KR100308419B1 - 질화갈륨계발광소자의전극제작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질화갈륨계의 반도체 박막과 금속 전극패드사이에 도전성 투명전극을 증착하여 전류의 크라우딩 효과를 효율적으로 제거하고 높은 발광효율을 확보하기 위해 광투과율이 우수한 투명 산화막 전극이 증착된 질화물 청색 발광소자의 도전성 투명 산화막 전극 제작 방법에 관한 것으로, 질화갈륨계 화합물반도체를 이용한 청색 발광소자에서 p-GaN 오믹접촉층위에 산화물 투명전극물질을 증착하고, 상기 투명전극물질위에 제 2 P전극패드와 SiO2보호막을 증착하고, n-GaN 오믹접촉층을 Ti/Au로 매우 얇게 증착하고, 다시 Ti/Au를 제 2 n전극패드로 재 증착하는 공정으로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명은, p-GaN 오믹접촉층 표면위에 산화막으로된 투명박막을 증착한 다음 열처리하는 p-GaN 오믹접촉층의 형성방법은 산화막의 낮은 비저항 및 높은 운반자농도 효과로 인해 발광소자 제작시 순방향 문턱전압을 낮출 수 있어 전력소모를 줄이는 효과를 줄 뿐만 아니라 신뢰성이 양호하고 효율적으로 표면에서 투과율을 향상시킴으로써 외부 양자의 효율을 증대시키고, 고 휘도의 광전자소자를 지향할 수 있는 효과가 제공된다.
Description
본 발명은 질화물 청색 발광소자의 도전성 투명 산화막 전극 제작 방법에 관한 것으로, 특히 질화갈륨계의 반도체 박막과 금속 전극패드사이에 도전성 투명전극을 증착하여 전류의 크라우딩(crowding)효과를 효율적으로 제거하고 높은 발광효율을 확보하기 위해 광투과율이 우수한 투명 산화막 전극이 증착된 청색발광 다이오드 제작 방법에 관한 것이다.
현재에는 질화갈륨계 반도체를 이용하여 청색파장대의 발광소자를 구현하고 밴드갭 엔지니어링을 통하여 자외선영역에서 가시영역에 이르는 발광 및 수광소자의 개발이 활발히 진행되고 있다.
특히 소자제작에 있어서, 유기금속 기상화학 증착방법(MOCVD)으로 기판 위에 결정박막을 성장할 경우, 전자가 얇은 반도체박막을 통하여 확산될 수 있는 충분한 두께를 확보하지 못하기 때문에 반도체 전극계면에서의 오믹 특성과 광투과율이 높은 투명전극이 필요하며 이의 개발에 많은 노력이 경주되고 있다.
도 1은 종래의 발명에서 사용한 투광성 금속전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 발명에서 사용한 ITO 전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조를 나타낸 도면이다.
이와 같이 종래의 투광성 금속전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조는, 도 1에서와 같이 전극에 메탈 와이어 선을 연결하기 위한 전극패드(bonding pad)와 광 투과열이 20∼40 또는 그 이상이 되는 100∼2000 옹그스트롬 정도로 얇은 Ni/Au 층을 500 C 정도에서 열처리함으로써 얇은 광 투과가 가능한 합금박막이 오믹 특성을 갖게하는 방법이 고안되었다(U.S. Pat. No. 5,677,581).
그리고 도 1의 발광다이오드는 제 2 P전극패드(6) 밑의 광 투과가 가능한 오믹 제 1 P전극패드(5)가 활성화된 p-GaN 층(4)위에 위치하며 식각된 n-GaN 층(3)위에 n-전극(7)이 형성되어 있다.
이러한 GaN 계 박막은 사파이어기판(1)위에 증착방법(MOCVD)으로 성장된다. 이러한 광투과가 가능한 반도체/금속간의 계면특성은 합금상(alloy phase)을 형성하여 스킨 깊이(skin depth)이하에서 반투명하여 광 투과가 가능하게 하지만 두께 및 온도등과 같은 공정상의 복잡한 조건제어가 매우 어렵고, 또한 광 효율의 한계를 극복하는데 많은 어려움이 뒤따르고 있다.
또한 종래의 증착방법(MOCVD)으로 성장된 질화갈륨 청색 발광다이오드는, 도 2에서와 같이 ITO 투명전극(13)을 적용한 경우 MIS(Metal Insulator Semiconductor)로 사파이어기판(9)위에 n-GaN 층 박막(11)을 성장하고, 그 위에 Zn 이 도핑된 i-GaN 층 박막(12)을 성장한 다음, ITO 투명전극(13)을 향성한 후 Ni/Au 전극 패드(14)를 형성한 방법이 고안되었다(일본 공개 특허 5-129658).
하지만 MIS 구조를 갖는 형태는 i-GaN 층 박막(12)의 저항이 높고, 궁핍층(depletion)의 영역이 매우 적어 n-GaN 층 박막(11)과의 계면에서의 발광효율이 매우 낮다. 또한, ITO 층과 고 저항을 갖는 절연층과의 계면에서 오믹 접촉성이 양호하지 않고 높은 순방향 구동전압을 필요로 한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하고자 이루어진 것으로서, 그 목적은 사파이어기판위에 질화갈륨계 반도체 다층박막을 증착방법으로 성장하고 Mg 가 도핑된 GaN 층이 절연층이 아닌 p-형으로 활성화된 p-n 접합구조나 활성층이 p-n 접합사이에 삽입된 다층박막 구조에서 투명전극물질을 전면전극으로 형성하기 위해 p-GaN 오믹 접촉층위에 증착하고 열처리함으로써 전류밀도를 낮추고, 광 윈도우 역할을 하게함으로써 외부 양자효율을 향상시킬 수 있는 질화물 청색 발광소자의 도전성 투명 산화막 전극 제작 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명의 질화물 청색 발광소자의 도전성 투명 산화막 전극 제작 방법은, 질화갈륨계 화합물반도체를 이용한 청색 발광소자에서 p-GaN 오믹접촉층위에 산화물 투명전극물질을 증착하고, 상기 투명전극물질위에 제 2 P전극패드와 SiO2보호막을 증착하고, n-GaN 오믹접촉층을 Ti/Au로 매우 얇게 증착하고, 다시 Ti/Au를 제 2 n전극패드로 재 증착하는 공정으로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 p-GaN 오믹접촉층으로, Mg, Zn, Be 등 p-형 불순물이 고농도로 도핑된 GaN, InxGa1-xN(0<x<1), AIxGa1-xN(0<x<1)층을 이용하고, 플라즈마 어닐링으로 p-형 활성화와 표면 처리를 동시에 수행한 박막위에 투명 산화막을 형성하는 것을 그 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 투명전극재료로, In2O3, SnO2, ZnO, CuO2물질로1∼20 wt ％의 부수적 원소롤 불순물을 첨가시켜 도전성을 갖게 하는 것을 그 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 p-GaN 오믹접촉층위에 와이어 본딩 금속패드로 Cr을 먼저 증착하고 이어서 Au를 증착하는 Cr/Au 이나, Ni/Au, Pd/Au, Ti/Au 의 합금을 이용한 것을 그 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 n-GaN 오믹접촉층위에 오믹접촉층으로 Ti/Au를 200∼400/200∼400 옹그스트롬으로 증착하고, 다시 와이어 본딩패드로 Ti/Au를 400/10000 옹그스트롬 두께로 증착하여 400∼900 C 로 질소분위기 챔버에서 열처리하는 것을 그 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 산화막의 두께를 진공 챔버에서 100∼500 옹그스트롬 정도로 증착한 후 급속열처리를 400∼800 C 에서 5∼30 분간 수행하는 것을 그 특징으로 한다.
도 1은 종래의 발명에서 사용한 투광성 금속전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 발명에서 사용한 ITO 전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 ZnO 투명성 전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조를 나타낸 도면.
도 4는 질화갈륨계 발광소자의 p-전극 패드주위의 발광세기에 대한 투명성 전면전극(A)과, 반투명성 투광 전면금속전극(B)과, 그리고 아무런 투광 전면전극이 없이 전극접촉면이 전극 패드와 일치한 경우(C)를 나타낸 도면.
도 5는 p-GaN 층과 여러 가지 경우의 전면전극이 계면에서 오믹특성을 나타내는 전압-전류 특성도.
도 6은 투명성 ZnO 금속산화물 전극(a)과 반투명성 금속전극(b)의 입사광의 파장에 따른 투과율을 비교한 특성도.
도 7은 In2O3:Sn(a), SnO2:F(b), SnO2:(c), ZnO:AI(d)의 여러 가지 투광성 금속산화물 투명전극의 입사광의 파장에 따른 투과율을 나타내는 특성도,
도 8은 In2O3의 금속산화물에 Sn 의 함량비율에 따른 투명전극의 비저항, 운반자농도, 이동도를 나타내는 특성도.
도 9는 증착된 In2O3:Sn 의 열처리 온도에 따른 운반자농도와 비저항의 특성을 나타내는 특성도.
도 10은 SnO2투명전극의 F 의 함량비율에 따른 비저항, 운반자 농도, 이동도를 나타내는 특성도.
도 11은 ZnO 투명전극의 AI 의 함량비율에 따른 비저항, 운반자 농도, 이동도를 나타내는 특성도.
도 12는 In2O3:Sn(a)와 SnO2:F(b)의 증착된 박막의 결정성을 나타내는 Ⅹ-선 특성도.
도 13은 SnO2:(c), ZnO:AI(d)의 증착된 박막의 결정성을 나타내는 Ⅹ-선 특성도.
도 14는 여러 가지 투명전극에 대한 청색발광다이오드의 작동시간에 따른 발광세기 변화를 나타내는 특성도.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
1,9,16:사파이어기판 2:i-GaN 버퍼층
3,11,18:n-GaN 층 박막 4:p-GaN 층
5:제 1 P전극패드(Ni/Au 반투명 전극) 6:제 2 P전극 패드(Ni/Au)
7:n전극패드(Ti/Au) 8:AI 반사막
10:i-AIN 버퍼층 12:i-GaN 층 박막
13:ITO 투명전극 15:n전극패드(AI/Ni/Au)
17:AIxGa1-xN 버퍼층 19:n-AInxGa1-xN 클래딩층
20:InxGa1-xN 활성층 21:p-AIxGa1-xN 클래딩층
22:p-GaN 오믹접촉층 23:투명전극물질
24:제 2 P전극패드(Cr/Au) 25:SiO2보호막
26:제 1 n전극패드(Ti/Au) 27:제 2 n전극패드(Ti/Au)
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
이 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 질화물 청색 발광소자의 도전성 투명 산화막 전극 제작 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 ZnO 투명성 전극을 갖는 질화갈륨계 발광소자의 구조를 나타낸 도면이다. 도 4는 질화갈륨계 발광소자의 p-전극 패드주위의 발광세기에 대한 투명성 전면전극(A)과, 반투명성 투광 전면금속전극(B)과, 그리고 아무런 투광 전면전극이 없이 전극접촉면이 전극 패드와 일치한 경우(C)를 나타낸 도면이다.
도 5는 p-GaN 층과 여러 가지 경우의 전면전극이 계면에서 오믹특성을 나타내는 전압-전류 특성도이고, 도 6은 투명성 ZnO 금속산화물 전극(a)과 반투명성 금속전극(b)의 입사광의 파장에 따른 투과율을 비교한 특성도이다.
도 7은 In2O3:Sn(a), SnO2:F(b), SnO2:(c), ZnO:AI(d)의 여러 가지 투광성 금속산화물 투명전극의 입사광의 파장에 따른 투과율을 나타내는 특성도이고. 도 8은 In2O3의 금속산화물에 Sn 의 함량비율에 따른 투명전극의 비저항, 운반자농도, 이동도를 나타내는 특성도이며, 도 9는 증착된 In2O3:Sn 의 열처리 온도에 따른 운반자농도와 비저항의 특성을 나타내는 특성도이다.
따라서, 도 10은 SnO2투명전극의 F 의 함량비율에 따른 비저항, 운반자 농도, 이동도를 나타내는 특성도이고, 도 11은 ZnO 투명전극의 AI 의 함량비율에 따른 비저항, 운반자 농도, 이동도를 나타내는 특성도이다.
그리고, 도 12는 In2O3:Sn(a)와 SnO2:F(b)의 증착된 박막의 결정성을 나타내는 Ⅹ-선 특성도이고, 도 13은 SnO2:(c), ZnO:AI(d)의 증착된 박막의 결정성을 나타내는 Ⅹ-선 특성도이며, 도 14는 여러 가지 투명전극에 대한 청색발광다이오드의 작동시간에 따른 발광세기 변화를 나타내는 특성도이다.
도 3에서와 같이 질화갈륨계 화합물반도체를 이용한 청색 발광소자에서 p-GaN 오믹접촉층(22)위에 산화물 투명전극물질(23)을 증착하고, 상기 투명전극물질(23)위에 제 2 P전극패드(24)와 SiO2보호막(25)을 증착하고, n-GaN 오믹접촉층(18)을 Ti/Au(26)로 매우 얇게 증착하고, 다시 Ti/Au(26)를 제 2 n전극패드(27)로 재 증착하는 공정으로 이루어진다. 즉, p-GaN 오믹접촉층(22)위에 산화물 투명전극물질(23)을 증착한 후 제 2 P전극패드(24)를 증착한다.
여기서 제 2 P전극패드(24)는 금속 산화막에 대하여 밀착성이 우수한 Schottky형 물질을 이용하고, 특히 Cr 이나 Ti를 1000 옹그스트롬 두께로 증착한 후 Zn 이나 Mg 또는 Be 가 2∼5 ％ 도핑된 Au 를 1 미크론의 두께로 증착한다.
n-GaN 오믹접촉층(18)의 전극은 1차 전극으로 Ti/Au(26)로 각 200∼400/200∼400 옹그스트롬 정도 증착하여 400∼800 C 로 10 분간 질소분위기 챔버에서 열처리하여 오믹접촉을 형성한 다음 다시 Ti/Au 를 200∼400/200∼10000 옹그스트롬 정도로 증착하여 제 2 n전극패드(27)를 형성한다. 그리고 제 2 n전극패드(27)는 밀착성이 높은 Ti 대신에 Cr, Ni, Pd 를 접촉시키고 다시 Ge 또는 Si 가 도핑된 Au 를 증착한다.
도면에 도시한 부호중 16은 사파이어기판, 17은 AIxGa1-xN 버퍼층, 19는 n-AInxGa1-xN 클래딩층, 20:InxGa1-xN 활성층, 21:p-AIxGa1-xN 클래딩층이다.
즉, 소자 제작에 있어서, 광학적으로 투명한 산화막은 전기적으로 절연체의 성향을 갖는데, 전자에너지 밴드캡이 3.1 eV 이상으로 매우 넓기 때문이며, 이러한 투명전극의 절연특성이 불순물을 도핑함으로써 n-형, 즉 전자의 이동에 의한 전도특성을 갖게 된다.
이러한 불순물이 주입된 투명산화물이 전극으로 이용되어, 전류를 광으로 또는 광을 전류로 전환하는 광 소자, 태양전지, 평판 디스플레이 등에 이용되고 있다.
그리고 투명 산화막 재료의 종류로는 인듐 산화물(In203), 주석산화물(SnO2), 그리고 아연산화물(ZnO) 이며, 이들 물질에 불순물을 주임한 In203:Sn(ITO), SnO2:F(FTO), SnO2:Sb, ZnO:AI 등이 투명전극으로 이용 가능하다.
이와 같은 전자 전도성 투명전극뿐 만 아니라, 정공 전도성을 갖으며 투명한 산화물로는 CuO2:AI 등이 있다. 이러한 투명전극은 전자 크라우딩(crowding)이 심한 박막구조를 갖는 발광 및 수광소자의 경우에 매우 유용하다.
증착방법으로 성장된 광소자는 이러한 범주에 속하는 투명전극은 매우 긴요한 전극역할을 수행한다.
또한 광학적 투과현상은 물질의 굴절율과 밀접한 관계를 갖으며, 특히 투명전극의 굴절율은 공기와 GaN 층사이의 중간위치의 굴절율을 갖으며, 신화막 두께는 대략 다음 수학식으로 표현된다.
n1 =
2
d1=
4n1
위 수학식에서 n1은 산화막 투명전극의 굴절율이며, n1,n2는 각각 공기와 p-GaN 오막접촉층의 굴절율이며, d1와 λ는 각각 투명전극의 두께와 투과하는 빛의 파장이다.
광 투과율(T)는 투명전극과 GaN 의 굴절율 n1,n2및 광흡수에 의한 소멸계수 k1,k2의 수학식으로 표현된다.
T =
e2β+(q12+h12)(q22+h22)e-2β+Ccos2γ+Dsin2γ
위 수학식 3 에서 q1, q2, h1, h2, β, γ, C, D 는 다음 수학식으로 정의된다.
q1=
(1+n1)2+k1 2
q2=
(n1+n2 2)2+(k1+k2)2
h1 =
(1+n1 2)+k1 2
h2 =
(n1+n2 2)2+(k1+k2)2
이와같이 투명전극의 구성조건은 낮은 비저항의 오믹특성과, 높은 광학적 투과율을 겸비한 재료특성을 갖추어야 하며, 산화막 투명전극이 이러한 특성을 구비하고 있다.
그럼 여기서, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
〔실시예 1〕
먼저, ITO 투명박막을 질화갈륨계 청색발광다이오드의 p-GaN 오믹접촉층 표면위에 RF 스퍼터링 방법을 이용하여 증착한다.
초기 기본 진공도가 2×10-6Torr 의 진공챔버내에서 SnO2의 함량을 0∼12wt ％ 함유된 In2O3타케트(순도:99.99 또는 그 이상)를 장착하고 Ar 분위기에서 스퍼터링하며 기판은 할로겐 램프를 사용하여 가열한다.
RF 전력 120 W 에서 Ar 분압이 2 mTorr, 기판의 온도가 100 C 로 최적화 되었으며 SnO2함량에 따른 전기적 특성변화가 도 8에 도시되어 있다.
Sn의 함량(실제로 SnO2의 함량 비율임)이 9wt ％ 인 시료에서 비저항이 4×10-4Ω-㎝, 운반자농도 4×1020㎝-3, 이동도 3 ㎝2/V.sec 의 값을 갖는다.
박막의 두께 증가에 따른 비저항의 증가는 매우 작으나 광학적 투과열이 낮아지므로 대략 100∼10000 옹그스트롬 정도가 적당하다.
도 9는 열처리 온도에 따른 농도와 비저항 변화를 나타내며, 온도 600 C에서 30 분간 열처리하였을 때 비저항이 최소값을 나타낸다.
광 투과열은 도 7(a)의 In2O3:Sn 경우에 두께가 0.5 ㎛인 박막에서 460 nm 영역의 입사광에 대해 90 ％ 이상 보인다.
스퍼터링으로 성장한 In2O3:Sn 박막은 수직한 방향으로 배향성을 가지고 단면이 수직 기등형 구조를 형성한다.
도 12(a)는 ×-선화절 분석결과를 나타내며 높은(002) 피크세기를 나타내며, c 축 배향성을 갖음을 알 수 있다.
인듐산화물 계열에는 ITO 이외에도 CdO 와 In2O3를 스퍼터링하여 증착한 Cd2In2O4(cadmium indate),ZnO 와 In2O3을 스퍼터링한 Zn2In2O4(zinc indate)등이 있다.
〔실시예 2〕
SnO2:F 투명박막은 스프레이 열분해(Spray pyrolysis)방식으로 증착할 수 있다. 0.5M 의 10∼20 at.％ 의 F 가 함유된 InCI 알코올용액을 p-GaN 오믹접촉층 표면위에 스프레이 코팅한 다음 O2분위기의 챔버에서 또는 공기 중에서 400∼600 C 로 가열하여 산화시킨다.
측정된 박막의 전기적 특성은 도 10에 도시되어 있다. F 의 무게함량이 15 wt.％ 일 때 최소의 비저항을 나타내고, 비교적 높은 이동도를 보이고 있다.
또한 SnO2:F 의 굴절율은 파장 460 nm 영역에서 n1=1.8 정도이며, 광투와 최적두께는 대략 d2=640 옹그스트롬이다. 그러나 간접에너지 밴드캡을 갖는 ITO 에 비해 FTO 박막은 4.36 eV 의 직접밴드를 갖고 있어 자외선영역까지 높은 투과율을 갖는다.
한편 SnO2:F 이외에도 Sb를 도핑한 SnO2:Sb,CI 등이 이용 가능하다. 광 투과율은 도 7(b)의 SnO2:F 경우에 두께가 0.5 ㎛ 인 박막에서 460 nm 영역의 입사광에 대해 88 ％ 이상을 보인다.
또한 스퍼터링으로 성장한 SnO2:F 박막은 0.15 ㎛ 의 크기를 갖는 결정방향이 일정하지 않는 결정덩어리(crystallite)를 형성한다. 도 12(b)는 ×-선회절 분석결과를 나타내며 다결정질의 여러 결정방향(110),(200),(211),(301) 등의 피크세기를 나타냄을 알 수 있다.
또한 주석산화물 투명전극에는 SnO2:F 이외에도 Sb를 도핑한 SnO2:Sb, CdO 와 SnO2를 스퍼터링한 Cd2SnO4(cadmium stannate),ZnO 와 Sn2O 를 스퍼터링한 Zn2Sn2O4(zinc stannate)등이 있다.
〔실시예 3〕
ZnO 투명전극박막을 질화갈륨계 청색발광다이오드의 p-GaN 오믹접촉층 표면위에 RF 스퍼터링방법을 이용하여 증착한다.
초기 기본진동가 2x10-6Torr 의 진공 챔버 내에서 Al2O3의 함량을 1∼4 wt％ 함유된 ZnO 타케트(순도:99.99 ％또는 그 이상)를 장착하고 Ar(95 ％)와 O2(5 ％)를 사용하고 기판은 활로겐 램프를 사용하여 가열하였다.
한편 RF 전력 120 W에서 Ar 분압이 2mTorr, 기판의 온도가 100 C 로 최적화 되었으며, Al2O3함량에 따른 전기적 특성변화가 도 11에 도시되어 있다.
그리고 AI의 함량(실제로 AI2O3 의 함량 비율임)이 2 ％인 시료에서 비저항이 7x10-4Ω-㎝, 운반자농도 2.5x1020㎝-3, 이동도 25㎝2/V.src 의 값을 갖는다.
여기서 박막의 두께 증가에 따른 비저항의 증가는 매우 작으나 광학적 투과열이 낮아지므로 대략 40∼1000 nm 정도가 적당하다.
한편 광 투과율은 도 7(c)의 ZnO:AI 경우에 두께가 0.5 ㎛ 인 박막에서 460nm 영역의 입사광에 대해 80 ％ 이상을 보인다. 또한 스퍼터링으로 성장한 ZnO:AI 박막은 기팡에 수직한 방향으로 배향성을 가지고 단면이 칼러머(columnar)구조를 형성한다.
도 13(b)는 x-선 회절 분석결과를 나타내며 높은(002) 피크세기를 나타내는 c 축 배향성을 갖음을 알 수 있다.
따라서 도 3의 질화갈륨계 청색발광다이오드의 투면전극물질을 ZnO:AI 로 700 옹그스트롬의 두께로 성장하여 측정한 오믹 특성이 도 5에서처럼 매우 양호함을 알 수 있다.
또한 발광세기도 도 14에서처럼 전극패드 일치형 부분전극에 비해 큰 배율로 향상됨을 알 수 있다.
그리고 아연산화물 투명전극에는 ZnO:AI 이외에도 B 도핑을 이용한 ZnO:B, Ga을 이용한 ZnO:Ga,In을 이용한 ZnO:In, F를 이용한 ZnO:F 등이 이용 가능하다.
이와 같이 본 발명은, p-형 질화갈륨계 반도체 박막의 오믹 접촉층 표면위에 빛이 효과적으로 투과하여 외부 양자효율을 저하시키지 않도록 하는 투명전극의 형성방법은 재래의 반투과성 금속 투광전극이나 부분전극으로 인한 전류의 스프레딩이 어려운 경우보다도 훨씬 더 광출력을 상승시키는 것이 가능하다.
이상에서와 같이, 본 실시에에 의하면, p-GaN 오믹 접촉층 표면위에 산화막으로된 투명박막을 증착한 다음 열처리하는 p-형 오믹접촉층의 형성방법은 산화막의 낮은 비저항 및 높은 운반자농도 효과로 인해 발광소자 제작시 순방향 문턱전압을 낮출 수 있어 전력소모를 줄이는 효과를 줄 뿐만 아니라 신뢰성이 양호하고 효율적으로 표면에서 투과율을 향상시킴으로써 외부 양자의 효율을 증대시키고, 고 휘도의 광전자소자를 지향할 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 다층의 질화갈륨계 반도체 박막이 적층되어 활성층, p층 및 n층 오믹접촉층이 형성된 구조의 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 p-형 오믹접촉층 상의 소정부분에 도전성 산화물을 이용하여 투명전극을 형성하는 공정과, 상기 투명전극 상의 소정 부분에 p-형 전극패드를 형성하는 공정과, 상기 n-형 오믹접촉층 상의 소정 부분에 n-형 전극패드을 형성하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 투명전극을 금속산화물인 In2O3, SnO2, ZnO 또는 CuO2물질에 1~20 wt%의 부수적 원소를 불순물로 첨가시켜 도전성을 갖게하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 p-형 전극패드으로는 Sb, Te, Co, Cr을 이용한 합금으로 Sb/Cr/Au, Sb/Ni/Au, Te/Ni/Au, Sb/Co/Au, Co/Au 또는 Cu/Au을 이용하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 n-형 전극패드를 Sb, Te을 이용한 합금으로 Sb/Ti/Au, Te/Ti/Au의 3원 합금을 이용하여 얇은 제 1 n전극패드를 형성하고, Pd/Au, Ta/Au, Co/Au, Cu/Au, Ti/Au, Sb/Ti/Au, Te/Ti/Au을 이용하여 제 2 n전극패드를 형성한 후 질소분위기 챔버에서 400~900℃에서 열처리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 금속산화물에 첨가하는 불순물을 In2O3에는 Sn을, SnO2에는 F, C1, Sb을, ZnO에는 B, F, Ga, A1, In을, CuO2에는 A1을 첨가하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 투명전극을 형성하기 이전에 Ni/Au, Sb/Ni/Au의 금속층을 삽입하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 투명전극을 금속산화박막/금속박막/금속산화막의 다층구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광소자의 전극 제작 방법.
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