KR20050093272A - 질화물 발광 다이오드 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질화물 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 사파이어 기판 상부에 n타입 질화물 박막층, 활성층, p타입 질화물 박막층과 투명전극을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 투명전극의 상호 이격된 다수의 영역을 마스킹하도록, 상기 투명전극 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴으로 마스크로 하여, 상기 투명전극에서 n타입 질화물 박막층의 일부까지 식각하되, 식각된 측면과 바닥면의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)이 되도록 식각하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극을 형성하는 단계와; 상기 투명전극 상부에 p타입 전극을 형성하는 단계로 구성된다.

따라서, 본 발명은 식각된 측면과 바닥면의 각도가 예각이 되도록, 발광 다이오드를 제작함으로써, 발광 면적을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 구현함과 동시에, 한번의 포토레지스트 공정만 필요함으로, 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 효과가 발생한다.

Description

질화물 발광 다이오드 및 그의 제조 방법{Nitride light emitting diode and method of manufacturing the same}

본 발명은 질화물 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식각된 측면과 바닥면의 각도가 예각이 되도록, 발광 다이오드를 제작함으로써, 발광 면적을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 구현함과 동시에, 한번의 포토레지스트 공정만 필요함으로, 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 질화물 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고휘도 발광 다이오드의 결정적인 역할을 하는 변수는 발광 효율을 높이는 일이다.

따라서, 굴절률이 높은 발광 다이오드 반도체 물질에서 광을 효과적으로 방출하는 것은 발광 다이오드 칩의 설계에 있어서 중요하다.

도 1은 종래 기술에 따른 질화물 발광 다이오드의 개략적인 구성 단면도로서, 발광 다이오드는 사파이어 기판(10) 상부에 n타입 질화물 박막(11), 활성층(12)과 p타입 질화물 박막(13)이 순차적으로 적층되어 있고; 상기 p타입 질화물 박막(13)에서 n타입 질화물 박막(11) 일부까지 메사(Mesa)식각되어 있고; 상기 p타입 질화물 박막(13) 상부에 투명전극(14)과 p타입 금속층(15)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 p타입 금속층(15) 상부에 p타입 금속층(15)이 형성되어 있고; 상기 메사 식각된 n타입 질화물 박막(11) 상부에 n타입 금속(16)이 형성되어 있다.

이러한, 종래의 질화물 발광 다이오드는 발광 효율을 증가시키기 위해, p타입 질화물 박막층(13) 상부에 얇은 투명 전극을 이용하여 활성층에서 발광되어 방출되는 광에 대한 투과도를 향상시켜, 발광 다이오드의 발광 효율을 증가시키고자 하였다.

그러나, 도 1과 같은 질화물 발광 다이오드는 p타입 금속층과 n타입 금속층 사이의 거리가 너무 멀어 전류의 퍼짐이 소자의 전 면적에서 일어나지 않아, 발광 효율을 감소시킬 뿐만 아니라 질화갈륨(GaN) 기판 대신 사파이어 기판을 사용하여 질화물 반도체와의 열팽창 계수와 격자 상수에 큰 차이가 있어, 성장된 질화갈륨 박막 내부에 매우 높은 밀도의 결정 결함이 존재하게 된다.

이러한, 결정 결함들은 발광 다이오드의 발광효율을 저하시키고, 작은 면적의 n타입 질화물 박막층을 노출시켜 n타입 금속층을 증착함으로써, 소자 구동시 발생하는 열을 효과적으로 방출시킬 수 없어서 신뢰성 저하를 가져온다.

최근에는 상기의 문제를 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, p타입 질화물 박막층(23)에서 n타입 질화물 박막층(21)의 일부까지 상호 이격된 다수의 영역을 식각하고, 그 식각된 n타입 질화물 박막층 영역(21a,21b,21c)에 n타입 전극(26a,26b,26c)을 형성하고, 상기 p타입 질화물 박막층(23) 상부에 투명전극(24)을 형성하고, 상기 투명전극(24) 상부에 복수개의 p타입 전극(25a,25b,25c)을 형성하여 발광 다이오드를 제조하여, 소자의 전면적으로 용이하게 전류가 퍼져, 발광이 잘되도록 하였다.

도 3a 내지 3d는 도 2의 질화물 발광 다이오드의 개략적인 제조 공정도로서, 사파이어 기판(20) 상부에 n타입 질화물 박막층(21), 활성층(22)과 p타입 질화물 박막층(23)을 순차적으로 형성한다.(도 3a)

그 다음, 상기 p타입 질화물 박막층(23) 상부에 투명전극(24)을 형성하고(도 3b), 상기 투명전극(24)에서 n타입 질화물 박막층(21)의 일부까지 상호 이격된 다수의 영역을 식각한다.(도 3c)

그 후, 그 식각된 n타입 질화물 박막층 영역(21a,21b,21c)에 n타입 전극(26a,26b,26c)을 형성하고, 상기 투명전극(24) 상부에 복수개의 p타입 전극(25a,25b,25c)을 형성한다.(도 3d)

이러한 질화물 발광 다이오드의 제조에서는, 상기 상호 이격된 다수의 영역을 식각하는 공정과 n타입 전극을 형성하는 공정에서 마스킹 공정이 요구됨으로, 제조 공정이 복잡한 문제점이 있다.

이는, 상호 이격된 다수의 영역을 식각하는 공정에서 직각 또는 둔각(>90)으로 식각됨으로, n타입 전극을 형성하는 공정에서는 마스킹 공정을 수행하지 않으면, 증착된 n타입 전극이 활성층 및 p타입 질화물 박막층과 접촉하게 되어, 전기적인 쇼트(Short)가 발생되게 된다.

그러므로, n타입 전극을 형성하는 공정에서는 마스킹 공정이 반드시 요구된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 식각된 측면과 바닥면의 각도가 예각이 되도록, 발광 다이오드를 제작함으로써, 발광 면적을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 구현함과 동시에, 한번의 포토레지스트 공정만 필요함으로, 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 질화물 발광 다이오드 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 사파이어 기판 상부에 n타입 질화물 박막층, 활성층, p타입 질화물 박막층과 투명전극이 순차적으로 형성되어 있고;

상기 투명전극의 상호 이격된 다수의 영역들 각각에서 n타입 질화물 박막층의 일부까지 식각되어, 식각된 측면과 바닥면의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)으로 형성되어 있고;

상기 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극이 형성되어 있고;

상기 투명전극 상부에 p타입 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 질화물 발광 다이오드가 제공된다.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 사파이어 기판 상부에 n타입 질화물 박막층, 활성층, p타입 질화물 박막층과 투명전극을 순차적으로 형성하는 단계와;

상기 투명전극의 상호 이격된 다수의 영역을 마스킹하도록, 상기 투명전극 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;

상기 포토레지스트 패턴으로 마스크로 하여, 상기 투명전극에서 n타입 질화물 박막층의 일부까지 식각하되, 식각된 측면과 바닥면의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)이 되도록 식각하는 단계와;

상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극을 형성하는 단계와;

상기 투명전극 상부에 p타입 전극을 형성하는 단계로 구성된 질화물 발광 다이오드의 제조 방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 4f는 본 발명에 따른 질화물 발광 다이오드의 제조 공정도로서, 먼저, 사파이어 기판(100) 상부에 n타입 질화물 박막층(110), 활성층(120)과 p타입 질화물 박막층(130)을 순차적으로 형성한다.(도 4a)

그 다음, 상기 p타입 질화물 박막층(130) 상부에 투명전극(140)을 형성한다.(도 4b)

그 후, 상기 투명전극(140)의 상호 이격된 다수의 영역을 마스킹하도록, 상기 투명전극(140) 상부에 포토레지스트 패턴(150)을 형성한다.(도 4c)

연이어, 상기 포토레지스트 패턴(150)으로 마스크로 하여, 상기 투명전극(140)에서 n타입 질화물 박막층(110)의 일부까지 식각하되, 식각된 측면(151)과 바닥면(152)의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)이 되도록 식각한다.(도 4d)

여기서, 상기 식각된 측면(151)과 바닥면(152)의 각도(θ)는 69°~ 89°인 것이 바람직하다.

계속하여, 상기 포토레지스트 패턴(150)을 마스크로 하여, 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극(171a,171b)을 형성한다.(도 4e)

이 때, 상기 식각된 측면(151)과 바닥면(152)의 각도(θ)가 예각이고, 상기 포토레지스트 패턴(150)을 마스크로 하여, 상기 n타입 전극(171a,171b)은 식각된 측면과 전기적인 쇼트가 되지 않는다.

마지막으로, 상기 투명전극(140) 상부에 p타입 전극(181a,181b,181c)을 형성한다.(도 4f)

그러므로, 본 발명에 따른 질화물 발광 다이오드는 사파이어 기판(100) 상부에 n타입 질화물 박막층(110), 활성층(120), p타입 질화물 박막층(130)과 투명전극(140)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 투명전극(140)의 상호 이격된 다수의 영역들 각각에서 n타입 질화물 박막층(110)의 일부까지 식각되어, 식각된 측면(151)과 바닥면(152)의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)으로 형성되어 있고; 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극(171a,171b)이 형성되어 있고; 상기 투명전극(140) 상부에 p타입 전극(181a,181b,181c)이 형성되어 있는 구조로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 기존의 식각 면을 직각이거나 둔각 구조로 형성한 것과는 달리, 예각 구조로 다이오드를 제작함으로써, 발광 면적을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 구현함과 동시에, 한번의 포토레지스트 공정으로 Mesa 식각과 N전극을 형성 함으로, 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 식각된 측면과 바닥면의 각도가 예각이 되도록, 발광 다이오드를 제작함으로써, 발광 면적을 증가시킬 수 있는 발광 다이오드를 구현함과 동시에, 한번의 포토레지스트 공정만 필요함으로, 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 질화물 발광 다이오드의 개략적인 구성 단면도

도 2는 종래 기술에 따른 다른 질화물 발광 다이오드의 개략적인 구성 단면도

도 3a 내지 3d는 도 2의 질화물 발광 다이오드의 개략적인 제조 공정도

도 4a 내지 4f는 본 발명에 따른 질화물 발광 다이오드의 제조 공정도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 사파이어 기판 110 : n타입 질화물 박막층

120 : 활성층 171a,171b : n타입 전극

130 : p타입 질화물 박막층 140 : 투명전극

150 : 포토레지스트 패턴 151 : 식각된 측면

152 : 바닥면 181a,181b,181c : p타입 전극

Claims (3)

1. 사파이어 기판 상부에 n타입 질화물 박막층, 활성층, p타입 질화물 박막층과 투명전극이 순차적으로 형성되어 있고;

   상기 투명전극의 상호 이격된 다수의 영역들 각각에서 n타입 질화물 박막층의 일부까지 식각되어, 식각된 측면과 바닥면의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)으로 형성되어 있고;

   상기 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극이 형성되어 있고;

   상기 투명전극 상부에 p타입 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 질화물 발광 다이오드.
2. 사파이어 기판 상부에 n타입 질화물 박막층, 활성층, p타입 질화물 박막층과 투명전극을 순차적으로 형성하는 단계와;

   상기 투명전극의 상호 이격된 다수의 영역을 마스킹하도록, 상기 투명전극 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 포토레지스트 패턴으로 마스크로 하여, 상기 투명전극에서 n타입 질화물 박막층의 일부까지 식각하되, 식각된 측면과 바닥면의 각도(θ)가 예각(銳角, 90°이하)이 되도록 식각하는 단계와;

   상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 식각된 n타입 질화물 박막층 상부에 n타입 전극을 형성하는 단계와;

   상기 투명전극 상부에 p타입 전극을 형성하는 단계로 구성된 질화물 발광 다이오드의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 식각된 측면과 바닥면의 각도(θ)는,

   69°~ 89°인 것을 특징으로 하는 질화물 발광 다이오드의 제조 방법.