KR100487757B1 - 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents
레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100487757B1 KR100487757B1 KR10-2003-0005415A KR20030005415A KR100487757B1 KR 100487757 B1 KR100487757 B1 KR 100487757B1 KR 20030005415 A KR20030005415 A KR 20030005415A KR 100487757 B1 KR100487757 B1 KR 100487757B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nitride layer
- metal
- reflective film
- emitting diode
- metal reflective
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 레이저 발광 다이오드의 기판으로 작용하는 영역에 금속 반사막을 형성하여 활성층에서 하부 방향으로 방출되는 광을 이 금속 반사막을 이용해 상부 방향으로 반사시켜 투명 전극을 통해 외부로 방출되는 광량을 증대시킴으로써 종래와 같이, 레이저 발광 다이오드의 발광시 사파이어와 같은 기판 영역에 불필요하게 흡수되는 광을 최소한으로 줄여 소자의 발광 효율을 향상시킨다.
Description
본 발명은 레이저 발광 다이오드의 기판으로 작용하는 영역에 금속 반사막을 형성하여 활성층에서 하부 방향으로 방출되는 광을 이 금속 반사막을 이용해 상부 방향으로 반사시켜 투명 전극을 통해 외부로 방출되는 광량을 증대시킴으로써 종래와 같이, 레이저 발광 다이오드의 발광시 사파이어와 같은 기판 영역에 불필요하게 흡수되는 광을 최소한으로 줄여 소자의 발광 효율을 향상시키도록 한 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 고 효율의 단파장 광소자에 대한 수요가 늘어남에 따라 이러한 용도에 적합한 것으로 알려져 있는 질화물 반도체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데,특히, 청자색 계열의 단파장 광소자 이외에 포스퍼(Phosphor)를 첨가하여 백색광을 만들 수 있게 되면서, 이 분야에 대한 관심이 날로 증대되어지고 있다.
한편, 이러한 질화물 계열의 레이저 발광 다이오드와 같은 발광 소자에서는 기판으로 사파이어를 주로 사용하고 있는데, 질화물과 사파이어는 격자 상수 및 열 팽창 계수의 차이로 인해, 사파이어 기판에 질화물층을 형성하면, 고 밀도의 결정성 결함이 발생하는데, 도 1은 이러한 사파이어 기판을 이용한 일반적인 레이저 발광 다이오드를 도시한 도면이다.
이에 도시한 바와 같이, 통상의 레이저 발광 다이오드는, 사파이어 기판(10) 상면에 MOCVD방법을 이용하여 n형으로 도핑된 질화물층(11)(이하, "n-질화물층"으로 약칭함)과 활성층(12), p형으로 도핑된 질화물층(13)(이하, "p-질화물층"으로 약칭함)을 순차적으로 적층된 다음, p-질화물층(13) 상면에 투명 전극(14)이 형성되고, 그 투명전극(14)의 상부와 n-질화물층(11)의 상부에 각기 p-패드 전극(15)과 n-패드 전극(16)이 형성되는데, 이렇게 형성된 p패드 전극과 n패드 전극을 통하여 전류가 인가되면, 활성층에서 광이 발생되고, 이 광은 투명전극을 통하여 외부로 방출된다.
이러한 통상의 레이저 발광 다이오드는 활성층에서 광이 방출되고, 방출된 광은 활성층의 위, 아래로 진행하며, 위로 진행한 광은 투명 전극을 통하여 외부로 방출되고, 아래로 진행한 광은 사파이어 기판에 흡수되어 불필요한 광 손실이 발생하게 되어 발광 효율이 저하되는 문제점이 있어 왔다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 레이저 발광 다이오드의 발광시 사파이어 기판에 불필요하게 흡수되는 광을 최소한으로 줄여 소자의 발광 효율을 증대시키도록 한 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명의 레이저 발광 다이오드 제조 방법은 이종 기판 상면에 제 1 질화물층을 형성하는 단계; 상기 제 1 질화물층 상면에 스트라이프 형태로 일정 거리만큼 이격시켜 반복적으로 제 1 금속반사막을 형성하는 단계; 상기 제 1 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 1 질화물층을 측면성장시켜 제 2 질화물층을 형성하는 단계; 상기 제 1 금속반사막이 형성되지 않은 영역의 상부에 위치한 제 2 질화물층 상면에 스트라이프 형태의 제 2 금속반사막을 형성하는 단계; 상기 제 2 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 2 질화물층을 측면 성장시켜 제 3 질화물층을 형성하는 단계; 상기 제 3 질화물층 상면에 n-질화물층, 활성층, p-질화물층, 투명 전극을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 p-질화물층 상면의 일부에 p패드 전극을 형성하고, 상기 p-질화물층부터 상기 제 2 n-질화물층의 일부까지 수직 방향으로 식각하여 노출된 제 2 n-질화물층의 상면에 n패드전극을 형성하는 단계를 통해 그 발광 다이오드를 제조하도록 한다.
그리고, 또 다른 본 발명인 레이저 발광 다이오드는 이종 기판과, 상기 이종 기판 상면에 형성된 제 1 질화물층과, 상기 제 1 질화물층 상면에 스트라이프 형태로 일정 거리만큼 이격시켜 반복적으로 형성한 제 1 금속반사막과, 상기 제 1 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 1 질화물층을 측면성장시켜 형성한 제 2 질화물층과, 상기 제 1 금속반사막이 형성되지 않은 영역의 상부에 위치한 제 2 질화물층 상면에 스트라이프 형태로 형성한 제 2 금속반사막과, 상기 제 2 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 2 질화물층을 측면 성장시켜 형성한 제 3 질화물층과, 상기 제 3 질화물층 상면에 순차적으로 적층된 n-질화물층, 활성층, p-질화물층과, 상기 p-질화물층 상면의 일부에 형성된 p패드 전극과, 상기 p-질화물층부터 상기 제 2 n-질화물층의 일부까지 수직 방향으로 식각하여 노출된 제 2 n-질화물층의 상면에 형성된 n패드전극으로 이루어지도록 한다.
이하, 첨부된 도 2a 내지 도 2 를 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 이종 기판(20) 상부 전면에 질화갈륨(GaN)과 같은 질화물을 증착하고 성장시켜 제 1 질화물층(21)을 형성한다.
그런 다음, 상기 제 1 질화물층(21) 상면에 금속 마스크 재료를 도포하고 패터닝하여 일정 거리만큼 이격된 스트라이프(stripe) 형태의 제 1 금속반사막(22)을 반복적으로 형성한다(도 2b).
이 때, 상기 금속 마스크 재료는 질화물의 측면 성장 온도와 같은 고온에서도 변조가 없고 반사도가 큰 것을 사용하는 것이 바람직한데, 특히 텅스텐(W), 티타늄(Ti)이나 그 밖에 열에 안정되고 반사도가 큰 금속 마스크(mask)중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
다음, 상기 제 1 질화물층(21)에 형성된 스트라이프 형태의 제 1 금속반사막(22)을 마스크(mask)로 하여 상기 제 1 질화물층(21)을 LEO(Lateral Epitaxial Overgrowth)법 등을 이용해 측면 성장시켜 제 2 질화물층(23)을 형성한다(도 2c).
그런 다음, 상기 제 2 질화물층(23) 상면에 금속 마스크 재료를 도포하고 패터닝하여 스트라이프 형태의 제 2 금속반사막(24)을 반복적으로 형성하는데, 이 때, 상기 제 2 금속반사막(24)은 상기 제 1 금속반사막(22)이 형성되지 않은 영역의 상부에 대응되는 제 2 질화물층(23) 상면에 형성하도록 한다(도 2d).
그리고, 상기 금속 마스크 재료는 상기 제 1 금속반사막(22)의 재료와 동일한 재료를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 제 2 질화물층(23) 상면에 제 2 금속반사막(24)이 형성되면, 이렇게 형성된 제 2 금속반사막(24)을 마스크(mask)로 하여 상기 제 2 질화물층(23)을 LEO(Lateral Epitaxial Overgrowth)법 등을 이용해 측면 성장시켜 제 3 질화물층(25)을 형성한다(도 2e).
그런 다음, 상기 제 2 질화물층(23)을 측면 성장시켜 형성한 제 3 질화물층(25) 상부 전면에 n형으로 도핑된 질화물(26)을 성장한 후에, 상기 n-질화물층(26)상부에 활성층(27)을 형성하는데, 상기 활성층(27)은 단일 양자 우물 구조나 다층 양자 우물 구조 모두 가능하나, 특히, 다층 양자 우물 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
이어, 상기 활성층(27) 상부 전면에 p형으로 도핑된 질화물을 증착하고 성장시켜 p-질화물층(28)을 형성한 다음, 이렇게 형성한 p-질화물층(28)의 상면에 투명 전극(29)을 형성한다(도 2f).
그리고 나서, 마지막으로, 상기 투명 전극(29)의 상부에 금속(metal)을 증착하고 패터닝하여 와이어 본딩시 패드로 사용될 p패드 전극(30)을 형성하고, 상기 p패드 전극 형성(27)과 동시에 또는 각기, 상기 투명 전극(29)부터 상기 n-질화물층 (26)의 일부까지 수직 방향으로 메사(mesa) 식각하여 노출된 n-질화물층(26)의 상면에 금속(metal)을 증착하고 패터닝하여 n패드전극(31)을 형성하는데(도 2g), 상기 금속은 Cr, Ni, Au, Al, Ti, Pt 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 레이저 발광 다이오드 제조 방법에 따라 제조된 레이저 발광 다이오드는, 도 2g에 도시된 바와 같이, 이종 기판(20)과, 상기 이종 기판(20) 상면에 형성된 제 1 질화물층(21)과, 상기 제 1 질화물층(21) 상면에 스트라이프 형태로 일정 거리만큼 이격시켜 반복적으로 형성한 제 1 금속반사막(22)과, 상기 제 1 금속반사막(22)을 마스크로 하여 상기 제 1 질화물층(21)을 측면성장시켜 형성한 제 2 질화물층(23)과, 상기 제 1 금속반사막(22)이 형성되지 않은 영역의 상부에 위치한 제 2 질화물층(23) 상면에 스트라이프 형태로 형성한 제 2 금속반사막(24)과, 상기 제 2 금속반사막(24)을 마스크로 하여 상기 제 2 질화물층(23)을 측면 성장시켜 형성한 제 3 질화물층(25)과, 상기 제 3 질화물층(25) 상면에 순차적으로 적층된 n-질화물층(26), 활성층(27), p-질화물층(28), 투명전극(29)과, 상기 투명전극(29) 상면의 일부에 형성된 p패드 전극(30)과, 상기 투명전극(29)부터 상기 n-질화물층(26)의 일부까지 수직 방향으로 메사 식각하여 노출된 n-질화물층(26)의 상면에 형성된 n패드전극(31)으로 이루어지게 된다.
이 때, 상기 제 1 금속반사막(22)과 제 2 금속반사막(24)은, 전술한 바와 같이, 질화물의 측면 성장 온도와 같은 고온에서도 변조가 없고 반사도가 큰 것을 사용하도록 하되, 특히, 텅스텐(W), 티타늄(Ti)이나 그밖에 열에 안정되고 반사도가 큰 금속 마스크를 선택하여 형성하는 것이 가장 바람직하며, 상기 이종 기판(20)은 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 중에서 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 이와 같은, 본 발명의 레이저 발광 다이오드는 기판 영역인 질화물층 상부에 형성된 두 개의 금속 반사막을 이용해, 소자 발광시, 활성층에서 하부 방향으로 방출되는 광의 상당량을 상부 방향으로 반사시켜 투명 전극을 통해 외부로 방출되도록 함으로써 종래와 같이, 레이저 발광 다이오드의 발광시 사파이어와 같은 기판 영역에 불필요하게 흡수되는 광을 최소한으로 줄여 소자의 발광 효율을 향상시킬 수가 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법은 본 발명은 레이저 발광 다이오드의 기판 영역에 금속 반사막을 형성하여 활성층에서 하부 방향으로 방출되는 광을 이 금속 반사막을 이용해 상부 방향으로 반사시켜 투명 전극을 통해 외부로 방출되는 광량을 증대시킴으로써 종래와 같이, 레이저 발광 다이오드의 발광시 사파이어와 같은 기판 영역에 불필요하게 흡수되는 광을 최소한으로 줄여 소자의 발광 효율을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 일반적인 레이저 발광 다이오드를 도시한 도면이고,
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 레이저 발광 다이오드의 제조 방법을 도시한 공정 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 이종 기판 21 : 제 1 질화물층
22 : 제 1 금속반사막 23 : 제 2 질화물층
24 : 제 2 금속반사막 25 : 제 3 질화물층
26 : n-질화물층 27 : 활성층
28 : p-질화물층 29 : 투명전극
30 : p-패드전극 31 : n-패드전극
Claims (6)
- 이종 기판 상면에 제 1 질화물층을 형성하는 제 1 단계;상기 제 1 질화물층 상면에 스트라이프 형태로 일정 거리만큼 이격시켜 반복적으로 제 1 금속반사막을 형성하는 제 2 단계;상기 제 1 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 1 질화물층을 측면성장시켜 제 2 질화물층을 형성하는 제 3 단계;상기 제 1 금속반사막이 형성되지 않은 영역의 상부에 위치한 제 2 질화물층 상면에 스트라이프 형태의 제 2 금속반사막을 형성하는 제 4 단계;상기 제 2 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 2 질화물층을 측면 성장시켜 제 3 질화물층을 형성하는 제 5 단계;상기 제 3 질화물층 상면에 n-질화물층, 활성층, p-질화물층, 투명 전극을 순차적으로 형성하는 제 6 단계;상기 p-질화물층 상면의 일부에 p패드 전극을 형성하고, 상기 p-질화물층부터 상기 제 2 n-질화물층의 일부까지 수직 방향으로 식각하여 노출된 제 2 n-질화물층의 상면에 n패드전극을 형성하는 제 7 단계로 이루어지는, 레이저 발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 금속 마스크 재료는;텅스텐(W), 티타늄(Ti)이나 그밖에 열에 안정적이고, 반사도가 큰 금속을 사용하는 것을 특징으로 하는, 레이저 발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 이종 기판은;사파이어 기판 또는 실리콘 카바이드 기판인 것을 특징으로 하는, 레이저 발광 다이오드 제조 방법.
- 이종 기판;상기 이종 기판 상면에 형성된 제 1 질화물층;상기 제 1 질화물층 상면에 스트라이프 형태로 일정 거리만큼 이격시켜 반복적으로 형성한 제 1 금속반사막;상기 제 1 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 1 질화물층을 측면성장시켜 형성한 제 2 질화물층;상기 제 1 금속반사막이 형성되지 않은 영역의 상부에 위치한 제 2 질화물층 상면에 스트라이프 형태로 형성한 제 2 금속반사막;상기 제 2 금속반사막을 마스크로 하여 상기 제 2 질화물층을 측면 성장시켜 형성한 제 3 질화물층;상기 제 3 질화물층 상면에 순차적으로 적층된 n-질화물층, 활성층, p-질화물층, 투명전극;상기 투명전극 상면의 일부에 형성된 p패드 전극과, 상기 투명전극부터 상기 n-질화물층의 일부까지 수직 방향으로 식각하여 노출된 n-질화물층의 상면에 형성된 n패드전극으로 이루어지는, 레이저 발광 다이오드.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 금속반사막과 제 2 금속반사막은;텅스텐(W), 티타늄(Ti)이나 그밖에 열에 안정적이고, 반사도가 큰 금속을 사용해 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 발광 다이오드.
- 제 4 항에 있어서, 상기 이종 기판은;사파이어 기판 또는 실리콘 카바이드 기판인 것을 특징으로 하는, 레이저 발광 다이오드.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0005415A KR100487757B1 (ko) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0005415A KR100487757B1 (ko) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040069012A KR20040069012A (ko) | 2004-08-04 |
| KR100487757B1 true KR100487757B1 (ko) | 2005-05-06 |
Family
ID=37357921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0005415A KR100487757B1 (ko) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100487757B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8269247B2 (en) | 2008-06-13 | 2012-09-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting elements, light emitting devices including light emitting elements and methods for manufacturing such light emitting elements and/or devices |
| US8476666B2 (en) | 2008-06-24 | 2013-07-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting elements, light emitting devices including light emitting elements and methods of manufacturing such light emitting elements and/or devices |
-
2003
- 2003-01-28 KR KR10-2003-0005415A patent/KR100487757B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8269247B2 (en) | 2008-06-13 | 2012-09-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting elements, light emitting devices including light emitting elements and methods for manufacturing such light emitting elements and/or devices |
| US8975656B2 (en) | 2008-06-13 | 2015-03-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting elements, light emitting devices including light emitting elements and methods of manufacturing such light emitting elements and/or device |
| US8476666B2 (en) | 2008-06-24 | 2013-07-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light emitting elements, light emitting devices including light emitting elements and methods of manufacturing such light emitting elements and/or devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040069012A (ko) | 2004-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3911699B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP4169821B2 (ja) | 発光ダイオード | |
| US20090140279A1 (en) | Substrate-free light emitting diode chip | |
| US7632697B2 (en) | Nitride semiconductor thin film and method for growing the same | |
| US6855959B2 (en) | Nitride based semiconductor photo-luminescent device | |
| JP4617907B2 (ja) | 光集積型半導体発光素子 | |
| US20090261376A1 (en) | Nitride semiconductor light emitting diode and method of fabricating the same | |
| JPH11340505A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP4862386B2 (ja) | 半導体発光ダイオード | |
| JP4493041B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| KR101165258B1 (ko) | 발광 소자 및 이의 제조 방법 | |
| US20050079642A1 (en) | Manufacturing method of nitride semiconductor device | |
| JPH11191637A (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| US7242025B2 (en) | Radiation emitting semiconductor component having a nitride compound semiconductor body and a contact metallization layer on its surface | |
| KR100487757B1 (ko) | 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 | |
| JP2006005044A (ja) | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JPH0955536A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2002289912A (ja) | 面型発光素子、面型発光素子アレー、およびその製造方法 | |
| KR100638609B1 (ko) | 질화물 반도체 결정성장방법 및 질화물 반도체 소자제조방법 | |
| JP4481385B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2000058918A (ja) | 半導体発光素子 | |
| KR100960762B1 (ko) | 레이저 발광 다이오드 및 그 제조 방법 | |
| KR100786102B1 (ko) | 발광 다이오드 | |
| JP2004214500A (ja) | 窒化物半導体成長基板およびそれを用いた窒化物半導体素子 | |
| JP2005302980A (ja) | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130326 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140414 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160324 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170324 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |