KR102489464B1 - Light emitting device and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

실시 예는 제조 비용을 절감하고 공정이 단순화된 발광 소자 및 이의 제조 방법에 대한 것으로, 실시 예의 발광 소자는 차례로 적층된 제 1 반도체층, 유로퓸을 포함하는 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극; 및 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 포함한다.The embodiment relates to a light emitting device with reduced manufacturing cost and a simplified process and a manufacturing method thereof, and the light emitting device of the embodiment includes a light emitting structure including a first semiconductor layer, an active layer containing europium, and a second semiconductor layer sequentially stacked. ; a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer; and a second electrode electrically connected to the second semiconductor layer.

Description

발광 소자 및 이의 제조 방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}Light emitting device and manufacturing method thereof

본 발명 실시 예는 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a light emitting device and a manufacturing method thereof.

발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저 전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.A light emitting diode (LED) is one of light emitting devices that emits light when a current is applied thereto. A light emitting diode can emit light with high efficiency at a low voltage and thus has an excellent energy saving effect. Recently, the luminance problem of light emitting diodes has been greatly improved, and they are applied to various devices such as backlight units of liquid crystal display devices, electronic signboards, displays, and home appliances.

특히, 발광 다이오드를 마이크로(Micro) 크기로 매우 작게 형성하여 표시 장치의 데이터 라인과 게이트 라인이 교차하여 정의된 픽셀마다 배치할 수도 있다. In particular, light emitting diodes may be formed very small in a micro size and disposed in each pixel defined by crossing a data line and a gate line of a display device.

그런데, 적색(red) 광을 방출하는 발광 다이오드를 형성하기 위한 기판과 녹색(green) 또는 청색(blue) 광을 방출하는 발광 다이오드를 형성하기 위한 기판이 서로 상이하다. 예를 들어, 적색(red) 광을 방출하는 발광 다이오드를 형성하기 위한 기판은 갈륨 비소(GaAs)이며, 녹색(green) 또는 청색(blue) 광을 방출하는 발광 다이오드를 형성하기 위한 기판은 사파이어(Al2O3)이다. However, a substrate for forming a light emitting diode emitting red light is different from a substrate for forming a light emitting diode emitting green or blue light. For example, a substrate for forming a light emitting diode emitting red light is gallium arsenide (GaAs), and a substrate for forming a light emitting diode emitting green or blue light is sapphire ( Al 2 O 3 ).

따라서, 색(green) 또는 청색(blue) 광을 방출하는 발광 다이오드와 적색(red) 광을 방출하는 발광 다이오드를 물질이 상이한 기판 상에서 형성해야 한다. 또한, 적색(red) 광을 방출하는 발광 다이오드의 활성층의 물질 역시 녹색(green) 또는 청색(blue) 광을 방출하는 발광 다이오드의 활성층과 상이하여, 공정이 복잡해지며 제조 비용이 증가한다.Therefore, light emitting diodes emitting green or blue light and light emitting diodes emitting red light must be formed on substrates made of different materials. In addition, the material of the active layer of the light emitting diode emitting red light is also different from that of the active layer of the light emitting diode emitting green or blue light, which complicates the process and increases manufacturing cost.

본 발명 실시 예는 제조 비용을 절감하고 공정이 단순화된 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a light emitting device and a method for manufacturing the same, which reduce manufacturing costs and simplify processes.

실시 예의 발광 소자는 차례로 적층된 제 1 반도체층, 유로퓸을 포함하는 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극; 및 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 포함한다.The light emitting device of the embodiment includes a light emitting structure including a first semiconductor layer, an active layer containing europium, and a second semiconductor layer sequentially stacked; a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer; and a second electrode electrically connected to the second semiconductor layer.

실시 예의 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 제 1 반도체층, 유로퓸을 포함하는 활성층 및 제 2 반도체층이 차례로 적층된 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 형성한다.A method of manufacturing a light emitting device of an embodiment includes forming a light emitting structure in which a first semiconductor layer, an active layer containing europium, and a second semiconductor layer are sequentially stacked on a substrate; forming a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer; and a second electrode electrically connected to the second semiconductor layer.

또 다른 실시 예의 발광 소자의 제조 방법은 제 1, 제 2 및 제 3 영역을 포함하는 기판 상에 제 1 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제 1 영역만을 노출시키는 제 1 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층 상에 인듐을 포함하는 제 1 활성층을 형성하는 단계; 상기 제 2 영역만을 노출시키는 제 2 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층 상에 인듐을 포함하는 제 2 활성층을 형성하는 단계; 상기 제 3 영역만을 노출시키는 제 3 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층 상에 유로퓸을 포함하는 제 3 활성층을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층과 상기 제 1, 제 2 및 제 3 활성층 상에 제 2 반도체층을 형성하여 상기 제 1 반도체층, 상기 제 1, 제 2, 제 3 활성층 및 상기 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 발광 구조물을 분리하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 영역에 각각 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물을 형성하는 단계; 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물의 상기 제 1 반도체층과 각각 접속되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 및 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물의 상기 제 2 반도체층과 각각 접속되는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment includes forming a first semiconductor layer on a substrate including first, second, and third regions; forming a first active layer containing indium on the first semiconductor layer using a first mask exposing only the first region; forming a second active layer containing indium on the first semiconductor layer using a second mask exposing only the second region; forming a third active layer containing europium on the first semiconductor layer using a third mask exposing only the third region; Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer and the first, second and third active layers to include the first semiconductor layer, the first, second and third active layers and the second semiconductor layer Forming a light emitting structure; separating the light emitting structure to form first, second, and third light emitting structures in the first, second, and third regions, respectively; Forming a first electrode connected to the first semiconductor layer of the first, second, and third light emitting structures, respectively; and forming second electrodes respectively connected to the second semiconductor layer of the first, second, and third light emitting structures.

실시 예에 따르면 본 발명 실시 예의 발광 소자 및 이의 제조 방법은 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 발광 다이오드를 동일한 기판에서 형성함으로써, 제조 비용을 절감하고 공정을 단순화할 수 있다.According to the embodiment, the light emitting device and its manufacturing method according to embodiments of the present invention can reduce manufacturing costs and simplify processes by forming light emitting diodes emitting red, green, and blue light on the same substrate.

도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 발광 소자의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
1A, 1B and 1C are cross-sectional views of a light emitting device of the present invention.
2A to 2G are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3A to 3K are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the embodiments of the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the embodiments.

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a second element may be named a first element without departing from the scope of rights of an embodiment, and similarly, the first element may also be named a second element. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the embodiments of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "having" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where an element is described as being formed “on or under” of another element, on or under (on or under) or under) includes both elements formed by directly contacting each other or by indirectly placing one or more other elements between the two elements. In addition, when expressed as "on or under", it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one element.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components regardless of reference numerals are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예의 발광 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a light emitting device of an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명의 발광 소자의 단면도이다.1A is a cross-sectional view of a light emitting device of the present invention.

도 1a와 같이, 본 발명의 발광 소자(220)는 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 제 1 반도체층(110a), 활성층(120a) 및 제 2 반도체층(130a)을 포함하는 발광 구조물(210a), 제 1 반도체층(110a)과 접속된 제 1 전극(140a), 제 2 반도체층(130a)과 전기적으로 접속된 제 2 전극(160a)을 포함한다. 이 때, 활성층(120a)은 유로퓸(europium; Eu)이 도핑된 화합물 반도체를 포함한다.As shown in FIG. 1A, the light emitting device 220 of the present invention emits light including a substrate 100, a first semiconductor layer 110a formed on the substrate 100, an active layer 120a, and a second semiconductor layer 130a. It includes a structure 210a, a first electrode 140a connected to the first semiconductor layer 110a, and a second electrode 160a electrically connected to the second semiconductor layer 130a. At this time, the active layer 120a includes a compound semiconductor doped with europium (Eu).

기판(100)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 등에서 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 기판(100)은 발광 소자(220)의 박형화를 위해 발광 구조물(210a)과 용이하게 분리될 수 있다.The substrate 100 may be formed of a material selected from sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, and Ge, but is not limited thereto. The substrate 100 may be easily separated from the light emitting structure 210a to reduce the thickness of the light emitting device 220 .

제 1 반도체층(110a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층(110a)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 1 도펀트가 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트인 경우, 제 1 반도체층(110a)은 n형 반도체층일 수 있다.The first semiconductor layer 110a may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and may be doped with a first dopant. The first semiconductor layer 110a is a semiconductor having a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N ( 0≤x≤≤1 , 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1) It may be formed of a material selected from AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, or AlGaInP. When the first dopant is an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te, the first semiconductor layer 110a may be an n-type semiconductor layer.

제 2 반도체층(130a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층(130a)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우 제 2 반도체층(130a)은 p형 반도체층일 수 있다.The second semiconductor layer 130a may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and may be doped with a second dopant. The second semiconductor layer 130a is a semiconductor having a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1) It may be formed of any one or more of materials, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, and AlGaInP, but is not limited thereto. When the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba, the second semiconductor layer 130a may be a p-type semiconductor layer.

활성층(120a)은 유로퓸(europium; Eu)이 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 활성층(120a)은 GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등과 같은 화합물 반도체 물질에 유로퓸이 도핑된 구조일 수 있다.The active layer 120a may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI doped with europium (Eu). For example, the active layer 120a may be formed of GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, The same compound semiconductor material may be doped with europium.

활성층(120a)에 도핑된 유로퓸은 이온 상태이다. 제 1 전극(140a)과 제 2 전극(160a)으로부터 주입된 전자와 정공이 활성층(120a)에서 재결합하여 유로퓸 이온(Eu3+) 내에서 전이가 발생하여 활성층(120a)에서 적색(590㎚ 내지 670㎚) 광이 방출될 수 있다.Europium doped in the active layer 120a is in an ionic state. Electrons and holes injected from the first electrode 140a and the second electrode 160a recombine in the active layer 120a, and a transition occurs in the europium ion (Eu 3+ ), resulting in a red color (590 nm to 590 nm) in the active layer 120a. 670 nm) light can be emitted.

제 1 전극(140a)은 일 끝단은 제 1 반도체층(110a)과 접촉하며, 타 끝단은 기판(100)의 상부면까지 연장될 수 있다. 따라서, 기판(100)으로부터 발광 구조물(210a)을 분리하는 경우, 발광 소자(220)의 하부면에서 제 1 전극(140a)이 노출될 수 있다. One end of the first electrode 140a may contact the first semiconductor layer 110a and the other end may extend to the upper surface of the substrate 100 . Therefore, when the light emitting structure 210a is separated from the substrate 100, the first electrode 140a may be exposed on the lower surface of the light emitting device 220.

발광 소자(220)를 표시 장치의 픽셀마다 배치하여 발광 소자(220)를 구동시켜 화상을 표시하기 위해서는 발광 소자(220)가 픽셀의 회로 패턴과 전기적으로 접속되어야 한다. 따라서, 발광 소자(220)의 기판(100)을 제거하여 발광 소자(220)를 표시 장치의 픽셀에 배치시켜 발광 소자(220)의 하부에서 노출된 제 1 전극(140a)을 회로 패턴과 전기적으로 접속시킬 수 있다.In order to display an image by disposing the light emitting element 220 for each pixel of the display device and driving the light emitting element 220, the light emitting element 220 must be electrically connected to the circuit pattern of the pixel. Therefore, the substrate 100 of the light emitting element 220 is removed and the light emitting element 220 is disposed on the pixel of the display device so that the first electrode 140a exposed from the lower part of the light emitting element 220 is electrically connected to the circuit pattern. can be connected.

절연막(150a)은 제 2 반도체층(130a)의 일부를 노출시키도록 제 1 전극(140a)과 발광 구조물(210a)을 감싸도록 배치될 수 있다. 절연막(150a)은 제 1 전극(140a)과 제 2 전극(160a)의 전기적인 접속을 방지한다. 상기와 같은 절연막(150a)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The insulating layer 150a may be disposed to surround the first electrode 140a and the light emitting structure 210a so as to expose a portion of the second semiconductor layer 130a. The insulating film 150a prevents electrical connection between the first electrode 140a and the second electrode 160a. The insulating film 150a as described above is at least one selected from the group consisting of SiO 2 , Si x O y , Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN, etc. can be formed, but is not limited thereto.

제 2 전극(160a)은 절연막(150a)에 의해 노출된 제 2 반도체층(130a)과 전기적으로 접속될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 제 2 반도체층(130a)과 제 2 전극(160a) 사이에 오믹층이 더 배치될 수 있다. 오믹층을 통해 제 2 전극(160a)으로부터 제 2 반도체층(130a)에 균일하게 전류가 확산될 수 있다.The second electrode 160a may be electrically connected to the second semiconductor layer 130a exposed by the insulating layer 150a. Although not shown, an ohmic layer may be further disposed between the second semiconductor layer 130a and the second electrode 160a. Current can be uniformly diffused from the second electrode 160a to the second semiconductor layer 130a through the ohmic layer.

오믹층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.The ohmic layer is ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), IZTO (indium zinc tin oxide), IAZO (indium aluminum zinc oxide), IGZO (indium gallium zinc oxide), IGTO (indium gallium tin oxide), AZO (aluminum zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (gallium zinc oxide), IZON (IZO Nitride), AGZO (Al-Ga ZnO), IGZO (In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, or Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf It may be formed including at least one of, but is not limited to these materials.

그리고, 도 1b 및 도 1c는 각각 청색 광 및 녹색 광을 방출하는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.1b and 1c are cross-sectional views of a light emitting device of an embodiment of the present invention emitting blue light and green light, respectively.

도 1b의 청색 광을 방출하는 발광 소자(230)와 도 1c의 녹색 광을 방출하는 발광 소자(240)는 도 1a의 발광 소자(220)와 활성층을 제외한 구성 요소가 동일하다. 따라서, 활성층을 제외한 나머지 구성 요소의 설명은 생략한다.The light emitting device 230 emitting blue light of FIG. 1B and the light emitting device 240 emitting green light of FIG. 1C have the same components as the light emitting device 220 of FIG. 1A except for an active layer. Therefore, descriptions of components other than the active layer are omitted.

도 1b와 같이, 청색 광을 방출하는 발광 소자(230)의 활성층(120b)은 GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등과 같은 화합물 반도체 물질에 도핑된 인듐(In)을 포함할 수 있다. 그리고, 도 1c와 같이, 녹색 광을 방출하는 발광 소자(240)의 활성층(120c)은 GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등과 같은 화합물 반도체 물질에 도핑된 인듐(In)을 포함할 수 있다. 이 때, 청색 광을 방출하는 발광 소자(230)의 활성층(120b)과 녹색 광을 방출하는 발광 소자(240)의 활성층(120c)은 인듐의 도핑 농도가 상이하다.As shown in FIG. 1B , the active layer 120b of the light emitting device 230 emitting blue light may include indium (In) doped in a compound semiconductor material such as GaN, InGaN, AlGaN, or InAlGaN. Also, as shown in FIG. 1C , the active layer 120c of the light emitting device 240 emitting green light may include indium (In) doped in a compound semiconductor material such as GaN, InGaN, AlGaN, or InAlGaN. In this case, the active layer 120b of the light emitting element 230 emitting blue light and the active layer 120c of the light emitting element 240 emitting green light have different indium doping concentrations.

인듐 함량이 증가할수록 활성층에서 방출되는 광의 파장이 단파장에서 장파장으로 이동하므로, 인듐 함량이 높은 활성층(120c)을 포함하는 발광 소자(240)는 녹색(490㎚ 내지 560㎚) 광을 방출하고, 인듐 함량이 낮은 활성층(120b)을 포함하는 발광 소자(230)는 청색(440㎚ 내지 480㎚) 광을 방출할 수 있다. 활성층에 도핑되는 인듐 농도는 용이하게 조절 가능한 것으로, 인듐의 농도를 조절하여 청색 및 녹색의 색 순도를 조절할 수 있다.As the indium content increases, the wavelength of light emitted from the active layer shifts from a short wavelength to a long wavelength, so the light emitting device 240 including the active layer 120c having a high indium content emits green (490 nm to 560 nm) light. The light emitting device 230 including the active layer 120b having a low content may emit blue (440 nm to 480 nm) light. The concentration of indium doped into the active layer can be easily controlled, and the purity of blue and green colors can be adjusted by adjusting the concentration of indium.

상술한 바와 같이, 종래의 적색 광을 방출하는 발광 소자는 갈륨 비소(GaAs)를 포함하는 기판 상에 형성된다. 그리고, 적색 광을 방출하는 발광 소자의 활성층은 GaP와 같은 물질로 이루어지고, 녹색 광 또는 청색 광을 방출하는 발광 소자는 GaN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등과 같은 화합물 반도체 물질에 인듐(In)이 도핑된 구조이다. 따라서, 적색 광을 방출하는 발광 소자와 청색 및 녹색 광을 방출하는 발광 소자는 동일한 기판 상에서 동일한 공정을 통해 형성할 수 없다. 더욱이, 각 발광 소자의 구동 전압, 전류 조건 등이 상이하므로, 서로 다른 광을 방출하는 발광 소자의 신뢰성이 서로 다르며, 제조 비용이 증가하고 공정이 복잡하다.As described above, a conventional light emitting element emitting red light is formed on a substrate containing gallium arsenide (GaAs). In addition, the active layer of the light emitting device emitting red light is made of a material such as GaP, and the light emitting device emitting green or blue light is doped with indium (In) in a compound semiconductor material such as GaN, InGaN, AlGaN, or InAlGaN. is a structure Therefore, a light emitting element emitting red light and a light emitting element emitting blue and green light cannot be formed on the same substrate through the same process. Furthermore, since the driving voltage and current conditions of each light emitting device are different, the reliability of the light emitting devices emitting different lights is different, and the manufacturing cost is increased and the process is complicated.

반면에, 본 발명은 적색 광을 방출하는 발광 소자(220)를 청색 및 녹색 광을 방출하는 발광 소자(230, 240)와 같이 사파이어를 포함하는 기판(100) 상에 형성할 수 있다. 또한, 적색, 청색, 녹색 광을 방출하는 발광 소자(220, 230, 240)의 활성층(120a, 120b, 120c)을 모두 GaN을 베이스로 한 물질에 유로퓸(Eu) 또는 인듐(In)을 도핑하여 형성할 수 있으므로, 본원 발명은 청색, 녹색 광을 방출하는 발광 소자(220, 230, 240)를 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 따라서, 본원 발명은 각 발광 소자(22, 230, 240)를 구동하기 위한 전류 주입 조건이 동일하며, 제조 비용을 절감하고 공정을 단순화할 수 있다.On the other hand, in the present invention, the light emitting device 220 emitting red light may be formed on the substrate 100 including sapphire, like the light emitting devices 230 and 240 emitting blue and green light. In addition, the active layers 120a, 120b, and 120c of the light emitting devices 220, 230, and 240 emitting red, blue, and green light are all GaN-based materials doped with europium (Eu) or indium (In), Since it can be formed, the present invention can form the light emitting elements 220, 230, and 240 emitting blue and green light through the same process. Therefore, in the present invention, current injection conditions for driving each of the light emitting devices 22, 230, and 240 are the same, and manufacturing costs can be reduced and processes can be simplified.

더욱이, 종래의 갈륨 비소(GaAs)를 포함하는 기판은 불투명하므로 기판을 분리하기 위한 별도의 기술이 요구되나, 사파이어를 포함하는 기판(100)은 투광성을 가져 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방법을 이용하여 용이하게 분리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광 소자(220, 230, 240)는 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방법으로 기판(100) 상에서 분리되어, 표시 장치의 각 픽셀에 배치될 수 있다.Moreover, since a conventional substrate containing gallium arsenide (GaAs) is opaque, a separate technique for separating the substrate is required, but the substrate 100 containing sapphire has light transmission, so that laser lift off (LLO) It can be easily separated using the method. Accordingly, the light emitting devices 220 , 230 , and 240 of the present invention may be separated from the substrate 100 by a laser lift off (LLO) method and disposed on each pixel of the display device.

이하, 본 발명 실시 예의 발광 소자의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도로, 적색 광을 방출하는 발광 소자의 제조 방법을 나타내었다.2a to 2g are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, showing a method of manufacturing a light emitting device emitting red light.

도 2a와 같이, 기판(100) 상에 발광 구조물(130)을 형성한다. 기판(100)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 등에서 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 발광 구조물(210)은 복수 개의 화합물 반도체층을 포함할 수 있으며, 발광 구조물(210)은 기판(100) 상에 제 1 반도체층(110a), 활성층(120a) 및 제 2 반도체층(130a)을 차례로 성장시켜 형성할 수 있다.As shown in FIG. 2A , the light emitting structure 130 is formed on the substrate 100 . The substrate 100 may be formed of a material selected from sapphire (Al 2 O 3 ), SiC, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, and Ge, but is not limited thereto. The light emitting structure 210 may include a plurality of compound semiconductor layers, and the light emitting structure 210 may include a first semiconductor layer 110a, an active layer 120a, and a second semiconductor layer 130a on the substrate 100. It can be formed by growing them sequentially.

발광 구조물(210)은 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE), 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 레이저 증착(plasma laser deposition; PLD), 스퍼터링(sputtering), 금속 유기물 화학적 기상 증착(metal organic chemical vapor deposition) 등의 방법을 통해 형성할 수 있다.The light emitting structure 210 may be formed by molecular beam epitaxy (MBE), physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma laser deposition (PLD), or sputtering. It can be formed through methods such as sputtering and metal organic chemical vapor deposition.

제 1 반도체층(110a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층(110a)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 1 도펀트가 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트인 경우, 제 1 반도체층(110a)은 n형 반도체층일 수 있다.The first semiconductor layer 110a may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and may be doped with a first dopant. The first semiconductor layer 110a is a semiconductor having a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N ( 0≤x≤≤1 , 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1) It may be formed of a material selected from AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, or AlGaInP. When the first dopant is an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te, the first semiconductor layer 110a may be an n-type semiconductor layer.

활성층(120a)은 제 1 반도체층(110a)과 제 2 반도체층(130a) 사이에 구비된다. 활성층(120a)은 제 1 반도체층(110a)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)과 제 2 반도체층(130a)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 상기와 같은 활성층(120a)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.The active layer 120a is provided between the first semiconductor layer 110a and the second semiconductor layer 130a. The active layer 120a is a layer in which electrons (or holes) injected through the first semiconductor layer 110a and holes (or electrons) injected through the second semiconductor layer 130a meet. The active layer 120a as described above transitions to a lower energy level as electrons and holes recombine, and can generate light having a wavelength corresponding thereto.

발광 소자가 적색 광을 방출하기 위해 활성층(120a)은 제 2 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 도펀트는 유로퓸(europium; Eu)일 수 있다. 활성층(130b)에 도핑된 유로퓸은 이온 상태이며, 유로퓸 이온(Eu3 +) 내에서 전이가 발생하여 적색(590㎚ 내지 670㎚) 광이 방출될 수 있다.In order for the light emitting device to emit red light, the active layer 120a may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI doped with a second dopant, and the second dopant may be europium (Eu). can Europium doped in the active layer 130b is in an ionic state, and red (590 nm to 670 nm) light may be emitted by a transition occurring in the europium ion (Eu 3+ ) .

도시하지는 않았으나, 청색 광 또는 녹색 광을 방출하는 발광 소자는 활성층에 인듐(In)이 도핑되며, 청색 광을 방출하는 발광 소자의 활성층과 녹색 광을 방출하는 발광 소자의 활성층은 인듐의 도핑 농도가 상이하다.Although not shown, the active layer of the light emitting device emitting blue or green light is doped with indium (In), and the active layer of the light emitting device emitting blue light and the active layer of the light emitting device emitting green light have an indium doping concentration. It is different.

그리고, 제 2 반도체층(130a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층(130a)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우 제 2 반도체층(130a)은 p형 반도체층일 수 있다.Also, the second semiconductor layer 130a may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and may be doped with a second dopant. The second semiconductor layer 130a is a semiconductor having a composition formula of Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1) It may be formed of any one or more of materials, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, and AlGaInP, but is not limited thereto. When the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba, the second semiconductor layer 130a may be a p-type semiconductor layer.

이어, 도 2b와 같이, 발광 구조물(210)을 메사 식각(mesa etching)하여, 제 1 반도체층(110a), 활성층(120a) 및 제 2 반도체층(130a)의 일부를 제거한다. 메사 식각에 의해 제 1 반도체층(110a)이 노출될 수 있다. 그리고, 도 2c와 같이, 아이솔레이션 에칭(Isolation Etching)을 실시하여 인접한 발광 구조물을 분리한다. 아이솔레이션 에칭을 통해 인접한 발광 구조물 사이의 기판(100)이 노출될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2B, the light emitting structure 210 is mesa-etched to remove portions of the first semiconductor layer 110a, the active layer 120a, and the second semiconductor layer 130a. The first semiconductor layer 110a may be exposed by mesa etching. Then, as shown in FIG. 2c, isolation etching is performed to separate adjacent light emitting structures. The substrate 100 between adjacent light emitting structures may be exposed through isolation etching.

도 2d와 같이, 제 1 반도체층(110a), 활성층(120a) 및 제 2 반도체층(130a)을 일부 제거하여 노출된 제 1 반도체층(110a)과 전기적으로 접속되는 제 1 전극(140a)을 형성한다. 제 1 전극(140a)의 일 끝단은 제 1 반도체층(110a)과 직접 접속되며, 타 끝단은 기판(100)의 상부면까지 연장될 수 있다. 제 1 전극(140a)을 투명 전도성 산화막(Transparent Conductive Oxide; TCO)또는 불투명 금속으로 형성하거나, 투명 전도성 산화막과 불투명 금속이 혼합된 하나 또는 복수 개의 층으로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 2D, the first electrode 140a electrically connected to the exposed first semiconductor layer 110a by partially removing the first semiconductor layer 110a, the active layer 120a, and the second semiconductor layer 130a is formed. form One end of the first electrode 140a may be directly connected to the first semiconductor layer 110a, and the other end may extend to the upper surface of the substrate 100. The first electrode 140a may be formed of a transparent conductive oxide (TCO) or an opaque metal, or may be formed of one or a plurality of layers in which a transparent conductive oxide film and an opaque metal are mixed.

이어, 도 2e와 같이, 제 2 반도체층(130a)의 일부를 노출시키도록 발광 구조물(210a) 및 기판(100) 상에 절연막(150a)을 형성한다. 절연막(150a)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 절연막(150a)은 제 2 전극(160a)과 제 1 전극(140a)을 절연시키며, 절연막(150a)은 제 1 전극(140a)을 완전히 감싸도록 형성되는 것이 바람직하다.Subsequently, as shown in FIG. 2E , an insulating film 150a is formed on the light emitting structure 210a and the substrate 100 to expose a portion of the second semiconductor layer 130a. The insulating film 150a may be formed by selecting at least one from the group consisting of SiO 2 , Si x O y , Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN, and the like. and is not limited thereto. The insulating film 150a insulates the second electrode 160a from the first electrode 140a, and the insulating film 150a is preferably formed to completely surround the first electrode 140a.

그리고, 도 2f와 같이, 절연막(150a)에 의해 노출된 제 2 반도체층(130a) 상에 제 2 전극(160a)을 형성한다. 제 2 전극(160a)은 제 2 반도체층(130a)과 전기적으로 연결된다.And, as shown in FIG. 2F, a second electrode 160a is formed on the second semiconductor layer 130a exposed by the insulating film 150a. The second electrode 160a is electrically connected to the second semiconductor layer 130a.

도시하지는 않았으나, 제 2 반도체층(130a)과 제 2 전극(160a) 사이에 오믹층이 더 형성될 수 있다. 오믹층은 발광 구조물(210)을 형성한 후 발광 구조물(210) 상에 형성되어 발광 구조물(210)을 메사 식각 할 때 복수 개로 분리되거나, 복수 개로 분리된 발광 구조물(210a) 상에 개별적으로 형성할 수도 있다.Although not shown, an ohmic layer may be further formed between the second semiconductor layer 130a and the second electrode 160a. The ohmic layer is formed on the light emitting structure 210 after the light emitting structure 210 is formed, and is separated into a plurality of pieces when the light emitting structure 210 is mesa-etched, or individually formed on the light emitting structure 210a separated into a plurality of pieces. You may.

그리고, 도 2g와 같이, 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방법 등을 이용하여 기판(100)으로부터 발광 구조물을 분리할 수 있다. 특히, 발광 소자를 수십 마이크로(Micro) 크기로 매우 작게 형성하여 상기와 같이 기판(100)이 제거된 발광 소자(220)를 표시 장치의 각 픽셀에 배치하여 화상을 표시할 수 있다.And, as shown in FIG. 2G , the light emitting structure may be separated from the substrate 100 using a laser lift off (LLO) method or the like. In particular, an image can be displayed by forming a light emitting element as small as several tens of microns and disposing the light emitting element 220 from which the substrate 100 is removed as described above at each pixel of the display device.

상기에서는 적색 광을 방출하는 발광 소자(220)의 제조 방법을 설명하였으나, 청색, 녹색 광을 방출하는 발광 소자(230, 240) 역시 같은 방법으로 기판(100) 상에 형성할 수 있다. 이 경우, 활성층(120a)을 형성하는 물질만 변경하여 발광 소자(220, 230, 240)를 형성할 수 있다. Although the manufacturing method of the light emitting device 220 emitting red light has been described above, the light emitting devices 230 and 240 emitting blue and green light may also be formed on the substrate 100 in the same manner. In this case, the light emitting elements 220, 230, and 240 may be formed by changing only the material forming the active layer 120a.

또한, 하나의 기판(100) 상에 청색, 녹색 및 적색 광을 방출하는 발광 소자(220, 230, 240)를 모두 형성할 수도 있다.In addition, all of the light emitting devices 220 , 230 , and 240 emitting blue, green, and red light may be formed on one substrate 100 .

도 3a 내지 도 3k는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3K are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 3a와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 영역(A, B, C)을 포함하는 기판(100) 전면에 제 1 반도체층(110)을 형성한다. 제 1 반도체층(110)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다.As shown in FIG. 3A , a first semiconductor layer 110 is formed on the entire surface of the substrate 100 including the first, second, and third regions A, B, and C. The first semiconductor layer 110 may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and may be doped with a first dopant.

제 1 반도체층(110)은 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE), 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 레이저 증착(plasma laser deposition; PLD), 스퍼터링(sputtering), 금속 유기물 화학적 기상 증착(metal organic chemical vapor deposition) 등의 방법을 통해 형성할 수 있다.The first semiconductor layer 110 is formed by molecular beam epitaxy (MBE), physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), or plasma laser deposition (PLD). , sputtering, metal organic chemical vapor deposition, and the like.

이어, 도 3b와 같이, 제 1 영역(A)에 대응되는 제 1 반도체층(110)만 노출시키는 제 1 마스크(300a)를 이용하여 제 1 영역(A)에 제 1 활성층(120a)을 형성한다. 예를 들어, 제 1 활성층(120a)을 포함하는 발광 소자가 적색 광을 방출하기 위해서는 유로퓸을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 제 1 활성층(120a)을 형성할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, a first active layer 120a is formed in the first region A using a first mask 300a exposing only the first semiconductor layer 110 corresponding to the first region A. do. For example, in order for the light emitting device including the first active layer 120a to emit red light, the first active layer 120a may be formed of a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI containing europium. there is.

그리고, 도 3c와 같이, 제 2 영역(B)에 대응되는 제 1 반도체층(110)만 노출시키는 제 2 마스크(300b)를 이용하여 제 2 영역(B)에 제 2 활성층(120b)을 형성한다. 예를 들어, 제 2 활성층(120b)을 포함하는 발광 소자가 청색 광을 방출하기 위해서는 인듐을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 제 2 활성층(120b)을 형성할 수 있다.And, as shown in FIG. 3C, the second active layer 120b is formed in the second region (B) using the second mask (300b) exposing only the first semiconductor layer 110 corresponding to the second region (B). do. For example, in order for a light emitting device including the second active layer 120b to emit blue light, the second active layer 120b may be formed of a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI including indium. there is.

이어, 도 3d와 같이, 제 3 영역(C)에 대응되는 제 1 반도체층(110)만 노출시키는 제 3 마스크(300c)를 이용하여 제 3 영역(C)에 제 3 활성층(120c)을 형성한다. 예를 들어, 제 3 활성층(120c)을 포함하는 발광 소자가 녹색 광을 방출하기 위해서는 인듐을 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 제 3 활성층(120c)을 형성할 수 있다. 이 때, 제 2 활성층(120b)보다 제 3 활성층(120c)에 더 높은 농도의 인듐(In)이 도핑될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a third active layer 120c is formed in the third region C using a third mask 300c exposing only the first semiconductor layer 110 corresponding to the third region C. do. For example, in order for the light emitting device including the third active layer 120c to emit green light, the third active layer 120c may be formed of a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI including indium. there is. In this case, the third active layer 120c may be doped with a higher concentration of indium (In) than the second active layer 120b.

상기와 같은 본 발명 다른 실시 예는 마스크(300a, 300b, 300c)를 이용하여 제 1 반도체층(110) 상에 서로 다른 물질의 제 1, 제 2 및 제 3 활성층(120a, 120b, 120c)을 형성할 수 있다.In another embodiment of the present invention as described above, the first, second, and third active layers 120a, 120b, and 120c of different materials are formed on the first semiconductor layer 110 using the masks 300a, 300b, and 300c. can form

이어, 도 3e와 같이, 제 1, 제 2 및 제 3 활성층(120a, 120b, 120c) 상에 제 2 반도체층(130)을 형성한다. 제 2 반도체층(130)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층(130)은 제 1, 제 2 및 제 3 영역(A, B, C) 전면에 일체형으로 형성될 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 3E, a second semiconductor layer 130 is formed on the first, second, and third active layers 120a, 120b, and 120c. The second semiconductor layer 130 may be implemented with a compound semiconductor such as group III-V or group II-VI, and may be doped with a second dopant. The second semiconductor layer 130 may be integrally formed on the entire surface of the first, second, and third regions A, B, and C.

도 3f와 같이, 발광 구조물(140)을 메사 식각(mesa etching)하여, 제 1 반도체층(110), 제 1, 제 2, 제 3 활성층(120a, 120b, 120c) 및 제 2 반도체층(130)의 일부를 제거한다. 메사 식각에 의해 제 1 반도체층(110)이 노출될 수 있다. 이어, 도 3g와 같이, 아이솔레이션 에칭(Isolation Etching)을 실시하여 발광 구조물(140)을 분리하며, 분리된 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물(210a, 210b, 210c)은 서로 다른 활성층(120a, 120b, 120c)을 포함한다. 그리고, 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물(210a, 210b, 210c)이 서로 분리된 영역에서 기판(100)이 노출될 수 있다.As shown in FIG. 3F, the light emitting structure 140 is mesa-etched to form the first semiconductor layer 110, the first, second, and third active layers 120a, 120b, and 120c, and the second semiconductor layer 130 ) part of the The first semiconductor layer 110 may be exposed by mesa etching. Subsequently, as shown in FIG. 3G, isolation etching is performed to separate the light emitting structure 140, and the separated first, second, and third light emitting structures 210a, 210b, and 210c are different from each other in active layers 120a. , 120b, 120c). In addition, the substrate 100 may be exposed in regions where the first, second, and third light emitting structures 210a, 210b, and 210c are separated from each other.

도 3h와 같이, 제 1 반도체층(110)과 전기적으로 접속되는 제 1 전극(140)을 형성한다. 이 때, 제 1 전극(140)은 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물(210a, 210b, 210c)의 측면을 감싸며, 구체적으로, 제 1 전극(140)의 일 끝단은 제 1 반도체층(110)과 직접 접속되며 타 끝단은 기판(100)의 상부면까지 연장될 수 있다.As shown in FIG. 3H , a first electrode 140 electrically connected to the first semiconductor layer 110 is formed. At this time, the first electrode 140 surrounds the side surfaces of the first, second, and third light emitting structures 210a, 210b, and 210c, and specifically, one end of the first electrode 140 is the first semiconductor layer ( 110) and the other end may extend to the upper surface of the substrate 100.

이어, 도 3i와 같이, 제 2 반도체층(130)의 일부를 노출시키도록 절연막(150)을 형성한다. 절연막(150)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 절연막(150)은 후술할 제 2 전극(160)과 제 1 전극(140)을 절연시키며, 절연막(150)은 제 1 전극(140)을 완전히 감싸도록 형성될 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다.Next, as shown in FIG. 3I , an insulating film 150 is formed to expose a portion of the second semiconductor layer 130 . The insulating film 150 may be formed by selecting at least one from the group consisting of SiO 2 , Si x O y , Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN, and the like. and is not limited thereto. The insulating film 150 insulates the second electrode 160 and the first electrode 140 to be described later, and the insulating film 150 may be formed to completely surround the first electrode 140, but is not limited thereto.

그리고, 도 3j와 같이, 절연막(150)에 의해 노출된 제 2 반도체층(130) 상에 제 2 전극(160)을 형성한다. 제 2 전극(160)은 제 2 반도체층(130)과 전기적으로 연결된다.Then, as shown in FIG. 3J , a second electrode 160 is formed on the second semiconductor layer 130 exposed by the insulating film 150 . The second electrode 160 is electrically connected to the second semiconductor layer 130 .

그리고, 도 3k와 같이, 레이저 리프트 오프(laser lift off; LLO) 방법 등을 이용하여 원하는 발광 소자(220, 230, 240)를 선택적으로 기판(100)에서 분리할 수 있다.And, as shown in FIG. 3K , desired light emitting elements 220 , 230 , and 240 may be selectively separated from the substrate 100 using a laser lift off (LLO) method or the like.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예는 마스크(300a, 300b, 300c)를 이용하여 하나의 기판(100) 상에 서로 다른 광을 방출하는 발광 소자(220, 230, 240)를 형성할 수 있다. 이 경우, 제조 비용을 절감할 수 있다.As described above, in another embodiment of the present invention, the light emitting devices 220, 230, and 240 emitting different lights may be formed on one substrate 100 using the masks 300a, 300b, and 300c. there is. In this case, manufacturing cost can be reduced.

상기와 같은 본 발명의 발광 소자(220, 230, 240)는 표시 장치의 픽셀 크기 보다 작은 마이크로(Micro) 크기(50㎛×50㎛ 이하)로 형성되어, 표시 장치의 데이터 라인과 게이트 라인이 교차하여 정의된 픽셀마다 배치될 수 있다. 이 경우, 발광 소자(220, 230, 240)는 표시 장치의 액정 셀 또는 유기 발광 셀 배면에 배치되는 백라이트 유닛이 아니라, 픽셀 내에서 제 1 전극(140a, 140b, 140c)이 데이터 라인과 연결되고, 제 2 전극(160a, 160b, 160c)이 공통 전극에 접속되어, 표시 장치의 구동부에 의해 직접 구동될 수 있다. The light emitting elements 220, 230, and 240 of the present invention as described above are formed in a micro size (less than 50 μm × 50 μm) smaller than the pixel size of the display device, and the data line and the gate line of the display device cross each other. It can be arranged for each defined pixel. In this case, the light emitting elements 220, 230, and 240 are not a backlight unit disposed on the back of a liquid crystal cell or an organic light emitting cell of a display device, but first electrodes 140a, 140b, and 140c are connected to a data line in a pixel. , the second electrodes 160a, 160b, and 160c are connected to the common electrode, so that they can be directly driven by the driver of the display device.

따라서, 본 발명의 발광 소자를 포함하는 표시 장치는 컬러 필터 없이 발광 소자에서 각각 발생하는 적색, 녹색 및 청색 광을 통해 화상을 표현할 수 있다.Accordingly, the display device including the light emitting device of the present invention can display an image through red, green, and blue lights generated from the light emitting device, respectively, without a color filter.

이상에서 설명한 본 발명 실시 예는 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명 실시 예가 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The embodiments of the present invention described above are not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within a range that does not deviate from the technical spirit of the embodiments. It will be clear to those skilled in the art.

100: 기판 110, 110a, 110b, 110c: 제 1 반도체층
120a, 120b, 120c: 활성층 130, 130a, 130b, 130c: 제 2 반도체층
140a, 140b, 140c: 제 1 전극 150a, 150b, 150c: 절연층
160a, 150b, 160c: 제 2 전극 140, 210, 210a, 210b, 210c: 발광 구조물
220, 230, 240: 발광 소자 300a, 300b, 300c: 마스크
100: substrate 110, 110a, 110b, 110c: first semiconductor layer
120a, 120b, 120c: active layer 130, 130a, 130b, 130c: second semiconductor layer
140a, 140b, 140c: first electrode 150a, 150b, 150c: insulating layer
160a, 150b, 160c: Second electrode 140, 210, 210a, 210b, 210c: Light emitting structure
220, 230, 240: light emitting element 300a, 300b, 300c: mask

Claims (14)

제1 영역, 제2영역 및 제3 영역으로 분할된 기판과, 상기 기판의 상기 제1, 2, 3 영역 상에 형성된 제 1 반도체층과, 상기 제1 영역상의 상기 제1 반도체층 상에 형성되고 유로퓸을 포함하는 제1 활성층과 상기 제2 영역상의 상기 제1 반도체층 상에 형성되고 인듐이 함유된 제2 활성층 및 상기 제3 영역상의 상기 제1 반도체층 상에 형성되고 상기 제2 활성층보다 많은 인듐이 함유된 제3 활성층, 및 상기 제1, 2, 3 활성층 상에 형성된 제 2 반도체층을 포함하는 제1, 2, 3 발광 구조물;
상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극;
상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극; 및
상기 발광 구조물 상에 배치되는 절연층을 포함하고,
상기 제 1 전극은 상기 제 1 반도체층과 접속되는 제 1 끝단, 상기 제 1 반도체층의 측면에 배치되는 제 2 끝단을 포함하고,
상기 절연층은 상기 제 1 전극의 상면 및 측면을 전체적으로 커버하는 발광 소자.
A substrate divided into a first region, a second region, and a third region, a first semiconductor layer formed on the first, second, and third regions of the substrate, and formed on the first semiconductor layer on the first region and a first active layer containing europium, formed on the first semiconductor layer on the second region, and containing indium, and formed on the first semiconductor layer on the third region and formed on the second active layer, first, second, and third light emitting structures including a third active layer containing a lot of indium, and a second semiconductor layer formed on the first, second, and third active layers;
a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer;
a second electrode electrically connected to the second semiconductor layer; and
Including an insulating layer disposed on the light emitting structure,
The first electrode includes a first end connected to the first semiconductor layer and a second end disposed on a side surface of the first semiconductor layer,
The insulating layer entirely covers the upper and side surfaces of the first electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 발광 구조물 하부에 배치된 기판을 더 포함하며,
상기 제 1 전극은 상기 제2 끝단이 상기 기판의 상부면까지 연장된 발광 소자.
According to claim 1,
Further comprising a substrate disposed under the light emitting structure,
The first electrode is a light emitting element in which the second end extends to the upper surface of the substrate.
제 2 항에 있어서,
상기 기판은 사파이어를 포함하는 발광 소자.
According to claim 2,
The substrate is a light emitting device comprising sapphire.
기판을 제1영역, 제2영역 및 제3 영역으로 분할하는 단계;
상기 기판의 상기 제1, 2, 3 영역 상에 제 1 반도체층을 형성하고, 상기 제1 영역상의 상기 제1 반도체층 상에 유로퓸을 포함하는 제1활성층을 형성하고, 상기 제2 영역상의 제1 반도체층 상에 인듐이 함유된 제2 활성층을 형성하며, 상기 제3 영역상의 상기 제1 반도체층 상에 상기 제2 활성층보다 많은 인듐이 함유된 제3 활성층을 형성하고, 상기 제1, 2, 3 활성층 상에 제 2 반도체층을 형성하여 제1, 2, 3 발광 구조물을 형성하는 단계;
상기 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 발광 구조물 및 상기 제1 전극 상에 절연층을 형성하는 단게;
상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 전극은 제1 끝단이 상기 제 1 반도체층과 접속되며, 제2 끝단은 상기 기판의 상부면까지 연장되도록 형성하고,
상기 절연층은 상기 제 1 전극의 상면 및 측면을 전체적으로 커버하는 발광 소자의 제조 방법.
Dividing the substrate into a first region, a second region, and a third region;
A first semiconductor layer is formed on the first, second, and third regions of the substrate, a first active layer containing europium is formed on the first semiconductor layer on the first region, and a first active layer is formed on the second region. A second active layer containing indium is formed on one semiconductor layer, a third active layer containing more indium than the second active layer is formed on the first semiconductor layer on the third region, and the first and second active layers are formed. , forming a second semiconductor layer on the third active layer to form the first, second, and third light emitting structures;
forming a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer;
Forming an insulating layer on the light emitting structure and the first electrode;
Forming a second electrode electrically connected to the second semiconductor layer,
The first electrode has a first end connected to the first semiconductor layer and a second end extending to the upper surface of the substrate,
Wherein the insulating layer entirely covers the top and side surfaces of the first electrode.
제 4 항에 있어서,
상기 기판이 사파이어를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 4,
A method of manufacturing a light emitting device in which the substrate comprises sapphire.
삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 발광 구조물과 상기 기판을 분리하는 단계를 더 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 4,
Method of manufacturing a light emitting device further comprising the step of separating the light emitting structure and the substrate.
제 7 항에 있어서,
레이저 리프트 오프 방법으로 상기 발광 구조물과 상기 기판을 분리하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 7,
Method of manufacturing a light emitting device for separating the light emitting structure and the substrate by a laser lift-off method.
제 1, 제 2 및 제 3 영역을 포함하는 기판 상에 제 1 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제 1 영역만을 노출시키는 제 1 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층 상에 인듐을 포함하는 제 1 활성층을 형성하는 단계;
상기 제 2 영역만을 노출시키는 제 2 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층 상에 인듐을 포함하는 제 2 활성층을 형성하는 단계;
상기 제 3 영역만을 노출시키는 제 3 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층 상에 유로퓸을 포함하는 제 3 활성층을 형성하는 단계;
상기 제 1 반도체층과 상기 제 1, 제 2 및 제 3 활성층 상에 제 2 반도체층을 형성하여 상기 제 1 반도체층, 상기 제 1, 제 2, 제 3 활성층 및 상기 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계;
상기 발광 구조물을 분리하여 상기 제 1, 제 2 및 제 3 영역에 각각 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물을 형성하는 단계;
제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물의 상기 제 1 반도체층과 각각 접속되는 제 1 전극을 형성하는 단계; 및
제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물의 상기 제 2 반도체층과 각각 접속되는 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
forming a first semiconductor layer on a substrate including first, second and third regions;
forming a first active layer containing indium on the first semiconductor layer using a first mask exposing only the first region;
forming a second active layer containing indium on the first semiconductor layer using a second mask exposing only the second region;
forming a third active layer containing europium on the first semiconductor layer using a third mask exposing only the third region;
Forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer and the first, second and third active layers to include the first semiconductor layer, the first, second and third active layers and the second semiconductor layer Forming a light emitting structure;
separating the light emitting structure to form first, second, and third light emitting structures in the first, second, and third regions, respectively;
Forming a first electrode connected to the first semiconductor layer of the first, second, and third light emitting structures, respectively; and
Method of manufacturing a light emitting device comprising the step of forming a second electrode connected to the second semiconductor layer of the first, second, and third light emitting structures, respectively.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 활성층에 포함된 인듐과 상기 제 2 활성층에 포함된 인듐의 함량이 상이한 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 9,
Method of manufacturing a light emitting device in which the indium contained in the first active layer and the indium content contained in the second active layer are different.
제 9 항에 있어서,
상기 기판이 사파이어를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 9,
A method of manufacturing a light emitting device in which the substrate comprises sapphire.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 일 끝단이 상기 제 1 반도체층과 접속되며, 타 끝단은 상기 기판의 상부면까지 연장되도록 형성하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 9,
The first electrode has one end connected to the first semiconductor layer and the other end extending to the upper surface of the substrate.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 구조물과 상기 기판을 분리하는 단계를 더 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 9,
Method of manufacturing a light emitting device further comprising the step of separating the first, second and third light emitting structures and the substrate.
제 13 항에 있어서,
레이저 리프트 오프 방법으로 상기 발광 구조물과 상기 기판을 분리하는 발광 소자의 제조 방법.
According to claim 13,
Method of manufacturing a light emitting device for separating the light emitting structure and the substrate by a laser lift-off method.
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