KR20030045573A - 발광 다이오드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 제조방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 기판상에 p형 에피택셜층, 활성층, n형 에피택셜층을 순차적으로 적층하는 단계와; 상기 활성층 및 상기 n형 에피택셜층을 패터닝하여 상기 p형 에피택셜층의 소정 영역을 노출시키는 단계와; 상기 노출된 p형 에피택셜층 및 상기 n형 에피택셜층에 전극을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 발광부에 n형 에피택셜층을 증착시킴으로써, 투광성 전극층의 증착공정 없이도 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 투광성 전극층의 증착 공정이 없어져 공정의 간소화로 인해 수율 증가와 제조원가를 낮출 수 있다.

Description

발광 다이오드 제조방법{Fabrication method of Light Emitting Diode}

본 발명은 발광 다이오드 제조방법에 관한 것으로서, 특히 발광부에 n형 에피택셜층을 증착시킴으로써, 투광성 전극층의 증착공정 없이도 발광 효율을 높일 수 있는 발광 다이오드 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 발광 다이오드는 주입된 전자와 정공이 재결합할 때 과잉 에너지를 빛으로 방출하는 다이오드로서, GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP 등을 이용한 녹색 발광 다이오드, InGaN/AlGaN/GaN 구조를 이용한 청색 발광 다이오드 등이 있다.

이러한, 발광 다이오드는 저전압, 저전력이란 장점으로 인해 숫자 문자 표시 소자, 신호등 센서, 광결합 소자용 광원 등 여러 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 좋은 특성을 갖는 발광 다이오드를 제조하기 위한 여러 가지 제조 방법이 대두되고 있다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 보여주는 구조단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(11)위에 n형 에피택셜층(12)을 성장시키고, 그 위에 연속적으로 활성화층(13) 및 p형 에피택셜층(14)을 일정 두께로 성장시킨다.

그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 p형 에피택셜층(14) 전면에 투광성 전극층(15)을 증착시킨다. 이는, 상기 p형 에피택셜층(14)이 상기 n형 에피택셜층 (12)에 비해 비저항성이 높아서 전류가 전극 주변으로 몰리는 현상이 발생하여 발광된 빛이 전극과 상기 p형 에피택셜층(14)의 결정 상에 흡수되는데 그 발광된 빛의 손실을 막기 위함이다.

이어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 포토 리소그래피 및 식각 공정으로 활성층(13), p형 에피택셜층(14), 투광성 전극층(15)을 선택적으로 제거하여 상기 n형 에피택셜층(12)의 소정영역을 노출시킨다. 여기서, 포토 그래피 및 식각 공정시 사용되었던 포토 레지스트는 제거하지 말고 그대로 남긴다.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 남아 있는 포토레지스트를 제거하고, 진공상태에서 상기 n형 에피택셜층(12)상에는 상기 n형 전극(17)을, 상기 p형 투광성 전극층(15)에는 p형 전극(16)을 형성하여 발광 다이오드를 제작한다.

상기와 같이 제작된 발광 다이오드에 상기 n형 전극(17)과 상기 p형 전극(16) 사이에 순방향 전압을 가하게 되면 상기 n형 전극(17)으로부터 상기 n형 에피택셜층(12)을 통해 상기 활성층(13)에 전자가 주입되고, 상기 p형 전극(16)으로부터 상기 투광성 전극층(15)과 상기 p형 에피택셜층(14)을 통해 활성층에 정공이 주입된다. 상기 활성층(13)에서는 주입된 전자와 정공이 재결합하여 상기 활성층(13)의 밴드갭 또는 에너지 레벨차이에 해당하는 에너지를 갖는 빛이 발광하게 되며, 이 중 상기 p형 에피택셜층(14)과 상기 투광성 전극층(15)을 투과한 빛이 소자 밖으로 나오게 된다.

그러나 이러한 상기 투광성 전극층(15) 역시 전극을 이루는 원자들의 확산에 의해 표면 근처에 많은 결함을 형성하게 되며 투과율 역시 100%가 될 수 없으므로 발광된 빛의 흡수 또는 반사에 손실을 초래하게 된다.

또한, 상기 투광성 전극층(15)은 LED 소자에서 저항으로서 작용할 수 있어동작전압이 높아질 수 있다.

그리고, 상기 P형 에피택셜층(14)은 일반적으로 낮은 도우핑 효율 때문에 상기 N형 에피택셜층(12)에 비해 더 많은 불순물을 함유해야 하며 이로 인해 많은 결정 결함이 발생하게 된다. 이러한 결정 결함은 발광된 빛을 흡수할 수 있으며, 이로 인해 발광 효율이 감소하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 발광부에 n형 에피택셜층을 증착시킴으로써, 투광성 전극층의 증착공정 없이도 발광 효율을 높일 수 있는 발광 다이오드 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 보여주는 구조단면도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 제조 방법을 보여주는 구조단면도.

도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 제조방법에 의하여 제조된 발광 다이오드의 다른 실시 예를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 --- 기판 12 --- n형 에피택셜층

13 --- 활성층 14 --- P형 에피택셜층

15 --- 투광성 전극층 16 --- p형 전극

17 --- n형 전극 21, 31 --- 기판

22, 33 --- P형 에피택셜층 23, 34 --- 활성층

24, 35 --- n형 에피택셜층 25, 36 --- n형 전극

26, 37 --- p형 전극 32 --- 패턴드 레이어층

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광 다이오드 제조 방법은,

기판상에 p형 에피택셜층, 활성층, n형 에피택셜층을 순차적으로 적층하는 단계와;

상기 활성층 및 상기 n형 에피택셜층을 패터닝하여 상기 p형 에피택셜층의 소정 영역을 노출시키는 단계와;

상기 노출된 p형 에피택셜층 및 상기 n형 에피택셜층에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 기판 위에 소자의 결정성을 좋게 하기 위해 SiO₂또는 SiNx를 이용하여 패턴드 레이어층을 더 쌓을 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 발광부에 n형 에피택셜층을 증착시킴으로써,투광성 전극층의 증착공정 없이도 발광 효율을 높일 수 있는 발광 다이오드를 제조할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 제조 방법을 보여주는 구조단면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(21)상에 고온의 조건에서 p형 불순물을 도핑 시킨 상기 p형 에피택셜층(22)을 일정 두께로 성장시킨다. 이어서, 상기 p형 에피택셜층(22)상에 연속적으로 상기 활성층(23) 및 n형 불순물을 도핑 시킨 상기 n형 에피택셜층(24)을 일정 두께로 성장시킨다.

그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피 및 식각공정으로 상기 활성층(23) 및 상기 n형 에피택셜층(24)을 선택적으로 제거하여 상기 p형 에피택셜층(22)의 소정영역을 노출시킨다. 여기서, 포토리소그래피 및 식각공정시 사용되었던 포토 레지스트는 제거하지 않고 그대로 남긴다.

이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 남아 있는 포토 레지스트를 제거하고, 진공상태에서 상기 p형 에피택셜층(22)상에는 상기 p형 전극(26)을 증착하고, 상기 n형 에피택셜층(24)상에는 상기 n형 전극(25)을 증착하여 발광 다이오드를 제작한다. 여기서, 진공상태에서 상기 n형 전극(25) 및 상기 p형 전극(26)을 형성하는 이유는 금속 증착 공정 단계로 옮기는 도중에 기판이 공기 중에 노출되어 산화될 위험이 크기 때문이다.

본 발명의 구조를 갖는 발광 다이오드는 상기 n형 에피택셜층(24)이 발광면이므로 발광된 빛을 흡수할 수 있는 결정 내 결함이 상기 p형 에피택셜층(22)보다적다. 따라서, 발광되는 빛의 손실이 적다.

또한, 상기 p형 전극(26)과 상기 활성층(23)이 멀리 떨어져 있으므로 상기 p형 전극(26) 주변에 전류가 몰리는 커런트 크라우딩(current crowding)현상이 발생된다 하더라도 전류와 빛의 손실이 적다. 따라서, 투광성 전극층을 상기 p형 에피택셜층(22)상에 증착할 필요가 없다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 실시 예에 대하여 설명하자면, 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 제조방법에 의하여 제조된 발광 다이오드의 다른 실시 예를 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판(31)상에 상기 n형 에피택셜층 (33)을 증착하기 전에 소자의 결정성을 좋게 하기 위해서 상기 기판(31)위에 SiO₂또는 SiNx를 이용해 패턴드 레이어층(patterned rayer)(32)을 쌓고, 그 위에 n형 혹은 무극성 에피택셜층을 쌓은 후 다시 p형 에피택셜층(33), 활성층(34), n형 에피택셜층(35)을 성장시키는 방법도 가능하다.

상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 발광 다이오드는 상기 n형 전극(25)(36)과 상기 p형 전극(26)(37) 사이에 순방향 전압을 가하게 되면, 상기 n형 전극 (25)(36)으로부터 상기 n형 에피택셜층(24)(35)을 통해 상기 활성층(23)(34)에 전자가 주입되고, 상기 p형 전극(26)(37)으로부터 상기 p형 에피택셜층(22)(33)을 통해 상기 활성층(23)(34)에 정공이 주입된다.

상기 활성층(23)(34)에서는 주입된 전자와 정공이 재결합하여 상기 활성층 (23)(34)의 밴드갭 또는 에너지 레벨차이에 해당하는 에너지를 갖는 빛이 발광하게 되면, 이 중 상기 n형 에피텍셜층(24)(35)을 투과한 빛이 소자 밖으로 나오게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 발광부에 n형 에피택셜층을 증착시킴으로써, 투광성 전극층의 증착공정 없이도 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 상기 투광성 전극층의 증착 공정이 없어져 공정의 간소화로 인해 수율 증가와 제조원가를 낮출 수 있다.

Claims (3)

1. 기판상에 p형 에피택셜층, 활성층, n형 에피택셜층을 순차적으로 적층하는 단계와;

   상기 활성층 및 상기 n형 에피택셜층을 패터닝하여 상기 p형 에피택셜층의 소정 영역을 노출시키는 단계와;

   상기 노출된 p형 에피택셜층 및 상기 n형 에피택셜층에 전극을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 노출된 p형 에피택셜층 및 상기 n형 에피택셜층에 전극을 형성하는 단계에서 상기 p형 에피택셜층에는 p형 전극을 증착하고, n형 에피택셜층에는 n형 전극을 증착하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기판 위에 소자의 결정성을 좋게 하기 위해 SiO₂또는 SiNx를 이용하여 패턴드 레이어층을 더 증착시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조방법.