KR20060035464A - Light-emitting device having reflective layer formed under electrode - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판, n형 전극, 활성층, p형 반도체층, 반사층, 및 p형 전극을 구비하는 발광 디바이스를 개시한다. n형 전극은 기판의 바닥면 상에 위치되고, 활성층은 기판의 상부면 상에 위치한다. p형 반도체층은 활성층을 덮는다. 반사층은 p형 반도체층 위에 위치하고, p형 전극은 반사층을 덮는다. 반사층은 높은 반사도를 갖는 전도성 층이고, 발광 디바이스의 광이 금속 전극에 의해 흡수되는 것을 피하기 위하여 p형 전극 아래에 형성된다.The present invention discloses a light emitting device comprising a substrate, an n-type electrode, an active layer, a p-type semiconductor layer, a reflective layer, and a p-type electrode. The n-type electrode is located on the bottom side of the substrate and the active layer is located on the top side of the substrate. The p-type semiconductor layer covers the active layer. The reflective layer is positioned over the p-type semiconductor layer, and the p-type electrode covers the reflective layer. The reflective layer is a conductive layer with high reflectivity and is formed below the p-type electrode to avoid light of the light emitting device being absorbed by the metal electrode.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 구조도.1 is a structural diagram of a light emitting diode according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 다른 발광 다이오드의 구조도.2 is a structural diagram of another light emitting diode according to the prior art;
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 구조도.3 is a structural diagram of a light emitting diode according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 다른 발광 다이오드의 구조도.4 is a structural diagram of another light emitting diode according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 일실시예의 개략적인 구조도.5 is a schematic structural diagram of an embodiment according to the present invention;
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 거친 표면에서의 접촉을 도시하는 개략적인 구조도.6A-6C are schematic structural diagrams showing contact on a rough surface according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예의 반도체층에 대한 반사층의 접촉을 도시하는 개략적인 구조도.7 is a schematic structural diagram showing contact of a reflective layer with a semiconductor layer of one embodiment according to the present invention;
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10,20,30,40: 발광 다이오드 11,21,31,41: 기판10,20,30,40:
12,22,32,42: 분산 브래그 반사체 13,23,33,43: 활성층12,22,32,42: dispersed Bragg
14,24,34,44: p형 반도체층 15,25,35,45: p형 전극14,24,34,44: p-
16,26,36,46: n형 전극 27,47: n형 반도체층16, 26, 36, 46: n-
38,48: 반사층38,48: reflective layer
본 발명은 반도체 발광 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 조명 효율을 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly to a light emitting diode having a high lighting efficiency.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 구조도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(10)는 기판(11), 분산 브래그 반사체(DBR: distributed Bragg reflector)(12), 활성층(13), p형 반도체층(14), p형 전극(15), 및 기판(11) 아래에 위치한 n형 전극(16)을 포함한다. 기판(11)은 n형 GaAs 기판이고, DBR(12)은 광을 반사하기 위하여 다층 반사 구조로 이루어진다. 활성층(13)은 n형 AlGaInP 하부 클래딩 층, AlGaInP 활성층, p형 AlGaInP 상부 클래딩 층으로 이루어진다. p형 반도체층(14)은 저항 접촉 층이고, 이 층의 재질은 AlGaAs, AlGaInP, 또는 GaAsP 이다. p형 전극(15)과 n형 전극(16)은 배선 결합을 위한 금속 전극이다.1 is a structural diagram of a light emitting diode according to the prior art. As shown in FIG. 1, the
도 2는 종래 기술에 따른 다른 발광 다이오드의 구조도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(20)는 기판(21), 분산 브래그 반사체(DBR)(22), n형 반도체층(27), 활성층(23), p형 반도체층(24), p형 전극(25), 및 n형 전극(26)을 포함한다. 발광 다이오드(20)의 제조 공정은 먼저, 기판(21) 상에 DBR(22), n형 반도체층(27), 활성층(23) 및 p형 반도체층(24)을 형성한다. 그 후 n형 반도체층(27)의 일부를 노출시키기 위해 에칭 공정이 수행되고, p형 전극(25)이 p형 반도체층(24) 위에 형성된다. 최종적으로, n형 전극(26)이 노출된 n형 반도체층(27) 위에 형성된 다. 마찬가지로, 기판(21)은 GaAs 기판이고, DBR(22)은 광을 반사하기 위해 다층 반사 구조로 이루어진다. 활성층(23)은 n형 AlGaInP 하부 클래딩 층, AlGaInP 활성층, 및 p형 AlGaInP 상부 클래딩 층으로 이루진다. p형 반도체층(24)과 n형 반도체층(27)은 저항 접촉층이고, 이들의 재질은 AlGaAs, AlGaInP, 또는 GaAsP가 될 수 있다. p형 전극(25)과 n형 전극(26)은 배선 결합을 위한 금속 전극이다.2 is a structural diagram of another light emitting diode according to the prior art. As shown in FIG. 2, the
그러나, 상술한 발광 다이오드를 동작시킬 때, p형 및 n형 전극은 활성층으로부터의 광을 흡수하여, 조명 효율을 떨어뜨린다.However, when operating the above-described light emitting diodes, the p-type and n-type electrodes absorb light from the active layer, thereby decreasing the lighting efficiency.
따라서, 청구된 본 발명의 주요 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 높은 조명 효율을 갖는 발광 다이오드를 제공하는 데 있다. 이러한 발광 다이오드는 광이 흡수되는 것을 피하기 위하여 금속 전극 아래에 위치한 반사층을 구비한다.Accordingly, the main object of the present invention as claimed is to provide a light emitting diode having a high illumination efficiency in order to solve the above problems. Such light emitting diodes have a reflective layer located underneath the metal electrodes to avoid absorption of light.
청구된 본 발명에 따라, 반도체 발광 디바이스는 기판, n형 전극, 활성층, p형 반도체층, 반사층, 및 p형 전극을 포함한다. n형 전극은 기판의 바닥면에 위치하고, 활성층은 기판의 상부면에 위치한다. p형 반도체층은 상기 활성층을 덮는다. 반사층은 p형 반도체층 위에 위치하고, p형 전극은 반사층을 덮는다. 반사층은 높은 반사도를 갖는 전도성 층이다.According to the claimed invention, a semiconductor light emitting device comprises a substrate, an n-type electrode, an active layer, a p-type semiconductor layer, a reflective layer, and a p-type electrode. The n-type electrode is located on the bottom side of the substrate and the active layer is located on the top side of the substrate. The p-type semiconductor layer covers the active layer. The reflective layer is positioned over the p-type semiconductor layer, and the p-type electrode covers the reflective layer. The reflective layer is a conductive layer with high reflectivity.
청구된 본 발명은, 기판, n형 반도체층, 활성층, n형 전극, p형 반도체층, 제 1 반사층, p형 전극을 포함하는 반도체 발광 디바이스를 추가로 개시한다. n형 반도체층은 기판을 덮고, 활성층과 n형 전극은 개별적으로 n형 반도체층의 부분을 덮는다. p형 반도체층은 활성층을 덮는다. 제 1 반사층은 p형 반도체층 위에 위치하고, p형 전극은 제 1 반사층을 덮는다. 반도체 발광 디바이스는 n형 반도체층과 n형 전극 사이에 위치한 제 2 반사층을 더 포함한다. 제 1 반사층과 제 2 반사층은 모두 높은 반사도를 갖는 전도성 층이다.The claimed invention further discloses a semiconductor light emitting device comprising a substrate, an n-type semiconductor layer, an active layer, an n-type electrode, a p-type semiconductor layer, a first reflective layer, and a p-type electrode. The n-type semiconductor layer covers the substrate, and the active layer and the n-type electrode individually cover portions of the n-type semiconductor layer. The p-type semiconductor layer covers the active layer. The first reflective layer is positioned over the p-type semiconductor layer, and the p-type electrode covers the first reflective layer. The semiconductor light emitting device further includes a second reflective layer located between the n-type semiconductor layer and the n-type electrode. Both the first reflecting layer and the second reflecting layer are conductive layers having high reflectivity.
본 발명의 이들 및 다른 목적은 다양한 도면과 함께 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게는 자명해질 것이다.These and other objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiments of the invention, which is described in conjunction with the various figures.
본 발명의 제 1 실시예의 구조도인 도 3을 참조하면, 발광 다이오드(30)는 기판(31), 분산 브래그 반사체(DBR)(32), 활성층(33), p형 반도체층(34), p형 전극(35), n형 전극(36), 및 반사층(38)을 포함한다. 발광 다이오드(30)의 제조 공정은 먼저, 기판(31) 상에 DBR(32), 활성층(33), p형 반도체층(34)을 형성한다. 그 후, 반사층(38)은 p형 반도체층(34)의 일부 상에 형성된다. 마지막으로, p형 전극(35)이 반사층(38) 위에 형성되고, n형 전극(36)이 기판(31)의 다른 표면 위에 형성된다.Referring to FIG. 3, which is a structural diagram of the first embodiment of the present invention, the
기판(31)은 n형 GaAs 또는 GaN과 같은 전도성 재질이고, DBR(32)은 광을 반사시키기 위하여 AlAs 및 GaAs와 같은 다층 반사 구조로 이루어진다. 활성층(33)의 구조는 균일 구조, 단일 이종접합 구조, 2중 이종접합(DH: double heterostructure) 구조, 또는 다중 양자 우물(MQW : multiple quantum well) 구조이다. 활성층(33)의 구조가 이중 이종접합 구조이면, n형 AlGaInP 하부 클래딩 층, AlGaInP 활성층, 및 p형 AlGaInP 상부 클래딩 층으로 이루어질 수 있다. 활성층의 다양한 구조가 종래 기술에서 알려져 있기 때문에, 본 명세서에서는 더 이상 기술하지 않는다. p형 반도체층(34)은 Mg 또는 Zn으로 도핑된 GaN, AlGaAs, AlGaInP, 또는 GaAsP와 같은 복수의 p형 III족 - V족 화합물 층으로 이루어진 저항 접촉 층이다. 복수의 p형 III족 - V족 화합물 층을 포함하는 p형 반도체층은 예컨대, 도 5에 도시되었다. p형 전극(35)과 n형 전극(36)은 배선 결합을 위한 금속 전극이다.The
반사층(38)은, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 크롬(Cr), 백금(Pt) 또는 로듐(Rh)과 같은 높은 반사도를 갖는 전도성 층이고, 반사층(38)은 단일 층 또는 다층 구조가 될 수 있다. 다층 구조를 포함하는 반사층은 예컨대 도 5에 개략적으로 도시되었다. 반사층(38)은 활성층(33)으로부터의 광을 p형 전극(35)에 의해 흡수됨이 없이 주위로 반사시키기 위하여 사용된다. 또한, 반사층(38)과 p형 반도체층(34)은 거친 표면에서 접촉할 수 있다. 거친 표면은 에칭 공정으로부터 초래되고, 예컨대 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 반사층(38)을 강화시키기 위하여 특정 반사 각도를 갖는 경사 또는 굴곡 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 반사층(38)은 또한, 활성층(33)으로부터의 광을 부분적으로 반사시켜 p형 전극(35)에 의한 광의 흡수를 줄이도록, 복수의 확산체를 포함하는 투명 전도성 재질과 같은, 산란층이 될 수 있다. 산란층은 50% 이상의 산란비율을 갖는다.
본 발명의 제 2 실시예의 구조도인 도 4를 참조한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(40)는 기판(41), 분산 브래그 반사체(DBR)(42), 활성층(43), p형 반도체층(44), p형 전극(45), n형 전극(46), n형 반도체층(47), 제 1 반사층(48), 및 제 2 반사층(49)을 포함한다. 발광 다이오드(40)의 제조 공정은, 먼저 기 판(41) 상에 DBR(42), n형 반도체층(47), 활성층(43) 및 p형 반도체층(44)을 형성한다. 그 후, n형 반도체층(47)의 부분을 노출시키기 위하여, p형 반도체층(44)과 활성층(43)의 일부 상에 에칭 공정이 수행된다. 그 후, 에칭 되지 않은 p형 반도체층(44) 위에 제 1 반사층(48)과 p형 전극(45)이 형성되고, 노출된 n형 반도체층(47) 상에 제 2 반사층(49)과 n형 전극(46)이 형성된다. 에칭 공정은 습식 에칭 공정, 건식 에칭 공정 또는 이들 두 공정이 교대되는 공정이 될 수 있다. 더욱이, 제 1 반사층(48)과 제 2 반사층(49)은 필요조건에 따라 발광 다이오드(40) 내에 선택적으로 또는 동시에 설계될 수 있다.Reference is made to FIG. 4, which is a structural diagram of a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the
제 2 실시예에 있어서, 기판(41)은 사파이어와 같은 비전도성 재질이고, DBR(42), 활성층(43) 및 p형 반도체층(44)은 제 1 실시예의 것들과 유사하다. n형 반도체층(47)은 도핑되지 않은 GaN, Si 도핑된 GaN, AlGaAs, AlGaInP, 또는 GaAsP와 같은 복수의 n형 III족 - V족 화합물 층으로 이루어진 저항성 접촉 층이다. 복수의 III족 - V족 화합물 층을 포함하는 p형 및 n형 반도체층은 예컨대 도 7에 개략적으로 도시되었다. p형 전극(45) 및 n형 전극(46)은 배선 결합을 위한 금속 전극이다.In the second embodiment, the
제 1 반사층(48)과 제 2 반사층(49) 역시 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 크롬(Cr), 백금(Pt) 또는 로듐(Rh)과 같은 높은 반사도를 갖는 전도성 층이고, 제 1 반사층(48)과 제 2 반사층(49)은 단일 층 또는 다층이 될 수 있다. 다층 구조를 포함하는 반사층은 예컨대 도 7에 개략적으로 도시되었다. 제 1 반사층(48)과 제 2 반사층(49)은 활성층(43)으로부터의 광을 p형 전극(45)과 n형 전극(46)에 의해 흡 수됨이 없이 주위로 반사시키기 위하여 사용된다. 또한, 반사층(48, 49)과 p형 및 n형 반도체층(44, 47)은 거친 표면에서 접촉할 수 있다. 거친 표면은 에칭 공정으로부터 초래되고, 예컨대 도 6a 내지 도 6c에 도시된 것과 유사하게, 반사층(48, 49)을 강화시키기 위하여 특정 반사 각도를 갖는 경사 또는 굴곡 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 반사층(48, 49)은 또한, 활성층(43)으로부터의 광을 부분적으로 반사시켜 p형 전극(45)과 n형 전극(46)에 의한 광의 흡수를 줄이도록, 복수의 확산체를 포함하는 투명 전도성 재질과 같은 산란층이 될 수 있다. 산란층은 50% 이상의 산란비율을 갖는다.The first
종래 기술과는 대조적으로, 높은 반사도를 갖는 반사층을 구비한 본 발명은 활성층으로부터의 광이 금속 전극에 의해 흡수되는 것을 피할 수 있어, 활성층으로부터의 광을 완전히 사용할 수 있다.In contrast to the prior art, the present invention having a reflective layer with high reflectivity can avoid the light from the active layer being absorbed by the metal electrode, so that the light from the active layer can be used completely.
당업자라면 본 발명의 교시를 유지하면서 디바이스의 다양한 변형 및 개조가 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 개시 사항은 첨부된 청구 범위의 한계 및 한정에 의해서만 제한되는 것으로 해석해야 한다.Those skilled in the art will readily appreciate that various modifications and adaptations of the device may be made while maintaining the teachings of the present invention. Accordingly, the above disclosure should be construed as limited only by the limitations and limitations of the appended claims.
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