KR200410859Y1

KR200410859Y1 - 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프

Info

Publication number: KR200410859Y1
Application number: KR2020050030390U
Authority: KR
Inventors: 김근주
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2006-03-10

Abstract

본 고안은 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프에 관한 것으로서 특히, 사파이어 기판위에 다수의 발광칩들이 직병렬 금속배선으로 배열되며, 발광층인 양자우물구조가 청색, 녹색 및 적색이 구현되도록 적층구조를 갖는 조명램프에 관한 것이다. 여기서 3원색 다중발광 양자우물층은 기존의 청색 발광층인 양자우물구조를 다층 쌓아 올리는 대신에 재료의 구성성분을 변화시켜 각층에서 나오는 색상이 다르게 설계함으로써, 형광층을 도포하지 않는 고휘도 백색램프를 구현하는 것을 특징으로 하는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 고휘도 백색 조명램프에 관한 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 기존의 방식인 청색이나 자색등 단일색 발광층위에 형광층을 도포함으로써 색변환을 통한 고휘도 백색광원을 구현함에 있어서 한계가 있는 종래 기술의 문제점을 보완한 것으로 결정박막 성장에서 광원의 발광원을 3가지 색이 발광되도록 양자우물구조를 설계함으로써 고휘도 백색전등의 기능을 갖는 효과를 제공한다.

3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프{White light emitting diode lamp with multi-quantum well structures for three primary colors}

Description

1은 종래의 청색 발광다이오드에 형광체를 도포한 백색 발광 다이오드칩의 개략도

도 2은 종래의 청색 발광다이오드(그림a)와 형광백색발광다이오드(그림b)에서 파장에 따른 스펙트럼 특성도

도 3은 종래의 청색 발광다이오드용 다중양자우물구조의 내부 단면도

도 4은 본 고안의 삼파장 단일칩 백색발광다이오드의 다중양자우물구조에 대한 내부 단면도

도 5은 본 고안의 삼파장 단일칩의 백색 발광다이오드에 대한 에너지 밴드 개략도

도 6은 본 고안의 AlInGaN 4원 합금으로 된 에피박막의 에너지 밴드갭 천이 개략도

도 7은 본 고안의 AlInGaN 4원 합금으로 된 에피박막의 격자상수 천이 개략도

도 8은 본 고안의 삼파장 백색 LED 램프에서 금속배선된 칩의 개략도

도 9는 본 고안의 백색 LED램프 칩 제조공정에 사용한 포토마스크 실시 예시도

도 10은 본 고안에서 정전기 방지용 제너다이오드를 포함하는 LED칩의 금속배선 실시 예시도

도 11은 본 고안에서 교류전원용 상보성 칩의 금속배선 실시 예시도

도 12은 본 고안에서 제작된 삼파장 단일칩 백색 LED램프의 분광스펙트럼 특성도

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

1 : 청색 발광다이오드 2 : 형광체

3 : 사파이어 기판 4 : GaN 완충층

5 : N-GaN 층 6 : Undoped GaN

7 : 청색 발광 활성층 8 : P-GaN 층

9 : 투명전극층 10 : P-형 전극

11 : N-형 전극 12 : 백색 발광 활성층

13 : AlGaN 클래딩층 14 : 적색 AlInGaN 장벽층

15 : 녹색 AlInGaN 장벽층 16 : 청색 AlInGaN 장벽층

17 : 제너다이오드 N-형 전극 18 : 금속배선

19 : 제너다이오드 P-형 전극 20 : LED1

21 : LED2

고안은 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프의 제작공정에 관한 것으로서 특히, 사파이어 기판위에 다수의 발광칩들이 직병렬 금속배선으로 배열되며, 발광층인 양자우물구조가 청색, 녹색 및 적색이 구현되도록 적층구조를 갖는 조명램프에 관한 것이다. 여기서 3원색 다중발광 양자우물층은 기존의 청색 발광층인 양자우물구조를 다층 쌓아 올리는 대신에 재료의 구성성분을 변화시켜 각층에서 나오는 색상이 다르게 설계함으로써, 형광층을 도포하지 않는 고휘도 백색램프를 구현하는 것을 특징으로 하는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 고휘도 백색 조명램프에 관한 것이다.

단일칩 백색 발광다이오드는 질화물계 발광다이오드의 발광층을 형성함에 있어서여러 색상의 발광층에 해당하는 다중양자우물구조를 적층하여 백색을 구현할 수 있다. 또한 기존의 방식은 청색 또는 자색등 단일 색상의 발광층을 포함하는 질화물계 발광다이오드위에 형광 물질을 도포하여 등색을 확보함으로써 청색과 등색을 조합하여 백색을 구현한 형태이지만, 본 고안에서는 형광물질을 도포하지 않고 백색전등의 기능을 수행하게 하는 것이다.

도 1은 종래의 청색 발광 다이오드에 형광체를 도포한 백색 발광다이오드 칩의 개략도이다. 질화물계 반도체를 이용한 백색 발광다이오드를 제조하는 기술이 일본 니치아사의 국제특허 W10-1999-0021682호에 출원되어 있다. 도 1에 도시된 바와같이 질화물계 반도체를 이용한 청색 발광 다이오드(1)와 형광물(2)을 도포한 형태의 백색 LED이다. 또한 이러한 개별 LED를 회로 기판에 배열하여 조명용 램프로 사용하기에는 배열조명의 조도가 낮아 한계가 있으므며 실용화되는데 또한 제조비용이 높아 휴대폰용 백라이트 광원으로 사용되고 있는 실정이다. 또한, 현재의 백색 광 원에 해당하는 형광등이나 백열전구의 조도에 비해 현저히 낮아 백색광원 램프를 구현하기 위해서는 한계성이 있다.

또한 형광다이오드에 대한 종래의 경우에 있어서, 자색 발광다이오드 구조를 실시예로 하여, InGaN/GaN 양자우물구조 대신 AlGaN/GaN 양자우물구조를 성장시킴으로써 형광물질과의 색변환에 따른 연색성(color rendering)을 높일 수도 있다. 하지만 색변환에 따른 광세기가 저하되는 문제점이 있다.

고안의 목적은 기존의 청색 또는 자색의 발광다이오드에 형광체를 도포한 백색발광다이오드를 이용하는 조명용 램프에 있어서 필요한 조도의 확보가 불가능하여 이를 효율적으로 개선하기 위한 것으로서, 사파이어 웨이퍼위에 질화물반도체 박막을 증착하는데 있어 청색, 녹색 및 적색을 발광시킬 수 있는 다중양자우물을 적층하여 반도체 에피박막을 형성하고 웨이퍼상에 반도체 칩제조공정을 통하여 개별칩을 제작하여 다시 이들을 배열시키기 위해 금속배선공정을 수행함으로써 고밀도로 집적화된 칩을 갖는 고휘도의 백색 조명 램프를 얻는데 그 목적이 있다.

또한, 금속배선에서 직렬배열과 병렬배열을 병행되도록 하여 개별적인 칩이 단락될때에 램프에 큰 영향을 미치지 않도록 하여 고휘도 백색 램프를 확보하는 것을 특징으로 하는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프를 제공하는데 있 다.

고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시예를 통해 본 고안의 목적, 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 의한 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 일본 니치아사의 형광 백색 발광 다이오드(phosphor White LED)구조로서 질화물계 반도체를 이용한 청색 발광 다이오드 위에 형광물을 도포하여 백색 조명을 구현하였다. 이러한 백색 LED 광원은 액정디스플레이의 백라이트나 건물 장식용 관원, 주택 및 개인 휴대용 비상광원, 수중설치 조명등 백색 LED 모듈형태의 광원등에 많이 이용되고 있다.

도 2는 종래의 니치아사의 청색 발광다이오드(그림a)와 형광 백색 발광다이오드(그림b)에서 파장에 따른 스펙트럼 특성도이다. 청색 발광다이오드 램프는 파장피크가 456 nm 이며, 백색램프는 YAG 형광물질에 의해 청색 일부가 노랑색으로 색변환됨으로써 구현되는 것을 특징으로 한다. YAG 형광물질은 Y₃Al₅O₁₂(yttrium aluminium garnet)으로서 Y_1-aGd_a의 이트륨과 Al_1-bGa_b의 알루미늄 성분비를 조절하여 노랑색의 형광피크 위치를 510-570 nm 범위에서 조절함으로써 백색광의 색을 제어할 수 있다. 이러한 형광체의 여기파장은 청색 발광층인 InGaN/GaN 양자우물의 In 성분을 조절하여 430-460nm 범위에서 변화 가능하다. AlGaN 활성층을 활용하여 자색영역의 여기 파장으로 형광체를 색변환 함으로써 넓은 파장영역대에서 발광시킴으로써 연색지수를 높이는 경우도 있다.

도 3은 종래의 청색 발광다이오드용 다중 양자우물구조의 내부 단면도이다. 청색 발광다이오드를 제작하는데 있어 질화물계 반도체를 이용한 청색 발광다이오드 박막구조의 성장에 필요한 공정의 실시예이다. 사파이어 기판(3) 위에 유기금속화합물 화학 기상증착방법(MOCVD)을 이용하여 제일 먼저 560℃의 온도에서 GaN 완충층(4)을 300Å 두께로 증착한다. 이 GaN 완충층(4)은 1100℃의 고온에서 성장하는 GaN 에피층의 성장시 발생하는 박막형성 자유에너지(nucleation free energy)를 낮추므로써 에피층 성장시 3차원적인 성장보다는 2차원적인 횡방향 결정성장을 촉진시켜 전위 및 결합경계 등의 결함밀도가 낮은 GaN 에피층을 성장시키는 역할을 한다. 사파이어 기판(3) 위에 GaN 완충층(4)을 성장시킨 후 순차적으로 그 위에 Si 도핑된 n-GaN층(5)을 1100℃의 온도에서 2.5 ~ 4㎛의 두께로 성장시키고, 다시 그 위에 도핑이 되지 않은 GaN층(6)을 1100℃에서 100~150Å으로 성장한다. 또한, 상기 층 위에 청색 발광 활성층(7)으로 InGaN/GaN 다중 양자 우물 구조(multi- quantum well structure)를 790℃에서 20/80Å 두께로 4~5주기로 성장시키며, 그 위에 Mg이 도핑된 GaN오믹층을 1000~2000Å두께로 같은 온도에서 성장한다. P형 활성화에 필요한 급속열처리를 800℃에서 5-15분간 수행한다. 플라즈마 건식식각공정을 수행하여 n-GaN층(5)을 노출시키고, P-형전극(10)과 N-형 전극(11)을 증착한다.

이러한 청색 양자우물구조의 발광층을 갖는 청색 LED 소자에 형광체가 윗면에 도포됨으로써 백색을 구현하게 된다. 하지만 본 고안에서는 양자우물구조를 형성하는데 있어 3파장의 발광이 가능하도록 하는 활성층을 In성분비나 Al 성분비를 포함한 GaN계 반도체의 결정성장을 통하여 적색, 녹색 및 청색을 동시에 발광하는 반도체 구조형태의 백색LED를 구현할 수 있다.

질화물계 반도체재료로 청색 양자우물/장벽층을 형성하는데 있어 InGaN/GaN를 이용하였다. 하지만 계면에서 자발적인 분극 및 압전전계가 형성되어 양자우물의 In 성분비나 두께가 커짐에 따라 파장의 Stokes 천이가 커져 간접밴드 특성이 커지면서 발광효율이 낮아진다. 따라서 적색소자의 경우는 발광효율이 극히 작아지는 한계를 갖는다. 본 고안에서의 이러한 양자우물과 양자장벽층의 격자부정합에 따른 내부전계효과를 최소화할 수 있는 초격자층을 적층함으로써 3원색 발광을 가능케 할 수 있다.

도 4는 본 고안에서 삼파장 단일칩 백색 발광다이오드의 다층양자우물구조에 대한 내부단면도이다. 도 3의 청색 발광 LED와 동일한 구조로 성장하되, 양자활성층은 3원색 발광이 가능한 적색 다중양자우물과 녹색 다중양자우물, 청색 다중양자우물의 3종류의 초격자를 적층한 백색 활성층(12)에 대한 결정성장 실시예이다. 질화물 반도체재료를 3족 원소(Al, In, Ga) 와 5족 N 원소를 조합하는데 있어 InGaN, AlGaN, AlInGaN등의 3원 및 4원합금형태를 갖는다. 바람직한 조합으로는 양자우물층은 InxGa1-xN층을 사용하되 청색층은 x=0.18-0.3, 녹색층은 x=0.3-0.4, 적색층은 x=0.5-0.55 의 In 성분비를 갖으며, 양자장벽층으로는 AlxGa1-xN 또는 (AlxIn1-x)yGa1-yN의 합금상태를 갖는다. 바람직한 조합으로는 AlGaN 3원합금을 이용한 장벽층을 사용하는 경우, Al 성분비를 청색층은 x=0.1-0.2, 녹색층은 x=0.15-0.25, 적색층은 x=0.2-0.3을 갖는다. AlInGaN 4원합금을 이용한 장벽층으로는 청색층성분(x,y)는 (0.33-0.375, 0.3-0.4), 녹색층은 (0.33-0.4, 0.45-0.6), 적색층은 (0.33-0.38, 0.6-0.65)을 갖는다. 양자우물의 폭은 2-3nm이며, 양자장벽의 두께는 8-15nm정도를 갖는다. 양자활성층의 적층순서로는 적색 다중 양자우물구조 1-6주기, 녹색 1-6주기, 청색 1-6주기를 순차적으로 한다. 주기의 가감은 백색스펙트럼의 색감도에 맞추어 가감할 수 있다. 각 발광색의 주기가 끝나면 주기성을 단속하기 위해 활성층 성장온도와 동일한 GaN층을 10-15nm정도 삽입할 수 있다.

활성층의 적층순서는 먼저 In 성분비가 적은 청색발광층, 녹색발광층 및 적색발광층으로 함으로써 사파이어 기판으로부터 기원된 구조결함 전위를 최소화 할 수 있는 플립칩 구조가 바람직하다. 하지만 도 4의 본 고안에서의 결정성장 실시예 처럼 플립칩이 아닌 경우는 광학적 에너지 밴드 간격이 큰 층이 상부에 놓이게 함으로써 광추출을 원활하게 하는 광윈도우 차원에서는 적색, 녹색 및 청색 발광층 순으로 적층할 때에서 휘도가 높아짐을 알 수 있다. 삼원색 양자우물구조를 성장한 다음, Mg이 도핑된 AlGaN층을 전자운반자의 이동을 활성층 한곳에 모이도록 막는 장벽의 클레딩층을 150~200Å 두께로 1100℃에서 성장한다. 이러한 AlGaN 클래딩층 위에 P형 오믹접촉층으로 Mg이 도핑된 GaN을 1020℃, 200 Torr 에서 2000 Å 두께로 성장하였다. 이러한 P형 도핑된 GaN층을 전기적으로 활성화시키기 위해 800℃ 에서 5-15분 동안 급속 열처리 하였다.

도 5은 본 고안의 삼파장 단일칩 백색발광다이오드에 대한 InGaN/AlInGaN 양자 활성층 에너지 밴드 개략도이다. Si 도핑된 N-GaN(5)의 에너지 밴드보다 도핑하지 않은 GaN층(6)의 에너지 밴드가 상대적으로 높아지면서 적색 다중양자우물구조의 AlInGaN 장벽층(14)과 정합되어진다. 적색 InGaN 양자우물이 3주기로 형성되어 있다. 이어서 에너지 밴드갭이 조금 커지는 녹색 다중양자우물구조의 AlInGaN 장벽층(15)과 InGaN 양자우물층이 3주기로 형성되어 있으며, 더우기 청색의 다중양자우물구조의 AlInGaN 장벽층(16)과 InGaN 양자우물층이 3주기로 형성된다. 청색 장벽층(16)과 Mg이 도핑된 AlGaN 클래딩층(13)이 정합되어진다. 다시 P-GaN층(8)의 에너지 밴드가 상대적으로 상승되어 형성된다. 이러한 백색발광다이오드에서 N-GaN층(5)의 N-형전극(11)과 P-GaN층(8)의 P-형 전극(10)에 순방향으로 전압을 인가하면 N-GaN층(5)의 에너지 밴드가 상대적으로 상승되어 전자이동자(electron carrier)를 전도대의 양자우물층에 유입시키게 되고, P-GaN층(8)의 에너지 밴드는 상대적으로 하강하면서 정공이동자(hole carrier)가 가전자대의 양자우물층으로 유입되면서 발광성 재결합을 하게 되어 각 에너지에 해당하는 파장의 3원색의 발광이 동시에 일어남을 알 수 있다.

도 6은 본 고안의 AlInGaN 4원 합금으로 된 에피박막의 에너지 밴드갭 천이 개략도이다. 300 K 상온에서 InN, GaN, AlN 반도체의 에너지밴드갭은 각각 1.9, 3.4, 6.2 eV이다. 질화물계 반도체의 합금형 결정이 형성되는 경우에 있어서 성분에 따른 에너지밴드갭이 Vegard 법칙에서 조금 벗어나는 현상을 보이며, 이를 bow factor b=1로 보정하게 된다. 스트레인을 고려한 (Al_xIn_1-x)_yGa_1-yN 4원합금 반도체의 성분비 (x,y)에 대한 에너지(eV) 관계식은 다음과 같다:

. (1)

또한 x=0 일때는 In_yGa_1-yN, x=1 일때는 Al_yGa_1-yN, y=1 일때는 Al_xIn_1-xN 으로 3원합금의 에너지(eV) 관계식은 각각 다음과 같다:

, (2)

, (3)

. (4)

InGaN층을 활용하는 청색 양자우물층은 2.94-2.74 eV, 녹색층은 2.74-2.56 eV, 적색층은 2.4-2.33 eV 의 에너지 밴드갭을 갖으며, AlInGaN층을 활용하는 양자장벽층 은 청색의 경우 3.09-3.11 eV, 녹색의 경우 3.01-3.15 eV, 적색의 경우 2.97-3.11 eV로 성분비가 크게 다르지만 에너지밴드 갭은 조금의 차이를 보인다. 이러한 4원 합금에너지 갭은 InGaN층의 경우로 환산할 때에 In 성분비가 대략 0.12-0.15 의 범위에 해당하는 에너지갭을 갖는다.

도 7은 본 고안의 AlInGaN 4원 합금으로 된 에피박막의 격자상수 천이 개략도이다. AlN, GaN, InN 결정의 격자상수는 3.11Å, 3.189Å, 3.54Å으로 AlN와 GaN의 격자상수가 비슷한 크기를 갖으며, 비교적 Vegard 법칙에 잘 따른다. 4원합금 (Al_xIn_1-x)_yGa_1-yN 의 격자상수의 관계식은 다음과 같다:

(5)

하지만 격자상수는 In 성분비가 비교적 큰 적색의 경우 양자우물층이 격자부정합에 따른 압축응력이 작용하며 에너지 밴드갭이 스트레인에 의해 더욱 작아지는 현상을 보인다.

도 8은 본 고안의 삼파장 백색 LED 램프에서 금속배선된 칩의 개략도이다. 웨이퍼위에 금속배선하여 칩과 칩을 연결한 형태의 칩 한개의 단면형상을 나타낸다. 개별칩을 형성한 다음 금속배선하여 광원램프로 사용할 수 있도록 설계되었다. 상기 도 8의 칩에 대한 반도체 제조공정과정을 실시예를 들어 상세히 서술하였다.

먼저, 도 9는 본 고안의 백색 LED램프 칩 제조공정에 사용한 포토마스크 실시 예시도이다. 7개의 포토마스크를 설계 제작하여 백색LED 조명 광원용 반도체 제조공정을 수행하였다. 칩간의 배열은 직렬 및 병렬 혼합형으로 구성하였다. 이는 직렬로만 구성된 회로의 경우 금속배선이 끊어지면(open), 다른 모든 칩에 전류가 흐르지 않아 빛이 나오지 않게 되고, 반대로 병렬로만 연결하였을 경우 양쪽 전극사이의 임의의 칩하나가 단락(short)되어지면, 다른 칩에 전압이 걸리지 않아 빛이 나오지 않는 현상을 방지하였다.

직렬 연결된 칩사이에는 음극과 양극이 금속배선으로 연결되어 칩간의 절연상태가 확보되어야 한다. 1번 마스크에서는 사파이어기판위에 증착된 모든 반도체층을 제거하는 경우에 사용되는 마스크로서 알루미나 마스킹층을 400-800nm 두께로 적층한 다음, 유도결합형 플라즈마식각장치로 BCl3, Cl2 가스분위기에서 칩간의 반도체층의 식각을 수행하였다. 다시 2번 마스크로 n-GaN층의 오믹접촉층을 노출시키기 위해 P/R을 2 ㎛의 두께로 적층하여 0.8-1.2 ㎛의 두께로 식각하였다. 3번 마스크는 투명전극용 마스크로 p-GaN층위를 Ni/Au나노금속층을 각각 5/5nm 두께로 적층하는데 사용하였다. 4번 및 5번 마스크는 각각 P형 오믹접촉 금속층, N형 오믹금속층을 쌓기 위한 마스크이다. P형 금속층은 Ni/Au를 각각 30/170 nm 두께로 증착하였으며, N형 금속층은 Ti/Al/Au를 각각 30/70/100 nm 두께로 증착하였다. 형성된 개별칩을 다시 Si3N4절연막으로 전면증착한 다음, 6번 마스크로 P, N 전극층을 식각하여 노출시켰다. 이러한 노출된 전극위에 Ti/Au를 스퍼터링한 다음, 7번 마스크로 금속배선 공정을 수행하였다.

도 10은 본 고안에서 정전기 방지용 제너다이오드를 포함하는 LED칩의 금속배선 실시 예시도이다. 에피층이 분리된 상태에서 LED 의 P형 전극(10)과 제너다이오드의 N형 전극(17)이 금속배선(18)으로 연결되고, LED 의 N형 전극(11)과 제너다이오드의 P형 전극(19)이 금속배선(18)으로 병렬 연결되어 있다. 이러한 전형적인 역방향으로 연결된 PN형 제너다이오드와는 달리 LED의 다중양자우물층의 절연층을 포함하는 PIN형 제너다이오드로 LED의 역방향 항복을 방지한다.

도 11은 본 고안에서 교류전원용 상보성 칩의 금속배선 실시 예시도이다. LED칩이 2개가 한 쌍으로 상보적으로 병렬 연결되어 있다. 한쪽의 LED1(20)의 P형 전극과 다른 한쪽의 LED2(21) 의 N형 전극(11)이 금속배선으로 연결되어 있어 교류전원을 인가할 경우 순방향의 전압은 순방향의 LED1(20)에 대해 발광이 되고, 역방향의 LED2(21)는 정전압의 역방향항복을 방지한다. 또한 역방향의 전압에 대해서는 역방향의 LED2(21)에서 발광이 되고, 순방향의 LED1(20)가 정전압의 항복을 방지하게 된다. 이러한 정전기에 의한 역방향의 항복과 발광을 상보적으로 보완할 수 있는 교류전원용 금속배선을 구현하였다.

도 12는 본 고안에서 제작된 삼파장 단일칩 백색 LED램프의 분광스펙트럼 특성도이다. 적층순서가 적색, 녹색, 청색순서로 성장한 경우로서 양자우물층이 각각 In0.2Ga0.8N, In0.35Ga0.65N, In0.5Ga0.5N 로 3주기씩 성장하였다. 발광파장의 피크점은 각각 450, 530, 623 nm로 녹색 발광세기가 상대적으로 큼을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 실시 예에서는 고밀도 삼파장 단일칩 백색 발광다이오드 램프의 제작공정을 수행함으로써 공간효율성과 고휘도 및 시장경쟁성을 확보할 수 있는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명 램프의 제작이 가능하다.

또한 본 고안이 당 업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 고안의 첨부된 특허 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 본 고안의 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램는 종래의 청색 개별칩에 형광물질이 도포된 백색 개별칩을 분리하여 PCB기판에 배열하여 제작하는 경우를 개선하였으며, 단일칩내에 3파장의 색상을 발광할 수 있는 양자우물층을 형성하고, 정전기 항복 방지용 제너다이오드 특성을 고려한 고밀도로 집적화된 칩을 웨이퍼상에서 가공하여 금속배선함으로써 조명램프를 제작하였다. 이러한 상기 고안을 통하여 고밀도로 집적화된 형광등을 대체할 수 있는 실용가능한 고휘도 백색램프를 구현할 수 있게 되었다.

Claims

3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프에 있어서, 사파이어기판을 사용하여 유기금속화합물 화학 기상증착방법(MOCVD)으로 완충층위에 성장된 n-형 GaN 오믹접촉층과;

상기 접촉층위에 성장된 undoped GaN층과;

상기 Undoped GaN층위에 성장된 MOCVD로 적색, 녹색 및 청색 발광 활성층과;

상기 활성층위에 성장된 Mg이 도핑된 AlGaN 클래딩층과 P-형 GaN 오믹접촉층과;

상기 N-형 GaN 오믹접촉층까지 건식식각하여 노출시킨 N형 전극과;

상기 P-형 GaN층 위에 형성된 Ni/Au 투명전극과;

상기 Ni/Au 투명전극위에 형성된 P-형 Ni/Au 전극과;

상기 N-형 GaN 오믹접촉층위에 형성된 n-형전극과;

상기 N-형 GaN 오믹접촉층 및 투명전극층 위에 형성된 Si₃N₄ 절연막과;

상기 절연막위에 형성된 금속배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프.
제 1항에 있어서, 상기 발광다이오드 칩의 활성층중에서 적색층, 녹색층 및 청색 발광층의 양자장벽층이 AlxGa1-xN 이나 (AlxIn1-x)yGa1-yN이 사용되며, 양자우물층은 InxGa1-xN이 사용되어, 각각 1-6주기로 성장되는 것을 특징으로 하는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프.
제 1항에 있어서, 백색 발광다이오드 칩 두개가 서로 쌍을 이루어 제 1번의 칩의 P형 전극과 제 2번 칩의 N형 전극이 병렬로 금속배선으로 연결되어 교류전원에 대해 발광다이오드와 역방향 항복 방지용 제너다이오드의 역할을 동시에 수행하는 상보적인 칩 배선구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 3원색 다중발광 양자우물층이 포함된 백색 조명램프.