KR100735490B1 - 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100735490B1
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이수열
우종균
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Abstract

본 발명은 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 전류 저지층(current blocking layer)의 표면에 요철을 형성하여, 상기 전류 저지층으로 향하는 빛을 난반사시킴으로써, LED 소자의 휘도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
이를 위한 본 발명에 의한 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자는, n형 전극; 상기 n형 전극의 하면에 아래로 순차 형성된 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층; 상기 p형 질화갈륨층의 하면 중 상기 n형 전극과 대응하는 부분에 형성되며, 그 표면에 요철이 형성된 전류 저지층; 상기 전류 저지층을 덮도록 상기 발광 구조물의 하면에 형성된 p형 전극; 및 상기 p형 전극의 하면에 형성된 구조지지층을 포함한다.
수직구조, LED, 전류 저지층(current blocking layer), 휘도

Description

수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법{Vertically structured GaN type light emitting diode device and method of manufacturing the same}
도 1은 종래기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 다른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 5a 내지 도 5m은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
400: 사파이어 기판 401: n형 질화갈륨층
402: 활성층 403: p형 질화갈륨층
404: 전류 저지층 405: p형 전극
406: 배리어 금속층 407: 보호막
408: 도금 시드층 409: 구조지지층
409a: 제 1 도금층 409b: 제 2 도금층
410: 투명 전극 411: n형 전극
본 발명은 수직구조(수직전극형) 질화갈륨계(GaN) 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라 칭함) 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전류 저지층의 표면에 요철을 형성하거나, 상기 전류 저지층을 도트 형태로 형성하여, 상기 전류 저지층으로 향하는 빛을 난반사시킴으로써, LED 소자의 휘도를 개선할 수 있는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 질화갈륨계 LED 소자는 사파이어 기판 상에 성장하지만, 이러한 사파이어 기판은 단단하고 전기적으로 부도체이며, 열전도 특성이 좋지 않아 질화갈륨계 LED 소자의 크기를 줄여 제조원가를 절감하거나, 광출력 및 칩의 특성을 개선시키는데 한계가 있다. 특히, LED 소자의 고출력화를 위해서는 대전류 인가가 필수이기 때문에 LED 소자의 열 방출 문제를 해결하는 것이 중요하다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로, 종래에는 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off: LLO)를 이용하여 사파이어 기판을 제거한 수직구조 질화갈륨계 LED 소자가 제안되었다.
그러면, 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 종래기술에 따른 다른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조를 나타내는 단면도이다.
우선, 종래기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자는, 도 1에 도시한 바와 같이, n형 본딩 패드(110)와, 상기 n형 본딩 패드(110) 하면에 형성된 n형 전극(120)과, 상기 n형 전극(120) 하면에 형성되어 전류 확산 효율을 향상시키는 투명 전극(130)과, 상기 투명 전극(130) 하면에 형성되어 있는 n형 질화갈륨층(140)과, 상기 n형 질화갈륨층(140) 하면에 형성되어 있는 활성층(150)과, 상기 활성층(150) 하면에 형성되어 있는 p형 질화갈륨층(160)과, 상기 p형 질화갈륨층(160) 하면에 형성된 p형 전극(170), 및 상기 p형 전극(170) 하면에 형성된 구조지지층(190)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 미설명한 도면부호 180은 구조지지층(190)이 전해 도금 또는 무전해 도금법 등을 통해 형성될 때, 도금 공정시, 도금 결정핵 역할을 하는 도금 시드층(seed layer)이다.
상기한 바와 같은 종래기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에 있어서, 한 쌍의 전극 즉, n형 전극(120)과 p형 전극(170)은, n형 질화갈륨층(140), 활성층(150), 및 p형 질화갈륨층(160)으로 구성된 발광 구조물을 사이에 두고 서로 수직으로 나란하게 배치되어 있으며, 그 중 n형 전극(120)은 전류 확산 효율을 향상시키기 위해 발광 구조물의 상면 중심에 배치되어 있는 바, 그 구조에 따라 전류는 n형 전극(120)에서 p형 전극(170) 사이의 중심 부분에 해당하는 발광 구조물로 집중하게 된다.
그러나, 상기와 같이 전류가 발광 구조물의 중심 부분에 집중하게 되면, 발광 구조물에서 생성되는 광이 중심 부분으로 집중되기 때문에, 전체적인 발광효율이 낮아지게 되어, 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 휘도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 종래기술에 따른 다른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 n형 전극(120)과 p형 전극(170) 사이에 전류가 흐르지 못하도록 하는 저항이 높은 금속 또는 산화물과 같은 절연물로 이루어진 전류 저지층(current blocking layer; 200)을 구비하고 있다.
여기서, 이러한 종래기술에 따른 다른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서는, 상기 전류 저지층(200)을 추가적으로 구비함으로써, n형 전극(120)과 p형 전극(170) 사이의 중심부로 집중되던 전류를 그 이외의 영역으로 확산시켜, 전류 확산 효율을 증가시키고, 균일한 발광을 얻을 수 있다는 이점이 있으나, 상기 발광 구조물에서 발광하는 빛은 대부분 수직 경로로 발광되기 때문에, 상기 발광 구조물에서 발광되어 n형 전극(120)에서 반사된 후, 상기 전류 저지층(200)으로 향하는 빛이, 소자의 외부로 방출되지 못하고 소자 내에서 손실될 수 있어, 소자의 휘도가 여전히 낮은 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 전류 저지층으로 향하는 빛이 소자 내에서 손실되는 것을 억제하여, LED 소자의 휘도를 개선할 수 있는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자는,
n형 전극;
상기 n형 전극의 하면에 아래로 순차 형성된 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층;
상기 p형 질화갈륨층의 하면 중 상기 n형 전극과 대응하는 부분에 형성되며, 그 표면에 요철이 형성된 전류 저지층;
상기 전류 저지층을 덮도록 상기 p형 질화갈륨층의 하면에 형성된 p형 전극; 및
상기 p형 전극의 하면에 형성된 구조지지층을 포함한다.
여기서, 상기 전류 저지층은 절연층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 절연층은, In2O3, ZnO, SiO2, Al2O3 및 Si3N4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자는,
n형 전극;
상기 n형 전극의 하면에 아래로 순차 형성된 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층;
상기 p형 질화갈륨층의 하면 중 상기 n형 전극과 대응하는 부분에 도트 형태로 형성된 전류 저지층;
상기 전류 저지층을 덮도록 상기 p형 질화갈륨층의 하면에 형성된 p형 전극; 및
상기 p형 전극의 하면에 형성된 구조지지층을 포함한다.
여기서, 상기 전류 저지층은 금속층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 금속층은, Al, Ti 및 TiW로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 n형 전극은 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법은,
사파이어 기판 상에 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층을 차례로 형성하는 단계;
상기 p형 질화갈륨층의 일부분 상에 그 표면에 요철이 형성된 전류 저지층을 형성하는 단계;
상기 전류 저지층을 포함한 상기 p형 질화갈륨층 상에 p형 전극을 형성하는 단계;
상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계;
상기 사파이어 기판을 LLO(Laser Lift-Off) 공정으로 제거하는 단계; 및
상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 질화갈륨층의 상기 전류 저지층과 대응하는 부분 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 전류 저지층을 형성하는 단계는,
상기 p형 질화갈륨층의 일부분 상에 절연층을 형성하는 단계; 및
상기 절연층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 절연층은, In2O3, ZnO, SiO2, Al2O3 및 Si3N4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요철은 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 다른 제조방법은,
사파이어 기판 상에 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층을 차례로 형성하는 단계;
상기 p형 질화갈륨층의 일부분 상에 도트 형태의 전류 저지층을 형성하는 단계;
상기 전류 저지층을 포함한 상기 p형 질화갈륨층 상에 p형 전극을 형성하는 단계;
상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계;
상기 사파이어 기판을 LLO(Laser Lift-Off) 공정으로 제거하는 단계; 및
상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 질화갈륨층의 상기 전류 저지층과 대응하는 부분 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 전류 저지층은 금속층으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 금속층은 약 10 Å으로 증착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속층은, Al, Ti 및 TiW로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 n형 전극은 반사율이 높은 금속으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조에 관한 실시예
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 구조를 나타내는 단면도이다.
우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 최상부에는, 외부 소자와 전기적으로 연결하기 위한 n형 본딩 패드(도시안함)가 형성되어 있다.
상기 n형 본딩 패드의 하면에는 n형 전극(411)이 형성되어 있다. 이때, 상기 n형 전극(411)은 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록, 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 n형 전극(411)의 하면에는 n형 질화갈륨층(401)이 형성되어 있으며, 보다 상세하게, 상기 n형 질화갈륨층(401)은 n형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.
한편, 전류 확산 효율을 향상시키기 위해, 본 발명은 상기 n형 전극(411)과 접하고 있는 상기 n형 질화갈륨층(401) 상에 투명 전극(410)을 더 구비하고 있다.
상기 n형 질화갈륨층(401)의 하면에는 활성층(402) 및 p형 질화갈륨층(403) 이 아래로 순차 적층되어 발광 구조물을 이룬다. 이때, 상기 발광 구조물 중 활성층(402)은 InGaN/GaN층으로 구성된 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조로 형성될 수 있으며, 상기 p형 질화갈륨층(403)은 상기 n형 질화갈륨층(401)과 마찬가지로 p형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.
상기 질화갈륨계 LED 구조물의 p형 질화갈륨층(403) 하면 중 상기 n형 전극(411)이 형성된 영역과 대응하는 부분에는, 전류가 질화갈륨계 LED 구조물의 중심부로 집중되는 것을 최소화하기 위한 전류 저지층(404)이 형성되어 있다.
여기서, 본 발명에 의한 상기 전류 저지층(404)의 표면에는 요철이 형성되어 있다. 이때, 그 표면에 요철이 형성되어 있는 상기 전류 저지층(404)은 절연층으로 이루어지는 것이 바람직하고, 예컨대, In2O3, ZnO, SiO2, Al2O3 및 Si3N4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 절연층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 그 표면에 요철이 형성되어 있는 상기 전류 저지층(404)은, LED 구조물의 중심부로 집중되는 전류를 그 이외의 영역으로 확산시켜, 전류 확산 효율을 증가시키고 균일한 발광을 얻을 수 있도록 해줄 뿐만 아니라, 상기 발광 구조물에서 발광되어 n형 전극(411) 또는 n형 본딩 패드에 반사된 후, 상기 전류 저지층(404)으로 향하는 빛이, 상기 전류 저지층(404)의 요철부에서 난반사(scattered reflection), 즉, 여러 방향으로 산란 반사되어 흩어지게 할 수 있다. 이로써, 본 발명은 전류 저지층(404)에 의해 소자의 외부로 방출되지 못하고 소자 내에서 손실되는 빛의 양을 최소화하여, 소자의 휘도를 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 전류 저지층(404)은, 상술한 바와 같이 그 표면에 요철이 형성되어 있는 대신에, 도 4에 도시한 바와 같이, 도트(dot) 형태로 형성될 수도 있다. 상기 도트 형태의 전류 저지층(404)은 금속층으로 이루어지는 것이 바람직하고, 이때, 상기 금속층은, p형 질화갈륨층(403)과 오믹 특성이 좋지 않은 금속, 예컨대 Al, Ti 및 TiW로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 4에 도시한 상기 도트 형태로 형성된 전류 저지층(404)은, 도 3에 도시한, 요철이 형성되어 있는 전류 저지층(404)과 마찬가지로, LED 구조물의 중심부로 집중되는 전류를 그 이외의 영역으로 확산시켜, 전류 확산 효율을 증가시키고 균일한 발광을 얻을 수 있도록 함은 물론, 발광 구조물에서 발광되어 n형 전극(411) 또는 n형 본딩 패드에 반사된 후, 상기 전류 저지층(404)으로 향하는 빛이, 상기 도트 형상의 전류 저지층(404)에서 난반사되도록 할 수 있다.
상기 전류 저지층(404)을 포함한 상기 질화갈륨계 LED 구조물의 p형 질화갈륨층(403)의 하면에는, 상기 전류 저지층(404)을 덮도록 p형 전극(405)이 형성되어 있다. 상기 p형 전극(405)은 상기 n형 전극(411)과 마찬가지로 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 p형 전극(405)의 표면에는, Ni 및 TiW 등의 금속으로 이루어지는 배리어(barrier) 금속층(406)이 형성되어 있다.
또한, 상기 배리어 금속층(406) 하면의 일부분을 제외한 발광 구조물의 하면 및 측면에는 SiO2 등과 같은 절연 물질로 이루어지는 보호막(407)이 형성되어 있다. 상기 보호막(407)은 LED 소자가 그와 이웃하는 소자와 서로 전기적으로 단락되는 것을 방지한다.
상기 배리어 금속층(406)을 포함한 상기 보호막(407)의 최외각 표면에는 도금 시드층(408)이 형성되어 있으며, 이는 후술하는 구조지지층(409)을 전해 도금 또는 무전해 도금법을 통해 형성할 때, 도금 결정핵 역할을 한다. 이러한 도금 시드층(408)은 Au, Cu, Ta 및 Ni 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 도금 시드층(408) 상에는 제 1 도금층(409a) 및 제 2 도금층(409b)으로 구성되는 구조지지층(409)이 형성되어 있으며, 이는 전해 도금 또는 무전해 도금법 등을 통해 형성될 수 있다.
수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 관한 실시예
이하에서는, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5m은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(400) 상에 n형 질화갈륨층(401), 활성층(402) 및 p형 질화갈륨층(403)을 차례로 성장시켜 발광 구조물을 형성한다. 상기 발광 구조물 중에서, n형 질화갈륨층(401)은 n형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있고, 상기 활성층(402)은 InGaN/GaN층으로 구성된 다중 양자 우물 구조로 형성될 수 있으며, 상기 p형 질화갈륨층(403)은 상기 n형 질화갈륨층(401)과 마찬가지로 p형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.
다음으로, 단위 LED 소자의 크기로 분리하는 소자분리(isolation: ISO) 공정을 수행하기 앞서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화갈륨층(403), 활성층(402) 및 n형 질화갈륨층(401)의 소정 두께를 메사(mesa) 식각하여, n형 질화갈륨층(401)의 소정 부분을 노출시킨다.
그런 다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 메사 식각에 의해 노출된 n형 질화갈륨층(401) 부분을 식각하여 단위 LED 소자의 크기로 분리한다.
그 다음에, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화갈륨층(403)의 일부분 상에, 그 표면에 요철이 형성된 전류 저지층(404)을 형성한다. 여기서, 본 발명에 의한 상기 전류 저지층(404)은, 우선 상기 p형 질화갈륨층(403)의 상면 중 후속적으로 형성되는 n형 전극(411)과 대응하는 부분에 절연층을 형성한 후, 상기 절연층의 표면에 요철을 형성하여 완성될 수 있다. 이때, 상기 절연층은, In2O3, ZnO, SiO2, Al2O3 및 Si3N4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전류 저지층(404)의 표면에 형성되는 요철은, 건식 식각 공정으로 형성되거나, 또는 습식 식각 공정으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 전류 저지층(404)은, 질화갈륨계 LED 구조물의 중심부로 전류가 집중되 는 것을 최소화해준다. 또한, 발광 구조물에서 발광되어 후속적으로 형성되는 n형 전극(411) 또는 n형 본딩 패드에 반사된 후, 상기 전류 저지층(404)으로 향하는 빛은, 상기 전류 저지층(404)의 표면에 형성된 요철에 의해 난반사되므로, 본 발명은 소자 내에서 손실되는 빛의 양을 최소화하여, 휘도를 개선하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전류 저지층(404)은, 상기한 바와 같이 그 표면에 요철이 형성된 것일 수도 있지만, 앞서 첨부한 도 4에 도시한 바와 같이, 도트(dot) 형태로 형성된 것일 수도 있다. 여기서, 상기 도트 형태의 전류 저지층(404)은, 10 Å 내외의 초박막으로 금속층을 증착하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 금속층을 약 10 Å 정도로 증착하여 형성될 수 있다. 즉, 금속층을 상기한 정도의 두께로 증착할 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 자연스럽게 도트 형태로 증착되는 것이다. 이때, 상기 금속층으로서, 상기 p형 질화갈륨층(403)과 오믹 특성이 좋지 않은 금속층, 예컨대, Al, Ti 및 TiW로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 도트 형태의 전류 저지층(404)은, 도 5d에 도시한 바와 같은 표면에 요철이 형성된 전류 저지층(404)과 동일한 작용 및 효과를 얻게 해준다.
다음으로, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 전류 저지층(404)을 포함한 상기 p형 질화갈륨층(403) 상에 p형 전극(405)을 형성한다. 상기 p형 전극(405)은 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이어서, 상기 p형 전극(405)의 표면에 Ni 및 TiW 등의 금속을 이용하여 배리어 금속층(406)을 형성한다.
그런 후에, 도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 배리어 금속층(406) 상면의 일부분을 제외한 발광 구조물의 상면 및 측면에 SiO2 등과 같은 절연 물질을 이용하여 보호막(407)을 형성한다.
그 다음에, 도 5g에 도시한 바와 같이, 래핑(lapping) 공정을 수행하여, 상기 사파이어 기판(400)의 하부를 소정 두께만큼 제거한다. 상기 래핑 공정은 후속적으로 진행될 사파이어 기판의 LLO(Laser Lift-Off) 공정을 용이하게 수행하기 위한 것으로서, 이는 생략이 가능하다.
그런 다음, 도 5h에 도시한 바와 같이, 상기 배리어 금속층(406)을 포함한 상기 보호막(407)의 최외각 표면에 도금 시드층(408)을 형성한다. 상기 도금 시드층(408)은 후술하는 구조지지층(409)을 전해 도금 또는 무전해 도금법 등으로 형성할 때에, 도금 결정핵으로서의 역할을 한다. 이러한 도금 시드층(408)은 Au, Cu, Ta 및 Ni 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도 5i에 도시한 바와 같이, 상기 도금 시드층(408) 상에 제 1 도금층(409a) 및 제 2 도금층(409b)을 차례로 형성하여, 상기 단위 LED 소자의 크기로 분리되된 각각의 발광 구조물 상에 구조지지층(409)을 형성한다. 상기 구조지지층(409)을 구성하고 있는 상기 제 1 및 제 2 도금층(409a, 409b)은 전해 도금 또는 무전해 도금법 등을 통해 형성될 수 있다.
그 후에, 도 5j에 도시한 바와 같이, 상기 사파이어 기판(400)을 LLO(Laser Lift-Off) 공정으로 제거한다.
그 다음에, 도 5k에 도시한 바와 같이, 상기 사파이어 기판(400)이 제거된 상기 n형 질화갈륨층(401) 상에, 전류 확산 효율을 향상시키기 위한 투명 전극(410)을 형성한다. 상기 투명 전극(410)은 ITO 등을 이용하여 형성할 수 있다.
그런 다음, 도 5l에 도시한 바와 같이, 상기 전류 저지층(404)과 대응하는 상기 투명 전극(410) 상에 n형 전극(411), 및 외부 소자와 전기적으로 연결하기 위한 n형 본딩 패드(도시안함)을 차례로 형성한다. 상기 n형 전극(411)은 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5m에 도시한 바와 같이, 다이싱(dicing) 또는 스크라이빙(scribing) 공정에 의해 단위 LED 소자의 크기로 분리하여 복수의 질화갈륨계 LED 소자를 형성한다.
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.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법에 의하면, 전류 저지층의 표면에 요철을 형성하거나, 전류 저지층을 도트 형태로 형성함으로써, 발광 구조물에서 발광되어 n형 전극 또는 n형 본딩 패드에 반사된 후, 상기 전류 저지층으로 향하는 빛이, 상기 전류 저지층에서 난반사되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 전류 저지층에 의해 소자의 외부로 방출되지 못하고 소자 내에서 손실되는 빛의 양을 최소화할 수 있으므로, LED 소자의 휘도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. n형 전극;
    상기 n형 전극의 하면에 아래로 순차 형성된 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층;
    상기 p형 질화갈륨층의 하면 중 상기 n형 전극과 대응하는 부분에 형성되며, 그 표면에 요철이 형성된 전류 저지층;
    상기 전류 저지층을 덮도록 상기 p형 질화갈륨층의 하면에 형성된 p형 전극; 및
    상기 p형 전극의 하면에 형성된 구조지지층을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 저지층은 절연층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연층은, In2O3, ZnO, SiO2, Al2O3 및 Si3N4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.
  4. n형 전극;
    상기 n형 전극의 하면에 아래로 순차 형성된 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층;
    상기 p형 질화갈륨층의 하면 중 상기 n형 전극과 대응하는 부분에 도트 형태로 형성된 전류 저지층;
    상기 전류 저지층을 덮도록 상기 p형 질화갈륨층의 하면에 형성된 p형 전극; 및
    상기 p형 전극의 하면에 형성된 구조지지층을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류 저지층은 금속층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속층은, Al, Ti 및 TiW로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자.
  7. 삭제
  8. 사파이어 기판 상에 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화갈륨층의 일부분 상에 그 표면에 요철이 형성된 전류 저지층을 형성하는 단계;
    상기 전류 저지층을 포함한 상기 p형 질화갈륨층 상에 p형 전극을 형성하는 단계;
    상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계;
    상기 사파이어 기판을 LLO(Laser Lift-Off) 공정으로 제거하는 단계; 및
    상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 질화갈륨층의 상기 전류 저지층과 대응하는 부분 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전류 저지층을 형성하는 단계는,
    상기 p형 질화갈륨층의 일부분 상에 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연층은, In2O3, ZnO, SiO2, Al2O3 및 Si3N4로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 요철은 건식 식각 또는 습식 식각 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하 는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  12. 사파이어 기판 상에 n형 질화갈륨층, 활성층 및 p형 질화갈륨층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화갈륨층의 일부분 상에 도트 형태의 전류 저지층을 형성하는 단계;
    상기 전류 저지층을 포함한 상기 p형 질화갈륨층 상에 p형 전극을 형성하는 단계;
    상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계;
    상기 사파이어 기판을 LLO(Laser Lift-Off) 공정으로 제거하는 단계; 및
    상기 사파이어 기판이 제거된 상기 n형 질화갈륨층의 상기 전류 저지층과 대응하는 부분 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 저지층은 금속층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속층은 10 Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속층은, Al, Ti 및 TiW로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법.
  16. 삭제
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