contact area of the recessed inner surfaces, and finally flows in the light-emitting layer to generate light.

Ferner bestehen die anderen Vorteile hinsichtlich der Sechseckpyramide-Vertiefungen darin, dass sie sowohl den Totalreflexionseffekt der Oberfläche des Bauteils als auch den Lichtabsorptionseffekt des p-Nitrid-Halbleiterstapels effektiv verringern können. So kann die Lichtemissionseffizienz weiter verbessert werden. Außerdem ist die Lichttransmission der transparenten, leitenden Oxidschicht besser als diejenige der herkömmlichen dünnen Metallschicht. Die beanspruchte Erfindung kann dauerhaft die Lichtemissionseffizienz des Bauteils stark verbessern und es mit einer niedrigen Betriebsspannung versehen.Further, the other advantages with respect to the hexagonal pyramid recesses are that they can effectively reduce both the total reflection effect of the surface of the device and the light absorption effect of the p-nitride semiconductor stack. Thus, the light emission efficiency can be further improved. In addition, the light transmittance of the transparent conductive oxide layer is better than that of the conventional thin metal layer. The claimed invention can greatly improve the light emission efficiency of the device and provide it with a low operating voltage.

1 ist ein Diagramm einer ersten Ausführungsform eines Licht emittierenden Bauteils gemäß der Erfindung. 1 is a diagram of a first embodiment of a light-emitting device according to the invention.

2 ist ein Diagramm eines p-Nitrid-Halbleiterstapels mit einer Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen gemäß der Erfindung. 2 Figure 3 is a diagram of a p-nitride semiconductor stack having a number of hexagonal pyramid pits according to the invention.

3 ist ein Kurvenbild zur Helligkeit des Licht emittierenden Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung über der Dichte von Sechseckpyramide-Vertiefungen. 3 FIG. 12 is a graph of the brightness of the light-emitting device according to the present invention versus the density of hexagonal pyramid pits. FIG.

4 ist ein Kurvenbild zur Helligkeit des Licht emittierenden Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung über der Diagonallänge der Sechseckpyramide-Vertiefungen. 4 FIG. 12 is a graph of the brightness of the light-emitting device according to the present invention versus the diagonal length of the hexagonal pyramid pits. FIG.

5 ist ein Kurvenbild zur Helligkeit des Licht emittierenden Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung über der Tiefe der Sechseckpyramide-Vertiefungen. 5 FIG. 12 is a graph of the brightness of the light-emitting device according to the present invention versus the depth of the hexagonal pyramid pits. FIG.

6 ist eine Tabelle zur mittleren Tiefe der Sechseckpyramide-Vertiefungen, der Dicke der transparenten, leitenden Oxidschicht und der Betriebsspannung. 6 is a table of the mean depth of the hexagonal pyramid pits, the thickness of the transparent conductive oxide layer, and the operating voltage.

7 ist ein Kurvenbild zur Intensität über dem Betriebsstrom für verschiedene LEDs. 7 is a graph of intensity over the operating current for different LEDs.

8 ist ein Kurvenbild zum positiven Strom über der Spannung für verschiedene LEDs. 8th is a graph of the positive current over the voltage for different LEDs.

9 ist ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines Licht emittierenden Bauteils gemäß der Erfindung. 9 is a diagram of a second embodiment of a light-emitting device according to the invention.

10 ist ein Diagramm einer dritten Ausführungsform eines Licht emittierenden Bauteils gemäß der Erfindung. 10 Fig. 10 is a diagram of a third embodiment of a light-emitting device according to the invention.

Es ist auf die 1 Bezug zu nehmen, die ein Diagramm eines auf der Erfindung beruhenden Licht emittierenden Bauteils darstellt. Das Licht emittierende Bauteil verfügt über ein Saphirsubstrat 10; eine auf diesem hergestellte Nitridpufferschicht 11; einen auf dieser hergestellten n-Nitrid-Halbleiterstapel 12, dessen vom Substrat entfernte Oberfläche über eine erste und eine zweite Oberfläche verfügt; eine auf der ersten Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels 12 ausgebildete Licht emittierende Nitridschicht 13 mit Mehrfachquantentrogstruktur; einen auf dieser hergestellten p-Nitrid-Halbleiterstapel 14, dessen von der Licht emittierenden Nitridschicht 13 mit Mehrfachquantentrogstruktur abgewandte Oberfläche über eine Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 verfügt; eine auf dem p-Nitrid-Halbleiterstapel 14 und den Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 hergestellte transparente, leitende Oxidschicht 15, deren Material mit den Vertiefungsinnenflächen 1411 in Kontakt steht; eine auf der zweiten Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels 12 hergestellte n-Elektrode 16; und eine auf der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 hergestellte p-Elektrode 19. Die 2 ist ein Diagramm des p-Nitrid-Halbleiterstapels 14 mit der Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen 141.It is on the 1 To refer to, which is a diagram of a light emitting device based on the invention. The light-emitting device has a sapphire substrate 10 ; a nitride buffer layer made thereon 11 ; an n-nitride semiconductor stack fabricated thereon 12 whose surface remote from the substrate has first and second surfaces; one on the first surface of the n-nitride semiconductor stack 12 formed light-emitting nitride layer 13 with multiple quantum well structure; a p-type nitride semiconductor stack made thereon 14 , its light-emitting nitride layer 13 surface facing away from multiple quantum well structure over a number of hexagonal pyramid recesses 141 features; one on the p-nitride semiconductor stack 14 and the hexagonal pits 141 produced transparent, conductive oxide layer 15 , whose material with the recessed inner surfaces 1411 in contact; one on the second surface of the n-nitride semiconductor stack 12 manufactured n-electrode 16 ; and one on the transparent conductive oxide layer 15 manufactured p-electrode 19 , The 2 is a diagram of the p-nitride semiconductor stack 14 with the number of hexagonal pyramid pits 141 ,

Der zwischen den Vertiefungsinnenflächen 1411 und der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 ausgebildete Kontaktwiderstand ist niedriger als der zwischen der flachen Außenfläche 140 des p-Nitrid-Halbleiterstapels 14 und der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 ausgebildete Kontaktwiderstand.The between the recess inner surfaces 1411 and the transparent conductive oxide layer 15 formed contact resistance is lower than that between the flat outer surface 140 of the p-nitride semiconductor stack 14 and the transparent conductive oxide layer 15 trained contact resistance.

Die Form und der Winkel der Strukturen der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 hängen von den physikalischen Kristalleigenschaften des Nitrids, wie den Nitrid-Kristalleigenschaften ab. Es sei ein C-(0001)-Saphirsubstrat als Beispiel verwendet. Jeder Winkel zwischen jeder benachbarten Pyramidenfläche beträgt ungefähr im Wesentlichen 120 Grad, und zu den Pyramidenflächen gehören solche einer (10-11)- oder einer (11-22)-Gitterflächengruppe.The shape and angle of the structures of hexagonal pits 141 depend on the physical crystal properties of the nitride, such as the nitride crystal properties. Use a C (0001) sapphire substrate as an example. Each angle between each adjacent pyramid surface is approximately substantially 120 degrees, and the pyramid surfaces include those of a (10-11) or a (11-22) lattice surface group.

Das Verfahren zum Herstellen der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 beinhaltet mindestens einen Schritt, oder mehr als einen Schritt, wie es nachfolgend angegeben ist.

  • 1. Es kann ein oberflächen-aktiver Stoff wie Si oder Mg, eingebracht werden, um die Kristallkeimbildung der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 so zu transformieren, dass diese an der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels 14 oder innerhalb desselben ausgebildet werden, wenn die anfänglichen Schichten der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 wachsen.
  • 2. Die anfänglichen Schichten der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 wachsen zwischen Epitaxietemperaturenvon 700°C und 950°C, um die Kristallkeimbildung so zu transformieren, dass sich die Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 an der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels 14 oder innerhalb desselben bilden.
  • 3. Die anfänglichen Schichten der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 wachsen in einer stickstoffreichen Umgebung, um die Kristallkeimbildung so zu transformieren, dass sich die Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 an der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels 14 oder innerhalb desselben bilden.
  • 4. Nachdem der p-Nitrid-Halbleiterstapel 14 hergestellt wurde, kann die Oberfläche desselben durch Ausführen eines chemischen Nassätzprozesses, wie mit H3PO4 hoher Temperatur, geätzt werden, um die Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 auszubilden.
  • 5. Eine kleinere Sechseckpyramide-Vertiefung kann dadurch ausgebildet werden, dass als Erstes ein epitaktisches Wachstum erfolgt. Danach kann eine größere Sechseckpyramide-Vertiefung 141 dadurch ausgebildet werden, dass an der kleineren Sechseckpyramide-Vertiefung ein chemischer Nassätzprozess ausgeführt wird, um die Lichtemissionseffizienz zu verbessern. Wenn die Sechseckpyramide-Vertiefung 141 direkt durch epitaktisches Wachstum erzeugt wird, können am Rand derselben Spannungen auftreten, so dass ein Epitaxieeffekt auftritt, der die Epitaxiequalität senkt und die elektrischen Eigenschaften der LED beeinträchtigt. Wenn jedoch zunächst durch epitaktisches Wachstum eine kleinere Sechseckpyramide-Vertiefung erzeugt wird und diese dann durch einen chemischen Nassätzprozess geätzt wird, um die kleinere Sechseckpyramide-Vertiefung größer und tiefer zu machen, kann eine Beschädigung der Epitaxieschichten der Sechseckpyramide-Vertiefung 141 vermieden werden.
The method of making the hexagonal pyramid pits 141 includes at least one step, or more than one step, as indicated below.
  • 1. A surfactant such as Si or Mg may be incorporated to nucleate the hexagonal pyramid pits 141 to transform them to the surface of the p-nitride semiconductor stack 14 or formed within it when the initial layers of the hexagonal pyramid pits 141 to grow.
  • 2. The initial layers of hexagonal pits 141 grow between epitaxy temperatures of 700 ° C and 950 ° C to transform the nucleation so that the hexagonal pyramid pits 141 at the surface of the p-nitride semiconductor stack 14 or form within it.
  • 3. The initial layers of hexagonal pits 141 grow in a nitrogen-rich environment to transform the nucleation so that the hexagonal pyramid pits 141 at the surface of the p-nitride semiconductor stack 14 or form within it.
  • 4. After the p-nitride semiconductor stack 14 The surface thereof may be etched by performing a wet chemical etching process, such as high temperature H 3 PO 4 , around the hexagonal pits 141 train.
  • 5. A smaller hexagonal pyramid recess can be formed by first epitaxial growth. After that, a larger hexagonal pyramid recess 141 may be formed by performing a wet chemical etching process on the smaller hexagonal pyramid recess to improve the light emission efficiency. If the hexagon-deepening 141 directly generated by epitaxial growth, can occur at the edge of the same voltages, so that an epitaxial effect occurs, which lowers the epitaxial quality and affects the electrical properties of the LED. However, if initially a smaller hexagonal pyramid recess is created by epitaxial growth and then etched by a wet chemical etching process to make the smaller hexagonal pyramid recess larger and deeper, damage to the epitaxial layers of the hexagonal pyramid recess may occur 141 be avoided.

Die Dichte der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 bei der Erfindung kann im Bereich von 1 × 107 cm–2 bis 1 × 1011 cm–2 liegen. Es wird auf die 3 verwiesen, die den besten Dichtebereich der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 gemäß der Erfindung zeigt. Gemäß der 3 nimmt die Helligkeit von 117 mcd auf 150 mcd zu, wenn die Dichte der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 von 1 × 108 cm–2 bis 2 × 109 cm–2 zunimmt. Dies zeigt an, dass durch Erhöhen der Dichte der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 die Helligkeit der LED verbessert werden kann.The density of the hexagonal pits 141 in the invention may be in the range of 1 × 10 7 cm -2 to 1 × 10 11 cm -2 . It will be on the 3 referenced the best density range of hexagonal pits 141 according to the invention shows. According to the 3 The brightness increases from 117 mcd to 150 mcd when the density of the hexagonal pits 141 increases from 1 × 10 8 cm -2 to 2 × 10 9 cm -2 . This indicates that by increasing the density of the hexagonal pits 141 the brightness of the LED can be improved.

Die Diagonallänge der Oberseite der Sechseckpyramide-Vertiefung 141 liegt im Bereich von 10 nm bis 1 μm. Es wird auf die 4 verwiesen, die den besten Bereich für die Diagonallänge der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 zeigt. Aus der 4 ergibt es sich, dass dann, wenn die Diagonallänge der Sechseckpyramide-Vertiefung 141 von 122 nm auf 168 nm zunimmt, die Helligkeit von 128 mcd auf 173 mcd zunehmen kann, was impliziert, dass eine größere Sechseckpyramide-Vertiefung die Helligkeit der LED verbessert.The diagonal length of the top of the hexagonal pyramid recess 141 is in the range of 10 nm to 1 μm. It will be on the 4 referred to the best area for the diagonal length of the hexagonal pits 141 shows. From the 4 it turns out that if the diagonal length the hexagonal pyramid recess 141 from 122 nm to 168 nm, the brightness may increase from 128 mcd to 173 mcd, which implies that a larger hexagonal pyramid depression improves the brightness of the LED.

Die Tiefe der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 gemäß der Erfindung kann im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegen. Es wird auf die 5 verwiesen, die den besten Bereich für die Tiefe der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 zeigt. Aus der 5 ist es ersichtlich, dass dann, wenn die Tiefe der Sechseckpyramide-Vertiefung 141 von 60 nm auf 125 nm zunimmt, die Helligkeit von 130 mcd auf 150 mcd zunimmt. D. h., dass eine tiefere Sechseckpyramide-Vertiefung 141 die Helligkeit der LED verbessern kann.The depth of hexagonal pits 141 according to the invention may be in the range of 10 nm to 1 micron. It will be on the 5 referenced, which is the best range for the depth of the hexagonal pits 141 shows. From the 5 it is apparent then that when the depth of the hexagonal pyramid recess 141 from 60 nm to 125 nm, the brightness increases from 130 mcd to 150 mcd. That is, a deeper hexagonal pyramid recess 141 can improve the brightness of the LED.

Es ist zu beachten, dass der Boden der Sechseckpyramide-Vertiefung 141 über der Licht emittierenden Schicht 13 liegen sollte. Wenn sich der Boden der Sechseckpyramide-Vertiefung 141 bis zur Licht emittierenden Schicht 13 erstreckt, sind die elektrischen Eigenschaften der LED schlecht.It should be noted that the bottom of the hexagonal pyramid recess 141 over the light-emitting layer 13 should lie. When the bottom of the hexagonal pyramid recess 141 to the light-emitting layer 13 extends, the electrical properties of the LED are poor.

Darüber hinaus sollte die transparente, leitende Oxidschicht 15 ausreichend dick dazu sein, die Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 aufzufüllen und eine Bedeckung um sie herum zu erzielen, so dass der Umfang jeder Sechseckpyramide-Vertiefung 141 in Kontakt mit der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 kontinuierlich, nicht diskontinuierlich oder unterbrochen, ist. Andernfalls kann der Strom durch den geringen Kontaktwiderstand der Innenflächen der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 in Kontakt mit der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 nicht in den Nitrid-Halbleiterstapel 14 laufen, und so ist die Betriebsspannung erhöht.In addition, the transparent, conductive oxide layer should be 15 thick enough to be the hexagonal pits 141 to fill up and to achieve a covering around them, so that the perimeter of each hexagonal pits 141 in contact with the transparent conductive oxide layer 15 continuous, not discontinuous or interrupted. Otherwise, the current may be due to the low contact resistance of the inner surfaces of the hexagonal pits 141 in contact with the transparent conductive oxide layer 15 not in the nitride semiconductor stack 14 run, and so the operating voltage is increased.

Es ist auf die 6 Bezug zu nehmen, die eine Tabelle zur mittleren Tiefe der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141, der Dicke der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 und der Betriebsspannung ist. Beim Beispiel handelt es sich um eine Nitrid-LED mit Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 mit einer mittleren Tiefe von 150 nm. Es sei angenommen, dass auf dem Nitrid-Halbleiterstapel 14 jeweils transparente, leitende Oxidschichten 15 verschiedener Dicken von 70 nm bzw. 220 nm ausgebildet sind. Die Betriebsspannung einer LED mit einer transparenten, leitenden Oxidschicht 15 von 70 nm beträgt ungefähr 3,6 V, wenn der Strom 20 mA beträgt. Jedoch beträgt die Betriebsspannung einer LED mit einer transparenten, leitenden Oxidschicht 15 von 220 nm unter denselben Bedingungen ungefähr 3,3 V. Dies impliziert, dass dann, wenn die Dicke der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 ausreichend ist, die Betriebsspannung gesenkt werden kann.It is on the 6 Reference to a table showing the mean depth of the hexagonal pits 141 , the thickness of the transparent conductive oxide layer 15 and the operating voltage is. The example is a nitride LED with hexagonal pyramid pits 141 with a mean depth of 150 nm. Assume that on the nitride semiconductor stack 14 each transparent, conductive oxide layers 15 different thicknesses of 70 nm and 220 nm are formed. The operating voltage of an LED with a transparent, conductive oxide layer 15 of 70 nm is about 3.6 V when the current is 20 mA. However, the operating voltage is an LED with a transparent, conductive oxide layer 15 of 220 nm under the same conditions about 3.3 V. This implies that if the thickness of the transparent conductive oxide layer 15 is sufficient, the operating voltage can be lowered.

Die Transmission der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 beträgt mehr als 50%, wenn die Lichtwellenlänge im Bereich von 300 nm bis 700 nm liegt. Die transparente, leitende Oxidschicht 15 kann durch einen Elektronenstrahl-Verdampfer, eine Sputtervorrichtung, eine thermische Beschichtungsvorrichtung oder irgendeine Kombination derartiger Vorrichtungen hergestellt werden. Wenn die transparente, leitende Oxidschicht 15 hergestellt wird, besteht die Weise darin, die Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 so aufzufüllen, dass die Fläche mit niedrigem Kontaktwiderstand erhöht ist, um die Betriebsspannung der LED effizient zu senken.The transmission of the transparent, conductive oxide layer 15 is more than 50% when the wavelength of light is in the range of 300 nm to 700 nm. The transparent, conductive oxide layer 15 may be made by an electron beam evaporator, a sputtering apparatus, a thermal coating apparatus, or any combination of such apparatus. When the transparent, conductive oxide layer 15 The way it is made is the hexagonal pits 141 fill so that the area with low contact resistance is increased to efficiently lower the operating voltage of the LED.

Außerdem verfügt, nachdem die transparente, leitende Oxidschicht 15 die Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 aufgefüllt hat, ihre Oberfläche nicht über die Eigenschaft der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141. Anders gesagt, sollte die Brechungsindexdifferenz von Materialien unter und über den Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 maximiert sein, so dass der Lichtentnahmeeffekt verbessert werden kann. Daher sollte der Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 zwischen denen des Nitridmaterials und des Gehäusematerials liegen. Vorzugsweise ist der Absolutwert der Differenzen der Brechungsindizes der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 und des Nitridmaterials höher als die derjenigen der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 und des Gehäusematerials.It also features after the transparent, conductive oxide layer 15 the hexagonal pits 141 Their surface does not have the property of the hexagonal pits 141 , In other words, the refractive index difference of materials should be below and above the hexagonal pyramid pits 141 be maximized, so that the light extraction effect can be improved. Therefore, the refractive index of the transparent conductive oxide layer should be 15 lie between those of the nitride material and the housing material. Preferably, the absolute value of the differences of refractive indices of the transparent conductive oxide layer 15 and the nitride material higher than that of the transparent conductive oxide layer 15 and the housing material.

Die 7 zeigt ein Vergleichsdiagramm zur Lichtintensität über den Betriebsstrom für drei Arten von LEDs, wobei eine LED-A eine solche mit Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 und der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 gemäß der Erfindung ist, eine LED-B eine solche mit einer dünnen Metallschicht aber ohne Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 ist, und eine LED-C eine solche mit einer leitenden Oxidschicht aber ohne Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 ist. Gemäß der 7 verfügt die LED-B über unvollkommene Lichtemissionseigenschaften und die Helligkeit ist niedriger, da die Lichttransmission der dünnen Metallschicht niedriger als die der leitenden Oxidschicht ist. Die LED-C, bei der die herkömmliche dünne Metallschicht durch die transparente, leitende Oxidschicht ersetzt ist, zeigt hervorragende Lichttransmission und dadurch ist der Lichtemissionseffekt verbessert, und die Lichtemissionseffizienz ist verbessert. Jedoch zeigt die LED-A den Vorteil der Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 hinsichtlich einer Vergrößerung der gesamten Lichtemissionsfläche sowie einer Verringerung von Lichtverlusten, hervorgerufen durch den Totalreflexionseffekt und eine Lichtabsorption durch den Halbleiterstapel über der Licht emittierenden Schicht. Daher kann die LED-A die Helligkeit und die Lichtemissionseffizienz stark erhöhen.The 7 Figure 3 shows a comparison of light intensity vs. operating current for three types of LEDs, one LED-A being one with hexagonal pits 141 and the transparent conductive oxide layer 15 According to the invention, an LED B is one with a thin metal layer but without hexagonal pits 141 and an LED-C having a conductive oxide layer but without hexagonal pits 141 is. According to the 7 LED-B has imperfect light-emitting characteristics, and the brightness is lower because the light transmission of the thin metal layer is lower than that of the conductive oxide layer. The LED-C in which the conventional thin metal layer is replaced by the transparent conductive oxide layer shows excellent light transmission, and thereby the light-emitting effect is improved, and the light-emitting efficiency is improved. However, LED-A has the advantage of hexagonal pits 141 in view of an increase in the total light emitting area and a reduction in light losses caused by the total reflection effect and a light absorption by the semiconductor stack over the light-emitting layer. Therefore, the LED-A can greatly increase the brightness and the light emission efficiency.

Die 8 zeigt ein Vergleichsdiagramm zum positiven Strom über der Spannung für drei Arten von LEDs, wobei eine LED-A eine solche mit Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 und der transparenten, leitenden Oxidschicht 15 gemäß der Erfindung ist, eine LED-B eine solche mit einer dünnen Metallschicht aber ohne Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 ist, und eine LED-C eine solche mit einer leitenden Oxidschicht aber ohne Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 ist. Aus der 8 ergibt es sich, dass die Betriebsspannung der LED-B mit der dünnen Metallschicht die niedrigste der drei LEDs ist. Aufgrund eines unvollkommenen ohmschen Kontakts ist die Betriebsspannung der LED-C mit der leitenden Oxidschicht sehr hoch. Wenn z. B. der Strom 20 mA beträgt, beträgt die Betriebsspannung der LED-C mehr als 5 V. Jedoch kann die Betriebsspannung der LED-A mit der leitenden Oxidschicht und den Sechseckpyramide-Vertiefungen 141 ähnlich wie bei der LED-B gesenkt werden. Daher kann die Erfindung für ein besseres Funktionsvermögen sorgen.The 8th shows a comparison diagram of the positive current over the voltage for three types of LEDs, with an LED-A such with hexagonal pits 141 and the transparent conductive oxide layer 15 According to the invention, an LED B is one with a thin metal layer but without hexagonal pits 141 and an LED-C having a conductive oxide layer but without hexagonal pits 141 is. From the 8th it turns out that the operating voltage of the LED-B with the thin metal layer is the lowest of the three LEDs. Due to an imperfect ohmic contact, the operating voltage of the LED-C with the conductive oxide layer is very high. If z. For example, if the current is 20 mA, the operating voltage of the LED-C is more than 5 V. However, the operating voltage of the LED-A with the conductive oxide layer and the hexagonal pits 141 similar to the LED-B are lowered. Therefore, the invention can provide a better performance.

Es ist auf die 9 Bezug zu nehmen, die ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Licht emittierenden Bauteils ist. Die zweite Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels 12 des Licht emittierenden Bauteils verfügt ferner über ein n-Elektrodenkontaktgebiet 121 und ein Nicht-Elektrodenkontaktgebiet 122. Die n-Elektrode 16 ist auf dem n-Elektrodenkontaktgebiet 121 ausgebildet. Das Nicht-Elektrodenkontaktgebiet 122 verfügt ferner über eine Lichtemissionsfläche hoher Effizienz. Auf dieser Lichtemissionsfläche hoher Effizienz ist eine raue Oberfläche oder eine Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen durch Ausführen eines Ätzprozesses oder epitaktischen Wachstums ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform verfügt das Licht emittierende Bauteil über eine raue Oberfläche 123. Aufgrund der rauen Oberfläche 123 des Nicht-Elektrodenkontaktgebiets 122 kann Querlicht, das zwischen dem Substrat 10 und dem n-Nitrid-Halbleiterstapel 12 reflektiert wird, verringert werden, so dass das Querlicht effektiv emittiert werden kann, um die Lichtemissionseffizienz der LED zu erhöhen.It is on the 9 Reference is made, which is a diagram of a second embodiment of a light-emitting device according to the invention. The second surface of the n-nitride semiconductor stack 12 the light-emitting device further has an n-electrode contact region 121 and a non-electrode contact area 122 , The n-electrode 16 is on the n-electrode contact area 121 educated. The non-electrode contact area 122 also has a high efficiency light emitting surface. On this high-efficiency light emission surface, a rough surface or a number of hexagonal pyramid pits are formed by performing an etching process or epitaxial growth. In this embodiment, the light-emitting device has a rough surface 123 , Due to the rough surface 123 of the non-electrode contact area 122 can transverse light that is between the substrate 10 and the n-nitride semiconductor stack 12 is reduced, so that the transverse light can be effectively emitted to increase the light emission efficiency of the LED.

Es ist auf die 10 Bezug genommen, die ein Diagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Licht emittierenden Bauteils ist. Dieses Licht emittierende Bauteil verfügt ferner über eine auf der rauen Oberfläche 123 und dem Nicht-Elektrodenkontaktgebiet 122 ausgebildete zweite transparente, leitende Oxidschicht 18, die auch mit der n-Elektrode 16 in Kontakt steht, so dass die Stromausbreitung an der zweiten transparenten, leitenden Oxidschicht 18 besser ist. Darüber hinaus ist die Lichtemissionseffizienz verbessert, wenn der Brechungsindex der zweiten transparenten, leitenden Oxidschicht 18 zwischen den Brechungsindizes des Nitridmaterials und des Gehäusematerials liegt.It is on the 10 Reference is made, which is a diagram of a third embodiment of a light-emitting device according to the invention. This light-emitting device also has one on the rough surface 123 and the non-electrode contact area 122 formed second transparent, conductive oxide layer 18 that too with the n-electrode 16 is in contact, allowing the current to propagate to the second transparent conductive oxide layer 18 is better. In addition, the light emission efficiency is improved when the refractive index of the second transparent conductive oxide layer 18 lies between the refractive indices of the nitride material and the housing material.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen kann zwischen der n-Elektrode 16 und dem n-Elektrodenkontaktgebiet 121 der zweiten Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels 12 eine transparente, leitende Oxidschicht ausgebildet werden.In the above embodiments, between the n-electrode 16 and the n-electrode contact region 121 the second surface of the n-nitride semiconductor stack 12 a transparent, conductive oxide layer can be formed.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen kann die transparente, leitende Oxidschicht als n-Elektrode verwendet werden.In the above-mentioned embodiments, the transparent conductive oxide layer may be used as the n-electrode.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen kann das n-Elektrodenkontaktgebiet 121 ferner über eine Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen verfügen.In the above-mentioned embodiments, the n-electrode contact area 121 also have a number of hexagonal pits.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen verfügt das Saphirsubstrat 10 über einen Versatzwinkel zwischen 0 und 10°. Das Saphirsubstrat 10 kann durch ein Substrat aus einem Material ersetzt werden, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus GaN, AlN, SiC, GaAs, GaP, Si, ZnO, MgO, MgAl2O3 und Glas besteht.In the above embodiments, the sapphire substrate has 10 over an offset angle between 0 and 10 °. The sapphire substrate 10 can be replaced by a substrate of a material selected from a group consisting of GaN, AlN, SiC, GaAs, GaP, Si, ZnO, MgO, MgAl 2 O 3, and glass.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen besteht die Nitridpufferschicht 11 aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN. Der n-Nitrid-Halbleiterstapel 12 besteht aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN. Die Licht emittierende Nitridschicht 13 mit Mehrfachquantentrogstruktur besteht aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN. Der p-Nitrid-Halbleiterstapel 14 besteht aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN. Die transparente, leitende Oxidschichten 15 und 18 bestehen aus Indiumzinnoxid (ITO), Cadmiumzinnoxid (CTO), Antimonzinnoxid, Indiumzinkoxid, Zinkaluminiumoxid und Zinkzinnoxid.In the above embodiments, the nitride buffer layer is 11 of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The n-nitride semiconductor stack 12 It consists of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The light-emitting nitride layer 13 with multiple quantum well structure consists of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The p-nitride semiconductor stack 14 It consists of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The transparent, conductive oxide layers 15 and 18 consist of indium tin oxide (ITO), cadmium tin oxide (CTO), antimony tin oxide, indium zinc oxide, zinc aluminum oxide and zinc tin oxide.

So verfügt ein vorliegendes Licht emittierendes Bauteil über ein Substrat, einen auf diesem hergestellten ersten Nitrid-Halbleiterstapel, eine auf diesem hergestellte Licht emittierende Nitridschicht, einen auf dieser hergestellten zweiten Nitrid-Halbleiterstapel sowie eine auf diesem hergestellte erste transparente, leitende Oxidschicht. Der zweite Nitrid-Halbleiterstapel verfügt über eine Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen, die in einer Oberfläche desselben ausgebildet sind. Die Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen des zweiten Nitrid-Halbleiterstapels sind mit der ersten transparenten, leitenden Oxidschicht aufgefüllt, und an den Innenflächen der Anzahl von Sechseckpyramide-Vertiefungen ist ein ohmscher Kontakt niedrigen Widerstands gebildet, was die Betriebsspannung senkt und die Lichtemissionseffizienz des Licht emittierenden Bauteils verbessert.Thus, a present light-emitting device has a substrate, a first nitride semiconductor stack formed thereon, a nitride layer formed thereon, a second nitride semiconductor stack formed thereon, and a first transparent conductive oxide layer formed thereon. The second nitride semiconductor stack has a number of hexagonal pyramid recesses formed in a surface thereof. The number of hexagonal pyramid pits of the second nitride semiconductor stack are filled with the first transparent conductive oxide layer, and a low resistance ohmic contact is formed on the inner surfaces of the number of hexagonal pore depressions, lowering the operating voltage and the light emitting efficiency of the light emitting device improved.

Claims (35)

Licht emittierendes Bauteil mit: – einem Substrat (10); – einem auf dem Substrat (10) hergestellten n-Nitrid-Halbleiterstapel (12); – einer auf dem n-Nitrid-Halbleiterstapel (12) hergestellten Licht emittierenden Nitridschicht (13); – einem auf der Licht emittierenden Nitridschicht (13) hergestellten p-Nitrid-Halbleiterstapel (14) mit einer Anzahl von Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141), die sich von der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14), die von der Licht emittierenden Nitridschicht (13) abgewandt ist, nach unten erstrecken; und – einer ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15), die auf dem p-Nitrid-Halbleiterstapel (14) ausgebildet ist, wobei die Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) mit der ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15) aufgefüllt sind, wobei der Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht (15) zwischen dem Brechungsindex des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) und dem Brechungsindex eines Gehäusematerials liegt und wobei der Absolutwert der Differenz zwischen dem Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht (15) und dem Brechungsindex des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) höher ist als der Absolutwert der Differenz zwischen dem Brechungsindex der transparenten, leitenden Oxidschicht (15) und dem Brechungsindex des Gehäusematerials.Light emitting device comprising: - a substrate ( 10 ); - one on the substrate ( 10 ) n-nitride semiconductor stack ( 12 ); One on the n-nitride semiconductor stack ( 12 ) produced light-emitting nitride layer ( 13 ); A nitride layer emitting on the light ( 13 ) prepared p-nitride semiconductor stack ( 14 ) with a number of hexagonal pyramid depressions ( 141 ) extending from the surface of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) emitted by the light-emitting nitride layer ( 13 ), extend downwards; and - a first transparent, conductive oxide layer ( 15 ) deposited on the p-nitride semiconductor stack ( 14 ), wherein the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) with the first transparent conductive oxide layer ( 15 ), wherein the refractive index of the transparent, conductive oxide layer ( 15 ) between the refractive index of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) and the refractive index of a package material, and wherein the absolute value of the difference between the refractive index of the transparent conductive oxide layer ( 15 ) and the refractive index of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) is higher than the absolute value of the difference between the refractive index of the transparent conductive oxide layer ( 15 ) and the refractive index of the housing material. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Diagonallänge einer der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) an der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14), im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegt.A light-emitting device according to claim 1, wherein the diagonal length of one of the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) on the surface of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) is in the range of 10 nm to 1 μm. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Dichte der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) im Bereich von 1 × 107 cm–2 bis 1 × 1011 cm–2 liegt.A light-emitting device according to claim 1, wherein the density of the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) is in the range of 1 × 10 7 cm -2 to 1 × 10 11 cm -2 . Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Tiefe einer der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegt.A light-emitting device according to claim 1, wherein the depth of one of the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) is in the range of 10 nm to 1 μm. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, ferner mit einer zwischen dem Substrat (10) und dem n-Nitrid-Halbleiterstapel (12) ausgebildeten Pufferschicht (11).A light-emitting device according to claim 1, further comprising a substrate (2). 10 ) and the n-nitride semiconductor stack ( 12 ) formed buffer layer ( 11 ). Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die erste transparente, leitende Oxidschicht (15) aus mindestens einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Indiumzinnoxid (ITO), Cadmiumzinnoxid (CTO), Antimonzinnoxid, Indiumzinkoxid, Zinkaluminiumoxid und Zinkzinnoxid besteht.A light-emitting device according to claim 1, wherein the first transparent conductive oxide layer ( 15 ) of at least one material selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), cadmium tin oxide (CTO), antimony tin oxide, indium zinc oxide, zinc aluminum oxide and zinc tin oxide. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Transmission der ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15) mehr als 50% beträgt, wenn die Lichtwellenlänge im Bereich von 300 nm bis 700 nm liegt.A light-emitting device according to claim 1, wherein the transmission of the first transparent, conductive oxide layer ( 15 ) is more than 50% when the wavelength of light is in the range of 300 nm to 700 nm. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Dicke der ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15) im Bereich von 50 nm bis 1 μm liegt.A light-emitting device according to claim 1, wherein the thickness of the first transparent conductive oxide layer ( 15 ) is in the range of 50 nm to 1 μm. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem das Substrat (10) ein C-(0001)-Saphirsubstrat ist, der Winkel zwischen jeweils zwei benachbarten Pyramidenflächen jeder Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) im Wesentlichen 120° beträgt und jede der Pyramidenflächen eine (10-11)- oder (11-22)-Gitterflächengruppe enthält.A light-emitting device according to claim 1, wherein the substrate ( 10 ) is a C (0001) sapphire substrate, the angle between any two adjacent pyramidal surfaces of each hexagonal pyramidal well ( 141 ) is substantially 120 ° and each of the pyramidal surfaces contains a (10-11) or (11-22) lattice surface group. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem das Substrat (10) ein (0001)- oder (11-20)-Saphirsubstrat mit einem Versatzwinkel von 0 bis 10° ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the substrate ( 10 ) is a (0001) or (11-20) sapphire substrate having an offset angle of 0 to 10 °. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem das Substrat aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus GaN, AlN, SiC, GaAs, GaP, Si, ZnO, MgO, MgAl2O3 und Glas bestehenden Gruppe ausgewählt ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein said substrate is made of at least one material selected from the group consisting of GaN, AlN, SiC, GaAs, GaP, Si, ZnO, MgO, MgAl 2 O 3 and glass. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der n-Nitrid-Halbleiterstapel (12) aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist.A light emitting device according to claim 1, wherein said n-type nitride semiconductor stack ( 12 ) is made of at least one material selected from the group consisting of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Licht emittierende Nitridschicht (13) aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting nitride layer ( 13 ) is made of at least one material selected from the group consisting of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Licht emittierende Nitridschicht (13) über eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentrogstruktur oder eine Mehrfachquantentrogstruktur verfügt.A light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting nitride layer ( 13 ) has a double heterostructure, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der p-Nitrid-Halbleiterstapel (14) aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist.A light emitting device according to claim 1, wherein said p-type nitride semiconductor stack ( 14 ) is made of at least one material selected from the group consisting of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 5, bei dem die Pufferschicht (11) aus mindestens einem Material besteht, das aus der aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN bestehenden Gruppe ausgewählt ist.Light-emitting component according to Claim 5, in which the buffer layer ( 11 ) is made of at least one material selected from the group consisting of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) durch epitaktisches Wachstum hergestellt wurden. A light-emitting device according to claim 1, wherein the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) were produced by epitaxial growth. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) durch Ausführen eines Nassätzprozesses hergestellt wurden.A light-emitting device according to claim 1, wherein the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) were prepared by performing a wet etching process. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) durch epitaktisches Wachstum und Ausführen eines Nassätzprozesses hergestellt wurden.A light-emitting device according to claim 1, wherein the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) were produced by epitaxial growth and performing a wet etching process. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Abstand vom Boden der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) bis zum Substrat nicht kleiner als der Abstand von der Oberfläche der Licht emittierenden Nitridschicht (13) bis zum Substrat (10) ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the distance from the bottom of the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) to the substrate not smaller than the distance from the surface of the light-emitting nitride layer ( 13 ) to the substrate ( 10 ). Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der an Innenflächen der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) in Kontakt mit der ersten transparenten, leitenden Oxidschicht (15) gebildete Kontaktwiderstand niedriger als der an der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14) in Kontakt mit der ersten transparenten leitenden Oxidschicht (15) gebildete Kontaktwiderstand ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the inner surface of said hexagonal pyramid depressions ( 141 ) in contact with the first transparent conductive oxide layer ( 15 ) formed contact resistance lower than that at the surface of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ) in contact with the first transparent conductive oxide layer ( 15 ) formed contact resistance. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12), entfernt vom Substrat (10), über eine erste und eine zweite Oberfläche verfügt, wobei die Licht emittierende Nitridschicht (13) auf der ersten Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels (12) ausgebildet ist.A light-emitting device according to claim 1, wherein the surface of the n-nitride semiconductor stack ( 12 ), away from the substrate ( 10 ), having a first and a second surface, wherein the light-emitting nitride layer ( 13 ) on the first surface of the p-nitride semiconductor stack ( 12 ) is trained. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 22, bei dem die zweite Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12) eine Oberfläche mit hoher Lichtentnahmeeffizienz ist.A light emitting device according to claim 22, wherein said second surface of said n-nitride semiconductor stack ( 12 ) is a surface with high light extraction efficiency. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 23, bei dem die Oberfläche mit hoher Lichtentnahmeeffizienz mit einer Sechseckpyramiden-Vertiefung (141) in ihr ausgebildet ist.A light-emitting device according to claim 23, wherein said surface having high light-extraction efficiency has a hexagonal pyramidal depression ( 141 ) is formed in her. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 24, bei dem auf der zweiten Oberfläche des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12), die mit den Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) versehen ist, eine zweite transparente, leitende Oxidschicht (18) ausgebildet ist.A light-emitting device according to claim 24, wherein on the second surface of the n-nitride semiconductor stack ( 12 ) with the hexagonal pyramid pits ( 141 ), a second transparent, conductive oxide layer ( 18 ) is trained. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 25, bei dem jede der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12) im Wesentlichen mit der zweiten transparenten, leitenden Oxidschicht (18) aufgefüllt ist.A light emitting device according to claim 25, wherein each of the hexagonal pyramid pits ( 141 ) of the n-nitride semiconductor stack ( 12 ) substantially with the second transparent conductive oxide layer ( 18 ) is filled up. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 24, bei dem die Diagonallänge, an der Oberfläche des p-Nitrid-Halbleiterstapels (14), einer der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegt.A light-emitting device according to claim 24, wherein the diagonal length at the surface of the p-nitride semiconductor stack ( 14 ), one of the hexagonal pyramid pits ( 141 ) is in the range of 10 nm to 1 μm. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 24, bei dem die Dichte der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) im Bereich von 1 × 107 cm–2 bis 1 × 1011 cm–2 liegt.A light-emitting device according to claim 24, wherein the density of the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) is in the range of 1 × 10 7 cm -2 to 1 × 10 11 cm -2 . Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 24, bei dem die Tiefe einer der Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) im Bereich von 10 nm bis 1 μm liegt.A light emitting device according to claim 24, wherein the depth of one of the hexagonal pyramid depressions ( 141 ) is in the range of 10 nm to 1 μm. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 24, bei dem die Sechseckpyramiden-Vertiefungen (141) durch Ausführen eines Nassätzprozesses hergestellt wurden.A light emitting device according to claim 24, wherein the hexagonal pyramidal depressions ( 141 ) were prepared by performing a wet etching process. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 23, bei dem die zweite Oberfläche (123) des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12) mit hoher Lichtentnahmeeffizienz mit einer rauen Struktur ausgebildet ist.A light emitting device according to claim 23, wherein the second surface ( 123 ) of the n-nitride semiconductor stack ( 12 ) is formed with high light extraction efficiency with a rough structure. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 22 oder 31, bei dem auf der zweiten Oberfläche (123) des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12), eine zweite transparente, leitende Oxidschicht (18) ausgebildet ist.A light-emitting device according to claim 22 or 31, wherein on the second surface ( 123 ) of the n-nitride semiconductor stack ( 12 ), a second transparent, conductive oxide layer ( 18 ) is trained. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 25 oder 32, bei dem die zweite transparente, leitende Oxidschicht (18) aus mindestens einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Indiumzinkoxid, Zinkaluminiumoxid und Zinkzinnoxid besteht.A light-emitting device according to claim 25 or 32, wherein the second transparent conductive oxide layer ( 18 ) of at least one material selected from the group consisting of indium tin oxide, cadmium tin oxide, antimony tin oxide, indium zinc oxide, zinc aluminum oxide and zinc tin oxide. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 31, bei dem die raue Struktur durch Ausführen eines Nassätzprozesses hergestellt wurde.A light emitting device according to claim 31, wherein said rough structure has been produced by performing a wet etching process. Licht emittierendes Bauteil nach Anspruch 25 oder 32, bei dem der Brechungsindex der zweiten transparenten, leitenden Oxidschicht (18) zwischen den Brechungsindizes des n-Nitrid-Halbleiterstapels (12) und eines Gehäusematerials liegt.A light-emitting device according to claim 25 or 32, wherein the refractive index of the second transparent conductive oxide layer ( 18 ) between the refractive indices of the n-nitride semiconductor stack ( 12 ) and a housing material is located.
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