KR20150027770A

Improved light extraction using feature size and shape control in led surface roughening

Abstract

The structural properties of the light exit surface of the light emitting device 200 are controlled to increase the light extraction efficiency of the surface 225 when the surface is roughened. A light emitting surface 225 comprising layers of materials having different tolerances to the roughening process exhibits higher light extraction efficiency than a substantially uniform light emitting surface exposed to the same roughening process. In the GaN-type light emitting device 200, a thin layer 240 of AlGaN material on or near the light exit surface 225 is produced by etching, followed by conventional etching of the surface comprising only the GaN material. Produces sharper features compared to sharpened features.

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27 claims: 2 independent, 25 dependent

  1. 1
    제1 재료 특성들을 갖는 제1 층 및 제2 재료 특성들을 갖는 제2 층을 포함하는 광 추출 표면(light extraction surface)을 포함하는 구조를 형성하는 단계, 및 상기 제1 층 및 제2 층으로 연장되는 피처들(features)을 생성하도록 상기 광 추출 표면을 조면화(roughening)하는 단계 를 포함하고, 상기 제1 재료 특성들 및 제2 재료 특성들은 상기 광 추출 표면의 조면화에 대해 실질적으로 상이하게 반응하는, 방법.
  2. 2
    제1항에 있어서, 상기 제1 층은 AlGaN을 포함하고, 상기 제2 층은 GaN을 포함하는, 방법.
  3. 3
    제2항에 있어서, 상기 제1 층은 Al x Ga 1 - x N을 포함하고, 여기서 x는 0.3과 0.8 사이인, 방법.
  4. 4
    제2항에 있어서, 상기 제1 층은 Al x Ga 1 - x N을 포함하고, 여기서 x는 0.5와 0.7 사이인, 방법.
  5. 5
    제1항에 있어서, 상기 제1 층은 50 nm 두께 미만인, 방법.
  6. 6
    제1항에 있어서, 상기 제1 재료 특성들 및 제2 재료 특성들은:재료 조성, 결정 결함 밀도, 결정 결함들의 종류, 캐리어 농도, 및 에피택셜 응력(epitaxial stress) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  7. 7
    제1항에 있어서, 상기 조면화는 광화학 식각(photochemical etching)을 포함하는, 방법.
  8. 8
    제7항에 있어서, 첨예도(sharpness)를 증가시키기 위해 상기 제2 재료의 식각률(etch rate)을 상기 제1 재료의 식각률에 비해 증가시키도록 상기 광화학 식각에 사용된 램프의 스펙트럼을 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 9
    제1항에 있어서, 상기 조면화는 건식 식각에 후속하여 광화학 식각을 포함하는, 방법.
  10. 10
    제1항에 있어서, 상기 제1 층은 상기 제2 층보다 상기 조면화에 더 내구성이 있는, 방법.
  11. 11
    제1항에 있어서, 상기 제2 층은 상기 제1 층보다 상기 조면화에 더 내구성이 있는, 방법.
  12. 12
    제1항에 있어서, 상기 광 추출 표면을 형성하는 단계는 제3 재료 특성들을 갖는 제3 층을 포함하고, 상기 조면화는 상기 제3 층으로 연장되는 피처들을 생성하고, 상기 제3 재료 특성들은 상기 광 추출 표면의 조면화에 대해 상기 제1 및 제2 재료 특성들과 실질적으로 상이하게 반응하는, 방법.
  13. 13
    제1항에 있어서, 상기 구조는 성장 기판 상에 형성되고, 상기 방법은 상기 광 추출 표면을 조면화하기 전에 상기 성장 기판을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 14
    발광 디바이스로서, 광 추출 표면을 포함하는 발광 구조 를 포함하고, 상기 광 추출 표면은 제1 재료 특성들을 갖는 제1 층 및 제2 재료 특성들을 갖는 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층 및 제2 층으로 연장되는 피처들의 토폴로지를 생성하도록 조면화되고;상기 제1 층에서의 상기 피처들의 토폴로지는 상기 제2 층에서의 상기 피처들의 토폴로지와 실질적으로 상이한, 발광 디바이스.
  15. 15
    제14항에 있어서, 상기 제1 층은 AlGaN을 포함하고, 상기 제2 층은 GaN을 포함하는, 발광 디바이스.
  16. 16
    제15항에 있어서, 상기 제1 층은 Al x Ga 1 - x N을 포함하고, 여기서 x는 0.3과 0.8 사이인, 발광 디바이스.
  17. 17
    제15항에 있어서, 상기 제1 층은 Al x Ga 1 - x N을 포함하고, 여기서 x는 0.5와 0.7 사이인, 발광 디바이스.
  18. 18
    제14항에 있어서, 상기 제1 층은 50 nm 두께 미만인, 발광 디바이스.
  19. 19
    제14항에 있어서, 상기 제1 재료 특성들 및 제2 재료 특성들은:재료 조성, 결정 결함 밀도, 결정 결함들의 종류, 캐리어 농도, 및 에피택셜 응력 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 디바이스.
  20. 20
    제14항에 있어서, 상기 피처들의 토폴로지는 광화학 식각의 특성인, 발광 디바이스.
  21. 21
    제14항에 있어서, 상기 제1 층은 상기 제2 층보다 더 내구성이 있는, 발광 디바이스.
  22. 22
    제14항에 있어서, 상기 발광 구조는 N-형 층, 활성층 및 P-형 층을 포함하고, 상기 N-형 층은 상기 제2 층을 포함하는, 발광 디바이스.
  23. 23
    제14항에 있어서, 상기 제1 층에서의 상기 피처들의 토폴로지는 상기 제2 층에서의 상기 피처들의 토폴로지보다 더 예리한(sharper), 발광 디바이스.
  24. 24
    제14항에 있어서, 상기 제1 층에서의 상기 피처들의 토폴로지는 복수의 끝이 뾰족한 구조(pointed structure)를 포함하는, 발광 디바이스.
  25. 25
    제24항에 있어서, 상기 제2 층에서의 상기 피처들의 토폴로지는 복수의 곡선 표면(curved surfaces)을 포함하는, 발광 디바이스.
  26. 26
    제14항에 있어서, 상기 제1 층에서의 상기 피처들의 토폴로지의 프로파일이, 상기 제2 층에서의 상기 피처들의 토폴로지의 프로파일의 경사들보다 실질적으로 더 선형인 경사들을 포함하는, 발광 디바이스.
  27. 27
    제14항에 있어서, 상기 광 추출 표면은 제3 재료 특성들을 갖는 제3 층을 포함하며, 상기 제1 층, 제2 층 및 제3 층으로 연장되는 피처들의 토폴로지를 생성하도록 조면화되고;상기 제3 층에서의 상기 피처들의 토폴로지는 상기 제1 층 및 제2 층에서의 상기 피처들의 토폴로지와 실질적으로 상이한, 발광 디바이스.
Independent claims27