KR101744931B1 - Semiconductor Light Emitting Device and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

발광구조물 상에 탄소 나노 튜브(Carbon NanoTube)를 재료로 하는 투명 전극을 갖는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 반도체 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및 상기 p형 반도체층 상면에 형성된 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 포함할 수 있다.A semiconductor light emitting device having a transparent electrode made of carbon nanotubes on a light emitting structure and a method of manufacturing the same are disclosed. The semiconductor light emitting device includes: a substrate; A light emitting structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer formed on the substrate; And a transparent electrode including carbon nanotubes formed on the surface of the p-type semiconductor layer.

Description

반도체 발광 소자 및 그 제조방법 {Semiconductor Light Emitting Device and Manufacturing Method Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a semiconductor light emitting device,

본 발명은 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광구조물 상에 탄소 나노 튜브(Carbon NanoTube)를 재료로 하는 투명 전극을 갖는 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor light emitting device having a transparent electrode made of carbon nanotubes on a light emitting structure and a method of manufacturing the same.

일반적으로 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.Generally, a light emitting diode (LED) refers to a semiconductor device capable of realizing light of various colors by forming a light emitting source by changing a compound semiconductor material such as GaAs, AlGaAs, GaN, and InGaInP.

이러한 발광 다이오드는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있어 광원으로 사용할 수 있는 반도체 발광소자이다. Such a light emitting diode is a semiconductor light emitting device that can generate light of various colors due to the recombination of electrons and holes at the junction portion of p and n type semiconductors when a current is applied and can be used as a light source.

또한, 발광 다이오드는 필라멘트에 기초한 광원에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.In addition, since LEDs have various advantages such as long lifetime, low power supply, excellent initial driving characteristic, high vibration resistance, etc., compared with the light source based on filament, the demand thereof is continuously increasing. Particularly, in recent years, group III nitride semiconductors capable of emitting light in a short-wavelength region of the blue system have been spotlighted.

이러한 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 기판 상에 n형 및 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 구비하는 발광구조물을 성장시킴으로써 얻어진다. 며, III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 발광구조물의 표면에는 광을 통과시킬 수 있는 투광성을 가지면서 동시에 전극으로 작용할 수 있도록 도전성을 갖는 투명 전극이 형성된다. A light emitting device using such a group III nitride semiconductor is obtained by growing a light emitting structure including n-type and p-type semiconductor layers and an active layer formed therebetween on a substrate. In a light emitting device using a group III nitride semiconductor, a transparent electrode is formed on the surface of the light emitting structure so as to have light transmittance capable of passing light therethrough and conductivity so as to act as an electrode.

이러한 투명 전극을 형성하기 위한 재료로서 종래에는 주로 산화인듐주석(ITO) 박막이 주로 사용되었다. 상기 산화인듐주석(ITO)는 높은 수준의 도전성과 투광성을 갖는 것을 알려져 있으나, 원료가 되는 인듐의 생산량이 감소되면서 인듐 가격이 상승함으로써 반도체 발광소자의 생산 단가를 상승시키게 되고, 인듐 자원이 고갈되어 감에 따라 앞으로 인듐의 가격은 더욱 더 상승할 것으로 예측된다. 더하여, 산화인듐주석은 유연성이 부족하여 쉽게 부스러지는 단점을 갖는 한편, 저항이 크다는 단점이 있었다. As a material for forming such a transparent electrode, indium tin oxide (ITO) thin film was mainly used. The indium tin oxide (ITO) is known to have a high level of conductivity and transparency. However, since the production amount of indium as a raw material is decreased, the production cost of the semiconductor light emitting device is increased by increasing the indium price, The price of indium is expected to rise further in the future. In addition, indium tin oxide has a disadvantage that it is easily broken due to lack of flexibility, while it has a disadvantage of high resistance.

또한, 상기 산화인듐주석(ITO)와 같은 투명전극을 사용하는 경우, 투명전극과 플라스틱 기판간의 소재차이에 의한 열팽창계수차이에 의해서 발광소자를 제조하는 공정 및 발광소자가 발광하는 중에 기판이 변형되는 문제점이 있었다. In addition, when a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO) is used, a process of manufacturing a light emitting device by a difference in thermal expansion coefficient due to a difference in materials between a transparent electrode and a plastic substrate, There was a problem.

따라서, 당 기술 분야에서는 산화인듐주석을 대체할 수 있는 새로운 반도체 발광소자의 투명 전극 재료의 개발이 절실히 요구되고 있다.
Accordingly, there is a desperate need in the art to develop a transparent electrode material for a new semiconductor light emitting device that can replace indium tin oxide.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 광효율이 높고, 제조공정을 단순화하면서 기판변형을 최소화하고, 소재간 접착이 안정적으로 유지될 수 있도록 탄소나노튜브를 투명 전극으로 사용한 반도체 발광소자 및 제조방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems and it is an object of the present invention to provide a transparent electrode having a high light efficiency, simplifying a manufacturing process, minimizing substrate deformation, And to provide a semiconductor light emitting device and a manufacturing method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및As a specific means for accomplishing the above object, the present invention provides a semiconductor device comprising: a substrate; A light emitting structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer formed on the substrate; And

상기 p형 반도체층 상면에 형성된 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다.And a transparent electrode including carbon nanotubes formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer.

바람직하게, 상기 투명 전극은 탄소 나노튜브 및 투광성 접착제를 혼합한 재료로 형성될 수 있다.Preferably, the transparent electrode may be formed of a mixture of a carbon nanotube and a translucent adhesive.

바람직하게, 상기 투명 전극은, 상기 p형 반도체층 상면과 접촉하며, 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층 및 상기 제1 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 상기 제1 전극층 및 상기 p형 반도체층 상면과 접촉하며, 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제2 전극층을 포함할 수 있다.Preferably, the transparent electrode is in contact with the upper surface of the p-type semiconductor layer, and includes a first electrode layer made of carbon nanotubes and a second electrode layer contacting the upper surface of the first electrode layer and the p-type semiconductor layer to cover at least a part of the first electrode layer. And a second electrode layer made of indium tin oxide (ITO).

바람직하게, 상기 투명 전극은, 상기 p형 반도체층 상면의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 p형 반도체층 상면을 노출시키는 노출영역을 갖도록 형성되며, 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제1 전극층; 상기 노출영역의 적어도 일부에 형성되어 상기 p형 반도체층 상면의 적어도 일부와 접촉하며, 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층 및 상기 제2 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 형성된 투광성 접착층을 포함할 수 있다.Preferably, the transparent electrode includes a first electrode layer formed of indium tin oxide (ITO) and having an exposed region that is in contact with at least a part of the upper surface of the p-type semiconductor layer and exposes an upper surface of the p-type semiconductor layer. A second electrode layer formed on at least a portion of the exposed region and contacting at least a part of the upper surface of the p-type semiconductor layer, and a light-transmissive adhesive layer formed to cover at least a part of the second electrode layer.

또한, 본 발명은 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 형성하는 단계; 및 상기 p형 반도체층 상에 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming a light emitting structure having an n-type semiconductor layer, an active layer and a p-type semiconductor layer on a substrate; And forming a transparent electrode including carbon nanotubes on the p-type semiconductor layer.

바람직하게, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는, 탄소 나노튜브와 투광성 접착제를 혼합하는 단계 및 상기 탄소 나노튜브와 투광성 접착제를 혼합된 재료를 이용하여 상기 p형 반도체층 상에 박막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of forming the transparent electrode includes a step of mixing a carbon nanotube and a light-transmitting adhesive, and a step of forming a thin film on the p-type semiconductor layer by using a mixed material of the carbon nanotube and the light- .

바람직하게, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는, 상기 p형 반도체층 상에, 상기 p형 반도체층 상면을 노출시키는 노출영역과 상면을 커버하는 차단영역이 패터닝된 마스크층을 형성하는 단계; 상기 노출영역 상에 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층을 형성하는 단계; 상기 마스크층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 상기 제1 전극층 및 상기 p형 반도체층 상면과 접촉하며, 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step of forming the transparent electrode includes: forming a mask layer on the p-type semiconductor layer, the mask layer having a patterned mask region covering an exposed region and an upper surface of the p-type semiconductor layer; Forming a first electrode layer of carbon nanotubes on the exposed region; Removing the mask layer; And forming a second electrode layer made of indium tin oxide (ITO) in contact with the first electrode layer and the upper surface of the p-type semiconductor layer to cover at least a part of the first electrode layer.

바람직하게, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는, 상기 p형 반도체층 상에, 상기 p형 반도체층 상면을 노출시키는 노출영역과 상면을 커버하는 차단영역이 패터닝된 마스크층을 형성하는 단계; 상기 노출영역 상에 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제1 전극층을 형성하는 단계; 상기 마스크층을 제거하는 단계; 상기 마스크층이 제거되어 노출된 p형 반도체층 상면에 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 형성된 투광성 접착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Preferably, the step of forming the transparent electrode includes: forming a mask layer on the p-type semiconductor layer, the mask layer having a patterned mask region covering an exposed region and an upper surface of the p-type semiconductor layer; Forming a first electrode layer made of indium tin oxide (ITO) on the exposed region; Removing the mask layer; Forming a second electrode layer of carbon nanotubes on the exposed p-type semiconductor layer by removing the mask layer; And forming a light-transmitting adhesive layer formed to cover at least a part of the second electrode layer.

본 발명에 의하면, 기판상에 구비되는 발광구조물의 p형 반도체층 상면에 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 형성함으로써, 종래의 투명전극을 갖는 반도체 발광소자에 비해 제조 비용이 저렴한 효과가 있다.According to the present invention, by forming the transparent electrode including the carbon nanotubes on the p-type semiconductor layer of the light emitting structure provided on the substrate, the manufacturing cost is lower than that of the conventional semiconductor light emitting device having the transparent electrode.

또한, p형 반도체층과 탄소 나노튜브와의 접착력을 향상시켜 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Further, the adhesion between the p-type semiconductor layer and the carbon nanotubes can be improved and the reliability of the light emitting device can be improved.

또한, 저항이 낮고, 투과도가 높은 탄소 나노튜브로 인해 전기 전도도의 균일성이 우수하며, 가시광선 영역에서 우수한 투과도를 제공할 수 있다.
In addition, the carbon nanotubes having a low resistance and high transmittance are excellent in the uniformity of electric conductivity and can provide excellent transmittance in the visible light region.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 공정순으로 도시한 공정별 단면도이다.
도 5(a) 내지 도 5(d)는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 공정순으로 도시한 공정별 단면도이다.
도 6(a) 내지 도 6(e)는 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 공정순으로 도시한 공정별 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
4 (a) to 4 (c) are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention, in order of process.
5 (a) to 5 (d) are cross-sectional views showing steps of a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
6 (a) to 6 (e) are cross-sectional views showing steps of a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 첨부된 도면을 따라 더욱 상세히 설명한다. Preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(110)의 상면에 순차적으로 n형 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 반도체층(140)이 적층된다. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor light emitting device 100 according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 110, The n-type semiconductor layer 120, the active layer 130, and the p-type semiconductor layer 140 are sequentially stacked.

그리고, 투명 전극(150)이 p형 반도체층(140)과 전기적으로 접촉되도록 형성되며, n형 전극이 n형 반도체층(120) 상에 형성된다. 도시하지는 않았지만, 투명 전극(150)의 상면에는 p형 전극이 더 형성될 수 있다.
The transparent electrode 150 is formed to be in electrical contact with the p-type semiconductor layer 140, and the n-type electrode is formed on the n-type semiconductor layer 120. Although not shown, a p-type electrode may be further formed on the upper surface of the transparent electrode 150.

상기 기판(110)은 질화물 반도체층의 성장을 위해 제공되는 성장용 기판으로서, 고저항성 기판이며 주로 사파이어 기판을 사용할 수 있다. The substrate 110 is a growth substrate provided for growth of a nitride semiconductor layer, which is a high-resistance substrate, and mainly a sapphire substrate can be used.

이러한 사파이어 기판은 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a축 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 하지만, 본 실시예에서 기판(110)은 사파이어 기판으로 제한되는 것은 아니며, 사파이어 기판 대신 SiC, Si, GaN, AlN 등으로 이루어진 기판도 사용 가능하다.
This sapphire substrate is a crystal having a hexagonal-rhombo (cubic) rhombo-symmetry property with lattice constants of 13.001 Å and 4.758 Å in the c-axis and a-axis directions, (1102) plane, and the like. In this case, the C-plane is relatively easy to grow the nitride film, and is stable at high temperature, and thus is mainly used as a substrate for nitride growth. However, in this embodiment, the substrate 110 is not limited to a sapphire substrate, and a substrate made of SiC, Si, GaN, AlN or the like may be used instead of the sapphire substrate.

그리고, n형 반도체층(120) 및 p형 반도체층(140)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖고, 각각 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. The n-type semiconductor layer 120 and the p-type semiconductor layer 140 are formed of a composition formula of Al x In y Ga (1-xy ) N (where 0? X? 1, 0? Y? 1), and may be made of a semiconductor material doped with an n-type impurity and a p-type impurity, respectively, and typically GaN, AlGaN, and InGaN.

또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다. The n-type impurity may be Si, Ge, Se, Te, or C, and the p-type impurity may be Mg, Zn, or Be.

상기 n형 및 p형 반도체층(120, 140)은 질화물 반도체층 성장에 관하여 공지된 공정을 이용할 수 있으며, 예컨대, 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔성장법(MBE) 및 하이드라이드 기상증착법(HVPE) 등이 이에 해당한다.
The n-type and p-type semiconductor layers 120 and 140 may be formed by a known process for growing a nitride semiconductor layer. For example, an organic metal vapor deposition (MOCVD) process, a molecular beam growth process (MBE), and a hydride vapor deposition (HVPE).

그리고, 도시하지는 않았지만, 기판(110)과 n형 반도체층(120) 사이의 격자부정합을 완화하기 위해 버퍼층(미도시)이 기판(110) 상에 형성될 수 있으며, 이러한 버퍼층은 III-V족 질화물계 화합물 반도체로 이루어진 n형 물질층 또는 언도프(undoped) 물질층으로서, AlN 또는 n-GaN을 포함하는 저온핵성장층일 수 있다.
Although not shown, a buffer layer (not shown) may be formed on the substrate 110 to mitigate lattice mismatch between the substrate 110 and the n-type semiconductor layer 120, An n-type material layer made of a nitride-based compound semiconductor or an undoped material layer, may be a low temperature nucleation layer including AlN or n-GaN.

그리고, 상기 활성층(130)은 전자-정공의 캐리어 재결합에 의해 광방출이 일어나는 물질층으로서, 복수개의 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물 구조(Multi Quantum Well: MQW)를 갖는 GaN 계열의 III-V족 질화물계 화합물 반도체층이 바람직하며, 그 중에서도 양자장벽층은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0<y≤1, 0<x+y≤1)으로 이루어질 수 있으며, 양자우물층은 InzGa(1-z)N(0≤z≤1)으로 이루어질 수 있다. 이때, 양자장벽층은 p형 반도체층(140)으로부터 주입되는 정공이 터널링가능한 두께를 갖는 초격자구조로 이루어질 수 있다.
The active layer 130 has a multi quantum well structure (MQW) in which a plurality of quantum well layers and a quantum barrier layer are alternately stacked, as material layers in which light emission occurs by carrier recombination of electron-holes and having a III-V nitride compound semiconductor layer of the GaN group preferably, the quantum barrier layer Among these are Al x in y Ga (1- xy) N (0≤x≤1, 0 <y≤1, 0 <x + y? 1), and the quantum well layer may be made of In z Ga (1-z) N (0? z ? 1). At this time, the quantum barrier layer may have a superlattice structure having a thickness allowing holes injected from the p-type semiconductor layer 140 to be tunnelable.

이러한 활성층(130)에서 생성된 빛은 p형 반도체층(140) 또는 기판(110)을 통해 반도체 발광소자의 외부로 방출될 수 있다. 특히 p형 반도체층(140)를 통해 반도체 발광소자의 외부로 빛이 방출되는 구조에서, p형 반도체층(140)과의 오믹 접촉을 형성하면서 방출되는 빛의 손실을 막기 위해 도전성을 갖는 투명 전극(150)이 p형 반도체층(140)의 상면에 형성된다.Light generated in the active layer 130 may be emitted to the outside of the semiconductor light emitting device through the p-type semiconductor layer 140 or the substrate 110. In particular, in the structure in which light is emitted to the outside of the semiconductor light emitting device through the p-type semiconductor layer 140, in order to prevent loss of light emitted while forming ohmic contact with the p-type semiconductor layer 140, (150) is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer (140).

본 발명의 제1실시예에서, 상기 투명 전극(150)은 탄소 나노튜브(Carbon NanoTube)를 포함하는 특징을 갖는다.In the first embodiment of the present invention, the transparent electrode 150 has a feature of including carbon nanotubes (Carbon NanoTube).

즉, 탄소들이 벌집처럼 연결되어 다발 형태를 이루는 탄소 나노튜브는 1나노미터의 크기로, 강철보다 100배 강하고 구리보다 1천 배 우수한 전기 전도성을 가지며, 적외선 영역 및 가시광선 영역에서 우수한 광 투과성을 갖는다. That is, carbon nanotubes in the form of bundles of carbon in the form of a honeycomb are 1 nanometer in size, 100 times stronger than steel, 1000 times better than copper, and excellent light transmittance in the infrared region and visible region .

이러한 탄소 나노튜브는 완벽한 구조와 더불어 기계적·물리적·전기적 및 열적 특성을 갖고 있으며, 전기전자·정보통신 등 폭넓은 분야에서 응용 가능성이 제시되면서 차세대 전자소자 소재로 주목 받고 있다.These carbon nanotubes have a perfect structure, mechanical, physical, electrical and thermal properties, and have been attracting attention as a next generation electronic device material because of their potential applications in a wide range of fields such as electric, electronic and communication.

한편, 상기 탄소 나노튜브는 p형 반도체층(140)과의 접착이 강하게 이루어지지 못하는 단점이 있는데, 이러한 단점을 해소하기 위해, 본 발명에서는 탄소 나노튜브 및 투광성 접착제를 혼합한 재료로 투명 전극(150)을 형성한다. 이를 통해 투광성을 유지하면서 전기적으로 우수한 특성을 갖는 탄소 나노튜브로 이루어진 투명전극을 형성할 수 있다.
In order to solve such a problem, the present invention uses a mixture of a carbon nanotube and a light-transmitting adhesive to form a transparent electrode (not shown) 150). Thus, a transparent electrode made of carbon nanotubes having excellent electrical properties can be formed while maintaining light transmittance.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도이다. 도 1과 비교할 때, 도 2에 도시된 본 발명의 제2실시형태는, 투명 전극의 구조에서 차이점을 갖는다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention. Compared with Fig. 1, the second embodiment of the present invention shown in Fig. 2 has a difference in the structure of the transparent electrode.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자(100a)는, 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층(150a)과 이를 커버하는 산화인듐주석으로 이루어진 제2 전극층(150b)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 2, the semiconductor light emitting device 100a according to the second embodiment of the present invention includes a first electrode layer 150a made of carbon nanotubes and a second electrode layer 150b made of indium tin oxide covering the first electrode layer 150a ) May be formed.

이와 같이, 도 2의 실시예에서, 접착력이 약한 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층(150a)을 산화인듐주석(ITO)으로 이루어진 제2 전극층(150b)이 덮어 커버함으로써 탄소 나노튜브의 약한 접착성을 보완할 수 있다.
2, the first electrode layer 150a made of carbon nanotubes having weak adhesion is covered and covered with the second electrode layer 150b made of indium tin oxide (ITO), so that the weak adhesion of the carbon nanotubes Can be supplemented.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도로서, 도 1 및 도 2과 비교할 때, 도 3에 도시된 본 발명의 제3실시예 역시 투명 전극의 구조에서 차이점을 갖는다.3 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention. In comparison with FIGS. 1 and 2, the third embodiment of the present invention shown in FIG. 3 also has a difference in the structure of the transparent electrode.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 반도체 발광소자(100c)는, 산화인듐주석(ITO)으로 이루어진 제1 전극층(150c)과 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층(150d) 및 투광성 접착층(150e)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이와 같이, 도 2의 제2실시예와 유사하게, 접착력이 약한 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층(150d)을 투광성 접착층(150e)로 덮어 커버함으로써 탄소 나노튜브의 약한 접착성을 보완할 수 있는 것이다.
3, the semiconductor light emitting device 100c according to the third embodiment of the present invention includes a first electrode layer 150c made of indium tin oxide (ITO), a second electrode layer 150d made of carbon nanotubes And a light-transmitting adhesive layer 150e. 2, the second electrode layer 150d made of carbon nanotubes having weak adhesion is covered with the light-transmitting adhesive layer 150e to cover the weak adhesion of the carbon nanotubes will be.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 공정순으로 도시한 공정별 단면도이다. FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to various embodiments of the present invention.

먼저, 도 4(a)를 참조하면, 기판(110) 상에 n형 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 반도체층(140)을 순차 적층하여 발광구조물을 형성한다.Referring to FIG. 4A, an n-type semiconductor layer 120, an active layer 130, and a p-type semiconductor layer 140 are sequentially formed on a substrate 110 to form a light emitting structure.

이어서, 도 4(b)에 도시한 것과 같이, 도 4(a)에서 얻어진 구조물에서 p형 반도체층(140) 및 활성층(130)의 일부 영역을 식각하여 n형 반도체층(120)을 노출시킨다.4 (b), a part of the p-type semiconductor layer 140 and the active layer 130 are etched in the structure obtained in FIG. 4 (a) to expose the n-type semiconductor layer 120 .

이어, 도 4(c)에 도시한 것과 같이, 도 4(b)에서 얻어진 구조물에서, p형 반도체층(140)의 상면에 접촉하도록 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극(150)을 형성한다. 도 4(c)에 도시된 실시형태는, 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극(150)을 형성하기 이전에 탄소 나노튜브와 투광성 접착제를 혼합하는 과정을 포함한다.4 (c), a transparent electrode 150 including carbon nanotubes is formed so as to be in contact with the upper surface of the p-type semiconductor layer 140 in the structure obtained in FIG. 4 (b). The embodiment shown in FIG. 4 (c) includes a step of mixing the carbon nanotube and the translucent adhesive before forming the transparent electrode 150 including the carbon nanotubes.

이와 같이, 투광성 접착제가 혼한됩 탄소 나노튜브는 CVD공정 및 스프레이공정을 이용하여 p형 반도체층(140)상에 형성될 수 있다. 투광성 접착제와 탄소 나노튜브를 혼합한 재료를 사용함으로써, 투광성을 유지하면서도 접착성이 떨어지는 탄소 나노튜브의 단점을 보완할 수 있다.
As described above, the carbon nanotubes mixed with the light-transmitting adhesive can be formed on the p-type semiconductor layer 140 by using the CVD process and the spray process. By using a material in which a translucent adhesive and a carbon nanotube are mixed, the disadvantage of a carbon nanotube that maintains translucency and deteriorates adhesiveness can be compensated for.

다음으로 도 5는 도 2에 도시된 제2실시예에 따른 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 공정순으로 도시한다. 발광구조물을 형성하고 메사식각을 진행하는 공정은 도 4(a)와 4(b)에 도시된 공정과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Next, FIG. 5 shows a method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the second embodiment shown in FIG. 2 in the order of process. The process of forming the light emitting structure and advancing the mesa etching process is the same as the process shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), so that a description thereof will be omitted.

도 5(a)에 도시한 바와 같이, p형 반도체층(140)의 상면에 p형 반도체층(140)의 상면을 노출시키는 마스크층(170)을 형성한다. 상기 마스크층(170)이 형성하는 p 형 반도체층(140)의 노출영역은 특정 패턴을 갖도록 패터닝될 수 있다.A mask layer 170 is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 140 to expose the upper surface of the p-type semiconductor layer 140, as shown in FIG. 5 (a). The exposed region of the p-type semiconductor layer 140 formed by the mask layer 170 may be patterned to have a specific pattern.

이어서, 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 상기 마스크층(170)이 형성한 노출영역에 탄소 나노튜브를 충진하여 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층(150a)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 5B, the first electrode layer 150a made of carbon nanotubes is formed by filling carbon nanotubes in the exposed region formed by the mask layer 170. Next, as shown in FIG.

이어서, 도 5(c)에 도시한 바와 같이, 상기 마스크층(170)을 제거하고, 최종적으로 도 5(d)에 도시한 바와 같이, 상기 제1 전극층(150a)을 커버하는 형태로 산화인듐주석을 재료로 하는 제2전극층(150b)을 형성할 수 있다.5 (c), the mask layer 170 is removed, and finally, as shown in FIG. 5 (d), the first electrode layer 150a is covered with indium oxide A second electrode layer 150b made of tin can be formed.

이와 같이, 도 5의 제2실시예에서는 접착력이 부족한 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층(150a)을 산화인듐주석으로 이루어진 제2 전극층(150b)이 덮어 커버하는 구조를 가짐으로써, 제2 전극층(150)에 의해 탄소 나노튜브의 약한 접착성을 보완할 수 있다.
5, the second electrode layer 150b made of indium tin oxide covers and covers the first electrode layer 150a made of the carbon nanotubes having insufficient adhesion, so that the second electrode layer 150b 150), the weak adhesion of the carbon nanotubes can be compensated.

다음으로 도 6은 도 3에 도시된 제3실시예에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 공정순으로 도시한다. 발광구조물을 형성하고 메사식각을 진행하는 공정은 도 4(a)와 4(b)에 도시된 공정과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Next, FIG. 6 shows a method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the third embodiment shown in FIG. 3 in the order of process. The process of forming the light emitting structure and advancing the mesa etching process is the same as the process shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), so that a description thereof will be omitted.

도 6(a)에 도시한 바와 같이, p형 반도체층(140)의 상면에 p형 반도체층(140)의 상면을 노출시키는 마스크층(180)을 형성한다. 상기 마스크층(180)이 형성하는 p 형 반도체층(140)의 노출영역은 특정 패턴을 갖도록 패터닝될 수 있다.A mask layer 180 is formed on the upper surface of the p-type semiconductor layer 140 to expose the upper surface of the p-type semiconductor layer 140, as shown in Fig. 6 (a). The exposed region of the p-type semiconductor layer 140 formed by the mask layer 180 may be patterned to have a specific pattern.

이어서, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 마스크층(180)이 형성한 노출영역에 산화인듐주석으로 이루어진 제1 전극층(150c)을 형성한다.Subsequently, as shown in Fig. 6B, a first electrode layer 150c made of indium tin oxide is formed in the exposed region formed by the mask layer 180. Then, as shown in Fig.

이어서, 도 6(c)에 도시한 바와 같이, 마스크층(180)을 제거하고, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 마스크층(180)이 제거됨으로써 노출된 p형 반도체층(140)의 상면에 상기 제1 전극층(150c)과 유사한 레벨로 제2 전극층(150d)을 형성할 수 있다. 상기 제2 전극층(150d)는 탄소 나노튜브를 충진함으로써 형성될 수 있다. 이 공정에서 제1 전극층(150c)은 제2 전극층(150d)를 형성하기 위한 마스크로서 작용할 수 있다.6 (c), the mask layer 180 is removed, and the mask layer 180 is removed to expose the exposed p-type semiconductor layer 140 (FIG. 6 The second electrode layer 150d may be formed on the upper surface of the first electrode layer 150c at a level similar to that of the first electrode layer 150c. The second electrode layer 150d may be formed by filling carbon nanotubes. In this process, the first electrode layer 150c can act as a mask for forming the second electrode layer 150d.

이어서, 도 6(e)에 도시한 바와 같이, 산화인듐주석으로 이루어진 제1 전극층(150c)과 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층(150d)을 커버하도록 투광성 접착층(150e)을 형성한다.6 (e), a light-transmitting adhesive layer 150e is formed so as to cover the first electrode layer 150c made of indium tin oxide and the second electrode layer 150d made of carbon nanotubes.

이와 같이, 도 6에 도시된 실시형태는, 접착력이 약한 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층(150d)을 투광성 접착층(150e)으로 덮어 커버함으로써 투광성을 유지하면서 탄소 나노튜브가 갖는 약한 접착성을 보완할 수 있다. 더하여, 매우 한정된 부분에만 산화인듐주석을 사용하여 인듐사용량을 감소시킬 수 있다.6, the second electrode layer 150d made of carbon nanotubes having weak adhesion is covered with the light-transmissive adhesive layer 150e to cover the weak adhesive property of the carbon nanotube while maintaining light transmittance can do. In addition, indium tin oxide can be used only in a very limited portion to reduce the amount of indium used.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be understood by those skilled in the art that it is readily known.

110: 기판 120: n형 반도체층
130: 활성층 140: p형 반도체층
150: 투명 전극 150e: 투광성 접착층110: substrate 120: n-type semiconductor layer
130: active layer 140: p-type semiconductor layer
150: transparent electrode 150e: translucent adhesive layer

Claims (8)

삭제delete 기판;
상기 기판 상에 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및
상기 p형 반도체층 상면에 형성된 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 포함하며,
상기 투명 전극은,
상기 p형 반도체층 상면과 접촉하며, 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층; 및
상기 제1 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 상기 제1 전극층 및 상기 p형 반도체층 상면과 접촉하며, 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제2 전극층을 포함하는 반도체 발광 소자.Board;
A light emitting structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer formed on the substrate; And
And a transparent electrode including carbon nanotubes formed on an upper surface of the p-type semiconductor layer,
The transparent electrode
A first electrode layer in contact with the upper surface of the p-type semiconductor layer and made of carbon nanotubes; And
And a second electrode layer made of indium tin oxide (ITO) and contacting the first electrode layer and the upper surface of the p-type semiconductor layer to cover at least a part of the first electrode layer. 기판;
상기 기판 상에 형성된 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및
상기 p형 반도체층 상면에 형성된 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 포함하며,
상기 투명 전극은,
상기 p형 반도체층 상면의 적어도 일부와 접촉하며, 상기 p형 반도체층 상면을 노출시키는 노출영역을 갖도록 형성되며, 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제1 전극층;
상기 노출영역의 적어도 일부에 형성되어 상기 p형 반도체층 상면의 적어도 일부와 접촉하며, 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층 및
상기 제2 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 형성된 투광성 접착층을 포함하는 반도체 발광 소자.Board;
A light emitting structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer formed on the substrate; And
And a transparent electrode including carbon nanotubes formed on an upper surface of the p-type semiconductor layer,
The transparent electrode
A first electrode layer formed of indium tin oxide (ITO) and formed to have an exposed region which is in contact with at least a part of the upper surface of the p-type semiconductor layer and exposes an upper surface of the p-type semiconductor layer;
A second electrode layer formed on at least a part of the exposed region and in contact with at least a part of the upper surface of the p-type semiconductor layer,
And a light-transmitting adhesive layer formed to cover at least a part of the second electrode layer. 삭제delete 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 형성하는 단계; 및
상기 p형 반도체층 상에 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 투명 전극을 형성하는 단계는,
상기 p형 반도체층 상에, 상기 p형 반도체층 상면을 노출시키는 노출영역과 상면을 커버하는 차단영역이 패터닝된 마스크층을 형성하는 단계;
상기 노출영역 상에 탄소 나노튜브로 이루어진 제1 전극층을 형성하는 단계;
상기 마스크층을 제거하는 단계; 및
상기 제1 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 상기 제1 전극층 및 상기 p형 반도체층 상면과 접촉하며, 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광소자의 제조 방법.Forming a light emitting structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a substrate; And
And forming a transparent electrode including carbon nanotubes on the p-type semiconductor layer,
The forming of the transparent electrode may include:
Forming a mask layer on the p-type semiconductor layer, the mask layer having a patterned masking region covering an exposed region and an upper surface of the p-type semiconductor layer;
Forming a first electrode layer of carbon nanotubes on the exposed region;
Removing the mask layer; And
And forming a second electrode layer made of indium tin oxide (ITO) in contact with the first electrode layer and the upper surface of the p-type semiconductor layer to cover at least a part of the first electrode layer. 기판 상에 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 형성하는 단계; 및
상기 p형 반도체층 상에 탄소 나노튜브를 포함하는 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 투명 전극을 형성하는 단계는,
상기 p형 반도체층 상에, 상기 p형 반도체층 상면을 노출시키는 노출영역과 상면을 커버하는 차단영역이 패터닝된 마스크층을 형성하는 단계;
상기 노출영역 상에 산화인듐주석(ITO)로 이루어진 제1 전극층을 형성하는 단계;
상기 마스크층을 제거하는 단계;
상기 마스크층이 제거되어 노출된 p형 반도체층 상면에 탄소 나노튜브로 이루어진 제2 전극층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 전극층의 적어도 일부를 커버하도록 형성된 투광성 접착층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.Forming a light emitting structure including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a substrate; And
And forming a transparent electrode including carbon nanotubes on the p-type semiconductor layer,
The forming of the transparent electrode may include:
Forming a mask layer on the p-type semiconductor layer, the mask layer having a patterned masking region covering an exposed region and an upper surface of the p-type semiconductor layer;
Forming a first electrode layer made of indium tin oxide (ITO) on the exposed region;
Removing the mask layer;
Forming a second electrode layer of carbon nanotubes on the exposed p-type semiconductor layer by removing the mask layer; And
And forming a light-transmissive adhesive layer formed to cover at least a part of the second electrode layer. 삭제delete 삭제delete
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