KR100707100B1 - 발광 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속물질의 반사막이 아닌 절연체 반사막을 발광다이오드 표면에 적층함으로써, 광반사 효율을 향상시킨 발광 다이오드 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 제 1 질화물 반도체층; 상기 제 1 질화물 반도체층 위에 형성되는 활성층; 상기 활성층 위에 형성되는 제 2 질화물 반도체층; 상기 제 2 질화물 반도체층 위에 형성되는 오믹층; 상기 오믹층 위에 형성되는 적층 반사막; 및 상기 오믹층 위의 일부에 형성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2 질화물 반도체층과 오믹층 사이에는 제 3 질화물 반도체층을 더 포함하고, 상기 오믹층은 Ni, Au, ITO, ZnO 또는 NiO 성분중 적어도 하나를 포함하며, 상기 적층 반사막은 고굴절율로된 절연체 반사막과 저굴절율로된 절연체 반사막이 복수개의 층으로 적층 형성되고, 상기 고굴절율을 갖는 반사막은 Si, TiO2 또는 SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
LED, 반사전극, P형, N형, 활성층, 적층, 절연체, 반사막, 플립칩

Description

발광 다이오드 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THERE OF}
도 1a는 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면.
도 1b는 상기 도 1a의 A 영역을 확대한 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면.
도 2b는 상기 도 2a의 B 영역을 확대한 도면.
도 3a 본 발명에 따른 다른 실시 예에 의한 발광 다이오드의 플립칩 본딩 모습을 도시한 도면.
도 3b는 상기 도 3a의 C 영역을 확대한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 발광 다이오드 101: 사파이어 기판
103: 제 1 N형 질화갈륨층 105: 활성층
106: 반도체층 106a: P형 질화갈륨층
106b: 제 2 N형 질화갈륨층 107: 오믹층
108: 제 1 전극 110: 적층 반사막
111: 서브마운트 112: 반사층
116: 솔더 118: 제 2 전극
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발광 다이오드 표면에 광의 흡수가 없이 반사율이 뛰어난 절연체 반사막을 삽입함으로써, 광반사 효율을 향상시킨 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: 이하 LED라고 함)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체의 일종으로 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용된다.
상기 LED의 동작원리는 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극(Positive-negative)의 접합(junction) 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데, 전자와 정공의 결합에 의하여 에너지 준위가 떨어지게 되는데 이 에너지 준위가 빛으로 방출되는 것이다.
또한, LED는 보편적으로 작은 크기로 제작되며, 엑폭시 몰드와 리드 프레임 및 PCB에 실장된 구조를 하고 있다. 현재 가장 보편적으로 사용하는 LED는 5㎜(T 1 3/4) 플라스틱 패키지(Package)나 특정 응용 분야에 따라 새로운 형태의 패키지를 개발하고 있다. LED에서 방출하는 빛의 색깔은 반도체 칩 구성원소의 배합에 따 라 파장을 만들며 이러한 파장이 빛의 색깔을 결정 짓는다.
특히, LED는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화(slim) 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며 PCB(Printed Circuit Board: 이하 PCB라고 함) 기판에 직접 장착하기 위하여 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다.
이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 SMD 형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
그리고, 최근 들어 반도체 소자에 대한 고밀도 집적화 기술이 발전되고 수요자들이 보다 컴팩트한 전자제품을 선호함에 따라 표면실장기술(SMT)이 널리 사용되고, 반도체 소자의 패키징 기술도BGA(Ball Grid Arrary), 와이어 본딩, 플립칩 본딩 등 설치 공간을 최소화하는 기술이 채택되고 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(10)의 구조는 다음과 같다.
Al2O3 계열의 성분으로 되어있는 사파이어 기판(1) 상에 질화갈륨(GaN)으로된 버퍼층(buffer layer), N형 질화갈륨층(3)을 형성한다.
상기에서와 같이, 상기 사파이어 기판(1) 상에 3족 계열의 원소를 박막 성장하기 위해서는 일반적으로 금속유기화학기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)을 사용하고, 성장 압력은 200 토르(torr)~ 650 토르(torr)를 유지하면서 레이어(layer)를 형성한다.
그리고, 상기 N형 GaN 층은 사수소화 실리콘(Si:H4) 또는 이수소화 실리콘(Si2H6)가스를 이용한 실리콘이 사용된다.
상기 N형 질화갈륨층(3)이 성장되면 상기 N형 질화갈륨층(3) 상에 활성층(5)을 성장시킨다. 상기 활성층(5)은 발광 영역으로서 질화인듐갈륨(InGaN)으로된 양자우물을 갖는 반도체 층이다. 상기 활성층(5)이 성장되면 계속해서 P형 질화갈륨층(6)을 형성한다. 상기 P형 질화갈륨층(6)은 AlGaN 또는 InGaN 성분으로 이루어진다.
상기 P형 질화갈륨층(6)은 상기 N형 질화갈륨층(3)과 대조되는 층으로써, 상기 N형 질화갈륨층(3)은 외부로부터 인가되는 전압에 의하여 전자들을 상기 활성층(5)에 공급한다.
그리고 상대적으로 상기 P형 질화갈륨층(6)은 외부에 인가되는 전압에 의하여 정공(hole)들을 상기 활성층(5)에 공급함으로써, 상기 활성층(5)에서 정공(hole)과 전자가 서로 결합하여 광을 발생시키도록 한다.
그리고 상기 P형 질화갈륨층(6) 상에 반사율이 높은 금속을 형성하여 반사판 역할을 포함하는 P형 반사전극(8)을 형성한다. 여기서, 상기 반사전극 상에는 전극 패드(pad)를 더 형성할 수 있다.
상기 N형 전극은 상기 N형 질화갈륨층(3)까지 식각하여 오픈 시킨 다음, 상기 N형 질화갈륨층(3) 상에 N형 전극을 형성한다.
상기 발광 다이오드(10)는 플립칩 형태로 상기 서브마운트(11) 상에 실장되는데, 상기 서브마운트(11) 상의 실장될 영역에 언더범프금속(Under Bump Metal: UBM, 15)을 상기 발광 다이오드(10)와 서브마운트(11) 상에 형성한 다음, 솔더(solder:16)를 사이에 두고 전기적으로 본딩한다.
상기와 같은 구조로 플립칩 본딩된 발광 다이오드(10)는 서브마운트(11)를 통하여 전원이 발광 다이오드(10)에 인가되면, 상기 활성층(5)에서 전자와 정공이 결합하여 광을 발생한다.
이와 같이 상기 활성층(5)에서 발생된 광의 일부는 상기 사파이어 기판(1)을 통하여 외부로 방출되고, 일부의 광은 상기 P형 질화갈륨층(6)과 P형 반사전극(8) 및 상기 서브마운트(11) 상에 형성되어 있는 반사층(12)에서 반사된 후 외부로 방출된다.
특히, 발광 다이오드(10)가 플립칩 본딩된 경우에는 활성층(5)에서 발생된 광이 직접 또는 반사된 후 사파이어 기판(1)을 통하여 외부로 방출되므로, 반도체 탑면으로 광을 발생시키는 발광 다이오드에 비해서 광효율이 증가하는 장점이 있다.
또한, 반도체 탑면으로 광이 방출되는 발광 다이오드의 경우에는 와이어에 의해 본딩되는 영역에 P형 전극, N형 전극을 불투명 금속으로 형성하기 때문에 광효율이 저하되는 문제가 있었지만, 플립칩 본딩 발광 다이오드는 이와 같은 광저하 요인이 없다.
도 1b는 상기 도 1a의 A 영역을 확대한 도면으로서, 도시된 바와 같이, P형 반사 전극(8)과 P형 질화갈륨층(6)의 구조를 도시하였다.
상기 P형 반사전극(8)은 활성층에서 발생된 광을 반사시키기 위하여 반사율이 높은 금속층으로 되어 있는데, 주로 사용되는 금속은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni)과 같은 금속을 사용한다.
따라서, 상기 P형 반사전극(8)의 구조가 알루미늄 또는 은으로된 제 1 반사전극(8a)과 니켈 성분으로된 제 2 반사전극(8b)으로 구성되어 있음을 볼 수 있다.
그래서 상기 활성층에서 발생되는 광은 상기 P형 질화갈륨층(6)을 진행한 다음, 상기 P형 반사전극(8)인 제 1 반사전극(8a)과 제 2 반사전극(8b)에서 반사가 이루어진다.
하지만, 상기와 같이 플립칩 본딩을 하기 위하여 제조된 발광 다이오드는 발생된 광이 P형 반사전극에 의해 일부는 반사되고 일부는 반사전극에 흡수가 되어 반사율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은, 발광 다이오드의 표면에 절연체 적층 반사막을 삽입함으로써, 반사효율을 향상시킨 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 발광 다이오드는,
제 1 질화물 반도체층;
상기 제 1 질화물 반도체층 위에 형성되는 활성층;
상기 활성층 위에 형성되는 제 2 질화물 반도체층;
상기 제 2 질화물 반도체층 위에 형성되는 오믹층;
상기 오믹층 위에 형성되는 적층 반사막; 및
상기 오믹층 위의 일부에 형성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2 질화물 반도체층과 오믹층 사이에는 제 3 질화물 반도체층을 더 포함하고, 상기 오믹층은 Ni, Au, ITO, ZnO 또는 NiO 성분중 적어도 하나를 포함하며, 상기 적층 반사막은 고굴절율로된 절연체 반사막과 저굴절율로된 절연체 반사막이 복수개의 층으로 적층 형성되고, 상기 고굴절율을 갖는 반사막은 Si, TiO2 또는 SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 저 굴절율을 갖는 반사막은 Al2O3, SiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 적층 반사막의 적층된 개수는 4~16개이며, 상기 적층 반사막은 일부가 오픈되고, 상기 전극은 상기 적층 반사막의 오픈된 영역에 형성되고, 상기 전극의 일부가 상기 적층 반사막에 의해 덮이는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법은,
제 1 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제 1 질화물 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 위에 제 2 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제 2 질화물 반도체층 위에 오믹층을 형성하는 단계;
상기 오믹층 위에 고굴절율과 저굴절율로된 반사막을 교대로 적층하여 적층 반사막을 형성하는 단계; 및
상기 오믹층 위에 일부에 형성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적층 반사막을 형성하는 방법은 저항가열식진공증착법, 전자빔가열식진공증착법, 이온플레이팅법, 이온빔어시스트진공증착법, 스퍼터링법 중 어느 하나의 공정을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 고굴절율을 갖는 반사막은 Si, TiO2 또는 SiNx 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 저 굴절율을 갖는 반사막은 Al2O3, SiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제 2 질화물 반도체층 위에 제 3 질화물 반도체층을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광 다이오드의 P형 질화갈륨층과 P형 반사전극 사이에 오믹층과 적층 반사막을 삽입함으로써, 반사효율을 향상시킨다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, Al2O3 계열의 성분으로 되어있는 사파이어 기판(101) 상에 버퍼층(GaN buffer layer), N형으로 도핑된 제 1 N형 질화갈륨층(103)을 형성한다.
상기 제 1 N형 질화갈륨층(103)이 성장되면 상기 제 1 N형 질화갈륨층(103) 상에 활성층(105)을 성장시킨다. 상기 활성층(105)은 발광 영역으로서 질화인듐갈 륨(InGaN)으로된 양자 우물을 갖는 반도체 층을 가질 수 있다. 상기 활성층(105)이 성장되면 계속해서 반도체층(106)을 형성한다. 상기 반도체층(106)은 도 2b에 설명한 바와 같이, P형 질화갈륨층(도 2b의 106a, P-AlGaN, P-AlGaN(Mg), P-InGaN 성분)과 제 2N형 질화갈륨층(106b)으로 이루어진다.
상기 반도체층(106)의 P형 질화갈륨층(106a)은 상기 제 1 N형 질화갈륨층(103)과 대조되는 층으로써, 상기 제 1 N형 질화갈륨층(103)은 외부로부터 인가되는 전압에 의하여 전자들을 상기 활성층(105)에 공급한다.
그리고 상대적으로 상기 반도체층(106)은 외부에 인가되는 전압에 의하여 정공(hole)들을 상기 활성층(105)에 공급함으로써, 상기 활성층(105)에서 정공(hole)과 전자가 서로 결합하여 광을 발생시키도록 한다.
상기 반도체층(106)이 형성되면, 상기 반도체층(106) 상에 Ni, Au와 같은 금속이나 ZnO 또는 NiO와 같은 투광성 금속 산화물을 이용하여 오믹층(107)을 형성한다. 상기 오믹층(107)은 반도체와 금속간의 접촉시 저항을 낮게 형성할 뿐만 아니라 전류 확산(current spreader) 성질이 있으므로 전류 흐름을 원활하게 한다.
상기 오믹층(107)이 형성되면, Si, TiO2 또는 SiNx 와 같은 고굴절율을 갖는 제 1 반사막과 Al203, SiO2, SiNx와 같은 저 굴절율을 갖는 제 2 반사막을 교대로 다수개 적층한 적층 반사막(110)을 형성한다.
이때, 맨 마지막 적층 반사막(110)은 고굴절율을 갖는 제 1 반사막이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막 또는 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막과 같은 순서로 적층한다.
마찬가지로 상기 오믹층(107) 상에 저 굴절율을 갖는 제 2 반사막이 형성되면, 맨 마지막 적층 반사막은 고굴절율을 갖는 제 1 반사막이 오도록 할 수 있다.
즉, 제 2 반사막/ 제 1 반사막 또는 제 2 반사막/ 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막 순서로 적층을 한다.
이와 같이 고굴절율의 제 1 반사막과 저 굴절율의 제 2 반사막을 다수개의 층, 바람직하게는 4층에서 16층 정도로 적층한다.
상기 적층 반사막(110)을 적층한 후, 상기 반도체층(106)에 전기적으로 연결되는 제 2 전극(108)을 형성할 영역에서는 전류가 주입될 수 있도록 개구부를 형성하여 상기 오믹층(107)상에 상기 제 2 전극(108)이 형성될 수 있도록 한다.
공정 방법에 따라 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 전극(108)을 상기 오믹층(107) 상에 먼저 형성한 후 상기 절연체 적층 반사막(110)을 상기 오믹층(107) 및 상기 제 2 전극(108) 상에 형성할 수도 있다.
상기 절연체 적층 반사막(110)을 형성한 후에는 상기 제 2 전극(108)으로 전류가 주입될 수 있도록 상기 절연체 적층 반사막(110) 일부를 식각하여 오픈되게 한다.
상기 제 2 전극(108)의 경우에는 상기 제 2 N형 질화갈륨층(106b)과 전기적으로 연결되도록 상기 제 2 N 형 질화갈륨층(106b)까지 일부 식각된 영역 상에 형성한다.(도 3a와 도 3b에 상세히 서술하였다.)
이와 같이, 발광 다이오드(100)가 완성되면, 서브마운트(111) 상에 실장을 하는데, 상기 서브마운트(111) 상의 실장될 영역에 언더범퍼금속(Under Bump Metal: UBM, 115)을 상기 발광 다이오드(100)와 서브마운트(111) 상에 형성한 다음, 솔더(solder: 116)를 사이에 두고 서브마운트(111)와 전기적으로 본딩한다.
상기와 같은 구조로 플립칩 본딩된 발광 다이오드(100)는 서브마운트(111)를 통하여 전원이 발광 다이오드(100)에 인가되면, 상기 활성층(105)에서 전자와 정공이 결합하여 광을 발생한다.
도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 118은 제 2 전극을 나타낸다.
본 발명에서는 상기 반도체층(106)의 P형 질화갈륨층 또는 상기 반도체층(106)의 P형 질화갈륨층 상에 형성되는 제 2 N형 질화갈륨층(도 2b에 도시 106b) 상에 적층 반사막(110)과 안전한 계면 상태를 유지하면서, 반도체와 금속간의 접촉저항을 줄여주면서 전류퍼짐 현상을 좋게하는 오믹층(107)과 고굴절율과 저굴절율로된 반사막이 다수개 적층되어 있는 적층 반사막(110)을 게재하였다.
따라서, 상기 활성층(105)으로부터 발생하는 광은 적층 반사막(110)에서 전반사가 일어나 반사효율을 높임으로써 발생된 광의 내부 손실을 줄여서 광효율을 향상시켰다.
도 2b는 상기 도 2a의 B 영역을 확대한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 반도체층(106)은 P형 질화갈륨층(106a, P-AlGaN, P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분)만 형성하거나, 상기 P형 질화갈륨층(106a, P-AlGaN, P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분)와 제 2N형 질화갈륨층(106b)으로된 이중층으로 형성되어 있다.
그런 다음, 상기 반도체층(106) 상에 오믹층(107)이 형성되어 있고, 상기 오믹층(107) 상에 적층 반사막(110)이 형성되어 있다.
상기 적층 반사막(110)은 도 2a에서 설명한 바와 같이, 고굴절율을 갖는 제 1 반사막과 저 굴절율을 갖는 제 2 반사막이 교대로 형성되어 반사율을 향상시킨 층이다.
상기 적층 반사막(110)을 형성하는 방법은 저항가열식진공증착법, 전자빔가열식진공증착법, 이온플레이팅법, 이온빔어시스트진공증착법, 스퍼터링법과 같은 진공성막법, 다시 말하면 건식법이 적용될 수 있다.
상기 형성 방법 중에서 가장 바람직한 방법은 연속적인 성막이 가능한 진공성막법을 사용하는 것이 좋을 것이다.
상기 스퍼터링 방법에서는 3개의 타겟 물질이 장착되도록 하고, 스퍼터링 환경으로는 헬륨, 네온, 아르곤등을 사용할 수 있고, 가스의 순도는 99.5%에 이르도록 한다.
특히, 산화티탄을 증착하는 경우에는 화학 양론비로 산소가 부족한 경우 빛을 흡수하는 성질을 더 가지게 되므로, 산화 티탄 증착시에는 스퍼터링 환경에 산소를 첨가하는 것이 바람직하다.
바람직하게는 스퍼터링 환경은 RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용한다.
본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 반사막 구조에 의해서 발광 다이오드에서 생성된 빛은 95%이상 반사막에 의해서 반사되어, 발광 다이오드의 고휘도를 달성하는데 있어 높이 기여할 수 있다. 또한, 장시간 사용하더라도 박리되거나, 열 화되지 않기 때문에 오랜시간에 걸쳐서 신뢰성 있고, 안정되게 사용될 수 있는 장점이 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 다른 실시 예에 의한 발광 다이오드의 플립칩 본딩 모습을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, Al2O3 계열의 성분으로 되어있는 사파이어 기판(201) 상에 버퍼층(buffer layer), N형으로 도핑된 제 1 N형 질화갈륨층(203)을 형성한다.
상기 제 1 N형 질화갈륨층(203)이 성장되면 상기 제 1 N형 질화갈륨층(203) 상에 활성층(205)을 성장시킨다. 상기 활성층(205)은 발광 영역으로서 질화인듐갈륨(InGaN)으로된 양자 우물을 갖는 반도체 층을 가질 수 있다. 상기 활성층(205)이 성장되면 계속해서 반도체층(206)을 형성한다. 상기 반도체층(206)은 도 3b에 설명한 바와 같이, P형 질화갈륨층(206a, P-AlGaN, P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분)과 제 2N형 질화갈륨층(206b)으로 이루어진다.
상기 반도체층(206)은 상기 제 1 N형 질화갈륨층(203)과 대조되는 층으로써, 상기 제 1 N형 질화갈륨층(203)은 외부로부터 인가되는 전압에 의하여 전자들을 상기 활성층(205)에 공급한다.
그리고 상대적으로 상기 반도체층(206)은 외부에 인가되는 전압에 의하여 정공(hole)들을 상기 활성층(205)에 공급함으로써, 상기 활성층(205)에서 정공(hole)과 전자가 서로 결합하여 광을 발생시키도록 한다.
상기 반도체층(206)이 형성되면, 상기 반도체층(206) 상에 Ni, Au와 같은 금 속이나 ZnO 또는 NiO와 같은 투광성 금속 산화물을 이용하여 오믹층(207)을 형성한다. 상기 오믹층(207)은 반도체와 금속간의 접촉시 저항을 낮게 형성할 뿐만 아니라 전류 확산(current spreader) 성질이 있으므로 전류 흐름을 원활하게 한다.
상기 오믹층(207)이 형성되면, 제 2 전극(208)을 형성하고, 계속해서 상기 제 2 전극(208)을 감싸도록 Si, TiO2 또는 SiNx 와 같은 고굴절율을 갖는 제 1 반사막과 Al203, SiO2, SiNx와 같은 저 굴절율을 갖는 제 2 반사막을 교대로 다수개 적층한 적층 반사막(210)을 형성한다.
이때, 맨 마지막 적층 반사막(210)은 고굴절율을 갖는 제 1 반사막이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막 또는 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막과 같은 순서로 적층한다.
마찬가지로 상기 오믹층(207) 상에 저 굴절율을 갖는 제 2 반사막이 형성되면, 맨 마지막 적층 반사막은 고굴절율을 갖는 제 1 반사막이 오도록 할 수 있다.
즉, 제 2 반사막/ 제 1 반사막 또는 제 2 반사막/ 제 1 반사막/ 제 2 반사막/ 제 1 반사막 순서로 적층을 한다.
이와 같이 고굴절율의 제 1 반사막과 저 굴절율의 제 2 반사막을 다수개의 층, 바람직하게는 4층에서 16층 정도로 적층한다.
상기 적층 반사막(210)을 적층한 후, 상기 반도체층(206)에 전기적으로 연결되는 제 2 전극(208)을 형성할 영역에서는 전류가 주입될 수 있도록 개구부를 형성 한다.
즉, 상기 제 2 전극(208)을 상기 오믹층(207) 상에 먼저 형성한 후 상기 절연체 적층 반사막(210)을 상기 오믹층(207) 및 상기 제 2 전극(208) 상에 형성하였다.
그리고, 상기 절연체 적층 반사막(210)을 형성한 후에는 상기 제 2 전극(208)으로 전류가 주입될 수 있도록 상기 절연체 적층 반사막(210) 일부를 식각하여 오픈하였다.
이와 같이, 발광 다이오드(200)가 완성되면, 서브마운트(211) 상에 실장을 하는데, 상기 서브마운트(211) 상의 실장될 영역에 언더범퍼금속(Under Bump Metal: UBM, 215)을 상기 발광 다이오드(200)와 서브마운트(211) 상에 형성한 다음, 솔더(solder: 216)를 사이에 두고 서브마운트(211)와 전기적으로 본딩한다.
상기와 같은 구조로 플립칩 본딩된 발광 다이오드(200)는 서브마운트(211)를 통하여 전원이 발광 다이오드(200)에 인가되면, 상기 활성층(205)에서 전자와 정공이 결합하여 광을 발생한다.
도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 218은 제 2 전극을 나타낸다.
본 발명에서는 상기 반도체층(206) 또는 상기 반도체층(206) 상에 형성되는 제 2 N형 질화갈륨층(도 2b에 도시 206b) 상에 적층 반사막(210)과 안전한 계면 상태를 유지하면서, 반도체와 금속간의 접촉저항을 줄여주면서 전류퍼짐 현상을 좋게하는 오믹층(207)과 고굴절율과 저굴절율로된 반사막이 다수개 적층되어 있는 적층 반사막(210)을 게재하였다.
따라서, 상기 활성층(205)으로부터 발생하는 광은 적층 반사막(210)에서 전반사가 일어나 반사효율을 높임으로써 발생된 광의 내부 손실을 줄여서 광효율을 향상시켰다.
도 3b는 상기 도 3a의 C 영역을 확대한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 반도체층(206)은 P형 질화갈륨층(206a, P-AlGaN, P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분)만 형성하거나, P형 질화갈륨층(206a, P-AlGaN, P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분)와 제 2N형 질화갈륨층(206b)으로된 이중층으로 형성되어 있다.
그런 다음, 상기 반도체층(206) 상에 오믹층(207)이 형성되어 있고, 상기 오믹층(207) 상에 제 2 전극(208)이 형성되어 있다.
그리고 상기 제 2 전극(208) 상에 적층 반사막(210)이 형성되어 있다.
상기 적층 반사막(210)은 도 3a에서 설명한 바와 같이, 고굴절율을 갖는 제 1 반사막과 저 굴절율을 갖는 제 2 반사막이 교대로 형성되어 반사율을 향상시킨 층이다.
그 제조방법과 특성은 상기 도 2b에 설명한 것과 같다.
따라서, 본 발명에서는 적층 반사막과 전극의 형성 형태를 변경하여 활성층에서 발생하는 광을 전반사시키고 전반사된 빛을 저 굴절율을 갖는 반사막에서는 투과시키도록 함으로써, 광반사 효율을 향상시켰다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 발광 다이오드의 P형 질화갈륨층과 P형 반사전극 사이에 오믹층과 적층 반사막을 삽입함으로써, 반사효율을 향 상시킨 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 제 1 질화물 반도체층;
    상기 제 1 질화물 반도체층 위에 형성되는 활성층;
    상기 활성층 위에 형성되는 제 2 질화물 반도체층;
    상기 제 2 질화물 반도체층 위에 형성되는 오믹층;
    상기 오믹층 위에 형성되는 적층 반사막; 및
    상기 오믹층 위의 일부에 형성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 질화물 반도체층과 오믹층 사이에는 제 3 질화물 반도체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오믹층은 Ni, Au, ITO, ZnO 또는 NiO 성분중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층 반사막은 고굴절율로된 절연체 반사막과 저굴절율로된 절연체 반 사막이 복수개의 층으로 적층 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고굴절율을 갖는 반사막은 Si, TiO2 또는 SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 저 굴절율을 갖는 반사막은 Al2O3, SiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층 반사막의 적층된 개수는 4~16개인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층 반사막은 일부가 오픈된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전극은 상기 적층 반사막의 오픈된 영역에 형성되는 것을 특징으로 하 는 발광 다이오드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극의 일부가 상기 적층 반사막에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  11. 제 1 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 질화물 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 위에 제 2 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 질화물 반도체층 위에 오믹층을 형성하는 단계;
    상기 오믹층 위에 고굴절율과 저굴절율로된 반사막을 교대로 적층하여 적층 반사막을 형성하는 단계; 및
    상기 오믹층 위에 일부에 형성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적층 반사막을 형성하는 방법은 저항가열식진공증착법, 전자빔가열식진공증착법, 이온플레이팅법, 이온빔어시스트진공증착법, 스퍼터링법 중 어느 하나의 공정을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 고굴절율을 갖는 반사막은 Si, TiO2 또는 SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 저 굴절율을 갖는 반사막은 Al2O3, SiO2, SiNx 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 질화물 반도체층 위에 제 3 질화물 반도체층을 더 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11145519A (ja) * 1997-09-02 1999-05-28 Toshiba Corp 半導体発光素子、半導体発光装置および画像表示装置
JP2003069086A (ja) * 2001-06-11 2003-03-07 Lumileds Lighting Us Llc コンフォーマルに被覆された蛍光変換発光半導体構造を製造するための電気泳動の使用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11145519A (ja) * 1997-09-02 1999-05-28 Toshiba Corp 半導体発光素子、半導体発光装置および画像表示装置
JP2003069086A (ja) * 2001-06-11 2003-03-07 Lumileds Lighting Us Llc コンフォーマルに被覆された蛍光変換発光半導体構造を製造するための電気泳動の使用

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