KR100513349B1 - Nitride based semiconductor light emitting device and fabricating method thereof - Google Patents

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KR100513349B1
KR100513349B1 KR1020040039092A KR20040039092A KR100513349B1 KR 100513349 B1 KR100513349 B1 KR 100513349B1 KR 1020040039092 A KR1020040039092 A KR 1020040039092A KR 20040039092 A KR20040039092 A KR 20040039092A KR 100513349 B1 KR100513349 B1 KR 100513349B1
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노재철
채승완
이봉일
김지열
조동현
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Abstract

본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판; 상기 기판 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층; 상기 n형 질화물 반도체층 상의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 활성층; 상기 활성층 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 오믹접촉을 이루기 위해 형성되는 투명전극층; 상기 투명전극층 상에 형성된 제1 Cr층 및 상기 제1 Cr층 상에 형성된 제1 Au층으로 이루어진 p측 본딩전극; 및 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 형성되며 상기 제1 Cr층과 동일한 두께를 갖는 제2 Cr층, 및 상기 제2 Cr층 상에 형성되며 상기 제1 Au층과 동일한 두께를 갖는 제2 Au층으로 이루어진 n측 전극을 포함하는 질화물 반도체 발광소자를 제공한다. The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same. The present invention provides a substrate for growing a nitride semiconductor material; An n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate; An active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer to expose at least a portion of the region on the n-type nitride semiconductor layer; A p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer; A transparent electrode layer formed on the p-type nitride semiconductor layer to make ohmic contact; A p-side bonding electrode comprising a first Cr layer formed on the transparent electrode layer and a first Au layer formed on the first Cr layer; And a second Cr layer formed on the exposed portion of the n-type nitride semiconductor layer and having the same thickness as the first Cr layer, and formed on the second Cr layer and having the same thickness as the first Au layer. A nitride semiconductor light emitting device comprising an n-side electrode made of a second Au layer is provided.

Description

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법{NITRIDE BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF} Nitride semiconductor light emitting device and its manufacturing method {NITRIDE BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

본 발명은 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화물 반도체 발광소자의 p측 본딩전극 및 n측 전극을 Cr/Au의 이중층으로 형성함으로써, 별도의 열처리 공정 없이 상온에서도 오믹접촉을 형성할 수 있고 외관이 우수하며 와이어본딩 특성이 우수한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device, and more particularly, by forming the p-side bonding electrode and the n-side electrode of the nitride semiconductor light emitting device in a double layer of Cr / Au, ohmic contact can be formed at room temperature without a separate heat treatment process. The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device capable of excellent appearance and excellent wire bonding characteristics, and a method of manufacturing the same.

근래에 GaN를 비롯한 질화물을 이용한 질화물 반도체는 그 우수한 물리, 화학적 특성에 기인하여 현재 광전재료 및 전자소자의 핵심 소재로 각광 받고 있다. 특히, 질화물 반도체 발광소자는 녹색, 청색 및 자외 영역까지의 빛을 생성할 수 있으며, 기술 발전으로 인해 그 휘도가 비약적으로 향상됨에 따라 총천연색 전광판, 조명장치 등의 분야에도 적용되고 있다. In recent years, nitride semiconductors using nitrides such as GaN have been spotlighted as core materials for photoelectric materials and electronic devices due to their excellent physical and chemical properties. In particular, the nitride semiconductor light emitting device can generate light up to the green, blue, and ultraviolet regions, and has been applied to the fields of full color display boards, lighting devices, etc., as the brightness is dramatically improved due to the development of technology.

이와 같은 질화물 반도체 발광소자는 청색 또는 녹색 파장대의 광을 얻기 위한 발광소자로서, AlxInyGa(1-x-y)N의 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질로 제조되고 있다. 질화물 반도체 결정은 격자정합을 고려하여 사파이어 기판과 같은 질화물 단결정 성장용 기판에서 성장된다. 상기 사파이어 기판은 전기적 절연성 기판이므로, 최종 질화물 반도체 발광소자는 p측 전극과 n측 전극이 동일면 상에 형성된 구조를 갖는다.Such a nitride semiconductor light emitting device is a light emitting device for obtaining light in a blue or green wavelength band, and has a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). The nitride semiconductor crystal is grown on a nitride single crystal growth substrate such as a sapphire substrate in consideration of lattice matching. Since the sapphire substrate is an electrically insulating substrate, the final nitride semiconductor light emitting device has a structure in which the p-side electrode and the n-side electrode are formed on the same surface.

일반적으로 질화물 반도체 발광소자는, 기판 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층, 다중우물구조인 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층과 활성층은 그 일부영역이 제거되어 n형 질화물 반도체층의 일부상면이 노출된 구조를 갖는다. 상기 노출된 n형 질화물 반도체층의 상면에 n측 전극(N-metal이라고도 함)이 형성되고, 상기 p형 질화물 반도체층 상에는 오믹 접촉을 형성하고 전류 주입 효율을 향상시키기 위한 투명전극층(T-metal이라고도 함)을 형성한 후에, 상기 투명전극층 상면에 p측 본딩전극(B-metal이라고도 함)을 형성한다. In general, a nitride semiconductor light emitting device includes an n-type nitride semiconductor layer sequentially formed on a substrate, an active layer having a multi-well structure, and a p-type nitride semiconductor layer, and the p-type nitride semiconductor layer and the active layer are partially removed. The upper surface of a portion of the n-type nitride semiconductor layer is exposed. An n-side electrode (also referred to as N-metal) is formed on the exposed n-type nitride semiconductor layer, and a transparent electrode layer (T-metal) is formed on the p-type nitride semiconductor layer to form ohmic contact and improve current injection efficiency. After forming a P-side bonding electrode (also referred to as B-metal) on the upper surface of the transparent electrode layer.

질화물 반도체 발광소자를 제작하는데 중요한 공정 중의 하나는 다이오드에 전류를 흘릴 수 있는 전극을 형성하는 공정이다. 전술한 구조의 일반적인 질화물 반도체 발광소자에서 '전극'이라 지칭되는 구성요소는 n측 전극, 투명전극층, p측 본딩전극이 있다. 상기 n측 전극은 n 질화물 반도체층과 접촉하여 오믹 특성을 가지고 있어야 하며, 상기 투명전극층은 p 질화물 반도체층과 접촉하여 오믹 특성을 가져야 하며 동시에 빛을 투과시킬 수 있도록 높은 투과율을 가져야 한다. 또한, p측 본딩전극은 외부회로와의 전기적 연결을 위한 와이어 본딩용 전극으로 사용되는 것으로 와이어 본딩이 견고하게 이루어질 수 있도록 와이어 본딩 특성이 좋아야 한다. 마찬가지로, 상기 n측 전극도 외부회로와의 전기적 연결을 위한 와이어 본딩용으로 사용되므로 n 질화물 반도체층과의 오믹특성을 가짐과 동시에 본딩 특성이 우수해야 한다.One of the important processes for fabricating a nitride semiconductor light emitting device is a process of forming an electrode capable of passing a current through a diode. In the general nitride semiconductor light emitting device having the above-described structure, a component referred to as an 'electrode' includes an n-side electrode, a transparent electrode layer, and a p-side bonding electrode. The n-side electrode should have ohmic characteristics in contact with the n-nitride semiconductor layer, and the transparent electrode layer should have ohmic characteristics in contact with the p-nitride semiconductor layer and at the same time have a high transmittance to transmit light. In addition, the p-side bonding electrode is used as a wire bonding electrode for electrical connection with an external circuit, and the wire bonding property must be good so that wire bonding can be made firmly. Similarly, since the n-side electrode is also used for wire bonding for electrical connection with an external circuit, the n-side electrode should have excellent ohmic properties and excellent bonding properties with the n-nitride semiconductor layer.

종래에는, 질화물 반도체 발광소자의 낮은 구동전압과 낮은 접촉저항(오믹 접촉(ohmic contact)) 특성을 구현하기 위해 p형 질화물 반도체층과 접합하는 상기 투명전극층은 Ni/Au의 이중층 또는 ITO층을 형성한 후 열처리하여 사용하였으며, 상기 투명전극층의 상면에 와이어 본딩을 위한 p측 본딩전극을 Cr/Au의 이중층으로 형성하였다. 또한, n측 전극은 n형 질화물 반도체층의 노출된 상면에 Ti/Al의 이중층으로 형성하여 사용하였다.Conventionally, the transparent electrode layer bonded to the p-type nitride semiconductor layer to form a low driving voltage and low contact resistance (ohmic contact) characteristics of the nitride semiconductor light emitting device forms a double layer of Ni / Au or an ITO layer. After the heat treatment, the p-side bonding electrode for wire bonding was formed as a double layer of Cr / Au on the upper surface of the transparent electrode layer. In addition, the n-side electrode was used by forming a double layer of Ti / Al on the exposed upper surface of the n-type nitride semiconductor layer.

이와 같은 종래의 질화물 반도체 발광소자에서, Ti/Al의 이중층 구조를 갖는 n측 전극은 상온에서 오믹 특성이 떨어지기 때문에(접촉저항이 크기 때문에) 우수한 오믹 특성을 얻기 위해 400℃ 이상의 온도에서 열처리하는 공정이 반드시 수반되어야 한다. 따라서, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 그 생산공정이 복잡해지고, 제조원가가 상승하는 문제점이 발생할 수 있다.In such a conventional nitride semiconductor light emitting device, the n-side electrode having a dual layer structure of Ti / Al is heat-treated at a temperature of 400 ° C. or higher to obtain excellent ohmic characteristics because the ohmic characteristics are inferior at room temperature (the contact resistance is large). The process must be involved. Therefore, the conventional nitride semiconductor light emitting device may have a complicated production process and a problem in that the manufacturing cost increases.

또한, 종래의 질화물 반도체 발광소자에서 상기 p측 본딩전극으로 Ti/Al을 사용하는 경우, 오믹특성이 매우 열화되기 때문에 p측 본딩전극은 Ti/Al를 사용할 수 없다. 따라서, 상기 p측 본딩전극과 n측 전극은 각각 Cr/Au와 Ti/Al를 재료로 사용해야 하므로, 동시에 p측 본딩전극과 n측 전극을 동시에 질화물 반도체층 상에 형성될 수 없다. 이와 같이, 종래에는 p측 본딩전극과 n측 전극을 형성하기 위한 재료를 따로 마련해야 하며, 각각 별도의 공정을 통해 형성시켜야 하기 때문에, 역시 생산공정이 복잡해지며, 이로 인해 제조원가가 상승하는 문제점이 발생할 수 있다.In addition, when Ti / Al is used as the p-side bonding electrode in the conventional nitride semiconductor light emitting device, the p-side bonding electrode cannot use Ti / Al because the ohmic characteristic is very deteriorated. Therefore, since the p-side bonding electrode and the n-side electrode should be made of Cr / Au and Ti / Al, respectively, the p-side bonding electrode and the n-side electrode cannot be simultaneously formed on the nitride semiconductor layer. As such, in the related art, a material for forming the p-side bonding electrode and the n-side electrode must be separately provided, and must be formed through a separate process, which also complicates the production process, resulting in an increase in manufacturing cost. Can be.

특히, 종래에 n측 전극을 형성하는 재료 중의 하나로 사용되는 Al은 알칼리 용액 등에 의해 손상되기 쉽고, 이후의 가공공정 중 쉽게 손상되어 질화물 반도체 발광소자의 외관불량을 일으키는 문제가 있다. 도 3a 및 도 3b는 종래 Al을 사용한 n측 전극에서 발생하는 외형불량을 나타내는 사진이다. 도 3a와 같이 종래의 n측 전극은 Al의 오염, 산화 및 부식으로 인해 얼룩이 발생하는 외관불량이 나타났으며, 도 3b와 같이 n측 전극 상에 다수의 작은 점들이 발생하는 점박이 불량이 나타났다.In particular, Al, which is conventionally used as one of the materials for forming the n-side electrode, is easily damaged by an alkaline solution or the like, and is easily damaged during subsequent processing, resulting in a poor appearance of the nitride semiconductor light emitting device. 3A and 3B are photographs showing appearance defects occurring in an n-side electrode using Al in the related art. As shown in FIG. 3A, the conventional n-side electrode has a poor appearance in which stains occur due to contamination, oxidation, and corrosion of Al.

또한, Al의 오염, 산화 및 부식으로 인해 와이어 본딩 특성이 열화되므로 종래의 n측 전극은 항시 와이어 본딩 불량을 일으킬 수 있는 잠재적인 문제점을 안고 있다.In addition, since wire bonding characteristics are degraded due to contamination, oxidation, and corrosion of Al, the conventional n-side electrode has a potential problem of always causing wire bonding defects.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 질화물 반도체 발광소자의 전극인 p측 본딩전극과 n측 전극을 Cr/Au의 이중층으로 형성함으로써, 동시에 p측 본딩전극과 n측 전극을 형성할 수 있으며, 별도의 열처리 공정 없이 상온에서도 오믹접촉을 형성할 수 있고, 외관불량이 개선됨과 동시에 와이어본딩 특성이 우수한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to form a p-side bonding electrode and an n-side electrode, which are electrodes of a nitride semiconductor light emitting device, by forming a double layer of Cr / Au, and simultaneously p-side bonding electrode and n-side electrode. The present invention provides a nitride semiconductor light emitting device capable of forming an electrode, forming an ohmic contact even at room temperature without a separate heat treatment process, improving appearance defects, and having excellent wire bonding characteristics, and a method of manufacturing the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,The present invention to achieve the above technical problem,

질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판;A substrate for growing a nitride semiconductor material;

상기 기판 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate;

상기 n형 질화물 반도체층 상의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 활성층;An active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer to expose at least a portion of the region on the n-type nitride semiconductor layer;

상기 활성층 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층;A p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer;

상기 p형 질화물 반도체층 상에 오믹접촉을 이루기 위해 형성되는 투명전극층;A transparent electrode layer formed on the p-type nitride semiconductor layer to make ohmic contact;

상기 투명전극층 상에 형성된 제1 Cr층 및 상기 제1 Cr층 상에 형성된 제1 Au층으로 이루어진 p측 본딩전극; 및A p-side bonding electrode comprising a first Cr layer formed on the transparent electrode layer and a first Au layer formed on the first Cr layer; And

상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 형성되며 상기 제1 Cr층과 동일한 두께를 갖는 제2 Cr층, 및 상기 제2 Cr층 상에 형성되며 상기 제1 Au층과 동일한 두께를 갖는 제2 Au층으로 이루어진 n측 전극을 포함하는 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.A second Cr layer formed on the exposed portion of the n-type nitride semiconductor layer and having the same thickness as the first Cr layer, and formed on the second Cr layer and having the same thickness as the first Au layer. A nitride semiconductor light emitting device including an n-side electrode including a second Au layer is provided.

본 발명에 따른 상기 질화물 반도체 발광소자에서, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층은 50Å 내지 1000Å의 두께를 가지며, 상기 제1 Au층 및 제는 제2 Au층은 2000Å 내지 7000Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.In the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, the first Cr layer and the second Cr layer have a thickness of 50 kPa to 1000 kPa, and the first Au layer and the second Au layer have a thickness of 2000 kPa to 7000 kPa. It is preferable.

또한, 본 발명은 상기 질화물 반도체 소자의 제조방법을 제공한다. 상기 방법은,The present invention also provides a method of manufacturing the nitride semiconductor device. The method,

질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판을 마련하는 단계;Providing a substrate for growing a nitride semiconductor material;

상기 기판 상에, n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on the substrate;

상기 적어도 p형 질화물 반도체층과 활성층의 일부를 제거하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 노출시키는 단계;Removing a portion of the at least p-type nitride semiconductor layer and the active layer to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer;

상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계; 및Forming a transparent electrode layer on the p-type nitride semiconductor layer; And

상기 투명전극층 및 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 각각 제1 Cr층 및 제2 Cr층을 동시에 동일한 두께로 형성하는 단계; 및상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층 상에 각각 제1 Au층 및 제2 Au층을 동시에 동일한 두께로 형성하는 단계를 포함한다.Simultaneously forming a first Cr layer and a second Cr layer on the transparent electrode layer and the exposed n-type nitride semiconductor layer at the same thickness; And simultaneously forming a first Au layer and a second Au layer on the first Cr layer and the second Cr layer, respectively, at the same thickness.

바람직하게, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층을 형성하는 단계는, 상기 투명전극층 및 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 화학기상증착법, 전자빔 증발법 및 스퍼터링으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법을 이용하여 각각 형성하는 단계이다.바람직하게, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층을 형성하는 단계는, 상기 투명전극층 및 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 50Å 내지 1000Å의 두께로 각각 형성하는 단계이다.Preferably, the forming of the first Cr layer and the second Cr layer is selected from the group consisting of chemical vapor deposition, electron beam evaporation, and sputtering on exposed portions of the transparent electrode layer and the n-type nitride semiconductor layer. And forming each of the first Cr layer and the second Cr layer by using a method of 50 kPa to 1000 kPa on exposed portions of the transparent electrode layer and the n-type nitride semiconductor layer. Each step is formed in thickness.

바람직하게, 상기 제1 Au층 및 제2 Au층을 형성하는 단계는, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층 상에 화학기상증착법, 전자빔 증발법 및 스퍼터링으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법을 이용하여 각각 형성하는 단계이다.Preferably, the forming of the first Au layer and the second Au layer may be performed using a method selected from the group consisting of chemical vapor deposition, electron beam evaporation, and sputtering on the first Cr layer and the second Cr layer, respectively. Forming.

바람직하게, 상기 제1 Au층 및 제2 Au층을 형성하는 단계는, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층 상에 2000Å 내지 7000Å의 두께로 각각 형성하는 단계이다.Preferably, the forming of the first Au layer and the second Au layer is a step of forming a thickness of 2000 kPa to 7000 kPa on the first Cr layer and the second Cr layer, respectively.

더하여, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은, 상기 제1,2 Cr층 및 제1,2 Au층을 400℃ 내지 600℃에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention may further include heat-treating the first and second Cr layers and the first and second Au layers at 400 ° C to 600 ° C.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 형성되며 상기 기판(11)과 상부의 n형 질화물 반도체층(12)과의 격자부정합을 완화하기 위한 버퍼층(11a)과, 상기 버퍼층(11a) 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층(12)과, 상기 n형 질화물 반도체층(12) 상의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 활성층(13)과, 상기 활성층 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층(14)과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 투명전극층(15)과, 상기 투명전극층(15) 상에 Cr/Au의 이중층으로 형성되는 p측 본딩전극(17) 및 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 Cr/Au의 이중층으로 형성되는 n측 전극(16)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a nitride semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 11 for growing a nitride semiconductor material, formed on the substrate 11, and formed with the substrate 11. A buffer layer 11a for relaxing lattice mismatch with the upper n-type nitride semiconductor layer 12, an n-type nitride semiconductor layer 12 formed on the buffer layer 11a, and the n-type nitride semiconductor layer ( 12) an active layer 13 formed on the n-type nitride semiconductor layer so that at least a portion of the region is exposed, the p-type nitride semiconductor layer 14 formed on the active layer, and the p-type nitride semiconductor layer A double layer of Cr / Au on the exposed portion of the transparent electrode layer 15 and a p-side bonding electrode 17 formed of a double layer of Cr / Au on the transparent electrode layer 15 and the n-type nitride semiconductor layer. N-side electrode 16 is formed.

상기 기판(11)은, 그 위에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정과 결정구조가 동일하면서 격자정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문에 격자정합을 고려하여 사파이어 기판이나 SiC 기판이 사용된다. 특히, 사파이어 기판은 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 방향의 격자상수가 13.001Å, a축 방향으로는 4.765Å의 격자간 거리를 가지며, 사파이어 면방향(orientation plane)으로는 C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는 특징이 있다. 이러한 사파이어 기판의 C면의 경우 비교적 GaN 박막의 성장이 용이하며, SiC 기판에 비해 저렴하고 고온에서 안정하기 때문에 청색 또는 녹색 발광소자용 기판으로 사파이어 기판이 주로 사용된다.The substrate 11 is a sapphire substrate or a SiC substrate in consideration of lattice matching because no commercial substrate having the same crystal structure and lattice matching as the crystal structure of the nitride semiconductor material grown thereon exists. In particular, the sapphire substrate is a Hexa-Rhombo R3c symmetric crystal and has a lattice constant of 13.001Å in the c-axis direction and 4.765Å in the a-axis direction, and has a sapphire orientation plane. ) Is characterized by having a C (0001) plane, an A (11 2 0) plane, an R (1 1 02) plane, and the like. In the case of the C surface of the sapphire substrate, the GaN thin film is relatively easy to grow, and is cheaper than the SiC substrate and stable at high temperature, and thus, sapphire substrate is mainly used as a substrate for a blue or green light emitting device.

상기 버퍼층(11a)은 상기 기판(11)과 기판(11) 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층과의 격자부정합을 완화하기 위해 형성되는 것으로, 통상 수 십 ㎚의 두께를 갖는 GaN 또는 AlN 등의 저온핵성장층이 사용된다. 본 실시형태에서 상기 버퍼층(11a)이 질화물 발광소자의 구성에 포함되어 있으나, 이는 단지 일반적인 질화물 발광소자의 구조를 설명하기 위한 일례일 뿐이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The buffer layer 11a is formed to mitigate lattice mismatch between the substrate 11 and the n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate 11, and is usually made of GaN or AlN having a thickness of several tens of nm. Low temperature nucleus growth layer is used. In the present embodiment, the buffer layer 11a is included in the structure of the nitride light emitting device, but this is merely an example for explaining the structure of a general nitride light emitting device and is not intended to limit the present invention.

상기 n형 질화물 반도체층(12)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적인 질화물 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, GaInN가 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(12)은, 상기 반도체 물질을 유기금속 기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD), 분자빔 성장법(Molecular Beam Epitaxy : MBE) 또는 하이드라이드 기상증착법(Hydride Vapor Phase Epitaxy : HVPE)과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 상기 버퍼층(11a) 상에 성장시킴으로써 형성된다.The n-type nitride semiconductor layer 12 is n-doped with Al x In y Ga (1-xy) N composition formula, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1. It can be made of a semiconductor material, a typical nitride semiconductor material is GaN, AlGaN, GaInN. As an impurity used for the doping of the n-type nitride semiconductor layer 12, Si, Ge, Se, Te, or C may be used. The n-type nitride semiconductor layer 12 may be formed of a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a molecular beam growth method (MBE), or a hydride vapor deposition method (Hydride Vapor Phase Epitaxy). It is formed by growing on the buffer layer 11a using a known deposition process such as HVPE).

상기 활성층(13)은 빛을 발광하기 위한 층으로서, 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖는 GaN 또는 InGaN 등의 질화물 반도체층으로 구성된다. 상기 활성층(13)은 상기 n형 질화물 반도체층(12)과 같이 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이드라이드 기상증착법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 상기 n형 질화물 반도체층(12) 상의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층(12) 상에 형성된다. 노출되는 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 일부 영역은 이후 설명되는 n측 전극(16)의 형성을 위해 마련되는 것이다.The active layer 13 is a layer for emitting light and is composed of a nitride semiconductor layer such as GaN or InGaN having a single or multiple quantum well structure. The active layer 13 is formed on the n-type nitride semiconductor layer 12 using a known deposition process such as organometallic vapor deposition, molecular beam growth, or hydride vapor deposition, like the n-type nitride semiconductor layer 12. It is formed on the n-type nitride semiconductor layer 12 to expose at least a portion of the region. A portion of the n-type nitride semiconductor layer 12 exposed is provided to form the n-side electrode 16 described later.

상기 p형 질화물 반도체층(14)은 상기 n형 질화물 반도체층(12)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 p 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적인 질화물 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, GaInN가 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(14)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 사용될 수 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(14)은, 상기 반도체 물질을 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔 성장법(MBE) 또는 하이드라이드 기상증착법(HVPE)과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 상기 활성층(13) 상에 성장시킴으로써 형성된다.The p-type nitride semiconductor layer 14 is similar to the n-type nitride semiconductor layer 12, Al x In y Ga (1-xy) N composition formula (where 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0 ≦ x + y ≦ 1), and typical nitride semiconductor materials include GaN, AlGaN, and GaInN. Mg, Zn, or Be may be used as an impurity used for the doping of the p-type nitride semiconductor layer 14. The p-type nitride semiconductor layer 14 may be formed by using a known deposition process such as organometallic vapor deposition (MOCVD), molecular beam growth (MBE), or hydride vapor deposition (HVPE). 13) is formed by growing on.

상기 p형 질화물 반도체층(14)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉저항이 높기 때문에 오믹특성이 좋지 못하다. 따라서, 오믹 특성을 개선하기 위해 투명전극층(15)(T 메탈이라고도 함)이 상기 p형 질화물 반도체층(14) 상에 형성된다. 상기 투명전극층(15)은 비교적 높은 투과율을 갖는 금속으로 이루어 질 수 있으며, 현재 Ni/Au의 이중층으로 구성된 투명전극층이 널리 사용되고 있다. 상기 Ni/Au의 이중층으로 구성된 투명전극층은 전류주입면적을 증가시키면서 오믹콘택을 형성하여 순방향 전압(Vf)을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 상기 투명전극층(15)은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition : CVD) 및 전자빔 증발법(E-beam evaporator)과 같은 공지의 증착방법 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다.Since the p-type nitride semiconductor layer 14 has a low impurity doping concentration and high contact resistance, ohmic characteristics are not good. Thus, in order to improve ohmic characteristics, a transparent electrode layer 15 (also called a T metal) is formed on the p-type nitride semiconductor layer 14. The transparent electrode layer 15 may be made of a metal having a relatively high transmittance, and a transparent electrode layer composed of a double layer of Ni / Au is widely used. The transparent electrode layer composed of the Ni / Au double layer is known to reduce the forward voltage V f by forming an ohmic contact while increasing the current injection area. The transparent electrode layer 15 may be formed by a known deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) and an electron beam evaporator (E-beam evaporator) or by a method such as sputtering.

상기 n측 전극(16)(N 메탈이라고도 함)은 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 노출된 일부 영역 상에 Cr층(16a)과 Au층(16b)으로 구성된 이중층으로 형성된다. 상기 n측 전극(16)은 전류공급을 위한 와이어 본딩을 형성하기 위해 와이어 본딩 특성이 좋아야하며, 동시에 상기 n형 질화물 반도체층과 오믹접촉을 형성할 수 있어야 한다. 본 발명의 발명자들은 이와 같은 n측 전극(16)의 특성을 충족시킬 수 있는 가장 적합한 재료를 찾기 위해 반복적인 실험과 연구를 통하여 Cr/Au의 이중층으로 n측 전극을 형성하는 것이 가장 바람직하다는 결과를 얻었다.The n-side electrode 16 (also referred to as N metal) is formed of a double layer composed of a Cr layer 16a and an Au layer 16b on an exposed portion of the n-type nitride semiconductor layer 12. The n-side electrode 16 should have good wire bonding characteristics to form wire bonding for current supply, and at the same time, it should be able to form ohmic contact with the n-type nitride semiconductor layer. The inventors of the present invention, through repeated experiments and studies in order to find the most suitable material that can satisfy the characteristics of the n-side electrode 16, it is most preferable to form the n-side electrode with a double layer of Cr / Au Got.

상기 Cr/Au로 이루어진 n측 전극(16)은 화학기상증착법(CVD) 및 전자빔 증발법과 같은 공지의 증착방법 또는 스퍼터링 등의 방법에 의해 상기 n형 질화물 반도체층의 노출 영역 상에 50Å 내지 1000Å의 두께로 Cr층(16a)을 형성한 후, 상기 Cr층(16a) 상에 2000Å 내지 7000Å의 두께로 Au층(16b)을 형성하여 이루어질 수 있다.The n-side electrode 16 made of Cr / Au is formed on the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer by a known deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) and electron beam evaporation or sputtering. After forming the Cr layer 16a with a thickness, the Au layer 16b may be formed on the Cr layer 16a with a thickness of 2000 kPa to 7000 kPa.

상기 Cr/Au로 구성된 n측 전극(16)은 상온에서도 오믹 접촉을 형성할 수 있는 특징이 있다. 종래의 Ti/Al을 사용한 n측 전극은 상온에서 오믹 접촉을 형성하지 못하므로 고온의 열처리 공정을 통해 오믹 특성을 개선해야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 Cr/Au로 구성된 n측 전극(16)은 상온에서 오믹 접촉을 형성할 수 있으므로, 별도의 열처리 공정을 거치지 않아도 된다. 따라서 질화물 반도체 발광소자의 제조공정을 단순화 할 수 있어, 소자의 제조 단가를 절감할 수 있다. 또한, 알칼리 용액에 쉽게 부식되며, 공정 중에 손상되기 쉬운 Al을 사용하지 않으므로, 질화물 반도체 발광소자의 외관불량이 발생하지 않는 이점이 있다.The n-side electrode 16 made of Cr / Au has a feature of forming an ohmic contact even at room temperature. Conventional n-side electrode using Ti / Al does not form ohmic contact at room temperature, so the ohmic characteristics should be improved through a high temperature heat treatment process. However, since the n-side electrode 16 made of Cr / Au according to the present invention can form ohmic contact at room temperature, it does not need to undergo a separate heat treatment process. Therefore, the manufacturing process of the nitride semiconductor light emitting device can be simplified, and the manufacturing cost of the device can be reduced. In addition, since Al is not easily used, which is easily corroded to the alkaline solution and easily damaged during the process, the appearance defect of the nitride semiconductor light emitting device does not occur.

상기 p측 본딩전극(17)(B 메탈이라고도 함)은 전류공급을 위한 와이어 본딩을 위해 형성되는 것으로, 상기 n측 전극(16)과 마찬가지로, Cr층(17a)과 Au층(17b)으로 구성된 이중층으로 상기 투명전극층(15) 상에 형성된다. 상기 Cr/Au로 이루어진 p측 본딩전극(17)은 화학기상증착법, 전자빔 증발법 또는 스퍼터링 등의 공지의 증착방법에 의해 상기 투명전극층(15) 상에 50Å 내지 1000Å의 두께로 Cr층(17a)을 형성한 후, 상기 Cr층(17a) 상에 2000Å 내지 7000Å의 두께로 Au층(17b)을 형성하여 이루어질 수 있다. 상기 Cr/Au로 구성된 p측 본딩전극(17)은 상기 n측 전극(16)과 동일한 물질로 구성되므로, 소자의 제조공정에서 n측 전극과 동시에 형성될 수 있다. 즉, 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 노출영역과 투명전극층(15) 상에 각각 Cr층(16a, 17a)을 동시에 형성한 후, 상기 Cr층(16a, 17a) 상에 각각 Au층(16b, 17b)을 동시에 형성할 수 있다. 따라서, n측 전극(16)과 p측 본딩전극(17)을 따로 형성하는 종래의 제조공정에 비해 제조공정을 단순화 할 수 있는 이점이 있다.The p-side bonding electrode 17 (also referred to as B metal) is formed for wire bonding for current supply, and, like the n-side electrode 16, is composed of a Cr layer 17a and an Au layer 17b. The double layer is formed on the transparent electrode layer 15. The p-side bonding electrode 17 made of Cr / Au has a Cr layer 17a on the transparent electrode layer 15 with a thickness of 50 mV to 1000 mV by a known deposition method such as chemical vapor deposition, electron beam evaporation, or sputtering. After the formation, the Au layer 17b may be formed on the Cr layer 17a with a thickness of 2000 GPa to 7000 GPa. Since the p-side bonding electrode 17 made of Cr / Au is made of the same material as the n-side electrode 16, the p-side bonding electrode 17 may be formed simultaneously with the n-side electrode in the manufacturing process of the device. That is, Cr layers 16a and 17a are simultaneously formed on the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer 12 and the transparent electrode layer 15, respectively, and then each Au layer (on the Cr layers 16a and 17a) is formed. 16b, 17b) can be formed simultaneously. Therefore, there is an advantage that the manufacturing process can be simplified as compared to the conventional manufacturing process of forming the n-side electrode 16 and the p-side bonding electrode 17 separately.

상기 n측 전극(16)과 p측 본딩전극(17)은 열처리 공정을 거치지 않더라도 양호한 오믹 특성을 갖는다. 그러나, 400℃ 내지 600℃의 열처리를 통해서도 양호한 오믹 특성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 n측 전극(16)과 p측 본딩전극(17)은 400℃ 내지 600℃의 온도에서 열처리되어도 무방하다. 또한, Au는 Al에 비해 와이어 본딩 특성이 우수하므로 본 발명에 사용되는 n측 전극 및 p측 본딩전극은 종래의 전극에 비해 와이어 본딩 특성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따르면, 잠재적으로 발생할 수 있는 와이어 본딩 불량 발생의 문제점을 해결할 수 있다.The n-side electrode 16 and the p-side bonding electrode 17 have good ohmic characteristics even without undergoing a heat treatment process. However, it may also have good ohmic characteristics through heat treatment of 400 ℃ to 600 ℃. Therefore, the n-side electrode 16 and the p-side bonding electrode 17 of the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention may be heat treated at a temperature of 400 ° C to 600 ° C. In addition, Au has superior wire bonding characteristics than Al, and thus, the n-side electrode and the p-side bonding electrode used in the present invention have superior wire bonding characteristics than conventional electrodes. Therefore, according to the present invention, it is possible to solve the problem of potential wire bonding failure.

본 발명은 상기와 같이 구성되는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법도 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.The present invention also provides a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device configured as described above. A method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명에 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 도시한 공정단면도이다. 2 is a process cross-sectional view showing a method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.

먼저, 도 2a와 같이, 질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판(21)을 마련하고, 이어 상기 사파이어 기판의 상에 n형 질화물 반도체층(22), 활성층(23) 및 p형 질화물 반도체층(24)을 순차적으로 형성한다. 상기 n형 질화물 반도체층(22), 활성층(13) 및 p형 질화물 반도체층(24)은 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔 성장법(MBE) 또는 하이드라이드 기상증착법(HVPE)과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 성장될 수 있다. 상기 기판(21) 상에 n형 질화물 반도체층(22)을 형성하기 이전에 격자부정합을 완화하기 위한 버퍼층(21a)이 상기 기판(21) 상면에 형성될 수 있다.First, as shown in FIG. 2A, a substrate 21 for growing a nitride semiconductor material is prepared, and then an n-type nitride semiconductor layer 22, an active layer 23, and a p-type nitride semiconductor layer 24 are formed on the sapphire substrate. ) Are formed sequentially. The n-type nitride semiconductor layer 22, the active layer 13 and the p-type nitride semiconductor layer 24 are well known, such as organometallic vapor deposition (MOCVD), molecular beam growth (MBE) or hydride vapor deposition (HVPE). Can be grown using a deposition process. Before forming the n-type nitride semiconductor layer 22 on the substrate 21, a buffer layer 21a may be formed on the upper surface of the substrate 21 to mitigate lattice mismatch.

이어, 도 2b와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(22)의 일부영역이 노출되도록 상기 적어도 p형 질화물 반도체층(24)과 활성층(23)의 일부를 제거한다. 상기 n형 질화물 반도체층(22)의 노출된 영역은 n측 전극이 형성될 영역으로 마련된다. 본 제거공정에 따른 구조물의 형상은 전극을 형성하고자 하는 위치에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있으며 전극형상 및 크기도 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 본 공정은 한 모서리에 접하는 영역을 제거하는 방식으로도 구현될 수도 있으며, 전류 밀도를 분산시키기 위해서, 전극의 형상도 변을 따라 연장된 구조로 형성될 수 있다.2B, at least a portion of the p-type nitride semiconductor layer 24 and the active layer 23 are removed to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer 22. The exposed region of the n-type nitride semiconductor layer 22 is provided as a region where the n-side electrode is to be formed. The shape of the structure according to the present removal process may be changed in various forms according to the position to form the electrode, and the shape and size of the electrode may also be variously modified. For example, the present process may be implemented by removing an area in contact with one edge, and in order to disperse current density, the shape of the electrode may be formed to extend along the side.

이어, 도 2c와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(24) 상에 투명전극층(25)을 형성한다. 상기 투명전극층(25)은 앞서 설명한 바와 같이, 일반적으로 Ni/Au의 이중층이 주로 사용될 수 있으며, 공지 기술인 화학기상증착법(CVD) 및 전자빔 증발법과 같은 공지의 증착방법 또는 스퍼터링 등의 공정을 채택하여 형성될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the transparent electrode layer 25 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 24. As described above, a transparent layer of Ni / Au may be mainly used as the transparent electrode layer 25, and by adopting a known deposition method or sputtering such as known chemical vapor deposition (CVD) and electron beam evaporation, Can be formed.

이어, 도 2d와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(22)의 노출된 영역과 투명전극층(25) 상에 각각 Cr층(26a, 27a)을 동시에 형성한다. 상기 n형 질화물 반도체층(22) 상에 형성된 Cr층(26a)은 n측 전극을 구성하고, 상기 투명전극층(25) 상에 형성된 Cr층(27a)은 p측 본딩전극을 구성한다. 상기 각각의 Cr층(26a, 27a)은 화학기상증착법, 전자빔 증발법 및 스퍼터링으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 상기 n형 질화물 반도체층(22)의 노출된 일부 영역 및 투명전극층(25) 상에 50Å 내지 1000Å의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.2D, Cr layers 26a and 27a are simultaneously formed on the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer 22 and the transparent electrode layer 25, respectively. The Cr layer 26a formed on the n-type nitride semiconductor layer 22 constitutes an n-side electrode, and the Cr layer 27a formed on the transparent electrode layer 25 constitutes a p-side bonding electrode. Each of the Cr layers 26a and 27a is disposed on the exposed portions of the n-type nitride semiconductor layer 22 and the transparent electrode layer 25 by a method selected from the group consisting of chemical vapor deposition, electron beam evaporation, and sputtering. It is preferable that it is formed with a thickness of 50 kV to 1000 kPa.

최종적으로, 도 2e와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(22)의 노출된 영역 상에 형성된 Cr층(26a) 및 상기 투명전극층 상에 형성된 Cr층(27a) 상에 각각 Au층(26b, 27b)을 동시에 형성한다. 상기 Cr층(26a, 27a)과 마찬가지로, 상기 Au층(26b, 27b)은, 화학기상증착법, 전자빔 증발법 및 스퍼터링으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 2000Å 내지 7000Å의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.Finally, as shown in FIG. 2E, the Au layers 26b and 27b are formed on the Cr layer 26a formed on the exposed region of the n-type nitride semiconductor layer 22 and the Cr layer 27a formed on the transparent electrode layer, respectively. ) At the same time. Like the Cr layers 26a and 27a, the Au layers 26b and 27b are preferably formed to have a thickness of 2000 kPa to 7000 kPa by a method selected from the group consisting of chemical vapor deposition, electron beam evaporation and sputtering.

이와 같이, 본 발명에서는 n측 전극 및 p측 본딩전극이 동일한 물질 및 동일한 구조로 형성할 수 있기 때문에, p측 본딩패드와 n측 전극을 따로 형성시키는 종래의 공정에 비해 공정의 단순화를 이룰 수 있는 장점이 있다.As described above, in the present invention, since the n-side electrode and the p-side bonding electrode can be formed of the same material and the same structure, the process can be simplified compared to the conventional process of separately forming the p-side bonding pad and the n-side electrode. There is an advantage.

추가적으로, 본 발명은 n측 전극 및 p측 본딩전극을 열처리하는 공정을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 n측 전극과 p측 본딩전극은 열처리 공정을 거치지 않더라도 양호한 오믹 특성을 갖는다. 그러나, 400℃ 내지 600℃의 열처리를 통해서도 양호한 오믹 특성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은, n측 전극과 p측 본딩전극을 400℃ 내지 600℃의 온도에서 열처리하는 공정을 더 포함하더라도 무방하다.Additionally, the present invention may include a step of heat treating the n-side electrode and the p-side bonding electrode. The n-side electrode and p-side bonding electrode according to the present invention have good ohmic characteristics even without undergoing a heat treatment process. However, it may also have good ohmic characteristics through heat treatment of 400 ℃ to 600 ℃. Therefore, the method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention may further include a step of heat-treating the n-side electrode and the p-side bonding electrode at a temperature of 400 ° C to 600 ° C.

본 발명의 발명자는 Ti/Al의 이중층으로 n측 전극을 형성한 종래의 질화물 반도체 발광소자와, Cr/Au의 이중층으로 n측 전극을 형성한 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자를 각각 제작하여 그 외관을 비교하고 오믹특성 및 신뢰성을 비교하기 위한 실험을 하였다. 그 결과가 도 3 내지 도 5에 도시된다. The inventors of the present invention fabricate a conventional nitride semiconductor light emitting device in which an n-side electrode is formed of a Ti / Al double layer, and a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention in which an n-side electrode is formed of a Cr / Au double layer. Experiments were conducted to compare the appearance and to compare the ohmic characteristics and reliability. The results are shown in FIGS. 3 to 5.

도 3은 종래의 n측 전극과 본 발명에 따른 n측 전극의 외관 비교 사진이다. 종래의 Ti/Al 이중층으로 형성된 n측 전극은 Al의 오염, 산화 및 부식으로 인해, 도 3a와 같이 얼룩이 발생하는 외관불량이 나타났으며, 도 3b와 같이 n측 전극 상에 작은 점들을 찍어 놓은 것과 같은 점박이 불량이 나타났다. 반면, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 n측 전극은 도 3c와 같이 Al에 의한 외관불량이 발생하지 않으므로 우수한 외관을 갖는 특징이 있었다. 이와 같이, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는, n측 전극에서 Al의 오염, 산화 및 부식으로 인한 외관불량의 문제를 해결할 수 있다. 더불어, Al의 오염, 산화 및 부식으로 인한 와이어본딩 특성의 열화를 방지하여 잠재적인 와이어본딩 불량이 문제점을 해결할 수 있다.3 is a photograph of appearance comparison of a conventional n-side electrode and an n-side electrode according to the present invention. In the conventional n-side electrode formed of a Ti / Al double layer, due to Al contamination, oxidation, and corrosion, defects appear in appearance as shown in FIG. 3A, and small dots are printed on the n-side electrode as shown in FIG. 3B. A spotty defect like this one appeared. On the other hand, the n-side electrode of the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention had a feature of having an excellent appearance because the appearance defect by Al does not occur as shown in FIG. As described above, the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention can solve the problem of appearance defects due to contamination, oxidation and corrosion of Al at the n-side electrode. In addition, potential wire bonding defects can be solved by preventing deterioration of wire bonding characteristics due to contamination, oxidation and corrosion of Al.

도 4a는 종래의 Ti/Al의 이중층으로 구성된 n측 전극의 오믹특성을 실험한 결과를 도시한 그래프이고, 도 4b는 본 발명에 따른 Cr/Au의 이중층으로 구성된 n측 전극의 오믹특성을 실험한 결과를 도시한 그래프이다. 도 4a와 같이, 종래의 Ti/Al로 구성된 n측 전극은 상온 및 400℃에서 오믹접촉을 형성하지 못한다. 종래의 n측 전극은 500℃ 및 600℃로 열처리된 경우에 한해서 오믹특성을 나타내었다. 따라서 종래의 Ti/Al 전극은 500℃ 이상의 고온에서 열처리하는 공정이 추가되어야만 오믹접촉을 형성할 수 있어, 반드시 열처리 공정이 추가되어야 한다는 결론을 얻을 수 있었다.Figure 4a is a graph showing the results of experiments on the ohmic characteristics of the conventional n-side electrode composed of a double layer of Ti / Al, Figure 4b is a graph illustrating the ohmic characteristics of the n-side electrode composed of a double layer of Cr / Au according to the present invention It is a graph showing one result. As shown in Figure 4a, the n-side electrode made of conventional Ti / Al does not form ohmic contact at room temperature and 400 ℃. Conventional n-side electrodes exhibited ohmic characteristics only when heat treated at 500 ° C and 600 ° C. Therefore, the conventional Ti / Al electrode can form ohmic contact only when a heat treatment is performed at a high temperature of 500 ° C. or higher, and thus, a heat treatment process must be added.

반면, 도 4b에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 Cr/Au로 구성된 n측 전극은 상온 및 다양한 온도의 열처리를 한 모든 경우에서 양호한 오믹특성을 나타내었다. 따라서, 본 발명에 따른 Cr/Au를 n측 전극으로 채용한 질화물 반도체 발광소자에서는 열처리 공정이 수반되지 않는 경우에도 오믹접촉을 형성할 수 있으며, 400℃ 내지 600℃에서 열처리되더라도 무방하다.On the other hand, as shown in Figure 4b, the n-side electrode composed of Cr / Au according to the present invention showed good ohmic characteristics in all cases subjected to heat treatment at room temperature and various temperatures. Therefore, in the nitride semiconductor light emitting device employing Cr / Au as the n-side electrode according to the present invention, ohmic contact can be formed even when the heat treatment process is not accompanied, and the heat treatment may be performed at 400 ° C. to 600 ° C.

도 5는 종래의 Ti/Al으로 구성된 n측 전극을 구비한 질화물 반도체 발광소자와 본 발명에 따른 Cr/Au로 구성된 n측 전극을 구비한 질화물 반도체 발광소자의 신뢰성 테스트 결과이다. 본 테스트는 종래의 질화물 반도체 발광소자와 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자를 고온고습한 조건(고온고습부하) 및 고온저습한 조건(고온부하)에서 각각 500시간 동안 동작시켜 휘도저하를 측정한 것이다. 도 5a와 같이 종래의 Ti/Al으로 구성된 n측 전극을 구비한 질화물 반도체 발광소자는 100시간 경과 후 고온고습부하 및 고온부하에서 모두 약 20%의 휘도저하를 보였으며, 500시간 경과 후에 고온고습부하의 경우 40% 이상, 고온부하의 경우 35% 이상의 휘도저하가 측정되었다.5 is a reliability test result of a nitride semiconductor light emitting device having a conventional n-side electrode composed of Ti / Al and a nitride semiconductor light emitting device having an n-side electrode composed of Cr / Au according to the present invention. In this test, the conventional nitride semiconductor light emitting device and the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention were operated for 500 hours under high temperature and high humidity conditions (high temperature and high humidity loads) and high temperature and low humidity conditions (high temperature loads), respectively. . As shown in FIG. 5A, the nitride semiconductor light emitting device including the n-side electrode composed of Ti / Al exhibits a luminance decrease of about 20% at both the high temperature and high humidity load and the high temperature load after 100 hours, and the high temperature and high humidity load after 500 hours. In the case of the high temperature load, the luminance decrease was more than 40%.

반면, 도 5b와 같이 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 100시간 경과 후 고온고습부하의 경우 20% 미만, 고온부하의 경우 10% 미만의 휘도저하를 보였으며, 500시간 경과 후 고온고습부하의 경우에는 40% 미만, 고온부하의 경우에는 30% 미만의 휘도저하가 측정되었다.On the other hand, the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, as shown in Figure 5b, after 100 hours showed a luminance decrease of less than 20% for high temperature and high humidity load, less than 10% for high temperature load, after 500 hours high temperature and high humidity load In the case of, the decrease in luminance was measured to be less than 40% and less than 30% for the high temperature load.

따라서, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 신뢰성 측면에서 상당한 개선을 보였으며, 특히 고온부하의 경우에는 40%이상의 신뢰성 향상을 이룰 수 있었다.Therefore, the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention showed a significant improvement in terms of reliability, and in particular, at a high temperature load, the reliability improvement of more than 40% was achieved.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 동일한 Cr/Au 이중층 구조의 n측 전극과 p측 본딩전극을 사용함으로써, 공정을 단순화시킬 수 있으며 상온에서도 n측 전극의 오믹접촉을 형성할 수 있어 열처리 공정을 생략할 수 있다. 또한, 전극의 구성 물질로 종래의 Al을 사용하지 않음으로써 외관불량을 개선하고 와이어 본딩 특성을 향상시킬 수 있으며, 종래의 발광소자에 비해 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can simplify the process by using the n-side electrode and the p-side bonding electrode of the same Cr / Au double layer structure, it is possible to form the ohmic contact of the n-side electrode at room temperature, so that the heat treatment process Can be omitted. In addition, by not using the conventional Al as the constituent material of the electrode, it is possible to improve the appearance defects and to improve the wire bonding characteristics, it is possible to significantly improve the reliability compared to the conventional light emitting device.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 질화물 반도체 발광소자의 전극인 n측 전극과 p측 본딩전극을 Cr/Au의 이중층으로 형성함으로써, 두 개의 전극을 동시에 형성할 수 있으며 별도의 열처리 공정 없이 상온에서도 오믹접촉을 형성할 수 있으므로 질화물 반도체 발광소자의 제조공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, Al을 전극의 재료로 사용하지 않기 때문에, 질화물 반도체 발광소자의 외관불량을 개선할 수 있으며 그와 동시에 와이어본딩 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 질화물 반도체 발광소자의 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by forming the n-side electrode and the p-side bonding electrode of the nitride semiconductor light emitting device as a double layer of Cr / Au, two electrodes can be formed simultaneously and at room temperature without a separate heat treatment process. Since ohmic contacts can be formed, the manufacturing process of the nitride semiconductor light emitting device can be simplified. In addition, since Al is not used as the material of the electrode, poor appearance of the nitride semiconductor light emitting device can be improved, and at the same time, wire bonding characteristics can be improved. In addition, the reliability of the nitride semiconductor light emitting device can be significantly improved.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 도시한 공정단면도이다.2 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention.

도 3은 종래의 n측 전극과 본 발명에 따른 n측 전극의 외관 비교 사진이다.3 is a photograph of appearance comparison of a conventional n-side electrode and an n-side electrode according to the present invention.

도 4는 종래의 Ti/Al으로 구성된 n측 전극과 본 발명에 따른 Cr/Au로 구성된 n측 전극의 오믹 특성을 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing ohmic characteristics of an n-side electrode composed of conventional Ti / Al and an n-side electrode composed of Cr / Au according to the present invention.

도 5는 종래의 질화물 반도체 발광소자와 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자의 신뢰성 테스트 결과를 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing reliability test results of a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention and a conventional nitride semiconductor light emitting device.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11, 21 : 기판 12, 22 : n형 질화물 반도체층11, 21: substrate 12, 22: n-type nitride semiconductor layer

13, 23 : 활성층 14, 24 : p형 질화물 반도체층13, 23: active layer 14, 24: p-type nitride semiconductor layer

15, 25 : 투명전극층 16 : n측 전극15, 25: transparent electrode layer 16: n-side electrode

17 : p측 전극 16a, 26a, 27a : Cr층17: p-side electrode 16a, 26a, 27a: Cr layer

16b, 17b, 27b : Au층16b, 17b, 27b: Au layer

Claims (10)

질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판;A substrate for growing a nitride semiconductor material; 상기 기판 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the substrate; 상기 n형 질화물 반도체층 상의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 활성층;An active layer formed on the n-type nitride semiconductor layer to expose at least a portion of the region on the n-type nitride semiconductor layer; 상기 활성층 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층;A p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 오믹접촉을 이루기 위해 형성되는 투명전극층;A transparent electrode layer formed on the p-type nitride semiconductor layer to make ohmic contact; 상기 투명전극층 상에 형성된 제1 Cr층 및 상기 제1 Cr층 상에 형성된 제1 Au층으로 이루어진 p측 본딩전극; 및A p-side bonding electrode comprising a first Cr layer formed on the transparent electrode layer and a first Au layer formed on the first Cr layer; And 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 형성되며 상기 제1 Cr층과 동일한 두께를 갖는 제2 Cr층, 및 상기 제2 Cr층 상에 형성되며 상기 제1 Au층과 동일한 두께를 갖는 제2 Au층으로 이루어진 n측 전극을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.A second Cr layer formed on the exposed portion of the n-type nitride semiconductor layer and having the same thickness as the first Cr layer, and formed on the second Cr layer and having the same thickness as the first Au layer. A nitride semiconductor light emitting device comprising an n-side electrode made of a second Au layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층은 50Å 내지 1000Å의 두께를 가지며, 상기 제1 Au층 및 제는 제2 Au층은 2000Å 내지 7000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.And the first Cr layer and the second Cr layer have a thickness of 50 kPa to 1000 kPa, and the first Au layer and the second Au layer have a thickness of 2000 kPa to 7000 kPa. 삭제delete 질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판을 마련하는 단계;Providing a substrate for growing a nitride semiconductor material; 상기 기판 상에, n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on the substrate; 상기 적어도 p형 질화물 반도체층과 활성층의 일부를 제거하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 노출시키는 단계;Removing a portion of the at least p-type nitride semiconductor layer and the active layer to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계; 및Forming a transparent electrode layer on the p-type nitride semiconductor layer; And 상기 투명전극층 및 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 각각 제1 Cr층 및 제2 Cr층을 동시에 동일한 두께로 형성하는 단계; 및Simultaneously forming a first Cr layer and a second Cr layer on the transparent electrode layer and the exposed n-type nitride semiconductor layer at the same thickness; And 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층 상에 각각 제1 Au층 및 제2 Au층을 동시에 동일한 두께로 형성하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.And forming a first Au layer and a second Au layer on the first Cr layer and the second Cr layer, respectively, at the same thickness. 삭제delete 제4항에 있어서, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층을 형성하는 단계는,The method of claim 4, wherein the forming of the first Cr layer and the second Cr layer comprises: 상기 투명전극층 및 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 화학기상증착법, 전자빔 증발법 및 스퍼터링으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법을 이용하여 각각 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법.Forming on the exposed portions of the transparent electrode layer and the n-type nitride semiconductor layer by using a method selected from the group consisting of chemical vapor deposition, electron beam evaporation, and sputtering, respectively. . 제4항에 있어서, 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층을 형성하는 단계는,The method of claim 4, wherein the forming of the first Cr layer and the second Cr layer comprises: 상기 투명전극층 및 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 일부 영역 상에 50Å 내지 1000Å의 두께로 각각 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.And forming a thickness of 50 mW to 1000 mW on the exposed portions of the transparent electrode layer and the n-type nitride semiconductor layer, respectively. 제4항에 있어서, 상기 제1 Au층 및 제2 Au층을 형성하는 단계는,The method of claim 4, wherein the forming of the first Au layer and the second Au layer includes: 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층 상에 화학기상증착법, 전자빔 증발법 및 스퍼터링으로 구성된 그룹으로부터 선택된 방법을 이용하여 각각 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법.Forming on the first Cr layer and the second Cr layer by using a method selected from the group consisting of chemical vapor deposition, electron beam evaporation, and sputtering, respectively. 제4항에 있어서, 상기 제1 Au층 및 제2 Au층을 형성하는 단계는,The method of claim 4, wherein the forming of the first Au layer and the second Au layer includes: 상기 제1 Cr층 및 제2 Cr층 상에 2000Å 내지 7000Å의 두께로 각각 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법. Forming a nitride semiconductor light emitting device on the first Cr layer and the second Cr layer at a thickness of 2000 kPa to 7000 kPa. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1,2 Cr층 및 제1,2 Au층을 400℃ 내지 600℃에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.And heat-treating the first and second Cr layers and the first and second Au layers at 400 ° C to 600 ° C.
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