KR100387099B1 - 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

균일한 전류 분포가 이루어지는 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드는 기판과; 기판 상에 형성되며, 상면에 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 1핑거 및 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 2핑거를 가지되, 제 2핑거들이 제 1핑거들 보다 낮게 위치되도록 상면에는 단차가 있으며 각각의 제 1핑거들과 각각의 제 2핑거들이 교대로 배열되는 n형 질화갈륨계 박막과; n형 질화갈륨계 박막에 형성된 제 1핑거들 상면에 형성되는 발광층과; 발광층 상에 형성되는 p형 질화갈륨계 박막과; p형 질화갈륨계 박막 상에 형성되는 p형 전극 및 n형 질화갈륨계 박막의 제 2핑거들 상에 형성되는 n형 전극이 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드는 복수 개의 핑거로 이루어진 전극구조만으로 전류의 균일한 분포를 이룸으로써, 낮은 비저항, 발광강도 향상 및 수명 연장으로 인한 광소자의 신뢰성을 확보하여 차세대 광소자의 상업화에 유리할 것으로 기대된다.

Description

질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조방법{GaN-Based Light Emitting Diode and Fabrication Method thereof}

본 발명은 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 전류의 균일한 분포를 이루는 전극구조를 가진 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 질화갈륨계 반도체는 절연체인 사파이어(α-Al₂O₃) 기판 상에 성장시킴으로써, p-n 접합 형태의 질화갈륨계 발광다이오드에 이용되고 있다. 그런데, 사파이어 기판 상에 박막을 형성하는데 있어서, p형 질화갈륨 박막은 n형 질화갈륨 박막에 비해 고품질의 오믹접촉을 형성하기가 상대적으로 어려워서 n형 질화갈륨 보다 큰 비저항을 가지게 된다. 이러한 n형 질화갈륨 및 p형 질화갈륨 비저항의 큰 차이는, 수평으로 전류가 주입되는 종래의 전류 주입 방법을 적용하여 발광다이오드를 제작하였을 때 상대적으로 비저항이 큰 p형 질화갈륨 박막에서의 전류 확산이 크게 저하됨으로써 결과적으로 전류의 분균일을 초래하게 된다. 또한, 전류가 발광다이오드의 국부 영역에 집중적으로 흐르게 됨으로써 발광에 대한 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점들이 발생된다. 그래서, 종래에는 높은 비저항 값을 가지는 p형 질화갈륨 박막 상에 얇은 투명전극(transparent electrode)을 형성하여 전류 확산층(current spreading layer)으로 이용하였다.

도 1a는 종래 발광다이오드의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 따른 발광다이오드의 단면도이다.

도 1a 및 도 1b을 참조하면, 종래 발광다이오드는 사파이어 기판(11), 질화갈륨 완충층(12), n형 질화갈륨 박막(13), 발광층(14), p형 질화갈륨 박막(15), 투명전극(16), p형 전극(17) 및 n형 전극(18)으로 이루어진다.

도 1a 및 도 1b에 따른 발광다이오드의 제조 공정은 간단하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사파이어 기판(11) 상에 질화갈륨 완충층(12)을 형성하고 완충층(12) 상에 n형 질화갈륨 박막(13)을 형성한다. 그리고, n형 질화갈륨 박막(13) 상에 발광층(14), p형 질화갈륨 박막(15) 및 투명전극(16)이 순차적으로 형성한다.

다음에, n형 전극(18)은 n형 질화갈륨 박막(13) 상의 소정영역에 형성하고 p형 전극(17)은 n형 투명전극(16) 상의 소정영역에 형성하되, p형 전극(17)과 n형 전극(18)을 서로 대각선상에 위치시킴으로써 질화갈륨 발광다이오드를 형성한다.

종래의 발광다이오드에 있어서, 투명전극은 10nm 내외의 단일 또는 다중 금속 박막으로 이루어진다. 예를 들면, 나카무라 및 파솔(S. Nakamura and G. Fasol The Blue Laser Diode, Springer, Berlin, 1997)은 10nm이하의 니켈/금(Ni/Au)층을 p형 질화갈륨 박막층 위에 투명전극으로 사용하였으며, Sheu( J. K. Sheu, Y. K. Su, G. C. Chi, P. L. Koh, M. J. Jou, C. M. Chang, C. C. Liu and W. C. Hung, Appl. Phys. Lett. 74, 2340, 1999)등은 2 nm/ 6 nm의 니켈/금(Ni/Au)층이 낮은 비접촉저항 및 빛의 투과성도 우수함을 제시하였다.

그러나 투명전극의 두께에 따라 비접촉저항이 변화됨으로써 투명전극으로 적절한 비접촉저항을 형성하기는 어렵다. 가령 10nm이상 두께의 투명전극을 발광 다이오드에 적용할 경우는 n형 질화갈륨 박막에 비해서 p형 질화갈륨 박막의 비접촉저항이 상대적으로 낮은 비저항을 가지게 됨으로써 전류가 투명전극 방향으로만 집중된다. 그리고, 투명전극의 두께를 3nm 이하로 형성하면, p형 질화갈륨 박막의 비저항이 매우 커지므로 투명전극이 제 역할을 제대로 하지 못하게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 투명전극의 필요 없이 전극의 구조의 변화만으로 전류의 균일한 분포가 가능한 질화갈륨계 발광다이오드를 제공하는데 있다.

도 1a는 종래 발광다이오드의 구조를 나타낸 평면도;

도 1b는 도 1a에 따른 발광다이오드의 단면도;

도 2a는 본 발명에 의한 발광다이오드를 설명하기 위한 평면도;

도2b는 도 2a에 의한 발광다이오드의 단면도;

도 3a 내지 도 3e는 도 2a 및 2b에 의한 n형 질화갈륨 박막, 발광층, p형 질화갈륨 박막, p형 전극 및 n형 전극의 형상을 설명하기 위한 개략도들;

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 개략도들; 및

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 질화갈륨 발광다이오드 및 종래의 질화갈륨 발광다이오드의 특성을 비교한 그래프들이다.

[도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명]

11, 100 : 사파이어 기판 12, 200 : 완충층

13, 300, 300' : n형 질화갈륨 박막 311 : n형 질화갈륨 박막 상의 제 1영역

312 : n형 질화갈륨 박막 상의 제 1핑거

321 : n형 질화갈륨 박막 상의 제 2영역

322 : n형 질화갈륨 상의 제 2핑거 14, 400, 400' : 발광층

411 : 발광층 상의 제 1영역 412 : 발광층 상의 제 1핑거

15, 500, 500' : p형 질화갈륨 박막 16 : 투명전극

511 : p형 질화갈륨 박막 상의 제 1영역

512 : p형 질화갈륨 박막 상의 제 1핑거 17, 600 : p형 전극 610: p형 주전극 620 : p형 보조전극

18, 700 : n형 전극 710 : n형 주전극 720 : n형 보조전극

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드는, 기판과; 상기 기판 상에 형성되며, 상면에 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 1핑거 및 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 2핑거를 가지되, 상기 제 2핑거들이 상기 제 1핑거들 보다 낮게 위치되도록 상기 상면에는 단차가 있으며 각각의 상기 제 1핑거들과 각각의 상기 제 2핑거들이 교대로 배열되는 n형 질화갈륨계 박막과; 상기 n형 질화갈륨계 박막에 형성된 상기 제 1핑거들 상면에 형성되는 발광층과; 상기 발광층 상에 형성되는 p형 질화갈륨계 박막과; 상기 p형 질화갈륨계 박막 상에 상기 제 1핑거들과 같은 형상으로 형성되는 p형 전극 및 상기 n형 질화갈륨계 박막의 상기 제 2핑거들 상에 상기 제 2핑거들과 같은 형상으로 형성되는 n형 전극이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기판은 사파이어로 이루어지며, 상기 기판과 상기 n형 질화갈륨계 박막 사이에 완충층이 더 구비되어도 좋다.

나아가, 상기 제 1핑거들 및 상기 제 2핑거들은 스트라이프 타입으로 이루어져도 좋고, 각각의 상기 제 1핑거들 및 각각의 상기 제 2핑거들의 폭은 1㎛∼40㎛으로 이루어져도 좋다.

더 나아가, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 상기 n형 질화갈륨계 박막은 질화갈륨, 알루미늄질화갈륨 또는 인듐질화갈륨으로 이루어져도 좋고, 상기 발광층은 양자우물 구조로 하여도 좋다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드 제조방법은 기판을 마련하는 단계와; 상기 기판 상에 n형 질화갈륨계 박막, 발광층, p형 질화갈륨계 박막을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 n형 질화갈륨계 박막의 소정영역이 상기 n형 질화갈륨계 박막의 상면으로부터 낮은 단차가 형성되어 노출되도록 상기 발광층, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 상기 n형 질화갈륨계 박막을 식각하되, 잔류한 상기 발광층, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 노출되지 않은 상기 n형 질화갈륨계 박막의 소정영역은 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 1핑거로 이루어지고, 상기 n형 질화갈륨계 박막의 노출된 영역은 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 2핑거로 이루어지며, 각각의 상기 제 1핑거 및 각각의 상기 제 2핑거가 각각 교대로 배열되도록 식각하는 단계와; 상기 p형 질화갈륨계 박막 상에 상기 제 1핑거들과 같은 형상으로 p형 전극을 형성하고, 상기 제 2핑거들 상에 상기 제 2핑거들과 같은 형상으로 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 기판은 사파이어로 이루어지며, 상기 기판을 마련하는 단계와 상기 기판 상에 n형 질화갈륨계 박막을 형성하는 단계 사이에 완충층을 형성하는 단계를 더 포함하여도 좋다.

나아가, 상기 제 1핑거들 및 상기 제 2핑거들은 스트라이프 타입으로 이루어져도 좋고, 각각의 상기 제 1핑거들 및 상기 제 2핑거들의 폭은 1㎛∼40㎛으로 하여도 좋다.

더 나아가, 상기 발광층은 양자우물 구조로 하여도 좋고, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 상기 n형 질화갈륨계 박막은 질화갈륨, 알루미늄질화갈륨 또는 인듐질화갈륨으로 이루어져도 좋다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들를 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명에 의한 발광다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도2b는 도 2a에 의한 발광다이오드에서 a-a'선에 따른 단면도이다.

도 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드는 사파이어 기판(100) 상에 형성된 완충층(200), n형 질화갈륨 박막(300), 발광층(400), p형 질화갈륨 박막(500), p형 및 n형 전극(600, 700)으로 이루어진다. 여기서, 완충층(200)은 사파이어 기판(100) 상에 질화갈륨 반도체를 성장시키는 이질 접합을 위한 것이다. n형 및 p형 박막(300, 500)은 질화갈륨 뿐 아니라 알루미늄질화갈륨(AlGaN) 또는 인듐질화갈륨(InGaN)으로 이루어져도 좋다.

도 3a 내지 도 3e는 도 2a 및 2b에 의한 발광다이오드에 있어서 각각의 구성요소인 n형 질화갈륨 박막, 발광층, p형 질화갈륨 박막, p형 전극 및 n형 전극의 형상을 설명하기 위한 개략도들이다. 도 3a에서 참조 부호 B는 도 3a의 b-b'선에 따른 단면도이고, 도 3d에서 참조 부호 C는 도 3d의 c-c'선에 따른 단면도이다.

도 3a를 참조하면, n형 질화갈륨 박막(300)의 상면에는 단차가 형성되어, 높은 영역에는 폭이 1㎛∼40㎛인 제 1핑거(312)들 및 어느 정도의 면적을 가지는 제 1영역(311)이 형성되고, 낮은 영역에는 역시 폭이 1㎛∼40㎛인 제 2핑거(322)들 및 어느 정도의 면적을 가지는 제 2영역(321)이 형성된다. 이때, 제 1핑거들(312)은 자신들끼리 서로 연결되는 하나의 빗형 구조이고, 제 2핑거(322)들은 역시 자신들끼리 서로 연결되는 하나의 빗형 구조로서, 제 1핑거(312)와 제 2핑거(322)는 서로 하나씩 교대되도록 배치된다. 참조 부호 B에서와 같이 오목한 부분이 제 2핑거(322)들이고 볼록한 부분이 제 1핑거(312)들이다. 그리고, 각각의 제 1핑거 및 제 2핑거는 스트라이프 타입으로 이루어져도 좋다. 여기서, 제 1핑거(312)들 중에서 적어도 어느 하나는 제 1영역(311)과 연결되고, 제 2핑거들(322) 중에서 적어도 어느 하나는 제 2영역(321)과 연결된다. 제 1핑거(312)들 및 제 1영역(311) 상에는 후술되는 발광층, p형 박막 및 p형 전극이 순차적으로 형성되고, 특히 제 1핑거(312)들 상부에는 p형 전극 중에서도 보조전극이, 제 1영역(311) 상부에는 p형 전극 중에서도 주전극이 형성된다. 그리고, 제 2핑거(322)들 상부에는 n형 전극 중에서도 후술되는 n형 보조전극이 형성되고, 제 2영역(321) 상부에는 n형 전극 중에서도 n형 주전극이 형성된다.

상술한 바와 같이, 제 1핑거들 및 제 2핑거들과는 별도로 어느 정도의 면적을 가지는 제 1영역 및 제 2영역이 형성되는 것은 외부로부터 전류를 인가하기 위한 금속 배선이 n형 전극 및 p형 전극에 용이하게 접속되도록 제 1영역 상부에는 p형 주전극을, 제 2영역 상부에는 n형 주전극을 설치하기 위해서이다. 따라서, 제 1영역 및 제 2영역의 면적은 금속 배선이 용이하게 접속될 수 있는 면적이면 충분하다.

도 3b를 참조하면, 발광층(400)은 n형 질화갈륨 박막에 형성된 제 1핑거들 및 제 1영역과 같은 형상인, 제 1핑거들(412) 및 제 1영역(411)을 가진다. 이때, 도 1a 및 도 1b의 종래 발광다이오드는 n형 질화갈륨 박막의 상면 전체에 발광층(400)을 형성하지만, 도 2a 및 도 2b의 본 발명에 따른 발광다이오드는 n형 질화갈륨 박막의 소정영역인 제 1핑거들 및 제 1영역 상에만 형성되어 종래의 발광다이오드 보다 발광층(400)의 면적이 줄어들게 든다. 따라서, 상술한 바와 같이 발광층의 제 1핑거들 및 제 2핑거들의 폭을 1㎛∼40㎛로 함으로써, 발광층(400)의 면적을 확보하게 된다. 한편, 발광층(400)이 양자우물 구조로 이루어져도 좋다.

도 3c를 참조하면, p형 질화갈륨 박막(500)은 n형 박막에 형성된 제 1핑거들 및 제 1영역과 같은 형상인, 제 1핑거들(512) 및 제 1영역(511)을 가진다.

도 3d를 참조하면, n형 전극(700)은 제 2핑거(322)들 및 제 2영역(321)과 같은 형상으로, n형 질화갈륨 박막(300)의 제 2핑거(322) 및 제 2영역(321) 상에 형성된다. 이때, 제 2핑거(322)들 상에는 n형 보조전극(720)이 형성되고, 제 2영역(321) 상에는 n형 주전극(710)이 형성되며, n형 보조전극(720) 중에서 적어도 어느 하나가 n형 주전극(710)과 전기적으로 연결되어 하나의 n형 전극(700)을 이루게 된다. 따라서, n형 주전극(710)에 외부 전류가 인가되면 n형 보조전극(720)에도 전류가 흐르게 된다.

도 3e를 참조하면, p형 전극(600)은 n형 질화갈륨 박막의 제 1핑거들 및 제 1영역과 같은 형상으로 p형 질화갈륨 박막 상(500)에 p형 질화갈륨 박막의 제 1핑거들(512) 및 제 1영역(511) 상에 형성된다. 이때, 제 1핑거들 상에는 p형 보조전극(620)이 형성되고, 제 1영역 상에는 p형 주전극(610)이 형성되며, p형 보조전극(620) 중에서 적어도 어느 하나가 p형 주전극(610)과 전기적으로 연결되어 하나의 p형 전극(600)을 이루게 된다. 따라서, p형 주전극(610)에 외부 전류가 인가되면 p형 보조전극(620)에도 전류가 흐르게 된다.

계속해서, 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법에 관하여 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 개략도들이다. 본 실시예는 사파이어 기판 상에 완충층, n형 질화갈륨 박막 및 p형 질화갈륨 박막을 형성하는 것으로 기술하지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 예를들면, 질화갈륨계 발광다이오드에 이용되는 질화물로서, 질화갈륨 뿐 아니라 알루미늄질화갈륨(AlGaN) 또는 인듐질화갈륨(InGaN)을 이용하여도 좋다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 사파이어 기판(100)을 반응기 내에 장입한다. 반응기 내의 온도를 560℃로 유지하고, 갈륨 원으로 사용되는 트리메틸갈륨(Trimethylgallium)과 질소 원으로 사용되는 순도 95%의 암모니아(NH₃)를 반응기 내의 압력이 200 토르(torr)로 되도록 유입하여, 유기금속화학기상증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)으로 기판(100) 상에 300Å두께의 질화갈륨 완충층(200)을 형성시킨다. 이어서, 반응기 내의 온도를 1020℃로 높여 완충층(200) 상에 유기금속화학기상증착법으로 45분 동안 질화갈륨 박막을 더 증착한다. 그리고, 소스가스로는 실란가스(SiH₄)를, 운반가스로는 순도 90%의 수소가스를 반응기 내에 유입하여 Si 도핑된 1.5㎛두께의 n형 질화갈륨 박막(300')을 형성한다.

다음에, 반응기 내의 온도를 760℃로 내린 후 각각 1분 동안 유기금속화학증착법으로 질화갈륨 박막 및 인듐질화갈륨 박막을 반복적으로 성장시켜 모두 다섯 층의 인듐질화갈륨/질화갈륨으로 이루어진 양자우물구조의 발광층(400')을 형성한다. 이어서, 반응기 내의 온도를 1020℃로 높여 유기금속화학증착법으로 7.5분 동안 질화갈륨 박막을 증착한다. 그리고, 소스가스로는 비스시클로펜타다이닐마그네슘(Cp₂Mg)을, 운반가스로는 순도 90%의 수소가스를 반응기 내에 유입하여 Mg이 도핑된 0.25㎛두께의 p형 질화갈륨 박막(500')을 형성한다. 그리고, 반응기 내의 온도를 950℃로 내려서 1분 동안, 질소 분위기 하에서 급속열처리를 실시한다.

그 다음에, 도 4b를 참조하면, 플라즈마가 투과되지 못하는 영역은 자신들끼리 서로 연결되는 제 1핑거들(312, 412, 512)과 적어도 어느 하나의 제 1핑거(312, 412, 512)와 연결된 어느 정도의 면적을 가지는 제 1영역(311, 411, 511)이 형성됨으로써 빗형 구조를 이루고, 플라즈마가 투과되는 영역은 자신들끼리 서로 연결되는 제 2핑거들과 적어도 어느 하나의 제 2핑거와 연결된 어느 정도의 면적을 가지는 제 2영역이 형성됨으로써 역시 빗형 구조를 이루되, 각각의 제 1핑거와 제 2핑거가 하나씩 교대로 배열되도록 p형 질화갈륨 박막(500') 상에 실리콘다이옥사이드로 마스크 패턴한다. 이때, 각각의 제 1핑거들(312, 412, 512) 및 제 2핑거(322)들은 스트라이프 타입으로 이루어져도 좋고, 발광층의 면적을 확보하기 위해서 폭을 1㎛∼40㎛로 형성하여도 좋다. 그리고, ICP 에칭 장비(Inductively-coupled plasma etching system)를 이용하여, n형 질화갈륨 박막(300) 중에서 노출되는 영역에는 제 2영역(321) 및 제 2핑거(322)들이 형성되고, n형 질화갈륨 박막(300) 중에서 노출되지 않은 영역과 잔류한 p형 질화갈륨 박막(500)과 잔류한 발광층(400)에는 제 1영역(311, 411, 511) 및 제 1핑거들(312, 412, 512)이 형성되도록 p형 질화갈륨 박막(500), 발광층(400) 및 n형 질화갈륨 박막(300)을 식각한다. 이때, n형 박막에 있어서 노출된 영역이 노출되지 않은 영역 보다 낮은 단차가 생기도록 식각되어야 한다. 따라서, 4b의 (2) 및 도 4b의 (3)을 참조하면, 식각 후 잔류한 p형 질화갈륨 박막(500) 및 발광층(400)은 자신들끼리 서로 연결된 복수 개의 제 1핑거(512, 412) 및 적어도 하나의 제 1핑거(512, 412)와 연결된 어느 정도의 면적을 가지는 제 1영역(511, 411)이 형성됨으로써 빗형 구조가 된다. 도 4b의 (4)를 참조하면, n형 질화갈륨 박막(300) 중에서 노출되지 않은 영역에는 잔류한 p형 질화갈륨 박막(500) 및 발광층(400)과 같은 형상의 제 1핑거(312)들 및 제 1영역(311)이 형성되고, n형 질화갈륨 박막(300) 중에서 노출된 영역에는 제 2핑거(322)들 및 제 2영역(321)이 형성된다. 이때, n형 질화갈륨 박막(300)에서 각각의 제 1핑거(312)들과 제 2핑거(322)들은 교대로 배열되어 맞물리는 구조를 이루게 된다.

이어서, 도 4c를 참조하면, 도 4c의 (1) 및 도 4c의 (2)에서와 같이 잔류한p형 질화갈륨 박막(500) 및 n형 질화갈륨 박막(300)의 제 2영역(321) 및 제 2핑거(322)들 상에 포토리지스트(Photoresist)로 마스크 패턴 한다. 그리고 전자빔 증착기(electron-beam evaporator)를 이용하여 n형 질화갈륨 박막(300)의 제 2핑거(322)들 및 제 2영역(321) 상에 30nm 두께의 타이타늄 및 100nm 두께의 알루미늄을 순차적으로 증착시켜 n형 전극(700)을 형성한다. 그리고, 역시 p형 질화갈륨 박막(500) 상에 전자빔 증착기로 3nm 두께의 니켈 및 금을 순차적으로 증착시키고, 다시 30nm 두께의 니켈 및 100nm두께의 금을 순차적으로 증착시켜 p형 전극(600)을 형성한다. 이와같이, 제 1 및 제 2핑거들 뿐만 아니라 어느 정도의 면적을 가지는 제 1영역 및 제 2영역 상에도 전극이 형성되므로, 전극과 전류를 인가하기 위한 금속배선의 접속이 용이해진다.

계속해서, 도 4d를 참조하면, 반응기 내의 온도를 450℃로 유지하고, 상술한 공정으로 형성된 결과물을 30초 동안 급속열처리함으로써, 기판(100) 상에 완충층(200), n형 질화갈륨 박막(300), 발광층(400), p형 질화갈륨 박막(500), p형 전극(600) 및 n형 전극(700)을 형성한 질화갈륨 발광다이오드를 제작한다.

이하에서, 상술한 도 2a 및 도 2b에 따른 본 발명의 질화갈륨 발광다이오드와 도 1a 및 도1b에 따른 종래의 질화갈륨 발광다이오드의 특성을 첨부한 도면들을 참조하여 비교 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 질화갈륨 발광다이오드 및 종래의 질화갈륨 발광다이오드의 비저항 특성을 상온에서 파라미터 어낼라이저(parameter-analyzer, HP4155)로 측정한 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 질화갈륨 발광다이오드 및 종래의 질화갈륨 발광다이오드의 발광강도를 광발광강도측정기(optical power meter)로 측정한 그래프이며, 도 7은 본 발명에 따른 질화갈륨 발광다이오드 및 종래의 질화갈륨 발광다이오드의 수명을 상온에서 파라미터 어낼라이저로 측정한 그래프이다. 도 5 내지 도 7에서 참조 부호 D₁,D₂및D₃는 본 발명에 따른 질화갈륨 발광다이오드의 특성을 나타낸 그래프이고, 참조 부호 E₁,E₂및E₃는 종래의 질화갈륨 발광다이오드의 특성을 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 종래의 발광다이오드 E₁에 비해 본 발명의 발광다이오드 D₁은 전압이 높아질 때, 점점 전류의 흐름이 향상되고 있다. 이는 D₁의 경우 투명전극 없이도 비저항이 낮아짐을 보여준다.

도 6을 참조하면, 전류가 증가함에 따라 본 발명의 발광다이오드 D₂가 종래의 발광다이오드 E₂의 경우에 비해 발광강도가 현저하게 향상되고 있다. 이는 본 발명의 발광다이오드의 경우에 전류가 더욱 균일하게 분포하여 전류의 효율성이 높아짐을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 일정한 전류를 인가했을 때, 예컨대, 200mA의 전류의 경우에서 살펴보면 종래의 발광다이오드 E₃에 비해 본 발명의 발광다이이오드 D₃의 경우에 수명이 더욱 길어진다. 이는 발광다이오드의 신뢰성을 크게 향상시키게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 질화갈륨계 발광다이오드는 투명전극을 형성하는 과정 없이 복수개의 핑거로 이루어진 전극구조만으로 전류의 균일한 분포를 이룸으로써, 종래의 발광다이오드의 보다 낮은 비저항, 발광강도 향상 및 수명 연장으로 인한 광소자의 신뢰성을 확보하여 차세대 백색, 청색, 및 녹색 광소자의 상업화에 유리할 것으로 기대된다.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (12)

1. 기판과;

   상기 기판 상에 형성되며, 상면에 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 1핑거 및 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 2핑거를 가지되, 상기 제 2핑거들이 상기 제 1핑거들 보다 낮게 위치되도록 상기 상면에는 단차가 있으며 각각의 상기 제 1핑거와 각각의 상기 제 2핑거가 교대로 배열되는 n형 질화갈륨계 박막과;

   상기 n형 질화갈륨계 박막에 형성된 상기 제 1핑거들 상면에 형성되는 발광층과;

   상기 발광층 상에 형성되는 p형 질화갈륨계 박막과;

   상기 p형 질화갈륨계 박막 상에 상기 제 1핑거들과 같은 형상으로 형성되는 p형 전극 및 상기 n형 질화갈륨계 박막의 상기 제 2핑거들 상에 상기 제 2핑거들과 같은 형상으로 형성되는 n형 전극이 구비되는 질화갈륨계 발광다이오드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 사파이어로 이루어지며, 상기 기판과 상기 n형 질화갈륨계 박막 사이에 완충층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1핑거들 및 상기 제 2핑거들은 스트라이프 타입으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 각각의 상기 제 1핑거들 및 각각의 상기 제 2핑거들의 폭은 1㎛∼40㎛인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드.
5. 제 1항 있어서, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 상기 n형 질화갈륨계 박막은 질화갈륨, 알루미늄질화갈륨 또는 인듐질화갈륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드.
6. 제 1항에 있어서, 상기 발광층은 양자우물 구조인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드.
7. 기판을 마련하는 단계와;

   상기 기판 상에 n형 질화갈륨계 박막, 발광층, p형 질화갈륨계 박막을 순차적으로 형성하는 단계와;

   상기 n형 질화갈륨계 박막의 소정영역이 상기 n형 질화갈륨계 박막의 상면으로부터 낮은 단차가 형성되어 노출되도록 상기 발광층, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 상기 n형 질화갈륨계 박막을 식각하되, 잔류한 상기 발광층, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 노출되지 않은 상기 n형 질화갈륨계 박막의 소정영역은 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 1핑거로 이루어지고, 상기 n형 질화갈륨계 박막의 노출된 영역은 자신들끼리 서로 연결되는 복수 개의 제 2핑거로 이루어지며, 각각의 상기 제 1핑거들 및 각각의 상기 제 2핑거들이 각각 교대로 배열되도록 식각하는 단계와;

   상기 p형 질화갈륨계 박막 상에 상기 제 1핑거들과 같은 형상으로 p형 전극을 형성하고, 상기 제 2핑거들 상에 상기 제 2핑거들과 같은 형상으로 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 기판은 사파이어로 이루어지며, 상기 기판을 마련하는 단계와 상기 기판 상에 n형 질화갈륨계 박막을 형성하는 단계 사이에 완충층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법
9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1핑거들 및 상기 제 2핑거들은 스트라이프 타입으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조 방법.
10. 제 7항 또는 제 9항에 있어서, 각각의 상기 제 1핑거들 및 상기 제 2핑거들의 폭은 1㎛∼40㎛인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드 제조방법.
11. 제 7항에 있어서, 상기 발광층은 양자우물 구조인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법.
12. 제 7항 있어서, 상기 p형 질화갈륨계 박막 및 상기 n형 질화갈륨계 박막은 질화갈륨, 알루미늄질화갈륨 또는 인듐질화갈륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 발광다이오드 제조 방법.