KR101322928B1 - Vertical light emitting diode having light-transmitting material pattern and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 도전성 기판과 화합물 반도체층들 사이에 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드가 개시된다.
개시된 본 발명의 수직형 발광 다이오드는 도전성 기판과, 도전성 기판 상에 위치하고, 제1 도전형 화합물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층들과, 화합물 반도체층들과 상기 도전성 기판 사이에 접착층, 확산방지층, 반사막 및 투광성 물질막의 순서로 형성되는 복수의 막을 포함하고, 투광성 물질막은 실리콘 산화막, SOG, 알루미늄 산화막, 실리콘 질화막, ITO, IZO로 이루어진 일군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질막으로 형성된다.The present invention relates to a vertical light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern between a conductive substrate and a compound semiconductor layer is disclosed.
The disclosed vertical light emitting diode of the present invention comprises a compound semiconductor layer comprising a conductive substrate, a first semiconductor compound semiconductor layer, an active layer, and a second conductive compound semiconductor layer disposed on the conductive substrate; And a plurality of films formed in the order of an adhesive layer, a diffusion barrier layer, a reflective film, and a translucent material film between the conductive substrates, wherein the translucent material film is at least one selected from the group consisting of silicon oxide film, SOG, aluminum oxide film, silicon nitride film, ITO, and IZO. Is formed of a material film.
Description
본 발명은 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 도전성 기판과 화합물 반도체층들 사이에 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly to a vertical light emitting diode having a light-transmitting material pattern between the conductive substrate and the compound semiconductor layer and a method of manufacturing the same.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.In general, nitrides of Group III elements, such as gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN), have excellent thermal stability and have a direct transition energy band structure. As a lot of attention. In particular, blue and green light emitting devices using gallium nitride (GaN) have been used in various applications such as large-scale color flat panel displays, traffic lights, indoor lighting, high-density light sources, high resolution output systems and optical communication.
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층, 특히 GaN은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 사용된다. 그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로, 발광 다이오드 구조를 제한하며, 기계적 화학적으로 매우 안정하여 절단 및 형상화(shaping) 등의 가공이 어렵고, 열전도율이 낮다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층들을 성장시킨 후, 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술이 연구되고 있다.The nitride semiconductor layer of such a group III element, in particular, GaN, is difficult to fabricate a homogeneous substrate capable of growing it, and thus, it is difficult to fabricate a homogeneous substrate capable of growing it, such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy; MBE) and other processes. A sapphire substrate having a hexagonal system structure is mainly used as a heterogeneous substrate. However, since sapphire is an electrically nonconductive material, it limits the light emitting diode structure and is very stable in terms of mechanics and chemistry, making it difficult to process such as cutting and shaping, and has low thermal conductivity. In recent years, a technology for growing a nitride semiconductor layer on a heterogeneous substrate such as sapphire and then separating the heterogeneous substrate to fabricate a vertical-type LED has been researched.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a conventional vertical light emitting diode.
도 1을 참조하면, 상기 수직형 발광 다이오드는 도전성 기판(31)을 포함한다. 상기 도전성 기판(31) 상에 제1 도전형 반도체층(15), 활성층(17) 및 제2 도전형 반도체층(19)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 또한, 상기 화합물 반도체층들과 상기 도전성 기판(31) 사이에 오믹전극층(21), 금속반사층(23), 확산 방지층(25) 및 접착층(27)이 개재된다.Referring to FIG. 1, the vertical light emitting diode includes a
상기 화합물 반도체층들은 일반적으로 사파이어 기판과 같은 희생기판(도시하지 않음) 상에 금속유기화학기상증착법 등을 사용하여 성장된다. 그 후, 상기 화합물 반도체층들 상에 오믹전극층(21), 금속반사층(23), 확산방지층(25) 및 접착층(27)이 형성되고, 도전성 기판(31)이 부착된다. 이어서, 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 기술 등을 사용하여 상기 희생기판이 화합물 반도체층들로부터 분리되고, 제1 도전형 화합물 반도체층(15)이 노출된다. 그 후, 노출된 제1 도전형 화합물 반도체층(15) 상에 전극 패드(17)가 형성된다. 이에 따라, 열방출 성능이 우수한 도전성 기판(31)을 채택함으로써, 발광 다이오드의 발광 효율을 개선할 수 있으며, 수직형 구조를 갖는 도 1의 발광 다이오드가 제공될 수 있다.The compound semiconductor layers are generally grown on a sacrificial substrate (not shown) such as a sapphire substrate by using a metal organic chemical vapor deposition method or the like. Thereafter, an
이러한 수직형 발광 다이오드는 일반적으로 발광 효율을 향상시키기 위해 도전성 기판(31)으로 향하는 광을 반사시키기 위해 금속반사층(23)을 채택하고 있으며, 또한 화합물 반도체층들과 금속반사층(23)의 접촉저항을 감소시키기 위해 오믹전극층(21)을 채택하고 있다. 따라서, 상기 도전성 기판(31)으로 향하는 광은 오믹전극층(21)을 투과한 후, 금속반사층(23)에서 반사되어 다시 오믹전극층(21)을 투과하여 상부쪽으로 방출되기 때문에, 상기 오믹전극층(21)은 투명한 물질층으로 형성된다.The vertical light emitting diode generally adopts a
그러나, 투명한 물질층으로 오믹전극층(21)을 형성하더라도, 그 두께가 증가함에 따라 광투과율이 급격히 감소되고 광 흡수율이 증가되어 오믹전극층(21)에 의한 광손실이 증가된다. 한편, 광 흡수를 방지하기 위해 오믹전극층(21)을 얇게 형성할 경우, 오믹전극층(21)과 화합물 반도체층(19) 사이에 안정된 오믹접촉이 형성되지 못해 접촉저항이 불균일해지고, 이에 따라 국부적으로 전류가 집중되며 순방향 전압이 상승하는 문제가 발생될 수 있다.However, even when the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 오믹전극층에 의한 광흡수를 감소시켜 발광효율을 향상시킬 수 있는 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a vertical light emitting diode capable of improving light emission efficiency by reducing light absorption by an ohmic electrode layer and a method of manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 안정한 오믹접촉 특성을 확보할 수 있는 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a vertical light emitting diode and a method of manufacturing the same, which can ensure stable ohmic contact characteristics.
본 발명은 도전성 기판과, 도전성 기판 상에 위치하고, 제1 도전형 화합물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층들과, 화합물 반도체층들과 상기 도전성 기판 사이에 접착층, 확산방지층, 반사막 및 투광성 물질막의 순서로 형성되는 복수의 막을 포함하고, 투광성 물질막은 실리콘 산화막, SOG, 알루미늄 산화막, 실리콘 질화막, ITO, IZO로 이루어진 일군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질막으로 형성된다.The present invention provides a conductive substrate, a compound semiconductor layer positioned on the conductive substrate, the compound semiconductor layers including a first conductive compound semiconductor layer, an active layer and a second conductive compound semiconductor layer, and an adhesive layer between the compound semiconductor layers and the conductive substrate. And a plurality of films formed in the order of a diffusion barrier layer, a reflective film, and a translucent material film, wherein the translucent material film is formed of at least one material film selected from the group consisting of silicon oxide film, SOG, aluminum oxide film, silicon nitride film, ITO, and IZO. .
본 발명의 실시예들에 따르면, 개구부를 갖는 투광성 물질 패턴을 채택함으로써, 종래 오믹전극층에 의해 발생하는 광흡수를 감소시킬 수 있어 수직형 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 금속반사층과 화합물 반도체층들 사이에 개재되어 화합물 반도체층에 오믹접촉되는 오믹 전극을 두껍게 형성할 수 있어 안정한 오믹접촉 특성을 확보할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by adopting a light-transmitting material pattern having an opening, it is possible to reduce the light absorption generated by the conventional ohmic electrode layer to improve the luminous efficiency of the vertical light emitting diode. In addition, a thick ohmic electrode interposed between the metal reflection layer and the compound semiconductor layers to be in ohmic contact with the compound semiconductor layer can be formed to ensure stable ohmic contact characteristics.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 is a cross-sectional view illustrating a vertical light emitting diode according to the prior art.
2 is a cross-sectional view for describing a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern according to another exemplary embodiment of the present invention.
4 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern according to an embodiment of the present invention.
상기 기술적 과제들을 이루기 위해, 본 발명은 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 태양에 따른 수직형 발광 다이오드는 도전성 기판을 포함하고, 화합물 반도체층들이 상기 도전성 기판 상에 위치한다. 상기 화합물 반도체층들은 제1 도전형 화합물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 화합물 반도체층을 포함한다. 한편, 상기 화합물 반도체층들과 상기 도전성 기판 사이에 투광성 물질 패턴이 개재된다. 상기 투광성 물질 패턴은 상기 화합물 반도체층들을 노출시키는 개구부를 갖는다. 한편, 오믹 전극이 상기 노출된 반도체층들에 오믹접촉되고, 상기 투광성 물질 패턴 및 오믹 전극과 상기 도전성 기판 사이에 금속반사층이 개재된다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern and a method of manufacturing the same. A vertical light emitting diode according to an aspect of the present invention includes a conductive substrate, and compound semiconductor layers are positioned on the conductive substrate. The compound semiconductor layers include a first conductive compound semiconductor layer, an active layer, and a second conductive compound semiconductor layer. Meanwhile, a light transmissive material pattern is interposed between the compound semiconductor layers and the conductive substrate. The light transmissive material pattern has an opening that exposes the compound semiconductor layers. Meanwhile, an ohmic electrode is in ohmic contact with the exposed semiconductor layers, and a metal reflective layer is interposed between the light transmissive material pattern and the ohmic electrode and the conductive substrate.
본 발명의 일 태양에 따르면, 화합물 반도체층들에 오믹접촉하는 오믹전극과 상기 화합물 반도체층들에서 방출된 광을 투과시키는 투광성 물질 패턴이 서로 화합물 반도체층들에 접촉된다. 상기 오믹 전극은 투광성 보다는 오믹 접촉 특성으로 고려하여 선택되며, 상기 투광성 물질 패턴은 오믹 접촉 특성 보다는 투광성을 고려하여 선택된다. 이에 따라, 전면에 걸쳐 형성되는 오믹 전극층에 의한 광흡수를 감소시켜 광의 반사율을 높일 수 있으며, 오믹 전극의 두께를 두껍게 형성할 수 있어 오믹접촉 저항 특성을 안정화시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, an ohmic electrode in ohmic contact with the compound semiconductor layers and a light transmissive material pattern for transmitting light emitted from the compound semiconductor layers are in contact with the compound semiconductor layers. The ohmic electrode is selected in consideration of the ohmic contact property rather than the light transmittance, and the light transmitting material pattern is selected in consideration of the light transmission rather than the ohmic contact property. Accordingly, the light absorption by the ohmic electrode layer formed over the entire surface may be reduced to increase the reflectance of the light, and the thickness of the ohmic electrode may be increased to stabilize the ohmic contact resistance.
상기 투광성 물질 패턴은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 예컨대, 아일랜드들의 행렬패턴, 복수개의 라인들 또는 망상 패턴일 수 있다. 이러한 패턴 형상들은 오믹전극이 화합물 반도체층들에 넓게 접촉하도록 하여 전류가 집중되는 것을 방지한다.The light transmissive material pattern may be formed in various shapes and may be, for example, a matrix pattern of islands, a plurality of lines, or a reticular pattern. These pattern shapes allow the ohmic electrode to be in wide contact with the compound semiconductor layers to prevent current concentration.
한편, 상기 투광성 물질 패턴은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 실리콘 산화막, SOG, 알루미늄 산화막 또는 실리콘 질화막 등의 유전체로 형성될 수 있으며, 또한 ITO, IZO 등의 전도성 산화막으로 형성될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 투광성 물질 패턴은 화합물 반도체층들과는 다른 굴절률을 갖는 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.On the other hand, the light-transmitting material pattern is not particularly limited, for example, may be formed of a dielectric such as silicon oxide film, SOG, aluminum oxide film or silicon nitride film, or may be formed of a conductive oxide film such as ITO, IZO, or the like. Preferably, the light transmissive material pattern may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film having a refractive index different from that of the compound semiconductor layers.
상기 오믹 전극은 상기 투광성 물질 패턴의 개구부 내에 한정될 수 있다. 이에 따라, 상기 투광성 물질 패턴을 통과한 광이 상기 금속반사층에 의해 반사되므로 반사율이 더욱 향상된다. 이 경우, 상기 오믹 전극의 두께를 더욱 증가시킬 수 있다. 이와 달리, 상기 오믹 전극은 연장되어 상기 투광성 물질 패턴과 상기 금속반사층 사이에 개재될 수도 있다. The ohmic electrode may be defined in the opening of the light transmissive material pattern. Accordingly, since the light passing through the light transmissive material pattern is reflected by the metal reflective layer, the reflectance is further improved. In this case, the thickness of the ohmic electrode may be further increased. Alternatively, the ohmic electrode may be extended to be interposed between the light transmissive material pattern and the metal reflective layer.
상기 오믹 전극은 Pt, Pd, Rh 또는 Ni을 포함하는 금속물질로 형성될 수 있으며, 상기 금속 반사층은 Al 또는 Ag를 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.The ohmic electrode may be formed of a metal material including Pt, Pd, Rh, or Ni, and the metal reflective layer may be formed of a metal material including Al or Ag.
한편, 접착층이 상기 금속반사층과 상기 도전성 기판 사이에 개재될 수 있으며, 확산방지층이 상기 접착층과 상기 금속반사층 사이에 개재될 수 있다. 접착층은 상기 화합물 반도체층들이 상기 도전성 기판 상에 접착되게 하며, 확산 방지층은 접착층 내의 금속 원자들이 금속반사층으로 확산되는 것을 방지한다.Meanwhile, an adhesive layer may be interposed between the metal reflection layer and the conductive substrate, and a diffusion barrier layer may be interposed between the adhesive layer and the metal reflection layer. The adhesive layer allows the compound semiconductor layers to adhere onto the conductive substrate, and the diffusion barrier layer prevents the metal atoms in the adhesive layer from diffusing into the metal reflection layer.
본 발명의 다른 태양에 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드 제조방법을 제공한다. 이 방법은 희생 기판 상에 화합물 반도체층들을 형성하는 것을 포함한다. 상기 화합물 반도체층들 상에 상기 화합물 반도체층들을 노출시키는 개구부를 갖는 투광성 물질 패턴이 형성되고, 오믹 전극이 상기 투광성 물질 패턴의 개구부 내에 형성된다. 한편, 금속반사층이 상기 투광성 물질 패턴 및 오믹 전극을 갖는 화합물 반도체층들 상에 형성되고, 상기 금속반사층 상에 도전성 기판이 형성된다. 또한, 상기 희생기판은 상기 화합물 반도체층들로부터 분리된다. 이에 따라, 투광성 물질 패턴 및 상기 투광성 물질 패턴의 개구부 내에 오믹전극이 형성된 수직형 발광 다이오드가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern is provided. The method includes forming compound semiconductor layers on the sacrificial substrate. A light transmissive material pattern having an opening exposing the compound semiconductor layers is formed on the compound semiconductor layers, and an ohmic electrode is formed in the opening of the light transmissive material pattern. Meanwhile, a metal reflection layer is formed on the compound semiconductor layers having the light transmissive material pattern and the ohmic electrode, and a conductive substrate is formed on the metal reflection layer. In addition, the sacrificial substrate is separated from the compound semiconductor layers. Accordingly, there is provided a vertical light emitting diode in which an ohmic electrode is formed in the light transmissive material pattern and the opening of the light transmissive material pattern.
한편, 상기 투광성 물질 패턴은 상기 화합물 반도체층들 상에 투광성 물질층을 형성하고, 상기 투광성 물질층을 사진 및 식각 공정을 사용하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 요구되는 형상의 투광성 물질 패턴을 정밀하게 형성할 수 있다.The light transmissive material pattern may be formed by forming a light transmissive material layer on the compound semiconductor layers and patterning the light transmissive material layer using a photolithography and an etching process. As a result, a light-transmitting material pattern having a shape required for the silicon oxide film or the silicon nitride film can be precisely formed.
한편, 상기 오믹 전극은 상기 투광성 물질 패턴의 개구부 내에 한정되도록 도금 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있으며, 이와 달리 상기 투광성 물질 패턴을 덮도록 형성될 수 있다.The ohmic electrode may be formed using a plating or lift-off technique so as to be defined in the opening of the light transmissive material pattern. Alternatively, the ohmic electrode may be formed to cover the light transmissive material pattern.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 물질 패턴(60)을 갖는 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view for describing a vertical light emitting diode having a light
도 2를 참조하면, 도전성 기판(71) 상에 제1 도전형 반도체층(55), 활성층(57) 및 제2 도전형 반도체층(59)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 상기 도전성 기판(71)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판일 수 있다. 한편, 상기 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체층들이고, 상기 제1 도전형 및 제2 도전형은 N형 및 P형, 또는 P형 및 N형을 나타낸다.Referring to FIG. 2, compound semiconductor layers including a first
상기 화합물 반도체층들과 상기 도전성 기판(71) 사이에 투광성 물질 패턴(60)이 개재된다. 상기 투광성 물질 패턴(60)은 아일랜드들의 행렬 패턴, 복수개의 라인들 또는 망상 패턴 등 다양한 형상의 패턴일 수 있으며, 상기 화합물 반도체층들을 노출시키는 개구부를 갖는다. 상기 투광성 물질 패턴(60)은 실리콘 산화막, 알루미늄 산화막, 실리콘 질화막 또는 SOG와 같은 유전체로 형성될 수 있으며, 또한 ITO 또는 IZO와 같은 도전성 산화막으로 형성될 수 있다.A light
오믹 전극(61)이 상기 개구부에 의해 노출된 상기 화합물 반도체층들, 예컨대 제2 도전형 반도체층(59)에 오믹접촉된다. 본 실시예에 있어서, 상기 오믹 전극(61)은 투광성 물질 패턴(60)의 개구부 내에 한정된다. 상기 오믹 전극(61)은 전류분산을 위해 제2 도전형 반도체층(59)의 넓은 면에 걸쳐 분포하는 것이 바람직하며, 따라서 상기 투광성 물질 패턴(60)의 개구부가 넓게 분포하는 것이 바람직하다. 상기 오믹 전극(61)은 Pt, Pd, Rh 또는 Ni로 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.The
한편, 상기 오믹 전극(61)과 상기 도전성 기판(71) 사이 및 투광성 물질 패턴(60)과 도전성 기판(71) 사이에에 금속반사층(63)이 개재된다. 금속반사층(63)은 반사율이 큰 금속물질, 예컨대 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.On the other hand, a
또한, 상기 금속반사층(63)과 도전성 기판(71) 사이에 접착층(67)이 개재될 수 있으며, 접착층(67)과 금속반사층(63) 사이에 확산방지층(65)이 개재될 수 있다. 접착층(67)은 도전성 기판(71)과 금속반사층(63)의 접착력을 향상시켜 도전성 기판(71)이 금속반사층(63)으로부터 분리되는 것을 방지하며, 확산방지층(65)은 접착층(67) 또는 도전성 기판(71)으로부터 금속원소들이 금속반사층(63)으로 확산되는 것을 방지하여 금속반사층(63)의 반사도를 유지시킨다.In addition, an
한편, 상기 도전성 기판(71)에 대향하여 화합물 반도체층들의 상부면에 전극패드(73)가 위치한다. 상기 전극패드(73)는 상기 제1 도전형 반도체층(55)에 오믹접촉될 수 있으며, 이와 달리 상기 전극패드(73)와 상기 화합물 반도체층들 사이에 오믹전극층(도시하지 않음)이 개재될 수 있다. 또한, 상기 전극 패드(73)로부터 연장된 연장부(도시하지 않음)들이 상기 화합물 반도체층들 상에 위치할 수 있다. 상기 연장부들은 상기 화합물 반도체층들내로 유입되는 전류를 넓게 분산시키기 위해 채택될 수 있다.Meanwhile, the
종래의 수직형 발광 다이오드는 금속반사층(도 1의 23)과 화합물 반도체층들 사이에 오믹전극층(도 1의 21)을 갖는다. 따라서, 도전성 기판(31)으로 향한 광은 오믹전극층(21)을 투과한 후 금속반사층(23)에서 반사되므로, 오믹전극층(21)에 의한 광흡수에 의해 광손실이 발생된다. 이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, 오믹 전극(61)이 투광성 물질 패턴(60)의 개구부 내에 한정되므로, 도전성 기판으로 향한 광의 일부는 투광성 물질 패턴(60)을 통과하여 금속반사층(63)에서 반사된다. 따라서, 오믹 전극(61)에 의한 광손실을 감소시킬 수 있어 발광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 투광성 물질 패턴(60)을 충분히 넓은 영역에 형성함으로써 오믹 전극 (61)에 의한 광흡수를 감소시킬 수 있으므로, 오믹 전극(61)을 두껍게 형성하여 안정된 오믹접촉특성을 확보할 수 있다.The conventional vertical light emitting diode has an ohmic electrode layer (21 in FIG. 1) between the metal reflection layer (23 in FIG. 1) and the compound semiconductor layers. Therefore, since the light directed to the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드는 도 2를 참조하여 설명한 수직형 발광 다이오드와 대체로 동일한 구조를 가지며, 다만 오믹 전극(81)이 투광성 물질 패턴(60)의 개구부 내에 형성됨과 아울러, 상기 개구부에서 연장되어 상기 투광성 물질 패턴(60)과 금속 반사층(63) 사이에 개재된다.Referring to FIG. 3, the vertical light emitting diode according to the present embodiment has substantially the same structure as the vertical light emitting diode described with reference to FIG. 2, except that an
이 경우, 상기 투광성 물질 패턴(60)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같이 화합물 반도체층들과 다른 굴절률, 즉 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 유전체로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 활성층(57)에서 도전성 기판(71)으로 방출된 광이 상기 투광성 물질 패턴(60)과 화합물 반도체층들 사이에서 내부 반사에 의해 반사되어 오믹 전극(81)에 의해 흡수되는 것을 완화할 수 있다.In this case, the light
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 물질 패턴을 갖는 수직형 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a vertical light emitting diode having a light transmissive material pattern according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 희생기판(51) 상에 화합물 반도체층들이 형성된다. 상기 희생기판(51)은 사파이어 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 이종기판일 수 있다. 한편, 상기 화합물 반도체층들은 제1 도전형 화합물 반도체층(55), 활성층(57) 및 제2 도전형 화합물 반도체층(59)을 포함한다. 상기 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체층들로, 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정에 의해 성장될 수 있다. 상기 제1 도전형 및 제2 도전형은 N형 및 P형, 또는 P형 및 N형을 나타낸다.Referring to FIG. 4, compound semiconductor layers are formed on the
한편, 상기 화합물 반도체층들을 형성하기 전, 버퍼층(53)이 형성될 수 있다. 버퍼층(53)은 희생기판(51)과 화합물 반도체층들의 격자 부정합을 완화하기 위해 채택되며, 일반적으로 질화갈륨 계열의 물질층일 수 있다.Meanwhile, before forming the compound semiconductor layers, the
도 5를 참조하면, 상기 화합물 반도체층들 상에 투광성 물질 패턴(60)이 형성된다. 상기 투광성 물질 패턴(60)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 SOG로 사진 및 식각 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 화합물 반도체층들 상에 투광성 물질층, 예컨대 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 SOG를 형성하고, 이를 사진 및 식각 기술을 사용하여 패터닝함으로써 투광성 물질 패턴(60)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 물질 패턴(60)은 아일랜드들의 행렬 패턴, 복수개의 라인들 또는 망상 패턴 등 다양한 형상을 갖도록 패터닝될 수 있다. 또한, 상기 투광성 물질 패턴(60)은 ITO 또는 IZO 등 도전성 산화막으로 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 5, a light
도 6을 참조하면, 상기 투광성 물질 패턴(60)이 형성된 화합물 반도체층들 상에 오믹전극(61)이 형성된다. 상기 오믹 전극(61)은 도시된 바와 같이 투광성 물질 패턴(60)의 개구부 내에 한정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 개구부에서 연장되어 투광성 물질 패턴(60)을 덮을 수도 있다.Referring to FIG. 6, an
상기 오믹 전극(61)은 예컨대 리프트 오프 기술 또는 도금 기술을 사용하여 소정 위치, 예컨대 상기 투광성 물질 패턴(60)의 개구부 내에 형성될 수 있으며, 이와 달리 전면 증착 기술을 사용하여 상기 투광성 물질 패턴(60)을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 전면 증착 후, 상기 투광성 물질 패턴(60) 상의 오믹 전극 물질을 제거할 수도 있다.The
또한, 상기 오믹 전극은 제2 도전형 반도체층(59)과 오믹접촉하는 물질을 포함하며, 상기 제2 도전형 반도체층(59)이 P형 반도체인 경우, 상기 오믹 전극 (61)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 니켈(Ni)을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 상기 오믹전극은 제2 도전형 반도체층(59)과 오믹접촉 하도록 일반적으로 열처리되나, 오믹전극이 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 니켈(Ni)로 형성됨으로써 열처리는 생략될 수 있다. In addition, the ohmic electrode includes a material in ohmic contact with the second conductivity-
상기 오믹전극(61)이 형성된 화합물 반도체층들 상에 금속반사층(63)을 형성한다. 상기 금속반사층(63)은 오믹전극(61) 및 투광성 물질 패턴(60)을 덮는다. 금속반사층(63)은 도금 또는 증착 기술 등을 사용하여 전면 증착되며, Al 또는 Ag를 포함하는 금속층으로 형성될 수 있다. The
도 7을 참조하면, 상기 금속반사층(63) 상에 도전성 기판(71)이 형성된다. 상기 도전성 기판(61)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판을 상기 화합물 반도체층들 상에 부착하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 도전성 기판(61)은 접착층(67)을 통해 상기 금속반사층(63)에 부착될 수 있으며, 확산방지층(65)이 접착층(67)을 형성하기 전에 상기 금속반사층(63) 상에 형성될 수 있다. 한편, 상기 도전성 기판(71)은 도금기술을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 금속반사층(63) 상에 Cu 또는 Ni 등의 금속을 도금함으로써 도전성 기판(71)이 형성될 수 있으며, 금속원소의 확산을 방지하기 위한 확산방지층(65) 및/또는 접착력을 향상시키기 위한 접착층(67)이 추가될 수 있다.Referring to FIG. 7, a
도 8을 참조하면, 희생기판(51)이 상기 화합물 반도체층들로부터 분리된다. 희생기판(51)은 레이저 리프트 오프(LLO) 기술 또는 다른 기계적 방법이나 화학적 방법에 의해 분리될 수 있다. 이때, 상기 버퍼층(53)도 함께 제거되어 제1 도전형 화합물 반도체층(55)이 노출된다.Referring to FIG. 8, the
이어서, 전극패드(도 2의 73)가 화합물 반도체층(55) 상에 형성된다. 상기 전극패드(73)는 제1 도전형 화합물 반도체층(55)에 오믹콘택된다. 또한, 상기 전극패드(73)를 형성하는 동안, 상기 전극패드(73)에서 연장된 연장부들(도시하지 않음)이 함께 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 2의 수직형 발광 다이오드가 제조된다.Subsequently, an electrode pad (73 in FIG. 2) is formed on the
한편, 상기 전극패드(73)를 형성하기 전, 상기 제1 도전형 화합물 반도체층(55) 상에 오믹전극(도시하지 않음)이 형성될 수도 있다. 상기 오믹전극이 제1 도전형 화합물 반도체층(55)에 오믹접촉되고, 상기 전극패드(73)는 오믹전극에 전기적으로 접속된다.
Meanwhile, an ohmic electrode (not shown) may be formed on the first conductive
Claims (9)
상기 도전성 기판 상에 위치하고, 제1 도전형 화합물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 화합물 반도체층을 포함하는 화합물 반도체층들;
상기 화합물 반도체층들과 상기 도전성 기판 사이에 접착층, 확산방지층, 반사막 및 투광성 물질막의 순서로 형성되는 복수의 막을 포함하고,
상기 투광성 물질막은 실리콘 산화막, SOG, 알루미늄 산화막, 실리콘 질화막, ITO, IZO로 이루어진 일군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 물질막으로 형성되고, 패턴으로 형성된 수직형 발광 다이오드.Conductive substrates;
Compound semiconductor layers on the conductive substrate and including a first conductivity type compound semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type compound semiconductor layer;
A plurality of films formed between the compound semiconductor layers and the conductive substrate in an order of an adhesive layer, a diffusion barrier layer, a reflective film, and a light transmissive material film;
The light-transmitting material film is a vertical light emitting diode formed of a pattern formed of at least one material film selected from the group consisting of silicon oxide film, SOG, aluminum oxide film, silicon nitride film, ITO, IZO.
The vertical type light emitting diode of claim 8, wherein the diffusion barrier layer is formed to cover the reflective layer.
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