Светоизлучающее устройство, выращенное на кремниевой подложке

Использование: для создания светоизлучающего устройства. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает в себя выращивание полупроводниковой структуры на подложке, которая включает в себя алюминийсодержащий слой в непосредственном контакте с подложкой и III-нитридный светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа. Способ дополнительно включает в себя удаление подложки и прозрачный материал в непосредственном контакте с алюминийсодержащим слоем. Технический результат: обеспечение возможности создания светоизлучающего устройства с улучшенным извлечением света. 1 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к полупроводниковому светоизлучающему устройству, например, III-нитридному светоизлучающему диоду, выращенному на кремниевой подложке.

Основы техники

Полупроводниковые светоизлучающие устройства, включающие в себе светоизлучающие диоды (LED), светоизлучающие диоды с объемным резонатором (RCLED), лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), например, лазеры с поверхностным излучением и лазеры с торцевым излучением являются наиболее эффективными источниками света, доступными в настоящее время. Системы материалов, представляющие в настоящее время интерес для получения светоизлучающих устройств с высокой яркостью, способных действовать по всему видимому спектру, включают в себя полупроводники III-V Групп, более конкретно бинарные, трехкомпонентные и четырехкомпонентные сплавы галлия, алюминия, бора, индия и азота, именуемые также III-нитридными веществами. Обычно III-нитридные светоизлучающие устройства изготавливают с помощью эпитаксиального выращивания набора полупроводниковых слоев различных составов и концентраций легирующей примеси на сапфире, карбиде кремния, кремнии, III-нитриде или другой отвечающей требованиям подложке с помощью химического осаждения из паров металлорганического соединения (MOCVD), молекулярно-пучковой эпитаксии (MBE) или другими способами эпитаксиального выращивания. Набор слоев часто включает в себя один или более слоев n-типа, легированных, например, Si, сформированных на подложке, один или более светоизлучающих слоев в активной области, сформированных на слое или слоях n-типа, и один или более слоев p-типа, легированных, например, Mg, сформированных на активной области. Электрические контакты формируют на областях n-типа и p-типа.

Фиг. 1 иллюстрирует перевернутый кристалл светодиода, описанный более подробно в US 7256483. Светодиод (LED) включает в себя слои n-типа 16, активный слой 18 и слои p-типа 20, выращенные на сапфировой подложке роста (не показана). Участки слоя 20 p-типа и активного слоя 18 вытравливают в процессе формирования светодиода (LED), а металл 50 (слой металлизации плюс связывающий металл) контактирует со слоем 16 n-типа с той же стороны, что и металл 24 p-контакта. Материал 52, нанесенный под корпус, может осаждаться в пустотах под светодиодом для снижения термического градиента по светодиоду, усиления механической прочности в соединении между светодиодом и корпусом с подложкой и предотвращения загрязнений от контактирования с материалом светодиода. N-металл 50 и p-металл 24 присоединены к контактным площадкам 22A и 22B соответственно на корпусе с подложкой 12. Контактные площадки 22A и 22B на корпусе 12 с подложкой соединяют с припаиваемыми электродами 26A и 26B, используя сквозные отверстия 28A и 28B и/или металлические дорожки. Подложку для роста удаляют, вскрывая поверхность слоя 16 n-типа. Для повышения извлечения света эту поверхность делают шероховатой, например, фотоэлектрохимическим травлением, используя раствор KOH.

Краткое изложение сущности изобретения

Целью изобретения является предложить выращенное на кремниевой подложке светоизлучающее устройство, которое демонстрирует улучшенное извлечение света.

Варианты воплощения изобретения включают в себя полупроводниковую структуру, которая включает в себя III-нитридный светоизлучающий слой, размещенный между областью n-типа и областью p-типа и алюминийсодержащий слой. Алюминийсодержащий слой образует верхнюю поверхность полупроводниковой структуры. Пропускающий свет материал размещают на алюминийсодержащем слое. Поверхность пропускающего свет материала структурируют.

Способ согласно вариантам воплощения изобретения включает в себя выращивание полупроводниковой структуры на подложке, включающей в себя кремний. Полупроводниковая подложка включает в себя алюминийсодержащий слой в непосредственном контакте с подложкой, и III-нитридный светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа. Способ дополнительно включает в себя удаление подложки. После удаления подложки образуют пропускающий свет материал в непосредственном контакте с алюминийсодержащим слоем. Пропускающий свет материал структурируют.

Варианты воплощения изобретения включают в себя полупроводниковую структуру, содержащую III-нитридный светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа. Полупроводниковая структура дополнительно включает в себя алюминийсодержащий слой. Пористая III-нитридная область располагается между алюминийсодержащим слоем и III-нитридным светоизлучающим слоем.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает LED на перевернутом кристалле с шероховатой верхней поверхностью.

Фиг. 2 показывает III-нитридную структуру, выращенную на кремниевой подложке.

Фиг. 3 показывает структуру по Фиг. 2, прикрепленную к подложке в конфигурации перевернутого кристалла.

Фиг. 4 показывает часть верхней поверхности устройства, включающего в себя шероховатый пропускающий свет материал, расположенный на полупроводниковой структуре по Фиг. 3.

Фиг. 5 показывает часть полупроводниковой структуры, включающую в себя пористый слой, расположенный между подготовительными слоями и структурой устройства.

Фиг. 6 показывает устройство, включающее в себя прерывающую световод область и структуру рассеяния.

Фиг. 7 показывает рост пор в пористом III-нитридном слое.

Фиг. 8 показывает оборудование для образования пористого III-нитридного слоя.

Подробное описание

Хотя примеры, приведенные ниже, относятся к III-нитридным светодиодам, которые излучают синий или УФ свет, полупроводниковые светоизлучающие устройства, кроме светодиодов, например, лазерные диоды и полупроводниковые светоизлучающие устройства, выполненные из других систем материалов, таких как другие III-V материалы, III-фосфиды и III-арсениды, можно использовать в вариантах воплощения изобретения.

Во многих случаях III-нитридные устройства выращивают на сапфировых или SiC подложках. Эти подложки можно удалить, как описано выше, травлением, отслаиванием с использованием лазера или любым другим соответствующим способом. III-нитридным материалом, который вскрывают с помощью удаления этих подложек, обычно является GaN, который легко можно сделать шероховатым посредством фотоэлектрохимического травления.

Кремний является очень перспективной подложкой для роста III-нитридных устройств, благодаря своей низкой стоимости, широкой доступности и хорошо изученным электрическим и термическим свойствам. Кремний не использовали широко как подложку для роста III-нитридных устройств из-за проблем с качеством материала, включающих в себя растрескивание из-за несоответствия параметров кристаллической решетки и термического несоответствия между III-нитридным материалом и кремнием. Кроме того химическое взаимодействие между Ga и Si требует, чтобы первый слой роста практически не содержал Ga. Обычно в качестве первого слоя роста используют AlN. AlN первый слой роста вызывает относительное сжатие в слоях GaN, выращенных на AlN первом слое роста. Несоответствие термического расширения между Si и GaN вызывает деформацию растяжения в GaN в процессе охлаждения полупроводниковой пластины из-за высокой температуры роста. Посредством выращивания в сжимающем состоянии при высокой температуре согласуют относительное сжатие, вызванное охлаждением.

Фиг. 2 показывает III-нитридную структуру, выращенную на кремниевой подложке 30. В вариантах воплощения, описанных здесь, кремниевой подложкой может быть кремниевая полупроводниковая пластина или композитная подложка, такая как подложка кремний-на-изоляторе, где поверхностью роста (т.е. верхней поверхностью) является кремний. Для того чтобы уменьшить или исключить проблемы, связанные с несоответствием параметров кристаллической решетки или термическим несоответствием, на кремниевой подложке 30 сначала выращивают один или более подготовительных слоев 32. На Фиг. 2 показаны два подготовительных слоя: AlN зародышевый слой 34 и AlGaN буферный слой 36. AlN зародышевым слоем 34 может быть, например, AlN слой толщиной меньше, чем 100 нм и осажденный при температуре, которая ниже температуры роста GaN, которая во многих случаях больше чем 900°C. AlGaN буферным слоем 36 может быть, главным образом, монокристаллический слой, выращенный при высокой температуре, например, больше, чем 800°C. AlGaN буферный слой 36 может вызывать сжимающее напряжение в III-нитридной структуре 38 устройства, особенно в 40 n-типа, что может снизить растрескивание в III-нитридной структуре 38 устройства. В некоторых вариантах воплощения AlGaN буферный слой 36 исключают и III-нитридную структуру 38 устройства выращивают непосредственно на AlN зародышевом слое 34. III-нитридную структуру 38 устройства, включающую в себя область 40 n-типа, светоизлучающую область 42 и область 44 p-типа выращивают на подготовительных слоях 32. III-нитридная структура 38 устройства описывается ниже более подробно.

Алюминийсодержащие подготовительные слои 32, описанные выше, могут уменьшить или исключить проблемы, связанные с несоответствием параметров кристаллической решетки и термическим несоответствием. Однако алюминийсодержащие подготовительные слои 32 являются проблематичными по нескольким причинам. Во-первых, как описано выше со ссылкой на Фиг. 1, в некоторых устройствах подложку роста удаляют, а полупроводниковую структуру, вскрытую при удалении подложки роста, делают шероховатой или снабжают рисунком для улучшения извлечения света. В отличие от GaN, который во многих случаях является III-нитридной поверхностью, вскрываемой посредством удаления обычной сапфировой или SiC подложки роста, AlN зародышевый слой 34 трудно сделать шероховатым обычными способами, такими как мокрое травление и фотоэлектрохимическое травление. AlN возможно сделать шероховатым или возможно удалить с помощью сухого травления, которое является агрессивным процессом, который может повредить полупроводниковую структуру и тем самым снизить выход полупроводниковой пластины. Во-вторых, низкий показатель преломления алюминийсодержащих подготовительных слоев 32 (AlN имеет показатель преломления~2,2) может стать причиной света, генерированного с более высоким индексом, большей частью GaN (показатель преломления~2,4) структуры 38 устройства, который может быть потерян относительно внутреннего направленного распространения волны вдоль поверхности раздела между алюминийсодержащими подготовительными слоями 32 и структурой 38 устройства.

Варианты воплощения изобретения могут уменьшить или исключить проблемы, связанные с алюминийсодержащими подготовительными слоями в III-нитридном устройстве, выращенном на Si подложке.

Фиг. 6 показывает устройство согласно вариантам воплощения изобретения. В устройстве, показанном на Фиг. 6, полупроводниковая структура перевернута относительно направления роста III-нитридных слоев, а n- и p-контакты 46 и 48 образованы на полупроводниковой структуре способом перевернутого кристалла, известным в уровне техники. Чтобы решить проблему трудности создания шероховатости алюминийсодержащих подготовительных слоев для извлечения света после удаления кремниевой подложки, устройство, показанное на Фиг. 6, включает в себя структуру 72 рассеяния, образованную на подготовительных слоях 32 после того, как удаляют кремниевую подложку 30. Структурой 72 рассеяния может быть, например, шероховатый слой оксида кремния или слой нитрида кремния, описанные ниже. Для того чтобы обратиться к проблеме направленного распространения волны вдоль поверхности раздела между алюминийсодержащим подготовительным слоем 32 и структурой 38 устройства, устройство на Фиг. 6 включает в себя световодную прерывающую структуру 70 рассеяния между подготовительными слоями 32 и структурой устройства 38. Структурой 70 рассеяния может быть, например, пористый III-нитридный слой или шероховатый, снабженный рисунком или структурированный III-нитридный слой, описанный ниже.

Устройство, показанное на Фиг. 6, может быть образовано следующим образом. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 2, сначала на кремниевой подложке 30 выращивают подготовительные слои 32. После того, как выращивают подготовительные слои 32, в некоторых вариантах воплощения образуют необязательную структуру 70 рассеяния.

Структурой 70 рассеяния может быть шероховатый, снабженный рисунком или структурированный III-нитридный слой. В некоторых вариантах воплощения выращивают AlN зародышевый слой 34 и AlGaN буферный слой 36, затем пластину удаляют из реактора и обрабатывают, например, посредством травления или механически, для создания шероховатой, структурированной или снабженной рисунком неплоской поверхности на AlGaN буферном слое 36. Полупроводниковую пластину затем возвращают в камеру роста и выращивают структуру 38 устройства, описанную ниже, на неплоской поверхности AlGaN буферного слоя 36. В устройствах, где AlGaN буферный слой 36 исключают, поверхность AlN зародышевый слой 34 можно сделать неплоской перед ростом структуры 38 устройства. Шероховатая, структурированная или снабженная рисунком поверхность может увеличить величину рассеяния на границе раздела, которое может уменьшить величину потерь света относительно направленного распространения волны на границе раздела.

Структурой рассеяния 70 может быть область 60 пористого полупроводникового материала, образованная между подготовительными слоями 32 и структурой 38 устройства, показанная на Фиг.5. Пористая область может увеличить величину рассеяния на границе раздела, которое может уменьшить величину потерь света относительно направленного распространения волны на границе раздела.

Пористая область 60 может быть сформирована с помощью любого соответствующего способа, известного в данной области техники. Например, пористую область можно сформировать следующим образом: один или более алюминийсодержащих подготовительных слоев 32 выращивают на Si подложке роста, описанной выше. III-нитридный слой 62, который будет выполнен пористым, во многих случаях GaN, но и любой отвечающий требованиям III-нитридный материал, включающий в себя, но не ограниченный AlGaN и InGaN, выращивают на подготовительных слоях 32. Устройство для получения III-нитридного пористого слоя 62 показано на Фиг. 8. Серебро 81 осаждают термическим напылением в области верхней поверхности полупроводниковой структуры 80, которая включает в себя III-нитридный слой 62, подготовительные слои 32 и кремниевую подложку 30. Полупроводниковую пластину 80 помещают на тефлоновую поверхность 82. Участок 81 с серебром контактирует с прокладкой 84, а полупроводниковую структуру 80 прикрепляют к тефлоновой поверхности 82 с помощью болта 86. В анодном процессе травления платиновые проволоки 88, которые служат анодом, и катод соединяют с источником питания 90. Анодную проволоку соединяют с прокладкой 84. Полупроводниковую пластину 80 и платиновые проволоки 88 погружают в 2М раствор 92 NaOH или KOH. Через проволоку и полупроводниковую пластину пропускают постоянный ток, плотностью, например, между 10 и 20 мА/см2. Необязательное УФ-освещение подают с помощью ртутной лампы мощностью 250 Вт. Для соответствующей предъявляемым требованиям пористости может потребоваться 10-60 минут обработки, после чего лампу и источник тока выключают. Альтернативно, платину можно нанести непосредственно на поверхность полупроводниковой пластины, или используют различные растворы, например, KOH, фтористые кислоты или CH3OH:HF:H2O2 для фотоэлектрохимического управляемого процесса. Плотностью и размером пористости можно управлять, изменяя концентрацию раствора. Маленькие поры могут быть произведены с помощью низкой молярной концентрации раствора (0,5% KOH). Слой с большими порами под поверхностью может быть произведен с помощью высокой молярной концентрации раствора (2% KOH).

Фиг. 7 показывает рост пор 76. Травление происходит почти исключительно на вершинах границы раздела электролит-полупроводник, на концах пор 76, так, что поры растут вниз от нижних частей пор, как показано стрелками на Фиг.7. Изменяя раствор в процессе травления, можно создать многослойную пористость.

В пористой области 60, как показано на Фиг. 7, в III-нитридном материале образуются воздушные пустоты. Пустоты могут иметь ширину 78 порядка десятков - сотен нм по размеру, например, размером больше, чем 10 нм в некоторых вариантах воплощения и размером меньше, чем 500 нм в некоторых вариантах воплощения. Ближайшие соседние пустоты могут иметь расстояние 80 порядка десятков - сотен нм друг от друга, например больше, чем 10 нм в некоторых вариантах воплощения и меньше, чем 500 нм в некоторых вариантах воплощения. Пористая область 60, показанная на Фиг. 5, может иметь толщину 82 больше, чем 0,02 мкм толщиной в некоторых вариантах воплощения и меньше, чем 3 мкм толщиной в некоторых вариантах воплощения. Процентное содержание пористости, определенное как объем пустот в виде процентного содержания общего объема пористой области 60, может быть больше, чем 20% в некоторых вариантах воплощения, меньше, чем 80% в некоторых вариантах воплощения, и больше, чем 50% в некоторых вариантах воплощения. В некоторых вариантах поры могут быть практически параллельными тоннелями, которые простираются от поверхности пористой области 60 в направлении подготовительных слоев 32. Рассеяние происходит из-за различия показателей преломления между III-нитридным материалом и атмосферой газа внутри пор.

Толщина III-нитридного слоя 62 в пористой области 60 может быть, например, в некоторых вариантах воплощения больше, чем 0,5 мкм, в некоторых вариантах воплощения меньше, чем 5 мкм, в некоторых вариантах воплощения меньше, чем 2 мкм, в некоторых вариантах между 0,5 и 1,5 мкм, а в некоторых вариантах 1 мкм. III-нитридным слоем во многих случаях является GaN n-типа, хотя в некоторых вариантах воплощения он может быть нелегированным или может быть материалом p-типа. В некоторых вариантах воплощения вся толщина III-нитридного слоя 62 может быть пористой, или меньше, чем всю толщину III-нитридного слоя 62 можно сделать пористой, так что непористая область (область без пор) III-нитридного слоя 62 располагается между пористой областью 60 и подготовительными слоями 32. В некоторых вариантах воплощения пористая область распространяется на подготовительные слои 32. После образования пористой области 60 структуру возвращают в реактор роста и выращивают структуру 38 устройства, описанную ниже.

III-нитридную структуру 38 устройства выращивают на любой из структур, описанных выше: на подготовительных слоях 32 без шероховатости или структурирования, на шероховатых и структурированных подготовительных слоях 32 или на пористой области 60. Структура 38 устройства включает в себя светоизлучающую или активную область 42, которая во многих случаях включает в себя, по меньшей мере, один InGaN светоизлучающий слой, вставленный между областями n- и p-типа 40 и 44, каждая из которых, как правило, включает, по меньшей мере, один GaN слой. Область 40 n-типа может быть выращена первой и может включать несколько слоев различных составов и концентрацией легирующей примеси, включая, например, слои, которые могут быть n-типа, или легированными неспециально, и слоями устройства n- или даже p-типа, предназначенными для особых оптических, физических или электрических свойств, желательных для светоизлучающей области, для эффективного излучения света. Светоизлучающую или активную область 42 выращивают поверх области 40 n-типа. Примеры отвечающих требованиям светоизлучающих областей 42 включают в себя один толстый или тонкий светоизлучающий слой, или светоизлучающую область с множественными квантовыми ямами, включающую в себя множественные тонкие или толстые светоизлучающие слои, разделенные барьерными слоями. После этого может быть выращена область 44 p-типа на светоизлучающей области 42. Аналогично области 40 n-типа, область 44 p-типа может включать множественные слои с различным составом, толщиной и концентрацией легирующей примеси, включая слои, которые легированы неспециально, или слои n-типа. Общая толщина всех слоев, выращенных на подложке 30, включая области 32 и 38, может быть в некоторых вариантах воплощения меньше, чем 10 мкм, а в некоторых вариантах воплощения меньше, чем 6 мкм.

После роста структуры 38 устройства, полупроводниковую пластину, включающую в себя подложку 30, и полупроводниковые структуры 32 и 38, выращенные на подложке, можно дополнительно обработать. Например, для того чтобы образовать перевернутые кристаллы светодиодов, в области p-типа 44 формируют отражающий металлический p-контакт. Структуру 38 устройства затем снабжают рисунком посредством стандартных фотолитографических операций и травят, чтобы для каждого светодиода удалить, часть общей толщины области 44 p-типа и часть общей толщины светоизлучающего слоя 42, для образования мезаструктуры, которая вскрывает поверхность области 40 n-типа, на которой образуют металлический n-контакт. Мезаструктуру и p- и n-контакты можно образовать с помощью любого отвечающего требованиям способа. Формирование мезаструктуры и p- и n-контактов хорошо известно квалифицированному специалисту в данной области техники.

Полупроводниковая пластина может быть разделена на отдельные устройства, которые прикреплены к подложкам по отдельности, или прикреплены к подложке в масштабе полупроводниковой пластины перед разделением. Подложкой является структура, которая механически поддерживает полупроводниковую структуру. Примеры соответствующих подложек включают в себя изолирующую или полуизолирующую полупроводниковую пластину с проводящими сквозными отверстиями, для образования электрических соединений с полупроводниковой структурой, такие как кремниевая полупроводниковая пластину, толстые металлические контактные площадки, образованные на полупроводниковой структуре, например, посредством металлизации, или керамическая, металлическая или любая другая основа. После прикрепления полупроводниковой структуры к подложке, до или после разделения, структуру роста можно удалить из III-нитридной структуры.

Фиг. 3 показывает перевернутый кристалл устройства, прикрепленного к подложке, с удаленной структурой роста. Структуру 38 устройства прикрепляют к подложке 50 с помощью металлического n-контакта 46 и металлического p-контакта 48. N- и p-контакты можно электрически изолировать с помощью зазора 47, который можно заполнить воздухом, газовой атмосферой или твердым изолирующим материалом, таким как оксид кремния, силиконовый или эпоксидный материал. Поверхностью выращенного полупроводникового материала, вскрытого при удалении кремниевой подожки 30 роста, является поверхность AlN зародышевого слоя. Поскольку один или оба контакта 46 и 48 являются отражающими, основная часть света покидает структуру Фиг.3 через верхнюю и боковые поверхности.

Для того, чтобы исключить повреждение, вызванное приданием шероховатости, структурированием или удалением AlN зародышевого слоя, открытого после удаления структуры роста, описанной выше, в некоторых вариантах воплощения слой шероховатого материала образуют на поверхности полупроводниковой структуры, вскрытой посредством удаления структуры роста. Фиг. 4 показывает часть устройства согласно вариантам воплощения изобретения. Как описано выше, когда удаляют подложку роста, то открывают поверхность AlN зародышевого слоя 34. В структуре, показанной на Фиг. 4, на поверхности AlN зародышевого слоя 34 формируют слой 56 оптически прозрачного материала, который имеет показатель преломления, близкий к показателю преломления AlN зародышевого слоя 34 или совпадающий с показателем преломления AlN зародышевого слоя 34. Верхней поверхности 54 слоя 56 придают шероховатость для улучшения извлечения света из полупроводниковой структуры.

Прозрачный материал 56 выбирают таким образом, что он должен быть прозрачным для света, излучаемого светоизлучающей областью, так что поглощение (абсорбция) или рассеяние прозрачным материалом 52 является номинальным. Показатель преломления прозрачного материала 56 составляет в некоторых вариантах воплощения, по меньшей мере, 1,9, в некоторых вариантах воплощения, по меньшей мере, 2,0, а в некоторых вариантах воплощения, по меньшей мере, 2,1, так, что показатель преломления прозрачного материала 56 близок к показателям преломления AlN зародышевого слоя 34 (показатель преломления 2,2) и любых GaN слоев в структуре 38 устройства (показатель преломления 2,4). Примеры соответствующих прозрачных материалов 56 включают не III-нитридные материалы, оксиды кремния, нитриды кремния, окси-нитриды кремния, SiO2, Si3N4, SiOxNy и их смеси. В некоторых вариантах воплощения прозрачный материал 56 может быть многослойной структурой. Прозрачный материал 56 может быть образован, например, с помощью осаждения из газовой фазы или любого другого соответствующего способа.

Поверхность 54 прозрачного материала может быть снабжена рисунком, сделана шероховатой или структурированной с помощью любого соответствующего способа или сочетания способов, включающих, например, сухое или мокрое травление, и сухое или мокрое травление с использованием самомаскирования, маскирования с использованием шаблона, литографического формирования рисунка, микросферического формирования рисунка или любых других отвечающих требованиям способов маскирования. Например, рисунок Si3N4 слоя 56 можно сформировать с помощью случайных или упорядоченных элементов, используя известные способы фотолитографии, такие как i-линии шаблона фоторезиста, с последующим CHF3 плазменным травлением, известные в данной области техники. В некоторых вариантах воплощения шаблон рисунка, структурирование или шероховатость простирается сквозь всю толщину прозрачного материала 56 до поверхности зародышевого слоя 34.

В некоторых вариантах воплощения могут быть образованы одна или более дополнительных необязательных структур на шероховатой поверхности 54 прозрачного слоя 56. Например, один или более преобразующих длину волны материалов, оптических систем, фильтров, таких как дихроичные фильтры или другие структуры можно расположить на прозрачном слое 56, в контакте с прозрачным слоем 56 или на удалении от прозрачного слоя 56.

На основе подробного описания изобретения специалист в данной области техники может понять, что, учитывая данное раскрытие, могут быть выполнены модификации изобретения без отступления от духа предлагаемой концепции, описанной здесь. Например, различные элементы разных вариантов воплощения можно объединить для создания новых вариантов воплощения. Тем самым, не подразумевают, что область изобретения должна быть ограничена показанными и описанными конкретными вариантами воплощения.

1. Светоизлучающее устройство, содержащее:

полупроводниковую структуру, содержащую:

III-нитридный светоизлучающий слой, размещенный между областью n-типа и областью р-типа; и

алюминийсодержащие слои, причем алюминийсодержащие слои включают в себя AlGaN слой, расположенный на области n-типа, и AlN слой, расположенный на AlGaN слое;

оптически прозрачный слой, расположенный на AlN слое.

2. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором поверхность прозрачного слоя выполнена по меньшей мере одной из снабженной рисунком, структурированной и шероховатой.

3. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором оптически прозрачный слой имеет показатель преломления между 1,9 и 2,2.

4. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором оптически прозрачный слой формируют из нитрида кремния, оксинитрида кремния или смеси нитрида кремния и оксинитрида кремния.

5. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором граница раздела, расположенная между AlGaN слоем и областью n-типа, неплоская.

6. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором оптически прозрачный слой является тонкой пленкой.

7. Светоизлучающее устройство по п. 1, дополнительно содержащее пористую III-нитридную область, расположенную между алюминийсодержащими слоями и III-нитридным светоизлучающим слоем.

8. Светоизлучающее устройство по п. 7, в котором пористой III-нитридной областью является GaN, и полупроводниковая структура выращена на кремниевой подложке.

9. Светоизлучающее устройство по п. 1, дополнительно содержащее преобразующий длину волны материал, расположенный на оптически прозрачном слое.

10. Светоизлучающее устройство по п. 1, в котором оптически прозрачный слой является неэлектропроводящим.

11. Светоизлучающее устройство по п. 1, дополнительно содержащее металлический n-контакт, расположенный на области n-типа, и металлический р-контакт, расположенный на области р-типа, причем металлический n-контакт и металлический р-контакт расположены на нижней поверхности полупроводниковой структуры.

12. Светоизлучающее устройство по п. 11, в котором оптически прозрачный слой расположен на верхней поверхности полупроводниковой структуры.



 

Похожие патенты:

Использование: для создания материала фотопроводящих антенн. Сущность изобретения заключается в том, что материал содержит пленку LT-InGaAs, эпитаксиально выращенную при пониженной температуре на подложке InP, отличающийся тем, что используется подложка InP с кристаллографической ориентацией (n11)A, где n=1, 2, 3…; пленка LT-InGaAs легируется примесями с амфотерными свойствами (например, кремнием); выбирается соотношение потоков мышьяка и элементов III группы (галлия и индия) такое, чтобы выращенная пленка LT-InGaAs имела дырочный тип проводимости.

Данное изобретение описывает установочный слой (200) для установки по меньшей мере двух светоизлучающих полупроводниковых устройств. Установочный слой (200) содержит угловой выступ (205) и краевой выступ (210) для выравнивания установочного слоя (200) с охлаждающей структурой.

Использование: для изготовления микромощных источников электроэнергии и квантового электромагнитного излучения фотонов с различными длинами волн. Сущность изобретения заключается в том, что квантово-радиоизотопный генератор подвижных носителей заряда и фотонов в кристаллической решетке полупроводника на основе контактного энерговзаимодействия радиоактивных материалов - изотопов, излучающих электроны с энергиями до 220 килоэлектронвольт и более, с кристаллами кремния с межатомными ковалентными связями содержит высоколегированную монокристаллическую подложку n+-типа проводимости, последовательно выполненные на ней высокоомный слой n-типа проводимости и субмикронный по толщине высоколегированный слой р+-типа проводимости, образующие приповерхностный плоский или рельефный р-n переход с встроенной областью пространственного заряда в границах физического р-n перехода, находящегося без воздействия внешне приложенного электрического поля, а также омические контакты к высоколегированным областям обоих типов проводимости, в том числе локально выполненные к облучаемой поверхности кристалла, с целью резкого повышения эффективности генерации подвижных носителей заряда и фотонов квантового излучения в кристалле, а также повышения устойчивости и надежности р-n перехода к радиационному воздействию излучаемых электронов, полупроводниковый кристалл выполняется из атомно-ионно-связанного с прямым типом межзонного перехода арсенида галлия, выращенного методом жидкофазной эпитаксии и легированного амфотерными примесными атомами кремния или германия, или теми и другими одновременно, содержащий внутрирасположенный физический р-n переход с встроенной i-областью пространственного заряда, ширина которой не менее длины свободного пробега электронов, излучаемых изотопом в кристалл арсенида галлия, переходные n- и р- области физического р-n перехода с выращенными на них субмикронными или нанометровыми высоколегированными, соответственно однотипными n+- и р+-типа, областями арсенида галлия, при этом приконтактный изотопный материал выполняется как к любой стороне кристалла с р-n переходом, так и одновременно к обеим сторонам кристалла с р-n переходом.

Изобретение относится к полупроводниковым гетероструктурам для изготовления светоизлучающих диодов и фотоэлектрических преобразователей на основе твердых растворов GaPAsN на подложках кремния.
Изобретение относится к фотопроводящим полупроводниковым материалам. Предложен фотопроводящий материал с высокой интенсивностью генерации терагерцового (ТГц) излучения.

Изобретение относится к области светотехники. Узел 100, испускающий свет, содержит первый источник 112 света, второй источник 118 света, первый люминесцентный материал 106, второй люминесцентный материал 116 и окно 102 выхода света.

Изобретение может быть использовано для получения белого света в осветительных устройствах. Осветительное устройство (100) содержит первый твердотельный источник (10) света, выполненный с возможностью подачи УФ-излучения (11) с длиной волны 380-420 нм; второй твердотельный источник (20) света, выполненный с возможностью подачи синего света (21) с длиной волны 440-470 нм; преобразующий длину волны элемент (200), содержащий первый люминесцентный материал (210) и второй люминесцентный материал (220).

Способ вывода из осаждённого из газовой фазы алмаза электромагнитного излучения центров окраски, в котором у поверхности алмазного образца формируется собирающая излучение центров окраски оптическая система, состоящая из конуса с круглым основанием из оптического стекла, окружающего конус конического зеркала и собирающей линзы.

Изобретение относится к светодиодной эпитаксиальной пластине и способу ее получения. Предложена неполярная светодиодная эпитаксиальная пластина синего свечения на подложке из алюмината лантана (LAO), содержащая последовательно нанесенные на подложку из LAO слои: буферный слой, выполненный из GaN с неполярной гранью m; первый нелегированный слой, представляющий собой неполярный нелегированный слой из u-GaN; первый легированный слой, представляющий собой неполярную легированную пленку из GaN типа n; слой квантовой ямы, представляющий собой неполярный слой квантовой ямы из InGaN/GaN; электронный инверсионный слой, представляющий собой электронный инверсионный слой из AlGaN с неполярной гранью m; и второй легированный слой, представляющий собой неполярную легированную пленку из GaN p типа.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, а именно к светодиодным чипам, используемым в светодиодных осветительных системах. Светодиодный чип включает полупроводниковый светоизлучающий элемент, установленный на основании, содержащем пластину, изготовленную из диэлектрика, а также расположенное поверх указанных светоизлучающего элемента и пластины покрытие из полимерного компаунда, при этом на краевых участках верхней поверхности пластины из диэлектрика вблизи ее боковых сторон сформированы первая и вторая зоны металлизации, а светоизлучающий элемент имеет положительный и отрицательный металлические электрические выводы, один из которых соединен с первой зоной металлизации, а другой соединен со второй зоной металлизации.

Использование: для создания светоизлучающего устройства. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает в себя выращивание полупроводниковой структуры на подложке, которая включает в себя алюминийсодержащий слой в непосредственном контакте с подложкой и III-нитридный светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа. Способ дополнительно включает в себя удаление подложки и прозрачный материал в непосредственном контакте с алюминийсодержащим слоем. Технический результат: обеспечение возможности создания светоизлучающего устройства с улучшенным извлечением света. 1 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх