KR100635157B1 - 질화물계 반도체 발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 특히, 기판과 상기 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극 및 상기 활성층이 형성되지 않은 n형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있는 n형 전극을 포함하고, 상기 p형 전극과 상기 n형 전극은, 오믹접촉층과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층 및 열화방지층이 순차 적층되어 있는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.
발광소자, n형전극, p형전극, 다층구조, 오믹접촉, 열화방지, 광추출효율
Description
도 1은 종래 기술에 따른 수평 구조 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 수직 구조 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 질화물계 반도체 발광소자의 p형 및 n형의 오믹 접촉(I-V curve)을 나타낸 그래프.
도 5는 도 1과 도 3에 도시된 질화물계 반도체 발광소자의 반사율을 비교하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 기판 120 : n형 질화물 반도체층
130 : 활성층 140 : p형 질화물 반도체층
160 : p형 전극 170 : n형 전극
310 : 오믹접촉층 320 : 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층
330 : 열화방지층 210 : 구조지지층
본 발명은 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오믹접촉 저항을 낮게 유지하고, 광 추출 효율을 우수하게 하는 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것이다.
일반적으로, 질화물계 반도체는 비교적 높은 에너지밴드갭을 갖는 물질(예; GaN 반도체의 경우, 약 3.4eV)로서 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 생성하기 위한 광소자에 적극적으로 채용되고 있다. 이러한 질화물계 반도체로는 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 물질이 널리 사용되고 있다
하지만, 상기 질화물계 반도체는 비교적 큰 에너지 밴드갭을 가지므로, 전극과 오믹접촉을 형성하는데 어려움이 있다. 즉, p형 및 n형 질화물 반도체층은 큰 에너지 밴드갭을 가지므로, p형 및 n형 전극과 접촉부위에서 접촉저항이 높아지며, 이로 인해 소자의 동작전압이 커져 발열량이 증가되는 문제가 있다. 또한, 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 p형 및 n형 전극은 반사율이 낮은 Cr/Au으 로 형성되어 있기 때문에, 활성층에서 발광하는 광을 전부 반사시키지 못하고 일부분 흡수하게 되어 광 추출 효율을 저하시키는 문제가 있다.
이러한 질화물계 반도체 발광소자는 크게 수평 구조 발광소자(laterally structured light emitting diodes)와 수직 구조 발광소자(vertically structured light emitting diodes)로 분류된다.
그러면, 이하 도면을 참조하여 상기와 같은 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 도 1을 참고하여 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광소자 중 수평 구조 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 수평 구조 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 수평 구조 질화물계 반도체 발광소자(100)는 사파이어 기판(110)과 GaN 버퍼층(도시하지 않음)과, n형 질화물 반도체층(120)과, 활성층(130)과, p형 질화물 반도체층(140)이 순차 결정성장되어 있으며, 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 GaN/InGaN 활성층(130)은 일부 식각(mesa etching)공정에 의하여 그 일부영역이 제거되는 바, n형 질화물 반도체층(120)의 일부상면을 노출한 구조를 갖는다.
상기 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 상에는 Cr/Au로 이루어진 n형 전극(170)이 형성되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 Cr/Au로 이루어진 p형 전극(160)이 형성되어 있다.
이러한 상기 n형 질화물 반도체층(120)과 p형 질화물 반도체층(140)은 큰 에너지밴드갭을 가지므로, n형 전극(170) 및 p형 전극(160)과 각각 접촉하게 되면, 접촉저항이 높아지며, 이로 인해 소자의 동작전압이 커져 발열량이 증가되는 문제가 있다.
또한, 상기 p형 전극(160) 및 n형 전극(170)은 동일한 물질인 Cr/Au로 이루어져 p형 및 n형 질화물 반도체층(140, 120)과 동시에 오믹접촉하여 공정을 단순화시키는 장점은 있었지만, 활성층에서 발광하는 광의 일부를 흡수하여 소자의 전체적인 발광효율을 저하시키는 문제가 있다. 즉, Cr/Au으로 형성되어 있는 종래의 p형 전극 및 n형 전극은 반사율이 낮기 때문에 활성층에서 발광하는 광 중 p형 전극 및 n형 전극으로 향하는 광을 흡수하여 소멸시키므로, 광 추출 효율을 떨어뜨려 휘도를 감소시키는 문제가 있다.
이어서, 도 2를 참고하여 종래 기술에 따른 수직 구조 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 수직 구조 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 수직 구조 질화물계 반도체 발광소자(200)는 n형 전극(170)과, 상기 n형 전극(170) 하면에 형성되어 있는 n형 질화물 반도체층(120)과, 상기 n형 질화물 반도체층(120) 하면에 형성되어 있는 활성 층(130)과, 상기 활성층(130) 하면에 형성되어 있는 p형 질화물 반도체층(140)과, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 하면에 형성되어 있는 p형 전극(160) 및 상기 p형 전극(160) 하면에 형성된 구조지지층(210)을 포함한다.
그러나, 상기 수직 구조 질화물계 반도체 발광소자 또한, 상기 n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140)이 높은 에너지밴드갭을 가지므로, n형 전극(170) 및 p형 전극(160)과 각각 접촉시, 접촉저항이 높아지며, 이로 인해 소자의 동작전압이 커져 발열량이 증가되는 문제가 있다.
또한, 상기 p형 전극(160) 및 n형 전극(170)은 Cr/Au로 이루어져 있기 때문에, 활성층에서 발광하는 광의 일부를 흡수하여 소자의 전체적인 발광효율을 저하시키는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, n형 및 p형 질화물 반도체층 상에 낮은 오믹 접촉저항을 가지고, 반사율 및 내열성이 우수한 물질로 이루어진 다층구조의 n형 및 p형 전극을 각각 구비함으로써, 소자의 발열량을 낮추어 신뢰성을 향상시키고, 활성층에서 발광하는 광의 일부가 n형 및 p형 전극으로 흡수되어 소멸되는 것을 방지하여 광 추출 효율을 향상시키도록 하는 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판과, 상기 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극 및 상기 활성층이 형성되지 않은 n형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있는 n형 전극을 포함하고, 상기 p형 전극 및 상기 n형 전극은, 오믹접촉층과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층 및 열화방지층이 순차 적층되어 있는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 p형 질화물 반도체층과 상기 p형 전극 사이의 계면에 전류확산층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 n형 전극과, 상기 n형 전극 하면에 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층 하면에 형성된 활성층과, 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 하면에 형성된 p형 전극 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층을 포함하고, 상기 p형 전극과 상기 n형 전극은, 인접한 질화물 반도체층의 표면으로부터 오믹접촉층과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층 및 열화방지층이 순차 적층되어 있는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 오믹접촉층은, Cr 또는 Cr을 함유하는 화합물층으로 이루어진 것이 바람직하다. 이는 비교적 에너지밴드갭이 큰 상기 p형 및 n형 질화물 반도체층의 오믹접촉 저항을 개선하는 역할 및 상기 p형 및 n형 질화물 반도체층과 상기 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물 층의 접착력을 우수하게 하는 역할을 한다.
또한, 상기 오믹접촉층은, p형 전극 및 n형 전극의 높은 반사율을 확보하기 위해 200Å 이하의 두께를 가지고, 오믹접촉 저항 및 접착력을 우수하게 하기 위해 1Å 이상의 두께를 가져야 하므로, 바람직하게 1Å~200Å 범위의 두께를 가진다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층은 Cu, Si, W, Mo, Co 및 Ni로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 금속 첨가물이 부가된 것이 바람직하다. 이는 상기 p형 및 n형 전극을 이루고 있는 알루미늄 또는 은과 같은 물질에 열 공정 등에 의해 힐-록(hill-rock) 현상이 발생되어 열화되는 것을 방지하여, 알루미늄 또는 은이 가지고 있는 낮은 오믹 접촉저항 및 높은 반사율을 그대로 유지하기 위함이다. 또한, 상기 화합물층은 500Å~20,000Å 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 열화방지층은 Ti, Ni, Mo, Pt, Pd, Rh 및 Ru로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 내열성 금속으로 이루어진 것이 바람직하다. 이에 따라, 열에 약한 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층이 열에 의해 열화되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 열화방지층은 50Å~10,000Å 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 p형 전극 및 상기 n형 전극은, 상기 열화방지층 상에 형성되어 있는 산화방지층을 더 포함하여 이루어진 것이 바람직하며, 상기 산화방지층은, Ti, Ni, Mo, Pt, Pd, Rh 및 Ru로 이루어진 그룹 중 상기 열화방지층에 사용되지 않은 원소의 조합 및 그들을 포함하는 화합물로 이루어지며, 이는 상기 열화방지층이 대기에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위함이다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
실시예
1
먼저, 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 버퍼층(도시하지 않음), n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)이 순차 적층되어 있다.
상기 기판(110)은 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며. 사파이어 이외에, 기판(110)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN)로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(도시하지 않음)은 GaN로 형성되며, 생략 가능하다.
상기 n형 또는 p형 질화물 반도체층(120, 140)은 각 도전형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성되며, 상기 활성층(130)은 InGaN/GaN층으로 구성된 다중우물 구조(Multi-Quantum Well)로 형성된다.
한편, 상기 활성층(130)은 하나의 양자우물층 또는 더블헤테로 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 활성층(130)은 이를 구성하고 있는 인듐(In)의 양으로 다이오드가 녹색 발광소자인지 청색 발광소자인지를 결정한다. 보다 상세하게는 청색빛을 갖는 발광소자에 대해서는, 약 22% 범위의 인듐이 사용되며, 녹색빛을 갖는 발광소자에 대해서는, 약 40% 범위의 인듐이 사용된다. 즉, 상기 활성층(130)을 형성하는데 사용되는 인듐의 양은 필요로 하는 청색 또는 녹색 파장에 따라 변한다.
또한, 상기 활성층(130)과 p형 질화물 반도체층(140)의 일부는 메사 식각(mesa etching)으로 제거되어, 저면에 n형 질화물 반도체층(120)을 드러내는 홈이 형성되어 있다.
상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 전류확산층(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 이는 전류의 확산이 우수한 경우 또는 공정 특성 및 소자 특성에 따라 생략 가능하다.
그리고, 홈의 저면에 드러난 상기 n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 다층 구조로 이루어져 있으며, 반사 역할 및 전극 역할을 동시에 하는 n형 전극(170) 및 p형 전극(160)이 각각 형성되어 있다. 이때, 상기 n형 전극(170)과 p형 전극(160)은 동일한 층에, 동일한 물질로 형성되어 있기 때문에 n형 질화물 반도체층(120)과 p형 질화물 반도체층(140)이 동시에 오믹접촉하므로, n형 전극(170) 및 p형 전극(160)을 형성하기 위한 공정을 단순화할 수 있다.
그러면, 이하, 반사 역할 및 전극 역할을 동시에 하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 p형 전극(160) 및 n형 전극(170)에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 p형 전극(160) 및 n형 전극(170)은 상기 p형 및 n형 질화물 반도체층(120, 140)의 표면으로부터 각각 오믹접촉층(310)과 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320) 및 열화방지층(330)이 순차 적층되어 있는 다층 구조를 가진다.
우선, 상기 오믹접촉층(310)은, Cr 또는 Cr을 함유하는 화합물층으로 이루어진 것이 바람직하다. 이는 비교적 에너지밴드갭이 큰 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(120, 140)의 오믹접촉 저항을 개선하는 역할 및 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(120, 140)과 상기 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층(320)의 접착력을 우수하게 하는 역할을 한다. 이때, 상기 오믹접촉층(310)은, 오믹접촉 저항 및 접착력을 우수하게 하기 위해 1Å 이상의 두께를 가지고, 200Å 이상의 두께를 가질 경우에는 n형 전극(170) 및 p형 전극(160)의 반사율이 낮아지므로 1Å~200Å 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 2Å~50Å 범위의 두께를 가진다.
또한, 상기 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320)은, 화합물 로 Cu, Si, W, Mo, Co 및 Ni로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 내열성 금속 첨가물이 부가된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320)을 이루고 있는 알루미늄 또는 은이 열 공정 등에 의해 열화되는 것을 방지하는 역할을 하게 하기 위함이다.
즉, 상기 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320)을 이루고 있는 알루미늄 또는 은이 열 공정 등에 의해 힐-록(hill-rock) 현상이 발생하는 등 쉽게 열화되며, 이와 같이 열화되게 되면, 알루미늄 또는 은은 이들의 고유 특성인 낮은 오믹 접촉저항 및 높은 반사율을 그대로 유지할 수 없게 되는 문제가 있기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320)은 알루미늄 또는 은에 내열성 금속 첨가물을 부가하여 열 공정 등에 열화되는 것을 방지하므로, 낮은 오믹 접촉저항 및 높은 반사율을 그대로 유지할 수 있게 하고 있다. 이때, 상기 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320)은, 500Å 이하의 두께를 가지게 되면 반사 기능을 가질 수 없고, 20,000Å 이상의 두께를 가지게 되면 두꺼운 전극 두께로 인해 스트레스가 발생하여 접촉성이 떨어지는 문제가 발생하기 때문에, 500Å~20,000Å 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열화방지층(330)은, 상기 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유하는 화합물층(320)이 열화되는 것을 더욱 방지하기 위한 층으로, Ti, Ni, Mo, Pt, Pd, Rh 및 Ru로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 내열성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 열화방지층(330)은 50Å 이하의 두께를 가지게 되면 열 화방지 역할을 할 수 없고, 10,000Å 이상의 두께를 가지게 되면 두꺼운 두께로 인해 스트레스가 발생하여 열화방지층(330)의 접촉성이 떨어지는 문제가 발생하기 때문에, 50Å~10,000Å 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시된 질화물계 반도체 발광소자의 p형 및 n형의 오믹 접촉(I-V curve)을 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 1과 도 3에 도시된 질화물계 반도체 발광소자의 반사율을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따라 오믹접촉층(310)과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층(320) 및 열화방지층(330)이 순차 적층되어 이루어진 다층 구조를 가지는 p형 전극(160) 및 n형 전극(170)은 열처리를 가하더라도 낮은 오믹 접촉저항을 유지한다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 오믹접촉층(310)과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층(320) 및 열화방지층(330)이 순차 적층되어 이루어진 다층 구조를 가지는 n형 전극(170) 및 p형 전극(160)의 실리콘(Si) 대비 반사율은 약 190%이고, 종래 기술에 따라 Cr/Au으로 형성되어 있는 종래의 n형 전극의 실리콘(Si) 대비 반사율은 약 104%이다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 n형 및 p형 전극은 종래 기술에 따른 n형 및 p형 전극에 비해 약 86%의 반사율 상승 효과를 얻을 수 있기 때문에, 활성층에서 발광하는 광 중 n형 전극으로 향하는 광을 모두 반사시켜, 다시 발광면으로 방출시킴으로써, 발광소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 n형 전극(170) 및 p형 전극(160)이 오믹접촉층(310)과 알루 미늄 또는 은을 함유하는 화합물층(320) 및 열화방지층(330)이 순차 적층되어 있는 삼중층 구조 상에 산화방지층(도시하지 않음)이 한층 더 추가되어 있는 즉, 오믹접촉층(310), 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층(320)과 열화방지층(330) 및 산화방지층(도시하지 않음)이 순차 적층되어 있는 사중층 구조로 형성하는 것이 가능하다.
상기와 같이, 상기 열화방지층(330) 상에 산화방지층이 위치하게 되면, 산화방지층을 통해 상기 열화방지층(330)이 대기에 노출되어 산화되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 또한, 상기 산화방지층은, Ti, Ni, Mo, Pt, Pd, Rh 및 Ru로 이루어진 그룹 중 상기 열화방지층에 사용되지 않은 원소의 조합 및 그들을 포함하는 화합물로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화방지층은 50Å이하의 두께를 가지게 되면 산화방지 역할을 할 수 없고, 10,000Å 이상의 두께를 가지게 되면 두꺼운 두께로 인해 스트레스가 발생하여 산화방지층(230)의 접촉성이 떨어지는 문제가 발생하기 때문에, 50Å~20,000Å 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
실시예
2
도 6을 참고로, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제2 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나 타낸 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자(200)는 제1 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 다층 구조로 이루어진 n형 전극(170)이 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140) 등의 일부분이 제거되어 드러난 n형 질화물 반도체층(120) 상에 형성된 것이 아니라, 활성층(130)이 형성된 n형 질화물 반도체층(120)의 후면에 형성되어 있다. 또한, p형 질화물 반도체층(140) 상에 형성된 다층 구조로 이루어진 p형 전극(160)의 후면에 도전성 접합층(도시하지 않음)에 의해 구조지지층(210)이 접합되어 있다. 이때, 상기 구조지지층(210)은 최종적인 LED 소자의 지지층 및 전극으로서의 역할을 수행하는 것으로서, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, Ge 기판 또는 금속층 등으로 이루어진다. 여기서 상기 금속층은 전해 도금, 무전해 도금, 열증착(Thermal evaporator), 전자선증착(e-beam evaporator), 스퍼터(Sputter), 화학기상증착(CVD) 등의 방식을 통하여 형성된 것이 사용가능하다.
즉, 제1 실시예는 수평 구조 발광소자를 예시한 것이며, 제2 실시예는 수직 구조 발광소자를 예시한 것으로서, 이러한 제2 실시예는 제1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 n형 및 p형 질화물 반도체층 상에 각각 낮은 오믹 접촉저항을 가지고, 높은 반사율을 가지는 동시에 내열성이 우수한 물질이 다층으로 이루어진 다층 구조의 n형 및 p형 전극을 구비함으로써, 소자의 발열량을 낮추어 신뢰성을 향상시키고, 활성층에서 발광하는 광의 일부가 n형 및 p형 전극으로 흡수되어 소멸되는 것을 방지하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 질화물계 반도체 발광소자의 휘도와 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (12)
- 기판;상기 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층;상기 n형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 형성된 활성층;상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층;상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 및상기 활성층이 형성되지 않은 n형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있는 n형 전극을 포함하고,상기 p형 전극과 상기 n형 전극은, 오믹접촉층과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층 및 열화방지층이 순차 적층되어 있는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- n형 전극;상기 n형 전극 하면에 n형 질화물 반도체층;상기 n형 질화물 반도체층 하면에 형성된 활성층;상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층;상기 p형 질화물 반도체층 하면에 형성된 p형 전극; 및상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층을 포함하고,상기 p형 전극과 상기 n형 전극은, 인접한 질화물 반도체층의 표면으로부터 오믹접촉층과 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층 및 열화방지층이 순차 적층되어 있는 다층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 p형 질화물 반도체층과 상기 p형 전극 사이의 계면에 전류확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 질화물계 반도체 발광소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 오믹접촉층은, Cr 또는 Cr을 함유하는 화합물층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제4항에 있어서,상기 오믹접촉층은, 1Å~200Å 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층은 Cu, Si, W, Mo, Co 및 Ni로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 금속 첨가물이 부가된 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제6항에 있어서,상기 알루미늄 또는 은을 함유하는 화합물층은 500Å~20,000Å 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 열화방지층은 Ti, Ni, Mo, Pt, Pd, Rh 및 Ru로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 내열성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제8항에 있어서,상기 열화방지층은 50Å~10,000Å 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 p형 전극 및 상기 n형 전극은, 상기 열화방치층 상에 형성되어 있는 산화방지층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제10항에 있어서,상기 산화방지층은, Ti, Ni, Mo, Pt, Pd, Rh 및 Ru로 이루어진 그룹 중 상기 열화방지층에 사용되지 않은 원소의 조합 및 그들을 포함하는 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
- 제10항에 있어서,상기 산화방지층은 50Å~10,000Å 범위의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자.
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