Нитридный полупроводниковый элемент и способ его изготовления

Авторы патента:

НИВА Норитака (JP)

ИНАДЗУ Тецухико (JP)

H01L33/40 - Полупроводниковые приборы по меньшей мере с одним потенциальным барьером или с поверхностным барьером, предназначенные для светового излучения, например инфракрасного; специальные способы или устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42; полупроводниковые лазеры H01S 5/00; электролюминесцентные источники H05B 33/00)

Владельцы патента RU 2566383:

СОКО КАГАКУ КО., ЛТД. (JP)

Изобретение относится к светодиоду или лазерному диоду и способу его изготовления. Нитридный полупроводниковый элемент 1 включает в себя основную структурную часть 5 и структурную часть 11 элемента, сформированную на основной структурной части 5 и имеющую, по меньшей мере, полупроводниковый слой 6 AlGaN n-типа и полупроводниковые слои 8, 9, 10 AlGaN p-типа и дополнительно включает в себя n-электродную контактную часть 13а, образованную на полупроводниковом слое 6 AlGaN n-типа, n-электродную часть 13b контактной площадки, образованную на n-электродной контактной части 13a, и p-электрод 12, образованный на полупроводниковых слоях 8, 9, 10 AlGaN p-типа, причем мольная доля AlN в полупроводниковом слое 6 AlGaN n-типа составляет 20% или более, n-электродная контактная часть 13а включает в себя один или более металлических слоев, и p-электрод 12 и n-электродная часть 13b контактной площадки имеют общую наслоенную структуру из двух или более слоев со слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, состоящим из проводящего оксида металла и образованным под самым верхним слоем для предотвращения диффузии Au. Настоящее изобретение позволяет предотвратить образование сплава Au на поверхности n-электрода и на поверхности p-электрода в нитридном полупроводниковом элементе. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к нитридному полупроводниковому элементу и к способу его изготовления, в частности относится к нитридному полупроводниковому элементу с центральной длиной волны излучения света около 365 нм или меньше, используемому в светодиоде или лазерном диоде, и способу его изготовления, а более конкретно относится к структуре n-электрода и p-электрода, используемых в этом элементе.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Как правило, нитридный полупроводниковый светоизлучающий элемент, такой как светодиод (LED) или полупроводниковый лазер, имеет структуру светоизлучающего элемента, в которой множество нитридных полупроводниковых слоев эпитаксиально выращивают на сапфировой подложке во многих случаях. Нитридный полупроводниковый слой выражают общей формулой Al_1-x-yGa_xIn_yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1).

[0003] Структура светоизлучающего элемента является двойной гетероструктурой, в которой активный слой из нитридного полупроводникового слоя, обладающий структурой с одной квантовой ямой (SQW) или структурой с множеством квантовых ям (MQW), расположен между нитридным полупроводниковым слоем n-типа и нитридным полупроводниковым слоем p-типа. В случае, когда активный слой является полупроводниковым слоем AlGaN, для него мольную долю AlN (или коэффициент композиции Al) регулируют так, что энергию (ширину) запрещенной зоны можно регулировать, чтобы быть в диапазоне от нижнего предела до верхнего предела энергий запрещенной зоны GaN и AlN (примерно 3,4 эВ и примерно 6,3 эВ), и можно получить ультрафиолетовый светоизлучающий элемент с длиной волны излучения от примерно 200 нм до примерно 365 нм. В связи с этим, если прямой ток течет от нитридного полупроводникового слоя p-типа к нитридному полупроводниковому слою n-типа, то свет излучается в активный слой согласно приведенной выше энергии запрещенной зоны.

[0004] Для подачи внешнего прямого тока p-электрод предусмотрен на нитридном полупроводниковом слое p-типа, а n-электрод предусмотрен на нитридном полупроводниковом слое n-типа. Фиг. 10 схематично показывает структуру элемента обычного светодиода. Светодиод, показанный на Фиг. 10, конфигурируют так, что нитридный полупроводниковый слой 101 n-типа, активный слой 102 и нитридный полупроводниковый слой 103 p-типа осаждают последовательно на пластину 100, сформированную осаждением нитридного полупроводникового слоя на сапфировую подложку, причем нитридный полупроводниковый слой 103 p-типа и активный слой 102 частично вытравливают, пока не вскроется нитридный полупроводниковый слой 101 n-типа, n-электрод 104 формируют на вскрытой поверхности нитридного полупроводникового слоя 101 n-типа, а p-электрод 105 формируют на поверхности нитридного полупроводникового слоя 103 p-типа.

[0005] В случае, если активным слоем является полупроводниковый слой AlGaN, каждый из нитридного полупроводникового слоя n-типа и нитридного полупроводникового слоя p-типа, которые формируют сэндвич-структуру с активным слоем, является полупроводниковым слоем AlGaN с мольной долей AlN, большей, чем у активного слоя. Следовательно, как правило, каждый из n-электрода и p-электрода конфигурируют для получения наслоенной структуры из двух или более слоев, в которых нижняя сторона слоя предоставлена с металлическим слоем, способным образовывать омический контакт с полупроводниковым слоем AlGaN n-типа или полупроводниковым слоем AlGaN p-типа, и верхняя сторона слоя предоставлена со слоем Au, так, что можно выполнить проводное соединение с помощью проволоки Au или т.п. В виде примера n-электрод имеет четырехслойную структуру Ti/Al/Ti/Au, образованную с нижней стороны слоя, а p-электрод имеет двухслойную структуру Ni/Au, образованную с нижней стороны слоя. Здесь для случая, когда свет, излучаемый из активного слоя, выводится со стороны задней поверхности, если в n-электроде содержится Al, свет, отраженный от интерфейса на задней поверхности в направлении активного слоя, снова отражается n-электродом в направлении задней поверхности, так что внешняя квантовая эффективность светоизлучающего элемента может быть улучшена.

[0006] В обычном случае каждый из n-электрода и p-электрода подвергают термической обработке, например отжигу или спеканию после осаждения и формирования рисунка, чтобы образовать предпочтительно омический контакт между металлическим слоем на нижней стороне слоя и полупроводниковым слоем AlGaN n-типа или p-типа. Однако в результате термической обработки металлический слой на нижней стороне слоя сплавляется с Au на верхней стороне слоя, и обнажается сплавной металл, другой, чем Au, на поверхности каждого электрода и ухудшает состояние поверхности, так что в некоторых случаях невозможно выполнить проводное соединение, а ухудшение становится ощутимым, особенно в случае высокой температуры термической обработки.

[0007] Таким образом, контрмеру против такого ухудшения каждой электродной поверхности в результате термообработки условно берут такой, что слой Au образуют повторно на каждой электродной поверхности посредством осаждения и формирования рисунка соединительного слоя из Ni и слоя Au. Однако такая контрмера имеет проблему в том, что повышается стоимость изготовления, поскольку увеличивается количество этапов образования пленки. Согласно патентному документу 1, приведенному ниже, металлический барьерный слой, состоящий из металла, обладающего температурой плавления выше, чем температура плавления Al, предусматривают на поверхности слоя Al с нижней стороны слоя, чтобы изолировать слой Au и слой Al с помощью металлического барьерного слоя, для предотвращения образования сплава Au с верхней стороны слоя с Al и Ti с нижней стороны слоя.

[0008] ДОКУМЕНТ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

Патентный документ 1: JP 2005-354040 A

РАСКЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ РЕШЕНЫ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] В случае ультрафиолетового светоизлучающего элемента с длиной волны излучения 365 нм или меньше энергия запрещенной зоны активного слоя равна или больше, чем энергия GaN, так что энергия запрещенной зоны каждого из полупроводниковых слоев AlGaN, которые служат в качестве нитридного полупроводникового слоя n-типа и нитридного полупроводникового слоя p-типа, которые образуют сэндвич-структуру с активным слоем, устанавливают большей, чем энергия запрещенной зоны активного слоя. Следовательно, мольная доля AlN каждого из полупроводниковых слоев AlGaN, которые служат в качестве нитридного полупроводникового слоя n-типа и нитридного полупроводникового слоя p-типа, которые образуют сэндвич-структуру с активным слоем, должна составлять примерно 20% или больше.

[0010] На Фиг. 1 показан результат, полученный путем измерения соотношений контактного сопротивления ρ_c (единицы измерения: Ом•см²) между n-электродом (Ti/Al/Ti/Au: самым нижним слоем является Ti, а самым верхним слоем является Au), образованным на слое Al_xGa_1-xN n-типа, и слоем AlGaN n-типа и температурой термообработки T (единицы измерения: °C) для четырех случаев, при которых мольные доли x AlN в слое AlGaN n-типа составляют 0%, 25%, 40% и 60%. Каждую точку, показанную на Фиг. 1, получают нанесением на график среднего значения контактного сопротивления множества образцов, имеющих одинаковую мольную долю AlN и подвергнутых термообработке при одинаковой температуре, и кривая, показанная прерывистой линией, представляет тенденцию изменения каждой точки с целью описания. Кроме того, контактное сопротивление было измерено широко известным способом модели линии передач (TLM). Температура термообработки была установлена в диапазоне от 450°C до 1000°C.

[0011] Из измеренного результата на Фиг. 1 видно, что контактное сопротивление ρ_c уменьшается и достигает самой низкой величины или зоны подхода к заданной координате в определенном интервале температуры термообработки T для каждой мольной доли x AlN, а интервал становится большим и распределяется в низкотемпературной области, поскольку мольная доля x AlN является низкой, в то время как интервал становится узким и перемещается в область высоких температур, в результате того, что мольная доля x AlN становится высокой. Кроме того, если температура термообработки T поднимается за пределы указанного интервала, контактное сопротивление ρ_c увеличивается, и, если температура термообработки T падает ниже указанного интервала, то контактное сопротивление ρ_c также повышается. Кроме того, если температура термообработки T падает слишком низко, омический контакт не образуется. Кроме того, несмотря на то, что это не показано на Фиг. 1, в случае, когда мольная доля x AlN составляет 0,6 или больше, контактное сопротивление ρ_c изменяется значительно, так что для получения стабильного низкого контактного сопротивления ρ_c термообработку в этом случае необходимо проводить при более высокой температуре.

[0012] Следовательно, в случае ультрафиолетового светоизлучающего элемента с длиной волны излучения 365 нм или меньше термообработку необходимо выполнять почти при 600°C или больше, чтобы образовать n-электрод на слое AlGaN n-типа с низким контактным сопротивлением. Если длина волны излучения становится короткой, то есть когда мольная доля x AlN увеличивается, необходимо проводить термообработку при более высокой температуре.

[0013] Далее на Фиг. 2А-2H показано соотношение между образованием сплава между самым верхним слоем Au и металлом на нижней стороне слоя на n-электроде с четырехслойной структурой Ti/Al/Ti/Au и температурами термообработки. Фиг. 2А является фотографией поверхности электрода стандартного образца, на котором не выполняли термообработку, а Фиг. 2B-2H являются фотографиями электродных поверхностей образцов, подвергнутых термообработке, чьи температуры термообработки составляют 450°C, 600°C, 650°C, 700°C, 750°C, 800°C и 900°C. Кроме того, толщины пленки слоев n-электрода составляют 10 нм/100 нм/50 нм/100 нм от нижней стороны слоя, время термообработки составляет 120 секунд, и атмосферой в рабочей камере является атмосфера азота. Каждое изображение, показанное на Фиг. 2А-2H, является бинарным и монохромным, полученным с цветной фотографии, и если температура термообработки 600°C или больше, то поверхность ярче, чем поверхность стандартного образца, что означает, что Au образует сплав и Au остается недостаточно на поверхности электрода для выполнения соединения. В результате действительного выполнения проводного соединения для n-электрода, подвергнутого термообработке в том же состоянии, подтверждается, что проводное соединение не может быть выполнено.

[0014] Далее на Фиг. 3А и 3B показаны соотношения между образованием сплава между Au самого верхнего слоя и Ni на нижней стороне слоя p-электрода с двухслойной структурой Ni/Au и температурой термообработки. Фиг. 3А представляет собой фотографию поверхности электрода стандартного образца, на котором не выполняли термообработку, а Фиг. 3B представляет собой фотографию поверхности электрода образца, подвергнутого термообработке, проведенной при 450°C. Кроме того, толщины пленки слоев p-электрода составляют 60 нм/50 нм с нижней стороны слоя, время термообработки составляет 120 секунд, и атмосферой в рабочей камере является воздух. Каждое изображение, показанное на Фиг. 3А и 3B, является бинарным и монохромным, полученным с цветной фотографии, и если температура термообработки составляет 450°C, то поверхность ярче, чем поверхность стандартного образца, что означает, что Au образует сплав, и Au остается недостаточно на поверхности электрода для выполнения соединения. В результате фактического выполнения проводного соединения для p-электрода, подвергнутого термообработке в том же состоянии, подтверждается, что проводное соединение не может быть выполнено.

[0015] Если сравнивать результаты, показанные на Фиг. 2 и 3, с содержимым патентного документа 1, Au образует сплав, так что, несмотря на то, что каждый из n-электрода с четырехслойной структурой и p-электрода с двухслойной структурой под самым верхним слоем Au имеет Ti или Ni с температурой плавления выше, чем температура плавления Al, отсюда следует, что Au недостаточно предохраняется от образования сплава только посредством предоставления барьерного металлического слоя, состоящего из металла с температурой плавления выше, чем у Al, как предложено в патентном документе 1.

[0016] Как описано выше, в случае ультрафиолетового светоизлучающего элемента с длиной волны эмиссии 365 нм или меньше для n-электрода необходима термообработка при 600°C или выше. Указанный выше способ формирования электрода, в котором после того, как n-электрод и p-электрод подвергают термообработке, слой Au на каждом электроде формируют повторно, и термообработку после этого не выполняют, что является самым надежным решением, но в данном способе увеличивается количество этапов формирования электрода, и увеличивается расход Au, так что проблема состоит в том, что возрастают затраты на производство.

[0017] Настоящее изобретение было выполнено с учетом вышеупомянутых проблем, и целью настоящего изобретения является предотвратить образование сплава Au на поверхности n-электрода и на поверхности p-электрода в нитридном полупроводниковом элементе.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

[0018] Для решения вышеупомянутой проблемы настоящее изобретение предлагает нитридный полупроводниковый элемент, включающий в себя: основную структурную часть, структурную часть элемента с, по меньшей мере, полупроводниковым слоем AlGaN n-типа и полупроводниковым слоем AlGaN p-типа, образованную на основной структурной части, n-электродную контактную часть, образованную на полупроводниковом слое AlGaN n-типа, n-электродную часть контактной площадки, образованную на n-электродной контактной части, и p-электрод, образованный на полупроводниковом слое AlGaN p-типа, при этом мольная доля AlN в полупроводниковом слое AlGaN n-типа составляет 20% или больше, n-электродная контактная часть включает в себя один или более металлических слоев, и p-электрод и n-электродная часть контактной площадки имеют общую наслоенную структуру из двух или более слоев со слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, состоящим из проводящего оксида металла и образованного под самым верхним слоем для предотвращения диффузии Au.

[0019] Кроме того, согласно изобретению полупроводниковым слоем AlGaN является нитридный полупроводник группы III, который основан на трехкомпонентном (или двухкомпонентном) составе, выраженном общей формулой: Al_xGa_1-xN (x является мольной долей AlN, 0≤x≤1), и обладает энергией запрещенной зоны в пределах интервала энергий запрещенной зоны GaN (x=0) и AlN (x=1) (примерно 3,4 эВ и примерно 6,2 эВ), которые служат в качестве нижнего предела и верхнего предела. До тех пор, пока выполняется условие, касающееся вышеупомянутой энергии запрещенной зоны, может быть включено небольшое количество In.

[0020] В соответствии с нитридным полупроводниковым элементом, имеющим вышеупомянутые характеристики, n-электрод включает в себя n-электродную контактную часть и n-электродную часть контактной площадки, а p-электрод имеет наслоенную структуру, общую с n-электродной контактной частью, поэтому n-электрод и p-электрод можно сформировать так, что после того, как осаждена n-электродная контактная часть и сформирован рисунок на полупроводниковом слое AlGaN n-типа и после этого отожжен, осаждают p-электрод и n-электродную часть контактной площадки и формируют рисунок на полупроводниковом слое AlGaN p-типа и n-электродную контактную часть, соответственно, в то же самое время, а затем отжигают. Таким образом, поскольку общая наслоенная структура имеет слой, предотвращающий диффузию Au, можно предотвратить образование сплава Au при термообработке во время формирования p-электрода и n-электродной части контактной площадки. То есть, сравнивая с традиционным способом, в котором p-электрод и n-электрод наносят по отдельности и формируют их рисунок, а затем отжигают, можно предотвратить образование сплава Au без увеличения количества этапов. Кроме того, в отличие от барьерного металлического слоя, используемого в патентном документе 1, поскольку слой, предотвращающий диффузию Au, состоит из оксида металла, в котором металл и кислород связаны, и обеспечивается устойчивое состояние, металл в слое, предотвращающем диффузию Au, едва ли соединяется с Au, и диффузию Au можно предотвратить, так что можно предотвратить образование сплава Au c металлом на нижней стороне слоя, предотвращающего диффузию Au.

[0021] Кроме того, более предпочтительно, чтобы в нитридном полупроводниковом элементе с вышеупомянутыми характеристиками n-электродная контактная часть содержала Al. Если Al диффундирует в полупроводниковый слой AlGaN n-типа, который служит в качестве основного слоя, за счет термообработки, то предпочтительный омический контакт может быть образован между n-электродной контактной частью и полупроводниковым слоем AlGaN n-типа. Помимо этого, в случае, если нитридный полупроводниковый элемент является ультрафиолетовым светоизлучающим элементом, а также является светоизлучающим элементом, использующем флип-чип соединение, с выходом от задней поверхности, свет, отраженный задней поверхностью внутрь элемента, может снова быть отражен n-электродом в направлении задней поверхности, так что внешняя квантовая эффективность светоизлучающего элемента улучшается.

[0022] Кроме того, более предпочтительно, чтобы в нитридном полупроводниковом элементе с вышеупомянутыми характеристиками слоем, предотвращающим диффузию Au, являлся слой ITO (оксида индия-олова).

[0023] Кроме того, более предпочтительно, чтобы в нитридном полупроводниковом элементе с вышеупомянутыми характеристиками n-электродная контактная часть не содержала Au. Тем самым, расход Au, требуемый для формирования n-электрода, может быть уменьшен.

[0024] Кроме того, в нитридном полупроводниковом элементе с упомянутыми выше характеристиками более предпочтительно, чтобы в общей наслоенной структуре, проводящий соединительный слой для соединения слоя Au и слоя, предотвращающего диффузию Au, был расположен между слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, а толщина пленки проводящего соединительного слоя была равна или меньше, чем половина толщины пленки слоя Au. Тем самым, в случае, если соединительные свойства между слоем Au и слоем, предотвращающим диффузию Au, не являются предпочтительными, можно предотвратить отслаивание слоя Au. Помимо этого толщина пленки проводящего соединительного слоя равна или меньше, чем половина толщины пленки слоя Au, так что даже если слой Au до некоторой степени образует сплав с проводящим соединительным слоем, то диффузия золота предотвращается в направлении нижнего слоя для слоя, предотвращающего диффузию Au. Следовательно, не происходит эрозии Au, и слой Au на поверхности электрода можно сохранить в состоянии, способном к соединению.

[0025] Структурной частью элемента в нитридном полупроводниковом элементе с упомянутыми выше характеристиками является структурная часть светоизлучающего элемента, включающая в себя активный слой с полупроводниковым слоем AlGaN между полупроводниковым слоем AlGaN n-типа и полупроводниковым слоем AlGaN p-типа.

[0026] Кроме того, для решения упомянутой выше проблемы настоящее изобретение предлагает способ изготовления нитридного полупроводникового элемента с упомянутыми выше характеристиками, причем способ включает в себя этап образования основной структурной части, этап образования структурной части светоизлучающего элемента, этап образования n-электродной контактной части на полупроводниковом слое AlGaN n-типа осаждением и формирования рисунка металлического слоя n-электродной контактной части, а затем выполнения первого процесса отжига, и этап образования n-электродной части контактной площадки на n-электродной контактной части и одновременно p-электрода на полупроводниковом слое AlGaN p-типа осаждением и формирования рисунка многослойной пленки общей наслоенной структуры, и затем выполнения второго процесса отжига.

[0027] В соответствии со способом изготовления упомянутого выше нитридного полупроводникового элемента с упомянутыми выше характеристиками общая наслоенная структура p-электрода и n-электродной части контактной площадки обладает слоем, предотвращающим диффузию Au, для предотвращения диффузии Au, поэтому можно предотвратить диффузию Au и образование сплава во время второго процесса отжига, выполняемого при формировании p-электрода и n-электродной части контактной площадки. Другими словами, по сравнению с традиционным способом, в котором при формировании p-электрод и n-электрод наносят по отдельности, формируют рисунок и отжигают, можно предотвратить образование сплава Au без увеличения количества этапов изготовления.

[0028] Кроме того, p-электрод может быть сформирован одновременно с n-электродной частью контактной площадки в процессе формирования n-электрода, так что по сравнению с традиционным случаем, когда p-электрод и n-электрод формируют по отдельности, можно предотвратить образование сплава Au без увеличения количества этапов изготовления.

[0029] Помимо этого для способа изготовления нитридного полупроводникового элемента с упомянутыми выше характеристиками более предпочтительно, чтобы температура второго процесса отжига была ниже, чем температура первого процесса отжига. При такой схеме предотвращается влияние второго процесса отжига, и первый процесс отжига можно выполнить при оптимальной температуре, согласно мольной доли AlN в полупроводниковом слое AlGaN n-типа, чтобы минимизировать контактное сопротивление между n-электродной контактной частью и полупроводниковым слоем AlGaN n-типа.

[0030] Помимо этого для способа изготовления нитридного полупроводникового элемента с упомянутыми выше характеристиками более предпочтительно, чтобы температура первого процесса отжига составляла 700°C или выше и 1000°C или ниже.

[0031] Помимо этого для способа изготовления нитридного полупроводникового элемента с упомянутыми выше характеристиками более предпочтительно, чтобы температура второго процесса отжига составляла 400°C или выше и 600°C или ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0032] Фиг. 1 является типичным графиком, показывающим измеренный результат соотношения между контактным сопротивлением между n-электродом, образованным на слое AlGaN n-типа, и слоем AlGaN n-типа, температурой термообработки T и мольной долей AlN в слое AlGaN n-типа.

Фиг. 2A-2H являются фотографиями поверхности электрода, каждая из которых показывает соотношение между температурой термообработки и текстурой поверхности n-электрода с четырехслойной структурой Ti/Al/Ti/Au.

Фиг. 3A и 3B являются фотографиями поверхности электрода, каждая из которых показывает отношение между температурой термообработки и текстурой поверхности p-электрода с двухслойной структурой Ni/Au.

Фиг. 4 является поперечным сечением, которое схематично показывает наслоенную структуру одного варианта воплощения нитридного полупроводникового элемента в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 является видом сверху, показывающим схематично вид рисунка в плоскости в одном варианте воплощения нитридного полупроводникового элемента в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6A и 6B являются поперечными сечениями, схематично показывающими структуры электрода для p-электрода и n-электрода в одном варианте воплощения нитридного полупроводникового элемента в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 7 является видом, который изображает результат эксперимента для подтверждения того, что слой ITO (оксида индия-олова) работает, как слой, предотвращающий диффузию Au.

Фиг. 8 является схемой технологического процесса, демонстрирующей в общих чертах способ формирования p-электрода и n-электрода в одном варианте воплощения нитридного полупроводникового элемента в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 9A и 9B являются поперечными сечениями, которые схематично показывают структуры электрода для p-электродов и n-электродов в двух сравнительных примерах, используемых для эксперимента, подтверждающего соединение.

Фиг. 10 представляет собой поперечное сечение, схематично показывающее примерную структуру элемента обычного светоизлучающего диода.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0033] Вариант воплощения нитридного полупроводникового элемента в соответствии с настоящим изобретением будет описан со ссылкой на чертежи. Кроме того, на чертежах, используемых для последующего описания, при схематичном описании содержания настоящего изобретения особое значение придают существенной части для облегчения понимания описания, поэтому размерные отношения каждой части не всегда являются такими, как размерные отношения действительного элемента. Далее в данном документе данный вариант воплощения будет описан с учетом того, что нитридным полупроводниковым элементом настоящего изобретения является ультрафиолетовый светоизлучающий элемент, и кроме того, нитридный полупроводниковый элемент является светодиодом. Далее в описании нитридный полупроводниковый элемент просто называется “светоизлучающим элементом”.

[0034] Как показано на Фиг. 4 светоизлучающий элемент 1 согласно настоящему варианту воплощения имеет наслоенную структуру, в которой подложку используют как пластину 5, полученную так, что слой 3 AlN и слой 4 AlGaN выращены на сапфировой подложке 2 (соответствующей основной структурной части), и на этой пластине 5 последовательно изготовлена наслоенная структура из плакирующего слоя 6 n-типа, состоящего из AlGaN n-типа, активного слоя 7, электронного блокирующего слоя 8, состоящего из AlGaN p-типа с мольной долей Al больше, чем у активного слоя 7, плакирующего слоя 9 p-типа, состоящего из AlGaN p-типа, и контактного слоя 10 p-типа, состоящего из GaN p-типа. Активный слой 7, электронный блокирующий слой 8, плакирующий слой 9 p-типа и контактный слой 10 p-типа, предоставленные над плакирующим слоем 6 n-типа, частично удаляют реактивным ионным травлением, пока частично не вскрывается плакирующий слой 6 n-типа, и на плакирующем слое 6 n-типа в первой области R1 в плакирующем слое 6 n-типа формируют структурную часть 11 светоизлучающего элемента, включающую в себя от плакирующего слоя 6 n-типа до контактного слоя 10 p-типа. Как один из примеров, активный слой 7 имеет структуру с одной квантовой ямой, включающую в себя барьерный слой 7a, состоящий из AlGaN n-типа и имеющий толщину пленки 10 нм, и слой 7b с потенциальной ямой, состоящий из AlGaN и имеющий толщину пленки 3,5 нм. Активный слой 7 может иметь структуру двойного гетероперехода, в которой активный слой расположен между слоями AlGaN n-типа и p-типа, каждый из которых имеет высокую мольную долю Al, предоставленными как нижний слой и верхний слой, и может иметь структуру с множеством квантовых ям, в которой вышеупомянутые однослойные структуры с квантовой ямой наслаиваются. Кроме этого, p-электрод 12 формируют на поверхности контактного слоя 10 p-типа, а n-электрод 13 формируют на участке поверхности второй области R2, отличной от первой области R1, в плакирующем слое 6 n-типа.

[0035] Каждый слой AlGaN формируют с помощью хорошо известного способа эпитаксиального выращивания, например, металлоорганической газофазной эпитаксией (MOVPE) или молекулярно-пучковой эпитаксией (MBE), и, например, Si используют как донорную примесь для слоя n-типа, а Mg используют как акцепторную примесь для слоя p-типа. Помимо этого слой AlN и слой AlGaN, предоставленные непроводящими, являются нелегированными слоями, в которые не вводят примесь. Кроме того, мольные доли AlN в слое AlGaN n-типа и активном слое, т.е. мольные доли AlN в слое 4 AlGaN, плакирующем слое 6 n-типа и электронном блокирующем слое 8 составляют 20% или более и 100% или менее, а мольная доля AlN в активном слое 7 составляет 0% или более и 80% или менее. В соответствии с данным вариантом воплощения предполагается, что пик длины волны излучения светоизлучающего элемента 1 составляет 223 нм или больше и 365 нм или меньше. В соответствии с данным вариантом воплощения предполагается, что светоизлучающий элемент является светоизлучающим элементом с выходом излучения от задней поверхности, в котором свет, излученный из слоя 7b с квантовой ямой, выводится из сапфировой подложки 2, поэтому, как один из примеров, мольную долю AlN для слоя 4 AlGaN необходимо устанавливать выше, чем мольную долю AlN слоя 7b с квантовой ямой, и мольную долю AlN для слоя 4 AlGaN устанавливают равной мольной доле AlN плакирующего слоя 6 n-типа. Кроме того, мольная доля AlN для слоя 4 AlGaN может быть больше, чем мольная доля AlN плакирующего слоя 6 n-типа.

[0036] Что касается толщины пленки каждого слоя AlGaN в структурной части светоизлучающего элемента, отличного от активного слоя 7, то толщина плакирующего слоя 6 n-типа составляет 2000 нм, толщина электронного блокирующего слоя 8 составляет 2 нм, толщина плакирующего слоя 9 p-типа составляет 540 нм, и толщина p-контактного слоя 10 составляет 200 нм, например. Кроме того, относительно пластины 5 толщину пленки слоя 3 AlN устанавливают равной 2200 нм или более и 6600 нм или менее и более предпочтительно 3000 нм или более и 6000 нм или менее, а толщину пленки слоя 4 AlGaN устанавливают равной 200 нм или более и 300 нм или менее. Кроме того, согласно данному варианту воплощения, поскольку плакирующий слой 6 n-типа формируют на слое 4 AlGaN, как таком же слое AlGaN, то слой 4 AlGaN может иметь n-тип проводимости вместо нелегированного слоя, поэтому слой 4 AlGaN можно объединить с плакирующим слоем 6 n-типа, и пластина 5 может включать в себя только слой 3 AlN.

[0037] На Фиг. 5 показан пример рисунка светоизлучающего элемента 1 в плоскости. На Фиг. 5 показана первая область R1 и вторая область R2 до того, как формируют p-электрод 12 и n-электрод 13. В качестве примера p-электрод 12 формируют почти на всей поверхности первой области R1, а n-электрод 13 формируют почти на всей поверхности второй области R2. Кроме того, размер чипа, используемого в рабочем примере светоизлучающего элемента 1, который будет описан далее, составляет 800 мкм×800 мкм, и площадь первой области R1 составляет примерно 168000 мкм². Кроме того, первая область R1, показанная на Фиг. 4, является частью первой области R1, показанной на Фиг. 5.

[0038] В соответствии с этим вариантом воплощения, как будет описано далее, наслоенные структуры p-электрода 12 и n-электрода 13 являются характеристическими структурами, и поскольку p-электрод 12 формируют на слое AlGaN p-типа, n-электрод 13 формируют на слое AlGaN n-типа, получают структуру элемента, работающего как ультрафиолетовый светоизлучающий элемент, структуры пластины 5 и структурную часть 11 светоизлучающего элемента, и толщину пленки и состав каждого слоя можно изменить соответствующим образом.

[0039] Далее наслоенные структуры p-электрода 12 и n-электрода 13 будут описаны со ссылкой на Фиг. 6A и Фиг. 6B. Фиг. 6A показывает наслоенную структуру n-электрода 13, а Фиг. 6B показывает наслоенную структуру p-электрода 12. Согласно данному варианту воплощения n-электрод 13 имеет двухступенчатую структуру с n-электродной контактной частью 13a и n-электродной частью 13b контактной площадки, и n-электродная часть 13b контактной площадки и p-электрод 12 имеют одинаковую наслоенную структуру (общую наслоенную структуру), что является первой характерной особенностью. Кроме того, n-электродная контактная часть 13a включает в себя один или более металлических слоев, и n-электродная часть 13b контактной площадки и p-электрод 12 имеют в качестве самого верхнего слоя соединительный слой 14 Au и слой 15, предотвращающий диффузию Au, состоящий из проводящего оксида металла, для предотвращения диффузии Au, на нижней стороне слоя 14 Au, что является второй характерной особенностью.

[0040] Кроме того, в соответствии с этим вариантом воплощения один предпочтительный пример n-электродной контактной части 13a имеет трехслойную структуру, в которой Ti/Al/Ti с толщинами пленки 10 нм/100 нм/50 нм соответственно, наслаивают с нижней стороны слоя. Помимо этого в одном предпочтительном примере n-электродная часть 13b контактной площадки и p-электрод 12 имеют четырехслойную структуру (общую наслоенную структуру), в которой Ni/ITO/Ni/Au с толщинами пленки 60 нм/100 нм/10 нм/200 нм соответственно наслаивают с нижней стороны слоя. Здесь ITO (оксид индия - олова) соответствует слою 15, предотвращаемому диффузию Au. Слой 15, предотвращающий диффузию Au, может состоять из другого проводящего оксида металла, например ZnO или NiO, вместо ITO.

[0041] Что касается общей наслоенной структуры 12 и 13b в одном предпочтительном примере, касающемся p-электрода 12, то слой 16 Ni как самый нижний слой используют как металлический слой, который предпочтительно может создать омический контакт с контактным слоем 10 p-типа. В случае, когда слой 15, предотвращающий диффузию Au, может предпочтительно образовать омический контакт с контактным слоем 10 p-типа, слой 16 Ni как самый нижний слой можно исключить. В случае, когда слоем 15, предотвращающим диффузию Au, является слой ITO, слой 16 Ni как самый нижний слой можно исключить.

[0042] Помимо этого слой 17 Ni, образованный на слое 15 ITO, функционирует как соединительный слой для обеспечения соединительных свойств между слоем 14 Au и слоем 15 ITO, поэтому для толщины пленки достаточно несколько нм, и в этом варианте воплощения устанавливают толщину 10 нм. Если толщина пленки слоя 17 Ni как соединительного слоя увеличивается, то слой 17 Ni образует сплав со слоем 14 Au, поэтому в большинстве случаев толщина предпочтительно должна быть равна толщине слоя 14 Au или быть меньше половины толщины слоя 14 Au. Помимо этого в случае, когда адгезионные свойства между слоем 15, предотвращающим диффузию Au, и слоем 14 Au предпочтительно получены, то слой 17 Ni как соединительный слой можно исключить.

[0043] n-Электродная контактная часть 13a может иметь двухслойную структуру Ti/Al или однослойную структуру из Al, отличную от упомянутой выше трехслойной структуры. Более конкретно, n-электродная контактная часть 13a предпочтительно имеет структуру, в которой содержится Al, а Au не содержится.

[0044] Далее будет приведено описание результата эксперимента для доказательства того, что слой 15 ITO функционирует как слой, предотвращающий диффузию Au. Подтверждающий эксперимент выполняли так, что три металлических многослойных пленочных образца (образцы №1-№3) были приготовлены и подвергнуты процессу отжига быстрым термическим отжигом (RTA) при 450°C в течение 120 секунд в воздушной атмосфере, и после этого измеряли коэффициент отражения от поверхности металлической многослойной пленки. Образец №1 был изготовлен так, что на сапфировой подложке с нижней стороны слоя получили двухслойную пленку Au/Ni (с толщинами пленки 50 нм/60 нм соответственно) осаждением в вакууме. Образец №2 был изготовлен так, что на сапфировой подложке с нижней стороны слоя получили двухслойную пленку ITO/Ni (с толщинами пленки 100 нм/60 нм соответственно) осаждением в вакууме. Образец №3 был изготовлен так, что на сапфировой подложке с нижней стороны слоя получили трехслойную пленку Au/ITO/Ni (с толщинами пленки 50 нм/100 нм/60 нм соответственно) осаждением в вакууме. Коэффициент отражения измеряли таким образом, что каждую поверхность образца облучали ультрафиолетовым светом, имеющим длину волны от 250 нм до 400 нм, от источника ультрафиолетового света, а интенсивность отраженного света измеряли с помощью шарового фотометра.

[0045] Фиг. 7 показывает измеренный результат коэффициентов отражения. Как показано на Фиг. 7, в то время как почти не существует различия коэффициентов отражения между образцом №2 и образцом №3, существует различие коэффициентов отражения между образцом №1 и образцом №2 и между образцом №1 и образцом №3. Это означает, что не существует различия в текстуре поверхности многослойной пленки между образцом №2 и образцом №3, и существует различие в текстуре поверхности многослойной пленки между образцом №1 и образцом №2 и между образцом №1 и образцом №3. Тем самым, понятно, что Au образует сплав с Ni в образце №1, в то время как образование сплава Au с Ni в образце №3 предотвращается с помощью слоя ITO.

[0046] Далее способ изготовления каждого из p-электрода 12 и n-электрода 13 будет описан со ссылкой на технологический процесс на Фиг. 8.

[0047] Сначала в светоизлучающем элементе 1 формируют слои в пластине 5 и структурную часть 11 светоизлучающего элемента с помощью хорошо известных способов выращивания, описанных выше (этапы №1 и №2). После того, как пластина 5 и структурная часть 11 светоизлучающего элемента сформированы, формируют первый фоторезист (этап №3А), который выполняет функцию обратного рисунка n-электрода 13, а многослойную пленку Ti/Al/Ti, которая выполняет функцию n-электродной контактной частью 13а, осаждают на всю поверхность с помощью способа электронно-лучевого напыления или т.п. (этап №3B). Затем первый фоторезист удаляют посредством процесса отслаивания, многослойную пленку Ti/Al/Ti на первом фоторезисте удаляют так, что выполняют формирование рисунка (этап №3С), и проводят первый процесс отжига быстрым термическим отжигом (RTA) или т.п. (этап №3D), тем самым формируется n-электродная контактная часть 13а на поверхности плакирующего слоя 6 n-типа, который вскрывают во второй области R2 (этап 3). Температура первого процесса отжига должна быть установлена оптимальной, так чтобы контактное сопротивление с плакирующим слоем 6 n-типа могло быть снижено, из расчета мольной доли AlN плакирующего слоя 6 n-типа, который служит основой, и температуру процесса устанавливают в диапазоне от 600°C до 1000°C, предпочтительно 700-1000°C, например. Кроме этого, согласно данному варианту воплощения первый процесс отжига выполняют в течение 120 секунд в атмосфере азота, например. Следует отметить, что условие первого процесса отжига не ограничено условием, приведенным в данном варианте воплощения.

[0048] После того, как сформирована n-электродная контактная часть 13а, формируют второй фоторезист, который выполняет функцию обратного рисунка p-электрода 12, и n-электрод 13 (этап 4А), и многослойную пленку Ni/ITO/Ni/Au, которая выполняет функцию p-электрода 12 и n-электродной части 13b контактной площадки, осаждают на всю поверхность с помощью способа электронно-лучевого напыления или т.п. (этап № 4B). Затем второй фоторезист удаляют с помощью процесса отслаивания, удаляют многослойную пленку Ni/ITO/Ni/Au на втором фоторезисте так, что выполняют формирование рисунка (этап №4С), и проводят второй процесс отжига быстрым термическим отжигом (RTA) или т.п. (этап № 4D), в результате чего на поверхности контактного слоя 10 p-типа формируется p-электрод 12, а n-электродная часть 13b контактной площадки образуется на n-электродной контактной части 13а (этап 4). Температура второго процесса отжига должна быть установлена оптимальной, так чтобы контактное сопротивление с контактным слоем 10 p-типа могло быть снижено, и температуру процесса устанавливают в диапазоне от 400°C до 600°C, например. Кроме этого, согласно данному варианту воплощения второй процесс отжига проводят в течение 120 секунд в воздушной атмосфере, например. Следует отметить, что условие второго процесса отжига не ограничено условием, приведенным в данном варианте воплощения.

[0049] После этого поверхность электрода подвергают сухой очистке посредством процесса полирования (этап №5) и выполняют процесс сборки, например соединение (этап №6).

[0050] Далее будет приведено описание результата эксперимента, выполненного так, что соединение действительно выполняют с помощью проволок Au для p-электродов и n-электродов светоизлучающего элемента 1 в данном варианте воплощения (рабочий пример 1) и светоизлучающих элементов с традиционными структурами электрода (сравнительные примеры 1 и 2), чтобы определить, может или нет физически быть выполнено соединение.

[0051] Структуры n-электрода и p-электрода в рабочем примере 1, использованном в данном эксперименте, являются такими же, как структуры, показанные на Фиг. 6A и 6B, и образованы с помощью процессов, показанных на Фиг. 8. В первом процессе отжига температура обработки составляет 950°C, а время обработки составляет 60 секунд, и атмосферным газом является азот. Во втором процессе отжига температура обработки составляет 450°C, а время обработки составляет 120 секунд, и атмосферным газом является воздух.

[0052] Фиг. 9A показывает структуры n-электрода и p-электрода для сравнительного примера 1, использованного в данном эксперименте, а Фиг. 9B показывает структуры n-электрода и p-электрода для сравнительного примера 2, использованного в данном эксперименте. Для сравнительного примера 1 электродные структуры получают так, что формируют n-электрод, имеющий четырехслойную структуру Ti/Al/Ti/Au, и p-электрод, имеющий двухслойную структуру Ni/Au, и подвергают их процессу отжига отдельно. Толщины пленок слоев n-электрода в сравнительном примере 1 составляют 10 нм/100 нм/50 нм/100 нм c нижней стороны слоя, а температура обработки, время обработки и атмосферный газ для процесса отжига n-электрода являются такими же, как для первого процесса отжига в рабочем примере 1. Толщины пленок слоев p-электрода в сравнительном примере 1 составляют 60 нм/50 нм c нижней стороны слоя, а температура обработки, время обработки и атмосферный газ для процесса отжига p-электрода являются такими же, как для второго процесса отжига в рабочем примере 1. Сравнительный пример 2 имеет электродную структуру, в которой слой Ti/Au повторно образуют на каждой поверхности p-электрода и n-электрода в сравнительном примере 1 без выполнения процесса отжига. Толщины пленок образованного повторно слоя Ti/Au составляют 100 нм/200 нм с нижней стороны слоя. Помимо этого мольная доля AlN в AlGaN n-типа, который выполняет функцию основного слоя каждого из n-электродов в рабочем примере 1 и сравнительных примерах 1 и 2, составляет 60%, а основным слоем каждого из p-электродов в рабочем примере 1 и сравнительных примерах 1 и 2 является GaN p-типа.

[0053] В соответствии с результатом подтверждающего эксперимента в сравнительном примере 1 на каждой поверхности электрода не осталось достаточного количества Au, поскольку в самом верхнем слое образовался сплав Au, так что соединение физически не могло быть выполнено, в то время как в рабочем примере 1 (светоизлучающий элемент 1) и сравнительном примере 2 соединение преимущественно могло быть выполнено. В соответствии с этим результатом, следует понимать, что в отношении светоизлучающего элемента 1, поскольку слой 15 ITO предоставлен для каждого из n-электродной части 13b контактной площадки и p-электрода 12, можно предотвратить диффузию Au в самом верхнем слое, и можно предотвратить ухудшение каждой поверхности электрода.

[0054] Вариант воплощения светоизлучающего элемента 1 подробно описали ранее. Согласно вышеупомянутому варианту воплощения в качестве примера были описаны основная структурная часть и структурная часть светоизлучающего элемента, составляющая светоизлучающий элемент 1, пластина 5 и структурная часть 11 светоизлучающего элемента, показанные на Фиг. 4, но наслоенная структура, толщина пленки и мольная концентрация AlN в слое AlGaN, показанные в приведенном ранее описании, являются только одним примером, и пластина 5 и структурная часть 11 светоизлучающего элемента не ограничены вышеприведенным конкретным примером. Кроме того, плоская форма светоизлучающего элемента 1 не ограничена формой, показанной на Фиг. 5

[0055] Помимо этого способ формирования каждого из p-электрода 12 и n-электрода 13 не ограничен конкретным примером приведенного выше варианта воплощения, так что формирование рисунка для каждой из n-электродной контактной части 13а, p-электрода 12 и n-электродной части 13b контактной площадки не ограничено способом отслаивания, и можно использовать способ травления. В случае, когда используют способ травления, осаждение каждой многослойной пленки, формирование фоторезиста и порядок травления должны соответствовать хорошо известным способам травления, а рисунок n-электродной контактной части 13а можно сформировать большим, чем n-электрод 13.

[0056] Кроме того, согласно приведенному выше варианту воплощения предполагалось, что нитридный полупроводниковый элемент согласно настоящему изобретению является ультрафиолетовым светоизлучающим элементом и, кроме того, светодиодом, но структуру электрода и способ изготовления, описанные в приведенном выше варианте воплощения, можно применять к лазерному диоду и, кроме того, можно применять к элементу приема ультрафиолетового света.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0057] Нитридный полупроводниковый элемент согласно настоящему изобретению можно использовать для светодиода или т.п., в котором мольная доля AlN в плакирующем слое n-типа составляет 20% или больше, и он пригоден для улучшения текстуры поверхности каждого из p-электрода и n-электрода.

РАСШИФРОВКА ССЫЛОК

[0058] 1 Нитридный полупроводниковый элемент (светодиод)

2 Сапфировая подложка

3 Слой AlN

4 Слой AlGaN

5 Пластина (основная структурная часть)

6 Плакирующий слой n-типа (AlGaN n-типа)

7 Активный слой

7а Барьерный слой

7b Слой с потенциальной ямой

8 Электронный блокирующий слой (AlGaN p-типа)

9 Плакирующий слой p-типа (AlGaN p-типа)

10 p-Контактный слой (GaN p-типа)

11 Структурная часть светоизлучающего элемента (структурная часть элемента)

12 p-Электрод

13 n-Электрод

13а n-Электродная контактная часть

13b n-Электродная часть контактной площадки

14 Слой Au

15 Слой, предотвращающий диффузию Au (слой ITO)

16 Слой Ni

17 Слой Ni (соединительный слой)

R1 Первая область

R2 Вторая область

1. Нитридный полупроводниковый элемент, содержащий:
основную структурную часть;
структурную часть элемента, обладающую, по меньшей мере, полупроводниковым слоем AlGaN n-типа и полупроводниковым слоем AlGaN p-типа, сформированную на основной структурной части;
n-электродную контактную часть, сформированную на полупроводниковом слое AlGaN n-типа;
n-электродную часть контактной площадки, сформированную на n-электродной контактной части; и
p-электрод, сформированный на полупроводниковом слое AlGaN p-типа, при этом
мольная доля AlN в полупроводниковом слое AlGaN n-типа составляет 20% или более,
n-электродная контактная часть содержит один или более металлических слоев, и
наслоенная структура p-электрода и наслоенная структура n-электродной части контактной площадки являются абсолютно аналогичными наслоенными структурами, и наслоенная структура является общей наслоенной структурой из двух или более слоев, со слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, выполненным из проводящего оксида металла и сформированным под самым верхним слоем для предотвращения диффузии Au.

2. Нитридный полупроводниковый элемент по п. 1, в котором n-электродная контактная часть содержит Al.

3. Нитридный полупроводниковый элемент по п. 1, в котором слоем, предотвращающим диффузию Au, является слой ITO (слой оксида индия-олова).

4. Нитридный полупроводниковый элемент по любому из пп. 1-3, в котором n-электродная контактная часть не содержит Au.

5. Нитридный полупроводниковый элемент по любому из пп. 1-3, в котором в общей наслоенной структуре предоставлен проводящий соединительный слой между слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, для соединения слоя Au и слоя, предотвращающего диффузию Au, и толщина пленки проводящего соединительного слоя равна или меньше, чем половина толщины пленки слоя Au.

6. Нитридный полупроводниковый элемент по п. 4, в котором в общей наслоенной структуре предоставлен проводящий соединительный слой между слоем Au как самым верхним слоем и слоем, предотвращающим диффузию Au, для соединения слоя Au и слоя, предотвращающего диффузию Au, и толщина пленки проводящего соединительного слоя равна или меньше, чем половина толщины пленки слоя Au.

7. Нитридный полупроводниковый элемент по любому из пп. 1-3, в котором структурная часть элемента является структурной частью светоизлучающего элемента, включающего в себя активный слой между полупроводниковым слоем AlGaN n-типа и полупроводниковым слоем AlGaN p-типа, причем активный слой имеет полупроводниковый слой AlGaN.

8. Нитридный полупроводниковый элемент по п. 4, в котором структурная часть элемента является структурной частью светоизлучающего элемента, включающего в себя активный слой между полупроводниковым слоем AlGaN n-типа и полупроводниковым слоем AlGaN p-типа, причем активный слой имеет полупроводниковый слой AlGaN.

9. Способ изготовления нитридного полупроводникового элемента по любому из пп. 1-8, содержащий:
этап формирования основной структурной части;
этап формирования структурной части элемента;
этап формирования n-электродной контактной части на полупроводниковом слое AlGaN n-типа осаждением и формирования рисунка металлического слоя n-электродной контактной части, и затем выполнения первого процесса отжига; и
этап формирования n-электродной части контактной площадки на n-электродной контактной части и одновременно p-электрода на полупроводниковом слое AlGaN p-типа осаждением и формирования рисунка многослойной пленки общей наслоенной структуры, и затем выполнения второго процесса отжига.

10. Способ изготовления нитридного полупроводникового элемента по п. 9, в котором температура второго процесса отжига ниже, чем температура первого процесса отжига.

11. Способ изготовления нитридного полупроводникового элемента по п. 9 или 10, в котором температура первого процесса отжига составляет 700°C или больше и 1000°C или меньше.

12. Способ изготовления нитридного полупроводникового элемента по п. 9 или 10, в котором температура второго процесса отжига составляет 400°C или больше и 600°C или меньше.

13. Способ изготовления нитридного полупроводникового элемента по п. 11, в котором температура второго процесса отжига составляет 400°C или больше и 600°C или меньше.

Изобретение относится к области электронной техники и техники освещения на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД), а именно к фотолюминофорной смеси для приготовления фотолюминесцентной пленки белых светодиодов.

Керамическое осветительное устройство // 2565579

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение эффективности теплоотвода и упрощение конструкции.

Подложка для оптической системы и полупроводниковое светоизлучающее устройство // 2565328

Подложка для оптической системы снабжена тонкоструктурным слоем, включающим в себя точки, состоящие из множества выпуклых или вогнутых участков, проходящих в направлении от главной поверхности подложки наружу поверхности, причем тонкоструктурный слой имеет множество точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Py в первом направлении на главной поверхности подложки, в то же время имея множество точечных линий, в которых множество точек размещено с шагом Px во втором направлении, ортогональном первому направлению, на главной поверхности подложки, один из шага Py и шага Px является постоянным интервалом нанометрового диапазона, тогда как другой является непостоянным интервалом нанометрового диапазона, или оба они являются непостоянными интервалами нанометрового диапазона.

Оптическое согласующее устройство // 2565324

Изобретение может использоваться как для изготовления энергосберегающих ламп, так и светосильных светодиодных излучателей. Оптическое согласующее устройство состоит из оптического согласующего элемента, излучающего полупроводникового светодиода и расположенным между ними промежуточного слоя, причем оптический согласующий элемент выполнен из оптически прозрачного материала, показатель преломления которого подобен показателю преломления излучающего полупроводникового светодиода, при этом промежуточный слой выполнен туннельно-прозрачным, с модулем упругости более низким по сравнению с модулями упругости полупроводникового светодиода и оптического согласующего элемента.

Способ обработки поверхности карбида кремния с помощью ультрафиолетового лазерного излучения // 2563324

Настоящее изобретение относится к области получения наноструктур на поверхности карбида кремния. Cпособ получения наноструктур на поверхности карбида кремния содержит этапы, на которых устанавливают твердую мишень в рабочую кювету с жидкостью, устанавливают рабочую кювету с твердой мишенью на координатный столик, осуществляют лазерную абляцию при помощи Nd:YAG лазера, работающего в импульсном режиме, при этом Nd:YAG лазер осуществляет облучение твердой мишени ультрафиолетовым излучением на длине волны 355 нм, с длительностью импульса 10 пс, с частотой повторения импульса 50 кГц и со средней мощностью 3,5 Вт, и в качестве жидкости используют воду, прошедшую этап очистки в системе обратного осмоса.

Светотиристор // 2562744

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Согласно изобретению в отличие от обычного светотранзистора с одним излучающим p-n-переходом в светотиристоре в открытом состоянии два перехода являются излучающими, а один переход поглощает тепловую энергию.

Светодиодное осветительное устройство // 2562241

Изобретение относится к осветительной технике, а именно к светодиодным осветительным устройствам, в которых в качестве источников света использованы светоизлучающие диоды.

Нитридный полупроводниковый ультрафиолетовый светоизлучающий элемент // 2561761

Данный нитридный полупроводниковый ультрафиолетовый светоизлучающий элемент обеспечивается: базовой секцией структуры, которая включает в себя сапфировую подложку (0001) и слой AlN, сформированный на подложке; и секцией структуры светоизлучающего элемента, которая включает в себя слой покрытия n-типа полупроводникового слоя AlGaN n-типа, активный слой, имеющий полупроводниковый слой AlGaN, и слой покрытия p-типа полупроводникового слоя AlGaN p-типа, при этом упомянутый слой покрытия n-типа, активный слой и слой покрытия p-типа сформированы на базовой секции структуры.

Светодиод для железнодорожного светофора // 2560747

Изобретение относится к светодиодной технике и может быть использовано в устройствах автоблокировки на перегоне и на железнодорожных станциях. Устройство содержит печатную плату 1, линзу 2 с квадратным или круглым основанием 3, снабженную светоприемной полусферической поверхностью 4 и светоизлучающей асферической поверхностью 5, направляющие штыри 6, излучатель света 7 с присоединительными выводами, слой антибликового силикона 8, слой силикон-люминофорной композиции 9, слой корректирующего силиконового обрамления 10.

Светоизлучающее устройство из элементов iii-v групп, включающее в себя светоизлучающую структуру // 2559305

Полупроводниковое светоизлучающее устройство согласно изобретению содержит многослойную подложку, которая содержит основу; и затравочный слой, связанный с основой; и полупроводниковую структуру, выращенную поверх затравочного слоя, причем полупроводниковая структура содержит светоизлучающий слой, расположенный между областью n-типа и областью p-типа; при этом вариация показателя преломления в направлении, перпендикулярном направлению роста полупроводниковой структуры, находится между основой и светоизлучающим слоем.

Компоновка шунтирующего слоя для сид // 2566403

Светоизлучающее диодное (СИД) устройство содержит кристалл (40) СИД, содержащий светоизлучающий полупроводниковый слой (20), эпитаксиально выращенный на подложке роста и продолжающийся, по существу, по всему кристаллу СИД, причем кристалл СИД имеет верхнюю поверхность, содержащую слой (28) растекания тока, покрывающий полупроводниковый слой; и металлический электродный рисунок (42, 44, 46) только на участке верхней поверхности для пропускания тока через СИД для питания СИД, причем упомянутый электродный рисунок содержит множество металлических контактов (42) на верхней поверхности, имеющих ширины приблизительно между 2 и 10 разами больше, чем длина Lt передачи контактов, где длина передачи определяется из соотношения связывающего поверхностное сопротивление в Омах на квадрат слоя растекания тока и контактное удельное сопротивление границы раздела контакта и слоя растекания тока в Ом/м2, причем металлические контакты, по существу, блокируют свет, излученный светоизлучающим полупроводниковым слоем; и металлические соединения (44), соединяющие одни из контактов друг с другом, причем металлические соединения имеют ширины меньше чем 2Lt. Изобретение обеспечивает уменьшение контактного сопротивления и улучшение равномерности распределения тока без снижения светоотдачи. 18 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ получения пористого кремния со стабильной фотолюминесценцией // 2568954

Изобретение относится к области изготовления наноструктурных материалов и может быть использовано в оптоэлектронике для производства светоизлучающих индикаторов. Способ получения пористого кремния со стабильной фотолюминесценцией согласно изобретению осуществляют путем анодного электрохимического травления монокристаллической кремниевой подложки в электролите, состоящем из плавиковой кислоты, этанола и водного раствора перманганата калия при освещении подложки и в темноте. Изобретение позволяет получить пленки пористого кремния, обладающие стабильными спектрами фотолюминесценции при длительном хранении в естественных условиях.

Светоизлучающее устройство, имеющее силикатные люминофоры с модифицированной поверхностью // 2569167

Изобретение относится к светоизлучающим устройствам, которые способны преобразовывать высокоэнергетическое первичное излучение во вторичное излучение с большей длиной волны в видимой области спектра, и могут быть использованы в качестве преобразователей излучения в светоизлучающих устройствах, излучающих цветной или белый свет. Светоизлучающее устройство согласно изобретению содержит первый светоизлучающий диод, поверхностно-модифицированный люминофор, выполненный с возможностью поглощать свет, излучаемый из первого светоизлучающего диода, и излучать свет, имеющий отличную от поглощенного света длину волны, причем поверхностно-модифицированный люминофор содержит силикатный люминофор, и фторированное покрытие, расположенное на силикатном люминофоре. Изобретение имеет улучшенную устойчивость к влажности воздуха и другим факторам окружающей среды, и увеличенный эксплуатационный ресурс. 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 6 табл.

Светодиодный источник света (варианты) // 2569312

Изобретение относится к области электронной техники. Техническим результатом является обеспечение высокой эффективности светодиодного источника белого света с удаленным конвертером, обеспечение высокой цветовой однородности, а также возможность задавать диаграмму направленности испускаемого светового потока при малом размере светодиодного источника белого света. В светодиодном источнике белого света, содержащем корпус и рефлектор, корпус выполнен из теплорассеивающего материала, внутренняя часть корпуса выполнена в виде по меньшей мере одного сегментированного рефлектора, формирующего диаграмму направленности распределения светового потока, содержащего слой отражающего материала, состоящий из по меньшей мере одного слоя, и слой светопропускающего диэлектрического материала, состоящий из по меньшей мере одного слоя. По меньшей мере один кристалл светоизлучающего диода (СИД) закреплен внутри корпуса. Сверху корпус накрыт конвертером, выполненным из по меньшей мере одного слоя светопропускающего материала. По меньшей мере на одну сторону конвертера нанесен слой точечного люминофора. Сторона конвертера, направленная к по меньшей мере одному кристаллу СИД, покрыта слоем отражающего материала, состоящим из по меньшей мере одного слоя. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

Светоизлучающий диод с наноструктурированным слоем и способы изготовления и применения // 2569638

Использование: для изготовления твердотельных светоизлучающих диодов. Сущность изобретения заключается в том, что светоизлучающий диод содержит множество слоев, причем первый слой из данного множества слоев содержит наноструктурированную поверхность, которая содержит квазипериодический анизотропный массив удлиненных ребристых элементов, имеющих рисунок волнообразной структуры, причем каждый ребристый элемент имеет волнообразное поперечное сечение и ориентирован по существу в первом направлении. Технический результат: обеспечение возможности повышения КПД тонкопленочного СИД, уменьшения потерь света и исключения неравномерного распределения тока. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 24 ил.

Высоковольтное светоизлучающее устройство // 2570060

Изобретение относится к области полупроводниковых светоизлучающих приборов, а именно, к светоизлучающим устройствам, содержащим эпитаксиальные структуры на основе нитридных соединений металлов III группы - алюминия, галлия, индия (AIIIN). Сущность изобретения заключается в том, что в светоизлучающем устройстве, содержащем расположенные на общей изолирующей подложке и разделенные промежутками светоизлучающие элементы, каждый из которых включает эпитаксиальную структуру, содержащую расположенные последовательно в направлении эпитаксиального роста слой n-типа проводимости, активный слой с p-n-переходом и слой р-типа проводимости, а также металлическую n-контактную площадку к слою n-типа проводимости, размещенную в углублении, сформированном в эпитаксиальной структуре на уровне слоя n-типа проводимости, и первый металлический слой, нанесенный поверх слоя р-типа проводимости, при этом, по меньшей мере, для части светоизлучающих элементов слой n- типа проводимости одного светоизлучающего элемента электрически связан со слоем р-типа проводимости соседнего с ним светоизлучающего элемента с обеспечением их последовательного электрического соединения, согласно изобретению металлическая контактная площадка к слою n-типа проводимости каждого светоизлучающего элемента в горизонтальной плоскости сечения имеет вид протяженной узкой полосы, ориентированной вдоль двух его противоположных сторон и размещенной в центральной части указанного сечения так, что концевые участки указанной полосы расположены с зазором относительно двух других противоположных сторон указанного сечения, при этом устройство содержит изоляционный слой, в каждом светоизлучающем элементе расположенный поверх первого металлического слоя и покрывающий боковую поверхность углубления, сформированного в эпитаксиальной структуре для размещения металлической контактной площадки к слою n-типа проводимости, а также покрывающий поверхность разделяющих светоизлучающие элементы промежутков, и второй металлический слой, расположенный поверх изоляционного слоя и контактирующий в каждом светоизлучающем элементе в сформированном в эпитаксиальной структуре углублении со слоем n-типа проводимости с образованием металлической контактной площадки к слою n-типа проводимости, причем в каждом светоизлучающем элементе в изоляционном слое имеется выборка, образующая сквозное окно, в месте расположения которого первый и второй металлические слои контактируют друг с другом, а во втором металлическом слое на участке поверхности светоизлучающего элемента, расположенном вблизи указанной выборки, по всей поверхности элемента выполнен разрыв, расположенный таким образом, что слой n-типа проводимости одного светоизлучающего элемента электрически связан со слоем р-типа проводимости соседнего с ним светоизлучающего элемента. Изобретение обеспечивает повышение эффективности излучения высоковольтного светоизлучающего устройства. 2 ил.

Светоизлучающее устройство и способ его изготовления // 2570356

Предложен способ изготовления светоизлучающего устройства, выполненного с возможностью предотвращения образования неоднородностей цвета и желтого кольца с малыми затратами. Способ изготовления светоизлучающего устройства со светоизлучающим элементом и слоем полимерной смолы, содержащим частицы флуоресцентного материала и наполнителя, который отражает свет, причем способ содержит процесс осаждения флуоресцентного материала для осаждения частиц флуоресцентного материала раньше, чем наполнителя. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Полупроводниковый диод средневолнового инфракрасного диапазона спектра // 2570603

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, предназначенным для детектирования и испускания инфракрасного (ИК) излучения при комнатной температуре и может быть использовано, например, в устройствах, измеряющих характеристики сред, содержащих газообразные углеводороды, и в волоконно-оптических датчиках, измеряющих состав жидкости по методу исчезающей волны, для которых указанная полоса совпадает с максимумом фундаментального поглощения измеряемого компонента, например спирта или нефтепродуктов. Полупроводниковый диод для средневолнового инфракрасного диапазона спектра (1) содержит гетероструктуру с подложкой (2) и плоские эпитаксиальные p- и n-области (3, 4), p-n-переход (5), контакты (6, 7), мезу травления (10), при этом контакт (7) к неактивной области (8) расположен сбоку от активной области (9), а его поперечный размер выбирают исходя из максимального размера мезы, а минимальное расстояние между краями мезы и чипа выбирают исходя из размера чипа. Меза имеет расширение в направлении к световыводящей поверхности и имеет, как и контакты, прямоугольную форму с округлениями. Диод согласно изобретению обеспечивает повышенную яркость и фоточувствительность к излучению в средней инфракрасной области спектра. 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Светодиодный модуль // 2571003

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным модулям, используемым в качестве индикаторов или в качестве источников света с различным диапазоном спектра световых волн, и приспособлениям для их монтажа. Техническим результатом изобретения является упрощение подключения светодиодного модуля к электрической цепи и его замены. Светодиодный модуль состоит из светодиода и монтажного приспособления. Светодиод имеет просвечивающий корпус с основанием и линзой в верхней части, внутри которого размещен светодиодный излучатель. Электроды светодиода выведены наружу из его корпуса через боковые стенки под углом 180 градусов относительно друг друга и перпендикулярно к его вертикальной оси, образуя по бокам корпуса электрические контакты. Монтажное приспособление выполнено в виде изолирующего корпуса с отверстиями и прорезями и/или пазами под корпус и контакты светодиода, в которых, также, размещены подпружиненные контакты монтажного приспособления, выполненные в виде металлических пластин, имеющих выводы наружу изолирующего корпуса. Подсоединение светодиода к монтажному приспособлению осуществляют погружением светодиода в изолирующий корпус и заклиниванием его контактов с контактами монтажного приспособления путем поступательного и/или вращательного движения светодиода. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Светодиодная матрица // 2571176

Светодиодная матрица относится к области информационной техники и может быть использована при построении крупногабаритных матричных экранов и иных средств отображения визуальных данных. Светодиодная матрица содержит несущий элемент, имеющий верхнее основание, на котором расположены светодиоды, и нижнее основание, на котором расположены элементы для управления светодиодами. При этом светодиодная матрица имеет защитное покрытие, однородно сформированное по всей площади верхнего основания из эластичного светопрозрачного эпоксидного компаунда с вязкостью 5050…6050 сП и твердостью 50…60 Шор А, полностью закрывающее все светодиоды. Использование изобретения позволит получить повышение надежности от механических повреждений, повышение степени защиты от электростатических повреждений кристалла светодиода. А также обеспечивается теплоперенос, стабилизируется температура светодиодов за счет прямого контакта компонента с корпусом светодиода, что увеличивает в 3-5 раз время эксплуатации видеоэкрана. 1 ил.