KR100952034B1 - 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 소자는 제 2 전극층; 상기 제2 전극층 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층, 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 형성된 활성층 및 상기 활성층 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층을 포함하는 적층 구조물; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 형성된 제1 전극층; 및 상기 적층 구조물의 측면에 이격되어 배치된 반사 부재가 포함된다.
발광 소자

Description

발광 소자 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 발광 소자로써 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 장치가 많이 연구되고 있다.
LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 신호를 빛으로 변환시키는 것으로, 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 제2 도전형의 반도체층이 적층되어 전원이 인가됨에 따라 상기 활성층에서 빛을 방출한다. 상기 제1 도전형의 반도체층은 N형 반도체층이 되고 상기 제2 도전형의 반도체층은 P형 반도체층이 될 수 있고, 또는 그 반대가 될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 발광 소자는 상기 활성층에서 방출된 빛이 발광 소자의 상면 뿐만 아니라 측면으로 방출되어 발광 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예는 상면 방향으로의 발광 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예는 측면으로 방출된 광을 상면 방향으로 반사시킬 수 있는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 제 2 전극층; 상기 제2 전극층 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층, 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 형성된 활성층 및 상기 활성층 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층을 포함하는 적층 구조물; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 형성된 제1 전극층; 및 상기 적층 구조물의 측면에 이격되어 배치된 반사 부재가 포함된다.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 기판 상에 Un-doped GaN층, 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계; 상기 기판 및 Un-doped GaN층을 제거하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 광 방출을 위한 적층 구조물 및 상기 적층 구조물과 이격된 반사 부재를 형성하기 위한 마스크를 형성하고 식각하는 단계; 및 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극층을 형성하는 단계가 포함된다.
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
실시예는 상면 방향으로의 발광 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
실시예는 측면으로 방출된 광을 상면 방향으로 반사시킬 수 있는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법을 설명하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면이다. 또한, 도 8과 9는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자는 제2 전극층(70) 과, 상기 제2 전극층(70) 상에 형성된 오믹 전극층(60)과, 상기 오믹 전극층(60) 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)과, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 형성된 제1 전극층(90)이 포함된다. 또한, 상기 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 적층 구조물의 측면에는 반사 부재(100)가 형성된다.
상기 반사 부재(100)는 제2 도전형의 반도체층, 활성층 및 제1 도전형의 반도체층의 적층 구조물로 형성될 수도 있다.
상기 반사 부재(100)는 상기 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 적층 구조물의 이격된 측면에 배치되어 상기 활성층(40)에서 방출된 빛 중 측면으로 방출되는 빛을 반사시켜 상측 방향으로 진행되도록 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자에서 방출된 빛이 상측 방향으로진행되도록 하여 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
도 7에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자가 도시되어 있으며, 상기 제2 실시예에 따른 발광 소자는 상기 제1 실시예에 따른 발광 소자와 유사하다.
다만, 상기 반사 부재(100)에 의한 반사 효율을 증가시키기 위해 상기 반사 부재(100)의 측면에 반사층(110)을 형성한다. 상기 반사층(110)은 반사도가 우수한 Ag 또는 Al이 포함된 금속으로 형성될 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자의 평면도로써, 상기 반사 부재(100)는 상기 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반 도체층(30)의 적층 구조물의 측면에 이격되어 형성되고, 도트(dot) 형태로 배치되거나 펜스(fence) 형태로 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(100)는 상기 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 적층 구조물을 둘러 싸도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 반사 부재(100)는 상기 도트 형태 및 펜스 형태가 조합된 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 9에 도시된 두개의 펜스 형태의 반사 부재(100) 중 어느 하나만 형성되고 나머지 부분은 도 8에 도시된 도트 형태의 반사 부재(100)가 형성될 수도 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 Un-doped GaN층(20), 제1 도전형의 반도체층(30), 활성층(40) 및 제2 도전형의 반도체층(50)을 형성한다. 또한, 상기 기판(10)과 상기 Un-doped GaN층(20) 사이에는 버퍼층(미도시)가 더 형성될 수도 있다.
상기 기판(10)은 사파이어(Al2O3), Si, SiC, GaAs, ZnO, MgO 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
상기 버퍼층은 AlInN/GaN, InxGa1-xN/GaN, AlxInyGa1-x-yN/InxGa1-xN/GaN 등과 같은 적층 구조를 이루는 멀티층으로 형성될 수도 있고, 예를 들어, 트리메틸 갈륨(TMGa)과 트리메틸 인듐(TMIn) 및 트리메틸 알루미늄(TMAl)을 수소 가스 및 암모 니아 가스와 함께 상기 챔버 내부로 주입시킴으로써 성장시킬 수 있다.
상기 Un-doped GaN층(20)은 트리메틸 갈륨(TMGa)을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버에 주입하여 성장시킬 수 있다.
상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 제1 도전형의 불순물 이온이 주입된 질화물 반도체층이 될 수 있고, 예를 들어, N형 불순물 이온이 주입된 반도체층이 될 수 있다. 상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 트리메틸 갈륨(TMGa), N형 불순물(예를 들어, Si)을 포함하는 사이렌 가스(SiN4) 및 을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버에 주입하여 성장시킬 수 있다.
그리고, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 활성층(40) 및 제2 도전형의 반도체층(50)을 형성한다.
상기 활성층(40)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조로 형성될 수 있고, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 적층구조로 형성될 수도 있다.
상기 제2 도전형의 반도체층(50)은 제2 도전형의 불순물 이온이 주입된 질화물 반도체층이 될 수 있고, 예를 들어, P형 불순물 이온이 주입된 반도체층이 될 수 있다. 상기 제2 도전형의 반도체층(50)은 트리메틸 갈륨(TMGa), P형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2} 및 을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버에 주입하여 성장시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제2 도전형의 반도체층(50) 상에 오믹 전극층(60) 및 제2 전극층(70)을 형성한다.
상기 오믹 전극층(60)은 투명 전극층으로 형성될 수도 있고, 예를 들어, ITO, ZnO, RuOx, TiOx, IrOx 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 오믹 전극층(60)은 반사층 및 접착층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층(70)은 예를 들어, 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 도전성 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 도 2의 결과물에서, 상기 기판(10) 및 Un-doped GaN층(20)을 제거한다. 버퍼층이 형성된 경우에 상기 버퍼층도 제거된다.
도 4를 참조하면, 도 3의 결과물에서, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 마스크(80)를 형성한다.
상기 마스크(80)를 이용한 건식 식각을 통해 상기 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 적층 구조물이 선택적으로 식각된다.
도 5를 참조하면, 도 4의 식각 공정에 의해 광 방출을 위한 제2 도전형의 반도체층(50), 활성층(40) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 적층 구조물이 형성되고, 상기 적층 구조물의 측면에 이격된 반사 부재(100)가 형성된다.
이때, 상기 반사 부재(100)는 제2 도전형의 반도체층, 활성층 및 제1 도전형의 반도체층이 적층된 구조물로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 제1 전극층(90)을 형성한다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 반사 부재(100)의 표면에는 반사층(110)이 형성될 수 있으며, 상기 반사층(110)의 형성 공정이 추가적으로 진행된 경우 도 7과 같은 형태로 형성된다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법을 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자의 평면도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자의 평면도.

Claims (10)

  1. 제 2 전극층;
    상기 제2 전극층 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층, 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 형성된 활성층 및 상기 활성층 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층을 포함하는 적층 구조물;
    상기 제1 도전형의 반도체층 상에 형성된 제1 전극층; 및
    상기 적층 구조물의 측면에 이격되어 배치된 반사 부재가 포함되는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사 부재의 표면에는 반사층이 형성된 발광 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 반사층은 Ag 또는 Al이 포함된 금속인 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반사 부재는 제2 도전형의 반도체층, 활성층, 제1 도전형의 반도체층이 적층된 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 반사 부재는 상기 적층 구조물의 측면에 이격되어 다수의 도트 형태 및 펜스 형태 중 적어도 하나의 형태로 배치된 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 전극층과 상기 제2 도전형의 반도체층 사이에는 오믹 전극층이 형성된 발광 소자.
  7. 기판 상에 Un-doped GaN층, 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제2 도전형의 반도체층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계;
    상기 기판 및 Un-doped GaN층을 제거하는 단계;
    상기 제1 도전형의 반도체층 상에 광 방출을 위한 적층 구조물 및 상기 적층 구조물과 이격된 반사 부재를 형성하기 위한 마스크를 형성하고 식각하는 단계; 및
    상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극층을 형성하는 단계가 포함되는 발광 소자 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 반사 부재의 표면에 반사층을 형성하는 단계가 포함되는 발광 소자 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 반사 부재는 제2 도전형의 반도체층, 활성층, 제1 도전형의 반도체층이 적층된 발광 소자 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 반사 부재는 상기 적층 구조물의 측면에 이격되어 다수의 도트 형태 및 펜스 형태 중 적어도 하나의 형태로 배치되는 발광 소자 제조방법.
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