Способ массового изготовления светодиодов

 

с т

ОПИСА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

НИЕ (! 1) 541298

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 22.08.73 (21) 1954704/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень № 48

Дата опубликогання описания 13.01.77 (51) М. Кл;- > 05 В 33/10

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.9.038. .002.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Ю. П. Чукова (71) Заявитель (54) СПОСОБ МАССОВОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДОВ

Изобретение относится к ооласти технологии изготовления полупроводниковых приборов, и в частности к технологии изготовления полупроводниковых излучателей, непосредственно преобразующих энергию электрического т ЛЯ В ВИДИМОЕ ИЛИ ИифРаКРаСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. )дной из основных проблем создания эффективного излучателя на р — и-переходе является проблема вывода из кристалла в окружающую среду свечения, которое возникает на p — n-переходе. Трудность вывода излучения связана с большим различием показателей преломления воздуха и полупроводниковых кристаллов. Угол полного внутреннего отражения для GaAS составляет 17, для SiC

22, а для ZnS 25 .

Известны конструкции, позволяющие в той или иной степени решить эту проблему.

Однако все эти конструкции эффективных моноизлучателей предусматривают большую трудоемкость изготовления образца, поскольку поверхность каждого должна отдельно обрабатываться под соответствующую поверхность второго порядка. Это определяет высокую стоимость светодиодов и препятствует птирокому распространению светодиодов с высоким к.п.д.

Известен способ массового изготовления светодиодов, основанный на использовании

Одной общей заготовки, разделяемой на отдельные светодиоды, содержащие p — и-т) ереходы н омическне контакты к /)- и fl-Областям.

Для удентевления производства по предла5 гаемому способу используют заготовку в виде монокристаллического цилиндра, боковую поверхность которого полируют и затем разрезают вдоль оси на два одинаковых полуцилнпдра, IIB плоской поверхности каждого пз

10 этих полуцилиндров создают низкоомный по. iyIIpnI>ogIIIII .Овый слой того же типа проводимоли, ITo II у полуцнлнндра, затем ) а пем формируют в виде узкой полоски вдоль оси цилиндра слой с проводимостью противоно15 ложного типа, после чего полуцнлиндр разрезают на полудиски, на р- и 11-области которых наносят омическне контакты для присоединения внешних выводов.

20 При этом в качестве материала для изготовления полуцилиндров используют монокристаллы соединений А"В с и-проводимостью, а узкую полоску вдоль оси цилиндра изготовляют пз широкозонного материала р-про25 води мости.

Полированный цилиндр изготовляют из сульфида цинка или селенида цинка с и-проводимостью и на него вдоль оси цилиндра наносят слой материала с р-проводимостью и

3) шириной запрещенной зоны не менее 3 эв, 541298

1О

20

На фиг. 1 показан цилиндр с полированной поверхностью из нелегированного высокоомного полупроводника; на фиг. 2 представлен полуцилиндр, который получается после того, как цилиндр, изображенный на фиг. 1, разрезан вдоль оси по плоскостям А — А и Б — Б; на фиг. 3 — полуцилиндр из нелегированного полупроводника с легированным низкоомным слоем того же типа проводимости, что и сам полуцилиндр; на фиг. 4 показана цилиндрическая заготовка с узкой полосой вдоль оси цилиндра; на фиг. 5 изображен светодиод, получающийся в результате разрезания на части длинного полуцилиндра; на фиг. б представлена схема включения светодиода.

Процесс изготовления светодиода состоит в следующем.

Поверхность слитка полупроводникового монокристалла, выращенного по одному из известных способов, подвергается сначала,шлифовке, а затем полировке с тем, чтобы придать заготовке вид цилиндра (фиг. 1). Затем этот цилиндр разрезается на две части вдоль оси (фиг. 2). Для простоты дальнейшего рассмотрения будем считать, что исходный материал имеет произвольную по величине проводимость и-типа. В этом случае на плоской поверхности полуцилиндра создается монокристаллический слой 2 также электронной проводимости, но с требуемым значением удельного сопротивления (фиг. 3), а на него наносится слой с дырочной проводимостью в виде узкой полосы вдоль оси цилиндра 3, после чего полуцилиндр разрезается па узкие полудиски.

На р-и и-области наносятся омические контакты 4 и 5, соответственно к которым может быть осуществлена припайка проводников (фиг. 5). Каждый полудиск может быть закреплен на металлическом держателе для улучшения теплоотвода.

При подаче на р — n-переход б смещающего папря>кения источника 7 в области объемно1о заряда возникает свечение, которое выводится через полированную поверхность 8. Так как р — п-переход, на котором возникает свечение, расположен на оси цилиндра, то большинство квантов света подается на поверхность раздела воздух — полупроводник под углом, меньшим, чем угол полного внутреннего отражения, и поэтому выводится в окружающую среду. Это дает возможность увеличить .КПД светодиода в несколько раз по сравнеиию с плоской конструкцией, Изобретение особенно целесообразно для

55 таких хрупких материалов, как сульфид и селенид цинка, хрупкость которых мешает обработке поверхности отдельного светодиода. К тому же эти материалы выращиваются в виде цилиндрических слитков разных диаметров так, что при небольшом поперечном сечении слитка он без дополнительной резки сразу может быть пущен на шлифовку и полировку. B том случае, когда диаметр слитка большой, первоначально следует разрезать его на длинные параллелепипеды соответствующего поперечного сечения, которые затем шлифуются с целью придания им формы цилиндра. Слой и-типа с высокой проводимостью может быть создан, например, диффузпей Л! в парах цинка, или эпитаксией, Дырочный слой может быть получен вакуумным распылением,широкозонных соединений с дырочной проводимостью.

Формула изобретения

1. Способ массового изготовления светодиодов с цилиндрической излучающей поверхностью, содержащих р — n-переходы и омические контакты к р-и п-областям, основанный на использовании одной общей заготовки, разделяемой на отдельные светодиоды, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью удешевления производства, используют заготовку в виде монокристаллического цилиндра, боковую поверхность которого полируют и затем разрезают вдоль оси на два одинаковых полуцилиндра, »а плоской поверхпости каждого из этих полуцилиндров создают низкоомный полупроводниковый слой того же типа проводимости, что и у полуцилиндра, вслед за чем на нем формируют в виде узкой полоски вдоль оси цилиндра слой с проводимостью противоположного типа, после чего полуцилиндр разрезают на полудиски, на р-и и-области которых наносят омические контакты для присоединения внешних выводов.

2. Способ IIO п. 1, отличàloщийся тем, гго в качестве материала для изготовления полуцилиндров используют монокристаллы соединений АцВ с п-проводимостью, а узкую полоску вдоль оси цилиндра изготовляют из широкозонного материала р-проводимости.

3. Способ по п. 1, отл и ч а ю щ и и ся тем, что полированный цилиндр изготовляют из сульфида цинка или селенида цинка с и-проводимостью и на него вдоль оси цилиндра наносят слой материала с р-проводимостью и шириной запрещенной зоны не менее 3 эв, 541298,4 и".4 Риг,1

4>иг.2

Фиг.5

Составитель И, Найднна

Техред Е. Петрова

Редактор С. Заика

Корректор Н. Аук

Заказ 3001 13 Изд. № 1923 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретен ий и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2