KR101073249B1 - 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 레이저 리프트 오프 공정으로 기판을 제거한 후, 발광 구조물의 상부와 하부에 각각 전극을 형성하고, 발광 다이오드의 구조에 초격자층, 전류 확산층 및 전자 차단층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광 구조물의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하여 수직형 전극 구조를 형성함으로써, 전류의 흐름을 원활히 하고, 소자의 동작 전압을 낮출 수 있으며, 열전도도가 우수한 물질을 도전성 지지막으로 사용함으로써 열 방출에 의한 문제도 해결할 수 있게 된다.
그리고, 초격자층, 전자 차단층 및 전류 확산층을 통하여 활성층에서 전자-정공의 재결합 효율을 높일 수 있고 그로 인해 발광 다이오드의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
초격자층, 터널링 효과, 전자 차단층, 전류 확산층, 발광 다이오드

Description

수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법{ Light emitting diode of vertical electrode type and fabricating method thereof }
도 1은 종래의 질화물계 발광 다이오드의 단면도.
도 2는 본 발명의 수직형 발광 다이오드의 실시예를 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 수직형 발광 다이오드의 제조방법의 실시예를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 도전성 지지막 110 : 오믹층
120 : 초격자층 130 : p형 질화물 반도체층
140 : 전자 차단층 150 : 활성층
160 : 전류 확산층 170 : n형 질화물 반도체층
180 : n-전극
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로서, 특히 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 발생시키므로 에너지 절감 효과가 뛰어나며, 최근 들어 발광 다이오드의 한계였던 휘도 문제가 크게 개선되면서 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전제품, 각종 자동화 기기 등 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있다.
특히, 질화 갈륨(GaN)계 발광 다이오드는 발광 스펙트럼이 자외선으로부터 적외선에 이르기까지 광범위하게 형성되며, 비소(As), 수은(Hg) 등의 환경 유해 물질을 포함하고 있지 않기 때문에 환경 친화적인 면에서도 높은 호응을 얻고 있다.
도 1은 종래의 질화물계 발광 다이오드의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 사파이어(Al2O3) 기판(10) 상부에 도핑되지 않은 GaN층(11), n-GaN층(12), 활성층(13), 전자 차단층(Electron Blocking Layer : EBL)(14), p-GaN층(15)이 순차적으로 형성되어 있고,
상기 p-GaN층(15)에서 상기 n-GaN층(12)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p-GaN층(15) 상부에 투명 전극(16)과 p-전극(17)이 순차적으로 형성되어 있으며, 상기 메사 식각된 n-GaN층(12) 상부에 n-전극(18)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 질화물계 발광 다이오드에 있어서, 상기 p-전극(17) 및 n-전극(18)을 통하여 전압을 인가하면 상기 n-GaN층(12) 및 p-GaN층(15)으 로부터 전자와 정공이 주입되어 상기 활성층(13)에서 전자-정공의 재결합이 일어나면서 발광하게 된다.
여기서, 전자 차단층(14)은 p-AlGaN으로 이루어지며, 상기 n-GaN층(12)으로부터 주입되는 전자가 상기 p-GaN층(15)으로 이동하지 못하도록 전위 장벽의 구실을 한다.
그리고, 상기 p-전극(17) 하부에 형성된 투명 전극(16)은 전류를 상기 p-전극(17)이 형성되지 않은 영역으로 확산시켜 주는 역할을 한다.
즉, 상기 전자-정공의 재결합은 전류가 가장 많이 흐르는 전극의 바로 밑에서 가장 활발하게 발생하는데, 통상적인 전극은 빛을 차폐해버리기 때문에 전극 바로 밑에서 발생하는 광은 거의 외부로 투과하지 못하게 된다.
따라서, 전류를 확산시켜 주고 광을 투과하도록 하는 투명 전극(16)이 필요로 하게 된다. 여기서 , 상기 투명 전극(16)으로는 Ni/Au 또는 ITO(Indium-Tin Oxide)가 사용될 수 있다.
종래의 GaN계 발광 다이오드는 절연 물질인 사파이어를 기판으로 사용하기 때문에, p-전극(17)과 n-전극(18)이 거의 수평한 방향으로 형성될 수 밖에 없으며, 전압 인가시에 n-전극(18)으로부터 활성층(13)을 통해 p-전극(17)으로 향하는 전류 흐름이 수평 방향을 따라 협소하게 형성될 수 밖에 없다. 이러한 협소한 전류 흐름으로 인해, 상기 발광 다이오드는 동작 전압이 증가하여 전류 효율이 저하된다.
그리고, 상기 종래의 GaN계 발광 다이오드는 상기 n-전극(18)을 형성하기 위해서, 적어도 상기 n-전극(18)의 면적보다 넓게 상기 활성층(13)의 일부 영역을 제 거해야 하므로 발광 면적이 감소하여 소자 크기 대비 휘도에 따른 발광 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 종래의 GaN계 발광 다이오드는 전류 밀도의 증가에 의해 열발생량이 큰데 반하여 상기 사파이어 기판(10)은 열전도성이 낮아 열방출이 원활히 이루어지지 못하므로, 열 증가에 따라 상기 사파이어 기판(10)과 GaN계 발광 구조물간에 기계적 응력이 발생하여 소자가 불안정해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 발광 다이오드에서 사파이어 기판을 제거하고 발광 구조물의 상부와 하부에 각각 전극을 구비함으로써, 발광 다이오드에서 수직한 방향으로 전류가 흐르게 하여 전류 효율과 광 효율 및 열 방출 효율을 향상시킨 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드에서 초격자층 및 전류 확산층을 포함함으로써, 터널링 효과로 인한 홀의 주입을 원활히 하며, 전위 장벽을 통한 측면 전자 이동도를 개선하여 동작 전압을 감소시키고 광 효율을 향상시킨 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 수직형 발광 다이오드의 실시예는, 도전성 지지막 위에 형성된 오믹층과, 상기 오믹층 위에 형성된 초격자층과, 상기 초격자층 위에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 위에 형성된 전자 차단층과, 상기 전자 차단층 위에 형성된 활성층과, 상기 활성층 위에 형성되어 주입되는 전자를 상 기 활성층의 수평 방향으로 퍼지게 하는 전류 확산층과, 상기 전류 확산층 위에 형성된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층 위에 형성된 n-전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수직형 발광 다이오드의 제조방법의 실시예는, 기판 상부에 n형 질화물 반도체층, 전류 확산층, 활성층, 전자 차단층, p형 질화물 반도체층, 초격자층, 오믹층, 도전성 지지막을 순차적으로 형성하는 단계와, 레이저 리프트 오프 공정을 수행하여 상기 기판을 n형 질화물 반도체층으로부터 분리시키는 단계와, 상기 기판이 분리되어 노출된 n형 질화물 반도체층 하부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 수직형 발광 다이오드의 실시예를 나타낸 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 도전성 지지막(100) 위에 형성된 오믹층(110), 상기 오믹층(110) 위에 형성된 초격자층(120), 상기 초격자층(120) 위에 형성된 p형 질화물 반도체층(130), 상기 p형 질화물 반도체층(130) 위에 형성된 전자 차단층(140), 상기 전자 차단층(140) 위에 형성된 활성층(150), 상기 활성층(150) 위에 형성된 전류 확산층(160), 상기 전류 확산층(160) 위에 형성된 n형 질화물 반도체층(160) 및 상기 n형 질화물 반도체층(170) 위에 형성된 n-전극(180)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 도전성 지지막(100)은 p-전극의 역할을 하게 되므로, 전기 전도도가 우수한 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 금속을 사용하며, 도전성 지지막(100) 형성시 전체 웨이퍼에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위해서는 어느 정도의 기계적 강도를 갖추어야 한다.
따라서, 상기 도전성 지지막(100)으로는 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 등의 열전도도가 좋은 연금속과 상기 금속들과 결정 구조 및 결정 격자 상수가 유사하여 합금시 내부 응력 발생을 최소화할 수 있으면서 기계적 강도가 있는 니켈(Ni), 코발트(Co), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 등 경금속의 합금으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 지지막(100) 상부에는 오믹층(110)이 형성되는데, 상기 오믹층(110)은 니켈(Ni)/금(Au)의 금속 박막으로 이루어지며, 이러한 니켈을 기본으로 하는 금속 박막은 산소 분위기에서 열처리 됨으로써 10-3~10-4Ωcm2 정도의 비접촉 저항을 갖는 오믹 접촉(Ohmic Contact)을 형성한다.
상기 오믹층(110)으로서 니켈(Ni)/금(Au)의 금속 박막을 사용하는 경우, 반사율이 높아 활성층(150)으로부터 방출되는 빛을 효과적으로 반사시킬 수 있으므로, 별도의 반사막(Reflector)을 형성하지 않아도 반사 효과를 얻을 수 있다는 장 점이 있다.
상기 오믹층(110) 상부에는 초격자(Supper-lattice)층(120)이 형성되는데, 상기 초격자층(120)은 터널링 효과(Tunneling Effect)를 이용하여 발광 다이오드의 활성층(150)에 더 많은 정공(hole)을 주입할 수 있도록 하는 것이다.
초격자 구조라 함은 반도체 에너지 밴드 갭(Energy Band Gap)의 공간적 변화가 구성 물질의 격자 상수 크기보다 일차원 또는 이차원적으로 더 큰 주기성을 갖는 구조를 의미한다.
초격자 구조는 구조상 다중 양자우물(Multi-Quantum-Well: MQW)과 유사하나 다중 양자우물과 구별할 수 있는 특성을 가지고 있다. 다중 양자우물이 우물 간의 상호작용을 거의 무시하여 단일 양자우물의 어레이(Array)와 같은 구조의 특성을 갖는다면, 초격자 구조는 우물 간의 터널링 효과(Tunneling Effect)가 중요시되는 구조로서 이와 같은 효과가 주로 반도체 소자 내에서 초격자 구조의 역할을 결정해 준다.
여기서, 터널링 효과란 서로 간의 상호작용이 거의 없이 인접한 우물에 분리 속박되어 있던 전자나 정공이 배리어(Barrier)가 얇아짐에 따라 이들 입자들이 인접 우물로 쉽게 이동하는 현상을 의미한다.
초격자 구조에서 이와 같은 터널링 효과에 영향을 미칠 수 있는 요인은 배리어의 두께뿐만 아니라 우물의 두께나 배리어의 조성비 차이 등도 영향을 미친다.
본 발명에 있어서, 초격자층(120)의 터널링 효과의 극대화를 고려할 때, 바람직하게는 주기가 10 Å 이하인 단주기 초격자층(Short Period Superlattice)으로 구성하며, 초격자층(120)의 두께는 10 ~ 100 Å으로 하는 것이 바람직하다.
상기 초격자층(120)은 InGaN 및 GaN을 상호 주기적으로 적층함으로써 형성하고, 접촉 저항을 낮게 하기 위하여 상기 InGaN 및 GaN층에 실리콘 농도를 1 x 1018/cm3 이상으로 하여 N+ 도핑하며, 바람직하게는 1 x 1018/cm3 ~ 1 x 1020/cm3 의 불순물 농도로 도핑한다.
상기 초격자층(120)을 형성하기 위하여 InGaN 외에도 AlGaN 또는 AsGaN 등 이미 알려진 다른 화합물 반도체를 사용하여 GaN과의 적층 구조를 형성하는 것도 가능하다.
상기 초격자층(120) 상에는 p형 질화물 반도체층(130)이 형성되며, 상기 p형 질화물 반도체층(130)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤1-x-y≤1 임)을 갖는 질화물 반도체 물질로 이루어지고, p-도핑된다. 특히, 상기 p형 질화물 반도체층(130)으로는 p-GaN이 주로 이용된다.
상기 p형 질화물 반도체층(130) 상부에는 전자 차단층(Electron Blocking Layer : EBL)(140)이 형성되는데, 상기 전자 차단층(140)은 p-AlxGaN(0〈x≤1)으로 이루어진다. 여기서 상기 전자 차단층(140)의 경우, Al의 조성은 10 ~ 20%를 가지며, 10 ~ 100 ㎚ 의 두께를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전자 차단층(140)은 n형 질화물 반도체층(160)으로부터 주입되는 전자가 상기 p형 질화물 반도체층(130)으로 이동하지 못하도록 전위 장벽의 역할을 한다.
상기 전자 차단층(140)으로 인해 상기 n형 질화물 반도체층(160)으로부터 주입되는 전자들이 상기 활성층(150) 내에 머물게 되어, 활성층(150) 내에서의 전자-정공의 재결합이 활성화되고, 따라서 발광 다이오드의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 전자 차단층(140) 상부에는 양자 우물 구조를 가지는 활성층(150)이 형성되며, 상기 활성층(150) 상부에는 전류 확산층(160)이 형성되는데, 상기 전류 확산층(160)은 n-AlxGaN(0〈x≤1)으로 이루어진다.
상기 전류 확산층(160)은 n-전극(180)에서 주입되어 상기 활성층(150)으로 향하는 전자에 전위 장벽으로 작용하여 상기 전자가 상기 활성층(150)에 수직한 방향으로 바로 주입되지 못하도록 하며, 상기 활성층(150)에 수평한 방향으로 충분히 퍼져서 균일하게 주입되도록 한다.
즉, 상기 전류 확산층(160)은 n-전극(180)에서 주입되는 전자의 측면 전자 이동도를 개선하여 전류가 상기 활성층(150)에 균일하게 퍼져서 주입되도록 하며, 이로 인해 발광 다이오드의 광 출력을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 전류 확산층(160)이 없는 경우 상기 n-전극(180)에서 주입되는 전자는 상기 활성층(150)에서 상기 n-전극(180)의 하부에 해당하는 영역으로만 주입되는데, 상기 전류 확산층(160)에 의해서 상기 n-전극(180)의 하부에 해당하는 영역으로만 주입되던 전자들이 일종의 전위 장벽을 만나게 되므로 상기 활성층(150)에 수평한 방향으로 퍼지게 되고, 일정한 수준의 전자 밀도가 되는 경우에 상기 전위 장벽을 넘어 활성층(150)으로 주입되기 때문에 활성층(150) 전 영역에 걸쳐 전자가 고르게 주입되게 된다.
상기 전류 확산층(160) 상부에는 n형 질화물 반도체층(170)이 형성되는데, 상기 n형 질화물 반도체층(170)은 상기 p형 질화물 반도체층(130)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤1-x-y≤1 임)을 갖는 질화물 반도체 물질로 이루어지며, n-도핑된다. 특히 상기 n형 질화물 반도체층(170)은 n-GaN이 주로 이용된다.
상기 n형 질화물 반도체층(170) 상부에는 n-전극(180)이 형성되며, 상기 n형 질화물 반도체층(170)과 상기 n-전극(180) 사이에는 투명 전극(미도시)을 더 포함하여 형성할 수 있다.
상기 활성층(150)에서의 전자-정공의 재결합은 전류가 가장 많이 흐르는 전극의 바로 밑에서 가장 활발하게 발생하는데, 통상적인 전극은 빛을 차폐해버리기 때문에 전극 바로 밑에서 발생하는 광은 거의 외부로 투과하지 못하게 된다.
따라서, 전류를 확산시켜 주고 광을 투과하도록 하는 투명 전극이 필요로 하게 된다. 여기서, 상기 투명 전극으로는 Ni/Au 또는 ITO(Indium-Tin Oxide)가 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하여 수직형 전극 구조를 형성함으로써, 전류의 흐름을 원활히 하고, 소자의 동작 전압을 낮출 수 있으며, 열전도도가 우수한 물질을 도전성 지지막으로 사용함 으로써 열 방출에 의한 문제도 해결할 수 있게 된다.
그리고, N+ 도핑된 초격자층을 형성함으로써, 터널링 효과에 따른 정공의 주입을 향상시킬 수 있으며, 전자 차단층을 통하여 n-전극으로부터 주입되는 전자가 p-형 질화물 반도체로 이동하지 못하도록 하여 활성층 내에서 전자와 정공의 재결합을 활성시켜 주고, 전류 확산층을 통하여 활성층에 전자를 균일하게 주입시킴으로써, 활성층에서 전자-정공의 재결합 효율을 높일 수 있고 그로 인해 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 수직형 발광 다이오드의 제조방법의 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(200) 위에 n형 질화물 반도체층(210), 전류 확산층(220), 활성층(230), 전자 차단층(240), p형 질화물 반도체층(250), 초격자층(260), 오믹층(270)을 순차적으로 적층하여 발광 구조물을 형성한다(도 3a).
여기서, 기판(200)은 사파이어(Al2O3) 또는 실리콘 카바이드(SiC) 등을 사용한다. 특히, 사파이어 기판이 대표적으로 사용되는데, 이는 상기 기판(200) 위에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정 구조가 동일하면서 격자 정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문이다.
상기 기판(200) 상에는 n형 질화물 반도체층(210), 전류 확산층(220), 활성층(230), 전자 차단층(240), p형 질화물 반도체층(250)이 순차적으로 형성된다.
이때, 상기 기판(200) 상에 n형 질화물 반도체층(210)을 형성하기 전에, 상 기 기판(200)과 상기 n형 질화물 반도체층(210) 간의 격자 상수와 열 팽창 계수의 차이를 극복하기 위하여 도핑되지 않은 GaN층을 형성을 형성함으로써 n형 질화물 반도체층(210)의 결정질을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 전류 확산층(220)은 n-AlxGaN(0〈x≤1)으로 형성하며, 상기 전자 차단층(240)은 p-AlxGaN(0〈x≤1)으로 형성한다. 또한, 상기 전자 차단층(240)의 경우, Al의 조성은 10 ~ 20%를 가지며, 10 ~ 100 ㎚ 의 두께를 가지도록 형성한다.
상기 p형 질화물 반도체층(250) 상부에는 InGaN 및 GaN이 상호 주기적으로 적층되어 있으며, 두께가 10 ~ 100 Å인 단주기 초격자층(260)이 형성된다.
상기 초격자층(260)은 실리콘 도핑 농도를 1 x 1018/cm3 이상으로 하여 N+ 도핑하되, 1 x 1018/cm3 ~ 1 x 1020/cm3 로 도핑하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 초격자층(260)이 우수한 도전성과 결정성을 갖기 위해서는 질소 분위기에서 형성하는 것이 바람직하다.
상기 초격자층(260) 상에는 니켈(Ni)/금(Au)의 금속 박막으로 이루어지는 오믹층(270)이 형성되는데, 이러한 니켈을 기본으로 하는 금속 박막은 산소 분위기에서 열처리 됨으로써 10-3~10-4Ωcm2 정도의 비접촉 저항을 갖는 오믹 접촉을 형성하게 된다.
상기 오믹층(270)으로서 니켈(Ni)/금(Au)의 금속 박막을 사용하는 경우, 반사율이 높아 활성층(230)으로부터 방출되는 빛을 효과적으로 반사시킬 수 있으므 로, 별도의 반사막을 형성하지 않아도 반사 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
다음으로, 상기 오믹층(270) 상에 도전성 지지막(280)을 형성한다(도 3b). 여기서, 상기 도전성 지지막(280)은 p-전극으로 사용되며, 티타늄(Ti)/금(Au), 니켈(Ni)/금(Au), 백금(Pt)/금(Au), 니켈(Ni)/알루미늄(Al) 등과 같이 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 백금(Pt) 등의 경금속과 금(Au), 알루미늄(Al) 등의 연금속의 합금으로 형성한다.
이어서, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off : LLO) 공정을 수행하여 상기 기판(200)을 상기 발광 구조물로부터 분리시킨다(도 3c).
즉, 상기 기판(200)에 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 상기 기판(200)과 상기 발광 구조물의 n형 질화물 반도체층(210)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 상기 n형 질화물 반도체층(210)의 계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(200)의 분리가 일어난다.
상기 레이저 리프트 오프 공정을 수행한 후, 상기 n형 질화물 반도체층(210)하부의 거칠어진 표면을 ICP/RIE(Inductively Coupled Plasma/Reactive Ion Etching) 방식으로 연마하는 공정을 수행할 수 있다.
그 후, 기판이 분리되어 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(210)의 하부에 n-전극(290)을 형성한다(도 3d). 이때, 발광 다이오드의 광 효율을 증가시키기 위하여 상기 n형 질화물 반도체층(210) 위에 투명 전극을 형성한 다음, n-전극(290)을 형성할 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 발광 다이오드의 상부와 하부에 각각 전극을 구비하여 수직형 전극 구조를 형성함으로써, 전류의 흐름을 원활히 하고, 소자의 동작 전압을 낮출 수 있으며, 열전도도가 우수한 물질을 도전성 지지막으로 사용함으로써 열 방출에 의한 문제도 해결할 수 있게 된다.
그리고, N+ 도핑된 초격자층을 형성함으로써, 터널링 효과에 따른 정공의 주입을 향상시킬 수 있으며, 전자 차단층을 통하여 n-전극으로부터 주입되는 전자가 p-형 질화물 반도체로 이동하지 못하도록 하여 활성층 내에서 전자와 정공의 재결합을 활성시켜 주고, 전류 확산층을 통하여 활성층에 캐리어들을 균일하게 주입시킴으로써, 활성층에서 전자-정공의 재결합 효율을 높일 수 있고 그로 인해 발광 다이오드의 광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (11)

  1. 도전성 지지막 위에 형성된 오믹층;
    상기 오믹층 위에 형성된 초격자층;
    상기 초격자층 위에 형성된 p형 질화물 반도체층;
    상기 p형 질화물 반도체층 위에 형성된 전자 차단층;
    상기 전자 차단층 위에 형성된 활성층;
    상기 활성층 위에 형성되어 주입되는 전자를 상기 활성층의 수평 방향으로 퍼지게 하는 전류 확산층;
    상기 전류 확산층 위에 형성된 n형 질화물 반도체층; 및
    상기 n형 질화물 반도체층 위에 형성된 n-전극을 포함하여 이루어지는 수직형 발광 다이오드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 지지막은 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나의 금속과 니켈(Ni), 코발트(Co), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중에서 선택된 어느 하나의 금속의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오믹층은 니켈(Ni)/금(Au)의 금속 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 초격자층의 두께는 10 ~ 100 Å인 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 초격자층은 InGaN 및 GaN을 상호 주기적으로 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 초격자층은 실리콘이 1 x 1018/cm3 ~ 1 x 1020/cm3 의 농도로 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전자 차단층은 p-AlxGaN(0〈x≤1)으로 이루어지며, 10 ~ 100 ㎚의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자 차단층의 경우 Al의 조성은 10 ~ 20 %를 갖는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전류 확산층은 n-AlxGaN(0〈x≤1)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드.
  10. 기판 상부에 n형 질화물 반도체층, 전류 확산층, 활성층, 전자 차단층, p형 질화물 반도체층, 초격자층, 오믹층, 도전성 지지막을 순차적으로 형성하는 단계;
    레이저 리프트 오프 공정을 수행하여 상기 기판을 n형 질화물 반도체층으로부터 분리시키는 단계; 및
    상기 기판이 분리되어 노출된 n형 질화물 반도체층 하부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 수직형 발광 다이오드의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 n-전극을 형성하기 전에, 상기 n형 질화물 반도체층하부의 표면을 ICP/RIE(Inductively Coupled Plasma/Reactive Ion Etching) 방식으로 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 발광 다이오드의 제조방법.
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