KR100748247B1 - 질화물계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

질화물계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질화갈륨계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기판과, 상기 기판 상에 형성되어 있는 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 형성되어 있는 활성층과, 상기 활성층 상에 형성되어 있는 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있는 투명 도전체층과, 상기 투명 도전체층의 상면 중앙 부분에 형성되어 있으며, p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀을 가지는 절연층과, 상기 절연층 상에 형성되어 있으며, 콘택홀을 통해 상기 투명 도전체층과 전기적으로 연결되어 있는 p형 전극 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함하는 질화갈륨계 반도체 발광다이오드를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 질화갈륨계 반도체 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
발광다이오드, 콘택홀, 절연층, 전류확산, 접촉면적

Description

질화물계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드의 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 질화물계 반도체 발광다이오드의 전류확산 경로를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드의 구조를 나타낸 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 질화물계 반도체 발광다이오드를 Ⅳ-Ⅳ'선을 잘라 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 질화물계 반도체 발광다이오드의 전류확산 경로를 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 사파이어 기판 120 : n형 질화물 반도체층
130 : 활성층 140 : p형 질화물 반도체층
150 : 투명전극 160 : p형 전극
170 : n형 전극 180 : 절연막
180 : 콘택홀
본 발명은 질화물계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 p전극과 n전극이 수평구조를 가지는 질화물계 반도체 발광다이오드의 전류확산 효과를 최적화하여 발광다이오드의 발광효율을 향상시키도록 하는 질화물계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 전자와 홀의 재결합이라는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체 소자이다.
보통 발광다이오드의 사용 범위는 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기, 광통신 등에 사용되고 종류는 크게 IRED(Infrared Emitting Diode)와 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어진다.
발광다이오드에 있어서, 발광되는 광의 주파수(혹은 파장)는 반도체소자에 사용되는 재료의 밴드 갭 함수로서, 작은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 낮은 에너지와 긴 파장의 광자가 발생되고, 넓은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 짧은 파장의 광자가 발생된다. 따라서, 발광하고자 하는 빛의 종류에 따라서 소자의 반도체 재료가 선택된다.
예를 들어, 적색 발광다이오드의 경우 AlGaInP 물질을 사용하고, 청색 발광다이오드의 경우 실리콘 카바이드(SiC)와 Ⅲ족 질화물계 반도체, 특히 갈륨나이트라이드(GaN)를 사용한다. 근래 청색 발광다이오드로 사용되는 질화물계 반도체로는 (AlxIn1-x)yGa1-yN 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 물질이 널리 사용되고 있다.
이와 같은 질화물계 반도체 발광다이오드는, 일반적으로 절연성 기판인 사파이어 기판 상에서 성장될 수 있으므로, 양 전극인 p형 전극 및 n형 전극 모두를 결정 성장된 반도체층 측에 수평으로 형성해야 한다. 이러한 종래의 질화물계 반도체 발광다이오드의 구조가 도 1에 예시되어 있다.
도 1을 참조하면, 질화물계 반도체 발광다이오드는 사파이어 기판(110) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(120), 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)을 포함하며, 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 n형 질화물 반도체층(120) 상에는 n형 전극(170)이 형성되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 p형 전극(160)이 형성되어 있다.
한편, 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드는 p형 전극(160)과 n형 전극(170)이 사파이어 기판(110)으로 부터 결정 성장된 반도체층 측에 나란히 형성되어 있는 수평 구조를 이루고 있기 때문에, n형 전극(170)에서 멀어질수록 전류가 흐르는 경로의 길이가 길어져 n형 질화물 반도체층(120)의 저항이 증가하게 되고, 이에 따라, n형 전극(170)에 인접한 부분에 전류가 집중적으로 흐르게 되어 전류확산의 효과가 떨어지는 문제가 있다.
이에 따라, 종래에는 이러한 문제를 해결하기 위해 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 p형 전극(160) 사이의 계면, 즉, p형 전극(160)을 형성하기 전에 p형 질화물 반도체층(140) 상부 전면에 투명 도전체층(150)을 형성하여, p형 전극(160)을 통해 주입되는 전류의 주입 면적을 증가시켜 전류확산 효과를 개선하였다.
그런데, 상기와 같이 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드는 p형 질화물 반도체층(140)과 p형 전극(160) 사이에 투명전극(150)을 더 구비하여 기존에 비해 향상된 전류확산 효과를 얻을 수는 있었으나, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 투명전극(150)과 p형 전극(160)의 넓은 접촉 면적으로 인하여 p형 전극(160)에서 투명 도전체층(150)을 통해 n형 질화물 반도체층(120)으로 흐르는 전류 경로의 길이가 각 전류 경로 별로 IA(R5+R6+R7+R8), IB(R6+R7+R8), IC(R7+R8) 등의 서로 다른 길이를 가지므로, 이들 경로를 통해 전류를 균일하게 확산시켜 발광다이오드의 전체적인 발광 효율을 향상시키는 점에서 한계가 있었다. 여기서, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8는 동일한 저항값(Ω)을 가진다.
즉, 상기와 같이 전류 경로의 길이가 IA, IB, IC 등의 서로 다른 길이를 가지게 되어 전류의 확산이 불균일하면, 발광면에서 발광하는 광 또한 불균일하게 발광하여 발광다이오드의 전체적인 발광 효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 질화물계 반도체 발광다이오드의 특성 및 신뢰성이 낮아지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 p형 전극을 통해 인가 받은 전류를 투명 도전체층을 통해 n형 질화물 반도체층으로 확산시키되, 균일하게 확산시켜 발광다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 질화물계 반도체 발광다이오드를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판과, 상기 기판 상에 형성되어 있는 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 형성되어 있는 활성층과, 상기 활성층 상에 형성되어 있는 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있는 투명 도전체층과, 상기 투명 도전체층의 상면 중앙 부분에 형성되어 있으며, p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀을 가지는 절연층과, 상기 절연층 상에 형성되어 있으며, 콘택홀을 통해 상기 투명 도전체층과 전기적으로 연결되어 있는 p형 전극 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함하는 질화물계 반도체 발광다이오드를 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광다이오드에서, 상기 투명 도전체층은 상기 n형 전극을 통해 다수의 영역으로 구획되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 투명 도전체층을 통해 n형 전극에 균일한 전류를 확산시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광다이오드에서, 상기 p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀은 상기 절연층의 중앙 부분에 위치하고, 직경이 1㎛ 내지 30㎛ 인 원형으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광다이오드에서, 상기 투명 도전체층은 TCO로 이루어진 막으로 구성됨이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 TCO막은 ITO, TO, IZO 및 ITZO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진다. 이는 상기 투명 도전체층을 상기 n형 질화물 반도체층의 면(sheet) 저항과 동일한 저항을 가지게 형성하여 PN 정션(junction) 양단에 등포텐션을 형성하여 전류 확산을 향상시키기 위함이다.
상기한 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층 위에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층과 활성층 및 p형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 드러내는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명 도전체층을 형성하는 단계와, 상기 투명 도전체층 상의 중앙 부분에 p 콘택 영역을 정의하는 콘택홀을 가지는 절연층을 형성하는 단계와, 상기 콘택홀이 형성된 절연층 상에 상기 콘택홀을 통해 하부 투명 도전체층과 전기적으로 연결하는 p형 전극을 형성하는 단계 및 상기 드러난 n형 질화물 반도체층 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법에서, 상기 n형 전극은 상기 투명 도전체층을 다수의 영역으로 구획하도록 상기 드러난 n형 질화물 반도체층 상에 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법에서, 상기 p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀은 상기 절연층의 중앙 부분에 위치하도록 형성하고, 직경 1㎛ 내지 30㎛를 가지는 원형으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법에서, 상기 투명 도전체층은 TCO로 이루어진 막을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게 상기 TCO막은 ITO, TO, IZO 및 ITZO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진다.
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 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드 및 그 제조방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
질화물계 반도체 발광다이오드의 구조
도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 질화물계 반도체 발광다이오드를 Ⅳ-Ⅳ'선을 잘라 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드는 광투과성인 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 P형 질화물 반도체층(140)이 순차 적층되어 이루어진 발광 구조물을 포함한다.
상기 기판(110)은, 질화물반도체단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 사파이어 기판 및 실리콘카바네이트(SiC) 기판과 같은 이종 기판 또는 질화물 기판과 같은 동종 기판일 수 있다.
상기 p형 및 n형 질화물 반도체층(120, 140)과 활성층(130)은, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(120)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어 질 수 있으며, 상기 활성층(130)은 다중우물구조(Multi-Quantum Well)구조의 언도프 InGaN층으로 이루어질 수 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어 질 수 있다. 일반적인 구성에 따라, 반도체 결정층인 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(120, 140)과 활성층(130)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등의 공정을 이용하여 성장될 수 있다. 이 때, 상기 n형 질화물 반도체층(120)을 성장하기 전에 상기 사파이어 기판(110)과의 격자정합을 향상시키기 위해 AlN/GaN과 같은 버퍼층(도시하지 않음)을 미리 형성할 수도 있다.
또한, 이러한 발광 구조물에는, 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 활성층(130)을 에칭하여 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 일부 상면을 노출시킴으로써 형성된 복수의 메사와, 상기 복수의 메사 상의 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 상에 형성된 n형 전극(170)과, 전류를 확산시키기 위해 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에 형성된 투명 도전체층(150) 및 상기 투명 도전체층(150) 상에서 반사 메탈 역할 및 본딩 메탈 역할을 하는 p형 전극(160)이 포함되어 있다.
이러한 본 실시예의 발광 구조물 구성에서, 상기 투명 도전체층(150)은, 전류 주입 면적을 증가시켜 전류확산 효과를 향상시키기 위한 층으로 TCO(Transparent Conductive Oxide)막으로 이루어지며, 상기 TCO막은, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어짐이 바람직하다. 이는 상기 투명 도전체층(150)을 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 면(sheet) 저항과 동일한 저항을 가지게 하여 PN 정션(junction) 양단이 등포텐션을 이루게 함으로서, 전류확산 효과를 더욱 향상시키기 위함이다. 또한, 상기 투명 도전체층(150)은 상기 n형 전극(170)을 통해 다수의 영역으로 구획되어 있는 것이 바람직하며, 이에 따라, 상기 투명 도전체층(150)을 통해 상기 n형 전극(170)으로 전류를 더욱 균일하게 전달하는 것이 가능하여 전류확산 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드는, 상기 투명 도전체층(150)과 p형 전극(160) 사이에 p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀(185)을 가진 절연층(180)을 포함한다. 이때, 상기 콘택홀(185)은 하부의 투명 도전체층(150) 일부분을 노출시키고 있으며, 상기 p형 전극(160)은 이러한 콘택홀(185)을 통해 투명 도전체층(150)과 접촉하여 전기적으로 연결된다.
보다 상세하게는, 상기 절연층(180)은 상기 투명 도전체층(150)의 상면 중앙 부분에 위치하며, 상기 콘택홀(185)은 절연층(180) 하부에 위치하는 투명 도전체층(150)의 일부를 노출시키면서 절연층(180)의 중앙 부분에 위치하고 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드에서는, 상기 p형 전극(160)과 투명 도전체층(150) 사이 계면에 위치하는 절연층(180)의 콘택홀(185)을 통해서만, 상기 p형 전극(160)이 투명 도전체층(150)과 접촉되므로, 종래 기술에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드(도 1 참조)에 비해 p형 전극(160)과 투명 도전체층(150)의 접촉 면적을 최소화하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는, p형 전극(160)과 투명 도전체층(150)의 접촉 면적을 더욱 극소화하는 동시에 콘택홀(185)로부터 인접한 부분까지의 거리를 동일하게 유지하기 위해, 상기 콘택홀(185)은 거의 이상적인 포인트(point)에 근접한 크기인 1㎛ 내지 30㎛의 직경을 가진 원형으로 이루어져 있다. 물론, 상기 콘택홀(185)의 직경이 작을수록 상기 p형 전극(160)과 투명 도전체층(150)의 접촉 면적이 더욱 최소화되어 바람직하나. 상기 콘택홀(185)이 1㎛ 보다 작은 직경을 가지게 되면, 콘택홀(185)로서의 작용을 거의 나타낼 수 없을 뿐만 아니라 접촉 면적이 작아지게 되면 저항이 커지게 되므로, 상기 콘택홀(185)은 1㎛ 내지 30㎛의 직경을 가진 원형으로 이루어져 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 투명 도전체층(150)의 중앙에 형성된 콘택홀(185)을 통해 상기 p형 전극(150)과 상기 투명 도전체층(150)의 접촉 면적을 최소화하게 되면, 종래 기술의 문제점, 즉, p형 전극(160)과 투명 도전체층(150)의 넓은 접촉 면적으로 인하여 p형 전극(160)에서 투명 도전체층(150)을 통해 n형 질화물 반도체층(120)으로 흐르는 전류 경로의 길이가 IA, IB, IC 등으로 서로 다르게 됨으로서 전류의 확산이 불균일하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 투명전극(150)과 p형 전극(160)의 좁은 접촉 면적으로 인하여, p형 전극(160)에서 투명 도전체층(150)을 통해 n형 질화물 반도체층(120)으로 흐르는 전류 경로의 길이가 각 전류 경로 별로 IA(R5+R6+R7+R8), IB(R1+R6+R7+R8), IC(R1+R2+R7+R8) 등의 서로 동일한 길이를 가지므로, 본 실시예는 이들 경로를 통해 전류를 균일하게 확산시켜 발광다이오드의 전체적인 발광 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 여기서, 상기 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8는 동일한 저항값(Ω)을 가진다.
질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법
그러면, 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법에 대하여 도 6a 내지 6d를 참고로 상세히 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)을 순차적으로 적층하여 발광 구조물을 형성한다. 상기 기판(110)은 질화물반도체단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 사파이어 기판 및 실리콘카바네이트(SiC) 기판과 같은 이종 기판 또는 질화물 기판과 같은 동종 기판일 수 있다. 또한, 상기 p형 및 n형 질화물 반도체층(120, 140) 및 활성층(130)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질일 수 있으며, MOCVD 및 MBE 공정과 같은 공지의 질화물 증착공정을 통해 형성될 수 있다.
한편, 상기 n형 질화물 반도체층(120)을 성장시키기 전에 상기 사파이어 기판(110)과의 격자정합을 향상시키기 위해 AlN/GaN과 같은 버퍼층(도시하지 않음)을 미리 형성할 수도 있다.
이어, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 일부 영역이 노출되도록 상기 p형 질화물 반도체층(140) 및 활성층(130)의 일부를 제거하는 메사 에칭(mesa etching) 공정을 실시한다.
그런 다음, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에 전류 주입 면적을 증가시켜 전류확산 효과를 향상시키기 위한 투명 도전체층(150)을 형성한다. 이때, 상기 투명 도전체층(150)은, 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 면(sheet) 저항과 동일한 저항을 가지는 물질인 TCO(Transparent Conductive Oxide)막으로 이루어지며, 상기 TCO막은, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어짐이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명은 상기 투명 도전체층(150)과 n형 질화물 반도체층(120) 즉, PN 정션(junction) 양단에 등포텐션을 형성하여 전류확산 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
그 다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 투명 도전체층(150)의 상면 중앙 부분에 p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀(185)을 가진 절연층(180)을 형성하되, 상기 콘택홀(185)이 절연층(180)의 중앙 부분에 위치하도록 형성한다. 즉, 상기 콘택홀(185)을, 전류 주입 면적을 증가시켜 전류확산 효과를 향상시키기 위한 투명 도전체층(150)의 중앙 부분에 위치하게 형성함으로서, 확산되는 전류의 경로를 콘택 홀(185)을 중심으로 균일하게 할 수 있다. 본 실시예에서는 확산되는 전류의 경로를 더욱 균일하게 하기 위해 콘택홀(185)을 이상적인 포인트(point)에 근접한 크기인 직경 1㎛ 내지 30㎛를 가지는 원형으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 절연층(180)은 SiO2, Si3N4 및 Al2O3 등의 절연물질을 이용하여 형성할 수 있다.
이어, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 메사 에칭 공정에 의해 노출된 n형 질화물 반도체층(120)의 상면 및 상기 콘택홀(185)를 가진 절연막(180) 상면에 n형 전극(170) 및 p형 전극(160)을 각각 형성한다. 이때, 상기 절연막(180) 상면에 형성되는 p형 전극(160)은 콘택홀(185)을 통해 하부 투명 도전체층(150)가 접촉하여 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 n형 전극(170)은 상기 투명 도전체층(150)을 다수의 영역으로 구획하도록 형성하는 것이 바람직하다.
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 p형 전극에서 투명 도전체층을 통해 n형 질화물 반도체층으로 흐르는 전류의 확산 경로를 전체적으로 최대한 균일하게 함으로서, 전체적인 발광 효율이 크게 향상된 질화물계 반도체 발광다이오드를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되어 있는 n형 질화물 반도체층;
    상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 형성되어 있는 활성층;
    상기 활성층 상에 형성되어 있는 p형 질화물 반도체층;
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되어 있는 투명 도전체층;
    상기 투명 도전체층의 상면 중앙 부분에 형성되어 있으며, p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀을 가지는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되어 있으며, 콘택홀을 통해 상기 투명 도전체층과 전기적으로 연결되어 있는 p형 전극; 및
    상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전체층은 상기 n형 전극을 통해 다수의 영역으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀은 상기 절연층의 중앙 부분에 위치하 는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콘택홀의 직경은 1㎛ 내지 30㎛ 인 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 콘택홀은 원형인 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전체층은 TCO로 이루어진 막으로 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  7. 기판 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 n형 질화물 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 위에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층과 활성층 및 p형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 드러내는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명 도전체층을 형성하는 단계;
    상기 투명 도전체층 상의 중앙 부분에 p 콘택 영역을 정의하는 콘택홀을 가 지는 절연층을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀이 형성된 절연층 상에 상기 콘택홀을 통해 하부 투명 도전체층과 전기적으로 연결하는 p형 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 드러난 n형 질화물 반도체층 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광 다이오드의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 n형 전극은 상기 투명 도전체층을 다수의 영역으로 구획하도록 상기 드러난 n형 질화물 반도체층 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 p형 콘택 영역을 정의하는 콘택홀은 상기 절연층의 중앙 부분에 위치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 콘택홀의 직경은 1㎛ 내지 30㎛를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 콘택홀은 원형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 투명 도전체층은 TCO로 이루어진 막을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 TCO막은 ITO, TO, IZO 및 ITZO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 TCO막은 ITO, TO, IZO 및 ITZO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조방법.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2057589B1 (en) 2007-06-08 2014-05-07 LG Innotek Co., Ltd. Tag device, reader device, and rfid system
KR101007130B1 (ko) * 2009-02-18 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 그 제조방법
EP2445018B1 (en) * 2009-06-15 2016-05-11 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor light-emitting device, light-emitting module, and illumination device
US8502192B2 (en) * 2010-01-12 2013-08-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. LED with uniform current spreading and method of fabrication
KR101039999B1 (ko) * 2010-02-08 2011-06-09 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101014102B1 (ko) 2010-04-06 2011-02-10 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US8680458B2 (en) * 2010-10-07 2014-03-25 Empire Technology Development, Llc Data transmission through optical vias
WO2023215672A1 (en) * 2022-05-03 2023-11-09 Apple Inc. Display systems with light-emitting diodes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022283A (ja) 1998-07-06 2000-01-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体素子、半導体素子の製造方法及び半導体基板の製造方法
JP2001102624A (ja) 1999-09-27 2001-04-13 Toshiba Corp 有機半導体発光装置
KR20020068363A (ko) * 1999-12-01 2002-08-27 크리 라이팅 컴퍼니 개선된 전류 확산 구조를 갖는 조절 가능한 발광 다이오드
KR20030062445A (ko) * 2000-12-22 2003-07-25 에이엑스티 인코포레이티드 개량된 발광다이오드

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69636088T2 (de) * 1995-11-06 2006-11-23 Nichia Corp., Anan Halbleitervorrichtung aus einer Nitridverbindung
JP3795007B2 (ja) * 2002-11-27 2006-07-12 松下電器産業株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
KR100593886B1 (ko) * 2003-06-24 2006-07-03 삼성전기주식회사 질화갈륨계 반도체 발광소자의 제조방법
US20050173724A1 (en) * 2004-02-11 2005-08-11 Heng Liu Group III-nitride based LED having a transparent current spreading layer
JP4320676B2 (ja) * 2004-03-31 2009-08-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000022283A (ja) 1998-07-06 2000-01-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体素子、半導体素子の製造方法及び半導体基板の製造方法
JP2001102624A (ja) 1999-09-27 2001-04-13 Toshiba Corp 有機半導体発光装置
KR20020068363A (ko) * 1999-12-01 2002-08-27 크리 라이팅 컴퍼니 개선된 전류 확산 구조를 갖는 조절 가능한 발광 다이오드
KR20030062445A (ko) * 2000-12-22 2003-07-25 에이엑스티 인코포레이티드 개량된 발광다이오드

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