KR101874228B1 - Method for manufacturing a gallium nitride light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth) 및 선택적 식각을 이용한 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention are directed to a method of manufacturing a light emitting device using epitaxial lateral overgrowth (ELOG) and selective etching.
최근, 질화 갈륨(GaN)과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는, 우수한 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD), 태양 전지, 광전자장치, 레이저 다이오드, 고-주파수 마이크로 전자장치와 같은 반도체 광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져있다. 이러한 질화물 반도체 광소자는 핸드폰의 백라이트(backlight)나 키패드, 전광판, 조명 장치와 같은 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.In recent years, III-V group nitride semiconductors such as gallium nitride (GaN) have been widely used in light emitting diodes (LED), laser diodes (LD), solar cells, optoelectronic devices, laser diodes, Devices and semiconductor optical devices. The III-V group nitride semiconductors are usually made of a semiconductor material having a composition formula of AlxInyGa1-x-yN (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? Such nitride semiconductor optical devices are used as light sources for various products such as a backlight of a cellular phone, a keypad, a display board, and a lighting device.
그러나, 질화 갈륨(GaN)은 실리콘(Si)과 달리 잉곳 제작이 거의 불가능하기 때문에 단결정 기판 제작에 큰 어려움이 있다. 따라서, 질화 갈륨은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판 또는 실리콘 기판에 질화 갈륨 후막을 이종 에피텍시얼에 의해 성장시킨 후, 기판을 분리하여 질화 갈륨을 제조하였다.However, unlike silicon (Si), gallium nitride (GaN) is difficult to produce an ingot, and therefore it is difficult to manufacture a single crystal substrate. Thus, gallium nitride is grown on a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, or a silicon substrate by heteroepitaxial growth of a gallium nitride film, and then the substrate is separated to produce gallium nitride.
그러나, 상기와 같이 질화 갈륨을 형성하는 방법은 층들 사이에 격자 짝을 잘못 짓기 때문에 팽팽하게 되거나 완화되고, 이로 인해 탈구의 가능성이 매우 높게 되어 디바이스의 수명 단축과 함께 실행의 한계를 가져오게 되는 문제점이 있었다.However, since the method of forming gallium nitride as described above is liable to be loosened or relaxed due to the misalignment of the lattice pairs between the layers, the possibility of dislocation becomes very high, which leads to a shortening of the life of the device, .
또한, 질화 갈륨을 고품질로 제조하는 것은 고품질의 벌크 결정 및/또는 이들 물질들의 결정 성질에 정합되는 적합한 성장 기판이 없기 때문에 질화 갈륨의 결정 성질들과 근접하게 정합되지 않는 성장 기판은 수용하기 어려운 밀도의 결함들과 전위들로 이어질 수 있다(질화 갈륨에 있어서, 특히 성장 기판과 GaN 사이의 계면에서 비롯되는 관통 전위(TD: threading dislocation)).In addition, the production of gallium nitride in high quality is not suitable for growth substrates that are not closely matched to the crystalline properties of gallium nitride because there is no suitable growth substrate to match high quality bulk crystals and / (E.g., threading dislocation (TD) in GaN, particularly at the interface between the growth substrate and GaN).
또한, 질화 갈륨을 분리하는 기술로 주로 레이저 리프트 오프(LLO; Laser Lift Off) 방식 또는 화학적 리프트 오프(CLO; Chemical Lift Off) 방식을 사용하였다.In addition, a laser lift off (LLO) method or a chemical lift off (CLO) method was used as a technique for separating gallium nitride.
그러나, 레이저 리프트 오프(LLO; Laser Lift Off) 방식은 레이저로 기판과 후막 사이 계면을 녹여서 분리하는 기술로 분리 과정에서 결함 발생율이 높고, 비용이 많이 발생하는 문제점이 있고, 화학적 리프트 오프(CLO; Chemical Lift Off) 방식은 비교적 저렴하고 분리 과정에서 추가적인 결함 발생률이 낮으나, 화학적으로 식각 가능한 희생층(sacrificial layer)이 필요하기 때문에, 희생층 상에 성장된 질화 갈륨의 결정성이 상대적으로 낮다는 문제점이 있었다.However, in the laser lift off (LLO) method, the interface between the substrate and the thick film is melted and separated by a laser, which causes a high defect occurrence rate and a high cost in the separation process, and a chemical lift off (CLO) The chemical lift off method is relatively inexpensive and the incidence of additional defects is low in the separation process. However, since a chemically etchable sacrificial layer is required, the crystallinity of the gallium nitride grown on the sacrificial layer is relatively low .
또한, 이와 같은 질화 갈륨(GaN)에 기반한 발광 소자(GaN-LED)들은 향후의 고효율 조명 응용들에 사용되어 백열 및 형광 조명 램프들을 대체할 것으로 예상된다. 그러나, 현재까지 개발된 질화 갈륨(GaN) 발광 소자는 발광 효율, 광 출력 및 가격 면에서 더욱 많은 개선이 필요하고, 특히, 질화 갈륨(GaN) 발광 소자가 일반 조명으로 응용을 확대하기 위해서는 발광 효율의 개선을 통한 고휘도의 달성이 최우선 과제로 꼽히고 있다.In addition, such GaN-based light emitting devices (GaN-LEDs) are expected to be used in future high efficiency lighting applications to replace incandescent and fluorescent lighting lamps. However, gallium nitride (GaN) light emitting devices developed to date require further improvement in terms of light emitting efficiency, light output and cost, and in particular, gallium nitride (GaN) To achieve high brightness through the improvement of the top priority.
즉, 질화 갈륨(GaN) 발광 소자 내부에서 생성된 빛이 반도체와 공기와의 굴절율 차이로 인한 내부 전반사를 발생시켜 광 추출 효율을 높이는데 문제점으로 작용하고 있으며, 이러한 문제점은 결과적으로 질화 갈륨(GaN) 발광 소자 고휘도화에 걸림돌이 되어왔다.That is, the light generated in the gallium nitride (GaN) light emitting device causes total internal reflection due to the difference in refractive index between the semiconductor and air, thereby increasing the light extraction efficiency. As a result, gallium nitride ) The light emitting device has been a stumbling block to high brightness.
이에, 높은 광 추출 효율을 향상시키기 위하여, 기하학적으로 전반사를 깨드려 소자 내부에 트랩되거나 열로 바뀌는 광자를 최소화할 고휘도 마이크로 발광 소자(micro LED)의 제조 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a method of manufacturing a high-brightness micro LED that minimizes photons that are trapped in the device or converted into heat by damaging the total reflection geometry in order to improve high light extraction efficiency.
기존의 마이크로 발광 소자(micro LED)는 주로 사파이어 기판에 발광 구조물을 성장 시킨 후, 마이크로 사이즈로 패터닝하여 마이크로 발광 소자(micro LED)를 제조한 후, 전극을 배선하므로써 마이크로 발광 소자(micro LED)를 구현한다. 이 방법을 이용할 경우 결정성 결함에 따른 광효율 문제, 제조 공정이 복잡하고, 기판 으로부터 칩을 분리하는 기술적인 어려움 등이 있다.A conventional micro LED is fabricated by growing a light emitting structure on a sapphire substrate and then patterning the structure into a micro size to manufacture a micro LED and then wiring the electrode to form a micro LED . When this method is used, there is a problem of light efficiency due to crystal defects, a complicated manufacturing process, and technical difficulties of separating chips from the substrate.
본 발명의 실시예들의 목적은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 발광 구조물과 Ga-극성 발광 구조물을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물을 제거하는 공정을 이용하여 고품질의 수직형 발광 소자를 제조하기 위한 것이다.It is an object of embodiments of the present invention to epitaxially lateral overgrow (ELOG) an n-type semiconductor layer to selectively grow an N-polarity light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure, And a method of manufacturing a vertical type light emitting device using the same.
본 발명의 실시예들의 목적은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 발광 구조물과 Ga-극성 발광 구조물을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물을 제거하는 공정을 이용하여, 발광 소자의 결함 비율을 감소시키기 위한 것이다.It is an object of embodiments of the present invention to epitaxially lateral overgrow (ELOG) an n-type semiconductor layer to selectively grow an N-polarity light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure, To thereby reduce the defect ratio of the light emitting element.
본 발명의 실시예들의 목적은 희생층이 필요 없는 화학적 식각을 이용하여 발광 소자로부터 성장 기판을 쉽게 제거하고, 성장 기판 제거 공정으로 인한 발광 소자의 손상을 감소시켜, 고품질의 발광 소자의 특성을 유지시키기 위한 것이다.It is an object of embodiments of the present invention to easily remove a growth substrate from a light emitting device by using a chemical etching process that does not require a sacrificial layer, to reduce damage to a light emitting device due to a growth substrate removing process, .
본 발명의 실시예들의 목적은 발광 구조물은 N-극성 발광 구조물과 Ga-극성 발광 구조물을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물을 제거하는 공정을 이용하여, 발광 소자를 제조함으로써, 제조 공정을 간소화시켜, 제조 비용을 감소시키기 위한 것이다.It is an object of embodiments of the present invention to provide a light emitting device and a method of manufacturing the same by manufacturing a light emitting device using a process of selectively growing an N-polarity light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure, Thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost.
본 발명의 실시예들의 목적은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 n-type 반도체층과 Ga-극성 n-type 반도체층을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 n-type 반도체층을 제거하는 공정을 이용하여 고품질의 n-type 반도체층를 제조하기 위한 것이다.It is an object of embodiments of the present invention to selectively grow an N-type semiconductor layer and a Ga-polar n-type semiconductor layer by epitaxial lateral overgrowth (ELOG) of an n-type semiconductor layer, And to manufacture a high-quality n-type semiconductor layer using a process of removing an N-polarity n-type semiconductor layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 기판 상에 적어도 하나의 윈도우 영역 및 돌출 영역을 포함하는 마스크층을 형성하는 단계; 상기 성장 기판 상에 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)시키고, 상기 n-type 반도체층 상에 활성층 및 p-type 반도체층을 성장시켜, N-극성 발광 구조물 및 Ga-극성 발광 구조물을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 N-극성 발광 구조물을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 Ga-극성 발광 구조물의 상단에 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 Ga-극성 발광 구조물의 하단에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 마스크층의 상기 돌출 영역은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 갖는다.A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes forming a mask layer including at least one window region and a protrusion region on a substrate; Epitaxial lateral overgrowth (ELOG) of an n-type semiconductor layer on the growth substrate, growing an active layer and a p-type semiconductor layer on the n-type semiconductor layer, Forming a light emitting structure including a Ga-polarized light emitting structure; Selectively etching the N-polarity light emitting structure; Forming a first electrode on top of the Ga-polarized light emitting structure; And forming a second electrode on the lower end of the Ga-polarized light emitting structure, wherein the protruding region of the mask layer has a positive type protrusion pattern.
상기 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴은 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상일 수 있다.The protrusion pattern of the positive type may be a dot shape, a polygon shape, an elliptical shape, or a stripe shape.
상기 돌출 영역 상에 형성된 상기 Ga-극성 발광 구조물은 포지티브 패턴(positive pattern)을 가질 수 있다.The Ga-polarized light emitting structure formed on the protruding region may have a positive pattern.
상기 윈도우 영역 상에서는 상기 N-극성 발광 구조물 만 성장되도록 하고, 상기 돌출 영역 상에서는 상기 Ga-극성 발광 구조물만 성장되거나, 상기 N-극성 발광 구조물 및 상기 Ga-극성 발광 구조물이 혼재되어 성장될 수 있다.Only the N-polarity light emitting structure may be grown on the window region, and only the Ga-polarity light emitting structure may be grown on the protruding region, or the N-polarity light emitting structure and the Ga-polar light emitting structure may be mixed and grown.
상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 상기 발광 구조물에 대하여 전류를 수직으로 인가하도록 형성될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed to vertically apply a current to the light emitting structure.
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 Ga-극성 발광 구조물의 각각에 개별적으로 형성될 수 있다.The first electrode and the second electrode may be formed separately in each of the Ga-polarity light emitting structures.
상기 N-극성 발광 구조물을 선택적으로 식각하는 단계는, 수산화 칼륨(KOH; potassium hydroxide)을 사용할 수 있다.The step of selectively etching the N-polarity light emitting structure may use potassium hydroxide (KOH).
상기 활성층은 단일 양자 우물 구조(single-quantum well) 또는 다중 양자 우물(MQW; multi-quantum well) 구조로 형성될 수 있다.The active layer may have a single-quantum well structure or a multi-quantum well (MQW) structure.
상기 활성층은 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 질화 갈륨(GaN; gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The active layer may include at least one of indium gallium nitride (InGaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), gallium nitride (GaN), and aluminum indium gallium nitride (AlInGaN) . ≪ / RTI >
상기 성장 기판은 사파이어(sapphire), 갈륨 비소(GaAs; gallium arsenide), 스피넬(spinel), 실리콘(Si; silicon), 인화 인듐(InP; indium phosphide) 및 실리콘 카바이드(SiC; silicon carbide) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The growth substrate may be at least one of sapphire, gallium arsenide (GaAs), spinel, silicon, indium phosphide (InP) and silicon carbide (SiC). It can be one.
상기 마스크층은 실리콘 산화물(SiO2; silicon oxide), 실리콘 질화물(SiNx; silicon nitride) 및 실리콘 산질화물(SiON; silicon oxynitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The mask layer may include at least one of silicon oxide (Si02), silicon nitride (SiNx), and silicon oxynitride (SiON).
상기 n-type 반도체층은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The n-type semiconductor layer may include at least one of gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InGaN), aluminum indium gallium nitride (AlInGaN) Or the like.
상기 p-type 반도체층은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 인듐 질화물(InN; indium nitride), 알루미늄 질화물(AlN; aluminum nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The p-type semiconductor layer may include at least one of gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InGaN), indium nitride (InN), aluminum nitride And may include at least one of aluminum nitride (AlN) and aluminum indium gallium nitride (AlInGaN).
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 기판 상에 적어도 하나의 윈도우 영역 및 돌출 영역을 포함하는 마스크층을 형성하는 단계; 상기 성장 기판 상에 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)시켜, N-극성 n-type 반도체층 및 Ga-극성 n-type 반도체층을 포함하는 n-type 반도체층을 형성하는 단계; 상기 N-극성 n-type 반도체층을 선택적으로 식각하는 단계; 상기 Ga-극성 n-type 반도체층 상에 활성층 및 p-type 반도체층을 성장시켜, 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 발광 구조물의 상단에 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 발광 구조물의 하단에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 마스크층의 상기 돌출 영역은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 갖는다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, including: forming a mask layer on a substrate including at least one window region and a protrusion region; Epitaxial lateral overgrowth (ELOG) of an n-type semiconductor layer on the growth substrate to form an n-type semiconductor layer including an N-polar n-type semiconductor layer and a Ga-polar n-type semiconductor layer ; Selectively etching the N-polarity n-type semiconductor layer; Growing an active layer and a p-type semiconductor layer on the Ga-polar n-type semiconductor layer to form a light emitting structure; Forming a first electrode on top of the light emitting structure; And forming a second electrode on the lower end of the light emitting structure, wherein the protruding region of the mask layer has a protrusion pattern of a positive type.
상기 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴은 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상일 수 있다.The protrusion pattern of the positive type may be a dot shape, a polygon shape, an elliptical shape, or a stripe shape.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 제조 방법은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 발광 구조물과 Ga-극성 발광 구조물을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물을 제거하는 공정을 이용하여 고품질의 수직형 발광 소자를 제조할 수 있다.A method of manufacturing a light emitting device according to embodiments of the present invention includes epitaxially lateral overgrowing (ELOG) an n-type semiconductor layer to selectively grow an N-polarity light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure, - Vertical type light emitting device of high quality can be manufactured by using a process of removing polarity light emitting structure.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 제조 방법은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 발광 구조물과 Ga-극성 발광 구조물을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물을 제거하는 공정을 이용하여, 발광 소자의 결함 비율을 감소시킬 수 있다.A method of manufacturing a light emitting device according to embodiments of the present invention includes epitaxially lateral overgrowing (ELOG) an n-type semiconductor layer to selectively grow an N-polarity light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure, - Using the process of removing the polarized light emitting structure, the defect ratio of the light emitting element can be reduced.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 제조 방법은 희생층이 필요 없는 화학적 식각을 이용하여 발광 소자로부터 성장 기판을 제거하여, 성장 기판 제거 공정으로 인한 발광 소자의 손상을 감소시켜, 고품질의 발광 소자의 특성을 유지시킬 수 있다.In the method of manufacturing a light emitting device according to embodiments of the present invention, a growth substrate is removed from a light emitting device using a chemical etching that does not require a sacrificial layer, thereby reducing damage to the light emitting device due to a growth substrate removing process, Can be maintained.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 제조 방법은 발광 구조물을 N-극성 발광 구조물과 Ga-극성 발광 구조물을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물을 제거하는 공정을 이용하여, 발광 소자를 제조함으로써, 제조 공정을 간소화시켜, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In the method of manufacturing a light emitting device according to embodiments of the present invention, the N-polarity light emitting structure and the Ga-polar light emitting structure are selectively grown, and then the N-polarity light emitting structure is selectively removed, By manufacturing the device, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 제조 방법은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 n-type 반도체층과 Ga-극성 n-type 반도체층을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 n-type 반도체층을 제거하는 공정을 이용하여 수직형 발광소자 제작에 활용되는 고품질의 n-type 반도체층를 제작할 수 있다.A method of manufacturing a light emitting device according to embodiments of the present invention includes epitaxially lateral overgrowing an n-type semiconductor layer to selectively grow an N-polarity n-type semiconductor layer and a Ga-polar n-type semiconductor layer And then selectively removing the N-polarity n-type semiconductor layer, a high-quality n-type semiconductor layer may be manufactured.
도 1은 질화 갈륨의 N-극성 및 Ga-극성을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에서, 성장 기판 및 마스크층을 제거한 후의 Ga-극성 발광 구조물을 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 코어-쉘 구조의 발광 소자 제조 방법을 도시한 단면도이다.1 is a diagram showing the N-polarity and Ga-polarity of gallium nitride.
2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing a Ga-polarized light emitting structure after removing a growth substrate and a mask layer in a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
5A to 5C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device having a core-shell structure according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the following description are chosen to be generic and universal in the art to which they are related, but other terms may exist depending on the development and / or change in technology, customs, preferences of the technician, and the like. Accordingly, the terminology used in the following description should not be construed as limiting the technical thought, but should be understood in the exemplary language used to describe the embodiments.
또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다. Also, in certain cases, there may be a term chosen arbitrarily by the applicant, in which case the detailed description of the meaning will be given in the corresponding description section. Therefore, the term used in the following description should be understood based on the meaning of the term, not the name of a simple term, and the contents throughout the specification.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. On the other hand, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 양역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. It is also to be understood that when a section such as a film, a layer, an area, a configuration request, etc. is referred to as being "on" or "on" another part, And the like are included.
도 1은 질화 갈륨의 N-극성 및 Ga-극성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the N-polarity and Ga-polarity of gallium nitride.
질화 갈륨은 우수한 물리적, 화학적 특성으로 인해 다양한 광소자의 핵심 소재로 사용되고 있다. 질화 갈륨은 사파이어, 실리콘 카바이드 또는 실리콘 같은 성장 기판 상에 이종 에피텍시얼에 의해 성장시켜 사용된다.Gallium nitride has been used as a core material for various optical devices due to its excellent physical and chemical properties. Gallium nitride is grown and grown on heterogeneous epitaxial substrates such as sapphire, silicon carbide or silicon.
질화 갈륨을 성장시키기 위해서는 결정 품질에 유의하여야 한다. 특히, 결정 품질은 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)를 활용함으로써 개선될 수도 있다.In order to grow gallium nitride, attention should be paid to crystal quality. In particular, the crystal quality may be improved by utilizing epitaxial lateral overgrowth (ELOG).
에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)는 기판으로부터 수직 방향으로 질화 갈륨이 성장될뿐만 아니라 마스킹 패턴 위로도 측면 방향으로 성장될 수 있다.Epitaxial lateral overgrowth (ELOG) can be grown in the lateral direction as well as on the masking pattern as gallium nitride is grown vertically from the substrate.
또한, 질화 갈륨은 결함뿐만 아니라, 특히, 중요한 결정 성질로 "결정 극성(crystal polarity)"이 있다.In addition, gallium nitride has a "crystal polarity " as well as defects, especially important crystalline properties.
도 1을 참조하면, 갈륨(Ga) 원자들은 큰 회색 구로 도시되고, 질소(N) 원자들은 작은 흑색 구로 도시된다.Referring to FIG. 1, gallium (Ga) atoms are shown as large gray spheres, and nitrogen (N) atoms are shown as small black spheres.
도 1에 도시된 바와 같이, 질화 갈륨에서(예; 우르짜이트(wurtzite) 질화 갈륨) 각 갈륨 원자는 네 개의 질소 원자들에 사면체적으로 배위된다.As shown in Fig. 1, in gallium nitride (e.g., wurtzite gallium nitride), each gallium atom is tetrahedrally coordinated to four nitrogen atoms.
질화 갈륨은 방향에 따라, Ga-극성(+c; 100) 및 N-극성(-c; 200)으로 구분될 수 있다. 여기서 레이블 c는 에피택시 막의 평면에 대하여 수평한 결정 평면을 가리킨다.The gallium nitride may be classified into Ga-polarity (+ c 100) and N-polarity (-c 200) depending on the direction. Here, the label c indicates a horizontal crystal plane with respect to the plane of the epitaxial film.
질화 갈륨의 극성은 표면 성질은 아니나, 질화 갈륨의 벌크 성질에 지대한 영향을 미치는 점에 유의하는 것이 중요하고, 극성에 따라 상이한한 성질이 발현될 수 있다. 따라서, 에피택시 질화 갈륨 성장층의 극성 특성을 활용하여 소자를 제작할 수 있다.It is important to note that the polarity of gallium nitride is not a surface property, but it has a great influence on the bulk properties of gallium nitride. Depending on the polarity, different properties can be expressed. Therefore, the device can be fabricated utilizing the polarity characteristic of the epitaxially grown gallium nitride layer.
본 발명에서는 Ga-극성(+c; 100) 질화 갈륨 및 N-극성(-c; 200) 질화 갈륨을 선택적으로 성장시키고, 그 중 N-극성(-c; 200) 부분의 질화 갈륨만을 선택적으로 제거함으로써, 고품질의 수직형 질화 갈륨 발광 구조물 또는 발광구조물을 위한 n-type 반도체층을 제조할 수 있다.In the present invention, Ga-polar (+ c; 100) gallium nitride and N-polar (-c 200) gallium nitride are selectively grown and only gallium nitride of the N- The n-type semiconductor layer for a high-quality vertical type gallium nitride light emitting structure or a light emitting structure can be manufactured.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2g를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 기술에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a technique for manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2G.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법을 도시한 단면도이다.2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 성장 기판(310) 상에 적어도 하나의 윈도우 영역(321) 및 돌출 영역(322)을 포함하는 마스크층(320)을 형성하는 단계, 성장 기판(310) 상에 n-type 반도체층(331)을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시키고, n-type 반도체층(331) 상에 활성층(332) 및 p-type 반도체층(333)을 성장시켜, N-극성 발광 구조물(341) 및 Ga-극성 발광 구조물(342)을 포함하는 발광 구조물(330)을 형성하는 단계 및 N-극성 발광 구조물(341)을 선택적으로 식각하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes forming a
또한, Ga-극성 발광 구조물(342)의 상단에 제1 전극(350)을 형성하는 단계 및 Ga-극성 발광 구조물(342)의 하단에 제2 전극(360)을 형성하는 단계를 포함한다.The method also includes forming a
발광 구조물(330)은 윈도우 영역(321) 상에 N-극성 방향으로 성장된 발광 구조물(341; 이하, "N-극성 발광 구조물"이라 함) 및 돌출 영역(322) 상에 Ga-극성 방향으로 성장된 발광 구조물(342; 이하, "Ga-극성 발광 구조물"이라 함)을 포함할 수 있다.The
도 2a는 성장 기판 상에 적어도 하나의 윈도우 영역 및 돌출 영역을 포함하는 마스크층이 형성된 단면도이다.2A is a sectional view in which a mask layer including at least one window region and a protruding region is formed on a growth substrate.
마스크층(320)은 성장 기판(310) 상에 증착 공정 또는 용액 공정을 이용하여 성막을 형성한 다음, 포토리소그래피 공정들을 이용하여 패터닝될 수 있다.The
마스크층(320)은 패터닝 공정에 의해 윈도우 영역(321) 및 돌출 영역(322)을 포함할 수 있고, 후에 n-type 반도체층은 마스크층(320)의 윈도우 영역(321)을 통하여 성장될 수 있다.The
또한, 마스크층(320)의 돌출 영역(322)은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 가질 수 있고, 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴으로는 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다.The
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법으로 제조된 발광 소자는 포지티브 패턴(positive pattern)으로 형성된 발광 소자를 제조할 수 있다.Therefore, the light emitting device manufactured by the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention can manufacture a light emitting device formed in a positive pattern.
즉, 돌출 영역(322) 및 윈도우 영역(321) 상에 발광 구조물이 성장 되나, 추후에 윈도우 영역(321) 상에 성장된 발광 구조물을 화학적 식각에 의해 제거되기 때문에, 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상과 같은 패턴 구조를 같은 발광 구조물이 형성될 수 있다.That is, the light emitting structure is grown on the
발광 소자의 포지티브 패턴(positive pattern) 에 대해서는 도 3에서 설명하기로 한다.A positive pattern of the light emitting device will be described with reference to FIG.
성장 기판(310)은 사파이어(sapphire), 갈륨 비소(GaAs; gallium arsenide), 스피넬(spinel), 실리콘(Si; silicon), 인화 인듐(InP; indium phosphide) 및 실리콘 카바이드(SiC; silicon carbide) 중 적어도 어느 하나일 수 있고, 바람직하게는 사파이어가 사용될 수 있다.The
마스크층(320)은 실리콘 산화물(SiO2; silicon oxide), 실리콘 질화물(SiNx; silicon nitride) 및 실리콘 산질화물(SiON; silicon oxynitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 실리콘 산화물이 사용될 수 있다.The
도 2b 및 도 2c는 성장 기판 상에 n-type 반도체층이 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)된 단면도이다.2B and 2C are cross-sectional views in which an n-type semiconductor layer is epitaxially side-over-grown (ELOG) on a growth substrate.
n-type 반도체층(331)은 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG) 방법으로 성장될 수 있다.The n-
에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)는 성장 기판(310)으로부터 수직 방향으로뿐만 아니라 마스크층(320) 상부의 측면 방향으로도 n-type 반도체층(331)이 성장될 수 있다.The epitaxial lateral overgrowth ELOG can be grown not only in the vertical direction from the
먼저, 도 2b에서와 같이, n-type 반도체층(331)이 마스크층(320)의 윈도우 영역(321)을 통하여 수직 성장된다. 이후, 성장의 마지막 단계에서, 마스크층(320)의 돌출 영역(322)의 측방향으로 연장되어 n-type 반도체층(331)이 성장될 수 있다.2B, an n-
이로 인해, 측방향으로 성장되는 n-type 반도체층(331)은 일정 시간이 지난 후, 수직 성장된 n-type 반도체층(331)이 병합되어 도 2c에서와 같이, 성장 기판(310) 및 마스크층(320) 상부 표면에 전체적으로 성장된 n-type 반도체층(331)이 형성될 수 있다.As a result, the n-
성장된 n-type 반도체층(331)은 마스크층(320)의 윈도우 영역(321) 상에 성장된 N-극성 n-type 반도체층 및 마스크층(320)의 돌출 영역(322) 상에 성장된 Ga-극성 n-type 반도체층(331)을 포함할 수 있다.The grown n-
또한, 윈도우 영역(321) 상에서는 N-극성 n-type 반도체층만 성장되도록 하고, 돌출 영역(322) 상에서는 Ga-극성 n-type 반도체층만 성장되거나, N-극성 n-type 반도체층 및 Ga-극성 n-type 반도체층이 혼재되어 성장될 수 있다.In addition, only the N-polarity n-type semiconductor layer is grown on the
윈도우 영역(321) 및 돌출 영역(322)을 포함하는 마스크층(320) 상에 n-type 반도체층(331)을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시킬 때, 일반적으로 전 영역에서 N-극성 n-type 반도체층 혹은 Ga-극성 n-type 반도체층 한 종류만이 전 영역에 걸쳐 성장되게 된다.When the n-
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 윈도우 영역(321) 및 돌출 영역(322)을 포함하는 마스크층(320) 상에 n-type 반도체층(331)을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시킬 때, 특정 조건을 사용함으로써, 윈도우 영역(321) 상부에는 N-극성 n-type 반도체층만 성장되고, 돌출 영역 상부에는 Ga-극성 n-type 반도체층만 성장되는 극성 반전(polarity inversion) 특성을 가질 수 있다.However, in the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, the n-
n-type 반도체층(331)은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 질화 갈륨(GaN; gallium nitride)이 사용될 수 있다.The n-
n-type 반도체층으로 사용되는 질화 갈륨의 각 갈륨 원자는 네 개의 질소 원자들에 사면체적으로 배위되고, 방향에 따라 Ga-극성 n-type 반도체층 특성 및 N-극성 n-type 반도체층 특성을 가진다.Each gallium atom of the gallium nitride used as the n-type semiconductor layer is coordinated to four nitrogen atoms in a tetrahedral volume, and the characteristics of the Ga-polar n-type semiconductor layer and the N-polarity n-type semiconductor layer I have.
또한, 윈도우 영역(321) 상에 성장된 N-극성 n-type 반도체층은 돌출 영역(322) 상에 성장된 Ga-극성 n-type 반도체층 보다 결함(defect) 비율이 높은 결함 영역일 수 있다. 따라서, N-극성 n-type 반도체층보다 Ga-극성 n-type 반도체층을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the N-polarity n-type semiconductor layer grown on the
도 2d는 n-type 반도체층 상에 활성층 및 p-type 반도체층을 성장시켜, N-극성 발광 구조물 및 Ga-극성 발광 구조물을 포함하는 발광 구조물이 형성된 단면도이다.2D is a cross-sectional view of a light emitting structure including an N-polarity light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure formed by growing an active layer and a p-type semiconductor layer on an n-type semiconductor layer.
활성층(332)은 에너지 밴드 갭이 작은 물질을 사용하는 양자우물(quantum well) 및 에너지 밴드 갭이 큰 물질을 사용하는 양자 배리어(quantum barrier)이 적어도 1회 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 양자우물은 단일 양자우물(single quantum well) 구조 또는 다중 양자우물(MQW; multi-quantum well) 구조를 가질 수 있다.The
바람직하게는, 양자우물로는 인듐 갈륨 질화물(InGaN)이 사용될 수 있고, 양자 배리어로는 질화 갈륨(GaN)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, indium gallium nitride (InGaN) may be used as the quantum well, and gallium nitride (GaN) may be used as the quantum barrier. However, the present invention is not limited thereto.
활성층(332)은 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 질화 갈륨(GaN; gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
p-type 반도체층(333)은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 인듐 질화물(InN; indium nitride), 알루미늄 질화물(AlN; aluminum nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 질화 갈륨(GaN; gallium nitride)이 사용될 수 있다.The p-
n-type 반도체층(331) 상에 활성층(332) 및 p-type 반도체층(333)을 성장시켜, 형성된 발광 구조물(330)은 윈도우 영역(321) 상에 성장된 N-극성 발광 구조물(341) 및 돌출 영역(322) 상에 성장된 Ga-극성 발광 구조물(342)을 포함할 수 있다.The
또한, 윈도우 영역(321) 상에서는 N-극성 발광 구조물(341)만 성장되도록 하고, 돌출 영역(322) 상에서는 Ga-극성 발광 구조물(342)만 성장되거나, N-극성 발광 구조물(341) 및 Ga-극성 발광 구조물(342)이 혼재되어 성장될 수 있다.Only the N-polarity
또한, 윈도우 영역 상에 성장된 N-극성 발광 구조물(341)은 돌출 영역 상에 성장된 Ga-극성 발광 구조물(342)보다 결함(defect) 비율이 높은 결함 영역일 수 있다. 따라서, N-극성 발광 구조물(341)보다 Ga-극성 발광 구조물(342)를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the N-polarity
도 2e는 N-극성 발광 구조물이 선택적으로 식각된 단면도이다.2E is a cross-sectional view in which the N-polarity light emitting structure is selectively etched.
발광 구조물은 극성에 따라 식각 속도에서 차이를 나타낼 수 있다. Ga-극성 발광 구조물(342)은 상대적으로 수산화 칼륨(KOH)에 대해 식각 내성을 갖는 반면, N-극성 발광 구조물(341)은 수산화 칼륨(KOH)에 쉽게 식각되는 특성을 갖는다.The light emitting structure may exhibit a difference in etching rate depending on the polarity. The Ga-polarized
N-극성 발광 구조물(341)은 수산화 칼륨(KOH; potassium hydroxide)을 이용한 습식 식각으로 제거될 수 있다.The N-polarity
또한, 실시예에 따라, N-극성 발광 구조물 (341)은 추가적인 마스크를 사용하여 건식 식각 방법으로 식각될 수 있고, 건식 식각 방법은 RIE(Reactive Ion Etching), ECR(Electron Cyclotron Resonance) 및 ICP(Inductively Coupled Plasma) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.Also, according to the embodiment, the N-polarity
Ga-극성 발광 구조물(342)은 상대적으로 수산화 칼륨(KOH)에 대해 식각 내성을 갖는 반면, N-극성 발광 구조물(341)은 수산화 칼륨(KOH)에 쉽게 식각되는 특성을 갖는다.The Ga-polarized
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 수산화 칼륨(KOH)을 이용한 화학적 식각만으로 추가적인 마스크 사용 없이도 선택적으로 N-극성 발광 구조물(341)을 용이하게 제거할 수 있다.Therefore, the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention can selectively remove the N-polarity
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 N-극성 발광 구조물(341)만 선택적으로 제거하여 결함이 상대적으로 적은 Ga-극성 발광 구조물(342)만 존재하게 된다.Therefore, in the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, only the N-polarity
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 발광 구조물(341)과 Ga-극성 발광 구조물(342)을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물(341)을 제거하는 공정을 이용하여 고품질의 수직형 발광 소자를 제조할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention may include epitaxial lateral overgrowth (ELOG) of an n-type semiconductor layer to selectively form the N-polarity
도 2f는 Ga-극성 발광 구조물의 상단에 제1 전극이 형성된 단면도이다.2F is a sectional view in which a first electrode is formed on the top of the Ga-polarized light emitting structure.
Ga-극성 발광 구조물(242)의 상단에 제1 전극(350)을 형성한다.The
도 2f에서는 Ga-극성 발광 구조물(242)의 상단의 전면에 형성된 제1 전극(350)을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, Ga-극성 발광 구조물(242)의 각각에 제1 전극(350)을 형성할 수 있다.The
제1 전극(350)은 p-형 전극일 수 있으며, 제1 전극(350)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈/금(Ni/Au), 티타늄/알루미늄(Ti/Al), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The
제1 전극(350)은 지지 기판(도시하지 않음)을 이용하여 Ga-극성 발광 구조물(242)에 부착될 수 있으며, 보다 상세하게는, 지지 기판(도시하지 않음) 상에 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법을 통하여 형성된 제1 전극(350)을 Ga-극성 발광 구조물(242)에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 지지 기판(도시하지 않음)은 필요에 따라 제거될 수도 있다.The
또한, 마스크층은 화학적 식각을 통하여 제거될 수 있고, 플루오르화 수소산(HF) 및 버퍼 옥사이드 에천트(Buffered Oxide Etchant) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 이용한 습식 식각에 의해 진행될 수 있으며, 바람직하게는, 플루오르화 수소산(HF)이 사용될 수 있다.Also, the mask layer may be removed by chemical etching and may be performed by wet etching using a mixed solution of any one or combination of one or more of hydrofluoric acid (HF) and buffer oxide etchant And, preferably, hydrofluoric acid (HF) may be used.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 희생층이 필요 없는 화학적 식각을 이용하여 Ga-극성 발광 구조물(242)을 기판으로부터 분리함으로써, 성장 기판(310) 제거 공정으로 인한 발광 소자의 손상을 감소시켜, 고품질의 질화 갈륨 기판(333) 특성을 유지시킬 수 있다.In the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, the Ga-polarized light emitting structure 242 is separated from the substrate using a chemical etching process that does not require a sacrificial layer, And the characteristics of the high-quality
도 2g는 Ga-극성 발광 구조물의 하단에 제2 전극이 형성된 단면도이다.2G is a sectional view in which a second electrode is formed on the lower end of the Ga-polarity light emitting structure.
Ga-극성 발광 구조물(242)의 하단에, 즉, 제1 전극(350)이 형성되지 않은 면에 제 2 전극(360)을 부착시킨다.The
도 2g 에서는 Ga-극성 발광 구조물(242)의 하단의 전면에 형성된 제1 전극(350)을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, Ga-극성 발광 구조물(242) 각각에 형성되는 제2 전극(360)을 형성할 수 있다.The
제 2 전극(360)은 n-형 전극일 수 있고, 제 2 전극(360)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈/금(Ni/Au), 티타늄/알루미늄(Ti/Al), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The
제 2 전극(360)은 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법에 의해 형성될 수 있다.The
제 2 전극(360)은 지지 기판(도시하지 않음)을 이용하여 Ga-극성 발광 구조물(242)에 부착될 수 있으며, 보다 상세하게는, 지지 기판(도시하지 않음) 상에 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법을 통하여 형성된 제 2 전극(360)을 Ga-극성 발광 구조물(242)에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 지지 기판(도시하지 않음)은 필요에 따라 제거될 수도 있다.The
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자(300)는 제 1 전극(350) 및 제 2 전극(360)이 수직 구조로 형성되고, 이로 인해, 제 1 전극(350) 및 제 2 전극(360)은 발광 소자(300)에 대하여 전류를 수직으로 인가하도록 형성될 수 있다.Therefore, in the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자의 Ga-극성 발광 구조물(242)의 전면에 전극이 형성되면 램프(lamp)에 사용하기에 용이하고, Ga-극성 발광 구조물(242)의 각각에 전극이 형성되면 디스플레이(display)로 사용하기에 용이하다.In addition, when an electrode is formed on the entire surface of the Ga-polarity light emitting structure 242 of the light emitting device manufactured using the method of manufacturing the
또한, 발광 소자(300) 수득 시, 제 1 전극(350)이 상부에 배치되고, 제 2 전극(360)이 하부에 배치되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300) 제조 방법은 Ga-극성 방향으로 발광 구조물을 성장시켰기 때문에, Ga-극성 발광 소자(300)를 수득할 수 있다.When the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자는 마이크로 발광 소자(micro LED)일 수 있다.In addition, the light emitting device manufactured using the method of manufacturing the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300) 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자(300)는 발광 구조물을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG) 방법으로 N-극성 발광 구조물(341)과 Ga-극성 발광 구조물(342)을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 발광 구조물(341)을 제거하는 공정을 이용함으로써, 제조 공정을 간소화시켜, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(300) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자를 사용함으로써, 발광 램프(luminescent lamp)를 대체할 수 있는 전반 조명(general lighting)에 활용될 수 있다.Also, by using the light emitting device manufactured using the method of manufacturing the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에서, 성장 기판 및 마스크층을 제거한 후의 Ga-극성 발광 구조물을 도시한 평면도이다.3 is a plan view showing a Ga-polarized light emitting structure after removing a growth substrate and a mask layer in a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 3는 마스크층의 돌출 영역(332)은 도트(Dot) 형상의 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 가짐으로써, 도트(dot) 형상의 돌출 영역(322) 상에 원통 형상의 Ga-극성 발광 구조물(342)이 형성될 수 있다.3, the
따라서, 도 3에 따른 Ga-극성 발광 구조물(342)을 이용하면 포지티브 패턴(positive pattern)으로 형성된 발광 소자가 형성될 수 있다.Accordingly, by using the Ga-polarized
이하에서는, 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4G.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 도 2a 내지 도 2g에서 설명한 바와 유사한 방법을 사용하여 제조하므로, 중복되는 구성요소에 대해서는 생략하기로 한다.A method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention is manufactured using a method similar to that described with reference to FIGS. 2A to 2G, so that redundant components will not be described.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법을 도시한 단면도이다.4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 성장 기판(410) 상에 적어도 하나의 윈도우 영역(421) 및 돌출 영역(422)을 포함하는 마스크층(420)을 형성하는 단계, 성장 기판(410) 상에 n-type 반도체층(430)을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)시켜, N-극성 n-type 반도체층(431) 및 Ga-극성 n-type 반도체층(432)을 포함하는 n-type 반도체층(430)을 형성하는 단계 및 N-극성 n-type 반도체층(431)을 선택적으로 식각하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention includes forming a
또한, Ga-극성 n-type 반도체층(432) 상에 활성층(440) 및 p-type 반도체층(450)을 성장시켜, 발광 구조물(460)을 형성하는 단계, 발광 구조물(460)의 상단에 제1 전극(470)을 형성하는 단계 및 발광 구조물(460)의 하단에 제2 전극(480)을 형성하는 단계를 포함한다.The
n-type 반도체층(430)은 윈도우 영역(421) 상에 N-극성 방향으로 성장된 n-type 반도체층(431; 이하, "N-극성 n-type 반도체층"이라 함) 및 돌출 영역(422) 상에 Ga-극성 방향으로 성장된 n-type 반도체층(431; 이하, "Ga-극성 n-type 반도체층"이라 함)을 포함할 수 있다.The n-
도 4a는 성장 기판 상에 적어도 하나의 윈도우 영역 및 돌출 영역을 포함하는 마스크층이 형성된 단면도이다.4A is a sectional view in which a mask layer including at least one window region and a protruding region is formed on a growth substrate.
바람직하게는, 성장 기판(410)은 사파이어가 사용될 수 있다.Preferably, the
마스크층(420)은 패터닝 공정에 의해 윈도우 영역(421) 및 돌출 영역(422)을 포함할 수 있고, 후에 n-type 반도체층은 마스크층(420)의 윈도우 영역(421)을 통하여 성장될 수 있다.The
마스크층(420)은 실리콘 산화물이 사용될 수 있다.As the
또한, 마스크층(420)의 윈도우 영역(421) 및 돌출 영역(422)은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 가질 수 있고, 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴은 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상일 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다.The
도 4b 및 도 4c는 성장 기판 상에 n-type 반도체층이 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)된 단면도이다.4B and 4C are cross-sectional views in which an n-type semiconductor layer is epitaxially side-over-grown (ELOG) on a growth substrate.
n-type 반도체층(430)은 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG) 방법으로 성장될 수 있다.The n-
도 4b 및 도 4c를 참조하면, n-type 반도체층(430)은 마스크층(420)의 윈도우 영역(821)을 통하여 수직 성장된다. 이후, 성장의 마지막 단계에서, n-type 반도체층(430)은 마스크층(420)의 돌출 영역(422)의 측방향으로 연장되어 성장될 수 있다.Referring to FIGS. 4B and 4C, the n-
측방향으로 성장되는 n-type 반도체층(430)은 일정 시간이 지난 후, 병합되어 성장 기판(410) 및 마스크층(420) 상부 표면에 전체적으로 n-type 반도체층(430)이 형성될 수 있다.The laterally grown n-
성장된 n-type 반도체층(430)은 마스크층(420)의 윈도우 영역(421) 상에 성장된 N-극성 n-type 반도체층(431) 및 마스크층(420)의 돌출 영역(422) 상에 성장된 Ga-극성 n-type 반도체층(432)을 포함할 수 있다.The grown n-
또한, 윈도우 영역(421) 상에서는 N-극성 n-type 반도체층(431)만 성장되도록 하고, 돌출 영역(422) 상에서는 Ga-극성 n-type 반도체층(432)만 성장되거나, N-극성 n-type 반도체층(431) 및 Ga-극성 n-type 반도체층(432)이 혼재되어 성장될 수 있다.Only the N-polarity n-
또한, 윈도우 영역(421) 상에 성장된 N-극성 n-type 반도체층(431)은 돌출 영역(422) 상에 성장된 Ga-극성 n-type 반도체층(432)보다 결함(defect) 비율이 높은 결함 영역일 수 있다. 따라서, N-극성 n-type 반도체층(431)보다 Ga-극성 n-type 반도체층(432)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.The N-polarity n-
n-type 반도체층(430)은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 질화 갈륨(GaN; gallium nitride)이 사용될 수 있다.The n-
도 4d는 N-극성 n-type 반도체층이 선택적으로 식각된 단면도이다.And FIG. 4D is a cross-sectional view in which the N-polarity n-type semiconductor layer is selectively etched.
N-극성 n-type 반도체층(431)은 수산화 칼륨(KOH; potassium hydroxide)을 이용한 습식 식각으로 제거될 수 있다.The N-polarity n-
질화 갈륨은 극성에 따라 식각 속도에서 차이를 나타낸다. Ga-극성 n-type 반도체층(432)은 상대적으로 수산화 칼륨(KOH)에 대해 식각 내성을 갖는 반면, N-극성 n-type 반도체층(431)은 수산화 칼륨(KOH)에 쉽게 식각되는 특성을 갖는다.Gallium nitride differs in etching rate depending on the polarity. The n-polar n-
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 수산화 칼륨(KOH)을 이용한 화학적 식각만으로 추가적인 마스크 사용 없이도 선택적으로 N-극성 n-type 반도체층(431)을 용이하게 제거할 수 있다.Accordingly, the method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention can selectively remove the N-polarity n-
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 N-극성 n-type 반도체층(431)만 선택적으로 제거하여 성장 기판(410) 상에 상대적으로 결함이 적은 Ga-극성 n-type 반도체층(432)만 남게 된다.Accordingly, in the method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention, only the N-polarity n-
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG)시켜, N-극성 n-type 반도체층(431)과 Ga-극성 n-type 반도체층(432)을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 n-type 반도체층(431)을 제거하는 공정을 이용하여 고품질의 n-type 반도체층를 제작할 수 있다.The method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention further includes epitaxially lateral overgrowing (ELOG) an n-type semiconductor layer to form an N-polarity n-
도 4e는 Ga-극성 n-type 반도체층 상에 활성층 및 p-type 반도체층을 성장시켜, 발광 구조물이 형성된 단면도이다.4E is a cross-sectional view illustrating a light emitting structure formed by growing an active layer and a p-type semiconductor layer on a Ga-polar n-type semiconductor layer.
Ga-극성 n-type 반도체층(432) 상에 활성층(440) 및 p-type 반도체층(450)을 성장시켜, 형성된 발광 구조물(460)을 형성한다.The
즉, 발광 구조물(460)은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴 구조의 Ga-극성 n-type 반도체층(432) 상에만 성장된다.That is, the
바람직하게는, 도트 형상의 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴 구조의 Ga-극성 n-type 반도체층(432) 상에 원통형의 발광 구조물(460)을 형성한다.Preferably, a cylindrical
활성층(440)은 에너지 밴드 갭이 작은 물질을 사용하는 양자우물(quantum well) 및 에너지 밴드 갭이 큰 물질을 사용하는 양자 배리어(quantum barrier)이 적어도 1회 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 양자우물은 단일 양자우물(single quantum well) 구조 또는 다중 양자우물(MQW; multi-quantum well) 구조를 가질 수 있다.The
바람직하게는, 양자우물로는 인듐 갈륨 질화물(InGaN)이 사용될 수 있고, 양자 배리어로는 질화 갈륨(GaN)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, indium gallium nitride (InGaN) may be used as the quantum well, and gallium nitride (GaN) may be used as the quantum barrier. However, the present invention is not limited thereto.
활성층(440)은 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 질화 갈륨(GaN; gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
p-type 반도체층(450)은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 인듐 질화물(InN; indium nitride), 알루미늄 질화물(AlN; aluminum nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 질화 갈륨(GaN; gallium nitride)이 사용될 수 있다.The p-
도 4f는 발광 구조물의 상단에 제1 전극이 형성된 단면도이다.4F is a cross-sectional view in which a first electrode is formed on the top of the light emitting structure.
발광 구조물(460)의 상단에 제1 전극(470)을 형성한다.A
또한, 마스크층은 화학적 식각을 통하여 제거될 수 있고, 플루오르화 수소산(HF) 및 버퍼 옥사이드 에천트(Buffered Oxide Etchant) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 이용한 습식 식각에 의해 진행될 수 있으며, 바람직하게는, 플루오르화 수소산(HF)이 사용될 수 있다.Also, the mask layer may be removed by chemical etching and may be performed by wet etching using a mixed solution of any one or combination of one or more of hydrofluoric acid (HF) and buffer oxide etchant And, preferably, hydrofluoric acid (HF) may be used.
도 4f에서는 발광 구조물(460)의 상단의 전면에 형성된 제1 전극(470)을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 발광 구조물(460)의 각각에 제1 전극(470)을 형성할 수 있다.In FIG. 4F, the
제1 전극(470)은 p-형 전극일 수 있으며, 제1 전극(350)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈/금(Ni/Au), 티타늄/알루미늄(Ti/Al), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The
제1 전극(470)은 지지 기판(도시하지 않음)을 이용하여 발광 구조물(460)에 부착될 수 있으며, 보다 상세하게는, 지지 기판(도시하지 않음) 상에 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법을 통하여 형성된 제1 전극(470)을 발광 구조물(460)에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 지지 기판(도시하지 않음)은 필요에 따라 제거될 수도 있다.The
도 4g는 발광 구조물의 하단에 제2 전극이 형성된 단면도이다.4G is a cross-sectional view in which a second electrode is formed on the lower end of the light emitting structure.
발광 구조물(460)의 하단에, 즉, 제1 전극(470)이 형성되지 않은 면에 제 2 전극(480)을 부착시킨다.The
도 4g 에서는 발광 구조물(460)의 하단의 전면에 형성된 제1 전극(470)을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 발광 구조물(460) 각각에 형성되는 제2 전극(470)을 형성할 수 있다.4G illustrates the
제 2 전극(470)은 n-형 전극일 수 있고, 제 2 전극(470)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈/금(Ni/Au), 티타늄/알루미늄(Ti/Al), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The
제 2 전극(470)은 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법에 의해 형성될 수 있다.The
제 2 전극(470)은 지지 기판(도시하지 않음)을 이용하여 발광 구조물(460)에 부착될 수 있으며, 보다 상세하게는, 지지 기판(도시하지 않음) 상에 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법을 통하여 형성된 제 2 전극(470)을 발광 구조물(460)에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 지지 기판(도시하지 않음)은 필요에 따라 제거될 수도 있다.The
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(401) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자(401)는 제 1 전극(470) 및 제 2 전극(480)이 수직 구조로 형성되고, 이로 인해, 제 1 전극(470) 및 제 2 전극(480)은 발광 소자(401)에 대하여 전류를 수직으로 인가하도록 형성될 수 있다.Therefore, in the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(401) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자의 발광 구조물(460)의 전면에 전극이 형성되면 램프(lamp)에 사용하기에 용이하고, 발광 구조물(460)의 각각에 전극이 형성되면 디스플레이(display)로 사용하기에 용이하다.Further, if an electrode is formed on the entire surface of the
또한, 발광 소자(401) 수득 시, 제 1 전극(470)이 상부에 배치되고, 제 2 전극(480)이 하부에 배치되면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(401) 제조 방법은 Ga-극성 방향으로 n-type 반도체층을 성장시켰기 때문에, Ga-극성 n-type 반도체층(432)을 포함하는 발광 소자(401)를 수득할 수 있다.When the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(401) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자는 마이크로 발광 소자(micro LED)일 수 있다.In addition, the light emitting device manufactured using the method of manufacturing the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(401) 제조 방법에 따라 제조된 발광 소자(401)는 발광 구조물을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG) 방법으로 N-극성 n-type 반도체층(431)과 Ga-극성 n-type 반도체층(432)을 선택적으로 성장시킨 후, 선택적으로 N-극성 n-type 반도체층(431)을 제거하는 공정을 이용함으로써, 제조 공정을 간소화시켜, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자(401) 제조 방법을 이용하여 제조된 발광 소자를 사용함으로써, 발광 램프(luminescent lamp)를 대체할 수 있는 전반 조명(general lighting)에 활용될 수 있다.Further, by using the light emitting device manufactured using the method of manufacturing the
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법은 실시예에 따라, 코어-쉘 구조의 발광 소자(402)를 제조할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a light emitting device may include manufacturing a
본 발명의 코어-쉘 구조의 발광 소자(402) 제조 방법은 Ga-극성 n-type 반도체층(432) 상에 활성층(440) 및 p-type 반도체층(450)을 성장시켜 형성되는 발광 구조물(460)의 구조 및 제1 전극(470)의 형성 위치가 상이한 점을 제외하고는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법과 동일하므로, 동일한 구성 요소에 대해서는 생략하기로 한다.The method of manufacturing a
본 발명의 실시예에 따른 코어-쉘 구조의 발광 소자(402) 제조 방법은 N-극성 n-type 반도체층(431)을 선택적으로 식각하는 단계까지(도 4a 내지 도 4d)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법과 동일하므로, 이하에서는, N-극성 n-type 반도체층(431)을 선택적으로 식각하는 단계 이 후의 발광 소자 제조 방법을 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하기로 한다.The method of manufacturing a
도 5a는 Ga-극성 n-type 반도체층 상에 활성층 및 p-type 반도체층을 성장시켜, 발광 구조물이 형성된 단면도이다.5A is a cross-sectional view illustrating a light emitting structure formed by growing an active layer and a p-type semiconductor layer on a Ga-polar n-type semiconductor layer.
Ga-극성 n-type 반도체층(432) 상에 활성층(440) 및 p-type 반도체층(450)을 성장시켜, 발광 구조물(460)을 형성한다.The
이때, 활성층(440) 및 p-type 반도체층(450)은 발광 구조물(460)이 코어-쉘 구조를 갖도록 Ga-극성 n-type 반도체층(432)의 상단 및 측면에 성장된다.At this time, the
활성층(440)은 에너지 밴드 갭이 작은 물질을 사용하는 양자우물(quantum well) 및 에너지 밴드 갭이 큰 물질을 사용하는 양자 배리어(quantum barrier)이 적어도 1회 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 양자우물은 단일 양자우물(single quantum well) 구조 또는 다중 양자우물(MQW; multi-quantum well) 구조를 가질 수 있다. The
바람직하게는, 양자우물로는 인듐 갈륨 질화물(InGaN)이 사용될 수 있고, 양자 배리어로는 질화 갈륨(GaN)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, indium gallium nitride (InGaN) may be used as the quantum well, and gallium nitride (GaN) may be used as the quantum barrier. However, the present invention is not limited thereto.
활성층(440)은 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 질화 갈륨(GaN; gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
p-type 반도체층(450)은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 인듐 질화물(InN; indium nitride), 알루미늄 질화물(AlN; aluminum nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 질화 갈륨(GaN; gallium nitride)이 사용될 수 있다.The p-
도 5b는 발광 구조물의 측면에 제1 전극이 형성된 단면도이다.5B is a sectional view in which a first electrode is formed on a side surface of the light emitting structure.
먼저, 마스크층은 화학적 식각을 통하여 제거될 수 있고, 플루오르화 수소산(HF) 및 버퍼 옥사이드 에천트(Buffered Oxide Etchant) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 이용한 습식 식각에 의해 진행될 수 있으며, 바람직하게는, 플루오르화 수소산(HF)이 사용될 수 있다.First, the mask layer may be removed by chemical etching and may be performed by wet etching using a mixed solution of any one or combination of one or more of hydrofluoric acid (HF) and buffer oxide etchant And, preferably, hydrofluoric acid (HF) may be used.
이후, 발광 구조물(460)의 측면에 제1 전극(470)을 형성한다.Thereafter, the
제1 전극(470)은 p-형 전극일 수 있으며, 제1 전극(350)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈/금(Ni/Au), 티타늄/알루미늄(Ti/Al), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The
제1 전극(470)은 지지 기판(도시하지 않음)을 이용하여 발광 구조물(460)에 부착될 수 있으며, 보다 상세하게는, 지지 기판(도시하지 않음) 상에 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법을 통하여 형성된 제1 전극(470)을 발광 구조물(460)에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 지지 기판(도시하지 않음)은 필요에 따라 제거될 수도 있다.The
도 5c는 발광 구조물의 하단에 제2 전극이 형성된 단면도이다.5C is a cross-sectional view in which a second electrode is formed on the lower end of the light emitting structure.
발광 구조물(460)의 하단에, 즉, 제1 전극(470)이 형성되지 않은 면에 제 2 전극(480)을 부착시킨다.The
도 5c 에서는 발광 구조물(460)의 하단의 전면에 형성된 제1 전극(470)을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 발광 구조물(460) 각각에 형성되는 제2 전극(470)을 형성할 수 있다.5C, the
제 2 전극(470)은 n-형 전극일 수 있고, 제 2 전극(470)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 니켈/금(Ni/Au), 티타늄/알루미늄(Ti/Al), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 아연 산화물(ZnO)을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The
제 2 전극(470)은 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법에 의해 형성될 수 있다.The
제 2 전극(470)은 지지 기판(도시하지 않음)을 이용하여 발광 구조물(460)에 부착될 수 있으며, 보다 상세하게는, 지지 기판(도시하지 않음) 상에 열 증착(thermal evaporator) 방법, 전자 빔 증착(E-beam evaporator) 방법, 스퍼터링(RF or DC sputter) 방법 또는 다양한 전극 형성 방법을 통하여 형성된 제 2 전극(470)을 발광 구조물(460)에 부착시킬 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 또한, 지지 기판(도시하지 않음)은 필요에 따라 제거될 수도 있다.The
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.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill 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 appended claims. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
100: Ga-극성(+c) 200: N-극성(-c)
310, 410: 성장 기판 320, 420: 마스크층
321, 421: 윈도우 영역 422: 돌출 영역
330, 460: 발광 구조물 331, 430: n-type 반도체층
332, 440: 활성층 333, 450: p-type 반도체층
341: N-극성 발광 구조물 342: Ga-극성 발광 구조물
350, 470: 제1 전극 360, 480: 제2 전극
300, 401, 402: 발광 소자 431: N-극성 n-type 반도체층
432: Ga-극성 n-type 반도체층100: Ga-polarity (+ c) 200: N-polarity (-c)
310, 410:
321, 421: Window area 422: Projection area
330, 460:
332, 440: an
341: N-polarity light-emitting structure 342: Ga-polarity light-emitting structure
350, 470:
300, 401, 402: light emitting element 431: N-polarity n-type semiconductor layer
432: Ga-polar n-type semiconductor layer
Claims (15)
상기 마스크층의 윈도우 영역 상부에는 N-극성 n-type 반도체층만 성장되도록 하고, 상기 마스크층의 돌출 영역 상부에는 Ga-극성 n-type 반도체층만 성장되도록 하는 극성 반전(polarity inversion)을 통하여 선택적으로 상기 N-극성 n-type 반도체층 및 상기 Ga-극성 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)시키며, 상기 선택적으로 성장된 N-극성 n-type 반도체층 상에는 N-극성 활성층 및 N-극성 p-type 반도체층만 성장시키고, 상기 선택적으로 성장된 Ga-극성 n-type 반도체층 상에는 Ga-극성 활성층 및 Ga-극성 p-type 반도체층만 성장시켜, N-극성 발광 구조물 및 Ga-극성 발광 구조물을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계;
상기 N-극성 발광 구조물을 선택적으로 식각하는 단계;
상기 Ga-극성 발광 구조물의 상단에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 마스크층의 화학적 식각을 통하여 희생층 필요 없이 상기 Ga-극성 발광 구조물로부터 성장 기판을 제거하는 단계; 및
상기 Ga-극성 발광 구조물의 하단에 제2 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 마스크층의 상기 돌출 영역은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
Forming a mask layer including at least one window region and a protruding region on a growth substrate;
Polarity n-type semiconductor layer is grown only on the window region of the mask layer, and polarity inversion is performed to grow only the Ga-polar n-type semiconductor layer on the protruding region of the mask layer. Type epitaxial lateral overgrowth (ELOG) on the N-polarity n-type semiconductor layer and the Ga-polar n-type semiconductor layer, and N - polarity active layer and an N-polarity p-type semiconductor layer are grown on the selectively grown Ga-polarity n-type semiconductor layer, and only the Ga-polar active layer and the Ga-polar p-type semiconductor layer are grown on the selectively grown Ga- Forming a light emitting structure including a light emitting structure and a Ga-polar light emitting structure;
Selectively etching the N-polarity light emitting structure;
Forming a first electrode on top of the Ga-polarized light emitting structure;
Removing the growth substrate from the Ga-polarized light emitting structure without a sacrificial layer through chemical etching of the mask layer; And
Forming a second electrode on the lower end of the Ga-polarity light emitting structure
Lt; / RTI >
Wherein the protruding region of the mask layer has a protrusion pattern of a positive type.
상기 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴은 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the protrusion pattern of the positive type has a dot shape, a polygon shape, an elliptical shape, or a stripe shape.
상기 돌출 영역 상에 형성된 상기 Ga-극성 발광 구조물은 포지티브 패턴(positive pattern)을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the Ga-polarized light emitting structure formed on the protruding region has a positive pattern.
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 발광 구조물에 대하여 전류를 수직으로 인가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are formed to vertically apply a current to the light emitting structure.
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 Ga-극성 발광 구조물의 각각에 개별적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are formed separately in each of the Ga-polarized light emitting structures.
상기 N-극성 발광 구조물을 선택적으로 식각하는 단계는,
수산화 칼륨(KOH; potassium hydroxide)을 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of selectively etching the N-polarity light-
Wherein potassium hydroxide (KOH) is used.
상기 활성층은 단일 양자 우물 구조(single-quantum well) 또는 다중 양자 우물(MQW; multi-quantum well) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the active layer is formed in a single-quantum well structure or a multi-quantum well (MQW) structure.
상기 활성층은 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 질화 갈륨(GaN; gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
The active layer may include at least one of indium gallium nitride (InGaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), gallium nitride (GaN), and aluminum indium gallium nitride (AlInGaN) Emitting device.
상기 성장 기판은 사파이어(sapphire), 갈륨 비소(GaAs; gallium arsenide), 스피넬(spinel), 실리콘(Si; silicon), 인화 인듐(InP; indium phosphide) 및 실리콘 카바이드(SiC; silicon carbide) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
The growth substrate may be at least one of sapphire, gallium arsenide (GaAs), spinel, silicon, indium phosphide (InP) and silicon carbide (SiC). Wherein the light emitting device is a light emitting device.
상기 마스크층은 실리콘 산화물(SiO2; silicon oxide), 실리콘 질화물(SiNx; silicon nitride) 및 실리콘 산질화물(SiON; silicon oxynitride) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
A light emitting device manufacturing method characterized in that it comprises at least one of; (silicon oxynitride SiON) the mask layer is a silicon oxide (SiO 2;; silicon oxide) , silicon nitride (SiNx silicon nitride) and silicon oxynitride.
상기 n-type 반도체층은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
The n-type semiconductor layer may include at least one of gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InGaN), aluminum indium gallium nitride (AlInGaN) The light emitting device comprising: a light emitting layer;
상기 p-type 반도체층은 질화 갈륨(GaN; gallium nitride), 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN; aluminium gallium nitride), 인듐 갈륨 질화물(InGaN; indium gallium nitride), 인듐 질화물(InN; indium nitride), 알루미늄 질화물(AlN; aluminum nitride) 및 알루미늄 인듐 갈륨 질화물(AlInGaN; aluminum indium gallium nitride) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
The method according to claim 1,
The p-type semiconductor layer may include at least one of gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), indium gallium nitride (InGaN), indium nitride (InN), aluminum nitride Wherein the light emitting layer comprises at least one of aluminum nitride (AlN) and aluminum indium gallium nitride (AlInGaN).
상기 마스크층의 윈도우 영역 상부에는 N-극성 n-type 반도체층만 성장되도록 하고, 상기 마스크층의 돌출 영역 상부에는 Ga-극성 n-type 반도체층만 성장되도록 하는 극성 반전(polarity inversion)을 통하여 선택적으로 상기 N-극성 n-type 반도체층 및 상기 Ga-극성 n-type 반도체층을 에피택셜 측면 오버그로스(ELOG; epitaxial lateral overgrowth)시켜, 상기 선택적으로 성장된 N-극성 n-type 반도체층 및 상기 선택적으로 성장된 Ga-극성 n-type 반도체층을 포함하는 n-type 반도체층을 형성하는 단계;
상기 N-극성 n-type 반도체층을 선택적으로 식각하는 단계;
상기 Ga-극성 n-type 반도체층 상에 활성층 및 p-type 반도체층을 성장시켜, 발광 구조물을 형성하는 단계;
상기 발광 구조물의 상단 혹은 측면에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 마스크층의 화학적 식각을 통하여 희생층 필요 없이 상기 발광 구조물로부터 성장 기판을 제거하는 단계; 및
상기 발광 구조물의 하단에 제2 전극을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 마스크층의 상기 돌출 영역은 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
Forming a mask layer including at least one window region and a protruding region on a growth substrate;
Polarity n-type semiconductor layer is grown only on the window region of the mask layer, and polarity inversion is performed so that only the Ga-polar n-type semiconductor layer is grown on the protruding region of the mask layer. Epitaxial lateral overgrowth (ELOG) of the N-polar n-type semiconductor layer and the Ga-polar n-type semiconductor layer to form the selectively grown N-polarity n-type semiconductor layer and the GaN- Forming an n-type semiconductor layer including a selectively grown Ga-polar n-type semiconductor layer;
Selectively etching the N-polarity n-type semiconductor layer;
Growing an active layer and a p-type semiconductor layer on the Ga-polar n-type semiconductor layer to form a light emitting structure;
Forming a first electrode on a top or side surface of the light emitting structure;
Removing the growth substrate from the light emitting structure without a sacrificial layer through chemical etching of the mask layer; And
Forming a second electrode on the lower end of the light emitting structure
Lt; / RTI >
Wherein the protruding region of the mask layer has a protrusion pattern of a positive type.
상기 포지티브 타입(positive type)의 돌출 패턴은 도트(dot) 형상, 다각형(polygon) 형상, 타원형(elliptical) 형상 또는 스트라이프(stripe) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the protrusion pattern of the positive type has a dot shape, a polygon shape, an elliptical shape, or a stripe shape.
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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