KR20200087881A - Method of forming a p-type layer for a light emitting device - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 방법에서, p-형 영역과 n-형 영역 사이에 배치되는 III-질화물 발광 층을 포함하는 반도체 구조체가 성장된다. p-형 영역은 반도체 구조체 내에 매립된다. 트렌치는 반도체 구조체에 형성된다. 트렌치는 p-형 영역을 노출시킨다. 트렌치를 형성한 후에, 반도체 구조체는 어닐링된다.In a method according to embodiments of the present invention, a semiconductor structure is grown that includes a III-nitride light emitting layer disposed between a p-type region and an n-type region. The p-type region is embedded in the semiconductor structure. The trench is formed in a semiconductor structure. The trench exposes the p-type region. After forming the trench, the semiconductor structure is annealed.

Description

발광 디바이스를 위한 P형 층을 형성하는 방법{METHOD OF FORMING A P-TYPE LAYER FOR A LIGHT EMITTING DEVICE}METHOD OF FORMING A P-TYPE LAYER FOR A LIGHT EMITTING DEVICE

관련 출원들에 대한 상호 참조Cross reference to related applications

본 출원은 2016년 5월에 20일에 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/339,448호 및 2016년 7월 15일에 출원된 유럽 특허 출원 제16179661.0호에 대한 우선권을 주장한다. 미국 임시 특허 출원 제62/339,448호 및 유럽 특허 출원 제16179661.0호는 본원에 포함된다.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 62/339,448 filed on May 20, 2016 and European Patent Application No. 16179661.0 filed on July 15, 2016. U.S. Provisional Patent Application Nos. 62/339,448 and European Patent Applications No. 16179661.0 are incorporated herein.

발광 다이오드들(light emitting diodes)(LEDs), 공진 공동 발광 다이오드들(resonant cavity light emitting diodes)(RCLEDs), 수직 공동 레이저 다이오드들(vertical cavity laser diodes)(VCSELs), 및 에지 방출 레이저들 포함하는 반도체 발광 디바이스들은 가장 효율적인 광원들 중에서 현재 이용가능하다. 가시 스펙트럼에 걸쳐 동작이 가능한 고휘도 발광 디바이스들의 제조에서 현재 관심있는 재료 시스템들은 또한 III-질화물 재료들로 언급되는, 그룹 III-V 반도체들, 특히 갈륨, 알루미늄, 인듐, 및 질소의 2원, 3원, 및 4원 합금들을 포함한다. 전형적으로, III-질화물 발광 디바이스들은 금속 유기 화학 기상 증착(metal-organic chemical vapor deposition)(MOCVD), 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy)(MBE), 또는 다른 에피택셜 기술들에 의해 사파이어, 실리콘 탄화물, III-질화물, 또는 다른 적절한 기판 상에 상이한 조성물들 및 도펀트 농도들의 반도체 층들의 스택을 에피택셜 성장시킴으로써 제조된다. 스택은 예를 들어, 종종 기판 위에 형성되는 Si로 도핑되는 하나 이상의 n-형 층, n-형 층 또는 층들 위에 형성되는 활성 영역 내의 하나 이상의 발광 층, 및 예를 들어, 활성 영역 위에 형성되는 Mg로 도핑되는 하나 이상의 p-형 층을 포함한다. 전기 컨택트들은 n- 및 p-형 영역들 상에 형성된다.Including light emitting diodes (LEDs), resonant cavity light emitting diodes (RCLEDs), vertical cavity laser diodes (VCSELs), and edge emitting lasers Semiconductor light emitting devices are currently available among the most efficient light sources. Material systems currently of interest in the manufacture of high-brightness light emitting devices capable of operating across the visible spectrum are also referred to as III-nitride materials, Group III-V semiconductors, especially binary, 3, gallium, aluminum, indium, and nitrogen. Circle, and quaternary alloys. Typically, III-nitride light emitting devices are sapphire, silicon by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), or other epitaxial techniques. It is prepared by epitaxially growing a stack of semiconductor layers of different compositions and dopant concentrations on carbide, III-nitride, or other suitable substrate. The stack is, for example, one or more n-type layers doped with Si, often formed on a substrate, one or more light emitting layers in an active region formed over an n-type layer or layers, and for example Mg formed over an active region And one or more p-type layers doped with. Electrical contacts are formed on the n- and p-type regions.

상업적 III-질화물 LED에서, 반도체 구조체는 전형적으로 MOCVD에 의해 성장된다. MOCVD 동안 사용되는 질소원은 전형적으로 암모니아이다. 암모니아가 해리될 때, 수소가 생성된다. 수소는 마그네슘과 복합체를 형성하며, 마그네슘은 p-형 재료들의 성장 동안 p-형 도펀트로서 사용된다. 수소 복합체는 마그네슘의 p-형 특성을 비활성화시켜, p-형 재료의 도펀트 농도를 효과적으로 감소시키며, 디바이스의 효율을 감소시킨다. p-형 재료의 성장 후에, 구조체는 수소를 막아냄으로써 수소-마그네슘 복합체를 파괴하기 위해 어닐링된다.In commercial III-nitride LEDs, semiconductor structures are typically grown by MOCVD. The nitrogen source used during MOCVD is typically ammonia. When ammonia dissociates, hydrogen is produced. Hydrogen forms a complex with magnesium, and magnesium is used as a p-type dopant during the growth of p-type materials. The hydrogen complex inactivates the p-type properties of magnesium, effectively reducing the dopant concentration of the p-type material and reducing the efficiency of the device. After the growth of the p-type material, the structure is annealed to break the hydrogen-magnesium complex by blocking hydrogen.

도 1은 매립된 p-형 영역 및 p-형 영역을 활성화시키기 위한 트렌치들을 포함하는 반도체 구조체의 일부를 예시한다.
도 2는 도 1에 예시된 구조체의 상단 표면의 일부를 예시한다.
도 3은 발명의 일부 실시예들에 따른, 매립된 p-형 영역을 가진 디바이스를 형성하는 방법이다.
도 4는 발명의 일부 실시예들에 따른, n-형 영역 전에 성장되는 p-형 영역을 가진 LED를 예시한다.
도 5는 발명의 일부 실시예들에 따른, 터널 접합을 포함하는 LED를 예시한다.
도 6은 발명의 일부 실시예들에 따른, 터널 접합에 의해 분리되는 2개의 LED를 포함하는 디바이스를 예시한다.
도 7은 마스크 재료의 세그먼트들를 포함하는, 부분적으로 성장된 반도체 디바이스의 일부를 예시한다.
도 8은 내장된 트렌치들을 가진 반도체 디바이스의 일부를 예시한다.
도 9는 금속 컨택트가 배치되는 트렌치를 포함하는 반도체 디바이스의 일부를 예시한다.
1 illustrates a portion of a semiconductor structure that includes buried p-type regions and trenches for activating the p-type regions.
FIG. 2 illustrates a portion of the top surface of the structure illustrated in FIG. 1.
3 is a method of forming a device having a buried p-type region, according to some embodiments of the invention.
4 illustrates an LED with a p-type region grown before the n-type region, according to some embodiments of the invention.
5 illustrates an LED comprising a tunnel junction, according to some embodiments of the invention.
6 illustrates a device comprising two LEDs separated by a tunnel junction, according to some embodiments of the invention.
7 illustrates a portion of a partially grown semiconductor device that includes segments of a mask material.
8 illustrates a portion of a semiconductor device with embedded trenches.
9 illustrates a portion of a semiconductor device including a trench in which metal contacts are disposed.

III-질화물 디바이스 내의 p-형 층들을 활성화시키기 위한 무수소 분위기에서의 어닐의 요건은 디바이스 디자인을 제한한다. 수소가 n-형 III-질화물 재료들을 통해 확산할 수 없고, 수소가 전형적 디바이스 웨이퍼의 직경의 절반에 대응하는 거리들에 걸쳐 반도체 재료를 통해 측방으로 용이하게 확산하지 않는 것이 실험적으로 증명되었다. 그 결과, 활성화 어닐이 효과적인 것으로 하기 위해, p-형 층들은 임의의 다른 층에 의해 커버될 수 없다. 효과적인 어닐 없이, 디바이스는 p-형 층 없이, 또는 극히 낮은 도펀트 농도를 가진 p-형 층을 가지고 남아 있어, 그것을 쓸모없게 한다. 따라서, 터널 접합을 가진 디바이스 또는 p-형 층들이 n-형 층들 전에 성장되는 디바이스와 같은, 매립된 p-형 층을 가진 디바이스는 MOCVD에 의한 성장을 포함하는 종래의 공정 후에 어닐링에 의해 형성될 수 없다.The requirement of annealing in an anhydrous atmosphere to activate the p-type layers in the III-nitride device limits the device design. It has been experimentally demonstrated that hydrogen cannot diffuse through n-type III-nitride materials and hydrogen does not readily diffuse laterally through the semiconductor material over distances corresponding to half the diameter of a typical device wafer. As a result, in order for the activation annealing to be effective, the p-type layers cannot be covered by any other layer. Without effective annealing, the device remains without a p-type layer, or with a p-type layer with an extremely low dopant concentration, rendering it useless. Thus, devices with embedded p-type layers, such as devices with tunnel junctions or devices where p-type layers are grown before n-type layers, will be formed by annealing after conventional processes involving growth by MOCVD. Can't.

발명의 실시예들에서, 디바이스 구조체는 매립된 p-형 층을 가지고 성장된다. 트렌치들은 매립된 p-형 층의 부분들을 노출시키는 디바이스 구조체에 형성된다. 그 다음, 구조체는 어닐링되어, 수소는 매립된 p-형 층으로부터 트렌치들로 측방으로 확산할 수 있으며, 수소는 주위에 탈출할 수 있다.In embodiments of the invention, the device structure is grown with a buried p-type layer. Trenches are formed in the device structure exposing portions of the buried p-type layer. The structure is then annealed so that hydrogen can diffuse laterally from the buried p-type layer into trenches and hydrogen can escape around.

도 1은 반도체 디바이스 구조체의 일부를 예시한다. 도 1의 구조체는 성장 기판(30) 상에 성장되며, 성장 기판은 예를 들어, 사파이어, SiC, Si, 비-III-질화물 재료, GaN, 복합 기판, 또는 임의의 다른 적절한 기판일 수 있다. 임의적 III-질화물 필름(102)은 p-형 영역(100) 전에 성장될 수 있지만, III-질화물 필름(102)은 요구되지 않는다. III-질화물 필름(102)은 예를 들어, 핵형성 또는 버퍼 층들, GaN 또는 임의의 다른 III-질화물 재료일 수 있는 평활 층들, n-형 층들, 발광 또는 활성 층들, 언도핑된 층들, 디바이스의 활성 영역, 및/또는 임의의 다른 적절한 층들 또는 재료들을 포함할 수 있다.1 illustrates a portion of a semiconductor device structure. The structure of FIG. 1 is grown on growth substrate 30, which may be, for example, sapphire, SiC, Si, non-III-nitride material, GaN, composite substrate, or any other suitable substrate. Optional III-nitride film 102 may be grown before p-type region 100, but III-nitride film 102 is not required. III-nitride film 102 may be, for example, nucleation or buffer layers, smoothing layers, n-type layers, luminescent or active layers, undoped layers, devices that may be GaN or any other III-nitride material. The active region, and/or any other suitable layers or materials.

p-형 영역(100)은 예를 들어, Mg 또는 임의의 다른 적절한 재료와 같은 p-형 도펀트로 도핑되는 적어도 하나의 2원, 3원, 4원, 또는 5원 III-질화물 층을 포함한다.The p-type region 100 includes at least one binary, ternary, quaternary, or 5-membered III-nitride layer doped with a p-type dopant, eg, Mg or any other suitable material. .

III-질화물 필름(104)은 p-형 층(100)이 III-질화물 필름(104)에 의해 매립되도록 p-형 층(100) 후에 성장된다. III-질화물 필름(104)은 n-형 층들, p-형 층들, 디바이스의 활성 영역, 발광 층들, 언도핑된 층들, 및/또는 임의의 다른 적절한 층들 또는 재료들을 포함할 수 있다.III-nitride film 104 is grown after p-type layer 100 such that p-type layer 100 is embedded by III-nitride film 104. III-nitride film 104 may include n-type layers, p-type layers, an active region of the device, light emitting layers, undoped layers, and/or any other suitable layers or materials.

성장 후에 또는 성장 동안에, 트렌치들(106)은 반도체 구조체에 형성된다. 트렌치들(106)은 도 1에 예시된 바와 같이, 트렌치들(106)의 하단들이 p-형 영역(100)에 있도록 III-질화물 필름(104)의 전체 두께를 통해 연장될 수 있다. 대안적으로, 트렌치들(106)은 트렌치들(106)의 하단들이 III-질화물 필름(102)에 있거나, 성장 기판(30)의 표면이거나, 성장 기판(30)으로 연장되도록 III-질화물 필름(104) 및 p-형 영역(100) 둘 다의 전체 두께들을 통해 연장될 수 있다.After or during growth, trenches 106 are formed in the semiconductor structure. The trenches 106 can extend through the entire thickness of the III-nitride film 104 such that the bottom ends of the trenches 106 are in the p-type region 100, as illustrated in FIG. 1. Alternatively, the trenches 106 may have a III-nitride film such that the bottom ends of the trenches 106 are in the III-nitride film 102, the surface of the growth substrate 30, or extend into the growth substrate 30. 104) and p-type regions 100 may extend through the entire thickness.

트렌치들(106)의 폭(108)은 예를 들어, 일부 실시예들에서 적어도 0.05 ㎛, 일부 실시예들에서 50 ㎛ 이하, 일부 실시예들에서 적어도 0.5 ㎛, 및 일부 실시예들에서 15 ㎛ 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서, 트렌치들은 발광 면적을 손실하는 것을 회피하기 위해 가능한 한 작게 유지된다.The width 108 of the trenches 106 is, for example, at least 0.05 μm in some embodiments, 50 μm or less in some embodiments, at least 0.5 μm in some embodiments, and 15 μm in some embodiments It may be: In some embodiments, trenches are kept as small as possible to avoid losing the luminous area.

트렌치들(106)은 p-형 영역(100)의 전부가 나중의 어닐 동안 수소의 최대 확산 길이 이하인 트렌치로부터의 거리에 이격되도록 이격된다. 트렌치들(106) 사이의 최대 간격(110)은 어닐 동안 수소의 평균 또는 최대 확산 길이의 2배일 수 있다. 간격(110)은 어닐의 조건들에 의해 결정될 수 있으며, 그것은 어닐 동안 수소의 최대 측방 확산 길이를 결정할 수 있다 - 상이한 어닐들은 상이한 최대 측방 확산 길이들을 가질 수 있다. 가장 가까운 이웃 트렌치들 사이의 최대 간격(110)은 일부 실시예들에서 적어도 1 ㎛, 일부 실시예들에서 500 ㎛ 이하, 일부 실시예들에서 적어도 5 ㎛, 및 일부 실시예들에서 250 ㎛ 이하일 수 있다.The trenches 106 are spaced so that all of the p-type region 100 is spaced a distance from the trench that is less than or equal to the maximum diffusion length of hydrogen during later annealing. The maximum spacing 110 between trenches 106 may be twice the average or maximum diffusion length of hydrogen during annealing. The spacing 110 can be determined by the conditions of the annealing, which can determine the maximum lateral diffusion length of hydrogen during annealing-different anneals can have different maximum lateral diffusion lengths. The maximum spacing 110 between the nearest neighboring trenches may be at least 1 μm in some embodiments, 500 μm or less in some embodiments, at least 5 μm in some embodiments, and 250 μm or less in some embodiments have.

도 1에 예시된 반도체 구조체는 트렌치들(106)을 형성한 후에 어닐링될 수 있다. 어닐 동안, 수소는 p-형 영역(100)으로부터 트렌치들(106)로 밀어 넣어지며, 그것은 반도체 구조체로부터 주위로 탈출할 수 있다.The semiconductor structure illustrated in FIG. 1 may be annealed after forming trenches 106. During annealing, hydrogen is pushed from the p-type region 100 into the trenches 106, which can escape from the semiconductor structure to the surroundings.

일부 실시예들에서, 어닐링 후에, 트렌치들(106)은 절연 재료(114)로 충전될 수 있다. 절연 재료(114)는 금속 컨택트가, 쇼트를 우연히 야기하는 것 없이, 트렌치들을 가진 표면 상에 형성되는 것을 허가한다. 절연 재료(114)는 어닐 후에 처리의 임의의 단계에서 형성될 수 있다 - 예를 들어, 트렌치들(106)은 성장 기판이 제거되는 실시예들에서, 성장 기판을 제거하기 전에 또는 제거한 후에, 또는 에칭이 수행되는 실시예들에서, 매립된 층을 노출시키는 에칭 전에 또는 후에 절연 재료(114)로 충전될 수 있다.In some embodiments, after annealing, trenches 106 may be filled with insulating material 114. The insulating material 114 allows the metal contact to be formed on the surface with the trenches without accidentally causing a short. The insulating material 114 may be formed at any stage of processing after annealing-for example, the trenches 106 may be removed before or after removing the growth substrate, in embodiments in which the growth substrate is removed, or In embodiments where etching is performed, it may be filled with insulating material 114 before or after etching to expose the buried layer.

일부 실시예들에서, 트렌치들(106)은 도 9에 예시된 바와 같이, p-측 아래 디바이스 내의 p-형 영역과 접촉하기 위해, 금속 컨택트들이 형성되는 비아들로서 사용된다. 금속 컨택트들(134)이 p-형 영역(100)과 접촉하는 트렌치들(106)에 형성되는 실시예들에서, 일련의 금속들 및 절연체들은 금속 컨택트가 (도 9에 예시된 바와 같은 트렌치(132)의 하단 내의) 매립된 p-형 영역(100) 또는 다른 원하는 층에만 직접 접촉하고, 상기 층들(III-질화물 필름(104))과 직접 접촉하지 않도록 증착되고 패턴화된다. 예를 들어, 절연 재료(130)는 컨택트 금속(134)과 금속 컨택트와 직접 접촉하지 않는 반도체 층들 사이의 트렌치의 측벽들 상에 배치될 수 있다.In some embodiments, trenches 106 are used as vias where metal contacts are formed to contact the p-type region in the device below the p-side, as illustrated in FIG. 9. In embodiments where metal contacts 134 are formed in trenches 106 in contact with p-type region 100, a series of metals and insulators are provided with a metal contact (a trench (as illustrated in FIG. 9). It is deposited and patterned to directly contact only the buried p-type region 100 (in the bottom of 132) or other desired layer, and not in direct contact with the layers (III-nitride film 104). For example, the insulating material 130 can be disposed on the sidewalls of the trench between the contact metal 134 and semiconductor layers that are not in direct contact with the metal contact.

일부 실시예들에서, 트렌치들(106)은 공기 또는 주위 가스에 노출된 채로 남겨지거나, 충전되는 것보다 오히려 얇은 패시베이션 층(예를 들어, SiO2)으로 코팅된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 트렌치들(106)은 절연 또는 패시베이팅 재료로 부분적으로 또는 전적으로 충전될 수 있다.In some embodiments, trenches 106 are left exposed to air or ambient gas, or coated with a thin passivation layer (eg, SiO 2 ) rather than being filled. Thus, in some embodiments, trenches 106 may be partially or wholly filled with an insulating or passivating material.

도 2는 도 1의 구조체의 상단 표면(112)의 일부의 평면도이다. 도 2에 예시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 트렌치들(106)은 서로 절연되고, 트렌치에 의해 중단되지 않은 반도체 구조체의 일부에 의해 둘러싸여질 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 반도체 재료는 모두 전기적으로 연결되고, 반도체 재료의 어떠한 전기적으로 절연된 아일랜드들은 트렌치들(106)에 의해 형성되지 않는다. 일부 실시예들에서, 일부 또는 모든 트렌치들은 반도체 재료의 절연된 아일랜드들을 형성하기 위해 서로 연결될 수 있다 - 예를 들어, 일부 실시예들에서, 트렌치들(106)은 반도체 재료의 웨이퍼로부터 나중에 분리되는 단일 디바이스의 경계들을 정의할 수 있다. 디바이스들의 웨이퍼 상에 형성되는 단일 디바이스는 디바이스의 경계들 또는 디바이스 내의 반도체 재료의 절연된 아일랜드를 정의하기 위해 서로 연결되는 일부 트렌치들, 및 서로 절연되고 반도체 재료의 절연된 아일랜드 내에 형성되는 하나 이상의 다른 트렌치를 가질 수 있다.2 is a top view of a portion of the top surface 112 of the structure of FIG. 1. As illustrated in FIG. 2, in some embodiments, trenches 106 are insulated from each other and may be surrounded by a portion of the semiconductor structure that is not interrupted by the trench. Thus, in some embodiments, the semiconductor material is all electrically connected, and no electrically isolated islands of semiconductor material are formed by the trenches 106. In some embodiments, some or all trenches may be connected to each other to form isolated islands of semiconductor material-for example, in some embodiments, trenches 106 are later separated from the wafer of semiconductor material. You can define the boundaries of a single device. A single device formed on a wafer of devices is defined as boundaries of the device or some trenches connected to each other to define an isolated island of semiconductor material within the device, and one or more other formed in an isolated island of semiconductor material isolated from each other. You can have a trench.

도 3은 디바이스를 형성하는 방법을 예시한다. 블록(120)에서, 매립된 p-형 영역을 가진 III-질화물 구조체는 성장 기판 상에 성장된다.3 illustrates a method of forming a device. In block 120, a III-nitride structure with a buried p-type region is grown on a growth substrate.

블록(122)에서, 트렌치들(106)은 성장된 III-질화물 구조체에 형성된다. 트렌치들(106)은 도 1 및 도 2에 예시된다. 트렌치들(106)은 예를 들어, 건식 에칭, 습식 에칭, 또는 건식 및 습식 에칭의 조합을 포함하는, 임의의 적절한 기술에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트렌치를 형성하는 방법은 트렌치를 에칭함으로써 형성되는 반도체 재료의 노출된 표면으로부터의 수소의 확산에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, p-형 GaN은 건식 에칭 동안 n-형 GaN으로 변환되는 것으로 공지되어 있다. n-형으로 변환되는 p-형의 표면의 두께가 너무 크면, 수소의 확산은 수소가 형-변환된 표면에서 축적되고 탈출할 수 없도록 차단될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 트렌치들(106)을 형성하는 건식 에칭 후에, 트렌치들의 표면은 n-형 변환된 층을 제거하거나 n-형 변환된 층의 두께를 수소가 용이하게 확산하는 두께까지 감소시키기 위해 습식 에치로 클리닝될 수 있다.At block 122, trenches 106 are formed in the grown III-nitride structure. Trenches 106 are illustrated in FIGS. 1 and 2. The trenches 106 can be formed by any suitable technique, including, for example, dry etching, wet etching, or a combination of dry and wet etching. In some embodiments, the method of forming the trench can affect diffusion of hydrogen from the exposed surface of the semiconductor material formed by etching the trench. For example, p-type GaN is known to be converted to n-type GaN during dry etching. If the thickness of the surface of the p-type converted to the n-type is too large, diffusion of hydrogen may be blocked so that hydrogen accumulates and escapes from the type-converted surface. Thus, in some embodiments, after dry etching forming trenches 106, the surface of the trenches removes the n-type converted layer or the thickness of the n-type converted layer to a thickness where hydrogen readily diffuses. It can be cleaned with wet etch to reduce.

일부 실시예들에서, 반도체 구조체는 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이, 성장 동안 트렌치들을 형성하기 위해 선택적으로 성장될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 예시된 바와 같이, 임의적 III-질화물 필름(102) 및 p-형 영역(100)은 기판(30) 위에 성장된다. SiO2와 같은 마스크 재료(120)는 p-형 영역(100) 상에 배치된 다음, 패턴화될 수 있어 마스크 재료는 트렌치들이 형성되는 면적들에 남겨진다. 마스크 재료는 도 7에 예시된 위치에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 마스크 재료는 예시된 바와 같이, 직접 성장 기판 상에, 부분적으로 성장된 III-질화물 필름(102)의 표면 상에, 완전히 성장된 III-질화물 필름(102)의 표면 상에, 부분적으로 성장된 p-형 영역(100)의 표면 상에, 또는 완전히 성장된 p-형 영역(100)의 표면 상에 형성된다. 마스크 재료가 p-형 영역(100)의 적어도 일부와 직접 접촉하는 한, 마스크 재료는 디바이스의 임의의 층 내에, 임의의 표면(성장 기판(30) 상에 직접 포함함) 상에, 임의의 두께를 가지고 형성될 수 있고, 다수의 층을 통해 연장될 수 있다.In some embodiments, the semiconductor structure can be selectively grown to form trenches during growth, as illustrated in FIGS. 7 and 8. For example, as illustrated in FIG. 7, optional III-nitride film 102 and p-type region 100 are grown over substrate 30. A mask material 120 such as SiO 2 can be placed on the p-type region 100 and then patterned so that the mask material remains in the areas where the trenches are formed. The mask material is not limited to the location illustrated in FIG. 7. For example, in various embodiments, the mask material is a fully grown III-nitride film 102 on a directly grown substrate, on the surface of a partially grown III-nitride film 102, as illustrated. Is formed on the surface of the, partially grown p-type region 100, or on the surface of the fully grown p-type region 100. As long as the mask material is in direct contact with at least a portion of the p-type region 100, the mask material is in any layer of the device, on any surface (including directly on the growth substrate 30), any thickness It can be formed with, and can be extended through multiple layers.

III-질화물 필름(104)은 마스크 재료(120) 위에 성장된다. 성장은 도 8에 예시된 바와 같이, 결국 측방 과성장을 통해 마스크 재료를 커버하여, 이웃 마스크 영역들 사이의 면적들(122)은 III-질화물 재료로 충전된다. 다이가 성장 후에 싱귤레이트(singulate)될 때, 습식 에치 또는 다른 적절한 기술은 마스크 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있어, 수소가 활성화 어닐 동안 탈출할 수 있는 내장된 트렌치(124)를 생성한다. 활성화 어닐 동안, 수소는 내장된 트렌치들로부터 웨이퍼의 측면들을 통해 탈출하며, 내장된 트렌치들은 주위에 노출된다.III-nitride film 104 is grown over mask material 120. The growth, as illustrated in FIG. 8, eventually covers the mask material through lateral overgrowth, so that the areas 122 between neighboring mask regions are filled with a III-nitride material. When the die is singulated after growth, wet etch or other suitable technique can be used to remove the mask material, creating an embedded trench 124 through which hydrogen can escape during activation annealing. During the activation annealing, hydrogen escapes from the embedded trenches through the sides of the wafer, and the embedded trenches are exposed to the surroundings.

도 3으로 돌아가면, 블록(124)에서, 트렌치들을 가진 III-질화물 구조체는 예를 들어 p-형 영역 내의 p-형 도펀트와 복합체를 형성했던 수소를 막아냄으로써, 매립된 p-형 영역을 활성화시키기 위해, 어닐링된다.Returning to FIG. 3, at block 124, a III-nitride structure with trenches activates the embedded p-type region, for example, by blocking hydrogen that has complexed with the p-type dopant in the p-type region. In order to do, it is annealed.

도 4, 도 5, 및 도 6은 도 1, 도 2, 및 도 3에 예시된 바와 같이, 트렌치들을 형성함으로써 그리고 어닐링에 의해 활성화될 수 있는 매립된 p-형 영역을 포함하는 디바이스들을 예시한다. 도 4는 p-형 영역이 n-형 영역 전에 성장되는 디바이스를 예시한다. 도 5 및 도 6은 터널 접합들을 포함하는 디바이스들을 예시한다. 트렌치들은 명료성을 위해 도 4, 도 5, 및 도 6으로부터 생략된다. 특히, 도 4, 도 5, 및 도 6에 예시된 디바이스들은 예를 들어, 측면 상에서 대략 1 mm일 수 있으며, 그것은 수십 또는 심지어 수백의 트렌치들이 단일 디바이스에 형성될 수 있는 것을 의미한다. 도 4, 도 5, 및 도 6에 예시된 디바이스들 중 어느 것에서, 트렌치들 중 하나 이상은 위에 설명된 바와 같이, 디바이스의 매립된 층들에 대한 금속 컨택트들이 배치되는 비아들로서 사용될 수 있다.4, 5, and 6 illustrate devices comprising a buried p-type region that can be activated by forming trenches and by annealing, as illustrated in FIGS. 1, 2, and 3. . 4 illustrates a device in which the p-type region is grown before the n-type region. 5 and 6 illustrate devices comprising tunnel junctions. The trenches are omitted from FIGS. 4, 5, and 6 for clarity. In particular, the devices illustrated in FIGS. 4, 5, and 6 can be, for example, approximately 1 mm on the side, which means that tens or even hundreds of trenches can be formed in a single device. In any of the devices illustrated in FIGS. 4, 5, and 6, one or more of the trenches can be used as vias in which metal contacts to the buried layers of the device are placed, as described above.

일부 실시예들에서, III-질화물 디바이스의 p-형 영역은 발광 층 및 n-형 영역 전에 성장된다.In some embodiments, the p-type region of the III-nitride device is grown before the light emitting layer and n-type region.

종래의 III-질화물 LED들에서, n-형 영역이 우선 기판 상에 성장된 후에, 발광 층들 및 p-형 반도체가 계속된다. n-측 아래에 성장되는 III-질화물 LED의 내부 필드는 순방향 바이어스를 증가시킴에 따라 증가한다. 그 결과, 디바이스 바이어스(전류)가 증가됨에 따라, 내부 전계가 증가하여, 전자-정공 오버랩을 감소시키고 그것에 의해 방사 효율을 감소시킨다. 디바이스를 역방향 순서로 성장시키는 것은 p-형 영역이 우선 기판 상에 성장된 상태에서, 내부 필드를 반전시킨다. p-측 아래에 성장된 III-질화물 LED에서, 내부 필드는 내장된 편광 필드와 반대이다. 그 결과, 순방향 바이어스(전류)가 증가함에 따라, 그러한 디바이스의 방사 효율이 증가할 수 있다.In conventional III-nitride LEDs, the n-type region is first grown on the substrate, followed by light emitting layers and p-type semiconductor. The inner field of the III-nitride LED growing below the n-side increases with increasing forward bias. As a result, as the device bias (current) increases, the internal electric field increases, reducing electron-hole overlap and thereby reducing radiation efficiency. Growing the device in reverse order reverses the inner field, with the p-type region first grown on the substrate. In III-nitride LEDs grown under the p-side, the inner field is opposite to the built-in polarization field. As a result, as the forward bias (current) increases, the radiation efficiency of such devices can increase.

도 4는 p-형 영역이 발광 층 및 n-형 영역 전에 성장되는 디바이스의 일 예를 예시한다. 그러한 반도체 구조체는 임의의 적절한 디바이스에 포함될 수 있으며; 발명의 실시예들은 예시되는 수직 디바이스에 제한되지 않는다. 예를 들어, 플립 칩 디바이스와 같은, 원래의 성장 기판이 제거되는 실시예들에서, 구조체(102)는 p-형 영역에 전기 컨택트를 형성하기 위해 전적으로 제거될 수 있거나, 홀/트렌치는 금속 컨택트가 형성될 수 있는 p-형 영역의 일부를 노출시키기 위해 구조체(102)를 통해 에칭될 수 있다. 예를 들어, 측방 다이 디바이스와 같은, 기판이 남아 있는 실시예들에서, 하나의 컨택트는 반도체 구조체의 상단 표면 상에 배치될 수 있고, 다른 컨택트는 p-형 영역을 노출시키는 에칭에 의해 노출되는 표면 상에 배치될 수 있다.4 illustrates an example of a device in which the p-type region is grown before the emissive layer and the n-type region. Such a semiconductor structure can be included in any suitable device; Embodiments of the invention are not limited to the illustrated vertical device. In embodiments where the original growth substrate is removed, such as, for example, a flip chip device, the structure 102 can be entirely removed to form an electrical contact in the p-type region, or the hole/trench is a metal contact Can be etched through the structure 102 to expose a portion of the p-type region where it can be formed. In embodiments where the substrate remains, for example a lateral die device, one contact can be placed on the top surface of the semiconductor structure, and the other contact is exposed by etching to expose the p-type region It can be placed on a surface.

도 4에 예시된 디바이스는 성장 기판(도시되지 않음) 상에 성장되는 반도체 구조체(10)를 포함한다. p-형 영역(12)이 우선 성장된 후에, 적어도 하나의 발광 층(14)을 포함하는 활성 또는 발광 영역이 계속된 후에, n-형 영역(16)이 계속된다.The device illustrated in FIG. 4 includes a semiconductor structure 10 grown on a growth substrate (not shown). After the p-type region 12 is first grown, the active or emitting region comprising at least one light emitting layer 14 continues, and then the n-type region 16 continues.

P-형 영역(12)은 도 1의 매립된 p-형 영역(100)에 대응하고; 활성 영역(14) 및 n-형 영역(16)은 도 1의 III-질화물 필름(104)에 대응하고; 도 1의 III-질화물 필름(102)은 핵형성 또는 버퍼 구조체(도시되지 않음)일 수 있거나 생략될 수 있다.The P-type region 12 corresponds to the embedded p-type region 100 of FIG. 1; The active region 14 and n-type region 16 correspond to the III-nitride film 104 of FIG. 1; The III-nitride film 102 of FIG. 1 can be a nucleation or buffer structure (not shown) or can be omitted.

금속 p-컨택트(18)는 p-형 영역(12) 상에 배치되고; 금속 n-컨택트(20)는 n-형 영역(16) 상에 배치된다.The metal p-contact 18 is disposed on the p-type region 12; The metal n-contact 20 is disposed on the n-type region 16.

반도체 구조체(10)는 n-형 영역과 p-형 영역 사이에 샌드위치되는 발광 또는 활성 영역을 포함한다. n-형 영역(16)은 예를 들어, 광을 효율적으로 방출하기 위해 발광 영역에 바람직한 특정 광학, 재료, 또는 전기적 성질들을 위해 디자인되는 n- 또는 심지어 p-형 디바이스 층들을 포함하는 상이한 조성물들 및 도펀트 농도의 다수의 층을 포함할 수 있다. 발광 층(14)은 발광 또는 활성 영역에 포함될 수 있다. 적절한 발광 영역들의 예들은 단일의 두껍거나 얇은 발광 층, 또는 장벽 층들에 의해 분리되는 다수의 얇거나 두꺼운 발광 층들을 포함하는 다수의 양자 우물 발광 영역을 포함한다. p-형 영역(12)은 준비 층들 예컨대 버퍼 층들 또는 핵형성 층들, 및/또는 p-형, n-형, 또는 의도적으로 도핑되지 않을 수 있는, 성장 기판의 제거를 용이하게 하도록 디자인되는 층들, 및 의도적으로 도핑되지 않는 층들, 또는 n-형 층들을 포함하는, 상이한 조성물, 두께, 및 도펀트 농도의 다수의 층을 포함할 수 있다.The semiconductor structure 10 includes a light emitting or active region sandwiched between an n-type region and a p-type region. The n-type region 16 is composed of different compositions comprising n- or even p-type device layers designed for specific optical, material, or electrical properties desirable for a light emitting region, for example, to efficiently emit light. And multiple layers of dopant concentration. The light emitting layer 14 may be included in the light emitting or active region. Examples of suitable light emitting regions include a single thick or thin light emitting layer, or multiple quantum well light emitting regions comprising multiple thin or thick light emitting layers separated by barrier layers. The p-type region 12 is prepared layers such as buffer layers or nucleation layers, and/or p-type, n-type, or layers designed to facilitate removal of the growth substrate, which may not be intentionally doped, And multiple layers of different composition, thickness, and dopant concentration, including layers that are not intentionally doped, or n-type layers.

성장 후에, 반도체 구조체는 임의의 적절한 디바이스로 처리될 수 있다.After growth, the semiconductor structure can be processed with any suitable device.

일부 실시예들에서, III-질화물 디바이스는 터널 접합을 포함한다. 터널 접합(tunnel junction)(TJ)은 전자들이 역방향 바이어스에서 p-형 층의 가전자 대역으로부터 n-형 층의 전도 대역으로 터널링되는 것을 허용하는 구조체이다. 전자가 터널링될 때, 정공은 p-형 층 뒤에 남아 있어, 캐리어들은 양 층들에서 발생된다. 따라서, 다이오드와 같은 전자 디바이스에, 작은 누설 전류만이 역방향 바이어스에서 흐를 때, 큰 전류는 역방향 바이어스에서 터널 접합에 걸쳐 운반될 수 있다. 터널 접합은 전형적으로 매우 높은 도핑을 사용하는 다른 재료 시스템들(예를 들어, (Al)GaAs 재료 시스템 내의 p++/n++ 접합)에서 달성되었던, p/n 터널 접합에서 전도 및 가전자 대역들의 특정 정렬을 필요로 한다. III-질화물 재료들은 상이한 합금 조성물들 사이의 헤테로인터페이스들에서 전계를 생성하는 고유 편광을 갖는다. 이러한 편광 필드는 터널링을 위한 요구된 대역 정렬을 달성하기 위해 이용될 수 있다.In some embodiments, the III-nitride device includes a tunnel junction. Tunnel junction (TJ) is a structure that allows electrons to be tunneled from the valence band of the p-type layer to the conduction band of the n-type layer in reverse bias. When the electron is tunneled, holes remain behind the p-type layer, so carriers are generated in both layers. Thus, in an electronic device such as a diode, when only a small leakage current flows in the reverse bias, a large current can be carried across the tunnel junction in the reverse bias. Tunnel junction is typically achieved in other material systems using very high doping (e.g. p++/n++ junction in (Al)GaAs material system), specific alignment of conduction and valence bands in p/n tunnel junction need. III-nitride materials have intrinsic polarization that creates an electric field in heterointerfaces between different alloy compositions. This polarization field can be used to achieve the required band alignment for tunneling.

도 5 및 도 6은 터널 접합들을 포함하는 2개의 디바이스를 예시한다.5 and 6 illustrate two devices including tunnel junctions.

도 5의 디바이스에서, 터널 접합은 p-형 영역과 p-형 영역으로 전류를 주입하는 금속 컨택트 사이에 배치된다. 컨택트는 n-형 층 상에 형성될 수 있으며, 그것은 p-형 층들과 비교하여 훨씬 더 좋은 시트 저항 및 따라서 더 좋은 전류 확산을 가질 수 있다. 도 5에 예시된 디바이스에서, n-형 층들은 p-형 영역으로부터의 정공들을 터널 접합을 통해 n-형 컨택트 층 내의 전자들로 변환함으로써, LED의 양 단자 및 음 단자 둘 다에 대한 컨택트 층들로서 사용된다.In the device of Figure 5, the tunnel junction is placed between the p-type region and the metal contact that injects current into the p-type region. The contact can be formed on the n-type layer, which can have much better sheet resistance and thus better current spread compared to p-type layers. In the device illustrated in FIG. 5, the n-type layers convert holes from the p-type region to electrons in the n-type contact layer through a tunnel junction, thereby making the contact layer for both positive and negative terminals of the LED. It is used as a field.

도 5의 디바이스는 성장 기판 상에 성장되는 n-형 영역(32), 그 후에 발광 영역에 배치될 수 있는 발광 층(34), 및 p-형 영역(36)을 포함한다. n-형 영역(32), 발광 층(34), 및 p-형 영역(36)은 도 4를 수반하는 본문에 상술되어 있다. 터널 접합(38)은 p-형 영역(36) 위에 형성된다.The device of FIG. 5 includes an n-type region 32 grown on a growth substrate, then a light emitting layer 34 that can be disposed in the light emitting region, and a p-type region 36. The n-type region 32, the light emitting layer 34, and the p-type region 36 are detailed in the text accompanying FIG. Tunnel junction 38 is formed over the p-type region 36.

일부 실시예들에서, 터널 접합(38)은 또한 p++ 층으로 언급되고, p-형 영역(36)과 직접 접촉하는 높게 도핑된 p-형 층, 및 또한 n++ 층으로 언급되고, p++ 층과 직접 접촉하는 높게 도핑된 n-형 층을 포함한다. (일부 실시예들에서, 터널 접합(38)의 p++ 층은 디바이스 내의 p-형 영역의 역할을 할 수 있어, 개별 p-형 영역은 요구되지 않는다.) 일부 실시예들에서, 터널 접합(38)은 p++ 층과 n++ 층 사이에 샌드위치되는 p++ 층 및 n++ 층과 상이한 조성물의 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 터널 접합(38)은 p++ 층과 n++ 층 사이에 샌드위치되는 InGaN 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 터널 접합(38)은 p++ 층과 n++ 층 사이에 샌드위치되는 AlN 층을 포함한다. 터널 접합(38)은 아래에 설명되는 n-형 층(40)과 직접 접촉한다.In some embodiments, the tunnel junction 38 is also referred to as a p++ layer, a highly doped p-type layer in direct contact with the p-type region 36, and also referred to as an n++ layer, directly with the p++ layer And a highly doped n-type layer in contact. (In some embodiments, the p++ layer of the tunnel junction 38 can serve as a p-type region within the device, so no individual p-type region is required.) In some embodiments, the tunnel junction 38 ) Includes a p++ layer sandwiched between the p++ layer and the n++ layer and a layer of a composition different from the n++ layer. In some embodiments, tunnel junction 38 includes an InGaN layer sandwiched between a p++ layer and an n++ layer. In some embodiments, tunnel junction 38 includes an AlN layer sandwiched between a p++ layer and an n++ layer. The tunnel junction 38 is in direct contact with the n-type layer 40 described below.

p++ 층은 예를 들어, 약 1018 cm-3 내지 약 5×1020 cm-3의 농도까지 Mg 또는 Zn과 같은 어셉터로 도핑되는 InGaN 또는 GaN일 수 있다. 일부 실시예들에서, p++ 층은 약 2×1020 cm-3 내지 약 4×1020 cm-3의 농도까지 도핑된다. n++ 층은 예를 들어, 약 1018 cm-3 내지 약 5×1020 cm-3의 농도까지 Si 또는 Ge와 같은 어셉터로 도핑되는 InGaN 또는 GaN일 수 있다. 일부 실시예들에서, n++ 층은 약 7×1019 cm-3 내지 약 9×1019 cm-3의 농도까지 도핑된다. 터널 접합(38)은 통상 매우 얇으며, 예를 들어 터널 접합(38)은 범위가 약 2 nm에서 약 100 nm에 이르는 전체 두께를 가질 수 있고, p++ 층 및 n++ 층 각각은 범위가 약 1 nm에서 약 50 nm에 이르는 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, p++ 층 및 n++ 층 각각은 범위가 약 25 nm에서 약 35 nm에 이르는 두께를 가질 수 있다. p++ 층 및 n++ 층은 반드시 동일한 두께인 것은 아닐 수 있다. 일 실시예에서, p++ 층은 15 nm의 Mg-도핑된 InGaN이고 n++ 층은 30 nm의 Si-도핑된 GaN이다. p++ 층 및 n++ 층은 경사진 도펀트 농도를 가질 수 있다. 예를 들어, 기본 p-형 영역(36)에 인접한 p++ 층의 일부는 p++ 층에서 기본 p-형 영역의 도펀트 농도로부터 원하는 도펀트 농도로 경사지는 도펀트 농도를 가질 수 있다. 유사하게, n++ 층은 p++ 층에 인접한 최대치로부터 터널 접합(38) 위에 형성되는 n-형 층(40)에 인접한 최소치로 경사지는 도펀트 농도를 가질 수 있다. 터널 접합(38)은 전도 전류가 역방향 바이어스 모드에 있을 때 터널 접합(38)이 낮은 일련의 전압 강하를 디스플레이하도록 충분히 얇게 제조되고 충분히 도핑된다. 일부 실시예들에서, 터널 접합(38)에 걸친 전압 강하는 약 0.1V 내지 약 1V이다.The p++ layer can be, for example, InGaN or GaN doped with an acceptor such as Mg or Zn to a concentration of about 10 18 cm -3 to about 5 x 10 20 cm -3 . In some embodiments, the p++ layer is doped to a concentration of about 2×10 20 cm -3 to about 4×10 20 cm -3 . The n++ layer can be, for example, InGaN or GaN doped with an acceptor such as Si or Ge to a concentration of about 10 18 cm -3 to about 5 x 10 20 cm -3 . In some embodiments, the n++ layer is doped to a concentration of about 7×10 19 cm -3 to about 9×10 19 cm -3 . The tunnel junction 38 is usually very thin, for example, the tunnel junction 38 can have a total thickness ranging from about 2 nm to about 100 nm, and each of the p++ layer and n++ layer has a range of about 1 nm. It can have a thickness ranging from about 50 nm. In some embodiments, each of the p++ layer and the n++ layer can have a thickness ranging from about 25 nm to about 35 nm. The p++ layer and the n++ layer may not necessarily have the same thickness. In one embodiment, the p++ layer is 15 nm Mg-doped InGaN and the n++ layer is 30 nm Si-doped GaN. The p++ layer and the n++ layer can have an inclined dopant concentration. For example, a portion of the p++ layer adjacent to the base p-type region 36 may have a dopant concentration that slopes from the dopant concentration of the base p-type region to the desired dopant concentration in the p++ layer. Similarly, the n++ layer can have a dopant concentration that slopes from the maximum adjacent to the p++ layer to the minimum adjacent to the n-type layer 40 formed over the tunnel junction 38. The tunnel junction 38 is made thin enough and doped sufficiently so that the tunnel junction 38 displays a low series of voltage drops when the conduction current is in the reverse bias mode. In some embodiments, the voltage drop across the tunnel junction 38 is from about 0.1V to about 1V.

p++ 층과 n++ 층 사이의 InGaN 또는 AlN 또는 다른 적절한 층을 포함하는 실시예들은 터널링을 위한 대역들을 정렬하는 것을 돕기 위해 III-질화물들에서 편광 필드를 강화할 수 있다. 이러한 편광 효과는 n++ 및 p++ 층들에서 도핑 요건을 감소시키고 요구되는 터널링 거리를 감소시킬 수 있다(더 높은 전류 흐름을 잠재적으로 허용함). p++ 층과 n++ 층 사이의 층의 조성물은 p++ 층 및 n++ 층의 조성물과 상이할 수 있고, 그리고/또는 III-질화물 재료 시스템 내의 다른 재료들 사이에 존재하는 편극 전하로 인해 재정렬을 야기하기 위해 선택될 수 있다.Embodiments comprising an InGaN or AlN or other suitable layer between the p++ layer and the n++ layer can enhance the polarization field in III-nitrides to help align the bands for tunneling. This polarization effect can reduce the doping requirements in n++ and p++ layers and reduce the required tunneling distance (potentially allowing higher current flow). The composition of the layer between the p++ layer and the n++ layer can be different from the composition of the p++ layer and the n++ layer, and/or selected to cause realignment due to polarization charges present between other materials in the III-nitride material system. Can be.

적절한 터널 접합들의 예들은 US8039352 B2에 설명되며, 이 특허는 본원에 참조로 포함된다.Examples of suitable tunnel junctions are described in US8039352 B2, which patent is incorporated herein by reference.

n-형 컨택트 층(40)은 n++ 층과 직접 접촉하는, 터널 접합(38) 위에 형성된다.An n-type contact layer 40 is formed over the tunnel junction 38, in direct contact with the n++ layer.

도 5의 디바이스에서, p-형 영역(36) 및 터널 접합(38)의 p++ 층은 도 1의 p-형 영역(100)에 대응하고; 터널 접합(38)의 n++ 층 및 n-형 컨택트 층(40)은 도 1의 III-질화물 필름(104)에 대응하고; n-형 영역(32) 및 활성 영역(34)은 도 1의 III-질화물 필름(102)에 대응한다.In the device of FIG. 5, the p-type region 36 and the p++ layer of the tunnel junction 38 correspond to the p-type region 100 of FIG. 1; The n++ layer and n-type contact layer 40 of the tunnel junction 38 correspond to the III-nitride film 104 of FIG. 1; The n-type region 32 and the active region 34 correspond to the III-nitride film 102 of FIG. 1.

제1 및 제2 금속 컨택트들(44 및 42)은 n-형 컨택트 층(40), 및 n-형 영역(32) 상에 각각 형성된다. 메사(mesa)는 도 5에 예시된 바와 같이, 플립 칩 디바이스를 형성하기 위해 에칭될 수 있거나, 임의의 다른 적절한 디바이스 구조체가 사용될 수 있다. 제1 및 제2 금속 컨택트들(44 및 42)은 알루미늄과 같은, 동일한 재료일 수 있지만, 이것은 요구되지 않으며; 임의의 적절한 컨택트 금속 또는 금속들이 사용될 수 있다.The first and second metal contacts 44 and 42 are formed on the n-type contact layer 40 and the n-type region 32, respectively. The mesa can be etched to form a flip chip device, as illustrated in FIG. 5, or any other suitable device structure can be used. The first and second metal contacts 44 and 42 may be of the same material, such as aluminum, but this is not required; Any suitable contact metal or metals can be used.

도 6의 디바이스에서, 다수의 LED는 겹쳐서 성장되고 터널 접합을 통해 직렬로 연결된다. 도 6의 디바이스에서, 다수의 LED는 단일 LED의 풋프린트 내에 생성되며, 그것은 단위 면적 당 발생되는 광학 플럭스를 극적으로 증가시킬 수 있다. 게다가, 터널 접합에 의해 연결되는 LED들을 더 낮은 구동 전류로 구동함으로써, 각각의 LED는 그것의 피크 효율에서 동작할 수 있다. 단일 LED에서, 이것은 광 출력의 강하를 야기할 것이지만, 주어진 칩 면적에서 직렬로 연결되는 2개 이상의 LED를 가짐으로써, 광 출력은 효율이 극적으로 개선되면서 유지될 수 있다. 따라서, 도 6에 예시된 터널 접합 디바이스는 높은 효율을 필요로 하는 응용들 및/또는 단위 면적 당 높은 플럭스를 필요로 하는 응용들에 사용될 수 있다.In the device of FIG. 6, multiple LEDs are grown overlaid and connected in series through a tunnel junction. In the device of FIG. 6, multiple LEDs are generated within the footprint of a single LED, which can dramatically increase the optical flux generated per unit area. In addition, by driving the LEDs connected by the tunnel junction with a lower drive current, each LED can operate at its peak efficiency. In a single LED, this will cause a drop in light output, but by having two or more LEDs connected in series at a given chip area, the light output can be maintained with dramatically improved efficiency. Accordingly, the tunnel junction device illustrated in FIG. 6 can be used in applications requiring high efficiency and/or applications requiring high flux per unit area.

도 6의 디바이스는 성장 기판 상에 성장되는 n-형 영역(32) 그 후에, 발광 영역에 배치될 수 있는 발광 층(34), 및 p-형 영역(36)을 포함한다(위에 설명된 바와 같이, 터널 접합의 p++ 층은 p-형 영역(36)으로서의 기능을 할 수 있어, 개별 p-형 영역은 요구되지 않음). n-형 영역(32), 발광 층(34), 및 p-형 영역(36)은 도 4를 수반하는 본문에 상술되어 있다. 터널 접합(38)은 위에 설명된 바와 같이, p-형 영역(36) 위에 형성된다. 제2 n-형 영역(46), 제2 발광 층(48), 및 제2 p-형 영역(50)을 포함하는 제2 디바이스 구조체는 터널 접합(38) 위에 형성된다. 터널 접합(38)은 p++ 층이 제1 LED의 p-형 영역(36)과 직접 접촉하고, n++ 층이 제2 LED의 n-형 영역(46)과 직접 접촉하도록 배향된다.The device of FIG. 6 includes an n-type region 32 grown on a growth substrate, and then a light emitting layer 34 that can be disposed in a light emitting region, and a p-type region 36 (as described above) Likewise, the p++ layer of the tunnel junction can function as a p-type region 36, so individual p-type regions are not required). The n-type region 32, the light emitting layer 34, and the p-type region 36 are detailed in the text accompanying FIG. Tunnel junction 38 is formed over p-type region 36, as described above. A second device structure comprising a second n-type region 46, a second emissive layer 48, and a second p-type region 50 is formed over the tunnel junction 38. The tunnel junction 38 is oriented such that the p++ layer directly contacts the p-type region 36 of the first LED, and the n++ layer directly contacts the n-type region 46 of the second LED.

도 6의 디바이스에서, p-형 영역(36) 및 터널 접합(38)의 p++ 층은 도 1의 p-형 영역(100)에 대응하고; 터널 접합(38)의 n++ 층, n-형 층(46), 활성 영역(48), 및 p-형 영역(50)은 도 1의 III-질화물 필름(104)에 대응하고(트렌치들이 p-형 영역(50)과 직접 접촉하면, 트렌치들은 또한 p-형 영역(50)을 통해, p-형 영역(50)을 활성화시킬 것이고, 그것이 마지막 성장된 층이면, 또한 종래의 어닐에 의해 활성화될 수 있음); n-형 영역(32) 및 활성 영역(34)은 도 1의 III-질화물 필름(102)에 대응한다.In the device of FIG. 6, the p-type region 36 and the p++ layer of the tunnel junction 38 correspond to the p-type region 100 of FIG. 1; The n++ layer, the n-type layer 46, the active region 48, and the p-type region 50 of the tunnel junction 38 correspond to the III-nitride film 104 of FIG. 1 (the trenches are p- Upon direct contact with the mold region 50, the trenches will also activate the p-type region 50 through the p-type region 50, and if it is the last grown layer, it will also be activated by conventional annealing. Can); The n-type region 32 and the active region 34 correspond to the III-nitride film 102 of FIG. 1.

제1 및 제2 금속 컨택트들(54 및 52)은 제1 LED의 n-형 영역(32), 및 제2 LED의 p-형 영역(50) 상에 각각 형성된다. 메사는 도 6에 예시된 바와 같이, 플립 칩 디바이스를 형성하기 위해 에칭될 수 있거나, 임의의 다른 적절한 디바이스 구조체가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가 터널 접합 및 n-형 층은 도 5의 디바이스에 예시된 바와 같이, n-형 층 상에 제2 금속 컨택트(52)를 형성하기 위해, 제2 LED의 p-형 영역(50) 위에 형성될 수 있다.The first and second metal contacts 54 and 52 are formed on the n-type region 32 of the first LED and the p-type region 50 of the second LED, respectively. The mesa can be etched to form a flip chip device, as illustrated in FIG. 6, or any other suitable device structure can be used. In some embodiments, the additional tunnel junction and n-type layer are p-type of the second LED to form a second metal contact 52 on the n-type layer, as illustrated in the device of FIG. 5. It may be formed over the region 50.

2개의 활성 영역이 도 6에 예시되지만, 임의의 수의 활성 영역들은 각각의 활성 영역에 인접한 p-형 영역이 터널 접합에 의해 다음 활성 영역에 인접한 n-형 영역으로부터 분리되면, 예시되는 2개의 금속 컨택트 사이에 포함될 수 있다. 도 6의 디바이스가 2개의 컨택트만을 가지므로, 양 발광 층들은 동시에 광을 방출하고 개별적으로 그리고 별도로 활성화될 수 없다. 다른 실시예들에서, 스택 내의 개별 LED들은 부가 컨택트들을 형성함으로써 별도로 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 디바이스가 예를 들어, 110 볼트, 220 볼트 등과 같은 전형적 라인 전압에서 동작할 수 있도록 충분한 접합들을 가질 수 있다.Although two active regions are illustrated in FIG. 6, any number of active regions can be illustrated if the p-type region adjacent to each active region is separated from the n-type region adjacent to the next active region by tunnel junction. It can be included between metal contacts. Since the device of FIG. 6 has only two contacts, both emitting layers simultaneously emit light and cannot be activated individually and separately. In other embodiments, individual LEDs in the stack can be activated separately by forming additional contacts. In some embodiments, the device can have sufficient junctions to allow the device to operate at typical line voltages, such as 110 volts, 220 volts, and the like.

2개의 발광 층은 동일한 조성물로 제조될 수 있어, 그들은 동일한 컬러 광을 방출하거나, 상이한 조성물들로 제조될 수 있어, 그들은 상이한 컬러들(즉, 상이한 피크 파장들)의 광을 방출한다. 예를 들어, 2개의 컨택트를 가진 3개의 활성 영역 디바이스는 제1 활성 영역이 적색 광을 방출하고, 제2 활성 영역이 청색 광을 방출하고, 제3 활성 영역이 녹색 광을 방출하도록 제조될 수 있다. 활성화될 때, 디바이스는 백색 광을 생성할 수 있다. 활성 영역들은 동일한 면적으로부터 광을 방출하는 것으로 나타나도록 스태킹되므로, 그러한 디바이스들은 스태킹된 것보다는 오히려 인접한 활성 영역들로부터 적색, 청색, 및 녹색 광을 조합하는 디바이스에 존재하는 컬러 혼합을 가진 문제들을 회피할 수 있다. 상이한 파장들의 광을 방출하는 활성 영역들을 가진 디바이스에서, 최단 파장의 광을 발생시키는 활성 영역은 LED에서 광이 추출되는 표면, 일반적으로 사파이어, SiC, 또는 GaN 성장 기판에 가장 가깝게 위치될 수 있다. 출력 표면에 가까운 최단 파장 활성 영역의 배치는 다른 활성 영역들의 양자 우물들 내의 흡수로 인해 손실을 최소화할 수 있고 컨택트들에 의해 형성되는 히트 싱크에 더 가까운 더 긴 파장 활성 영역들을 위치시킴으로써 보다 민감한 더 긴 파장 양자 우물들 상에서 열 충격을 감소시킬 수 있다. 양자 우물 층들은 또한 양자 우물 층들 내의 광의 흡수가 낮도록 충분히 얇게 제조될 수 있다. 디바이스로부터 방출되는 혼합된 광의 컬러는 각각의 컬러의 광을 방출하는 활성 영역들의 수를 선택함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 인간 눈은 녹색 광자들에 매우 민감하고 적색 광자들 및 청색 광자들에 민감하지 않다. 밸런싱된 백색 광을 생성하기 위해, 스태킹된 활성 영역 디바이스는 단일 녹색 활성 영역 및 다수의 청색 및 적색 활성 영역들을 가질 수 있다.The two emitting layers can be made of the same composition, so they emit the same color light, or they can be made of different compositions, so they emit light of different colors (ie different peak wavelengths). For example, three active area devices with two contacts can be fabricated such that the first active area emits red light, the second active area emits blue light, and the third active area emits green light. have. When activated, the device can generate white light. Since active areas are stacked to appear to emit light from the same area, such devices avoid problems with color mixing present in devices that combine red, blue, and green light from adjacent active areas rather than stacked. can do. In devices with active regions that emit light of different wavelengths, the active region that generates the shortest wavelength of light can be located closest to the surface from which the light is extracted from the LED, typically a sapphire, SiC, or GaN growth substrate. The placement of the shortest wavelength active region close to the output surface is more sensitive by minimizing losses due to absorption in the quantum wells of other active regions and by placing longer wavelength active regions closer to the heat sink formed by the contacts. It is possible to reduce thermal shock on long wavelength quantum wells. The quantum well layers can also be made thin enough to have low absorption of light in the quantum well layers. The color of the mixed light emitted from the device can be controlled by selecting the number of active areas emitting light of each color. For example, the human eye is very sensitive to green photons and not sensitive to red and blue photons. To generate a balanced white light, a stacked active area device can have a single green active area and multiple blue and red active areas.

도 4, 도 5, 및 도 6의 디바이스들은 본 기술분야에 공지되어 있는 바와 같이 성장 기판(30) 상에 III-질화물 반도체 구조체를 성장시킴으로써 형성된다. 성장 기판은 종종 사파이어이지만 예를 들어, SiC, Si, GaN, 또는 복합 기판(예를 들어, 사파이어 템플릿 상의 GaN과 같음)과 같은 임의의 적절한 기판일 수 있다. III-질화물 반도체 구조체가 성장되는 성장 기판의 표면은 성장 전에 패턴화되거나, 거칠게 되거나, 텍스처화될 수 있으며, 그것은 디바이스로부터 광 추출을 개선할 수 있다. 성장 표면과 반대인 성장 기판의 표면(즉, 다수의 광이 플립 칩 구성에서 추출되는 표면)은 성장 전 또는 후에 패턴화되거나, 거칠게 되거나 텍스처화될 수 있으며, 그것은 디바이스로부터 광 추출을 개선할 수 있다.The devices of FIGS. 4, 5, and 6 are formed by growing a III-nitride semiconductor structure on growth substrate 30 as is known in the art. The growth substrate is often sapphire, but can be any suitable substrate, such as, for example, SiC, Si, GaN, or composite substrates (eg, like GaN on a sapphire template). The surface of the growth substrate on which the III-nitride semiconductor structure is grown can be patterned, roughened, or textured before growth, which can improve light extraction from the device. The surface of the growth substrate opposite the growth surface (ie, the surface where multiple lights are extracted in a flip chip configuration) can be patterned, roughened or textured before or after growth, which can improve light extraction from the device. have.

금속 컨택트들은 종종 반사 금속 및 반사 금속의 전자 이동을 방지하거나 감소시킬 수 있는 가드 금속과 같은 다수의 전도성 층을 포함한다. 반사 금속은 종종 은이지만 임의의 적절한 재료 또는 재료들이 사용될 수 있다. 금속 컨택트들은 실리콘 또는 임의의 다른 적절한 재료의 산화물과 같은 유전체로 충전될 수 있는 갭만큼 서로 전기적으로 절연된다. n-형 영역(32)의 부분들을 노출시키는 다수의 비아가 형성될 수 있으며; 금속 컨택트들은 도 4, 도 5, 및 도 6에 예시된 배열들에 제한되지 않는다. 금속 컨택트들은 본 기술분야에 있는 바와 같이, 유전체/금속 스택을 가진 본드 패드들을 형성하기 위해 재분배될 수 있다.Metal contacts often include multiple conductive layers, such as a reflective metal and a guard metal that can prevent or reduce electron migration of the reflective metal. The reflective metal is often silver, but any suitable material or materials can be used. The metal contacts are electrically insulated from each other by a gap that can be filled with a dielectric material such as silicon or an oxide of any other suitable material. Multiple vias may be formed exposing portions of the n-type region 32; Metal contacts are not limited to the arrangements illustrated in FIGS. 4, 5, and 6. Metal contacts can be redistributed to form bond pads with a dielectric/metal stack, as is in the art.

LED에 전기적 연결들을 형성하기 위해, 하나 이상의 인터커넥트는 예시되는 2개의 금속 컨택트 상에 형성되거나 이 금속 컨택트에 전기적으로 연결된다. 인터커넥트들은 예를 들어, 땜납, 스터드 범프들(stud bumps), 금 층들, 또는 임의의 다른 적절한 구조체일 수 있다.To form the electrical connections to the LED, one or more interconnects are formed on the two illustrated metal contacts or are electrically connected to these metal contacts. The interconnects can be, for example, solder, stud bumps, gold layers, or any other suitable structure.

기판(30)은 박형화되거나 전적으로 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 박형화에 의해 노출되는 기판(30)의 표면은 광 추출을 개선하기 위해 패턴화되거나, 텍스처화되거나, 거칠게 된다.The substrate 30 can be thinned or removed entirely. In some embodiments, the surface of the substrate 30 exposed by thinning is patterned, textured, or roughened to improve light extraction.

본원에 설명되는 디바이스들 중 어느 것은 파장 변환 구조체와 조합될 수 있다. 파장 변환 구조체는 하나 이상의 파장 변환 재료를 포함할 수 있다. 파장 변환 구조체는 LED에 직접 연결되거나, LED에 아주 근접하여 배치되지만 LED에 직접 연결되지 않거나, LED로부터 이격될 수 있다. 파장 변환 구조체는 임의의 적절한 구조체일 수 있다. 파장 변환 구조체는 LED로부터 개별적으로 형성되거나, LED와 원위치에 형성될 수 있다Any of the devices described herein can be combined with a wavelength conversion structure. The wavelength converting structure can include one or more wavelength converting materials. The wavelength converting structure may be directly connected to the LED, or disposed in close proximity to the LED, but not directly connected to the LED, or may be spaced from the LED. The wavelength conversion structure can be any suitable structure. The wavelength converting structure may be formed individually from the LED, or may be formed in situ with the LED

LED로부터 개별적으로 형성되는 파장 변환 구조체들의 예들은 소결 또는 임의의 다른 적절한 공정에 의해 형성될 수 있는 세라믹 파장 변환 구조체들, 롤링되거나, 캐스팅되거나, 다른 방법으로 시트로 형성되며, 그 다음 개별 파장 변환 구조체들로 싱귤레이트되는 실리콘 또는 글래스와 같은 투명 재료에 배치되는 분말 인광체들과 같은 파장 변환 재료들, 및 LED 위에 적층되거나 다른 방법으로 배치될 수 있는, 가요성 시트로 형성되는 실리콘과 같은 투명 재료에 배치되는 분말 인광체들과 같은 파장 변환 재료들을 포함한다.Examples of wavelength converting structures formed individually from the LEDs are ceramic wavelength converting structures that can be formed by sintering or any other suitable process, rolled, cast, or otherwise formed into sheets, and then individual wavelength converting. Wavelength converting materials such as powder phosphors disposed on a transparent material such as silicon or glass singulated into structures, and transparent material such as silicon formed of a flexible sheet, which can be deposited over the LED or otherwise disposed. And wavelength converting materials such as powder phosphors placed therein.

원위치에서 형성되는 파장 변환 구조체들의 예들은 실리콘과 같은 투명 재료와 혼합되고 분배되거나, 스크린 인쇄되거나, 스텐실되거나, 몰딩되거나, 다른 방법으로 LED 위에 배치되는 분말 인광체들과 같은 파장 변환 재료들; 및 전기영동, 기상, 또는 임의의 다른 적절한 타입의 증착에 의해 LED 상에 코팅되는 파장 변환 재료들을 포함한다.Examples of wavelength conversion structures formed in situ include wavelength conversion materials such as powder phosphors that are mixed and distributed with a transparent material such as silicon, screen printed, stenciled, molded, or otherwise disposed on the LED; And wavelength conversion materials coated on the LED by electrophoresis, vapor phase, or any other suitable type of deposition.

다수의 형태의 파장 변환 구조체는 단일 디바이스에 사용될 수 있다. 단지 일 예로서, 세라믹 파장 변환 부재는 동일한 또는 상이한 파장 변환 재료들이 세라믹 및 몰딩된 부재들에 있는 상태에서, 몰딩된 파장 변환 부재와 조합될 수 있다.Multiple types of wavelength conversion structures can be used in a single device. As just one example, a ceramic wavelength conversion member may be combined with a molded wavelength conversion member, with the same or different wavelength conversion materials being in the ceramic and molded members.

파장 변환 구조체는 예를 들어, 종래의 인광체들, 유기 인광체들, 양자점들, 유기 반도체들, II-VI 또는 III-V 반도체들, II-VI 또는 III-V 반도체 양자점들 또는 나노 결정들, 염료들, 폴리머들, 또는 빛을 발하는 다른 재료들을 포함할 수 있다.The wavelength converting structure is, for example, conventional phosphors, organic phosphors, quantum dots, organic semiconductors, II-VI or III-V semiconductors, II-VI or III-V semiconductor quantum dots or nano crystals, dyes Fields, polymers, or other materials that emit light.

파장 변환 재료는 LED에 의해 방출되는 광을 흡수하고 하나 이상의 상이한 파장의 광을 방출한다. LED에 의해 방출되는 비변환된 광은 종종 구조체로부터 추출되는 최종 스펙트럼의 일부이지만, 그것은 필요하지 않다. 공통 조합들의 예들은 황색 방출 파장 변환 재료와 조합되는 청색 방출 LED, 녹색 및 적색 방출 파장 변환 재료들와 조합되는 청색 방출 LED, 청색 및 황색 방출 파장 변환 재료들과 조합되는 UV 방출 LED, 및 청색, 녹색, 및 적색 방출 파장 변환 재료들과 조합되는 UV 방출 LED를 포함한다. 광의 다른 컬러들을 방출하는 파장 변환 재료들은 구조체로부터 추출되는 광의 스펙트럼을 조정하기 위해 추가될 수 있다.The wavelength converting material absorbs the light emitted by the LED and emits light of one or more different wavelengths. The unconverted light emitted by the LED is often part of the final spectrum extracted from the structure, but it is not necessary. Examples of common combinations include a blue emitting LED in combination with a yellow emitting wavelength converting material, a blue emitting LED in combination with a green and red emitting wavelength converting material, a UV emitting LED in combination with a blue and yellow emitting wavelength converting material, and a blue, green And a UV emitting LED combined with red emitting wavelength converting materials. Wavelength converting materials that emit different colors of light can be added to adjust the spectrum of light extracted from the structure.

본원에 설명되는 실시예들은 임의의 적절한 발광 디바이스로 포함될 수 있다. 발명의 실시예들은 예시되는 특정 구조체들에 제한되지 않는다.The embodiments described herein can be included with any suitable light emitting device. Embodiments of the invention are not limited to the specific structures illustrated.

일부 실시예들의 일부 특징들은 생략되거나 다른 실시예들로 구현될 수 있다. 본원에 설명되는 디바이스 요소들 및 방법 요소들은 교환가능하고 본원에 설명되는 예들 또는 실시예들 중 어느 것에 사용되거나 생략될 수 있다.Some features of some embodiments may be omitted or implemented in other embodiments. The device elements and method elements described herein are interchangeable and may be used or omitted from any of the examples or embodiments described herein.

위에 설명된 예들 및 실시예들에서, 반도체 발광 디바이스는 청색 또는 UV 광을 방출하는 III-질화물 LED이지만, 레이저 다이오드들과 같은, LED들 외의 반도체 발광 디바이스들은 발명의 범위 내에 있다. 게다가, 본원에 설명되는 원리들은 다른 III-V 재료들, III-인화물, III-비화물, II-VI 재료들, ZnO, 또는 Si-계 재료들과 같은 다른 재료 시스템들로부터 제조되는 반도체 발광 또는 다른 디바이스들에 적용가능할 수 있다.In the examples and embodiments described above, the semiconductor light emitting device is a III-nitride LED that emits blue or UV light, but semiconductor light emitting devices other than LEDs, such as laser diodes, are within the scope of the invention. In addition, the principles described herein can be used for semiconductor luminescence or fabrication from other material systems such as other III-V materials, III-phosphide, III-arsenide, II-VI materials, ZnO, or Si-based materials. It may be applicable to other devices.

발명을 상세히 설명했으면, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 개시를 고려하면, 수정들이 본원에 설명되는 창의적 개념의 사상으로부터 벗어나는 것 없이 발명에 이루어질 수 있는 것을 이해할 것이다. 따라서, 발명의 범위가 예시되고 설명되는 구체적 실시예에 제한되는 것으로 의도되지 않는다.Having described the invention in detail, those skilled in the art will appreciate that upon considering this disclosure, modifications may be made to the invention without departing from the spirit of the creative concepts described herein. Accordingly, it is not intended that the scope of the invention be limited to the specific embodiments illustrated and described.

Claims (15)

반도체 구조체를 선택적으로 성장시키기 위한 방법으로서,
표면 상에 마스크 재료의 복수의 섹션을 형성하는 단계;
적어도 하나의 트렌치를 형성하도록 상기 마스크 재료의 복수의 섹션 주위에서 상기 반도체 구조체를 패턴화하는 단계 - 상기 마스크 재료는 상기 적어도 하나의 트렌치에 남음 -; 및
상기 반도체 구조체를 어닐링하는 단계
를 포함하는 방법.
As a method for selectively growing a semiconductor structure,
Forming a plurality of sections of mask material on the surface;
Patterning the semiconductor structure around a plurality of sections of the mask material to form at least one trench, the mask material remaining in the at least one trench; And
Annealing the semiconductor structure
How to include.
제1항에 있어서, 상기 반도체 구조체는 적어도 하나의 p-형 영역 및 적어도 하나의 n-형 영역을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the semiconductor structure comprises at least one p-type region and at least one n-type region. 제2항에 있어서, 상기 반도체 구조체는 적어도 하나의 III-질화물 발광 층을 더 포함하는 방법.3. The method of claim 2, wherein the semiconductor structure further comprises at least one III-nitride light emitting layer. 제1항에 있어서, 상기 마스크 재료는 절연 재료를 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the mask material comprises an insulating material. 제1항에 있어서,
상기 반도체 구조체를 어닐링하는 단계 전에, 상기 적어도 하나의 트렌치의 표면을 노출하도록 상기 마스크 재료의 복수의 섹션을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
According to claim 1,
And prior to annealing the semiconductor structure, removing a plurality of sections of the mask material to expose the surface of the at least one trench.
제5항에 있어서,
상기 반도체 구조체를 어닐링하는 단계 후에, 절연 재료로 상기 적어도 하나의 트렌치를 채우는 단계를 더 포함하는 방법.
The method of claim 5,
And after annealing the semiconductor structure, filling the at least one trench with an insulating material.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 트렌치에 금속을 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 금속은 상기 트렌치에서 상기 반도체 구조체의 제1 부분과 직접 접촉하고, 상기 마스크 재료는 상기 적어도 하나의 트렌치에서 상기 반도체 구조체의 제2 부분과 상기 금속 사이에 배치되는 방법.
According to claim 1,
Further comprising disposing a metal in the at least one trench, the metal directly contacting a first portion of the semiconductor structure in the trench, and the mask material is a second portion of the semiconductor structure in the at least one trench. How to be placed between the part and the metal.
제1항에 있어서, 복수의 트렌치가 존재하고, 상기 복수의 트렌치의 각각에 대해 가장 가까운 이웃 트렌치가 존재하는 방법.The method of claim 1, wherein a plurality of trenches are present, and a closest neighboring trench is present for each of the plurality of trenches. 제8항에 있어서, 상기 복수의 트렌치의 각각은 상기 복수의 트렌치의 각각에 의해 중단되지 않은(uninterrupted) 상기 반도체 구조체의 일부에 의해 둘러싸여지는 방법.9. The method of claim 8, wherein each of the plurality of trenches is surrounded by a portion of the semiconductor structure uninterrupted by each of the plurality of trenches. 제8항에 있어서, 상기 가장 가까운 이웃 트렌치들은 상기 반도체 구조체를 어닐링하는 동안 수소의 확산의 최대 길이의 2배 미만으로 이격되는 방법.The method of claim 8, wherein the nearest neighboring trenches are spaced less than twice the maximum length of diffusion of hydrogen during annealing the semiconductor structure. 제1항에 있어서, 상기 반도체 구조체는 터널 접합을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein the semiconductor structure comprises a tunnel junction. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 적어도 하나의 내장된 트렌치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 내장된 트렌치는 상기 p-형 영역의 적어도 일부를 주위 환경에 노출시키는 방법.3. The method of claim 2, wherein the at least one trench comprises at least one embedded trench, and the at least one embedded trench exposes at least a portion of the p-type region to the surrounding environment. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 측방의 내장된 트렌치(lateral embedded trench)인 방법.13. The method of claim 12, wherein the at least one trench is a lateral embedded trench. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 상기 적어도 하나의 내장된 트렌치에 의해 중단되지 않은 상기 p-형 영역 또는 n-형 영역 중 적어도 하나의 부분들에 의해 둘러싸여지는 방법.13. The method of claim 12, wherein the at least one trench is surrounded by at least one portion of the p-type region or n-type region that is not interrupted by the at least one embedded trench. 제12항에 있어서, 상기 p-형 영역 상에 터널 접합들을 성장시키는 단계를 더 포함하는 방법.13. The method of claim 12, further comprising growing tunnel junctions on the p-type region.
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