[发明专利]具有电流引导结构的立式发光二极管

说明书

技术领域

本发明的实施例一般是关于半导体处理，具体而言，本发明的实施例是关于发光二极管(LED)结构的形成。 

背景技术

在制造发光二极管(light-emitting diode，LED)时，可能形成“LED堆迭”的外延结构，例如，“LED堆迭”包括P掺杂GaN层及N掺杂GaN层。图1是一示意图，说明现有的LED元件102的一例，其具有N掺杂层106和P掺杂层110，此两层被多量子井(multi-quantum well，MQW)层108隔开。一般来说，元件102沉积在合适材料的载体/成长支撑基板(未显示)上，例如c-平面(c-plane)碳化硅或c-平面蓝宝石，且通过接合层204与导热导电基板101接合。反射层202可加强亮度。各别地经由N电极117和传导基板101，可以在N掺杂层106和P掺杂层110之间施加电压。 

在某些例子中，希望能控制通过N电极117而到基板101的电流量，例如，以用来限制功率损耗及/或防止元件102的损坏。因此在P掺杂层110之下、反射层202之中形成电绝缘层206，以增加N电极117下的接触电阻并且限制电流。绝缘层206可类似于“Photonics Spectra，December 1991，pp.64-66 by H.Kaplan”中所描述的电流限制层。在标题为“Wafer Bonding of LightEmitting Diode Layers”的美国专利第5,376,580号中，Kish等人揭示了刻蚀图案化半导体晶片以形成一凹部，并且使该晶片与单独的LED结构接合，使得凹部在该结合结构中形成一空洞。当通过施加电压使该结合结构为正向偏压时，电流将在LED结构中流动，但因为空气是电绝缘体，所以没有电流将流 过该空洞或流到直接在该空洞之下的区域。因此，该空气空洞当作另一种型式的电流限制结构。 

可惜的是，这些电流引导的方法有一些缺点。例如，电绝缘层206、空气空洞、以及其它的现有电流限制结构可能限制了导热性，因此可能增加操作中的温度，并减损了元件可靠度及/或寿命。 

此外，现有的LED元件，例如图1中的元件102，容易被静电放电(ESD)及其它高电压暂态所破坏。ESD尖峰可能发生，例如，于元件的处理期间，不论是在LED元件本身的制造时、在运送时、或是在置放于印刷电路板或其它合适的电连接用固定表面之上时。过电压暂态可能发生于LED元件的用电操作过程中。这样的高电压暂态可能破坏元件的半导体层，甚至可能导致元件故障，因此减少LED元件的寿命及可靠度。 

因此，需要一种用来引导电流通过LED元件的改良方法。 

发明内容

本发明的实施例提出用来引导半导体元件(例如发光二极管，LED)中的电流的方法和元件。 

本发明的一实施例提出一种LED。该LED通常包括一金属基板；一配置在该金属基板上的发光用LED堆迭，其中该LED堆迭包括一P型半导体层和一N型半导体层；一配置在该N型半导体层上的N电极；以及一导电材料，接设于该金属基板和该N型半导体层之间，并与该N型半导体层形成一非欧姆接触。 

本发明的另一实施例提出一种LED。该LED通常包括一金属基板；一配置在该金属基板上的发光用LED堆迭，其中该LED堆迭包括一P型半导体层和一N型半导体层；一配置在该N型半导体层上的N电极；一配置在该N型半导体上的保护元件；以及一导电材料，接设于该金属基板和该保护元件之间。 

本发明的再一实施例提出一种LED。该LED通常包括一金属基板；一配置在该金属基板上并且具有第一和第二接触的P电极，其中该第一接触的电阻高于该第二接触的电阻；一配置在该P电极上的发光用LED堆迭，其中该LED堆迭包括一P型半导体层，该P型半导体层连接到该P电极和一N型半导体层；以及一配置在该N型半导体层上的N电极。 

附图说明

图1是一示意图，说明现有的具有电流引导结构的例示性发光二极管(LED)元件。 

图2是根据本发明的实施例的示意图，说明具有电流引导结构的例示性LED元件。 

图3是一示意图，说明图2中的LED元件的等效电路。 

图4是根据本发明的实施例的示意图，说明具有第二电流路径的例示性LED元件。 

图5是一示意图，说明图4中的LED元件的等效电路。 

图6是根据本发明的实施例的示意图，说明具有电流引导结构和第二电流路径的例示性LED元件。 

图7是一示意图，说明图6中的LED元件的等效电路。