JP5233025B2 - 発光素子の製造方法 - Google Patents

発光素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5233025B2
JP5233025B2 JP2005342947A JP2005342947A JP5233025B2 JP 5233025 B2 JP5233025 B2 JP 5233025B2 JP 2005342947 A JP2005342947 A JP 2005342947A JP 2005342947 A JP2005342947 A JP 2005342947A JP 5233025 B2 JP5233025 B2 JP 5233025B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
layer
manufacturing
transparent insulating
insulating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005342947A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006165543A (ja
Inventor
庭 旭 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2006165543A publication Critical patent/JP2006165543A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5233025B2 publication Critical patent/JP5233025B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0093Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26Materials of the light emitting region
    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40Materials therefor
    • H01L33/42Transparent materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体発光素子及びその製造方法に係り、より詳細には、複数の発光セル及び反射膜から形成された半導体発光素子及びその製造方法に関する。
半導体発光素子(Light Emitting Diode:LED)は、光通信のような通信分野、コンパクトディスクプレーヤー(Compact Disc Player:CDP)、及びデジタル多機能ディスクプレーヤー(Digital Versatile Disc Player:DVDP)などの装置でデータの伝送又はデータの記録及び読み取りのための手段として広く使用されており、大型屋外電光板、LCD(Liquid Crystal Display)のバックライト、及び照明などに応用範囲を広げている。
既存の半導体発光素子の基板は、サファイア基板を利用してきた。サファイア基板は、GaN発光セルの厚さを5μm以上に容易に成長させうる。しかし、サファイア基板は、高価であり、そのサイズに制限があり、大面積の安価のシリコン基板上にGaN発光セルを形成することが試みられてきた。
シリコン基板上にGaN発光セルが成長した発光素子は、GaN発光セルとシリコンとの間の格子定数差及び熱膨張係数の差により、GaN発光セルに多くのクラックが発生しうる弱点を有する。このようなクラック発生を抑制するために、シリコン基板上に形成されるGaN発光セルの成長厚さは、一般的に、1.0μm以内に限定される。しかし、一定レベル以下の厚さを有するGaN発光セルは、駆動電圧を上昇させる。一方、シリコン基板は、GaN発光セルから放出される光を一部吸収することにより、光出力を低下させる。
図1は、シリコン基板に複数の発光セルがアレイ形態に配列されたマトリックス型のディスプレイの一例を示す。
図1に示すように、一つのシリコン基板110上に個別的に発光源を形成するGaN系の半導体発光セル120が格子形態に配置されている。各発光セル120は、個別的に動作される。そして、一つの基板110で発光セル120全体を駆動することにより目的とする画像を表現できる。前記のような発光セルは、矩形で約100μmの幅を有し、隣接する発光セル間の距離は約10μmである。
このようなアレイ形態の発光セルを有する一般的なディスプレイは、シリコン基板110上に低温窒化アルミニウム(LT−AlN)バッファ層が形成され、その上にGaN系の半導体物質層が形成された構造を有する。このような構造によれば、残留応力の低下によりGaN系の半導体物質層の欠陥及びクラックを減らし得る。しかし、このような構造の素子は、複雑な工程を要求し、特に、光出力が低いという短所を有する。
本発明が達成しようとする技術的課題は、シリコン基板上に成長した発光セルのクラック形成を最小化でき、発光素子の光放出量を効果的に増加させうる半導体発光素子を提供するところにある。
本発明が達成しようとする他の技術的課題は、前記半導体発光素子の製造方法を提供するところにある。
本発明の好ましい実施の形態によれば、本発明の発光素子の製造方法は、基板上に透明絶縁層を形成する第1ステップと、前記透明絶縁層に少なくとも一つのホールを形成する第2ステップと、前記ホール内に、半導体物質の積層により発光セルを形成する第3ステップと、前記透明絶縁層及び発光セルを覆う電極を形成する第4ステップとを含み、前記第1ステップは前記基板と前記透明絶縁層との間に反射層を形成するステップをさらに含み、前記第2ステップは前記基板が露出されるまで、前記透明絶縁層及び前記反射層にホールを形成するステップをさらに含み、前記反射層は前記基板の上面で前記発光セルの間に該当する領域全体を覆うように形成される。前記基板は、Siから形成されうる。

前記透明絶縁層の厚さは、前記発光セルの厚さと同じ、又は、前記発光セルより厚く形成されることが好ましい。前記透明絶縁層は、前記発光セルを形成する半導体物質層の屈折率より小さな屈折率を有する物質から形成され、例えば、SiO、SiN、Al、HfO、ZrO、TiO、及びZnOよりなる群から選択される少なくとも一つの物質から形成されうる。
前記第4ステップで形成される電極は透明電極であって、前記透明電極は、金属又は透明導電性酸化物(TCOs)から形成されうる。前記金属は、Au、Pd、Pt、Ru、及びNiよりなる群から選択される一つの物質から形成されうる。前記透明導電性酸化物は、亜鉛酸化物(ZnO)又はインジウム酸化物(InOxide)から形成されうる。前記インジウム酸化物は、Mg、Ag、Zn、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr、及びLa系の元素よりなる群から選択される少なくとも一つの元素と結合されて形成されうる。
本発明の好ましい更に他の実施の形態によれば、前記第4ステップで形成される電極は反射電極であって、前記第4ステップは、前記反射電極上に熱伝達層を形成するステップを含む。また、前記第4ステップは、前記基板を除去するステップを更に含み、前記発光セルの下面を覆う下側透明電極を形成するステップを更に含みうる。前記熱伝達層は、Cu、Si、及びCu合金よりなる群から選択される何れか一つの物質から形成されうる。
前記反射層は、金属または複数の誘電層から形成されうる。また、前記反射層は、一対の金属層及び誘電層が、一対以上繰り返し積層されて形成されうる。
前記透明絶縁層と前記反射層の厚さの和は、前記発光セルの厚さと同じに、又は、前記発光セルより厚く形成されることが好ましい。前記透明絶縁層の厚さは、前記反射層より厚く形成されることが好ましい。前記発光セルの幅に対する前記発光セルの厚さの比率は、前記発光セルに対する前記透明絶縁層の全反射角度のタンジェント値と同じ、又は、当該タンジェント値より大きく形成されることが好ましい。
本発明の好ましい他の実施の形態に係る発光素子の製造方法によれば、前記第1ステップは、前記基板と前記透明絶縁層との間にGaN層及び反射層を順次に形成するステップを含み、前記第2ステップは、前記GaN層が露出されるまで、前記透明絶縁層及び前記反射層にホールを形成する。前記第1ステップは、前記基板と前記GaN層との間に第2バッファ層を形成するステップを更に含んでもよい。前記第1バッファ層は、例えば、GaN系のIII−V族窒化物半導体層である。
前記透明絶縁層と前記反射層の厚さの和は、前記発光セルの厚さと同じに、又は、前記発光セルよりに厚く形成されることが好ましい。前記透明絶縁層の厚さは、前記反射層より厚く形成されることが好ましい。前記発光セルの幅に対する前記発光セルの厚さの比率は、前記発光セルに対する前記透明絶縁層の全反射角度のタンジェント値と同じ、又は、当該タンジェント値より大きく形成されることが好ましい。
前記反射層は、金属または複数の誘電層から形成されうる。また、前記反射層は、一対の金属層及び誘電層が、一対以上繰り返し積層されて形成されうる。
また、基板の上部に形成された反射層は、基板での光吸収を減少させうる。発光セルの高さは、発光セルから放出された光が透明絶縁層を通過するように制限されうる。発光セルの側面に充填された透明絶縁層は、発光セルから外部への光放出に寄与できる。したがって、このような方法は、Si基板上に積層された発光セルのクラック形成を減少させ、発光素子の光放出率を向上させうる。
本発明に係る半導体発光素子は、基板上に複数配列された発光セルの間に残留応力を減少させうる物質、例えば、前述した実施の形態のような透明絶縁層が満たされていることにより、発光セルの近傍での残留応力及びそれによるクラックの発生を減少させる。
また、基板の上部に形成された反射層は、基板での光吸収を減少させうる。発光セルの厚さは、活性層から放出された光を全反射するように制限されうる。発光セルの側面に充填された透明絶縁層は、外部への光の放出に寄与できる。したがって、このような方法は、発光素子の光放出率を向上させうる。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る半導体発光ダイオード及びその製造方法を詳細に説明する。この過程で、図面に示す層や領域の厚さは、説明の理解を助けるために誇張して示したことに留意せねばならない。
図2Aは、本発明の好ましい一実施の形態に係る発光素子を示す図である。
図2Aに示すように、本実施の形態における発光素子は、基板210と、基板210上に相互に離隔して設けられ、半導体物質の積層により形成される少なくとも二つの発光セル240と、発光セル240の間に順次に積層される反射層220及び透明絶縁層230と、発光セル240上面を覆う透明電極250と、を備える。基板210は、Siから形成されうる。
反射層220は、発光セル240で発生した光を反射し易い物質が好ましく、例えば、金属層、複数の誘電層、又は一対の金属層及び誘電層が一対以上繰り返し積層されたものから形成されうる。透明絶縁層230は、発光セル240から放出された光が外部に出射されうる光透過性物質でありながら、また電極間の短絡を防止できる絶縁性物質であることが好ましく、例えば、SiO、SiN、Al、HfO、ZrO、TiO、及びZnOよりなる群から選択される少なくとも一つから形成される。透明電極250は、金属又は透明導電性酸化物(TCOs)から形成されうる。金属は、Au、Pd、Pt、Ru、及びNiよりなる群から選択される何れか一つから形成されうる。透明導電性酸化物は、亜鉛酸化物(ZnO)又はインジウム酸化物(In Oxide)から形成されうる。インジウム酸化物は、Mg、Ag、Zn、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr、及びLa系の元素よりなる群から選択される少なくとも一つの元素と結合されて形成されうる。
発光セル240は、順次に積層された下部GaN層242、活性層244、及び上部GaN層246を備える。活性層244として、InAlGa1−x−yNのGaN系のIII−V族窒化物の化合物半導体層を使用することが好ましい。ここで、活性層244は、多重量子ウエルまたは単一量子ウエル構造を有してもよく、このような活性層244の構造は、本発明の技術的範囲を制限しない。
図2Bは、本実施の形態に係る半導体発光素子の平面図である。
図2Bに示すように、基板210の上面に複数の発光セル240は互いに離れて位置している。このような構成とすると、窒化物半導体の残留応力を減少させ、Si基板上に形成されうるクラックを減らすことができる。
基板210と発光セル240との間にバッファ層(第1バッファ層)260を更に備える。バッファ層260は、例えば、GaN系のIII−V族窒化物半導体層である。
透明絶縁層230と反射層220の厚さの和は、電極との短絡を減らし、各発光セル240の絶縁性を向上させるために、発光セル240の厚さと同じであるか、またはそれより大きいことが好ましい。また、透明絶縁層230は、光の屈折を助けるために、活性層244、上部GaN層246、および下部GaN層242より屈折率の小さな物質であることが好ましい。透明絶縁層230の厚さは、反射層220が更に多い光を反射させるために、反射層220の厚さより更に厚いことが好ましい。
図2Cは、活性層244から放出された光が、反射層220で反射されることを示す図である。
図2Cに示すように、透明絶縁層230に入射する角度が発光セル240の屈折率nsに対する透明絶縁層の屈折率niの全反射角度より小さければ(ea<sin−1(ni/ns))、活性層244の側面から放出された光が、外部に容易に放出されうる。このために、発光セル240の幅(L)に対する発光セル240の厚さ(H)は、全反射角度eaのタンジェント値より大きいか、同じに(H/L>=tan(ea))形成されることが好ましい。したがって、発光セル240の厚さは、光が外部に放出される効率を向上させるために、活性層244で発生した光を透明絶縁層230との界面を通過させるサイズになることが好ましい。
このような透明絶縁層230、透明電極250、及び反射層220の形成、ならびに各層の厚さの規定は、半導体発光素子の光放出率を向上させうる。
図3は、本発明の好ましい他の実施の形態に係る本発明の発光素子を示す図である。
図3に示すように、本実施の形態の発光素子は、基板210と発光セル240との間にGaN層320を備える。
本実施の形態の発光素子は、基板210とGaN層320との間にバッファ層(第2のバッファ層)310を更に備える。バッファ層310は、例えば、GaN系のIII−V族窒化物半導体層である。
GaN層320は、別途のバッファ層の助けなしにも下部GaN層242の成長を容易にし、GaN層320の下部の広い接触面積を介して電流が通過されるため、基板を介した電流の流れを向上させうる。
以下では、図面を参照して本発明の発光素子の製造方法を詳細に説明する。
図4Aないし図4Dは、本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。
図4Aないし図4Dに示すように、基板210上に透明絶縁層230を形成する第1ステップ(図4A)、透明絶縁層230に少なくとも一つのホールhを形成する第2ステップ(図4B)、ホールhに発光セル240を形成する第3ステップ(図4C)、及び発光セル240を覆う透明電極410を形成する第4ステップ(図4D)を含む。基板210は、Siから形成されうる。
第3ステップは、下部GaN層242、活性層244、及び上部GaN層246を順次に形成するステップを含む。活性層244として、InAlGa1−x−yNであるGaN系のIII−V族窒化物の化合物半導体層を使用することが好ましい。ここで、活性層244は、多重量子ウエルまたは単一量子ウエル構造を有してもよく、このような活性層244の構造は、本発明の技術的範囲を制限しない。
透明絶縁層230の厚さは、絶縁性を向上させるために、発光セル240の厚さと同じか、さらに厚く形成されることが好ましい。透明絶縁層230は、光の屈折を助けるために、活性層244、上部GaN層246、及び下部GaN層242の屈折率より小さな物質から形成されることが好ましく、例えば、SiO、SiN、Al、HfO、ZrO、TiO、及びZnOよりなる群から選択される少なくとも一つの物質から形成される。透明電極410は、光透過性に優れ、電流が通じ得る物質、例えば、金属又は透明導電性酸化物(TCOs)から形成されうる。金属は、Au、Pd、Pt、Ru、及びNiよりなる群から選択される一つの物質から形成されうる。透明導電性酸化物は、亜鉛酸化物(ZnO)又はインジウム酸化物(InOxide)から形成されうる。インジウム酸化物は、Mg、Ag、Zn、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr、及びLa系の元素よりなる群から選択される少なくとも一つの元素と結合されて形成され得る。
図5Aないし図5Eは、本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。本実施の形態は、上述した実施の形態と第4ステップが異なる。したがって、第1〜第3ステップについての説明は省略する。
図5Aないし図5Cに示すように、本実施の形態の製造方法における第4ステップは、透明絶縁層230及び発光セル240を覆う反射電極520を形成するステップを含み(図5A)、反射電極520上に熱伝達層530を形成するステップ(図5B)を更に含む。また、本実施の形態の第4ステップは、基板210を除去するステップ(図5C)を更に含み、発光セル240の下面を覆う透明電極(下側透明電極)510を形成するステップ(図5d)を更に含む。
熱伝達層530は、発光層で発生する熱を効果的に放出させるために、熱伝導性の高い物質から構成され、例えば、Cu、Si、及びCu合金よりなる群から選択される一つの物質から形成されうる。また、Cu熱伝導層を利用する場合、電気伝導性に優れているため、電流が発光セル240に容易に流れ得る。
ここで、発光セル240から透明電極510に向かって放出された光は、透明電極510を介して外部に放出される。一方、発光セル240から反射電極520に向かって放出された光は、反射電極520で反射される。Si基板を除去すれば、Si基板が吸収する光が外部に放出されるため、光放出率が向上しうる。したがって、これは、高出力の半導体発光素子の製造時に利用可能である。
図6Aないし図6Cは、本発明の好ましい一実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。
図6Aないし図6Cに示すように、本実施の形態における製造方法の第1ステップは、基板210と透明絶縁層230との間に反射層610を形成するステップを更に含み(図6A)、第2ステップは、基板210が露出されるまで、透明絶縁層230及び反射層610にホールhを形成する(図6B)。反射層610は、活性層244で発生した光を反射させやすい物質が好ましく、例えば、金属層、複数の誘電層、又は、一対の金属層及び誘電層が一対以上繰り返して積層されたものから形成されうる。
図6Cに示すように、第3ステップは、下部GaN層242と基板210との間にバッファ層(第1バッファ層)620を形成するステップを更に含みうる。バッファ層620は、GaN系のIII−V族窒化物半導体層でありうる。
透明絶縁層230と反射層610の厚さの和は、電極との短絡を減らし、各発光セル240の絶縁性を向上させるために、発光セル240の厚さと同じか、さらに厚く形成されることが好ましい。透明絶縁層230の厚さは、反射層610が更に多い光を反射させるために、反射層610の厚さより更に大きく形成されることが好ましい。発光セル240の幅に対する発光セル240厚さの比率は、発光セル240に対する透明絶縁層230の全反射角度のタンジェント値と同じか、さらに大きく形成されることが好ましい。図2は、前記のような方法により得られた発光素子の断面構造を示す。
図7Aないし図7Cは、本発明の好ましい他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。
図7Aないし図7Cに示すように、第1ステップは、基板210と透明絶縁層230との間にGaN層710及び反射層720を順次に形成するステップを更に含み(図7A)、第2ステップは、透明絶縁層230及び反射層720に、GaN層710が露出されるまでホールhを形成するステップを含むこと(図7B)を特徴とする。反射層720は、活性層244で発生した光を反射させやすい物質が好ましく、例えば、金属層、複数の誘電層、又は一対の金属層及び誘電層が一対以上繰り返し積層されたものから形成されうる。
GaN層710は、別途のバッファ層の助けなしに、下部GaN層242の成長を容易にするだけでなく、GaN層710の下部に広い接触面積を介して電流が通過するため、基板210を介した電流の流れを向上させる。
図7Cに示すように、第1ステップは、基板210とGaN層710との間にバッファ層(第2バッファ層)730を形成するステップを更に含みうる。バッファ層730は、GaN系のIII−V族窒化物半導体層でありうる。
透明絶縁層230と反射層720の厚さの和は、発光セル240の厚さと同じか、さらに厚く形成されることが好ましい。透明絶縁層230の厚さは、反射層720の厚さより更に厚く形成されることが好ましい。発光セル240の幅に対する発光セル240の厚さの比率は、発光セル240に対する透明絶縁層230の全反射角度のタンジェント値と同じか、さらに大きく形成されることが好ましい。図3は、前記のような方法により得られた発光素子の断面構造を示す図である。
このような本発明の方法及び装置は、理解を助けるために、図面に示された実施形態を参考に説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない。
本発明は、半導体発光素子に関連した技術分野に好適に利用できる。
一般的なSi基板を利用した半導体発光素子の平面図である。 本発明の好ましい一実施の形態に係る発光素子の概略的な断面図である。 本発明の一実施の形態に係る半導体発光素子の平面図である。 本発明の活性層から放出された光が反射層で反射されることを示す図面である。 本発明の好ましい他の実施の形態に係る発光素子の概略的な断面図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 本発明の好ましい更に他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 図2Aに示す本発明の好ましい一実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 図2Aに示す本発明の好ましい一実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 図2Aに示す本発明の好ましい一実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 図3に示す本発明の好ましい他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 図3に示す本発明の好ましい他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。 図3に示す本発明の好ましい他の実施の形態に係る発光素子の製造方法を示す工程図である。
符号の説明
210 基板、
220 反射層、
230 透明絶縁層、
240 発光セル、
242 下部GaN層、
244 活性層、
246 上部GaN層、
250 透明電極、
260 バッファ層。

Claims (23)

  1. 基板上に透明絶縁層を形成する第1ステップと、
    前記透明絶縁層に少なくとも一つのホールを形成する第2ステップと、
    前記ホール内に、半導体物質の積層により発光セルを形成する第3ステップと、
    前記透明絶縁層及び発光セルを覆う電極を形成する第4ステップとを含み、
    前記第1ステップは前記基板と前記透明絶縁層との間に反射層を形成するステップをさらに含み、
    前記第2ステップは前記基板が露出されるまで、前記透明絶縁層及び前記反射層にホールを形成するステップをさらに含み、
    前記反射層は前記基板の上面で前記発光セルの間に該当する領域全体を覆うように形成されることを特徴とする発光素子の製造方法。
  2. 前記基板は、Siから形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  3. 前記透明絶縁層の厚さは、前記発光セルと同じ厚さに、又は、前記発光セルより厚く形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  4. 前記透明絶縁層は、前記発光セルを形成する半導体物質の屈折率より小さな屈折率を有する物質から形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  5. 前記透明絶縁層は、SiO、SiN、Al、HfO、ZrO、TiO、及びZnOよりなる群から選択される少なくとも一つの物質から形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  6. 前記第4ステップで形成される電極は、透明電極であって、
    前記透明電極は、透明導電性酸化物又は金属から形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  7. 前記金属は、Au、Pd、Pt、Ru、及びNiよりなる群から選択される一つであることを特徴とする請求項6に記載の発光素子の製造方法。
  8. 前記透明導電性酸化物は、亜鉛酸化物又はインジウム酸化物であることを特徴とする請求項6に記載の発光素子の製造方法。
  9. 前記インジウム酸化物は、Mg、Ag、Zn、Sc、Hf、Zr、Te、Se、Ta、W、Nb、Cu、Si、Ni、Co、Mo、Cr、Mn、Hg、Pr、及びLa系の元素よりなる群から選択される少なくとも一つの元素を含むことを特徴とする請求項8に記載の発光素子の製造方法。
  10. 前記第4ステップで形成される電極は、反射電極であって、
    前記第4ステップは、
    前記反射電極上に熱伝達層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  11. 前記第4ステップは、
    前記基板を除去するステップを更に含むことを特徴とする請求項10に記載の発光素子の製造方法。
  12. 前記第4ステップは、
    前記基板が除去された前記発光セルの下面を少なくとも覆う下側透明電極を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項11に記載の発光素子の製造方法。
  13. 前記熱伝達層は、Cu、Si、及びCu合金よりなる群から選択される一つの物質から形成されることを特徴とする請求項10に記載の発光素子の製造方法。
  14. 前記第3ステップは、
    前記発光セルと前記基板との間に第1バッファ層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  15. 前記第1ステップは、
    前記基板と前記透明絶縁層との間にGaN層及び反射層を順次に形成するステップを含み、
    前記第2ステップは、
    前記GaN層が露出されるまで、前記透明絶縁層及び前記反射層にホールを形成することを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  16. 前記第1ステップは、
    前記基板と前記GaN層との間に第2バッファ層を形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項15に記載の発光素子の製造方法。
  17. 前記透明絶縁層と前記反射層の厚さの和は、前記発光セルの厚さと同じに、又は、前記発光セルより厚く形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  18. 前記透明絶縁層の厚さは、前記反射層より厚く形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  19. 前記発光セルの幅に対する前記発光セルの厚さの比率は、前記発光セルに対する前記透明絶縁層の全反射角度のタンジェント値と同じに、又は、当該タンジェント値より大きく形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  20. 前記反射層は、金属層から形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  21. 前記反射層は、複数の誘電層から形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  22. 前記反射層は、一対の金属層及び誘電層が、一対以上繰り返し積層されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の発光素子の製造方法。
  23. 前記第1バッファ層は、GaN系のIII−V族窒化物半導体層であることを特徴とする請求項14に記載の発光素子の製造方法。
JP2005342947A 2004-12-02 2005-11-28 発光素子の製造方法 Active JP5233025B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040100354A KR100624448B1 (ko) 2004-12-02 2004-12-02 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR10-2004-0100354 2004-12-02

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012181220A Division JP5770143B2 (ja) 2004-12-02 2012-08-17 発光素子及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006165543A JP2006165543A (ja) 2006-06-22
JP5233025B2 true JP5233025B2 (ja) 2013-07-10

Family

ID=35840713

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005342947A Active JP5233025B2 (ja) 2004-12-02 2005-11-28 発光素子の製造方法
JP2012181220A Active JP5770143B2 (ja) 2004-12-02 2012-08-17 発光素子及びその製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012181220A Active JP5770143B2 (ja) 2004-12-02 2012-08-17 発光素子及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US7719013B2 (ja)
EP (1) EP1667228A3 (ja)
JP (2) JP5233025B2 (ja)
KR (1) KR100624448B1 (ja)
CN (1) CN1812117B (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7250632B2 (en) * 2004-04-06 2007-07-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electronic devices having a layer overlying an edge of a different layer and a process for forming the same
DE102007021009A1 (de) * 2006-09-27 2008-04-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zur Herstellung einer solchen
WO2008073385A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 The Regents Of The University Of California Metalorganic chemical vapor deposition (mocvd) growth of high performance non-polar iii-nitride optical devices
GB2452737B (en) * 2007-09-12 2011-09-14 Roger Seaman Light emitting and/or receiving apparatus
KR100888440B1 (ko) * 2007-11-23 2009-03-11 삼성전기주식회사 수직구조 발광다이오드 소자의 제조방법
KR101101133B1 (ko) * 2008-06-03 2012-01-05 삼성엘이디 주식회사 질화물 단결정 성장 방법 및 질화물 반도체 발광소자제조방법
US8716723B2 (en) * 2008-08-18 2014-05-06 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Reflective layer between light-emitting diodes
US9293656B2 (en) * 2012-11-02 2016-03-22 Epistar Corporation Light emitting device
KR101007117B1 (ko) 2008-10-16 2011-01-11 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP4702442B2 (ja) * 2008-12-12 2011-06-15 ソニー株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
KR101563686B1 (ko) 2009-01-15 2015-10-27 삼성전자주식회사 반도체 발광소자의 제조방법
JP5343831B2 (ja) 2009-04-16 2013-11-13 日亜化学工業株式会社 発光装置
US20110058770A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Sub-surface engraving of oled substrates for improved optical outcoupling
WO2011111937A2 (ko) * 2010-03-09 2011-09-15 신왕균 투명 엘이디 웨이퍼 모듈 및 그 제조방법
KR101601624B1 (ko) 2010-02-19 2016-03-09 삼성전자주식회사 멀티셀 어레이를 갖는 반도체 발광장치, 발광모듈 및 조명장치
JP5754173B2 (ja) * 2011-03-01 2015-07-29 ソニー株式会社 発光ユニットおよび表示装置
DE102011013052A1 (de) * 2011-03-04 2012-09-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung zumindest eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
JP6398611B2 (ja) * 2013-11-07 2018-10-03 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光装置の製造方法
KR20160024170A (ko) 2014-08-25 2016-03-04 삼성전자주식회사 반도체 발광 소자
CN104269427B (zh) * 2014-09-05 2017-03-29 京东方科技集团股份有限公司 一种有机发光二极管显示面板及其制作方法、显示装置
JP2016081562A (ja) 2014-10-09 2016-05-16 ソニー株式会社 表示装置、表示装置の製造方法および電子機器
CN106129219B (zh) * 2016-07-15 2018-09-04 厦门乾照光电股份有限公司 一种增强光取出效率的led芯片结构
FR3080487B1 (fr) * 2018-04-20 2020-06-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procede de fabrication d’un dispositif optoelectronique a matrice de diodes
FR3112026B1 (fr) * 2020-06-30 2022-09-23 Aledia Dispositif optoélectronique et procédé de fabrication

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590035B1 (fr) * 1985-11-08 1988-09-16 Thomson Csf Dispositif stabilisateur de la longueur d'onde moyenne d'une source a large spectre et application au gyrometre a fibre optique
JPH06338634A (ja) * 1993-05-28 1994-12-06 Victor Co Of Japan Ltd 半導体発光素子アレイ
JP3396356B2 (ja) * 1995-12-11 2003-04-14 三菱電機株式会社 半導体装置,及びその製造方法
US6125226A (en) * 1997-04-18 2000-09-26 The Trustees Of Princeton University Light emitting devices having high brightness
US6423984B1 (en) * 1998-09-10 2002-07-23 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device using gallium nitride compound semiconductor
JP2000315062A (ja) * 1999-05-06 2000-11-14 Hitachi Ltd 平面表示装置
US6992334B1 (en) * 1999-12-22 2006-01-31 Lumileds Lighting U.S., Llc Multi-layer highly reflective ohmic contacts for semiconductor devices
US6586762B2 (en) * 2000-07-07 2003-07-01 Nichia Corporation Nitride semiconductor device with improved lifetime and high output power
JP4431925B2 (ja) * 2000-11-30 2010-03-17 信越半導体株式会社 発光素子の製造方法
US6649287B2 (en) * 2000-12-14 2003-11-18 Nitronex Corporation Gallium nitride materials and methods
JP2002198560A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Sharp Corp 半導体発光素子およびその製造方法
US7083863B2 (en) 2001-02-21 2006-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Luminous element and method for preparation thereof
US20030102473A1 (en) * 2001-08-15 2003-06-05 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate
WO2003017320A1 (en) * 2001-08-21 2003-02-27 Nam-Young Kim Lamp utilizing a light emitted diode
KR20030017686A (ko) 2001-08-21 2003-03-04 남 영 김 Led 램프
US7135711B2 (en) 2001-08-30 2006-11-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Electroluminescent body
JP2003152220A (ja) * 2001-11-15 2003-05-23 Sharp Corp 半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子
JP2003158296A (ja) * 2001-11-22 2003-05-30 Sharp Corp 窒化物半導体発光デバイスチップとその製造方法
TW515116B (en) * 2001-12-27 2002-12-21 South Epitaxy Corp Light emitting diode structure
JP4307113B2 (ja) * 2002-03-19 2009-08-05 宣彦 澤木 半導体発光素子およびその製造方法
US6967981B2 (en) * 2002-05-30 2005-11-22 Xerox Corporation Nitride based semiconductor structures with highly reflective mirrors
KR100470904B1 (ko) 2002-07-20 2005-03-10 주식회사 비첼 고휘도 질화물 마이크로 발광 다이오드 및 그 제조방법
TW569474B (en) * 2002-10-25 2004-01-01 Nat Univ Chung Hsing Superluminent light emitting diode with plated substrate having reflecting mirror and the manufacturing method thereof
JP4564234B2 (ja) * 2003-02-17 2010-10-20 株式会社東芝 半導体発光素子
EP1615472A1 (en) * 2003-03-25 2006-01-11 Kyoto University Light-emitting device and organic electroluminescence light-emitting device
US7061065B2 (en) * 2003-03-31 2006-06-13 National Chung-Hsing University Light emitting diode and method for producing the same
TW588197B (en) * 2003-04-22 2004-05-21 Au Optronics Corp Light source of backlight
CN1930229B (zh) * 2004-01-26 2010-05-26 宝洁公司 包含聚乙烯共混物和混合物的纤维和非织造材料
US7274040B2 (en) * 2004-10-06 2007-09-25 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Contact and omnidirectional reflective mirror for flip chipped light emitting devices
US20070018186A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Lg Chem, Ltd. Light emitting diode device having advanced light extraction efficiency and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR100624448B1 (ko) 2006-09-18
US7719013B2 (en) 2010-05-18
CN1812117A (zh) 2006-08-02
CN1812117B (zh) 2011-09-21
US20100009477A1 (en) 2010-01-14
US20060118798A1 (en) 2006-06-08
US8097502B2 (en) 2012-01-17
JP2013084916A (ja) 2013-05-09
EP1667228A3 (en) 2010-01-20
JP2006165543A (ja) 2006-06-22
KR20060061568A (ko) 2006-06-08
EP1667228A2 (en) 2006-06-07
JP5770143B2 (ja) 2015-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5233025B2 (ja) 発光素子の製造方法
KR101259969B1 (ko) 발광 장치
US9209362B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device
US10074767B2 (en) Light-emitting element
JP4804485B2 (ja) 窒化物半導体発光素子及び製造方法
KR100826375B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 제조 방법
JP2008182110A (ja) 窒化物半導体発光装置
JP2008210903A (ja) 半導体発光素子
WO2013051326A1 (ja) 窒化物半導体発光素子、及び窒化物半導体発光素子の製造方法
JP2007258276A (ja) 半導体発光素子
KR20160025456A (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
US20220115563A1 (en) Light-emitting diode and method for manufacturing thereof
JP2008218440A (ja) GaN系LED素子および発光装置
JP2011166146A (ja) 分布ブラッグ反射器を有する発光ダイオードチップ及びその製造方法
WO2011111642A1 (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
TWI399871B (zh) 光電元件及其形成方法
JP2011035324A (ja) 半導体発光素子、ランプ、電子機器および機械装置
JP5708285B2 (ja) 半導体発光素子及び半導体発光装置
JP2012064759A (ja) 半導体発光装置、半導体発光装置の製造方法
KR20130110131A (ko) 파장변환층을 갖는 발광 다이오드 칩, 그것을 제조하는 방법 및 그것을 갖는 패키지
JP2010226013A (ja) 発光素子及びその製造方法
CN112510133A (zh) 发光二极管芯片、发光二极管及发光二极管芯片制备方法
CN101840975A (zh) 光电元件及其形成方法
CN210325841U (zh) 发光二极管芯片及发光二极管
US20240105879A1 (en) Light-emitting diode and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080814

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20100930

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20101021

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20101028

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20101111

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101116

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20101116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110329

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110629

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111018

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120104

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120417

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20120813

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120817

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20121203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130212

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130306

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5233025

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160405

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250