KR101552670B1 - Semiconductor Light Emitting Diode with Improved Current Spreading Performance and High Brightness Comprising Trench Isolating Light Emitting Region - Google Patents

Semiconductor Light Emitting Diode with Improved Current Spreading Performance and High Brightness Comprising Trench Isolating Light Emitting Region Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 영역 분리 트렌치 및 컨택홀 구조를 포함하는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 반도체 발광소자는 반도체층을 통하여 흐르는 전류를 고르게 분산하여, 유효 발광 면적을 넓힐 수 있다.
또한 발광 영역 분리용 트렌치에 의하여 각 발광 영역이 분리됨에 따라 개별 소자가 병렬 연결된 것과 같은 효과를 얻을 수 있으며, 광효율의 향상도 기대할 수 있다.
The present invention relates to a semiconductor light emitting device including a light emitting region isolation trench and a contact hole structure.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The semiconductor light emitting device of the present invention can evenly distribute the current flowing through the semiconductor layer, thereby widening the effective light emitting area.
As the light emitting regions are separated by the light emitting region separation trench, the same effect as that of the individual elements connected in parallel can be obtained, and the light efficiency can also be expected to be improved.

Description

발광 영역 분리 트렌치를 갖는 전류 분산 효과가 우수한 고휘도 반도체 발광소자{Semiconductor Light Emitting Diode with Improved Current Spreading Performance and High Brightness Comprising Trench Isolating Light Emitting Region}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same. 2. Description of the Related Art [0002] Semiconductor Light Emitting Diode (OLED)

본 발명은 발광 영역 분리 트렌치 및 컨택홀 구조를 포함하여 우수한 전류 분산 효과를 나타내면서, 휘도 특성을 향상시킨 반도체 발광소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor light emitting device including a light emitting region isolation trench and a contact hole structure and exhibiting excellent current dispersion effect and improved luminance characteristics.

종래의 반도체 소자에는 예를 들어 GaN계 질화물 반도체 소자를 들 수 있고, 이 GaN계 질화물 반도체 발광소자는 그 응용 분야에 있어서 청색 또는 녹색 LED의 발광소자, MESFET과 HEMT 등의 고속 스위칭과 고출력 소자 등에 응용되고 있다.Examples of conventional semiconductor devices include GaN-based nitride semiconductor devices. The GaN-based nitride semiconductor light emitting device has been widely used for blue light or green LED light emitting devices, high-speed switching devices such as MESFETs and HEMTs, Has been applied.

특히, 청색 또는 녹색 LED 발광소자는 이미 양산화가 진행된 상태이며 전 세계적인 매출은 크게 증가하고 있는 상황이다. In particular, blue or green LED light-emitting devices have already been mass-produced, and global sales are increasing.

도 1은 일반적인 질화물계 발광소자를 개략적으로 나타낸 것이다.1 schematically shows a general nitride-based light-emitting device.

도 1을 참조하면, 질화물계 발광소자는 성장 기판(11)로부터 형성된다. 보Referring to FIG. 1, a nitride-based light-emitting device is formed from a growth substrate 11. Bo

다 구체적으로, 질화물계 발광소자는, n형 질화물 반도체층(12), 활성층(13) 및 p형 질화물 반도체층(14)을 포함한다.More specifically, the nitride-based light emitting device includes an n-type nitride semiconductor layer 12, an active layer 13, and a p-type nitride semiconductor layer 14.

이 때, n형 질화물 반도체층(12)에 전자를 주입하기 위하여, n형 질화물 반도체층(12)에 전기적으로 연결되도록 n측 전극 패드(15)이 형성된다. 또한, p형 질화물 반도체층(14)에 정공을 주입하기 위하여, p형 질화물 반도체층(14)에 전기적으로 연결되도록 p측 전극 패드(16)가 형성된다.At this time, in order to inject electrons into the n-type nitride semiconductor layer 12, the n-type electrode pad 15 is formed so as to be electrically connected to the n-type nitride semiconductor layer 12. A p-side electrode pad 16 is formed so as to be electrically connected to the p-type nitride semiconductor layer 14 in order to inject holes into the p-type nitride semiconductor layer 14. [

그러나 p형 질화물 반도체층은 높은 비저항을 가지므로, p형 질화물 반도체층 내에서 전류가 고르게 분산되지 못하고, 상기 p측 전극 패드가 형성된 부분에 전류가 집중된다. 또한, 상기 전류는 반도체층들을 통해 흘러서 n측 전극 패드로 빠져나간다. 이에 따라, 상기 n형 질화물 반도체층에서 n측 전극 패드가 형성된 부분에 전류가 집중되며, 발광 다이오드의 모서리를 통해 전류가 집중적으로 흐르는 문제점이 발생된다. 상기와 같은 전류의 집중은 발광영역의 감소로 이어지고, 결과적으로 발광 효율을 저하시킨다. However, since the p-type nitride semiconductor layer has a high resistivity, the current can not be uniformly dispersed in the p-type nitride semiconductor layer, and a current is concentrated in a portion where the p-side electrode pad is formed. Further, the current flows through the semiconductor layers and escapes to the n-side electrode pad. Accordingly, a current is concentrated at a portion where the n-type electrode pad is formed in the n-type nitride semiconductor layer, and current flows intensively through the edge of the light emitting diode. The concentration of the current as described above leads to reduction of the light emitting region and consequently degrades the luminous efficiency.

특히, 2개의 전극이 발광구조의 상면에 거의 수평으로 배열되는 플래너(planar) 구조 발광소자는, 수직(vertical) 구조 발광소자에 비해 전류흐름이 전체 발광영역에 균일하게 분포하지 못하므로, 발광에 가담하는 유효면적이 크지 못하다는 문제가 있다.In particular, the planar light emitting device in which two electrodes are arranged substantially horizontally on the upper surface of the light emitting structure has a problem that the current flow is not uniformly distributed in the entire light emitting region as compared with the vertical structure light emitting device, There is a problem that the effective area to participate is not large.

한편, 조명용 발광소자와 같이 고출력을 위해서, 발광소자는 점차 약 1㎟ 이상으로 대면적화 되는 추세에 있다. 하지만, 발광소자는 대면적화 될수록 전체면적에서 균일한 전류분포를 실현하는 것은 보다 어려운 문제이다. 이와 같이, 대면적화에 따른 전류분산효율문제는 반도체 발광소자에서 중요한 기술적 과제로 인식되고 있다.On the other hand, for the purpose of high output such as a light emitting element for illumination, the light emitting element is gradually becoming larger than about 1 mm 2. However, it is more difficult to realize a uniform current distribution over the entire area as the light emitting device becomes larger in size. As described above, the problem of the current dispersion efficiency due to the large area is recognized as an important technical problem in the semiconductor light emitting device.

종래 전류밀도를 향상시키고 면적효율성을 향상시키기 위하여 주로 다양한 p측 전극과 n측 전극의 형태과 배열을 개선하는 방향으로 연구되어 왔다. 그 일 예로 미국특허 제6,486,499호에서는 n측 전극과 p측 전극이 서로 일정한 간격을 갖도록 연장되어 맞물린 다수의 전극지(finger)를 포함하는 것을 개시하고 있다. 이러한 전극 구조를 통하여 추가적인 전류 경로를 제공하고, 넓은 유효발광면적을 확보하며 균일한 전류 흐름을 형성하고자 하였다. In order to improve the current density and improve the area efficiency, it has been studied mainly to improve the shape and arrangement of various p-side and n-side electrodes. For example, U.S. Patent No. 6,486,499 discloses that the n-side electrode and the p-side electrode include a plurality of electrode fingers extended to be spaced apart from each other by a predetermined distance. Through this electrode structure, an additional current path was provided, a wide effective light emitting area was secured, and a uniform current flow was attempted.

그러나 이러한 전극 구조에서도 p측 전극 부근의 p형 반도체층에서 전류밀도가 증가함에 따라 출력효율이 저하되고, 전류 분산 효율에 한계가 있었다.
However, in this electrode structure, as the current density increases in the p-type semiconductor layer in the vicinity of the p-side electrode, the output efficiency is lowered and the current dispersion efficiency is limited.

따라서 반도체층을 통하여 흐르는 전류를 고르게 분산시킬 수 있는 반도체 발광소자의 개발이 지속적으로 요구되는 실정이다.
Therefore, there is a continuing need to develop a semiconductor light emitting device capable of uniformly distributing the current flowing through the semiconductor layer.

이에 본 발명자들은 우수한 전류 분산 효과를 나타낼 수 있는 구조의 반도체 발광소자를 개발하고자 연구, 노력한 결과, 제1 반도체층을 노출시키도록 형성된 컨택홀 내부 및 제2 반도체층 상부에 노출된 제1 반도체층을 전기적으로 연결하는 제1 연장 전극을 형성하고, 발광 영역을 복수로 분리할 수 있는 트렌치를 형성하며, 상기 제2 반도체층과 제1 연장 전극 사이, 상기 컨택홀의 측벽과 제1 연장 전극 사이 및 상기 트렌치의 표면과 제1 연장 전극 사이에 절연층을 형성하여 복수의 발광 영역을 갖는 반도체 발광 소자를 구성하면 전류 분산을 극대화하여 휘도를 향상시킬 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
As a result of research and development to develop a semiconductor light emitting device having a structure capable of exhibiting an excellent current dispersion effect, the present inventors have found that a first semiconductor layer exposed in a contact hole formed above the first semiconductor layer, A first elongated electrode electrically connecting the second semiconductor layer and the first elongated electrode, forming a trench capable of separating the light emitting region into a plurality of elongated holes, and between the second elongated semiconductor layer and the first elongated electrode, between the sidewall of the contact hole and the first elongated electrode, It has been found that when a semiconductor light emitting device having a plurality of light emitting regions is formed by forming an insulating layer between the surface of the trench and the first elongated electrode, the current dispersion can be maximized and the brightness can be improved.

따라서 본 발명의 목적은 우수한 전류 분산 효과를 나타내는 전극 구조 및 발광 영역 분리용 트렌치를 가지는 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having an electrode structure and a trench for isolating a light emitting region, which exhibit an excellent current dispersion effect.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 발광소자는 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하고, 전류 확산용 컨택홀 및 트렌치를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor light emitting device including a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer, and includes a current diffusion contact hole and a trench.

또한, 본 발명의 반도체 발광소자는 상기 트렌치에 의하여 발광 영역이 복수로 분리되는 것을 특징으로 한다. The semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that a plurality of light emitting regions are separated by the trench.

또한, 본 발명의 반도체 발광소자는 상기 전류 확산용 컨택홀이 상기 제1 반도체층을 노출시키도록 형성되고, 상기 전류 확산용 컨택홀에 의하여 노출된 제1 반도체층을 전기적으로 연결하는 제1 연장 전극 및 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 연장 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. The semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the current diffusion contact hole is formed to expose the first semiconductor layer and a first extension for electrically connecting the first semiconductor layer exposed by the current diffusion contact hole And an electrode and a second elongated electrode electrically connected to the second semiconductor layer.

또한, 본 발명의 반도체 발광소자는 상기 제1 연장 전극과, 상기 활성층, 제2 반도체층 또는 트렌치 영역간을 전기적으로 절연하고, 제2 연장전극과 트렌치 영역간을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함하며, 상기 절연층은 상기 제2 반도체층과 제1 연장 전극 사이, 상기 전류 확산용 컨택홀의 측벽과 제1 연장 전극 사이 및 상기 트렌치의 표면과 제1 연장 전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 한다.
The semiconductor light emitting device of the present invention further includes an insulating layer electrically isolating the first extended electrode from the active layer, the second semiconductor layer, or the trench region, and electrically isolating the second extended electrode from the trench region, And the insulating layer is formed between the second semiconductor layer and the first extended electrode, between the sidewall of the current diffusion contact hole and the first extended electrode, and between the surface of the trench and the first extended electrode.

본 발명의 반도체 발광소자는 반도체층을 통하여 흐르는 전류를 고르게 분산하여 유효 발광 면적을 넓힐 수 있다. The semiconductor light emitting device of the present invention can spread the current flowing through the semiconductor layer evenly and widen the effective light emitting area.

또한 발광 영역 분리용 트렌치에 의하여 각 발광 영역이 분리됨에 따라 개별 소자가 병렬 연결된 것과 같은 효과를 얻을 수 있으며, 광효율의 향상도 기대할 수 있다.
As the light emitting regions are separated by the light emitting region separation trench, the same effect as that of the individual elements connected in parallel can be obtained, and the light efficiency can also be expected to be improved.

도 1은 종래의 반도체 발광소자의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광소자의 평면도이다.
도 3은 도 2의 절취선 A-A에서 얻어진 단면도이다.
도 4는 도 2의 절취선 B-B에서 얻어진 단면도이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 반도체 발광소자의 평면도이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor light emitting device.
2 is a plan view of a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken at the perforated line AA in Fig.
4 is a cross-sectional view taken at the perforation line BB in Fig.
5 is a plan view of a semiconductor light emitting device according to a comparative example of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 발광소자에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같으며, 하기 실시예에서 제1 반도체층은 n형 질화물층, 제2 반도체층은 p형 질화물층, 제1 연장 전극은 n측 연장 전극, 제2 연장 전극은 p측 연장 전극, 제1 전극 패드는 n측 전극 패드, 제2 전극 패드는 p측 전극 패드로 나타난다.
Hereinafter, a semiconductor light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, a first semiconductor layer is an n-type nitride layer, a second semiconductor layer is a p- Side extending electrode, the second extending electrode is a p-side extending electrode, the first electrode pad is an n-side electrode pad, and the second electrode pad is a p-side electrode pad.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수평형 반도체 발광소자의 평면도이다. 2 is a plan view of a horizontal semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.

도 2에서 도시된 바와 같이, p형 질화물층 및 활성층을 관통하여 상기 n형 질화물층을 노출시키도록 형성된 컨택홀(110)과 발광 영역 분리용 트렌치(120)가 형성된다. 또한, 상기 컨택홀 내부, p형 질화물층 및 발광 영역 분리용 트렌치(120) 상부에, 컨택홀(110)에 의하여 노출된 n형 질화물층을 전기적으로 연결하는 n측 연장 전극(111)을 포함한다. 상기 발광 영역 분리용 트렌치(120)는 상기 n측 연장 전극(111)의 수직 방향으로 형성될 수 있다. 상기 n측 연장 전극(111)은 n측 전극 패드(112)에 전기적으로 연결되며, 컨택홀(110)은 하나의 n측 연장 전극(111) 내 2개 이상 포함될 수 있다. 상기 2개 이상의 컨택홀(110)은 서로 떨어져 규칙적으로 형성될 수 있으나, 형성되는 위치가 특별히 한정되지 아니하고, 일직선 상이 아닌 다양한 형태로 배열될 수 있다. As shown in FIG. 2, a contact hole 110 and a trench 120 for isolating the light emitting region are formed to expose the n-type nitride layer through the p-type nitride layer and the active layer. In addition, an n-side extension electrode 111 for electrically connecting the n-type nitride layer exposed by the contact hole 110 is formed on the inside of the contact hole, the p-type nitride layer and the luminescent region separation trench 120 do. The light emitting region separation trench 120 may be formed in a direction perpendicular to the n-side extended electrode 111. The n-side extension electrode 111 is electrically connected to the n-side electrode pad 112, and the contact hole 110 may include two or more of the n-side extension electrodes 111. The two or more contact holes 110 may be regularly formed apart from each other, but their positions are not particularly limited, and they may be arranged in various shapes other than a straight line.

그리고 p측 연장 전극(121)이 p형 질화물층 상부 중 일부에 위치한 p측 전극 패드(122)와 전기적으로 연결되어 p측 전극부를 형성한다. 상기 n측 연장 전극(111)은 상기 p측 연장 전극(121)과 전기적으로 절연되도록 형성된다. The p-side extended electrode 121 is electrically connected to the p-side electrode pad 122 located in a part of the upper portion of the p-type nitride layer to form a p-side electrode portion. The n-side extension electrode 111 is formed to be electrically insulated from the p-side extension electrode 121.

보다 구체적인 구성을 설명하기 위하여 도 3 및 4에서 도 2의 절취선 A-A, B-B를 따라 보여지는 단면도를 나타내었다. 3 and 4 are cross-sectional views taken along the perforated lines A-A and B-B of FIG. 2 for explaining a more specific configuration.

도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 발광소자는 기판(130)의 상부 방향으로 버퍼층(140), n형 질화물층(150), 활성층(160), p형 질화물층(170)이 적층되어 형성된다. 3, the semiconductor light emitting device of the present invention includes a buffer layer 140, an n-type nitride layer 150, an active layer 160, and a p-type nitride layer 170 stacked in an upper direction of a substrate 130 Respectively.

상기 기판(130)은 사파이어를 비롯하여, SiC, Si, GaN, ZnO, GaAs, GaP, LiAl2O3, BN 또는 AlN 등의 화합물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(140)은 기판(130)과 n형 질화물층(150) 사이의 격자 부정합을 해소하기 위해 선택적으로 형성될 수 있고, 예컨대 AlN 또는 GaN으로 형성할 수 있다.The substrate 130 may be made of a compound such as SiC, Si, GaN, ZnO, GaAs, GaP, LiAl 2 O 3 , BN or AlN. In addition, the buffer layer 140 may be selectively formed to eliminate lattice mismatch between the substrate 130 and the n-type nitride layer 150, and may be formed of AlN or GaN, for example.

n형 질화물층(150)은 기판(130) 또는 버퍼층(140)의 상부면에 형성되고, n형 도판트가 도핑되어 있는 질화물로 형성된다. 상기 n형 도판트로는 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn) 등이 사용될 수 있다. 여기서, n형 질화물층(150)은 Si을 도핑한 n형 AlGaN 또는 언도우프 AlGaN으로 이루어진 제 1 층, 및 언도우프 또는 Si을 도핑한 n형 GaN로 이루어진 제 2 층이 번갈아가며 형성된 적층 구조일 수 있다. 물론, n형 질화물층(150)은 단층의 n형 질화물층으로 성장시키는 것도 가능하나, 제 1 층과 제 2 층의 적층 구조로 형성하여 크랙이 없는 결정성이 좋은 캐리어 제한층으로 작용할 수 있다.The n-type nitride layer 150 is formed on the upper surface of the substrate 130 or the buffer layer 140 and is formed of a nitride doped with an n-type dopant. As the n-type dopant, silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), or the like may be used. Here, the n-type nitride layer 150 is formed by alternately stacking a first layer made of Si-doped n-type AlGaN or undoped AlGaN and a second layer made of undoped or Si-doped n-type GaN . Of course, the n-type nitride layer 150 can be grown as a single-layer n-type nitride layer, but it can be formed as a laminated structure of the first layer and the second layer, and can function as a carrier- .

활성층(160)은 n형 질화물층(150)과 p형 질화물층(170) 사이에서 단일양자우물구조 또는 다중양자우물구조로 이루어질 수 있으며, n형 질화물층(150)을 통하여 흐르는 전자와, p형 질화물층(170)을 통하여 흐르는 정공이 재결합(re-combination)되면서, 광이 발생된다. 여기서, 활성층(160)은 다중양자우물구조로서, 양자장벽층과 양자우물층은 각각 AlxGayInzN(이 때, x+y+z=1, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1)으로 이루어질 수 있다. 이러한 양자장벽층과 양자우물층이 반복되어 형성된 구조의 활성층(160)은 발생하는 응력과 변형에 의한 자발적인 분극을 억제할 수 있다.The active layer 160 may be composed of a single quantum well structure or a multiple quantum well structure between the n-type nitride layer 150 and the p-type nitride layer 170 and may include electrons flowing through the n-type nitride layer 150 and p Light is generated while the holes flowing through the nitride layer 170 are re-combined. Here, the active layer 160 is a multiple quantum well structure, and the quantum barrier layer and the quantum well layer are Al x Ga y In z N (where x + y + z = 1, 0? X? 1, 1, 0? Z? 1). The active layer 160 having such a structure in which the quantum barrier layer and the quantum well layer are repeatedly formed can suppress spontaneous polarization due to stress and deformation that occur.

p형 질화물층(170)은 p형 도판트가 도핑되어 있는 질화물로 형성된다. 상기 p형 도판트로는 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 또는 카드뮴(Cd) 등이 사용될 수 있다. 여기서, p형 질화물층은 Mg을 도핑한 p형 AlGaN 또는 언도우프 AlGaN으로 이루어진 제 1 층, 및 언도우프 또는 Mg을 도핑한 p형 GaN로 이루어진 제 2 층을 번갈아가며 적층한 구조로 형성될 수 있다. 또한, p형 질화물층(170)은 n형 질화물층(150)과 마찬가지로 단층의 p형 질화물층으로 성장시키는 것도 가능하나, 적층 구조로 형성하여 크랙이 없는 결정성이 좋은 캐리어 제한층으로 작용할 수 있다.The p-type nitride layer 170 is formed of a nitride doped with a p-type dopant. Examples of the p-type dopant include magnesium (Mg), zinc (Zn), cadmium (Cd), and the like. Here, the p-type nitride layer may be formed by alternately stacking a first layer made of Mg-doped p-type AlGaN or undoped AlGaN and a second layer made of undoped or Mg-doped p-type GaN have. Although the p-type nitride layer 170 can be grown as a single p-type nitride layer in the same manner as the n-type nitride layer 150, the p-type nitride layer 170 can be formed as a laminated structure, and can function as a carrier- have.

상기 p형 질화물층(170) 및 활성층(160)을 관통하여 상기 n형 질화물층(150)을 노출시키도록 컨택홀(110)이 형성된다. 또한 상기 p형 질화물층(170) 및 활성층(160)을 식각하여 발광 영역 분리용 트렌치(120)가 형성된다. A contact hole 110 is formed through the p-type nitride layer 170 and the active layer 160 to expose the n-type nitride layer 150. The p-type nitride layer 170 and the active layer 160 are etched to form a light emitting region isolation trench 120.

상기 컨택홀(110) 및 트렌치(120)는 포토레지스트 등을 통하여 형성될 수 있는데, 패턴 마스크로 포토 레지스트를 이용하는 경우 포토 리소그래피(photo-lithography), 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 이온빔 리소그래피(Ion-beam Lithography), 극자외선 리소그래피(Extreme Ultraviolet Lithography), 근접 X선 리소그라피(Proximity X-ray Lithography) 또는 나노 임프린트 리소그래피(nano imprint lithography) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있고, 또한 이와 같은 방법은 건식(Dry) 또는 습식(Wet) 식각(Etching)을 이용할 수 있다.The contact hole 110 and the trench 120 may be formed through a photoresist or the like. When a photoresist is used as a pattern mask, a photolithography process, an e-beam lithography process, an ion beam lithography process Ion-beam lithography, extreme ultraviolet lithography, proximity X-ray lithography, or nano imprint lithography. In addition, Dry or wet etching may be used.

상기 컨택홀(110)에 의하여 노출된 n형 질화물층(150) 상에는 n-컨택층(151)이 더 포함될 수 있다. 상기 n-컨택층(151)은 n형 질화물(150)에 오믹 컨택되어 접촉 저항을 낮춘다. 상기 n-컨택층(151)은 투명 전도성 산화물로 이루어질 수 있으며, 그 재질은 In, Sn, Al, Zn, Ga 등의 원소를 포함하며, 예컨대 ITO, CIO, ZnO, NiO, In2O3 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The n-contact layer 151 may be further formed on the n-type nitride layer 150 exposed by the contact hole 110. The n-contact layer 151 is ohmically contacted with the n-type nitride layer 150 to lower the contact resistance. The n- contact layer 151 may be formed of a transparent conductive oxide, of which the material is In, Sn, Al, Zn, and containing an element such as Ga, for example, ITO, CIO, ZnO, NiO, In 2 O 3 It can be formed in any one of them.

또한, 상기 컨택홀(110)의 측벽에는 절연층(180)이 형성되어, 컨택홀(110)의 측벽과 n측 연장 전극(111)을 이격시키며, 상기 컨택홀(110)에 의하여 노출되는 n형 질화물층의 일부는 노출되도록 한다. 그리고, 상기 절연층(180)은 p형 질화물(170)의 상부로 연장되어 p형 질화물층(170)과 n측 연장 전극(111)을 이격시키며, 트렌치(120) 영역의 상부로 연장되어 트렌치(120) 영역과 n측 연장 전극(111)을 이격시킨다. 상기 절연층(180)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 형성될 수 있으며, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법, 스퍼터링 방법, MOCVD 방법 또는 전자빔 증착(e-beam evaporation) 방법으로 형성될 수 있다.An insulating layer 180 is formed on the sidewall of the contact hole 110 to separate the sidewall of the contact hole 110 from the n-side extended electrode 111. The n A portion of the form nitride layer is exposed. The insulating layer 180 extends to the upper portion of the p-type nitride layer 170 and separates the p-type nitride layer 170 from the n-side extended electrode 111. The insulating layer 180 extends to the upper portion of the trench 120, (120) region and the n-side extension electrode (111). The insulating layer 180 may be formed of silicon oxide or silicon nitride and may be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, a sputtering method, an MOCVD method, or an e-beam evaporation method.

상기 n측 연장 전극(111)은 컨택홀(110) 내부, p형 질화물층(170) 상부 및 트렌치(120) 상부에 형성되어, 컨택홀(110)에 의하여 노출된 n형 질화물층을 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 금속, 합금 도는 금속 산화물 등 전기적 연결이 가능한 물질로 이루어질 수 있다. The n-side extension electrode 111 is formed in the contact hole 110, on the p-type nitride layer 170 and on the trench 120 to electrically connect the n-type nitride layer exposed by the contact hole 110 And may be made of a metal, an alloy, or a metal oxide or other electrically connectable material.

또한 상기 n측 연장 전극(111)은 절연층(180) 상에 존재하는 n측 전극 패드(112)와 전기적으로 연결된다. The n-side extending electrode 111 is electrically connected to the n-side electrode pad 112 on the insulating layer 180.

상기 n측 연장 전극(111)과 이격되어 형성된 p측 연장 전극(121)의 하부에는 p-컨택층(171)이 형성될 수 있으며, 상기 p-컨택층(171)은 p형 질화물(170)에 오믹 컨택되어 접촉 저항을 낮춘다. 상기 p-컨택층(171)은 투명 전도성 산화물로 이루어질 수 있으며, 그 재질은 In, Sn, Al, Zn, Ga 등의 원소를 포함하며, 예컨대 ITO, CIO, ZnO, NiO, In2O3 중 어느 하나로 형성될 수 있다. A p-contact layer 171 may be formed under the p-side extending electrode 121 formed apart from the n-side extension electrode 111. The p-contact layer 171 may be formed of a p- The contact resistance is lowered. The p- contact layer 171 may be formed of a transparent conductive oxide, of which the material is In, Sn, Al, Zn, and containing an element such as Ga, for example, ITO, CIO, ZnO, NiO, In 2 O 3 It can be formed in any one of them.

도 4에서 도시된 바와 같이, p측 연장 전극(121)의 하부에는 기판(130)의 상부 방향으로 버퍼층(140), n형 질화물층(150), 활성층(160), p형 질화물층(170) 및 p-컨택층(171)이 차례로 형성되고, 활성층(160) 및 p형 질화물층(170)이 식각된 트렌치(120) 영역도 형성되며, 상기 p측 연장 전극(121)은 p측 전극 패드(122)와 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 트렌치(120)는 절연층(180)에 의하여 상기 p측 연장 전극(121)과 전기적으로 절연된다. 상기 p-컨택층(171)을 트렌치(120)의 측벽 및 저면과 이격시키는 절연층(180)은 상기 도 3에서 나타난 바와 같이 n측 연장 전극(111)과 컨택홀(110)의 측벽 및 p형 질화물층(170)을 이격시키는 절연층(180)과 연결되어 형성되거나 또는 분리되어 형성될 수 있다. 4, a buffer layer 140, an n-type nitride layer 150, an active layer 160, a p-type nitride layer 170 (hereinafter, referred to as " And a p-contact layer 171 are sequentially formed on the active layer 160 and the p-type nitride layer 170. The p-side extension electrode 121 is formed on the p- And is electrically connected to the pad 122. In addition, the trench 120 is electrically insulated from the p-side extended electrode 121 by the insulating layer 180. The insulating layer 180 separating the p-contact layer 171 from the sidewalls and the bottom of the trench 120 is formed on the side walls of the n-side extension electrode 111, the side walls of the contact hole 110, and p Or may be formed separately or in connection with an insulating layer 180 that separates the nitride layer 170.

한편 상기 도 2의 평면도에서 보는 바와 같이, 상기 컨택홀(110)의 단면은 원으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 삼각형, 사각형 기타 다각형의 형태로 형성될 수 있다. Meanwhile, as shown in the plan view of FIG. 2, the cross-section of the contact hole 110 may be formed in a circle, but is not limited thereto, and may be formed in the shape of a triangle, a quadrangle, or another polygon.

또한 상기 컨택홀(110)의 단면의 직경은 1 ~ 200 ㎛, 바람직하게는 5 ~ 150 ㎛ 의 범위로 형성될 수 있으며, 2 이상의 컨택홀이 형성되는 경우 그 단면의 크기는 모두 같거나 다를 수 있다. The diameter of the cross-section of the contact hole 110 may be in the range of 1 to 200 μm, preferably 5 to 150 μm. When two or more contact holes are formed, the cross-sectional sizes of the contact holes may be the same or different. have.

상기 하나의 n측 연장 전극(111) 내 이웃하는 컨택홀(110) 간의 거리는 전체 발광 소자의 단면적에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 상기 하나의 n측 연장 전극 내 이웃하는 컨택홀(110) 간의 거리가 10 ~ 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 50 ~ 400 ㎛ 범위 내에 있도록 조절한다. The distance between the neighboring contact holes 110 in the one n-side extension electrode 111 may vary according to the cross-sectional area of the entire light emitting device. Preferably, the distance between neighboring contact holes 110 in the n- The distance is adjusted to be in the range of 10 to 500 mu m, more preferably in the range of 50 to 400 mu m.

한편, 상기 발광 영역 분리용 트렌치(120)의 폭은 0.5 ~ 20 ㎛, 바람직하게는 3 ~ 10 ㎛ 범위로 형성되는 것이 바람직하다. Meanwhile, the width of the light emitting region separation trench 120 is preferably in the range of 0.5 to 20 탆, preferably 3 to 10 탆.

또한 상기 n측 연장 전극(111)의 폭은 1 ~ 100 ㎛, 바람직하게는 5 ~ 50 ㎛ 범위 내로 조절할 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다. 특히, 상기 n측 연장 전극(111)의 폭이 일정하게 유지되면서 형성될 수 있으나, 상기 n측 전극 패드(112)로부터 거리가 멀어질수록 컨택홀을 연결하는 n측 연장 전극(111)의 폭이 감소할 수 있으며, 또한 그 반대로 상기 하나의 n측 연장 전극 내에서 n측 전극 패드(112)로부터 거리가 멀어질수록 컨택홀을 연결하는 n측 연장 전극(111)의 폭이 커질 수 있다. The width of the n-side extension electrode 111 can be controlled within a range of 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm, but is not limited thereto. In particular, the width of the n-side extension electrode 111 may be maintained constant. However, as the distance from the n-side electrode pad 112 increases, the width of the n-side extension electrode 111 The width of the n-side extension electrode 111 connecting the contact holes can be increased as the distance from the n-side electrode pad 112 increases in the one n-side extension electrode.

상기 n측 전극 패드(112)에는 하나 또는 2 이상의 n측 연장 전극(111)이 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 때 각각의 n측 연장 전극에 하나 이상의 컨택홀이 형성될 수 있다. 특히 상기 n측 연장 전극(111)은 절곡점이 없는 직선 형태뿐 만 아니라 하나 이상의 절곡점을 갖도록 형성될 수 있다. One or more n-side extension electrodes 111 may be electrically connected to the n-side electrode pad 112. At this time, one or more contact holes may be formed in each n-side extension electrode. In particular, the n-side extension electrode 111 may be formed to have not only a linear shape without a bending point but also at least one bending point.

그리고 상기 p측 전극 패드(122)에도 역시 하나 또는 2 이상의 p측 연장 전극(121)이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 2 이상의 p측 연장 전극(121)이 형성되는 경우 p측 전극 패드(122)에 연결되지 않는 반대편의 끝단은 각각 이격되어 형성되는 것이 일반적이나, 끝단이 서로 연결되어 폐도형을 형성할 수 있다. 상기와 같이 p측 연장 전극(121)의 끝단이 서로 연결되더라도 n측 연장 전극(111)과는 절연층에 의하여 이격될 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다. One or more p-side extension electrodes 121 may also be electrically connected to the p-side electrode pads 122. When the two or more p-side extending electrodes 121 are formed, opposite ends not connected to the p-side electrode pad 122 are generally spaced apart from each other, but their ends are connected to each other to form a closed shape . It is obvious to those skilled in the art that the n-side extending electrode 111 may be separated from the n-side extending electrode 111 by the insulating layer even if the ends of the p-side extending electrode 121 are connected to each other.

상기 본 발명의 반도체 발광소자의 발광 영역은 상기 트렌치(120)에 의하여 복수로 나누어질 수 있으며, 도 2에서 보는 바와 같이, 트렌치(120)가 2개 형성되는 경우 발광 영역은 3개의 영역으로 분리된다. 상기 복수의 컨택홀(110) 사이에 트렌치(120) 영역이 형성됨에 따라, 각 발광 영역은 하나 이상의 컨택홀(110)을 구비하게 된다. 하나의 소자 내에서 상기 트렌치에 의하여 분리 형성되는 발광 영역의 수는 크게 한정되지 않으나, 3 ~ 5개의 영역으로 분리되는 것이 바람직하며, 발광 영역 각각의 면적이 균일해 지도록 분리하는 것이 보다 바람직하다. The light emitting region of the semiconductor light emitting device of the present invention may be divided into a plurality of trenches 120 by the trench 120. When two trenches 120 are formed as shown in FIG. 2, do. As the trench 120 region is formed between the plurality of contact holes 110, each light emitting region includes one or more contact holes 110. The number of the light emitting regions separated and formed by the trenches in one device is not limited, but is preferably divided into 3 to 5 regions, and more preferably, each of the light emitting regions is uniformly separated.

상기 발광 영역이 분리됨에 따라, 각각의 발광 영역이 n측 연장 전극(111)과 p측 연장 전극(121)에 의하여 마치 개별 소자가 병렬 연결된 것과 같은 효과를 얻을 수 있고, 복수개의 컨택홀에 의한 전류 분산 효과를 기대할 수 있으며, 전류 밀도를 향상시켜 휘도를 높일 수 있다.
As the light emitting regions are separated, the respective light emitting regions can have the same effect as that of the individual elements connected in parallel by the n-side extending electrode 111 and the p-side extending electrode 121, The current dispersion effect can be expected, and the luminance can be increased by improving the current density.

이하, 본 발명의 하기 실시예를 통하여 본 발명의 반도체 발광소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, the semiconductor light emitting device of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples of the present invention.

실시예Example

도 2 내지 4와 같은 반도체 발광소자를 구성하기 위하여 사파이어 기판에 질화물 발광소자의 질화물층으로 GaN을 적용하였고, 연장 전극으로 일반적인 Au 기반 전극을 적용하여 발광소자를 얻었다.
In order to construct the semiconductor light emitting device as shown in FIGS. 2 to 4, GaN was applied to a nitride layer of a nitride light emitting device on a sapphire substrate, and a general Au based electrode was applied as an extended electrode to obtain a light emitting device.

비교예Comparative Example

사파이어 기판에 실시예와 동일한 질화물계 성분으로 적층하되, 도 5와 같은 평면도를 가지는 발광소자를 제조하였다.
A light emitting device having a planar view as shown in FIG. 5 was fabricated by stacking the same nitride-based components as in the example on a sapphire substrate.

상기 실시예 및 비교예의 발광소자에서의 발광 출력을 패키지 상태에서 120 mA의 동일 전류를 인가하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1 에 나타내었다. The light emission outputs of the light emitting devices of the examples and the comparative examples were measured by applying the same current of 120 mA in the package state, and the results are shown in Table 1 below.

실시예 Example 비교예Comparative Example 광출력(Optical power)
(mW)
Optical power
(mW)
217.2217.2 211211

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예의 발광소자는 비교예에 비하여 약 3.1% 이상 광출력 특성이 개선된 바, 실시예의 발광소자는 우수한 광출력 특성을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 1, it was confirmed that the light emitting device of the Example improved the light output characteristic by about 3.1% or more as compared with the Comparative Example, and that the light emitting device of the Example exhibited excellent light output characteristics.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

110: 컨택홀 111: n측 연장 전극
112: n측 전극 패드 120: 발광 영역 분리용 트렌치
121: p측 연장 전극 122: p측 전극 패드
130: 기판 140: 버퍼층
150: n형 질화물층 151: n-컨택층
160: 활성층 170: p형 질화물층
171: p-컨택층 180: 절연층
110: contact hole 111: n-side extended electrode
112: n-side electrode pad 120: light emitting region separation trench
121: p-side extending electrode 122: p-side electrode pad
130: substrate 140: buffer layer
150: n-type nitride layer 151: n- contact layer
160: active layer 170: p-type nitride layer
171: p-contact layer 180: insulating layer

Claims (14)

제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하는 반도체 발광소자에 있어서,
상기 제2 반도체층 및 활성층을 복수의 영역으로 분리하여, 발광 영역을 복수로 분리하는 트렌치;
상기 트렌치에 의하여 분리된 복수의 영역에, 상기 제1 반도체층을 노출시키도록 형성되는 전류 확산용 컨택홀;
상기 전류 확산용 컨택홀에 의하여 노출된 제1 반도체층을 전기적으로 연결하는 제1 연장 전극; 및
상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 연장 전극을 포함하고,
상기 제1 연장 전극 및 제2 연장 전극은 각각의 일부가 상기 트렌치와 교차하는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
A semiconductor light emitting device comprising a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer,
A trench separating the second semiconductor layer and the active layer into a plurality of regions and separating the light emitting regions into a plurality of regions;
A current diffusion contact hole formed to expose the first semiconductor layer in a plurality of regions separated by the trench;
A first extension electrode electrically connecting the first semiconductor layer exposed by the current diffusion contact hole; And
And a second extension electrode electrically connected to the second semiconductor layer,
Wherein the first elongated electrode and the second elongated electrode are formed in such a manner that a part of each of the first elongated electrode and the second elongated electrode intersects with the trench.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 트렌치에 의하여 분리되는 발광 영역 각각의 면적이 균일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
And the area of each of the light emitting regions separated by the trench is uniformly formed.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 연장 전극과, 상기 활성층, 제2 반도체층 또는 트렌치 영역간을 전기적으로 절연하고, 제2 연장전극과 트렌치 영역간을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
And an insulating layer electrically isolating the first extended electrode from the active layer, the second semiconductor layer, or the trench region, and electrically isolating the second extended electrode from the trench region.
제7항에 있어서,
상기 절연층은 상기 제2 반도체층과 제1 연장 전극 사이, 상기 전류 확산용 컨택홀의 측벽과 제1 연장 전극 사이 및 상기 트렌치의 표면과 제1 연장 전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the insulating layer is formed between the second semiconductor layer and the first extended electrode, between the sidewall of the current diffusion contact hole and the first extended electrode, and between the surface of the trench and the first extended electrode. .
제1항에 있어서,
상기 제1 연장 전극은 전류 확산용 컨택홀 내부, 제2 반도체층 및 트렌치 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first extension electrode is formed in the current diffusion contact hole, the second semiconductor layer, and the trench.
제1항에 있어서,
상기 전류 확산용 컨택홀은 제1 연장 전극 내 2개 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein at least two of the current diffusion contact holes are included in the first extended electrode.
제1항에 있어서,
상기 제1 연장 전극과 전기적으로 연결된 제1 전극 패드 및 상기 제2 연장 전극과 전기적으로 연결된 제2 전극 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Further comprising a first electrode pad electrically connected to the first extension electrode and a second electrode pad electrically connected to the second extension electrode.
제1항에 있어서,
상기 전류 확산용 컨택홀의 단면의 직경은 1 ~ 200 ㎛ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein a diameter of a cross section of the current diffusion contact hole is in a range of 1 to 200 mu m.
제1항에 있어서,
상기 전류 확산용 컨택홀의 단면은 원, 삼각형 또는 사각형 형태인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the current diffusion contact hole has a circular, triangular or rectangular cross section.
제1항에 있어서,
상기 트렌치의 폭은 0.5 ~ 20 ㎛ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the width of the trench is in the range of 0.5 to 20 mu m.
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