KR101773582B1 - High efficiency light emitting diode - Google Patents
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Abstract
고효율 발광 다이오드가 개시된다. 이 발광 다이오드는, 지지기판 상에 위치하는 반도체 적층 구조체; 상기 지지기판과 상기 반도체 적층 구조체 사이에 위치하여 상기 반도체 적층 구조체의 p형 화합물 반도체층에 오믹 콘택하고, 상기 반도체 적층 구조체를 노출시키는 홈을 갖는 반사 금속층; 상기 반도체 적층 구조체의 n형 화합물 반도체층 상에 위치하는 제1 전극 패드; 상기 제1 전극 패드에서 연장하고, 상기 홈 영역 상부에 위치하는 전극 연장부; 및 상기 제1 전극 패드와 상기 반도체 적층 구조체 사이에 개재된 상부 절연층을 포함한다. 나아가, 상기 n형 화합물 반도체층은 n형 콘택층, 및 상기 n형 콘택층과 상기 활성층 사이에서 상기 n형 콘택층과 접하는 제1 회복층을 포함한다. 여기서, 상기 제1 회복층은 언도프층 또는 상기 n형 콘택층의 도핑 농도보다 낮은 도핑 농도를 갖는 저농도 도핑층이고, 상기 n형 콘택층은 4.5㎛ 내지 10㎛ 범위 내의 두께를 갖는다. 이에 따라, 전류 분산 성능이 개선된 고효율 발광 다이오드가 제공될 수 있다.A high efficiency light emitting diode is disclosed. The light emitting diode includes: a semiconductor laminated structure positioned on a supporting substrate; A reflective metal layer located between the supporting substrate and the semiconductor laminated structure and having a groove for making an ohmic contact with the p-type compound semiconductor layer of the semiconductor laminated structure and exposing the semiconductor laminated structure; A first electrode pad located on the n-type compound semiconductor layer of the semiconductor laminated structure; An electrode extension extending from the first electrode pad and positioned above the groove region; And an upper insulating layer interposed between the first electrode pad and the semiconductor laminated structure. Further, the n-type compound semiconductor layer includes an n-type contact layer and a first recovery layer in contact with the n-type contact layer between the n-type contact layer and the active layer. Wherein the first recovery layer is a lightly doped layer having a doping concentration lower than the doping concentration of the undoped layer or the n-type contact layer, and the n-type contact layer has a thickness in the range of 4.5 탆 to 10 탆. Thus, a high-efficiency light emitting diode with improved current dispersion performance can be provided.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 분리 공정을 적용하여 성장기판을 제거한 질화갈륨 계열의 고효율 발광 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a gallium nitride based high efficiency light emitting diode in which a growth substrate is removed by applying a substrate separation process.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 가지므로, 최근 가시광선 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화인듐갈륨(InGaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.Generally, nitrides of Group III elements such as gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN) have excellent thermal stability and have a direct bandgap energy band structure. Therefore, recently, It is attracting much attention as a material. In particular, blue and green light emitting devices using indium gallium nitride (InGaN) are utilized in various applications such as large-scale color flat panel displays, traffic lights, indoor lighting, high density light sources, high resolution output systems and optical communication.
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 사용된다. 그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로, 발광 다이오드 구조를 제한한다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층과 같은 에피층들을 성장시키고, 상기 에피층들에 지지기판을 본딩한 후, 레이저 리프트 오프 기술 등을 이용하여 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 고효율 발광 다이오드를 제조하는 기술이 개발되고 있다.Such a nitride semiconductor layer of a group III element is difficult to fabricate a substrate of the same kind capable of growing the same, and it is difficult to fabricate a nitride semiconductor layer of a Group III element by using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE) ≪ / RTI > A sapphire substrate having a hexagonal system structure is mainly used as a heterogeneous substrate. However, since sapphire is electrically nonconductive, it limits the light emitting diode structure. Recently, epitaxial layers such as a nitride semiconductor layer are grown on a heterogeneous substrate such as sapphire, a supporting substrate is bonded to the epitaxial layers, and then a heterogeneous substrate is separated using a laser lift- A technique for manufacturing a high-efficiency light emitting diode having a structure is being developed.
일반적으로, 수직형 구조의 발광 다이오드는 종래의 수평형 발광 다이오드와 비교하여 p측이 아래에 위치하는 구조에 의해 전류분산 성능이 우수하고, 또한 사파이어에 비해 열전도율이 높은 지지기판을 채택함으로써 열 방출 성능이 우수하다. 나아가, PEC(photo enhanced chemical) 에칭 등에 의해 N-면을 이방성 식각하여 거칠어진 표면을 형성함으로써 상향 광 추출 효율을 크게 향상시킬 수 있다.In general, a vertical-type light-emitting diode has a structure in which a p-side is located below the conventional horizontal light-emitting diode, and a current-dispersing performance is excellent. Further, by adopting a supporting substrate having a higher thermal conductivity than sapphire, Performance is excellent. Furthermore, the N-face is anisotropically etched by PEC (photo enhanced chemical) etching or the like to form a roughened surface, thereby greatly improving the upward light extraction efficiency.
그러나, 예컨대 350㎛×350㎛, 또는 1㎟의 발광 면적에 비해 에피층의 전체 두께(약 4㎛)가 매우 얇기 때문에, 전류 분산에 많은 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해, n형 전극 패드에서 연장하는 전극 연장부를 채택하여 n형 층 내에서의 전류 분산을 도모하거나, n형 전극 패드에 대응하는 위치의 p형 전극 위치에 절연물질을 배치하여 n형 전극패드로부터 p형 전극으로 직접 전류가 흐르는 것을 방지하는 기술이 채택되고 있다. 그렇지만, n형 전극 패드로부터 그 아래로 전류 흐름이 집중되는 것을 방지하는 데는 한계가 있으며, 더욱이, 넓은 발광 영역에 걸쳐 전체적으로 전류를 고르게 분산시키는 데는 한계가 있다. However, since the total thickness (about 4 mu m) of the epi layer is much thinner than the light emission area of 350 mu m x 350 mu m or 1 mm < 2 >, for example, current dispersion is very difficult. In order to solve this problem, an electrode extension extending from the n-type electrode pad may be adopted to disperse the current in the n-type layer, or an insulating material may be disposed at a position of the p- A technique for preventing a direct current from flowing from the electrode pad to the p-type electrode is adopted. However, there is a limit in preventing the current flow from concentrating downward from the n-type electrode pad, and further, there is a limit to uniformly distribute the current as a whole over a wide light emitting region.
본 발명이 해결하려는 과제는, 전류 분산 성능을 개선한 고효율 발광 다이오드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a high efficiency light emitting diode with improved current dispersion performance.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 광 추출 효율이 개선된 고효율 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high efficiency light emitting diode with improved light extraction efficiency.
본 발명은 고효율 발광 다이오드를 제공한다. 본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 위치하고, p형 화합물 반도체층, 활성층 및 n형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조체; 상기 지지기판과 상기 반도체 적층 구조체 사이에 위치하여 상기 반도체 적층 구조체의 p형 화합물 반도체층에 오믹 콘택하고, 상기 반도체 적층 구조체를 노출시키는 홈을 갖는 반사 금속층; 상기 반도체 적층 구조체의 n형 화합물 반도체층 상에 위치하는 제1 전극 패드; 상기 제1 전극 패드에서 연장하고, 상기 홈 영역 상부에 위치하는 전극 연장부; 및 상기 제1 전극 패드와 상기 반도체 적층 구조체 사이에 개재된 상부 절연층을 포함한다. 나아가, 상기 n형 화합물 반도체층은 n형 콘택층, 및 상기 n형 콘택층과 상기 활성층 사이에서 상기 n형 콘택층과 접하는 제1 회복층을 포함한다. 여기서, 상기 제1 회복층은 언도프층 또는 상기 n형 콘택층의 도핑 농도보다 낮은 도핑 농도를 갖는 저농도 도핑층이고, 상기 n형 콘택층은 4.5㎛ 내지 10㎛ 범위 내의 두께를 갖는다. The present invention provides a high-efficiency light emitting diode. According to one aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode comprising: a support substrate; A semiconductor laminated structure disposed on the supporting substrate and including a p-type compound semiconductor layer, an active layer, and an n-type compound semiconductor layer; A reflective metal layer located between the supporting substrate and the semiconductor laminated structure and having a groove for making an ohmic contact with the p-type compound semiconductor layer of the semiconductor laminated structure and exposing the semiconductor laminated structure; A first electrode pad located on the n-type compound semiconductor layer of the semiconductor laminated structure; An electrode extension extending from the first electrode pad and positioned above the groove region; And an upper insulating layer interposed between the first electrode pad and the semiconductor laminated structure. Further, the n-type compound semiconductor layer includes an n-type contact layer and a first recovery layer in contact with the n-type contact layer between the n-type contact layer and the active layer. Wherein the first recovery layer is a lightly doped layer having a doping concentration lower than the doping concentration of the undoped layer or the n-type contact layer, and the n-type contact layer has a thickness in the range of 4.5 탆 to 10 탆.
상부 절연층을 제1 전극 패드와 반도체 적층 구조체 사이에 배치함으로써, 제1 전극 패드로부터 직접 반도체 적층 구조체로 전류가 집중되어 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 상기 전극 연장부가 상기 홈 영역 상부에 위치함에 따라 상기 전극 연장부로부터 전류가 수직 방향으로 집중되어 흐르는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 n형 콘택층을 상대적으로 두껍게 형성함으로써 상기 n형 콘택층 내 전류 분산을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 신뢰성을 개선할 수 있다. 상기 n형 콘택층의 두께는 상대적으로 두꺼울수록 전류 분산에 유리하나, n형 콘택층 두께 증가에 따라 순방향 전압이 증가하고 또한 결정질이 나빠지므로 10㎛ 이하의 두께로 하는 것이 바람직하다.By arranging the upper insulating layer between the first electrode pad and the semiconductor laminated structure, it is possible to prevent current from concentrating and flowing from the first electrode pad directly to the semiconductor laminated structure. As the electrode extended portion is located above the groove region It is possible to prevent the current from concentrating in the vertical direction from the electrode extension portion. Furthermore, by forming the n-type contact layer relatively thick, it is possible to improve the current dispersion in the n-type contact layer, thereby improving the reliability. As the thickness of the n-type contact layer is relatively thick, it is advantageous in current dispersion. However, since the forward voltage increases with an increase in the thickness of the n-type contact layer and the crystal quality deteriorates, the thickness is preferably 10 μm or less.
한편, 상기 제1 회복층은 상기 n형 콘택층이 성장된 후 그 위에 성장되는 층으로서, 상대적으로 고농도의 n형 콘택층을 두껍게 형성함에 따라 저하된 결정 품질을 회복하기 위해 형성된다. 나아가, 상기 제1 회복층은 상대적으로 고비저항의 층으로 형성되기 때문에, n형 콘택층 내의 전류 분산을 돕는다. 상기 제1 회복층은 상대적으로 고비저항층이기 때문에 두께를 상대적으로 얇게 형성할 필요가 있으나, n형 콘택층 내의 전류 분산을 돕기 위해 터널링이 발생되지 않는 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 제1 회복층은 100~200nm 범위 내의 두께를 가질 수 있다. On the other hand, the first recovery layer is formed on the n-type contact layer to grow thereon and is formed to recover degraded crystal quality by forming a relatively high concentration n-type contact layer to be thick. Furthermore, since the first recovery layer is formed of a layer of relatively high resistivity, it helps to distribute the current in the n-type contact layer. Since the first recovery layer is a relatively high resistivity layer, it is necessary to form the first recovery layer to have a relatively small thickness, but it is preferable that the first recovery layer is formed to have a thickness not causing tunneling in order to facilitate current dispersion in the n-type contact layer. For example, the first recovery layer may have a thickness in the range of 100 to 200 nm.
나아가, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 회복층과 상기 활성층 사이에 개재된 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 회복층과 상기 전자 보강층 사이에 개재된 제2 회복층; 및 상기 제1 회복층과 상기 제2 회복층 사이에 개재된 전자 보강층을 더 포함할 수 있다.Furthermore, the light emitting diode may further include an electron injection layer interposed between the first recovery layer and the active layer. The light emitting diode may further include: a second recovery layer interposed between the first recovery layer and the electron enhancing layer; And an electron enhancing layer interposed between the first recovery layer and the second recovery layer.
상기 전자 주입층은 상대적으로 고농도의 n형 불순물이 도핑된 층으로, 상기 n형 콘택층과 동일 또는 그보다 더 높은 농도의 도핑층일 수 있다. 한편, 상기 전자 보강층은 제1 회복층과 제2 회복층 사이에서 전자를 보강하여 상기 회복층들에 의해 순방향 전압이 증가되는 것을 완화한다. 전자 보강층은 예컨대 상기 전자 주입층과 동일하거나 그보다 저농도의 도핑농도로 도핑될 수 있으며, 상기 회복층에 비해 고농도로 도핑된다.The electron injection layer may be a layer doped with a relatively high concentration of n-type impurity and may be doped with a concentration the same as or higher than that of the n-type contact layer. On the other hand, the electron enhancing layer reinforces electrons between the first recovery layer and the second recovery layer to mitigate the increase of the forward voltage by the recovery layers. The electron enhancement layer may be doped with a doping concentration that is the same as or lower than that of the electron injection layer, for example, and doped at a higher concentration than the recovery layer.
한편, 상기 발광 다이오드는 상기 전자 주입층과 상기 활성층 사이에 개재된 초격자층을 더 포함할 수 있다. 초격자층은 n형 콘택층과 활성층 사이에서 스트레인을 보완하여 활성층의 결정질을 향상시킨다.The light emitting diode may further include a superlattice layer interposed between the electron injection layer and the active layer. The superlattice layer improves the crystallinity of the active layer by complementing the strain between the n-type contact layer and the active layer.
한편, 상기 발광 다이오드는 상기 반사 금속층의 홈에 노출된 상기 반도체 적층 구조체 표면에 접하는 중간 절연층을 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 전극 연장부는 상기 중간 절연층 상부에 위치하여 전극 연장부로부터 수직 방향으로 전류가 집중되는 것을 방지한다. The light emitting diode may further include an intermediate insulating layer contacting the surface of the semiconductor multilayer structure exposed in the groove of the reflective metal layer. Therefore, the electrode extension part is located above the middle insulating layer and prevents current from concentrating in the vertical direction from the electrode extension part.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 반사 금속층은 복수개의 판(plate)으로 이루어질 수 있다. 상기 중간 절연층은 상기 복수개의 판들의 측면을 덮을 수 있으며, 나아가 상기 복수개의 판들의 가장자리를 덮을 수 있다.In some embodiments, the reflective metal layer may comprise a plurality of plates. The intermediate insulating layer may cover the side surfaces of the plurality of plates, and may further cover the edges of the plurality of plates.
또한, 장벽 금속층이 상기 반사 금속층과 상기 지지기판 사이에 위치하여 상기 반사 금속층을 덮을 수 있다. 장벽 금속층은 반사 금속층의 금속 원자의 이동을 방지하여 반사 금속층을 보호한다.Further, a barrier metal layer may be disposed between the reflective metal layer and the support substrate to cover the reflective metal layer. The barrier metal layer protects the reflective metal layer by preventing migration of metal atoms in the reflective metal layer.
한편, 상기 발광 다이오드는 복수개의 제1 전극 패드; 및 상기 복수개의 제1 전극 패드에서 각각 연장하는 복수개의 전극 연장부들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 전극 연장부들은 상기 복수개의 판들 사이의 영역 상부에 위치할 수 있다.The light emitting diode includes a plurality of first electrode pads; And a plurality of electrode extensions extending from the plurality of first electrode pads. The plurality of electrode extensions may be located above a region between the plurality of plates.
또한, 상기 반도체 적층 구조체는 거칠어진 표면을 가질 수 있으며, 상기 상부 절연층은 상기 거칠어진 표면을 덮을 수 있다. 이때, 상기 상부 절연층은 상기 거칠어진 표면을 따라 요철면을 형성할 수 있다. 상부 절연층이 요철면을 형성함에 따라, 상기 상부 절연층의 상부면에서 발생되는 내부 전반사를 감소시킬 수 있으며, 따라서 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, the semiconductor laminated structure may have a roughened surface, and the upper insulating layer may cover the roughened surface. At this time, the upper insulating layer may form an uneven surface along the rough surface. As the upper insulating layer forms the uneven surface, the total internal reflection generated on the upper surface of the upper insulating layer can be reduced, and thus the light extraction efficiency can be further improved.
한편, 상기 반도체 적층 구조체는 평평한 표면을 갖고, 상기 제1 전극 패드 및 상기 전극 연장부는 상기 평평한 표면 상에 위치할 수 있다. 나아가, 상기 전극 연장부는 상기 반도체 적층 구조체의 평평한 표면에 접촉할 수 있다. 또한, 상기 거칠어진 표면은 상기 전극 연장부보다 아래에 위치할 수 있다.Meanwhile, the semiconductor laminated structure may have a flat surface, and the first electrode pad and the electrode extension may be located on the flat surface. Further, the electrode extension portion may contact the flat surface of the semiconductor laminated structure. In addition, the roughened surface may be located below the electrode extension.
상기 지지기판은 도전성 기판일 수 있다. 상기 지지기판은 예컨대, 금속 기판 또는 반도체 기판일 수 있다. 이와 달리, 상기 지지기판은 절연성 기판일 수 있으며, 제2 전극 패드가 상기 장벽 금속층 상에 형성될 수 있다.The supporting substrate may be a conductive substrate. The supporting substrate may be, for example, a metal substrate or a semiconductor substrate. Alternatively, the supporting substrate may be an insulating substrate, and a second electrode pad may be formed on the barrier metal layer.
본 발명에 따르면, 상부 절연층을 제1 전극 패드와 반도체 적층 구조체 사이에 배치함으로써, 제1 전극 패드로부터 직접 반도체 적층 구조체로 전류가 집중되어 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 상기 전극 연장부가 상기 홈 영역 상부에 위치함에 따라 상기 전극 연장부로부터 전류가 수직 방향으로 집중되어 흐르는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 전극 연장부를 상기 홈 영역 상부에 위치시킴과 아울러, 상대적으로 고비저항의 제1 회복층 상에 위치하는 n형 콘택층을 상대적으로 두껍게 형성함으로써 상기 n형 콘택층 내 전류 분산을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 신뢰성을 개선할 수 있다. According to the present invention, by arranging the upper insulating layer between the first electrode pad and the semiconductor laminated structure, it is possible to prevent current from concentrating and flowing from the first electrode pad directly to the semiconductor laminated structure, It is possible to prevent the current from concentrating in the vertical direction from the electrode extension portion. Furthermore, the current spreading in the n-type contact layer can be improved by locating the electrode extension portion above the groove region and forming the n-type contact layer located on the first recovery layer having a relatively high resistivity to be relatively thick So that reliability can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 1의 절취선 A-A, B-B 및 C-C를 따라 취해진 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 반도체 적층 구조체를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 각각 도 1의 절취선 A-A에 대응하는 단면도들이다. 여기서, 도 4a는 기판 상에 반도체층들을 성장시킨 후의 단면도를 나타내고, 도 4b는 상기 반도체층들을 확대 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 10은 n형 반도체층의 두께에 따른 발광 패턴을 나타내는 사진이다.1 is a schematic layout view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A, 2B and 2C are cross-sectional views taken along the perforations AA, BB and CC, respectively, of FIG. 1 to describe a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a semiconductor laminated structure of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 to 8 are cross-sectional views illustrating cross-sectional views corresponding to the perforated line AA of FIG. 1, respectively, to illustrate a method of fabricating a light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, FIG. 4A is a cross-sectional view after the semiconductor layers are grown on the substrate, and FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor layers.
9 is a schematic layout view illustrating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
10 is a photograph showing the light emission pattern according to the thickness of the n-type semiconductor layer.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타내며, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the same reference numerals denote the same elements, and the width, length, thickness, and the like of the elements may be exaggerated for convenience.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이고, 도 2a, 2b 및 2c는 각각 도 1의 절취선 A-A, B-B 및 C-C를 따라 취해진 단면도들이다. 또한, 도 3은 상기 발광 다이오드의 반도체 적층 구조체를 설명하기 위한 확대 단면도이다. 도 1에서 반도체 적층 구조체(30) 아래에 위치하는 반사 금속층(31) 및 중간 절연층(33)을 점선으로 표시한다.FIG. 1 is a schematic layout view for explaining a light emitting diode according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2a, 2b and 2c are cross-sectional views taken along the perforated lines A-A, B-B and C-C, respectively, 3 is an enlarged cross-sectional view for explaining the semiconductor laminated structure of the light emitting diode. In FIG. 1, the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 지지기판(41), 반도체 적층 구조체(30), 반사 금속층(31), 중간 절연층(33), 장벽 금속층(35), 상부 절연층(47), n-전극 패드(51), p-전극 패드(53) 및 전극 연장부(51a)를 포함한다. 또한, 상기 발광 다이오드는 본딩 메탈(43)을 포함할 수 있다.1 to 3, the light emitting diode includes a supporting
지지기판(41)은 화합물 반도체층들을 성장시키기 위한 성장기판과 구분되며, 이미 성장된 화합물 반도체층들에 부착된 2차 기판이다. 상기 지지기판(51)은 도전성 기판, 예컨대 금속 기판 또는 반도체 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사파이어와 같은 절연 기판일 수도 있다. 상기 지지기판(51)이 도전성 기판인 경우, 상기 p-전극 패드(53)는 상기 지지기판(51) 아래에 위치하거나 생략될 수 있다.The
반도체 적층 구조체(30)는 지지기판(41) 상에 위치하며, p형 화합물 반도체층(29), 활성층(27) 및 n형 화합물 반도체층(25)을 포함한다. 여기서, 상기 반도체 적층 구조체(30)는 일반적인 수직형 발광 다이오드와 유사하게 p형 화합물 반도체층(29)이 n형 화합물 반도체층(25)에 비해 지지기판(41) 측에 가깝게 위치한다. 상기 반도체 적층 구조체(30)는 지지기판(41)의 일부 영역 상에 위치할 수 있다. 즉, 지지기판(41)이 반도체 적층 구조체(30)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 가지며, 반도체 적층 구조체(30)는 상기 지지기판(41)의 가장자리로 둘러싸인 영역 내에 위치한다.The semiconductor laminated
n형 화합물 반도체층(25), 활성층(27) 및 p형 화합물 반도체층(29)은 III-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대 (Al, Ga, In)N 반도체로 형성될 수 있다. n형 화합물 반도체층(25) 및 p형 화합물 반도체층(29)은 각각 도 3에 도시한 바와 같이 다중층으로 형성될 수 있다. The n-type
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, n형 화합물 반도체층(25)은 n형 콘택층(25a), 제1 회복층(25b), 전자 보강층(25c), 제2 회복층(25d), 전자 주입층(25e) 및 초격자층(25f)을 포함할 수 있다. 상기 n형 콘택층(25a)은 외부에서 전류가 주입되는 n형 반도체층으로서, 상대적으로 고농도 예컨대 4~9 E18/㎤의 도핑농도를 가질 수 있다. 상기 n형 콘택층(25a)은 거칠어진 표면을 가질 수 있으며, 상기 거칠어진 표면을 포함하여 n형 콘택층(25a)의 전체 두께는 4.5~10 ㎛ 범위 내일 수 있다. n형 콘택층(25a)의 두께가 얇으면 전류 밀집에 의해 신뢰성이 좋지 않다. 또한, n형 콘택층(25a)의 두께가 10 ㎛ 이상일 경우, n형 콘택층의 결정질이 나쁘고 발광 다이오드의 순방향 전압을 증가시킨다.3, the n-type
한편, 상기 제1 회복층(25b)은 상기 n형 콘택층(25a)에 접하며, 상기 n형 콘택층(25a)에 비해 상대적으로 저농도의 도핑층 또는 언도프층일 수 있다. 제1 회복층(25b)은 전자가 수직 방향으로 진행하는 것을 방해하여 n형 콘택층(25a) 내에서의 전류 분산을 돕는다. 상기 제1 회복층(25b)은 전자가 터널링할 수 있는 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하며, 너무 두꺼우면 순방향 전압을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제1 회복층(25b)은 100~200nm의 두께를 가질 수 있다.The
한편, 전자 보강층(25c)은 상대적으로 고비저항인 제1 회복층(25a)과 제2 회복층(25d) 사이에서 전자를 보충하여 발광 다이오드의 순방향 전압이 증가되는 것을 완화한다. 전자 보강층(25c)은 상기 제1 회복층(25a)에 비해 상대적으로 고농도로 도핑되며, 상기 제1 회복층(25a)에 비해 상대적으로 얇은 두께, 예컨대 10~20nm의 두께를 가질 수 있다.On the other hand, the
제2 회복층(25d)은 제1 회복층(25a)과 같이 저농도 도핑층 또는 언도프층일 수 있으며, 100~200nm의 두께를 가질 수 있다. 제2 회복층(25d)은 활성층(27)의 결정질을 향상시키기 위해 제1 회복층(25b)에 더하여 형성된 것으로, 필요에 따라서는 생략될 수 있다.The
한편, 전자 주입층(25e)은 활성층(27) 내로 전자를 주입하기 위한 층으로, n형 콘택층(25a)과 같이 고농도의 도핑층으로 형성된다. 상기 전자 주입층(25e)은 예컨대 10 내지 30nm의 두께로 형성될 수 있다.On the other hand, the
초격자층(25f)은 상대적으로 두꺼운 n형 콘택층(25a)에 의해 유발된 스트레인을 완화하기 위해 형성된다. 상기 초격자층(25f)은 조성이 다른 (In)GaN층들을 교대로 적층하여 형성될 수 있다.The
한편, 상기 활성층(27)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조일 수 있다. 예컨대, 상기 활성층(27)은 장벽층과 우물층이 교대로 적층된 다중 양자우물 구조일 수 있으며, 상기 장벽층은 GaN 또는 InGaN으로 형성되고, 상기 우물층은 InGaN으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the
한편, p형 화합물 반도체층(29)은 전자 블록킹층(29a), 홀 주입층(29b), 언도프층 또는 저농도 도핑층(29c) 및 p형 콘택층(29d)을 포함할 수 있다. 상기 p형 콘택층(29d)은 외부에서 전류가 주입되는 반도체 층으로서, 반사 금속층(31)이 오믹콘택한다. 한편, 전자 블록킹층(29a)은 활성층(27) 내에 전자를 가두는 기능을 수행하며, 홀 주입층(29b)은 활성층(27) 내로 홀을 주입하기 위해 고농도 도핑층으로 형성된다. 한편, 상기 언도프층 또는 저농도 도핑층(29c)은 상기 홀 주입층(29b)을 고농도로 도핑함에 따라 저하된 결정질을 회복하기 위해 형성되며, 또한 홀 이동을 방해하여 p형 콘택층(29d) 내의 전류 분산을 돕는다.On the other hand, the p-type
다시, 도 2a 내지 2c를 참조하면, 저항이 상대적으로 작은 n형 화합물 반도체층(25)이 지지기판(41)의 반대쪽에 위치함으로써 n형 화합물 반도체층(25)의 상부면에 거칠어진 표면(R)을 형성하는 것이 용이하며, 거칠어진 표면(R)은 활성층(27)에서 생성된 광의 추출 효율을 향상시킨다.2A to 2C, the n-type
한편, p-전극(31, 35)은 p형 화합물 반도체층(29)과 지지기판(41) 사이에 위치하며, 반사 금속층(31) 및 장벽 금속층(35)을 포함할 수 있다. 반사 금속층(31)은 반도체 적층 구조체(30)와 지지기판(41) 사이에서 p형 화합물 반도체층(29), 즉 p형 콘택층(29d)에 오믹 콘택한다. 상기 반사 금속층(31)은 예컨대 Ag와 같은 반사층을 포함할 수 있다. 상기 반사 금속층(31)은 반도체 적층 구조체(30) 영역 아래에 한정되어 위치한다. 상기 반사 금속층(31)은 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 판(plate)으로 형성될 수 있으며, 복수개의 판들 사이에 홈이 형성된다. 상기 홈을 통해 반도체 적층 구조체(30)가 노출된다.The p-
중간 절연층(33)이 반사 금속층(31)과 지지 기판(41) 사이에서 상기 반사 금속층(31)을 덮는다. 중간 절연층(33)은 반사 금속층(31), 예컨대 복수개의 판들의 측면을 덮을 수 있으며, 나아가 그 가장자리를 덮을 수 있다. 상기 중간 절연층(33)은 상기 반사 금속층(31)의 홈에 의해 노출된 반도체 적층 구조체(30)의 표면에 접하여 상기 홈 영역으로 전류가 흐르는 것을 방지한다. 상기 중간 절연층(33)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막의 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있으며, 또한 굴절률이 서로 다른 절연층들, 예컨대 SiO2/TiO2 또는 SiO2/Nb2O5를 반복 적층한 분포 브래그 반사기일 수 있다. 상기 중간 절연층(33)에 의해 반사 금속층(31)의 측면이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 중간 절연층(33)은 또한, 상기 반도체 적층 구조체(30)의 측면 아래에 위치할 수 있으며, 따라서, 반도체 적층 구조체(30)의 측면을 통한 누설 전류를 방지할 수 있다.An intermediate insulating
장벽 금속층(35)은 반사 금속층(31)과 지지기판(41) 사이에 위치하여 반사 금속층(31)을 덮는다. 장벽 금속층(35)은 반사 금속층(31)의 금속 물질, 예컨대 Ag의 확산을 방지하여 반사 금속층(31)을 보호한다. 장벽 금속층(35)은 예컨대, Ni층을 포함할 수 있다. 상기 장벽 금속층(35)은 또한 중간 절연층(33) 아래에서 중간 절연층(33)을 덮을 수 있으며, 지지기판(41)의 전면 상에 위치할 수 있다.The
한편, 지지기판(41)은 상기 장벽 금속층(35) 상에 본딩 메탈(43)을 통해 본딩될 수 있다. 본딩 금속(43)은 예컨대 Au-Sn으로 공융 본딩을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 달리, 지지기판(41)은 예컨대 도금 기술을 사용하여 장벽 금속층(35) 상에 형성될 수도 있다. 상기 지지기판(41)이 도전성 기판인 경우, p-전극 패드의 기능을 수행할 수 있다. 이와 달리, 상기 지지기판(41)이 절연기판인 경우, 상기 지지기판(41) 상에 위치하는 장벽 금속층(35) 상에 p-전극 패드(53)가 형성될 수 있다. On the other hand, the
한편, 반도체 적층 구조체(30)의 상면, 즉 n형 화합물 반도체층(25)의 표면은 거칠어진 표면(R)과 평평한 표면을 가질 수 있다. 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, n-전극 패드(51) 및 전극 연장부(51a)는 평평한 표면 상에 위치한다. 도시된 바와 같이, 상기 n-전극 패드(51) 및 전극 연장부(51a)는 평평한 표면 상에 한정되어 위치하며, 평평한 표면의 폭에 비해 좁은 폭을 가질 수 있다. 따라서, 반도체 적층 구조체(30)에 언더컷 등의 발생에 의해 전극 패드나 전극 연장부가 박리되는 것을 방지할 수 있어 신뢰성을 높일 수 있다. 한편, 상기 거칠어진 표면(R)은 평평한 표면보다 약간 아래에 위치할 수 있다. 즉, 거칠어진 표면(R) 전극 패드(51) 및 전극 연장부(51a) 아래에 위치할 수 있다.On the other hand, the upper surface of the semiconductor laminated
한편, n-전극 패드(51)는 반도체 적층 구조체(30) 상에 위치하며, n-전극 패드(51)로부터 전극 연장부(51a)가 연장한다. 반도체 적층 구조체(30) 상에 복수개의 n-전극 패드들(51)이 위치할 수 있으며, 상기 n-전극 패드들(51)로부터 각각 전극 연장부들(51a)이 연장할 수 있다. 상기 전극 연장부들(51a)이 반도체 적층 구조체(30)에 전기적으로 접속되며, n형 화합물 반도체층(25), 즉 n형 콘택층(25a)에 직접 접촉할 수 있다.On the other hand, the n-
상기 n-전극 패드(51)는 또한, 반사 금속층(31)의 홈 영역 상부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 n-전극 패드(51)의 아래에는 p형 화합물 반도체층(29)에 오믹 콘택하는 반사 금속층(31)이 없고, 대신에 중간 절연층(33)이 위치한다. 나아가, 상기 전극 연장부(51a) 또한 반사 금속층(31)의 홈 영역 상부에 위치한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 판으로 이루어진 반사 금속층(31)에서 상기 판들 사이의 영역 상부에 전극 연장부(51a)가 위치할 수 있다. 바람직하게, 상기 반사 금속층(31)의 홈 영역, 예컨대 상기 복수개의 판들 사이의 영역의 폭은 전극 연장부(51a)의 폭보다 더 넓다. 이에 따라, 상기 전극 연장부(51a)에서 바로 아래로 전류가 집중적으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.The n-
한편, 상부 절연층(47)이 상기 n-전극 패드(51)와 반도체 적층 구조체(30) 사이에 개재된다. 상기 상부 절연층(47)에 의해 n-전극 패드(51)로부터 직접 반도체 적층 구조체(30)로 전류가 흐르는 것이 방지되며, 특히 n-전극 패드(51) 바로 아래에서 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 상부 절연층(47)은 거칠어진 표면(R)을 덮는다. 이때, 상기 상부 절연층(47)은 상기 거칠어진 표면(R)을 따라 형성된 요철면을 가질 수 있다. 상부 절연층(47)의 요철면은 볼록한 형상을 가질 수 있다. 상기 상부 절연층(47)의 요철면에 의해 상기 상부 절연층(47)의 상부면에서 발생되는 내부 전반사를 감소시킬 수 있다.On the other hand, an upper insulating
상기 상부 절연층(47)은 또한 반도체 적층 구조체(30)의 측면을 덮어 반도체 적층 구조체(30)를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 나아가, 상기 상부 절연층(47)은 반도체 적층 구조체(30)를 노출시키는 개구부를 가질 수 있으며, 상기 전극 연장부(51a)는 상기 개구부 내에 위치하여 반도체 적층 구조체(30)에 접촉할 수 있다.The upper insulating
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 도 4a는 기판(21)에 반도체층들을 성장시킨 후의 개략적인 단면도를 나타내고, 도 4b는 상기 반도체층들을 설명하기 위해 반도체층들 부분을 확대한 단면도이다. 여기서, 상기 단면도들은 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도에 대응한다.FIGS. 4 to 9 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 4A is a schematic cross-sectional view after the semiconductor layers are grown on the
도 4a 및 4b를 참조하면, 성장 기판(21) 상에 버퍼층(23)을 형성하고, 그 위에 n형 반도체층(25), 활성층(27) 및 p형 반도체층(29)을 포함하는 반도체 적층 구조체(30)가 형성된다. 성장 기판(21)은 사파이어 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 이종기판, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 상기 n형 및 p형 반도체층들(25, 29)은 각각 도 4b에 도시한 바와 같이, 다중층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 활성층(27)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조로 형성될 수 있다.4A and 4B, a
상기 버퍼층(23)은 핵층(23a) 및 고온 버퍼층(23b)을 포함할 수 있다. 상기 핵층(23a)은 질화갈륨 또는 질화알루미늄 등의 질화갈륨 계열의 물질층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고온 버퍼층(23b)은 예컨대 언도프트 GaN로 형성될 수 있다.The
또한, 상기 n형 반도체층(25)은 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, n형 콘택층(25a), 제1 회복층(25b), 전자 보강층(25c), 제2 회복층(25d), 전자 주입층(25e) 및 초격자층을 포함할 수 있다. 상기 n형 콘택층, 제1 회복층, 전자보강층, 제2 회복층 및 전자 주입층은 예를 들어, GaN으로 형성될 수 있으며, 상기 초격자층은 예를 들어, GaN/InGaN 또는 InGaN/InGaN으로 형성될 수 있다. 한편, p형 반도체층(29)은 전자 블록킹층(29a), 홀 주입층(29b), 언도프층 또는 저농도 도핑층(29c) 및 p형 콘택층(29d)을 포함할 수 있다. 상기 전자 블록킹층(29a)은 AlGaN으로 형성될 수 있으며, 상기 홀 주입층(29b), 언도프층 또는 저농도 도핑층(29c) 및 p형 콘택층(29d)은 예를 들어, GaN으로 형성될 수 있다. 상기 제1 회복층(25b)은 고농도로 도핑된 n형 콘택층(25a)을 상대적으로 두껍게 형성함에 따라 저하된 결정질을 회복하기 위해 형성된다. 3, the n-
상기 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체로 형성될 수 있으며, 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정에 의해 성장 기판(21) 상에 성장될 수 있다.The compound semiconductor layers may be formed of a III-N compound semiconductor and may be grown on a
도 5를 참조하면, 상기 반도체 적층 구조체(30) 상에 반사 금속층(31)이 형성된다. 반사 금속층(31)은 반도체 적층 구조체(30)를 노출시키는 홈을 갖는다. 예컨대, 상기 반사 금속층(31)은 복수개의 판으로 이루어질 수 있으며, 복수개의 판들 사이에 홈이 형성될 수 있다(도 1 참조).Referring to FIG. 5, a
이어서, 상기 반사 금속층(31)을 덮는 중가 절연층(33)이 형성된다. 중가 절연층(33)은 상기 반사 금속층 내의 홈을 채우고, 상기 반사 금속층의 측면 및 가장자리를 덮을 수 있다. 또한, 상기 중간 절연층(33)은 반사 금속층(31)을 노출시키는 개구부들을 갖는다. 중간 절연층(33)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성될 수 있으며, 굴절률이 서로 다른 절연층들을 반복 적층함으로써 분포 브래그 반사기로 형성될 수도 있다.Subsequently, a middle insulating
상기 중간 절연층(33) 상에 장벽금속층(35)이 형성된다. 장벽 금속층(35)은 중간 절연층(33)에 형성된 개구부를 채워 반사 금속층(31)에 접속될 수 있다.A
도 6을 참조하면, 상기 장벽 금속층(35) 상에 지지기판(41)이 부착된다. 지지기판(41)은 반도체 적층 구조체(30)와 별도로 제작된 후, 본딩 메탈(43)을 통해 장벽 금속층(35) 상에 본딩될 수 있다. 이와 달리, 상기 지지기판(41)은 장벽 금속층(35) 상에서 도금되어 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, a
그 후, 상기 성장 기판(21)이 제거된다. 성장 기판(21)은 레이저 리프트 오프(laser lift-off; LLO) 기술을 이용하여 제거될 수 있다. 상기 성정 기판(21) 제거된 후, 상기 버퍼층(23)도 제거되어 반도체 적층 구조체(30)의 n형 반도체층(25) 표면이 노출된다. Thereafter, the
도 7을 참조하면, 노출된 n형 반도체층(25) 상에 마스크 패턴(45)이 형성된다. 상기 마스크 패턴(45)은 상기 반사 금속층(31)의 홈에 대응하는 n형 반도체층(25) 영역을 덮고, 그 외 영역을 노출시킨다. 특히, 상기 마스크 패턴(45)은 향후 n-전극 패드 및 전극 연장부가 형성될 영역을 덮는다. 상기 마스크 패턴(45)은 포토레지스트와 같은 폴리머로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, a
이어서, 상기 마스크를 식각 마스크로 사용하여 n형 반도체층(25) 표면을 이방성 에칭함으로써 n형 반도체층(25)에 거칠어진 표면(R)을 형성한다. 그 후, 상기 마스크(45)가 제거된다. 상기 마스크(45)가 위치하는 n형 반도체층(25) 표면은 평평한 표면을 유지한다.Subsequently, the surface of the n-
한편, 상기 반도체 적층 구조체(30)를 패터닝하여 칩 분리 영역이 형성되고, 상기 중간 절연층(33)이 노출된다. 칩 분할 영역은 거칠어진 표면(R)을 형성하기 전 또는 후에 형성될 수 있다.On the other hand, the semiconductor laminated
도 8을 참조하면, 거칠어진 표면(R)이 형성된 n형 반도체층(25) 상에 상부 절연층(47)을 형성한다. 상부 절연층(47)은 거칠어진 표면(R)을 따라 형성되어 거칠어진 표면(R)에 대응하는 요철면을 갖는다. 상기 상부 절연층(51)은 n-전극 패드(51)가 형성될 평평한 표면을 덮는다. 상기 상부 절연층(47)은 또한 칩 분할 영역에 노출된 반도체 적층 구조체(30)의 측면을 덮을 수 있다. 상기 상부 절연층(47)은 전극 연장부(51a)가 형성될 영역의 평평한 표면을 노출시키는 개구부(47a)를 갖는다. 또한, 상기 상부 절연층(47) 및 중간 절연층(33)에 개구부(49a)가 형성되고, 상기 개구부(49a)를 통해 장벽 금속층(35)이 노출될 수 있다. 상기 지지기판(41)이 도전성 기판인 경우, 상기 개구부(49a)를 형성하는 공정은 생략될 수 있다.Referring to FIG. 8, an upper insulating
이어서, 상기 상부 절연층(47) 상에 n-전극 패드(51)를 형성함과 아울러, 상기 개구부(47a) 내에 전극 연장부를 형성하고, 개구부(49a) 내에 p-전극 패드(53)을 형성한다. 전극 연장부는 n-전극 패드(51)로부터 연장하며, 반도체 적층 구조체(30)에 전기적으로 접속한다.Next, an n-
그 후, 칩 분리 영역을 따라 개별 칩으로 분할함으로써 발광 다이오드가 완성된다(도 2a 참조).Thereafter, the light emitting diodes are completed by dividing them into individual chips along the chip separation region (see Fig. 2A).
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.9 is a schematic layout view illustrating a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 1, 도 2a, 2b, 2c 및 도 3을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 유사하나, 전극 연장부(51a)가 반도체 적층 구조체(30) 상의 가장자리를 따라 더 배치된 것에 차이가 있다. 이에 따라, 도1 의 전극 연장부들(51a)이 서로 전기적으로 연결된다.9, the light emitting diode according to the present embodiment is similar to the light emitting diode described with reference to FIGS. 1, 2A, 2B, 2C and 3, except that the
상기 전극 연장부(51a)의 수직 방향 아래에서는 p형 반도체층(29)에 오믹콘택하는 반사 금속층(31)이 없고 중가 절연층(33)이 p형 반도체층(29) 표면 상에 위치한다.Under the vertical direction of the
본 실시예에 따르면, 반도체 적층 구조체(30) 상의 가장자리 영역에 전극 연장부를 추가함으로써 전류 분산 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment, the current spreading performance can be further improved by adding an electrode extending portion to the edge region on the semiconductor laminated
도 10은 n형 콘택층(25a)의 두께에 따른 발광 패턴을 보여주는 사진들이다. 여기서, 도 10 (a)는 n형 콘택층(25a)의 두께를 약 3.5㎛로 한 경우(비교예)의 발광 패턴을 나타내고, 도 10 (b)는 n형 콘택층(25a)의 두께를 약 5㎛로 한 경우(실시예)의 발광 패턴을 나타낸다. 한편, 그 외의 조건들은 모두 동일하게 하고, 1200㎛×1200㎛의 크기를 갖는 발광 다이오드를 제작하였으며, 도 9와 같은 전극 연장부(51a)를 형성하였다.10 is a photograph showing the light emission pattern according to the thickness of the n-type contact layer 25a. 10 (a) shows the light emission pattern when the thickness of the n-
도 10 (a)의 경우, 전극 연장부 근처에서 주로 광이 방출되는 것을 확인할 수 있으며, 전극 연장부로 둘러싸인 중앙 영역에서는 광 출력이 상대적으로 낮은 것을 알 수 있다. 이에 반해, 도 10 (b)의 경우, 전극 연장부로 둘러싸인 중앙 영역과 전극 연장부 근처 영역에서 광 출력에 큰 차이를 나타내지 않는 것을 알 수 있다.In FIG. 10 (a), it can be seen that mainly light is emitted near the electrode extension portion, and the light output is relatively low in the central region surrounded by the electrode extension portion. On the other hand, in the case of FIG. 10 (b), it can be seen that there is not a large difference in light output between the central region surrounded by the electrode extension and the region near the electrode extension.
한편, 위 발광 다이오드들에 대해 700mA 가속 전류를 인가하는 시간에 따른 광 출력의 신뢰성을 시험하였으며, 그 결과를 아래 표 1에 요약하였다. 광 출력 측정은 350mA의 전류 하에서 수행되었으며, 가속 전류를 측정하기 전 광 출력을 기준으로 출력 감소를 백분율로 표시하였다. 350mA 측정 조건하에서, 가속 전류를 측정하기 전의 광출력은 비교예와 실시예 사이에 차이가 없었다.On the other hand, the reliability of the light output according to the time of applying the 700 mA acceleration current to the above light emitting diodes was tested, and the results are summarized in Table 1 below. The light output measurement was performed under a current of 350 mA and the output reduction was expressed as a percentage based on the light output before the acceleration current was measured. Under 350 mA measurement conditions, there was no difference between the comparative example and the example in the light output before measuring the acceleration current.
표 1을 참조하면, 비교예와 실시예는 모두 가속 전류를 인가함에 따라 광 출력이 감소하는 경향을 나타낸다. 그러나 실시예에 따른 발광 다이오드는 비교예의 발광 다이오드에 비해 광 출력 감소가 상당히 느리게 진행되는 것을 알 수 있으며, 동일 시간 경과 후의 광 출력 감소는 비교예의 발광 다이오드가 실시예의 발광 다이오드에 비해 거의 2배 정도 크게 나타났다.Referring to Table 1, both the comparative example and the example show a tendency that the optical output decreases as the acceleration current is applied. However, it can be seen that the light output of the light emitting diode according to the embodiment progresses significantly slower than that of the light emitting diode of the comparative example, and the decrease in light output after the same time elapses is about twice as much as that of the light emitting diode of the embodiment Respectively.
위 결과로부터, n형 콘택층의 두께를 증가시킴으로써 발광 다이오드의 신뢰성이 향상되는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 결과는 전류 분산 성능 향상에 기인한 것으로 예상된다. From the above results, it can be confirmed that the reliability of the light emitting diode is improved by increasing the thickness of the n-type contact layer, and this result is expected to result from the improvement of the current dispersion performance.
Claims (11)
상기 지지기판 상에 위치하고, p형 화합물 반도체층, 활성층 및 n형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조체;
상기 지지기판과 상기 반도체 적층 구조체 사이에 위치하여 상기 반도체 적층 구조체의 p형 화합물 반도체층에 오믹 콘택하고, 상기 반도체 적층 구조체를 노출시키는 홈을 갖는 반사 금속층;
상기 반도체 적층 구조체의 n형 화합물 반도체층 상에 위치하는 제1 전극 패드;
상기 제1 전극 패드에서 연장하고, 상기 홈 영역 상부에 위치하는 전극 연장부; 및
상기 제1 전극 패드와 상기 반도체 적층 구조체 사이에 개재된 상부 절연층을 포함하고,
상기 n형 화합물 반도체층은 n형 콘택층, 및 상기 n형 콘택층과 상기 활성층 사이에서 상기 n형 콘택층과 접하는 제1 회복층을 포함하고,
상기 제1 회복층은 언도프층 또는 상기 n형 콘택층의 도핑 농도보다 낮은 도핑 농도를 갖는 저농도 도핑층이고,
상기 n형 콘택층은 4.5㎛ 내지 10㎛ 범위 내의 두께를 갖는 발광 다이오드.A support substrate;
A semiconductor laminated structure disposed on the supporting substrate and including a p-type compound semiconductor layer, an active layer, and an n-type compound semiconductor layer;
A reflective metal layer located between the supporting substrate and the semiconductor laminated structure and having a groove for making an ohmic contact with the p-type compound semiconductor layer of the semiconductor laminated structure and exposing the semiconductor laminated structure;
A first electrode pad located on the n-type compound semiconductor layer of the semiconductor laminated structure;
An electrode extension extending from the first electrode pad and positioned above the groove region; And
And an upper insulating layer interposed between the first electrode pad and the semiconductor laminated structure,
The n-type compound semiconductor layer includes an n-type contact layer and a first recovery layer in contact with the n-type contact layer between the n-type contact layer and the active layer,
The first recovery layer is a lightly doped layer having a doping concentration lower than the doping concentration of the undoped layer or the n-type contact layer,
Wherein the n-type contact layer has a thickness within a range of 4.5 占 퐉 to 10 占 퐉.
상기 제1 회복층은 100~200nm 범위 내의 두께를 갖는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the first recovery layer has a thickness within the range of 100 to 200 nm.
상기 제1 회복층과 상기 활성층 사이에 개재된 전자 주입층을 더 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 2,
And an electron injection layer interposed between the first recovery layer and the active layer.
상기 제1 회복층과 상기 전자 주입층 사이에 개재된 제2 회복층; 및
상기 제1 회복층과 상기 제2 회복층 사이에 개재된 전자 보강층을 더 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 3,
A second recovery layer interposed between the first recovery layer and the electron injection layer; And
Further comprising an electron enhancing layer interposed between the first recovery layer and the second recovery layer.
상기 전자 주입층과 상기 활성층 사이에 개재된 초격자층을 더 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 4,
And a superlattice layer interposed between the electron injection layer and the active layer.
상기 반사 금속층의 홈에 노출된 상기 반도체 적층 구조체 표면에 접하는 중간 절연층을 더 포함하는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
And a middle insulating layer contacting the surface of the semiconductor laminated structure exposed in the groove of the reflective metal layer.
상기 반사 금속층과 상기 지지기판 사이에 위치하여 상기 반사 금속층을 덮는 장벽 금속층을 더 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 6,
And a barrier metal layer disposed between the reflective metal layer and the support substrate and covering the reflective metal layer.
상기 반사 금속층은 복수개의 판(plate)으로 이루어진 발광 다이오드.The method of claim 7,
Wherein the reflective metal layer comprises a plurality of plates.
상기 반도체 적층 구조체는 거칠어진 표면을 갖고,
상기 상부 절연층은 상기 거칠어진 표면을 덮되,
상기 상부 절연층은 상기 거칠어진 표면을 따라 요철면을 형성하는 발광 다이오드.The method according to claim 1,
Wherein the semiconductor laminated structure has a roughened surface,
Wherein the upper insulating layer covers the roughened surface,
Wherein the upper insulating layer forms an uneven surface along the roughened surface.
상기 반도체 적층 구조체는 상기 거칠어진 표면과 함께 평평한 표면을 갖고, 상기 제1 전극 패드 및 상기 전극 연장부는 상기 평평한 표면 상에 위치하는 발광 다이오드.The method of claim 9,
Wherein the semiconductor laminate structure has a flat surface with the roughened surface, and the first electrode pad and the electrode extension are located on the flat surface.
상기 전극 연장부는 상기 반도체 적층 구조체의 평평한 표면에 접촉하는 발광 다이오드.The method of claim 10,
And the electrode extension portion contacts a flat surface of the semiconductor laminated structure.
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KR20120074895A (en) | 2012-07-06 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |