MICRODIODO EMISOR DE LUZ DE NITRURO CON ALTO BRILLO Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DEL MISMO.
LED (diodo emisor de luz) de nitruro, que comprende: una pluralidad de pilares luminosos (10) que tienen una capa de GaN de tipo n (2) dispuestos sobre un substrato (1),
una capa emisora de luz (3) dispuesta sobre la capa de GaN de tipo n (2), y una capa de GaN de tipo p (4) dispuesta sobre la capa emisora de luz (3); un material de relleno de huecos (5) relleno entre los pilares luminosos (10) para tener substancialmente la misma altura que los pilares luminosos (10); un electrodo transparente de tipo p (6) dispuesto sobre una superficie superior (11) del material de relleno de huecos (5) y los pilares luminosos (10); un electrodo de tipo p (7) dispuesto sobre el electrodo transparente de tipo p (6); y un electrodo de tipo n (8) conectado eléctricamente a la capa de GaN de tipo n (2), en el que una agrupación de los pilares luminosos se activa al mismo tiempo, y caracterizado por el hecho de que una superficie superior de la capa de GaN de tipo p (4) de los pilares luminosos (10) tiene superficies convexas (11a)
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/KR2003/001600.
Solicitante: KANG, SANG-KYU.
Nacionalidad solicitante: República de Corea.
Dirección: 101-809 SAMHO HANSUP APARTMENT 1030-1 BANGBAE 3-DONG SEOCHO-GU, 137-851 SEOUL REPUBLICA DE COREA.
Inventor/es: KANG,Sang-kyu208-302 Moklyun apt.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 8 de Agosto de 2003.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L33/08 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 33/00 Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50 tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00). › con una pluralidad de regiones electroluminiscentes, p. ej. capa de emisión de luz lateralmente discontinua o región fotoluminiscente integrada en el cuerpo de semiconductores (H01L 27/15 tiene prioridad).
Clasificación PCT:
- H01L33/08 H01L 33/00 […] › con una pluralidad de regiones electroluminiscentes, p. ej. capa de emisión de luz lateralmente discontinua o región fotoluminiscente integrada en el cuerpo de semiconductores (H01L 27/15 tiene prioridad).
Clasificación antigua:
- H01L21/30 H01L […] › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › Tratamiento de cuerpos semiconductores utilizando procesos o aparatos no cubiertos por los grupos H01L 21/20 - H01L 21/26 (fabricación de electrodos sobre estos cuerpos H01L 21/28).
- H01L33/00 H01L […] › Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50 tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00).
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2356606_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un microdiodo emisor de luz (LED) de nitruro con alto brillo y a un procedimiento de fabricación del mismo, y en concreto a un microdiodo emisor de luz (LED) de nitruro con alto brillo y a un procedimiento de fabricación del mismo, en los que se maximiza la eficiencia luminosa mediante el 5 ajuste fino de los elementos luminosos de nitruro de tamaño micro y permitiendo activar al mismo tiempo una agrupación de los elementos.
Antecedentes de la invención
Recientemente, debido a las excelentes características de un semiconductor de nitruro de galio (GaN), un LED semiconductor de nitruro se ha estudiado ampliamente. 10
Específicamente, para usar el LED de nitruro para iluminación, así como para visualización, deben superarse el límite de brillo de los LED comercializados.
El LED de nitruro generalmente emite luz en un área del elemento que tiene un diámetro de 300 µm o más. La luz emitida por una capa luminosa no puede salir del elemento y bloquearse en el elemento, de manera que el LED de nitruro tiene un límite que su eficiencia luminosa externa no supera el 30%. 15
Para solucionar este problema, la eficiencia luminosa interna y la eficiencia luminosa externa deben optimizarse, respectivamente. Como la mayoría de GaN se cultiva usando una tecnología epitaxia heterogénea, una pluralidad de defectos en la red existen necesariamente en el mismo, lo que resulta en el deterioro de la eficiencia luminosa interna.
Sin embargo, el reciente crecimiento de las tecnologías de GaN tienen una tendencia a basarse en 20 la tecnología epitaxia heterogénea, y así es difícil esperar mejorar más la eficiencia luminosa interna. Por lo tanto, se han publicado ensayos para mejorar la eficiencia luminosa a través de tecnologías tales como la formación eficiente de electrodos y tecnologías de empaquetado que mejoran la concentración de la luz con una estructura de elementos previamente optimizada y montada en una fina película.
El documento EP 977 280 A2 describe un LED que tiene una pluralidad de pilares luminosos. 25
Breve descripción de los dibujos adjuntos
La figura 1 es una vista que ilustra un microdiodo emisor de luz (LED) de la presente invención;
Las figuras 2A a 2E son vistas que ilustran un procedimiento de fabricación del micro LED que se muestra en la figura 1;
La figura 3 es una vista que ilustra un micro LED de acuerdo con la invención; 30
La figura 4 es una vista que ilustra una modificación del micro LED de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Tema técnico
Con el fin de resolver los problemas anteriores, la presente invención se ideó para proporcionar un 35 micro LED de nitruro con un alto brillo mejorado usando un semiconductor de nitruro que tiene una estructura de película delgada previamente optimizado y montada. Por lo tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un micro LED de nitruro con alto brillo y un procedimiento de fabricación del mismo, en la que se amplía un área luminosa para que sea lo más grande posible para permitir que la luz emitida por una capa activa salga de un elemento, mediante el control de elementos luminosos en un tamaño micro. 40
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un micro LED de nitruro de alto brillo que consuma la misma potencia que los LEDs convencionales de gran superficie y cuya eficiencia luminosa sea más excelente, y un procedimiento para la fabricación de los mismos.
Solución técnica
Para lograr los objetivos anteriores, de acuerdo con una realización preferida de la invención, se 45 proporciona un micro LED de nitruro de alto brillo que consume la misma potencia que un LED de gran superficie convencional pero que tiene una eficiencia luminosa más excelente, y un procedimiento de fabricación del mismo.
Para lograr los objetos antes mencionados, la presente invención proporciona un micro LED (diodo emisor de luz) de nitruro de alto brillo que tiene una pluralidad de pilares luminosos, comprendiendo el LED: una
pluralidad de pilares luminosos de tamaño micro que tienen una capa de GaN de tipo n formadas sobre un substrato, una capa activa formada sobre la capa de GaN de tipo n, y una capa de GaN tipo p formada sobre la capa activa, un material de relleno de huecos relleno entre los pilares luminosos para tener substancialmente la misma altura que los pilares luminosos, un electrodo transparente de tipo p formado sobre una superficie superior del material de relleno de huecos y los pilares luminosos, un electrodo de tipo p formado en el electrodo transparente de tipo p, y un 5 electrodo de tipo n conectado eléctricamente a la capa de GaN de tipo n, en el que una agrupación de los pilares luminosos se activa al mismo tiempo y en el que una superficie superior de los pilares luminosos tiene superficies convexas.
En la presente invención, es preferible que el material de relleno de huecos incluya por lo menos uno seleccionado entre SiO2, Si3N4 o una combinación de los mismos, poliamida, y ZrO2/SiO2 o HfO2/SiO2. 10
En la presente invención, el material de relleno de huecos está formado para tener substancialmente la misma altura que los pilares luminosos a través de un proceso CMP (Pulido Mecánico Químico).
En la presente invención, una superficie superior de la capa de GaN de tipo p de los pilares luminosos tiene superficies convexas formadas a través del proceso CMP. Las superficies convexas sirven como lentes. 15
En la presente invención, es preferible que el electrodo transparente comprenda una combinación de Ni/Au (NiO/Au) oxidado o un ITO (óxido de estaño e indio).
En la presente invención, es preferible que el micro LED de nitruro también comprenda un par de capas DBR (reflectores Bragg distribuidos) formadas sobre una superficie superior del electrodo transparente y una superficie inferior del substrato, respectivamente. 20
En la presente invención, el micro LED de nitruro también puede comprender una capa AR (anti-reflectante) recubierta sobre una superficie superior del electrodo transparente o una superficie inferior del substrato.
En la presente invención, los pilares luminosos pueden tener superficies laterales formadas oblicuamente. En este caso, es preferible que el micro LED de nitruro comprenda además una capa DBR hecha de ZrO2/SiO2 o HfO2/SiO2 y formada por debajo del material de relleno de huecos en huecos entre los pilares 25 luminosos.
Además, la presente invención proporciona un procedimiento de fabricación de un micro LED de nitruro de alto brillo que tiene una pluralidad de micro pilares luminosos, comprendiendo el procedimiento: (a) una etapa de crecimiento secuencial de una capa de GaN de tipo n, una capa activa, y una capa de GaN de tipo p sobre un disco o substrato, (b) una etapa de grabado en seco el disco procesado para formar los pilares luminosos que 30 tienen la capa de GaN de tipo n, la capa activa y la capa de GaN de tipo p sobre el sustrato, (c) una etapa de depósito de un material de relleno de huecos en los huecos entre los pilares luminosos; (d) una etapa de aplanado de una superficie superior de una agrupación de pilares luminosos y una superficie superior del material de relleno de huecos usando un proceso de CMP y (e) una etapa de depósito de un electrodo transparente sobre todas las superficies superiores de la agrupación de pilares luminosos y el material de relleno de huecos, depositando un 35 electrodo de tipo p y un electrodo de tipo n en posiciones predeterminadas, respectivamente, y calentar la estructura resultante, en el que la etapa (a) se realiza de tal manera que la superficie superior de la capa de GaN de tipo p en los pilares luminosos se forma para tener superficies convexas.
En la presente invención, es preferible que la etapa (c) se realice de manera que los huecos entre los pilares luminosos estén completamente llenos con el material de relleno de huecos, y la etapa (d) se realiza de 40 tal manera que la superficie superior de los pilares luminosos y la superficie superior del material de relleno de huecos tienen la misma altura entre sí.
En la presente invención, la etapa (c) pueden realizarse de tal manera que los huecos entre los pilares luminosos están... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. LED (diodo emisor de luz) de nitruro, que comprende:
una pluralidad de pilares luminosos (10) que tienen una capa de GaN de tipo n (2) dispuestos sobre un substrato (1), una capa emisora de luz (3) dispuesta sobre la capa de GaN de tipo n (2), y una capa de GaN de tipo p (4) dispuesta sobre la capa emisora de luz (3); 5
un material de relleno de huecos (5) relleno entre los pilares luminosos (10) para tener substancialmente la misma altura que los pilares luminosos (10);
un electrodo transparente de tipo p (6) dispuesto sobre una superficie superior (11) del material de relleno de huecos (5) y los pilares luminosos (10);
un electrodo de tipo p (7) dispuesto sobre el electrodo transparente de tipo p (6); y 10
un electrodo de tipo n (8) conectado eléctricamente a la capa de GaN de tipo n (2),
en el que una agrupación de los pilares luminosos se activa al mismo tiempo, y caracterizado por el hecho de que una superficie superior de la capa de GaN de tipo p (4) de los pilares luminosos (10) tiene superficies convexas (11a).
2. LED de nitruro según la reivindicación 1, en el que el material de relleno de huecos (5) incluye 15 por lo menos uno seleccionado entre SiO2, Si3N4 o una combinación de los mismos, poliamida, y ZrO2/SiO2 o HfO2/SiO2.
3. LED de nitruro según la reivindicación 1, en el que el electrodo transparente (6) comprende una combinación de Ni/Au (NiO/Au) oxidado o un ITO (óxido de estaño e indio).
4. LED de nitruro según la reivindicación 1, que también comprende un par de capas (9) DBR 20 (reflectores Bragg distribuidos) dispuestas sobre una superficie superior del electrodo transparente (6) y una superficie inferior del substrato (1), respectivamente.
5. LED de nitruro según la reivindicación 1, que también comprende una capa AR (antireflectante) dispuesta sobre una superficie superior del electrodo transparente (6) o una superficie inferior del substrato (1).
6. LED de nitruro según la reivindicación 1, en el que los pilares luminosos (10) tienen superficies 25 laterales (10a) con una forma oblicua.
7. LED de nitruro según la reivindicación 6, que también comprende una capa DBR (9a) hecha de ZrO2/SiO2 o HfO2/SiO2 y dispuesta debajo del material de relleno de huecos (5) en huecos (12) entre los pilares luminosos (10).
8. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro que tiene una pluralidad de pilares 30 luminosos, que comprende:
(a) una etapa de crecimiento secuencial de una capa de GaN de tipo n (2), una capa emisora de luz (3), y una capa de GaN de tipo p (4) en un disco o substrato (1);
(b) una etapa de grabado en seco del disco procesado para formar los pilares luminosos (10) que tienen la capa de GaN de tipo n (2), la capa emisora de luz (3) y la capa de GaN de tipo p (4) sobre el sustrato (1); 35
(c) una etapa de depósito de un material de relleno de huecos (5) en los huecos entre los pilares luminosos (10);
(d) una etapa de aplanado de una superficie superior de una agrupación de pilares luminosos (10) y una superficie superior del material de relleno de huecos (5) usando un proceso CMP; y
(e) una etapa de depósito de un electrodo transparente (6) en todas las superficies superiores de 40 la agrupación de pilares luminosos (10) y el material de relleno de huecos (5), depositando un electrodo de tipo p (7) y un electrodo de tipo n (8) en posiciones predeterminadas, respectivamente, y calentar la estructura resultante;
caracterizado por el hecho de que la capa de la etapa (d) se realiza de tal manera que la superficie superior de la capa de GaN de tipo p (4) en los pilares luminosos (10) se forma para tener superficies convexas (11a). 45
9. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 8, en el que la etapa (c) se realiza de tal manera que los huecos (12) entre los pilares luminosos (10) están completamente llenos con el material de relleno de huecos (5); y
en el que la etapa (d) se realiza de tal manera que la superficie superior de los pilares luminosos (10) y la superficie superior del material de relleno de huecos (5) tienen la misma altura entre sí.
10. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 8, en el que el material de relleno de huecos (5) incluye por lo menos uno seleccionado entre SiO2, Si3N4 o una combinación de los mismos, poliamida, y ZrO2/SiO2 o HfO2/SiO2. 5
11. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 8, en el que el electrodo transparente (6) comprende una combinación de Ni/Au (NiO/Au) oxidado o un ITO (óxido de estaño e indio).
12. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 8, después de la etapa (e), que comprende una etapa de depósito de un par de capas (9) DBR (reflectores Bragg distribuidas) 10 sobre una superficie superior del electrodo transparente (6) y una superficie inferior del substrato (1).
13. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 8, después de la etapa (e), que también comprende una etapa de recubrimiento de una capa AR (antireflectante) sobre una superficie superior del electrodo transparente (6) o una superficie inferior del substrato (1).
14. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 8, en el que en 15 la etapa (b), las variables de proceso se controlan de tal manera que las superficies laterales de los pilares luminosos (10) se forman en porciones oblicuas (10a).
15. Procedimiento para la fabricación de un LED de nitruro según la reivindicación 14, entre la etapa (b) y la etapa (c), que también comprende una etapa de depósito de una capa DBR (9a) dentro de los huecos (12) entre los pilares luminosos (10). 20
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