KR20060077807A - Light emitting diode formed by latteral growth and method for fabricating the same - Google Patents
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본 발명은 측면 성장된 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 사파이어 기판에 유전체 박막 패턴을 형성하는 공정은 종래의 사파이어 기판을 식각하는 공정보다 간편하여 공정 수를 줄일 수 있고, 유전체 박막 패턴을 이용한 측면 성장이 가능하여, 전위(Dislocation)와 같은 결함을 줄일 수 있는 우수한 효과가 있다. The present invention relates to a side-grown light emitting diode and a method of manufacturing the same. The process of forming a dielectric thin film pattern on a sapphire substrate is simpler than a process of etching a sapphire substrate, and thus the number of processes can be reduced. Lateral growth is possible, which has an excellent effect of reducing defects such as dislocations.
전반사, 발광, 유전체, 패턴, 결함Total reflection, luminescence, dielectric, pattern, defect
Description
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드에서 광이 전반사되는 현상을 설명하기 위한 모식적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view illustrating a phenomenon in which light is totally reflected in a light emitting diode according to the prior art.
도 2a와 2b는 종래 기술에 따른 PSS(Patterned Sapphire Substrate)를 이용하여 발광 다이오드를 제조하는 공정을 설명하기 위한 단면도2A and 2B are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a light emitting diode using a patterned sapphire substrate (PSS) according to the prior art.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광 다이오드의 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도3A to 3E are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting diode according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드에서 광이 굴절되어 소자 외부로 방출되는 현상을 설명하기 위한 모식적인 단면도
4 is a schematic cross-sectional view illustrating a phenomenon in which light is refracted and emitted to the outside of the device in the light emitting diode according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 기판 110 : 유전체 박막100
111 : 유전체 박막 패턴 120 : 포토레지스트 패턴111 dielectric
130 : 버퍼층 140 : 발광 다이오드 구조물
130: buffer layer 140: light emitting diode structure
본 발명은 측면 성장된 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사파이어 기판에 유전체 박막 패턴을 형성하는 공정은 종래의 사파이어 기판을 식각하는 공정보다 간편하여 공정 수를 줄일 수 있고, 유전체 박막 패턴을 이용한 측면 성장이 가능하여, 전위(Dislocation)와 같은 결함을 줄일 수 있는 측면 성장된 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a side-grown light emitting diode and a method of manufacturing the same. More specifically, the step of forming a dielectric thin film pattern on a sapphire substrate is easier than the process of etching a conventional sapphire substrate to reduce the number of steps, the dielectric The present invention relates to a laterally grown light emitting diode capable of lateral growth using a thin film pattern and to reducing defects such as dislocations, and a method of manufacturing the same.
최근, 질화물계 화합물 반도체를 이용한 광소자는 점차 그 용도가 여러 분야로 넓혀지고 있다.In recent years, optical devices using nitride compound semiconductors have been widely used in various fields.
특히, 이들 물질을 이용한 레이저 다이오드 및 발광 다이오드는 총 천연색 전광판, 신호등과 같은 디스플레이 그리고, 고밀도 광 기록 매체의 개발 등을 위해서 필수적이라고 할 수 있겠다.In particular, laser diodes and light emitting diodes using these materials can be said to be essential for the development of a full color display board, a display such as a signal lamp, and the development of a high density optical recording medium.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드에서 광이 전반사되는 현상을 설명하기 위한 모식적인 단면도로서, 사파이어 기판(10) 상부에 발광 다이오드 구조물(20)이 성장되어 있는 경우, 발광 다이오드 구조물(20)에서 발생된 광은 임계각(α) 이상의 경로로 발광 다이오드 구조물(20)과 평평한 사파이어 기판(10) 계면에 접하면, 전반사가 되어 발광 다이오드 구조물(20)에 흡수되게 된다. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a phenomenon in which light is totally reflected in a light emitting diode according to the related art. In the case where the light
이렇게, 전반사되는 광들은 소자의 외부로 방출되지 못하고, 소자의 내부에 흡수됨으로, 광특성이 저하되는 문제점이 있었다. As such, the totally reflected light is not emitted to the outside of the device and is absorbed into the device, thereby degrading optical properties.
한편, 질화갈륨을 기반으로 하는 광소자는 광특성 개선을 위해 양질의 질화갈륨 박막을 성장시키는 기술이 필수적인 요소이다.On the other hand, a gallium nitride-based optical device is an essential element to grow a high quality gallium nitride thin film to improve the optical properties.
그러나, 최근 들어 질화갈륨 박막의 결정성 개선을 통한 광소자의 광 특성 개선보다 내부에서 발생한 광량을 적절히 광소자의 외부로 추출하는 방법을 통해서 단기적으로 더욱 큰 효과를 보고 있다.However, in recent years, it has been seen to have a greater effect in the short term through a method of properly extracting the amount of light generated inside to the outside of the optical device than to improve the optical properties of the optical device by improving the crystallinity of the gallium nitride thin film.
이를 위해 도입된 방법의 하나로 패턴된 사파이어 기판(Patterned Sapphire Substrate, 이하 'PSS'라 칭함.)을 이용하는 방법을 들수 있다.One of the methods introduced for this purpose is a method using a patterned sapphire substrate (hereinafter referred to as 'PSS').
도 2a와 2b는 종래 기술에 따른 PSS(Patterned Sapphire Substrate)를 이용하여 발광 다이오드를 제조하는 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 도 2a와 같이, 사파이어 기판(10) 상부에 굴곡 패턴(11)을 형성하고, 도 2b와 같이, 상기 사파이어 기판(10)의 굴곡 패턴(11) 상부에 발광 다이오드 구조물(20)을 성장시킨다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a light emitting diode using a patterned sapphire substrate (PSS) according to the prior art. As shown in FIG. 2A, the
즉, PSS방법은 질화갈륨이 성장되기 전에 사파이어 기판을 패터닝하여 특정한 형태의 굴곡을 만든 다음, 그 굴곡된 형상 상부에 질화갈륨 성장을 진행하여, 기존의 평면구조 발광 다이오드에서 전반사에 의해 외부로 추출되지 못하던 광량을 추출할 수 있게 된다.In other words, the PSS method patterns a sapphire substrate before the gallium nitride is grown to make a specific shape of a bend, and then proceeds to grow gallium nitride on the curved shape, and extracts it from the planar light emitting diode to the outside by total reflection. The amount of light that could not be extracted can be extracted.
이렇게, 내부 광량이 외부로 추출될 수 있는 것은 측면방향으로 굴절률 차이를 갖도록 발광 다이오드 구조를 디자인하므로서 가능하다.In this way, the internal light amount can be extracted to the outside by designing the LED structure to have a refractive index difference in the lateral direction.
그러나, 사파이어 기판은 기존의 RIE 등의 방법으로 쉽게 식각하기 어렵고 두께를 원하는 만큼 조절하기 어려운 문제점이 있었다.
However, the sapphire substrate has a problem that it is difficult to easily etch and control the thickness as desired by conventional RIE or the like.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 사파이어 기판에 유전체 박막 패턴을 형성하는 공정은 종래의 사파이어 기판을 식각하는 공정보다 간편하여 공정 수를 줄일 수 있고, 유전체 박막 패턴을 이용한 측면 성장이 가능하여, 전위(Dislocation)와 같은 결함을 줄일 수 있는 측면 성장된 발광 다이오드 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the process of forming the dielectric thin film pattern on the sapphire substrate is easier than the process of etching the conventional sapphire substrate to reduce the number of processes, side growth using the dielectric thin film pattern It is an object of the present invention to provide a laterally grown light emitting diode capable of reducing defects such as dislocations and a method of manufacturing the same.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 기판과; A preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a substrate;
상기 기판 상부에 형성된 유전체 패턴과; A dielectric pattern formed on the substrate;
상기 기판과 유전체 패턴 상부에 측면 성장된 버퍼층과; A buffer layer laterally grown on the substrate and the dielectric pattern;
상기 버퍼층 상부에 형성된 발광 다이오드 구조물로 이루어진 측면 성장된 발광 다이오드가 제공된다.There is provided a side grown light emitting diode made of a light emitting diode structure formed on the buffer layer.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 기판 상부에 유전체 박막을 형성하고, 상기 유전체 박막 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;Another preferred aspect for achieving the object of the present invention comprises the steps of: forming a dielectric thin film on the substrate, and forming a photoresist pattern on the dielectric thin film;
상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 유전체 박막을 식각하여 유전체 박막 패턴을 형성하는 단계와; Etching the dielectric thin film using the photoresist pattern as a mask to form a dielectric thin film pattern;
상기 유전체 박막 패턴 상부에 버퍼층을 측면 성장시키는 단계와;Laterally growing a buffer layer on the dielectric thin film pattern;
상기 버퍼층 상부에 발광 다이오드 구조물을 성장시키는 단계로 구성된 측면 성장된 발광 다이오드 제조 방법이 제공된다.There is provided a method for manufacturing a side-grown light emitting diode consisting of growing a light emitting diode structure on the buffer layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광 다이오드의 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 기판(100) 상부에 유전체 박막(110)을 형성하고(도 3a), 상기 유전체 박막(110) 상부에 포토레지스트 패턴(120)을 형성한다.(도 3b)3A to 3E are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting diode according to the present invention. A dielectric
여기서, 상기 기판(100)은 사파이어(Sapphire), 실리콘 카바이드(Sic), ZnO, Si, GaAs와 GaN 중 어느 하나인 것이 바람직하다. Here, the
그리고, 상기 증착되는 유전체 박막(110)의 두께(T1)은 1 ~ 5㎛인 것이 바람직하다.In addition, the thickness T1 of the deposited dielectric
그 다음, 상기 포토레지스트 패턴(120)을 마스크로 하여, 상기 유전체 박막(110)을 식각하여 유전체 박막 패턴(111)을 형성한다.(도 3c) Next, the dielectric
이 때, 상기 유전체 박막 패턴(111)은 유전체가 남겨진 영역과 유전체를 식각하여 사파이어 기판이 노출된 영역으로 이루어진다.In this case, the dielectric
그리고, 상기 유전체 박막 패턴(111)은 SiO2, SixNy과 SiON 중 어느 하나이다.The dielectric
연이어, 상기 유전체 박막 패턴(111) 상부에 버퍼층(130)을 측면 성장시킨다.(도 3d)Subsequently, the
상기 버퍼층(130)은 GaN, AlXGa(1-X)N(0<X<1)과 InxGa(1-X)N(0<X<1) 중 어느 하나의 물질로 이루어진 박막을 형성하는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 버퍼층(130)이 GaN인 경우, Si, Zn, Mg와 In 중 어느 하나의 물질이 포함되어 있을 경우도 있다.In addition, when the
상기 버퍼층(130)의 두께는 1 ~ 10㎛인 것이 바람직하다.The
이 공정에서, 버퍼층(130)은 상기 유전체 박막 패턴(111)으로 노출된 기판(100)면에서 성장되어, 상기 유전체 박막 패턴(111) 상부에서 측면 성장이 되고, 결국, 측면 성장된 버퍼층이 합체가 되어 평탄한 버퍼층이 성장된다.In this process, the
마지막으로, 상기 버퍼층(130) 상부에 발광 다이오드 구조물(140)을 성장시킨다.(도 3e)Finally, the light
여기서, 상기 발광 다이오드 구조물(140)은 GaN을 포함하는 막들의 적층막으로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the light
전술된 바와 같이, 사파이어 기판에 유전체 박막 패턴을 형성하는 공정은 종래의 사파이어 기판을 식각하는 공정보다 간편하여 공정 수를 줄일 수 있고, 유전체 박막 패턴을 이용한 측면 성장이 가능하여, 전위(Dislocation)와 같은 결함을 줄일 수 있는 장점이 있다.As described above, the process of forming the dielectric thin film pattern on the sapphire substrate is simpler than the process of etching the conventional sapphire substrate, so that the number of processes can be reduced, and the side growth using the dielectric thin film pattern is possible. This has the advantage of reducing the same defects.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드에서 광이 굴절되어 소자 외부로 방출되는 현상을 설명하기 위한 모식적인 단면도로서, 본 발명은 기판(100) 상부에 유전체 박막 패턴(111)이 존재하여, 발광 다이오드 구조물(140)에서 방출되는 광이 버퍼층(130)과 유전체 패턴(111)의 계면 및 유전체 패턴(111)과 기판(100)의 계면에서 굴절되어 외부로 광이 방출되게 된다.
4 is a schematic cross-sectional view for describing a phenomenon in which a light is refracted by the light emitting diode according to the present invention and is emitted to the outside of the device. In the present invention, a dielectric
즉, 상기 발광 다이오드 구조물(140)의 광이 사파이어 기판으로 입사될 때, 사파이어 기판에 형성된 유전체 패턴(111)의 굴곡 때문에, 대부분 임계각 이하가 되어 전반사되지 않고 외부로 방출됨으로, 광출력을 향상시킬 수 있게 된다.That is, when the light of the light emitting
이렇게, 제조된 발광 다이오드는 도 4에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(100)과; 상기 사파이어 기판(100) 상부에 형성된 유전체 패턴(111)과; 상기 사파이어 기판(100)과 유전체 패턴(111) 상부에 형성된 버퍼층(130)과; 상기 버퍼층(130) 상부에 형성된 발광 다이오드 구조물(140)로 구성된다.
As such, the manufactured light emitting diode may include a
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 사파이어 기판에 유전체 박막 패턴을 형성하는 공정은 종래의 사파이어 기판을 식각하는 공정보다 간편하여 공정 수를 줄일 수 있고, 유전체 박막 패턴을 이용한 측면 성장이 가능하여, 전위(Dislocation)와 같은 결함을 줄일 수 있는 우수한 효과가 있다. As described above, in the present invention, the process of forming the dielectric thin film pattern on the sapphire substrate is simpler than the process of etching the conventional sapphire substrate, so that the number of processes can be reduced, and the side growth using the dielectric thin film pattern is possible. It has an excellent effect of reducing defects such as dislocations.
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.
Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
Claims (6)
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KR20040117775A KR20060077807A (en) | 2004-12-31 | 2004-12-31 | Light emitting diode formed by latteral growth and method for fabricating the same |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
KR100746333B1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-08-03 | 한국광기술원 | Nitride based Light Emitting Diode with Patterned Silicon Carbide on Silicon Substrate and Fabrication Method thereof |
KR101363760B1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-02-18 | 고려대학교 산학협력단 | Single crystalline substrate structure and method of manufacturing a single crystalline substrate structure |
WO2015089826A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 华为技术有限公司 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
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2004
- 2004-12-31 KR KR20040117775A patent/KR20060077807A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100746333B1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-08-03 | 한국광기술원 | Nitride based Light Emitting Diode with Patterned Silicon Carbide on Silicon Substrate and Fabrication Method thereof |
KR101363760B1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-02-18 | 고려대학교 산학협력단 | Single crystalline substrate structure and method of manufacturing a single crystalline substrate structure |
WO2015089826A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 华为技术有限公司 | Semiconductor device and method for manufacturing same |
US10234629B2 (en) | 2013-12-20 | 2019-03-19 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for reducing threading dislocation of semiconductor device |
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