KR20050082259A - 모노리식 보호 소자를 갖춘 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

모노리식 보호 소자를 갖춘 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20050082259A
KR20050082259A KR20040010669A KR20040010669A KR20050082259A KR 20050082259 A KR20050082259 A KR 20050082259A KR 20040010669 A KR20040010669 A KR 20040010669A KR 20040010669 A KR20040010669 A KR 20040010669A KR 20050082259 A KR20050082259 A KR 20050082259A
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서종욱
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주식회사 이츠웰
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Abstract

모노리식 보호회로를 갖는 발광소자에 관해 개시된다. 본 발명의 발광소자는 하나의 기판에 실질적으로 동일한 하부 반도체물질층을 가지는 적층구조를 갖는 발광부 및 다이오드를 갖춘다. 발광부와 다이오드는 하나의 결정성장과정을 통해 얻어지며 결정성장 완료 후 메사구조 에칭단계에서 분리된다. 발광부와 다이오드는 오믹콘택 또는 쇼트키 베리어를 형성하는 도전층에 의해 연결된다. 이러한 본 발명의 발광소자는 구조가 간단하고 콤팩트하다. 이러한 발광소자의 제조방법은 기존의 발광소자의 제조공정을 거의 그대로 이용함으로써 비용추가가 매우 적다.

Description

모노리식 보호 소자를 갖춘 발광소자 및 그 제조방법{Ligh emitting device having monolithic protection element and manufacturing thereof}
본 발명은 모노리식 보호 소자를 갖춘 발광소자 및 그 제조방법(ligh emitting device having monolithic protection element and manufacturing thereof)에 관한 것으로서, 상세히는 정전기로 부터 소자를 보호하기 위한 보호회로를 갖춘 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
LD 및 LED 등의 발광소자는 고효율의 광원으로서 매우 다양한 분야에 응용된다. 그러나 이러한 발광소자는 정전기등과 같은 전기적 충격에 매우 취약한 결점을 가진다. 발광소자에 대해 역바이어스 상태로 발생하는 정전기 방전은 소자의 내부 물리적 구조를 손상시키게 된다.
이러한 정전기방전(ElectroStatic Discharge, ESD)로 부터 소자를 보호하기 위해 별도의 보호소자가 사용된다. 보호 소자는 일반적으로 제너 다이오드이며 이소자는 발광소자에 역방향으로 병렬 되는 구조를 가짐으로써 발광소자에 역방향으로 인가되는 정전기가 보호소자를 통해 방출되도록 한다.
종래에는 보호 소자를 별도의 칩으로 제조한 후 발광소자 칩과 하나의 리드 프레임 상에 탑재된 후 패키징된다. 이와 같이 별도의 칩으로 제조된 발광소자와 보호소자는 전기적 연결을 위한 와이어 본딩을 요구하며 따라서 제조 비용 상승을 초래한다.
종래의 다른 방법에 따르면 플립칩 본딩 방식의 발광소자가 본딩되는 실리콘 기판 상에 다이오드를 형성하여 플립칩 본딩시 사용되는 도전성 범프 등에 의해 상기 발광소자와 다이오드가 전기적으로 연결된다.(IEEE Journal on selected topics in quantum electronics. VOL. 8, NO. 2 March/April 2002). 이러한 종래의 방식 역시 발광소자가 본딩되는 기판에 반도체 박막공정을 통해 보호 요소를 제조하여야 하기 때문에 제조비용의 상승이 불가피하다.
본 발명의 목적은 제조비용이 저렴하고 제작이 용이한 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 발광소자의 제 1 유형은:
기판;
상기 기판의 일측에 형성되는 것으로 하부 반도체물질층과 상부 반도체 물질층을 가지는 발광부;
상기 기판의 타측에 형성되는 것으로 상기 발광부와 실질적으로 동일한 하부반도체물질층 및 상부반도체물질층을 가지는 다이오드;
상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 하부 반도체물질층과 전기적으로 연결하는 제1도전층; 그리고
상기 발광층의 하부 반도체물질층과 다이오드의 상부 반도체물질층을 전기적으로 연결하는 제2도전층;을 구비한다.
상기 제1유형의 발광소자의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 발광부와 다이오드의 상부 반도체물질층 위에 도전성 금속 전극이 형성되어 있고, 상기 제1도전층의 일단이 상기 도전성 금속전극에 연결된다. 또한, 상기 제1도전층은 상기 다이오드의 하부 반도체물질층에 대해 오믹콘택을 이루며, 상기 제2도전층은 상기 발광소자의 하부 반도체물질층에 대해 오믹콘택을 이룬다. 나아가서는 상기 제 1, 제 2 도전층과 그 하부의 도전성 금속 전극의 사이에 절연층이 개재된다.
본 발명에 따른 발광소자의 제 2 유형은:
기판;
상기 기판의 일측에 형성되는 것으로 하부 콘택층을 포함하는 하부 반도체물질층과 상부 콘택층을 포함하는 상부 반도체 물질층을 가지는 발광부;
상기 기판의 타측에 형성되는 것으로 상기 발광부의 하부 반도체물질층과 실질적으로 동일한 물질로 얻어진 반도체층과 그 위에 형성되는 쇼트키 금속에 의한 쇼트키 베리어를 갖는 쇼트키 다이오드;
상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 금속층을 전기적으로 연결하는 제1도전층; 그리고
상기 발광부의 하부 반도체물질층과 상기 다이오드의 반도체층을 연결하는 제2도전층;을 구비한다.
상기 제2유형에 따른 발광소자에 있어서, 발광부의 상부 반도체물질층 위에 도전성 금속 전극이 형성되어 있고, 상기 제1도전층의 일단이 상기 도전성 금속전극에 연결된다. 또한, 상기 제1도전층 및 제2도전층의 일단은 상기 다이오드 및 발광부의 하부 반도체물질층에 대해 각각 오믹콘택을 이루며, 특히 상기 제2도전층의 타단은 상기 다이오드의 하부 반도체물질층에 대해 상기 쇼트키 베리어를 형성한다. 나아가서는 상기 제 1, 제 2 도전층의 하부에 그 하부의 반도체물질층과 전기적 절연을 위한 절연층이 마련되어 있다.
상기 제1유형에 따른 발광소자의 제조방법은:
기판에 하부 반도체물질층 및 상부 반도체물질층을 포함하는 발광부를 형성하는 단계;
상기 발광부를 분할하여 상기 기판의 일측에 발광부와 동일한 적층구조의 다이오드를 얻는 단계; 그리고
분할된 발광부와 다이오드를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 하부 반도체물질을 전기적으로 연결하는 제1도전층및 상기 발광부의 하부 반도체물질층과 다이오드의 상부 반도체물질을 전기적으로 연결하는 제2도전층을 형성하는 단계;를 포함한다.
바람직하게 상기 제1유형의 제조방법은,
상기 발광부를 분할하여 발광부의 일측에 다이오드를 형성하는 단계에서,
상기 발광부의 하부 반도체물질층 및 상기 다이오드의 하부 반도체 물질층을 을 부분적으로 노출시키는 에칭단계;와
상기 발광부와 다이오드의 경계에서 하부 반도체물질층을 제거하여 상기 발광부와 다이오드를 격리시키는 단계;를 더 포함한다.
더욱 바람직하게 상기 발광부의 분할 단계 이후에, 상기 적층구조물의 최상층에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층에 상기 제1, 제2도전층에 대응하는 다수 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 콘택홀 중 상기 발광부 및 다이오드의 하부 반도체 물질층에 대응하는 콘택홀 위에 오믹콘택물질층을 형성하는 단계;를 더 포함한다.
상기 제2유형에 따른 발광소자의 제조방법은:
기판에 하부 반도체물질층 및 상부 반도체물질층을 포함하는 발광부를 형성하는 단계;
상기 발광부를 분할하여 상기 기판의 일측에 발광부로 부터 분리된 다이오드 형성영역을 형성하는 단계;
상기 다이오드 형성영역의 반도체물질층에서 상부 반도체물질층을 제거하여 다이오드 형성영역에 하부 반도체물질층을 노출시키는 단계;
상기 다이오드 형성영역의 하부 반도체물질층의 일측에 쇼트키 금속층을 형성하여 다이오드 형성영역에 쇼트키 다이오드를 형성하는 단계;를 포함한다.
바람직하게 상기 제2유형에 따른 제조방법에서, 상기 쇼트키 금속층은 상기 발광부의 하부 반도체물질층과 다이오드의 하부 반도체물질층을 전기적으로 연결하기 위한 제2도전층에 의해 얻어진다. 또한, 상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 하부 금속층을 전기적으로 연결하는 제1도전층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 그리고 상기 발광부의 하부반도체물질층과 제2도전층의 사이에 오믹본딩층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 더욱 바람직하게 본 발명의 제2유형에 따른 제조방법은 상기 다이오드의 하부반도체물질층과 제1도전층의 사이에 오믹본딩층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 발광소자 및 그 제조방법의 실시예를 상세히 형성한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자를 보이는 것으로 모노리식 PN 다이오드를 갖는 발광소자의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A 선단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B 선단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자를 보이는 것으로 모노리식 쇼트키 다이오드를 갖는 발광소자의 개략적 사시도이며, 도 7은 도 6의 C-C 선단면도이며, 도 8은 도 6의 D-D 선단면도이다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판(100), 바람직하게는 사파이어 등과 같은 절연성 기판(100) 위의 양측에 발광부(110)와 다이오드(120)가 분할 경계(130)를 사이에 두고 형성되어 있다.
발광부(110)와 다이오드(120)는 실질적으로 동일한 적층구조를 가지며, 이는 하나의 박막 공정에 의해 형성된 후 분할된 요소이다. 발광부(110)와 다이오드(120)는 하부 반도체 물질층(111, 121)과 상부 반도체물질층(112, 122)를 가진다. 발광부(110)는 일반적인 LED 의 구조를 가지며, 편의상 도면에는 주요부분만 도시되어 있다. 예를 들어 발광부(110)는 GaN LED 구조를 가지며, 하부 반도체물질층(112)은 n-GaN 이며, 상부 반도체물질층(112)는 p-GaN 이다. p-GaN 의 표면에는 투명성 금속 전극(Transparent Metal Electrode(TME), 114)이 선택적으로 포함되며, 상하부 반도체물질층(112)의 사이에는 예를 들어 InGaN-QW(Quantumn Well)을 포함하는 활성층(113)이 마련된다.
한편, 상기 발광부(110)와 다이오드(120)의 일측에는 전기적 콘택을 위해 하부반도체물질층(111, 121)위의 상부 반도체물질층(112, 122)이 제거된 계단부가 존재한다.
상기 발광부(110)와 다이오드(120)의 전기적 연결을 위한 제1도전층(116) 및 제2도전층(126)이 상기 적층구조의 소정 위치에 형성되어 있다. 발광부(110)와 다이오드(120)는 절연층(200)에 의해 덮혀 있으며, 이 위에 상기 제1, 제2도전층(116, 126)이 형성되어 있다. 제1, 제2도전층(116, 126) 각각의 양단 하부에 콘택홀(201a, 201b, 202a, 202b)이 형성되어 있다. 상기 콘택홀 들 중, 두개는 상기 계단부에 형성되어 그 하부로 하부 반도체물질층(111, 121)이 노출된다.
상기 제1도전층(116)은 발광부(110)의 상부 반도체물질층(112)과 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(121)을 연결하며, 제2도전층은 발광부(110)의 하부 반도체물질층(111)과 다이오드의 상부 반도체물질층(122)을 연결한다. 이때에 발광부(110)와 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(111, 121)에 대해 상기 제1,제2도전층(116, 126)은 오믹 콘택을 이루며, 이 부분은 단일층 또는 별도의 오믹콘택을 위한 금속층이 개재될 수 있고 이에 대해서는 후술되는 제조공정을 통해 보다 쉽게 이해될 수 있다. 상기 다이오드(120)에서 상부 반도체물질층(122)과 하부 반도체물질층(121)에 대한 두 콘택홀(201b, 202b)이 일정한 거리를 유지하며, 이러한 두 콘택홀(201b, 202b)간의 하부 반도체물질층(121)는 보호회로의 저항소자로서의 역할을 하게 된다.
상기와 같은 모노리식 다이오드를 가지는 발광소자는 발광부에 대해 역극성으로 병렬 접속되는 보호소자를 가지며 결과적으로 도 4에 도시된 바와 같은 개념적 구조와 도 5에 도시된 바와 같은 등가회로를 가지게 된다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 기판(100), 바람직하게는 사파이어 등과 같은 절연성 기판(100) 위의 양측에 발광부(110)의 일측에 쇼트키 다이오드(120a)가 분할 경계(130)를 사이에 두고 형성되어 있다.
발광부(110)와 다이오드(120a)의 하부 반도체물질층(111, 121)은 하나의 결정성장에 의해 얻어진 것이며, 발광부(110)의 결정구조적층을 얻은 후 분할된 요소이다. 발광부(110)와 다이오드(120)는 하부 반도체 물질층(111, 121)을 공히 가지며, 반면에 발광부(110)는 하부 반도체물질층(111, 121)위에 활성층(113), 상부 반도체물질층(112), 투명전극(114) 층 등이 형성되어 있는 반면 다이오드(120a)에서는 하부 반도체층(121) 위에 쇼트키 금속층(127)이 형성되어 있다.
상기 발광부(110)는 일반적인 LED 의 구조를 가지며, 편의상 도면에는 주요부분만 도시되어 있다. 예를 들어 발광부(110)는 GaN LED 구조를 가지며, 하부 반도체물질층(112)은 n-GaN 이며, 상부 반도체물질층(112)는 p-GaN 이다. p-GaN 의 표면에는 투명성 전극(114)이 선택적으로 포함되며, 상하부 반도체물질층(112)의 사이에는 예를 들어 InGaN 활성층(113)이 마련된다. 상기 발광부(110)일측에는 전기적 콘택을 위해 하부반도체물질층(111)위의 상부 반도체물질층(112)이 제거된 계단부가 존재한다.
상기 발광부(110)와 다이오드(120a)의 전기적 연결을 위한 제1도전층(116) 및 제2도전층(126)이 상기 적층구조의 소정 위치에 형성되어 있다. 상기 발광부(110)는 절연층(200)에 의해 덮혀 있고, 다이오드(120a)에서는 절연층(200)이 하부 반도체물질층(121)위에 형성되고, 이 위에 쇼트키 금속층(127)이 형성되어 있다. 상기 적층 구조 위에 제1, 제2도전층(116, 126)이 형성되어 있다. 제1, 제2도전층(116, 126) 각각의 양단 하부에 콘택홀(201a, 201b, 202a, 202b)이 형성되어 있다.
상기 제1도전층(116)은 발광부(110)의 상부 반도체물질층(112)과 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(121)을 연결한다. 이때에 다이오드(120a)에 대응하는 제1도전층(116)의 일단부 하부에 오믹콘택층(116a)이 형성되어 있다.
제2도전층은 발광부(110)의 하부 반도체물질층(111)과 다이오드(120a)의 하부 반도체물질층(122)을 연결한다. 이때에 다이오드(120a)측의 제2도전층(126)은 쇼트키 금속으로 형성되며, 따라서 이 부분은 다이오드(120a)의 하부 반도체물질층(121)과 접촉되며 이부분에서 쇼트키 베리어를 형성한다. 따라서, 본 발명에 따른 발광소자에서는 다이오드의 하부 반도체물질층(121)의 제2도전층(126) 사이에 형성된 쇼트키 베리어에 의해 완전한 형태의 쇼트키 다이오드가 마련된다. 한편, 쇼트키 베리어가 생성되지 않는 제2도전층(126)의 타단은 발광부의 오믹 금속층(126a)에 의해 하부 반도체물질층(121)과 전기적으로 연결된다.
상기 다이오드(120a)에서 하부 반도체물질층(121)에 대한 두 콘택홀(201b, 202b)이 일정한 거리를 유지하며, 이러한 두 콘택홀(201b, 202b)간의 하부 반도체물질층(121)는 보호회로의 저항소자로서의 역할을 하게 된다.
상기와 같은 모노리식 다이오드를 가지는 발광소자는 결과적으로 도 9에 도시된 바와 같은 개념적 구조와 도 10에 도시된 바와 같은 등가회로를 가지게 된다.
위와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 발광소자는 정전기방전에 대비한 보호회로를 발광소자의 제조과정 중에 실질적인 공정 추가가 없이 얻어지는 모노리식 구조를 가진다.
이하, 전술한 실시예에 따른 발광소자들 각각의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저 도 11a 내지 도 11i를 참조하면서 PN 다이오드를 갖는 발광소자의 제조방법을 설명한다.
각 도면에서 (a)는 각 공정에서의 평면구조, (b)는 (a)의 A-A 선단면도이며, (c)는 B - B선 단면도이다.
도 11a 에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 LED에서 요구되는 모든 반도체물질층, 예를 들어 하부 반도체물질층(111), 활성층(113), 상부반도체물질층(112)을 포함하는 반도체물질층을 성장한다.
도 11b에 도시된 바와 같이 상기 반도체물질층의 최상층, 예를 들어 상부반도체물질층(112) 위에 투명성 금속 전극(114)을 증착한다. 이하에서 설명되는 단계를 통해 위에서 형성된 상하부 반도체물질층 등으로 부터 발광부(110) 및 다이오드(120)가 완성될 것이며, 편의상 미완성 단계에서도 해당영역을 발광부(110) 및 다이오드(120)라 칭한다.
도 11c에 도시된 바와 같이, 소위 메사에칭을 실시하여 하부 반도체물질층(111)을 노출시킨다. 이때에 식각영역은 전술한 발광부 및 다이오드영역을 구분하는 경계영역(130)과 경계영역의 양측에 발광부(110) 및 다이오드(120)의 하부 반도체물질층의 콘택을 위한 영역이 이 과정에서 형성된다.
도 11d에 도시된 바와 같이, 노출된 하부 반도체물질층(111)에서 경계영역(130)에 해당하는 부분을 제거(에칭)하여 발광부(110)와 다이오드(120)를 구조적으로 격리시킨다.
도 11e에 도시된 바와 같이 상기 구조물의 최상층에 실리콘 옥사이드등을 증착하여 절연층(200)을 형성한다.
도 11f에 도시된 바와 같이 상기 발광부(110) 및 다이오드(120) 영역에 하부 반도체물질층(111, 121)의 오믹콘택을 위한 콘택홀(202a, 201b)을 형성한다.
도 11g에 도시된 바와 같이 상기 콘택홀(202a, 201b) 위에 금속물질의 증착/합금화 및 패터닝 등에 의해 소정 패턴의 오믹금속층(116b, 126a)를 형성한다. 이는 전술한 도전층(116, 126)의 일부로서 발광부(110)과 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(111, 121)과 오믹콘택을 형성한다.
도 11h에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(110) 및 다이오드(120)에 상부 반도체물질층(112, 122)의 전기적 콘택을 위한 콘택홀(201a, 202b)을 형성한다.
도 11i에 도시된 바와 같이 상기 적층구조물의 최상층에 금속물질의 증착/합금화한 후 패터닝하여 제1도전층(116) 및 제2도전층(126)을 형성한다. 전술한 바와 같이 상기 제1도전층(116)은 발광부(110)의 상부 반도체물질층(112)과 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(121)을 연결하며, 제2도전층은 발광부(110)의 하부 반도체물질층(111)과 다이오드의 상부 반도체물질층(122)을 연결한다.
이어서 도 12a 내지 도 12i를 참조하면서 쇼트키 다이오드를 갖는 발광소자의 제조방법을 설명한다.
역시 각 도면에서 (a)는 각 공정에서의 평면구조, (b)는 (a)의 A-A 선단면도이며, (c)는 B - B선 단면도이다.
도 12a 에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 LED에서 요구되는 모든 반도체물질층, 예를 들어 하부 반도체물질층(111), 활성층(113), 상부반도체물질층(112)을 포함하는 반도체물질층을 성장한다.
도 12b에 도시된 바와 같이 상기 반도체물질층의 최상층, 예를 들어 상부반도체물질층(112) 위에 투명성 금속 전극(114)을 증착한다. 이하에서 설명되는 단계를 통해 위에서 형성된 상하부 반도체물질층 등으로 부터 발광부(110) 및 다이오드(120a)가 완성될 것이며, 편의상 미완성 단계에서도 해당영역을 발광부(110) 및 다이오드(120a)라 칭한다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 소위 메사에칭을 실시하여 하부 반도체물질층(111)의 일부를 노출시킨다. 이때에 식각영역은 전술한 다이오드영역전체 및 발광부(110)의 하부 반도체물질층의 콘택을 위한 영역이다.
도 12d에 도시된 바와 같이, 노출된 하부 반도체물질층(111)에서 경계영역(130)에 해당하는 부분을 제거(에칭)하여 발광부(110)와 다이오드(120a)를 구조적으로 격리시킨다.
도 12e에 도시된 바와 같이 상기 구조물의 최상층에 실리콘 옥사이드등을 증착하여 절연층(200)을 형성한다.
도 12f에 도시된 바와 같이 상기 발광부(110) 및 다이오드(120a) 영역에 하부 반도체물질층(111, 121)의 오믹콘택을 위한 콘택홀(202a, 201b)을 형성한다.
도 12g에 도시된 바와 같이 상기 콘택홀(202a, 201b) 위에 금속물질의 증착/합금화 및 패터닝 등에 의해 소정 패턴의 오믹금속층(116a, 126a)를 형성한다. 이는 전술한 도전층(116, 126)의 일부로서 발광부(110)과 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(111, 121)과 오믹콘택을 형성한다.
도 12h에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(110)의 상부반도체물질층(114)과 다이오드(120)의 하부반도체물질층(121)의 전기적 콘택을 위한 콘택홀(201a, 202b)을 형성한다.
도 12i에 도시된 바와 같이 상기 적층구조물의 최상층에 쇼트키 금속물질의 증착/합금화한 후 패터닝하여 제1도전층(116) 및 제2도전층(126)을 형성한다. 전술한 바와 같이 상기 제1도전층(116)은 발광부(110)의 상부 반도체물질층(112)의 위에 형성된 투명 금속 전극(114)에 콘택된다. 제2도전층(127)은 발광부(110)의 오믹콘택층(126a)을 통해 하부 반도체물질층(111)과 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(121)을 연결한다. 이때에 제2도전층(127)의 타단은 다이오드(120)의 하부 반도체물질층(121)과 쇼트키 베리어를 형성한다.
상기와 같은 본 발명의 발광소자는 LED 칩 상에 보호소자가 통합적(monolithic)으로 형성되는 점에 특징이 있다. 이러한 발광소자의 제조는 기존의 LED 제조공정을 거의 그대로 사용하며, 보호다이오드 생성을 위한 마스크의 변경과 제한된 수의 공정 추가로 LED를 제조할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 제조방법은 결과적으로 비용증가를 최소화함으로써 콤팩트하고 저렴한 가격으로 보호회로가 내장된 발광소자를 제작할 수 있다.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 A - A 선 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 B - B 선 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 개념적 구조를 보이는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 등가회로를 보인다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자의 개략적 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 C - C 선 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 D - D 선 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 개념적 구조를 보이는 도면이다.
도 10은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 등가회로를 보인다.
도 11a 내지 도 11i는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 제조공정을 보이는 도면이다.
도 12a 내지 도 12i는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 발광소자의 제조공정을 보이는 도면이다.

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판의 일측에 형성되는 것으로 하부 반도체물질층과 상부 반도체 물질층을 가지는 발광부;
    상기 기판의 타측에 형성되는 것으로 상기 발광부와 실질적으로 동일한 하부반도체물질층 및 상부반도체물질층을 가지는 다이오드;
    상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 하부 반도체물질층과 전기적으로 연결하는 제1도전층; 그리고
    상기 발광층의 하부 반도체물질층과 다이오드의 상부 반도체물질층을 전기적으로 연결하는 제2도전층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자와 다이오드의 상부 반도체물질층 위에 도전성 금속 전극이 형성되어 있고, 상기 제1도전층의 일단이 상기 도전성 금속전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1도전층은 상기 다이오드의 하부 반도체물질층에 대해 오믹콘택을 이루는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2도전층은 상기 발광소자의 하부 반도체물질층에 대해 오믹콘택을 이루는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 도전층과 그 하부의 도전성 금속 전극의 사이에 절연층이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  6. 기판;
    상기 기판의 일측에 형성되는 것으로 하부 콘택층을 포함하는 하부 반도체물질층과 상부 콘택층을 포함하는 상부 반도체 물질층을 가지는 발광부;
    상기 기판의 타측에 형성되는 것으로 상기 발광부의 하부 반도체물질층과 실질적으로 동일한 물질로 얻어진 반도체층과 그 위에 형성되는 쇼트키 금속에 의한 쇼트키 베리어를 갖는 쇼트키 다이오드;
    상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 금속층을 전기적으로 연결하는 제1도전층; 그리고
    상기 발광부의 하부 반도체물질층과 상기 다이오드의 반도체층을 연결하는 제2도전층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광소자의 상부 반도체물질층 위에 도전성 금속 전극이 형성되어 있고, 상기 제1도전층의 일단이 상기 도전성 금속전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1도전층 및 제2도전층의 일단은 상기 다이오드 및 발광부의 하부 반도체물질층에 대해 각각 오믹콘택을 이루는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2도전층의 타단은 상기 다이오드의 하부 반도체물질층에 대해 상기 쇼트키 베리어를 형성하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 도전층의 하부에 그 하부의 반도체물질층과 전기적 절연을 위한 절연층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자.
  11. 기판에 하부 반도체물질층 및 상부 반도체물질층을 포함하는 발광부를 형성하는 단계;
    상기 발광부를 분할하여 상기 기판의 일측에 발광부와 동일한 적층구조의 다이오드를 얻는 단계; 그리고
    분할된 발광부와 다이오드를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 하부 반도체물질을 전기적으로 연결하는 제1도전층및 상기 발광부의 하부 반도체물질층과 다이오드의 상부 반도체물질을 전기적으로 연결하는 제2도전층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광부를 분할하여 발광부의 일측에 다이오드를 형성하는 단계에서,
    상기 발광부의 하부 반도체물질층 및 상기 다이오드의 하부 반도체 물질층을 을 부분적으로 노출시키는 에칭단계;와
    상기 발광부와 다이오드의 경계에서 하부 반도체물질층을 제거하여 상기 발광부와 다이오드를 격리시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발광부의 분할 단계 이후에, 상기 적층구조물의 최상층에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층에 상기 제1, 제2도전층에 대응하는 다수 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 콘택홀 중 상기 발광부 및 다이오드의 하부 반도체 물질층에 대응하는 콘택홀 위에 오믹콘택물질층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  14. 기판에 하부 반도체물질층 및 상부 반도체물질층을 포함하는 발광부를 형성하는 단계;
    상기 발광부를 분할하여 상기 기판의 일측에 발광부로 부터 분리된 다이오드 형성영역을 형성하는 단계;
    상기 다이오드 형성영역의 반도체물질층에서 상부 반도체물질층을 제거하여 다이오드 형성영역에 하부 반도체물질층을 노출시키는 단계;
    상기 다이오드 형성영역의 하부 반도체물질층의 일측에 쇼트키 금속층을 형성하여 다이오드 형성영역에 쇼트키 다이오드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 쇼트키 금속층은 상기 발광부의 하부 반도체물질층과 다이오드의 하부 반도체물질층을 전기적으로 연결하기 위한 제2도전층에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 발광부의 상부 반도체물질층과 다이오드의 하부 금속층을 전기적으로 연결하는 제1도전층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  17. 제 15 항과 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부의 하부반도체물질층과 제2도전층의 사이에 오믹본딩층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
  18. 제 15 항과 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이오드의 하부반도체물질층과 제1도전층의 사이에 오믹본딩층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모노리식 보호소자를 갖춘 발광소자의 제조방법.
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