KR101041843B1 - 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

n-전극의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 n-전극과 p-전극 및 이들 사이에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 구비하며, 상기 n-전극은, Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 형성된 제1 전극층과 상기 제1 전극층 위에 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 형성된 제2 전극층을 포함한다.

Description

질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법{Nitride-based compound semiconductor light emitting device and fabrication method of the same}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법을 보여주는 공정흐름도이다.
도 4는 종래 Ti/Al n-전극을 채용한 LED와 본 발명의 Pd/Ti/Al n-전극을 채용한 LED의 오믹접촉 특성을 비교하여 도시한 그래프이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10:GaN 기판 11:사파이어 기판
12:n형 화합물 반도체층 14:활성층
16:p형 화합물 반도체층 20:p-전극
31:n-전극 30a, 31a:제1 전극층
30b, 31b:제2 전극층
본 발명은 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 n-전극의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
질화물계 화합물 반도체 발광소자로서 레이저다이오드(LD; laser diode) 또는 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode) 등이 알려져 있다. LED를 예로 들면, LED는 전기를 통해 주면 전자가 에너지 레벨이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 특정한 파장의 빛을 내는 반도체 소자를 말한다. LED는 컴퓨터 본체에서 하드디스크가 돌아갈 때 깜빡이는 작은 녹색 불빛이나 도심의 빌딩 위에 설치된 대형 전광판, 핸드폰의 반짝이는 불빛을 내는 등 다양한 곳에서 빛을 만들어 낼 때 사용 한다. LED는 기존 전구와는 달리 전력 소비량이 1/12 수준으로 매우 적으며 수명은 전구의 100배 이상, 전기에 대한 반응 속도도 1000배 이상 빨라 새로운 발광체로 주목 받고 있으며 저전력에서 고휘도의 빛을 내기 때문에 전광판과 같은 디스플레이용으로도 각광 받고 있다. LED는 어떤 화합물 반도체(GaP, GaAs)를 쓰느냐에 따라 빛의 색깔이 틀려 지는데 적색 이나 녹색 빛을 내는 LED는 수십 년 전에 개발되어 각종 다양한 산업 및 생활 가전 등에 폭 넓게 쓰이고 있다.
이러한 LED는 광의 출사방향에 따라 탑-에미트형 발광다이오드(top-emitting light emitting diode; TLED)와 플립칩 발광다이오드(flip-chip light emitting diodes: FCLED)로 분류된다. 탑에미트형 발광다이오드는 p형 화합물 반도체층과 오 믹콘택을 형성하는 p형 전극을 통해 광이 출사되는 구조를 가진다. 상기 p형 전극은 주로 p형 화합물 반도체층 위에 니켈(Ni)층과 금(Au)층이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. 그러나, 니켈층/금층으로 형성된 p형 전극은 반투명성을 가지며, 상기 p형 전극이 적용된 탑에미트형 발광다이오드는 낮은 광이용효율 및 낮은 휘도 특성을 가진다. 플립칩 발광다이오드는 활성층에서 발생된 광이 p형 화합물 반도체층 위에 형성된 반사전극에서 반사되며, 상기 반사광이 기판을 통하여 출사되는 구조를 가진다. 상기 반사전극은 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 로듐(Rh) 등과 같은 광반사 특성이 우수한 물질로 형성된다. 이러한 반사전극이 적용된 플립칩 발광다이오드는 높은 광이용효율 및 높은 휘도 특성을 가질 수 있다.
이와 같은 LED 또는 LD에서 종래 n-전극은 Al-Ti 계열의 물질로 형성되었으며, n-전극의 형성시에 이러한 Al-Ti 계열의 물질은 600℃ 이상의 높은 어닐링온도가 요구되고, 특히 Al-Ti 계열의 물질은 프리스탠딩(free standing) GaN 기판의 N-극성면(N-polar surface) 위에서 오믹접촉(ohmic contact)을 잘 형성하지 않는다는 문제점이 있었다. 구체적으로, 종래 Ti/Al 또는 Al/Ti을 GaN 기판 위에 증착후, 이를 600℃ 이상의 고온에서 어닐링하여 n-전극의 오믹접촉을 형성하였다. 그러나, 600℃ 이상의 고온어닐링이 요구되기 때문에, n-전극의 열처리시에 이미 성막된 다른 적층물에 열적손상(thermal damage)을 미칠 수 있었다. 따라서, 종래에는 GaN 기판 위에 우선하여 n-전극을 형성하였으며, 그 후에 GaN 기판 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극의 성막공정을 진행하였다. 또한, Al-Ti 계열의 물질은 Ga-극성면(Ga-polar surface)에만 오믹접촉을 형성하고, N-극 성면(N-polar surface) 위에 오믹접촉의 형성이 어려운 것으로 알려져 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 개선하여 n-전극의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상될 수 있는 n-전극 물질의 개발 및 n-전극의 구조개선이 요구되었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, n-전극의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자는,
n-전극과 p-전극 및 이들 사이에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 구비하고,
상기 n-전극은,
Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 형성된 제1 전극층;과
상기 제1 전극층 위에 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 형성된 제2 전극층;을 포함하며, 이러한 상기 n-전극은 200℃ 내지 900℃의 온도범위에서 열처리된 것이다.
여기에서, 상기 제1 전극층은 1Å 내지 1000Å 범위의 두께로 형성된 것이며, 상기 p형 화합물 반도체층은 p-GaN층을 포함한다.
바람직하게, 상기 n형 화합물 반도체층의 제1 면 위에 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고, 상기 n형 화합물 반도체층의 제2 면 위에 상기 n-전극이 마련된다. 여기에서, 상기 n형 화합물 반도체층은 n-GaN층이며, 상기 n-GaN층의 제2 면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)이다.
바람직하게, 상기 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 GaN 기판을 더 구비하여, 상기 GaN 기판의 제1 면 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고, 상기 GaN 기판의 제2 면 위에 상기 n-전극이 마련될 수 있다. 여기에서, 상기 GaN 기판의 제2 면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)이다.
바람직하게, 상기 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 사파이어 기판을 더 구비하여, 상기 사파이어 기판 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고, 상기 n형 화합물 반도체층에 단차면이 마련되어, 상기 단차면 위에 상기 n-전극이 마련될 수 있다. 여기에서, 상기 n형 화합물 반도체층은 n-GaN층이며, 상기 n-GaN층의 단차면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)이다.
또한, 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법은,
GaN 기판을 준비하는 단계;
상기 GaN 기판의 제1 면 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극을 순차적으로 형성하는 단계; 및
상기 GaN 기판의 제2 면 위에 n-전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 n-전극을 형성하는 단계:는,
Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 제1 전극층을 형성하는 단계;와
상기 제1 전극층 위에 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 제2 전극층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 전극층과 제2 전극층을 열처리하는 단계;를 포함한다.
여기에서, 상기 GaN 기판의 제2 면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)이다. 그리고, 상기 제1 전극층은 1Å 내지 1000Å 범위의 두께로 형성되며, 상기 열처리는 200℃ 내지 900℃의 온도범위에서 수행된다. 바람직하게, 상기 n형 화합물 반도체층은 n-GaN층을 포함하고, 상기 p형 화합물 반도체층은 p-GaN층을 포함한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, n-전극의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상된 질화물계 화합물 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 n-전극(31)과 p-전극(20) 및 이들 사이에 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14) 및 p형 화합물 반도체층(16)을 구비한다. 구체적으로, GaN 기판(10)의 제1 면(10a) 위에 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14), p형 화합물 반도체층(16) 및 p-전극(20)이 순차적으로 마련되고, 상기 GaN 기판(10)의 제2 면(10b) 위에 상기 n-전극(31)이 마련된다. 여기에서, 상기 n-전극(31)은, Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 형성된 제1 전극층(31a)과 상기 제1 전극층(31a) 위에 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 형성된 제2 전극층(31b)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 상기 제2 전극층(31b)은 Ti/Al층 또는 Al/Ti층 등과 같이 다층으로 형성될 수 있다. 이러한 n-전극(31)은 200℃ 내지 900℃의 온도범위에서 열처리된다. 바람직하게, 상기 제1 전극층(31a)은 1Å 내지 1000Å 범위의 두께로 형성된다. 여기에서, n-전극(31)이 형성되는 GaN 기판(10)의 제2 면(10b)은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)일 수 있다.
Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 등과 같은 제1 전극층(31a)의 형성물질은 상기 GaN 기판(10)의 표면과 반응성이 높다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(31a)이 Pd으로 형성되고 상기 제2 전극층(31b)이 Ti/Al으로 형성될 경우, 상기 Pd은 GaN 기판(10)의 Ga 원소와 반응하여 갈라이드(gallide)를 형성하고, Ti 또는 Al은 GaN 기판(10)의 N 원소와 반응하여 AlN 또는 TiN을 형성하게 되어, n-전극(31)의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상될 수 있다. 특히, 상기 n-전극은(31)은 Ga-극성면 뿐만 아니라, 일반적으로 오믹접촉을 형성하기 어려운 것으로 알려진 N-극성면 위에서 우수한 오믹접촉 특성을 가지며, 반응성이 우수하여 얇은 폭의 접촉치수(contact dimension)에서도 균일한(uniform) 오믹접촉을 형성한다.
이와 같은 구조의 질화물계 화합물 반도체 발광소자에서, 상기 n-전극(31)의 열처리온도를 600℃ 이하로 낮출 수 있어, n-전극(31)의 열처리시에 이미 성막된 다른 적층물, 예를 들어 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14), p형 화합물 반도체층(16) 및 p-전극(20)에 미치는 열적손상(thermal damage)을 줄일 수 있다.
상기 n형 화합물 반도체층(12)은 n-GaN 계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물계 화합물 반도체층으로 형성하되, 특히 n-GaN 층으로 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되지 않으며 레이저 발진(레이징)이 가능한 Ⅲ-Ⅴ족의 다른 화합물 반도체층일 수 있다. 이러한 n형 화합물 반도체층(12)은 하부 클래드층(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 하부 클래드층은 소정의 굴절률을 가지는 n-GaN/AlGaN층인 것이 바람직하나 레이징이 가능한 다른 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 활성층(14)은 레이징이 일어날 수 있는 물질층이면 어떠한 물질층이라도 사용할 수 있으며, 바람직하게는 임계전류값이 작고 횡모드 특성이 안정된 레이저광을 발진할 수 있는 물질층을 사용한다. 활성층(14)으로 Al이 소정 비율 함유된 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1 그리고 x+y≤1)인 GaN계열의 Ⅲ-V족 질화물계 화합 물 반도체층을 사용하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 활성층(14)은 다중양자우물 또는 단일양자우물 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 이러한 활성층(14)의 구조는 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다.
상기 p형 화합물 반도체층(16)은 p-GaN 계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물계 화합물 반도체층으로 형성하되, 특히 p-GaN 층으로 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되지 않으며 레이저 발진(레이징)이 가능한 Ⅲ-Ⅴ족의 다른 화합물 반도체층일 수 있다. 이러한 p형 화합물 반도체층(16)은 상부 클래드층(미도시)을 포함할 수 있으며, 상기 상부 클래드층은 소정의 굴절률을 가지는 p-GaN/AlGaN층인 것이 바람직하나 레이징이 가능한 다른 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 p-전극(20)은 주로 p형 화합물 반도체층(16) 위에 니켈(Ni)층과 금(Au)층이 순차적으로 적층된 구조를 가지며, p형 화합물 반도체층(16)과 오믹접촉을 형성한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, n-전극의 오믹접촉 특성이 향상되어 광출력 특성이 향상된 질화물계 화합물 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
상기 제1 실시예에서, GaN 기판(10)과 n형 화합물 반도체층(12)은 각각 별개의 독립된 구성요소로 설명되었으나, 상기 GaN 기판(10)을 n형 화합물 반도체층(12)에 포함시켜 이들이 하나의 구성요소로 설명될 수도 있다. 따라서, n형 화합물 반도체층의 제1 면 위에 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고, 상기 n형 화합물 반도체층의 제2 면 위에 n-전극이 마련된다고 설명될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다. 여기에서, 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대하여는 중복되는 설명을 생략하기로 하고, 동일한 참조번호를 그대로 인용하기로 한다.
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 사파이어 기판(11)을 더 구비하여, 상기 사파이어 기판(11) 위에 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14), p형 화합물 반도체층(16) 및 p-전극(20)이 순차적으로 마련되었다. 그리고, 상기 n형 화합물 반도체층(12)은 소정깊이까지 에칭되어, 상기 n형 화합물 반도체층(12)의 일측에 단차면(12a)이 마련되었으며, 상기 단차면(12a) 위에 n-전극(31)이 마련되었다. 상기 n형 화합물 반도체층(12)의 단차면(12a)은 Ga-극성면, N-극성면 또는 무극성면일 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법을 보여주는 공정흐름도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, GaN 기판(10)을 준비하여, 상기 GaN 기판(10)의 제1 면(10a) 위에 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14), p형 화합물 반도체층(16) 및 p-전극(20)을 순차적으로 형성한다. 여기에서, 상기 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14), p형 화합물 반도체층(16) 및 p-전극(20)의 구조 및 그 형성물질은 상술한 바 있으며, 이러한 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조에 있어서 이러한 물질층의 형성방법은 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 예를 들어, 각각의 물질층은 CVD, MOCVD, PECVD 및 PVD 등과 같은 박막증착 방법으로 형성될 수 있다.
도 3c 내지 도 3e를 참조하여, 상기 GaN 기판(10)의 제2 면(10b) 위에 순차적으로 제1 전극층(30a)과 제2 전극층(30b)을 형성하고, 이들을 어닐링(annealing) 등과 같은 방법으로 열처리하여 n-전극(31)을 형성한다. 여기에서, 상기 GaN 기판(10)의 제2 면(10b)은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)일 수 있다.
먼저, 도 3c를 참조하면, 상기 제1 전극층(30a)은 Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 형성되며, 바람직하게 1Å 내지 1000Å 범위의 두께로 형성된다. 그리고, 상기 제2 전극층(30b)은 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 형성되며, 그 형성두께는 특별히 제한되지 않는다. 여기에서, 상기 제2 전극층(30b)은 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(30a)은 Pd층으로 형성될 수 있으며, 제2 전극층(30b)은 Ti/Al층으로 형성될 수 있다.
그리고나서 도 3d 및 도 3e를 참조하여, 상기 제1 전극층(30a)과 제2 전극층(30b)을 어닐링등과 같은 방법으로 열처리하여 오믹접촉 특성이 향상된 n-전극(31)을 형성한다. 상기 열처리는 200℃ 내지 900℃의 온도범위에서 수행될 수 있으나, 바람직하게 200℃ 내지 600℃의 낮은 온도범위에서 수행되는 것이 바람직하다.
이와 같은 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조시에, 상기 n-전극(31)의 열처리온도를 600℃ 이하로 낮출 수 있기 때문에, n-전극(31)의 열처리시에 이미 성막된 다른 적층물, 예를 들어 n형 화합물 반도체층(12), 활성층(14), p형 화합물 반도체층(16) 및 p-전극(20)에 미치는 열적손상(thermal damage)을 줄일 수 있다. 따라서, 기판 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극을 우선하여 순차적으로 적층하고 나서, 맨 마지막에 n-전극의 형성공정을 수행할 수 있어, 종래 보다 용이한 방법으로 질화물계 화합물 반도체 발광소자가 제조될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법은 LD(Laser Diode) 또는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 광소자의 제조에 용이하게 적용될 수 있다.
도 4는 종래 Ti/Al n-전극을 채용한 GaN LED와 본 발명의 Pd/Ti/Al n-전극을 채용한 GaN LED의 오믹접촉 특성을 비교하여 도시한 그래프이다. 400℃ 내지 600℃의 낮은 온도범위에서 n-전극이 열처리되는 경우, 종래 LED 보다 본 발명의 LED가 오믹접촉 특성이 향상된 것을 알 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, n-전극의 오믹접촉(ohmic contact) 특성이 향상된 질화물계 화합물 반도체 발광소자를 얻을 수 있다. 특히, 이와 같은 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조시에, 상기 n-전극의 열처리온도를 600℃ 이하로 낮출 수 있기 때문에, n-전극의 열처리시에 이미 성막된 다른 적층물에 미치는 열적손상(thermal damage)을 줄일 수 있다. 따라서, 기판 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극을 우선하여 순차적으 로 적층하고 나서, 맨 마지막에 n-전극의 형성공정을 수행할 수 있어, 종래 보다 용이한 방법으로 질화물계 화합물 반도체 발광소자가 제조될 수 있다.
본 발명에서, 상기 n-전극은 Ga-극성면(Ga-polar surface) 뿐만 아니라, 일반적으로 오믹접촉을 형성하기 어려운 것으로 알려진 N-극성면(N-polar surface) 위에서 우수한 오믹접촉 특성을 가진다. 특히, 상기 n-전극은 반응성이 우수하여, 얇은 폭의 접촉치수(contact dimension)에서도 균일한(uniform) 오믹접촉이 형성될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 질화물계 화합물 반도체 발광소자 및 그 제조방법은 LD(Laser Diode) 또는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 광소자의 제조에 용이하게 적용될 수 있다.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

Claims (17)

  1. n-전극과 p-전극 및 이들 사이에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 구비하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자에 있어서,
    상기 n-전극은,
    Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 형성된 제1 전극층;과
    상기 제1 전극층 위에 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 형성된 제2 전극층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 n-전극은 200℃ 내지 900℃의 온도범위에서 열처리된 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 n형 화합물 반도체층의 제1 면 위에 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고,
    상기 n형 화합물 반도체층의 제2 면 위에 상기 n-전극이 마련된 것을 특징으 로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 n형 화합물 반도체층은 n-GaN층인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 n-GaN층의 제2 면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 GaN 기판을 더 구비하여,
    상기 GaN 기판의 제1 면 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고,
    상기 GaN 기판의 제2 면 위에 상기 n-전극이 마련된 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 GaN 기판의 제2 면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화물계 화합물 반도체 발광소자는 사파이어 기판을 더 구비하여,
    상기 사파이어 기판 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극이 순차적으로 마련되고,
    상기 n형 화합물 반도체층에 단차면이 마련되어, 상기 단차면 위에 상기 n-전극이 마련된 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 n형 화합물 반도체층은 n-GaN층인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 n-GaN층의 단차면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 1Å 내지 1000Å 범위의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 p형 화합물 반도체층은 p-GaN층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자.
  13. GaN 기판을 준비하는 단계;
    상기 GaN 기판의 제1 면 위에 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층 및 p-전극을 순차적으로 형성하는 단계; 및
    상기 GaN 기판의 제2 면 위에 n-전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 n-전극을 형성하는 단계:는,
    Pd, Pt, Ni, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Cu, Ag 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소로 제1 전극층을 형성하는 단계;와
    상기 제1 전극층 위에 Ti, V, Cr, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, W, Re, Ir, Al, In, Pb, Ni, Rh, Ru, Os 및 Au 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나의 원소를 포함하는 전도성 물질로 제2 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극층과 제2 전극층을 열처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 GaN 기판의 제2 면은 Ga-극성면(Ga-polar surface), N-극성면(N-polar surface) 또는 무극성면(non-polar surface)인 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 1Å 내지 1000Å 범위의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 열처리는 200℃ 내지 900℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 n형 화합물 반도체층은 n-GaN층을 포함하고, 상기 p형 화합물 반도체층은 p-GaN층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물계 화합물 반도체 발광소자의 제조방법.
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