KR100859282B1 - 다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR100859282B1 KR1020070052741A KR20070052741A KR100859282B1 KR 100859282 B1 KR100859282 B1 KR 100859282B1 KR 1020070052741 A KR1020070052741 A KR 1020070052741A KR 20070052741 A KR20070052741 A KR 20070052741A KR 100859282 B1 KR100859282 B1 KR 100859282B1
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Abstract

본 발명은 다중파장 발광다이오드에 관한 것으로, 기판과, 기판 상부에 형성되는 제1 클래딩층과, 제1 클래딩층 상부에 형성되는 활성층과, 활성층 상부에 형성되는 제2 클래딩층을 포함하되, 활성층은 하부장벽층, 하부장벽층 상부에 형성되는 복수 개의 양자점, 및 양자점 상부에 형성되는 상부장벽층을 포함하고, 활성층에 구비된 복수 개의 양자점은 그 크기에 따라 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역 및 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역으로 구분되는 다중파장 발광다이오드를 개시한다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 파장의 빛을 각각 영역별로 발광하도록 서로 다른 크기를 갖는 양자점을 동일 기판 상에 실질적으로 동시에 형성함으로써, 저비용의 단순화된 제조공정으로 고휘도의 백색광원을 효율적으로 제공할 수 있다.
양자점(quantum dot), 다중파장, 백색광, 발광다이오드

Description

다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법{Multi Wavelength Light Emitting Diode and Method of Fabricating the Same}
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1b는 도 1a의 다중파장 발광다이오드의 활성층을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 2j는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 서로 다른 파장의 빛을 각각 영역별로 발광하도록 서로 다른 크기를 갖는 양자점을 동일 기판상에 실질적으로 동시에 형성함으로써, 고휘도의 백색광을 효율적으로 발광하는 다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 질화물 발광다이오드(LED)의 급속한 발전에 따라, 고휘도 발광다이오드에 대한 필요성이 증대되고 있다. 예를 들면, 고휘도 발광 다이오드를 이용하여 휴대폰 배면 광원, 지시등, 실외간판 등에 필요한 고효율, 고휘도 백색 광원이 요구되고 있는 실정이다.
특히, 질화갈륨계 화합물 반도체를 이용한 InGaN/GaN 초격자 구조를 갖는 다중양자우물구조로부터 고휘도의 적색, 청색 또는 녹색 발광소자를 각각 실현하고 있다.
한편, 백색 광원을 구현하는 방법은 크게 청색 발광다이오드와 황색 포스포(phosphor), 및 청색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드와 적색 발광다이오드를 이용하는 두 가지가 있다. 이 중에서 두 번째 방법인 청색 발광다이오드와 녹색 발광다이오드와 적색 발광다이오드를 이용하여 백색 광원을 구현하는 방법이 발광 효율이 높으며, 색온도 및 연색성 조절이 가능하여 좀 더 진보된 방법으로 알려져 있다. 하지만, 이를 구현하기 위해서는 청색, 녹색 및 적색 발광다이오드를 각각 형성하여 하나의 마운트(mount) 위에 집적해야 하는데, 이는 고가의 제조 비용과 복잡한 제조공정을 요구하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 다른 파장의 빛을 각각 영역별로 발광하도록 양자점을 동일 기판 상에 형성하여 고휘도의 백색광을 효율적으로 발광하는 다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 칩 내에 서로 다른 크기의 양자점을 실질적으로 동시에 구현하여 고가의 제조비용을 낮추고, 복잡한 제조공정을 단순화시키는 다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면은 기판과, 상기 기판 상부에 형성되는 제1 클래딩층과, 상기 제1 클래딩층 상부에 형성되는 활성층과, 상기 활성층 상부에 형성되는 제2 클래딩층을 포함하되, 상기 활성층은 하부장벽층, 상기 하부장벽층 상부에 형성되는 복수 개의 양자점, 및 상기 양자점 상부에 형성되는 상부장벽층을 포함하고, 상기 활성층에 구비된 복수 개의 양자점은 그 크기에 따라 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역 및 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역으로 구분되는 다중파장 발광다이오드를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 기판과, 상기 기판 상부에 형성되는 제1 클래딩층과, 상기 제1 클래딩층 상부에 형성되는 활성층과, 상기 활성층 상부에 형성되는 제2 클래딩층을 포함하되, 상기 활성층은 하부장벽층, 상기 하부장벽층 상부에 형성되는 복수 개의 양자점, 및 상기 양자점 상부에 형성되는 상부장벽층을 포함하고, 상기 활성층에 구비된 복수 개의 양자점은 그 크기에 따라 실질적으로 적색 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역, 실질적으로 녹색 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역, 및 실질적으로 청색 파장의 빛을 발광하는 제3 양자점 영역으로 구분되는 다중파장 발광다이오드를 제공한다.
바람직하게, 상기 복수 개의 양자점은 질화인듐갈륨 또는 질화인듐을 포함할 수 있다. 상기 제1 클래딩층은 n형 질화갈륨층일 수도 있다. 상기 장벽층은 도핑되지 않은 질화갈륨층 또는 도핑되지 않은 질화인듐갈륨층일 수도 있다. 상기 제2 클래딩층은 p형 질화갈륨층일 수도 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 하부 구조물을 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조물 상부에 활성층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 활성층을 형성하는 단계는, 상기 하부구조물 상부에 하부 장벽층을 형성하는 단계와, 상기 하부 장벽층 상부에 희생층을 형성하는 단계와, 상기 희생층 상부에 금속층을 형성하는 단계와, 상기 금속층을 애노다이징하여 일정 직경의 나노 홀이 형성된 마스크 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴층에 형성된 나노 홀의 제1 영역을 포어 넓히기하여 제1 크기의 직경을 갖는 제1 나노 홀 영역을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴층에 형성된 나노 홀의 제2 영역을 포어 넓히기하여 제2 크기의 직경을 갖는 제2 나노 홀 영역을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴층에 형성된 나노 홀의 제3 영역을 포어 넓히기하여 제3 크기의 직경을 갖는 제3 나노 홀 영역을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴층에 형성된 제1, 제2 및 제3 나노 홀 영역을 상기 희생층에 전사하는 단계와, 상기 희생층에 전사된 제1 나노 홀 영역에 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역을 형성하며, 제2 나노 홀 영역에 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역을 형성하고, 제3 나노 홀 영역에 제3 파장의 빛을 발광하는 제3 양자점 영역을 형성하는 단계를 포함하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 하부 구조물을 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조 물 상부에 활성층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 활성층을 형성하는 단계는, 상기 하부구조물 상부에 하부 장벽층을 형성하는 단계와, 상기 하부 장벽층 상부에 희생층을 형성하는 단계와, 상기 희생층 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트층의 제1 영역에 제1 시간동안 전자선을 조사하고, 제2 영역에 제2 시간동안 전자선을 조사하고, 제3 영역에 제3 시간동안 전자선을 각각 조사한 후 현상하여, 상기 제1 영역에 상응하는 제1 크기의 직경을 갖는 제1 나노 홀 영역, 상기 제2 영역에 상응하는 제2 크기의 직경을 갖는 제2 나노 홀 영역, 및 상기 제3 영역에 상응하는 제3 크기의 직경을 갖는 제3 나노 홀 영역을 각각 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트층에 형성된 제1, 제2 및 제3 나노 홀 영역을 상기 희생층에 전사하는 단계와, 상기 희생층에 전사된 제1 나노 홀 영역에 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역을 형성하며, 제2 나노 홀 영역에 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역을 형성하고, 제3 나노 홀 영역에 제3 파장의 빛을 발광하는 제3 양자점 영역을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 포토레지스트층의 제1 전자선 조사 시간은 제2 전자선 조사 시간보다 상대적으로 길고, 상기 포토레지스트층의 제2 전자선 조사 시간은 제3 전자선 조사 시간보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점의 크기는 상기 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점의 크기보다 상대적으로 크고, 상기 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점의 크기는 상기 제3 파장의 빛을 발광하는 제3 양자점의 크기보다 상대적으로 클 수 있다. 상기 하부 구조물을 형성하는 단계는, 기판을 형성하는 단계와, 상기 기판 상부에 제1 클래딩층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 상기 활성층 상부에 제2 클래딩층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 양자점 영역은 질화인듐갈륨 또는 질화인듐을 포함할 수도 있다. 상기 제1 클래딩층은 n형 질화갈륨층일 수도 있다. 상기 장벽층은 도핑되지 않은 질화갈륨층 또는 도핑되지 않은 질화인듐갈륨층일 수도 있다. 상기 제2 클래딩층은 p형 질화갈륨층일 수도 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 1b는 도 1a의 다중파장 발광다이오드의 활성층을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1a 및 1b를 참조하면, 다중파장 발광다이오드(100)는 기판(110), 제1 클래딩층(120), 하부 장벽층(130)과 복수 개의 양자점(142,144,146)과 상부 장벽층(140)을 구비하는 활성층, 제2 클래딩층(150), 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)을 포함한다.
기판(110)은 질화물 반도체를 성장시키기에 적합한 물질, 예컨대 첨정 석(MgAl2O4), 사파이어(A, R 및 C 표면을 포함하는 Al2O3), SiC(6H, 4H 및 3C 포함), ZnS, ZnO, GaAs 및 GaN을 포함한다. 바람직하게, 본 실시예에서 기판(110)은 질화갈륨(GaN)으로 이루어진다.
제1 클래딩층(120)은 기판(110) 상부에 형성되며, 도핑되지 않은 GaN층을 형성한 후 실리콘(Si)을 도핑하여 형성된 n형 질화갈륨층(n-type GaN layer)이다.
하부 장벽층(130)은 제1 클래딩층(120) 상부에 형성되며, 도핑되지 않은 GaN층 또는 도핑되지 않은 InGaN층이다.
복수 개의 양자점(142,144,146)은 하부 장벽층(130) 상부에 형성된다. 복수 개의 양자점은 질화인듐갈륨(InGaN) 또는 질화인듐(InN)을 포함하며, 그 크기에 따라 실질적으로 적색 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역(142), 실질적으로 녹색 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역(144), 및 실질적으로 청색 파장의 빛을 발광하는 제3 양자점 영역(146)으로 구분되어 형성된다. 여기서, 제1 양자점 영역(142)의 양자점의 크기는 제2 양자점 영역(144)의 양자점의 크기보다 상대적으로 크고, 제2 양자점 영역(144)의 양자점의 크기는 제3 양자점 영역(146)의 양자점의 크기보다 상대적으로 크다.
상부 장벽층(140)은 복수 개의 양자점(142,144,146) 상부에 형성되며, 도핑되지 않은 GaN층 또는 도핑되지 않은 InGaN층이다.
제2 클래딩층(150)은 활성층(140) 상부에 형성되며, p형 질화갈륨층(p-type GaN layer)이다.
또한, 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)은 Ti, Al, Cr, Cr/Ni/Au, Ti/Al, Al, TiAl/Ti/Au, Ti/Ni/Au, Ta 중 어느 하나 이상으로 이루어진 단일층 또는 다중층이다.
여기서, 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 세 개의 양자점 영역을 동일한 활성층에 각각 형성하는 것을 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 서로 다른 특정 파장의 빛을 발광하는 두 개의 양자점 영역을 동일한 활성층에 형성할 수도 있음은 물론이다. 즉, 백색광 이외의 특정 색상의 빛을 발광하기 위해서, 서로 다른 특정 파장의 빛을 발광하는 두 개의 양자점 영역이 형성된 다중파장 발광다이오드(100)를 구현할 수 있음을 의미한다. 이를 구체적으로 예시하면, 두 개의 양자점 영역이 형성된 다중파장 발광다이오드는 기판과, 기판 상부에 형성되는 제1 클래딩층과, 제1 클래딩층 상부에 형성되는 하부 장벽층과 하부 장벽층 상부에 형성되는 복수 개의 양자점과 복수 개의 양자점 상부에 형성되는 상부 장벽층을 구비하는 활성층과, 활성층 상부에 형성되는 제2 클래딩층을 포함하되, 복수 개의 양자점은 그 크기에 따라 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역 및 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역으로 구분된다. 따라서, 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역 및 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역에 따라 다중파장 발광다이오드가 발광하는 전체 빛의 색상이 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드(100)는 서로 다른 파장의 빛, 예컨대 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 각각의 양자점 영역을 동일한 기판상에 실질적으로 동시에 형성함으로써, 고효율 고휘도의 백색광을 제공할 수 있다.
도 2a 내지 2j는 본 발명의 다른 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 여기서, 본 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 제조방법은 나노 홀 영역의 형성시 애노다이징 공정을 이용한다.
도 2a 내지 2j를 참조하여 다중파장 발광다이오드의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 하부 구조물(210,220)과 하부 장벽층(230)을 형성한다(도 2a). 하부 구조물은 기판(210) 및 제1 클래딩층(220)을 포함한다. 여기서, 기판(210)은 질화물 반도체를 성장시키기에 적합한 물질, 예컨대 첨정석(MgAl2O4), 사파이어(A, R 및 C 표면을 포함하는 Al2O3), SiC(6H, 4H 및 3C 포함), ZnS, ZnO, GaAs 및 GaN을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 GaN로 이루어진다. 제1 클래딩층(220)은 도핑되지 않은 GaN층을 형성한 후 Si을 도핑하여 형성된 n형 GaN층이다. 하부 장벽층(230)은 하부 구조물(210,220) 상부에 형성되며, 도핑되지 않은 GaN층 또는 도핑되지 않은 InGaN층이다.
이후, 하부 장벽층(230) 상부에 희생층(240)을 형성한다(도 2b). 본 실시예에서 희생층(240)은 이산화규소(SiO2)를 포함한다.
이후, 희생층(240) 상부에 금속층(245), 예컨대 Al층을 형성한다(도 2c).
이후, 금속층(245)을 애노다이징하여 일정 직경의 나노 홀이 형성된 마스크 패턴층을 형성한다(도 2d). 여기서, 애노다이징 공정을 설명하면 다음과 같다. 알루미늄 박막 표면의 거칠기를 감소시키기 위한 전해 연마를 수행한 후, 인산(Phosphoric acid), 옥살산(Oxalic acid), 크롬산(Chromic acid), 황산(Sulfuric acid) 또는 그 혼합용액 속에서 알루미늄을 양극으로 사용하여 수 V 내지 수백 V의 직류 전압을 인가함으로써, 나노 홀이 형성된 마스크 패턴층(247)을 형성한다. 여기서, 마스크 패턴층(247)에 형성된 나노 홀의 직경을 실질적으로 일정하다.
이후, 마스크 패턴층(247)에 형성된 나노 홀의 제1 영역을 포어 넓히기(pore widening)하여 제1 크기의 직경을 갖는 제1 나노 홀 영역을 형성한다(도 2e).
이후, 마스크 패턴층(247)에 형성된 나노 홀의 제2 영역을 포어 넓히기(pore widening)하여 제2 크기의 직경을 갖는 제2 나노 홀 영역을 형성한다(도 2f).
이후, 마스크 패턴층(247)에 형성된 나노 홀의 제3 영역을 포어 넓히기(pore widening)하여 제3 크기의 직경을 갖는 제3 나노 홀 영역을 형성한다(도 2g). 여기서, 포어 넓히기 공정에 의해 제1 나노 홀 영역의 직경이 제2 나노 홀 영역의 직경보다 상대적으로 크며, 제2 나노 홀 영역의 직경이 제3 나노 홀 영역의 직경보다 상대적으로 크다.
이후, 마스크 패턴층(247)에 형성된 제1, 제2 및 제3 나노 홀 영역을 희생층(240)에 전사한다(도 2h).
이후, 희생층(240)에 전사된 제1 나노 홀 영역에 제1 파장의 빛, 예컨대 적색을 발광하는 제1 양자점 영역(242)을 형성하며, 제2 나노 홀 영역에 제2 파장의 빛, 예컨대 녹색을 발광하는 제2 양자점 영역(244)을 형성하고, 제3 나노 홀 영역에 제3 파장의 빛, 예컨대 청색을 발광하는 제3 양자점 영역(246)을 형성한다(도 2i). 여기서, 제1, 제2 및 제3 양자점 영역(242,244,246)은 InGaN 또는 InN를 포함한다. 또한, 제1 양자점이 제2 양자점보다 상대적으로 크고 제2 양자점이 제3 양자점보다 상대적으로 크게 된다. 한편, 양자점의 크기가 클수록 발광하는 빛의 파장이 길어지는 것은 주지의 사실이다. 여기서, 희생층(240)에 전사된 제1, 제2 및 제3 나노 홀 영역에 유기금속 화학증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)으로 양자점 구성물질(InGaN 또는 InN)을 성장하면, 제1, 제2 및 제3 나노 홀 영역에만 제1, 제2 및 제3 양자점 형태의 구조가 각각 형성될 수 있다.
이후, 제1, 제2 및 제3 양자점 영역(242,244,246) 상부에 상부 장벽층(250)을 형성하고, 상부 장벽층(250) 상부에 제2 클래딩층(260), 예컨대 p형 GaN층을 형성한다(도 2j). 여기서, 상부 장벽층(250)은 도핑되지 않은 GaN층 또는 도핑되지 않은 InGaN층이다.
이후, 제1 클래딩층(220)과 제2 클래딩층(260)에 각각 전압을 인가하기 위한 제1 및 제2 전극을 각각 형성함으로써, 다중파장 발광다이오드의 제조공정을 완료한다.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 여기서, 본 실시예에 의한 다중파장 발광다이오드의 제조방법은 나노 홀 영역의 형성시 전자선 리소그라피 공정을 이용한다.
도 3a 내지 3g를 참조하여 다중파장 발광다이오드의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다.
우선, 하부 구조물(310,320)과 하부 장벽층(330)을 형성한다(도 3a). 하부 구조물은 기판(310) 및 제1 클래딩층(320)을 포함한다. 여기서, 기판(310)은 질화물 반도체를 성장시키기에 적합한 물질, 예컨대 첨정석(MgAl2O4), 사파이어(A, R 및 C 표면을 포함하는 Al2O3), SiC(6H, 4H 및 3C 포함), ZnS, ZnO, GaAs 및 GaN을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 GaN로 이루어진다. 제1 클래딩층(320)은 도핑되지 않은 GaN층을 형성한 후 Si을 도핑하여 형성된 n형 GaN층이다. 하부 장벽층(330)은 하부 구조물(310,320) 상부에 형성되며, 도핑되지 않은 GaN층 또는 도핑되지 않은 InGaN층이다.
이후, 하부 장벽층(330) 상부에 희생층(340)을 형성한다(도 3b). 본 실시예에서 희생층(340)은 이산화규소(SiO2)를 포함한다.
이후, 희생층(340) 상부에 포토레지스트층(345)을 형성한다(도 3c).
이후, 포토레지스트층(345)의 제1 영역에 제1 시간동안 전자선을 조사하고, 포토레지스트층(345)의 제2 영역에 제2 시간동안 전자선을 조사하고, 포토레지스트층(345)의 제3 영역에 제3 시간동안 전자선을 각각 조사한 후 현상하여, 제1 영역에 상응하는 제1 크기의 직경을 갖는 제1 나노 홀 영역(347), 제2 영역에 상응하는 제2 크기의 직경을 갖는 제2 나노 홀 영역(348), 및 제3 영역에 상응하는 제3 크기의 직경을 갖는 제3 나노 홀 영역(349)을 각각 형성한다(도 3d).
이후, 포토레지스트층(345)에 형성된 제1, 제2 및 제3 나노 홀 영역(347,348,349)을 희생층(340)에 전사한다(도 3e).
이후, 희생층(340)에 전사된 제1 나노 홀 영역에 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역(342)을 형성하며, 제2 나노 홀 영역에 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역(344)을 형성하고, 제3 나노 홀 영역에 제3 파장의 빛을 발광하는 제3 양자점 영역(346)을 형성한다(도 3f).
여기서, 제1, 제2 및 제3 양자점 영역(342,344,346)은 InGaN 또는 InN를 포함한다. 여기서, 포토레지스트층(345)의 제1 전자선 조사 시간은 제2 전자선 조사 시간보다 상대적으로 길며, 포토레지스트층의 제2 전자선 조사 시간은 제3 전자선 조사 시간보다 상대적으로 길고, 이에 따라 전자선 조사 시간에 따라 나노 홀의 직경이 비례하여 크며 결과적으로 제1 양자점이 제2 양자점보다 상대적으로 크고 제2 양자점이 제3 양자점보다 상대적으로 크게 된다. 한편, 양자점의 크기가 클수록 발광하는 빛의 파장이 길어지는 것은 주지의 사실이다.
이후, 제1, 제2 및 제3 양자점 영역(342,344,346) 상부에 상부 장벽층(350)을 형성하고, 상부 장벽층(350) 상부에 제2 클래딩층(360), 예컨대 p형 GaN층을 형성한다(도 3g). 여기서, 상부 장벽층(350)은 도핑되지 않은 GaN층 또는 도핑되지 않은 InGaN층이다.
이후, 제1 클래딩층(320)과 제2 클래딩층(360)에 각각 전압을 인가하기 위한 제1 및 제2 전극을 각각 형성함으로써, 다중파장 발광다이오드의 제조공정을 완료한다.
전술한 본 발명에 따른 다중파장 발광다이오드 및 이의 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 서로 다른 파장의 빛을 영역별로 발광하도록 서로 다른 크기를 갖는 양자점을 동일 기판 상에 각각 형성함으로써, 고휘도의 백색광을 효율적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 칩 내에 서로 다른 크기의 양자점을 실질적으로 동시에 구현하여 고가의 제조비용을 낮추고, 복잡한 제조공정을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

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  7. 하부 구조물을 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조물 상부에 활성층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 활성층을 형성하는 단계는,
    상기 하부구조물 상부에 희생층을 형성하는 단계와,
    상기 희생층 상부에 금속층을 형성하는 단계와,
    상기 금속층을 애노다이징하여 일정 직경의 나노 홀이 형성된 마스크 패턴층을 형성하는 단계와,
    상기 마스크 패턴층에 형성된 나노 홀 영역을 상기 희생층에 전사하는 단계를 포함하되,
    상기 마스크 패턴층에 형성된 나노 홀을 영역별로 다른 홀 크기를 갖도록 하여 각기 다른 크기의 양자점 영역들을 형성함으로써 상기 각 영역별로 서로 다른 파장의 빛을 발광하도록 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  8. 하부 구조물을 형성하는 단계 및, 상기 하부 구조물 상부에 활성층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 활성층을 형성하는 단계는,
    상기 하부구조물 상부에 희생층을 형성하는 단계와,
    상기 희생층 상부에 포토레지스트층을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트층의 제1 영역에 제1 시간 동안 전자선을 조사하고, 제2 영역에 제2 시간 동안 전자선을 조사한 후 현상하여, 상기 제1 영역에 상응하는 제1 크기의 직경을 갖는 제1 나노 홀 영역, 상기 제2 영역에 상응하는 제2 크기의 직경을 갖는 제2 나노 홀 영역을 각각 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트층에 형성된 제1, 및 제2 나노 홀 영역을 상기 희생층에 전사하는 단계와,
    상기 희생층에 전사된 제1 나노 홀 영역에 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점 영역을 형성하며, 제2 나노 홀 영역에 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점 영역을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 포토레지스트층의 제1 전자선 조사 시간은 제2 전자선 조사 시간보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 양자점의 크기는 상기 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 양자점의 크기보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 하부 구조물을 형성하는 단계는,
    기판을 형성하는 단계와,
    상기 기판 상부에 제1 클래딩층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 활성층 상부에 제2 클래딩층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 양자점 영역은 질화인듐갈륨 또는 질화인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 클래딩층은 n형 질화갈륨층인 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 클래딩층은 p형 질화갈륨층인 것을 특징으로 하는 다중파장 발광다이오드의 제조방법.
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