KR20060007893A

KR20060007893A - Article having a transparent electrode of p-type conducting oxide and manufacturing thereof

Info

Publication number: KR20060007893A
Application number: KR20040057362A
Authority: KR
Inventors: 조윌렴
Original assignee: 이화여자대학교 산학협력단
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-01-26
Also published as: KR100660135B1

Abstract

본 발명은 오믹 전기 접촉을 하는 투명전극을 갖는 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 기판, 버퍼층, n-GaN 접촉층, n-클래드층, 활성층, p-클래드층 및 p-GaN 접촉층으로 구성되며, n-GaN 접촉층의 상부에 오믹 접촉되는 n형 전극과, p-GaN 접촉층의 상부에 오믹 접촉되는 투명전극과, 투명전극의 상부에 오믹 접촉되는 Ti 층과 상기 Ti층의 상부에 증차된 본딩 패드를 구비한다. 투명전극은 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄ 및 Fe₃O ₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O ₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료인 것을 특징으로 한다. 이에 따라, p-GaN 접촉층과 오믹 접촉을 하며 인가된 전류가 전면으로 잘 퍼져(current spreading) 균일한 분포를 갖고 전기 전도도가 뛰어나 전력소모가 적고, 청색광과 자외선 영역에서 70% 이상의 뛰어난 투과율을 갖는 명전극을 갖는 LED 및 디스플레이 소자를 얻을 수 있다.The present invention relates to a device having a transparent electrode in ohmic electrical contact and a method of manufacturing the same. The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention comprises a substrate, a buffer layer, an n-GaN contact layer, an n-clad layer, an active layer, a p-clad layer, and a p-GaN contact layer, and has an ohmic contact on top of the n-GaN contact layer. And an n-type electrode, a transparent electrode in ohmic contact on top of the p-GaN contact layer, a Ti layer in ohmic contact on top of the transparent electrode, and a bonding pad deposited on the Ti layer. The transparent electrode is a perovskite material composed of (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and LaNiO ₃ A conductive oxide film selected from the group of or TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ with a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ It is characterized in that the composite material of the stabilizing material selected from the group consisting. As a result, the p-GaN contact layer is in ohmic contact and the applied current spreads well to the front surface, and has a uniform distribution, excellent electrical conductivity, low power consumption, and excellent transmittance of 70% or more in the blue and ultraviolet regions. The LED and display element which have a bright electrode which has is provided.

투명전극, 오믹 접촉, P형 전극, 발광소자Transparent electrode, ohmic contact, P-type electrode, light emitting device

Description

TECHNICAL FIELD Device having a transparent electrode of a P-type conductive oxide film and a method of manufacturing the same {ARTICLE HAVING A TRANSPARENT ELECTRODE OF P-TYPE CONDUCTING OXIDE AND MANUFACTURING THEREOF}

도 1은 종래의 기술에 따른 GaN 발광소자의 구조1 is a structure of a GaN light emitting device according to the related art

도 2는 종래의 기술에 따른 GaN 발광소자의 p형 전극의 구조2 is a structure of a p-type electrode of a GaN light emitting device according to the related art

도 3은 본 발명에 따른 GaN 발광소자의 구조3 is a structure of a GaN light emitting device according to the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 기판 11 GaN 버퍼층10 substrate 11 GaN buffer layer

12 n-GaN 접촉층 13 n-GaN 클래드층12 n-GaN contact layer 13 n-GaN cladding layer

14 활성층 15 p-GaN 클래드층14 Active Layer 15 p-GaN Clad Layer

16 p-GaN 접 촉층 17 p-형 투명전극층16 p-GaN contact layer 17 p-type transparent electrode layer

18 Ti 전극 20 n-형 전극18 Ti electrode 20 n-type electrode

본 발명은 오믹 전기 접촉을 하는 투명전극을 갖는 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상하부층과 오믹 전기접촉을 하고 빛에 대한 투과성 이 높은 P형 전도성 산화물을 LED 및 디스플레이 소자의 투명전극으로 사용하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a device having a transparent electrode in ohmic electrical contact and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a P-type conductive oxide having ohmic electrical contact with upper and lower layers and having high transmittance to light. It is related with the technique used as an electrode.

GaN 반도체를 사용하는 LED(Light Emitting Device)은 도 1에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판/ GaN 버퍼층/ n-GaN 접촉층/ n-AlGaN 클래드층/ InGaN 활성층/ p-AlGaN 클래드층/ p-GaN 접촉층의 구조를 가지며, n-GaN 접촉층 상부의 일부에는 n-형 전극을 p-GaN 접촉층 상부의 일부에는 p-형 전극을 형성하여 제조된다. As shown in FIG. 1, a light emitting device (LED) using a GaN semiconductor includes a sapphire substrate, a GaN buffer layer, an n-GaN contact layer, an n-AlGaN clad layer, an InGaN active layer, a p-AlGaN clad layer, and a p-GaN. It has a structure of a contact layer, and is manufactured by forming an n-type electrode on a part of the n-GaN contact layer and a p-type electrode on a part of the p-GaN contact layer.

p-GaN 접촉층으로 Mg을 도핑시킨 Mg:GaN을 사용하는 데, Mg:GaN 박막과 금속 전극은 서로 다른 밴드 갭을 가지므로 밴드 갭 크기의 차이에서 발생되는 밴드 갭 오프셋으로 인해 이들의 사이에는 큰 전압 강하(Voltage Drop)가 발생된다. 이에 따라 p-GaN 접촉층과 전기 접촉하는 전극으로 p-형 전극을 사용하는 연구가 진행되고 있다. Mg-doped Mg: GaN is used as the p-GaN contact layer. Since the Mg: GaN thin film and the metal electrode have different band gaps, there is a gap between them due to the band gap offset caused by the difference in the band gap size. Large voltage drop occurs. Accordingly, research using a p-type electrode as an electrode in electrical contact with a p-GaN contact layer is underway.

그러나, p-GaN 접촉층은 Mg 등의 도펀트를 도핑할 수 있는 농도가 한정되어 있고 오믹 접촉을 하는 적당한 p-형 전극 물질이 많지 않음으로 인해, p-GaN 접촉층과 오믹 접촉하여 낮은 저항을 갖는 p-형 전극을 얻기 어려운 문제가 있다. 이와 같이, p-GaN은 낮은 도핑 농도가 낮을 뿐만 아니라 표면이 균일하지 않고 거칠기 때문에 표면 저항이 큰 문제가 있다. However, the p-GaN contact layer has limited resistance to doping dopants such as Mg and does not have many suitable p-type electrode materials for ohmic contact, resulting in low resistance due to ohmic contact with the p-GaN contact layer. There is a problem that is difficult to obtain a p-type electrode having. As described above, p-GaN has a low surface doping concentration and a large surface resistance because the surface is not uniform and rough.

최근 이러한 문제를 해결하기 위한 방법 중의 하나가 미국특허6,420,736호에 개시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, p-GaN 접촉층(1)과 Ti 전극(4) 사이에 접촉층으로 NiOx/Au(2)와, ITO(In Tin Oxide), TO(Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 등의 비정질층(3)을 형성한다. 이에 따라 Ti 전극(4)은 NiOx/Au(2) 및 ITO 비정질층 (3)과 오믹 접촉을 하며, NiOx/Au(2)과 ITO 비정질층(3)은 전기저항이 적어 Ti 전극(4) 및 패드(5)로 인가된 전류가 NiOx/Au(2)과 ITO 비정질층(3)의 전면으로 퍼져 나감에 따라(current spreading) GaN LED의 상부면 전체에 걸쳐 균일한 전류 분포를 갖게 된다.Recently, one method for solving this problem is disclosed in US Pat. No. 6,420,736. As shown in FIG. 2, NiOx / Au (2), In Tin Oxide (ITO), Tin Oxide (TO), and ZnO (I) are used as contact layers between the p-GaN contact layer 1 and the Ti electrode 4. An amorphous layer 3 such as Zinc Oxide) is formed. As a result, the Ti electrode 4 is in ohmic contact with the NiOx / Au (2) and the ITO amorphous layer 3, and the NiOx / Au (2) and the ITO amorphous layer 3 have a low electric resistance, thereby providing a Ti electrode 4 And as the current applied to the pad 5 spreads to the front surface of the NiOx / Au 2 and the ITO amorphous layer 3, the current spreading has a uniform current distribution over the entire upper surface of the GaN LED.

ITO 물질은 전기 전도도 ∼10³S/cm, 투과도 95% 로 아주 뛰어난 투명전극이지만, 전기 전도성을 좌우하는 매체(carrier)가 홀이 아닌 전자인 n-형 전극이며, 하부의 p-GaN 접촉층과 오믹 접촉을 하지 못하는(Non-Ohmic Contact) 문제가 있다. 또한 In의 가격이 매우 비싸고 매장 자원이 고갈되고 있어 생산 원가가 비싼 문제가 있으며, ITO를 구성하는 물질인 In, Sn는 상하부면으로 확산하기 쉬운 물질로 상하의 다른 물질과 반응하는 문제가 있다. ITO material is a transparent electrode with an excellent electrical conductivity of ~ 10 ³ S / cm and a transmittance of 95%, but is an n-type electrode whose carrier is an electron, not a hole, which determines the electrical conductivity. There is a problem with non-ohmic contact. In addition, the price of In is very high and the store resources are exhausted, resulting in high production costs. In and Sn, which constitutes ITO, is a material that is easy to diffuse to upper and lower surfaces, and reacts with other materials above and below.

이러한 문제로 인해 미국특허6,420,736호에서는 반투명한 NiOx/Au(2)을 ITO 비정질층(3)의 하부물질로 사용하고 있다. NiOx/Au는 하부층과 오믹 접촉을 하는 등의 장점은 있으나, 이것 역시 p-형 전극이 아니고 NiOx/Au와 ITO의 복합층을 함께 사용하여야 하므로, 고비용이고 공정에 간단하지 못하다. Due to this problem, US Pat. No. 6,420,736 uses translucent NiOx / Au (2) as the underlying material of the ITO amorphous layer 3. NiOx / Au has advantages such as ohmic contact with the underlying layer, but this is not a p-type electrode but also requires the use of a composite layer of NiOx / Au and ITO, which is expensive and not simple to process.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, p-형 GaN와 오믹 접촉을 하며, 인가된 전류가 전면으로 잘 퍼져 (current spreading) 균일한 분포를 갖도록 하고 전기 전도도가 뛰어난 p-형 전극 물질을 갖는 LED 소자를 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the ohmic contact with the p-type GaN, the applied current is well spread (current spreading) to the front to have a uniform distribution and electrical conductivity Is to provide an LED device having an excellent p-type electrode material.

본 발명의 다른 목적은 전기 전도도가 좋고 청색광과 자외선 영역에서 70% 이상의 뛰어난 투과율을 갖는 p-형 전극 물질로 구성된 LED 및 디스플레이 소자용 투명전극을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a transparent electrode for an LED and a display device, which is composed of a p-type electrode material having good electrical conductivity and excellent transmittance of 70% or more in the blue light and ultraviolet region.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 기판, 버퍼층, n-GaN 접촉층, n-클래드층, 활성층, p-클래드층 및 p-GaN 접촉층으로 구성된 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 n-GaN 접촉층의 상부에 오믹 접촉되는 n형 전극과; 상기 p-GaN 접촉층의 상부에 오믹 접촉되는 투명전극과; 상기 투명전극의 상부에 오믹 접촉되는 Ti 층과 상기 Ti층의 상부에 증차된 본딩 패드를 구비하고; 상기 투명전극은 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄ 및 Fe₃O ₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O ₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료인 것을 특징으로 한다. A nitride semiconductor light emitting device according to the present invention for achieving the above object, a nitride semiconductor light emitting device consisting of a substrate, a buffer layer, n-GaN contact layer, n- clad layer, active layer, p- clad layer and p-GaN contact layer A n-type electrode in ohmic contact with the n-GaN contact layer; A transparent electrode in ohmic contact with the p-GaN contact layer; A Ti layer in ohmic contact with the upper portion of the transparent electrode and a bonding pad deposited on the Ti layer; The transparent electrode is a perovskite composed of (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and LaNiO ₃ A conductive oxide film selected from the group of materials or a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ and TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ Characterized in that the composite material of the stabilizing material selected from the group consisting of.

p-GaN 접촉층는 Mg가 저농도로 도핑된 GaN층과 Mg가 고농도로 도핑된 GaN층의 교대로 적층된 Mg:GaN층인 것을 특징으로 한다.The p-GaN contact layer is characterized in that the Mg: GaN layer in which the Mg-doped GaN layer and the Mg-doped GaN layer are alternately stacked.

본 발명의 다른 양상에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은, (a) 기판, 버퍼층, n-GaN 접촉층, n-클래드층, 활성층, p-클래드층 및 p-GaN 접촉층를 적층하여 질화물 반도체 발광소자용 웨이퍼를 형성하는 단계와; (b) 상기 웨이퍼 상에 띠 형상의 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 마스크로 상기 웨이퍼를 식각하여 n-GaN 접촉층이 노출되도록 하여 띠 형상의 그루브를 형성하고, 상기 그루브에 노출된 n-GaN 접촉층 상에 n형 전극을 형성하는 단계와; (c) 상기 p-GaN 접촉층의 상부에 오믹 접촉되는 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄ 및 Fe₃O₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료로 구성된 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to another aspect of the present invention, (a) a nitride semiconductor by laminating a substrate, a buffer layer, n-GaN contact layer, n- clad layer, active layer, p- clad layer and p-GaN contact layer Forming a wafer for a light emitting device; (b) forming a band-shaped pattern on the wafer, etching the wafer using the pattern as a mask to expose an n-GaN contact layer to form a band-shaped groove, and n-GaN exposed to the groove. Forming an n-type electrode on the contact layer; (c) (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, in ohmic contact on the p-GaN contact layer Mg) and a conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of LaNiO ₃ or TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi and a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ Forming a transparent electrode made of a composite material of a stabilizing material selected from the group consisting of ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ .

이상과 같은 본 발명의 질화물 반도체 발광소자의 제조방법 및 장치에 따르면, ITO를 사용하지 않으면서도, 하부의 p-GaN와 오믹 접촉하고 인가된 전류가 전면으로 잘 퍼져(current spreading) 균일한 분포를 갖도록 전기 전도도가 뛰어난 p-형 전극 물질로 된 투명전극으로 구성된 LED를 얻을 수 있다. According to the method and apparatus for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device of the present invention as described above, even without ITO, ohmic contact with the lower p-GaN and the applied current is well spread (current spreading) to the entire surface (uniform distribution) It is possible to obtain an LED composed of a transparent electrode made of a p-type electrode material having excellent electrical conductivity.

본 발명의 다른 양상에 따른 투명전극은, 기판 상에 증착된 전자소자용 투명전극에 있어서, 상기 투명전극은 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄ 및 Fe₃O ₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O ₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료인 것을 특징으로 한다.A transparent electrode according to another aspect of the present invention, in the transparent electrode for an electronic device deposited on a substrate, the transparent electrode is (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , A conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and LaNiO ₃ , or consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ It is characterized in that the composite material of the stabilizing material selected from the group consisting of a conductive material selected from the group and TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ .

이에 따라 전기 전도도가 좋고 청색광과 자외선 영역에서 70% 이상의 뛰어난 투과율을 갖는 p-형 전극 물질로 구성된 투명전극을 갖는 LED 및 디스플레이 소자를 얻을 수 있다.Accordingly, LEDs and display devices having transparent electrodes composed of p-type electrode materials having good electrical conductivity and excellent transmittance of 70% or more in the blue light and ultraviolet light regions can be obtained.

이와 같은 낮은 접촉저항(Contact Resistance)을 갖고 하부의 p-GaN 접촉층과 오믹 접촉을 하는 p-형 전극물질인 접촉층은 다음과 같은 조건을 만족해야 한다. 첫째, 전류가 접촉층의 전면에 걸쳐 균일하게 분포하도록 10 S/cm 이상의 전기 전도도를 가져야 한다. 둘째, LED 소자에 인가되는 전압을 낮추고 LED의 수명을 향상시키기 위해서 10^-4Ω㎠ 이하의 접촉저항을 가져야 하는데 이를 위해서는 10¹⁸/㎤ 이상의 정공를 함유하고 있어야 한다. 세째, 빛이 흡수 혹은 반사되지 않고 투과되어야 하므로 청색 내지 자외선광에서 90% 이상의 광투과도를 가져야 한다. 네째, 하부의 p-GaN와 반응하지 않는 물질이어야 한다.The contact layer, which is a p-type electrode material having such a low contact resistance and ohmic contact with the lower p-GaN contact layer, must satisfy the following conditions. First, it must have an electrical conductivity of at least 10 S / cm so that the current is distributed evenly over the entire surface of the contact layer. Second, in order to lower the voltage applied to the LED device and improve the life of the LED, it must have a contact resistance of 10 ^-4 Ω㎠ or less, which must contain holes of 10 ¹⁸ / cm 3 or more. Third, since light must be transmitted without being absorbed or reflected, it must have a light transmittance of 90% or more in blue to ultraviolet light. Fourth, the material must not react with the lower p-GaN.

다음의 표 1은 현재 일반적으로 잘 알려진 ITO 등의 투명 도전막을 정리한 것이다. ITO(In:SnO₂) 및 In:ZnO는 전기 전도도 및 광투과도는 뛰어난 물질이지만, 모두 n-형의 도전형을 가지므로 p-GaN의 접촉층으로는 부적합하다. CuAlO₂, CuInO₂, Cu(Cr,Mg)O₂ 등은 p-형 이지만, 전기 전도도 또는 광투과도가 너무 낮은 문제가 있다.Table 1 below summarizes transparent conductive films such as ITO, which are generally well known at present. ITO (In: SnO ₂ ) and In: ZnO are excellent materials for electrical conductivity and light transmittance, but are not suitable as p-GaN contact layers because both have n-type conductivity. CuAlO ₂ , CuInO ₂ , Cu (Cr, Mg) O _2, and the like are p-types, but there is a problem in that electrical conductivity or light transmittance is too low.

물질matter 도전형Challenge type 전기 전도도(S/cm)Electrical conductivity (S / cm) 광투과도(%)Light transmittance (%) In:SnO₂ In: SnO ₂ nn 10001000 9595 In:ZnOIn: ZnO nn 100100 9595 CuAlO₂ CuAlO ₂ pp 1One 7575 CuInO₂ CuInO ₂ p(Ca) n(Sn)p (Ca) n (Sn) 10^-3 10 ^-3 9090 Cu(Cr,Mg)O₂ Cu (Cr, Mg) O ₂ pp 100100 6060

본 발명에 따라 제시되는 p-형 광투과성 전도성 산화물은 크게 두가지로 구분된다. 첫째는 퍼로프스카이트(perovskite) 물질의 투명한 전도성 산화물이며, 둘째는 전도성 물질과 투명한 안정화 물질의 복합재료(composite)이다. The p-type light transmissive conductive oxides presented in accordance with the present invention are largely divided into two types. The first is a transparent conductive oxide of the perovskite material and the second is a composite of the conductive material and the transparent stabilizing material.

퍼로프스카이트 물질은 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg), LaNiO₃이며 그 자체로 투명한 물질이며 전도성을 갖는다. 복합재료는 불투명한 전도성 물질과 전도성은 적지만 투명한 물질로 구성되며, 전도성 물질은 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄, Fe₃O₄이고 투명한 물질은 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂, Al₂O ₃ 등의 안정화 물질이다. 이들 모두 p-형 도전성을 가지며 10 S/cm 이상의 전기 전도도 및 90%의 광투과율을 보인다.Perovskite materials are (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg), LaNiO ₃ and by themselves It is a transparent material and has conductivity. The composite material is composed of an opaque conductive material and a less conductive but transparent material. The conductive material is RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ , Fe ₃ O _4, and the transparent material is TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi ₂ O ₃ , A stabilizer such as SnO ₂ , Al ₂ O ₃ . All of them have p-type conductivity and exhibit an electrical conductivity of 10 S / cm or more and a light transmittance of 90%.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 질화물 반도체 발광소자에 대하여 설명한다. Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 도시한 것이다. 3 schematically illustrates a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 사파이어 기판(10), GaN 버퍼층(11), n-GaN 접촉층(12), n-GaN 클래드층(13), 활성층(14), p-GaN 클래드층(15), p-GaN 접촉층(16), p-형 투명전극층(17), Ti 전극(18), 본딩 패드 (19) 및 n-형 전극(20)으로 구성된다.As shown, the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention is a sapphire substrate 10, GaN buffer layer 11, n-GaN contact layer 12, n-GaN cladding layer 13, active layer 14, p A GaN cladding layer 15, a p-GaN contact layer 16, a p-type transparent electrode layer 17, a Ti electrode 18, a bonding pad 19 and an n-type electrode 20.

p-GaN 접촉층(16)는 Mg가 비교적 낮은 농도로 도핑된 제1 Mg:GaN 와 Mg가 상대적으로 높은 농도로 도핑된 제2 Mg:GaN가 교대로 적층된 구조이다.The p-GaN contact layer 16 has a structure in which first Mg: GaN doped with a relatively low concentration of Mg and second Mg: GaN doped with a relatively high concentration of Mg are alternately stacked.

p-형 투명전극층(17)은 전술한 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄ 및 Fe₃O ₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O ₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료가 사용된다. The p-type transparent electrode layer 17 includes (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and LaNiO. _A conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of ₃ or a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ and TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi ₂ O ₃ , Composite materials of stabilizing materials selected from the group consisting of SnO ₂ and Al ₂ O ₃ are used.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따라 질화물 반도체 발광소자를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention in order to achieve the above object.

먼저, 제1 단계로, 사파이어 기판, GaN 버퍼층, n-GaN 접촉층, n-GaN 클래드층, 활성층, p-GaN 클래드층 및 p-GaN 접촉층를 순차적으로 적층하여 질화물 반도체 발광소자용 웨이퍼를 형성한다.First, in the first step, a sapphire substrate, a GaN buffer layer, an n-GaN contact layer, an n-GaN clad layer, an active layer, a p-GaN clad layer, and a p-GaN contact layer are sequentially stacked to form a wafer for a nitride semiconductor light emitting device. do.

제2 단계로, 상기 웨이퍼 상에 띠 형상의 패턴을 형성하고, 패턴을 마스크로 상기 웨이퍼를 식각하여 n-GaN 접촉층이 노출되도록 하여 띠 형상의 그루브를 형성 한다.In a second step, a band-shaped pattern is formed on the wafer, and the wafer is etched using the pattern as a mask so that an n-GaN contact layer is exposed to form a band-shaped groove.

제3단계로, 이와 같이 형성된 그루브에 노출된 n-GaN 접촉층 상에 n형 전극으로 사용되는 Au 등의 금속전극을 형성한다.In a third step, a metal electrode such as Au, which is used as an n-type electrode, is formed on the n-GaN contact layer exposed to the groove thus formed.

제5단계로, p-GaN 접촉층의 상부 전면에 오믹 접촉되는 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O ₄ 및 Fe₃O₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료로 구성된 투명전극을 형성한다.In a fifth step, (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and a conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of LaNiO ₃ or TiO ₂ , ZrO ₂ and a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ , To form a transparent electrode composed of a composite material of a stabilizing material selected from the group consisting of Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ .

제6단계로, 투명전극의 일부면에 Ti 및 본딩 패드를 형성하여, 발광소자를 완성한다.In a sixth step, Ti and bonding pads are formed on a portion of the transparent electrode to complete the light emitting device.

이상에서는 질화물 반도체 발광소자에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. Although the nitride semiconductor light emitting device has been described above, the idea of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, p-형 전도성을 갖는 (Sr,A)TiO₃(A=La,Nb), (La,Sr)CoO₃, (Sr,A)RuO₃(A=Ca,Mg) 및 LaNiO₃으로 구성된 퍼로프스카이트 물질의 그룹에서 선택된 전도성 산화막, 또는 RuO₂, IrO₂, Co₃O₄ 및 Fe ₃O₄로 구성된 그룹에서 선택된 전도성 물질과 TiO₂, ZrO₂, Bi₂O₃, SnO₂ 및 Al₂O₃로 구성된 그룹에서 선택된 안정화 물질의 복합재료의 투명전극 물질을 광소자 뿐만 아니라, 디스플레이 소자 등에도 사용할 수 있다. 즉, 전도성 투명전극으로 일반적으로 사용되는 ITO 대신에 전술한 투명전극을 사용하여 p-형 도전형의 투명전극이 필요한 경우에 적절하게 사용하여 오믹접촉을 갖는 전극으로 사용할 수 있다. 이에 따라 발광소자 뿐만 아니라, 디스플레이 소자 등에서 사용되는 투명전극으로 ITO에 한정되지 않는 다른 물질을 사용할 수 있어 다양한 응용이 가능함은 당업자에게 자명할 것이다.According to another embodiment of the present invention, (Sr, A) TiO ₃ having a p-type conductivity (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and a conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of LaNiO ₃ or TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi and a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ The transparent electrode material of the composite material of the stabilizing material selected from the group consisting of ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ can be used not only for optical devices but also for display devices. In other words, instead of ITO, which is generally used as the conductive transparent electrode, the transparent electrode of the p-type conductivity type can be used properly when the transparent electrode of the p-type conductivity type is used, and can be used as an electrode having ohmic contact. Accordingly, it will be apparent to those skilled in the art that not only light emitting devices but also other materials not limited to ITO may be used as transparent electrodes used in display devices.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 p-형 전극물질로 구성된 투명전극을 사용하면, p-GaN와 오믹 접촉을 하며 인가된 전류가 전면으로 잘 퍼져(current spreading) 균일한 분포를 갖고 전기 전도도가 뛰어난 p-형 전극 물질을 갖는 LED 소자를 얻을 수 있다.As described in detail above, when using the transparent electrode composed of the p-type electrode material according to the present invention, the ohmic contact with the p-GaN and the applied current is spread to the entire surface (current spreading) has a uniform distribution and electric An LED device having a p-type electrode material having excellent conductivity can be obtained.

나아가, 전기 전도도가 좋고 청색광과 자외선 영역에서 70% 이상의 뛰어난 투과율을 갖는 p-형 전극 물질로 구성된 투명전극을 갖는 LED 및 디스플레이 소자를 얻을 수 있다.Furthermore, LEDs and display devices having transparent electrodes composed of p-type electrode materials having good electrical conductivity and excellent transmittance of 70% or more in the blue light and ultraviolet light regions can be obtained.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하므로, 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.Embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art of the present invention can change and change the technical spirit of the present invention in various forms, and the improvement and modification are within the protection scope of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art. Will belong.

Claims

In a nitride semiconductor light emitting device comprising a substrate, a buffer layer, an n-GaN contact layer, an n-clad layer, an active layer, a p-clad layer, and a p-GaN contact layer,

An n-type electrode in ohmic contact with the n-GaN contact layer;

A transparent electrode in ohmic contact with the p-GaN contact layer;

A metal electrode layer in ohmic contact on the transparent electrode and a bonding pad deposited on the metal electrode layer;

The transparent electrode is a perovskite composed of (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, Mg) and LaNiO ₃ A conductive oxide film selected from the group of materials or a conductive material selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ and TiO ₂ , ZrO ₂ , Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ A nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the composite material of the stabilizing material selected from the group consisting of.

According to claim 1,

The p-GaN contact layer is a nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the Mg: GaN layer doped with a low concentration Mg: GaN layer doped with a high concentration Mg: GaN layer alternately stacked.

(a) stacking a substrate, a buffer layer, an n-GaN contact layer, an n-clad layer, an active layer, a p-clad layer and a p-GaN contact layer to form a wafer for a nitride semiconductor light emitting device;

(b) forming a band-shaped pattern on the wafer, etching the wafer using the pattern as a mask to expose an n-GaN contact layer to form a band-shaped groove, and n-GaN exposed to the groove. Forming an n-type electrode on the contact layer;

(c) (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, in ohmic contact on the p-GaN contact layer P-type conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of Mg) and LaNiO ₃ , or TiO ₂ , ZrO ₂ and conductive materials selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ And forming a transparent electrode made of a composite material of a stabilizing material selected from the group consisting of Bi ₂ O ₃ , SnO _2, and Al ₂ O ₃ .

In the transparent electrode for an electronic device deposited on a substrate,

The transparent electrode is in ohmic contact with the contact layer on the substrate, and (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, P-type conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of Mg) and LaNiO ₃ , or TiO ₂ , ZrO ₂ and conductive materials selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ , Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ A transparent electrode for an electronic device, characterized in that the composite material of the stabilizing material selected from the group consisting of.

The method of claim 4, wherein

The electronic device is a transparent electrode for an electronic device, characterized in that the display device or a light emitting device.

In an electronic device having a transparent electrode deposited on a substrate,

The transparent electrode is in ohmic contact with the contact layer on the substrate, and (Sr, A) TiO ₃ (A = La, Nb), (La, Sr) CoO ₃ , (Sr, A) RuO ₃ (A = Ca, P-type conductive oxide film selected from the group of perovskite materials consisting of Mg) and LaNiO ₃ , or TiO ₂ , ZrO ₂ and conductive materials selected from the group consisting of RuO ₂ , IrO ₂ , Co ₃ O ₄ and Fe ₃ O ₄ And a composite material of a stabilizing material selected from the group consisting of Bi ₂ O ₃ , SnO ₂ and Al ₂ O ₃ .

The method of claim 5,

The electronic device is an electronic device, characterized in that the display device or a light emitting device.