KR101333332B1 - 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 발광 다이오드는, n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 포함하고, 상기 n형 질화물 반도체층의 외부방향으로 제공된 제 1 면, 상기 p형 질화물 반도체층에 의해 제공되어 상기 제 1 면과 서로 반대 방향에 위치한 제 2 면, 및 그 사이에 상기 n형 질화물 반도체층 내지 상기 p형 질화물 반도체층 까지 소정의 각도로 경사진 측면을 갖는 발광 적층부; 상기 발광 적층부의 p형 질화물 반도체층에 접하도록 상기 제 2 면에 형성된 고반사성 금속부; 상기 발광 적층부의 측면과 상기 고반사성 금속부가 형성된 제 2 면을 둘러싸도록 형성된 절연 구조부; 상기 고반사성 금속부에 접속되어 상기 절연 구조부를 거쳐서 노출 형성된 p측 전극부; 및 상기 발광 적층부의 n형 질화물 반도체층에 접속하여 상기 절연 구조부의 외측을 둘러싸는 n측 전극부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 따라 종래에 전체 발광 면적 중 전극에 의한 가려지는 부분을 제거하여 발광 면적을 최대로 형성한 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
발광 다이오드, 발광 효율, 전극
Description
본 발명은 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광 효율을 향상시키기 위해 개선된 전극 구조를 가진 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전자와 홀의 재결합을 기초로 발광하는 반도체소자로서, 광통신, 전자기기 등에서 광원으로 널리 사용되는 것이다.
상기 발광다이오드에 있어서, 발광되는 광의 주파수(혹은 파장)은 반도체소자에 사용되는 재료의 밴드 갭 함수로서, 작은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 낮은 에너지와 긴 파장의 광자가 발생되고, 넓은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 짧은 파장의 광자가 발생한다.
예를 들어, AlGaInP 물질은 적색 파장의 광을 발생시키고, 실리콘 카바이드(SiC)와 Ⅲ족 질화물계 반도체, 특히 GaN는 청색 또는 자외선 파장의 광을 발생시킨다.
그 중에서, 갈륨계 발광다이오드는 GaN의 벌크 단결정체를 형성할 수 없기 때문에, GaN 결정의 성장에 적합한 기판을 사용하여야 하며, 대표적으로 사파이어 기판이 사용된다.
도 1a와 도1b는 종래의 플립-칩 구조의 발광 다이오드의 상면도 및 그 발광다이오드의 A-A 단면도를 각각 도시한 도면으로서, 종래의 발광 다이오드(20)는 예를 들어 사파이어기판(21)의 상면에 순차적으로 버퍼층(22), n형 GaN 클래드층(23a), 활성층(23b), p형 GaN 클래드층(23c)이 형성되며, 이와 같이 형성된 활성층(23b)과 p형 GaN 클래드층(23c)를 건식 에칭하여, n형 GaN 클래드층(23a)의 일부를 노출시킨 후, 노출된 n형 GaN 클래드층(23a)의 상부에는 n측 전극(26), 에칭되지 않은 p형 GaN 클래드층(23c)의 상부에는 투명전극(24)을 개재한 후 p측 전극(25)을 형성한다.
이후, p측 전극(25)과 n측 전극(26) 상에 각각 Au 또는 Au 합금으로 된 마이크로범퍼(microbump)(27,28)을 형성한다.
상기 발광 다이오드(20)는 도 1b에서 뒤집힌 상태에서 마운트 기판 또는 리드 프레임 등에 마이크로 범퍼(27,28)를 본딩 공정을 통해 장착한다.
이와 같은 종래의 발광 다이오드는 발광 효율을 높이기 위하여 활성층의 표면을 불규칙하게 만들어 발광 면적을 넓히거나, 전극 면적을 줄여 발광면적을 넓혔지만, 이는 어느 정도 한계가 있어 공정을 진행하는데 어려움이 따르게 된다.
특히, 종래의 발광 다이오드에서 전극으로 가려지는 부분이 전체 발광 면적의 상당 부분을 차지하기 때문에, 전극에 의해 반사되거나 소멸하는 광자가 많이 발생하게 되어, 이는 발광 효율에도 상당부분 악영향을 미치게 되어 동등한 발광 효율을 발생시키기 위해서 발광 다이오드의 크기를 넓혀야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 전체 발광 면적의 상당 부분을 차지하는 전극 구조를 개선함으로써 발광 면적을 넓혀 발광 효율을 향상시킨 발광 다이오드를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전극 구조가 개선되어 발광 면적이 넓혀져 발광 효율을 향상시킨 발광 다이오드의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층(active layer)을 포함하고, 상기 n형 질화물 반도체층의 외부방향으로 제공된 제 1 면, 상기 p형 질화물 반도체층에 의해 제공되어 상기 제 1 면과 서로 반대 방향에 위치한 제 2 면, 및 그 사이에 상기 n형 질화물 반도체층 내지 상기 p형 질화물 반도체층 까지 소정의 각도로 경사진 측면을 갖는 발광 적층부; 상기 발광 적층부의 p형 질화물 반도체층에 접하도록 상기 제 2 면에 형성된 고반사성 금속부; 상기 발광 적층부의 측면과 상기 고반사성 금속부가 형성된 제 2 면을 둘러싸도록 형성된 절연 구조부; 상기 고반사성 금속부에 접속되어 상기 절연 구조부를 거쳐서 노출 형성된 p측 전극부; 및 상기 발광 적층부의 n형 질화물 반도체층에 접속하여 상기 절연 구조부의 외측을 둘러싸는 n측 전극부를 포함하여 구성된 발광 다이오드에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에서 상기 발광 적층부의 제 1 면은 외부 방향으로 요철면 으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 n형 질화물 반도체층은 내부에 상기 n측 전극부에 접속하는 전류 확산층을 포함하고, 상기 전류 확산층은 주변의 n-도펀트 함량보다 3배 ~ 100배 많은 n-도펀트를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 요철면은 이방성 에칭(anisotropic etching) 방법 또는 상기 n형 질화물 반도체층의 재질을 그레인으로 성장시키는 HSG(Hemispherical grained)의 불규칙 성장 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 고반사성 금속부는 Ag, Al 및 Cr 중 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어진 층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 절연 구조부는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및 폴리머로 구성된 군에서 조합된 재질, 또는 SOG(Silicon On Glass)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 발광 적층부는 상기 제 1 면, 제 2 면 및 그 사이의 측면에 의해 메사(mesa) 구조로 이루어지고, 상기 측면이 경사진 소정의 각도는 수직 방향을 기준으로 0°〈 θ〈 90°범위의 각도로 설정되어 경사진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 성장용 기판상에 n형 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 포함하고, 상기 성장용 기판에 접하는 상기 n형 질화물 반도체층의 제 1 면, 상기 제 1 면과 서로 반대 방향에 위치한 상기 p형 질화물 반 도체층의 제 2 면, 및 그 사이에 상기 n형 질화물 반도체층에서 상기 p형 질화물 반도체층까지 소정의 각도로 경사진 측면을 갖는 발광 적층부를 다수 형성하는 단계; 상기 p형 질화물 반도체층의 제 2 면에 접속되는 고반사성 금속부를 각각 형성하는 단계; 상기 발광 적층부의 측면과 상기 고반사성 금속부가 형성된 제 2 면을 둘러싸고, 상기 고반사성 금속부에 접속하는 p측 전극부와 상기 n형 질화물 반도체층의 측면에 접하는 n측 전극부를 형성하기 위한 다수의 노출 영역을 가진 절연 구조부를 형성하는 단계; 상기 절연 구조부에 형성된 다수의 노출 영역에 금속 재질을 충진하여 상기 p측 전극부와 n측 전극부를 형성하는 단계; 및 상기 성장용 기판을 제거하고 상기 발광 적층부를 각각 구분하여 다이싱하는 단계를 포함하는 발광 다이오드의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에서 상기 발광 적층부를 다수 형성하는 단계는 상기 성장용 기판상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 성장용 기판의 상부면이 노출되도록 에칭을 수행하여 상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층까지 경사진 측면을 가지는 발광 적층부를 이격하여 다수 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 성장용 기판은 랩핑(Lapping)과 폴리싱(polishing)을 거쳐 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 발광 적층부를 각각 구분하여 다이싱하는 단계는 상기 성장용 기판이 제거되어 노출된 상기 n형 질화물 반도체층의 제 1 면을 요철면으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 면은 이방성 에칭(anisotropic etching) 방법 또는 n-GaN의 그레인을 성장시키는 HSG(Hemispherical grained)의 불규칙 성장 방법에 의해 요철면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 p측 전극부와 n측 전극부를 형성하는 단계는 상기 절연 구조부의 노출 영역 각각에 전기 전도성의 금속 재질을 전해 또는 무전해 도금법으로 충진하여 상기 절연 구조부를 덮는 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 절연 구조부가 노출되도록 상기 전극층에 대해 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서 상기 p측 전극부와 n측 전극부를 형성하는 단계는 상기 절연 구조부의 노출 영역 각각에 전기 전도성의 금속 재질을 포함하는 전도성 페이스트를 스퀴지(squeegee)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 충진, 경화하여 상기 절연 구조부를 덮는 단계; 및 상기 절연 구조부가 노출되도록 상기 전도성 페이스트에 대해 CMP를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 p-전극과 n-전극을 요철면의 발광면에 반대되는 면에 형성하여, 종래에 전체 발광 면적 중 전극에 의한 가려지는 부분을 제거하여 발광 면적을 최대로 형성한 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 p-GaN층에서 n-GaN층까지 경사진 메사 구조, 경사진 면을 구비한 n-전극 및 반사막을 형성하여, 광의 반사율을 향상시켜 발광 효율을 증가시킨 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면을 도시한 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드의 하부면을 도시한 하면도이다.
도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드(100)는 n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140)과 그 사이에 위치한 활성층(active layer: 130)을 포함하고, n형 질화물 반도체층(120) 및 p형 질화물 반도체층(140)에 의해 제공되어 서로 반대 방향에 위치한 제 1 면(121) 및 제 2 면(141)과 그 사이에 n형 질화물 반도체층(120) 내지 p형 질화물 반도체층(140) 까지 소정의 각도로 경사진 측면을 갖는 발광 적층부, 발광 적층부의 p형 질화물 반도체층(140)에 접하도록 제 2 면(141)에 형성된 고반사성 금속부(150), 발광 적층부의 측면과 고반사성 금속부(150)가 형성된 제 2 면(141)을 둘러싸도록 형성된 절연 구조부(160), 고반사성 금속부(150)에 접속되어 절연 구조부(160)를 거쳐서 노출하여 형성된 p측 전극부(171), 및 발광 적층부의 n형 질화물 반도체층(120)에 접속하여 절연 구조부(160)의 외측을 둘러싸는 n측 전극부(172)를 포함하여 구성된다.
발광 적층부는 n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)을 포함하여 구성되되, n형 질화물 반도체층(120)은 예를 들어 n-GaN으로 형성되어 외부로 요철면으로 형성된 제 1 면(121)과 내부에서 n측 전극부(172)에 접속된 전류 확산층(current spreading layer: 120-1)을 구비하고, 전류 확산층(120-1)은 n-도펀트의 함량이 위아래 방향의 n-도펀트 함량보다 3배 ~ 100배 정도 많게 형성되며, 발광 적층부의 측면은 수직 방향을 기준으로 n형 질화물 반도체층(120) 내지 p형 질화물 반도체층(140) 까지 소정의 각도로 경사지게 형성되어, 발광 적층부는 전체적으로 제 1 면(121), 제 2 면(141) 및 그 사이의 측면에 의해 메사(mesa) 또는 역마름모 구조로 형성된다.
또한, n형 질화물 반도체층(120)의 외부로 요철면으로 형성된 제 1 면(121)은 발광면으로 이방성 에칭(anisotropic etching) 또는 n형 질화물 반도체층(120)의 재질을 그레인으로 성장시키는 HSG(Hemispherical grained) 등과 같은 불규칙 성장 방법에 의해 다수의 요철이 형성된 요철면으로 형성되고, 발광 적층부의 측면은 수직 방향을 기준으로 소정의 각도(θ), 예를 들어 0°〈 θ〈 90°범위의 각도로 설정되어 경사진 구조로 형성될 수 있다.
활성층(130)은 소정의 밴드 갭을 가지며 양자 우물이 만들어져 전자 및 정공이 재결합되는 층으로 예를 들어, InGaN, AlGaN 또는 AlGaN을 포함하여 형성될 수 있고, 특히 활성층(130)을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 전공이 결합하여 발생하는 발광 파장이 변화되므로, 원하는 발광 파장에 따라 활성층(130)을 이루는 재질을 조절하는 것이 바람직하다.
고반사성 금속부(150)는 광의 반사를 위해 예를 들어 Ag, Al, Cr 등의 고반사성 금속 재질로 이루어진 금속막으로 p측 전극부(171)에 연결되어 전압이 인가되고, 이에 따라 활성층(130)에서 발생하는 광을 반사시켜 제 1 면(121)으로 도출되 도록 하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
절연 구조부(160)는 p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)에 대한 절연을 위해 절연성 재질, 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및 폴리머로 구성된 군에서 조합된 재질로 이루어져, p형 질화물 반도체층(140)과 고반사성 금속부(150) 아래에서 p측 전극부(171)와 n측 전극부(172) 사이에 형성되고, n측 전극부(172)에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에서 절연 구조부(160)는 SOG(Silicon On Glass)를 이용하여 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드(100)는 n형 질화물 반도체층(120) 내지 p형 질화물 반도체층(140)까지의 측면이 소정의 각도로 경사진 메사 또는 역마름모 구조로 형성된 발광 적층부를 구비하고, p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)가 하부에 배치되며, 활성층(130)에서 발생한 광이 고반사성 금속부(150) 또는 측면에 접하는 n측 전극부(172)의 경사면에서 반사되어 요철의 제 1 면(121)에서 산란되므로, 종래에 전극에 의해 전체 발광 면적을 가리는 부분이 제거되어 발광 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드(100)의 제조 방법을 도 3a 내지 도 3h를 참조하여 설명한다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 과정에 따른 공정 단면도이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드(100)의 제조 방법은 성장용 기판(110) 상에 전류 확산층(current spreading layer: 120-1)을 내부에 구비한 n형 질화물 반도체층(120), 활성층(active layer: 130) 및 p형 질화물 반도체층(140)을 형성한다.
성장용 기판(110)은 발광 다이오드를 제조하기 위한 일반적인 기판으로, 예를 들어 Al2O3, SiC, ZnO, Si, GaAs, GaP, LiAl2O3, BN, AIN 및 GaN 중 어느 하나의 재질로 이루어진 기판을 이용할 수 있고, 투명하고 평탄한 면을 가지도록 랩핑(Lapping)과 폴리싱(polishing)을 거쳐 구비될 수 있다.
이러한 기판(110) 상에 n-도펀트의 함량이 위아래 방향의 n-도펀트 함량보다 3배 ~ 100배 정도 많게 포함된 전류 확산층(120-1)을 내부에 구비한 n형 질화물 반도체층(120)을 형성하고, n형 질화물 반도체층(120)의 상부면에 원하는 파장의 발광을 위해 예컨대, AlGaN/AlGaN을 포함하는 활성층(130)을 형성하며, p형 질화물 반도체층(140)으로 예를 들어, 마그네슘(Mg) 등의 p형 도펀트가 도핑된 p-GaN층을 형성한다. 여기서, n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)의 결정 성장시 기판(110)과 후속층들의 격자 부정합을 줄이기 위해, 기판(110)과 n형 질화물 반도체층(120) 사이에 GaN, InN 또는 AlN으로 이루어진 버퍼층(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다.
기판(110) 상에 p형 질화물 반도체층(140)을 형성한 후, 도 3b에 도시된 바와 같이 p형 질화물 반도체층(140)에서 n형 질화물 반도체층(120) 까지 기판(110)의 상부면이 노출되도록 이방성 에칭(anisotropic etching)을 수행하여 p형 질화물 반도체층(140)에서 n형 질화물 반도체층(120)까지 경사진 측면을 가진 메사 또는 역마름모 구조로 형성된 발광 적층부를 이격하여 다수 형성한다. 여기서, p형 질화물 반도체층(140)에서 n형 질화물 반도체층(120) 까지 경사진 각도(θ)는 이방성 에칭의 공정 조건을 조절하여, 수직방향을 기준으로 소정의 각도(θ), 예를 들어 0°〈 θ〈 90°범위의 각도로 에칭될 수 있다.
p형 질화물 반도체층(140)에서 n형 질화물 반도체층(120)까지 경사진 측면을 가진 발광 적층부를 이격하여 다수 형성한 후, 도 3c에 도시된 바와 같이 p형 질화물 반도체층(140)의 상부면, 즉 제 2 면(141)에 예를 들어, Ag, Al, Cr 등의 고반사성 금속 재질을 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 고반사성 금속부(150)를 각각 형성한다.
물론, 발광 적층부를 다수 형성한 후에 고반사성 금속부(150)를 형성하는 과정이 아닌 도 3a에 도시된 p형 질화물 반도체층(140) 내지 n형 질화물 반도체층(120)에 대해 p형 질화물 반도체층(140)의 상부면에 영역별로 고반사성 금속부(150)를 패터닝하여 형성한 후에 이방성 에칭을 수행하여 고반사성 금속부(150)로부터 n형 질화물 반도체층(120)까지 경사진 측면을 가진 발광 적층부를 형성할 수도 있다.
고반사성 금속부(150)를 형성한 후, 도 3d에 도시된 바와 같이 p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)에 대한 절연을 위해 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및 폴리머로 구성된 군에서 조합된 재질로 이루어진 절연 구조부(160)를 형성한다.
여기서, 절연 구조부(160)는 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 방법으로 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및 폴리머로 구성된 군에서 조합된 재질을 층 형태로 형성한 후에 에칭 공정을 수행하여, 도 3d에 도시된 바와 같이 p측 전극부(171)를 형성하기 위해 고반사성 금속부(150)의 면을 노출시키는 영역과 n측 전극부(172)를 형성하기 위해 전류 확산층(120-1)을 포함하여 n형 질화물 반도체층(120)의 일측면까지 노출시키는 폐곡선 형태의 노출 영역을 포함하여 형성될 수 있고, 본 발명의 실시예에서 절연 구조부(160)는 SOG(Silicon On Glass)를 이용하여 형성된다.
p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)를 형성하기 위한 다수의 노출 영역을 가지는 절연 구조부(160)를 형성한 후, 도 3e에 도시된 바와 같이 절연 구조부(160)의 노출 영역 각각에 Au, Ni, Cu 등의 전기 전도성의 금속 재질을 충진하여 절연 구조부(160)를 덮는 전극층(170)을 형성한다.
이때, 절연 구조부(160)의 노출 영역을 충진하여 절연 구조부(160)를 덮는 전극층(170)을 형성하기 위해, Au, Ni, Cu 등의 전기 전도성의 금속 재질을 전해 도금법 또는 무전해 도금법으로 충진하거나, 또는 Au, Ni, Cu 등의 전기 전도성의 금속 재질을 포함하는 전도성 페이스트를 스퀴지(squeegee)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 충진, 경화하여 형성할 수 있다.
전극층(170)을 형성한 후, 도 3f에 도시된 바와 같이 레이저를 이용한 리프트 오프(lift off) 또는 에칭 공정을 수행하여 기판(110)을 제거하고, 도 3g에 도시된 바와 같이 기판(110)이 제거된 n형 질화물 반도체층(120)의 제 1 면(121)에 대해 요철면으로 형성하기 위한 공정을 수행한다.
여기서, 요철면의 제 1 면(121)을 형성하기 위한 공정은 이방성 에칭 공정 또는 n형 질화물 반도체층(120)의 면에 n형 질화물 반도체층(120)의 재질을 그레인으로 성장시키는 HSG(Hemispherical grained) 등과 같은 불규칙 성장 방법을 이용할 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 예를 들어, 이방성 에칭 공정 중 이방성 습식 에칭 공정으로 80℃의 온도에서 20분 내지 1시간 동안 이방성 습식 에칭을 수행하여 요철면의 제 1 면(121)을 형성할 수 있다.
요철면의 제 1 면(121)을 형성한 후, 도 3h에 도시된 바와 같이 절연 구조부(160)가 노출되도록 전극층(170)에 대해 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 수행하여, p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)를 형성한다.
이와 같이 p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)를 형성한 후, 도 3h에 도시된 절단선(A)을 따라 다이싱 공정을 수행하여, 도 2a에 도시된 요철면의 제 1 면(121)을 구비한 각각의 발광 다이오드(100)로 분리하여 완성한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드(100)는 p측 전극부(171)와 n측 전극부(172)를 요철면의 제 1 면(121)에 반대되는 면에 형성하여, 종래에 전체 발광 면적 중 전극에 의한 가려지는 부분을 제거하여 발광 면적을 최대로 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 발광 다이오드(100)는 p형 질화물 반도체층(140)에서 n형 질화물 반도체층(120)까지 경사진 측면을 갖는 메사 구조의 발광 적층부, n형 질화물 반도체층(120)에 접하는 경사진 면을 구비한 n측 전극부(172) 및 제 2 면(141)에 접속하는 고반사성 금속부(150)를 형성하여, 광의 반사율을 향 상시켜 발광 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 발광다이오드의 상면도 및 측단면도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드의 하부면을 도시한 하면도.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 과정에 따른 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 발광 다이오드 110: 성장용 기판
120: n형 질화물 반도체층 120-1: 전류 확산층
121: 요철면 130: 활성층
140: p형 질화물 반도체층 150: 고반사성 금속부
160: 절연 구조부 171: p측 전극부
172: n측 전극부
Claims (19)
- n형 질화물 반도체층 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층(active layer)을 포함하고, 상기 n형 질화물 반도체층의 외부방향으로 제공된 제 1 면, 상기 p형 질화물 반도체층에 의해 제공되어 상기 제 1 면과 서로 반대 방향에 위치한 제 2 면, 및 그 사이에 상기 n형 질화물 반도체층 내지 상기 p형 질화물 반도체층 까지 소정의 각도로 경사진 측면을 갖는 발광 적층부;상기 발광 적층부의 p형 질화물 반도체층에 접하도록 상기 제 2 면에 형성된 고반사성 금속부;상기 발광 적층부의 측면과 상기 고반사성 금속부가 형성된 제 2 면을 둘러싸도록 형성된 절연 구조부;상기 고반사성 금속부에 접속되어 상기 절연 구조부를 거쳐서 노출 형성된 p측 전극부; 및상기 발광 적층부의 n형 질화물 반도체층에 접속하여 상기 절연 구조부의 외측을 둘러싸는 n측 전극부를 포함하여 구성된 발광 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 발광 적층부의 제 1 면은 외부 방향으로 요철면으로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 n형 질화물 반도체층은 내부에 상기 n측 전극부에 접속하는 전류 확산층을 포함하고,상기 전류 확산층은 주변의 n-도펀트 함량보다 3배 ~ 100배 많은 n-도펀트를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 제 2 항에 있어서,상기 요철면은 이방성 에칭(anisotropic etching) 방법 또는 상기 n형 질화물 반도체층의 재질을 그레인으로 성장시키는 HSG(Hemispherical grained)의 불규칙 성장 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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- 제 1 항에 있어서,상기 절연 구조부는 SOG(Silicon On Glass)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 제 1 항에 있어서,상기 발광 적층부는상기 제 1 면, 제 2 면 및 그 사이의 측면에 의해 메사(mesa) 구조로 이루어지고,상기 측면이 경사진 소정의 각도는 수직 방향을 기준으로 0°〈 θ〈 90°범위의 각도로 설정되어 경사진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
- 성장용 기판상에 n형 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 위치한 활성층을 포함하고, 상기 성장용 기판에 접하는 상기 n형 질화물 반도체층의 제 1 면, 상기 제 1 면과 서로 반대 방향에 위치한 상기 p형 질화물 반도체층의 제 2 면, 및 그 사이에 상기 n형 질화물 반도체층에서 상기 p형 질화물 반도체층까지 소정의 각도로 경사진 측면을 갖는 발광 적층부를 다수 형성하는 단계;상기 p형 질화물 반도체층의 제 2 면에 접속되는 고반사성 금속부를 각각 형성하는 단계;상기 발광 적층부의 측면과 상기 고반사성 금속부가 형성된 제 2 면을 둘러싸고, 상기 고반사성 금속부에 접속하는 p측 전극부와 상기 n형 질화물 반도체층의 측면에 접하는 n측 전극부를 형성하기 위한 다수의 노출 영역을 가진 절연 구조부를 형성하는 단계;상기 절연 구조부에 형성된 다수의 노출 영역에 금속 재질을 충진하여 상기 p측 전극부와 n측 전극부를 형성하는 단계; 및상기 성장용 기판을 제거하고 상기 발광 적층부를 각각 구분하여 다이싱하는 단계를 포함하는 발광 다이오드의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 발광 적층부를 다수 형성하는 단계는상기 성장용 기판상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; 및상기 성장용 기판의 상부면이 노출되도록 에칭을 수행하여 상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층까지 경사진 측면을 가지는 발광 적층부를 이격하여 다수 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조 방법.
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- 제 9 항에 있어서,상기 p측 전극부와 n측 전극부를 형성하는 단계는상기 절연 구조부의 노출 영역 각각에 전기 전도성의 금속 재질을 전해 또는 무전해 도금법으로 충진하여 상기 절연 구조부를 덮는 전극층을 형성하는 단계; 및상기 절연 구조부가 노출되도록 상기 전극층에 대해 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 p측 전극부와 n측 전극부를 형성하는 단계는상기 절연 구조부의 노출 영역 각각에 전기 전도성의 금속 재질을 포함하는 전도성 페이스트를 스퀴지(squeegee)를 이용한 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 충진, 경화하여 상기 절연 구조부를 덮는 단계; 및상기 절연 구조부가 노출되도록 상기 전도성 페이스트에 대해 CMP를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 제조 방법.
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