KR100285537B1 - AlGaAs LED ARRAY AND METHOD FOR FABRICATING IT - Google Patents

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박광범
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Abstract

본 발명은 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 소형화 기기의 디스플레이 장치용 광원으로 사용하는 데 광효율 및 광휘도에 한계가 있는 종래의 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이를 대체하기 위해서, 휴대용 전자 기기의 표시 장치용 광원을 AlGaAs 발광다이오드 어레이로 형성하되, 그 AlGaAs 발광다이오드 어레이가 휴대용 전자 기기의 표시장치에 탑재될 수 있을 정도의 집적도를 제공하기 위한 구조, 즉, 다수개의 단위 픽셀로 이루어진 2열이 요철 형상으로 배치되고, 그 요철을 이루기 위해 돌출된 부분에 발광점이 형성되는 구조의 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법을 제공함으로써, 휴대용 전자기기에 적합한 광원을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AlGaAs light emitting diode array and a method of manufacturing the same, and to replace a conventional diffusion type GaAsP light emitting diode array having limited light efficiency and light brightness for use as a light source for a display device of a miniaturized device, a portable electronic device A light source for a display device of which is formed of an AlGaAs light emitting diode array, and a structure for providing an integration degree such that the AlGaAs light emitting diode array can be mounted on a display device of a portable electronic device, that is, two columns of a plurality of unit pixels By providing an AlGaAs light emitting diode array having a structure arranged in this uneven shape and having a light emitting point formed in a protruding portion to achieve the unevenness, and a method of manufacturing the same, a light source suitable for portable electronic devices is provided.

Description

AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법 {AlGaAs LED ARRAY AND METHOD FOR FABRICATING IT}AlGaAs LED ARRAY AND METHOD FOR FABRICATING IT

본 발명은 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 휴대용 전자 기기의 표시 장치용 광원에 적합한 집적도를 갖는 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an AlGaAs light emitting diode array and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an AlGaAs light emitting diode array having a degree of integration suitable for a light source for a display device of a portable electronic device and a method of manufacturing the same.

주지하다시피, 휴대용 전자 기기, 예를 들어, 셀룰러폰(cellular phone), 무선 호출기(Pager), 휴대용 팩스뷰(Faxview) 등의 디스플레이 장치에는 광원이 구비되는 바, 그와 같은 광원으로는 저소비전력 및 소형 경량화가 용이한 장점으로 인하여 발광다이오드 어레이(LED array : Light Emitting Diode array)가 이용되고 있다.As is well known, display devices such as portable electronic devices such as cellular phones, pagers, and portable fax views are provided with light sources, and such light sources have low power consumption. In addition, a light emitting diode array (LED array: Light Emitting Diode array) has been used due to the advantages of small size and light weight.

이와 같은 발광다이오드 어레이에 포함되는 발광다이오드의 발광 메카니즘(Light Emitting Mechanism)은, p-n 접합에 순방향 전류가 흐를 때 n형에서의 전자와 p형에서의 정공의 재결합에 의해서 이루어지는 데, 통상적으로 소형 제작을 용이하게 하기 위해서 확산에 의해서 p-n접합을 형성하는 확산형 GaAsP 발광다이오드가 주로 사용되었다.The light emitting mechanism of the light emitting diode included in the light emitting diode array is formed by recombination of electrons in n-type and holes in p-type when a forward current flows through a pn junction. In order to facilitate the diffusion, a diffusion type GaAsP light emitting diode that forms a pn junction by diffusion has been mainly used.

이하, 도 1을 참조하여 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이의 제조 공정에 대해서 개략적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing process of a diffusion type GaAsP LED array will be described with reference to FIG. 1.

먼저, 도 1a를 참조하면, GaAs 기판(10)을 준비한다.First, referring to FIG. 1A, a GaAs substrate 10 is prepared.

도 1b를 참조하면, 액상 성장 기법(LPE : liquid phase epitaxy)에 의해서 GaAs 기판(10)의 상부 전면에 GaAs1-xPx를 성장시켜 GaAsP 균배층(20)을 형성한다. 이때, 후속하는 공정에 의해서 형성될 GaAsP발광층(30)의 GaAs와 GaP는 그 격자 상수차가 크므로, 격자 부정합에 의한 응력 분포를 완화시킬 수 있도록 GaAsP 균배층(20)은 몰분율 x의 조절에 의해서 그 조성이 점차적으로 변화되면서 형성된다.Referring to FIG. 1B, GaAs 1-x P x is grown on the upper surface of the GaAs substrate 10 by liquid phase epitaxy (LPE) to form a GaAsP balance layer 20. At this time, GaAs and GaP of the GaAsP light emitting layer 30 to be formed by the subsequent process has a large lattice constant difference, so that the GaAsP uniformity layer 20 is controlled by controlling the mole fraction x so as to alleviate the stress distribution due to lattice mismatch. It is formed by gradually changing its composition.

도 1c를 참조하면, 다시 LPE법을 사용해서 GaAsP균배층(20)의 상부전면에 GaAs0.6P0.4를 성장시켜 n형 GaAsP 발광층(30)을 형성한다. 이때, n형 GaAsP 발광층(30)은 p-n접합의 n형층으로서 작용한다.Referring to FIG. 1C, an n-type GaAsP light emitting layer 30 is formed by growing GaAs 0.6 P 0.4 on the upper surface of the GaAsP bacterial double layer 20 using the LPE method. At this time, the n-type GaAsP light emitting layer 30 functions as an n-type layer of pn junction.

도 1d를 참조하면, n형 GaAsP 발광층(30)의 상부 전면에 산화물 또는 질화물 등의 절연 재료를 적층하여 절연층(40)을 형성한 다음, 통상적인 포토리쏘그래피 공정에 의해서 절연층(40)을 패터닝함으로써, 도 1e에 도시된 바와 같이 n형 GaAsP 발광층(30)의 일부를 노출시킨다.Referring to FIG. 1D, an insulating layer 40 is formed by stacking an insulating material such as an oxide or nitride on the entire upper surface of the n-type GaAsP light emitting layer 30 and then insulating layer 40 by a conventional photolithography process. By patterning, portions of the n-type GaAsP light emitting layer 30 are exposed as shown in FIG. 1E.

도 1f를 참조하면, 절연층(40)의 패터닝으로 노출된 n형 GaAsP 발광층(30)의 표면에 텔루륨(Te) 또는 아연(Zn) 등의 불순물을 얇게 확산하여 p형 확산 영역(50)을 형성함으로써, p-n 접함을 형성한다.Referring to FIG. 1F, impurities such as tellurium (Te) or zinc (Zn) are thinly diffused on the surface of the n-type GaAsP light emitting layer 30 exposed by the patterning of the insulating layer 40 to form the p-type diffusion region 50. By forming pn junctions.

도 1g를 참조하면, p형 확산 영역(50) 및 GaAs 기판(10)에 금속 배선을 연결하여 전극(60)을 형성한다.Referring to FIG. 1G, an electrode 60 is formed by connecting metal wires to the p-type diffusion region 50 and the GaAs substrate 10.

상술한 공정에 의해서 이루어진 확산형 GaAsP 발광다이오드는, 도 2에 도시된 GaAsP 발광다이오드의 평면도에서 보는 바와 같이, 소망하는 부분을 확산시켜 발광점으로 형성하기 때문에 다수의 미세한 발광점을 용이하게 만들 수 있다.As shown in the plan view of the GaAsP light emitting diode shown in FIG. 2, the diffusion type GaAsP light emitting diode made by the above-described process can easily make a plurality of minute light emitting points by diffusing a desired portion to form a light emitting point. have.

그러나, 상술한 확산형 GaAsP 발광다이오드는 확산 영역의 형성시 불순물의 확산 깊이를 조절하기 어렵기 때문에 발광점의 휘도 레벨을 조절하기 어려울 뿐만 아니라, 전체 발광점 각각이 갖는 휘도 레벨이 불균일한 문제점이 있었다.However, since the diffusion type GaAsP light emitting diode described above is difficult to control the diffusion depth of impurities in the formation of the diffusion region, it is difficult to control the brightness level of the light emitting point, and the brightness level of each light emitting point is uneven. there was.

또한, 그와 같은 확산 공정시 불순물이 n형 GaAsP 발광층의 수직 하방향으로만 확산되는 것이 아니라 n형 GaAsP 발광층의 수평방향으로도 확산되기 때문에 접촉 저항이 증가하여 발광효율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, in such a diffusion process, impurities are diffused not only in the vertical downward direction of the n-type GaAsP emission layer, but also in the horizontal direction of the n-type GaAsP emission layer, thereby increasing the contact resistance and lowering the luminous efficiency.

그리고, GaAsP균배층(20)에 의해서 GaAs와 GaP의 격자 부정합을 환화시키는 데는 한계가 있는 바, 이와 같은 격자 부정합에 의해서도 그 휘도레벨의 저하 및 광효율이 저하되는 문제점이 있다.Further, there is a limit in converting the lattice mismatch between GaAs and GaP by the GaAsP balance layer 20, and there is a problem that the luminance level and the light efficiency are lowered even by such lattice mismatch.

한편, 근래 들어 휴대용 전자 기기는 휴대의 용이성을 증진시키기 위해서 소형화가 가속화되는 추세인데, 휴대용 전자 기기의 소형화에 대응하여 그 기기에 장착되는 디스플레이 장치도 소형화되고 있다.On the other hand, in recent years, the miniaturization of portable electronic devices has been accelerated in order to increase the ease of portability. In response to the miniaturization of portable electronic devices, display devices mounted on the devices have also been miniaturized.

그와 같이 디스플레이 장치가 소형화되기 위해서는 동일 또는 증진된 휘도 레벨을 유지하면서 전체 크기가 감소된 광원이 요구되어지는 바, 종래의 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이는 상술한 문제점, 특히 광효율이 낮은 문제점으로 인하여 소형화가 가속화되는 휴대용 전자 기기의 디스플레이 장치에 채용하는 데는 한계가 있다.In order to reduce the size of the display device, a light source having a reduced overall size is required while maintaining the same or enhanced luminance level. Therefore, the conventional diffusion type GaAsP light emitting diode array has the above-mentioned problems, in particular, the problem of low light efficiency. There is a limit to the adoption in the display device of the portable electronic device, which is accelerating miniaturization.

따라서, 휴대용 전자 기기를 소형화시키기 위해서는, 종래의 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이의 문제점을 해소할 수 있는 고효율의 광원이 요구되어진다.Therefore, in order to miniaturize portable electronic devices, a highly efficient light source capable of solving the problems of the conventional diffusion type GaAsP light emitting diode array is required.

본 발명은 상술한 요구를 충족시키기 위한 것으로서, AlGaAs 발광다이오드 어레이의 경우 GaAs와 AlAs의 격자 상수가 거의 같기 때문에 이종접함에 의한 격자 결함이 거의 발생되지 않고, 금지 대역폭 Eg가 작은 영역에서 발광시켜 Eg가 큰 결정을 통해서 발광하므로 결정에서의 흡수가 적고 외부양자 효율이 향상되어 광효율이 높고 고휘도를 얻을 수 있는 점에 착안하여, 그와 같은 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 휴대용 전자 기기에 적합한 정도로 집적시킬 수 있는 구조를 갖는 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적을 두고 있다.The present invention is to satisfy the above-described requirements, and since the lattice constants of GaAs and AlAs are almost the same in the AlGaAs light emitting diode array, lattice defects due to heterogeneous contact are hardly generated, and light is emitted in a region where the forbidden bandwidth Eg is small. Since light is emitted through a large crystal, it is possible to integrate such an AlGaAs light emitting diode array to a suitable level for a portable electronic device by focusing on the low absorption in the crystal and the improvement of the external quantum efficiency, resulting in high light efficiency and high brightness. An object of the present invention is to provide an AlGaAs light emitting diode array having a structure and a method of manufacturing the same.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 관점에서는, p형 에피층과 n형 에피층에 의해서 p-n접합을 이루는 발광부와, 상기 발광부에 전압을 공급하기 위한 전극을 포함하는 다수 개의 단위셀로 이루어지는 AlGaAs 발광다이오드 어레이에 있어서, 상기 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 이루는 단위셀 각각은; 발광점이 형성된 돌출부를 갖는 사각 형상으로 이루어지고, 상기 AlGaAs 발광다이오드 어레이는; 동일선상에 상기 단위셀의 발광점이 타열 측으로 향하도록 반복 배치된 2개의 열로 이루어지고, 상기 2개의 열은 상기 단위셀의 발광점이 동일선상에 배치될 수 있도록 상기 2개의 열 각각에 포함되는 상기 단위셀의 돌출부분 들이 타열의 이웃하는 단위 셀 사이에 형성된 홈들 각각에 끼이는 빗장 구조로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 제공한다.In order to achieve the above object, in one aspect of the present invention, a plurality of units including a light emitting portion to form a pn junction by a p-type epi layer and an n-type epi layer, and an electrode for supplying a voltage to the light emitting portion An AlGaAs light emitting diode array comprising cells, each unit cell constituting the AlGaAs light emitting diode array; The AlGaAs light emitting diode array is formed in a rectangular shape having a protrusion formed with a light emitting point; The unit included in each of the two columns in such a manner that the light emitting points of the unit cells are arranged on the same line so that the light emitting points of the unit cells are arranged on the same line. Provided is an AlGaAs LED array, characterized in that the protrusions of the cells are arranged in a latch structure sandwiched between each of the grooves formed between neighboring unit cells of the other row.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에서는, AlGaAs 발광다이오드 어레이를 제조하는 방법에 있어서, GaAs 기판의 상부 전면에 p형 AlGaAs막, n형 AlGaAs막을 순차적으로 적층하여 p-n접합을 형성하는 단계; 상기 n형 AlGaAs막 및 p형 AlGaAs막을 돌출부를 갖는 사각 형상의 픽셀 단위로 패터닝하되, 상기 패터닝된 각 픽셀이 빗장 구조를 이루는 2개열로 배치되도록 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 각 픽셀의 n형 AlGaAs막 위에 상기 돌출부분에서 상기 n형 AlGaAs막의 일부를 노출키는 전극을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법을 제공한다.On the other hand, in order to achieve the above object, in another aspect of the present invention, in the method of manufacturing an AlGaAs light emitting diode array, a p-type AlGaAs film and an n-type AlGaAs film are sequentially stacked on the entire upper surface of the GaAs substrate to form a pn junction. Forming; Patterning the n-type AlGaAs film and the p-type AlGaAs film in units of square pixels having protrusions, wherein the patterned pixels are arranged in two columns forming a cladding structure; And forming an electrode exposing a portion of the n-type AlGaAs film at the protruding portion on the n-type AlGaAs film of each of the patterned pixels.

도 1은 종래 기술에 따른 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이의 제조 공정을 단위셀에 대한 단면으로 도시한 순차 공정도,1 is a sequential process diagram showing a manufacturing process of a diffusion type GaAsP light emitting diode array according to the prior art in a cross section of a unit cell;

도 2는 종래 기술에 따라 제조된 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이를 도시한 평면도,2 is a plan view showing a diffusion type GaAsP light emitting diode array manufactured according to the prior art;

도 3a 내지 3j는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법을 평면으로 도시한 순차 공정도,3A to 3J are sequential process diagrams showing, in plan view, a method of manufacturing an AlGaAs LED array according to a preferred embodiment of the present invention;

도 4a 내지 4j는 본발명의 바람직한 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법을 도 3a 내지 3j의 각각에 대응하는 단면으로 도시한 순차 공정도,4A to 4J are sequential process diagrams showing a method of manufacturing an AlGaAs light emitting diode array according to a preferred embodiment of the present invention in cross-sections corresponding to each of FIGS. 3A to 3J;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 AlGaAs 발광다이오드를 셀단위로 패터닝하기 위한 마스크 패턴,5 is a mask pattern for patterning an AlGaAs light emitting diode cell by cell according to a preferred embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 셀단위로 패터닝된 AlGaAs 발광다이오드에 발광부 및 전극을 형성하기 위한 마스크 패턴,6 is a mask pattern for forming a light emitting part and an electrode in an AlGaAs light emitting diode patterned on a cell basis according to a preferred embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 도시한 사시도.7 is a perspective view illustrating an AlGaAs light emitting diode array according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : GaAs 기판 20 : GaAsP 균배층10: GaAs substrate 20: GaAsP uniform layer

30 : n형 GaAsP 발광층 40 : 절연층30 n-type GaAsP emitting layer 40 insulating layer

50 : p형 확산 영역 60 : 전극50 p-type diffusion region 60 electrode

110 : GaAs 기판 120 : p형 AlGaAs층110: GaAs substrate 120: p-type AlGaAs layer

130 : n형 AlGaAs층 140, 150 : 감광막130: n-type AlGaAs layer 140, 150 photosensitive film

160 : 전극160 electrode

이하, 첨부된 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다. 이때, 8㎜의 다이에 128개의 발광점을 형성한 400dpi급 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법을 예로 들어 설명하며, 첨부된 도 3 내지 도 7에서는 종래 기술에 따른 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이와 구별하기 위해서 그 참조번호를 백단위대(예를 들어, 110, 120, …)에서 부여한다.Hereinafter, an AlGaAs LED array and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7. In this case, a 400-dpi class LED array having 128 light emitting points formed on an 8 mm die and a method of manufacturing the same will be described. For example, in FIGS. 3 to 7, it is distinguished from the diffusion type GaAsP LED array according to the prior art. The reference number is assigned to one hundred units (for example, 110, 120, ...).

여기에서, 본 발명의 핵심 기술 사상은, 휴대용 전자 기기의 표시장치용 광원을 AlGaAs 발광다이오드 어레이로 형성하되, 그 AlGaAs 발광다이오드 어레이가 휴대용 전자 기기의 표시장치에 탑재될 수 있을 정도의 집적도를 제공하기 위해서, 다수개의 단위 픽셀로 이루어진 2열이 요철 형상으로 배치되고, 그 요철을 이루기 위해 돌출된 부분에 발광점이 형성되는 구조의 AlGaAs 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있는 바, 그와 같은 핵심 기술 사상에 중점을 두어 설명하기로 한다.Here, the core technical idea of the present invention is to form an AlGaAs light emitting diode array as a light source for a display device of a portable electronic device, and provide an integration degree such that the AlGaAs light emitting diode array can be mounted on a display device of a portable electronic device. In order to provide an AlGaAs array of light emitting diodes having a structure in which two rows of unit pixels are arranged in a concave-convex shape, and a light emitting point is formed in a protruding portion to form the concave-convex, and The focus will be on the same core technical ideas.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 사시도가 도시된 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 이루는 다수 개(예를 들어, 128개)의 단위셀 각각은, GaAs 기판(110)의 상부에 p형 AlGaAs층(120), n형 AlGaAs층(130) 및 전극(160)이 'L'자 형상으로 순차적으로 적층된 구조를 이루고, 그 L자 형상의 돌출부분에서는 최상부에 위치한 전극(160)의 일부가 제거되어 n형 AlGaAs층(130)이 노출되는 발광점을 이룬다.First, referring to FIG. 7, which is a perspective view of an AlGaAs light emitting diode array according to a preferred embodiment of the present invention, each of a plurality of (eg, 128) unit cells constituting an AlGaAs light emitting diode array according to the present embodiment Silver has a structure in which the p-type AlGaAs layer 120, the n-type AlGaAs layer 130, and the electrode 160 are sequentially stacked in an 'L' shape on the GaAs substrate 110, and the L-shaped In the protruding portion, a portion of the electrode 160 positioned at the top is removed to form a light emitting point at which the n-type AlGaAs layer 130 is exposed.

그와 같은 구조 및 형상을 갖는 각 단위 셀들의 일부(예를 들어, 64개)는 발광점이 상부에 위치한 상태로 동일선상에서 반복 배치되어 하부열을 이루고, 나머지 단위 셀들이 발광점에 하부에 위치한 상태로 동일선상에서 반복 배치되어 상부열을 이루며, 그 상부열과 하부열은 도 7에 도시된 바와 같이, 발광점이 동일선상에 배치될 수 있도록 양측 열(즉, 상측열과 하측열) 각각에 포함되는 각 단위셀의 돌출부분 들이 타열의 이웃하는 단위 셀 사이에 형성된 홈들 각각에 끼이는 구조(이하, '빗장 구조'라 칭함)를 이루어 본 발명의 일 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 이룬다. 이때, 상술한 바와 같이 빗장 구조를 이룰 때 동일 패턴이 반복될 수 없는 하측열 또는 상측열(예를 들어, 도 9를 참조한 본 실시예에서는 하측열)의 양측 종단은, 그 일단이 돌출부에 발광점이 형성된 '철(凸)'자 모양으로 이루어지고 , 그 타단이 종단에 발광점이 형성된 사각형 모양(□)으로 이루어진다.Some of the unit cells having such a structure and shape (for example, 64) are repeatedly arranged on the same line with the light emitting points located at the top to form a lower row, and the remaining unit cells are located at the bottom at the light emitting points. The upper row and the lower row are each unit included in each of the two rows (that is, the upper row and the lower row) so that the light emitting points may be disposed on the same line as illustrated in FIG. 7. Protruding portions of the cell are sandwiched between each of the grooves formed between neighboring unit cells of the other row (hereinafter, referred to as a "slancing structure") to form an AlGaAs LED array according to an embodiment of the present invention. At this time, both ends of the lower row or the upper row (for example, the lower row in the present embodiment with reference to FIG. 9), in which the same pattern cannot be repeated when forming the cladding structure, one end of the light emission to the protrusions The point is formed in the form of an 'iron (凸)' shape, the other end is made of a rectangular shape (□) formed with a light emitting point at the end.

이와 같이, 본 실시예에서는 L자 형상의 단위셀을 빗장구조를 이루도록 2개열로 연속 배치함으로써, 8㎜ 다이내에 128개의 발광점을 형성할 수 있지만, 발광점이 형성된 돌출 형상을 빗장 구조로 반복 교대해서 발광점의 집적도를 높이면서, L자 형상에서와 같이 p-n접합부에 전압을 공급하기위한 외부의 전압 공급원(도시 생략됨)과 본딩(bonding)할 수 있는 최소 전극 면적을 제공할 수 있는 범위내에서, 그 돌출 범위 및 돌출 형상을 포함한 전체 단위셀의 개별 형상을 다양하게 변화시킬 수 있을 것이다.As described above, in the present embodiment, 128 light emitting points can be formed in an 8 mm die by arranging L-shaped unit cells in two rows so as to form a cladding structure. By increasing the integration degree of the light emitting point, as in the L-shape, it is possible to provide a minimum electrode area that can be bonded to an external voltage source (not shown) for supplying voltage to the pn junction. In the above, the individual shape of the entire unit cell including the protruding range and protruding shape may be variously changed.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 상술한 구조를 갖는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an AlGaAs light emitting diode array having the above-described structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

이때, 도 3a 내지 3j는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법을 평면으로 도시한 순차 공정도이고, 도 4a 내지 4j는 본발명의 바람직한 실시예에 따른 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법을 도 3a 내지 3j의 각각에 대응하는 단면으로 도시한 순차 공정도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 AlGaAs 발광다이오드를 셀단위로 패터닝하기 위한 마스크 패턴이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 셀단위로 패터닝된 AlGaAs 발광다이오드에 발광부 및 전극을 형성하기 위한 마스크 패턴이다.3A to 3J are sequential process diagrams showing a method of manufacturing an AlGaAs LED array according to a preferred embodiment of the present invention in a plan view, and FIGS. 4A to 4J are steps of manufacturing an AlGaAs LED array according to a preferred embodiment of the present invention. 3A to 3J are sequential process diagrams showing cross sections corresponding to each of FIGS. 3A to 3J, FIG. 5 is a mask pattern for patterning AlGaAs light emitting diodes cell by cell, according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. According to a preferred embodiment, a mask pattern for forming a light emitting part and an electrode in an AlGaAs light emitting diode patterned on a cell basis.

도 3a 및 도 4a를 참조하면, GaAs 기판(110)을 준비한다.3A and 4A, a GaAs substrate 110 is prepared.

도 3b 및 도 4b를 참조하면, 액상 성장 기법(LPE : liquid phase epitaxy)으로 준비된 GaAs 기판(110)의 상부 전면에 p형 Al0.65GaAs0.35를 소정 두께(예를 들어, 27∼31㎛내의 두께)로 성장시켜서 p형 AlGaAs층(120)을 형성한다.Referring to FIGS. 3B and 4B, p-type Al 0.65 GaAs 0.35 is formed on a top surface of the GaAs substrate 110 prepared by liquid phase epitaxy (LPE), and has a predetermined thickness (for example, a thickness within 27 to 31 μm. ) To form a p-type AlGaAs layer (120).

도 3c 및 도 4c를 참조하면, 다시 액상 성장 기법(LPE : liquid phase epitaxy)으로 p형 AlGaAs층(120)의 상부 전면에 n형 Al0.65GaAs0.35를 소정 두께(예를 들어, 43∼47㎛내의 두께)로 성장시켜서 n형 AlGaAs층(130)을 형성한다. 그 결과, p형 AlGaAs층(120)과 n형 AlGaAs층(130)사이에는 전자-정공의 재결합에 의해서 발광이 이루어지는 p-n접합이 형성되는 데, n형 AlGaAs층(130)이 p형 AlGaAs층(120)의 상부 전면에 고르게 성장되므로, p-n접합이 전체 면적에 대해서 균일하게 이루어지는 바, 후속하는 공정에 의해서 다수 개의 발광점으로 분리될 때 각각의 발광점이 동일한 휘도 레벨을 가질수 있게 된다.Referring to FIGS. 3C and 4C, the n-type Al 0.65 GaAs 0.35 is formed on the upper front surface of the p-type AlGaAs layer 120 by a liquid phase epitaxy (LPE), and has a predetermined thickness (eg, 43 to 47 μm). Thickness) to form an n-type AlGaAs layer 130. As a result, a pn junction in which light is emitted by electron-hole recombination is formed between the p-type AlGaAs layer 120 and the n-type AlGaAs layer 130. The p-type AlGaAs layer 130 is a p-type AlGaAs layer ( Since the pn junction is uniformly formed over the entire area of the upper front surface of the substrate 120, each of the light emitting points may have the same luminance level when separated into a plurality of light emitting points by a subsequent process.

도 3d를 도 4d를 참조하면, 회전 도포법 등으로 n형 AlGaAs층(130)의 상부전면에 포토레지스트(PR : photoresist)를 도포하여 감광막(140)을 형성한다.Referring to FIG. 3D and FIG. 4D, a photoresist (PR) is applied to the upper surface of the n-type AlGaAs layer 130 by a spin coating method to form a photosensitive film 140.

도 3e 및 도 4e를 참조하면, 포토리쏘그래피 기법으로 도 5에 도시된 바와 같은 마스크 패턴을 감광막(140)에 전사(轉寫)한 후, 그 전사된 패턴 형상을 제외한 나머지 감광막(140)을 제거한다. 그와 같이 패터닝된 감광막(140)은 본 실시예에 따라서 형성하고자 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 배열 형상과 동일한 형상을 갖게되어, 후속하는 공정에서 p형 AlGaAs층(120)과 n형 AlGaAs층(130)에 의해서 이루어지는 p-n 접합을 본 실시예에 따른 형상으로 패터닝하기 위한 마스크로 이용된다.Referring to FIGS. 3E and 4E, after the mask pattern as illustrated in FIG. 5 is transferred to the photosensitive layer 140 by photolithography, the remaining photosensitive layer 140 except for the transferred pattern shape is transferred. Remove The photosensitive film 140 thus patterned has the same shape as that of the array of AlGaAs light emitting diode arrays to be formed according to the present embodiment, so that the p-type AlGaAs layer 120 and the n-type AlGaAs layer 130 in a subsequent process. Is used as a mask for patterning the pn junction formed by the?) Into a shape according to the present embodiment.

도 3f 및 도 4f를 참조하면, 식각 기법으로 감광막(140)의 패턴을 통해서 노출된 n형 AlGaAs층(130)과 p형 AlGaAs층(120)을 순차적으로 제거함으로써, p-n 접합을 본 실시예에 따른 단위셀의 형상으로 패터닝한다. 즉, 각 단위셀이 본 실시에에 따라서 'L'자 형상을 이루고, 그 L자 동일 형상으로 반복 배열된 두 열이 빗장 구조를 이루도록 형성된다. 그와 같이 p-n접합이 패터닝되고 나면, p-n접합을 패터닝하기 위한 마스크로 이용된 감광막(140)은 통상적인 PR 스트리핑(stripping) 기법으로 제거한다.3F and 4F, the n-type AlGaAs layer 130 and the p-type AlGaAs layer 120 which are exposed through the pattern of the photosensitive film 140 by the etching method are sequentially removed, whereby the pn junction is applied to the present embodiment. Patterned in the shape of the unit cell according to. That is, each unit cell forms an 'L' shape according to the present embodiment, and two rows repeatedly arranged in the same shape of the L shape form a latch structure. After the p-n junction is patterned as such, the photoresist 140 used as a mask for patterning the p-n junction is removed by a conventional PR stripping technique.

도 3g 및 도 4g를 참조하면, 회전 도포법 등으로 상술한 과정에 의해서 이루어진 구조체의 상부 전면에 포토레지스트(PR)를 도포하여 감광막(150)을 형성한다.Referring to FIGS. 3G and 4G, the photoresist PR is applied to the entire upper surface of the structure formed by the above-described process by the rotation coating method to form the photoresist film 150.

도 3h 및 도 4h를 참조하면, 포토리쏘그래피 기법으로 도 6에 도시된 바와 같은 마스크 패턴을 감광막(150)에 전사(轉寫)한 후, 그 전사된 패턴 형상을 제외한 나머지 감광막(150)을 제거한다. 그와 같이 패터닝된 감광막(150)은 본 실시예에 따라서 형성하고자 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 전극 배열 형상과 동일한 형상을 갖되 각 단위 셀들의 돌출부분에 발광점을 형성한 부분이 부가됨으로써, 후속하는 공정에서 리프트-오프 공정으로 전극(160)을 형성하기 위한 마스크로 이용된다.3H and 4H, after the mask pattern as shown in FIG. 6 is transferred to the photosensitive film 150 by photolithography, the remaining photosensitive film 150 except for the transferred pattern shape is transferred. Remove The patterned photosensitive film 150 has the same shape as that of the electrode array of the AlGaAs light emitting diode array to be formed according to the present embodiment, but the light emitting point is formed on the protruding portion of each unit cell. It is used as a mask for forming the electrode 160 in the lift-off process in the process.

도 3i 및 도 4i를 참조하면, 스퍼터링 등의 기법으로 감광막(150)의 상부 및 감광막(150)의 패터닝으로 노출된 n형 AlGaAs층(130)의 상부에 도전성이 양호한 금속(예를 들어, 금(Au)) 등을 적층한다.Referring to FIGS. 3I and 4I, a metal having good conductivity (eg, gold) is formed on the upper portion of the photoresist film 150 and the upper portion of the n-type AlGaAs layer 130 exposed by the patterning of the photoresist film 150 by sputtering or the like. (Au)) and the like.

도 3j 및 도 4j를 참조하면, 통상적인 PR 스트리핑 기법을 사용해서 감광막(150)을 제거한다. 그 결과, 감광막(150)의 상부에 적층된 금속도 제거되어, 감광막(150)의 패터닝으로 노출된 n형 AlGaAs층(130)의 상부에 형성된 금속만이 잔류하여 전극(160)이 된다. 이때, AlGaAs 발광다이오드 어레이를 이루는 각 단위셀들의 돌출부분에는 발광점을 형성하기 위해서 감광막(150)이 적층되어 있었으므로, 발광점이 형성될 부분에서는 감광막(150)의 제거와 함께 그 상부에 적층된 금속도 제거되고, 그 발광점 부분에서는 전극(160)의 패턴을 통해서 n형 AlGaAs층(130)이 노출됨으로써 발광점이 형성된다. 이후, 전극(160)에 전원이 공급되면 그와 같이 형성된 발광점을 통해서 p형 AlGaAs층(120)과 n형 AlGaAs층(130)의 접합 부분인 p-n접합에서 광이 발광되고, 그 발광된 광은 상술한 발광점을 통해서 외부로 조사된다.3J and 4J, the photoresist film 150 is removed using conventional PR stripping techniques. As a result, the metal stacked on the photoresist film 150 is also removed, and only the metal formed on the n-type AlGaAs layer 130 exposed by the patterning of the photoresist film 150 remains to become the electrode 160. In this case, since the photoresist film 150 is stacked on the protrusions of the unit cells of the AlGaAs LED array to form the light emitting point, the photosensitive film 150 is removed and the photosensitive film 150 is stacked on the protruding portion of the unit cells. The metal is also removed, and the light emitting point is formed by exposing the n-type AlGaAs layer 130 through the pattern of the electrode 160 at the light emitting point portion. Subsequently, when power is supplied to the electrode 160, light is emitted at a pn junction that is a junction portion of the p-type AlGaAs layer 120 and the n-type AlGaAs layer 130 through the light emitting points thus formed, and the emitted light. Is irradiated to the outside through the above-mentioned light emitting point.

한편, 본 실시예에서는 도 3g∼3j 및 도 3g∼3j에서와 같은 과정을 통해서 전극(160)을 리프트 오프 기법으로 형성하였는데, 이와 같은 기법으로 형성하는 이유는, 평탄한 GaAs 기판(110)의 상부에 균일하게 형성된 후 순차적으로 패터닝되는 p형 AlGaAs층(120) 및 n형 AlGaAs층(130)과는 달리 전극(160)은 이미 고집적도로 패터닝된 n형 AlGaAs층(130)의 상부에 형성되기 때문에, 전극(160)의 패턴 형성이 AlGaAs층(120)이나 n형 AlGaAs층(130)보다 정확도가 요구되므로, 정렬이나 식각 공정과 같은 오차 발생요인을 줄여서 정확도를 향상하기 위함이다. 따라서, 리프트 오프 기법 뿐만 아니라 통상적인 적층 기법 및 포토리쏘그래피 기법을 이용해서도 본 실시예에 따른 구조를 갖는 전극(160)을 용이하게 형성할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the electrode 160 is formed by a lift-off technique through the same process as in FIGS. 3G to 3J and FIGS. 3G to 3J. The reason for forming the technique is to form an upper portion of the flat GaAs substrate 110. Unlike the p-type AlGaAs layer 120 and the n-type AlGaAs layer 130, which are uniformly formed and then sequentially patterned on the electrode 160, the electrode 160 is already formed on the n-type AlGaAs layer 130 patterned with high density. Since the pattern formation of the electrode 160 is required to be more accurate than the AlGaAs layer 120 or the n-type AlGaAs layer 130, it is to improve the accuracy by reducing an error occurrence factor such as an alignment or an etching process. Therefore, the electrode 160 having the structure according to the present embodiment can be easily formed using not only the lift-off technique but also conventional lamination and photolithography techniques.

상술한 본 발명에 따르면, 종래의 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이에 비해서 고효율, 고휘도의 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 종래의 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이와 같은 집적도로 제조함으로써, 저전력에서 종래의 확산형 GaAsP 발광다이오드 어레이 이상의 휘도 및 효율을 얻을 수 있으므로, 휴대용 전자기기의 디스플레이 장치에 적합한 광원을 제공할 수 있다.According to the present invention described above, by manufacturing an AlGaAs light emitting diode array of high efficiency and high brightness as compared to the conventional diffused GaAsP light emitting diode array, the same diffusion type GaAsP light emitting diode at low power Since the luminance and efficiency beyond the array can be obtained, it is possible to provide a light source suitable for a display device of a portable electronic device.

Claims (5)

p형 에피층과 n형 에피층에 의해서 p-n접합을 이루는 발광부와, 상기 발광부에 전압을 공급하기 위한 전극을 포함하는 다수 개의 단위셀로 이루어지는 AlGaAs 발광다이오드 어레이에 있어서,In an AlGaAs light emitting diode array comprising a plurality of unit cells including a light emitting portion that is a p-n junction by a p-type epi layer and an n-type epi layer, and an electrode for supplying a voltage to the light emitting portion, 상기 AlGaAs 발광다이오드 어레이를 이루는 단위셀 각각은;Each of the unit cells constituting the AlGaAs LED array is; 발광점이 형성된 돌출부를 갖는 사각 형상으로 이루어지고,It consists of a rectangular shape having a protrusion formed with a light emitting point, 상기 AlGaAs 발광다이오드 어레이는;The AlGaAs light emitting diode array; 동일선상에 상기 단위셀의 발광점이 타열 측으로 향하도록 반복 배치된 2개의 열로 이루어지고, 상기 2개의 열은 상기 단위셀의 발광점이 동일선상에 배치될 수 있도록 상기 2개의 열 각각에 포함되는 상기 단위셀의 돌출부분 들이 타열의 이웃하는 단위 셀 사이에 형성된 홈들 각각에 끼이는 빗장 구조로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이.The unit included in each of the two columns in such a manner that the light emitting points of the unit cells are arranged on the same line so that the light emitting points of the unit cells are arranged on the same line. An AlGaAs LED array, characterized in that the protrusions of the cells are arranged in a latch structure sandwiched between each of the grooves formed between neighboring unit cells of the other row. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀 각각은,The method of claim 1, wherein each of the unit cells, 'L'자 형상을 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이.An AlGaAs light emitting diode array comprising an 'L' shape. AlGaAs 발광다이오드 어레이를 제조하는 방법에 있어서,In the method of manufacturing an AlGaAs light emitting diode array, GaAs 기판의 상부 전면에 p형 AlGaAs막, n형 AlGaAs막을 순차적으로 적층하여 p-n접합을 형성하는 단계;Sequentially forming a p-type AlGaAs film and an n-type AlGaAs film on the entire upper surface of the GaAs substrate to form a p-n junction; 상기 n형 AlGaAs막 및 p형 AlGaAs막을 돌출부를 갖는 사각 형상의 픽셀 단위로 패터닝하되, 상기 패터닝된 각 픽셀이 빗장 구조를 이루는 2개열로 배치되도록 패터닝하는 단계;Patterning the n-type AlGaAs film and the p-type AlGaAs film in units of square pixels having protrusions, wherein the patterned pixels are arranged in two columns forming a cladding structure; 상기 패터닝된 각 픽셀의 n형 AlGaAs막 위에 상기 돌출부분에서 상기 n형 AlGaAs막의 일부를 노출키는 전극을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법.And forming an electrode exposing a part of the n-type AlGaAs film at the protruding portion on the n-type AlGaAs film of each of the patterned pixels. 제 3 항에 있어서, 상기 n형 AlGaAs막 및 p형 AlGaAs막을 'L'자 형상의 픽셀단위로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the n-type AlGaAs film and the p-type AlGaAs film are patterned in units of L-shaped pixels. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 전극을 리프트 오프(lift-off) 기법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 AlGaAs 발광다이오드 어레이의 제조 방법.The method of claim 3 or 4, wherein the electrode is formed by a lift-off technique.
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