CS199081B1

CS199081B1 - Process for increasing extraction of light of diode elements

Info

Publication number: CS199081B1
Application number: CS580177A
Authority: CS
Inventors: Eva Novotna; Dusan Nohavica
Original assignee: Eva Novotna; Dusan Nohavica
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1977-09-06
Publication date: 1980-07-31

Description

Vynálezem je způsob zvýšení extrakce světla diodových elementů.The invention is a method of increasing the light extraction of diode elements.

Při výrobě elektroluminiscenčních diod zvýšená pozornost je věnována zvýšení hodnoty vnější kvantové účinnosti. Jak je známo, hodnota účinnosti se může zvýšit tím, že povrch intermetalických slitin, například ve formě polovodičových destiček určených k výrobě elektroluminiscenčních diod se předem chemicky opracuje. Přitom cílem chemické úpravy může být také jen změna vzhledu, například dosažení jasného lesku úplným nanebo částečným selektivním leptáním, to je rozpouštěním zpracovávaného materiálu pomocí chemických činidel až do určité hloubky od povrchu. Intermetalieká slitina se přitom současně očistí, a výčnělky jejího povrchu se zarovnají a zaoblí, zmenší, nebo i odstraní, lesk povrchu leptaného materiálu se zvýší, extrakce světla se zlepší a ztrátový proud na bočném povrchu se potlačí.In the manufacture of electroluminescent diodes, increased attention is paid to increasing the value of external quantum efficiency. As is known, the efficiency value can be increased by pre-treating the surface of intermetallic alloys, for example in the form of semiconductor wafers for the production of electroluminescent diodes. The aim of the chemical treatment can also be only to change the appearance, for example to obtain a bright gloss by full or partial selective etching, i.e. by dissolving the treated material with chemical agents up to a certain depth from the surface. At the same time, the intermetallic alloy is simultaneously cleaned, and the projections of its surface are aligned and rounded, reduced or even removed, the surface gloss of the etched material is increased, the light extraction is improved and the loss of current on the side surface is suppressed.

Z prostředků používaných k leptání je známa například směs kyseliny sírové, peroxidu vodíku a vody, nebo směs kyseliny dusičné a vody, dále směs kyseliny fluorovodíkové, peroxidu vodíku a vody a řada dalších. Dále je známo strukturní leptání pomocí směsi sestávající z kyseliny fluorovodíkové, kyseliny dusičné a dusičnanu stříbrného (Saul R.H.: J. Electrochem. Soc., Vol. 115 (1968) 11, 1184-1190). Je také známo leptáníAmong the means used for etching are, for example, a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water, or a mixture of nitric acid and water, a mixture of hydrofluoric acid, hydrogen peroxide and water, and many others. Further, structural etching is known with a mixture consisting of hydrofluoric acid, nitric acid and silver nitrate (Saul, R. H., J. Electrochem. Soc., Vol. 115 (1968) 11, 1184-1190). Etching is also known

199 081199 081

199 081 vzorků fosfidu galia (Výzkumná zpráva VUST 62 009/1 (1972) 22-23) pomocí směsi kyseliny fluorovodíkové, kyseliny dusičné a dusičnanu stříbrného.199 081 gallium phosphide samples (Research Report VUST 62 009/1 (1972) 22-23) using a mixture of hydrofluoric acid, nitric acid and silver nitrate.

Prostředky k leptání mají vyhovovat určitým podmínkám. Tak například v případě polovodičových materiálů, například destiček z arsenidu galia, které jsou určeny k výrobě elektroluminiscenčních diod je zapotřebí leptadla, jehož použitím se podstatně zvýší kvantové účinnost zpracováváných diod, a které projevuje vyšší rychlost leptání než 100 mikrometrů za minutu, déle u kterého pracovní podmínky nejsou horší, a kterým lze zpracovávat nejen výchozí materiál, ale i polotovary, popřípadě hotové výrobky.The etching means are intended to meet certain conditions. For example, in the case of semiconductor materials, such as gallium arsenide wafers, which are intended for the manufacture of electroluminescent diodes, an etch is required which substantially improves the quantum efficiency of the diodes being processed and exhibits an etching rate greater than 100 microns per minute longer. conditions are not inferior, and it is possible to process not only the starting material, but also semi-finished or finished products.

Uvedené podmínky splňuje tento vynález, týkající se způsobu zvýšení extrakce světla diodových elementů ze sloučenin arsenidu galia a z nich odvozených tuhých roztoků, namořením povrchu. Podstatou vynálezu je pracovní postup, při kterém se na povrch diodového elementu při teplotě 10 až 60 °C a při běžném tlaku působí 3 až 45 s. směsí 1 dílu kyseliny fluorovodíkové, 1,5 až 4,5 dílu kyseliny dusičné 1 až 2 dílů vody a 0,1 až 1 dílu dusičnanu stříbrného při pH 1,6 až 3.The present invention fulfills these conditions with respect to a method of increasing the light extraction of diode elements from gallium arsenide compounds and solid solutions derived therefrom by surface immersion. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process in which a diode element surface is treated with a mixture of 1 part hydrofluoric acid, 1.5 to 4.5 parts nitric acid, 1 to 2 parts at a temperature of 10 to 60 ° C and at normal pressure for 3 to 45 seconds. water and 0.1 to 1 part silver nitrate at pH 1.6 to 3.

Toto řešení využívá poznatuku, že polovodičovou sloučeninu lze chemickou směsí podle vynálezu naleptat tak, že při rychlosti leptání 100 až 150 mikrometrů za minutu se vnější kvantové účinnost vyrobených diod, měřené při proudové hustotě 1 až 2 A/cm , zvýší v průměru až o 100 %.This solution utilizes the finding that the semiconductor compound can be etched by the chemical composition of the invention such that at an etching rate of 100 to 150 microns per minute, the external quantum efficiency of the diodes produced, measured at a current density of 1 to 2 A / cm, %.

Výhodou postupu podle vynálezu je okolnost, že nehledě na přítomné kysličníky dusíku, které však běžně vznikají i při používání dosud známých leptadel obsahujících kyselinu dusičnou, při práci se nevyvíjejí žádné jiné škodlivé látky. Kysličníku dusíku, které při práci vzniknou, mohou být snadno odstraněny běžným odsávacím zařízení. Mohou být chemicky opracovány i hotové součástky, například diodové prvky upevněné na pozlacených pouzdrech, ačkoliv ve světové technice až dosud nebylo známo použití leptadla obsahujícího směs kyseliny fluorovodíkové, dusičné a dusičňanu stříbrného pro chemickou úpravu diodových elementů ze sloučenin arsenidu galia.The advantage of the process according to the invention is the fact that, apart from the nitrogen oxides present, which, however, are commonly produced by the use of the prior art etching agents containing nitric acid, no other harmful substances are evolved in the process. Nitrogen oxides produced during operation can be easily removed by conventional suction equipment. Finished parts such as diode elements mounted on gold-plated housings can also be chemically treated, although it has not been known in the world to use an etching agent containing a mixture of hydrofluoric, nitric and silver nitrate to chemically treat diode elements from gallium arsenide compounds.

Následující příklady provedení objasňují podstatu vynálezu, aniž by ho jakýmkoliv způsobem omezovaly.The following examples illustrate the invention without limiting it in any way.

Příklad 1 až 10Examples 1 to 10

Polovodičové destička z arsenidu galia s přechodem P-N se opatří napařenými kontakty, načež se na ni při teplotě +1Θ °C působí po dobu 15 a směsí 1 dílu kyseliny fluorovodíkové, 3 dílů kyseliny dusičné a 1 až 2 dílů vody s takovým množstvím 1 hmot. % dusič nanu stříbrného, že pH výsledného roztoku mé hodnotu 1,6. Povrch vzorků se opláchne redestilovanou vodou a vzorky se vysuší, načež se změří zkratový proud kalibrované fotodiody. Parametry zkoušek jsou uvedeny v tab. X.The gallium arsenide semiconductor plate having a P-N transition is provided with vaporized contacts, then treated at + 1 ° C for 15 hours with a mixture of 1 part hydrofluoric acid, 3 parts nitric acid and 1 to 2 parts water with such a mass of 1 wt. % of silver nitrate that the pH of the resulting solution was 1.6. The surface of the samples is rinsed with redistilled water and the samples are dried, then the short-circuit current of the calibrated photodiode is measured. The test parameters are given in Tab. X.

199 081199 081

Tab. I.Tab. AND.

Pracovní proud ve všeoh příkladech 10 mA., doba leptání v příkladě 1 je 15 s, v příkladech 2 až 10 trvá 20 a.The working current in all examples is 10 mA, the etching time in example 1 is 15 s, in examples 2 to 10 it takes 20 a.

Příklad Example Původní hodnoty Original values Konečné hodnoty Final values Koeficient Coefficient číslo number diody v %'· % 'diodes · diody v diodes v zlepšení: improvement: 1 1 1,1 1.1 1,7 1.7 1,54 1.54 2 2 0,65 0.65 1,3 1.3 2,0 2,0 3 3 0,85 0.85 1,8 1,8 2,1 2.1 4 4 1,0 1.0 2,0 2,0 2,0 2,0 5 5 1,1 1.1 1,9 1.9 1,72 1.72 6 6 1,15 1.15 2,3 2.3 2,0 2,0 7 7 1,3 1.3 1,9 1.9 1,72 1.72 8 8 1,4 1.4 3,0 3.0 2,14 2.14 9 9 1,5 1.5 3,8 3.8 2,53 2.53 10 10 1,8 1,8 3,1 3.1 1,72 1.72 Příklad 11 Example 11 Opakuje Repeats se postup jako v příkladě 1, the procedure as in example 1, avšak a tím rozdílem, but the difference že se na povrch destičky on the surface of the plate

z arsenidu galia působí při teplotě + 30 °C po dobu 10 s směsným leptadlem o pH 2. Vnějáí kvantová účinnost stoupne cca o 100 %.of gallium arsenide is operated at + 30 ° C for 10 with a mixed etch of pH 2. The external quantum efficiency increases by about 100%.

Příklad 12Example 12

Pracuje se jako v příkladě 1 s tou změnou, že teplota je 60 °C, doba působení 3 s a pH leptadla je 3. Vnějáí kvantová účinnost vzroste přibližně o 100 %.The procedure is as in Example 1, with the change that the temperature is 60 ° C, the exposure time is 3 s and the pH of the etch is 3. The external quantum efficiency increases by about 100%.

Claims

Method of increasing the light extraction of diode elements from gallium arsenide compounds and solid solutions derived therefrom by surface immersion, characterized in that the surface of the diode element is treated at a temperature of 10 to 60 ° C and at normal pressure for 3 to 45 with a mixture of 1 part hydrofluoric acid 1.5 to 4.5 parts nitric acid, 1 to 2 parts water and 0.1 to 1 part silver nitrate at pH 1.6 to 3.