KR100850780B1 - 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 Pd/Zn 합금층을 형성하는 단계와, 상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층과 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 일부를 노출시키는 단계 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층 상에 n형 전극과 p형 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법을 제공한다.
발광소자, p형 질화물 반도체층, MOCVD, 활성화

Description

질화물계 반도체 발광소자의 제조방법{Method for forming the nitride semiconductor Light Emitting Device}
도 1은 종래 기술에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도.
도 8은 제1 실시예에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자의 변형예를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자를 설명하기 위해 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 기판 120 : n형 질화물 반도체층
130 : 활성층 140 : p형 질화물 반도체층
150 : n형 전극 160 : p형 전극
200 : Pd/Zn 합금층 300 : 투명전극층
본 발명은 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 동작전압을 구현하는 동시에 내부 양자효율을 향상시킬 수 있는 고효율의 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것이다.
일반적으로, 질화물계 반도체는 비교적 높은 에너지밴드갭을 갖는 물질(예; GaN 반도체의 경우, 약 3.4eV)로서 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 생성하기 위한 광소자에 적극적으로 채용되고 있다. 이러한 질화물계 반도체로는 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 물질이 널리 사용되고 있다.
하지만, 상기 질화물계 반도체는 비교적 큰 에너지 밴드갭을 가지므로, 전극과 오믹접촉을 형성하는데 어려움이 있다. 특히, p형 질화물 반도체층은 보다 큰 에너지 밴드갭을 가지므로, p형 전극과 접촉부위에서 접촉저항이 높아지며, 이로 인해 소자의 동작전압이 커져 발열량이 증가되는 문제가 있다.
따라서, 질화물계 반도체 발광소자는 질화물 반도체층의 전기 전도성을 향상시켜 동작전압을 낮추어 출력을 향상시키고, 내부 양자효율을 높여 광효율을 높이는 방안이 요구된다.
그러면, 이하 도 1을 참조하여 종래 기술에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자는, 사파이어 기판(110)과 GaN 버퍼층(도시하지 않음)과, n형 질화물 반도체층(120)과, 활성층(130)과, p형 질화물 반도체층(140)이 순차 결정성장되어 있으며, 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 GaN/InGaN 활성층(130)은 일부 식각(mesa etching)공정에 의하여 그 일부 영역이 제거되는 바, n형 질화물 반도체층(120)의 일부 상면을 노출한 구조를 갖는다.
상기 n형 질화물 반도체층(120) 상에는 Au/Cr 등으로 이루어진 n형 전극(150)이 형성되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 Au/Cr 등으로 이루어진 p형 전극(160)이 형성되어 있다.
이때, 상기 n형 질화물 반도체층(120)과 p형 질화물 반도체층(140)은 큰 에너지밴드를 가지므로, n형 전극(150) 및 p형 전극(160)과 접촉하게 되면, 접촉저항이 높아지며, 이로 인해 소자의 동작전압이 커져 발열량이 증가되는 문제가 있다.
이에 따라, 종래에는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 상기 n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140) 성장시, 이들의 도핑 원소의 양을 증가시켜 상기 n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140)의 전기 전도성을 향상시켰다.
한편, 높은 전기 전도성을 갖는 질화물 반도체층은 고농도의 도핑 원소를 주입하고 그 주입된 도핑 원소가 도너 또는 억셉터로 활성화되는 비율이 높을 때 얻 어질 수 있다.
그런데, 상기 n형 질화물 반도체층(120)은 성장시, 도핑 원소로 n형인 Si 원소를 도펀트로 사용하며 주입된 Si 원소 대부분이 활성화되어 1018㎝-3 이상의 전자 농도를 구현할 수 있으나, 상기 p형 질화물 반도체층(140)은 상기 n형 질화물 반도체층(120)과 마찬가지로 성장시, 도핑 원소로 p형인 Mg 원소를 도펀트로 사용하나, 아래와 같은 세가지 주요 원인으로 인해 막질이 나쁘고 홀(hole) 농도가 낮으므로 고농도의 p형 질화물 반도체층을 구현할 수 없는 문제가 있다.
우선, 첫 번째로 상기 p형 질화물 반도체층(140) 내에서 Mg와 H(hydrazine)의 결합 형성이다. 보다 상세하게, 종래 기술에 따른 상기 p형 질화물 반도체층(140)은 H(hydrazine) 계열 질소 전구체와 질소 캐리어 가스를 사용하여 유기금속화학 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD)으로 성장되나, 성장시 주입된 도핑원소인 Mg 원소 대부분이 H와 결합하여 활성화되지 못하는 문제가 있다. 또한, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 종래에는 열처리 공정을 통해 Mg와 H의 결합을 끊음으로서 활성화되는 Mg 원소의 비율을 상승시키고 있으나 여전히 활성화 비율이 낮다. 따라서, 질화물계 반도체 발광소자의 저항을 낮추기 위해서는 구현하고자 하는 홀 농도의 10배 내지 100배 수준의 과도한 Mg 원소를 p형 질화물 반도체층 성장시 주입해야 하나 상기 p형 질화물 반도체층(140)을 이루고 있는 GaN 결합과 MgN 결합의 구조가 서로 다르기 때문에 과도한 Mg 원소를 주입할 경우 p형 질화물 반도체층(140)의 막질이 크게 저하되는 문제가 있다.
두 번째는 상기 p형 질화물 반도체층(140)의 성장 온도이다. 종래기술에 따 른 질화물 반도체 발광소자는 n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)의 순으로 기판(110) 상에 형성되며, 이 중 활성층(130)은 InGaN층을 포함하는 다중양자우물 구조로 이루어지는데 InN 결합 에너지가 약하기 때문에 InGaN층은 GaN층보다 약 200℃ 가량 낮은 온도에서 성장된다. 이때, 상기 p형 질화물 반도체층(140)은 상대적으로 낮은 온도에서 성장된 활성층(130)의 열적 손상을 최소화하기 위해 n형 질화물 반도체층(120)보다 낮은 온도에서 성장하게 된다. 그러나, 성장 온도가 낮을수록 성장 표면의 원자의 이동도는 낮아지고 그 결과 짧은 거주 시간(resident time)으로 인해 원자가 가장 안정된 표면 상태로 이동하여 성장되지 못하므로 p형 질화물 반도체층(140)의 막질이 더욱 저하된다.
세 번째로 N(nitrogen) 공간(vacancy)의 생성이다. 유기금속화학 증착법을 통해 상기 p형 질화물 반도체층(140)을 형성하게 되면, N 원소의 공급원인 NH3 가스의 분해율이 매우 낮기 때문에 GaN 성장시 N 공간 결함이 많이 형성되고 이것은 n형 결함이기 때문에 고유의 GaN 성장시에도 n형 질화물 반도체가 성장되는 특성을 갖고 있다. 따라서, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 성장시, n형 결함이 동시에 생성되는 바, 보상 효과(compensation effect)로 인해 홀(hole)의 농도가 더욱 낮아지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유기금속화학 증착법을 통한 질화물계 반도체 발광소자의 제조공정에 있어서, p형 질화물 반도체층의 활성화 공정을 개선함으로써 p형 질화물 반도체층 내의 홀(hole)의 농도를 증가시키고 접촉 저항을 낮추어 낮은 동작전압을 구현하는 동시에 내부 양자효율을 향상시킬 수 있는 고효율의 질화물계 반도체 발광소자를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 Pd/Zn 합금층을 형성하는 단계와, 상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층과 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 일부를 노출시키는 단계 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층 상에 n형 전극과 p형 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 상기 Pd/Zn 합금층은 상기 p형 질화물 반도체층 중 p형 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역 상에 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계는, 상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계를 통해 상기 p형 질화물 반도체층 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소의 농도가 1×1016㎝-3 내지 1×1020㎝-3을 유지하도록 진행하고, 상기 p형 질화물 반도체층 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소는 상기 p형 질화물 반도체층의 상부 표면으로부터 2㎚ 내지 100㎚의 범위 내에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계는, 상기 Pd/Zn 합금층과 접하고 있는 p형 질화물 반도체층의 표면 거칠기가 0.5㎚ 내지 10㎚를 유지하도록 진행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계 이후에 상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 투명전극층은, 산화인듐에 주석, 아연, 마그네슘, 구리, 은 및 알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 원소가 첨가된 혼합물을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 Pd/Zn 합금층을 형성하는 단계와, 상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계와, 상기 Pd/Zn 합금층, p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 일부를 노출시키는 단계 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층과 p형 질화물 반도체층 상에 n형 전극과 p형 전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 질화 물계 반도체 발광소자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계는 상기 p형 질화물 반도체층 내에 Pd 및 Zn 원소가 1×1016㎝-3 내지 1×1020㎝-3 농도만큼 잔류되도록 진행하고, 상기 p형 질화물 반도체층 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소는 상기 p형 질화물 반도체층의 상부 표면으로부터 2㎚ 내지 100㎚의 범위 내에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법에서, 상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계는 상기 Pd/Zn 합금층과 접하고 있는 p형 질화물 반도체층의 표면 거칠기가 0.5㎚ 내지 10㎚를 유지하도록 진행하는 것이 바람직하다.
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 발광소자의 제조방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 n형 질화물 반도체층(120)과 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)이 순차적으로 적층되어 있는 구조의 발광구조물을 형성한다.
여기서, 상기 기판(110)은 바람직하게는, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성하며, 사파이어 이외에, 기판(110)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.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 기판(110) 상에 n형 질화물 반도체층(120)을 성장시키기 전에 상기 기판(110)과 n형 질화물 반도체층(120)의 격자정합을 향상시키기 위한 층으로, GaN 계열 또는 SiC 계열의 버퍼층을 더 형성할 수 있으며, 이는 공정 조건 및 소자 특성에 따라 생략 가능하다.
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, 유기금속화학 증착 공정과 같은 공지의 질화물 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 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.
한편, 상기 p형 질화물 반도체층(140)을 H(hydrazine) 계열 질소 전구체와 질소 캐리어 가스를 사용한 유기금속화학 증착 공정을 통해 형성하게 되면, 성장시 주입된 도핑원소인 Mg 원소 대부분이 H와 결합하여 활성화되지 못하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 종래에는 열처리 공정을 통해 Mg와 H의 결합을 끊음으로서 활성화되는 Mg 원소의 비율을 상승시키고 있으나, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 하부에 위치하는 활성층(130)이 InGaN층을 포함하는 다중양자우물 구조로 이루어지는데 InN 결합 에너지가 약하기 때문에 InGaN층은 GaN층보다 약 200℃ 가량 낮은 온도에서 성장되므로, 열처리 공정은 상대적으로 낮은 온도에서 성장된 활성층(130)의 열적 손상을 최소화하기 위해 n형 질화물 반도체층(120)보다 낮은 온도에서 진행하게 되는 바, 여전히 활성화 비율이 낮다. 이와 같이 Mg와 H의 결합이 끊어지지 않으면 동작전압이 상승하고 발광 효율이 낮아지는 문제가 있다.
이에 따라, 본 발명은 Mg와 H 결합을 낮은 온도에서 효율적으로 분해시키기 위하여 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에 Pd/Zn 합금층(200)을 형성한다. 이때, 상기 Pd/Zn 합금층(200)은 상기 p형 질화물 반도 체층(140) 중 후속 공정에 의해 형성될 p형 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역 상에 형성하는 것이 바람직하다.
상기 Pd/Zn 합금층(200)의 Pd 원소는 일반적으로 자신의 부피 대비 850배에 달하는 수소를 흡착하는 성질을 가지고 있으며, 이러한 높은 수소 흡착 성질은 Mg와 H의 결합을 분해 공정에 있어서 촉매 역할을 하여 후술하는 열처리 공정 온도를 낮추어도 충분히 높은 효율의 Mg 원소 활성화 공정을 진행할 수 있다. 뿐만 아니라, Pd 금속은 CH3OH + H2O = 3H2 +CO2로 정제하는 촉매 역할 또한 하기 때문에 CO2 정제 효과로 인해 오믹(ohmic) 특성 향상에 도움이 된다.
또한, 상기 Pd/Zn 합금층(200)의 Zn 원소는 억셉터(accptor) 물질로서 Mg와 H 결합이 분해되어 빠져나간 H 원소 자리에 Zn 원소가 치환됨으로써 Mg와 Zn 결합의 co-도핑 효과에 의해 홀(hole)의 농도를 향상시킬 수 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(140)에서의 홀 농도의 향상은 동작 전압 강하와 휘도 향상을 통해 발광 효율을 개선할 수 있다.
그 다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 Pd/Zn 합금층(200)이 형성된 p형 질화물 반도체층(140)을 열처리한다. 그러면, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 내에 존재하고 있는 Mg와 H의 결합이 촉매 역할을 하는 Pd/Zn 합금층(200)의 Pd 원소와 Zn 원소에 의해 효과적으로 분해되어 제거된다. 또한, 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 Pd/Zn 합금층(200)의 계면에서는 p형 질화물 반도체층의 Ga 원소와 Pd 원소 및 Zn 원소의 상호 확산이 함께 일어남으로써 접촉 저항이 개선된다.
그런 다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 Pd/Zn 합금층(200)을 산용액을 식각액으로 사용하여 제거한다. 이때, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에 형성된 Pd/Zn 합금층(200)을 제거하는 공정은 상기 Pd/Zn 합금층(200)이 형성된 p형 질화물 반도체층(140)을 열처리하는 단계를 통해 상기 p형 질화물 반도체층(140) 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소의 농도가 1×1016㎝-3 내지 1×1020㎝-3을 유지하도록 진행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소가 상기 p형 질화물 반도체층(140)의 상부 표면으로부터 2㎚ 내지 100㎚의 범위 내에 위치하고, 상기 Pd/Zn 합금층(200)의 제거로 인해 노출된 p형 질화물 반도체층(140)의 표면 거칠기는 0.5㎚ 내지 10㎚를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
다시 말하여, 본 발명은 상기 p형 질화물 반도체층(140)을 열처리하기 전에 그 위에 Pd/Zn 합금층(200)을 증착함으로써, 상기 p형 질화물 반도체층(140)의 Mg와 H의 결합을 낮은 온도에서 분해할 수 있다. 이는 이하 표 1을 통해 보다 정확하게 알 수 있다. 즉, Pd/Zn 합금층을 구비하지 않고 p형 질화물 반도체층을 열처리할 경우, 800℃의 높은 온도에서 1×1017㎝-3의 홀 농도를 얻을 수 있었으나, Pd/Zn 합금층을 구비하고 p형 질화물 반도체층을 열처리할 경우, 500℃의 낮은 온도에서 2×1017㎝-3의 홀 농도를 얻을 수 있었다.
Figure 112007037457254-pat00001
그 다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 일부 영역이 노출되도록 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 활성층(130) 및 n형 질화물 반도체층(120)의 일부 영역을 제거하는 메사 식각(mesa etching) 공정을 실시한다.
그런 다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(160) 상에 각각 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)을 형성한다.
한편, 본 발명은 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상에 p형 전극(150)을 형성하기 전에 전류 확산 효과를 향상시키기 위하여 투명전극층(300)을 더 형성하는 것이 가능하다. 여기서, 도 8은 제1 실시예에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자의 변형예를 나타낸 단면도이다.
실시예 2
그러면, 이하 도 9를 참고로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 반도체 발광소자에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제2 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자는 제1 실시예에 따라 제조된 질화물계 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 p형 전극(160) 사이 계면에 Pd/Zn 합금층(200)이 제거되지 않고 잔류되어 있다는 점에서만 제1 실시예와 다르다.
즉, 제1 실시예는 상기 p형 전극(160)을 형성하기 전에 상기 Pd/Zn 합금층(200)을 제거하는 공정을 진행하고 있으나, 제2 실시예는 상기 Pd/Zn 합금층(200)을 제거하는 공정을 생략하고 상기 Pd/Zn 합금층(200)을 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 p형 전극(160)의 오믹 접촉층으로 사용하고 있다.
즉, 이러한 제2 실시예는 제1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 p형 질화물 반도체층과 p형 전극 사이에 위치하는 pd/Zn 합금층을 통해, 낮은 접촉 저항을 구현할 수 있는 오믹 특성을 얻을 수 있다.
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 상기 p형 질화물 반도체층을 열처리 하기 전에 그 위에 Pd/Zn 합금층을 구비함으로써, Pd 원소의 수소 흡착 성질을 이용하여 상기 p형 질화물 반도체층 내에 존재하는 Mg와 H의 결합을 낮은 열처리 온도에서 효율적으로 분해하는 것이 가능하다.
또한, 상기 Pd/Zn 합금층의 Zn 원소를 통해 Mg와 H 결합이 분해되어 빠져나간 H 원소 자리를 Zn 원소로 치환함으로써 Mg와 Zn 결합의 co-도핑 효과에 의해 홀의 농도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 낮은 동작전압을 구현하는 동시에 내부 양자효율을 향상시킬 수 있는 고효율의 질화물계 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 중 p형 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역 상에 Pd/Zn 합금층을 형성하는 단계;
    상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층과 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 일부를 노출시키는 단계; 및
    상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 n형 전극을 형성하고 상기 p형 질화물 반도체층 중 Pd/Zn 합금층이 형성되지 않은 상기 p형 전극 형성 영역 상에 p형 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소의 농도는 1×1016㎝-3 내지 1×1020㎝-3 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소는 상기 p형 질화물 반도체층의 상부 표면으로부터 2㎚ 내지 100㎚의 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계는, 상기 Pd/Zn 합금층과 접하고 있는 p형 질화물 반도체층의 표면 거칠기가 0.5㎚ 내지 10㎚를 유지하도록 진행하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 Pd/Zn 합금층을 제거하는 단계 이후에 상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명전극층은, 산화인듐에 주석, 아연, 마그네슘, 구리, 은 및 알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 원소가 첨가된 혼합물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  8. 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 중 p형 전극 형성 영역을 제외한 나머지 영역 상에 Pd/Zn 합금층을 형성하는 단계;
    상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계;
    상기 Pd/Zn 합금층, p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 일부를 노출시키는 단계; 및
    상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 n형 전극을 형성하고 상기 p형 질화물 반도체층 중 Pd/Zn 합금층이 형성되지 않은 상기 p형 전극 형성 영역 상에 p형 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계는 상기 p형 질화물 반도체층 내에 Pd 및 Zn 원소가 1×1016㎝-3 내지 1×1020㎝-3 농도만큼 잔류되도록 진행하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 내에 잔류하고 있는 Pd 및 Zn 원소는 상기 p형 질화물 반도체층의 상부 표면으로부터 2㎚ 내지 100㎚의 범위 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 Pd/Zn 합금층이 형성된 p형 질화물 반도체층을 열처리하는 단계는 상기 Pd/Zn 합금층과 접하고 있는 p형 질화물 반도체층의 표면 거칠기가 0.5㎚ 내지 10㎚를 유지하도록 진행하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면 일부를 노출시키는 단계 이후에 상기 Pd/Zn 합금층 상에 투명전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 투명전극층은, 산화인듐에 주석, 아연, 마그네슘, 구리, 은 및 알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 원소가 첨가된 혼합물을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법.
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