JP2005150361A - Method for forming optical electronic device - Google Patents
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Description
本発明は一種の光電子装置の形成方法に係り、低温工程と固相再成長の方式で光電子装置を形成する方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a kind of optoelectronic device, and more particularly to a method for forming an optoelectronic device by a low temperature process and solid phase regrowth.
近年、光電子装置(opto−electronic device)の使用はますます普及し、例えば発光ダイオード(LED)、太陽電池(solar cells)と光センサ(light sensor)等がある。発光ダイオードを例にすると、その電極は化合物半導体材料(compound semiconductor)、例えばGaAs或いはGaN、或いはInP等の材料の上に形成される。このため、金属と化合物半導体の界面にあって良好なオームコンタクトを獲得するため、製造の過程で、発光ダイオードは400℃以上の高温処理、例えば急速熱アニール処理(Rapid Thermal Annealing Process;RTP)を必要とする。しかし、化合物半導体の材質或いは発光を形成する活性層の材質はいずれも高温の影響を受けて変化を発生し、これにより製品品質及び発光効率の低下を形成する。 In recent years, the use of optoelectronic devices has become more and more popular, such as light emitting diodes (LEDs), solar cells, and light sensors. Taking a light emitting diode as an example, the electrode is formed on a compound semiconductor material such as GaAs, GaN, or InP. For this reason, in order to obtain a good ohmic contact at the interface between the metal and the compound semiconductor, the light emitting diode is subjected to a high temperature treatment of 400 ° C. or more, for example, a rapid thermal annealing process (RTP) in the manufacturing process. I need. However, the material of the compound semiconductor or the material of the active layer that forms light emission changes under the influence of high temperature, thereby forming a reduction in product quality and light emission efficiency.
さらに、化合物半導体材料中の非透明の基板、例えばGaAsは、それ自身が光を吸収するため発光効率を下げる。ゆえに透明基板が非透明基板の代わりに用いられることで、発光ダイオードの発光効率が改善されうる。しかし、オームコンタクトの製造工程で400℃以上の高温を避けることができなければ、透明基板或いは非透明基板のいずれであっても発光構造と結合される時の方式或いは材料が高温環境と相容れる方式と材料に制限される。 Furthermore, a non-transparent substrate, such as GaAs, in the compound semiconductor material itself reduces the light emission efficiency because it absorbs light. Therefore, the light emitting efficiency of the light emitting diode can be improved by using the transparent substrate instead of the non-transparent substrate. However, if a high temperature of 400 ° C. or higher cannot be avoided in the ohmic contact manufacturing process, the method or material used when combined with the light emitting structure is compatible with the high temperature environment, whether it is a transparent substrate or a non-transparent substrate. Limited to the method and material used.
このため、いかに製造工程中の高温処理の工程を克服して、非透明基板と透明基板の発光構造との結合時の選択性を増し、光電子装置の歩留りを高めるかが、各種の光電子装置の発展にとって重要な課題である。 For this reason, how to overcome the high temperature processing step in the manufacturing process, increase the selectivity at the time of coupling the light emitting structure of the non-transparent substrate and the transparent substrate, and increase the yield of the optoelectronic device, It is an important issue for development.
本発明の目的は、低温工程で光電子装置を形成する方法を提供することにあり、それは、光電子装置中の各素子材料の選択の多様化を増す方法であるものとする。 It is an object of the present invention to provide a method of forming an optoelectronic device in a low temperature process, which is a method that increases the diversification of the selection of each element material in the optoelectronic device.
本発明の別の目的は、低温工程で光電子装置を形成する方法を提供し、それは低温工程と固相再成長の方式で透明基板を具えた光電子装置を形成し、これにより光電子装置の使用効率を高める方法であるものとする。 Another object of the present invention is to provide a method of forming an optoelectronic device in a low temperature process, which forms an optoelectronic device comprising a transparent substrate in a low temperature process and a solid phase regrowth method, thereby improving the use efficiency of the optoelectronic device. It is assumed that this is a method for increasing
本発明はまた、低温環境中で透明基板を具えた光電子装置を形成する方法を提供することを目的とし、それは製造工程中に、透明基板と光電子層間の接合層或いは活性層が高温の影響により異なる物質の差異から欠陥を発生して発光品質に影響が生じるのを防止し、光電子装置の品質を高めることができる方法であるものとする。 It is another object of the present invention to provide a method of forming an optoelectronic device having a transparent substrate in a low temperature environment, in which a bonding layer or an active layer between the transparent substrate and the optoelectronic layer is affected by high temperature during the manufacturing process. It is assumed that the method can prevent the generation of defects due to the difference between different substances to affect the light emission quality and improve the quality of the optoelectronic device.
本発明は低温中で光電子装置を形成する方法を提供し、それは基板の上に光電子層を形成し、並びに低温工程と固相再成長の方式で、光電子層の上に導電手段を形成し、光電子装置を完成する方法であるものとする。 The present invention provides a method of forming an optoelectronic device at a low temperature, which forms a photoelectron layer on a substrate, as well as forming a conductive means on the optoelectronic layer in a low temperature process and solid phase regrowth scheme, It is assumed that the method is to complete an optoelectronic device.
請求項1の発明は、底材を提供し、該底材の上に光電子層を形成する工程、
導電手段を該光電子層の上に形成する工程、
該導電手段を250℃より低い温度環境下で処理してオームコンタクトを形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項2の発明は、請求項1記載の光電子装置の形成方法において、オームコンタクトを形成する工程を200℃より低い温度で実行することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項3の発明は、請求項1記載の光電子装置の形成方法において、オームコンタクトを、導電手段と光電子層を固相再成長の方式で処理して形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項4の発明は、請求項1記載の光電子装置の形成方法において、導電手段を、Ni、Pd、Ge、Si、Se、Zn、Be、Mg、Cd、Au、Ag、Pt、AuAg、AgPt、AuPtとAuAgPtのいずれか或いはその組合せで形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
請求項5の発明は、請求項1記載の光電子装置の形成方法において、透明底材の上に光電子層を形成することを特徴とする、光電子装置の形成方法としている。
The invention of claim 1 provides a bottom material, and forms a photoelectron layer on the bottom material.
Forming a conductive means on the photoelectron layer;
Processing the conductive means in a temperature environment lower than 250 ° C. to form an ohmic contact;
An optoelectronic device forming method is characterized by comprising the above steps.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for forming an optoelectronic device according to the first aspect, wherein the step of forming an ohmic contact is performed at a temperature lower than 200 ° C.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for forming an optoelectronic device according to the first aspect, wherein the ohmic contact is formed by processing the conductive means and the photoelectron layer in a solid-phase regrowth method. The forming method.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for forming an optoelectronic device according to the first aspect, the conductive means is Ni, Pd, Ge, Si, Se, Zn, Be, Mg, Cd, Au, Ag, Pt, AuAg, AgPt. , A method of forming an optoelectronic device, characterized in that it is formed of any one or a combination of AuPt and AuAgPt.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for forming an optoelectronic device according to the first aspect, wherein a photoelectron layer is formed on a transparent bottom material.
本発明は低温中で光電子装置を形成する方法を提供する。光電子装置を形成する時、低温工程と固相再成長の方式を利用して光電子装置中の導電手段を形成する。高温中で導電手段を形成する必要がないため、各種の材料の選択の適用性が増す。例えば、基板方面では、透明基板或いは非透明基板のいずれも選択でき、導電手段には透明な導電材料或いは非透明の導電材料を選択でき、また本発明は低温工程によりその材料の選択性が増し、並びにその形成時に高温による装置自身の構造の破壊或いはその他の装置の構造を破壊することがないため光電子装置の品質、応用性及び使用効率を高めることができる。 The present invention provides a method of forming an optoelectronic device at low temperatures. When forming the optoelectronic device, the conductive means in the optoelectronic device is formed using a low temperature process and solid phase regrowth. Since it is not necessary to form the conductive means at a high temperature, the applicability of selecting various materials is increased. For example, in the direction of the substrate, either a transparent substrate or a non-transparent substrate can be selected, a transparent conductive material or a non-transparent conductive material can be selected as the conductive means, and the present invention increases the selectivity of the material by a low temperature process. In addition, since the structure of the device itself or the structure of other devices is not destroyed by the high temperature during the formation, the quality, applicability and use efficiency of the optoelectronic device can be improved.
図1から図5は本発明による光電子装置の形成方法の工程断面図である。本発明の基板は非透明基板、例えばGaAsに限定されるわけではなく、透明基板も使用可能である。この実施例では透明基板を使用している。まず、図1に示されるように、底材210の上に光電子層を形成し、この実施例の光電子層は第1半導体層220、活性層230、及び第2半導体層240で組成されている。次に、図2に示されるように、第2半導体層240の上に順に接合層250と基板260を形成する。そのうち、接合層250は第2半導体層240と基板260を接合するのに用いられ、基板260は透明基板とされる。
1 to 5 are process sectional views of a method of forming an optoelectronic device according to the present invention. The substrate of the present invention is not limited to a non-transparent substrate such as GaAs, and a transparent substrate can also be used. In this embodiment, a transparent substrate is used. First, as shown in FIG. 1, a photoelectron layer is formed on a
続いて、適当な方式、例えばラッピング(lapping)或いはエッチング工程、或いは先にラッピング工程を行なってからエッチング工程を行ない、その間にまたエッチストップ層(etch stop layer)を形成し、底材210を除去し、裏返して図3のようにする。
Subsequently, an appropriate method, for example, a lapping or etching process, or a lapping process is performed first, followed by an etching process, during which an etch stop layer is formed and the
その後、ホトレジスト層で光電子層(図示せず)を被覆してその発光構造を画定する。続いて、エッチング工程、例えばドライエッチング工程、或いはその他のエッチング工程、例えばウエットエッチング工程により、一部の第1半導体層220、一部の活性層230及び一部の第2半導体層240を除去し、図4のような構造を形成する。
Thereafter, a photoelectron layer (not shown) is covered with a photoresist layer to define the light emitting structure. Subsequently, a part of the
その後、さらに図5に示されるように、電子蒸着工程、スパッタ工程、熱蒸着工程或いはその他の方式により、第1半導体層220と第2半導体層240の上に導電手段、例えば電極270と電極280を形成する。その後、低温工程により、固相再成長工程(Solid Phase Regrowth;SPR)方式で電極270と第1半導体層220の間、及び電極280と第2半導体層240の間にオームコンタクトを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5, a conductive means such as an electrode 270 and an electrode 280 is formed on the
導電手段形成時に、多種類の順序を使用して電極270と電極280を形成して、電極270と電極280にそれぞれ第1半導体層220と第2半導体層240とオームコンタクトを形成させることができる。第1種類の順序は、第3から図5に示されるように、電極270と電極280を第1半導体層220と第2半導体層240の上に形成した後、一体にSPR工程を行ない、電極270と第1半導体層220の間、及び電極280と第2半導体層240の間にオームコンタクトを形成する。或いは、図示されていないが第2種類の順序で、光電子装置を図3の構造のように形成した後に、第1半導体層220の上に電極270を形成し、第1半導体層220、活性層230及び第2半導体層240を図4に示されるように形成し、さらに第2半導体層240の上に電極280を形成して図5の構造となし、その後、さらにSPR方式の低温工程により電極270と第1半導体層220の間、及び、電極280と第2半導体層240の間にオームコンタクトを形成する。さらに、もし必要であれば、第2種類の順序において、光電子装置を図3のように形成する時、先に第1半導体層220の上に電極270を形成し、その後、SPR工程で電極270と第1半導体層220の間のオームコンタクトを形成し、続いて、第1半導体層220、活性層230、第2半導体層240で図4の構造を形成し、第2半導体層240の上に電極280を図5のように形成した後に、更に低温SPR工程を行ない、電極280と第2半導体層240の間のオームコンタクトを形成する。或いはその他の装置上の設計の必要により、その他の異なる形成順序が発生しうる。
When forming the conductive means, the electrode 270 and the electrode 280 can be formed using various kinds of sequences, and the
電極270と電極280を形成する工程温度は250℃以下、或いは200℃以下、150℃以上に制御されるか、或いは100℃以上、175℃以下に制御される。本実施例で提示される発光ダイオード、及びその他の本発明の方法を応用して形成される光電子装置は、いずれも周知の技術と比較すると、より低い温度下でその工程が完成する。ゆえに、温度250℃より低いか、或いはさらにそれより低い温度の時、この温度は光電子層中の活性層230に影響を与えず、活性層230に良好な品質を維持させることができる。
The process temperature for forming the electrodes 270 and 280 is controlled to 250 ° C. or lower, 200 ° C. or lower, 150 ° C. or higher, or 100 ° C. or higher and 175 ° C. or lower. The processes of the light-emitting diodes presented in this embodiment and other optoelectronic devices formed by applying the method of the present invention are completed at a lower temperature as compared with known techniques. Therefore, when the temperature is lower than or lower than 250 ° C., this temperature does not affect the
発光ダイオードを例とした本実施例の光電子層構造中、活性層230は量子井戸(quantum well)或いはその他の構造とされる。底材210に近い第1半導体層220はn型半導体層とされ、第2半導体層240はp型半導体層とされうる。或いは、設計によりその反対とされて、第1半導体層220がp型半導体層、第2半導体層がn型半導体層とされうる。当然、光電子層の構造は応用装置の設計の必要により改変可能である。
In the photoelectron layer structure of the present embodiment using a light emitting diode as an example, the
電極270と電極280の材質は、各種の異なる成分、例えば、Ni、Pd、Ge、Si、Se、Zn、Be、Mg、Cd、Au、Ag、Pt、及びAu、AgとPtの三種類の成分の任意の組合せ、即ちAuAg、AgPt、AuPtとAuAgPtのいずれかとされ、且つその組合せ順序は無制限とされ、即ちその組成順序はAgAu、PtAg、PtAu、AuPtAg、AgPtAu、AgAuPt、PtAuAg或いはPtAgAuとされうる。そのうち、もしAを以てNi、Pdを表示し、Bを以てGe、Si、Seを表示し、Cを以てZn、Be、Mg、Cdを表示し、Dを以てAu、Ag、Pt、AuAg、AgPt、AuAgPtを表示するならば、電極270と電極280の成分は、それぞれABDとACD(A、BとD、及びA、CとDの組成順序は交換可能である)とされるか、或いはその他の類似の合金とされる。第1半導体層220がn型半導体層とされる時、電極270に選択する材料はABDの物質とされ得て、第2半導体層240がp型半導体層とされる時、電極280に選択する材料はACDの物質とされうるが、必要により選択する材料を改変できる。当然、特定の光電子装置の設計に対しては、電極270と電極280の材料は上述の材料の制限を受けない。電極270と電極280は熱蒸着法(thermal evaporation process)、電子ビーム蒸着法(electron beam evaporation process)或いはその他の方法を使用して、第1半導体層220と第2半導体層240の上に形成される。
The electrode 270 and the electrode 280 are made of various different components such as Ni, Pd, Ge, Si, Se, Zn, Be, Mg, Cd, Au, Ag, Pt, and Au, Ag and Pt. Arbitrary combinations of components, that is, any of AuAg, AgPt, AuPt and AuAgPt, and the combination order is unlimited, that is, the composition order is AgAu, PtAg, PtAu, AuPtAg, AgPtAu, AgAuPt, PtAuAg or PtAgAu sell. Of these, if A is displayed Ni and Pd, B is displayed Ge, Si and Se, C is displayed Zn, Be, Mg and Cd, D is Au, Ag, Pt, AuAg, AgPt and AuAgPt. If indicated, the components of electrode 270 and electrode 280 are respectively ABD and ACD (the composition order of A, B and D, and A, C and D is interchangeable), or other similar Made of alloy. When the
この実施例中で、透明な基板260の材料はガラス、石英、アクリル樹脂(PMMA)、アクリロニトライルブタジエンスチレンコポリマー(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)樹脂(ABS樹脂)、ポリメチルメタクリレート(polymethyl methacrylate)、サファイヤ(sapphire)とされる。もう一種の選択は熱可塑性重合物、例えばポリスルホン(polysulfones)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfones)、ポリエーテルイミド(polyetherimides)、ポリイミド(polyimedes)、ポリアミドイミド(polyamide−imide)、ポリフェニレンスルファイド(polyphenylene sulfide)、或いはシリコン−炭素サーモセッツ(silicon−carbon thermosets)である。好ましい実施例では、基板260の材料はガラスとされる。
In this embodiment, the
本実施例中の接合層250は透明な接着剤とされ、その材質は、エポキシ樹脂、アクリロニトライルブタジエンスチレンコポリマー(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)樹脂(ABS樹脂)、ポリメチルメタクリレート(polymethyl methacrylate)とされる。もう一種の選択は熱可塑性重合物、例えばポリスルホン(polysulfones)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfones)、ポリエーテルイミド(polyetherimides)、ポリイミド(polyimedes)、ポリアミドイミド(polyamide−imide)、ポリフェニレンスルファイド(polyphenylene sulfide)、或いはシリコン−炭素サーモセッツ(silicon−carbon thermosets)である。好ましい実施例では、基板260の材料はエポキシ樹脂とされる。
The
さらに、上述の接合層250の一部の材料は冷却後に透明状の硬化物を形成しうるため、もし必要があれば、基板260の接着或いは形成のステップを省略し、直接接合層250を第2半導体層240の上に形成し、硬化後に基板260の代わりとして用い、続いて、図3から図5の工程を行なうことができる。また、本発明は低温工程を利用して光電子装置を形成するため、融点の低い透明基板、或いは融点が一般の接着剤より低い接着剤を使用して接合層となして光電子層と透明基板を接合させることができ、これにより基板と接合層材料の選択上の多様化を達成すると共に、接合の方式の簡易化を達成することができる。
Further, since some materials of the
以上の実施例の内容は発光ダイオードを例としているが、本発明の光電子装置は発光ダイオードのほか、太陽電池、光センサ或いはその他の導電装置を具えた応用とされうる。 The contents of the above embodiments are exemplified by a light emitting diode, but the optoelectronic device of the present invention can be applied to a solar cell, a photosensor, or other conductive device in addition to the light emitting diode.
即ち、本発明の光電子装置の形成方法は、基板の上に光電子層を形成し、その後、低温工程と固相再成長の方式で、光電子層の上に導電手段を形成し、続いて融点の比較的低い装置を形成し(例えばアクリルを基板とする)、光電子装置の形成を完成する。本発明に記載の技術内容は、光電子装置或いはその他の導電手段を具えた装置の材料の選択上の多様性を増し、並びに透明基板と半導体層を接合する工程を簡易化する。透明材料を基板とする時、透明基板の応用により光電子装置の運転機能と発光効率を一層強化することができる。 That is, in the method for forming an optoelectronic device according to the present invention, a photoelectron layer is formed on a substrate, and then a conductive means is formed on the photoelectron layer by a low temperature process and a solid phase regrowth method. A relatively low device is formed (eg, acrylic as the substrate) to complete the formation of the optoelectronic device. The technical content described in the present invention increases the diversity in the selection of materials for optoelectronic devices or other devices with conductive means and simplifies the process of joining the transparent substrate and the semiconductor layer. When a transparent material is used as a substrate, the operation function and light emission efficiency of the optoelectronic device can be further enhanced by application of the transparent substrate.
以上は本発明の実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。 The above is the description of the embodiments of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Any modification or alteration of details that can be made based on the present invention shall fall within the scope of the claims of the present invention.
210 底材
220 第1半導体層
230 活性層
240 第2半導体層
260 透明基板
270 電極
280 電極
210
Claims (5)
導電手段を該光電子層の上に形成する工程、
該導電手段を250℃より低い温度環境下で処理してオームコンタクトを形成する工程、
以上の工程を具えたことを特徴とする、光電子装置の形成方法。 Providing a bottom material and forming a photoelectron layer on the bottom material;
Forming a conductive means on the photoelectron layer;
Processing the conductive means in a temperature environment lower than 250 ° C. to form an ohmic contact;
A method of forming an optoelectronic device comprising the above steps.
2. The method of forming an optoelectronic device according to claim 1, wherein a photoelectron layer is formed on the transparent bottom material.
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CN102214762A (en) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | 尚安品有限公司 | LED (light-emitting diode) chip and packaging structure thereof |
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2003
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