RU2231171C1 - Светоизлучающий диод - Google Patents

Светоизлучающий диод Download PDF

Info

Publication number
RU2231171C1
RU2231171C1 RU2003113362/28A RU2003113362A RU2231171C1 RU 2231171 C1 RU2231171 C1 RU 2231171C1 RU 2003113362/28 A RU2003113362/28 A RU 2003113362/28A RU 2003113362 A RU2003113362 A RU 2003113362A RU 2231171 C1 RU2231171 C1 RU 2231171C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
mesastructure
epitaxial layers
emitting diode
region
Prior art date
Application number
RU2003113362/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003113362A (ru
Inventor
Е.Д. Васильева (RU)
Е.Д. Васильева
А.Л. Закгейм (RU)
А.Л. Закгейм
Д.А. Закгейм (RU)
Д.А. Закгейм
С.А. Гуревич (RU)
С.А. Гуревич
Г.В. Иткинсон (RU)
Г.В. Иткинсон
А.И. Жмакин (RU)
А.И. Жмакин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Инновационная фирма "ТЕТИС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Инновационная фирма "ТЕТИС" filed Critical Закрытое акционерное общество "Инновационная фирма "ТЕТИС"
Priority to RU2003113362/28A priority Critical patent/RU2231171C1/ru
Priority to PCT/RU2004/000175 priority patent/WO2004097950A1/ru
Priority to EP04729779A priority patent/EP1624496A4/de
Application granted granted Critical
Publication of RU2231171C1 publication Critical patent/RU2231171C1/ru
Publication of RU2003113362A publication Critical patent/RU2003113362A/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with a particular shape
    • H01L33/385—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with a particular shape the electrode extending at least partially onto a side surface of the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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

Abstract

Изобретение относится к области полупроводниковых излучающих приборов. Техническим результатом изобретения является повышение квантовой эффективности AlGaInN-светодиода и упрощение его монтажа на коммутационную плату. Светоизлучающий диод включает подложку, эпитаксиальную гетероструктуру на основе твердых растворов нитридов металлов третьей группы AlxInyGa1-(x+y)N, (0≤х≤1, 0≤у≤1) с р-n-переходом, образованную последовательностью эпитаксиальных слоев n- и р-типа проводимости, а также металлические контакты, расположенные со стороны эпитаксиальных слоев. При этом по меньшей мере один из металлических контактов расположен на наружной поверхности эпитаксиальных слоев. Подложка выполнена из монокристалла нитрида металла третьей группы АIIIN, в эпитаксиальных слоях со стороны наружной поверхности сформирована мезаструктура, в которой вытравлена канавка на глубину, большую глубины залегания р-n-перехода, разделяющая мезаструктуру на две области. Один из металлических контактов расположен на наружной поверхности одной области мезаструктуры, а другой металлический контакт расположен на наружной поверхности другой области мезаструктуры и при этом спущен по боковой стенке канавки на ее дно. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к области полупроводниковых излучающих приборов, а более конкретно к светодиодам на основе нитридных соединений металлов III группы - алюминия, галлия, индия (АIIIN).
В последние годы широкое распространение получили светодиоды ультрафиолетового, синего и зеленого спектральных диапазонов на основе эпитаксиальной гетероструктуры с р-n-переходом в системе твердых растворов AlInGaN, выращенной на монокристаллической подложке. В указанных светодиодах в качестве материала подложки наиболее часто используются сапфир Аl2О3 [см., например, US 5563422] или карбид кремния SiC [см., например, US 2002/0121642 A1].
В указанных приборах подложки и эпитаксиальные слои имеют сильно отличающиеся друг от друга постоянные кристаллической решетки и коэффициенты термического расширения. Это неизбежно приводит к большой плотности дислокации (порядка 109-1010 см-2) и к появлению других типов дефектов (например, дефектов упаковки и инверсионных доменов) в объеме прибора, что принципиально ограничивает такие параметры приборов, как внутренняя квантовая эффективность излучения, ресурс его работы и др. Кроме того, в силу низкой проводимости слоев р-типа конструкция вышеприведенных светодиодов, в которых излучение выводится через верхний р-слой, предусматривает использование полупрозрачных металлических контактов, вносящих большие оптические и электрические потери.
В настоящее время разрабатываются технологии получения подложек из объемных монокристаллов нитрида галлия GaN и нитрида алюминия AlN с малой плотностью дислокации [см., например, способ получения AlN-подложки методом сублимации, описанный в RU 2158789]. Указанные подложки чрезвычайно перспективны для использования их в светодиодах с AlInGaN-эпитаксиальной гетероструктурой, так как эпитаксиальный рост светодиодных структур осуществляется на “родных” для них подложках, в результате чего минимизируется количество дефектов в объеме светодиода и повышается его внутренняя квантовая эффективность. О разработке такого светодиода говорится, в частности, в работе [PARC & Crystal IS demonstrate AIN-based UVLED, III-Vs Review, vol.15. No 4 (2002) p.20].
Однако данному светодиоду присущи недостатки конструкции, связанные с выводом излучения через полупрозрачный металлический р-контакт.
Известны светодиоды с AlGaInN эпитаксиальной гетероструктурой, выращенной на прозрачной сапфировой подложке, имеющие так называемую обращенную конструкцию, в которой свет выводится через прозрачную подложку, а обе контактные площадки (уже не полупрозрачные, а, преимущественно, отражающие) расположены со стороны эпитаксиальных слоев (тыльной стороны кристалла) и используются для последующего монтажа кристалла на коммутационную плату по способу “флип-чип” [см., например, US 6169294 В; US 6514782 Bl; J.C. Bat et al. High Efficiency Monochromatic and White InGaN Flip-Chip Dice. http://www.lumiled.com/pdfs/techpaperspres/ISCS2001.pdf. J. Wierer, D. Steigewald et. al. High-power AlGaInN flip-chip light emitting diodes. Appl.Phys.Lett., v.78, (2001), 3379].
В качестве прототипа авторами выбран имеющий обращенную конструкцию AlGaInN-светодиод на сапфировой подложке [US 6521914 В2]. В рассматриваемой конструкции светодиода отсутствуют оптические и электрические потери, связанные с выводом излучения через полупрозрачный контакт, однако она сохраняет недостатки, обусловленные высокой степенью дефектности эпитаксиальной гетероструктуры, выращиваемой на “чужой” подложке. Кроме того, для данной конструкции светодиода становится существенным следующий механизм ограничения вывода генерируемого излучения из объема кристалла: в силу разницы коэффициентов преломления сапфировой подложки (n~1.8) и AlGaInN эпитаксиальных слоев (n~2,3) происходит захват излучения в образующийся вследствие этого волновод, где излучение теряется за счет объемного и поверхностного (на контактах) поглощения. Особенно существенен этот механизм для мощных излучающих кристаллов большой площади. Не решает проблемы и обсуждаемое в описании прототипа использование подложки из SiC (n~2.6), поскольку она обладает недостаточной прозрачностью даже в зеленой области спектра и становится абсолютно непригодной для ультрафиолетово-синего диапазона.
Помимо оптических ограничений, к конструктивному недостатку прототипа следует отнести непланарность (разновысотность) n- и р-контактных площадок, возникающую при стравливании части структуры для выхода на n-контактный слой. Непланарность контактов требует специальных мер при монтаже светоизлучающего кристалла на коммутационную плату.
Задачей заявляемого изобретения является повышение квантовой эффективности AlGaInN-светодиода и упрощение его монтажа на коммутационную плату.
Сущность изобретения заключается в том, что в светоизлучающем диоде, включающем подложку, эпитаксиальную гетероструктуру на основе твердых растворов нитридов металлов третьей группы AlxInyGa1-(x+y)N, (0≤x≤1, 0≤у≤1) с р-n-переходом, образованную последовательностью эпитаксиальных слоев n- и р-типа проводимости, а также металлические контакты, расположенные со стороны эпитаксиальных слоев, при этом по меньшей мере один из металлических контактов расположен на наружной поверхности эпитаксиальных слоев, согласно изобретению подложка выполнена из монокристалла нитрида металла третьей группы АIIIN, в эпитаксиальных слоях со стороны наружной поверхности сформирована мезаструктура, в которой вытравлена канавка на глубину, большую глубины залегания р-n-перехода, разделяющая мезаструктуру на две области, один из металлических контактов расположен на наружной поверхности одной области мезаструктуры, а другой металлический контакт расположен на наружной поверхности другой области мезаструктуры и при этом спущен по боковой стенке канавки на ее дно.
Целесообразно, чтобы в случае, если площадь той области мезаструктуры, которая имеет металлический контакт только на своей наружной поверхности, превышает 0.1 мм2, в ней были выполнены внутренние канавки, разделяющие ее на совокупность мезаструктур.
Возможен вариант выполнения светодиода, у которого высота мезаструктуры превышает толщину эпитаксиальных слоев.
Целесообразно, чтобы, в случае выполнения подложки из проводящего материала, глубина канавки и/или глубина внутренних канавок, разделяющих мезаструктуру на совокупность мезаструктур, превышала толщину эпитаксиальных слоев.
Целесообразно, чтобы боковые стенки мезаструктуры, и/или боковые стенки канавки, и/или боковые стенки внутренних канавок, разделяющих мезаструктуру на совокупность мезеструктур, составляли угол 25-60° с вертикалью к плоскости подложки.
Целесообразно, чтобы на поверхности подложки методом травления был создан микрорельеф с характерным размером 0.1-0.3 мкм.
Целесообразно, чтобы толщина подложки была достаточна для придания ей формы полусферы с центром, совпадающим с геометрическим центром той области мезоструктуры, которая имеет металлический контакт только на своей наружной поверхности, или с геометрическим центром совокупности мезоструктур.
Благодаря использованию в заявляемом устройстве AlGaInN эпитаксиальной гетероструктуры, выращенной на подложке из монокристалла нитрида металла третьей группы АIIIN, обеспечивается высокая внутренняя квантовая эффективность светодиода, обусловленная низким количеством дефектов в объеме прибора, а также благоприятными условиями выхода излучения из эпитаксиальных слоев в подложку из-за близости значений коэффициентов преломления эпитаксиальной гетероструктуры и подложки. Улучшению оптических характеристик светодиода способствует также то, что металлические контакты расположены со стороны эпитаксиальных слоев, при этом свет выводится через прозрачную подложку.
За счет формирования со стороны наружной поверхности эпитаксиальных слоев мезаструктуры, боковые стенки которой выполняют роль микрорефлекторов, направляя генерируемое внутри кристалла излучение в сторону лицевой (световыводящей) поверхности, повышается внешняя квантовая эффективность заявляемого светодиода. Выполнение в эпитаксиальных слоях канавки, имеющей глубину, большую глубины залегания р-n-перехода, обуславливает разделение эпитаксиальных слоев на две области. При этом за счет наличия указанной канавки оказывается возможным обеспечить планарность (размещение на одинаковой высоте) металлических контактов, один из которых располагается на наружной поверхности эпитаксиальных слоев одной области (излучающей области), а другой расположен на наружной поверхности другой области и спущен по боковой стенке канавки на ее дно, благодаря чему обеспечивается удобство монтажа светодиода на коммутационную плату.
На фиг.1 представлен общий вид светодиода сверху (со стороны эпитаксиальных слоев и контактов); на фиг.2а представлено сечение светодиода, на котором схематично изображены пути распространения и выхода наружу генерируемого излучения; на фиг.2б - то же для светодиода, выбранного в качестве прототипа; на фиг.3, фиг.4, фиг.5, и фиг.6 - то же для различных вариантов выполнения светодиода.
Светодиод содержит (фиг.1, фиг.2а, фиг.3-6) подложку 1, изготовленную из монокристалла нитрида металла третьей группы АIIIN, в частности из объемного слитка нитрида алюминия AlN, полученного по технологии, описанной в [RU 2158789]. Светодиод также содержит эпитаксиальную гетероструктуру на основе твердых растворов нитридов металлов третьей группы AlxInyGa1-(x+y)N, (0≤х≤1, 0≤у≤1), выращенную методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений на подложке 1, включающую (фиг.2а, фиг.3-5) ближайший к подложке n-AlxGa1-xN блокирующий слой 2, n-InxGa1-xN активный слой 3 и p-AlxGa1-xN блокирующий слой 4. Светодиод также содержит металлический р-контакт 5 и металлический n-контакт 6. В указанных эпитаксиальных слоях со стороны наружной поверхности сформирована мезаструктура, в которой вытравлена канавка 7, разделяющая эпитаксиальные слои (фиг.1) на область А (излучающую) и область Б (контактную). При этом n-контакт 6 расположен на поверхности эпитаксиальных слоев, лежащих в области Б, и спущен по боковой стенке канавки 7 на ее дно. Р-контакт расположен на поверхности эпитаксиальных слоев области А мезаструктуры.
Как показали экспериментальные исследования авторов, в случае, если площадь области А мезаструктуры превышает 0.1 мм2, целесообразным является разделение ее на совокупность мезаструктур 8 меньшей площади (фиг.3) с помощью вытравливаемых внутренних канавок 9.
Те же номера позиций использованы для обозначения тех же самых элементов конструкции светодиода, выбранного в качестве прототипа (фиг.2б), в котором подложка 1 выполнена из сапфира.
Устройство работает следующим образом.
Осуществляют монтаж светодиода по способу “флип-чип”, при этом контакты 5 и 6, расположенные на одном уровне, припаиваются к соответствующим электродам коммутационной платы. При протекании через светодиод электрического тока он начинает излучать свет.
На фиг.2а, фиг.3-6 стрелками I, II, III обозначены различные пути распространения и выхода наружу генерируемого заявляемым светодиодом излучения. На фиг.26 - то же для светодиода на сапфировой подложке, выбранного в качестве прототипа.
Для заявляемого светодиода коэффициенты преломления n подложки 1 из объемного нитрида алюминия AlN и AlGaInN эпитаксиальных слоев 2, 3, 4 отличаются слабо (n составляют величину ~2.3). Близость коэффициентов преломления обуславливает то, что (фиг.2а) оптическая граница эпитаксиального слоя 2 с подложкой 1 практически отсутствует, и лучи под любыми углами, например, I или II проходят границу эпитаксиальный слой - подложка без преломления и выводятся в подложку. Лучи II, вышедшие в подложку, но распространяющиеся под углом, большим полного внутреннего отражения для границы подложка - воздух, испытывают полное внутреннее отражение и не могут покинуть кристалл с первого прохода, однако в рассматриваемых ниже вариантах выполнения заявляемого изобретения имеются конструктивные особенности, позволяющие уменьшить такие потери излучения.
В светодиоде (фиг.2б), выбранном в качестве прототипа, у сапфировой подложки значение n имеет величину ~1.8. Это означает, что угол полного внутреннего отражения αc на границе эпитаксиальный слой 2 - сапфировая подложка 1, определяемый как αc=arcsin(1.8/2.4), составляет величину ≈48°, и соответственно доля света, захватываемого в волновод из общего потока излучения, составляет по известным выражениям 4sin224°≈66%. Как иллюстрируется фиг.2б, для лучей III, захваченных в волновод и испытывающих многократные отражения на пути к торцу светодиода, велика вероятность поглощения как в объеме эпитаксиальных слоев из-за большой длины пробега, так и при отражениях от металлического контакта.
На фиг.3 представлено сечение светодиода, в котором область А мезаструктуры (фиг.1) большой площади разделена на более мелкие мезаструктуры 8 за счет вытравленных в эпитаксиальных слоях внутренних канавок 9. В таком варианте конструкции светодиода для скользящих (идущих под небольшими углами к плоскости подложки) лучей сокращается длина пробега по наиболее поглощающей области светодиода - легированным эпитаксиальным слоям. Кроме того, внутренние канавки 9 создают дополнительные границы мезаструктур 8, при этом увеличивается вероятность выхода генерируемых лучей из кристалла через указанные границы, а также вероятность изменения направления распространения в сторону подложки при отражении от этих границ. Проведенные авторами расчеты показывают, что увеличение эффективности вывода излучения с уменьшением площади мезаструктуры в сильной степени зависит от конкретного значения коэффициента поглощения света k в эпитаксиальных слоях. Для реальных значений k выгодно, чтобы площадь элементарной мезаструктуры 8 не превышала 0.1 мм.
На фиг.4 представлено сечение светодиода, в котором в области А высота Н мезаструктуры превышает толщину эпитаксиальных слоев. Возможность формирования мезаструктуры с такой большой высотой Н, также как и возможность вытравливания канавок 7 и внутренних канавок 9, глубина которых превышает толщину эпитаксиальных слоев (на фиг.4 не показано), обусловлена использованием в заявляемом изобретении нитридных подложек, для которых известны способы сухого или химического травления на заданные глубины. Увеличение высоты Н мезаструктуры, равно как увеличение глубины канавок 7 и 9, увеличивает долю лучей, отраженных боковыми стенками мезаструктуры или боковыми стенками указанных канавок в сторону подложки 1 и меняющими при этом свое направление так, что они встречают границу подложка - воздух под углом, меньшим угла полного внутреннего отражения. Схематически это иллюстрируются на фиг.4, где луч II, падающий на тот участок боковой стенки мезаструктуры, на котором ее высота превышает толщину эпитаксиальных слоев, выходит из светодиода, а симметричный ему луч III, падающий на участок боковой стенки мезаструктуры, расположенный на высоте, не превышающей толщину эпитаксиальных слоев, не может покинуть светодиод. Таким образом, увеличение высоты мезаструктуры способствует повышению квантовой эффективности светодиода. Все вышесказанное справедливо также в отношении глубины канавок 7 и 9. Более точное представление о влиянии высоты мезаструктуры и глубины канавок на эффективность вывода света дают проведенные авторами расчеты в рамках модели трассировки генерируемого излучения, которые подтверждают заметное увеличение оптической эффективности конструкции при возрастании указанных параметров. При этом следует отметить, что выполнение канавок 7 и 9 с глубиной, превышающей толщину эпитаксиальных слоев, возможно только для случая проводящей подложки (например, подложки из GaN), где ток может течь не только по эпитаксиальным слоям, но и в подложке. Для случая изолирующей подложки (например, для подложки из AlN) глубина канавок 7 и 9 ограничена достижением n-слоя, поскольку при несоблюдении этого условия исчезает возможность протекания тока через кристалл.
На фиг.5 представлено сечение светодиода, на котором показан угол α наклона боковых стенок мезаструктуры в области А относительно вертикали к плоскости подложки 1. При этом на поверхности подложки 1 методами маскирования и травления создан микрорельеф 10 с характерным размером 0.1-0.3 мкм.
Заданную величина угла α получают за счет выбора маскирования и режимов травления. Из геометрических соображений, иллюстрируемых фиг.5, видно, что угол α должен быть таким, чтобы скользящий луч I (параллельный плоскости эпитаксиальных слоев) испытал при падении на боковую стенку мезаструктуры полное внутреннее отражение и оказался повернутым в сторону подложки 1. При коэффициенте преломления AlInGaN эпитаксиальных слоев n~2.3, легко показать, что угол α должен быть не менее 25. Выполненные авторами расчеты в модели с трассировкой всех лучей, генерируемых в объеме кристалла, показывают, что оптимальные углы наклона боковой стенки мезаструктуры лежат в диапазоне 25-60°. Все вышесказанное также справедливо в отношении диапазона оптимальных значений угла (на фиг.5 не показан) наклона боковых стенок канавок 7 и 9.
Микрорельеф 10, вызывая рассеяние лучей II, не вышедших с первого прохода из кристалла, увеличивает вероятность их выхода после нескольких проходов за счет случайной смены направления распространения и попадания в угол меньше критического, чем достигается увеличение эффективности вывода излучения из светодиода.
На фиг.6 представлено сечение светодиода, в котором внешняя поверхность подложки 1 выполнена криволинейной, в частности, имеет форму полусферы, центр которой совпадает с геометрическим центром излучающей области А мезастркутуры. Такая форма наружной поверхности подложки 1, выполненной из нитрида алюминия AlN, который является относительно мягким материалом, может быть получена механической шлифовкой. В случае правильно выбранной кривизны наружной поверхности подложки 1, как это показано на фиг.5, все лучи, идущие из центра излучающей области, имеющей в поперечном сечении максимальный линейный размер d, например, лучи I или II, падают на границу подложка - воздух под прямым углом и, следовательно, покидают кристалл (потери на френелевском отражении составляют ~16%). Для того, чтобы луч III, идущий из края излучающей области, встретил внешнюю границу под углом β, меньшим критического (для материала AlN этот угол составляет ~25°), необходимо выполнение следующего условия: диаметр полусферической поверхности D≥1.9d. При реальных площадях кристалла ~1 мм2 толщина подложки 1 для формирования необходимой полусферы должна быть в пределах 3 мм, что не вызывает проблем при использовании подложек из нитридов металлов, вырезаемых из объемных слитков.

Claims (7)

1. Светоизлучающий диод, включающий подложку, эпитаксиальную гетероструктуру на основе твердых растворов нитридов металлов третьей группы AlxInyGa1-(x+y)N, (0≤x≤1, 0≤y≤1) с р-n-переходом, образованную последовательностью эпитаксиальных слоев n- и р-типа проводимости, а также металлические контакты, расположенные со стороны эпитаксиальных слоев, при этом по меньшей мере один из металлических контактов расположен на наружной поверхности эпитаксиальных слоев, отличающийся тем, что подложка выполнена из монокристалла нитрида металла третьей группы АIIIN, в эпитаксиальных слоях со стороны наружной поверхности сформирована мезаструктура, в которой вытравлена канавка на глубину, большую глубины залегания р-n-перехода, разделяющая мезаструктуру на две области, один из металлических контактов расположен на наружной поверхности одной области мезаструктуры, а другой металлический контакт расположен на наружной поверхности другой области мезаструктуры и при этом спущен по боковой стенке канавки на ее дно.
2. Светоизлучающий диод по п.1, отличающийся тем, что в случае, если площадь той области мезаструктуры, которая имеет металлический контакт только на своей наружной поверхности, превышает 0,1 мм2, в ней выполнены внутренние канавки, разделяющие ее на совокупность мезаструктур.
3. Светоизлучающий диод по п.1 или 2, отличающийся тем, что высота мезаструктуры превышает толщину эпитаксиальных слоев.
4. Светоизлучающий диод по пп.1-3, отличающийся тем, что в случае выполнения подложки из проводящего материала глубина канавки и/или глубина внутренних канавок, разделяющих мезаструктуру на совокупность мезаструктур, превышает толщину эпитаксиальных слоев.
5. Светоизлучающий диод по пп.1-4, отличающийся тем, что боковые стенки мезаструктуры, и/или боковые стенки канавки, и/или боковые стенки внутренних канавок, разделяющих мезаструктуру на совокупность мезаструктур, составляют угол 25-60° с вертикалью к плоскости подложки.
6. Светоизлучающий диод по пп.1-5, отличающийся тем, что на поверхности подложки методом травления создан микрорельеф с характерным размером 0,1-0,3 мкм.
7. Светоизлучающий диод по пп.1-6, отличающийся тем, что толщина подложки выбирается достаточной для придания ей формы полусферы с центром, совпадающим с геометрическим центром той области мезоструктуры, которая имеет металлический контакт только на своей наружной поверхности, или с геометрическим центром совокупности мезоструктур.
RU2003113362/28A 2003-04-30 2003-04-30 Светоизлучающий диод RU2231171C1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113362/28A RU2231171C1 (ru) 2003-04-30 2003-04-30 Светоизлучающий диод
PCT/RU2004/000175 WO2004097950A1 (fr) 2003-04-30 2004-04-27 Diode lumineuse
EP04729779A EP1624496A4 (de) 2003-04-30 2004-04-27 Leuchtdiode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003113362/28A RU2231171C1 (ru) 2003-04-30 2003-04-30 Светоизлучающий диод

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2231171C1 true RU2231171C1 (ru) 2004-06-20
RU2003113362A RU2003113362A (ru) 2004-10-27

Family

ID=32847004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003113362/28A RU2231171C1 (ru) 2003-04-30 2003-04-30 Светоизлучающий диод

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1624496A4 (ru)
RU (1) RU2231171C1 (ru)
WO (1) WO2004097950A1 (ru)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012064227A1 (ru) * 2010-11-08 2012-05-18 Krasnov Avgust Светодиод-лампа (далее по тексту сдл), светодиод с нормированной яркостью, мощный чип для свето диода.
RU2462791C2 (ru) * 2007-06-20 2012-09-27 ОптоГан Ой Светоизлучающий диод
WO2013022365A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-14 Wostec, Inc. Light emitting diode with nanostructured layer and methods of making and using
US8426320B2 (en) 2003-10-10 2013-04-23 Wostec, Inc. Method of formation of coherent wavy nanostructures (variants)
RU2491683C2 (ru) * 2007-12-14 2013-08-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Контакт для полупроводникового светоизлучающего устройства
RU2523777C2 (ru) * 2009-05-06 2014-07-20 ФИЛИПС ЛЮМИЛЕДС ЛАЙТИНГ КОМПАНИ ЭлЭлСи Продолжение контактных площадок до края кристалла с электрической изоляцией
US8859888B2 (en) 2011-07-06 2014-10-14 Wostec, Inc. Solar cell with nanostructured layer and methods of making and using
US9057704B2 (en) 2011-12-12 2015-06-16 Wostec, Inc. SERS-sensor with nanostructured surface and methods of making and using
US9134250B2 (en) 2012-03-23 2015-09-15 Wostec, Inc. SERS-sensor with nanostructured layer and methods of making and using
RU2570603C2 (ru) * 2011-12-23 2015-12-10 ООО "Иоффе ЛЕД" Полупроводниковый диод средневолнового инфракрасного диапазона спектра
RU2597071C2 (ru) * 2011-05-24 2016-09-10 Конинклейке Филипс Н.В. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ НАПОЛНИТЕЛЬ, РАЗДЕЛЯЮЩИЙ СЛОИ р- И n-ТИПА, ДЛЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ, МОНТИРУЕМЫХ МЕТОДОМ ПЕРЕВЕРНУТОГО КРИСТАЛЛА
US9500789B2 (en) 2013-03-13 2016-11-22 Wostec, Inc. Polarizer based on a nanowire grid
US9653627B2 (en) 2012-01-18 2017-05-16 Wostec, Inc. Arrangements with pyramidal features having at least one nanostructured surface and methods of making and using
US10672427B2 (en) 2016-11-18 2020-06-02 Wostec, Inc. Optical memory devices using a silicon wire grid polarizer and methods of making and using
US10879082B2 (en) 2014-06-26 2020-12-29 Wostec, Inc. Wavelike hard nanomask on a topographic feature and methods of making and using
US11371134B2 (en) 2017-02-27 2022-06-28 Wostec, Inc. Nanowire grid polarizer on a curved surface and methods of making and using

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4384019B2 (ja) * 2004-12-08 2009-12-16 住友電気工業株式会社 ヘッドランプ
JP2006179511A (ja) * 2004-12-20 2006-07-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光装置
WO2006137711A1 (en) * 2005-06-22 2006-12-28 Seoul Opto-Device Co., Ltd. Light emitting device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS546787A (en) * 1977-06-17 1979-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Luminous element
US6281524B1 (en) * 1997-02-21 2001-08-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting device
EP1928034A3 (en) * 1997-12-15 2008-06-18 Philips Lumileds Lighting Company LLC Light emitting device
JP3469484B2 (ja) * 1998-12-24 2003-11-25 株式会社東芝 半導体発光素子およびその製造方法
RU2142661C1 (ru) * 1998-12-29 1999-12-10 Швейкин Василий Иванович Инжекционный некогерентный излучатель
US6486499B1 (en) * 1999-12-22 2002-11-26 Lumileds Lighting U.S., Llc III-nitride light-emitting device with increased light generating capability
US6635904B2 (en) * 2001-03-29 2003-10-21 Lumileds Lighting U.S., Llc Indium gallium nitride smoothing structures for III-nitride devices
ATE551731T1 (de) * 2001-04-23 2012-04-15 Panasonic Corp Lichtemittierende einrichtung mit einem leuchtdioden-chip
US6455878B1 (en) * 2001-05-15 2002-09-24 Lumileds Lighting U.S., Llc Semiconductor LED flip-chip having low refractive index underfill
JP2002368263A (ja) * 2001-06-06 2002-12-20 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
GB2378039B (en) * 2001-07-27 2003-09-17 Juses Chao AlInGaN LED Device

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8426320B2 (en) 2003-10-10 2013-04-23 Wostec, Inc. Method of formation of coherent wavy nanostructures (variants)
US8859440B2 (en) 2003-10-10 2014-10-14 Wostec, Inc. Method of formation of coherent wavy nanostructures (variants)
RU2462791C2 (ru) * 2007-06-20 2012-09-27 ОптоГан Ой Светоизлучающий диод
RU2491683C2 (ru) * 2007-12-14 2013-08-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Контакт для полупроводникового светоизлучающего устройства
RU2523777C2 (ru) * 2009-05-06 2014-07-20 ФИЛИПС ЛЮМИЛЕДС ЛАЙТИНГ КОМПАНИ ЭлЭлСи Продолжение контактных площадок до края кристалла с электрической изоляцией
WO2012064227A1 (ru) * 2010-11-08 2012-05-18 Krasnov Avgust Светодиод-лампа (далее по тексту сдл), светодиод с нормированной яркостью, мощный чип для свето диода.
EA029315B1 (ru) * 2010-11-08 2018-03-30 Август Геннадьевич КРАСНОВ Светодиод-лампа, светодиод с нормированной яркостью, мощный чип для светодиода
RU2597071C2 (ru) * 2011-05-24 2016-09-10 Конинклейке Филипс Н.В. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ НАПОЛНИТЕЛЬ, РАЗДЕЛЯЮЩИЙ СЛОИ р- И n-ТИПА, ДЛЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ, МОНТИРУЕМЫХ МЕТОДОМ ПЕРЕВЕРНУТОГО КРИСТАЛЛА
US9722161B2 (en) 2011-05-24 2017-08-01 Koninklijke Philips N.V. P-n separation metal fill for flip chip LEDs
US10170675B2 (en) 2011-05-24 2019-01-01 Lumileds Llc P—N separation metal fill for flip chip LEDs
US8859888B2 (en) 2011-07-06 2014-10-14 Wostec, Inc. Solar cell with nanostructured layer and methods of making and using
WO2013022365A1 (en) * 2011-08-05 2013-02-14 Wostec, Inc. Light emitting diode with nanostructured layer and methods of making and using
US9224918B2 (en) 2011-08-05 2015-12-29 Wostec, Inc. 032138/0242 Light emitting diode with nanostructured layer and methods of making and using
US9660142B2 (en) 2011-08-05 2017-05-23 Wostec, Inc. Light emitting diode with nanostructured layer and methods of making and using
US9057704B2 (en) 2011-12-12 2015-06-16 Wostec, Inc. SERS-sensor with nanostructured surface and methods of making and using
RU2570603C2 (ru) * 2011-12-23 2015-12-10 ООО "Иоффе ЛЕД" Полупроводниковый диод средневолнового инфракрасного диапазона спектра
US9653627B2 (en) 2012-01-18 2017-05-16 Wostec, Inc. Arrangements with pyramidal features having at least one nanostructured surface and methods of making and using
US9134250B2 (en) 2012-03-23 2015-09-15 Wostec, Inc. SERS-sensor with nanostructured layer and methods of making and using
US9500789B2 (en) 2013-03-13 2016-11-22 Wostec, Inc. Polarizer based on a nanowire grid
US10879082B2 (en) 2014-06-26 2020-12-29 Wostec, Inc. Wavelike hard nanomask on a topographic feature and methods of making and using
US10672427B2 (en) 2016-11-18 2020-06-02 Wostec, Inc. Optical memory devices using a silicon wire grid polarizer and methods of making and using
US11037595B2 (en) 2016-11-18 2021-06-15 Wostec, Inc. Optical memory devices using a silicon wire grid polarizer and methods of making and using
US11308987B2 (en) 2016-11-18 2022-04-19 Wostec, Inc. Optical memory devices using a silicon wire grid polarizer and methods of making and using
US11371134B2 (en) 2017-02-27 2022-06-28 Wostec, Inc. Nanowire grid polarizer on a curved surface and methods of making and using

Also Published As

Publication number Publication date
EP1624496A4 (de) 2007-11-14
WO2004097950A1 (fr) 2004-11-11
EP1624496A1 (de) 2006-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2231171C1 (ru) Светоизлучающий диод
US8575633B2 (en) Light emitting diode with improved light extraction
US6946788B2 (en) Light-emitting element
JP4055503B2 (ja) 半導体発光素子
KR100950137B1 (ko) 반도체 발광장치
KR101034053B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
US8569085B2 (en) Photoelectrochemical etching for chip shaping of light emitting diodes
KR100714638B1 (ko) 단면 발광형 ｌｅｄ 및 그 제조방법
CN105009308B (zh) 用于创建多孔反射接触件的方法和装置
US9252331B2 (en) Thin-film LED having a mirror layer and method for the production thereof
JP5590178B2 (ja) 半導体発光素子
KR20110085875A (ko) 광 추출 구조를 갖는 반도체 발광 장치
JP2005259832A (ja) 窒化物系半導体発光素子
JP2004165590A (ja) 横電流遮断発光ダイオードおよびその製造方法
KR20070088145A (ko) 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2006332714A (ja) 半導体発光素子
KR100992496B1 (ko) 발광 다이오드
TWI449214B (zh) 半導體發光二極體結構
JP2021530856A (ja) 発光装置及びその製造方法
JP2003179255A (ja) 光の抽出を改善すべくフリップチップ発光ダイオードに量子井戸を選択的に設ける方法
JP4833537B2 (ja) 半導体発光素子
JP4258191B2 (ja) 窒化物半導体発光素子とその製造方法
KR20060032167A (ko) 질화갈륨계 반도체 발광소자
US20070096120A1 (en) Lateral current GaN flip chip LED with shaped transparent substrate
TW201533933A (zh) 具成型基板之半導體發光裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20070809

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180501