RU2504867C2 - Method of making light-emitting diode - Google Patents
Method of making light-emitting diode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504867C2 RU2504867C2 RU2012100323/28A RU2012100323A RU2504867C2 RU 2504867 C2 RU2504867 C2 RU 2504867C2 RU 2012100323/28 A RU2012100323/28 A RU 2012100323/28A RU 2012100323 A RU2012100323 A RU 2012100323A RU 2504867 C2 RU2504867 C2 RU 2504867C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gan
- light
- microrelief
- sio
- emitting diode
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
Способ изготовления относится к области полупроводниковых светоизлучающих приборов и может использоваться для производства светодиодов.A manufacturing method relates to the field of semiconductor light emitting devices and can be used for the production of LEDs.
Известен способ изготовления полупроводникового светоизлучающего прибора [US 20040113163], включающий подложку со сформированным на ее поверхности текстурированным слоем, имеющим шероховатую поверхность, а также выращенные методом эпитаксии слои из нитридного материала, образующие полупроводниковую гетероструктуру с p-n-переходом. Благодаря наличию указанного текстурированного слоя, микровыступы и микровпадины которого образуют центры рассеяния светового излучения, снижается влияние на выход света эффекта полного внутреннего отражения света, возникающего на границе подложка - примыкающий к подложке слой материала, в случае, когда показатель преломления материала указанного слоя превышает показатель преломления материала подложки. В результате увеличивается доля выводимого через подложку светового излучения и тем самым повышается внешняя оптическая эффективность прибора. Недостатком данного способа является то, что по отношению к основному технологическому процессу эпитаксиального выращивания полупроводниковых слоев требуются дополнительные технологические операции, включающие, например, такие операции, как травление материала слоя, в том числе с предварительным нанесением фотомаски, усложняется конструкция и технология изготовления рассматриваемого прибора.A known method of manufacturing a semiconductor light emitting device [US 20040113163], comprising a substrate with a textured layer formed on its surface having a rough surface, as well as layers of nitride material grown by the epitaxy method, forming a semiconductor heterostructure with a p-n junction. Due to the presence of the indicated textured layer, the microprotrusions and microdroplets of which form light scattering centers, the effect on the light output of the effect of total internal reflection of light arising at the interface of the substrate — the material layer adjacent to the substrate — decreases when the refractive index of the material of the specified layer exceeds the refractive index substrate material. As a result, the proportion of light emitted through the substrate increases, and thereby the external optical efficiency of the device increases. The disadvantage of this method is that in relation to the main technological process of epitaxial growth of semiconductor layers, additional technological operations are required, including, for example, operations such as etching of the material of the layer, including the preliminary application of a photomask, the design and manufacturing technology of the device in question is complicated.
Так же известен способ создания светодиодов на основе GaN [ЕР 2218114] (ближайший аналог), включающий текстурирование световы-водящей поверхности GaN-n типа. Для формирования шероховатых поверхностей используется фотолитография и плазмохимическое травление нитрида галлия. Травление производится через окна диаметром 2 мкм и расстоянием между центрами 8 мкм. При травлении боковые стенки микровыступа наклоняются так, чтобы каждый раз, когда луч отражается, угол падения луча на боковую стенку уменьшается. При этом угол падения лучей получается меньше, чем критический угол, и передача света через боковую наклонную поверхность увеличивается.Also known is a method of creating LEDs based on GaN [EP 2218114] (the closest analogue), including texturing the light-conducting surface of the GaN-n type. Photolithography and plasmachemical etching of gallium nitride are used to form rough surfaces. Etching is carried out through windows with a diameter of 2 microns and a distance between centers of 8 microns. During etching, the side walls of the microprotrusion are tilted so that every time the beam is reflected, the angle of incidence of the beam on the side wall decreases. In this case, the angle of incidence of the rays is less than the critical angle, and the transmission of light through the side inclined surface increases.
Недостатком предложенного способа является то, что травится сама подложка GaN, что негативно сказывается на параметрах гетеропереходов и такой способ создания шероховатых поверхностей не пригоден при выводе света через слой GaN-p типа из-за очень мелкого p-n перехода (0,15-0,2 мкм).The disadvantage of the proposed method is that the GaN substrate itself is etched, which negatively affects the parameters of heterojunctions and this method of creating rough surfaces is not suitable when light is output through a GaN-p type layer due to a very small pn junction (0.15-0.2 μm).
Целью изобретения является повышение внешней квантовой эффективности светодиода на основе GaN.The aim of the invention is to increase the external quantum efficiency of a GaN-based LED.
Поставленная цель достигается путем осаждения на поверхность GaN просветляющего оптического покрытия 8Юз и создания в этом покрытии микрорельефа. Повышение внешней квантовой эффективности достигается за счет эффекта просветления на границе GaN-SiO2 и за счет наличия рассеивающего свет микрорельефа в слое SiO2. Микрорельеф в виде наноострий с плотностью 1,4·107 шт/см2 создается с помощью фотолитографии или электронно-лучевой литографии и последующего травления SiO2.This goal is achieved by depositing an antireflective optical coating 8O3 on the GaN surface and creating a microrelief in this coating. An increase in the external quantum efficiency is achieved due to the bleaching effect at the GaN-SiO 2 interface and due to the presence of light-scattering microrelief in the SiO 2 layer. A microrelief in the form of nano points with a density of 1.4 · 10 7 pcs / cm 2 is created using photolithography or electron beam lithography and subsequent etching of SiO 2 .
По отношению к прототипу в заявляемом изобретении микрорельеф формируется в дополнительном слое SiO2 без необходимости травления самого нитрида галлия, что позволяет достигать цели при выводе света как через GAN-n так и через GAN-p типа с малой глубиной гетероперехода без ухудшения параметров гетероструктуры.In relation to the prototype, in the claimed invention, the microrelief is formed in an additional layer of SiO 2 without the need for etching gallium nitride itself, which allows one to achieve the goal when outputting light both through GAN-n and through GAN-p type with a small heterojunction depth without compromising heterostructure parameters.
Пример конкретной реализации способаAn example of a specific implementation of the method
На поверхность гетероструктуры на основе нитрида галлия (GaN) наносится просветляющее покрытие из диоксида кремния (SiO2) с оптической толщиной, соответствующей λ/4, методом магнетронного распыления с отведением электронной бомбардировки от гетероструктуры. В просветляющем покрытии из диоксида кремния (SiO2) формируется микрорельефная поверхность упорядоченной структуры в виде наноострий с помощью электроннолучевой литографии (Фиг.1). Расстояние между наноостриями 500 нм, диаметр основания острия 284 нм, что соответствует плотности наноострий 1,4·107 шт/см2 (Фиг.2).A gallium nitride (GaN) -based heterostructure surface is coated with a silicon dioxide (SiO 2 ) antireflection coating with an optical thickness corresponding to λ / 4 by magnetron sputtering with the removal of electron bombardment from the heterostructure. In the antireflection coating of silicon dioxide (SiO 2 ), a microrelief surface of an ordered structure in the form of nano points is formed using electron beam lithography (Figure 1). The distance between the nano points 500 nm, the diameter of the base of the tip 284 nm, which corresponds to the density of the nano points 1.4 · 10 7 pcs / cm 2 (Figure 2).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Steigerwald, Daniel A. (Cupertino, CA, US) Bhat, Jerome C. (San Francisco, CA, US). Light emitting device with enhanced optical scattering. US 20040113163; International Classes: G02B 5/02; H01L 33/22; G02B 5/02; H01L 33/00; (IPC1-7): H01L 33/00.1. Steigerwald, Daniel A. (Cupertino, CA, US) Bhat, Jerome C. (San Francisco, CA, US). Light emitting device with enhanced optical scattering. US20040113163; International Classes: G02B 5/02; H01L 33/22; G02B 5/02; H01L 33/00; (IPC1-7): H01L 33/00.
2. Zhong Hong [CN]; Tyagi Anurag [US]; Vampola Kenneth J [US]; Speck James S [US]; Denbaars Steven P [US]; Nakamura Shuji [US]. High light extraction efficiency nitride based light emitting diode by surface roughening. EP 2218114, international: H01L 33/00; H01L 33/22; H01L 33/20; H01L 33/32; European: H01L 33/22.2. Zhong Hong [CN]; Tyagi Anurag [US]; Vampola Kenneth J [US]; Speck James S [US]; Denbaars Steven P [US]; Nakamura Shuji [US]. High light extraction efficiency nitride based light emitting diode by surface roughening. EP 2218114, international: H01L 33/00; H01L 33/22; H01L 33/20; H01L 33/32; European: H01L 33/22.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100323/28A RU2504867C2 (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Method of making light-emitting diode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012100323/28A RU2504867C2 (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Method of making light-emitting diode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012100323A RU2012100323A (en) | 2013-07-20 |
RU2504867C2 true RU2504867C2 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=48791459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012100323/28A RU2504867C2 (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Method of making light-emitting diode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2504867C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755769C1 (en) * | 2021-02-25 | 2021-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Method for manufacturing a light-emitting diode |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546719C1 (en) * | 2013-12-05 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") | Method of obtaining relief on surface |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086050C1 (en) * | 1994-09-14 | 1997-07-27 | Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Method for producing porous silicon base luminescent films |
US7071494B2 (en) * | 2002-12-11 | 2006-07-04 | Lumileds Lighting U.S. Llc | Light emitting device with enhanced optical scattering |
US20070205407A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Hisayoshi Matsuo | Nitride semiconductor device and method for fabricating the same |
US7777241B2 (en) * | 2004-04-15 | 2010-08-17 | The Trustees Of Boston University | Optical devices featuring textured semiconductor layers |
EP2218114A1 (en) * | 2007-11-30 | 2010-08-18 | The Regents of the University of California | High light extraction efficiency nitride based light emitting diode by surface roughening |
-
2012
- 2012-01-10 RU RU2012100323/28A patent/RU2504867C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086050C1 (en) * | 1994-09-14 | 1997-07-27 | Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Method for producing porous silicon base luminescent films |
US7071494B2 (en) * | 2002-12-11 | 2006-07-04 | Lumileds Lighting U.S. Llc | Light emitting device with enhanced optical scattering |
US7777241B2 (en) * | 2004-04-15 | 2010-08-17 | The Trustees Of Boston University | Optical devices featuring textured semiconductor layers |
US20070205407A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Hisayoshi Matsuo | Nitride semiconductor device and method for fabricating the same |
EP2218114A1 (en) * | 2007-11-30 | 2010-08-18 | The Regents of the University of California | High light extraction efficiency nitride based light emitting diode by surface roughening |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Данилина Т.И. и др. Создание микрорельефных поверхностей в просветляющих оптических покрытиях для повышения внешней квантовой эффективности синих светодиодов на основе GaN, Доклады ТУСУРа, No.2(24), часть 2, декабрь 2011, с.64-67. * |
Данилина Т.И. и др. Создание микрорельефных поверхностей в просветляющих оптических покрытиях для повышения внешней квантовой эффективности синих светодиодов на основе GaN, Доклады ТУСУРа, №2(24), часть 2, декабрь 2011, с.64-67. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755769C1 (en) * | 2021-02-25 | 2021-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Method for manufacturing a light-emitting diode |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012100323A (en) | 2013-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7829358B2 (en) | System and method for emitter layer shaping | |
Huh et al. | Improved light-output and electrical performance of InGaN-based light-emitting diode by microroughening of the p-GaN surface | |
US9041005B2 (en) | Solid state lighting devices with cellular arrays and associated methods of manufacturing | |
Han et al. | Improvement of light extraction efficiency of flip-chip light-emitting diode by texturing the bottom side surface of sapphire substrate | |
CN102544248B (en) | Manufacturing method for light emitting diode grain | |
JP2011512037A5 (en) | ||
KR20100050430A (en) | Light emitting device with fine pattern | |
CN102339924A (en) | Gallium nitride light-emitting diode and method for increasing light-taking of gallium nitride light-emitting diode | |
TW201611335A (en) | Light-emitting device having characteristics on a substrate | |
Zuo et al. | Improved optical and electrical performances of GaN-based light emitting diodes with nano truncated cone SiO 2 passivation layer | |
KR101101858B1 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
JP5743890B2 (en) | Method of manufacturing a light emitting device | |
RU2504867C2 (en) | Method of making light-emitting diode | |
CN102867895A (en) | Epitaxial structure for effectively increasing side light emitting efficiency of LED and manufacture method of epitaxial structure | |
Ku et al. | Improvement of light extraction for AlGaN-based near UV LEDs with flip-chip bonding fabricated on grooved sapphire substrate using laser ablation | |
KR100697829B1 (en) | Method of manufacturing light emitting device and light emitting device manufactured thereby | |
TWI524553B (en) | Light-emitting element | |
KR20080085519A (en) | Light emitting device substrate and its manufacturing method | |
RU2485630C2 (en) | Led manufacture method | |
CN1921163A (en) | Patterned substrate and luminescent device using the same | |
CN103682005B (en) | LED epitaxial growth processing procedure | |
Lin et al. | Enhanced light extraction mechanism of GaN-based light-emitting diodes using top surface and side-wall nanorod arrays | |
CN103855254A (en) | Method for manufacturing light emitting diode | |
CN202957285U (en) | Epitaxial structure of improving LED lateral luminous efficiency effectively | |
CN113903845B (en) | Micro light-emitting diode chip and preparation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150212 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170111 |