KR101574337B1 - Ｕｖ 발광다이오드 제작 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

자외전 발광다이오드나 가시광선 영역대의 발광 다이오드가 개선될 수 있는 발광소자의 전극이 개시된다. 본 발명에 따른 반도체의 발광소자의 전극은 화합물 반도체 발광소자의 p형 화합물 반도체층 상에 형성되는 전극에 있어서, 상기 p형 화합물 반도체층 상에 In, Sn, Zn, Ga, Al, Cd, Mg, Be, Ag, Mo, V, Cu, Ir, Rh, Ru, W, Co, Ni, Ti, Mn, Sb 및 La으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 한 원소를 포함하는 산화물로 형성되는 층을 포함하고, 상기 전극을 형성하는 과정 또는 형성한 후 전자빔 (electron beam), 이온빔 (ion beam) 및 중성빔(neutron beam) 중 적어도 한가지가 조사된다. 이와 같은 구성에 의하면, 발광 다이오드가 자외선영역에서 높은 광투과율을 가질 수 있어 그 성능이 개선된다.

Description

ＵＶ 발광다이오드 제작 및 이의 제조방법{ULTRA VIOLET LIGHT EMITTING DIODES FABRICATION AND ITS FABRICATING METHOD}

본 발명은 발광다이오드 제조방법에 관한 것으로, 기존의 자외선 영역 및 가시광선 영역에서 투명전극의 빛 흡수가 많이 일어났다. 그래서 고효율 발광다이오드를 제작하기 위하여 투명전극층은 ITO, ZnO, IGZO, SnO2, HfO2, AZO, CIO, IZO 들 중 적어도 하나를 증착한 다음 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하여 자외선영역에서 높은 광투과율을 가짐에 따라 자외선 발광다이오드나 가시광선영역대의 발광다이오드를 개선할 수 있다.

반도체에서 백색 발광다이오드를 제작하기 위해서는 자외선영역의 파장을 가진 발광다이오드에 황록색 형광체를 도포하여 백색 발광다이오드를 제작하는 방법, 청색 발광다이오드에 황록색 형광체를 도포하여 백색 발광다이오드를 만드는 방법, 마지막으로 삼원색 발광다이오드를 이용하여 백색을 만드는 방법으로 나뉜다. 백색을 만들기 위하여 자외선 영역의 파장을 가진 발광다이오드를 이용하게 되는데 기존의 자외선 영역 발광다이오드에서는 투명 전극층에서 빛의 흡수를 가져 오게 되어 고효율 자외선영역 발광다이오드 제작이 어려웠다. 또한 자외선 영역의 발광다이오드는 살균작용 및 산업의 전 영역에서 사용하게 되는데 앞에서 설명한 바와 같이 자외선 영역에서 투명전극의 빛 흡수에 의하여 고 효율 자외선 영역 발광다이오드를 제작하기 힘들었다.

그 이유로 자외선 영역 발광 다이오드는 다양한 시장성을 확보하지 못하였으며, 특성의 향상도 더디게 진행되어 왔으며 이를 개선하여 자외선 영역에서의 광특성 효율을 향상 시킨다면 낮은 시장성을 높게 이끌어 낼 수 있으며 더 넓은 분야로의 발전가능성을 가지고 있다.

본 발명은 자외선 발광다이오드에서 발생할 수 있는 문제를 최소화 하고 기존의 자외선 발광다이오드의 낮은 광특성 효율을 증대 시키는 방법이다. 에너지 절감 및 친환경 광원으로의 반도체 조명이 필요하며 자외선 영역의 파장을 갖는 발광 다이오드는 위폐감지기, 살균기, 공기 및 수진 정화기 등 의로, 환경, 바이오산업에 활용이 가능하지만 아직 기술적으로 많은 발전이 필요한 분야이며 생산성 및 고효율 UV-LED체계 또한 필요하다.

또한 그동안 자외선을 내는 장치로 수은램프가 많이 사용됐는데 환경오염 물질인 수은이 쓰이고 오존이 발생해 많은 문제를 일으키지만 UV-LED는 독성 물질이 없고 단일 파장을 내기 때문에 동식물은 물론 사람에게도 그대로 사용할 수 있다. 특히 UV-LED는 수은램프에 비해 수명이 길고 출력이 높아 그 활용성이 높다.

자외선 영역의 발광다이오드는 사파이어기판에 MQCVD (metal organic chemical vator deposition)를 이용하여 핵층 GaN, u-GaN, n-GaN, MQWs(multi Quantum well),p-GaN을 순서대로 성장한다. 이후 ICP 장비를 이용하여 p-GaN를 n-GaN까지 식각하여 n-GaN을 노출한다. 이후 투명전극층을 형성한다. 이때 투명전극층은 ITO, ZnO, IGZO, SnO2, HfO2, AZO, CIO, IZO 들 중 적어도 하나를 증착한 다음 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하여 투명전극층의 전기적 특성 및 광학적 특성을 증가시킬 수 있다. 이후 차례대로 n 전극과 p전극을 형성한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체의 발광소자의 전극은 화합물 반도체 발광소자의 p형 화합물 반도체층 상에 형성되는 전극에 있어서, 상기 p형 화합물 반도체층 상에 In, Sn, Zn, Ga, Al, Cd, Mg, Be, Ag, Mo, V, Cu, Ir, Rh, Ru, W, Co, Ni, Ti, Mn, Sb 및 La으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 한 원소를 포함하는 산화물로 형성되는 층을 포함하고, 상기 전극을 형성하는 과정 또는 형성한 후 전자빔 (electron beam), 이온빔 (ion beam) 및 중성빔(neutron beam) 중 적어도 한가지가 조사된다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체의 발광소자의 전극은 화합물 반도체 발광소자의 p형 화합물 반도체층 상에 형성되는 전극에 있어서, 상기 p형 화합물 반도체층 상에 Ag, Ag-계 합금, Zn-계 합금, Ni-계 합금, La-계 합금, Mg-계 합금, 첨가원소가 함유된 인듐산화물 및 첨가원소가 함유된 SnO2으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되는 오믹콘택트층을 포함하고, 상기 전극을 형성하는 과정 또는 형성한 후 전자빔 (electron beam), 이온빔 (ion beam) 및 중성빔(neutron beam) 중 적어도 한가지기 조사된다.

이때, 상기 첨가원소는 Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Mn, Hg, Pr, Sb 및 La으로 이루어 지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 상기 인듐산화물 및 SnO2에 대한 상기 첨가원소의 함유비는 각각 0.001 내지 49 at％인 것이 바람직하다.

본 발명은 발광다이오드 제조방법에 관한 것으로, 기존의 자외선 영역 및 가시광선 영역에서 투명전극의 빛 흡수가 많이 일어났다. 그래서 고효율 발광다이오드를 제작하기 위하여 투명전극층은 ITO, ZnO, IGZO, SnO2, HfO2, AZO, CIO, IZO 들 중 적어도 하나를 증착한 다음 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하여 자외선영역에서 높은 광투과율을 가짐에 따라 자외선 발광다이오드나 가시광선영역대의 발광다이오드를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 발광다이오드를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 발광다이오드의 성능을 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 발광다이오드를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 사파이어기판에 MQCVD (metal organic chemical vator deposition)를 이용하여 핵층 GaN, u-GaN, n-GaN, MQWs(multi Quantum well),p-GaN을 순서대로 성장한다. 이후 ICP 장비를 이용하여 p-GaN를 n-GaN까지 식각하여 n-GaN을 노출한다. 이후 투명전극층을 형성한다. 이때 투명전극층은 ITO, ZnO, IGZO, SnO2, HfO2, AZO, CIO, IZO 들 중 적어도 하나를 증착한 다음 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하여 투명전극층의 전기적 특성 및 광학적 특성을 증가시킬 수 있다. 이후 차례대로 n 전극과 p전극을 형성한다.

본 발명에 대해 좀더 자세히 설명하면, 본 발명은 발광다이오드 제조방법에 관한 것으로, 기존의 자외선 영역 및 가시광선 영역에서 투명전극의 빛 흡수가 많이 일어났다. 그래서 고효율 발광다이오드를 제작하기 위하여 투명전극층은 ITO, ZnO, IGZO, SnO2, HfO2, AZO, CIO, IZO 들 중 적어도 하나를 증착한 다음 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하여 자외선영역에서 높은 광투과율을 가짐에 따라 자외선 발광다이오드나 가시광선영역대의 발광다이오드를 개선할 수 있다.

자외선 영역의 발광다이오드를 제작 및 이의 제조 방법으로 종래의 자외선영역의 발광다이오드는 투명전극층에서 빛의 흠수가 일어나 고효율로 제작하는데 큰 어려움이 있었다. 이를 개선하기 위하여 상기에 설명한 바와 같이 투명전극층 ITO, ZnO, IGZO, SnO2, HfO2, AZO, CIO, IZO 들 중 적어도 하나를 증착한 다음 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하여 투명전극의 광학적 효과를 향상시킬 수 있다. 이는 종래의 투명전극층에서의 낮은 투과율에 비하여 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 해 줌으로 기존의 자외선영역에서의 낮은 투과율을 높이는 효과를 기대 할 수 있다.

본 발명에 의한 반도체의 발광소자의 전극은 화합물 반도체 발광소자의 p형 화합물 반도체층 상에 형성되는 전극에 있어서, 상기 p형 화합물 반도체층 상에 In, Sn, Zn, Ga, Al, Cd, Mg, Be, Ag, Mo, V, Cu, Ir, Rh, Ru, W, Co, Ni, Ti, Mn, Sb 및 La으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 한 원소를 포함하는 산화물로 형성되는 층을 포함하고, 상기 전극을 형성하는 과정 또는 형성한 후 전자빔 (electron beam), 이온빔 (ion beam) 및 중성빔(neutron beam) 중 적어도 한가지가 조사된다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체의 발광소자의 전극은 화합물 반도체 발광소자의 p형 화합물 반도체층 상에 형성되는 전극에 있어서, 상기 p형 화합물 반도체층 상에 Ag, Ag-계 합금, Zn-계 합금, Ni-계 합금, La-계 합금, Mg-계 합금, 첨가원소가 함유된 인듐산화물 및 첨가원소가 함유된 SnO2으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되는 오믹콘택트층을 포함하고, 상기 전극을 형성하는 과정 또는 형성한 후 전자빔 (electron beam), 이온빔 (ion beam) 및 중성빔(neutron beam) 중 적어도 한가지기 조사된다.

이때, 상기 첨가원소는 Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Mn, Hg, Pr, Sb 및 La으로 이루어 지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 상기 인듐산화물 및 SnO2에 대한 상기 첨가원소의 함유비는 각각 0.001 내지 49 at％인 것이 바람직하다.

기능 및 작용을 살펴보면 자외선영역 발광다이오드에 투명전극이 삽입되고, 투명전극의 자외선 영역에서의 투과도를 높이기 위해 Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리를 하고, Electron beam 처리 혹은 Ion Beam 처리 혹은 중성 Ion beam 처리된 투명전극을 자외선영역의 발광다이오드에 적용하여 광효율을 증가시킬 수 있다.

도 2를 참고하면, 도 2는 Electron beam 처리된 투명전극과 Electron beam 처리되지 않은 투명전극의 광투과도를 나타내며 자외선 영역대에서 30%이상의 높은 광투과율의 증가를 확인할 수 있다.

도 3을 참고하면, 자외선 영역에서 높은 투과율을 보이는 Electron beam 처리된 투명전극을 도 1의 도시와 같이 LED에 적용한 후 광특성 효율을 측정한 결과 동일한 Current에서 투명전극에 Electron beam 처리가 된 LED소자에서 더 효율적인 광 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 자외광을 발광하는 자외선(UV) 발광 다이오드 제조 방법으로서,
   기판 상에 n형 화합물 반도체층, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well)층, p형 화합물 반도체층을 차례로 형성하는 단계;
   상기 p형 화합물 반도체층 상에 Ag, Ag-계 합금, Zn-계 합금, Ni-계 합금, La-계 합금, Mg-계 합금, 첨가원소가 함유된 인듐산화물 및 첨가원소가 함유된 SnO2으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되는 오믹콘택트층을 형성하는 단계;
   상기 오믹콘택트층 상에 In, Sn, Zn, Ga, Al, Cd, Mg, Be, Ag, Mo, V, Cu, Ir, Rh, Ru, W, Co, Ni, Ti, Mn, Sb 및 La으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 한 원소를 포함하는 산화물로 이루어진 투명전극층을 형성하는 단계; 및
   상기 투명전극층에 전자빔 (electron beam)을 조사하는 단계를 포함하고,
   상기 첨가원소는 Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Mn, Hg, Pr, Sb 및 La으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나인 자외선(UV) 발광 다이오드 제조 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 인듐산화물 및 SnO2에 대한 상기 첨가원소의 함유비는 각각 0.001 내지 49 at％인 것을 특징으로 하는 자외선(UV) 발광 다이오드 제조 방법.

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