KR100878434B1 - 발광 효율의 향상을 위한 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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김유승
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발광 효율의 향상을 위한 발광 소자 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발광소자는, 지지기판, 지지 기판 상에 제1질화물 반도체층, 활성층 및 홈을 포함하는 제2 질화물 반도체층이 순차적으로 형성된 발광 구조물, 상기 발광 구조물 하부에 형성된 제1 전극, 상기 제2 질화물 반도체층의 홈 내부에 형성된 제2 전극, 및, 상기 발광 구조물의 측면에 접합되는 절연층을 포함한다. 이에 따라, 제2 전극과 발광 구조물의 접합 면적이 증가하여 구동 전압이 감소될 수 있게 되며, 전류 퍼짐 현상이 향상되어 발광효율을 증가시킬 수 있게 된다.
발광소자, 전극, 접촉 저항, 전류 퍼짐 현상

Description

발광 효율의 향상을 위한 발광 소자 및 그 제조 방법 {Light emitting device for improving emmission efficiency}
본 발명은 발광 효율의 향상을 위한 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전극을 발광 구조물의 측면 또는 상부면에 형성하여 발광 효율을 향상시키기 위한 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 새로운 영상정보를 전달매체로 부각되고 있는 LED(발광소자) 전광판은 초기에는 단순 문자나 숫자정보로 시작하여 현재는 각종 CF 영상물, 그래픽, 비디오 화면 등 동화상을 제공하는 수준까지 이르게 되었다. 색상도 기존 단색의 조잡한 화면 구현에서 적색과 황록색 LED등으로 제한된 범위의 색상 구현을 했었고, 최근에는 질화물 반도체를 이용한 고휘도 청색 LED가 등장함에 따라 적색, 황록색, 청색을 이용한 총천연색 표시가 비로소 가능하게 되었다.
최근에는 질화물 반도체 발광소자를 차세대 조명 장치로 사용하기 위해 고발광 효율을 갖는 발광소자의 개발이 요구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광소자의 수직 단면도이다. 도 1을 참조하면, 발 광소자는
지지 기판(1)과 제1 전극(2)을 접합하는 본딩 전극(6), 제1 전극(2)의 상부에 형성된 발광 구조물(3), 발광 구조물(3)의 상부에 형성된 제2 전극(4), 지지 기판 상(1)에 형성되어 제1 전극(2) 및 발광 구조물(3)의 측면과 접합하는 절연층(5)을 포함한다.
도 1의 발광소자는 한 쌍의 전극, 즉, 제1 전극(2)과 제2 전극(4)이 발광 구조물(3)을 사이에 두고 서로 수직하게 배치되어 있다. 이 경우, 제1 전극(2)은 p형 전극이며, 제2 전극(4)은 n형 전극이다. 또한, 발광 구조물(4)은 제1 질화물 반도체층(3a), 활성층(3b) 및 제2 질화물 반도체층(3c)을 포함하는 것으로, 일종의 LED 칩이다.
한편, 수직 구조의 발광소자에서 제2 전극(4)은 발광 구조물(3)의 상부면 중심에 배치되는 것이 일반적이다. 이 경우, 전류가 제2 전극(4)에서 제1 전극(1) 사이의 중심 부분에 위치한 발광 구조물(3)로 집중하는 현상이 발생한다. 따라서, 제2 전극(4)을 통해 흐르는 전류의 퍼짐 현상이 감소되어 발광 구조물(3)을 통해 전체적으로 균일한 발광 효율을 얻는 것이 어려웠다.
또한, 도 1의 발광 소자의 경우, 제2 전극(4)이 발광 구조물(3)의 상부면에 형성되므로, 광 방출 면적의 증가를 위해 최대한 작은 사이즈로 형성되는 것이 좋다. 하지만, 제2 전극(4)을 작은 사이즈로 형성할 경우, 제2 전극(4)과 발광 구조물(3)의 접합 면적이 감소되어 접촉 저항이 증가하게 된다. 이는, 발광소자의 구동 전압을 증가시키므로, 결과적으로, 발광 소자의 특성을 저하시킨다는 문제점이 있 었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 발광 구조물의 측면에 전극을 형성하여 광이 방출되는 면적을 증가시킴으로써 발광 효율을 향상시키기 위한 발광소자 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 발광 구조물 상부의 홈 내부에 전극을 형성하여 접합 면적을 증가시킴으로써, 접촉 저항 및 구동 전압을 감소시키기 위한 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자는, 지지 기판, 지지 기판 상에 제1질화물 반도체층, 활성층 및 홈을 포함하는 제2 질화물 반도체층이 순차적으로 형성된 발광 구조물, 상기 발광 구조물 하부에 형성된 제1 전극, 상기 제2 질화물 반도체층의 홈 내부에 형성된 제2 전극, 및, 상기 발광 구조물의 측면에 접합되는 절연층을 포함한다.
이 경우, 상기 제2 전극은 상기 홈보다 큰 두께로 형성되어, 상기 제2 질화물 반도체층 상에서 돌출된 형태를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자는, 제1 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 질화물 반도체층이 순차적으로 형성된 발광 구조물, 상기 발광 구조물 하부에 형성된 제1 전극, 상기 제2 질화물 반도체층 측면에 형성된 측면 전극을 포함하는 제2 전극, 및, 상기 제2질화물 반도체층을 제외한 발광 구조물의 측면에 접합되는 절연층을 포함한다.
이 경우, 상기 제2전극은 상기 제2질화물 반도체층 상부면에 가로 및 세로 중 적어로 하나의 방향으로 형성된 상부 전극을 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 제2 질화물 반도체층은 상부면에 가로 및 세로 중 적어도 하나 방향으로 형성된 홈을 더 포함할 수 있으며, 제2전극은 상기 홈 내부에 형성된 상부 전극을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상부 전극은 상기 홈과 동일한 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 홈 내부에 상기 홈보다 작은 두께로 형성된 내부 절연층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제2전극은 상기 내부 절연층 상에 형성된 상부 전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 홈 내부에 상기 홈보다 작은 두께로 형성된 반사부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2전극은 상기 내부 절연층 상에 형성된 상부 전극을 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자의 제조 방법은, 성장 기판 상에 제1질화물 반도체층, 활성층 및 홈이 형성된 제2 질화물 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계, 상기 발광 구조물의 측면에 절연층을 형성하는 단계, 상기 제1 질화물 반도체층 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 지지 기판을 형성하는 단계, 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계, 상기 제2 질화물 반도체층의 소정 위치에 홈을 형성하는 단계, 및, 상기 홈에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 제2 전극은 상기 홈보다 큰 두께로 형성하여, 상기 제2 질화물 반도체층 상에서 돌출된 형태를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자의 제조 방법은, 성장 기판 상에 제1질화물 반도체층, 활성층 및 홈이 형성된 제2 질화물 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계, 상기 제2질화물 반도체층을 제외한 발광 구조물의 측면에 절연층을 형성하는 단계, 상기 제1 질화물 반도체층 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 지지 기판을 형성하는 단계, 상기 사파이어 기판을 제거하는 단계, 및, 상기 제2 질화물 반도체층 측면에 측면 전극을 포함하는 제2전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 제2전극을 형성하는 단계는 상기 제2질화물 반도체층 상부면에 가로 및 세로 중 적어로 하나의 방향으로, 상기 제2전극에 해당하는 상부 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 제2질화물 반도체층 상부면에 가로 및 세로 중 적어도 하나의 방향으로 홈을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2전극을 형성하는 단계는 상기 홈 내부에, 상기 제2전극에 해당하는 상부 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 상부 전극은 상기 홈과 동일한 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 홈 내부에, 상기 홈보다 작은 두께로 내부 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2전극을 형성하는 단계는, 상기 내부 절 연층 상에 상기 제2전극에 해당하는 상부 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 홈 내부에, 상기 홈보다 작은 두께로 반사부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2전극을 형성하는 단계는, 상기 반사부 상에 상기 제2전극에 해당하는 상부전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광 구조물의 상부가 아닌 측면에 전극을 형성하여 광이 방출되는 면적을 증가시킴으로써, 발광소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 발광 구조물 상부에 홈을 형성하고, 그 내부에 전극을 형성함으로써, 발광 구조물과 전극의 접합 면적을 증가시켜 접촉 저항을 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 발광 구조물 상부에 인가되는 구동 전압을 감소시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 발광 구조물의 측면 및 상부의 홈에 전극을 형성함으로써, 전류 퍼짐 현상을 증가시켜 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있게 된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도이다. 도 2를 참조하면, 발광소자(10)는 지지 기판(11) 상에 형성된 제1 전극(12), 제1 전극(12) 상에 형성된 발광 구조물(13), 발광 구조물(13)에 형성된 제2 전극(14) 및 발광 구조물(13)의 측면에 접합되는 절연층(15)을 포함한다. 이 경우, 지지 기판(11)과 제1전극(12) 사이에는 접합을 위한 본딩 전극(16)이 포함된다.
이 경우, 제1 전극(12)으로는 p형 전극이 이용될 수 있다. 또한, 제2 전극(14)으로는 n형 전극이 이용될 수 있다.
한편, 제1 전극(12)의 상부에 접합되는 발광 구조물(13)은 제1 질화물 반도체층(13a), 활성층(13b) 및 제2 질화물 반도체층(13c)을 포함한다. 또한, 제2 질화물 반도체층(13c) 상에 일정 크기의 홈(13d)을 포함한다. 이 경우, 홈(13d)의 크기는 제2 질화물 반도체층(13c)의 폭 및 두께를 고려하여 설계될 수 있는 사항이므로, 제2 질화물 반도체층(13c)의 크기에 따라 유동적으로 변경될 수 있다.
제1 질화물 반도체(13a)는 제1 전극(12)과 동일한 타입의 질화물 반도체 물질로 구성되는 것으로, p형 GaN로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 질화물 반도체(13c)는 제2 전극(14)과 동일한 타입의 질화물 반도체 물질로 구성되는 것으로, n형 GaN로 이루어질 수 있다. 또한, 활성층(13b)은 광을 방출하는 영역으로, 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖는 GaN/InGaN 등의 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 발광 구조물(13)의 최상면, 즉, 제2 질화물 반도체층(13c)에 형성된 홈(13d)에는 제2 전극(14)이 형성되어 있다. 이 경우, 제2 전극(14)은 홈(13d)보다 큰 두께로 형성되어, 발광 구조물(13)의 상부면에 돌출되는 형태를 갖는다. 이와 같이, 제2 전극(14)은 홈(13d) 내부에 일부가 내장되는 형태로 형성됨으로써, 그의 하부면 및 측면의 일부가 발광 구조물(13)과 접합된다. 이에 따라, 도 1에 도시된 제2 전극(4)과 비교할 때, 제1 실시예에 따른 제2 전극(14)은 발광 구조물(13)과 접합되는 측면의 일부만큼 접합 면적이 증가하게 된다. 따라서, 도 1에 도시된 제2 전극(4)과 동일한 폭으로 제2 전극(14)을 형성하더라도, 발광 구조물(13)과의 접합 면적 차이로 인해 발광소자(10)의 접촉 저항 및 구동 전압이 보다 감소하게 된다.
또한, 제1 실시예에 따른 발광소자(10)는 홈(13d)의 크기를 조정하여 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 홈(13d)의 두께를 증가시키고 홈(13d)의 폭을 감소시켜 발광 구조물(13) 상부면에서 광이 방출되는 면적을 증가시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도이다. 도 3을 참조하면, 발광소자(20)는 지지 기판(21) 상에 형성된 본딩 전극(26), 본딩 전극(26) 상에 형성된 제1 전극(22), 제1 전극(22) 상에 형성된 발광 구조물(23), 발광 구조물(23)의 측면에 접합되는 절연층(24) 그리고, 상기 절연층(24) 상에 형성되는 제2 전극(25)를 포함한다. 이 경우, 발광소자(20)의 지지 기판(21), 본딩 전극(26) 및 제1 전극(22)은 도 2에 도시된 발광소자(10)와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
제1 전극(22)의 상부에는 발광 구조물(23)이 접합된다. 그리고, 절연층(24)은 본딩 전극(26) 상에 형성되며, 제1 전극(22)의 측면과 발광 구조물(23)의 측면에 접합된다. 또한, 제2 전극(25)은 절연층(24) 상에 형성되어 제2 질화물 반도체층(23c)의 측면에 접합된다. 이 경우, 제2 전극(25)은 발광 구조물(23)의 제2 질화물 반도체층(23c)와 동일한 두께로 형성된다.
즉, 제2 실시예에 따른 발광소자(20)에서, 제2 전극(25)은 발광 구조물(23)의 상부에 형성되지 않고, 제2 질화물 반도체층(23c)의 측면에 형성된다. 이에 따 라, 발광 구조물(23) 상부 전면에서 광이 방출하게 되어, 발광 효율이 향상된다. 또한, 도 1에 도시된 발광소자와 비교할 때, 제2 전극(25)과 발광 구조물(23)의 접합 면적이 증가하게 되어, 접촉 저항 및 구동 전압이 감소하게 된다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도이다. 도 4a를 참조하면, 발광소자(30)는 지지 기판(31) 상에 형성된 본딩 전극(36), 본딩 전극(36) 상에 형성된 제1 전극(22), 제1 전극(32) 상에 형성된 발광 구조물(33), 발광 구조물(33)의 측면에 접합되는 절연층(34) 그리고, 발광 구조물(33) 및 절연층(34) 상에 형성되는 제2 전극(35)을 포함한다.
제1 전극(32) 상부에는 발광 구조물(33)이 접합되며, 절연층(34)은 제2 질화물 반도체층(33c)을 제외한 발광 구조물(33)의 측면에 접합된다.
제3 실시예에서, 제2 전극(35)은 제2 질화물 반도체층(33c)의 측면에 형성된 측면 전극(35a) 및 제2 질화물 반도체층(33c)의 상부에 가로 및 세로 방향으로 형성된 상부 전극(35b)를 포함한다. 즉, 발광소자(30)는 도 3에 도시된 발광소자(20)에서 제2 질화물 반도체층(23c)에 상부 전극(35b)을 더 포함하는 형태로 제조된다. 이 경우, 상부 전극(35b)이 발광 구조물(33)의 상부에 추가적으로 형성됨으로써, 상부 전극(35a)의 하부 면적만큼 접합 면적이 증가한다. 이에 따라, 제2 전극(35)과 발광 구조물(33)의 접합 면적이 증가함으로써, 접촉 저항 및 구동 전압이 감소하게 된다.
또한, 제2 전극(35)이 발광 구조물(33)의 측면 및 발광 구조물(33)의 상부에 형성됨으로써, 제2 전극(35)에서 제1 전극(32)으로 흐르는 전류가 발광 구조물(33)의 측면 및 발광 구조물(33)의 상부에서 퍼지게 된다. 이에 따라, 전류 퍼짐 현상이 증가되어 발광소자(30)는 전체적으로 균일한 광을 방출할 수 있게 된다.
도 4b는 도 4a에 도시된 제3 실시예에 따른 발광소자(30)의 평면도이다. 도 4b를 참조하면, 발광소자(30)를 위에서 바라본 것으로, 본딩 전극(36)은 최외곽에 위치한다. 또한, 본딩 전극(36)의 내부에 측면 전극(35a)이 위치하며, 측면 전극(35) 내부에 제2 질화물 반도체층(33c) 및 상부 전극(35b)이 위치한다.
이 경우, 제2 전극(35)은 제2 질화물 반도체층(33c)의 외곽에 위치한 측면 전극(35a) 및 제2 질화물 반도체층(33c) 면에 위치한 상부 전극(35b)을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상부 전극(35b)은 제2 질화물 반도체층(33c) 상부면에 가로 및 세로 방향으로 형성되는 것으로, 도 4b에서와 같이 + 형태로 형성된다. 또한, 상부 전극(35b)은 제2 질화물 반도체층(33b) 상부면에 가로 및 세로 중 어느 하나의 방향으로만 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도이다. 도 5를 참조하면, 발광소자(40)는 지지 기판(41) 상에 형성된 본딩 전극(46), 본딩 전극(46) 상에 형성된 제1 전극(42), 제1 전극(42) 상에 형성된 발광 구조물(43), 발광 구조물(43)의 측면에 접합되는 절연층(44) 그리고, 발광 구조물(43) 및 절연층(44) 상에 형성되는 제2 전극(45)을 포함한다.
본 실시예에서, 발광 구조물(43)의 제2 질화물 반도체층(43c)은 상부면에 가로 및 세로 방향으로 형성된 홈(43d)을 포함한다.
한편, 제2전극(45)은 제2 질화물 반도체층(43c)의 측면에 형성된 측면 전극(45a) 및 홈(43e) 내부에 형성된 상부 전극(45b)을 포함한다. 이 경우, 상부 전극(45b)은 홈(43d)과 동일한 두께 및 폭으로 형성된다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 발광소자(30)와 비교할 때, 홈(43d)의 내부에 상부 전극(45b)이 형성됨으로써, 상부 전극(45b)의 측면만큼 접합 면적이 증가한다. 이에 따라, 접촉 저항 및 구동 전압이 보다 감소할 수 있게 된다.
한편, 제4 실시예에 따른 발광소자(40)의 평면도는 도 4b와 동일하게 도시될 수 있다. 다만, 도 4b에 도시된 발광소자(30)는 제2 질화물 반도체층(33c) 상에 형성된 상부 전극(35b)이 돌출되어 있는 형태이나, 본 실시예에 따른 발광소자(40)는 상부 전극(45)이 제2질화물 반도체층(43c)의 홈(43d)과 동일한 두께로 형성되어 내장되기 때문에, 돌출되는 부분은 존재하지 않는다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도이다. 도 6을 참조하면, 발광소자(50)는 지지 기판(51) 상에 형성된 본딩 전극(56), 본딩 전극(56) 상에 형성된 제1 전극(52), 제1 전극(52) 상에 형성된 발광 구조물(53), 발광 구조물(53)의 측면에 접합되는 절연층(54)을 포함하며, 상기 절연층(54) 및 발광 구조물(53) 상에 형성되는 제2 전극(55)을 포함한다.
제2 전극(55)은 제2 질화물 반도체층(53c)의 측면에 형성된 측면 전극(55a) 및, 제2 질화물 반도체층(53c)에 형성된 상부 전극(55b)을 포함한다.
구체적으로, 제2 질화물 반도체층(53c)은 상부면에 가로 및 세로 방향으로 형성된 홈(53d)을 포함한다. 또한, 홈(53d) 내부에 내부 절연층(53e)을 포함한다. 내부 절연층(53e)은 홈(53d)보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 내부 절연층(53e) 상에는 제2 전극(55)에 해당하는 상부 전극(55b)이 형성된다. 이 경우, 내부 절연층(53e) 상에 형성되는 상부 전극(55b)은 제2 질화물 반도체층(53c)과 평행한 두께로 형성될 수 있다.
발광소자(50)에서 내부 절연층(53e)은 제2 전극(55)에 구동전압이 인가되는 경우, 내부 절연층(53e)의 하부로 전류가 흐르는 것을 방지하고, 내부 절연층(53e)의 측면으로 전류가 흐르도록 한다. 이에 따라, 전류가 수평 방향으로 흐르게 되어, 제1 전극(52)으로의 전류 퍼짐 현상이 증가하게 된다. 이는, 발광 구조물(53)에서 전체적으로 균일한 광이 방출되도록 함으로써, 발광 효율을 향상시킨다.
또 다른 방법으로, 발광 구조물(53)에 형성된 홈(53e)에 내부 절연층(53e) 대신 반사부를 형성할 수도 있다. 그리고, 반사부 상에 상부 전극(55b)을 형성한다. 이 경우, 반사부는 반사 전극으로 기능하는 것으로, 구동 전압을 감소시킬 수 있다. 또한, 발광 구조물(53)의 활성층(53b)에서 발생되는 광이 반사시켜 외부로 방출되는 광량을 증가시킨다. 이를 위해, 반사부는 반사율이 높은 금속으로 형성될 수 있으며, 일 예로, Ag, Ni, Al 등의 금속 물질로 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도이다. 도7a를 참조하면, 발광 소자(10)를 제조하기 위해 우선, 성장 기판(100) 상에 제1 질화물 반도체층(13a), 활성층(13b) 및 제2 질화물 반도체층(13c)을 포함하는 발광 구조물(13)을 형성한다. 이 경우, 성장 기판(100)으로는 사파이어 기판이 이용될 수 있다.
한편, 발광 구조물(13)의 제1 질화물 반도체층(13a)은 p 도핑된 GaN, AlGaN 및 GaInN 등의 질화물 반도체 물질로 형성될 수 있다. 또한, 활성층(13b)은 정공(+)과 전자(-)의 재결합에 의해 광이 방출되는 영역으로, GaN 또는 InCaN 등의 질화물 반도체 물질로 형성된다. 또한, 제2 질화물 반도체층(13c)은 n 도핑된 반도체 물질로 형성될 수 있으며, 질화물 반도체 물질로는 CaN, AlGaN 및 GaInN 등이 있을 수 있다. 한편, 제1 질화물 반도체층(13a), 활성층(13b) 및 제2 질화물 반도체층(13c)은 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이드라이드 기상증착법과 같은 공지된 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
이 후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 발광 구조물(13)의 측면에 절연층(14)을 형성한다. 그리고, 도 7c에서와 같이 발광 구조물(13) 중 제1 질화물 반도체층(13a) 상에 금속 물질을 증착시켜 제1 전극(12)을 형성한다. 이 경우, 제1 전극(12)은 P, Pb, 및 Ni 등과 같은 금속 물질로 형성할 수 있다.
도 7d를 참조하면, 제1 전극(12) 상에 본딩 전극(16) 및 지지 기판(11)을 차례로 적층한다. 이 경우, 본딩 전극(16)은 투명한 금속 물질로 형성될 수 있으며, 지지 기판(11)은 도전성 기판 또는 사파이어 기판으로 형성될 수 있다.
도 7e에서는 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 방법을 이용하여 성장 기판(100)을 제거한다. 구체적으로, 성장 기판(100)에 레이저빔을 복수회 반복 조사하는 방식을 이용하여, 성장 기판(100)을 제거할 수 있다. 그리고, 제2 질화물 반도체층(13c)의 표면을 일부 식각하여 홈(13d)을 형성한다. 이 경우, 홈(13d)은 제2 질화물 반도체층(13c)의 일부분에 형성될 수 있으며, 제2 질화물 반도체층(13c)의 크기를 고려하여 홈의 크기를 설계할 수 있다. 본 발명에서, 제2 질화물 반도체층(13b)은 4㎛의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 홈(13d)은 제2 질화물 반도체층(13b)의 두께보다 작게 형성되어야 하므로, 약 1-3㎛ 정도의 두께로 형성할 수 있다. 또한, 홈(13d)의 폭은 광 방출 면적과 전압 특성 등을 고려하여 5㎛의 폭으로 형성할 수 있다.
도 7f를 참조하면, 홈(13d) 내부에 금속 물질을 증착시켜 제2 전극(14)을 형성한다. 이 경우, 제2 전극(14)은 홈(13d)과 동일한 폭을 가지며, 홈(13d)보다 큰 두께로 제작된다. 이에 따라, 제2 전극(14)이 발광 구조물(13)의 상부에 돌출된 형태로 형성될 수 있게 된다. 이와 같은 방법에 따라, 도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 발광소자(10)를 제조할 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도이다. 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 성장 기판(100) 상에 발광 구조물(23)을 형성하고, 그 위에 제1전극(22), 절연층(24), 본딩 전극(26) 및 지지 기판(21)을 적층하는 과정은 도 7a 내지 도 7d에 개시된 내용 과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 따라서, 도 8a 내지 도 8d에 관련된 내용은 생략한다.
도 8e를 참조하면, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 방법을 이용하여 성장 기판(100)을 제거한다. 그리고, 습식 또는 건식 식각을 이용하여 절연층(24) 중 제2 질화물 반도체층(23c)의 측면 부분을 제거한다.
이 후, 도 8f에 도시된 바와 같이, 제2 질화물 반도체층(23c)의 측면에 제2 전극(24)을 형성한다. 이와 같은 방법으로, 도 3에 도시된 제2 실시예에 따른 발광소자(20)를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자(30)는, 도 8e에 도시된 발광 구조물(33)의 상부면 및 절연층(34) 상에 금속 물질을 증착시켜 상부 전극(35b) 및 측면 전극(35a)를 포함하는 제2 전극(35)을 형성한다. 이 경우, 측면 전극(35a)은 제2 질화물 반도체층(33c)과 평행하게 형성되며, 상부 전극(35b)은 제2 질화물 반도체층(33c) 상부에 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 제조된 발광소자(30)는 측면 전극(35a) 및 상부 전극(35b)을 포함하는 제2 전극(35)을 형성함으로써, 발광 구조물(33)과의 접합 면적이 증가시킬 수 있으며, 전류 퍼짐 현상을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 발광소자(40)는, 도 8e에 도시된 발광 구조물(43)의 상부에 일정 크기의 홈(43d)을 형성한다. 이 경우, 홈(43d)은 1~3㎛의 두 께 및 5㎛의 폭으로 형성할 수 있다.
이 후, 절연층(44) 상부 및 홈(43d) 내부에 금속 물질을 금속 물질을 증착시켜 측면 전극(45a) 및 상부 전극(45b)을 포함하는 제2전극(45)을 형성한다. 이 경우, 측면 전극(45a)은 제2 질화물 반도체층(43c)과 동일한 두께로 형성하며, 상부 전극(45b)은 홈(43d)과 동일한 두께 및 폭으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 홈(43d) 내부에 상부 전극(45b)이 접합되어 접합 면적이 증가하며, 전류 퍼짐 현상을 향상시킨다.
또한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광소자(50)는, 도 8c에 도시된 발광 구조물(53)의 상부에 일정 크기의 홈(53d)을 형성한 후, 홈(53d)에 내부 절연층(53e)을 형성한다. 이 경우, 내부 절연층(53e)의 폭은 홈(53d)과 동일하게 형성하며, 두께는 홈(53d)보다 작게 형성한다. 구체적으로, 홈(53d)이 3㎛의 두께 및 5㎛의 폭으로 제작된 경우, 내부 절연층(53e)은 1㎛의 두께 및 5㎛의 폭으로 형성할 수 있다.
이 후, 절연층(54) 및 내부 절연층(53e) 상에 금속 물질을 증착시켜 측면 전극(55a) 및 상부 전극(55b)를 형성한다. 이 경우, 측면 전극(55a)은 제2 질화물 반도체층(53c)과 동일한 두께로 형성되며, 상부 전극(55b)은 홈(53d)에서 내부 절연층(53e)을 제외한 두께로 형성될 수 있다. 본 제5 실시예에 따른 발광소자(50)는 상부 전극(55b)에서 제1 전극(52)으로 흐르는 전류가 내부 절연층(53d)에 의해 수평 방향으로 흐르게 되어, 전류 퍼짐 현상이 향상될 수 있게 된다.
한편, 발광 구조물(53)의 홈(53d)에 내부 절연층(53e) 대신 반사율이 높은 금속 물질을 증착시켜 반사부를 형성할 수도 있다. 이 경우, 반사부 역시 내부 절연층(53d)과 같이 폭은 홈(53d)과 동일하게 형성하되, 두께는 홈(53d)보다 작게 형성할 수 있다. 그리고, 반사부 위에 상부 전극(55b)을 형성하여, 반사부가 제2 질화물 반도체층(55c)에 내장되도록 한다. 반사부가 제2 질화물 반도체층(53c)에 내장되는 경우, 발광소자(50)의 구동 전압이 감소될 수 있으며, 전류 퍼짐 현상이 향상되어, 결과적으로 발광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광소자의 수직 단면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도 및 평면도,
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도,
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광소자의 수직 단면도,
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도, 그리고,
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 수직 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10, 20, 30, 40, 50 : 발광소자 11, 21, 31, 41, 51 : 기판
12, 22, 32, 42, 52 : 제1 전극 13, 23, 33, 43, 53 : 발광 구조물
14, 25, 35, 45, 55 : 제2 전극
15, 24, 34, 44, 54 : 절연층

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제1 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 질화물 반도체층이 순차적으로 형성된 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 하부에 형성된 제1 전극;
    상기 제2 질화물 반도체층 측면에 형성된 측면 전극을 포함하는 제2 전극; 및,
    상기 제2질화물 반도체층을 제외한 발광 구조물의 측면에 접합되는 절연층; 을 포함하는 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2전극은,
    상기 제2질화물 반도체층 상부면에 가로 및 세로 중 적어로 하나의 방향으로 형성된 상부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 질화물 반도체층은,
    상부면에 가로 및 세로 중 적어도 하나 방향으로 형성된 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2전극은,
    상기 홈 내부에 형성된 상부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 전극은, 상기 홈과 동일한 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 홈 내부에, 상기 홈보다 작은 두께로 형성된 내부 절연층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2전극은,
    상기 내부 절연층 상에 형성된 상부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 홈 내부에, 상기 홈보다 작은 두께로 형성된 반사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2전극은,
    상기 반사부 상에 형성된 상부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 성장 기판 상에 제1질화물 반도체층, 활성층 및 제2 질화물 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계;
    상기 제2질화물 반도체층을 제외한 발광 구조물의 측면에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 제1 질화물 반도체층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 지지 기판을 형성하는 단계;
    상기 성장 기판을 제거하는 단계; 및,
    상기 제2 질화물 반도체층 측면에 측면 전극을 포함하는 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 발광소자의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2전극을 형성하는 단계는,
    상기 제2질화물 반도체층 상에 가로 및 세로 중 적어로 하나의 방향으로, 상기 제2전극에 해당하는 상부 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2질화물 반도체층 상에 가로 및 세로 중 적어도 하나의 방향으로 홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2전극을 형성하는 단계는,
    상기 홈 내부에, 상기 제2전극에 해당하는 상부 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 상부 전극은, 상기 홈과 동일한 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 홈 내부에, 상기 홈보다 작은 두께로 내부 절연층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2전극을 형성하는 단계는,
    상기 내부 절연층 상에 상기 제2전극에 해당하는 상부 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 홈 내부에, 상기 홈보다 작은 두께로 반사부를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2전극을 형성하는 단계는,
    상기 반사부 상에 상기 제2전극에 해당하는 상부전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
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