KR100691635B1 - Group iii nitride based semiconductor substrate, vertical structure nitride type semiconductor light emitting device and method of producing the group iii nitride based semiconductor substrate - Google Patents

Group iii nitride based semiconductor substrate, vertical structure nitride type semiconductor light emitting device and method of producing the group iii nitride based semiconductor substrate Download PDF

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KR100691635B1 KR1020060052857A KR20060052857A KR100691635B1 KR 100691635 B1 KR100691635 B1 KR 100691635B1 KR 1020060052857 A KR1020060052857 A KR 1020060052857A KR 20060052857 A KR20060052857 A KR 20060052857A KR 100691635 B1 KR100691635 B1 KR 100691635B1
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유재은
마사요시 코이케
양정자
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삼성전기주식회사
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Abstract

A group III nitride based semiconductor substrate, a vertical structure nitride type semiconductor light emitting device, and a method for producing a group III nitride based semiconductor substrate are provided to form top and bottom surfaces with Ga-terminal surfaces by using an intermediate layer for changing the termination surfaces. A top surface of a first substrate is formed with an N-termination surface(B). The first substrate is composed of GaN. An intermediate layer is formed on the N-termination surface of the first substrate in order to change the termination surface. A second substrate is formed on the intermediate layer and is composed of GaN. A bottom surface of the first substrate and a top surface of the second substrate are formed with Ga-termination surfaces(A1,A2). The intermediate layer is formed with a nitrified metal layer.

Description

3족 질화물 반도체 성장용 기판 및 이를 이용한 수직구조 LED 소자 및 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 제조방법{GROUP Ⅲ NITRIDE BASED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, VERTICAL STRUCTURE NITRIDE TYPE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF PRODUCING THE GROUP Ⅲ NITRIDE BASED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}GROUP III NITRIDE BASED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE, VERTICAL STRUCTURE NITRIDE TYPE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF PRODUCING THE GROUP Ⅲ NITRIDE BASED SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}

도 1은 종래의 수평구조 LED 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional horizontal structure LED device.

도 2는 종래의 수직구조 LED 소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a conventional vertical structure LED device.

도 3 및 도 4는 GaN 기판의 성장을 도식적으로 나타내는 도면이다.3 and 4 are diagrams schematically showing growth of a GaN substrate.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 단면도이다. 5A to 5C are cross-sectional views of a group III nitride semiconductor growth substrate according to various embodiments of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 수직구조 LED 소자의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a vertical structure LED device according to the present invention.

도 7 내지 9는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판을 제조하는 방법을 도시한 공정 단면도이다.7 to 9 are process cross-sectional views showing a method for manufacturing a group 3 nitride semiconductor growth substrate according to various embodiments of the present invention.

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

101, 201, 301, 403, 501, 601, 701 : 제1 기판101, 201, 301, 403, 501, 601, 701: first substrate

103, 203, 303, 401, 503, 603, 703 : 제2 기판103, 203, 303, 401, 503, 603, 703: second substrate

102, 502 : 질화처리된 금속층 202, 602 : GaAs층102, 502: Nitrided metal layer 202, 602: GaAs layer

302, 702 : 금속 접착층 402 : 중간층302, 702: metal adhesive layer 402: intermediate layer

본 발명은 3족 질화물 반도체 성장용 기판, 이를 이용한 수직구조 LED 소자 및 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상면과 하면이 Ga-종단면인 3족 질화물 반도체 성장용 기판, 이를 이용한 수직 구조 LED 소자 및 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a group III nitride semiconductor growth substrate, a vertical structure LED device and a group III nitride semiconductor growth substrate using the same. More specifically, the upper and lower surfaces of the group III nitride semiconductor are grown. The present invention relates to a substrate, a vertical structure LED device, and a method for manufacturing a group 3 nitride semiconductor growth substrate using the same.

일반적으로, 질화물계 화합물은 GaN, InN, AlN 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 결정으로서, 단파장광(자외선 내지 녹색광), 특히 청색광을 낼 수 있는 LED 소자에 널리 사용된다. 통상 사파이어 기판이나 SiC기판 등의 기판을 이용하여 제조되었다. 이러한 사파이어 기판이나 SiC 기판은 질화물계 화합물과 격자상수가 일치하지 않으므로, 격자 부정합에 의한 전위(dislocation)가 발생한다. 이 전위들은 발광 효율을 낮추는 원인이 된다. 전위 밀도를 낮추기 위해 에피택셜 측면 과도성장(epitaxial lateral over growth, ELOG) 등의 기술이 이용되고 있으며, 현재 전위밀도 수준은 107/cm2 정도이다. 더 낮은 전위밀도를 얻기 위해 격자상수가 일치하 는 질화물계 화합물로 이루어진 GaN 기판이 LED 소자 제작에 이용되고 있다. 그러나 GaN 기판을 이용한 수직구조 LED 소자에서 GaN 기판의 N-종단면(N-terminated surface)은 n-오믹 메탈 콘택(n-ohmic metal contact)을 형성할 때 높은 저항을 나타내므로 LED 소자의 성능을 저하시키는 요인이 된다. In general, nitride compounds are group III-V compound crystals such as GaN, InN, AlN, and the like, and are widely used in LED devices capable of emitting short wavelength light (ultraviolet to green light), especially blue light. Usually, it is manufactured using substrates, such as a sapphire substrate and a SiC substrate. Since the sapphire substrate and the SiC substrate do not coincide with the nitride compound and the lattice constant, dislocation due to lattice mismatch occurs. These potentials cause a decrease in luminous efficiency. In order to lower dislocation density, epitaxial lateral over growth (ELOG) and the like are used, and dislocation density level is about 10 7 / cm 2 . In order to obtain lower dislocation densities, GaN substrates made of nitride-based compounds having matching lattice constants have been used to manufacture LED devices. However, in vertical LED devices using GaN substrates, the N-terminated surface of GaN substrates exhibits high resistance when forming n-ohmic metal contacts, thus degrading the performance of LED devices. It becomes a factor.

도 1은 종래의 사파이어 기판을 이용한 수평 구조의 LED 소자(10)를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 사파이어 기판을 이용한 수평 구조의 LED 소자(10)는 사파이어 기판(11) 상에 순차적으로 n형 질화물 반도체층(13), 다중양자우물구조(MQW)인 GaN/InGaN 활성층(14) 및 p형 질화물 반도체층(15)을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층(15)과 GaN/InGaN 활성층(14)은 그 일부영역이 제거되어 n형 질화물 반도체층(13)의 일부상면이 노출된 구조를 갖는다. 도 1과 같은 수평 구조의 LED 소자(10)의 경우 Ga-종단면(Ga-terminated surface)(A)에서 n측 전극(16) 및 p측 전극(17)이 오믹 콘택(ohmic contact)을 이룬다. 그러나 사파이어 기판(11)과 n형 질화물 반도체층(13)의 격자상수의 차이로 전위가 발생하는 문제점이 있다. 1 is a cross-sectional view showing a LED device 10 of a horizontal structure using a conventional sapphire substrate. As shown in FIG. 1, the LED device 10 having a horizontal structure using a conventional sapphire substrate is sequentially formed on the sapphire substrate 11 by an n-type nitride semiconductor layer 13 and a multi-quantum well structure (MQW). And an InGaN active layer 14 and a p-type nitride semiconductor layer 15, wherein the p-type nitride semiconductor layer 15 and the GaN / InGaN active layer 14 are partially removed so that the n-type nitride semiconductor layer 13 The upper part of) has a structure exposed. In the case of the LED device 10 having a horizontal structure as shown in FIG. 1, the n-side electrode 16 and the p-side electrode 17 form an ohmic contact on a Ga-terminated surface A. FIG. However, there is a problem that dislocations occur due to a difference in lattice constant between the sapphire substrate 11 and the n-type nitride semiconductor layer 13.

도 2는 종래의 GaN 기판을 이용한 수직 구조의 LED 소자(20)를 나타내는 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 GaN 기판을 이용한 수직 구조의 LED 소자(20)는 GaN 기판(21) 상에 순차적으로 n형 질화물 반도체층(22), 다중양자우물구조(MQW)인 GaN/InGaN 활성층(23) 및 p형 질화물 반도체층(24)을 포함한다. p측 전극(27)은 LED 소자(20)의 Ga-종단면(A)에서 오믹 콘택을 형성한다. 그러나 GaN 기판(21)의 하면(B)은 N-종단면이므로 n측 전극(26)이 GaN 기판(21)과 오믹 콘택을 이루기 어렵다는 문제점이 있다. 수직 구조 LED 소자의 n측 전극으로 흔히 이용되는 Cr/Au를 GaN 기판의 N-종단면에 형성시킬 경우 오믹 콘택이 형성되지 않는다. Al/Ti는 열처리 후 비-오믹(non-ohmic)으로 성질이 변하게 된다. Pd/Ti/Al/Ti를 이용하여 오믹 콘택을 형성하기도 한다. 그러나 이 경우 비저항값이 10-5 ~ 10-4 Ω㎝ 로 일반적인 n-오믹의 경우(비저항값이 10-7 ~ 10-6 Ω㎝) 보다 상대적으로 높다는 문제점이 있다.2 is a cross-sectional view showing the LED device 20 of the vertical structure using a conventional GaN substrate. As shown in FIG. 2, the LED device 20 having a vertical structure using a conventional GaN substrate is sequentially formed of an n-type nitride semiconductor layer 22 and a multi-quantum well structure (MQW) on the GaN substrate 21. / InGaN active layer 23 and p-type nitride semiconductor layer 24 are included. The p-side electrode 27 forms an ohmic contact at the Ga-termination surface A of the LED element 20. However, since the lower surface B of the GaN substrate 21 is an N-terminal surface, there is a problem that the n-side electrode 26 is difficult to make ohmic contact with the GaN substrate 21. When the Cr / Au, which is commonly used as the n-side electrode of the vertical structure LED device, is formed on the N-termination of the GaN substrate, no ohmic contact is formed. Al / Ti is non-ohmic after heat treatment. An ohmic contact may be formed using Pd / Ti / Al / Ti. In this case, however, the specific resistance is 10 −5 to 10 −4 μm cm, which is relatively higher than that of the general n-omic (the specific resistance is 10 −7 to 10 −6 μm cm).

도 3 및 도 4는 GaN 기판의 성장을 도식적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 GaN의 [0001]면에서 GaN이 성장하는 것을 나타내는 도면이고, 도 4는 GaN의

Figure 112006041225015-pat00001
면에서 GaN이 성장하는 것을 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, GaN은 Ga-N의 결합(bond)이 1개인 면(S)에서 성장한다. 따라서, 성장면이 Ga-극성인지 N-극성인지 관계없이 GaN 기판의 한 면이 Ga-종단면이면 반대면은 N-종단면이 된다. 이와 같은 이유로 종래에는 양면이 Ga-종단면인 GaN 기판을 제조할 수 없었다.3 and 4 are diagrams schematically showing growth of a GaN substrate. 3 is a view showing the growth of GaN on the [0001] surface of GaN, Figure 4 is a view of the GaN
Figure 112006041225015-pat00001
It is a figure which shows that GaN grows in surface. Referring to FIGS. 3 and 4, GaN grows on the surface S of one bond of Ga-N. Thus, irrespective of whether the growth plane is Ga-polar or N-polar, if one side of the GaN substrate is a Ga-terminal plane, the opposite side is an N-terminal plane. For this reason, conventionally, a GaN substrate having both sides of a Ga-terminated surface cannot be manufactured.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 상면과 하면이 모두 Ga-종단면을 갖는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 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 provide a substrate for growing a group III nitride semiconductor having both a top surface and a bottom surface thereof, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 상기 3족 질화물 반도체 성장용 기판을 이용함으로써 질화물 반도체층의 전위밀도가 낮으며, n측 전극과 기판사이에 오믹 콘택이 형성된 수직 구조 LED 소자를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a vertical structure LED device having a low potential density of the nitride semiconductor layer and an ohmic contact formed between the n-side electrode and the substrate by using the group III nitride semiconductor growth substrate.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판은 상면이 N-종단면이고 GaN로 된 제1 기판과; 상기 제1 기판의 N-종단면 상에 형성된, 종단면 변경을 위한 중간층과; 상기 중간층 상에 형성되고 GaN로 된 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면인 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above technical problem, the Group 3 nitride semiconductor growth substrate according to the present invention is the first substrate of the upper surface is N- longitudinal section and GaN; An intermediate layer for changing the longitudinal section formed on the N-terminal face of the first substrate; And a second substrate formed of GaN on the intermediate layer, wherein a bottom surface of the first substrate and a top surface of the second substrate are Ga-terminated cross-sections.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 중간층은 질화처리된 금속층일 수 있다. 바람직하게는 상기 금속층은 질화처리가 가능한 전이금속일 수 있고, 바람직하게는 상기 전이금속은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the intermediate layer may be a nitrided metal layer. Preferably, the metal layer may be a transition metal capable of nitriding treatment, and preferably, the transition metal may be selected from the group consisting of Ni, Cr, Ti, Sc, and Al.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 중간층은 GaAs일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the intermediate layer may be GaAs.

본 발명의 또 다른 실시형태에서, 상기 중간층은 금속 접착층일 수 있다. 바람직하게는 상기 금속 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the intermediate layer may be a metal adhesive layer. Preferably, the metal adhesive layer may be selected from the group consisting of Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, and ITO.

본 발명에 따른 수직 구조 LED 소자는 3족 질화물 반도체 성장용 기판과; 상기 성장용 기판 상에 순차 적층된 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층과; 상기 성장용 기판 하면에 형성된 n측 전극과; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p측 전극을 포함한다. 상기 p형 질화물 반도체층의 상면과 상기 성장용 기판의 하면은 Ga-종단면이다. 상기 성장용 기판은 GaN로 된 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 형성되고 종단면 변경을 위한 중간층과, 상기 중간층 상에 형성되고 GaN로 된 제2 기판을 포함하되, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면이다.Vertical structure LED device according to the present invention comprises a group 3 nitride semiconductor growth substrate; An n-type nitride semiconductor layer, an active layer and a p-type nitride semiconductor layer sequentially stacked on the growth substrate; An n-side electrode formed on the lower surface of the growth substrate; And a p-side electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer. An upper surface of the p-type nitride semiconductor layer and a lower surface of the growth substrate are Ga-terminated cross-sections. The growth substrate includes a first substrate made of GaN, an intermediate layer formed on the first substrate for changing a longitudinal section, and a second substrate formed on the intermediate layer and formed of GaN, the lower surface of the first substrate And the top surface of the second substrate is a Ga- longitudinal section.

본 발명에 따른 수직 구조 LED 소자의 일 실시형태에서, 상기 중간층은 질화처리된 금속층일 수 있다. 바람직하게는 상기 금속층은 질화처리가 가능한 전이금속일 수 있다. 바람직하게는 상기 전이금속은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것일 수 있다.In one embodiment of the vertical structure LED device according to the present invention, the intermediate layer may be a nitrided metal layer. Preferably, the metal layer may be a transition metal capable of nitriding treatment. Preferably the transition metal may be selected from the group consisting of Ni, Cr, Ti, Sc, Al.

본 발명에 따른 수직 구조 LED 소자의 다른 실시형태에서, 상기 중간층은 GaAs일 수 있다.In another embodiment of the vertical structure LED device according to the present invention, the intermediate layer may be GaAs.

본 발명에 따른 수직 구조 LED 소자의 또 다른 실시형태에서, 상기 중간층은 금속 접착층일 수 있다. 바람직하게는 상기 금속 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.In another embodiment of the vertical structure LED device according to the present invention, the intermediate layer may be a metal adhesive layer. Preferably, the metal adhesive layer may be selected from the group consisting of Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, and ITO.

본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법은 GaN로 된 제1 기판의 N-종단면 상에 종단면 변경을 위한 중간층을 형성하는 단계와; 상기 중간층 상에 GaN을 성장시킴으로써, 상기 중간층 상에 GaN로 된 제2 기판을 형성하는 단계을 포함하되, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga종단면인 것을 특징으로 한다.A method for manufacturing a group III nitride semiconductor growth substrate according to the present invention comprises the steps of forming an intermediate layer for changing the longitudinal section on the N-termination of the first substrate of GaN; By growing GaN on the intermediate layer, forming a second substrate of GaN on the intermediate layer, the lower surface of the first substrate and the upper surface of the second substrate is characterized in that the Ga longitudinal cross-section.

본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법의 일 실시형태에서, 상기 중간층을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판의 N-종단면 상에 질화처리가 가능한 금속층을 증착시키는 단계와, 상기 금속층 상면을 질화처리하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속층은 질화처리가 가능한 전이금속일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전이금속은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.In one embodiment of the method for manufacturing a group III nitride semiconductor growth substrate according to the present invention, the forming of the intermediate layer may include depositing a metal layer capable of nitriding on an N-terminal surface of the first substrate, and the metal layer. And nitriding the upper surface. Preferably, the metal layer may be a transition metal capable of nitriding treatment. Preferably, the transition metal may be selected from the group consisting of Ni, Cr, Ti, Sc, Al.

본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법의 다른 실시형태에서, 상기 중간층을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판의 N-종단면 상에 GaAs층을 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.In another embodiment of the method for manufacturing a group III nitride semiconductor growth substrate according to the present invention, the forming of the intermediate layer may include depositing a GaAs layer on an N-termination surface of the first substrate.

본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법은 GaN로 된 제1 기판 및 제2 기판을 준비하는 단계와; 금속 접착층을 이용하여 상기 제1 기판의 N-종단면과 제2 기판의 N-종단면을 서로 부착시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면일 수 있다. 상기 금속 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Ag-Cu, Ta-Al, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a substrate for growing a group III nitride semiconductor, comprising: preparing a first substrate and a second substrate made of GaN; Attaching the N-termination surface of the first substrate and the N-termination surface of the second substrate to each other using a metal adhesive layer, wherein the lower surface of the first substrate and the upper surface of the second substrate may be Ga-termination surfaces. . The metal adhesive layer may be selected from the group consisting of Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Ag-Cu, Ta-Al, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, and ITO.

본 명세서에서, '질화물 반도체 또는 3족 질화물 반도체'란, AlxGayIn(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 표현되는 2성분계(bianary), 3성분계(ternary) 또는 4성분계(quaternary) 화합물 반도체를 의미한다. In the present specification, 'nitride semiconductor or group III nitride semiconductor' is represented by Al x Ga y In (1-xy) N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x + y≤1). It means a bicomponent, ternary or quaternary compound semiconductor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나. 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. But. Embodiments of the invention may be modified in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 단면도이다. 5A, 5B and 5C are cross-sectional views of a group III nitride semiconductor growth substrate according to the present invention.

도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판(100)은 순차적으로 제1 기판(101), 질화처리된 금속층(102) 및 제2 기판(103)이 형성되어 있다. 제1 기판(101) 및 제2 기판(103)은 질화물 반도체 물질과 결정구조가 동일하면서 격자정합을 이루어 질화물 반도체 물질의 성장이 용이한 GaN 기판이다. GaN 기판인 제1 기판 및 제2 기판은 하이브리드 기상증착법(Hybride Vapor Phase Epitaxy, HVPE) 또는 ELO-HVPE(Epitaxial Lateral Overgrowth - Hybride Vapor Phase Epitaxy)에 의해 성장시킬 수 있다. 도 3 및 4에서 본 바와 같이, GaN 기판인 제1 기판(101) 및 제2 기판(103)의 일면은 N-종단면(B)이 되고, 이에 대향하는 면은 Ga-종단면(A1)이 된다. Referring to FIG. 5A, in the group III nitride semiconductor growth substrate 100 according to the present invention, a first substrate 101, a nitrided metal layer 102, and a second substrate 103 are sequentially formed. The first substrate 101 and the second substrate 103 are GaN substrates having the same crystal structure as the nitride semiconductor material and lattice matching to facilitate growth of the nitride semiconductor material. The first substrate and the second substrate, which are GaN substrates, may be grown by Hybrid Vapor Phase Epitaxy (HVPE) or Epitaxial Lateral Overgrowth-Hybrid Vapor Phase Epitaxy (ELO-HVPE). As shown in FIGS. 3 and 4, one surface of the first substrate 101 and the second substrate 103, which are GaN substrates, is an N-termination surface B, and a surface opposite thereto is a Ga-termination surface A1. .

제1 기판(101)의 N-종단면(B) 상에는 질화처리(nitridation)된 금속층(102)이 형성된다. 상기 금속층(102)은 종단면 변경을 위한 중간층 기능을 한다. 질화처리된 금속층(102)은 헥사고날(Hexagonal) 구조 또는 면심입방구조(Face Centered Cubic, FCC)를 갖는 전이금속(transition metal)인 것이 바람직하다. 헥사고날 구조나 면심입방구조를 갖는 전이금속은 질화처리 후 GaN의 에피텍셜 성장을 용이하게 한다. 헥사고날 구조나 면심입방구조를 갖는 전이금속에는 Ni, Cr, Ti, Sc, Al 등이 있다.A nitrided metal layer 102 is formed on the N-terminal surface B of the first substrate 101. The metal layer 102 functions as an intermediate layer for changing the longitudinal section. The nitrided metal layer 102 is preferably a transition metal having a hexagonal structure or a face centered cubic (FCC). Transition metals with hexagonal structures or face-centered cubic structures facilitate epitaxial growth of GaN after nitriding. Examples of transition metals having a hexagonal structure or a face centered cubic structure include Ni, Cr, Ti, Sc, and Al.

질화처리된 금속층(102)은 제1 기판(101)의 N-종단면(B) 상에 Ni, Cr, Ti, Sc, Al 등의 전이금속을 증착시킨 후, N2 또는 NH3 분위기에서 전이금속 표면을 질화처리하여 형성시킨다. 상기 전이금속 증착은 스퍼터링(sputtering), 분자빔 증착법(Molecular Beam Epitaxy), 전자빔 증착법(e-beam evaporation) 등의 방법이 이용된다. The nitrided metal layer 102 deposits transition metals such as Ni, Cr, Ti, Sc, and Al on the N-terminal surface B of the first substrate 101, and then transitions metals in an N 2 or NH 3 atmosphere. The surface is formed by nitriding. The transition metal deposition is a method such as sputtering, molecular beam epitaxy, e-beam evaporation.

상기 제1 기판(101) 상에 형성된 질화처리된 금속층(102) 상에서 GaN를 성장시키면 Ga-극성의 GaN가 형성된다. 질화처리된 금속층(102)은 질소(N)가 금속과 결합하여 질소 결합(N-bond)을 이루고 있으며, GaN 성장시 상기 질소(N)가 Ga과 결합하게 되므로, 질화처리된 금속층(102) 상에 형성된 GaN는 Ga-극성을 가지게 된다. 이와 같이 질화처리된 금속층(102) 상에 형성되고, GaN로 된 제2 기판(103)의 상면(A2)은 Ga-종단면이 된다. When GaN is grown on the nitrided metal layer 102 formed on the first substrate 101, GaN-polar GaN is formed. In the nitrided metal layer 102, nitrogen (N) is bonded to the metal to form a nitrogen bond (N-bond), and since the nitrogen (N) is bonded to Ga during GaN growth, the nitrided metal layer 102 GaN formed on the layer has Ga-polarity. Thus formed on the nitrided metal layer 102, the upper surface A2 of the second substrate 103 made of GaN becomes a Ga-terminated cross section.

상기 3족 질화물 반도체 성장용 기판(100)의 하면(A1) 및 상면(A2)이 모두 Ga-종단면이므로 상기 성장용 기판(100)은 성장용 기판(100)의 상면(A2)에 형성된 질화물 반도체층과 격자정합을 형성한다. 따라서 상기 성장용 기판(100)을 이용하여 발광 효율이 높은 LED 소자를 얻을 수 있다. 또한 수직 구조 LED에서는 상기 성장용 기판(100)의 하면(A1)에 형성되는 n측 전극과 오믹 콘택을 형성하므로 접촉 저항을 낮출 수 있는 이점이 있다.Since both the lower surface A1 and the upper surface A2 of the group III nitride semiconductor growth substrate 100 are Ga-terminated surfaces, the growth substrate 100 is formed of a nitride semiconductor formed on the upper surface A2 of the growth substrate 100. Form lattice match with the layer. Therefore, an LED device having high luminous efficiency may be obtained using the growth substrate 100. In addition, in the vertical structure LED, since the ohmic contact is formed with the n-side electrode formed on the bottom surface A1 of the growth substrate 100, there is an advantage of lowering the contact resistance.

도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판(200)은 순차적으로 제1 기판(201), GaAs층(202) 및 제2 기판(203)이 형성되어 있다. 도 5b의 실시형태는 GaAs층(202)이 종단면을 변경을 위한 중간층이라는 점에서 도 5a의 실시형태와 차이가 있다. 제1 기판(201)의 N-종단면(B) 상의 GaAs는 유기금속 기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 또는 하이브리드 기상증착법 등의 공정을 이용하여 성장시킨다. Referring to FIG. 5B, in the group III nitride semiconductor growth substrate 200 according to the present invention, a first substrate 201, a GaAs layer 202, and a second substrate 203 are sequentially formed. The embodiment of FIG. 5B differs from the embodiment of FIG. 5A in that the GaAs layer 202 is an intermediate layer for changing the longitudinal section. GaAs on the N-termination (B) of the first substrate 201 is grown using a process such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or hybrid vapor deposition.

GaAs로 이루어진 GaAs층(202) 상에 GaN을 성장시키면 Ga-극성의 GaN이 형성된다. 이와 같이 GaAs층(202) 상에 형성된 제2 기판(203)의 상면(A2)은 Ga-종단면이 된다. 따라서, 상기 3족 질화물 반도체 성장용 기판(200)의 하면(A1) 및 상면(A2)은 Ga-종단면이 된다.When GaN is grown on a GaAs layer 202 made of GaAs, Ga-polar GaN is formed. As such, the upper surface A2 of the second substrate 203 formed on the GaAs layer 202 becomes a Ga-terminated cross section. Accordingly, the lower surface A1 and the upper surface A2 of the group III nitride semiconductor growth substrate 200 become Ga-terminated cross sections.

도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판(300)은 순차적으로 제1 기판(301), 금속 접착층(302) 및 제2 기판(303)이 형성되어 있다. 도 5b의 실시형태는 금속 접착층(302)이 종단면 변경을 위한 중간층이라는 점에서 도 5a 및 도 5b의 실시형태와 차이가 있다. 도 5c의 실시형태는 GaN로 된 제1 기판(301) 및 제2 기판(303)을 금속 접착제로 웨이퍼 본딩(wafer bonding)함으로써 형성된다. 상기 금속 접착제는 금속 접착층인 중간층(302)을 형성하게 된다. 금속 접착제는 웨이퍼 본딩에 일반적으로 사용되는 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 5C, in the group III nitride semiconductor growth substrate 300 according to the present invention, a first substrate 301, a metal adhesive layer 302, and a second substrate 303 are sequentially formed. The embodiment of FIG. 5B differs from the embodiment of FIGS. 5A and 5B in that the metal adhesive layer 302 is an intermediate layer for changing the longitudinal section. The embodiment of FIG. 5C is formed by wafer bonding a first substrate 301 and a second substrate 303 made of GaN with a metal adhesive. The metal adhesive forms an intermediate layer 302 which is a metal adhesive layer. As the metal adhesive, Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, and ITO which are generally used for wafer bonding may be used.

도 6은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판을 이용한 수직구조 LED 소자의 단면도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 3족 질화물 반도체 성장용 기판을 이용한 수직구조 LED 소자(400)는 3족 질화물 반도체 성장용 기판(409) 상에 n형 질화물 반도체층(404), 활성층(405), p형 질화물 반도체층(406), p측 전극(408)이 순차로 적층되어 있다. 또한 상기 성장용 기판 하면(A1)에 n측 전극(407)이 형성되어 있다. 6 is a cross-sectional view of a vertical structure LED device using a group III nitride semiconductor growth substrate according to the present invention. Referring to FIG. 6, the vertical structure LED device 400 using the group III nitride semiconductor growth substrate includes an n-type nitride semiconductor layer 404, an active layer 405, and a p on the group III nitride semiconductor growth substrate 409. The type nitride semiconductor layer 406 and the p-side electrode 408 are stacked in this order. The n-side electrode 407 is formed on the lower surface A1 of the growth substrate.

상기 3족 질화물 반도체 성장용 기판(409)은 GaN로 된 제1 기판(403)과, 상기 제1 기판 상에 형성되고 종단면 변경을 위한 중간층(402)과, 상기 중간층 상에 형성되고 GaN로 된 제2 기판(401)을 포함하되, 상기 제1 기판의 하면(A1)과 상기 제2 기판의 상면(A2)은 Ga-종단면이다. n측 전극(407)이 Ga-종단면인 제1 기판의 하면(A1) 상에 형성되므로 오믹 콘택을 이루게 되어 접촉 저항이 낮아지게 된다. 또한, 제2 기판(401)은 GaN 기판이므로 이 기판 상에 성장하는 질화물 반도체 물질과 결정구조가 동일하면서 격자정합을 이루어 질화물 반도체 물질의 성장이 용이하다.The group 3 nitride semiconductor growth substrate 409 includes a first substrate 403 made of GaN, an intermediate layer 402 formed on the first substrate for changing a longitudinal section, and formed of GaN formed on the intermediate layer. A second substrate 401 is included, wherein a bottom surface A1 of the first substrate and a top surface A2 of the second substrate are Ga-terminated cross sections. Since the n-side electrode 407 is formed on the bottom surface A1 of the first substrate, which is a Ga-terminated surface, the n-side electrode 407 forms an ohmic contact, thereby lowering the contact resistance. In addition, since the second substrate 401 is a GaN substrate, the nitride semiconductor material growing on the substrate has the same crystal structure and lattice matching to facilitate growth of the nitride semiconductor material.

상기 중간층(402)은 전술한 바와 같이, 질화처리된 금속층(도 5a의 102), GaAs층(도 5b의 202) 또는 금속 접착층(도 5c의 302)일 수 있다. As described above, the intermediate layer 402 may be a nitrided metal layer (102 of FIG. 5A), a GaAs layer (202 of FIG. 5B) or a metal adhesive layer (302 of FIG. 5C).

상기 n형 반도체층(404)는 n 도핑된 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있 다. 상기 n형 질화물 반도체층(404)의 도핑에 사용되는 불순물은 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(404)은 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법 등과 같은 공정을 사용하여 3족 질화물 반도체 성장용 기판(409) 상면에 형성될 수 있다.The n-type semiconductor layer 404 may be made of an n-doped nitride semiconductor material. Impurities used for doping the n-type nitride semiconductor layer 404 include Si, Ge, Se, Te, or C. The n-type nitride semiconductor layer 404 may be formed on the upper surface of the Group 3 nitride semiconductor growth substrate 409 using a process such as organometallic vapor deposition, molecular beam growth, or hybrid vapor deposition.

상기 활성층(405)은 빛을 발광하기 위한 층으로서, 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 활성층(405)은 InGaN 또는 GaN 등의 질화물 반도체층으로 구성된다. 활성층(405)은 n형 질화물 반도체층(404)과 같이 유기 금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법 등과 같은 공정을 사용하여 n형 질화물 반도체층(404) 상면에 형성될 수 있다.The active layer 405 is a layer for emitting light and preferably has a single or multiple quantum well structure. For example, the active layer 405 is composed of a nitride semiconductor layer such as InGaN or GaN. The active layer 405 may be formed on the n-type nitride semiconductor layer 404 by using a process such as an organic metal vapor deposition method, a molecular beam growth method, or a hybrid vapor deposition method, such as the n-type nitride semiconductor layer 404.

상기 p형 질화물 반도체층(406)은 p 도핑된 질화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. p형 질화물 반도체층(406)의 도핑에 사용되는 불순물은 Mg, Zn, 또는 Be 등이 있다. p형 질화물 반도체층(406)은 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법 등과 같은 공정을 사용하여 활성층(405) 상면에 형성된다.The p-type nitride semiconductor layer 406 may be formed of a p-doped nitride semiconductor material. Impurities used for the doping of the p-type nitride semiconductor layer 406 include Mg, Zn, Be or the like. The p-type nitride semiconductor layer 406 is formed on the top surface of the active layer 405 using a process such as organometallic vapor deposition, molecular beam growth, or hybrid vapor deposition.

n측 전극(407)은 성장용 기판(409) 하면(A1)에 Ti, Cr, Al, Cu 및 Au로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 상기 n측 전극(407)은 화학 기상증착법, 전자빔 증발법 또는 스퍼터링 등의 공정에 의해 형성될 수 있다. 성장용 기판(409) 하면(A1)은 Ga-종단면이므로 n측 전 극(407)과 오믹 콘택을 형성하게 된다. The n-side electrode 407 may be formed on the lower surface A1 of the growth substrate 409 by a single layer or a plurality of layers made of a material selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, Cu, and Au. The n-side electrode 407 may be formed by a process such as chemical vapor deposition, electron beam evaporation, or sputtering. The lower surface A1 of the growth substrate 409 is a Ga- longitudinal cross section, thereby forming an ohmic contact with the n-side electrode 407.

p측 전극(408)은 상기 p 형 질화물 반도체층(406) 상면(A3)에 Au 또는 Au를 함유한 합금을 재료로 하여 화학 기상증착법, 전자빔 증발법 또는 스퍼터링 등의 공정에 의해 형성될 수 있다. The p-side electrode 408 may be formed by chemical vapor deposition, electron beam evaporation, or sputtering, using Au or an alloy containing Au on the upper surface A3 of the p-type nitride semiconductor layer 406. .

도 7은 본 발명의 일시형태에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the group 3 nitride semiconductor growth substrate according to the temporary mode of the present invention.

우선, 도 7의 (a)와 같이 GaN로 된 제1 기판(501)을 마련하고, 상기 제1 기판(501)의 N-종단면(B) 상에 질화처리가 가능한 금속층(502)을 증착시킨다. GaN로 된 제1 기판(501)은 하이브리드 기상증착법 또는 ELO-HVPE와 같은 종래의 GaN 기판 제조방법에 의해 성장시킨다. First, as shown in FIG. 7A, a first substrate 501 made of GaN is provided, and a metal layer 502 capable of nitriding is deposited on the N-termination surface B of the first substrate 501. . The first substrate 501 made of GaN is grown by a conventional GaN substrate manufacturing method such as hybrid vapor deposition or ELO-HVPE.

제1 기판(501)의 N-종단면(B) 상에 형성된 질화처리가 가능한 금속층은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al 등과 같은 헥사고날 구조 또는 면심입방구조 구조를 갖는 전이금속을 스퍼터링, 분자빔 증착법 또는 전자빔 증착법 등의 방식을 이용하여 성장시킴으로써 형성된다. 금속층의 성장시 온도가 500℃ 이하인 경우에는 금속이 폴리크리스탈화되기 때문에 금속층의 성장시 온도는 500℃ 이상이 바람직하다. 이온빔 보조 증착법(Ion Beam Assisted Deposition)을 이용할 경우에는 성장 온도는 상온 이상이면 가능하다.The nitrided metal layer formed on the N-terminal surface B of the first substrate 501 may be formed by sputtering a transition metal having a hexagonal structure or a surface centered cubic structure such as Ni, Cr, Ti, Sc, and Al. It is formed by growing using a method such as vapor deposition or electron beam vapor deposition. When the growth temperature of the metal layer is 500 ° C. or less, since the metal is polycrystallized, the growth temperature of the metal layer is preferably 500 ° C. or more. In the case of using the ion beam assisted deposition method, the growth temperature may be higher than room temperature.

다음으로 도 7의 (b)와 같이, 금속층(502)의 상면을 질화처리한다. 상기 금속층(502)의 질화처리는 NH3 또는 N2 분위기에서 이루어진다. 특히, 금속층(502)이 Ni로 이루어진 경우에는 300℃ 이상에서 질화처리하는 것이 바람직하다.Next, as illustrated in FIG. 7B, the upper surface of the metal layer 502 is nitrided. Nitriding of the metal layer 502 is performed in an NH 3 or N 2 atmosphere. In particular, when the metal layer 502 is made of Ni, it is preferable to carry out nitriding at 300 ° C or higher.

이어 도 7의 (c) 및 (d)와 같이, 표면이 질화처리된 금속층(102) 상에 GaN층을 성장시킨다. GaN층은 하이브리드 기상증착법 또는 유기금속 기상증착법 등의 공정에 의해 형성시킬 수 있다. 질화처리된 금속층(502) 상에서 GaN를 성장시키면 Ga-극성의 GaN가 형성된다. 질화처리된 금속층(502)은 질소(N)가 금속과 결합하여 질소 결합(N-bond)을 이루고 있으며, GaN 성장시 이 질소(N)가 Ga과 결합하게 되므로, 질화처리된 금속층(502) 상에 형성된 GaN는 Ga-극성을 가지게 된다. 질화처리된 금속층(502) 상에 형성된 GaN층은 도 7의 (d)에서와 같이 상면(A2)이 Ga-종단면인 제2 기판(503)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIGS. 7C and 7D, the GaN layer is grown on the metal layer 102 on which the surface is nitrided. The GaN layer can be formed by a process such as a hybrid vapor deposition method or an organometallic vapor deposition method. GaN growth on the nitrided metal layer 502 forms Ga-polar GaN. In the nitrided metal layer 502, nitrogen (N) is bonded to the metal to form a nitrogen bond (N-bond), and since the nitrogen (N) is bonded to Ga during GaN growth, the nitrided metal layer 502 GaN formed on the layer has Ga-polarity. The GaN layer formed on the nitrided metal layer 502 forms a second substrate 503 whose upper surface A2 is Ga-terminated as shown in FIG.

도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 공정 단면도이다. 도 8의 실시형태는 GaAs층을 증착하는 단계(602)가 종단면을 변경하기 위한 중간층을 형성하는 단계라는 점에서 도 7의 실시형태와 차이가 있다.8 is a cross-sectional view of the process for growing a group 3 nitride semiconductor growth substrate according to another embodiment of the present invention. The embodiment of FIG. 8 differs from the embodiment of FIG. 7 in that the step 602 of depositing a GaAs layer forms an intermediate layer for changing the longitudinal section.

먼저 도 8의 (a)와 같이, 하이브리드 기상증착법 또는 ELO-HVPE등과 같은 공정으로 GaN로 된 제1 기판(601)을 성장시킨다. 다음으로 상기 제1 기판(601)의 N- 종단면(B) 상에 GaAs층(602)을 증착시킨다. GaAs(602)층은 유기금속 기상증착법 또는 하이브리드 기상증착법 등의 공정에 의해 형성될 수 있다. First, as shown in FIG. 8A, a first substrate 601 made of GaN is grown by a process such as hybrid vapor deposition or ELO-HVPE. Next, a GaAs layer 602 is deposited on the N-terminal cross-section B of the first substrate 601. The GaAs 602 layer may be formed by a process such as organometallic vapor deposition or hybrid vapor deposition.

다음으로 도 8의 (b)와 같이, GaAs층(602) 상에 GaN를 성장시킨다. GaN는 유기금속 기상증착법 또는 하이브리드 기상증착법 등의 공정에 의해 성장시킬 수 있다. 이와 같이 GaAs(602) 상에 GaN을 성장시키면 Ga-극성의 GaN이 형성된다. GaAs층(602) 상에 형성된 Ga-극성의 GaN층은 도 8의 (c)에서 보는 바와 같이 상면(A2)이 Ga-종단면인 제2 기판(603)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 8B, GaN is grown on the GaAs layer 602. GaN can be grown by a process such as organometallic vapor deposition or hybrid vapor deposition. Thus, when GaN is grown on GaAs 602, Ga-polar GaN is formed. The Ga-polar GaN layer formed on the GaAs layer 602 forms a second substrate 603 whose upper surface A2 is Ga-terminated, as shown in Fig. 8C.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판의 공정 단면도를 나타낸다. 먼저, 도 9의 (a)와 같이 GaN로 된 제1 기판(701) 및 제2 기판(703)을 준비한다. GaN로 된 제1 기판(701) 및 제2 기판(703)은 유기금속 기상증착법 또는 하이브리드 기상증착법 등의 공정에 의해 형성될 수 있다. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a process for growing a group 3 nitride semiconductor growth substrate according to still another embodiment of the present invention. FIG. First, as shown in FIG. 9A, a first substrate 701 and a second substrate 703 made of GaN are prepared. The first substrate 701 and the second substrate 703 made of GaN may be formed by a process such as an organometallic vapor deposition method or a hybrid vapor deposition method.

다음으로 도 9의 (b)와 같이 제1 기판(701)의 N-종단면(B1)과 제2 기판(703)의 N-종단면(B2)을 금속 접착층(702)을 이용하여 웨이퍼 본딩시킨다. 상기 웨어퍼 본딩은 제1 기판(701)의 N-종단면(B1)에 금속 접착층(702)을 형성한 후 제2 기판(703)의 N-종단면(B2)을 금속 접착층(702) 상에 부착할 수 있다. 또한, 제1 기판(701)의 N-종단면(B1)에 금속 접착층(702)을 형성하고, 제2 기판(703)의 N-종단면(B2)에도 금속 접착층(702)을 형성한 후 금속 접착층(702)이 형성된 제1 기 판(701)의 N-종단면(B1)과 제2 기판(703)의 N-종단면(B2)을 부착할 수도 있다.Next, as illustrated in FIG. 9B, the N-termination surface B1 of the first substrate 701 and the N-termination surface B2 of the second substrate 703 are wafer bonded using the metal adhesive layer 702. The wafer bonding forms a metal adhesive layer 702 on the N-terminal surface B1 of the first substrate 701, and then attaches the N-terminal surface B2 of the second substrate 703 on the metal adhesive layer 702. can do. In addition, the metal adhesive layer 702 is formed on the N-terminal surface B1 of the first substrate 701, and the metal adhesive layer is formed on the N-terminal surface B2 of the second substrate 703. The N-termination surface B1 of the first substrate 701 on which the 702 is formed and the N-termination surface B2 of the second substrate 703 may be attached.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 성장용 기판 및 그 제조방법을 통해 상하면이 모두 Ga-종단면인 성장용 기판을 얻을 수 있다. 상기 성장용 기판은 GaN이므로 이 기판 상에 성장하는 질화물 반도체 물질과 결정구조가 동일하므로 질화물 반도체 물질의 성장이 용이하다. 또한 기판과 이 기판 상에 성장하는 질화물 반도체 물질이 격자정합을 이루므로 발광효율이 높은 LED 소자를 얻을 수 있다. 또한 기판 하면이 Ga-종단면이므로 수직구조 LED 소자에서 기판 하면에 형성되는 p측 전극과 오믹 콘택을 형성하여 접촉 저항을 낮출 수 있다.Through the group III nitride semiconductor growth substrate and the manufacturing method according to the present invention described above it is possible to obtain a growth substrate having a top and bottom both Ga- longitudinal section. Since the growth substrate is GaN, the crystal structure is the same as that of the nitride semiconductor material grown on the substrate, so that the growth of the nitride semiconductor material is easy. In addition, since the lattice match between the substrate and the nitride semiconductor material grown on the substrate, an LED device having high luminous efficiency can be obtained. In addition, since the bottom surface of the substrate is Ga-terminated, contact resistance can be lowered by forming an ohmic contact with a p-side electrode formed on the bottom surface of the vertical LED 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 자에게 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.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종단면 변경을 위한 중간층에 의해 상하면이 모두 Ga-종단면인 3족 질화물 반도체 성장용 기판을 얻을 수 있으며, 상기 3족 질화물 반도체 성장용 기판을 수직구조 LED 소자에 이용할 경우 격자정합에 의해 발광 효율이 우수한 LED 소자를 제조할 수 있다. 또한, 상기 기판 하면과 p측 전극간에 오믹 콘택이 형성되어 접촉 저항을 낮출 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a substrate for growing a III-nitride semiconductor having a Ga-terminated upper and lower surfaces thereof can be obtained by an intermediate layer for changing the longitudinal cross-section, and the substrate for growing a III-nitride semiconductor can be used as a vertical LED device. In this case, an LED device having excellent luminous efficiency may be manufactured by lattice matching. In addition, an ohmic contact is formed between the lower surface of the substrate and the p-side electrode, thereby reducing the contact resistance.

Claims (21)

상면이 N-종단면이고 GaN로 된 제1 기판;A first substrate having an N-terminal surface and made of GaN; 상기 제1 기판의 N-종단면 상에 형성된, 종단면 변경을 위한 중간층; 및An intermediate layer for changing a longitudinal section formed on the N-terminal surface of the first substrate; And 상기 중간층 상에 형성되고 GaN로 된 제2 기판을 포함하고,A second substrate formed on said intermediate layer and made of GaN; 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The lower surface of the first substrate and the upper surface of the second substrate is a group III nitride semiconductor growth substrate, characterized in that the Ga- longitudinal section. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 중간층은 질화처리된 금속층인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The intermediate layer is a group III nitride semiconductor growth substrate, characterized in that the nitrided metal layer. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 금속층은 질화처리가 가능한 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The metal layer is a group III nitride semiconductor growth substrate comprising a transition metal capable of nitriding treatment. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 전이금속은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The transition metal is a group III nitride semiconductor growth substrate, characterized in that selected from the group consisting of Ni, Cr, Ti, Sc, Al. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 중간층은 GaAs인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The intermediate layer is a group III nitride semiconductor growth substrate, characterized in that the GaAs. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 중간층은 금속 접착층인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The intermediate layer is a group III nitride semiconductor growth substrate, characterized in that the metal adhesive layer. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 금속 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판.The metal adhesive layer is a group III nitride semiconductor growth substrate, characterized in that selected from the group consisting of Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO. 3족 질화물 반도체 성장용 기판;A group III-nitride semiconductor growth substrate; 상기 성장용 기판 상에 순차 적층된 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer, an active layer and a p-type nitride semiconductor layer sequentially stacked on the growth substrate; 상기 성장용 기판 하면에 형성된 n측 전극; 및An n-side electrode formed on the lower surface of the growth substrate; And 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p측 전극을 포함하고,A p-side electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer, 상기 p형 질화물 반도체층의 상면과 상기 성장용 기판의 하면은 Ga-종단면이고,The upper surface of the p-type nitride semiconductor layer and the lower surface of the growth substrate are Ga- longitudinal cross sections, 상기 성장용 기판은 GaN로 된 제1 기판과, 상기 제1 기판 상에 형성되고 종 단면 변경을 위한 중간층과, 상기 중간층 상에 형성되고 GaN로 된 제2 기판을 포함하되, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면인 것을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.The growth substrate includes a first substrate made of GaN, an intermediate layer formed on the first substrate for changing longitudinal cross-section, and a second substrate formed on the intermediate layer and made of GaN, Vertical structure LED device, characterized in that the lower surface and the upper surface of the second substrate is a Ga- longitudinal section. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 중간층은 질화처리된 금속층인 것을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.The intermediate layer is a vertical structure LED device, characterized in that the nitrided metal layer. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 금속층은 질화처리가 가능한 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.The metal layer is a vertical structure LED device characterized in that it comprises a transition metal capable of nitriding treatment. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 전이금속은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.The transition metal is a vertical structure LED device, characterized in that selected from the group consisting of Ni, Cr, Ti, Sc, Al. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 중간층은 GaAs인 것을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.The intermediate layer is a vertical structure LED device, characterized in that the GaAs. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 중간층은 금속 접착층인 것을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.The intermediate layer is a vertical structure LED device, characterized in that the metal adhesive layer. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 금속 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 수직 구조 LED 소자.Wherein said metal adhesive layer is selected from the group consisting of Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, and ITO. GaN로 된 제1 기판의 N-종단면 상에 종단면 변경을 위한 중간층을 형성하는 단계; 및Forming an intermediate layer for changing the longitudinal section on the N-terminal surface of the first substrate of GaN; And 상기 중간층 상에 GaN을 성장시킴으로써, 상기 중간층 상에 GaN로 된 제2 기판을 형성하는 단계을 포함하되,Growing GaN on the intermediate layer, thereby forming a second substrate of GaN on the intermediate layer, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.The lower surface of the first substrate and the upper surface of the second substrate is a Ga- longitudinal cross-sectional surface manufacturing method for a group III nitride semiconductor growth. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 중간층을 형성하는 단계는,Forming the intermediate layer, 상기 제1 기판의 N-종단면 상에 질화처리가 가능한 금속층을 증착시키는 단계와, 상기 금속층 상면을 질화처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.And depositing a metal layer capable of nitriding on the N-terminal surface of the first substrate, and nitriding the upper surface of the metal layer. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 금속층은 질화처리가 가능한 전이금속인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.The metal layer is a group 3 nitride semiconductor growth substrate manufacturing method, characterized in that the transition metal capable of nitriding treatment. 제17항에 있어서, The method of claim 17, 상기 전이금속은 Ni, Cr, Ti, Sc, Al으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.The transition metal is Ni, Cr, Ti, Sc, Al group III nitride semiconductor growth substrate manufacturing method, characterized in that selected from the group consisting of. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 중간층을 형성하는 단계는,Forming the intermediate layer, 상기 제1 기판의 N-종단면 상에 GaAs층을 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.And depositing a GaAs layer on the N-terminal surface of the first substrate. GaN로 된 제1 기판 및 제2 기판을 준비하는 단계; 및Preparing a first substrate and a second substrate of GaN; And 금속 접착층을 이용하여 상기 제1 기판의 N-종단면과 제2 기판의 N-종단면을 서로 부착시키는 단계를 포함하고,Attaching the N-termination surface of the first substrate and the N-termination surface of the second substrate to each other using a metal adhesive layer, 상기 제1 기판의 하면과 상기 제2 기판의 상면은 Ga-종단면인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.The lower surface of the first substrate and the upper surface of the second substrate is a Ga- longitudinal cross-sectional surface manufacturing method for a group III nitride semiconductor growth. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 금속 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 성장용 기판 제조방법.The metal adhesive layer is Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Pb-Sn, Au-Si, AlSi, Cu-Sn, ITO Group III nitride semiconductor growth substrate manufacturing method characterized in that the group consisting of ITO.
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