KR100661715B1 - 아일랜드(ｉｓｌａｎｄ )형상의 삽입층이 구비된 발광다이오드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아일랜드(island) 형상의 삽입층이 구비된 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아일랜드 형상의 삽입층을 구비한 발광 구조를 마련하여 전자의 밀도 및 이동도(mobility)를 증가시켜 소자의 휘도를 향상 시키고 동작 전압을 감소시키며 인장응력(tensile strain)을 감소시키며, 서브마운트기판을 사용한 정션 다운 타입(junction down type)의 발광 다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 이러한 특징으로 인해, 전자의 밀도 및 이동도(mobility)를 증가시켜 소자의 휘도를 향상 시키고 동작 전압을 감소시키며 인장응력(tensile strain)을 감소시키는 효과를 제공한다. 이와 더불어, 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하는 구조로 제조되어, 기존의 식각공정을 수행하지 않으므로 발광효율이 우수하며 제조 공정이 간단한 효과를 제공한다.
발광 다이오드, 전자밀도, 삽입층, 휘도

Description

아일랜드(ｉｓｌａｎｄ )형상의 삽입층이 구비된 발광 다이오드 및 이의 제조 방법{light emitting diode having island-type interlayer and manufacturing method thereof}
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 제조방법에 대한 수순도,
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 아일랜드(island) 형상의 삽입층을 구비한 발광 구조를 갖는 발광다이오드의 제조방법에 대한 수순도,
도 3a 및 3b은 본 발명에 따른 아일랜드 형상의 삽입층을 구비한 junction up type의 발광다이오드에 관한 단면도,
도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 아일랜드 형상의 삽입층을 구비한 발광구조 및 서브마운트 기판의 제조방법에 관한 단면도,
도 5a 내지 5e는 본 발명에 따른 아일랜드 형상의 삽입층을 구비한 발광구조를 서브마운트 기판에 실장하여 발광 다이오드를 제조하는 방법에 대한 수순도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 기판 11: U-GaN층
12: N-GaN층 13: 삽입층
14: 초격자층 15: 활성층
16: P-GaN층 17: P-전극
18: N-전극 20: 전도성 기판
21: 오믹컨택 물질 22: 솔더
30: N-오믹컨택 물질 31: P-오믹컨택층
32: 반사용 메탈 33: UBM층
40: 웨이퍼 50: 서브마운트기판
본 발명은 아일랜드(island) 형상의 삽입층이 구비된 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아일랜드 형상의 삽입층을 구비한 발광 구조를 마련하여 전자의 밀도 및 이동도(mobility)를 증가시켜 소자의 휘도를 향상 시키고 동작 전압을 감소시키며 인장응력(tensile strain)을 감소시킨 고품위의 발광다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 GaN 계를 이용한 발광 다이오드는 청색, 녹색 계의 발광 다이오드로 주 목받고 있으며 활성층으로 사용되는 InXGa1-XN는 그 에너지 대역폭(band gap)의 범위가 넓어서 In의 조성에 따라 가시광의 전 영역에서의 발광이 가능한 물질로 알려져 있다. 이 발광 다이오드는는 전광판, 표시소자, 백라이트용의 소자, 전구 등 그 응용영역이 매우 넓으며 점차 응용의 범위가 확대, 증가되는 추세에 있어 고품위의 발광 다이오드의 개발이 매우 중요하다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 발광다이오드의 제조방법에 대한 수순도로서, 이를 참조하여 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
우선 도 1a에 도시한 바와 같이, MOCVD를 이용하여 사파이어 기판(111) 위에 도핑되지 않은 GaN층(112), 하부 클래드층인 N-GaN층(113), 활성층(114), 상부 클래드층인 P-GaN층(115)을 차례로 적층하고, P-GaN층(115)을 활성화시킨다. 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이, N-GaN층(113)이 노출되도록 RIE를 이용하여, P-GaN층(115), 활성층(114), N-GaN층(113)의 일부를 식각한다. 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이, P-GaN층(115)의 전면에 오믹 금속 물질로 Ni, Cr, Au등의 조합을 이용하여 200Å이하의 두께로 투명전극으로 오믹컨택층(116)을 형성한 다음 합금을 한다. 이어 도 1d에 도시한 바와 같이, 오믹컨택층(116)의 일부에 Ni, Cr, Au, Ti, Pt등의 조합을 이용하여 2000Å 이상의 두께로 두껍게 형성하여 P-전극패드(117)를 형성한 다음, 다시 오믹컨택층(116)과의 접촉저항을 줄이기 위해 적당한 온도에서 합금을 한다. 다음, 도 1e에 도시한 바와 같이, 노출된 N-GaN층(113)의 영역 상에 Ni, Cr, Ti, Al, Au등의 조합을 이용하여 2000Å 이상의 두께로 두껍게 형성하여 N-전극패드(118)를 형성한 다음 합금을 하여 칩을 완성한다.
이렇게 해서 완성된 발광다이오드는 P-전극패드(117)에 양의 부하를, N-전극패드(118)에 음의 부하를 가하게 되면, P-GaN층(115)과 N-GaN층(113)으로부터 각각 정공과 전자들이 활성층(114)으로 모여 재결합함으로써 활성층(114)에서 발광을 하게 된다.
상기 빛을 발산하는 활성층은 InGaN층을 우물(well)로 하고, 벽층 (barrier layer)으로 (Al)GaN 층을 성장함으로써 이루어 진다. 청색 LED에서는 InGaN/GaN 다중 양자 우물 구조, UV LED에서는 GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, InGaN/AlGaN 다중 양자 우물 구조가 사용되고 있는데, 이러한 활성층에 대한 연구 중, In 또는 Al의 조성비율을 변화시킴으로써 빛의 파장을 조절하거나, 활성층 내의 양자 우물의 깊이, 활성층의 수, 두께를 변화시킴으로써 LED의 내부 양자 효율 (ηi)을 향상시키고자 하는 연구가 활발히 진행 중이다.
특히, 이러한 3족 질화물반도체의 발공소자의 활용에 있어서, n-GaN층에서 공급되는 전자의 밀도 및 이동도(mobility)는 소자의 휘도 향상 및 동작 전압 등에 있어 매우 중요한 문제로서, 이의 연구가 크게 요구되고 있는 실정이다.
이러한 연구의 일환(一環)으로, 종래에 활성층을 중심으로 캐리어 구속 효과 (carrier confinement)를 증가시키기 위해 N-GaN층 상부에 AlGaN/GaN 초격자층 (superlattice)을 성장시키는 방법을 사용하였다. 이러한 N-GaN층의 상부 초격자층은 전자의 움직임을 제어할 뿐만 아니라 후속 성장될 활성층의 결정성을 좌우하는 핵심요소로 판단된다.
그러나, 기존에 이용된 AlGaN/GaN 초격자층은 N-GaN층 또는 후속 성장되는 활성층 사이에서 인장응력(tensile strain)을 발생시키므로 크랙등의 결함이 발생할 수 있으며, 이러한 결함은 소자의 신뢰성에 치명적인 결과를 미치게 되는 난제(難題)가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발광 구조에 아일랜드(island) 형상의 삽입층을 마련하여 전자의 밀도 및 이동도(mobility)를 증가시켜 소자의 휘도를 향상 시키고 동작 전압을 감소시키며 인장응력(tensile strain)을 감소시킨 고품위의 발광다이오드 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 서브마운트기판을 사용한 junction down type의 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)로서,
본 발명은 발광다이오드에 있어서, N-GaN층, 상기 N-GaN층 상부에 응력 완화를 위해 아일랜드(island) 형상으로 형성된 삽입층, 상기 삽입층 상부에 형성된 활 성층, 상기 활성층 상부에 형성된 P-GaN층을 포함하여 이루어진 발광 구조를 갖는 발광 다이오드를 제공한다.
또한, 상기 삽입층은 InN, AlN 또는 GaN으로 이루어지거나 이들의 조합으로 이루어지며 상기 삽입층과 상기 활성층 사이에 GaN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중에서 하나 이상 선택되어 형성된 초격자층을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 구조를 갖는 발광 다이오드를 제공한다.
또한, 상기 N-GaN층 배면에 도핑되지 않은 U-GaN층을 더 포함하여 이루어지며 상기 발광구조의 상기 삽입층, 상기 활성층 및 상기 P-GaN층은 상기 N-GaN층의 상면 일부가 드러나도록 식각된 것을 특징으로 하는 발광구조를 갖는 발광 다이오드를 제공한다.
또한, 기판 상부에 N-GaN층을 형성하는 단계; 상기 N-GaN층 상부에 상면이 아일랜드(island) 형상인 삽입층을 형성하는 단계;와 상기 삽입층 상부에 활성층 및 P-GaN층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 아일랜드 형상의 삽입층을 형성하는 단계는, 유기금속화합물을 NH3와 함께 공급하여 MOCVD법에 의해 삽입층을 형성한 후 유기금속화합물의 공급을 중단 또는 감소시키고 NH3를 공급하여 삽입층의 과도하게 형성된 영역을 탈착시켜 아일랜드 형상을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 유기금속화합물은 TMIn, TMAl 및 TMGa 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 기판(10)과 상기 N-GaN층 사이에 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 삽입층과 상기 활성층 사이에 GaN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 초격자층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 N-GaN층의 일부 영역이 드러나도록 상기 P-GaN층부터 상기 삽입층까지 일부 영역을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오 드의 제조방법을 제공한다.
본 밟명의 또다른 양태로서, 상기의 제조방법에서, 상기 P-GaN층 상부에 P-오믹 컨택층 및 UBM층을 순차적으로 적층하는 단계; 서브마운트기판 상에 상기 UBM층을 솔더로 본딩하는 단계; 상기 기판을 레이저 리프트 오프 방법으로 분리하는 단계;와 상기 N-GaN층에 N-오믹 컨택 메탈을 형성하는 단계;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 junction down type의 발광 다이오드의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 P-오믹컨택용 물질과 상기 UBM층 사이에 반사용 메탈층을 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 서브마운트기판은 전도성기판의 상면 및 배면에 오믹 컨택층을 형성하고 상기 전도성기판 상면에 형성된 오믹 컨택층 상부에 솔더를 형성하여 제조되는 것을 특징으로 하고, 상기 서브마운트기판의 전도성기판은 Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 질화규소(SiN)층을 이용한 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 발광구조의 제조방법에 대한 수 순도이다.
도시된 바와 같이, 먼저 기판(10)의 상부에 MOCVD의 공정을 수행하여, 도핑되지않은 U-GaN층(11), N-GaN층(12)을 순차적으로 적층한다. 상기 U-GaN층(11)은 생략될 수 있으나 에피층의 특성 향상을 위해 존재하는 것이 바람직하다.
상기 기판(10)은 에피층을 형성할 수 있는 모든 기판이 선택될 수 있으며, 바람직하기로는 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판인 것이 바람직하다.
다음, N-GaN층(12) 상부에 MOCVD의 공정을 수행하여 본 발명의 큰 특징인 삽입층(13)을 형성한다(도 2a).
상기 삽입층(13)의 물질로는 전자의 밀도 및 이동도(mobilitiy)를 향상시킬 수 있는 물질이면 모두 선택될 수 있다. 보다 바람직하기로는 질화물 반도체 재료로서, InN, AlN 또는 GaN으로 이루어지거나 이들의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들은 전자의 밀도 및 이동도가 특히 높기 때문에, 이를 사용할 경우 효율적인 전자의 공급으로 발광 다이오드의 휘도를 크게 향상시킬 수 있다.
상기 삽입층(13)을 형성하는 방법은 일반적인 발광 다이오드의 에피층 성장방법과 유사하다. 즉, 유기금속화합물을 NH3, N2등의 가스와 함께 공급하여 MOCVD법에 의해 삽입층(13)을 형성한다.
상기 유기금속화합물은 TMIn, TMAl 및 TMGa 중에서 하나 이상 선택되어 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 성장온도로는 일반적인 GaN의 성장온도인 1200℃보다 200 ~ 300℃ 낮은 온도인 900 ~ 1000℃에서 형성하는 것이 바람직하다. 이는 후속공정인 아일랜드(island)의 형성을 위해 요구된다.
이렇게 형성된 삽입층(13)은 도 2a에 도시된 바와 같이 평탄한 구조를 가지고 있으며 그 층 내에 스트레인을 가지고 있다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이 스트레인이 감소된 아일랜드 형상의 삽입층(13)을 형성한다.
아일랜드 형상은, 평탄한 삽입층(13)이 형성된 후 상기의 유기금속화합물의 공급을 중단시키고 NH3, N2가스등만을 공급하는 성장정지시간을 가짐으로써, 삽입층의 과도하게 형성된 영역을 자연스럽게 탈착시키는 방법으로 형성될 수 있다.
즉, 인위적인 건식 또는 습식식각에 의해 패턴을 형성하는 것이 아니라 자연스럽게 스트레인이 많은 부분은 탈착시키고 스트레인이 적은 부분은 유지되도록 하여 스트레인이 감소된 아일랜드의 형상의 삽입층(13)을 완성한다.
이 때, 성장정지시간 및 NH3, N2가스등의 유량을 조절함으로써 삽입층(13)의 결함밀도 등을 변화시킬 수 있다.
이러한 간단한 제조공정으로 형성된 아일랜드 형상의 삽입층(13)을 통하여, 후속 성장되는 활성층(15)등의 결정성이 우수해지며 스트레인으로 인한 크랙등을 방지할 수 있고 전자의 밀도 및 이동도를 크게 증가시킬 수 있다.
다음, 성장온도를 일반적인 활성층 성장 온도까지 높여 아일랜드 형상의 상기 삽입층(13) 상부에 초격자층(14), 활성층(15), P-GaN층(16)을 순차적으로 적층하고, 상기 P-GaN층(16)의 불순물을 활성화시키기 위해 600℃에서 약 20분 정도 열처리하여 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드의 발광구조가 완성된다(도 3a).
상기 초격자층(14)은 GaN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중에서 하나 이상 선택되어 형성되는 것이 바람직하다. InGaN의 경우, 활성층과의 In 조성차이로 인한 결정성 저하를 피하기 위해 In과 Ga의 조성비는 1:9 이하의 낮은 In 조성비로 하는 것이 좋다. 상기 초격자층(14)은 필요에 따라 생략될 수도 있다.
상기 활성층(15)은 본 발명의 기술분야에서 통용되는 구조 및 재료로 이루어지며, InxGa1-xN 등으로 이루어진 다중 양자 우물 구조가 바람직하며, 상기 P-GaN층(16)은 P-웨이브 가이드층이다.
상기에서 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 발광구조는 본 발명의 기술분야에서 잘 알려진 이후의 공정을 통하여 발광다이오드가 제작되게 된다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 아일랜드 형상의 발광구조를 갖는 발광다이오드의 제조방법에 관한 도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 전술한 발광구조의 삽입층(13), 초격자층(14, 생략될 수 있음), 활성층(15) 및 P-GaN층(16)을 상기 N-GaN층(12)의 상면 일부가 드러나도록 식각한다.
상기 식각의 방법은 잘 알려진 습식 또는 건식 식각법을 통해 형성할 수 있으며 가장바람직하기로는 RIE 식각법이 가장 바람직하다.
다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, P-GaN층(16)의 상면에 P-전극(17)을 형성하고 드러난 N-GaN층(12) 상면에 N-전극(18)을 형성하여 발광다이오드를 완성한다.
보다 바람직하기로는 P-GaN층(16) 및 N-GaN층(12) 상면에 오믹컨택용 물질(도시되지 않음)을 형성한 후에 전극을 형성하는 것이 좋다.
오믹컨택용 물질은 GaN층에 전극을 형성할 경우 높은 투과율을 유지하는 것과 동시에 양호한 오믹컨택을 형성할 수 있도록 하기 위해 마련되는 것으로서, 본 발명의 기술분야에서 알려진 오믹컨택용 물질은 모두 사용될 수 있다(미국특허번호 5,563,422호, 국내공개특허 제10-2005-0035324등 참조).
도 4a 내지 4c는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광 다이오드의 제조방법에 관한 수순도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 발광 다이오드는 전술한 바와 같은 기판(10), 도핑되지 않은 U-GaN층(11, 생략될 수 있음), N-GaN층(12), 아일랜드 형상의 삽입층(13), 초격자층(14, 생략될 수 있음), 활성층(15), P-GaN층(16)으로 이루어진 발광 구조를 형성한다. 그 후 상기 P-GaN층(16) 상부에 P-오믹컨택층(31)을 형성하고, UBM층(33)을 형성한다. 바람직하기로는 상기 P-오믹컨택층(31)의 상부에 반사용 메탈층(32)을 형성하는 것이 광효율면에서 좋다.
오믹컨택용 물질은 GaN층에 전극을 형성할 경우 높은 투과율을 유지하는 것과 동시에 양호한 오믹컨택을 형성할 수 있도록 하기 위해 마련되는 것으로서, 본 발명의 기술분야에서 알려진 오믹컨택용 물질은 모두 사용될 수 있다(미국특허번호 5,563,422호, 국내공개특허 제10-2005-0035324등 참조).
반사용 메탈층(32)은 광의 반사를 위한 재질이면 제한이 없으나 Ag, Al, Pt, Au, Ni, Ti, ATO(Sb를 도핑한 SnO2)와 ITO 중 어느 하나 이상 선택되어 형성되는 것이 바람직하며 그 두께는 0.2㎛이상이 바람직하다.
상기 UBM층(33)은 Ti/Pt/Au와 같은 적층구조, 또는 Ti/Au, Ni/Au와 Pt/Au 중 선택된 어느 하나의 적층구조로 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 서브마운트기판(50)을 제조한다. 즉 도 4b에 도시된 바와 같이, 전류가 흐를 수 있는 전도성 기판(20)의 상부와 하부 각각에 오믹 컨택(Ohmic contact)용 물질(21,22)을 형성한다.
상기 전도성 기판(20)은 열전도성이 좋은 물질이며, 또한 전기전도성이 좋은 물질이면 더욱 좋다. 또한, 에피층과 열팽창계수가 비슷한 물질이면 더욱 좋다. 바람직하기로는, Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어져 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 상기 오믹 컨택용 물질(21, 22)이 형성된 전도성 기판(20)의 상부에 부착용 솔더(22)를 형성한다(도 4c).
도 5a 내지 5e는 본 발명의 상기의 발광 다이오드 구조(40)를 서브 마운트 기판(50)에 실장하여 발광 다이오드를 제조하는 수순도이다.
서브마운트 기판(50)의 솔더(22)에 발광 다이오드 구조(40)의 UBM층(33)이 접촉되도록 상기 발광 다이오드 구조(40)를 뒤집어서 상기 서브마운트기판(50) 상에 적층하여 본딩한다(도 5a).
그 후, 기판(10)에 레이저를 조사하여 기판(10)을 분리시킨다(도 5b).
이 때, 조사된 레이저는 기판(10)을 투과하여 GaN층에서 흡수되어, Ga과 N2등으로 분리되면서 기판(10)의 분리가 일어난다. 그 후 도핑되지 않은 U-GaN층(11)은 건식식각공정을 이용하여 N-GaN층(12)이 드러날 때까지 전면 식각하고, 식각과정 중 발생한 격자의 손실을 회복시키기 위해 열처리를 수행한다.
다음, 상기 각각의 발광 다이오드들에 해당하는 N-GaN층(12)의 상부에 N-오믹컨택용 물질(30)을 형성한다(도 5c). 그리고, 상기 N-오믹컨택용 물질(30)은 전류의 분산을 위하여 '+'자형으로 형성하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 복수의 발광 다이오드들과 서브마운트 기판(50)에 스크라이빙(Scribing)과 브레이킹(Breaking)의 절단공정을 수행하여 개별 소자로 분리한다(도 5d, 5e).
따라서, 상기와 같이 제조된 본 발명의 발광 다이오드는 발광 다이오드의 상 부와 하부에 각각 전극을 구비하는 구조로 제조되며, 기존의 식각공정을 수행하지 않으므로, 제조 공정이 간단한 장점이 있다.
또한, 열전도도가 낮은 사파이어 기판을 제거하므로 열방출이 원활하게 되고 소자의 특성이 좋아지며 활성층의 일부 영역을 식각하여 제거할 필요가 없으므로 발광면적이 감소하여 고휘도의 고품위 발광 다이오드를 실현하게 된다.
본 발명은 상기의 실시예에 의해 한정되지 않으며 본 발명의 통상의 지식을 가진 자가 도출할 수 있는 변형이라면 본 발명의 범위에 포함된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 발광다이오드의 발광 구조에 아일랜드(island) 형상의 삽입층을 구비하여 전자의 밀도 및 이동도(mobility)를 증가시켜 소자의 휘도를 향상 시키고 동작 전압을 감소시키며 인장응력(tensile strain)을 감소시키는 효과를 제공한다. 이와 더불어, 서브마운트기판을 사용한 junction down type의 발광 다이오드를 제공함으로써 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하는 구조로 제조되어, 기존의 식각공정을 수행하지 않으므로 발광효율이 우수하며 제조 공정이 간단한 장점이 있다.

Claims (16)

  1. N-GaN층, 활성층, P-GaN층이 순차적으로 적층된 발광구조를 포함하여 이루어진 발광 다이오드에 있어서,
    상기 N-GaN층과 상기 활성층 사이에 인장응력(tensile strain) 완화를 위해 아일랜드(island) 형상으로 형성된 삽입층; 및
    상기 삽입층과 상기 활성층 사이에 GaN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중에서 하나 이상 선택되어 형성된 초격자층;을 포함하여 이루어진 발광 구조를 갖는 발광 다이오드.
  2. N-GaN층, 활성층, P-GaN층이 순차적으로 적층된 발광구조를 포함하여 이루어진 발광 다이오드에 있어서,
    상기 N-GaN층과 상기 활성층 사이에 인장응력(tensile strain) 완화를 위해 아일랜드(island) 형상으로 형성된 삽입층; 및
    상기 N-GaN층 배면에 도핑되지 않은 U-GaN층;을 포함하여 이루어진 발광 구조를 갖는 발광 다이오드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 삽입층은 InN, AlN 또는 GaN으로 이루어지거나 이들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광구조를 갖는 발광 다이오드.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광구조의 상기 삽입층, 상기 활성층 및 상기 P-GaN층은 상기 N-GaN층의 상면 일부가 드러나도록 식각된 것을 특징으로 하는 발광구조를 갖는 발광 다이오드.
  6. 기판 상부에 도핑되지 않은 U-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 U-GaN층 상부에 N-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 N-GaN층 상부에 인장응력(tensile strain) 완화를 위해 상면이 아일랜드(island) 형상인 삽입층을 형성하는 단계; 및
    상기 삽입층 상부에 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드의 제조방법.
  7. 기판 상부에 N-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 N-GaN층 상부에 인장응력(tensile strain) 완화를 위해 상면이 아일랜드(island) 형상인 삽입층을 형성하는 단계;
    상기 삽입층 상부에 GaN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 초격자층을 형성하는 단계; 및
    상기 초격자층 상부에 활성층 및 P-GaN층을 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드의 제조방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 유기금속화합물은 TMIn, TMAl 및 TMGa 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 아일랜드 형상의 삽입층을 형성하는 단계는, 유기금속화합물을 NH3와 함께 공급하여 MOCVD법에 의해 삽입층을 형성한 후 유기금속화합물의 공급을 중단 또는 감소시키고 NH3를 공급하여 삽입층의 과도하게 형성된 영역을 탈착시켜 아일랜드 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 기판은 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판이거나 사파이어(Sapphire) 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO)기판 또는 질화물 반도체 기판에 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN 중에서 적어도 하나가 적층된 템플레이트(Template) 기판인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 N-GaN층의 일부 영역이 드러나도록 상기 P-GaN층부터 상기 삽입층까지 일부 영역을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법.
  13. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 P-GaN층 상부에 P-오믹 컨택층 및 UBM층을 순차적으로 적층하는 단계;
    서브마운트기판 상에 상기 UBM층을 솔더로 본딩하는 단계;
    상기 기판을 레이저 리프트 오프 방법으로 분리하는 단계;와
    상기 N-GaN층에 N-오믹 컨택 메탈을 형성하는 단계;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 P-오믹컨택용 물질과 상기 UBM층 사이에 반사용 메탈층을 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 서브마운트기판은 전도성기판의 상면 및 배면에 오믹 컨택층을 형성하고 상기 전도성기판 상면에 형성된 오믹 컨택층 상부에 솔더를 형 성하여 제조되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 서브마운트기판의 전도성기판은 Si, AlN, SiC, GaAs, Cu, W 또는 Mo를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
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