KR100762004B1 - Method of manufacturing nitride light emitting diode device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 수직형 질화물계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical nitride-based LED device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물계 LED 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도.2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a nitride-based LED device according to a first embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물계 LED 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도.3A to 3F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a nitride-based LED device according to a second embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: 투명 기판 110: 버퍼층100: transparent substrate 110: buffer layer
120: n형 질화물 반도체층 130: 활성층120: n-type nitride semiconductor layer 130: active layer
140: p형 질화물 반도체층 150: p형 전극140: p-type nitride semiconductor layer 150: p-type electrode
160: n형 전극 170: 투명전도성 고분자층(투명 고분자층)160: n-type electrode 170: transparent conductive polymer layer (transparent polymer layer)
200: 구조지지층 300: 스탬프(stamp)200: structural support layer 300: stamp
본 발명은 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광추출 효율을 향상시킬 수 있도록 한 질화물계 LED 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nitride-based light emitting diode device, and more particularly, to a method for manufacturing a nitride-based LED device to improve the light extraction efficiency.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 발광소자를 말한다.In general, a light emitting diode is a semiconductor light emitting device capable of realizing various colors of light by forming a light emitting source by changing compound semiconductor materials such as GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN, and AlGaInP. Say.
최근 발광 다이오드는, 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도, 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(Blue), 백색(White) 다이오드의 구현이 현실화됨에 따라서, 발광 다이오드는 디스플레이, 차세대 조명원 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다.In recent years, thanks to the rapid development of semiconductor technology, light-emitting diodes have been released from low-intensity general-purpose products, enabling production of high-brightness and high-quality products. In addition, as the implementation of high-performance blue and white diodes becomes a reality, the application value of light emitting diodes is being extended to displays, next-generation lighting sources, and the like.
특히, Ⅲ-Ⅴ족의 질화물을 이용한 화합물 반도체 발광소자는 천이 방식이 레이저 발진 확진 확률이 높은 직접 천이형이고 청색 레이저 발진이 가능한 특성 때문에 주목이 되고 있다.In particular, compound semiconductor light emitting devices using nitrides of group III-V have attracted attention because of their direct transition type with high probability of laser oscillation and the possibility of blue laser oscillation.
한편, 이러한 상기 질화물계 반도체 발광소자는 이로부터 추출 가능한 광의 효율 즉, 외부 양자효율을 향상시키기 위하여 광이 추출되는 발광면 상에 소정 형태의 패턴이 형성되어 있다.On the other hand, such a nitride-based semiconductor light emitting device is a pattern of a predetermined form is formed on the light emitting surface from which light is extracted in order to improve the efficiency of the light that can be extracted from it, that is, the external quantum efficiency.
이하, 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 질화물계 LED 소자 중 수직형 질화물계 LED 소자에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a vertical nitride based LED device among the nitride based LED devices according to the related art will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 종래 기술에 따른 수직형 질화물계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical nitride based LED device according to the prior art.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 수직구조 질화물계 LED 소자의 최하부에는, 구조지지층(200)이 형성되어 있다. 상기 구조지지층(200)은 Si 기판, GaAs 기판, 또는 금속층 등으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, a
상기 구조지지층(200) 상에는 p형 전극(150)이 형성되어 있다. 상기 p형 전극(150)은, 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.The p-
상기 p형 전극(150) 상에는, p형 질화물 반도체층(140), 다중양자우물(Multi Quantum Well)형 구조인 GaN/InGaN 활성층(130) 및 n형 질화물 반도체층(120)이 차례로 형성되어 있다.On the p-
상기 n형 질화물 반도체층(120) 상에는 n형 전극(160)이 형성되어 있다.An n-
이러한 수직형 LED 소자에서는, n형 질화물 반도체층(120)으로 빛이 방출되므로, 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 상면에 광추출 효율을 향상시키기 위한 소정 형태의 패턴을 형성한 다음, 상기 패턴이 형성된 n형 질화물 반도체층(120) 상에 전류확산 효율을 향상시킬 수 있는 투명전극(170)을 형성하고 있다.In the vertical LED device, since light is emitted to the n-type
그런데, 상기와 같은 종래의 질화물계 LED 소자의 표면 패턴은 포토 리소그라피(Photo lithography), 이-빔 리소그라피(E-beam lithography) 및 레이저 홀로 그라피(Laser Holography) 공정 중 어느 하나의 공정을 이용하여 형성하였다.By the way, the surface pattern of the conventional nitride-based LED device is formed using any one of photo lithography, E-beam lithography and laser holography process. It was.
그러나, 상기 패턴을 포토 리소그라피 공정을 이용하여 형성할 경우에는, 패턴의 크기를 나노(nano) 크기 이하로 구현하기 어려우며, 구현한다 하더라도 고가의 장비를 갖추어야 하는 문제가 있다.However, when the pattern is formed by using a photolithography process, it is difficult to realize the size of the pattern to be less than the nano (nano) size, even if implemented, there is a problem that expensive equipment must be provided.
또한, 상기 패턴을 이-빔 리소그라피 공정을 이용하여 형성할 경우 역시, 패턴의 크기를 나노 크기 이하로 구현하기 위해선 고가의 장비를 갖추어야 하는 문제가 있으며, 레이저 홀로그라피 공정을 이용할 경우에는 나노 크기 이하로 구현 가능하나, 재현성 및 양산성이 낮은 문제가 있다.In addition, when the pattern is formed by using an e-beam lithography process, there is also a problem in that expensive equipment is required to realize the size of the pattern to a nano size or less, and when using a laser holography process, the nano size or less. It can be implemented as, but there is a problem of low reproducibility and mass production.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 고가의 장비 없이도 나노 크기 이하의 패턴을 발광면 상에 형성하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nitride-based light emitting diode device that can improve the light extraction efficiency by forming a pattern of nano size or less on the light emitting surface without expensive equipment It is to provide a manufacturing method.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 p형 전극을 형성하는 단계; 상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계; 상기 기판을 제거하여 상기 n형 질화물 반도체층의 표면을 드러내는 단 계; 상기 드러난 n형 질화물 반도체층 상에 투명전도성 고분자층을 형성하는 단계; 소정 형태의 패턴이 형성된 스탬프를 상기 투명전도성 고분자층에 가압하여 상기 패턴을 상기 투명전도성 고분자층의 표면에 전사하는 단계; 상기 패턴이 전사된 투명전도성 고분자층을 경화시키는 단계; 상기 경화된 투명전도성 고분자층으로부터 상기 스탬프를 분리시키는 단계; 및 상기 투명전도성 고분자층 상에 n형 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer and a p-type nitride semiconductor layer on a substrate; Forming a p-type electrode on the p-type nitride semiconductor layer; Forming a structure support layer on the p-type electrode; Removing the substrate to expose a surface of the n-type nitride semiconductor layer; Forming a transparent conductive polymer layer on the exposed n-type nitride semiconductor layer; Pressing a stamp having a pattern of a predetermined shape onto the transparent conductive polymer layer to transfer the pattern onto the surface of the transparent conductive polymer layer; Curing the transparent conductive polymer layer to which the pattern is transferred; Separating the stamp from the cured transparent conductive polymer layer; It provides a method of manufacturing a nitride-based light emitting diode device comprising; and forming an n-type electrode on the transparent conductive polymer layer.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 있어서, 상기 투명전도성 고분자층은, 폴리에틸렌 디옥시티오펜(poly ethylene dioxy thiophene: PEDOT), 폴리피롤(polypyrrole) 및 폴리아닐린(polyaniline)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing the nitride-based light emitting diode device of the present invention, the transparent conductive polymer layer is selected from the group consisting of polyethylene dioxy thiophene (PEDOT), polypyrrole and polyaniline. It is preferable to form using any one selected.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 p형 질화물 반도체층 및 활성층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 드러내는 단계; 상기 p형 질화물 반도체층과 상기 드러난 n형 질화물 반도체층 상에 p형 전극과 n형 전극을 각각 형성하는 단계; 상기 기판 하부에 투명 고분자층을 형성하는 단계; 소정 형태의 패턴이 형성된 스탬프를 상기 투명 고분자층에 가압하여 상기 패턴을 상기 투명 고분자층의 표면에 전사하는 단계; 상기 패턴이 전사된 투명 고분자층을 경화시키는 단계; 및 상기 경화된 투명 고분자층으로부터 상기 스탬프를 분리시키는 단계;를 포함하는 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방 법을 제공한다.In addition, to achieve the above object, the present invention comprises the steps of sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer and a p-type nitride semiconductor layer on a substrate; Mesa-etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer and an active layer to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer; Forming a p-type electrode and an n-type electrode on the p-type nitride semiconductor layer and the exposed n-type nitride semiconductor layer, respectively; Forming a transparent polymer layer under the substrate; Pressing a stamp on which a pattern of a predetermined form is formed on the transparent polymer layer to transfer the pattern onto a surface of the transparent polymer layer; Curing the transparent polymer layer on which the pattern is transferred; And separating the stamp from the cured transparent polymer layer; provides a method of manufacturing a nitride-based light emitting diode device comprising a.
또한, 상기 본 발명의 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 있어서, 상기 투명 고분자층은 폴리카보네이트(poly carbonate), 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate), 사이클로 폴리올레핀(cyclopolyolefin), 및 불포화 폴리에스터(unsaturated polyester)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing the nitride-based light emitting diode device of the present invention, the transparent polymer layer is a polycarbonate, poly methyl methacrylate (poly methyl methacrylate), cyclo polyolefin (cyclopolyolefin), and unsaturated polyester It is preferable to form using any one selected from the group consisting of (unsaturated polyester).
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.
이제 본 발명의 실시예에 따른 질화물계 발광 다이오드 소자의 제조방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a method of manufacturing a nitride based light emitting diode device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
< 제1실시예 >First Embodiment
먼저, 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물계 LED 소자의 제조방법에 대하여 상시헤 설명한다.First, a method of manufacturing a nitride based LED device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2F.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제1실시예에 따른 질화물계 LED 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도로서, 수직형 질화물계 LED 소자의 제조방법을 예시한 것이다.2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a nitride-based LED device according to a first embodiment of the present invention, illustrating a method of manufacturing a vertical nitride-based LED device.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판(100) 상에 n형 질화물 반도체층(120)과 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)이 순차적으로 적층되어 있는 구조의 발광 구조물을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, an n-type
이때, 상기 발광 구조물이 형성되는 기판(100)은 바람직하게는, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성하며, 사파이어 이외에, 기판(100)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride, AlN)로 형성할 수 있다.In this case, the
또한, 상기 n형 및 p형 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 질화갈륨계 반도체 물질일 수 있으며, MOCVD 공정과 같은 공지의 질화물 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.In addition, the n-type and p-type
보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(120)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, Sn 등을 사용하며, 상기 p형 질화물 반도체층(140)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 사용한다.More specifically, the n-type
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 기판(100)과 n형 질화물 반도체층(120)의 사이에 버퍼층을 더 형성하여 상기 기판(100)과 n형 질화물 반도체층(120)의 격자정합을 향상시킬 수도 있다.Although not shown, a buffer layer may be further formed between the
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에 p형 전극(150)을 형성한다. 그런 다음, 상기 p형 전극(150) 상에 구조지지층(200)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, the p-
그 다음에, 도 2c에 도시한 바와 같이, LLO 공정으로 상기 기판(100)을 제거하여, 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 표면이 드러나도록 한다.Next, as shown in FIG. 2C, the
그런 다음, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 드러난 n형 질화물 반도체층(120) 상에 투명전도성 고분자층(170)을 형성한다. 상기 투명전도성 고분자층(170)은, 폴리에틸렌 디옥시티오펜(poly ethylene dioxy thiophene: PEDOT), 폴리피롤(polypyrrole) 및 폴리아닐린(polyaniline)으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 투명전도성 고분자층(170)은 스핀 코팅(spin coating), 또는 스프레이(spray) 방식 등으로 형성할 수 있다. 상기한 투명전도성 고분자층(170)은, 전류 확산 효율을 향상시키는 투명전극의 역할을 한다.Next, as shown in FIG. 2D, the transparent
여기서, 본 발명의 실시예에서는, 상기 투명전도성 고분자층(170)의 표면에 임프린트(imprint) 방법을 이용하여 소정 형태의 패턴을 형성하게 된다.Here, in the embodiment of the present invention, a pattern of a predetermined shape is formed on the surface of the transparent
상기 임프린트 방법은, 미국 프린스턴 대학교의 스테판 쵸우(Stephen Chou) 등에 의하여 발명된 방법으로 상대적으로 강도가 강한 물질의 표면에 필요로 하는 형상을 미리 제작하고, 이를 다른 물질 위에 마치 도장을 찍듯이 찍어서 패터닝을 시키거나, 원하는 형상의 몰드를 제작한 후, 몰드 내부로 폴리머 물질을 도포하여 패턴을 형성하는 방법이다. 상기 임프린트 방법은 나노 크기 이하의 미세 패턴을 대량으로 제조할 수 있고, 패턴의 형상 구현이 자유롭다는 장점을 가지고 있다.The imprint method is a method invented by Stephen Chou et al. Of Princeton University in the United States to prepare the required shape on the surface of a relatively strong material in advance, and pattern it by stamping it on another material as if it were painted. After forming a mold of a desired shape, or by applying a polymer material into the mold to form a pattern. The imprint method has an advantage in that a fine pattern of nano size or less can be manufactured in large quantities, and the shape of the pattern can be freely implemented.
이러한 임프린트 방법을 이용하여 투명전도성 고분자층(170)에 패턴을 형성하는 방법은 다음과 같다.A method of forming a pattern on the transparent
먼저, 앞서의 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 투명전도성 고분자층(170)의 상부에, 원하는 소정 형태의 패턴을 가지도록 미리 제작된 스탬프(stamp, 300)를 마련한다. 상기 스탬프(300)는, 실리콘, 금속, 다이아몬드 또는 석영 유리와 같이 재질의 강도가 높은 것으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스탬프(300)의 패턴 크기(d)는 나노 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다.First, as shown in FIG. 2D, a
다음으로, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 스탬프(300)를 상기 투명전도성 고분자층(170)에 가압하여, 상기 패턴을 상기 투명전도성 고분자층(170)의 표면에 전사한다. 그리고, 상기 패턴이 전사된 투명전도성 고분자층(170)을 소정 온도 범위에서 경화시킨다. 상기 경화 온도는, 투명전도성 고분자층(170)의 종류에 따라 약 80℃ 내지 100℃의 온도 범위에서 이루어질 수 있다.Next, as shown in FIG. 2E, the
그 다음에, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 경화된 투명전도성 고분자층(170)으로부터 상기 스탬프(300)를 분리시킨다. 이에 따라, 상기 투명전도성 고분자층(170)의 표면에 전사된 패턴 또한, 상기 스탬프(300)에 형성되어 있는 패턴의 크기(d)와 동일한 크기를 갖는다. 즉, 본 발명에 따라 형성된 상기 패턴의 크기(d)는 나노 이하의 크기를 갖게 된다.Next, as shown in FIG. 2F, the
여기서, 상기 스탬프(300)의 분리 시, 상기 스탬프(300)의 표면에 상기 투명전도성 고분자층(170)이 달라붙는 현상을 방지하기 위해, 상기 스탬프(300)의 표면에는 이형 처리가 되어 있는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 스탬프(300)의 이형 처리는, 자기조립 단분자층(self assembly monolayer: SAM) 기술을 이용하거나, 또는 C4F8 코팅 방식 등을 통해 이루어질 수 있다.Here, in order to prevent the transparent
그런 다음, 상기 투면전도성 고분자층(170) 상에 n형 전극(160)을 형성한다.Then, the n-
이와 같이, 본 발명은 패턴의 크기 및 형상 구현에 제한이 없고, 제작 공정이 비교적 간단하며 가격 경쟁력이 있는 임프린트 방법으로 소자의 발광면 상에 패턴을 형성함으로써, 종래와 같이 나노 크기의 패턴을 형성하기 위한 별도의 고가 장비를 구비하지 않고도 나노 이하 크기의 패턴을 형성하는 것이 가능하다.As described above, the present invention is not limited to the size and shape of the pattern, and the nanoscale pattern is formed as in the prior art by forming the pattern on the light emitting surface of the device by an imprint method which is relatively simple in manufacturing process and cost competitive. It is possible to form a pattern of sub-nano size without having a separate expensive equipment for.
따라서, 본 발명은 광추출 효율을 향상시켜 고휘도를 구현할 수 있는 질화물계 LED 소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a nitride-based LED device that can implement high brightness by improving the light extraction efficiency.
< 제2실시예 >Second Embodiment
이하, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물계 LED 소자의 제조방법에 대하여 상시헤 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a nitride based LED device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3F.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제2실시예에 따른 질화물계 LED 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도로서, 수평형 질화물계 LED 소자의 제조방법을 예시한 것이다.3A to 3F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a nitride based LED device according to a second exemplary embodiment of the present invention, and illustrate a method of manufacturing a horizontal nitride based LED device.
우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 광투과성인 기판(100) 상에 버퍼층(110), n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)을 순차적으로 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, the
상기 기판(100)은, 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 바람직하게는 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며. 사파이어 이외에, 기판(100)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN)로 형성될 수 있다.The
상기 버퍼층(110)은, 상기 기판(100) 상에 n형 질화물 반도체층(120)을 성장시키기 전에 상기 기판(100)과의 격자정합을 향상시키기 위한 층으로, 공정 조건 및 소자 특성에 따라 생략 가능하다.The
상기 n형 및 p형 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 있으며, MOCVD 및 MBE 공정과 같은 공지의 질화물 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.The n-type and p-type nitride semiconductor layers 120 and 140 and the
다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 일부 영역이 드러나도록, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 및 활성층(130)의 일부 영역을 제거하는 메사 식각(mesa etching) 공정을 실시한다. 이는 질화물계 반도체 발광소자 중 수평 구조를 가지는 질화물계 반도체 발광소자를 형성하기 위함이다.Next, as shown in FIG. 3B, a mesa etching for removing a portion of the p-type
그런 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 메사 식각 공정에 의해 식각되 지 않은 p형 질화물 반도체층(140)과 상기 드러난 n형 질화물 반도체층(120) 상에 p형 전극(150)과 n형 전극(160)을 각각 형성한다.Then, as shown in FIG. 3C, the p-
그 다음에, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 기판(100)의 하부에 투명 고분자층(170)을 형성한다. 여기서, 수평형 LED의 경우에는, 상기 기판(100)의 하부에 형성되는 상기 투명 고분자층(도 3d의 도면부호 "170")이, 앞서의 수직형 LED의 투명전도성 고분자층(170)과 같이 전극의 역할을 하는 것이 아니므로, 전도성을 갖는 고분자일 필요는 없고, 단지 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 고분자, 예컨대, 폴리카보네이트(poly carbonate), 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate), 사이클로 폴리올레핀(cyclopolyolefin), 및 불포화 폴리에스터(unsaturated polyester)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 3D, a
다음으로, 상기 투명 고분자층(170)의 하부에, 원하는 소정 형태의 패턴을 가지도록 미리 제작된 스탬프(stamp, 300)를 마련한다. 상기 스탬프(300)의 패턴 크기(d)는 나노 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다.Next, a
그런 다음, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 스탬프(300)를 상기 투명 고분자층(170)에 가압하여, 상기 패턴을 상기 투명 고분자층(170)의 표면에 전사한다. 그리고, 상기 패턴이 전사된 투명 고분자층(170)을 소정 온도 범위에서 경화시킨다.Then, as shown in FIG. 3E, the
그 다음에, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 경화된 투명 고분자층(170)으로부터 상기 스탬프(300)를 분리시킨다. 이 때, 상기 투명 고분자층(170)의 표면에 전사된 패턴 또한, 스탬프(300)에 형성되어 있는 패턴의 크기(d)와 동일한 크기를 갖는다. 즉, 본 발명에 따라 형성된 상기 패턴의 크기(d)는 나노 이하의 크기를 갖게 된다. 상기 패턴이 전사된 투명 고분자층(170)은 기판(100)에서 손실되는 빛의 손실을 감소시켜 광추출 효율을 향상시킨다.Next, as shown in FIG. 3F, the
이러한 본 발명의 제2실시예에서는, 제1실시예에서와 마찬가지로 패턴의 크기 및 형상 구현에 제한이 없고, 제작 공정이 비교적 간단하며 가격 경쟁력이 있는 임프린트 방법을 적용함으로써, 종래와 같이 나노 크기의 패턴을 형성하기 위한 별도의 고가 장비를 구비하지 않고도 나노 이하 크기의 패턴을 형성하는 것이 가능하다.In the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, there is no restriction on the size and shape of the pattern, and the manufacturing process is relatively simple, and by applying a cost competitive imprint method, the nano-size of the conventional It is possible to form a pattern of sub-nano size without having a separate expensive equipment for forming a pattern.
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 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also belong to the scope of the present invention.
상기한 바와 같이, 본 발명은 패턴의 크기 및 형상 구현에 제한이 없고, 제작 공정이 비교적 간단하며 가격 경쟁력이 있는 임프린트 방법을 통해 소자의 발광 면 상에 패턴을 형성함으로써, 소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention is not limited to the size and shape of the pattern, and the pattern is formed on the light emitting surface of the device through an imprint method, which is relatively simple in manufacturing process and competitive in cost, thereby improving the light extraction efficiency of the device. Can be improved.
따라서, 본 발명은 고휘도를 구현할 수 있는 질화물계 발광 다이오드 소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a nitride based light emitting diode device capable of realizing high brightness.
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