KR101916369B1 - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 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 포함하고, 상기 전극 연장부는 상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 Ni층을 포함하며, 상기 Ni층 상에 적어도 두 개의 Au층을 포함하는 발광 다이오드가 제공된다.The present invention relates to a light emitting diode. According to the present invention, there is provided a semiconductor device 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, wherein the electrode extending portion includes a Ni layer contacting the n-type compound semiconductor layer, and at least two Au Layer is provided.
Description
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것이다.
The present invention relates to a light emitting diode.
발광 다이오드는 기본적으로 P형 반도체와 N형 반도체의 접합인 PN 접합 다이오드이다.The light emitting diode is basically a PN junction diode which is a junction of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor.
상기 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합한 뒤, 상기 P형 반도체와 N형 반도체에 전압을 인가하여 전류를 흘려주면, 상기 P형 반도체의 정공은 상기 N형 반도체 쪽으로 이동하고, 이와는 반대로 상기 N형 반도체의 전자는 상기 P형 반도체 쪽으로 이동하여 상기 전자 및 정공은 상기 PN 접합부로 이동하게 된다.When the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are bonded to each other by applying a voltage to the P-type semiconductor and the N-type semiconductor, the light emitting diode (LED) Type semiconductor and the electrons of the N type semiconductor migrate toward the P type semiconductor, and the electrons and the holes move to the PN junction.
상기 PN 접합부로 이동된 전자는 전도대(conduction band)에서 가전대(valence band)로 떨어지면서 정공과 결합하게 된다. 이때, 상기 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 차이에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 상기 에너지가 광의 형태로 방출된다.The electrons moved to the PN junction fall from the conduction band to the valence band and are coupled to the holes. At this time, energy corresponding to a height difference between the conduction band and the electromotive band, that is, an energy difference, is emitted, and the energy is emitted in the form of light.
이러한 발광 다이오드는 광을 발하는 반도체 소자로서 친환경, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격 등의 특징이 있으며, 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으나, 최근에는 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 디스플레이 분야, 자동차 헤드램프, 프로젝터 등 다방면에 걸쳐서 사용되기에 이르렀다.Such a light emitting diode is a semiconductor element that emits light and has characteristics such as environment friendly, low voltage, long lifetime and low price and has been widely applied to simple information display such as display lamp and number. However, recently, Especially, with the development of information display technology and semiconductor technology, it has been widely used in various fields such as display field, automobile head lamp and projector.
이러한 발광 다이오드는 Ⅲ족 원소의 질화물 반도체층으로 이루어질 수 있는데, 상기 Ⅲ족 원소의 질화물 반도체층을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판 상에 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장시켜 형성한다.Such a light emitting diode can be made of a nitride semiconductor layer of a Group III element, and it is difficult to produce a substrate of the same kind capable of growing the nitride semiconductor layer of the Group III element. In addition, (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE).
이러한 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 이용될 수 있다. 그러나, 상기 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 상기 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술이 개발되고 있다.As such a heterogeneous substrate, a sapphire substrate having a hexagonal system structure can be mainly used. However, since the sapphire is electrically nonconductive, the structure of the light emitting diode is limited. 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 the heterogeneous substrate is separated using a laser lift- Type light emitting diode is being developed.
일반적으로, 수직형 구조의 발광 다이오드는 종래의 수평형 발광 다이오드와 비교하여 P형 반도체가 아래에 위치하는 구조에 의해 전류분산 성능이 우수하고, 또한 사파이어에 비해 열전도율이 높은 지지기판을 채택함으로써 열 방출 성능이 우수하다는 장점이 있다.In general, a vertical-type light-emitting diode is superior to a conventional horizontal light-emitting diode in that the P-type semiconductor is positioned below and the current diffusion performance is excellent. Further, by adopting a support substrate having a higher thermal conductivity than sapphire, It has an advantage of excellent discharge performance.
또한, 상부에 위치한 N형 반도체층의 표면을 PEC(photo enhanced chemical) 에칭 등으로 이방성 식각하여 거칠어진 표면을 형성함으로써 광 추출 효율을 크게 향상시킬 수 있다.Further, the surface of the N-type semiconductor layer located on the upper side is anisotropically etched by PEC (photo enhanced chemical) etching or the like to form a roughened surface, whereby the light extraction efficiency can be greatly improved.
그러나, 이러한 수직형 구조의 발광 다이오드는 예컨대 350㎛×350㎛, 또는 1㎟의 발광 면적에 비해 에피층의 전체 두께(약 4㎛)가 매우 얇기 때문에, 전류 분산에 많은 어려움이 있다.However, the vertical-structured light-emitting diode has a very thin overall thickness (about 4 mu m) of the epilayer compared with the light-emitting area of 350 mu m x 350 mu m or 1 mm < 2 >
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 전극 패드로부터 p형 전극으로 직접 전류가 흐르는 것을 방지하는 기술이 채택되고 있다.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.
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 있다는 단점이 있다.
However, there is a limitation in preventing the current flow from concentrating downward from the n-type electrode pad, and further there is a disadvantage that there is a limit to uniformly distributing the current over the entire wide light emitting region.
본 발명의 목적은 전류 분산 성능을 개선한 발광 다이오드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode improved in current dispersion performance.
본 발명의 다른 목적은 광 추출 효율이 개선된 고효율 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a high efficiency light emitting diode with improved light extraction efficiency.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 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 포함하고, 상기 전극 연장부는 상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 Ni층을 포함하며, 상기 Ni층 상에 적어도 두 개의 Au층을 포함하는 발광 다이오드가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel 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, wherein the electrode extending portion includes a Ni layer contacting the n-type compound semiconductor layer, and at least two Au Layer is provided.
상기 발광 다이오드는 상기 두 개의 Au층 사이에는 변형 완화층인 Cr층을 포함할 수 있다.The light emitting diode may include a Cr layer as a strain reducing layer between the two Au layers.
상기 전극 연장부는 Ni층/Al층/Ni층/Au층/Cr층/Au층을 포함할 수 있다.The electrode extension may include a Ni layer / an Al layer / a Ni layer / an Au layer / a Cr layer / an Au layer.
상기 Au층들 각각은 1㎛ 내지 5㎛의 두께로 구비될 수 있다.Each of the Au layers may have a thickness of 1 탆 to 5 탆.
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 가질 수 있다.Wherein 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, Type contact layer, and the n-type contact layer may have a thickness in the range of 4.5 占 퐉 to 10 占 퐉.
상기 제1 회복층은 100~200nm 범위 내의 두께를 가질 수 있다.The first recovery layer may have a thickness in the range of 100 to 200 nm.
상기 발광 다이오드는 상기 제1 회복층과 상기 활성층 사이에 개재된 전자 주입층을 더 포함할 수 있다.The light emitting diode may further include an electron injection layer interposed between the first recovery layer and the active layer.
상기 발광 다이오드는 상기 전자 주입층과 상기 활성층 사이에 개재된 초격자층을 더 포함할 수 있다.The light emitting diode may further include a superlattice layer interposed between the electron injection layer and the active layer.
상기 발광 다이오드는 상기 제1 회복층과 상기 제2 회복층 사이에 개재된 전자 보강층을 더 포함할 수 있다.The light emitting diode may further include an electron enhancing layer interposed between the first recovery layer and the second recovery layer.
상기 발광 다이오드는 상기 반사 금속층의 홈에 노출된 상기 반도체 적층 구조체 표면에 접하는 중간 절연층을 더 포함할 수 있다.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.
상기 발광 다이오드는 상기 반사 금속층과 상기 지지기판 사이에 위치하여 상기 반사 금속층을 덮는 장벽 금속층을 더 포함할 수 있다.The light emitting diode may further include a barrier metal layer disposed between the reflective metal layer and the support substrate to cover the reflective metal layer.
상기 반사 금속층은 복수개의 판(plate)으로 이루어질 수 있다.The reflective metal layer may comprise 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 형성할 수 있다.The semiconductor laminated structure has a roughened surface, the upper insulating layer covers the roughened surface, and the upper insulating layer can form an uneven surface along the roughened surface.
상기 반도체 적층 구조체는 평평한 표면을 갖고, 상기 제1 전극 패드 및 상기 전극 연장부는 상기 평평한 표면 상에 위치할 수 있다.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.
상기 전극 연장부는 상기 반도체 적층 구조체의 평평한 표면에 접촉할 수 있다.
The electrode extension can contact the flat surface of the semiconductor laminated structure.
본 발명에 의하면, 전류 분산 성능을 개선한 발광 다이오드를 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to provide a light emitting diode with improved current dispersion performance.
또한, 본 발명에 의하면, 광 추출 효율이 개선된 고효율 발광 다이오드를 제공하는 효과가 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a high efficiency light emitting diode with improved light extraction efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위해 도 1의 절취선 A-A, B-B 및 C-C를 따라 취해진 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 반도체 적층 구조체를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 전극 연장부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 각각 도 1의 절취선 A-A에 대응하는 단면도들이다. 여기서, 도 5a는 기판 상에 반도체층들을 성장시킨 후의 단면도를 나타내고, 도 5b는 상기 반도체층들을 확대 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.
도 11은 n형 반도체층의 두께에 따른 발광 패턴을 나타내는 사진이다.
도 12는 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 오믹층이 Ti층 또는 Ni층을 포함에 따른 구동 전압 변화를 보여주는 그래프이다.
도 13은 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 어닐링에 따른 구동 전압 하강을 보여주는 그래프이다.
도 14는 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 패드층이 두껍게 형성하는 경우, 전체적으로 균일하게 발광됨을 보여주는 사진들이다.1 is a schematic layout view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
2a, 2b and 2c are cross-sectional views taken along the perforations AA, BB and CC, respectively, of FIG. 1 to illustrate 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.
4 is an enlarged cross-sectional view illustrating an electrode extension unit of a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
5 to 9 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention, and are sectional views corresponding to the perforated line AA of FIG. 1, respectively. Here, FIG. 5A is a cross-sectional view after the semiconductor layers are grown on the substrate, and FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor layers.
10 is a schematic layout view for explaining a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
11 is a photograph showing the light emission pattern according to the thickness of the n-type semiconductor layer.
12 is a graph showing a change in driving voltage according to the case where the ohmic layer of the n-electrode pad or electrode extension includes a Ti layer or a Ni layer.
13 is a graph showing a driving voltage drop due to annealing of an n-electrode pad or an electrode extension portion.
FIG. 14 is a photograph showing that the pad layer of the n-electrode pad or the electrode extension portion is uniformly emitted when the pad layer is thickly formed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 발명의 일 실시 예에 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. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드의 전극 연장부를 설명하기 위한 확대 단면도이다.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 4를 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(제1 전극 패드, 51), 전극 연장부(53) 및 p-전극 패드(55)를 포함한다. 또한, 상기 발광 다이오드는 본딩 메탈(43)을 포함할 수 있다.1 to 4, 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(55)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(25b)과 제2 회복층(25d) 사이에서 전자를 보충하여 발광 다이오드의 순방향 전압이 증가되는 것을 완화한다. 전자 보강층(25c)은 상기 제1 회복층(25b)에 비해 상대적으로 고농도로 도핑되며, 상기 제1 회복층(25b)에 비해 상대적으로 얇은 두께, 예컨대 10~20nm의 두께를 가질 수 있다.On the other hand, the
제2 회복층(25d)은 제1 회복층(25b)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, 복수 개의 판(plate)으로 형성될 수 있으며, 복수 개의 판들 사이에 홈이 형성된다. 상기 홈을 통해 반도체 적층 구조체(30)가 노출된다.The p-
중간 절연층(33)은 반사 금속층(31)과 지지 기판(41) 사이에서 상기 반사 금속층(31)을 덮는다. 중간 절연층(33)은 반사 금속층(31), 예컨대 복수 개의 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. 또한, 상기 중간 절연층(33)은 상기 반도체 적층 구조체(30)의 측면 아래에 위치할 수 있으며, 따라서, 반도체 적층 구조체(30)의 측면을 통한 누설 전류를 방지할 수 있다.The 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(55)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(53)는 평평한 표면 상에 위치한다. 도시된 바와 같이, 상기 n-전극 패드(51) 및 전극 연장부(53)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(53) 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(53)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(53)이 연장할 수 있다. 상기 전극 연장부들(53)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(53) 또한 반사 금속층(31)의 홈 영역 상부에 위치한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개의 판으로 이루어진 반사 금속층(31)에서 상기 판들 사이의 영역 상부에 전극 연장부(53)가 위치할 수 있다. 바람직하게, 상기 반사 금속층(31)의 홈 영역, 예컨대 상기 복수 개의 판들 사이의 영역의 폭은 전극 연장부(53)의 폭보다 더 넓다. 이에 따라, 상기 전극 연장부(53)에서 바로 아래로 전류가 집중적으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.The n-
한편, 전극 연장부(53)는 도 4에 도시한 바와 같이 다중층으로 형성될 수 있다. Meanwhile, the
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극 연장부(53)는 제1 Ni층(53a), Al층(53b) 및 제2 Ni층(53c)을 포함하는 오믹층과 제1 Au층(53d), Cr층(53e) 및 제2 Au층(53f)을 포함하는 패드층을 포함하며 이루어질 수 있다. 상기 오믹층의 제1 Ni층(53a)은 상기 n형 화합물 반도체층(25) 상, 바람직하게는 상기 n형 화합물 반도체층(25)과 접촉하여 구비되며, 상기 제1 Ni층(53a)은 상기 전극 연장부(53)가 상기 n형 화합물 반도체층(25)과 오믹 콘택이 이루어지게 하는 역할을 하고, 상기 제2 Ni층(53c)은 상기 오믹층 상에 위치한 패드층, 즉, 상기 제1 Au층(53d)과 접촉하고, 상기 Al층(53b)은 상기 제1 Ni층(53a)과 제2 Ni층(53c)이 상호 확산하거나, 상기 제1 Ni층(53a)과 제2 Ni층(53c)의 하부 또는 상부 층의 물질이 확산되는 것을 방지하는 베리어 역할을 할 수 있다.4, the
한편, 상기 패드층은 두껍게 구비될 수 있다. 이때, 상기 패드층은 전기 전도성 등을 감안하면, Au를 포함하는 Au층으로 구비될 수 있는데, 상기 Au를 포함하는 Au층은 이-빔(E-beam) 등으로 두껍게, 예컨대, 2㎛ 이상의 두께를 증착하면, 필링(peeling) 등의 문제가 발생되므로, 이를 방지하기 위해, 변형 완화층을 구비하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 패드층은 도 4에 도시된 바와 같이 제1 Au층(53d) 및 제2 Au층(53f)을 포함하고, 상기 제1 Au층(53d) 및 제2 Au층(53f) 사이에 변형 완화층인 Cr층(53e)을 포함하여 구비될 수 있다.The pad layer may be thick. In this case, the pad layer may be formed of an Au layer containing Au in consideration of electrical conductivity, etc. The Au layer containing Au may be thickly formed by E-beam or the like, for example, When a thickness is deposited, a problem such as peeling occurs. Therefore, in order to prevent this, it is preferable to provide a strain reducing layer. 4, the pad layer includes a
이때, 상기 전극 연장부(53)의 제1 Ni층(53a)은 20 내지 100Å, 상기 Al층(53b)은 1000 내지 5000Å, 상기 제2 Ni층(53c)은 100 내지 500Å, 상기 제1 Au층(53d)은 1 내지 5㎛, 상기 Cr층(53e)은 100 내지 500Å 및 상기 제2 Au층(53f)은 1 내지 5㎛의 두께로 구비될 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 Ni층(53a)은 50Å, 상기 Al층(53b)은 2000Å, 상기 제2 Ni층(53c)은 200Å, 상기 제1 Au층(53d)은 2㎛, 상기 Cr층(53e)은 200Å 및 상기 제2 Au층(53f)은 2㎛의 두께로 구비될 수 있다.At this time, the
그러므로, 상기 전극 연장부(53)는 상기 오믹층의 제1 Ni층(53a)을 구비하여 상기 오믹층과 상기 반도체 적층 구조체(30)의 n형 화합물 반도체층(25)과의 오믹 저항을 낮추어 구동 전압을 낮추게 하고, 상기 전극 연장부(53)는 상기 패드층의 Au층들(53d, 53f)이 2㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 4㎛의 두께로 구비되어 상기 패드층의 내부 저항을 감소시켜 전류가 원활하게 흐르게 하여, 즉, 상기 전극 연장부(53)의 수평 방향으로 원활하게 흐르게 하여 상기 반도체 적층 구조체(30)의 n형 화합물 반도체층(25) 표면 전체에 균일하게 흐르게 함으로써 전류 스프레딩(current spreading)을 향상시키는 효과를 제공한다.Therefore, the
이때, 도 4를 참조하여 설명하고 있지 않지만, 상기 전극 연장부(53)와 연결된 n-전극 패드(51)는 상기 전극 연장부(53)와 동일한 구조를 구비할 수 있다. 즉, 상기 n-전극 패드(51) 역시 제1 Ni층(53a), Al층(53b) 및 제2 Ni층(53c)을 포함하는 오믹층과 제1 Au층(53d), Cr층(53e) 및 제2 Au층(53f)을 포함하는 패드층과 동일한 층들을 구비할 수 있다. 이때, 상기 n-전극 패드(51)는 그 하부에서 오믹 접촉을 하지 않음으로써, 상기 오믹층은 생략될 수 있다.4, 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(53)는 상기 개구부 내에 위치하여 반도체 적층 구조체(30)에 접촉할 수 있다.The upper insulating
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 도 5a는 기판(21)에 반도체층들을 성장시킨 후의 개략적인 단면도를 나타내고, 도 5b는 상기 반도체층들을 설명하기 위해 반도체층들 부분을 확대한 단면도이다. 여기서, 상기 단면도들은 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도에 대응한다.5 to 10 are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 5A is a schematic cross-sectional view after the semiconductor layers are grown on the
도 5a 및 5b를 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.5A and 5B, 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 초격자층(25f)을 포함할 수 있다. 상기 형 콘택층(25a), 제1 회복층(25b), 전자 보강층(25c), 제2 회복층(25d) 및 전자 주입층(25e)은 예를 들어, GaN으로 형성될 수 있으며, 상기 초격자층(25f)은 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 6을 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 복수 개의 판으로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 판들 사이에 홈이 형성될 수 있다(도 1 참조).Referring to FIG. 6, a
이어서, 상기 반사 금속층(31)을 덮는 중간 절연층(33)이 형성된다. 중간 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.Then, an intermediate 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 7을 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. 7, a supporting
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 8을 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. 8, 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 9를 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(53)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. 9, 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(55)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 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 레이아웃도이다.10 is a schematic layout view for explaining a light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 실시 예에 따른 발광 다이오드는 도 1, 도 2a, 2b, 2c, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 유사하나, 전극 연장부(53)가 반도체 적층 구조체(30) 상의 가장자리를 따라 더 배치된 것에 차이가 있다. 이에 따라, 도1 의 전극 연장부들(53)이 서로 전기적으로 연결된다.10, 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, 3 and 4, except that the
상기 전극 연장부(53)의 수직 방향 아래에서는 p형 반도체층(29)에 오믹콘택하는 반사 금속층(31)이 없고 중간 절연층(33)이 p형 반도체층(29) 표면 상에 위치한다.The intermediate insulating
본 실시 예에 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 11은 n형 콘택층(25a)의 두께에 따른 발광 패턴을 보여주는 사진들이다. 여기서, 도 11 (a)는 n형 콘택층(25a)의 두께를 약 3.5㎛로 한 경우(비교 예)의 발광 패턴을 나타내고, 도 11 (b)는 n형 콘택층(25a)의 두께를 약 5㎛로 한 경우(실시 예)의 발광 패턴을 나타낸다. 한편, 그 외의 조건들은 모두 동일하게 하고, 1200㎛×1200㎛의 크기를 갖는 발광 다이오드를 제작하였으며, 도 10과 같은 전극 연장부(53)를 형성하였다.11 is a photograph showing the light emission pattern according to the thickness of the n-
도 11 (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 11 (b)의 경우, 전극 연장부로 둘러싸인 중앙 영역과 전극 연장부 근처 영역에서 광 출력에 큰 차이를 나타내지 않는 것을 알 수 있다.11 (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. 11 (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 비교 예와 실시 예 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, 비교 예와 실시 예는 모두 가속 전류를 인가함에 따라 광 출력이 감소하는 경향을 나타낸다. 그러나 실시 예에 따른 발광 다이오드는 비교 예의 발광 다이오드에 비해 광 출력 감소가 상당히 느리게 진행되는 것을 알 수 있으며, 동일 시간 경과 후의 광 출력 감소는 비교 예의 발광 다이오드가 실시 예의 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.
도 12는 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 오믹층이 Ti층 또는 Ni층을 포함에 따른 구동 전압 변화를 보여주는 그래프이다.12 is a graph showing a change in driving voltage according to the case where the ohmic layer of the n-electrode pad or electrode extension includes a Ti layer or a Ni layer.
도 12에 도시된 구동 전압 그래프들은 도 1, 도 2a, 2b, 2c, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 유사하나, p-전극 패드(53)는 생략되고, 지지기판(41)이 상기 p-전극 패드의 역할, 즉, p-전극의 역할을 하고, 패드층을 Au층으로 단순화한 발광 다이오드들의 구동 전압 그래프들을 보여주고 있다.12 is similar to the light emitting diode described with reference to FIGS. 1, 2A, 2B, 2C, 3 and 4, except that the p-
여기서, 도 12의 그래프들은 전극 연장부(53) 또는 n-전극 패드(51)와 전극 연장부(53)의 오믹층의 제1 Ni층(53a) 및 제2 Ni층(53c)이 Ni층을 포함, 즉, Ni층/Al층/Ni층/Au층으로 이루어진 발광 다이오드(실시 예)의 구동 전압을 보여 주는 그래프들 및 상기 오믹층이 Ti를 포함하는 Ti층을 포함, 즉, Ti층/Al층/Ti층/Au층으로 이루어진 발광 다이오드(비교 예)의 구동 전압을 보여 주는 그래프들을 보여주고 있다.12 show that the
여기서, 'Ti 증착 직후'은 Ti층을 형성한 직후의 발광 다이오드의 구동 전압을 보여주고, 'Ti 증착 후 시간 경과'는 Ti층을 형성한 후 상대적으로 많은 시간이 경과된 발광 다이오드의 구동 전압을 보여주고, 'Ni 증착 직후'는 Ni층을 형성한 직후의 발광 다이오드의 구동 전압을 보여주고,'Ni 증착 후 시간 경과'는 Ni층을 형성한 후 상대적으로 많은 시간이 경과된 발광 다이오드의 구동 전압을 보여주고 있다.Here, 'immediately after Ti deposition' shows the driving voltage of the light emitting diode immediately after the Ti layer is formed, and 'time after Ti deposition' indicates the driving voltage of the light emitting diode Shows the driving voltage of the light emitting diode immediately after the formation of the Ni layer and the time elapsed after the Ni deposition shows that the light emitting diode having a relatively long time elapsed after the formation of the Ni layer It shows the driving voltage.
도 12의 그래프에서는, 비교 예와 같이 오믹층을 Ti층을 포함하여 구비하는 경우, 발광 다이오드를 제작한 직후, 즉, 'Ti 증착 직후'에는 구동전압이 낮으나, 제작된 발광 다이오드를 일정 시간 작동한 후, 즉, 'Ti 증착 후 시간 경과 후'의 구동 전압이 약 14% 이상으로 상승하여 특정 저하가 관찰되었다.In the graph of FIG. 12, when the ohmic layer includes the Ti layer as in the comparative example, the driving voltage is low immediately after the light emitting diode is fabricated, that is, immediately after the Ti deposition, , That is, the driving voltage of 'after the Ti deposition time' rises to about 14% or more, and a specific drop is observed.
이와는 달리 실험 예와 같이 오믹층을 Ni층을 포함하여 구비하는 경우, 발광 다이오드를 제작한 직후, 즉, 'Ni 증착 직후'와 제작된 발광 다이오드를 일정 시간 작동한 후, 즉, 'Ni 증착 후 시간 경과 후'에도 대체적으로 그 변화폭이 적으며, 특히, 비교 예와 같이 Ti를 포함하여 이루어진 것에 비해 그 변화폭이 적다는 것을 알 수 있다.In the case where the ohmic layer includes the Ni layer as in the experimental example, the light emitting diode is fabricated immediately after the light emitting diode is fabricated, that is, immediately after the Ni deposition, The change width is generally small even after the lapse of time. In particular, it can be seen that the variation width is smaller than that of the comparative example including Ti.
이는 비교 예의 발광 다이오드의 경우, 시간이 경과 함에 따라 Ti층과 Al층이 반응하여 오믹 저항이 증가하여 구동 전압이 증가하나, 실험 예의 경우, Ni층(53a, 53c)과 Al층(53b)을 포함하는 오믹층은 시간의 경과 또는 온도의 변화에도 그 특성이 거의 변화하지 않아 구동 전압이 거의 변화가 없는 것을 알 수 있게 한다.In the case of the light emitting diode of the comparative example, the Ti layer and the Al layer react with each other as time elapses, and the ohmic resistance increases to increase the driving voltage. In the experimental example, however, the Ni layers 53a and 53c and the
도 13은 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 어닐링에 따른 구동 전압 하강을 보여주는 그래프이다.13 is a graph showing a driving voltage drop due to annealing of an n-electrode pad or an electrode extension portion.
도 13에 도시된 그래프는 도 1, 도 2a, 2b, 2c, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 유사하나, p-전극 패드(53)는 생략하고, 제조하였다.13 is similar to the light emitting diode described with reference to Figs. 1, 2A, 2B, 2C, 3 and 4, but the p-
여기서, 도 13의 그래프는 전극 연장부(53) 또는 n-전극 패드(51)와 전극 연장부(53)의 오믹층의 제1 Ni층(53a) 및 제2 Ni층(53c)이 Ni층을 포함, 즉, Ni층/Al층/Ni층을 포함하는 오믹층을 구비한 발광 다이오드의 어닐링에 따른 구동 전압 하강을 보여주는 그래프이다.The graph of FIG. 13 shows that the
여기서, '증착 직후'는 상기 Ni층/Al층/Ni층을 포함하는 오믹층을 증착하고, 상기 발광 다이오드의 어닐링 전을 의미하고, '어닐링 1.5시간 후'는 상기 발광 다이오드를 어닐링하고, 1.5시간 경과 후를 의미하고, '어닐링 3시간 후'는 상기 발광 다이오드를 어닐링하고 3시간 경과 후를 의미한다.'Immediately after deposition' means deposition of an ohmic layer including the Ni layer / Al layer / Ni layer and before annealing of the light emitting diode. After 1.5 hours of annealing, the light emitting diode is annealed, and 1.5 Means 'after 3 hours of annealing' means after 3 hours of annealing the light emitting diode.
도 13에 도시된 그래프를 살펴 보면, Ni층/Al층/Ni층을 포함하는 오믹층을 구비한 발광 다이오드를 어닐링하는 경우 어닐링하기 전에 비해 어닐링 한 후 구동 전압이 감소하고, 어닐링한 후 시간이 경과하여도 구동 전압의 변화는 없는 것을 알게 해 준다.13, when the light emitting diode having the ohmic layer including the Ni layer / Al layer / Ni layer is annealed, the driving voltage is decreased after annealing, and the time after annealing It is possible to know that there is no change in the driving voltage even after passing.
도 14는 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 패드층이 두껍게 형성하는 경우, 전체적으로 균일하게 발광됨을 보여주는 사진들이다.FIG. 14 is a photograph showing that the pad layer of the n-electrode pad or the electrode extension portion is uniformly emitted when the pad layer is thickly formed.
도 14에 도시된 사진들은 도 1, 도 2a, 2b, 2c, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 유사하나, p-전극 패드(53)는 생략하고, 제조하였다. 여기서, 도 14의 (a)는 패드층이 5250Å의 두께로 이루어진 Au층만으로 이루어진 발광 다이오드(비교 예)의 발광 패턴을 보여주는 것이고, 도 14의 (b)는 패드층이 Au층/Cr층/Au층으로 이루어지되, 상기 Au층들의 총 두께가 4㎛로 이루어진 발광 다이오드(실험 예)의 발광 패턴을 보여주는 것이다.14 are similar to the light emitting diode described with reference to Figs. 1, 2A, 2B, 2C, 3 and 4, but the p-
도 14에서 보는 바와 같이 실험 예의 발광 패턴이 실시 예의 발광 패턴에 비해 더 균일하게 발광되는 것을 알 수 있다. 이는 n-전극 패드 또는 전극 연장부의 패드층의 Au층의 총 두께가 실험 예와 같이 4㎛로 두꺼워 지는 경우, n-전극 패드 또는 전극 연장부의 저항이 낮아져 전극 연장부의 수평 방향, 바람직하게는 전극 연장부의 길이 방향으로 전류를 균일하게 퍼트려서 전류 스프레딩을 향상시키는 역활을 하기 때문인 것으로 보인다.As shown in FIG. 14, it can be seen that the emission pattern of the experimental example emits more uniformly than the emission pattern of the embodiment. This is because when the total thickness of the Au layer of the pad layer of the n-electrode pad or the electrode extension is increased to 4 m as in the experimental example, the resistance of the n-electrode pad or the electrode extension is lowered, This is because the current spreading uniformly spreads in the longitudinal direction of the extension portion to improve the current spreading.
이상 본 발명을 상기 실시 예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention, and that such modifications and variations are also contemplated by the present invention.
30 : 반도체 적층 구조체 31 : 반사 금속층
33 : 중간 절연층 35 : 장벽 금속층
47 : 상부 절연층 51 : n-전극 패드
53 : 전극 연장부 55 : p-전극 패드30: semiconductor laminated structure 31: reflective metal layer
33: intermediate insulating layer 35: barrier metal layer
47: upper insulating layer 51: n- electrode pad
53: electrode extension part 55: p-electrode pad
Claims (15)
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 전극 연장부는,
상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 제1 Ni층;
상기 제1 Ni층 상에 위치하는 제2 Ni층;
상기 제1 Ni층과 상기 제2 Ni층 사이에 위치하는 Al층;
상기 제2 Ni층 상에 위치하는 적어도 두 개의 Au층; 및
상기 Au층들 사이에 변형 완화층인 Cr층을 포함하는 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 electrode extension part
A first Ni layer contacting the n-type compound semiconductor layer;
A second Ni layer located on the first Ni layer;
An Al layer positioned between the first Ni layer and the second Ni layer;
At least two Au layers located on the second Ni layer; And
And a Cr layer which is a strain reducing layer between the Au layers.
[2] The light emitting diode of claim 1, wherein the electrode extension comprises a Ni layer / an Al layer / a Ni layer / an Au layer / a Cr layer / an Au layer.
The light emitting diode according to claim 1, wherein each of the Au layers is formed to a thickness of 1 탆 to 5 탆.
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.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein 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.
The light emitting diode according to claim 5, wherein the first recovery layer has a thickness within a range of 100 to 200 nm.
The light emitting diode according to claim 5, further comprising an electron injection layer interposed between the first recovery layer and the active layer.
The light emitting diode according to claim 7, further comprising a superlattice layer interposed between the electron injection layer and the active layer.
상기 제1 회복층과 상기 제2 회복층 사이에 개재된 전자 보강층을 더 포함하되,
상기 제2 회복층은 언도프층 또는 상기 n형 콘택층의 도핑 농도보다 낮은 도핑 농도를 갖는 저농도 도핑층인 발광 다이오드.
9. The organic electroluminescent device according to claim 8, further comprising: 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,
Wherein the second 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.
The light emitting diode according to claim 1, further comprising an intermediate insulating layer in contact with a surface of the semiconductor multilayer structure exposed in the groove of the reflective metal layer.
11. The light emitting diode of claim 10, further comprising a barrier metal layer positioned between the reflective metal layer and the support substrate to cover the reflective metal layer.
The light emitting diode of claim 11, wherein the reflective metal layer comprises a plurality of plates.
상기 상부 절연층은 상기 거칠어진 표면을 덮되,
상기 상부 절연층은 상기 거칠어진 표면을 따라 요철면을 형성하는 발광 다이오드.
The semiconductor device 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.
The light emitting diode according to claim 13, wherein the semiconductor laminated structure has a flat surface, and the first electrode pad and the electrode extension are located on the flat surface.
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2011
- 2011-12-23 KR KR1020110141449A patent/KR101916369B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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JP2011243956A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Seoul Opto Devices Co Ltd | High-efficiency light emitting diode and method for manufacturing same |
Also Published As
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