[发明专利]具有可调发射的发光二极管器件

说明书

描述了在同一晶片上发射不同颜色的发光二极管(LED)器件，这有利于它们以紧密的封装密度集成(不需要将器件从两个不同的晶片转移到第三衬底模块)。对于给定的输入电流，LED器件和驱动方法允许发射不同颜色和相似亮度水平的光。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及发光二极管(LED)器件阵列及其制造方法。更特别地，实施例涉及发射长波长光和短波长光的发光二极管器件。

背景技术

发光二极管(LED)是一种半导体光源，当电流流过它时，其发射可见光。LED组合了p型半导体与n型半导体。LED通常使用III族化合物半导体。III族化合物半导体在比使用其他半导体的器件更高的温度下提供稳定的操作。III族化合物通常形成在由蓝宝石或碳化硅(SiC)形成的衬底上。

光的投射需要一个模块，该模块具有许多紧密封装在一起的小型LED。在一些应用中，合期望的是将不同颜色的LED紧密地一起放置在同一模块中，或者甚至让一个LED发射不同的颜色。例如，这种能力可以允许将制动指示器(红色)和转向指示器(琥珀色)功能集成到一个紧凑的模块中，从而在机动车中占据更少的空间。在未来，可能期望车辆将不同颜色的光投射到道路或人行道上，以与行人或其他车辆通信。

基于标准AlInGaP红色和琥珀色发射器的LED的紧凑集成是困难的，因为每种颜色必须使用不同的晶片，并且不同颜色的LED效率对温度变化的响应非常不同。此外，使用标准InGaN LED并改变驱动电流导致比红色光(低电流密度)亮度高得多的琥珀色光(高电流密度)。许多应用需要与琥珀色光亮度相似的红色光。例如，机动车的制动信号和转向信号都必须足够亮，以便在阳光下清晰可见。因此，需要能够产生不同颜色的光但具有相似亮度水平的LED。

发明内容

本公开的实施例针对LED器件和制造LED器件的方法。在第一实施例中，发光二极管(LED)器件包括：包含半导体层的台面，该半导体层包括n型层、有源层和p型层；阳极接触，其包括由间隙分开的第一阳极区域和第二阳极区域，第一阳极区域在台面的顶表面上，第二阳极区域邻近第一阳极区域；连接第一阳极区域和第二阳极区域的开关；和邻近阳极接触并与n型层电连通的阴极接触。

在第二实施例中，修改第一实施例，使得第一阳极区域具有第一面积并且第二阳极区域具有第二面积，第二面积大于第一面积。在第三实施例中，修改第一实施例，使得间隙具有大于约1微米的宽度。

在第四实施例中，第三实施例还包括以下特征：在间隙中存在第一电介质层。在第五实施例中，第四实施例还包括以下特征：在阳极接触的顶表面上存在第二电介质层和在第一电介质层的顶表面上存在镜面层(mirror layer)。在第六实施例中，修改第五实施例，使得第一电介质层和第二电介质层独立地包括氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化硅(SiN_x)、氧化钛(TiO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化锆(ZrO₂)和氧化铪(HfO₂)中的一种或多种。在第七实施例中，第五实施例还包括以下特征：镜面层包括铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、金属氮化物及其合金中的一种或多种。

在第八实施例中，修改第一实施例，使得第一阳极区域和第二阳极区域独立地包括选自银(Ag)、氧化铟锡(ITO)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)和氧化锌(ZnO)中的一种或多种的材料。在第九实施例中，第一实施例还包括以下特征：在阳极接触上的阳极端子、在阴极接触上的阴极端子、和在开关上的开关端子。

本公开的另一方面涉及一种操作第一实施例的LED器件的方法。在第十实施例中，该方法包括打开开关，并使电流通过阳极接触流到第一阳极区域，以发射质心波长小于590nm的光。在第十一实施例中，该方法包括闭合开关，并使电流通过阳极接触流到第一阳极区域和第二阳极区域，以发射质心波长大于610nm的光。