KR100631408B1 - ｐ형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법및 그를 위한 열처리장치 - Google Patents

ｐ형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법및 그를 위한 열처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 p형 질화갈륨(GaN)층과 투명전극박막 사이의 오믹접촉 형성방법 및 외부양자효율의 증대방법에 관한 것으로, p형 질화갈륨층을 형성하는 단계; 상기 p형 질화갈륨층 상에 투명전극박막을 형성하는 단계; 및 상기 투명전극박막을 형성한 후, 공기, 산소 또는 질소 중 어느 하나의 분위기 하에서, 소정 파장의 자외선을 조사하면서 소정 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 것을 주요한 특징으로 함으로써, p형 질화갈륨층과 투명전극박막 사이에 고품질의 오믹접촉을 형성하고 외부양자효율을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
투명전극, 투명전극박막, 오믹접촉, 외부양자효율, p형 질화갈륨 반도체

Description

ｐ형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법 및 그를 위한 열처리장치{Method of making ohmic contact between p-type GaN and transparent electrode and a thermal annealing apparatus thereof}
도 1은 본 발명의 실시예로서의 발광다이오드 소자의 단면도
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예로서의 투명전극박막의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예로서의 열처리 장치
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 열처리단계를 행하기 전후에 측정한 전류-전압 특성 그래프
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 열처리단계를 행하기 전후에 측정한 투과율 특성 그래프
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 발광다이오드 소자 105 : 사파이어 기판
110 : 버퍼층 115 : n형 질화갈륨층
120 : 활성층 125 : p형 질화갈륨층
130 : 투명전극박막 135 : p형 전극
140 : n형 전극 205, 215 : 합금층
210 : 투명전도산화물 220 : 금속층
225 : 반사막 230 : 금속막
300 : 열처리 장치 305 : 챔버
310 : 지지대 320 : 자외선램프
325 : 가열램프 330 : 자외선 차단벽
335 내지 350 : 제1 내지 제4개구부
본 발명은 p형 질화갈륨(GaN)층과 투명전극박막 사이의 오믹접촉 형성방법 및 외부양자효율의 증대방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열처리 단계를 통해 상기 p형 질화갈륨층과 상기 투명전극박막 사이에 오믹접촉을 형성하고 또한, 상기 투명전극박막의 광자(Photon) 투과율을 증대시켜 외부양자효율을 증대시키는 방법에 관한 것이다.
질화갈륨계 화합물 반도체에서의 반도체층과 전극 간의 고품질의 오믹접촉을 형성하는 것은 매우 중요하다. p형 질화갈륨층 상에 형성된 오믹콘택층으로서의 투명전극박막은 니켈(Ni)을 기본으로 하는 금속박막구조, 즉 니켈(Ni)/금(Au)의 투명전극박막이 널리 사용되고 있다(미국 특허 USP6,121,127 참조)
일반적으로 상기 니켈(Ni)/금(Au)의 투명전극박막은 산소(O2) 분위기에서 열처리하여 10-4 ~ 10-3 Ω㎠ 정도의 비접촉저항값을 갖는 오믹접촉을 형성하는 것으로 알려져 있다. 이러한 비접촉저항값으로 인해, 500℃~600℃의 산소(O2) 분위기에서 열처리하는 경우 질화갈륨층과 니켈의 계면에 산화갈륨(GaO)층 및 섬(island) 모양의 니켈금(AuNi)이 다수 형성되고, 그 위에 니켈 산화물(NiO)이 형성됨으로써 쇼트키 베리어의 높이(Schottky barrier height:HBT)가 감소되어 상기 질화갈륨층과 상기 니켈(Ni)/금(Au)의 투명전극박막 사이에 오믹접촉이 형성된다.
그러나, 상기 니켈(Ni)/금(Au)의 투명전극박막을 산소(O2) 분위기에서 열처리하여 오믹접촉을 형성하는 경우, 더 낮은 오믹접촉 저항이 요구되는 광 디바이스로의 응용은 아직 만족스럽지 못한 문제점이 있었다.
한편, 대한민국 공개특허공보 공개번호 특1999-0088118에서는 p형 질화갈륨층 등을 갖는 화합물 반도체에 자외선을 조사하면서 열처리 함으로써 상기 화합물 반도체 박막에 도핑되어 있는 마그네슘(Mg)의 함량을 증가시켜 전극과의 계면에서의 접촉 저항을 감소시키는 방법이 개시되어 있으나, 이 경우에 있어서도 그 접촉 저항의 감소는 더 낮은 오믹접촉 저항이 요구되는 광 디바이스로의 응용에는 한계가 있는 문제점이 있고, 더욱이, 상기 대한민국 공개특허공보 공개번호 특1999-0088118은 화합물 반도체 상에 투명전극박막을 형성하지 않은 상태에서, 화합물 반도체에 자외선을 조사하면서 열처리를 진행한 경우로서, 상기 투명전극박막의 광자 투과율을 증대시킬 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 더 낮은 오믹접촉저항이 요구되는 광 디바이스로의 응용 을 가능하게 하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, p형 질화갈륨층과 투명전극박막 사이에 고품질의 오믹접촉을 형성할 뿐만 아니라, 투명전극박막의 광자 투과율의 증대를 통해 발광다이오드 소자의 외부양자효율을 증대시키는 방법 및 그때 사용되는 열처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 통한 외부양자효율 증대방법은, p형 질화갈륨층을 형성하는 단계; 상기 p형 질화갈륨층 상에 투명전극박막을 형성하는 단계; 및 상기 투명전극박막을 형성한 후, 공기, 산소 또는 질소 중 어느 하나의 분위기 하에서, 소정 파장의 자외선을 조사하면서 소정 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자외선의 파장은 50㎚ 내지 400㎚인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 열처리단계는, 100℃ 내지 600℃ 에서 10초 내지 1시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명전극박막은, Cu, Zn, Mg 중 적어도 어느 하나와 In2O3를 포함하는 합금층 또는 Mn, La, Ni, Mg 중 어느 하나에 소정의 용질원소가 포함된 Mn, La, Ni 또는 Mg계 합금층; 및 상기 합금층 상에 형성된 메탈층 또는 투명전도산화물(TCO)층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명전극박막은, 상기 투명전도산화물(TCO)층의 내부 또는 상기 투명전도산화물(TCO)층 상에 Pt, Ag, Ni, Co, Pd, Ir, Ru 중 어느 하나를 포함하여 형성된 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명전극박막은, 상기 투명전도산화물(TCO)층 상에 Al, Ag, Rh 중 어느 하나를 포함하여 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명전극박막은, 상기 투명전도산화물(TCO)층과 상기 반사막 사이에 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 형성된 금속막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 의한 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 위한 열처리 장치는, 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하며, 투명전극박막을 갖는 발광다이오드 소자를 지지하는 지지대; 상기 지지대 상부로부터 상기 발광다이오드 소자에 자외선을 조사하는 자외선조사램프; 상기 지지대 하부로부터 상기 지지대 및 상기 발광다이오드 소자에 열을 공급하는 가열램프; 상기 자외선조사램프로부터 조사되는 자외선이 상기 가열램프에 도달하지 못하도록, 상기 지지대와 상기 가열램프 사이에 제공되는 자외선 차단벽; 및 상기 챔버에 형성되며, 상기 챔버 내외부로 가스가 유출입하는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자외선조사램프는 수은램프 또는 크세논램프인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가열램프는 할로겐램프인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개구부는, 상기 챔버의 상부에 형성되어 외부로부터 가스를 유입 하는 제1개구부; 상기 챔버의 상부에 형성되어 상기 제1개구부로부터 유입된 가스를 배출하는 제2개구부; 상기 챔버의 하부에 형성되어 외부로부터 가스를 유입하는 제3개구부; 및 상기 챔버의 하부에 형성되어 상기 제3개구부로부터 유입된 가스를 배출하는 제4개구부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열처리장치는, 상기 제3개구부로부터 유입되어 상기 제4개구부로 유출되는 가스의 흐름 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 의한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 설명의 편의를 위해 일반적인 상부 발광다이오드를 예로하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 상부 발광다이오드 소자의 단면도이고, 도 2a 내지 도 2f는 상기 상부 발광다이오드에 형성할 수 있는 다양한 투명전극박막의 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(105)상에 n형 질화갈륨(GaN)층(115), 활성층(120), p형 질화갈륨(125)층 및 투명전극박막(130)을 순차적으로 형성하고, 상기 n형 질화갈륨층(115)과 접촉하는 n형 전극(140) 및 상기 투명전극박막(130)과 접촉하는 p형 전극(135)을 형성함으로써 발광다이오드 소자(100)를 제조한다. 이때, 상기 사파이어 기판(105)과 상기 n형 질화갈륨층(115) 사이에는 버 퍼층(110)이 선택적으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 투명전극박막(130)은 상기 발광다이오드(100)에서의 전류의 흐름을 원활히 하기 위해 형성하는 것으로서, 상기 투명전극박막(130)은 상기 p형 질화갈륨층(125)과 오믹접촉 되도록 형성되어야 하는데, 이러한 투명전극박막(130)으로는 니켈아연(ZnNi)층과 금(Au)층이 적층된 니켈아연(ZnNi)/금(Au)이 사용될 수 있다.
그 외의 상기 투명전극박막(130)으로서는, 도 2a에 도시한 바와 같이, Cu, Zn, Mg 중 적어도 어느 하나와 In2O3를 혼합한 합금층(205)을 먼저 형성하고 상기 합금층(205) 상에 ITO, ZnO, MgO 등의 투명전도산화물(TCO)층(210) 또는 Au 등의 메탈층(210)을 증착하여 형성된 투명전극박막(130)이 사용될 수 있는데, 이러한 투명전극박막은 본 출원인이 대한민국 특허출원번호 제2004-062686호로서 출원한 것으로서, 오믹접촉을 형성하는 투명전극박막임을 실험을 통해 확인한 바 있다.
또는, 상기 투명전극박막(130)으로서 도 2b에 도시한 바와 같이, Mn, La, Ni, Mg 중 어느 하나에 소정의 용질원소가 포함된 Mn, La, Ni 또는 Mg계 합금층(215)을 먼저 형성하고 상기 합금층(215) 상에 상기 투명전도산화물(TCO)층(210) 또는 Au 등의 메탈층(210)을 증착하여 형성된 투명전극박막(130)이 사용될 수 있는데, 이러한 투명전극박막 또한 본 출원인이 대한민국 특허출원번호 제2003-068166호로서 출원한 것으로서, 오믹접촉을 형성하는 투명전극박막임을 실험을 통해 확인한 바 있다.
여기서, 도 2c 및 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 투명전도산화물(TCO)층(210)의 내부 또는 상기 투명전도산화물(TCO)층(210) 상에 Pt, Ag, Ni, Co, Pd, Ir, Ru 중 어느 하나를 포함하여 형성된 금속층(220)을 더 형성할 수 있는데, 상기 금속층(220)은 비저항을 낮추는 작용을 하여 상기 발광다이오드 소자(100)에 흐르는 전류에 대해 전류 퍼짐(Current Spreading) 현상을 발생시키는 작용을 한다.
또한, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 투명전도산화물(TCO)층(210) 상에 Al, Ag, Rh 중 어느 하나를 포함하여 형성된 반사막(225)을 더 형성할 수 있는데, 상기 반사막(225)은 상기 활성층(120)에서 형성된 광자를 외부로 반사시켜 외부양자효율을 높이는 작용을 한다.
또한, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 투명전도산화물(TCO)층(210)과 상기 반사막(225) 사이에 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 형성된 금속막(230)을 더 형성할 수 있는데, 상기 금속막(230)은 상기 투명전도산화물(TCO)층(210)과 상기 반사막(225) 간의 열에 의한 확산(diffusion)을 방지하는 작용을 한다.
본 실시예에서는 상술한 투명전극박막(130) 중에서 니켈아연(ZnNi)/금(Au)이 100Å/100Å의 높이로 형성된 투명전극박막(130)을 가지는 발광다이오드 소자(100)를 예로 하여, 상기 p형 질화갈륨층(125)과 상기 투명전극박막(130) 간의 오믹접촉형성 및 상기 투명전극박막(130)의 광자 투과율 증대방법에 대해 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이 니켈아연(ZnNi)/금(Au)이 100Å/100Å의 높이로 형성된 투명전극박막(130)을 가지는 발광다이오드 소자(100)를 제조한 후, 상기 발광다이오드 소자(100)를 열처리장치(300)의 지지대(310)에 안착시켜 열처리공정을 수행한 다.
도 3은 상기 열처리장치(300)를 나타내는 개략단면도로서, 본 실시예에서 사용되는 상기 열처리장치(300)는 도 3에 도시한 바와 같이, 챔버(305)의 내부에, 실리콘카바이드(SiC)로 형성되거나 또는 흑연에 실리콘카바이드를 코팅하여 형성된 발광다이오드 소자 지지대(310)를 마련하고, 상기 지지대(310) 상에 놓인 발광다이오드 소자(100)에 자외선을 조사하는 자외선조사램프(320), 예를 들어, 수은 램프 또는 크세논 램프를 상기 지지대(310) 상부에 형성한다. 여기서, 상기 크세논 램프는 자연광에 가장 가까울 뿐만 아니라, 넓은 영역대의 자외선을 방출할 수 있는 특징이 있다.
그리고, 상기 지지대(310) 및 상기 지지대(310) 상에 놓인 발광다이오드 소자(100)에 열을 공급하기 위한 가열램프(325)를 상기 지지대(310) 하부에 형성한다. 여기서, 상기 가열램프(325)는 할로겐 램프임이 바람직한데, 상기 할로겐 램프는 급가열이 가능한 특징이 있어 열처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기 가열램프(325)가 상기 자외선조사램프(320)로부터 조사되는 자외선을 흡수하지 못하도록, 상기 지지대(310)와 상기 할로겐 램프(325) 사이에 자외선 차단벽(330)을 설치한다.
이때, 상기 챔버(305)의 상부 좌우측면에는 제1 및 제2개구부(335,340)를 형성하여 상기 제1개구(335)부로부터 유입된 가스(예를 들어, 산소)가 상기 챔버(305)의 상측 내부를 통과하면서 상기 자외선조사램프(320)에서 조사되는 자외선과 반응한 후 상기 제2개구부(340)로 유출되도록 한다.
또한, 상기 챔버(305)의 하부 좌우측면에도 제3 및 제4개구부(345,350)를 형성하여 상기 제3개구부(345)로부터 유입된 가스(예를 들어, 산소)가 상기 챔버(305)의 하측 내부를 통과한 후 상기 제4개구부(350)로 유출되도록 한다. 상기 제3개구부(345)로부터 유입되어 상기 제4개구부(350)로 유출되는 가스의 흐름 속도를 제어하는 제어부(미도시)에 의하여, 상기 지지대(315) 및 상기 지지대(315) 상에 놓인 발광 다이오드 소자(100)에 공급하는 열의 양을 조절할 수 있다.
상기 제1개구부(335)로부터 유입된 가스가 산소(O2)인 경우, 상기 산소(O2)는 상기 자외선조사램프(320)에서 조사되는 자외선과 반응하여 O3 _의 라디칼이온이 되어 상기 열처리장치(300) 내의 지지대(310)에 안착된 발광다이오드 소자(100)에 화학적 변화를 일으킨다.
즉, 상기 O3 _의 라디칼이온은 상기 p형 질화갈륨층(125)의 화학적 변화를 촉진시켜 갈륨 공공(Ga vacancy)을 더욱 용이하게 형성하는 작용을 하고, 그로 인해 상기 투명전극박막(130)과 상기 p형 질화갈륨층(125)과의 계면에 산화갈륨(GaO)층 및 섬 모양의 금갈륨(AuGa)을 더욱 용이하게 형성한다.
또한, 상기 O3 _의 라디칼이온은 상기 니켈아연(ZnNi)/금(Au)으로 형성된 투명전극박막(130)의 산화율을 높여, 고도로 산화된(full oxidation) 산화니켈(NiO)을 형성한다. 이처럼, 상기 투명전극박막(130)의 산화율을 높임으로써 상기 투명전 극박막(130)의 쇼트키 베리어 높이가 더욱 감소하게 되고, 그로 인해 상기 p형 질화갈륨층(125)과 상기 투명전극박막(130) 간에 고품질의 오믹접촉을 형성할 수 있다.
또한, 상기 O3 _의 라디칼이온을 통해 상기 투명전극박막(130)의 산화율을 높임으로써, 상기 활성층(120)에서 생성된 광자가 상기 투명전극박막(130)을 더욱 용이하게 투과할 수 있게 되고, 따라서 상기 투명전극박막(130)의 광자 투과율이 증대되어, 결국 상기 발광다이오드 소자(100)의 외부양자효율이 증대된다.
그리고, 상기 O3 _의 라디칼이온이 상기 p형 질화갈륨층(125) 및 투명전극박막(130) 표면에 잔류하는 유기물(예를 들어, 포토레지스트 잔류물)을 자동적으로 제거(연소)함으로써, 상기 유기물을 제거하기 위한 별도의 공정을 필요 없게 한다.
한편, 실험을 통해 확인한 바에 의하면, 상기 O3 _의 라디칼이온은 50㎚ 내지 400㎚의 자외선 파장대에서 가장 많이 형성되고 또한, 그 파장대(특히, 254㎚ 전후의 파장대)에서 상기 투명전극박막(130)의 산화율을 가장 높일 수 있으므로, 상기 자외선조사램프(320)로부터 조사되는 자외선의 파장은 50㎚ 내지 400㎚임이 바람직하다.
또한, 600℃를 초과하는 열처리 온도에서는 상기 p형 질화갈륨층(125)과 투명전극박막(130) 간의 접촉저항이 증가하는 포화(saturation) 현상이 발생하고, 또한 100℃ 미만의 열처리 온도에서는 상기 투명전극박막(130)을 산화(oxidation)시 키기 곤란하므로, 열처리 온도 및 시간은 100℃ 내지 600℃ 에서 10초 내지 1시간 동안 열처리하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의해 형성된 상기 발광다이오드 소자(100)를 상기 열처리장치(300)에서 열처리하기 전과 후의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다. 상기 그래프에 있어서, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00001
는 열처리 전, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00002
는 열처리온도 400℃에서 자외선을 조사한 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00003
는 열처리온도 400℃에서 자외선을 조사하지 않은 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00004
는 열처리온도 450℃에서 자외선을 조사한 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00005
는 열처리온도 450℃에서 자외선을 조사하지 않은 경우의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 산소(O2) 분위기 하에서 상기 니켈아연(ZnNi)/금(Au)으로 형성된 투명전극박막(130)을 가지는 발광다이오드 소자(100)를 상기 열처리장치(300)에서 자외선을 조사하면서 열처리하기 전에는 정류성 접촉 특성인 비선형 그래프(405:As Depo)를 나타내고 있으나, 상기 열처리장치(300)에서 자외선을 조사하면서 열처리한 후에는 오믹성 접촉 특성인 선형 그래프를 나타내고 있다.
특히, 열처리 온도가 400℃인 경우, 상기 자외선조사램프(320)를 통해 자외선을 조사하지 않은 경우(410:No UV)에 비해서 자외선을 조사한 경우(415:UV)에 더욱 좋은 오믹접촉을 나타내고 있음을 알 수 있다. 즉, 자외선을 조사하지 않은 경우에 비해서 자외선을 조사한 경우에, 같은 전압하에서 더 많은 전류의 흐름이 발 생함을 알 수 있다. 이러한 현상은 열처리 온도가 450℃인 경우(420,425)에도 동일하게 나타남을 도 4를 통해 확인할 수 있다.
또한, 자외선을 조사한 경우, 일반적인 열처리 온도인 500℃ ~ 600℃보다 낮은 온도인 400℃에서도 고품질의 오믹특성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 형성된 발광다이오드 소자(100)를 상기 열처리장치(300)에서 열처리하기 전과 후의 광자 투과율(Transparency)을 나타낸 그래프이다.
상기 그래프에 있어서, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00006
는 열처리 전, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00007
는 열처리온도 400℃에서 자외선을 조사한 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00008
는 열처리온도 400℃에서 자외선을 조사하지 않은 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00009
는 열처리온도 450℃에서 자외선을 조사한 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00010
는 열처리온도 450℃에서 자외선을 조사하지 않은 경우, 식별부호
Figure 112005018597111-pat00011
는 RTA(Rapid Thermal Annealing)의 경우에 있어서, 광자의 파장에 따른 광자 투과율을 나타낸 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 열처리 온도가 400℃인 경우, 상기 자외선조사램프(320)를 통해 자외선을 조사하지 않은 경우(505:No UV)에 비해서 자외선을 조사한 경우(510:UV)에 더욱 좋은 광자 투과율을 나타내고 있음을 알 수 있다. 특히, 열처리 온도 450℃에서 자외선을 조사한 경우, 460㎚의 파장(광자의 파장)에서 약 10%의 광자 투과율의 향상이 있음을 확인할 수 있다.
본 실시예에서는 산소(O2) 분위기 하에서 열처리를 진행하였으나, 산소 이외의 질소(N2) 또는 공기(Air) 분위기 하에서 열처리를 진행하여도 유사한 작용 및 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막을 포함하는 상부 발광다이오드를 예로 들어 설명하였으나, p형 질화갈륨층과 투명전극박막을 포함하는 어떠한 광 디바이스, 예를 들어 수직구조 발광다이오드 또는 플립칩(flip-chip) 발광다이오드에서도 본 발명은 적용될 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 통한 외부양자효율 증대방법에 의하면, 자외선을 조사하지 않는 일반적인 열처리과정에서의 열처리 온도보다 낮은 열처리 온도 하에서도 p형 질화갈륨층과 투명전극박막간의 고품질의 오믹접촉을 형성할 수 있고, 상기 투명전극박막의 산화율 증대를 통해 광자 투과율을 증대시킴으로써 소자 전체의 외부양자효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 산소 분위기에서 열처리할 경우, 자외선 램프에서 조사되는 자외선이 상기 산소(O2)를 O3 _의 라디칼이온으로 변화시키고, 상기 O3 _의 라디칼이온이 p형 질 화갈륨층 및 투명전극박막 표면에 잔류하는 유기물(예를 들어, 포토레지스트 잔류물)을 자동적으로 제거(연소)함으로써, 별도의 유기물 제거 공정을 필요 없게 하는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. p형 질화갈륨층을 형성하는 단계;
    상기 p형 질화갈륨층 상에 투명전극박막을 형성하는 단계; 및
    상기 투명전극박막을 형성한 후, 공기, 산소 또는 질소 중 어느 하나의 분위기 하에서, 소정 파장의 자외선을 조사하면서 100℃ 내지 600℃의 온도범위 내에서 열처리하는 단계를 포함하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자외선의 파장은 50㎚ 내지 400㎚인 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계는, 상기 온도범위 내에서 10초 내지 1시간 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투명전극박막은,
    Cu, Zn, Mg 중 적어도 어느 하나와 In2O3를 포함하는 합금층; 및
    상기 합금층 상에 형성된 투명전도산화물(TCO)층 또는 메탈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명전극박막은,
    Mn, La, Ni, Mg 중 어느 하나에 소정의 용질원소가 포함된 Mn계 합급층, La계 합금층, Ni계 합금층, Mg계 합금층으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 합금층; 및
    상기 합금층 상에 형성된 투명전도산화물(TCO)층 또는 메탈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 투명전도산화물(TCO)층의 내부 또는 상기 투명전도산화물(TCO)층 상에 Pt, Ag, Ni, Co, Pd, Ir, Ru 중 어느 하나를 포함하여 형성된 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 투명전도산화물(TCO)층 상에 Al, Ag, Rh 중 어느 하나를 포함하여 형성 된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투명전도산화물(TCO)층과 상기 반사막 사이에 텅스텐을 포함하여 형성된 금속막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성방법.
  9. 챔버;
    상기 챔버의 내부에 위치하며, 투명전극박막을 갖는 발광다이오드 소자를 지지하는 지지대;
    상기 지지대 상부로부터 상기 발광다이오드 소자에 자외선을 조사하는 자외선조사램프;
    상기 지지대 하부로부터 상기 지지대 및 상기 발광다이오드 소자에 열을 공급하는 가열램프;
    상기 자외선조사램프로부터 조사되는 자외선이 상기 가열램프에 도달하지 못하도록, 상기 지지대와 상기 가열램프 사이에 제공되는 자외선 차단벽; 및
    상기 챔버에 형성되며, 상기 챔버 내외부로 가스가 유출입하는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 위한 열처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자외선조사램프는 수은램프 또는 크세논램프인 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 위한 열처리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가열램프는 할로겐램프인 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 위한 열처리장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 개구부는,
    상기 챔버의 상부에 형성되어 외부로부터 가스를 유입하는 제1개구부;
    상기 챔버의 상부에 형성되어 상기 제1개구부로부터 유입된 가스를 배출하는 제2개구부;
    상기 챔버의 하부에 형성되어 외부로부터 가스를 유입하는 제3개구부; 및
    상기 챔버의 하부에 형성되어 상기 제3개구부로부터 유입된 가스를 배출하는 제4개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 위한 열처리장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3개구부로부터 유입되어 상기 제4개구부로 유출되는 가스의 흐름 속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 p형 질화갈륨층과 투명전극박막 간의 오믹접촉 형성을 위한 열처리장치.
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