FI122622B - Light-emitting semiconductor device and method of manufacture - Google Patents
Light-emitting semiconductor device and method of manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- FI122622B FI122622B FI20095627A FI20095627A FI122622B FI 122622 B FI122622 B FI 122622B FI 20095627 A FI20095627 A FI 20095627A FI 20095627 A FI20095627 A FI 20095627A FI 122622 B FI122622 B FI 122622B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- layer
- tco
- contact
- contact layer
- reflective
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 6
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 165
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 6
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 4
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000306 component Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 101100421135 Caenorhabditis elegans sel-5 gene Proteins 0.000 description 1
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- QAGHCTOLNPHRES-UHFFFAOYSA-N [Sn]=O.[Ra] Chemical compound [Sn]=O.[Ra] QAGHCTOLNPHRES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XULSCZPZVQIMFM-IPZQJPLYSA-N odevixibat Chemical compound C12=CC(SC)=C(OCC(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@@H](CC)C(O)=O)C=3C=CC(O)=CC=3)C=C2S(=O)(=O)NC(CCCC)(CCCC)CN1C1=CC=CC=C1 XULSCZPZVQIMFM-IPZQJPLYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/405—Reflective materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
- H01L33/0025—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap comprising only AIIIBV compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/42—Transparent materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
VALOA EMITTOIVA PUOLIJOHDELAITE JA VALMISTUSMENETELMÄ KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION FIELD OF THE INVENTION 1. Light Emitting Semiconductor Device and Method of Manufacture
Tämä keksintö liittyy yleisesti valoa emit-5 toiviin puolijohderakenteisiin, jotka on valmistettu III-ryhmän metallien nitrideistä. Tarkemmin sanottuna keksintö koskee heijastavia kontakteja, joita käytetään esimerkiksi vertikaalisen geometrian valoa emittoivissa diodeissa (LEDeissä), ja niiden valmistusta.The present invention relates generally to light emit-5 desirable semiconductor structures made from nitrides of Group III metals. More particularly, the invention relates to reflective contacts used, for example, in light emitting diodes (LEDs) of vertical geometry, and to the manufacture thereof.
1010
KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION
Valoa emittoivilla puolijohdelaitteilla, kuten LEDeillä, on jatkuvasti kasvava rooli jokapäiväisen elämän eri aloilla. Niillä on hyvin monenlaisia 15 käyttökohteita esimerkiksi tietoliikenteessä, valaistuksessa ja näyttöteknologiassa.Light-emitting semiconductor devices such as LEDs are playing an ever-increasing role in various areas of everyday life. They have a wide variety of applications 15 in areas such as telecommunications, lighting and display technology.
Materiaalien osalta nykypäivän LED-teknologian erään voimakkaasti kasvavan alueen perustana ovat III-ryhmän metallien nitridit, kuten gal- 20 liumnitridi GaN, alumiini-galliumnitridi AlGaN, indi-um-galliumnitridi ja niiden seokset. Näitä materiaaleja pidetään erityisen sopivina vaihtoehtoina käytettäväksi hyvin kirkkaissa LEDeissä, esimerkiksi valaistus sovelluksissa .With regard to materials, a rapidly growing area of modern LED technology is based on nitrides of Group III metals such as gallium nitride GaN, aluminum gallium nitride AlGaN, indium um gallium nitride and their alloys. These materials are considered particularly suitable alternatives for use in very bright LEDs, for example in lighting applications.
25 Yhä tehokkaampien LED-rakenteiden intensiivi- sessä kehityksessä eräs viime vuosien vallitsevista o teknologisista suuntauksista on ollut siirtyminen koh- ,1 ti vertikaalista LED-geometriaa aiemman vaakasuuntai- o ' sesti hajautetun rakenteen sijasta. Kaksi elektrodia, O) 30 jotka muodostavat sähköiset yhteydet komponentin n- ja x £ p-tyyppisiin kerroksiin, muodostettiin aikaisemmin n. LED-sirun samalle puolelle vaakasuunnassa erilleen25 In the intensive development of increasingly efficient LED structures, one of the prevailing technological trends in recent years has been a shift towards vertical LED geometry instead of the previously horizontally distributed structure. The two electrodes, O) 30, which form electrical connections to the n and x £ p-type layers of the component, were previously formed on about the same side of the LED chip horizontally apart
CMCM
toisistaan. Tämä kokoonpano asetti useita rajoituksia CT .one another. This configuration imposed several restrictions on CT.
o laitteen toiminnalle. Vertikaalinen LED-geometria, ^ 35 jossa kontaktielektrodit ovat sirun vastakkaisilla puolilla, voi tarjota merkittäviä etuja sekä virran 2 tasaisuudessa ja valon ekstraktion hyötysuhteessa että laitteen lämmönhallinnassa.o the operation of the device. Vertical LED geometry, where the contact electrodes are on opposite sides of the chip, can provide significant advantages in both current 2 uniformity and light extraction efficiency as well as thermal control of the device.
Vertikaalisen LEDin valmistuksen yksinkertaistettua yleisperiaatetta voidaan kuvailla esimer-5 kiksi seuraavasti. Ensin muodostetaan esimerkiksi safiirista valmistetun kasvatussubstraatin päälle ker-rosrakenne, joka käsittää n-tyyppisen puolijohdeker-roksen, aktiivisen alueen ja p-tyyppisen puolijohde-kerroksen. Seuraavaksi muodostetaan rakenteen päälle 10 heijastava kontaktirakenne, jonka kautta saadaan sähköinen yhteys p-tyyppiseen puolijohdekerrokseen ja joka toimii peilinä, joka heijastaa aktiivisella alueella tuotettua tulevaa valoa takaisin päin. Sitten heijastavalle kontaktipinnalle muodostetaan suhteellisen 15 paksu metallikerros, joka muodostaa sirun p-puolen kontaktielektrodin. Paksu metallikerros voi myös toimia valmiin led-sirun tukirakenteena. Seuraavaksi poistetaan kasvatustuki, jolloin kasvatussubstraatille alun perin kasvatetun n-tyyppisen kerroksen pinta pal-20 jastuu. Lopuksi muodostetaan tälle paljastetulle pinnalle toinen paksu metallikerros, joka muodostaa n-puolen kontaktielektrodin.The simplified general principle of vertical LED manufacturing can be described as Example-5 as follows. First, a layer structure comprising, for example, a n-type semiconductor layer, an active region, and a p-type semiconductor layer is formed on a growing substrate made of sapphire. Next, a reflective contact structure 10 is formed over the structure, which provides an electrical connection to the p-type semiconductor layer and acts as a mirror to reflect the incident light back in the active region. Then, the reflective contact surface, a relatively thick metal layer 15, which forms the chip to the p-side contact electrode. The thick metal layer can also serve as a support structure for the finished LED chip. Next, the growth support is removed, whereupon the surface of the n-type layer originally grown on the culture substrate is exposed. Finally, this is formed on the exposed surface of the second thick metal layer which forms the n-side contact electrode.
Eräs tärkeä kohta vertikaalisessa LED-rakenteessa on mainittu heijastava kontaktirakenne. 25 Halutun suuren heijastavuuden ja pienen sähköisen re-sistiivisyyden lisäksi itse heijastavan kontaktiraken-teen pitäisi myös pysyä vakaana komponentin koko ^ elinajan, ja toisaalta tuottaa hyvä tartunta p-puolen elektrodin muodostavan metallikerroksen ja varsinaisen 30 ten toiminnallisten laitekerrosten välille. Tavanomai- ^ set ratkaisut sisältävät esimerkiksi erilaisia metalli liyhdistelmiä, kuten yhden tai useampia kerroksia alu- Q_ miinia tai kultaa, jotka on pinnoitettu suoraan p-Is» S tyyppisen puolijohdekerroksen päälle tai välissä ole in g 35 vaan tartuntakerrokseen, joka on ensin muodostettu cm puolijohteen pinnalle. Ensimmäisessä tapauksessa sekä tartuntalujuus että rakenteen kestävyys pitkällä aika- 3 välillä ovat yleensä riittämättömät. Välissä oleva, esimerkiksi nikkelistä muodostettu tartuntakerros voi parantaa tartuntaa. Toisaalta se lisää optisia häviöitä, koska valoa absorboituu tartuntakerrokseen.One important point in the vertical LED structure is the mentioned reflective contact structure. 25 of the desired high reflectivity and low electrical retro-reflective sistiivisyyden addition to self-kontaktiraken tea should also remain stable throughout the ^ component life and, secondly, to produce good adhesion to the p-side electrode forming the metal layer and the actual 30 of the functional layers of the device. Conventional solutions include, for example, various metal combinations, such as one or more layers of aluminum or gold, directly deposited on or spaced over a p-Is »S-type semiconductor layer, but in an adhesive layer first formed in cm of semiconductor. surface. In the first case, both the adhesive strength and the long-term durability of the structure are generally insufficient. An intermediate adhesive layer, for example made of nickel, can improve adhesion. On the other hand, it increases the optical loss as light is absorbed into the adhesive layer.
55
KEKSINNÖN TARKOITUSPURPOSE OF THE INVENTION
Tämän keksinnön tarkoituksena on tarjota uusi valoa emittoiva puolijohderakenne, joka käsittää vakaan, heijastavan kontaktirakenteen, jolla on erin-10 omaiset mekaaniset, optiset ja sähköiset ominaisuudet.The object of the present invention is to provide a novel light-emitting semiconductor structure comprising a stable, reflective contact structure having excellent mechanical, optical and electrical properties.
KEKSINNÖN YHTEENVETOSUMMARY OF THE INVENTION
Tämän keksinnön mukainen valoa emittoiva puoli johdelaite ja menetelmä valoa emittoivan puolijohde-15 laitteen valmistamiseksi ovat tunnettuja siitä, mitä on esitetty vastaavasti patenttivaatimuksissa 1 ja 8.The light emitting semiconductor device of the present invention and the method for manufacturing a light emitting semiconductor device 15 are known from those set forth in claims 1 and 8, respectively.
Tämän keksinnön mukainen valoa emittoiva puoli johdelaite on valmistettu III-ryhmän metallien nit-rideistä. Eräs sopiva materiaali on galliumnitridi 20 GaN ja sen erilaiset muunnelmat, kuten indium-galliumnitridi InGaN ja alumiini-galliumnitridi AlGaN. "On valmistettu" mainituista materiaaleista tarkoittaa sitä, että ainakin laitteen toiminnallisesti olennaisissa osissa on ainakin jotakin mainituista materiaa-25 leista. Laitteen eri osissa voi luonnollisesti olla myös mainittuun määritelmään kuulumattomia materiaale-c\j ja. Laitteen ydinosana on kerrosrakenne, jossa on n- cm tyyppinen puolijohdekerros, p-tyyppinen puolijohdeker- i ^ ros ja aktiivinen alue valon tuottamiseksi n-tyyppisen i σ> 30 puolijohdekerroksen ja p-tyyppisen puolijohdekerroksen χ välissä. Tämän kerrosrakenteen yksityiskohdat voivat tr vaihdella tunnetun teknologian puitteissa, eivätkä ne ole keksinnön kannalta oleellisia. KerrosrakenteessaThe light-emitting half conductor device of the present invention is made of Group III metal nitrides. One suitable material is gallium nitride 20 GaN and various variants thereof, such as indium gallium nitride InGaN and aluminum gallium nitride AlGaN. "Made of" said materials means that at least one of said materials is functionally relevant to the device. Of course, different parts of the device may also contain materials not included in the definition. The core component of the device is a layer structure having an n-cm type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer and an active region for producing light between an n-type i σ> 30 semiconductor layer and a p-type semiconductor layer χ. The details of this sandwich structure may vary within the prior art and are not essential to the invention. Floor structure
CDCD
en on joko n-tyyppisen tai p-tyyppisen puolijohdekerrok- o 35 sen määrittämä kontaktipinta, ja tähän kontaktipintaan kiinnitetty heijastava kontaktirakenne. Heijastava 4 kontaktirakenne muodostaa sähköisen kontaktin kontaktipinnan määrittävään puolijohdekerrokseen, ja se toimii myös peilinä, joka heijastaa aktiiviselta alueelta tulevaa valoa.en is either a n-type or a p-type semiconductor layer 35 defined by its contact surface, and a reflective contact structure attached thereto. The reflective contact structure 4 provides an electrical contact to the semiconductor layer defining the contact surface and also acts as a mirror to reflect light from the active region.
5 Tämän keksinnön mukaan heijastava kontaktira kenne käsittää ensimmäisen läpinäkyvää johtavaa oksidia (TCO) olevan kontaktikerroksen, jolla on moniki-teinen rakenne, liitettynä kerrosrakenteen kontaktipintaan, toisen läpinäkyvää johtavaa oksidia (TCO) 10 olevan TCO-kontaktikerroksen, jolla on amorfinen ra kenne, ja toiseen TCO-kerrokseen liitetyn metallisen heij astuskerroksen.According to the present invention, the reflective contact structure comprises a first transparent conductive oxide (TCO) contact layer having a polycrystalline structure attached to the contact surface of the sandwich structure, a second transparent conductive oxide (TCO) 10 contact layer having an amorphous structure and a second A metal reflective layer attached to the TCO layer.
Mainittu rakenne, jossa heijastava metalli-kontakti hyödyntää kaksikerroksista TCO-välirakennetta 15 metallisen heijastuskerroksen ja kontaktipinnan välis sä, tarjoaa merkittäviä etuja tunnetun tekniikan ratkaisuihin verrattuna. Kummallakin kahdesta TCO-kerroksesta on oma tarkoituksensa. Ensimmäisen TCO-kerroksen monikiteinen materiaalirakenne tarjoaa suu-20 ren optisen läpinäkyvyyden ja pienen sähköisen resis- tiivisyyden. Amorfisen rakenteen omaava toinen TCO-kerros puolestaan mahdollistaa voimakkaan tarttuvuuden metalliseen heijastuskerrokseen.Said structure, in which the reflective metal contact utilizes a two-layer TCO intermediate structure between the 15 metal reflective layers and the contact surface, offers significant advantages over prior art solutions. Each of the two TCO layers has its own purpose. The polycrystalline material structure of the first TCO layer provides high optical transparency and low electrical resistivity. The second TCO layer having an amorphous structure, in turn, allows high adhesion to the metallic reflection layer.
Eri kiderakenteiden lisäksi myös näiden kah-25 den kerroksen tarkat kemialliset koostumukset voidaan optimoida erikseen niiden erilaisten tarkoitusten mukaisesti. Jotta tämä mahdollisuus voitaisiin hyödyntää ^ täysimääräisesti, tämän keksinnön eräässä edullisessa o ^ sovelluksessa on valittu ensimmäisen TCO- o 30 kontaktikerroksen kemiallinen koostumus niin, että se $2 edistää voimakasta tarttuvuutta kerrosrakenteen konin taktipintaan, hyvää läpinäkyvyyttä ja ensimmäisen TCO- kontaktikerroksen hyvää sähköistä johtavuutta, ja toi-^ sen TCO-kontaktikerroksen kemiallinen koostumus on va- 35 littu niin, että se edistää metallisen heijastusker- o ^ roksen voimakasta tarttuvuutta toiseen TCO- kontaktikerrokseen. Toisin sanoen tässä sovelluksessa 5 näiden kahden TCO-kerroksen ominaisuudet on optimoitu erikseen niiden erilaisten tarkoitusten mukaisesti.In addition to the various crystal structures, the precise chemical compositions of these two layers can also be optimized individually according to their different purposes. To take full advantage of this opportunity, in a preferred embodiment of the present invention, the chemical composition of the first TCO-30 contact layer is selected such that it promotes high adhesion to the Koni tactile layer, good transparency and good electrical conductivity of the first TCO contact layer. The chemical composition of its TCO contact layer is selected to promote high adhesion of the metallic reflection layer to the second TCO contact layer. In other words, in this embodiment, the properties of the two TCO layers are optimized separately for their different purposes.
Toinen TCO-kontaktikerros voi olla suorassa kontaktissa ensimmäiseen TCO-kontaktikerrokseen. On 5 kuitenkin mahdollista, että näiden kahden TCO- kontaktikerroksen välissä on jokin välikerros tai joitakin välikerroksia.The second TCO contact layer may be in direct contact with the first TCO contact layer. However, it is possible that there is some intermediate layer (s) between the two TCO contact layers.
Kontaktipinnan määrittävä kerros on edullisesti p-tyyppistä indium-galliumnitridiä InGaN. Ensim-10 mäinen TCO-kontaktikerros on puolestaan edullisesti indium-tinaoksidia, joka indiumin ansiosta voi tuottaa erinomaisen tarttuvuuden III-ryhmän metalleihin. Jotta taattaisiin tehokas virran jakautuminen heijastavan kontaktirakenteen koko pinta-alalle ja kontaktin hyvä 15 ominaisvastus, joka ei merkittävästi vaikuta kokonais-sarjaresistanssiin LED-sirun läpi, ensimmäisen TCO-kontaktikerroksen paksuus on edullisesti 30 - 500 nm, edullisemmin 100 - 150 nm. Liian pieni paksuus johtaisi kerroksen riittämättömiin sähköisiin ominaisuuk-20 siin. Toisaalta taas tämän kerroksen paksuntaminen liikaa lisäisi epäedullisesti aktiivisella alueella muodostuneen valon ei-toivottua absorptiota.Preferably, the contact surface determining layer is p-type indium gallium nitride InGaN. The first TCO contact layer, in turn, is preferably indium tin oxide, which, thanks to indium, can provide excellent adhesion to Group III metals. In order to ensure efficient current distribution over the entire surface area of the reflective contact structure and a good resistivity of the contact which does not significantly affect the total series resistance through the LED chip, the thickness of the first TCO contact layer is preferably 30-500 nm, more preferably 100-150 nm. Too little thickness would result in insufficient electrical properties of the layer. On the other hand, too thickening of this layer would undesirably increase the undesired absorption of light generated in the active region.
Tämän keksinnön eräässä edullisessa sovelluksessa varmistetaan voimakas tartunta toisen TCO-25 kontaktikerroksen ja heijastavan metallikerroksen välille siten, että toinen TCO-kontaktikerros käsittää alumiini-sinkkioksidia (AZO), ja metallinen heijastus- kerros käsittää toisen TCO-kontaktikerroksen päälle o ^ kerrostettua alumiinia. Nämä ovat luonnollisesti vain o 30 esimerkkejä mahdollisista materiaaleista. Metallisen $2 heijastuskerroksen materiaaliksi sopii hyvin myös esi- x merkiksi hopea.In a preferred embodiment of the present invention, a strong adhesion between the second TCO-25 contact layer and the reflective metal layer is ensured such that the second TCO contact layer comprises aluminum zinc oxide (AZO) and the metal reflective layer comprises aluminum deposited on the second TCO contact layer. These are of course just 30 examples of possible materials. The material of the $ 2 metallic reflection layer is also well suited for example to silver.
Q_Q_
Koska amorfisella TCO:lla on matalampi opti- i^.Because the amorphous TCO has a lower optimum.
gJ nen läpinäkyvyys ja sähköinen johtavuus kuin moniki- <£ 35 teisellä TCO:lla, toisen TCO-kontaktikerroksen pak-gJ transparency and electrical conductivity as with polycyclic <35 TCO, pack of second TCO contact layer
OO
^ suutta on rajoitettava. Toisaalta taas liian pieni paksuus voisi edelleen heikentää sähköistä johtavuutta 6 ja mahdollisesti myös tarttuvuutta yläpuolella olevaan metalliseen heijastuskerrokseen. Edullinen paksuusalue on 0,2 - 20 nm, edullisemmin 1-3 nm.^ the mouth must be restricted. On the other hand, too little thickness could further weaken the electrical conductivity 6 and possibly also the adhesion to the metal reflective layer above. A preferred thickness range is from 0.2 to 20 nm, more preferably from 1 to 3 nm.
Heijastavan metallikerroksen paksuus voi olla 5 esimerkiksi 20 - 1000 nm, kuitenkin edullisesti vähintään 200 nm, jotta voidaan varmistaa, ettei valoa tunkeudu kerroksen läpi, ja siten maksimoida heijastavan kontaktirakenteen heijastavuus.The reflective metal layer may have a thickness of, for example, 20 to 1000 nm, but preferably at least 200 nm, to ensure that light does not penetrate through the layer, thereby maximizing the reflectivity of the reflective contact structure.
Heijastavan metallikerroksen suojelemiseksi 10 hapettumiselta laitteen muun prosessoinnin aikana metallisen heijastavan peilipinnan päälle voi olla pinnoitettuna esimerkiksi kullasta valmistettu hapettu-misenestokerros, jonka paksuus on 1 - 20, edullisesti 5 - 10 nm.To protect the reflective metal layer 10 from oxidation during other processing of the device, a metallic reflective anti-oxidation layer having a thickness of 1 to 20, preferably 5 to 10 nm, may be deposited on the metal reflective mirror surface.
15 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä III- ryhmän metallien nitrideistä valmistetun, valoa emittoivan puolijohderakenteen valmistamiseksi valmistetaan kerrosrakenne, jossa on n-tyyppinen puolijohde-kerros, p-tyyppinen puolijohdekerros ja aktiivinen 20 alue n-tyyppisen puolijohdekerroksen ja p-tyyppisen puolijohdekerroksen välissä, ja jossa kerrosrakentees- sa on n-tyyppisen tai p-tyyppisen puolijohdekerroksen määrittämä kontaktipinta. Kerrosrakenne voidaan valmistaa esimerkiksi normaaleilla, yleisesti käytetyillä 25 kaasufaasiepitaksiprosesseilla, jotka tunnetaan hyvin LED-teollisuudessa. Siksi tässä ei tarvita yksityiskohtaista kuvausta valmistusprosesseista. MenetelmässäIn the process of this invention for preparing a light emitting semiconductor structure made of nitrides of Group III metals, a layer structure having an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer and an active region between an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer is prepared. sa is the contact surface defined by the n-type or p-type semiconductor layer. The sandwich structure can be manufactured, for example, by standard, commonly used gas phase epitaxial processes well known in the LED industry. Therefore, no detailed description of the manufacturing processes is required here. The method
CMCM
^ muodostetaan lisäksi kontaktipinnalle heijastava kon- taktirakenne.In addition, a reflective contact structure is formed on the contact surface.
cp 30 Tämän keksinnön mukaisesti heijastavan kon- ^ taktirakenteen muodostamisessa on vaiheet, joissa muo- g dostetaan ensimmäinen läpinäkyvää johtavaa oksidiacp 30 According to the present invention, the formation of a reflective contact structure comprises the steps of forming a first transparent conductive oxide.
CLCL
(TCO) oleva kontaktikerros, jolla on monikiteinen ra-(TCO) with a polycrystalline ra-
Is" kenne, kerrosrakenteen kontaktipinnalle, muodostetaanThe structure, on the contact surface of the sandwich structure, is formed
LOLO
g 35 toinen läpinäkyvää johtavaa oksidia (TCO) oleva kon- cm taktikerros, jolla on amorfinen rakenne, ja muodoste- 7 taan toisen TCO-kerroksen päälle metallinen heijastus-kerros .g 35 a second transparent conductive oxide (TCO) contact layer having an amorphous structure and forming a metallic reflection layer on the second TCO layer.
TCO-kontaktikerrokset voidaan kerrostaa (deposit) esimerkiksi sputteroimalla. Kerrostettuna sel-5 laisenaan TCO on amorfista. Siksi ensimmäinen TCO-kontaktikerros on lämpökäsiteltävä faasin muuttamiseksi, ts. alun perin amorfisen kerroksen kiteyttämisek-si. Lämpökäsittelyyn sopiva lämpötila-alue, joka riippuu esimerkiksi tarkasta materiaalikoostumuksesta, voi 10 olla esimerkiksi 150 - 300 °C. Toinen TCO- kontaktikerros voidaan pinnoittaa suoraan ensimmäisen TCO-kontaktikerroksen päälle tai jonkin ensimmäisen TCO-kontaktikerroksen päälle ensin pinnoitetun yhden tai useamman välikerroksen päälle.The TCO contact layers can be deposited, for example, by sputtering. As a layered sel-5, TCO is amorphous. Therefore, the first TCO contact layer needs to be heat treated to change the phase, i.e. to crystallize the initially amorphous layer. A suitable temperature range for the heat treatment, for example, depending on the exact material composition, can be, for example, 150-300 ° C. The second TCO contact layer may be deposited directly on the first TCO contact layer or on one or more intermediate layers first coated on a first TCO contact layer.
15 Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä vali taan edullisesti ensimmäisen TCO-kontaktikerroksen kemiallinen koostumus niin, että se edistää voimakasta tarttuvuutta kerrosrakenteen kontaktipintaan, hyvää läpinäkyvyyttä ja ensimmäisen TCO-kontaktikerroksen 20 hyvää sähköistä johtavuutta, ja toisen TCO- kontaktikerroksen kemiallinen koostumus niin, että se edistää heijastavan metallikerroksen voimakasta tarttuvuutta toiseen TCO-kontaktikerrokseen. Toisin sanoen tässä sovelluksessa näiden kahden TCO-kerroksen omi- 25 naisuudet optimoidaan erikseen niiden erilaisten tehtävien mukaisesti. Se, miten mainitut materiaalikoos-tumuksen valinnat tehdään käytännössä mainittujen omi-£· naisuuksien saavuttamiseksi, riippuu esimerkiksi puo- ^ lijohdekerrosrakenteen materiaaleista. Tämä on kuiten- o 30 kin rutiinitekniikkaa alan asiantuntijalle.In the process of the present invention, the chemical composition of the first TCO contact layer is preferably selected to promote high adhesion to the contact surface of the layer structure, good transparency and good electrical conductivity of the first TCO contact layer 20 and the second TCO contact layer to promote the reflective metal layer. high adhesion to the second TCO contact layer. In other words, in this embodiment, the properties of the two TCO layers are optimized separately according to their different functions. The manner in which said material composition choices are made in practice to achieve said properties depends, for example, on the materials of the semiconductor layer structure. However, this is also a routine technique for one skilled in the art.
Kontaktipinnan määrittämä kerros käsittää edullisesti p-tyyppistä indium-galliumnitridiä InGaN.The layer defined by the contact surface preferably comprises p-type indium gallium nitride InGaN.
CLCL
Eräs edullinen materiaali ensimmäisiin TCO-i^.One preferred material for the first TCO's.
^ kontaktikerroksiin käsittää indium-tinaoksidia.The contact layers comprise indium tin oxide.
LOLO
05 35 Ensimmäinen TCO-kontaktikerros valmistetaan o ^ edullisesti niin, että sen paksuus on 30 - 500 nm, edullisemmin 100 - 150 nm.The first TCO contact layer is preferably manufactured to have a thickness of 30 to 500 nm, more preferably 100 to 150 nm.
88
Eräässä edullisessa sovelluksessa toinen TCO-kontaktikerros käsittää alumiini-sinkkioksidia, ja vaiheessa, jossa muodostetaan metallinen heijastuskerros, kerrostetaan alumiinia toisen TCO- 5 kontaktikerroksen päälle.In a preferred embodiment, the second TCO contact layer comprises aluminum-zinc oxide, and in the step of forming a metallic reflection layer, aluminum is deposited on the second TCO-contact layer.
Toinen TCO-kontaktikerros valmistetaan edullisesti niin, että sen paksuus on 0,2 - 20 nm, edullisemmin 1-3 nm. Metallinen heijastuskerros valmistetaan edullisesti niin, että sen paksuus on 20 - 1000 10 nm, edullisemmin kuitenkin vähintään 200 nm.The second TCO contact layer is preferably fabricated to have a thickness of 0.2 to 20 nm, more preferably 1 to 3 nm. Preferably, the metallic reflection layer is made to have a thickness of 20 nm to 1000 nm, more preferably, however, at least 200 nm.
Tämän keksinnön ydinperiaatteisiin liittyvien, edellä kuvattujen valmistusvaiheiden lisäksi koko niiden rakenteiden valmistusprosessi, jotka tuottavat sähköisen kontaktin kontaktipinnan määrittävään puoli-15 johdekerrokseen, voi myös sisältää monien muiden kerrosten kerrostamista. Ensinnäkin metallisen heijastus-kerroksen suojelemiseksi hapettumiselta seuraavien prosessivaiheiden aikana voidaan metallisen heijastavan kerroksen päälle kerrostaa esimerkiksi kullasta 20 valmistettu hapettumisenestokerros, jonka paksuus on esim. 1 - 20, edullisesti 5-10 nm. Seuraavaksi voidaan hapettumisenestokerroksen päälle muodostaa tar-tuntakerros esim. titaanista seuraavien kerrosten tarttumisen heijastavaan kontaktirakenteeseen paranta-25 miseksi. Sitten voidaan pinnoittaa diffuusionestoker-ros heijastavan metallikerroksen suojelemiseksi komponentin pintaelektrodin lopullisesti muodostavan lii- ^ tosalustan (contact pad) mahdollisesti aggressiivisenIn addition to the manufacturing steps described above related to the core principles of this invention, the entire manufacturing process of structures that provide electrical contact to the semiconductor conductive layer defining a contact surface may also include layering a plurality of other layers. First, to protect the metallic reflection layer from oxidation during subsequent process steps, an anti-oxidation layer, e.g. of gold 20-20, preferably 5-10 nm, of gold, for example, can be deposited on the metal reflecting layer. Next, an adhesive layer may be formed on the anti-oxidation layer, for example, to improve adhesion of the subsequent layers to the reflective contact structure. A diffusion barrier layer may then be coated to protect the reflective metal layer from a potentially aggressive contact pad forming the final surface electrode of the component.
OO
^ metallin diffuusiolta. Lopuksi voidaan pinnoittaa pak- o 30 su kerros juotettavaa metallia mainitun liitosalustan muodostamiseksi esimerkiksi galvaanisella pinnoituk-sella. Sopivia, juotettavia metalleja ovat esimerkiksi Q-^ from metal diffusion. Finally, a forced 30-layer of solderable metal may be deposited to form said bonding substrate, for example, by galvanic plating. Suitable solderable metals include, for example, Q-
Au, Au/In-seos ja Cu. Mainittujen pinnoitusvaiheidenAu, Au / In mixture and Cu. Of said coating steps
Is" ^ lisäksi prosessi voi luonnollisesti sisältää myös eri-In addition to the process, of course, the process may
LOLO
g 35 laisia kuviointivaiheita esimerkiksi litografialla ha- ^ lutun laitegeometrian saavuttamiseksi.g 35, such as lithography to achieve the desired device geometry.
99
Toisaalta taas valoa emittoivan laitteen, esimerkiksi vertikaalisen geometrian valoa emittoivan diodin, LEDin, valmistusprosessi kokonaisuudessaan voi vaatia myös monia muita vaiheita. Näitä ovat esimer-5 kiksi kasvatussubstraatin poistaminen esimerkiksi kemiallisella syövytyksellä ja sähköisten kontaktiraken-teiden muodostaminen myös tällä tavoin paljastetulle puolijohdelaitteen vastakkaiselle puolelle.On the other hand, the entire manufacturing process of a light emitting device, such as a light emitting diode of vertical geometry, an LED, may also require many other steps. These include, for example, removal of the growth substrate, for example by chemical etching, and the formation of electrical contact structures on the opposite side of the semiconductor device so exposed.
Tämän keksinnön mukainen valmistusprosessi 10 soveltuu valoa emittoivien laitteiden kustannustehokkaaseen massatuotantoon, jossa voidaan samanaikaisesti prosessoida useita kymmeniä kiekkoja.The manufacturing process 10 of the present invention is suitable for the cost-effective mass production of light emitting devices which can process several tens of discs simultaneously.
KUVIEN LYHYT SELOSTUSBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
15 Seuraavassa tätä keksintöä kuvataan tarkemmin oheisten piirustusten avulla, joissa kuva 1 on kaavamainen yleiskuva tämän keksinnön mukaisesta vertikaalisesta LEDistä, ja kuvat 2a - 2f esittävät tämän keksinnön mukaista valmistusmenetelmää. Piirustuksissa on 20 vastaavat kerrokset merkitty samoilla viitenumeroilla. Piirustukset eivät ole mittakaavassa.In the following, the present invention will be further described with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a schematic overview of a vertical LED according to the present invention, and Figures 2a to 2f illustrate a manufacturing method according to the present invention. In the drawings, the corresponding layers are denoted by the same reference numerals. The drawings are not to scale.
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Kuvan 1 vertikaalinen LED-siru 1 perustuu he-25 terorakenteeseen, joka käsittää elektroniemitteriker- roksen 2, joka on valmistettu n-seostetusta GaN:stä, aukkoemitterikerroksen 3, joka on valmistettu p-° seostetusta InGaN:stä, ja aktiivisen alueen 4 valon i q muodostamiseksi näiden kahden kerroksen välissä. Auk- i o) 30 koemitterin alapuolella on heijastava kontaktirakenne x 6. Seuraavana kerroksena alaspäin on hapettumisenesto- cc kerros 7, joka suojaa heijastavaa kontaktirakennetta cm hapettumiselta valmistusprosessin loppuvaiheen aikana co ^ sen jälkeen, kun heijastava kontaktirakenne on kerrosti 35 tettu. Hapettumisenestokerros on muodostettu Au:sta, ja sen paksuus on noin 5 nm. Hapettumisenestokerroksen 10 alapuolella on Ti:sta valmistettu tartuntakerros 8, joka muodostaa voimakkaan tartunnan sen ylä- ja alapuolella olevien kerrosten välille. Kuvan 1 sirussa alimmainen kerros on metallinen pohjakerros 9, joka on 5 erotettu muusta laitteesta esimerkiksi Niistä muodostetulla diffuusionestokerroksella 10, joka suojaa ylempiä laitekerroksia metallisen pohjakerroksen metalliatomien diffuusiolta. Metallinen pohjakerros toimii p-puolen elektrodina, joka tuottaa toisen kahdesta 10 sähköisestä yhteydestä, jotka tarvitaan LED-sirun kytkemiseen sähköisesti ulkoiseen teholähteeseen. Se tarjoaa myös tehokkaan reitin ylimääräisen lämmön siirtämiseksi pois sirusta. Se lisäksi se toimii myös sirun suojaavana ja mekaanisena tukirakenteena. Metallisen 15 pohjakerroksen kautta siru voidaan kiinnittää sähköä ja lämpöä johtavaan alustaan (pad) piirilevyllä tai vastaavaan esimerkiksi juottamalla. Metallinen pohjakerros voidaan muodostaa esimerkiksi Auista, Au/In-seoksesta, Cuista tai jostakin muusta juotoskelpoises-20 ta metallista, ja sen paksuus voi olla välillä 2 - 200 ym.The vertical LED chip 1 of Figure 1 is based on a he-25 terror structure comprising an electron emitter layer 2 made of n-doped GaN, an aperture emitter layer 3 made of p-doped InGaN and an active region 4 light iq. to form between the two layers. Opening o) Below the 30 testers is a reflective contact structure x 6. The next layer down is an antioxidant layer 7, which protects the reflective contact structure cm from oxidation during the final stage of the manufacturing process after the reflective contact structure has been laid 35. The antioxidant layer is made of Au and has a thickness of about 5 nm. Below the antioxidant layer 10 is a Ti adhesive layer 8 which forms a strong bond between the layers above and below it. In the chip of Figure 1, the bottom layer is a metallic base layer 9 separated from the rest of the device by, for example, a diffusion barrier layer 10 formed therefrom which protects the upper device layers from diffusion of the metal atoms of the metallic base layer. The metal base layer serves as a p-side electrode, delivers the second of two electronic connection 10, which is required of the LED chip to electrically connect to an external power source. It also provides an efficient route for transferring excess heat away from the chip. In addition, it also serves as a protective and mechanical support structure for the chip. Through the metallic base layer 15, the chip can be attached to an electrically and thermally conductive pad (pad) on a circuit board or the like, for example by soldering. The metallic base layer may be formed of, for example, Au, Au / In, Cu or any other solderable metal, and may have a thickness of from 2 to 200 µm.
Kuvan 1 sirun yläpuolella olevan n-seostetun GaN-kerroksen 2 pinta on rakenteeltaan sellainen, että siinä on epätasainen pintatopologia. Karheutettu pinta 25 vähentää aktiiviselta alueelta 4 tulevan valon 11 sisäistä kokonaisheijastusta laitteen pinnalla, jolloin valon ekstraktio sirusta paranee. Tämän epätasaisen C\| ^ pinnan päällä on verkkomainen metallikerros 12, joka muodostaa sirun toisen kontaktielektrodin.The surface of the n-doped GaN layer 2 above the chip of Figure 1 is structured to have an uneven surface topology. The roughened surface 25 reduces the total internal reflection of light 11 from the active region 4 on the surface of the device, thereby improving light extraction from the chip. For this uneven C \ | There is a mesh metal layer 12 on the surface which forms the second contact electrode of the chip.
0 30 Kuten kuvasta 1 nähdään, tämän esimerkin hei- 1 jastava kontaktirakenne 6 sisältää kolme osakerrosta.As shown in Figure 1, the reflective contact structure 6 of this example contains three sub-layers.
g Aukkoemitterikerroksen vieressä on ensimmäinen TCO-g Next to the hole emitter layer is the first TCO-
CLCL
kerros 13, joka on muodostettu monikiteisestä radiumia tinaoksidista ja jonka paksuus on välillä 100 - 150 tn g 35 nm. Tämän alapuolella on toinen TCO-kerros 14, joka on ^ muodostettu amorfisesta alumiini-sinkkioksidista ja jonka paksuus on välillä 1- 3 nm. Alimpana alikerrok- 11 sena, toiseen TCO-kerrokseen kiinnitettynä on peili-kerros 15, joka on muodostettu alumiinista ja jonka paksuus on vähintään 200 nm.a layer 13 formed of polycrystalline radium tin oxide having a thickness in the range of 100 to 150 tn g at 35 nm. Below this is a second TCO layer 14, formed of amorphous aluminum-zinc oxide and having a thickness in the range of 1-3 nm. The lowest sublayer 11 attached to the second TCO layer is a mirror layer 15 made of aluminum and having a thickness of at least 200 nm.
Heijastavalla kontaktirakenteella 6 on koko-5 naisuudessaan kaksi päätarkoitusta. Ensinnäkin se tarjoaa sähköisen yhteyden metallisesta pohjakerroksesta 9 aukkoemitterikerrokseen 3. Toiseksi se toimii peilinä, joka heijastaa aktiiviselta alueelta 4 alaspäin suuntautuneen valon 16 takaisinpäin suunnaten sen uu-10 delleen suuntaan, joka lisää todennäköisyyttä, että se pääsee ulos sirusta. Yksityiskohtaisemmalla tasolla tarkasteltuna jokaisella osakerroksella on oma erityinen tarkoituksensa heijastavan kontaktirakenteen osana. Metallinen peilikerros 15 vastaa luonnollisesti 15 heijastavan kontaktirakenteen varsinaisesta heijastus-toiminnosta. Peilikerroksen paksuus valitaan tarpeeksi suureksi, jotta varmistetaan, ettei käytännössä lainkaan valoa voi tunkeutua tämän kerroksen läpi seuraa-viin kerroksiin, joilla on suurempi absorbanssi. TCO-20 kerrosten päätarkoitus on tarjota voimakas tartunta peilikerroksen 15 ja aukkoemitterikerroksen 3 välille. Indium-tinaoksidista valmistettu ensimmäinen TCO-kerros 13 tarjoaa heijastavan kontaktirakenteen voimakkaan tartunnan indiumia sisältävään aukkoemitteri-25 kerrokseen 3. Sen monikiteinen rakenne tarjoaa hyvän optisen läpinäkyvyyden minimoiden kerroksen vaikutuksen laitteen optiseen suorituskykyyn. Kerroksen moniin kiteinen rakenne tarjoaa myös suuren sähköisen johta- o ^ vuuden, joka yhdessä suhteellisen suuren kerrospaksuu- o 30 den kanssa varmistaa virran tehokkaan hajauttamisen heijastavan kontaktirakenteen koko alueelle ja hyvän x ominaiskontaktiresistanssin (specific contact resis- tance) aukkoemitterikerrokseen 3. Amorfisesta alumni''.The reflective contact structure 6 has two main purposes in size 5. First, it provides an electrical connection from the metallic base layer 9 to the aperture emitter layer 3. Secondly, it acts as a mirror that reflects light 16 downward from the active region 4 in a reciprocal direction which increases the likelihood of it escaping from the chip. At a more detailed level, each sublayer has its own specific purpose as part of a reflective contact structure. The metallic mirror layer 15 is naturally responsible for the actual reflection function of the reflective contact structure 15. The thickness of the mirror layer is selected to be large enough to ensure that practically no light can penetrate through this layer to the subsequent layers having higher absorbance. The main purpose of the TCO-20 layers is to provide strong adhesion between the mirror layer 15 and the gap emitter layer 3. The first TCO layer 13 of indium tin oxide provides a reflective contact structure with a strong adhesion to the indium-containing aperture emitter 25 layer 3. Its polycrystalline structure provides good optical transparency while minimizing the effect of the layer on the optical performance of the device. The multi-crystalline structure of the layer also provides high electrical conductivity which, together with the relatively high layer thickness 30, ensures efficient current distribution throughout the reflective contact structure and good x specific contact resistance to the gap emitter layer 3. From amorphous alumina '' .
ni-sinkkioksidista valmistettu toinen TCO-kerros 14a second TCO layer made of nickel oxide 14
CDCD
S 35 tarjoaa sen sijaan voimakkaan tartunnan ensimmäisen ^ TCO-kerroksen 13 ja alumiinista valmistetun peiliker roksen 15 välille. Koska amorfisella materiaaliraken- 12 teella on pienempi optinen läpinäkyvyys ja sähköinen johtavuus, kerroksen paksuus on rajoitettu arvoon, joka on huomattavasti pienempi kuin ensimmäisen TCO-kerroksen.Instead, S 35 provides strong adhesion between the first TCO layer 13 and the aluminum mirror layer 15. Because the amorphous material structure 12 has lower optical transparency and electrical conductivity, the layer thickness is limited to a value significantly less than that of the first TCO layer.
5 Kuten kuvasta 2a nähdään, esimerkinomainen valmistusmenetelmä alkaa siitä, että eristävälle sub-straattikiekolle 17 kasvatetaan puolijohdeheterostruk-tuuri, jossa on aktiivinen alue 4 sijoitettuna elekt-roniemitterikerroksen 2 ja aukkoemitterikerroksen 3 10 väliin. Seuraavaksi kerrostetaan heterorakenteeseen maskimetalli 18 ja kuvioidaan se fotolitografiällä halutun sirukoon ja geometrian mukaan. Sitten heterorakenne syövytetään reaktiivisella ionietsauksella metallisessa maskikerroksessa olevien aukkojen kautta 15 niin, että se muodostaa erillisiä, mesan kaltaisia (mesa-like) kerrospinoja 19, kuten kuvassa 2b on esitetty. Maskimetalli poistetaan syövytyksen jälkeen. Ensimmäinen TCO-kerros 13 muodostetaan kiekolle esimerkiksi sputteroimalla, ja se kuvioidaan fotolitogra-20 fisesti mesa-alueiden ulkopuolella olevan kerroksen poistamiseksi, minkä jälkeen kiekko lämpökäsitellään TCO:n rakenteen tekemiseksi monikiteiseksi. Seuraavaksi muodostetaan päällekkäiset toinen, amorfisen rakenteen omaava TCO-kerros 14, metallinen heijastuskerros 25 15 ja metallinen hapettumisenestokerros ja kuvioidaan ne fotolitografisesti mesa-alueiden ulkopuolelle kerrostetun materiaalin poistamiseksi.As shown in Fig. 2a, an exemplary manufacturing method begins with growing a semiconductor heterostructure having an active region 4 disposed between the electron emitter layer 2 and the aperture emitter layer 3 10 on the insulating substrate disc 17. Next, the mask metal 18 is deposited on the heterostructure and patterned by photolithography according to the desired chip size and geometry. The heterostructure is then etched by reactive ion etching through openings 15 in the metallic mask layer to form discrete mesa-like layer stacks 19, as shown in Figure 2b. The mask metal is removed after etching. The first TCO layer 13 is formed on the disk by, for example, sputtering and is photolithographically patterned to remove a layer outside the mesa regions, after which the disk is heat treated to render the TCO structure polycrystalline. Next, a second TCO layer 14 having an amorphous structure, a metallic reflection layer 25 15 and a metallic antioxidant layer is formed and patterned photolithographically to remove the deposited material outside the mesa regions.
^ Dielektrinen passivointikerros 20 muodoste- o ^ taan ja kuvioidaan fotolitografisesti mesa-alueiden o 30 sivuseinien suojaamiseksi kerrostetulta materiaalilta seuraavien prosessivaiheiden aikana. Lisäksi passi-x vointikerros vähentää vuotovirtoja sivuseinien kautta.The dielectric passivation layer 20 is formed and patterned photolithographically to protect the sidewalls of the mesa regions 30 from the deposited material during subsequent processing steps. In addition, the passport x-x layer reduces leakage currents through the side walls.
Q_Q_
Mesa-alueiden väliset urat voidaan suojata kerrosta- l''- gJ maila niihin estopinnoitetta (resist) 21 ja kovettaen 35 maila (hard-baking) se. Tilanne prosessin tässä vai- heessa on esitetty kuvassa 2c. Seuraavaksi pinnoitetaan ja kuvioidaan mesa-alueiden päälle tartuntakerros 13 8 ja diffuusionestokerros 10, jotka on molemmat muodostettu metallista. Sen jälkeen muodostetaan paksu metallikerros 9 galvanoimalla kiekon päälle. Kuten kuvassa 2d on esitetty, metalli muodostuu yhtenäiseksi 5 kerrokseksi koko kiekon päälle. Tämä metallikerros muodostaa tukirakenteen, joka mahdollistaa seuraavan vaiheen, nimittäin alkuperäisen kasvatussubstraatin 17 poistamisen, minkä jälkeen mesan kaltaiset kerrosra-kenteet ovat paksun metallikerroksen 9 päällä, kuten 10 kuvassa 2e on esitetty.The grooves between the mesa regions can be protected by a layer-1-gJ rack with a resist 21 and a hard-baking 35 rack therewith. The situation at this stage of the process is shown in Figure 2c. Next, the adhesive layer 13 8 and the anti-diffusion layer 10, both formed of metal, are coated and patterned over the mesa areas. Thereafter, a thick metal layer 9 is formed by galvanizing the wafer. As shown in Figure 2d, the metal is formed into a continuous layer 5 over the entire disc. This metal layer forms a support structure which allows the next step, namely the removal of the original growing substrate 17, after which the mesa-like layer structures are superimposed on a thick metal layer 9 as shown in Figure 2e.
Kasvatussubstraatin poistamisen jälkeen elektroniemitterikerroksen 2 paljastettu pinta karhen-netaan. Sirujen n-puolen elektrodit muodostetaan metalliverkoksi karhennetulle elektroniemitteripinnalle. 15 Lopuksi mesa-alueet erotetaan yksittäisiksi LED- siruiksi 1, kuten on esitetty kuvassa 2f.After removing the growth substrate, the exposed surface of the electron emitter layer 2 is roughened. The fragments of the side electrodes is formed on the roughened metal elektroniemitteripinnalle network. Finally, the mesa regions are separated into individual LED chips 1 as shown in Figure 2f.
Vaihtoehtona edellä mainitulle prosessille heterostruktuurin syövyttäminen erillisten mesan kaltaisten kerrospinojen muodostamiseksi voitaisiin yhtä 20 hyvin suorittaa viimeisenä vaiheena n-puolen elektro din muodostamisen jälkeen.As an alternative to the above process heterostruktuurin etching to form a separate layer stack, such as the mesa 20 could just as well be performed as the last step, the n-side electrode in the formation.
Yleisesti on myös tärkeää huomioida, että edellä piirustuksiin viitaten kuvatut sovellukset ovat vain joitakin edullisia, mutta eivät millään tavalla 25 poissulkevia esimerkkejä kaikista mahdollisista ta voista suorittaa tämä keksintö. Erityisesti kaikki materiaalit, kerrosten paksuudet ja eri valmistusvai-heissä käytetyt prosessit voivat vaihdella vapaastiIn general, it is also important to note that the embodiments described above with reference to the drawings are only some advantageous, but in no way exclusive, examples of all possible ways of carrying out the invention. In particular, all materials, layer thicknesses and processes used in the various manufacturing steps may vary freely
OO
^ keksinnön suojapiirissä, joka on määritelty patenttien 30 vaatimuksissa.within the scope of the invention as defined in the claims 30.
CDCD
XX
trtr
CLCL
l''-l '' -
CVJCVJ
CDCD
LOLO
CDCD
OO
OO
C\lC \ l
Claims (14)
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20095627A FI122622B (en) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Light-emitting semiconductor device and method of manufacture |
TW099117868A TW201110419A (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | Light emitting semiconductor device and method for manufacturing |
JP2012513647A JP2012529170A (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | Light emitting semiconductor device and manufacturing method |
EP10783033A EP2438628A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | Light emitting semiconductor device and method for manufacturing |
CN2010800247358A CN102460743A (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | Light emitting semiconductor device and method for manufacturing |
PCT/FI2010/050454 WO2010139860A1 (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | Light emitting semiconductor device and method for manufacturing |
KR1020117030326A KR20120030430A (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | Light emitting semiconductor device and method for manufacturing |
RU2011144445/28A RU2011144445A (en) | 2009-06-05 | 2010-06-03 | LIGHT-RADIATING SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20095627 | 2009-06-05 | ||
FI20095627A FI122622B (en) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Light-emitting semiconductor device and method of manufacture |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20095627A0 FI20095627A0 (en) | 2009-06-05 |
FI20095627A FI20095627A (en) | 2010-12-06 |
FI122622B true FI122622B (en) | 2012-04-30 |
Family
ID=40825331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20095627A FI122622B (en) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Light-emitting semiconductor device and method of manufacture |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2438628A1 (en) |
JP (1) | JP2012529170A (en) |
KR (1) | KR20120030430A (en) |
CN (1) | CN102460743A (en) |
FI (1) | FI122622B (en) |
RU (1) | RU2011144445A (en) |
TW (1) | TW201110419A (en) |
WO (1) | WO2010139860A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102637790A (en) * | 2012-05-03 | 2012-08-15 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | LED (light emitting diode) chip and corresponding manufacturing method thereof |
CN103117343B (en) * | 2013-02-05 | 2016-06-15 | 海迪科(南通)光电科技有限公司 | LED with mirror structure and preparation method thereof |
RU2530487C1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук" | Method of producing nitride light-emitting diode |
CN105280666A (en) * | 2015-11-18 | 2016-01-27 | 海迪科(南通)光电科技有限公司 | An integrated array type automobile headlamp LED chip |
CN105280777B (en) * | 2015-11-25 | 2018-03-13 | 湘能华磊光电股份有限公司 | LED chip and preparation method |
US11600656B2 (en) | 2020-12-14 | 2023-03-07 | Lumileds Llc | Light emitting diode device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW437104B (en) * | 1999-05-25 | 2001-05-28 | Wang Tien Yang | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same |
TWI322461B (en) * | 2004-08-30 | 2010-03-21 | Prime View Int Co Ltd | Method of fabricating poly-crystal ito thin film and poly-crystal ito electrode |
EP1900043B1 (en) * | 2005-07-05 | 2016-02-17 | Showa Denko K.K. | Light-emitting diode and method for fabrication thereof |
US20070018182A1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-25 | Goldeneye, Inc. | Light emitting diodes with improved light extraction and reflectivity |
KR100661711B1 (en) * | 2005-08-30 | 2006-12-26 | 엘지이노텍 주식회사 | Nitride semiconductor light-emitting device with reflective electrode and manufacturing method thereof |
JP5016831B2 (en) * | 2006-03-17 | 2012-09-05 | キヤノン株式会社 | LIGHT EMITTING ELEMENT USING OXIDE SEMICONDUCTOR THIN FILM TRANSISTOR AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME |
GB2447091B8 (en) * | 2007-03-02 | 2010-01-13 | Photonstar Led Ltd | Vertical light emitting diodes |
-
2009
- 2009-06-05 FI FI20095627A patent/FI122622B/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-06-03 RU RU2011144445/28A patent/RU2011144445A/en not_active Application Discontinuation
- 2010-06-03 EP EP10783033A patent/EP2438628A1/en not_active Withdrawn
- 2010-06-03 KR KR1020117030326A patent/KR20120030430A/en not_active Application Discontinuation
- 2010-06-03 JP JP2012513647A patent/JP2012529170A/en active Pending
- 2010-06-03 TW TW099117868A patent/TW201110419A/en unknown
- 2010-06-03 WO PCT/FI2010/050454 patent/WO2010139860A1/en active Application Filing
- 2010-06-03 CN CN2010800247358A patent/CN102460743A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2438628A1 (en) | 2012-04-11 |
KR20120030430A (en) | 2012-03-28 |
FI20095627A (en) | 2010-12-06 |
WO2010139860A1 (en) | 2010-12-09 |
JP2012529170A (en) | 2012-11-15 |
RU2011144445A (en) | 2013-07-20 |
TW201110419A (en) | 2011-03-16 |
CN102460743A (en) | 2012-05-16 |
FI20095627A0 (en) | 2009-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2430673B1 (en) | Semiconductor light emitting diodes having reflective structures and methods of fabricating same | |
US8546819B2 (en) | Light emitting device and fabrication method thereof | |
CN109244197B (en) | Light emitting diode chip with flip structure and preparation method thereof | |
CN102270633B (en) | High-power flip-chip array LED chip and manufacturing method thereof | |
CN112164742B (en) | Light-emitting diode | |
FI122622B (en) | Light-emitting semiconductor device and method of manufacture | |
CN104471727A (en) | Semiconductor light emitting device | |
CN108493308A (en) | Light emitting semiconductor device | |
TWI601312B (en) | Optoelectronic semiconductor chip | |
CN105489742B (en) | A kind of LED flip chip and preparation method thereof | |
CN102751415B (en) | There is luminescent device and the manufacture method thereof of vertical stratification | |
CN105742450A (en) | Preparation method for LED chip capable of forming light spots with specific planar geometric patterns through illumination, and structure of LED chip | |
CN111446343B (en) | Semiconductor light emitting device | |
CN109155351A (en) | Semiconductor light-emitting apparatus | |
CN103247741A (en) | LED flip chip and manufacturing method thereof | |
US20120104413A1 (en) | Light emitting semiconductor device and method for manufacturing | |
CN108365056A (en) | A kind of light emitting diode with vertical structure and its manufacturing method | |
CN100481534C (en) | Light emitting diode and process for producing the same | |
CN113380940B (en) | Light emitting diode chip and preparation method thereof | |
CN205752224U (en) | A kind of LED flip chip containing reflecting layer | |
CN104617202A (en) | Electrode system of gallium nitride-based luminescent device and manufacturing method of electrode system | |
CN203250780U (en) | LED flip chip | |
CN102723429A (en) | Vertical-like type light-emitting diode and manufacturing method thereof | |
JP2012015156A (en) | Light emitting element | |
CN113644180A (en) | Flip LED chip and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Ref document number: 122622 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
MM | Patent lapsed |