KR100895452B1 - Positive electrode for semiconductor light-emitting device - Google Patents

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노리타카 무라키
무네타카 와타나베
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 낮은 구동 전압을 사용하여도 강한 광을 발광할 수 있는 페이스업형 칩에 사용되는 투명 양전극을 제공하는 것이다. 본 발명의 반도체 발광소자용 양전극은 반도체층상에 형성된 투명 전극과 이 투명 전극 상에 형성된 결합패드전극으로 구성되며, 상기 결합패드전극은 적어도 상기 투명 전극과 접촉하는 반사층을 갖는다.An object of the present invention is to provide a transparent positive electrode used in a face-up chip that can emit strong light even with a low driving voltage. The positive electrode for a semiconductor light emitting device of the present invention comprises a transparent electrode formed on a semiconductor layer and a bonding pad electrode formed on the transparent electrode, wherein the bonding pad electrode has a reflective layer at least in contact with the transparent electrode.

Description

반도체 발광소자용 양전극{POSITIVE ELECTRODE FOR SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}Positive electrode for semiconductor light emitting device {POSITIVE ELECTRODE FOR SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}

(관련출원의 상호 참조)(Cross-reference of related applications)

본 출원은 35 U.S.C. §111(b)에 준하여 2004년 8월 9일 출원한 가출원 제60/599,571호의 출원일의 이익을 35 U.S.C. §119(e) (1)에 따라 주장하면서 35 U.S.C.§111(a)하에 출원된 출원이다.This application claims 35 U.S.C. In accordance with § 111 (b), the benefit of the date of filing of Provisional Application No. 60 / 599,571, filed August 9, 2004, is 35 U.S.C. An application filed under 35 U.S.C. § 111 (a), alleging under §119 (e) (1).

본 발명은 반도체 발광 소자용 양전극에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 낮은 구동 전압에서 강한 광을 발광할 수 있는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자에 적합한 투명 양전극에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode for a semiconductor light emitting device, and more particularly to a transparent positive electrode suitable for a gallium nitride compound semiconductor light emitting device capable of emitting strong light at a low driving voltage.

최근, GaN계 화합물 반도체 재료는 단파장 발광소자에 사용되는 반도체 재료로서 흥미를 끌고 있다. 이러한 GaN계 화합물 반도체는 유기금속화학증착법(MOCVD) 또는 분자빔증착법(MBE)과 같은 기술에 의하여 기판(예를 들면, 사파이어 단결정과 같은 산화물 단결정 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 단결정) 상에 형성된다. In recent years, GaN-based compound semiconductor materials have attracted interest as semiconductor materials used for short wavelength light emitting devices. The GaN compound semiconductor is formed on a substrate (for example, an oxide single crystal such as sapphire single crystal or a group III-V compound single crystal) by a technique such as organometallic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam deposition (MBE).

GaN계 화합물 반도체 재료의 한 특징적 특성은 발광면에 평행한 방향으로의 전류확산이 작다는 것이다. 이러한 전류확산의 부족은 저면(기판측)으로부터 상면까지 에피택셜 결정 전반에 존재하는 관통 전위가 다수 존재하는데서 기인할 수 있 다. 그러나, 그 이유는 아직까지 상세히 밝혀지지 않았다. 한편, p-형 GaN계 화합물 반도체는 n-형 GaN계 화합물 반도체보다 저항력이 높다. 그러므로, 금속층이 p-형 GaN계 화합물 반도체 층의 표면상에 적층되어 있는 경우, 실질적으로 p-형 층에 평행한 방향으로는 전류확산이 발생하지 않는다. 따라서, LED 구조가 이러한 반도체의 pn접합에 의하여 제조되는 경우, 발광은 양전극의 직하부분에만 한정된다.One characteristic characteristic of GaN-based compound semiconductor materials is that current spreading in a direction parallel to the light emitting surface is small. This lack of current diffusion may be due to the presence of a large number of penetrating potentials present throughout the epitaxial crystal from the bottom (substrate side) to the top surface. However, the reason has not yet been elucidated. On the other hand, p-type GaN-based compound semiconductors have higher resistivity than n-type GaN-based compound semiconductors. Therefore, when the metal layer is laminated on the surface of the p-type GaN based compound semiconductor layer, current diffusion does not occur in a direction substantially parallel to the p-type layer. Therefore, when the LED structure is manufactured by the pn junction of such a semiconductor, light emission is limited only to the portion directly under the positive electrode.

상기한 결점을 극복하기 위해서, 양전극 직하부분에서 발광된 빛을 추출하는 투명 양전극이 일반적으로 이용된다. 구체적으로, 시판의 투명전극 제품에 사용되는 제안된 한 기술에서는, 각각 수십 ㎚의 두께를 갖는 복수의 Ni층 및 Au층이 p-형 층상에 적층되어 적층층을 형성하고, 상기 층을 산소함유 대기중에서 가열하여 합금함으로써, p-형 층의 저항 감소를 촉진시키는 동시에 투명성과 오믹특성이 양호한 양전극을 형성한다(일본 특허 제2803742호 참조). In order to overcome the above drawbacks, transparent positive electrodes for extracting light emitted directly under the positive electrode are generally used. Specifically, in one proposed technique used in commercially available transparent electrode products, a plurality of Ni and Au layers each having a thickness of several tens of nm are laminated on a p-type layer to form a laminated layer, and the layer contains oxygen. By heating and alloying in the atmosphere, the resistance of the p-type layer is promoted, and at the same time, a positive electrode having good transparency and ohmic characteristics is formed (see Japanese Patent No. 2803742).

투명전극은 도전성 금속산화물 또는 금속초박막과 같은 재료로부터 제조된다. 이러한 재료 또는 구조로는 직접 결합을 실시하는 것이 어렵다. 그러므로, 일반적으로 충분한 두께를 갖는 결합패드전극을 패드전극과 투명전극 사이에 전기적 접촉이 이루어지도록 위치시킨다. 그러나, 그것의 비교적 큰 두께 때문에, 금속패드전극은 투명성을 나타내지 않고, 패드전극 직하부분에서 발광된 빛을 외부로 추출할 수가 없어서 문제가 된다.The transparent electrode is made from a material such as a conductive metal oxide or an ultrathin metal film. Direct bonding is difficult with such materials or structures. Therefore, in general, a bonding pad electrode having a sufficient thickness is positioned so that electrical contact is made between the pad electrode and the transparent electrode. However, because of its relatively large thickness, the metal pad electrode does not exhibit transparency and becomes a problem because it cannot extract light emitted from the portion directly under the pad electrode to the outside.

패드전극의 밀착을 향상시키기 위한 종래기술의 구조에서는, 투명 전극을 부분적으로 자르고, 패드전극을 이웃하는 투명전극과 가교하도록 형성함으로써, GaN 반도체층과 직접 접촉하는 부분에 의해서 접합 강도가 향상되고, 투명전극과 접촉 하고 있는 부분에서 전류확산이 발생된다(일본 특허공개 평7-94782호 참조).In the structure of the prior art for improving the adhesion of the pad electrode, the transparent electrode is partially cut and the pad electrode is formed to crosslink with the neighboring transparent electrode, whereby the bonding strength is improved by the portion in direct contact with the GaN semiconductor layer, Current spreading occurs at the part in contact with the transparent electrode (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-94782).

상술한 바와 같이, 패드전극 직하부분에서 발광된 빛을 외부로 추출할 수 없기 때문에, 패드전극 직하부분으로의 전류 주입의 억제를 통하여 상기 부분에서는 광발광이 이루어지지 않는 효율적으로 전류를 이용하는 기술들이 개발되었다.As described above, since light emitted from a portion directly below the pad electrode cannot be extracted to the outside, techniques for efficiently using current that do not emit light in the portion through suppression of current injection into the portion directly below the pad electrode are provided. Developed.

구체적으로, 패드 직하부분으로의 전류의 주입이 패드전극의 직하 절연 영역의 형성에 의하여 억제되는 효율적으로 발광시키는 몇몇 기술들이 개시되었다(일본 특허공개 평8-250768호 및 평8-250769호 참조). 또한 p-형 층에 관하여 접촉비저항이 높은 금속으로 패드전극의 최저층을 형성한 패드전극 직하부분으로의 전류주입을 억제하는 기술이 개시되어 있다(일본 특허공개 평10-242516호 참조).Specifically, some techniques have been disclosed in which the injection of current directly under the pad is suppressed by the formation of an insulating region directly below the pad electrode (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-250768 and 8-250769). . Also disclosed is a technique of suppressing current injection into a portion directly below the pad electrode in which the lowest layer of the pad electrode is formed of a metal having a high contact specific resistance with respect to the p-type layer (see Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-242516).

그러나, 본 발명자들이 실시한 연구로부터 상기 기술들의 어느 것을 사용하여도 p-형 층에 관하여 양전극의 오믹접촉영역을 감소시켜 구동 전압을 높이는 문제점이 있다는 것을 알았다. However, from the research conducted by the present inventors, it has been found that using any of the above techniques has a problem of increasing the driving voltage by reducing the ohmic contact area of the positive electrode with respect to the p-type layer.

본 발명은 상기한 문제들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 구동 전압을 사용하더라도 강한 빛을 발광하는 페이스업(face-up)형 칩에 사용하는 투명 양전극을 제공하는 것이다. 여기에 사용된 바와 같이, "투명성"이라는 용어는 발광파장영역 내의 파장을 갖는 빛에 대한 투명성을 나타내는 것이다. 질화갈륨계 발광소자의 경우, 발광파장영역이 일반적으로 300 내지 600㎚이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a transparent positive electrode for use in a face-up chip that emits strong light even when a low driving voltage is used. As used herein, the term "transparency" refers to transparency to light having a wavelength in the luminescent wavelength region. In the case of a gallium nitride-based light emitting device, the light emission wavelength region is generally 300 to 600 nm.

본 발명은 다음을 제공한다.The present invention provides the following.

(1) 반도체층상에 형성된 투명 전극, 및 투명 전극 상에 형성된 결합패드전극을 포함하는 전극으로서, 상기 결합패드전극은 적어도 투명전극과 접촉하는 반사층을 갖는 반도체 발광소자용 양전극.(1) An electrode comprising a transparent electrode formed on a semiconductor layer and a bonding pad electrode formed on the transparent electrode, wherein the bonding pad electrode has at least a reflective layer in contact with the transparent electrode.

(2) 상기 (1)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 반사층과 투명 전극 사이의 밀착 강도는 박리 강도로 490mN(50gf)이상이다.(2) In the positive electrode for semiconductor light emitting element according to (1), the adhesion strength between the reflective layer and the transparent electrode is 490 mN (50 gf) or more in terms of peel strength.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명 전극은 반도체 발광소자의 발광파장영역 내의 파장을 갖는 빛에 대해서 60%의 전달률을 갖는다.(3) In the positive electrode for semiconductor light emitting device according to (1) or (2), the transparent electrode has a transmission rate of 60% for light having a wavelength in the light emitting wavelength region of the semiconductor light emitting device.

(4) 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 반사층이 Al, Ag, Pt족 금속, 및 Al, Ag, Pt족 금속 중 적어도 하나의 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 이루어진다.(4) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (3), wherein the reflecting layer contains at least one metal of Al, Ag, and Pt group metals, and Al, Ag, and Pt group metals. It consists of a metal selected from the group consisting of alloys.

(5) 상기 (1) 내지 (4)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 반도체 발광소자는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자이다.(5) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (4), wherein the semiconductor light emitting element is a gallium nitride compound semiconductor light emitting element.

(6) 상기 (1) 내지 (5)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 반사층은 Al, Ag, Pt, 및 Al, Ag 및 Pt 중 적어도 하나의 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 군에서 선택된 금속으로 이루어진다.(6) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (5), wherein the reflective layer is made of Al, Ag, Pt, and an alloy containing at least one metal of Al, Ag, and Pt. It is made of a metal selected from the group.

(7) 상기 (1) 내지 (6)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 반사층은 20 내지 3,000㎚의 두께를 갖는다.(7) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (6), wherein the reflective layer has a thickness of 20 to 3,000 nm.

(8) 상기 (1) 내지 (7)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 결합패드전극은 층구조를 갖고, 반사층 외에 Ti, Cr 또는 Al으로 이루어진 배리어층 및/또는 Au 또는 Al으로 이루어진 최상층을 포함한다.(8) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (7), wherein the bonding pad electrode has a layer structure and a barrier layer made of Ti, Cr or Al and / or Au in addition to the reflective layer. It includes the top layer made of Al.

(9) 상기 (1) 내지 (8)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명 전극은 결합패드전극측상에 금속으로 이루어진 층을 포함한다.(9) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (8), wherein the transparent electrode includes a layer made of metal on the bonding pad electrode side.

(10) 상기 (1) 내지 (8)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명 전극은 결합패드전극측상에 투명재료로 이루어진 층을 포함한다.(10) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (8), wherein the transparent electrode includes a layer made of a transparent material on the bonding pad electrode side.

(11) 상기 (10)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 투명 전극은 금속 이외의 도전성 투명재료만으로 이루어진다.(11) In the positive electrode for semiconductor light emitting element according to (10), the transparent electrode is made of only conductive transparent material other than metal.

(12) 상기 (1) 내지 (11)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명전극의 최상층면상에서 발광광을 추출하는 공정이 실시된다.(12) In the positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (11), a step of extracting emitted light from the uppermost surface of the transparent electrode is performed.

(13) 상기 (12)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명전극의 최상층면은 투명재료로 형성된다.(13) In the positive electrode for semiconductor light emitting element according to (12), the uppermost surface of the transparent electrode is formed of a transparent material.

(14) 상기 (1) 내지 (13)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명전극은 p-형 반도체층과 접촉하는 접촉층 및 상기 접촉층상에 형성된 전류확산층을 갖는다.(14) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (1) to (13), wherein the transparent electrode has a contact layer in contact with the p-type semiconductor layer and a current diffusion layer formed on the contact layer.

(15) 상기 (14)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 접촉층은 백금족 금속 또는 그 합금으로 이루어진다.(15) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to (14), wherein the contact layer is made of a platinum group metal or an alloy thereof.

(16) 상기 (15)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 접촉층은 백금으로 이루어진다.(16) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to (15), wherein the contact layer is made of platinum.

(17) 상기 (14) 내지 (16)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 접촉층은 0.1 내지 7.5㎚의 두께를 갖는다.(17) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (14) to (16), wherein the contact layer has a thickness of 0.1 to 7.5 nm.

(18) 상기 (17)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 접촉층은 0.5 내지 2.5㎚의 두께를 갖는다.(18) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to (17), wherein the contact layer has a thickness of 0.5 to 2.5 nm.

(19) 상기 (14) 내지 (18)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 전류확산층은 금, 은 및 동으로 이루어진 군에서 선택된 금속, 또는 금, 은 및 동 중 적어도 하나의 금속을 함유하는 합금으로 이루어진다.(19) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (14) to (18), wherein the current spreading layer is a metal selected from the group consisting of gold, silver and copper, or at least one of gold, silver and copper. It consists of an alloy containing metal.

(20) 상기 (19)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 전류확산층은 금 또는 금합금으로 이루어진다. (20) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to (19), wherein the current spreading layer is made of gold or gold alloy.

(21) 상기 (14) 내지 (20)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 전류확산층은 1 내지 20㎚의 두께를 갖는다.(21) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (14) to (20), wherein the current spreading layer has a thickness of 1 to 20 nm.

(22) 상기 (21)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 전류확산층은 3 내지 6㎚의 두께를 갖는다.(22) In the positive electrode for semiconductor light emitting element according to (21), the current spreading layer has a thickness of 3 to 6 nm.

(23) 상기 (14) 내지 (18)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 전류확산층은 도전성의 투명재료로 이루어진다.(23) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (14) to (18), wherein the current spreading layer is made of a conductive transparent material.

(24) 상기 (10), (11), (13) 또는 (23)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명재료는 ITO, 산화아연, 산화아연알루미늄, F-도프 산화주석, 산화티탄, 황화아연, 산화비스무스 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 재료이다. (24) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (10), (11), (13) or (23), wherein the transparent material is made of ITO, zinc oxide, zinc oxide, F-doped tin oxide. At least one material selected from the group consisting of titanium oxide, zinc sulfide, bismuth oxide and magnesium oxide.

(25) 상기 (24)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명재료는 ITO, 산화아연, 산화아연알루미늄 및 F-도프 산화주석으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 재료이다.(25) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to (24), wherein the transparent material is at least one material selected from the group consisting of ITO, zinc oxide, zinc oxide, and F-doped tin oxide.

(26) 상기 (10), (11), (13), (23) 내지 (25)중 어느 하나에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 상기 투명재료는 10 내지 5,000㎚의 두께를 갖는다.(26) The positive electrode for semiconductor light emitting element according to any one of (10), (11), (13), (23) to (25), wherein the transparent material has a thickness of 10 to 5,000 nm.

(27) 상기 (26)에 따른 반도체 발광소자용 양전극에 있어서, 투명재료는 100 내지 1,000㎚의 두께를 갖는다.(27) In the positive electrode for semiconductor light emitting element according to (26), the transparent material has a thickness of 100 to 1,000 nm.

(28) 상기 (1) 내지 (27)중 어느 하나에 기재된 양전극을 사용하는 반도체 발광소자.(28) A semiconductor light emitting element using the positive electrode according to any one of (1) to (27).

(29) 기판; 상기 기판상에 순차로 적층되어 있고, 질화갈륨계 화합물 반도체층으로 이루어진 n-형 반도체층, 발광층, 및 p-형 반도체층; 상기 p-형 반도체층상에 형성된 양전극; 및 상기 n-형 반도체층 상에 형성된 음전극을 포함하는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 양전극은 상기 (1) 내지 (27)중 어느 하나에 기재된 양전극인 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자.(29) substrates; An n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer, which are sequentially stacked on the substrate and made of a gallium nitride compound semiconductor layer; A positive electrode formed on the p-type semiconductor layer; And a negative electrode formed on the n-type semiconductor layer, wherein the positive electrode is a gallium nitride compound semiconductor light emitting device according to any one of (1) to (27).

(30) 상기 (28) 또는 (29)에 기재된 발광소자를 사용하는 램프.(30) A lamp using the light emitting element according to the above (28) or (29).

본 발명에 따르면, 투명전극으로 전류가 흐르도록 하는 결합패드전극에는 적어도 투명전극과 접촉하고 있는 반사층이 형성되어 있어서, 결합패드전극과 투명전극 사이의 계면에서의 광흡수에 인하여 발광된 빛의 감쇠가 감소될 수 있다. 따라서, 추출효율 및 발광광의 강도가 향상될 수 있다.According to the present invention, at least a reflective layer in contact with the transparent electrode is formed on the coupling pad electrode through which current flows to the transparent electrode, and thus the light attenuates due to light absorption at the interface between the coupling pad electrode and the transparent electrode. Can be reduced. Therefore, the extraction efficiency and the intensity of the emitted light can be improved.

도 1은 본 발명의 양전극을 사용한 발광소자의 개략 단면도이다. 도면부호 10은 투명전극(11) 및 결합패드전극(13)으로 이루어진 본 발명의 양전극을 표시한다. 투명전극(11)은, 예를 들어, 접촉층(111) 및 전류확산층(112)로 이루어진다. 결합패드전극(13)은, 예를 들어, 반사층(131), 배리어층(132) 및 최상층(133)으로 이루어진다; 즉, 3층 구조를 갖는다. 도면부호 1은 기판을 표시하고, 2는 n-형 반도체층(3), 발광층(4) 및 p-형 반도체층(5)으로 이루어진 GaN계 화합물 반도체층을 표시하며, 6은 완충층을 표시하며, 20은 음전극을 표시한다.1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device using the positive electrode of the present invention. Reference numeral 10 denotes a positive electrode of the present invention consisting of a transparent electrode 11 and a bonding pad electrode 13. The transparent electrode 11 is made of, for example, a contact layer 111 and a current spreading layer 112. The bonding pad electrode 13 is made of, for example, a reflective layer 131, a barrier layer 132, and an uppermost layer 133; That is, it has a three layer structure. Reference numeral 1 denotes a substrate, 2 denotes a GaN compound semiconductor layer composed of an n-type semiconductor layer 3, a light emitting layer 4 and a p-type semiconductor layer 5, and 6 denotes a buffer layer. , 20 denotes a negative electrode.

투명 양전극을 갖는 페이스업형 칩에서, 발광층(4)에서 발광된 빛은 칩의 측면과 결합패드전극이 덮혀 있지 않은 투명전극을 통해서만 추출된다. In a face-up chip having a transparent positive electrode, light emitted from the light emitting layer 4 is extracted only through the transparent electrode which is not covered with the side of the chip and the bonding pad electrode.

본 발명의 양전극의 사용으로, 결합패드전극(13)을 향해 발광된 빛은 결합패드전극의 저면(즉, 투명전극과 접촉하고 있는 면)으로서의 반사층에 의하여 반사된다. 일부 반사된 광선은 횡방향 또는 사선방향으로 산란되고, 나머지 광선들은 결합패드전극 직하부분에 반사된다. 횡방향 또는 사선방향으로 산란된 광선은 칩의 측면을 통해서 외부로 추출되고, 반면에 결합패드전극 직하부분에 반사된 광선이 칩의 저면에 의하여 더 산란되거나 반사되고, 칩의 측면과 투명전극의 부분(결합패드전극으로 덮혀 있지 않음)을 통해서 추출된다.With the use of the positive electrode of the present invention, the light emitted toward the bonding pad electrode 13 is reflected by the reflective layer as the bottom surface of the bonding pad electrode (ie, the surface in contact with the transparent electrode). Some reflected light rays are scattered in the transverse direction or diagonal direction, and the remaining light rays are reflected directly below the coupling pad electrode. The light scattered in the transverse or oblique direction is extracted to the outside through the side of the chip, while the light reflected directly below the bonding pad electrode is scattered or reflected by the bottom of the chip, and the side of the chip and the transparent electrode It is extracted through the part (not covered by the bonding pad electrode).

이렇게 형성된 결합패드전극의 최저층으로서의 반사층은 결합패드전극 직하에서 발광된 빛을 외부로 추출되도록 하여서 높은 발광 강도를 얻는다. 대조적으로, 결합패드전극의 최저층이 빛을 흡수하는 경우, 결합패드전극 직하에서 발광된 빛은 패드 전극의 최저층에 의하여 거의 흡수되어 외부로 추출되지 않는다.The reflective layer as the lowest layer of the bonding pad electrode thus formed allows light emitted directly under the bonding pad electrode to be extracted to the outside, thereby obtaining high emission intensity. In contrast, when the lowest layer of the bonding pad electrode absorbs light, light emitted directly under the bonding pad electrode is almost absorbed by the lowest layer of the pad electrode and is not extracted to the outside.

본 발명의 효과를 확실히 얻기 위해서, 반사층은 투명전극에 직접 접촉할 필요가 있다. 그 결과, 결합패드전극이 충분한 강도를 갖도록 반사층이 투명전극에 강하게 밀착될 필요가 있다. 통상의 방법으로 결합패드전극에 금선을 연결하는 단계에서 결합패드전극을 투명 전극으로부터 박리되면 안된다. 따라서, 반사층과 투명전극의 밀착강도는 박리 강도로 490mN(50gf)이상이 바람직하다. 박리 강도는 784mN(80gf)이 더욱 바람직하고, 980mN(100gf)이상의 박리강도가 가장 바람직하다. 반사층과 투명전극의 밀착강도를 향상시키기 위하여, 예를 들면, 투명전극의 표면을 전처리하거나 반사층 형성 후에 열처리를 실시하는 방법들이 있다.In order to secure the effects of the present invention, the reflective layer needs to be in direct contact with the transparent electrode. As a result, the reflective layer needs to be strongly adhered to the transparent electrode so that the bonding pad electrode has sufficient strength. The bonding pad electrode should not be peeled from the transparent electrode in the step of connecting the gold wire to the bonding pad electrode in a conventional manner. Therefore, the adhesion strength of the reflective layer and the transparent electrode is preferably 490 mN (50 gf) or more in terms of peel strength. Peel strength is more preferably 784mN (80gf), the peel strength of 980mN (100gf) or more is most preferred. In order to improve the adhesion strength between the reflective layer and the transparent electrode, for example, there are methods of pretreating the surface of the transparent electrode or performing heat treatment after forming the reflective layer.

반사층의 반사율은 반사층을 형성하는 재료에 따라 다양하고, 60% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80% 이상, 더욱 더 바람직하게는 90% 이상이다.The reflectance of the reflective layer varies depending on the material forming the reflective layer, and is preferably at least 60%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%.

반사율은 분광광도계와 같은 장치의 사용으로 쉽게 측정할 수 있다. 그러나, 전극 그 자체는 매우 작은 표면적을 갖고 있기 때문에 결합패드전극의 반사율을 측정하기가 어렵다. 따라서, 대안적인 방법으로, 예를 들면 유리제의 넓고 투명한 더미기판을 결합패드전극의 형성시 챔버에 제공하여, 상기 결합패드전극을 더미기판 상에 형성한다. 더미기판 상의 결합패드전극의 반사율을 측정한다.Reflectance can be easily measured using a device such as a spectrophotometer. However, since the electrode itself has a very small surface area, it is difficult to measure the reflectance of the bonding pad electrode. Thus, in an alternative method, for example, a glass transparent dummy substrate made of glass is provided to the chamber when the bonding pad electrode is formed, thereby forming the bonding pad electrode on the dummy substrate. The reflectance of the bonding pad electrode on the dummy substrate is measured.

결합패드전극의 반사층은 반사율이 높은 금속으로 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 반사층은 Pt, Rh, Ru 또는 Ir과 같은 백금족 금속; Al; Ag; 또는 이들 금속에서 선택된 적어도 하나의 금속 원소를 함유하는 합금으로 형성하는 것이 바람직하다. 이들 금속 중에서, Al, Ag, Pt, 및 이들 금속으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 원소를 함유하는 합금이 전극 재료로서 일반적으로 사용되어서, 입수 용이성, 취급용이성 등의 관점에서 바람직하다.The reflective layer of the bonding pad electrode is preferably formed of a metal having high reflectance. Specifically, the reflective layer may be a platinum group metal such as Pt, Rh, Ru, or Ir; Al; Ag; Or an alloy containing at least one metal element selected from these metals. Among these metals, alloys containing Al, Ag, Pt, and at least one metal element selected from these metals are generally used as the electrode material, and are preferable in view of availability and ease of handling.

결합패드전극은 그 안에 개구 또는 윈도우의 형성없이 투명전극 상에 직접적으로 형성된다. 결합패드전극이 투명전극 상에 형성되는 경우, 오믹접촉영역이 감소되지 않아서, 전극의 접촉저항은 결합패드전극의 직하에서도 일부분에서 상승되지 않는다. 따라서, 구동 전압의 증가가 방지될 수 있다. 또한, 투명전극을 통해서 통과한 빛이 결합패드전극의 최저면으로서의 반사층에 의해 반사됨으로써, 과잉의 광흡수가 억제될 수 있다. The bonding pad electrode is formed directly on the transparent electrode without the formation of openings or windows therein. When the bond pad electrode is formed on the transparent electrode, the ohmic contact area is not reduced, so that the contact resistance of the electrode does not rise in part even under the bond pad electrode. Thus, an increase in driving voltage can be prevented. In addition, the light passing through the transparent electrode is reflected by the reflective layer as the lowest surface of the bonding pad electrode, whereby excess light absorption can be suppressed.

결합패드전극은 투명전극 상의 어느 위치에도 형성될 수 있다. 예를 들면, 결합패드전극은 음전극으로부터 가장 먼 위치 또는 칩의 중앙에 형성될 수 있다. 그러나, 음전극과 과도하게 가까운 위치에 형성된 결합패드전극은 바람직하지 않은데, 이는 결합시 와이어 또는 볼 사이에 단락이 발생할 수 있기 때문이다.The bonding pad electrode may be formed at any position on the transparent electrode. For example, the bonding pad electrode may be formed at a position furthest from the negative electrode or at the center of the chip. However, the bond pad electrode formed at a position excessively close to the negative electrode is not preferable because a short circuit may occur between the wire or the ball at the time of joining.

결합패드전극은 바람직하게는 결합조작을 용이하게 하기 위해서 가능한 큰 표면적을 갖는다. 그러나, 표면적이 커질수록 발광광의 추출은 저해된다. 그 결과, 칩의 출력이 상당히 저하된다. 예를 들면, 칩 표면적의 절반 이상이 패드전극으로 덮혀 있는 경우, 발광광의 추출이 저해되어 출력의 상당히 저하되는 반면, 패드전극의 표면적이 과도하게 작은 경우, 결합조작이 어려워져 생산수율이 감소된다. 따라서, 패드전극의 표면적은 결합볼의 직경보다 약간 큰 것이 바람직하다. 일반적으로 패드전극은 약 100㎛의 직경을 갖는 원형 평면도를 갖는다. The bonding pad electrode preferably has the largest surface area possible to facilitate the bonding operation. However, as the surface area increases, extraction of emitted light is inhibited. As a result, the output of the chip is considerably lowered. For example, when more than half of the surface area of the chip is covered by the pad electrode, the extraction of the emitted light is inhibited and the output is considerably lowered. On the other hand, when the surface area of the pad electrode is too small, the coupling operation becomes difficult and the production yield is reduced. . Therefore, the surface area of the pad electrode is preferably slightly larger than the diameter of the coupling ball. In general, the pad electrode has a circular plan view with a diameter of about 100 μm.

결합패드전극의 반사층이 고반사율 금속으로 형성된 경우, 반사층의 두께는 20 내지 3,000㎚가 바람직하다. 반사층이 과도하게 얇은 경우, 충분한 반사가 이루어질 수 없는 반면, 두께가 과도하게 두꺼우면, 반사층 형성 소요시간이 길어져서, 재료의 비용이 증가한다; 즉, 장점이 없다. 더욱 바람직하게는 두께가 50 내지 1,000㎚이고, 100 내지 500㎚가 가장 바람직하다. When the reflective layer of the bonding pad electrode is formed of a high reflectance metal, the thickness of the reflective layer is preferably 20 to 3,000 nm. If the reflecting layer is excessively thin, sufficient reflection cannot be achieved, while if the thickness is excessively thick, the time required for forming the reflecting layer is long, thereby increasing the cost of the material; That is no advantage. More preferably, the thickness is 50 to 1,000 nm, most preferably 100 to 500 nm.

결합패드전극은 상기 고반사율 금속으로만 형성되어도 좋다. 바꾸어 말하면, 결합패드전극은 반사층으로만 이루어질 수 있다. 한편, 다양한 재료와 구조의 결합패드전극은 이미 공지되어 있다. 따라서, 상기 반사층은 공지의 임의의 결합패드전극의 반도체층측(즉, 투명전극측)에 제공될 수 있다. 또는, 공지의 임의의 결합패드전극의 최저층(반도체층측)은 상기 반사층으로 대신할 수 있다. The bonding pad electrode may be formed only of the high reflectance metal. In other words, the bonding pad electrode may consist only of a reflective layer. On the other hand, coupling pad electrodes of various materials and structures are already known. Thus, the reflective layer may be provided on the semiconductor layer side (ie, transparent electrode side) of any known bonding pad electrode. Alternatively, the lowest layer (semiconductor layer side) of any known bonding pad electrode may be replaced with the reflective layer.

이러한 결합패드전극의 적층구조의 경우, 반사층상의 적층부에 대해서 특별한 제한을 두지 않고, 임의의 구조의 적충부가 사용될 수 있다. 적층구조 결합패드전극에 있어서, 반사층 상에 형성된 층은 결합패드전극 전체의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 따라서, 이러한 층은 상대적으로 높은 강도를 갖는 금속 재료로 형성되어야만 하거나 또는 충분히 두꺼워야 한다. 이러한 관점에서, Ti, Cr, 및 Al이 바람직한 재료이다. 이들 중에서, Ti는 재료 강도 면에서 바람직하다. 상기 층이 결합패드전극을 강화시키는 경우, 그 층은 "배리어층"이라 부른다.In the case of the laminated structure of the bonding pad electrodes, without any particular limitation on the stacked portion on the reflective layer, an appropriate portion of any structure can be used. In the laminated bonding pad electrode, the layer formed on the reflective layer serves to improve the strength of the entire bonding pad electrode. Therefore, this layer must be formed of a metal material having a relatively high strength or must be thick enough. In this respect, Ti, Cr, and Al are preferred materials. Among them, Ti is preferable in view of material strength. When the layer strengthens the bond pad electrode, the layer is called a "barrier layer".

반사층은 또한 배리어층으로 할 수도 있다. 반사층이 고반사율 및 고강도를 갖는 금속재료로 형성되고 두께가 두꺼울 경우, 부가적 배리어층이 형성될 필요가 없다. 예를 들면, 반사층이 Al로 형성되는 경우, 배리어층은 필요없다.The reflective layer may also be a barrier layer. If the reflective layer is formed of a metal material having high reflectivity and high strength and is thick, no additional barrier layer needs to be formed. For example, when the reflective layer is formed of Al, no barrier layer is necessary.

배리어층은 바람직하게는 20 내지 3,000㎚의 두께를 갖는다. 배리어층이 과도하게 얇은 경우, 강도를 향상시키는 효과는 불충분하고, 반면 층이 과도하게 두꺼우면, 특별한 장점을 얻을 수 없으며, 비용의 증가만 발생한다. 더욱 바람직하게는 두께는 50 내지 1,000㎚이고, 가장 바람직하게는 100 내지 500㎚이다.The barrier layer preferably has a thickness of 20 to 3,000 nm. If the barrier layer is excessively thin, the effect of improving strength is insufficient, while if the layer is excessively thick, no special advantage is obtained, and only an increase in cost occurs. More preferably, the thickness is 50 to 1,000 nm, most preferably 100 to 500 nm.

결합패드전극의 최상층(반사층의 반대측)은 결합볼에 견고하게 결합하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 결합볼은 일반적으로 금으로 이루어지며, Au 및 Al은 금속 결합볼에 대한 뛰어난 결합 성능을 갖는 것으로 알려져 있다. 이들 중에서, 금이 특히 바람직하다. 최상층은 바람직하게는 50 내지 1,000㎚의 두께를 갖고, 더욱 바람직하게는 100 내지 500㎚를 갖는다. 최상층이 지나치게 얇은 경우, 결합볼에 대한 결합 성능은 불충분하고, 반면 층이 지나치게 두꺼운 경우, 특별한 장점을 얻을 수 없고, 단지 비용만 증가한다.The uppermost layer (opposite side of the reflection layer) of the bonding pad electrode is preferably formed of a material that firmly bonds to the bonding ball. Bonding balls are generally made of gold, and Au and Al are known to have excellent bonding performance to metal bonding balls. Among these, gold is particularly preferred. The uppermost layer preferably has a thickness of 50 to 1,000 nm, more preferably 100 to 500 nm. If the top layer is too thin, the bonding performance to the bonding balls is insufficient, while if the layer is too thick, no special advantage is obtained, only the cost increases.

p-형 반도체층 상에 형성된 투명전극은 성능상의 요구조건을 충족시킨다. 바람직한 성능의 예는 p-형 층과의 접촉 저항이 낮고, 광학투과율(발광소자가 발광층에서 발광된 광을 전극측을 통해서 추출되는 페이스업마운트(face-up-mount)형인 경우)이 뛰어나며, p-형 층에 균일한 확산 전류에 대한 도전성이 뛰어난 것을 포함한다. The transparent electrode formed on the p-type semiconductor layer satisfies the performance requirements. Examples of preferred performances include low contact resistance with the p-type layer, excellent optical transmittance (when the light emitting element is a face-up-mount type in which light emitted from the light emitting layer is extracted through the electrode side), P-type layers include those having excellent conductivity for uniform diffusion currents.

다양한 재료 및 구조의 투명전극은 이미 공지되어 있고, 공지의 임의의 투명전극은 제한없이 본 발명에 사용될 수 있다. 그러나, 상술한 성능상의 요구조건을 충족시키기 위해서, 투명전극은 바람직하게는 적어도 2층; 즉, p-형 층과 접촉하는 접촉층과 접촉층 상에 형성되며 전류 확산을 촉진하는 전류확산층을 포함하는 구조를 갖는다. 상기 성능상의 요구조건이 충족되면, 접촉층과 전류확산층 모두의 성능을 갖는 하나의 층이 사용될 수 있다. 1층 구조가 사용되는 경우, 제조공정이 덜 복잡한 이점이 있다. Transparent electrodes of various materials and structures are already known, and any known transparent electrode can be used in the present invention without limitation. However, in order to meet the above performance requirements, the transparent electrode preferably has at least two layers; That is, it has a structure including a contact layer in contact with the p-type layer and a current spreading layer formed on the contact layer and promoting current spreading. If the performance requirements are met, one layer with the performance of both contact layer and current spreading layer can be used. If a single layer structure is used, the manufacturing process has the advantage of being less complex.

접촉층은 p-형 층에 대한 접촉 저항이 낮을 것이 요구된다. 이러한 관점에서, 접촉층은 백금(Pt), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 또는 팔라듐(Pd)과 같은 백금족 금속 또는 이들의 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 이들 중에서 Pt 및 Pt합금이 특히 바람직한데, 이들은 고온 열처리를 하지 않고 상대적으로 높은 저항을 갖는 p-형 GaN계 화합물 반도체층에 대해서 높은 일함수를 갖고, 어떠한 열처리 없이 뛰어난 오믹 접촉을 실현할 수 있기 때문이다. The contact layer is required to have a low contact resistance to the p-type layer. In this respect, the contact layer is preferably formed of a platinum group metal such as platinum (Pt), ruthenium (Ru), osmium (Os), rhodium (Rh), iridium (Ir), or palladium (Pd) or an alloy thereof. Do. Of these, Pt and Pt alloys are particularly preferable because they have a high work function for a p-type GaN compound semiconductor layer having a relatively high resistance without high temperature heat treatment, and can realize excellent ohmic contact without any heat treatment. to be.

접촉층이 백금족 금속 또는 이들의 합금으로 형성된 경우, 층두께는 광학투명성의 관점에서 상당히 감소되어야만 하고, 0.1 내지 7.5㎚가 바람직하다. 두께가 0.1㎚이하인 경우, 이러한 박막이 신뢰할 수 있게 형성되지 않는 반면 두께가 7.5㎚를 초과하는 경우, 투명성이 감소된다. 더욱 바람직하게는, 두께는 5㎚이하이다. 전류확산층의 연속 적층으로 인한 투명성과 형성된 막의 안정성 저하를 고려하면, 두께는 0.5 내지 2.5㎚가 특히 바람직하다.If the contact layer is formed of a platinum group metal or an alloy thereof, the layer thickness should be considerably reduced in view of optical transparency, and preferably 0.1 to 7.5 nm. When the thickness is 0.1 nm or less, such a thin film is not formed reliably, while when the thickness exceeds 7.5 nm, the transparency is reduced. More preferably, the thickness is 5 nm or less. In consideration of the transparency due to the continuous lamination of the current diffusion layer and the deterioration of the stability of the formed film, the thickness is particularly preferably 0.5 to 2.5 nm.

그러나, 접촉층의 두께가 감소되는 경우, 면방향에서 접촉층의 전기 저항이 증가하고, 전류확산은 p-형 층의 비교적 높은 저항때문에 전류주입부로서의 결합패드전극의 주변부로 제한된다. 그 결과, 발광 패턴의 균일성이 감소되어 발광출력이 낮아진다. However, when the thickness of the contact layer is reduced, the electrical resistance of the contact layer increases in the plane direction, and current spreading is limited to the periphery of the bonding pad electrode as the current injection because of the relatively high resistance of the p-type layer. As a result, the uniformity of the light emission pattern is reduced and the light emission output is lowered.

접촉층의 전류확산성을 촉진하기 위한 수단으로서의 높은 광투과율 및 높은 도전성을 갖는 전류확산층이 접촉층상에 배치되는 경우, 전류의 균일한 확산이 백금족 금속의 낮은 접촉저항과 광투과율을 크게 손상시키지 않고 실현될 수 있어서, 고출력의 발광소자가 제조될 수 있다.When a current diffusion layer having a high light transmittance and a high conductivity as a means for promoting the current diffusivity of the contact layer is disposed on the contact layer, uniform diffusion of current does not significantly impair the low contact resistance and light transmittance of the platinum group metal. It can be realized, a light emitting device of high output can be manufactured.

전류확산층은 높은 도전성을 갖는 금속재료로 예를 들면, 금, 은 및 동으로 이루어진 군에서 선택된 금속; 또는 이들 금속 중 적어도 하나를 함유하는 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 이들 중에서, 금이 그 박막이 높은 광투과율을 나타내기 때문에 가장 바람직하다. The current spreading layer is a metal material having high conductivity, for example, a metal selected from the group consisting of gold, silver and copper; Or an alloy containing at least one of these metals. Among them, gold is most preferred because the thin film exhibits high light transmittance.

또는, 전류확산층은 황화 아연 및 금속산화물 예를 들면, ITO, 산화 아연, 산화 아연 알루미늄, F-도프 산화 주석, 산화 티타늄, 산화 비스무스 및 산화 마그네슘 등의 높은 도전성을 갖는 투명재료로 형성될 수도 있다. 이와 같은 투명재료는 광투과율이 높다는 점에서 바람직하다. 이들 중에서, ITO, 산화 아연, 산화 아연 알루미늄 및 F-도프 산화 주석은 도전성을 갖고 있는 것으로 공지되어 있으므로 가장 바람직하다. Alternatively, the current spreading layer may be formed of a transparent material having high conductivity such as zinc sulfide and a metal oxide such as ITO, zinc oxide, zinc oxide, F-doped tin oxide, titanium oxide, bismuth oxide, and magnesium oxide. . Such a transparent material is preferable in view of high light transmittance. Among them, ITO, zinc oxide, zinc oxide aluminum and F-doped tin oxide are most preferred because they are known to have conductivity.

전류확산층이 금속으로 형성된 경우, 층두께는 1 내지 20㎚가 바람직하다. 두께가 1㎚ 미만인 경우, 전류확산효과가 나쁘고, 반면 두께가 20㎚를 초과하는 경우, 전류확산층의 광학 투명성이 현저히 낮아져서 발광 출력이 감소될 수 있다. 두께는 10㎚이하 인것이 더욱 바람직하다. 또한, 두께가 3 내지 6㎚로 조정되는 경우, 전류확산층은 광학투명성과 전류확산효과의 균형을 이룬다. 이러한 전류확산층과 상술한 접촉층의 결합을 통해서, 높은 발광 출력을 갖는 양전극의 전체 표면에 걸쳐 균일한 발광이 이뤄질 수 있다. When the current spreading layer is formed of a metal, the layer thickness is preferably 1 to 20 nm. When the thickness is less than 1 nm, the current diffusion effect is bad, whereas when the thickness exceeds 20 nm, the optical transparency of the current diffusion layer is significantly lowered, so that the light emission output may be reduced. More preferably, the thickness is 10 nm or less. In addition, when the thickness is adjusted to 3 to 6 nm, the current diffusion layer balances optical transparency and current diffusion effect. Through the combination of the current diffusion layer and the contact layer described above, uniform light emission can be achieved over the entire surface of the positive electrode having a high light emission output.

전류확산층이 투명재료로 형성되는 경우, 층의 두께는 10 내지 5,000㎚가 바람직하다. 두게가 10㎚ 미만인 경우, 전류확산효과가 나쁘고, 반면 두께가 5,000㎚를 초과하는 경우, 전류확산층의 광학투명성이 현저히 낮아져서 발광 출력이 감소될 수 있다. 두께는 50 내지 2,000㎚인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 두께가 100 내지 1,000㎚로 조정되는 경우, 전류확산층은 광학투명성과 전류확산효과의 균형을 이룬다. 이러한 전류확산층과 상술한 접촉층의 결합을 통해서, 높은 발광 출력을 갖는 양전극의 전체 표면에 걸쳐 균일한 발광이 이뤄질 수 있다. When the current spreading layer is formed of a transparent material, the thickness of the layer is preferably 10 to 5,000 nm. When the thickness is less than 10 nm, the current diffusion effect is bad, whereas when the thickness exceeds 5,000 nm, the optical transparency of the current diffusion layer is significantly lowered, so that the light emission output may be reduced. More preferably, the thickness is 50 to 2,000 nm. In addition, when the thickness is adjusted to 100 to 1,000 nm, the current diffusion layer balances optical transparency and current diffusion effect. Through the combination of the current diffusion layer and the contact layer described above, uniform light emission can be achieved over the entire surface of the positive electrode having a high light emission output.

결합패드전극이 투명 전극 상에 형성된 경우, 투명 전극의 최상층은 금속 또는 금속 산화물로 도포되어 있어도 좋다.When the bonding pad electrode is formed on the transparent electrode, the uppermost layer of the transparent electrode may be coated with metal or metal oxide.

투명 전극의 최상층이 전류확산층이어도 좋고, 전류확산층이 결합패드 전극의 접합을 위한 층으로 도포되어도 좋다. 접합을 위한 층의 형성은 투명성을 손상시키기 때문에, 최상층은 전류확산층인 것이 바람직하다.The uppermost layer of the transparent electrode may be a current diffusion layer, or the current diffusion layer may be applied as a layer for bonding the bonding pad electrode. Since the formation of a layer for bonding impairs transparency, it is preferable that the uppermost layer is a current spreading layer.

발광을 추출하기 위한 공정은 투명 전극의 최상면상에서 실시될 수 있다. 이러한 공정에서, 예를 들면, 오목부 및/또는 볼록부가 투명전극의 최상면상에 형성된다. 오목부 및/또는 볼록부는 패터닝을 사용하여 또는 습식 처리에 의해 형성될 수 있다. 오목부 및/또는 볼록부의 형태에는 특별한 제한이 없고, 줄무늬, 격자 및 도트와 같은 공지의 형태가 사용될 수 있다.The process for extracting luminescence can be carried out on the top surface of the transparent electrode. In this process, for example, recesses and / or protrusions are formed on the uppermost surface of the transparent electrode. The recesses and / or convexities may be formed using patterning or by wet treatment. There are no particular restrictions on the shape of the recesses and / or the convexities, and known forms such as stripes, gratings and dots can be used.

또한, 결합패드전극은 이러한 오목부 및/또는 볼록부를 갖는 표면상에 형성되는 경우, 반사층과 투명 전극의 밀착강도가 향상될 수 있다.In addition, when the bonding pad electrode is formed on the surface having such concave and / or convex portions, the adhesion strength of the reflective layer and the transparent electrode can be improved.

접촉층, 전류확산층 및 결합패드전극을 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없고, 진공증착 또는 스퍼터링과 같은 공지의 방법이 사용될 수 있다.There is no particular limitation on the method of forming the contact layer, the current spreading layer and the bonding pad electrode, and a known method such as vacuum deposition or sputtering can be used.

본 발명의 양전극은 예를 들면, 기판; 완충층의 중재에 의하여 기판 상에 적층된 질화갈륨계 화합물 반도체층(즉, n-형 반도체층, 발광층, 및 p-형 반도체층)을 포함하는 도 1에 도시된 바와 같은 소자 등의 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 포함하는 종래의 공지의 반도체 발광소자에 적용할 수 있다. The positive electrode of the present invention is, for example, a substrate; A gallium nitride system such as an element as shown in FIG. 1 including a gallium nitride compound semiconductor layer (i.e., an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer) laminated on a substrate by mediation of a buffer layer. It can be applied to a conventionally known semiconductor light emitting device including a compound semiconductor light emitting device.

기판의 재료로는 특별한 제한은 없고, 기판은 공지의 재료로 형성될 수 있다. 공지의 재료의 예로는 사파이어 단결정(Al2O3; A-면, C-면, M-면, 또는 R-면), 스피넬 단결정(MgAl2O4), ZnO 단결정, LiAlO2 단결정, LiGaO2 단결정, 및 MgO 단결정과 같은 산화 단결정; Si 단결정; SiC 단결정; GaAs 단결정; AlN 단결정; GaN 단결정; 및 ZrB2 단결정과 같은 붕소화물 단결정이 열거된다. 기판의 결정 배향에는 특별한 제한은 없다. 기판의 결정면은 특정 결정면에 대해 경사져 있어도 좋고 또는 경사져 있지 않아도 좋다.The material of the substrate is not particularly limited, and the substrate may be formed of a known material. Examples of known materials include sapphire single crystal (Al 2 O 3 ; A-plane, C-plane, M-plane, or R-plane), spinel single crystal (MgAl 2 O 4 ), ZnO single crystal, LiAlO 2 Oxidized single crystals such as single crystal, LiGaO 2 single crystal, and MgO single crystal; Si single crystal; SiC single crystal; GaAs single crystal; AlN single crystal; GaN single crystal; And boride single crystals such as ZrB 2 single crystal. There is no particular limitation on the crystal orientation of the substrate. The crystal surface of the substrate may or may not be inclined with respect to the specific crystal surface.

n-형 반도체층, 발광층, 및 p-형 반도체층의 구조에는 특별한 제한은 없고, 이들 층은 다양한 공지의 구조를 가질 수 있다. p-형 반도체층은 통상의 캐리어 농도를 가질 수 있다. 특히, 본 발명의 투명전극은 낮은 캐리어 농도(예를 들면, 약 1×1017 -3)를 갖는 p-형 반도체층에 적용할 수도 있다. There is no particular limitation on the structures of the n-type semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type semiconductor layer, and these layers may have various known structures. The p-type semiconductor layer may have a usual carrier concentration. In particular, the transparent electrode of the present invention may be applied to a p-type semiconductor layer having a low carrier concentration (for example, about 1 × 10 17 cm −3 ).

본 발명에서, n-형 반도체층, 발광층 및 p-형 반도체층을 형성하기 위한 질화갈륨계 화합물 반도체형에 대해서 특별한 제한은 없고, 일반식 AlxInyGa1 -x-yN(0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)로 표시되는 종래 공지의 반도체가 사용될 수 있다. In the present invention, there is no particular limitation on the gallium nitride compound semiconductor type for forming the n-type semiconductor layer, the light emitting layer, and the p-type semiconductor layer, and the general formula Al x In y Ga 1 -xy N (0 ≦ x < A conventionally known semiconductor represented by 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ x + y <1 can be used.

이들 질화갈륨 반도체를 성장시키는 방법에는 특별한 제한은 없고, MOCVD(유기금속화학기상증착), HVPE(수소화합물기상성장법), 또는 MBE(분자빔성장법)과 같은 Ⅲ족 질화물 반도체를 성장시키는 공지의 임의의 방법이 사용될 수 있다. 층두께 제어성 및 양산성의 관점에서 MOCVD가 바람직하게 사용된다. MOCVD의 경우, 수소(H2), 또는 질소(N2)가 캐리어 가스로서 사용되고, 트리메틸갈륨(TMG) 또는 트리에틸갈륨(TEG)이 Ga(Ⅲ족 원소)원으로서 사용되며, 트리메틸알루미늄(TMA) 또는 트리에틸알루미늄(TEA)이 Al(Ⅲ족 원소)원으로서 사용되고, 트리메틸인듐(TMI) 또는 트리에틸인듐(TEI)이 In(Ⅲ족 원소)원으로서 사용되며, 암모니아(NH3), 히드라진(N2H4) 등이 N(Ⅴ족 원소)원으로서 사용된다. 또한, Si원인 모노실란(SiH4) 또는 디실란(Si2H6), 또는 Ge원인 게르만(GeH4) 또는 유기 게르만 화합물이 n-형 도펀트로서 사용되는 반면, Mg원인 비스(시클로펜타디엔일)마그네슘(Cp2Mg) 또는 비스(에틸시클로펜타디엔일)마그네슘((EtCp)2Mg)이 p-형 도펀트로서 사용된다.There is no particular limitation on the method for growing these gallium nitride semiconductors, and there are known methods for growing group III nitride semiconductors such as MOCVD (organic metal chemical vapor deposition), HVPE (hydrogen compound vapor deposition), or MBE (molecular beam growth method). Any method of may be used. MOCVD is preferably used in view of layer thickness controllability and mass productivity. In the case of MOCVD, hydrogen (H 2 ) or nitrogen (N 2 ) is used as the carrier gas, trimethylgallium (TMG) or triethylgallium (TEG) is used as the Ga (Group III element) source, and trimethylaluminum (TMA ) Or triethylaluminum (TEA) is used as the Al (group III element) source, trimethylindium (TMI) or triethylindium (TEI) is used as the In (group III element) source, ammonia (NH 3 ), hydrazine (N 2 H 4 ) and the like are used as the N (Group V element) source. In addition, a monosilane (SiH 4 ) or a disilane (Si 2 H 6 ), which is a Si source, or a Germanic (GeH 4 ) or an organic Germanic compound, which is a Ge source, is used as an n-type dopant, while bis (cyclopentadienyl, which is an Mg source) is used. Magnesium (Cp 2 Mg) or bis (ethylcyclopentadienyl) magnesium ((EtCp) 2 Mg) is used as the p-type dopant.

음전극을, 기판과 상기 기판 상에 연속적으로 형성된 n-형 반도체층, 발광층 및 p-형 반도체층을 포함하는 질화갈륨계 화합물 반도체 구조에 음전극이 n-형 반도체층과 접촉하도록 밀착시키기 위해서, 발광층의 일부분과 p-형 반도체층의 일부분을 제거하여 n-형 반도체층이 노출되도록 한다. 그 다음, 본 발명의 양전극을 남아있는 p-형 반도체층 상에 형성하고, 음전극을 노출된 n-형 반도체층 상에 형성한다. 음전극의 조성과 구조에 대해서 특별한 제한은 없고 공지의 음전극이 사용될 수 있다. In order to bring the negative electrode into close contact with the n-type semiconductor layer, the negative electrode is brought into close contact with a gallium nitride compound semiconductor structure including a substrate and an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer continuously formed on the substrate. A portion of and a portion of the p-type semiconductor layer are removed to expose the n-type semiconductor layer. Then, the positive electrode of the present invention is formed on the remaining p-type semiconductor layer, and the negative electrode is formed on the exposed n-type semiconductor layer. There is no particular limitation on the composition and structure of the negative electrode, and a known negative electrode may be used.

발광파장범위 내의 파장을 가지며 빛에 대하여 투명한 사파이어와 SiC 같은 기판이 사용되는 경우, 반사막을 기판의 이면에 형성할 수 있다. 반사막이 형성되는 경우, 기판의 저면에서의 발광의 손실이 감소될 수 있다. 따라서, 발광광의 추출 효율은 더욱 향상될 수 있다. When substrates such as sapphire and SiC that have a wavelength within the emission wavelength range and are transparent to light are used, a reflective film can be formed on the back surface of the substrate. When the reflective film is formed, the loss of light emission at the bottom of the substrate can be reduced. Therefore, the extraction efficiency of the emitted light can be further improved.

또한, 오목부 및/또는 볼록부를 반도체 또는 투명전극의 표면, 또는 기판의 이면에 형성하는 가공이 실시될 수 있다. 그 결과, 발광광의 추출 효율이 더욱 향상될 수 있다. 상기 가공에 의해 기판에 대하여 수직인 면 뿐만 아니라 경사면이 형성될 수 있다. 다중 반사를 방지하기 위해서는 경사진 면이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 가공은 반도체 또는 투명전극의 표면, 또는 기판의 이면을 그라인딩함으로써 실시할 수 있다. 또는, 상기 가공은 투명재료의 구조물을 부착함으로써 실시될 수 있다. In addition, processing may be performed to form the concave portion and / or the convex portion on the surface of the semiconductor or the transparent electrode or on the back surface of the substrate. As a result, the extraction efficiency of the emitted light can be further improved. By the above processing, not only the surface perpendicular to the substrate but also the inclined surface can be formed. In order to prevent multiple reflections, an inclined surface is preferably formed. The processing can be performed by grinding the surface of the semiconductor or the transparent electrode or the back surface of the substrate. Alternatively, the processing can be carried out by attaching a structure of transparent material.

반도체 발광 소자에 대하여 본 발명의 양전극 사용으로 높은 발광 강도를 나타내는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자를 제조할 수 있다. 바꾸어 말하면, 고휘도 LED를 상기 기술에 기초하여 제조할 수 있다. 따라서, 상기 기술을 기초로 하여 제조된 칩을 각각 사용하는 휴대폰 및 디스플레이 패널과 같은 전자기기;및 전자 기기를 각각 사용하는 자동차, 컴퓨터 및 게임기와 같은 기계 및 기기는 낮은 전력에서도 구동할 수 있으며 뛰어난 특성들을 실현할 수 있다. 특히, 배터리로 구동하는 휴대폰, 게임기, 장난감 및 자동차 부품에서 현저한 전력 절약 효과가 얻어진다.With respect to the semiconductor light emitting device, the gallium nitride compound semiconductor light emitting device exhibiting high emission intensity can be manufactured by using the positive electrode of the present invention. In other words, a high brightness LED can be manufactured based on the above technique. Therefore, electronic devices such as mobile phones and display panels using chips manufactured on the basis of the above technology; and machines and devices such as automobiles, computers, and game machines using electronic devices, respectively, can operate at low power and are excellent. Characteristics can be realized. In particular, significant power savings are obtained in battery powered cell phones, game machines, toys and automotive parts.

도 1은 본 발명의 양전극을 사용한 발광소자의 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device using the positive electrode of the present invention.

도 2는 본 발명의 양전극을 사용하여 실시예에서 제조한 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자의 개략 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a gallium nitride compound semiconductor light emitting device manufactured in Example using the positive electrode of the present invention.

도 3은 본 발명의 양전극을 사용하여 실시예에서 제조한 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자의 개략 평면도이다.3 is a schematic plan view of a gallium nitride compound semiconductor light emitting device prepared in Example using the positive electrode of the present invention.

이하, 본 발명은 실시예에 의해서 더욱 상세하게 설명될 것이나, 본 발명은 이에 의해서 제한되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples, but the present invention is not limited thereto.

<실시예 1><Example 1>

도 2는 본 실시예에서 제조된 질화갈륨계 반도체 발광소자의 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 그 평면도를 도시한 것이다. 질화갈륨 화합물 반도체 적층구조는 다음 과정을 통하여 제조된다. AlN 완충층(6)을 사파이어 기판(1) 상에 형성하고, 상기 완충층 상에 다음 층들을 연속적으로 형성하였다: 언도프드 GaN 하지층(두께 : 8㎛)(3a); Si-도프 n-형 GaN 접촉층(두께 : 2㎛)(3b); n-형 In0 .1Ga0 .9N 클래드층 (두께 : 250㎚)(3c); Si-도프 GaN 배리어층(5층과 하나의 최종층, 각 두께 : 16㎚)과 In0.2Ga0.8N 우물층(5층, 각 두께 : 2.5㎚)을 포함하는 다중 양자우물 구조의 발광층(4); Mg-도프 p-형 Al0.07Ga0.93N 클래드층 (두께 : 0.01㎛)(5a); 및 Mg-도프 p-형 GaN 접촉층(두께 : 0.15㎛)(5b). 상기 질화갈륨계 화합물 반도체 적층구조의 p-형 GaN 접촉층 상에 본 발명의 양전극(10)을 형성하였고, 이 양전극은 Pt 접촉층(두께 : 1.5㎚)(111) 및 Au 전류확산층(두께 : 5㎚)(112)을 포함하는 투명전극(11);및 Pt층(두께 : 50㎚)(13a), Ti층(두께 : 20㎚)(13b), Al층(두께 : 10㎚)(13c), Ti층(두께 : 100㎚)(13d), 및 Au층(두께 : 200㎚)(13e)으로 구성된 5층 구조를 갖는 결합패드전극(13)으로 이루어졌다. 결합패드전극을 형성하는 5층 중에 서, 고반사율을 갖는 Pt층(두께 : 50㎚)(13a)을 반사층으로 하였다. n-형 GaN 접촉층 상에 Ti/Au 이중층 구조를 갖는 음전극(20)을 형성하였다. 이렇게 제조된 발광소자의 반도체측은 광추출측으로 하였다. 도 3은 양전극과 음전극의 구조를 도시한 것이다. FIG. 2 is a sectional view of a gallium nitride based semiconductor light emitting device manufactured in this embodiment, and FIG. 3 is a plan view thereof. A gallium nitride compound semiconductor laminate structure is manufactured through the following process. An AlN buffer layer 6 was formed on the sapphire substrate 1, and the following layers were successively formed on the buffer layer: an undoped GaN base layer (thickness: 8 mu m) 3a; Si-doped n-type GaN contact layer (thickness: 2 mu m) (3b); n- type In 0 .1 Ga 0 .9 N cladding layer (thickness: 250㎚) (3c); Light-emitting layer of multiple quantum well structure comprising Si-doped GaN barrier layer (5 layers and one final layer, each thickness: 16 nm) and In 0.2 Ga 0.8 N well layer (5 layers, each thickness: 2.5 nm) ); Mg-doped p-type Al 0.07 Ga 0.93 N clad layer (thickness: 0.01 mu m) (5a); And a Mg-doped p-type GaN contact layer (thickness: 0.15 mu m) (5b). The positive electrode 10 of the present invention was formed on the p-type GaN contact layer of the gallium nitride compound semiconductor stacked structure, and the positive electrode was a Pt contact layer (thickness: 1.5 nm) 111 and an Au current diffusion layer (thickness: 5 nm) (112); transparent electrode 11; and Pt layer (thickness: 50 nm) 13a, Ti layer (thickness: 20 nm) 13b, Al layer (thickness: 10 nm) (13c) ), Ti layer (thickness: 100 nm) (13d), and Au layer (thickness: 200 nm) (13e). Of the five layers forming the bonding pad electrode, a Pt layer (thickness: 50 nm) 13a having a high reflectance was used as the reflective layer. A negative electrode 20 having a Ti / Au double layer structure was formed on the n-type GaN contact layer. The semiconductor side of the thus-produced light emitting device was the light extraction side. 3 shows the structure of the positive electrode and the negative electrode.

상기 적층구조에서, n-형 GaN 접촉층은 1×1019-3 의 캐리어 농도를 갖고, GaN 배리어층은 1×1018-3 의 Si 도펀트 농도를 가지며, p-형 GaN 접촉층은 5×1018-3 의 캐리어 농도를 갖고, p-형 AlGaN 클래드층은 5×1019-3 의 Mg 도펀트 농도를 갖는다. In the stacked structure, the n-type GaN contact layer has a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 , the GaN barrier layer has a Si dopant concentration of 1 × 10 18 cm −3 , and the p-type GaN contact layer is It has a carrier concentration of 5 × 10 18 cm −3 , and the p-type AlGaN cladding layer has an Mg dopant concentration of 5 × 10 19 cm −3 .

이들 질화갈륨 화합물 반도체층은 잘 알려진 대표적인 조건하에서 MOCVD를 통하여 적층하였다. 양전극과 음전극은 다음의 과정으로 형성하였다.These gallium nitride compound semiconductor layers were deposited by MOCVD under well-known representative conditions. The positive electrode and the negative electrode were formed by the following procedure.

음전극을 형성할 n-형 GaN 접촉층의 일부분은 다음 과정을 통하여 반응성 이온 에칭에 의해서 노출되었다.A portion of the n-type GaN contact layer that would form the negative electrode was exposed by reactive ion etching through the following procedure.

우선, 에칭 마스크를 다음 과정에 의하여 p-형 반도체층 상에 형성하였다. 포토레지스트를 반도체 적층 구조의 전체 표면 상에 도포하였고, 양전극보다 조금 큰 레지스트의 일부분을 공지의 포토리소그래피 기술로 제거하였다. 이렇게 처리된 적층 구조를 진공증착장치 내에 배치하고, Ni(두께 : 약 50㎚)과 Ti(두께 : 약 300㎚)를 전자빔법으로 4×10-4Pa 이하에서 적층하였다. 이어서 상기 레지스트와 함께 적층된 금속막을 리프트-오프로 양전극 영역 외의 영역에서 제거하였다. First, an etching mask was formed on a p-type semiconductor layer by the following procedure. The photoresist was applied over the entire surface of the semiconductor laminate structure and a portion of the resist, slightly larger than the positive electrode, was removed by known photolithography techniques. The laminated structure thus treated was placed in a vacuum deposition apparatus, and Ni (thickness: about 50 nm) and Ti (thickness: about 300 nm) were laminated at 4 × 10 -4 Pa or less by the electron beam method. The metal film laminated with the resist was then removed in a region other than the positive electrode region by lift-off.

반응성 이온 에칭 장치의 에칭 챔버에 세트된 전극 상에 반도체 적층 구조를 배치하였다. 에칭 챔버를 10-4Pa까지 감압하고, 에칭 가스(Cl2)를 감압된 챔버에 공급하였다. 에칭을 n-형 GaN 접촉층이 노출될 때까지 실시하였다. 에칭의 종료 후, 그 구조를 반응성 에칭 장치에서 꺼내고, 에칭 마스크를 질산 및 불소화수소산으로 제거하였다. The semiconductor laminated structure was disposed on the electrode set in the etching chamber of the reactive ion etching apparatus. The etching chamber was decompressed to 10 -4 Pa, and etching gas (Cl 2 ) was supplied to the decompressed chamber. Etching was performed until the n-type GaN contact layer was exposed. After the end of the etching, the structure was taken out of the reactive etching apparatus and the etching mask was removed with nitric acid and hydrofluoric acid.

이어서, 공지의 포토리소그래피 및 리프트-오프 기술을 통해서, 양전극을 형성하는 영역에만 p-형 접촉층상에 Pt으로 이루어진 접촉층 및 Au으로 이루어진 전형성하였다. 접촉층과 전류확산층의 형성에 있어서, 질화갈륨계 화합물 반도체층 적층구조를 진공증착장치에 배치하고, Pt(1.5㎚) 및 Au(5㎚)를 연속적으로 p-형 GaN 접촉층상에 적층하였다. 적층구조를 진공 챔버에서 꺼낸 후, 적층구조를 널리 알려진 리프트 오프 처리로 처리하였다. 유사한 방식으로, 전류확산층의 일부분에 Pt 반사층(13a), Ti 배리어층(13b), Al 배리어층(13c), Ti 배리어층(13d), 및 Au 최상층(13e)을 연속적으로 형성하여, 결합패드전극(13)을 형성하였다. 이렇게 하여, 본 발명의 양전극을 p-형 GaN 접촉층상에 형성하였다.Then, through well-known photolithography and lift-off techniques, a contact layer made of Pt and Au formed on the p-type contact layer only in the region forming the positive electrode was formed. In forming the contact layer and the current diffusion layer, a gallium nitride compound semiconductor layer stack structure was placed in a vacuum deposition apparatus, and Pt (1.5 nm) and Au (5 nm) were successively laminated on the p-type GaN contact layer. After the laminate was removed from the vacuum chamber, the laminate was subjected to a well-known lift off treatment. In a similar manner, a Pt reflective layer 13a, a Ti barrier layer 13b, an Al barrier layer 13c, a Ti barrier layer 13d, and an Au top layer 13e are successively formed on a portion of the current spreading layer, thereby providing a bonding pad. The electrode 13 was formed. In this way, the positive electrode of the present invention was formed on the p-type GaN contact layer.

이렇게 노출된 n-형 GaN 접촉층상에 음전극을 다음 과정을 통해서 형성하였다. 우선, 레지스트를 구조의 표면 전체에 도포하고, 노출된 n-형 GaN 접촉층 상에 음전극을 형성하기 위한 레지스트의 일부를 공지의 포토리소그래피 기술로 제거하였다. 통상적으로 사용된 진공증착으로 Ti(100㎚) 및 Au(200㎚)을 연속적으로 반도체층상에 증착시켜 음전극을 형성하였다. 그 다음에, 레지스트를 통상의 방법으로 제거하였다.A negative electrode was formed on the exposed n-type GaN contact layer through the following process. First, the resist was applied to the entire surface of the structure and a portion of the resist for forming the negative electrode on the exposed n-type GaN contact layer was removed by known photolithography techniques. Ti (100 nm) and Au (200 nm) were successively deposited on a semiconductor layer by vacuum deposition, which was commonly used to form a negative electrode. The resist was then removed in the usual way.

이와 같이 형성된 양전극과 음전극을 갖는 웨이퍼의 기판 이면을 그라인딩하여 기판의 두께를 80㎛로 조절한 후, 레이저 스크라이버로 반도체 적층층측상의 웨이퍼를 스크라이빙하고, 칩분할선을 따라서 커팅하여서 정사각형칩(350㎛×350㎛)을 제조하였다. 각각의 칩의 순방향 전압은 인가전류 20㎃에서 프로브에 의한 측정으로 2.9V임을 알았다. After grinding the substrate back surface of the wafer having the positive electrode and the negative electrode thus formed, the thickness of the substrate is adjusted to 80 占 퐉, and then the laser scriber is used to scribe the wafer on the side of the semiconductor layer and cut along the chip dividing line to make a square chip. (350 µm x 350 µm) was prepared. The forward voltage of each chip was found to be 2.9V as measured by the probe at 20mA of applied current.

상기 칩을 TO-18 패키지 캔에 장착하였다. 인가전류 20㎃에서 칩의 발광출력은 테스터에 의한 측정으로 4.5㎽임을 알았다. 발광표면에서의 발광분포는 상기 표면상의 양전극에 상응하는 발광면의 전체영역에서 발광이 발생하는 것을 나타내었다.The chip was mounted in a TO-18 package can. The emission power of the chip was found to be 4.5 mA by the tester at 20 mA of applied current. The light emission distribution on the light emitting surface showed that light emission occurred in the entire area of the light emitting surface corresponding to the positive electrode on the surface.

실시예 1에서 제조된 반사층은 470㎚ 파장 영역에서 92%의 반사율을 갖는 것을 알았다. 반사율은 결합패드전극의 형성시 동일한 챔버에 배치되어 있었던 유리제 더미기판을 사용하여 분광광도계로 측정하였다. It was found that the reflective layer prepared in Example 1 had a reflectance of 92% in the 470 nm wavelength region. The reflectance was measured with a spectrophotometer using a glass dummy substrate that was placed in the same chamber when the bonding pad electrode was formed.

또한, 결합패드전극의 박리 강도는 통상의 전단 시험기로 측정하였다. 박리 강도는 평균적으로 980mN (100gf)이상인 것을 알았고 투명전극으로부터 박리되는 것은 없었다.In addition, the peeling strength of the bonding pad electrode was measured by a conventional shear tester. The peel strength was found to be 980 mN (100 gf) or more on average, and there was no peeling from the transparent electrode.

<비교예 1>Comparative Example 1

투명 전극을 결합패드전극이 형성되는 영역에 제공하지 않고, 결합패드전극은 반사층(13a)을 갖고 있지 않는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여, 발광소자를 제조하였다. 따라서, 비교예 1에서 결합패드전극의 최저층(반도체측)은 Ti층(13b)이고, 이것은 p-형 접촉층(5b)와 직접 접촉하였다.The light emitting device was manufactured by repeating the process of Example 1 except that the transparent electrode was not provided in the region where the bonding pad electrode was formed and the bonding pad electrode did not have the reflective layer 13a. Therefore, in Comparative Example 1, the lowest layer (semiconductor side) of the bonding pad electrode was the Ti layer 13b, which was in direct contact with the p-type contact layer 5b.

전기적 접촉을 하기 위해서, 결합패드전극의 주변부를 투명 전극과 접촉시키고, 접촉영역은 결합패드전극의 영역의 약 5%가 되게 하였다. 결합패드전극에서 접촉부를 경유하여 투명 전극으로 전류를 흘렸다. In order to make electrical contact, the peripheral portion of the bonding pad electrode was brought into contact with the transparent electrode, and the contact area was made about 5% of the region of the bonding pad electrode. The current flowed from the bonding pad electrode to the transparent electrode via the contact portion.

이렇게 제조된 발광소자는 실시예 1과 유사한 방법으로 평가하고, 순방향 전압과 발광 출력은 각각 3.1V와 4.2㎽임을 알았다. 발광표면에서 발광 분포는 상기 영역의 결합패드전극에 상응하는 영역에서 발광이 없는 것을 나타내었다. 그 결과는 Pt과 비교하여, Ti은 p-형 접촉층(5b)에 관해서 더 높은 접촉저항과 더 낮은 반사율을 갖는다는 것을 보여주었다.The light emitting device thus manufactured was evaluated in a similar manner to Example 1, and it was found that the forward voltage and the light output were 3.1V and 4.2 kV, respectively. The light emission distribution on the light emitting surface showed no light emission in the region corresponding to the bonding pad electrode in the region. The results showed that, in comparison with Pt, Ti has higher contact resistance and lower reflectance with respect to the p-type contact layer 5b.

<실시예 2><Example 2>

투명전극(11)의 Pt 접촉층(111)의 두께를 1㎚로 조절하고; 스퍼터링을 통해 형성된 100㎚의 두께를 갖는 ITO막을 전류확산층으로 사용하고; 또 결합패드전극의 반사층(13a)을 Al로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 발광소자를 제조하였다.The thickness of the Pt contact layer 111 of the transparent electrode 11 is adjusted to 1 nm; Using an ITO film having a thickness of 100 nm formed through sputtering as a current diffusion layer; A light emitting device was manufactured by repeating the process of Example 1, except that the reflective layer 13a of the bonding pad electrode was formed of Al.

이렇게 제조된 발광소자를 실시예 1과 유사한 방법으로 평가하여, 순방향 전류와 발광 출력이 각각 2.9V와 5.0㎽임을 알았다.The light emitting device thus manufactured was evaluated in a similar manner to Example 1, and it was found that the forward current and the light emission output were 2.9 V and 5.0 mA, respectively.

또한, 결합패드전극의 박리 강도는 종래의 전단 시험기에 의하여 측정하였다. 박리 강도는 평균적으로 980mN (100gf)이상이지만 일부 샘플에서는 결합패드전극과 투명 전극 사이의 계면에서 박리가 있었다는 것을 알았다.In addition, the peeling strength of the bonding pad electrode was measured by a conventional shear tester. Although the peel strength was on average 980 mN (100 gf) or more, it was found in some samples that there was peeling at the interface between the bonding pad electrode and the transparent electrode.

<비교예 2>Comparative Example 2

결합전극(13)이 반사층(13a)을 갖지 않는 것을 제외하고는 실시예 1의 과정을 반복하여 발광소자를 제조하였다. 이렇게 제조된 발광소자를 실시예 1과 유사한 방법으로 평가하였다. 그 결과, 순방향 전류는 2.9V임을 알았고, 이것은 실시예 2와 유사하게 낮은 값이나, 발광 출력이 4.7㎽로 저하되었다.The light emitting device was manufactured by repeating the process of Example 1 except that the coupling electrode 13 did not have the reflective layer 13a. The light emitting device thus manufactured was evaluated in a similar manner to Example 1. As a result, it was found that the forward current was 2.9 V, which was similarly low as Example 2, but the luminous output was reduced to 4.7 mA.

<실시예 3><Example 3>

본 실시예에서, 질화갈륨 화합물 반도체 적층구조를 실시예 1과 유사한 방식으로 다음 과정을 통해서 제조하였다. AlN 완충층(6)을 사파이어 기판(1)상에 형성하고, 완충층상에 다음 층들을 연속적으로 형성하였다: 언도프드 GaN 하지층(두께: 6㎛)(3a); Ge-도프 n-형 GaN 접촉층(두께: 4㎛)(3b); Si-도프 n-형 In0 .1Ga0 .9N 클래드층(두께: 180㎚)(3c); Si-도프 GaN 배리어층(5층 및 하나의 최종층, 각 두께 : 16㎚)과 In0.2Ga0.8N 우물층(5층, 각 두께: 2.5㎚)을 포함하는 다중 양자우물구조의 발광층(4); Mg-도프 p-형 Al0 .07Ga0 .93N 클래드층(두께: 0.01㎛)(5a); Mg-도프 p-형Al0.02Ga0.98N 접촉층(두께 : 0.175㎛)(5b); 및 Ge-도프 n-형 GaN 터널층(두께: 20㎚)(도시하지 않음). 질화갈륨계 화합물 반도체 적층 구조의 Ge-도프 n-형 GaN 터널층상에 본 발명의 양전극(10)을 형성하였고, 이 양전극은 ITO 전류확산층(두께: 250㎚)(112);및 Al층(두께: 50㎚)(13a), Ti층(두께: 20㎚)(13b), Al층(두께: 10㎚)(13c), Ti층(두께: 100㎚)(13d), 및 Au층(200㎚)(13e)로 구성된 5층 구조를 갖는 결합패드전극(13)으로만 구성된 투명 전극(11)으로 이루어졌다. 결합패드전극을 구성하는 5층 중에서, 높은 반사율을 갖는 Al층(두께: 50㎚)(13a)을 반사층으로 했 다. n-형 GaN 접촉층 상에 Ti/Au 이중층 구조를 갖는 음전극(20)을 형성하였다. 이렇게 제조된 발광소자는 반도체측을 광추출측으로 하였다. 도 3은 양전극과 음전극의 구조를 도시한 것이다.In this embodiment, a gallium nitride compound semiconductor laminate structure was prepared in the same manner as in Example 1 through the following process. An AlN buffer layer 6 was formed on the sapphire substrate 1, and the following layers were successively formed on the buffer layer: an undoped GaN base layer (thickness: 6 mu m) 3a; Ge-doped n-type GaN contact layer (thickness: 4 mu m) 3b; Si- doped n- type In 0 .1 Ga 0 .9 N cladding layer (thickness: 180㎚) (3c); Light-emitting layer of multiple quantum well structure including Si-doped GaN barrier layer (5 layers and one final layer, each thickness: 16 nm) and In 0.2 Ga 0.8 N well layer (5 layers, each thickness: 2.5 nm) ); Mg- doped p- type Al 0 .07 Ga 0 .93 N cladding layer (thickness: 0.01㎛) (5a); Mg-doped p-type Al 0.02 Ga 0.98 N contact layer (thickness: 0.175 mu m) (5b); And Ge-doped n-type GaN tunnel layer (thickness: 20 nm) (not shown). The positive electrode 10 of the present invention was formed on a Ge-doped n-type GaN tunnel layer having a gallium nitride compound semiconductor stacked structure, which was an ITO current diffusion layer (thickness: 250 nm) 112; and an Al layer (thickness). : 50 nm (13a), Ti layer (thickness: 20 nm) (13b), Al layer (thickness: 10 nm) (13c), Ti layer (thickness: 100 nm) (13d), and Au layer (200 nm) A transparent electrode 11 composed only of a bonding pad electrode 13 having a five-layer structure composed of a (13e). Of the five layers constituting the bonding pad electrode, an Al layer (thickness: 50 nm) 13a having a high reflectance was used as the reflective layer. A negative electrode 20 having a Ti / Au double layer structure was formed on the n-type GaN contact layer. The light emitting device thus manufactured had a semiconductor side as a light extraction side. 3 shows the structure of the positive electrode and the negative electrode.

상기 적층구조에서, n-형 GaN 접촉층은 8×1018-3의 캐리어 농도를 갖고, n-형 InGaN 클래드층은 7×1018-3의 Si 도펀트 농도를 가지며, GaN 배리어층은 1×1017-3의 Si 도펀트 농도를 갖고, p-형 AlGaN 접촉층은 5×1017-3의 캐리어 농도를 가지며, p-형 AlGaN 클래드층은 2×1020-3의 Mg 도펀트 농도를 갖고 n-형 GaN 터널층은 2×1019-3의 Ge 도펀트 농도를 가졌다.In the stacked structure, the n-type GaN contact layer has a carrier concentration of 8 × 10 18 cm −3 , the n-type InGaN cladding layer has a Si dopant concentration of 7 × 10 18 cm −3 , and the GaN barrier layer is Si dopant concentration of 1 × 10 17 cm −3 , p-type AlGaN contact layer has a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 , and p-type AlGaN clad layer has a Mg of 2 × 10 20 cm −3 The dopant concentration and the n-type GaN tunnel layer had a Ge dopant concentration of 2 × 10 19 cm −3 .

이렇게 제조된 발광소자를 실시예 1과 유사한 방법으로 평가하여, 순방향 전류와 발광 출력이 각각 3.2V와 8.5㎽임을 알았다. The light emitting device thus manufactured was evaluated in a similar manner to Example 1, and it was found that the forward current and the light emitting output were 3.2V and 8.5 mA, respectively.

또한, 결합패드전극의 박리 강도를 종래의 전단 시험기로 측정하였다. 박리 강도는 평균적으로 980mN (100gf)이상이었으나 일부 샘플에서는 결합패드전극과 투명전극 사이의 계면에서 박리가 일어난 것을 알았다.In addition, the peel strength of the bonding pad electrode was measured by a conventional shear tester. Peel strength was above 980mN (100gf) on average, but some samples showed that peeling occurred at the interface between the bonding pad electrode and the transparent electrode.

본 발명의 양전극을 사용하는 반도체 발광소자는 낮은 구동 전압과 높은 발광 강도를 나타낸다. 따라서, 발광소자는 램프 또는 유사한 소자의 제조에 매우 유용하다.The semiconductor light emitting device using the positive electrode of the present invention exhibits low driving voltage and high light emission intensity. Thus, light emitting devices are very useful for the manufacture of lamps or similar devices.

Claims (30)

반도체층 상에 형성된 투명 전극, 및 상기 투명 전극 상에 형성된 결합패드전극을 포함하는 전극으로서, 상기 투명 전극이 p-형 반도체층과 접촉하는 접촉층 및 상기 접촉층 상에 형성된 전류확산층을 갖고, 상기 접촉층이 백금족 금속 또는 백금족 금속 중 하나 이상을 함유하는 합금으로 이루어지며, 상기 결합패드전극은, 투명 전극과 접촉하는 반사층, Ti, Cr 또는 Al으로 이루어진 배리어층, 및 Au 또는 Al으로 이루어진 최상층을 포함하여 이루어지는 층구조를 갖는 것을 특징으로 하는 페이스업형의 반도체 발광소자용 양전극.An electrode comprising a transparent electrode formed on a semiconductor layer, and a bonding pad electrode formed on the transparent electrode, the transparent electrode having a contact layer in contact with a p-type semiconductor layer and a current diffusion layer formed on the contact layer, The contact layer is made of an alloy containing at least one of a platinum group metal or a platinum group metal, and the bonding pad electrode includes a reflective layer in contact with the transparent electrode, a barrier layer made of Ti, Cr or Al, and a top layer made of Au or Al. A positive electrode for a face-up semiconductor light emitting device, characterized in that it has a layer structure comprising a. 제1항에 있어서, 상기 반사층과 상기 투명 전극 사이의 밀착 강도는 박리 강도로 490mN(50gf)이상인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the adhesion strength between the reflective layer and the transparent electrode is 490 mN (50 gf) or more in terms of peel strength. 제1항에 있어서, 상기 투명 전극은 반도체 발광소자의 발광파장영역 내의 파장을 갖는 빛에 대해서 60%의 전달률을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode of claim 1, wherein the transparent electrode has a transmission rate of 60% with respect to light having a wavelength in a light emitting wavelength region of the semiconductor light emitting device. 제1항에 있어서, 상기 반사층이 Al, Ag 및 Pt족 금속으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속; 또는 Al, Ag 및 Pt족 금속중 하나 이상의 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.According to claim 1, wherein the reflective layer is one metal selected from the group consisting of Al, Ag and Pt metal; Or an alloy containing at least one metal of Al, Ag, and Pt group metals. 제1항에 있어서, 상기 반도체 발광소자는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is a gallium nitride compound semiconductor light emitting device. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 Al, Ag 및 Pt으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속; 또는 Al, Ag 및 Pt 중 하나 이상의 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The method of claim 1, wherein the reflective layer is selected from the group consisting of Al, Ag and Pt; Or an alloy containing at least one metal of Al, Ag, and Pt. 제1항에 있어서, 상기 반사층은 20 내지 3,000㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the reflective layer has a thickness of 20 to 3,000 nm. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 투명 전극은 결합패드전극측상에 금속으로 이루어진 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the transparent electrode includes a metal layer on the bonding pad electrode side. 제1항에 있어서, 상기 투명 전극은 결합패드전극측상에 투명재료로 이루어진 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the transparent electrode includes a layer made of a transparent material on the bonding pad electrode side. 제10항에 있어서, 상기 투명 전극은 금속 이외의 도전성 투명재료만으로 이 루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein the transparent electrode is made of only a conductive transparent material other than metal. 제1항에 있어서, 상기 투명전극의 최상층면상에서 발광광을 추출하는 공정이 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the step of extracting the emitted light from the top layer of the transparent electrode is performed. 제12항에 있어서, 상기 투명 전극의 최상층면은 투명재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode of claim 12, wherein the uppermost surface of the transparent electrode is formed of a transparent material. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 접촉층은 백금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the contact layer is made of platinum. 제1항에 있어서, 상기 접촉층은 0.1 내지 7.5㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode of claim 1, wherein the contact layer has a thickness of about 0.1 nm to about 7.5 nm. 제17항에 있어서, 상기 접촉층은 0.5 내지 2.5㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.18. The positive electrode of claim 17, wherein the contact layer has a thickness of 0.5 to 2.5 nm. 제1항에 있어서, 상기 전류확산층은 금, 은 및 동으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속; 또는 금, 은 및 동 중 하나 이상의 금속을 함유하는 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.According to claim 1, wherein the current spreading layer is one metal selected from the group consisting of gold, silver and copper; Or an alloy containing at least one metal of gold, silver and copper. 제19항에 있어서, 상기 전류확산층은 금 또는 금합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.20. The positive electrode of claim 19, wherein the current spreading layer is made of gold or gold alloy. 제1항에 있어서, 상기 전류확산층은 1 내지 20㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode for a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the current spreading layer has a thickness of 1 to 20 nm. 제21항에 있어서, 상기 전류확산층은 3 내지 6㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.22. The positive electrode of claim 21, wherein the current spreading layer has a thickness of 3 to 6 nm. 제1항에 있어서, 상기 전류확산층은 도전성 투명재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The positive electrode of claim 1, wherein the current spreading layer is made of a conductive transparent material. 제10항에 있어서, 상기 투명재료는 ITO, 산화아연, 산화아연알루미늄, F-도프 산화주석, 산화티탄, 황화아연, 산화비스무스 및 산화마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.The semiconductor material according to claim 10, wherein the transparent material is at least one material selected from the group consisting of ITO, zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide, F-doped tin oxide, titanium oxide, zinc sulfide, bismuth oxide, and magnesium oxide. Positive electrode for light emitting element. 제24항에 있어서, 상기 투명재료는 ITO, 산화아연, 산화아연알루미늄 및 F-도프 산화주석으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 재료인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.25. The positive electrode as claimed in claim 24, wherein the transparent material is at least one material selected from the group consisting of ITO, zinc oxide, zinc oxide, and F-doped tin oxide. 제10항에 있어서, 상기 투명재료는 10 내지 5,000㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.11. The positive electrode of claim 10, wherein the transparent material has a thickness of 10 to 5,000 nm. 제26항에 있어서, 투명재료는 100 내지 1,000㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자용 양전극.27. The positive electrode for semiconductor light emitting device according to claim 26, wherein the transparent material has a thickness of 100 to 1,000 nm. 제1항에 기재된 양전극을 사용하는 반도체 발광소자.The semiconductor light emitting element using the positive electrode of Claim 1. 기판;상기 기판 상에 순차로 적층되어 있고, 질화갈륨계 화합물 반도체층으로 이루어진 n-형 반도체층, 발광층, 및 p-형 반도체층; 상기 p-형 반도체층상에 형성된 양전극; 및 상기 n-형 반도체층 상에 형성된 음전극을 포함하는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 양전극은 제1항에 기재된 양전극인 것을 특징으로 하는 질화갈륨계 화합물 반도체 발광소자.A n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer sequentially stacked on the substrate and formed of a gallium nitride compound semiconductor layer; A positive electrode formed on the p-type semiconductor layer; And a negative electrode formed on the n-type semiconductor layer, wherein the positive electrode is a positive electrode according to claim 1; and a gallium nitride compound semiconductor light emitting device. 제28항에 기재된 발광소자를 사용하는 램프.A lamp using the light emitting element according to claim 28.
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