KR20050066358A - 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플립칩 구조로 사용되는 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 질화갈륨계 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판과, 상기 기판 상에 형성되며, 그 상면 일부영역에 메사형 리지구조가 형성된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조 상에, 상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조가 연장되는 메사형 리지구조를 갖도록 순차적으로 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 n측 전극과, 상기 리지구조 상에 형성되는 p측 본딩전극과, 상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 리지구조의 상면과 경사면 상에 형성되는 절연막 및 상기 절연막 상에, 상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 형성되는 반사막을 포함하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 제공한다. 본 발명에 따르면, 플립칩 구조로 사용되는 질화물 발광소자의 발광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE FOR FLIP CHIP AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플립칩으로 사용되는 질화물 반도체 발광소자에서, 활성층과 활성층 상부에 형성되는 p형 질화물 반도체층을 메사형 리지구조로 에칭하고, 상기 리지구조의 상면 및 경사면에 별도의 반사막을 형성하여, 발광소자의 측면으로 방출되는 빛을 반사시켜 기판 측으로 방출되게 함으로써 질화물 발광소자의 휘도를 향상시킬 수 있는 반사막을 구비한 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래에 새로운 영상정보를 전달매체로 부각되고 있는 LED(발광소자) 전광판은 초기에는 단순 문자나 숫자정보로 시작하여 현재는 각종 CF 영상물, 그래픽, 비디오 화면 등 동화상을 제공하는 수준까지 이르게 되었다. 색상도 기존 단색의 조잡한 화면 구현에서 적색과 황록색 LED등으로 제한된 범위의 색상 구현을 했었고, 최근에는 질화물 반도체를 이용한 고휘도 청색 LED가 등장함에 따라 적색, 황록색, 청색을 이용한 총천연색 표시가 비로소 가능하게 되었다. 그러나 황록색 LED가 적색 LED, 청색 LED보다 휘도가 낮고 발광 파장이 565nm 정도로 빛의 삼원색에서 필요한 파장의 녹색이 아니기 때문에 자연스러운 총천연색 표현은 불가능하였으나, 이후, 자연스러운 총천연색 표시에 적합한 파장 525nm 고휘도 순수 녹색 질화물 반도체 LED를 생산함으로써 해결되었다.
이와 같이, 질화물 반도체 물질은 청색 또는 녹색 파장대의 광을 얻기 위한 발광소자에 사용되고 있으며, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는다.
현재, 상기 질화물 반도체 발광소자를 차세대 조명 장치로 사용하기 위해 고휘도 특성을 갖는 질화물 반도체 발광소자의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 요구를 만족시키기 위한 종래의 기술로는 다음과 같은 기술이 제안되고 있다.
종래의 질화물 반도체 발광소자는, 기판 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층, 다중우물구조인 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층과 활성층은 그 일부영역이 제거되어 n형 질화물 반도체층의 일부상면이 노출된 구조를 갖는다. 상기 노출된 n형 질화물 반도체층의 상면에 n측 전극이 형성되고, 상기 p형 질화물 반도체층 상에는 오믹 접촉을 형성하고 전류 주입 효율을 향상시키기 위한 p 메탈층을 형성한 후에, 상기 p 메탈층의 상면에 p측 본딩전극을 형성한다. 이와 같은 종래의 질화물 반도체 발광소자는 상기 활성층에서 생성되는 빛을 상기 p 메탈층 방향을 방출한다.
상기 p 메탈층은 투광성을 가지면서 접촉저항을 개선하여 전류 주입 효율을 향상시키기 위한 층으로서, 일반적으로 Ni/Au의 이중층을 사용한다. 상기 Ni/Au의 이중층은 빛의 투과율이 상대적으로 좋은 금속층으로서, 이를 100Å 이하로 얇게 증착시켜서 발광소자 내부에서 발생한 빛이 금속을 투과하여 외부로 방출된다. 이러한 Ni/Au의 이중층은 전류 주입 효율을 향상시키기 위해서는 가능한 두껍게 형성하는 것이 바람직하지만, 금속을 이용하여 투명전극을 형성하므로 원하는 투광성을 얻는데 문제가 될 수 있다. 비록, 열처리 과정을 통해 비교적 높은 투광성을 갖게 되더라도 그 투과율은 약 60%에 불과하므로, Ni/Au의 이중층의 두께가 증가할 경우에 휘도가 저하될 수 있다. 따라서, 이러한 Ni/Au의 이중층은 두께의 제약을 받을 수 밖에 없으며, 이로 인해 전류 주입 효율을 향상시키는데 한계가 있다.
상기와 같은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시된 것과 같은 플립칩(flip-chip) 방식의 질화물 반도체 발광소자가 제안되었다. 이 플립칩 방식의 질화물 반도체 발광소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(12), 다중우물구조인 활성층(13) 및 p형 질화물 반도체층(14)을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층(14)과 활성층(13)은 그 일부영역이 제거되어 n형 질화물 반도체층(12)의 일부상면이 노출된 구조를 갖는다. 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(12)의 상면에 n측 전극(17)이 형성되고, 상기 p형 질화물 반도체층(14) 상에 반사율이 좋은 Al, Ag 등을 사용한 p 메탈층(15)을 형성한 후에, 상기 p 메탈층(15)의 상면에 p측 본딩전극(16)을 형성한다. 이와 같이 형성된 질화물 반도체 발광소자를 뒤집어서, 상기 n측 전극(17) 및 p측 본딩전극(16)을, 범프(23)를 사용하여 서브마운트(submount)(21) 상의 도전성 패턴(22)과 연결하여 사용한다. 상기 플립칩 방식의 질화물 반도체 발광소자는 상기 p 메탈층(25)으로 반사율이 좋은 금속을 채용하여 전극방향으로 향하는 빛을 반사시켜 투명한 기판 쪽으로 방출되도록 함으로써 휘도를 향상시킬 수 있으며, 전극을 통해 소자 내에서 발생한 열을 외부로 쉽게 방출할 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는, 발광소자의 측면으로 방출되는 빛(L)이 존재한다. 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는 상기 활성층(13)에서 생성되는 빛이 기판(11)측으로 방출되는 것이 반도체 발광소자의 발광효율에 있어 가장 바람직하지만, 도 1에 도시된 것과 같이 발광소자의 측면으로 방출되는 빛(L)이 존재하기 때문에 종래의 질화물 발광소자는 발광효율이 저하되는 문제점이 발생한다.
따라서, 당 기술분야에서는, 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 측면으로 방출되는 빛을 기판 측으로 방출될 수 있게 하여 발광효율을 개선할 수 있는 새로운 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 이러한 기술적 요구를 충족시키기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 플립칩으로 사용되는 질화물 반도체 발광소자에서, 활성층과 활성층 상부에 형성되는 p형 질화물 반도체층을 메사형 리지구조로 에칭하고, 상기 리지의 상면 및 경사면에 별도의 반사막을 형성하여, 발광소자의 측면으로 방출되는 빛을 반사시켜 기판 측으로 방출되게 함으로써 질화물 발광소자의 발광효율을 향상시킬 수 있는 반사막을 이용한 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은,
질화갈륨계 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판;
상기 기판 상에 형성되며, 그 상면 일부영역에 메사형 리지구조가 형성된 n형 질화물 반도체층;
상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조 상에, 상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조가 연장되는 메사형 리지구조를 갖도록 순차적으로 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 n측 전극;
상기 리지구조 상에 형성되는 p측 본딩전극;
상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 리지구조의 상면과 경사면 상에 형성되는 절연막; 및
상기 절연막 상에, 상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 형성되는 반사막을 포함하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
상기 반사막은 Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금으로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 본 발명에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 반사전극층을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 제조방법도 제공한다. 본 발명에 따른 방법은,
질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판을 마련하는 단계;
상기 기판 상에, n형 질화물 반도체층과, 활성층과, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 n형 질화물 반도체층의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 p형 질화물 반도체층, 상기 활성층 및 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 제거하여 메사형 리지구조를 형성하는 단계;
상기 리지구조 상에 p측 본딩전극을 형성하며, 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 영역에 n측 전극을 형성하는 단계;
상기 p측 본딩전극 및 n측 전극이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층, 상기 반사전극층 및 상기 리지구조의 경사면 상에 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 절연막 상에, 상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 반사막을 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는, 상기 p형 질화물 반도체층 상면에 반사전극층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반사막을 형성하는 단계는, 상기 절연막 상에, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을, 500Å 내지 5000Å의 두께로 증착시키는 단계인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 소자를 뒤집어서 서브마운트에 적용시킨 일례를 도시한 것으로, 이하에서는 발광소자를 서브마운트에 적용하기 이전의 상태, 즉 기판(31)이 최하부에 위치한 상태의 발광소자에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는, 질화갈륨계 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판(31)과, 상기 기판(31) 상에 형성되며, 그 상면 일부영역에 메사형 리지구조가 형성된 n형 질화물 반도체층(32)과, 상기 n형 질화물 반도체층(32)의 메사형 리지구조 상에, 상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조가 연장되는 메사형 리지구조를 갖도록 순차적으로 형성된 활성층(33) 및 p형 질화물 반도체층(34)과, 상기 p형 질화물 반도체층(34) 상에 형성된 반사전극층(35)과, 상기 n형 질화물 반도체층(32) 상에 형성되는 n측 전극(37)과, 상기 리지구조 상면에 형성되는 p측 본딩전극(36)과, 상기 n측 전극(37) 및 p측 본딩전극(36)이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 리지구조의 상면과 경사면 상에 형성되는 절연막(38) 및 상기 절연막(38) 상에, 상기 n측 전극(37) 및 p측 본딩전극(36)이 노출되도록 형성되는 반사막(39)을 포함하여 구성된다.
상기 기판(31)은, 사파이어 기판이나 SiC 기판을 사용하며, 특히 사파이어 기판이 대표적으로 사용된다. 이는 상기 기판(31) 위에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정과, 결정구조가 동일하면서 격자정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문이다.
상기 n형 질화물 반도체층(32)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 특히 GaN가 널리 사용된다. n형 질화물 반도체층(32)은, 상기 반도체 물질을 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 기판 상에 성장시킴으로써 형성된다. 상기 사파이어 기판 상에 질화물 반도체 물질을 성장시키는 경우, 격자부정합에 의한 스트레스(stress)로 양질의 결정성장을 기대하기 어렵기 때문에 버퍼층(buffer layer)이라고 하는 저온성장층을 먼저 기판 상에 형성할 수도 있다. 상기 버퍼층은 GaN 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(32)의 일부영역에는 그 상면이 비교적 넓고 높이가 낮은 메사형 리지구조가 형성된다. 상기 n형 질화물 반도체층(32)에 형성된 메사형 리지구조 상에 이후 활성층(33)과 p형 질화물 반도체층(34)이 순차적으로 형성된다. 이 때, 활성층(33)과 p형 질화물 반도체층(34)은 상기 n형 질화물 반도체층에 형성된 리지구조가 연장된 메사형 리지구조를 갖는다.
상기 활성층(33)은 양자우물구조를 가지며 GaN 또는 InGaN으로 이루어 질 수 있다.
상기 p형 질화물 반도체층(34)은 상기 n형 질화물 반도체층(32)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 질화물 반도체 물질로 이루어지며, 상기 질화물 반도체 물질은 p 도핑된다. 상기 n형 질화물 반도체층과 마찬가지로 p형 질화물 반도체층(34)은, 질화물 반도체 물질을 MOCVD법 또는 MBE법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 상기 활성층(33)의 상면에 성장된다.
본 발명에서는 상기 활성층(33)과 p형 질화물 반도체층(34)이 메사형 리지구조를 갖도록 형성되는 특징이 있다. 이는 이 후에 리지구조의 경사면에 반사막(39)이 형성됨으로써 상기 반사막(39)에 의해 반사되는 빛이 발광소자의 기판측으로 방출될 수 있게 한다. 상기 리지구조의 경사면은 n형 질화물 반도체층의 일부까지 형성된다. 종래의 질화물 반도체 발광소자에서는 p형 질화물 반도체층을 형성한 이 후, p형 질화물 반도체층 및 활성층의 일부(특히 모서리부분)를 제거하여 n형 질화물 반도체층의 일부영역이 노출되게 한다. 본 발명에서는 상기 활성층(33)과 p형 질화물 반도체층(34)을 적층한 후 메사형 리지구조로 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 에칭하여 제거함으로써, n형 질화물 반도체층의 일부 영역이 노출될 수 있다.
상기 반사전극층(35)은 상기 p형 질화물 반도체층(34) 상에 형성된다. 상기 반사전극층(35)은 활성층(33)에서 생성된 빛을 기판(31)측으로 반사함과 동시에, p형 질화물 반도체층(34)과의 오믹 접촉을 형성하기 위한 것이다. 상기 반사전극층(35)의 재료로는 반사율이 우수한 금속인 Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금이 채택될 수 있다.
상기 반사전극층(35)의 상면에는 p측 본딩전극(36)이 형성되며, 상기 활성층(33) 및 p형 질화물 반도체층(34)의 에칭을 통해 노출되는 n형 질화물 반도체층(32) 상에는 n측 전극(37)이 형성된다. 도 2와 같이, 상기 p측 본딩전극(36)과 n측 전극(37)은 범프를 이용하여 서브마운트 상의 도전 패턴과 연결되어 발광소자에 전원을 제공한다.
상기 절연막(38)은 상기 리지구조의 상면과 경사면 및 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 형성된다. 이 때, n측 전극(37)과 p측 본딩전극(36)은 서브마운트와의 전기적 연결을 위해 노출된다. 상기 절연막(38)은 질화물 반도체 발광소자의 표면을 보호하고, 전기적 절연을 위해 형성되는 것으로 통상 SiO2와 같은 절연물질로 이루어진다.
상기 반사막(39)은 상기 절연막(38)의 상에 형성된다. 즉, 리지구조의 상면과 경사면 및 노출된 n형 질화물 반도체층의 상부에 반사막이 형성된다. 종래의 플립칩용 반도체 발광소자는 반사전극층만 구비하므로, 활성층에서 생성된 빛이 반사전극층으로 거의 수직으로 입사하는 경우에만 기판측으로 빛을 반사할 수 있었다. 즉, 각도를 가지고 반사전극층으로 입사하는 빛은 기판측으로 방출되지 못하고, 발광소자의 측면으로 방출되어 빛의 손실이 발생하였다. 또한 발광층에서 발광소자의 측면으로 방출되는 빛은 반사하지 못하였다. 이에 비해, 본 발명에 따른 반사막(39)은 메사형 리지구조의 경사면까지 형성됨으로써, 리지의 경사면 측으로 방출되는 빛을 기판측으로 반사시킬 수 있어, 빛의 손실을 감소시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3h는 이상에서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정사시도 및 공정단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은, 먼저 도 1과 같이, 질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판(41)을 마련한 후, 상기 기판 상(41)에, n형 질화물 반도체층(42)과, 활성층(43)과, p형 질화물 반도체층(44)을 순차적으로 형성한다. 상기 기판(41)은 사파이어 기판일 수 있으며, 상기 n형 질화물 반도체층(42), 활성층(43) 및 p형 질화물 반도체층(44)은 MOCVD법 또는 MBE법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 성장될 수 있다.
이어, 도 3b와 같이, 에칭을 통해 n형 질화물 반도체층(42)의 일부 및 활성층(43)과 p형 질화물 반도체층(44)의 일부를 제거하여 메사형 리지구조를 형성하고 n형 질화물 반도체층(45)의 일부를 노출시키기 위해, p형 질화물 반도체층(44) 상면에 에칭이 이루어지지 않는 부분에 포토 레지스트(51)를 형성한다. 상기 포토 레지스트(51)가 형성된 부분은 이 후 에칭을 통해 형성되는 리지구조의 상면이 되는 부분이다.
이어, 도 3c와 같이 에칭을 통해 활성층(43)과 p형 질화물 반도체층(44) 및 n형 질화물 반도체층(42)의 일부를 제거하여 리지구조를 형성하고, n형 질화물 반도체층(42)의 일부영역을 노출시킨 후 상기 포토 레지스트(51)를 제거한다. 에칭은 드라이에칭 공정을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 드라이에칭은 높은 분해능과 평탄화 기술에 필수 불가결한 에칭단면의 이방적 특성을 제공하는 것으로, 그 방법에는 플라즈마 에칭, 리액티브 이온 에칭, 리액티브 이온 빔 에칭 등이 있으며, 이들 대부분이 불활성 이온과 반응성 가스를 사용하여 에칭 단면의 이방적 특성을 제공한다.
다음으로, 도 3d와 같이 상기 메사형 리지구조 상면에 반사전극층(45)을 형성하고, 상기 반사전극층(45)의 상면에 p측 본딩전극(46)을 형성하며, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(42)의 상면에 n측 전극(47)을 형성한다. 상기 반사전극층(45), p측 본딩전극(46) 및 n측 전극(47)은, 전자빔 증착법과 같은 증착공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 보다 명확한 이해를 위해, 이후에 설명되는 공정은, 도 3e 내지 도 3h는 도 3d의 A-A'선을 따라 절개한 공정단면도를 통해 설명된다.
다음으로, 도 3e와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층, 상기 반사전극층 및 상기 리지구조의 경사면 상에 절연막(48)을 형성한다. 즉, 현재공정까지 제작된 발광소자 상면 전체에 절연막(48)을 형성한다. 상기 절연막(48)은, SiO2와 같은 절연물질로 이루어지며, 발광소자의 표면보호와 전기적 절연을 위해 형성된다. 이 때, p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)은 소자에 전류를 공급하여야 하므로, p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에 형성된 절연막은 제거되어야 한다. 따라서, p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에 형성된 절연막 영역을 제외한 영역에 포토 레지스트(52)를 형성하고, 에칭 공정을 통해 p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에 형성된 절연막을 제거한 후 포토 레지스트를 제거한다. p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에 형성된 절연막이 제거된 상태가 도 3f에 도시되어 있다.
이어, 도 3g와 같이 p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에 포토 레지스트(53)를 형성한 후, 전자빔 증착법과 같은 증착공정을 통해 반사막(49)을 형성한다. 상기 포토 레지스트(53)가 p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에 형성되므로, p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)의 상면에는 상기 반사막(49)이 형성되지 않는다.
최종적으로, 도 3h와 같이 포토레지스트를 제거하면, p측 본딩전극(46)과 n측 전극(47)이 외부와의 연결을 위해 노출되고, 메사형 리지구조의 경사면까지 반사막(49)이 형성되어 발광소자의 측면으로 손실되는 빛을 기판(41)측으로 반사하여 발광효율을 높일 수 있는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자가 완성된다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 활성층과 활성층 상부에 형성되는 p형 질화물 반도체층을 메사형 리지구조로 에칭하고, 상기 리지의 상면 및 경사면에 별도의 반사막을 형성하여, 발광소자의 측면으로 방출되는 빛을 반사시켜 기판측으로 방출되게 함으로써 플립칩 구조로 사용되는 질화물 발광소자의 발광효율을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래의 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 3a-3h는 본 발명에 따른 플립칩용 질화물 반도체 소자의 제조방법을 도시한 공정사시도 및 공정단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
31, 41 : 기판 32, 42 : n형 질화물 반도체층
33, 43 : 활성층 34, 44 : p형 질화물 반도체층
35, 45 : 반사전극층 36, 46 : p측 본딩전극
37, 47 : n측 본딩전극 38, 48 : 절연막
39, 49 : 반사막

Claims (6)

  1. 질화갈륨계 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판;
    상기 기판 상에 형성되며, 그 상면 일부영역에 메사형 리지구조가 형성된 n형 질화물 반도체층;
    상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조 상에, 상기 n형 질화물 반도체층의 메사형 리지구조가 연장되는 메사형 리지구조를 갖도록 순차적으로 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층;
    상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성되는 n측 전극;
    상기 리지구조 상에 형성되는 p측 본딩전극;
    상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 리지구조의 상면과 경사면 상에 형성되는 절연막; 및
    상기 절연막 상에, 상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 형성되는 반사막을 포함하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사막은 Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 반사전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  4. 질화물 반도체 물질을 성장시키기 위한 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판 상에, n형 질화물 반도체층과, 활성층과, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 n형 질화물 반도체층의 적어도 일부 영역이 노출되도록 상기 p형 질화물 반도체층, 상기 활성층 및 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 제거하여 메사형 리지구조를 형성하는 단계;
    상기 리지구조 상에 p측 본딩전극을 형성하며, 상기 n형 질화물 반도체층의 노출된 영역에 n측 전극을 형성하는 단계;
    상기 p측 본딩전극 및 n측 전극이 노출되도록 상기 n형 질화물 반도체층, 상기 반사전극층 및 상기 리지구조의 경사면 상에 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 절연막 상에, 상기 n측 전극 및 p측 본딩전극이 노출되도록 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 상면에 반사전극층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,상기 반사막을 형성하는 단계는,
    상기 절연막 상에, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 증착시키는 단계인 것을 특징으로 하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자.
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