JP4861437B2

JP4861437B2 - Ｉｔｏ層を有する発光ダイオード及びその製造方法

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Publication number: JP4861437B2
Application number: JP2008549410A
Authority: JP
Inventors: ウォンキム、デ; ジンユン、ヨ; ファンオ、ドゥク; ファンキム、ジョン
Original assignee: Seoul Viosys Co Ltd
Current assignee: Seoul Viosys Co Ltd
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: TW200733432A; CN101820043A; WO2007081092A1; JP2011187998A; DE112006002927B4; US20100032694A1; JP2009522803A; US7998761B2; TWI322519B; US7700960B2; JP2010045419A; US20100148190A1; DE112006002927T5; JP4523670B2

Description

本発明は、電極層として透明なＩＴＯ層を有する発光ダイオード及びその製造方法に関し、より詳しくは、ＩＴＯ層に対する電流拡散の効率を高め、輝度及び発光性能を向上させた発光ダイオード及びその製造方法に関する。

発光ダイオードは、Ｎ型半導体とＰ型半導体が互いに接合された構造を有する光電変換半導体素子であって、電子と正孔の再結合により光を発散するように構成される。一例として、このような発光ダイオードとしては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系発光ダイオードが公知されている。窒化ガリウム系発光ダイオードは、例えば、サファイアまたはシリコン等からなる基板上において、ＧａＮ系からなるＮ型半導体層、活性層（または発光層）、及びＰ型半導体層が順次に形成された発光セルを備える。

一般に、発光セルは、Ｐ型半導体層からＮ型半導体層までエッチングが行われ、Ｎ型半導体層の一部が外部に露出するように形成され、外部に露出したＮ型半導体層の上面とＰ型半導体層の上面には、電流印加のための電極構造または電気接点構造が形成される。

特に、Ｐ型半導体層の上方は、光が放出される発光領域をなすので、光の放出を阻害しない透明電極層が要求される。このような透明電極層としては、電気的特性に優れたＮｉ／Ａｕ層が用いられている。しかしながら、Ｎｉ／Ａｕ層は、優れた電気的特性にもかかわらず、可視光線に対する透過性が極めて低く、発光ダイオードの発光効率を落とすという問題点を引き起こす。

これに対して、従来は、Ｎｉ／Ａｕ層の代わりに、オーム接触の形成のためのトンネル構造が採用されたＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）層をＰ型半導体層上の透明電極層として用いる技術が提案されている。ＩＴＯ層は、可視光線に対する透過率が９０％以上と、極めて優れるという長所を有する。しかし、ＩＴＯ層は、既存のＮｉ／Ａｕ層に比べて電気的な特性が劣るという点で、これに対する改善が要求されており、特に、配線の一端部または接点パッドのような接点接続部とＩＴＯ層との間の電流特性を向上させるための多くの研究が当該技術の分野において行われてきた。

上述した発光ダイオードにおいて、発光セルのそれぞれの光出射面に形成された透明電極層の光透過性及び電流特性の向上に対する深い考慮が要求され、これにより、本発明では、透明電極層として光透過性に優れたＩＴＯ層を用いるが、そのＩＴＯ層の問題点として指摘されてきた電流特性を改善した発光ダイオードを提案する。
したがって、本発明の目的は、Ｐ型半導体層上のＩＴＯ層に対する電流拡散の効率を高めることにより、輝度及び発光性能が大きく向上した発光ダイオード及びその製造方法を提供することである。

本発明の一側面により、基板上に、Ｎ型半導体層、活性層、及びＰ型半導体層を有する少なくとも一つの発光セルが形成された発光ダイオードの製造方法が提供される。前記発光ダイオードの製造方法は、（ａ）前記Ｐ型半導体層の上面にＩＴＯ層を有する少なくとも一つの発光セルを形成するステップと、（ｂ）前記ＩＴＯ層に配線連結のための接点溝をドライエッチングにより形成するステップと、（ｃ）配線連結のために、前記接点溝に
導電性材料からなる接点接続部を充填するステップと、を含む。

好ましくは、前記ステップ（ｂ）は、不活性ガスを前記ＩＴＯ層に衝突させ、そのＩＴＯ層の一部をエッチングするドライエッチング工程からなるが、前記ドライエッチングにより露出した前記Ｐ型半導体層の表面に不活性ガスを衝突させ、電流遮断層を形成することをさらに含む。
また、前記ステップ（ｃ）以前に、前記Ｎ型半導体層の一部を接点領域として露出させ、前記接点領域上にＮ型接点パッドを形成することをさらに含むことが好ましい。

本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法であって、前記ステップ（ｃ）において、前記接点溝内に充填される前記接点接続部は、下側の一部が前記接点溝の内側において前記ＩＴＯ層の内側面と接しており、上側の一部が前記接点溝の外側において前記ＩＴＯ層の上部の表面と接しているＰ型接点パッドであってもよい。

また、本発明の他の実施例による発光ダイオードの製造方法であって、前記少なくとも一つの発光セルは、互いに離隔して形成された複数の発光セルであり、前記ステップ（ａ）は、前記発光セルのそれぞれのＮ型半導体層の一部を、Ｎ型接点パッドの形成のための接点領域として露出させることをさらに含んでもよい。
好ましくは、前記ステップ（ｃ）は、蒸着またはメッキ方式により、導電性材料層からなる配線を、互いに隣接した発光セル間の電気的連結のために形成することを含むが、前記接点接続部は、前記導電性材料層の一部として形成される。この際、前記ステップ（ｂ）は、（ｂ−１）前記ステップ（ａ）で形成された発光セルを全体的に覆う透明絶縁層を、前記基板上に形成するステップと、（ｂ−２）前記配線が連結される部分を露出させるために、前記透明絶縁層をパターニングエッチングするが、前記透明絶縁層のパターニングエッチングにより、前記ＩＴＯ層の前記接点溝を一緒に形成するステップと、を含むことが好ましい。

より好ましくは、前記ステップ（ｃ）は、（ｃ１）前記透明絶縁層が形成された発光セルと前記基板を全体的に覆うように、導電性材料層を蒸着またはメッキ方式で形成するステップと、（ｃ２）前記発光セルの接点溝から、これと隣接した他の発光セルの前記Ｎ型接点パッド上に延長される導電性材料層を、前記配線として残し、残りの導電性材料層をエッチング除去するステップと、を含む。

本発明の他の側面により、基板と、前記基板上に形成され、Ｎ型半導体層、活性層、及びＰ型半導体層を順次に有し、前記Ｐ型半導体層の上面にはＩＴＯ層が形成される少なくとも一つの発光セルと、配線の連結のために、前記ＩＴＯ層に所定の深さで形成される接点溝と、前記配線の一端において前記接点溝に充填される接点接続部と、を備えるＩＴＯ層を有する発光ダイオードが提供される。

本発明は、接点接続部、すなわち、配線の一端部または配線の一端のＰ型接点パッドがＩＴＯ層に形成された接点溝の内側面と接する構造により、ＩＴＯ層の発光面積を減らさなくても、Ｐ型半導体層上のＩＴＯ層に対する電流拡散の効率を高め、これにより、輝度及び発光性能が大きく向上した発光ダイオードを具現することができる。

接点接続部としてＰ型接点パッドを有する本発明の一実施例による発光ダイオードにおいて、前記Ｐ型接点パッドが、ＩＴＯ層の上面と、そのＩＴＯ層の接点溝の内側面に同時に接することができ、これは、前記ＩＴＯ層とＰ型接点パッドとの間の接触面積をより拡張させ、ＩＴＯ層に対する電流拡散の効率をより高めるのに寄与する。

例えば、交流電源により動作される交流駆動型発光ダイオードのように、複数の発光セルを有する本発明の他の実施例による発光ダイオードにおいて、配線が蒸着またはメッキで形成された導電性材料層からなり、配線短絡等が防止され、この際、接点接続部が導電性材料層の一部からなったまま、ＩＴＯ層の接点溝の内側面と接することにより、ＩＴＯ層に対する電流拡散の効率を高めることができる。

また、本発明の実施例により、Ｐ型半導体層が接点接続部が接する位置に、ドライエッチング工程中に電流特性が変化して形成された電流遮断層を有してもよく、この電流遮断層は、Ｐ型半導体層に電流が直接流れることを完全に遮断し、ＩＴＯ層への電流拡散の効率をより高めるのに大きく寄与することができる。

以下、添付した図面に基づき、本発明の実施例について詳述する。以下に紹介される実施例は、本発明の思想を当業者に充分伝達するために、例として提供されるものである。したがって、本発明は、後述する実施例に限定されず、他の形態に具体化され得る。なお、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、便宜のために誇張して表現されることもある。明細書の全体にわたって、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

図１は、本発明の第１の実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
本発明の第１の実施例による発光ダイオード１は、交流電源により動作するように構成された交流駆動型発光ダイオードである。交流電源により動作する従来の交流駆動型発光ダイオードとしては、国際公開番号ＷＯ２００４／０２３５６８（Ａ１）号に「発光要素を有する発光装置」（LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS）という題目で、サカイ等（Sakai et. al.）により開示されたことがある。

図１を参照すると、本実施例による発光ダイオード１は、ベースをなす基板１００と、複数の発光セル２００とを備える。前記基板１００は、絶縁または導電性の基板からなってもよく、本実施例では、サファイア基板が用いられるが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のような他の基板が用いられてもよい。

また、基板１００と発光セル２００との間には、発光セル２００の下層と基板１００との間の格子不整合を緩和させるためのバッファ層１２０が介在されてもよい。本実施例におけるように、前記基板１００がサファイアのように絶縁性である場合、前記バッファ層１２０は、導電性物質で形成されてもよい。この場合、前記バッファ層１２０は、発光セル２００を電気的に分離させるために、各発光セル２００に対応して互いに離隔する。一方、前記基板１００が伝導性であるものと仮定すると、前記バッファ層１２０は、基板１００と発光セル２００を電気的に絶縁させるために、絶縁物質または半絶縁物質で形成されるが、例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ等の窒化物がバッファ層１２０として多用されている。

上述のように、前記基板１００上には、複数の発光セル２００が形成される。前記複数の発光セル２００のそれぞれは、Ｎ型半導体層２２０、活性層２４０、及びＰ型半導体層２６０が連続的に積層された構造をなす。図示のように、活性層２４０は、上述したメサの形成により、Ｎ型半導体層２２０の一部領域上に限定的に形成され、前記活性層２４０上には、Ｐ型半導体層２６０が形成される。したがって、前記Ｎ型半導体層２２０の上部の一部領域は、活性層２４０と接合されており、上面の残りの一部領域は、上述したＰ型半導体層２６０及び活性層２４０の部分的な除去により外部に露出される。

本発明の実施例において、発光セル２００のそれぞれのＰ型半導体層２６０及びＮ型半導体層２２０には、発光ダイオード１に対する電流印加のための電極構造がそれぞれ設けられる。特に、Ｐ型半導体層２６０上の電極構造は、光透過性と電気的特性に対する慎重
な考慮が要求される。前記Ｐ型半導体層２６０の上面には、上述した光透過性と電気的特性が考慮されたインジウムスズ酸化物からなるＩＴＯ層２９０が透明電極層として形成され、本明細書では、用語の「発光セル」を、上述したＮ型半導体層２２０、活性層２４０、及びＰ型半導体層２６０と一緒にＩＴＯ層２９０を含む意味として定義する。

各発光セル２００の構成要素をより具体的に説明すると、Ｎ型半導体層２２０は、Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で形成されてもよく、Ｎ型クラッド層を有してもよい。また、Ｐ型半導体層２６０は、Ｐ型Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で形成されてもよく、Ｐ型クラッド層を有してもよい。前記Ｎ型半導体層２２０は、シリコン（Ｓｉ）をドープして形成してもよく、Ｐ型半導体層２６０は、亜鉛（Ｚｎ）またはマグネシウム（Ｍｇ）をドープして形成してもよい。

また、活性層２４０は、電子及び正孔が再結合する領域であり、ＩｎＧａＮを有してなる。前記活性層２４０をなす物質の種類により、発光セルから抽出される発光波長が決定される。前記活性層２４０は、量子井戸層とバリア層が繰り返して形成された多層膜であってもよい。前記量子井戸層とバリア層は、一般式Ａｌ_ｘＩｎ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ、ｙ、ｘ＋ｙ≦１）で表れる２元または４元化合物半導体層であってもよい。

また、上述したＩＴＯ層２９０は、９０％以上の高い可視光線透過率を有し、各発光セル２００の発光効率、さらには、発光ダイオード１の発光効率の向上に寄与する。この際、前記ＩＴＯ層２９０がＮ型であるという点で、Ｐ型半導体層２６０との間でオーム接触が形成されないこともあり得るが、ＩＴＯ層２９０とＰ型半導体層２６０との間にオーム接触を形成するためのトンネル構造を採用すると、両層間のオーム接触がよく形成され得る。図示されてはいないが、前記トンネル構造は、Ｐ型半導体層２６０とＩＴＯ層２９０との間にインジウム（Ｉｎ）またはＮ型ドーパントをデルタドープ方式で介在して形成されてもよい。

図１の拡大図に示すように、前記ＩＴＯ層２９０の上面には、配線４００の一端部を連結するための接点溝２９４が形成される。前記接点溝２９４は、ドライエッチング工程により所定の深さで形成されるものであり、導電性材料層からなる配線４００の一端部が充填される。前記接点溝２９４は、ＩＴＯ層２９０の発光面積の縮小を最小化するとともに、ＩＴＯ層２９０と配線４００との間の接触面積を拡張させることにより、配線４００を介したＩＴＯ層２９０への電流拡散の効率を高めるものであって、以下の説明によりさらに確実に理解されるだろう。この際、前記接点溝２９４内に充填される配線の一端部は、配線４００とＩＴＯ層２９０を電気的に連結させる部分に該当されるので、本実施例の説明では、「接点接続部４０２」として定義する。

本発明の実施例により、前記接点溝２９４は、ＩＴＯ層２９０からＰ型半導体層２６０の表面まで延長されている。また、前記接点溝２９４には、例えば、メッキまたは蒸着方式で形成される配線４００の一端の接点接続部４０２が充填される。また、接点溝２９４内に充填された接点接続部４０２は、前記接点溝２９４の形成により露出するＰ型半導体層２６０の表面と接しており、側面側には、接点溝２９４の内側のＩＴＯ層２９０と接しているようになる。この際、前記配線４００がメッキまたは蒸着方式で一体形成される導電性材料層のみからなるが、前記配線を発光セルの上方に浮いているエアブリッジ配線とする場合、前記接点溝２９４に充填される接点接続部４０２は、Ｐ型の接点パッド（または電極パッド）であってもよい。

前記配線４００は、自体の接点接続部４０２が発光セル２００の接点溝２９４に充填されたまま、その他端部が隣接した他の発光セル２００のＮ型半導体層２２０上の接点領域に連結される。前記接点領域には、配線４００と直接接合されるＮ型の接点パッド２２２
が形成されている。

また、前記配線４００は、透明絶縁層４１０により発光セル２００の表面に対して電気的に絶縁されている。前記透明絶縁層４１０は、半導体層２２０、２４０、２６０及びＩＴＯ層２９０を有する発光セル２００の表面を全体的に覆うように形成されるものであり、その少なくとも一部は、配線４００と発光セル２００との間の電気絶縁のために、その両部分間に位置する。また、前記透明電極層４１０は、配線４００が連結される両部分、すなわち、上述した接点溝２９４の上方とＮ型接点パッド２２２の上方にそれぞれ開口部４１２、４１４が設けられている。本実施例では、前記透明絶縁層４１０として酸化ケイ素膜（ＳｉＯ_２）を用いるが、これは、本発明を限定するものではなく、任意の異なる透明な絶縁性物質により形成されてもよい。

一方、前記Ｐ型半導体層２６０は、前記接点溝２９４の底部に電流遮断層２６２をさらに有してもよい。この電流遮断層２６２は、前記配線４００の接点接続部４０２と接するＰ型半導体層２６０の制限された領域に形成される。前記電流遮断層２６２は、上述した接点溝２９４の形成のためのドライエッチングによる衝撃により、Ｐ型半導体層２６０の一部の電気的特性が変化することにより形成される。また、前記電流遮断層２６２は、配線４００の一端部とＰ型半導体層２６０との間の電流を遮断する役割をし、ＩＴＯ層２９０へのより幅の広い電流拡散が可能となる。

上述した構成により、本実施例による発光ダイオード１は、ＩＴＯ層２９０の発光面積を大きく減らさなくても、配線４００とＩＴＯ層２９０との間の接触面積が増加され得る。特に、前記配線４００の一部である接点接続部４０２がＩＴＯ層２９０の接点溝２９４の内面に接し、その接点溝２９４の内面がＩＴＯ層２９０への電流拡散が容易な位置であるので、前記接点溝２９４と配線４００との連結構造により、配線４００からＩＴＯ層２９０への電流拡散の効率はさらに高めることができる。

さらに、本実施例による交流駆動型発光ダイオード１は、上述した配線４００及び透明絶縁層４１０を覆うことができる絶縁保護膜４２０をさらに有してもよい。この絶縁保護膜４２０は、配線４００が水分により汚染されることを防止し、外圧により配線４００が損傷することを防止する。

以下、図２乃至図９を参照して、本発明の一実施例による発光ダイオードの製造方法を説明する。
図２を参照すると、先ず、基板１００上にバッファ層１２０を形成し、前記バッファ層１２０上にＮ型半導体層２２０、活性層２４０、及びＰ型半導体層２６０を順次に形成する。前記バッファ層１２０及び半導体層２２０、２４０、２６０は、有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、またはハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）等を用いて形成されてもよい。また、前記半導体層２２０、２４０、２６０は、同一の工程チェンバにて連続的に形成されてもよい。

この際、前記バッファ層１２０は、ＡｌＮまたは半絶縁ＧａＮ層のような絶縁性物質膜で形成されてもよいが、場合に応じて、導電性物質膜、例えば、Ｎ型ＧａＮ層またはアンドープＧａＮ層で形成されてもよい。すなわち、前記基板１００がサファイアのような絶縁性基板である場合、前記バッファ層は、導電性物質膜で形成されてもよい。

図３を参照すると、前記Ｐ型半導体層２６０上にＩＴＯ層２９０が形成される。前記ＩＴＯ層２９０の形成前に、ＩＴＯ層２９０とＰ型半導体層２６０との間のオーム接触の形成のために、略５〜５０Åのデルタドープ層からなるトンネル構造を形成する工程が行われてもよい。また、前記ＩＴＯ層２９０の形成は、後述するメサ形成工程後に行われても
よい。

図４を参照すると、メサ形成工程により、複数の発光セル２２０が基板１００上に形成される。この工程は、露光を用いるエッチング方式により行われるものであり、Ｎ型半導体層２２０、活性層２４０、Ｐ型半導体層２６０、及びＩＴＯ層２９０を有する複数の発光セル２００を、基板１００上にて互いに離隔して形成させ、また、Ｐ型半導体層２６０及び活性層２４０の一部が除去され、Ｎ型半導体層２２０の上面の一部が上方に露出した領域、すなわち、接点領域が形成される。

図５を参照すると、前記Ｎ型半導体層２２０の接点領域には、Ｎ型接点パッド２２２が形成される。その後、発光セル２００を有する基板１００に透明絶縁層４１０が蒸着方式で形成される。前記透明絶縁層４１０は、発光セル２００の側壁及び上部面を覆い、その発光セル２００間の基板１００を全体的に覆う。したがって、上述したＩＴＯ層２９０と接点パッド２２２も、前記透明絶縁層４１０により覆われる。前記透明絶縁層４１０は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）を用いて、例えば、酸化ケイ素膜で形成されてもよい。この際、前記透明絶縁層４１０が発光セル２００の側面まで容易に覆うために、上述したメサ形成工程において、発光セル２００の側面を傾斜して形成することが好ましい。

図６を参照すると、前記透明絶縁層４１０上に感光膜５１１を塗布し、配線連結のための開口部が形成される部分の感光膜を除去し、エッチングする部分を定義する工程が行われる。その後、図６及び図７に示すように、透明絶縁層４１０に第１及び第２の開口部４１２、４１４を形成し、その第１の開口部４１２と連通する接点溝２９４をＩＴＯ層２９０に形成するためのパターニングドライエッチング工程が行われる。本実施例でのドライエッチング工程は、不活性ガスであるＡｒ^＋をエッチングの表面に衝突させ、物理的に透明絶縁層４１０及びＩＴＯ層２９０の一部を剥ぎ取る方式で行われる。この際、前記ドライエッチングにより形成される接点溝２９４は、その深さがＰ型半導体層２６０の表面に達するように定められる。

また、接点溝２９４がＰ型半導体層２６０の表面に達するように、ＩＴＯ層２９０がエッチングされた後、上述したドライエッチング工程を持続すると、電流遮断層２６２がＰ型半導体層２６０の表面に形成される。この電流遮断層２６２は、上述したＡｒ^＋がＰ型半導体層２６０の表面に衝突し、その衝突したＰ型半導体層２６０の表面の一部の電気的性質が変化して形成されるものである。

その後、図８及び図９に示すような配線連結工程が行われる。配線連結のためには、先ず、蒸着方式またはメッキ方式により、透明絶縁層４１０が形成された発光セル２００及びその発光セル２００間の基板を覆う導電性材料層４００ａを図８に示すように形成する。その後、発光セル２００から光が出射される領域を隠さないように、その領域に相応する導電性材料層４００ａの一部を除去すると、図９に示すような導電性材料層の構造の配線４００が形成される。

したがって、前記配線４００は、自身の一端部、すなわち、接点接続部４０２が透明絶縁層４１０の第１の開口部４１２を経てＩＴＯ層２９０上の接点溝２９４に充填され、これから延長された他端部は、前記第２の開口部４１４を経てＮ型半導体層２２０上のＮ型接点パッド２２２に連結される。本実施例の配線連結工程とは異なり、導電性材料層を除去する工程無しにも、配線４００を図９のような形態で形成することができるが、これは、透明絶縁層４１０の形成の感光膜を用いて、配線が形成される領域を予め定義することにより具現され得る。
上記した工程が完了した後、配線４００及び透明絶縁層４１０を覆う絶縁保護膜４２０を形成してもよく、絶縁保護膜４２０が形成された発光ダイオード１は、図１によく示され
ている。

上述のように、本発明の実施例による発光ダイオード１は、配線４００の一端部が、ＩＴＯ層２９０の接点溝２９４の内面と幅広く接することにより、配線４００とＩＴＯ層２９０との間の接触面積は大きく拡張する。また、配線４００がＰ型半導体層２６０と接するが、その接する部分にて電流遮断層２６２がＰ型半導体層に流れる電流を遮断するので、ＩＴＯ層２９０への電流拡散の効率をさらに高めることができる。

以下では、本発明の第２の実施例による発光ダイオードについて説明する。この第２の実施例による発光ダイオードを説明するにおいて、上述した第１の実施例の構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の図面符号を使用し、上述した第１の実施例と重複する説明は、発明の要旨を明らかにするために省略する。

図１０は、本発明の第２の実施例による発光ダイオードを示す断面図である。
図１０に示すように、本実施例による発光ダイオード１は、ベースをなす基板１００と、その上に形成される一つの発光セル２００とを備える。上述した実施例と同様に、前記発光セル２００は、Ｎ型半導体層２２０、活性層２４０、及びＰ型半導体層２６０が連続的に積層された構造をなし、活性層２４０は、上述したメサの形成により、Ｎ型半導体層２２０の一部領域上に限定的に形成され、前記活性層２４０上には、Ｐ型半導体層２６０が形成される。したがって、前記Ｎ型半導体層２２０は、一部領域が活性層２４０と接合されており、残りの領域がＮ型接点パッド２２２の形成のための接点領域として露出される。また、Ｐ型半導体層２６０上には、ＩＴＯ層２９０が形成される。

本実施例により、前記ＩＴＯ層２９０の上面には、配線（図示せず）と連結される接点接続部として、Ｐ型接点パッド４０２’が設けられる。前記Ｐ型接点パッド４０２’は、ワイヤボンディングにより、配線の一端に連結される部分であり、上述した実施例において、配線の一部からなる接点接続部４０２（図１参照）と同様に、ＩＴＯ層２９０の接点溝２９２に充填され、配線をＩＴＯ層２９０に連結させる部分である。

本実施例によるＰ型接点パッド４０２’とＩＴＯ層２９０の連結構造は、後述するように、ＩＴＯ層２９０の発光面積の縮小を最小化するとともに、ＩＴＯ層２９０とＰ型接点パッド４０２’との間の接触面積を拡張させ、特に、Ｐ型接点パッド４０２’からＩＴＯ層２９０への電流拡散の効率を高めることができるようになる。このため、ＩＴＯ層２９０の上面、特に、Ｐ型接点パッド４０２’が形成される位置には、接点溝２９２が形成される。

上述した実施例と同様に、前記接点溝２９２は、ＩＴＯ層２９０からＰ型半導体層２６０の表面まで延長される。また、前記接点溝２９２には、例えば、メッキまたは蒸着方式により、Ｐ型接点パッド４０２’の一部が充填される。また、前記接点溝２９２内に充填されたＰ型接点パッド４０２’は、その上側の一部が前記接点溝２９２の外側のＰ型半導体層２６０の上面と接しており、その下側の一部は、前記接点溝２９２の内側にてＩＴＯ層２９０の内側面と接している。

このような構造により、本実施例による発光ダイオードは、ＩＴＯ層２９０の発光面積を大きく減らさなくても、Ｐ型接点パッド４０２’とＩＴＯ層２９０との間の接触面積を増加させることができ、さらには、Ｐ型接点パッド４０２’がＩＴＯ層２９０の上面及び接点溝２９２の内側面と同時に接する構造により、ＩＴＯ層２９０に対する電流拡散の効率をさらに高めることができる。

上述した実施例と同様に、本実施例によるＰ型半導体層２６０も、電流遮断層２６２を
有する。この電流遮断層２６２は、上述したＰ型接点パッド４０２’と接するＰ型半導体層２６０の制限された領域に形成される。前記電流遮断層２６２は、上述した実施例において説明したように、接点溝２９２の形成のためのドライエッチング中にＰ型半導体層２６０の一部の電気的特性が変化することにより形成される。

以下、図１１乃至図１６を参照して、上述した発光ダイオードの製造方法を説明する。
図１１を参照すると、先ず、基板１００上にバッファ層１２０を形成し、前記バッファ層１２０上にＮ型半導体層２２０、活性層２４０、及びＰ型半導体層２６０を順次に形成する。その後、上述したＰ型半導体層２６０の上面に図１２に示すようなＩＴＯ層２９０が形成される。

図１３乃至図１５を参照すると、前記ＩＴＯ層２９０にＰ型接点パッドが充填される接点溝２９２が形成される。本実施例では、接点溝２９２を先ず形成し、その後、Ｎ型半導体層２２０の一部を露出させるメサ形成工程が行われるが、メサ形成工程後に接点溝を形成してもよい。

先ず、接点溝２９２が形成される位置を限定するように、感光膜５１１をＩＴＯ層２９０の上面に塗布した後、ドライエッチングにより、ＩＴＯ層２９０からＰ型半導体層２６０の表面に達する接点溝２９２を形成する。上述したドライエッチング工程を持続すると、図１５に示すような電流遮断層２６２が、Ｐ型半導体層２６０の表面に形成される。この電流遮断層２６２は、上述したＡｒ^＋がＰ型半導体層２６０の表面に衝突し、その衝突したＰ型半導体層２６０の表面の一部の電気的性質が変化して形成されるものであり、これは、上述した実施例において既に説明されている。

その後、Ｎ型接点パッドが形成される位置を設けるためのメサ形成工程が行われる。前記工程は、前記Ｎ型接点パッドが形成される位置に相応するように、ＩＴＯ層２９０、Ｐ型半導体層２６０、及び活性層２４０を部分的にエッチングし、Ｎ型半導体層２２０の一部を、図１６のような形態で露出させる工程からなる。
その後、メッキまたは蒸着方式により、Ｎ型接点パッド２２２及びＰ型接点パッド４０２’を形成する工程が行われる。図１０に示すように、Ｎ型接点パッド２２２及びＰ型接点パッド４０２’は、それぞれＩＴＯ層２９０の上面及びＮ型半導体層２２０の接点領域上に形成され、その形成順序は、製造者により選択され得るものであり、本発明を限定するものではない。

本発明の好適な実施例により、前記Ｐ型接点パッド４０２’は、前記接点溝２９２に充填される下部と前記接点溝２９２を覆うように、前記下部よりも大きなサイズで形成された上部を有する。前記Ｐ型接点パッド４０２’の下部がＩＴＯ層２９０の接点溝２９２の内側面に接し、前記Ｐ型接点パッド４０２’の上部がＩＴＯ層２９０の上面に接することにより、Ｐ型接点パッド４０２’とＩＴＯ層２９０との間の接触面積は大きく拡張される。

一方、上述した接点溝２９２の形成のためのドライエッチング工程は、電流遮断層２６２を形成する役割以外に、接点溝２９２の内側面の感光膜を確実に除去する役割をする。ウェットエッチング工程が、エッチングの表面に多数の感光膜の残渣を残すものとは異なり、ドライエッチング工程は、感光膜の残渣を確実に除去することができる。

ＩＴＯ層２９０の接点溝の内側面に残留する感光膜の残渣は、エッチング後の除去が極めて困難であり、感光膜の残渣が残留した接点溝２９２内に接点パッドまたは配線の一端部が充填される場合、前記感光膜の残渣は、配線及び／又はＰ型接点パッドからＩＴＯ層２９０への正常的な電流拡散を防止し、発光ダイオードの輝度を大きく低下させることが
できる。

図１７及び図１８は、それぞれドライエッチング工程で形成された接点溝と、ウェットエッチング工程で形成された接点溝とを比較するための写真であり、図１８のように、ウェットエッチング工程により形成された接点溝の周縁に、多数の感光膜の残渣が残留することが確認されたのに対して、図１７のように、ドライエッチング工程により形成された接点溝内には、感光膜の残渣が殆ど残留しないことが確認された。

本発明は、透明電極層として光透過性に優れたＩＴＯ層を用いる発光ダイオードにおいて、前記ＩＴＯ層の問題点として指摘されてきた電流特性を改善し、輝度及び発光性能が向上した発光ダイオードを具現することができる。

本発明の第１の実施例による発光ダイオードを示す断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。本発明の第２の実施例による発光ダイオードを示す断面図である。図１０に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１０に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１０に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１０に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１０に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。図１０に示した発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施例によりドライエッチングで形成された接点溝と、比較例としてウェットエッチングで形成された接点溝との実際の写真を示す図である。本発明の実施例によりドライエッチングで形成された接点溝と、比較例としてウェットエッチングで形成された接点溝との実際の写真を示す図である。

Claims

基板上に、Ｎ型半導体層、活性層、及びＰ型半導体層を有する少なくとも一つの発光セルが形成されて製造される発光ダイオードの製造方法であって、
（ａ）前記Ｐ型半導体層の上面にＩＴＯ層を有する少なくとも一つの発光セルを形成するステップと、
（ｂ）前記ＩＴＯ層に配線連結のための接点溝を不活性ガスによるドライエッチングにより形成し、前記ドライエッチングにより露出した前記Ｐ型半導体層の表面に前記不活性ガスを衝突させ、電流遮断層を形成するステップと、
（ｃ）配線連結のために、前記接点溝に導電性材料からなる接点接続部を充填するステップと、
を含むことを特徴とするＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記ステップ（ｂ）において、前記ＩＴＯ層の上面に感光膜を塗布した後に、前記ＩＴＯ層に配線連結のための接点溝を不活性ガスによるドライエッチングにより形成し前記接点溝の内側面から感光膜を除去することを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記ステップ（ｃ）以前に、前記Ｎ型半導体層の一部を接点領域として露出させ、前記接点領域上にＮ型接点パッドを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記ステップ（ｃ）において、前記接点溝内に充填される前記接点接続部は、下側の一部が前記接点溝の内側において前記ＩＴＯ層の内側面と接しており、上側の一部が前記接点溝の外側において前記ＩＴＯ層の上部の表面と接しているＰ型接点パッドであることを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記少なくとも一つの発光セルは、互いに離隔して形成された複数の発光セルであり、前記ステップ（ａ）は、前記発光セルのそれぞれのＮ型半導体層の一部を、Ｎ型接点パッドの形成のための接点領域として露出させることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記ステップ（ｃ）は、蒸着またはメッキ方式により、導電性材料層からなる配線を、互いに隣接した発光セル間の電気的連結のために形成することを含むが、前記接点接続部は、前記導電性材料層の一部として形成されたものであることを特徴とする請求項５に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記ステップ（ｂ）は、
（ｂ−１）前記ステップ（ａ）で形成された発光セルを全体的に覆う透明絶縁層を、前記基板上に形成するステップと、
（ｂ−２）前記配線が連結される部分を露出させるために、前記透明絶縁層をパターニングエッチングするが、前記透明絶縁層のパターニングエッチングにより、前記ＩＴＯ層の前記接点溝を一緒に形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項６に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。
前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ１）前記透明絶縁層が形成された発光セルと前記基板を全体的に覆うように、導電性材料層を蒸着またはメッキ方式で形成するステップと、
（ｃ２）前記発光セルの接点溝から、これと隣接した他の発光セルの前記Ｎ型接点パッド上に延長される導電性材料層を、前記配線として残し、残りの導電性材料層をエッチング除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載のＩＴＯ層を有する発光ダイオードの製造方法。