DE19953160A1

DE19953160A1 - Verbesserte Elektrodenstrukturen für lichtemittierende Bauelemente

Info

Publication number: DE19953160A1
Application number: DE19953160A
Authority: DE
Inventors: Daniel A Steigerwald; Serge L Rudaz; Kyle J Thomas; Steven D Lester; Paul S Martin; William R Imler; Robert M Fletcher; Jun Fred A Kish; Steven A Maranowski
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Lumileds Holding BV
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: GB2343994A; US6307218B1; DE19953160B4; JP5097315B2; JP2000164930A; GB9927499D0

Abstract

Ein lichtemittierendes Bauelement besitzt einen Heteroübergang mit einer p-Typ-Schicht und einer n-Typ-Schicht. Eine n-Elektrode ist elektrisch mit der n-Typ-Schicht verbunden, während eine p-Elektrode elektrisch mit der p-Typ-Schicht verbunden ist. Die p- und die n-Elektrode sind positioniert, um eine Region mit einer gleichmäßigen Lichtintensität zu bilden.

Description

Die Erfindung ist auf das Gebiet von lichtemittierenden Bau elementen gerichtet, und spezieller auf die Verbesserung der Gleichmäßigkeit einer Lichtemission und des Flächenwirkungs grads dieser Bauelemente.

Die kommerziell erhältlichen, lichtemittierenden AlInGaN- Bauelemente (LEDs) mit dem besten Verhalten sind auf ein isolierendes Substrat, beispielsweise aus Saphir, aufgewach sen. Elektroden und Verbindungsanschlußflächen derselben sind üblicherweise auf der Oberseite der AlInGaN-Halbleiter schichten des Bauelements plaziert.

Während des Betriebs wird Strom durch externe Anschlüsse, die durch Drahtbonden (Kugel oder Keil), Löten oder Befesti gen mit einem leitfähigen Haftmittel mit den Verbindungsan schlußflächen verbunden sind, in die LED injiziert. Die p- und n-Elektroden injizieren und verteilen den Strom in die jeweiligen Halbleiterschichten. Licht wird erzeugt, wenn Strom in der Vorwärtsrichtung über den p-n-Übergang fließt, was die Rekombination von Minoritätsträgern an dem p-n-Über gang bewirkt. Die Intensität, I, des Lichts, das unter typi schen Betriebsbedingungen von dem Bauelement emittiert wird, ist proportional zu der Stromdichte J des Stroms pro Ein heitsfläche. Je größer die Fläche des p-n-Übergangs für eine gegebene Stromdichte J ist, desto größer ist die Intensität I, die durch die LED erzeugt wird.

Die p-Typ-Halbleiterschichten in dem AlInGaN-Materialsystem sind widerstandsbehafteter als die n-Typ-Halbleiterschich ten. Folglich verteilt sich der Strom, der an der p-Elektro de injiziert wird, nicht lateral in dem p-Typ-Halbleiter und verteilt sich nicht lateral von der p-Elektrode weg. Der Strom fließt von der p-Elektrode entlang des kürzesten Wegs (d. h. üblicherweise vertikal) über den p-n-Übergang zu den n-Typ-Halbleiterschichten. Crer Strom verteilt sich dann la teral in den n-Typ-Halbleiterschichten, um die n-Elektrode zu erreichen.

Um den Bereich einer optischen Emission zu maximieren, muß der Strom über einen größtmöglichen Bereich des p-n-Über gangs fließen. Folglich muß der Strom über einen größtmögli chen Bruchteil der p-Typ-Oberfläche lateral verteilt werden. Die laterale Stromverteilung kann verbessert werden, indem ein Großteil der p-Typ-Oberfläche mit der p-Elektrode be deckt wird. Die p-Elektrode wird dann vollständig oder teil weise mit einer Verbindungsanschlußfläche bedeckt.

Verbindungsanschlußflächen sind leitfähig, um ihre elektri sche Funktionalität zu liefern, und müssen dick sein, um ih re mechanische Funktionalität zu erfüllen. Folglich bestehen Verbindungsanschlußflächen üblicherweise aus Metall. Metall verbindungsanschlußflächen der erforderlichen Dicke sind lichtundurchlässig. Verbindungsanschlußflächen, die aus transparenten, leitfähigen Oxiden bestehen, beispielsweise ITO (Indiumzinnoxid) wurden ebenfalls verwendet, sind jedoch nicht üblich.

Ein großer Bruchteil der kommerziell erhältlichen AlInGaN- LEDs extrahieren das erzeugte Licht in dem Bauelement durch die p-Schicht. Diese Bauelemente besitzen eine Verbund-p- Elektrode, beispielsweise ein dünnes, semitransparentes Ma terial für eine Stromverteilung, das den größten Teil der p-Oberfläche abdeckt, und eine dicke, lichtundurchlässige Verbindungsanschlußfläche, die so wenig wie möglich von der dünnen p-Elektrode abdeckt, während sie noch zuverlässige Verbindungen für die kommerzielle Herstellung liefert. Eine n-Elektrode ist ebenfalls klein gemacht, um den p-Typ-Ober flächenbereich zu maximieren. Ein großer Bruchteil der opti schen Emission, die an dem p-n-Übergang erzeugt wird, ent kommt durch den Abschnitt der semitransparenten p-Elektrode, der nicht durch die Verbindungsanschlußfläche blockiert ist, von dem Bauelement.

In dem U.S.-Patent 5,563,422 wird gelehrt, daß die n- und p-Verbindungsanschlußflächen diametrisch gegenüberliegend sein sollen, oder an den Ecken des Bauelements angeordnet sein sollen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Strom, der von dem Bereich der p-Elektrode: nächstliegend zu der p-Verbin dungsanschlußfläche vertikal zu der n-Schicht hinunter fließt, muß eine große horizontale Strecke in der n-Typ- Halbleiterschicht überqueren, um die n-Elektrode zu errei chen, sobald derselbe den p-n-Übergang vertikal passiert hat. Andererseits muß der Strom, der von dem Bereich der p-Elektrode nächstliegend zu der n-Verbindungsanschlußfläche vertikal zu der n-Schicht hinunterfließt, eine kleine hori zontale Strecke in der n-Typ-Halbleiterschicht überqueren, um die n-Elektrode zu erreichen. Die größere Strecke addiert einen signifikanten Betrag eines Serienwiderstands in der n-Typ-Schicht zu dem erstgenannten Stromweg, was eine Strom ansammlung an dem Rand der dünnen p-Elektrode um den n-Kon takt zur Folge hat. Der direkteste Stromweg zwischen den zwei Verbindungsanschlußflächen ist stark gegenüber allen anderen Wegen (beispielsweise denen, die den Rändern des Bauelements folgen) favorisiert, was bewirkt, daß sich der Strom zwischen den Verbindungsanschlußflächen sammelt. Die Nichtgleichmäßigkeit der Stromdichte nimmt aufgrund des zu nehmenden resistiven Spannungsabfalls in der n-Typ-Halblei terschicht zu, wenn die mittlere Stromdichte zunimmt. Diese Nichtgleichmäßigkeit der Stromdichte bewirkt eine entspre chende Nichtgleichmäßigkeit der Lichtintensität, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Grad der Stromdichte-Nichtgleichmäßigkeit ist durch ein Verhältnis r der maximalen lokalen Stromdichte J_max zu der mittleren Stromdichte J_ave gezeigt. Um dieses Verhältnis r abzuschätzen, kann man das Verhältnis R der ma ximalen lokalen Lichtintensität I_max zu der mittleren Licht intensität I_ave messen, da die Intensität in erster Näherung proportional zu der Stromdichte ist. Solche Messungen werden üblicherweise unter Verwendung einer optischen Vorrichtung durchgeführt, wobei die vorgespannte LED bei Nahfeldbedin gungen abgebildet wird. Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist das Verhältnis R sehr hoch.

Die Nichtgleichmäßigkeit der Stromdichte führt zu einer Re duzierung des optischen und elektrischen Verhaltens der LED, speziell für Bedingungen einer hohen mittleren Stromdichte und für LEDs, die mit größeren Abmessungen hergestellt sind. AlInGaN-LEDs zeigen aufgrund des Mechanismusses der Licht emission typischerweise einen abnehmenden Wirkungsgrad der Lichtemission, wenn die mittlere Stromdichte zunimmt. Daher hat die Nichtgleichmäßigkeit der Stromdichte Regionen zur Folge, die mit einem geringeren optischen Gesamtwirkungsgrad betrieben werden. Da die irreversible Verschlechterung des Wirkungsgrads der Lichtemission mit einer zunehmenden Strom dichte zunimmt, erhöht die Nichtgleichmäßigkeit der Strom dichte überdies die Gesamtverschlechterungsrate, was bei kommerziellen LEDs, die sich hinsichtlich ihrer kommerziel len Wichtigkeit auf geringe Verschlechterungsraten stützen, ein signifikanter Belang ist.

Ein zusätzlicher Nachteil des Stands der Technik besteht da rin, daß die Elektrodenkonfigurationen die Substratfläche ineffizient als lichtemittierendes Material nutzen. Je größer die Fläche des p-n-Übergangs für eine gegebene mitt lere Stromdichte J ist, desto größer ist die mittlere Licht intensität I, die durch die LED erzeugt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein lichtemittierendes Bauelement mit einer gleichmäßigen Licht emission und einem guten Flächenwirkungsgrad zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1 gelöst.

Ein lichtemittierendes Bauelement mit einer verbesserten Elektrodenstruktur weist eine aktive Region auf. Die aktive Region, beispielsweise ein Heteroübergang, besitzt eine p- Typ-Schicht und eine n-Typ-Schicht. Eine n-Elektrode ist mit der n-Typ-Schicht elektrisch verbunden, während eine p-Elek trode mit der p-Typ-Schicht elektrisch verbunden ist. Die p- und die n-Elektrode sind geformt und positioniert, um eine gleichmäßige Stromdichte während des Betriebs zu liefern, und um den Bruchteil der Bauelementfläche zu optimieren, der für eine Lichtemission benutzt wird. Eine gleichmäßige Stromdichte wird erreicht, wenn das Verhältnis der maximalen lokalen Stromdichte J_max zu der mittleren Stromdichte J_ave kleiner als 3 ist, vorzugsweise kleiner als 1,5 bis 2. Die gleichmäßige Stromdichte wird durch das Verhältnis der maxi malen lokalen Intensität I_max zu der mittleren Intensität Iave über die lichtemittierende Region gemessen.

Verbesserte Elektrodenstrukturen werden erreicht, indem drei Parameter einzeln oder in Kombination geändert werden. Die Faktoren sind die Form des Bauelements, die Form der Elek troden und die Position der Elektroden. Das Bauelement kann eine Kugel, eine Halbkugel oder ein massives Prisma sein, das die Querschnittfläche eines Polygons, eines Kreises, ei ner Ellipse oder eines ovalen Körpers besitzt. Jede Elektro de kann als ein Polygon oder als eine runde Form, beispiels weise als ein Kreis, geformt sein. Alternativ kann zumindest eine der zwei Elektroden segmentiert sein, um mehrere Regio nen einer gleichmäßigen Stromdichte zu erzeugen. Der mittle re Abstand zwischen den Elektroden ist vorzugsweise geringer als die Länge der n- und der p-Elektrode.

Die verbesserte Elektrodenstruktur hat ein verbessertes "Flächenausnutzungsverhältnis" A zur Folge. A ist als das Flächenverhältnis des lichtemittierenden p-n-Übergangs zu der Gesamtfläche des Bauelements, A_tot, definiert. Die ver besserte Elektrodenstruktur kann daher eine höhere mittlere Intensität Iave über die lichtemittierende Region für eine gegebene mittlere Stromdichte J_ave und eine gegebene Bauele ment-Querschnittsfläche ergeben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine lichtemittierende Diode (LED) gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein optisches Nahfeld-Photomikrobild der LED in Fig. 1, die mit 50 mA vorwärts vorgespannt ist;

Fig. 3 eine LED gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A und 4B alternative Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung;

Fig. 5A und 5B Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung mit Verbindungsanschlußflächen, die für ein Drahtbonden optimiert sind;

Fig. 6A und 6B optische Nahfeld-Photomikrobilder der LEDs in den Fig. 5A und 5B, die mit 50 mA vorwärts vor gespannt sind;

Fig. 7 einen Vergleich der I-V-Kurven für LEDs, die in den Fig. 1 und 5A und 5B gezeigt sind;

Fig. 8A bis 8H alternative Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung;

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer äußeren Elektrode;

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Stromflusses bei der LED in Fig. 9;

Fig. 11 einen Vergleich der I-V-Kurven für die LEDs, die in den Fig. 1 und 9 gezeigt sind;

Fig. 12A und 12B optische Nahfeld-Photomikrobilder der LED in Fig. 9, die mit 50 mA bzw. 200 mA vorwärts vor gespannt ist;

Fig. 13 ein alternatives Ausführungsbeispiel mit interdi gitalen äußeren und inneren Elektroden;

Fig. 14 ein schematisches Diagramm des Stromflusses bei der Erfindung gemäß Fig. 13;

Fig. 15 die I-V-Kurven für die LED, die in Fig. 13 gezeigt ist;

Fig. 16 ein optisches Nahfeld-Photomikrobild eines Ab schnitts der LED in Fig. 13, die mit 500 mA vor wärts vorgespannt ist;

Fig. 17A und 17B alternative Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung;

Fig. 18 ein alternatives Ausführungsbeispiel mit einer äußeren Elektrode, die die lichtemittierende Re gion vollständig einschließt;

Fig. 19 einen Vergleich der I-V-Kurven für die LEDs, die in den Fig. 1 und 18 gezeigt sind;

Fig. 20 einen Vergleich der optischen P-I-Kurve für die LEDs, die in den Fig. 1 und 18 gezeigt sind;

Fig. 21A bis 21C alternative Ausführungsbeispiele der vor liegenden Erfindung;

Fig. 22A und 22 B alternative Ausführungsbeispiele mit ei ner segmentierten äußeren Elektrode; und

Fig. 23A bis 23D Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung, bei denen mehrere isolierte LEDs enthal ten und in verschiedenen Serien- und Parallel-Ver fahren verbunden sind.

Bei der vorliegenden Erfindung ist das "Flächenausnutzungs verhältnis" einer Oberfläche (Oberseite oder Rückseite) ei nes lichtemittierenden Bauelements (LED) als das Verhältnis A des p-n-Übergangs der lichtemittierenden Region zu der Ge samtfläche des Substrats definiert. Für eine gegebene mitt lere Stromdichte und für einen gegebenen Wert einer Sub stratfläche nimmt die Intensität von emittiertem Licht pro portional zu dem Verhältnis A zu. Da die Herstellungskosten stark proportional zu der Substratfläche der LED sind, ist es vorteilhaft, das Flächenausnutzungsverhältnis A zu maxi mieren. Kommerziell erhältliche LEDs aus Nicht-AlInGaN-Mate rialsystemen (mit üblicherweise nur einer Verbindungsan schlußfläche pro Oberfläche) besitzen typische Werte des Flächenausnutzungsverhältnisses A = ~1,0. Bekannte AlInGaN- LEDs, mit beispielsweise beiden Verbindungsanschlußflächen auf der gleichen Oberfläche, besitzen Flächenausnutzungsver hältniswerte A in einem Bereich von 0,25 bis 0,50. Herstel lungsbeschränkungen diktieren die Größe der Verbindungsan schlußflächen, beispielsweise ~0,075 × 10^-3 bis 0,2 × 10^-3 cm². Je größer A_tot für eine gegebene Anzahl von Verbin dungsanschlußflächen auf einer Oberfläche ist, desto größer ist das entsprechende A. Es wäre erwünscht, für den gleichen Bereich von A_tot (d.h. ohne die höheren Herstellungskosten einzuführen, die eine größere A_tot begleiten) höhere Ver hältnisse A für AlInGaN-Bauelemente zu erreichen, als die, die gemäß dem Stand der Technik erreicht wurden.

Verbesserte Elektrodenstrukturen werden erreicht, indem drei Parameter einzeln oder in Kombination geändert werden. Die Faktoren sind die Form des Substrats, die Form der Elektro den und die Position der Elektroden. Das Substrat kann eine Kugel, eine Halbkugel oder ein massives Prisma mit einer Querschnittfläche, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die Polygone, beispielsweise Rechtecke, Parallelogramme, Hexago ne und Dreiecke, oder Kreise und Ellipsen enthält, ausge wählt ist, sein. Jede Elektrode kann als ein Polygon, bei spielsweise ein Rechteck, ein Parallelogramm, ein Dreieck oder als Interdigitalfinger oder als eine runde Form, bei spielsweise kreisrund, oval oder quadratisch mit abgerunde ten Ecken, geformt sein. Alternativ kann zumindest eine der zwei Elektroden segmentiert sein, um mehrere Regionen einer gleichmäßigen Stromdichte zu erzeugen. Der mittlere Abstand zwischen den Elektroden ist vorzugsweise geringer als die Länge der n- und der p-Elektrode.

Um die Grundsätze im Betrieb zu zeigen, besitzt ein p-Typ- Halbleitermaterial einen gleichmäßigen spezifischen Wider stand p, eine Breite W, eine Länge L und eine Dicke t. Der Schichtwiderstand R ist als p/t definiert. Strom wird von den zwei rechteckigen Elektroden in das Material injiziert. Die Elektroden besitzen eine Breite w und eine Länge l. Die selben sind durch eine Breite s getrennt, wobei gilt: s ≦ (L - 21). Der Stromfluß ist gleichmäßig. Eine ähnliche Fluß gleichmäßigkeit kann mit komplexeren Formen erreicht werden, vorausgesetzt, daß der kürzeste Abstand s von jedem Punkt entlang der inneren Kontur jeder Elektrode konstant gehal ten ist. Es kann gezeigt werden, daß der Widerstand R für den Stromfluß zwischen den zwei Elektroden wie folgt lautet:

R = R s/w (1).

In Gleichung 1 hängt der Gesamtwiderstand R von dem Schicht widerstand R und der Geometrie (s, w) der Elektroden ab. Der Gesamtwiderstand R ist minimiert, wenn der Abstand s mi nimiert ist, während die Breite w maximiert ist. Die Elek tronen müssen eine geringere Strecke in dem n-Typ-Halbleiter horizontal überqueren, bevor sie mit Löchern, die von dem p-Kontakt injiziert werden, rekombinieren. Die vorliegende Erfindung reduziert die mittlere Strecke, die Ladungsträger überqueren, und macht diese Strecke entlang der gesamten Elektroden gleich. Das Reduzieren dieser Strecke verringert den Serienwiderstand des Bauelements und verbessert die elektrischen Gesamtcharakteristika, während die lokale Stromdichte gleichmäßig gemacht wird, indem diese Strecke näherungsweise konstant gehalten wird. Die Elektroden soll ten so nahe wie möglich beieinander angeordnet sein. Es ist bevorzugt, daß diese Elektroden einen großen Bruchteil der Kanten des Bauelements bedecken sollten, und daß der Abstand zwischen denselben so gleichmäßig wie möglich sein sollte, um den Strom gleichmäßig zu verteilen, wobei die zugeordne ten Vorteile des elektrischen Verhaltens, der Lichtemission und des Zuverlässigkeitverhaltens, die nachfolgend erklärt werden, auftreten.

Die Elektroden sind die leitfähigen Schichten, die mit dem Halbleitermaterial elektrisch verbunden sind. Eine einfache Elektrode ist im Betrieb eine Äquipotentialoberfläche, deren Spannung beispielsweise an jedem Punkt der Oberfläche gleich ist. Einige Bauelemente erfordern eine Verbundelektrode. Die Verbundelektrode kann eine zusätzliche, sehr dünne, bei spielsweise ≦ 0,2 µm, semitransparente, leitfähige Schicht aufweisen (die typischerweise mit einer p-dotierten Schicht mit hohem spezifischen Widerstand und einer dickeren Elek trode oder einer p-Verbindungsanschlußfläche elektrisch ver bunden ist), um den Strom zu verteilen und das Licht zu ex trahieren. Die dünne Schicht ist ebenfalls eine Elektrode, ist jedoch häufig keine Äquipotentialoberfläche, besitzt beispielsweise einen hohen spezifischen Widerstand und be wirkt signifikante Spannungsdifferenzen zwischen bestimmten Punkten auf ihrer Oberfläche.

Fig. 3 zeigt eine LED der vorliegenden Erfindung. Die LED 10 umfaßt eine aktive Region 12 auf einem optionalen Substrat (nicht gezeigt). Die aktive Region 12, beispielsweise ein Heteroübergang, besitzt eine p-Typ- und eine n-Typ-Halblei terschicht 12a, 12b. Eine p- und eine n-Elektrode 14a, 14b sind mit der entsprechenden Halbleiterschicht elektrisch verbunden. Die p- und die n-Elektrode 14a, 14b sind geformt und positioniert, um während des Betriebs eine gleichmäßige Stromdichte zu liefern. Fettgedruckte Linien stellen die inneren Konturen der zwei Elektroden heraus. Die Bauelement struktur enthält das optionale Substrat, die aktive Region und die Elektroden. Eine gleichmäßige Stromdichte wird er reicht, wenn das Verhältnis der maximalen lokalen Intensität I_max zu der mittleren Intensität I_ave geringer als 3 und vorzugsweise geringer als 1,5 bis 2 ist.

Für einfache Elektroden ist es bevorzugt, daß der kürzeste Abstand zwischen den inneren Konturen der Elektroden an je dem Punkt innerhalb von +35% und +150% des mittleren Ab stands zwischen den inneren Konturen der Elektroden ist. Für Verbundelektroden ist es bevorzugt, daß der kürzeste Abstand zwischen den inneren Konturen der Verbindungsanschlußflächen an jedem Punkt innerhalb von ±35% des mittleren Abstands zwischen den inneren Konturen der Verbindungsanschlußflächen ist, und daß der kürzeste Abstand zwischen den Elektroden an jedem Punkt innerhalb von +35% und +150% des mittleren Ab stands zwischen den Elektroden ist.

Diese vorteilhaften Merkmale wurden wie folgt abgeleitet. Das durchschnittliche menschliche Auge kann ohne weiteres Unterschiede der Intensität des sichtbaren Lichts wahrneh men, wenn sich die Intensität über einen Faktor von 3 än dert, unter der Annahme, daß die Intensität die optischen Rezeptoren nicht sättigt. Ein selektives Auge kann Unter schiede über einen Faktor von 2 wahrnehmen. Wenn der Faktor unter 1,5 liegt, können menschliche Augen Intensitätsunter schiede nicht wahrnehmen. Fig. 2 (Stand der Technik) zeigt einen Fall, bei dem ein Lichtgleichmäßigkeits-Intensitäts verhältnis über 3 liegt, während nachfolgende Figuren Fälle mit einem Lichtgleichmäßigkeits-Intensitätsverhältnis unter 3 und in den meisten Fällen unter 1,5 zeigen.

Bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die in den Fig. 3 bis 8E gezeigt sind, beträgt die minimale Länge der Elektroden 75% der Länge der Bauelementseiten, auf denen dieselben angeordnet sind. Die maximale Abweichung des Abstands zwischen den inneren Konturen der Verbindungsan schlußflächen beträgt ±35%. Die maximale Abweichung von dem mittleren Abstand s zwischen den inneren Konturen der p- und der n-Elektrode beträgt ±20%. Folglich zeigte keines der Bauelemente, die entsprechend einer Teilmenge der Ausfüh rungsbeispiele, die in den Fig. 3 bis 8H gezeigt sind, her gestellt wurden, Lichtintensitätsverhältnisse über 2 für ei ne mittlere Stromdichte von 50 A/cm².

Die Fig. 4A und 4B zeigen Ausführungsbeispiele der vorlie genden Erfindung. Das Bauelement ist ein massives Prisma mit einer Querschnittfläche, die ein Polygon ist. Die p- und die n-Elektrode besitzen eine Länge, die zumindest 65% der Länge von zumindest zwei Seiten des Polygons beträgt. Im Fall ei nes ovalförmigen Bauelements besitzt zumindest eine der zwei Elektroden eine Länge, die ≧ 25% der Länge der peripheren Länge des Bauelements ist. Die Elektroden können entweder einfache Elektroden oder Verbundelektroden sein. Die inneren Ränder der Elektroden sind vorzugsweise parallel zueinander. Es ist bevorzugt, daß das Polygon ein Quadrat, ein Hexagon, ein Oktagon, ein Rechteck oder ein Parallelogramm ist.

Das vorteilhafte Merkmal von 65% wurde ausgewählt, um si cherzustellen, daß zumindest ein Drittel der Querschnitt fläche des gesamten Bauelements einen gleichmäßigen Strom fluß aufweisen wird, wodurch im schlechtesten Fall ein Lichtintensitätsverhältnis < 3 garantiert ist. Das vorteil hafte Merkmal von ±35% für Abweichungen von dem mittleren Abstand zwischen den Verbindungsanschlußflächen von Verbund elektroden wurde aus ähnlichen Gründen ausgewählt.

Die Fig. 5A und 5B zeigen alternative Ausführungsbeispiele, die eine Verbundelektrode aufweisen. Die Verbindungsan schlußfläche der Verbundelektrode ist für ein Drahtbonden, beispielsweise ein Kugelbonden oder ein Keilbonden, für ein Löten oder für eine Befestigung mit einem leitfähigen Medium geeignet. Die Elektroden sind von dem Verbindungsanschluß flächenbereich weg verjüngt, um die Größe des Lichtemis sionsbereichs zwischen den Verbindungsanschlußflächen zu er höhen. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5B gezeigt ist, ist die Länge der inneren Ränder der Elektroden größer als der mittlere Abstand zwischen den Elektroden. Diese Kon figuration verringert den elektrischen Widerstand des Bau elements.

Die Fig. 6A und 6B zeigen optische Nahfeld-Photomikrobilder der LEDs, die in den Fig. 5A und 5B gezeigt sind, wenn die selben mit einem Strom von 50 mA vorwärts vorgespannt sind. Es existiert eine gleichmäßige Intensität über der licht emittierenden Region des Bauelements. Im Unterschied zu Fig. 2 ist keine Stromansammlung in der Nähe des Zwischenraums zwischen den zwei Elektroden zu sehen, wobei keine Unter schiede der Lichtintensität in dem Bereich, der durch die dünne Elektrode bedeckt ist, zu sehen ist.

Fig. 7 vergleicht die I-V-Kurven für die LEDs, die in den Fig. 1 und 5A und 5B gezeigt sind. Fig. 1 entspricht der "herkömmlichen LED". Fig. 5A entspricht "Ausführungsbeispiel #1" während Fig. 5B "Ausführungsbeispiel #2" entspricht. Zwei AlInGaN-Wafer wurden in Hälften geteilt. Ein Satz von Hälften wurde mit Bauelementen entsprechend Fig. 1 herge stellt, während der andere Satz entsprechend den Bauelemen ten, die in den Fig. 5A und 5B gezeigt sind, hergestellt wurde. Jedes der Bauelemente besitzt die gleiche Gesamtquer schnittfläche, beispielsweise ~1,2 × 10^-3 cm². Typische I- V-Kurven sind für Bauelemente gezeigt, die so nahe wie mög lich beieinander auf beiden Seiten der Waferunterteilung ausgewählt sind. Die y-Achse zeigt den Treiberstrom I_f, wäh rend die x-Achse die Treiberspannung V_f zeigt. Die Neigung der Kurven bei hohen Strömen ist näherungsweise umgekehrt proportional zu dem Serienwiderstand des Bauelements. Fig. 7 zeigt die Reduzierung des Serienwiderstands von AlInGaN-LEDs gemäß den Fig. 5A und 5B. Diese Bauelemente besitzen einen um ~10% (R5 = 19, 9 f2 für "Ausführungsbeispiel #1" bis 20% (RS = 17,3 Ω für "Ausführungsbeispiel #2" geringeren Se rienwiderstand als der herkömmliche Chip (R_S = 21,3 Ω), wo bei alle anderen Aufwachs- und Herstellungs-Parameter gleich sind. Diese Verbesserung des Serienwiderstands ist eine Ver größerung von 0,2 bis 0,3 V der Betriebsspannung für einen Treiberstrom von 50 mA, was mittlere Spannungen bei diesem Strom für Bauelemente gemäß den Fig. 5A und 5B ergibt, die vergleichbar mit der mittleren Spannung eines bekannten Bau elements von Fig. 1, das bei 20 mA betrieben wird, ist. Das bessere elektrische Verhalten des "Ausführungsbeispiels #2" wird erwartet, da die Trennung zwischen Elektroden viel kleiner ist als die Länge derselben. Bei hohen Treiberströ men ist die Verbesserung der Treiberspannung aufgrund des kleineren R_S sogar drastischer. Bei geringeren Treiberströ men ist der Einfluß von R_S reduziert, wobei Verbesserungen von V_f aufgrund der Verbesserungen der lokalen Stromdichte gleichmäßigkeit jedoch noch zu sehen sind. Eine Vorwärts spannung von 3,25 V wurde bei einem Treiberstrom von 20 mA für Bauelemente der Fig. 5A und 5B gemessen, während für ein Bauelement der Fig. 1 3,4 V gemessen wurden.

Bei einem weiteren Satz von ähnlichen Experimenten, die mit AlInGaN-Material, das zu einem späteren Zeitpunkt aufgewach sen wurde, durchgeführt wurden, wurde ein ähnlicher Satz von Daten und Schlußfolgerungen erhalten. Mittelwerte von 3,05, 2,85 und 3,35 V wurden bei einem Vorwärtstreiberstrom von 20 mA für die Bauelemente, die in den Fig. 5A, 5B bzw. 1 ge zeigt sind, erhalten. Mittelwerte von 3,65, 3,35 und 4,15 V wurden bei einem Vorwärtstreiberstrom von 50 mA für die Bau elemente, die in den Fig. 5A, 5B bzw. 1 gezeigt sind, erhal ten.

Das "Flächenausnutzungsverhältnis" wird für das Bauelement in Fig. 5A (A_tot = 1, 2 × 10^-3 cm²) als 60% berechnet, eine Verbesserung gegenüber Bauelementen, die mit einer Geome trie, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt sind, wel che typischerweise für einen gleichartigen Wert von A_tot ein Verhältnis von zwischen 25 und 50% zeigt. Die Bauelemente, die in den Fig. 5A und 5B gezeigt sind, sind mit herkömm lichen Halbleiterherstellungstechniken, die mit einer Mas senherstellung konsistent sind, hergestellt. Das Flächen ausnutzungsverhältnis A kann verbessert werden, indem ver jüngte Arme mit einer kleineren Breite definiert werden, indem die Fläche der Verbindungsanschlußflächen geschrumpft wird, und indem strengere Toleranzen verwendet werden. Ob wohl die Ausführungsbeispiele, die in den Fig. 5A und 5B ge zeigt sind, als ein drahtgebondetes Bauelement dargestellt sind, können die Bauelemente in einer Flip-Chip-Konfigura tion hergestellt sein.

Die Fig. 8A bis 8H zeigen alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung. Die Elektroden können einfache Elektroden oder Verbundelektroden sein. Für jedes Ausführungsbeispiel steuert die Querschnittfläche des Bauelements die Stromdich te. In Fig. 8A ist die Querschnittfläche ein Parallelogramm. In Fig. 8B ist die Querschnittfläche abgerundet, beispiels weise elliptisch, kreisförmig oder sphärisch. In Fig. 8C ist die Querschnittfläche hexagonal. In Fig. 8D ist die Quer schnittfläche ein unregelmäßiges Polygon. In Fig. 8E ist die Querschnittfläche ein Parallelogramm mit verjüngten Verbin dungsanschlußflächen. Für die Fig. 8A bis 8E sind die inne ren Konturen der Elektroden parallel zueinander, jedoch nicht notwendigerweise parallel zu den Seiten der Quer schnittfläche des Bauelements.

In Fig. 8F ist die Querschnittfläche hexagonal und weist zu mindest eine Verbundelektrode auf. Die Verbindungsanschluß fläche der Verbundelektrode befindet sich in der Nähe der Ecke des Hexagons. Fig. 8G zeigt ein alternatives Ausfüh rungsbeispiel für das Bauelement, das in Fig. 8F gezeigt ist. Die Querschnittfläche ist ein Polygon mit sieben oder mehr Seiten, oder optional elliptisch oder kreisförmig. Fig. 8H zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für das Bau element, das in Fig. 8F gezeigt ist. Die Querschnittfläche ist ein Polygon mit fünf oder weniger Seiten. In den Fig. 8F bis 8H sind die inneren Elektroden nahezu parallel zueinan der, sind jedoch nicht parallel zu den Seiten der Quer schnittfläche.

Die Fig. 3 bis 8 zeigen Ausführungsbeispiele, die Stromdich te-Gleichmäßigkeitsverhältnisse und zugeordnete Lichtin tensitäts-Gleichmäßigkeitsverhältnisse ≦ 2 erzeugen, ebenso wie Flächenausnutzungsverhältnisse ≦ 50%, für Gesamtquer schnittflächen von weniger als 2 × 10^-3 cm². Wenn die Quer schnittfläche ≧ 1 × 10^-3 cm², ergeben die nachfolgend offen barten Ausführungsbeispiele sogar noch geringere Gleich mäßigkeitsverhältnisse und sogar noch höhere Flächenausnut zungsverhältnisse.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Substrat mit einem rechteckigen Querschnitt und Abmessungen von 0,3 × 0,4 mm², einschließlich einer Verbundelektrode, die mit der n- Typ-Halbleiterschicht verbunden ist, die drei Seiten des Um fangs des Substrats umschließt, mit einer verbundenen Ver bindungsanschlußfläche. Diese n-Elektrode ist eine äußere oder Einschlußelektrode, die zwei äußere und N innere Arme aufweist, wobei N ≧ 0, sowie einen Querbalken, der die zwei äußeren und die N inneren Arme verbindet. Der Vorsprung der äußeren Arme umhüllt zumindest 75%, vorzugsweise 100%, der lichtemittierenden Region. Eine zweite Verbundelektrode ist mit den p-Typ-Halbleiterschichten verbunden. Dieselbe be steht aus einer semitransparenten Metallschicht, um den Strom über einen Großteil der lichtemittierenden Region zu verteilen, und einer Verbindungsanschlußfläche. Die Verbin dungsanschlußflächen können bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser von näherungsweise 0,1 mm drahtgebon det sein. Die lichtemittierende Region ist vollständig in den Vorsprung der äußeren Arme eingeschlossen.

Die äußere Einschlußelektrode verbessert die Gleichmäßigkeit der Stromdichte und verringert den Serienwiderstand des Bau elements. Fig. 10 zeigt eine Querschnittansicht der LED von Fig. 9. Die Arme der äußeren Elektrode liefern zwei separate Wege für den Stromfluß, um die Stromgleichmäßigkeit durch ein effektives Reduzieren der mittleren Stromdichte zu ver bessern. Zusätzlich führt die mittlere Strecke, die der Strom in der n-Typ-Halbleiterschicht lateral überqueren muß, zu einer Reduzierung des Serienwiderstands in dem lichtemit tierenden Bauelement. Fig. 11 vergleicht die I-V-Kurven des Bauelements, das in Fig. 9 gezeigt ist, mit dem bekannten Bauelement, das in Fig. 1 gezeigt ist. Das Bauelement von Fig. 9 zeigt eine reduzierte Betriebsspannung, die als die Spannung definiert ist, die erforderlich ist, um 20 mA in einer Vorwärtsrichtung durch das Bauelement zu injizieren, und einen wesentlich reduzierten Serienwiderstand, wie durch die Neigung der I-V-Beziehung gezeigt wird. Werte der Vor wärtsspannung und des Serienwiderstands sind 2,86 V und 9,6 Ω für das Bauelement von Fig. 9 und 3,19 V und 21,6 Ω für Bau elemente, die gemäß Fig. 1 hergestellt sind. Die Verbesse rung der Gleichmäßigkeit der Stromdichte ist aus den Fig. 12A und 12B erkennbar, die optische Nahfeld-Photomikrobilder von LEDs nach Fig. 9 zeigen, wenn dieselben mit 50 mA bzw. 200 mA vorwärts vorgespannt sind. Diese Figuren zeigen keine wahrnehmbare Nichtgleichmäßigkeit der Emissionsintensität, im Gegensatz zu dem gleichartigen Photomikrobild des Bauele ments nach Fig. 1, das in Fig. 2 gezeigt ist.

Das Flächenausnutzungsverhältnis wird für das Bauelement nach Fig. 9A als 55% berechnet, eine wesentliche Verbesse rung gegenüber dem Bauelement von Fig. 1. Das Bauelement, das in Fig. 9 gezeigt ist, wird mit Standardhalbleiter-Her stellungstechniken hergestellt, die mit einer Massenherstel lung konsistent sind. Das Flächenausnutzungsverhältnis könn te wesentlich verbessert werden, indem Arme mit einer klei neren Breite definiert und engere Toleranzen verwendet wer den. Obwohl das Ausführungsbeispiel von Fig. 9 als ein drahtgebondetes Bauelement gezeigt ist, kann die LED in ei ner Flip-Chip-Konfiguration hergestellt werden. Zu Zwecken dieser Erfindung werden als Arme einzelne oder mehrere ver bundene Elektroden einer willkürlichen Form betrachtet.

Fig. 13 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung, das ein Substrat mit einem quadrati schen Querschnitt und Abmessungen von 1,0 × 1,0 mm² auf weist, und das eine Verbundelektrode besitzt, die mit der n-Typ-Halbleiterschicht verbunden ist und drei Seiten des Umfangs des Substrats einhüllt, mit zwei Verbindungsan schlußflächen. Eine zweite Verbundelektrode ist mit den p-Typ-Halbleiterschichten verbunden. Dieselbe besteht aus einer semitransparenten Metallschicht, um den Strom über einen Großteil der lichtemittierenden Region und zwei Ver bindungsanschlußflächen zu verteilen. Die Verbindungsan schlußflächen sind für ein Drahtbonden mit einem Durchmesser von näherungsweise 0,1 mm bestimmt. Mehrere Verbindungsan schlußflächen sind zu Zwecken einer Redundanz und zum Be trieb mit einem hohen Betriebsstrom an beiden Elektroden angebracht. Die lichtemittierende Region ist vollständig innerhalb des Vorsprungs der Arme der äußeren Elektrode enthalten. Die äußeren Einschlußelektroden dienen dazu, die Gleichmäßigkeit der Stromdichte zu verbessern und den Se rienwiderstand der LED zu verringern.

Fig. 14 zeigt eine Teilquerschnittansicht der LED in Fig. 13. Die Arme der äußeren Elektrode liefern zwei getrennte Wege für den Stromfluß, um die Stromgleichmäßigkeit durch wirksames Reduzieren der mittleren Stromdichte zu verbes sern. Die kleinere mittlere Strecke, die der Strom lateral in der n-Typ-Halbleiterschicht zurücklegen muß, führt zu einer Reduzierung des Serienwiderstands der LED. Die mehre ren parallelen Arme führen zu zusätzlichen Wegen, die den Serienwiderstand der LED weiter reduzieren.

Fig. 15 zeigt die I-V-Beziehung für das Bauelement, das in Fig. 13 gezeigt ist, und offenbart eine Betriebsspannung von 2,92 V bei einem Vorwärtsstrom von 240 mA und einem Serien widerstand von 1,2 Ω. Die Gleichmäßigkeit der Stromdichte wird aus Fig. 16 offensichtlich, einem optischen Nahfeld- Photomikrobild eines Abschnitts der lichtemittierenden Re gion, die bei einem Vorwärtsstrom von 500 mA betrieben ist. Keine wahrnehmbare Ungleichmäßigkeit der Intensität zeigt sich bei der Emission bei diesem Strom, der einer Stromdich te von ~70 A/cm² entspricht.

Das Flächenausnutzungsverhältnis für diese LED mit 1 × 1 mm², die in Fig. 13 gezeigt ist, wird als 74% berechnet. Das Bauelement wird mit Standardhalbleiter-Herstellungstechni ken, die mit einer Massenherstellung konsistent sind, herge stellt. Das Flächenausnutzungsverhältnis könnte wesentlich verbessert werden, indem Arme mit kleineren Breiten defi niert und strengere Toleranzen verwendet werden. Obwohl das Ausführungsbeispiele, das in Fig. 13 gezeigt ist, als ein drahtgebondetes Bauelement gezeigt ist, kann die LED in ei ner Flip-Chip-Konfiguration hergestellt werden.

Obwohl die Ausführungsbeispiele, die in den Fig. 9 und 13 dargelegt sind, für spezifische Substrat-Größen und -Formen gezeigt sind, könnten einfache Verfahrens- und Entwurfs-Er wägungen verwendet werden, um LEDs in einem breiten Bereich herzustellen, die mit gegenwärtigen Herstellungsfähigkeiten konsistent sind. Die Fig. 17A und 17B zeigen alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.

Fig. 18 zeigt ein Bauelement gemäß der vorliegenden Erfin dung mit einer Verbundelektrode, die mit der n-Typ-Halblei terschicht verbunden ist, die alle vier Seiten des Umfangs des rechteckigen Substrats vollständig umgibt. Diese n-Elek trode wird als eine äußere oder Voll-Einschluß-Elektrode be zeichnet, und besitzt eine einzelne Verbindungsanschlußflä che. Eine zweite Verbundelektrode ist mit den p-Typ-Halblei terschichten verbunden. Dieselbe besteht aus einer semi transparenten Metallschicht, um den Strom über einen Groß teil der lichtemittierenden Region und eine einzelne Verbin dungsanschlußfläche zu verteilen. Die Verbindungsanschluß flächen sind bei diesem Ausführungsbeispiel für ein Draht bonden bestimmt und besitzen einen Durchmesser von 0,1 mm. Die lichtemittierende Region ist vollständig innerhalb der äußeren Elektrode eingeschlossen. Andere Ausführungsbeispie le können mehrere Verbindungsanschlußflächen enthalten.

Die äußere Voll-Einschluß-Elektrode verbessert die Gleich mäßigkeit der Stromdichte und verringert den Serienwider stand der LED. Fig. 19 zeigt eine Darstellung der I-V-Bezie hung für die Bauelemente der Fig. 1 und 18 mit vier unter schiedlichen Substratgrößen. Die Substratgrößen sind: 0,35 × 0,35 mm², 0,50 × 0,50 mm², 0,70 × 0,70 mm² und 0,85 × 0,85 mm². Die Bauelemente von Fig. 18 zeigen alle eine reduzierte Betriebsspannung jeweils bei Strömen von mehr als 20 mA und einen wesentlich kleineren Serienwiderstand als Bauelemente gleicher Größe, die mit einer Geometrie, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt sind. Werte für die Vorwärtsspan nung bei 200 mA und einen Serienwiderstand sind 4,0 V und 3,6 Ω für das Bauelement von Fig. 18 auf einem 0,85 × 0,85- mm²-Substrat und 5,5 V und 10 Ω für das Bauelement von Fig. 1 mit den gleichen Abmessungen.

Die äußere Voll-Einschluß-Elektrode von Fig. 18 verbessert die Gleichmäßigkeit der Stromdichte und die optische Aus gangsleistung von Bauelementen mit einer minimalen Substrat größe. Fig. 20 zeigt eine Darstellung der Beziehung von op tischer Ausgangsleistung zu Strom (P-I) für die Bauelemente der Fig. 1 und 18 für vier Substratgrößen. Alle Bauelemente wurden in ein Epoxidgehäuse des gleichen Typs eingekapselt. Oberhalb 150 mA emittieren die zwei größten Bauelemente von Fig. 18 deutlich mehr optische Ausgangsleistung als die zwei größten Bauelemente von Fig. 1. Diese Zunahme der optischen Ausgangsleistung findet aufgrund der verbesserten Gleich mäßigkeit der Stromdichte des Bauelements, das in Fig. 18 gezeigt ist, im Gegensatz zu der des Bauelements von Fig. 1 statt. Die Fig. 21A bis 21C zeigen alternative Ausführungs beispiele der vorliegenden Erfindung. Zu Zwecken dieser Er findung werden Vorsprünge als einzelne oder mehrere verbun dene Elektroden einer willkürlichen Form betrachtet.

Die Fig. 22A und 22B zeigen alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit mehreren Verbundelektroden, die mit dem n-Typ-Halbleiter verbunden sind. Jede Verbund elektrode umfaßt Arme, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu verbessern, und angebrachte Verbindungsanschlußflächen. Diese Vielzahl von n-Elektroden wird als segmentierte äußere Elektrode bezeichnet. Eine zweite Verbundelektrode ist mit der p-Typ-Halbleiterschicht verbunden. Dieselbe besteht aus einer semitransparenten Metallschicht, um den Strom über einen Großteil der lichtemittierenden Region und eine ein zelne Verbindungsanschlußfläche zu verteilen. Die Verbin dungsanschlußflächen können drahtgebondet sein und einen Durchmesser von 0,1 mm aufweisen. Die lichtemittierende Re gion ist vollständig innerhalb des Vorsprungs der äußeren Elektrode eingeschlossen. Die segmentierte äußere Elektrode liefert eine optimale gleichmäßige Stromverteilung, im Ein klang mit einer minimalen Menge eines lichtundurchlässigen Materials, das den optischen Wirkungsgrad der LED reduziert.

Die Fig. 23A bis 23D zeigen alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit mehreren unabhängigen licht emittierenden Regionen, die auf dem gleichen Substrat ent halten sind, und die auf verschiedene Arten elektrisch ver bunden sind, um einen großen Bereich von I-V-Beziehungen zu liefern. Die Verbindungsmetallisierung kann durch eine Mehr ebenen-Herstellungstechnik hergestellt sein. Diese Geometrie ermöglicht die Realisierung von Bauelementen mit willkürli chen inkrementalen Einheitsflächen unter Verwendung der gleichen Waferherstellungsprozesse.

Claims

1. Lichtemittierendes Bauelement mit folgenden Merkmalen:
einer Bauelementstruktur;
einem Heteroübergang (12) in der Bauelementstruktur, der eine p-Typ- und eine n-Typ-Halbleiterschicht (12a, 12b) aufweist;
zwei Elektroden (14a, 14b), wobei eine der zwei Elek troden mit der p-Typ-Halbleiterschicht elektrisch ver bunden ist, während die andere der zwei Elektroden mit der n-Typ-Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist,
wobei der kürzeste Abstand zwischen den inneren Kontu ren der Elektroden an jedem Punkt zwischen +35% bis +150% des Mittelwerts des Abstands zwischen den Elek troden variiert,
wobei die Länge von zumindest einer der zwei Elektro den ≧ 65% der Länge einer Seite des Bauelements ist; und
zumindest einer Region mit einem gleichmäßigen Licht intensitätsverhältnis < 3,0 bei einer mittleren Strom dichte von ≧ 30 A/cm², wobei ein gleichmäßiges Licht intensitätsverhältnis als das Verhältnis der maximalen lokalen Lichtintensität I_max zu der mittleren Lichtin tensität I_ave definiert ist.

2. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, bei dem:
die Bauelementstruktur ein massives Prisma mit einer Querschnittfläche ist; und
die Länge der zwei Elektroden ≧ 65% der Länge von ei ner Seite der Querschnittfläche ist.

3. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, bei dem:
die Querschnittfläche des Bauelements ein Polygon ist; und
die Länge der zwei Elektroden ≧ 65% der Länge von zu mindest zwei Seiten des Polygons ist.

4. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 3, bei dem die inneren Konturen der zwei Elektroden parallel zu den Seiten des Polygons sind.

5. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem die inneren Konturen der zwei Elektroden pa rallel zueinander sind.

6. Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprü che 3 bis 5, bei dem das Polygon aus einer Gruppe aus gewählt ist, die Quadrate, Hexagone, Oktagone, Recht ecke, Trapezoide und Parallelogramme enthält.

7. Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprü che 3 bis 6, bei dem jede der zwei Elektroden folgende Merkmale aufweist:
einen Drahtbondbereich (14a, 14b); und
wobei die Form der Elektroden von dem Drahtbondbereich weg verjüngt ist.

8. Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprü che 2 bis 7, bei dem:
die Form der Querschnittfläche aus einer Gruppe aus gewählt ist, die Kreise, Ellipsen und Ovale enthält; und
zumindest eine der zwei Elektroden eine Länge besitzt, die ≧ 25% der Länge der Umfangslänge des Bauelements beträgt.

9. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, bei dem das Volumen der Bauelementstruktur aus einer Grup pe ausgewählt ist, die Kugeln und Halbkugeln enthält.

10. Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprü che 1 bis 9, bei dem eine der zwei Elektroden (14a, 14b) eine Einschlußelektrode ist, die eine Form be sitzt, die 100% des lichtemittierenden Bereichs ein schließt.

11. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 10, bei dem die Form der Einschlußelektrode (14a, 14b) aus ei ner Gruppe ausgewählt ist, die Rechtecke, Kreise, Qua drate, Parallelogramme, Ellipsen und Ovale enthält.

12. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 10, bei dem die Form der Einschlußelektrode (14a, 14b) Vor sprünge umfaßt, die wirksam sind, um einen Strom in einer entsprechenden Halbleiterschicht zu verteilen.

13. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, das ferner eine Mehrzahl von n- und p-Elektroden (14a, 14b) aufweist, die positioniert sind, um Q elektrisch verbundene Regionen, Q ≧ 2, zu definieren und den lichtemittierenden Bereich einzuhüllen.

14. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 13, bei dem die Q elektrisch verbundenen Regionen unter Ver wendung einer Mehrebenenmetallisierung verbunden sind.

15. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei eine der zwei Elektroden (14a, 14b) ferner zwei äußere Arme und N innere Arme aufweist, wobei N ≧ 0, sowie einen Querbalken, der die zwei äußeren und N inneren Arme verbindet, wobei der Vorsprung der zwei äußeren Arme 75% oder mehr der lichtemittierenden Region ein schließt.

16. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 15, das ferner Verbindungsanschlußflächen (14a, 14b), die zwi schen den zwei äußeren und N inneren Armen angeordnet sind, aufweist.

17. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 16, bei dem die andere der zwei Elektroden (14a, 14b) als eine Gabel mit M Zinken geformt ist, wobei M ≧ 1.

18. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 17, bei dem die M Zinken zwischen den zwei äußeren und N inne ren Armen angeordnet sind.

19. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 18, bei dem der Abstand zwischen den N inneren Armen und den M Zinken konstant ist.

20. Lichtemittierendes Bauelement gemäß Anspruch 17, bei dem der Vorsprung der zwei äußeren Arme 100% der lichtemittierenden Region einhüllt.

21. Lichtemittierendes Bauelement gemäß einem der Ansprü che 1 bis 20, das ferner folgende Merkmale aufweist:
ein Flächenausnutzungsverhältnis von zumindest 60%, das als das Verhältnis der Fläche der lichtemittieren den Region zu der Gesamtfläche der Bauelementstruktur definiert ist; und
wobei die Fläche der Bauelementstruktur ≧ 0,2 mm² ist.