DE102004039870A1 - Light-emitting component used as a light emitting diode comprises an adhesion layer formed on a substrate, and a nitride-based light emitting stack formed on the adhesion layer - Google Patents
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Abstract
Description
Priorität: 20. August 2003, Taiwan (ROC), Nr. 92123005 Priority: 20th August 2003, Taiwan (ROC), No. 92123005
Durch die Erfindung ist ein Licht emittierendes Bauteil geschaffen, spezieller ein Licht emittierendes Bauteil auf Nitridbasis mit hohem Wirkungsgrad.By The invention is a light emitting device, more specifically a nitride-based light-emitting device with high efficiency.
Die Anwendungen Licht emittierender Dioden (LEDs) sind umfangreich, und dazu gehören Anwendungen wie optische Anzeigevorrichtungen, Verkehrssignale, Datenspeichervorrichtungen, Kommunikationsvorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtungen und medizinische Geräte.The Applications of light-emitting diodes (LEDs) are extensive, and belong to it Applications such as optical displays, traffic signals, Data storage devices, communication devices, lighting devices and medical equipment.
LED-Licht läuft in allen Richtungen, anstatt dass es auf eine Stelle fokussiert wäre. Jedoch wird das von einer LED erzeugte Licht nicht leicht von dieser emittiert. Gemäß dem Snellschen Gesetz wird nur Licht vollständig heraus emittiert, das mit einem Winkel innerhalb des kritischen Winkels βc emittiert wird, und anderes Licht wird reflektiert und absorbiert. Anders gesagt, muss der Winkel von LED-Licht innerhalb eines Kegels von 2βc liegen, damit es vollständig heraus emittiert wird. Licht unter einem Winkel über 2βc wird reflektiert. Wenn LED-Licht von einem Material mit hohem Brechungsindex zu einem Material mit niedrigem Brechungsindex läuft, ist der Winkel von emittiertem Licht aufgrund des Effekts der Brechungsindizes eingeschränkt. Daher besteht ein wichtiger Punkt darin, wie die Effizienz der Lichtemission verbessert werden kann.LED light runs in all directions instead of being focused on one place. however For example, the light generated by an LED is not easily emitted therefrom. According to Snellschen Law will only light completely emitted at an angle within the critical Angle βc is emitted, and other light is reflected and absorbed. In other words, the angle of LED light must be within a cone from 2βc lie to it completely is emitted out. Light at an angle greater than 2βc is reflected. When LED light from a high refractive index material to a material having low refractive index is running, is the angle of emitted light due to the effect of refractive indices limited. Therefore, there is an important issue, such as the efficiency of the light emission can be improved.
In US-PN-5,040,044 ist ein Verfahren zum Herstellen einer LED offenbart, gemäß dem durch eine chemisch geätzte, raue Oberfläche die Gesamtreflexion verringert wird und die Lichtemission erhöht wird. Jedoch ist das Verfahren nicht mit einer aus Galliumnitrid (GaN) bestehenden Materialgruppe, wegen dessen Härte, verträglich, so dass es durch ein anderes Verfahren, induktiv gekoppeltes Plasma (ICP), ersetzt wird.In US-PN-5,040,044 discloses a method of manufacturing an LED, according to the by a chemically etched, rough surface the total reflection is reduced and the light emission is increased. However, the process is not with one of gallium nitride (GaN) existing material group, because of its hardness, compatible, making it through a other method, inductively coupled plasma (ICP) is replaced.
Die bekannte Nitrid-LED verfügt über ein Saphirsubstrat, einen auf diesem hergestellten ersten Nitridstapel, eine auf diesem hergestellte Licht emittierende Nitridschicht sowie einen auf dieser hergestellten zweiten Nitridstapel. Der zweite Nitridstapel emittiert direkt Licht von der Licht emittierenden Nitridschicht. Aufgrund der Einschränkungen bei Nitridepitaxie kann der zweite Nitridstapel bei Epitaxie nur bis zu einer akkumulierten festen Dicke wachsen, was die erste Nitridstapelschicht anfällig für ein Durchätzen während des ICP-Prozesses macht. Im Ergebnis werden Strukturen und Funktionen der LED zerstört.The known nitride LED has a Sapphire substrate, a first nitride stack made thereon, a nitride layer formed on the same, and a second nitride stack made thereon. The second Nitride stack directly emits light from the light-emitting Nitride layer. Due to limitations in nitride epitaxy For epitaxy, the second nitride stack can only accumulate up to one solid thickness grow, making the first nitride stack layer prone to throughput during the process ICP process makes. The result is structures and functions the LED destroyed.
Daher ist es eine Hauptaufgabe der beanspruchten Erfindung, ein Licht emittierendes Bauteil auf Nitridbasis mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen.Therefore It is a primary object of the claimed invention to provide a light high-efficiency nitride-based emitting device create.
Das Licht emittierende Bauteil auf Nitridbasis verfügt über ein Saphirsubstrat, einen auf diesem hergestellten ersten Stapel auf Nitridbasis, eine auf dieser hergestellte Licht emittierende Schicht auf Nitridbasis sowie einen auf dieser hergestellten zweiten Stapel auf Nitridbasis. Eine Haftschicht sorgt dafür, dass das Substrat am zweiten Stapel auf Nitridbasis des Licht emittierenden Bauteils auf Nitridbasis haftet, und das Saphirsubstrat wird entfernt. Die Kontaktfläche zwischen dem ersten Stapel auf Nitridbasis und dem Saphirsubstrat wird auf Rauheit geätzt, so dass die Oberfläche des ersten Stapels auf Nitridbasis eine raue Fläche wird. Da die Epitaxiedicke der ersten Stapelschicht auf Nitridbasis 2 bis 10 μm beträgt, reicht die Dicke dazu aus, ein Ätzen zu ermöglichen. Daher kann das Problem überwunden werden, dass die Dicke der Stapelschicht zu gering wäre, um ein Ätzen zu ermöglichen. Durch die raue Fläche kann die Leuchteffizient eines Licht emittierenden Bauteils erhöht werden.The Nitride-based light-emitting device has a sapphire substrate, a on this produced first nitride-based stack, one on this one prepared nitride-based light-emitting layer and a on this produced nitride based second stack. An adhesive layer makes sure that the substrate on the second nitride-based stack of the light-emitting Nitride-based component adheres, and the sapphire substrate is removed. The contact surface between the first nitride-based stack and the sapphire substrate is etched to roughness, so that the surface of the first nitride-based stack becomes a rough surface. Because the epitaxy thickness the first nitride-based stack layer is 2 to 10 μm, is enough the thickness to an etching to enable. Therefore, the problem can be overcome will be that the thickness of the stack layer would be too low to allow for etching enable. Due to the rough surface can the luminous efficiency of a light-emitting component can be increased.
Ein erfindungsgemäßes Licht emittierendes Bauteil auf Nitridbasis mit hohem Wirkungsgrad verfügt über ein Substrat, eine auf diesem hergestellte transparente Haftschicht und eine auf dieser hergestellte transparente, leitende Schicht. Die Oberfläche der transparenten, leitenden Schicht verfügt über ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet, eine auf dem ersten Gebiet der transparenten, leitenden Schicht hergestellte erste Kontaktschicht auf Nitridbasis, eine auf dieser hergestellte erste Mantelschicht auf Nitridbasis, eine auf dieser hergestellte Licht emittierende Schicht auf Nitridbasis, eine auf dieser hergestellte zweite Mantelschicht auf Nitridbasis und eine auf dieser hergestellte Pufferschicht auf Nitridbasis. Die Pufferschicht auf Nitridbasis verfügt über ein raues Gebiet und ein Elektrodenkontaktgebiet, ein auf dem zweiten Gebiet hergestellte erste Elektrode und eine auf dem Elektrodenkontaktgebiet hergestellte zweite Elektrode.One light according to the invention High-efficiency nitride-based emitting device has a Substrate, a transparent adhesive layer prepared on this and a transparent conductive layer formed thereon. The surface of the transparent, conductive layer has a first area and a second area, one in the first area of transparent, conductive Layer produced first nitride-based contact layer, one on this produced first nitride-based cladding layer, one on this produced nitride-based light-emitting layer, a nitride-based second cladding layer made thereon and a nitride-based buffer layer made thereon. The nitride-based buffer layer has a rough area and a Electrode contact area, one produced in the second area first electrode and a manufactured in the electrode contact area second electrode.
Bei der obigen Anordnung enthält das Substrat mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus Si, GaAs, Glas, Quarz, GaP, Ge, AlGaAs, Al2O3, SiC, ZnO, GaN, Cu und CuW besteht. Die transparente Haftschicht enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus PI, BCB und PFCB besteht. Die erste Mantelschicht enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN besteht. Die Licht emittierende Schicht enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus GaN, InGaN und AlGaN besteht. Die zweite Mantelschicht enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN besteht. Die erste Kontaktschicht enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgrup pe ausgewählt ist, die aus GaN, InGaN und AlGaN besteht. Der Puffer enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus GaN, InGaN und AlGaN besteht. Die transparente, leitende Schicht enthält mindestens ein Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid und Zinkzinnoxid besteht.In the above arrangement, the substrate contains at least one material selected from a group of materials consisting of Si, GaAs, glass, quartz, GaP, Ge, AlGaAs, Al 2 O 3, SiC, ZnO, GaN, Cu and CuW. The transparent adhesive layer contains at least one material selected from a group of materials consisting of PI, BCB and PFCB. The first cladding layer contains at least one material selected from a material group consisting of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The light-emitting layer contains at least one material selected from a group of materials consisting of GaN, InGaN and AlGaN consists. The second cladding layer contains at least one material selected from a material group consisting of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The first contact layer contains at least one material selected from a group of materials consisting of GaN, InGaN and AlGaN. The buffer contains at least one material selected from a group of materials consisting of GaN, InGaN and AlGaN. The transparent conductive layer contains at least one material selected from a group of materials consisting of indium tin oxide, cadmium tin oxide, antimony tin oxide, zinc oxide and zinc tin oxide.
Diese und andere Aufgaben der beanspruchten Erfindung werden dem Fachmann zweifelsfrei ersichtlich sein, nachdem er die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform gelesen hat, die in den verschiedenen Figuren und Zeichnungen veranschaulicht ist.These and other objects of the claimed invention will become apparent to those skilled in the art beyond doubt, after reading the following detailed Description of the preferred embodiment has read is illustrated in the various figures and drawings.
Es
ist auf die
Es
ist auf die
Bei
den oben genannten Licht emittierenden Bauteilen
Es
ist auf die
Beim
oben genannten Licht emittierenden Bauteil
Bei den obigen Ausführungsformen können transparente, leitende Schichten zwischen den Pufferschichten auf Nitridbasis und den zweiten Elektroden als Ohmsche Kontaktschichten und Stromverteilungsschichten hergestellt werden.at the above embodiments can transparent, conductive layers between the nitride-based buffer layers and the second electrodes as ohmic contact layers and current distribution layers getting produced.
Bei den obigen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen der rauen Oberfläche ein Ätzverfahren sein, wobei ein Trockenätzverfahren bevorzugt ist.at the above embodiments For example, a method for producing the rough surface may be an etching method with a dry etching preferred is.
Bei den obigen Ausführungsformen besteht das Substrat aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus Si, GaAs, Glas, Quarz, GaP, Ge, AlGaAs, Al2O3, SiC, ZnO, GaN, Cu und CuW besteht. Die transparente Haftschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus PI, BCB und PFCB besteht. Die leitende Haftschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus einem eigenleitenden Polymer und einem mit leitenden und metallischen Materialien dotierten Polymer besteht, wobei das leitende Material aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, besteht, die aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, Au und Ni/Au besteht. Die erste Reaktionsschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus SiNx, Ti und Cr besteht, und dies gilt auch für die zweite Reaktionsschicht. Die metallische, reflektierende, die metallische Haftschicht oder die metallische, reflektierende Haftschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus In, Sn, Al, Au, Pt, Zn, Ge, Ag, Ti, Pb, Pd, Cu, AuBe, AuGe, Ni, PbSn und AuSn besteht. Die erste Mantelschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus AlN, GaN, InGaN, InGaN und AlInGaN besteht. Die Licht emittierende Schicht auf Nitridbasis besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus GaN, InGaN und AlGaN besteht. Die zweite Mantelschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus AlN, GaN, AlGaN, InGaN und AlInGaN besteht. Die erste Kontaktschicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus GaN, InGaN und AlGaN besteht. Der Puffer besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus GaN, InGaN und AlGaN besteht. Die transparente, leitende Schicht besteht aus mindestens einem Material, das aus einer Materialgruppe ausgewählt ist, die aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid und Zinnzinkoxid besteht.at the above embodiments the substrate consists of at least one material that consists of a Material group selected consisting of Si, GaAs, glass, quartz, GaP, Ge, AlGaAs, Al 2 O 3, SiC, ZnO, GaN, Cu and CuW. The transparent adhesive layer consists of at least one material selected from a material group, which consists of PI, BCB and PFCB. The conductive adhesive layer exists at least one material selected from a material group, made of an intrinsic polymer and one with conductive and metallic ones Materials doped polymer, wherein the conductive material at least one material selected from a material group, consisting of indium tin oxide, cadmium tin oxide, antimony tin oxide, Zinc oxide, zinc tin oxide, Au and Ni / Au. The first reaction layer consists of at least one material that consists of a material group selected is made of SiNx, Ti and Cr, and so is the second one Reaction layer. The metallic, reflective, metallic Adhesive layer or the metallic, reflective adhesive layer consists at least one material selected from a material group, consisting of In, Sn, Al, Au, Pt, Zn, Ge, Ag, Ti, Pb, Pd, Cu, AuBe, AuGe, Ni, PbSn and AuSn. The first cladding layer consists of at least a material selected from a material group, which consists of AlN, GaN, InGaN, InGaN and AlInGaN. The light-emitting Nitride-based layer consists of at least one material, the selected from a material group is, which consists of GaN, InGaN and AlGaN. The second cladding layer consists of at least one material that consists of a material group selected is composed of AlN, GaN, AlGaN, InGaN and AlInGaN. The first Contact layer consists of at least one material that consists of a material group selected is, which consists of GaN, InGaN and AlGaN. The buffer consists of at least one material selected from a material group, which consists of GaN, InGaN and AlGaN. The transparent, conductive Layer consists of at least one material that consists of a material group selected is that of indium tin oxide, cadmium tin oxide, antimony tin oxide, zinc oxide and tin zinc oxide.
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