KR20060125079A - 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060125079A
KR20060125079A KR20050046888A KR20050046888A KR20060125079A KR 20060125079 A KR20060125079 A KR 20060125079A KR 20050046888 A KR20050046888 A KR 20050046888A KR 20050046888 A KR20050046888 A KR 20050046888A KR 20060125079 A KR20060125079 A KR 20060125079A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gallium nitride
semiconductor layer
light emitting
based semiconductor
type
Prior art date
Application number
KR20050046888A
Other languages
English (en)
Inventor
공문헌
최희석
최석범
백형기
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR20050046888A priority Critical patent/KR20060125079A/ko
Publication of KR20060125079A publication Critical patent/KR20060125079A/ko

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, n형 전극과, 상기 n형 전극 하면에 순차 형성된 n형 질화갈륨계 반도체층, 활성층, p형 질화갈륨계 반도체층을 포함하고 있으며, 상기 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층의 측벽과 상기 활성층과 인접하는 상기 n형 질화갈륨계 반도체층 측벽의 일부는 경사면으로 이루어진 발광 구조물과, 상기 발광 구조물의 경사면에 형성된 보호막과, 상기 보호막이 형성된 발광 구조물 하면에 형성된 p형 전극 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 도전성 기판을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에 관한 것이다.
수직구조, 질화갈륨계 LED, 보호막, 소자분리, 단락, 스텝 커버리지

Description

수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법{Vertically structured GaN type Light Emitting Diode device and method of manufacturing the same}
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 수직구조 질화물계 LED 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
도 2는 도 1g의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화물계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화물계 LED 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
도 5는 도 4e의 "B" 부분을 확대하여 나타낸 사진.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 사파이어 기판 120 : 발광 구조물
121 : n형 질화물 반도체층 122 : 활성층
123 : p형 질화물 반도체층 150 : p형 전극
160 : 도전성 기판 170 : 보호막
180 : n형 전극
본 발명은 수직구조(수직전극형) 질화갈륨계(GaN) 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라 칭함) 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화갈륨계층 및 활성층으로 이루어진 발광 구조물의 손상없이 단위 LED 소자의 크기로 발광 구조물을 분리하여, LED 소자의 특성 및 신뢰성 뿐만 아니라 수율 또한 향상시킬 수 있는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 질화갈륨계 LED 소자는 사파이어 기판 위에 성장하지만, 이러한 사파이어 기판은 단단하고 전기적으로 부도체이며 열전도 특성이 좋지 않아 질화갈륨계 LED 소자의 크기를 줄여 제조원가를 절감하거나, 광출력 및 칩의 특성을 개선시키는데는 한계가 있었다. 특히, LED 소자의 고출력화를 위해서는 대전류 인가가 필수이므로, LED 소자의 열 방출 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로 종래에는 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off:LLO; 이하, 'LLO' 라 칭함) 기술에 의해 사파이어 기판을 제거한 수직구조 질화갈륨계 LED 소자가 제안되었다.
그러면, 이하 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 종래 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 수직구조 질화물계 LED 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이고, 도 2는 도 1g의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 사진이다.
우선, 도 1a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(110) 상에 질화갈륨계 반도체층으로 이루어진 발광 구조물(120)을 형성한다. 이때, 상기 발광 구조물(120)은 n형 질화갈륨계 반도체층(121)과 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(122) 및 p형 질화갈륨계 반도체층(123)을 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가진다.
이어, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화갈륨계 반도체층(123) 상에 복수의 p형 전극(150)을 형성한다.
다음으로, 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 발광 구조물(120)을 반응성 이온에칭(RIE) 공정에 의해 단위 LED 소자의 크기로 분리한다.
그런데, 상기와 같이, 상기 발광 구조물(120)을 단위 LED 소자의 크기로 분리하기 위해서는, 발광 구조물(120)이 형성되어 있는 사파이어 기판(110)의 상부 표면이 드러나는 시점까지 반응성 이온에칭 공정을 진행해야 한다. 그러나, 상기 사파이어 기판(110)의 상부 표면이 드러나는 시점까지 반응성 이온에칭 공정을 진행하게 되면, 상기 발광 구조물(120)인 n형 및 p형 질화갈륨계 반도체층(121, 123)과 활성층(122)이 장시간 플라즈마에 노출되기 때문에, 노출된 n형 또는 p형 질화갈륨계 반도체층(121, 123) 및 활성층(122)의 표면에 크랙(crack) 등과 같은 표면 불량을 유발하게 된다.
이어, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 p형 전극(150) 상에 금속 도금(metal plating) 공정 등에 의하여 도전성 기판(160)을 형성한다. 그러나, 상기 도전성 기판(160)을 형성하는 공정을 진행할 때, 단위 LED 소자의 크기로 분리된 발광 구조물(120)의 측벽이 노출되어 있기 때문에, 금속 도금 공정시, 노출된 활성층(130)에 상기 도전성 기판(160)을 형성하는 도전물이 침투되어 단락(short)을 유발하는 문제가 있다.
다음으로, 도 1e에 도시한 바와 같이, LLO 공정을 통해 상기 사파이어 기판(110)을 제거한 후, 도 1f에 도시한 바와 같이, 상기 사파이어 기판(도시하지 않음)으로부터 분리된 발광 구조물(120)의 일부 표면, 보다 상세하게는, 후술하는 n형 전극 형성 영역을 제외한 나머지 표면에 발광 구조물(120)을 보호하는 산화막으로 이루어진 보호막(170)을 형성한다.
이어, 도 1g에 도시한 바와 같이, 상기 기판(110)이 제거되어 노출된 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121) 상에 n형 전극(180)을 각각 형성하여 질화갈륨계 LED 소자를 형성한다.
한편, 상기 단위 LED 소자의 크기로 분리된 발광 구조물(120)의 측벽은 도전성 기판(160)의 표면에 대하여 수직을 이루고 있기 때문에, 상기 보호막(170) 형성 시, 보호막(170)이 수직으로 이루어진 발광 구조물(120)의 측벽에서 낮은 스텝 커버리지를 가진다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 발광 구조물(120)의 측벽에서 보호막(170)이 끊어지거나, 박리되는 문제가 있다(도 2는 도 1g의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 사진).
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따라 수직구조 질화갈륨계 LED 소자를 제조하게 되면, 상기 문제점들로 인하여 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 특성 및 신뢰성이 낮아지게 되며, 그 결과, LED 소자의 제조 수율이 낮아지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 질화갈륨계 반도체층 및 활성층으로 이루어진 발광 구조물의 손상없이 단위 LED 소자의 크기로 발광 구조물을 분리하여, LED 소자의 특성 및 신뢰성 뿐만 아니라 LED 소자의 제조 수율 또한 향상시킬 수 있는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 n형 전극과, 상기 n형 전극 하면에 순차 형성된 n형 질화갈륨계 반도체층, 활성층, p형 질화갈륨계 반도체층을 포함하고 있으며, 상기 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층의 측벽과 상기 활성층과 인접하는 상기 n형 질화갈륨계 반도체층 측벽의 일부는 경사면으로 이루어진 발광 구조물과, 상기 발광 구조물의 경사면에 형성된 보호막과, 상기 보호막이 형성된 발광 구조물 하면에 형성된 p형 전극 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 도전성 기판을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자를 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 발광 구조물 의 경사면을 가지지 않는 나머지 n형 질화갈륨계 반도체층의 측벽은 수직면 및 상기 경사면과 수직면을 연결하는 수평면으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 상기 발광 구조물의 측벽을 경사면과 수평면 및 수직면으로 이루어진 계단형 프로파일을 가지게 하여 서로 이웃하는 발광 구조물을 안전하게 분리시킬 수 있는 동시에, 수평면을 통해 경사면에 형성된 보호막의 하부를 지지하고 있기 때문에 보호막의 스텝 커버리지를 우수하게 할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 경사면은 상기 기판의 표면에 대하여 25°내지 40°의 경사각을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 상기 경사면은, 상기 활성층을 보호하기 위한 보호막의 스텝 커버리지를 양호하여 활성층을 보다 확실하게 보호할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 p형 전극과 상기 도전성 기판 사이의 계면에 형성된 도전성 접촉층을 더 포함하는 것이 바람직하며, 이로 인해 상기 p형 전극 상에 도전성 기판 형성시, p형 전극과 도전성 기판의 접착력을 우수하게 한다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판 상에 n형 질화갈륨계 반도체층과 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층이 순차 적층되어 있는 구조의 발광 구조물을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 상기 n형 질화갈륨계 반도체층이 소정 두께 잔류되도록 상기 발광 구조물을 식각하되, 상기 발광 구조물의 측벽이 경사면을 가지면서, 서로 소정 거리만큼 이격되는 제1 이격부를 형성하는 제1 분리 단계 와, 상기 제1 분리 단계에서 잔류된 상기 n형 질화갈륨계 반도체층을 식각하여 서로 소정 거리만큼 이격되는 제2 이격부를 형성하는 제2 분리 단계와, 상기 제1 분리된 p형 질화갈륨계 반도체층 상에 각각 p형 전극을 형성하는 단계와, 상기 발광 구조물 측벽의 경사면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 p형 전극 상에 도전성 기판을 형성하는 단계와, 상기 기판을 제거하여 상기 n형 질화갈륨계 반도체층을 노출하는 단계 및 상기 노출된 n형 질화갈륨계 반도체층 상에 각각 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법에서, 상기 발광 구조물은 질화갈륨계 반도체층으로 이루어져 있기 때문에, 제1 분리 단계 및 상기 제2 분리 단계 모두, 반응성 이온에칭(RIE) 공정을 사용하여 건식 식각하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법에서, 상기 제1 분리 단계는, 상기 n형 질화갈륨계 반도체층이 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 전체 두께의 2/3 이상 잔류되도록 진행하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 p형 질화갈륨계 반도체층 및 활성층이 제1 분리 단계의 반응성 이온에칭 공정에 의한 플라즈마에 장시간 노출되어 p형 질화갈륨계 반도체층 및 활성층의 표면에 크랙(crack) 등과 같은 표면 불량이 유발되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법에서, 상기 제2 이격부는 상기 제1 이격부의 폭보다 작게 형성하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10㎛~15㎛ 작게 형성한다. 이는 상기 제1 이격부와 상기 제2 이격부 사 이의 상기 n형 질화갈륨계 반도체층에 수평면을 형성하여, 상기 발광 구조물의 n형 질화갈륨계 반도체층을 2단 즉, 계단형 프로파일을 가지게 하여 보호막 형성시 보호막의 스텝 커버리지를 우수하게 하기 위함이다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.
이제 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
〈수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조〉
먼저, 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, n형 전극(180) 하면에 n형 질화갈륨계 반도체층(121), 활성층(122), p형 질화갈륨계 반도체층(123)을 포함하는 발광 구조물(120) 이 형성되어 있다.
보다 상세하게, 본 발명에 따른 발광 구조물(120)은 상기 활성층(122) 및 p형 질화갈륨계 반도체층(123)의 측벽과 상기 활성층(122)과 인접하는 소정 두께의 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121)의 측벽이 소정 경사각의 경사면으로 이루어져 있고, 경사면으로 이루어지지 않은 나머지 n형 질화갈륨계 반도체층(121)의 측벽은 수직면 및 상기 경사면과 수직면을 연결하는 수평면으로 이루어져 있다. 즉, 상기 발광 구조물(120)의 측벽은 경사면과 수평면 및 수직면으로 이루어진 계단형 프로파일로 이루어져 있다.
그리고, 상기 발광 구조물(120)의 경사면에는 상기 경사면을 통해 노출된 활성층(122)을 보호하기 위한 보호막(170)이 형성되어 있다. 이때, 상기 보호막(170)은 산화막으로 형성되어 있으며, 구체적으로 SiO2, Al2O3, Si3N4로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.
상기 보호막(170)이 형성된 발광 구조물(120)의 하면에는 p형 전극(150)이 형성되어 있고, 상기 p형 전극(150)의 하면에는 도전성 기판(160)이 형성되어 있다.
한편, 본 발명은 상기 p형 전극(150)과 상기 도전성 기판(160) 사이 계면에는 도전성 접착층(도시하지 않음)을 더 구비하여, 상기 p형 전극(150)과 상기 도전성 기판(160)의 접착력을 우수하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 경사면, 수평면 및 수직면으로 이루어진 계단형 프로파일을 갖는 발광 구조물의 측벽에 의해 서로 이웃하는 발광 구조물을 안전 하게 분리시키는 동시에, 경사면과 수평면을 통해 상기 경사면에 형성된 보호막의 스텝 커버리지를 양호하게 할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자는 상기 경사면을 상기 기판의 표면에 대하여 25°내지 40°의 경사각을 갖도록 하여, 경사면과 보호막의 스텝 커버리지를 더욱 양호하고 있으며, 이에 따라, 상기 활성층을 외부 도전 불순물 또는 전반적인 LED 소자 제조 공정으로부터 발생될 수 있는 요인들로부터 보다 확실하게 보호할 수 있다.
〈수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법〉
그러면, 이하, 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 4h 및 도 5를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화물계 LED 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이고, 도 5는 도 4e의 "B" 부분을 확대하여 나타낸 사진이다.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 질화갈륨계 반도체층으로 이루어진 발광 구조물(120)을 형성한다. 이때, 상기 발광 구조물(120)은 n형 질화갈륨계 반도체층(121)과 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(122) 및 p형 질화갈륨계 반도체층(123)을 순차적으로 적층되어 있는 구조를 가진다.
여기서, 상기 기판(110)은 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성하며, 사파이어 이외에, 기판(110)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride, AlN)로 형성할 수 있다.
또한, 상기 p형 및 n형 질화갈륨계 반도체층(121, 123) 및 활성층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 질화갈륨계 반도체 물질일 수 있으며, MOCVD 및 MBE 공정과 같은 공지의 질화물 증착공정을 통해 형성될 수 있다.
한편, 상기 활성층(130)은 하나의 양자우물층 또는 더블헤테로 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 활성층(130)은 이를 구성하고 있는 인듐(In)의 양으로 다이오드가 녹색 발광소자인지 청색 발광소자인지를 결정한다. 보다 상세하게는 청색빛을 갖는 발광소자에 대해서는, 약 22% 범위의 인듐이 사용되며, 녹색빛을 갖는 발광소자에 대해서는, 약 40% 범위의 인듐이 사용된다. 즉, 상기 활성층(130)을 형성하는데 사용되는 인듐의 양은 필요로 하는 청색 또는 녹색 파장에 따라 변한다.
따라서, 상기 활성층(122)은 상술한 바와 같이, 질화갈륨계 LED 소자의 특성 및 신뢰성에 매우 큰 영향을 미치므로, 전반적인 질화갈륨계 LED 소자 제조 공정에 있어서, 크랙(crack) 또는 도전물 침투 등과 같은 불량으로부터 안전하게 보호해야한다.
본 발명은 상기 활성층(122)이 상기 발광 구조물을 단위 LED 크기로 분리하는 반응성 이온에칭(RIE) 공정에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 반응성 이온에칭(RIE) 공정을 2단계로 나누어 진행한다.
그러면, 이하 본 발명의 실시예에 따른 발광 구조물을 단위 LED 크기로 분리하는 2단계 분리 공정에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 기판(110) 상에 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121)이 소정 두께 잔류되도록 상기 발광 구조물(120)을 단위 LED 크기로 식각하되, 상기 발광 구조물(120)의 측벽이 경사면을 가지면서 서로 소정 거리만큼 이격되는 제1 이격부(w1)를 형성하는 제1 분리 공정을 진행한다.
여기서, 상기 기판(110) 상에 잔류되는 n형 질화갈륨계 반도체층(121)의 두께는, n형 질화갈륨계 반도체층(121)의 전체 두께의 2/3 이상 잔류되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 분리 공정에서 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121)을 원래 두께의 1/3 이하 만큼 식각해 냄으로써, 상기 p형 질화갈륨계 반도체층(123) 및 활성층(122)이 반응성 이온에칭 공정에 의한 플라즈마에 장시간 노출되어 그 표면에 크랙(crack) 등과 같은 표면 불량이 발생되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 분리 공정을 진행하는 반응성 이온에칭 공정은, 그 특성상, 식각 대상물의 폭이 어느 이상일 경우, 최상부가 가장 넓은 폭으로 식각되고, 하부로 갈수록 식각되는 폭이 좁아진다. 즉, 반응성 이온에칭 공정을 통해 식각 대상물을 식각하게 되면, 식각된 식각 대상물의 측벽은 소정의 경사각을 가지는 경사면을 이루게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 상기와 같은 반응성 이온에칭 공정의 특성을 이용하되, 공정 조건으로 식각가스는 약 45sccm의 Cl2 가스에 CF4 가스를 혼입 한 혼합 가스를 사용하고, 약 260W의 소스 파워(source power)와 약 35W의 바이어스 파워(bias power) 및 약 2Pa 압력을 사용하여, 상기 발광 구조물(120)의 측벽이, 상기 기판(110)의 표면에 대하여 25°~ 40°의 경사각으로 이루어진 경사면을 갖도록 형성하고 있다.
이에 따라, 본 발명은, 종래 발광 구조물(120)에 있어서, 측벽이 기판(110)의 표면에 대하여 90°의 경사각 즉, 수직구조를 형성함으로 인하여, 발광 구조물(120)의 측벽에 활성층(122)을 보호하기 위한 보호막 형성 시 보호막의 스텝 커버리지가 낮아지게 되어, 보호막이 끊어지거나 박리되던 문제를 해결하여 활성층을 외부 도전 불순물 또는 전반적인 LED 소자 제조 공정으로부터 발생될 수 있는 요인들로부터 보호할 수 있다.
이어, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 제1 분리 단계에서 잔류된 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121)을 식각하여, 상기 기판(110)의 표면 일부를 드러내면서 서로 소정 거리만큼 이격되는 제2 이격부(w2)를 형성하는 제2 분리 공정을 진행한다. 이때, 상기 제2 이격부(w2)의 폭이 상기 제1 이격부(w1)의 폭보다 작은 폭을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 제2 이격부(w2)의 폭이 상기 제1 이격부(w1)의 폭보다 10㎛~15㎛ 좁게 형성하고 있다. 이에 따라, 상기 제1 이격부(w1)와 상기 제2 이격부(w2)의 경계면에 위치하는 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121)은 2단 즉, 계단형 프로파일을 가지게 되어 후술하는 보호막 형성 공정시, 단위 LED 소자의 크기로 분리된 발광 구조물의 측벽과 보호막의 스텝 커버리지를 우수하게 할 수 있다.
다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 제1 분리 공정에 의해 분리된 p형 질화갈륨계 반도체층(123) 상에 p형 전극(150)을 각각 형성한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 상기 p형 전극(150)을 제2 분리 공정까지 진행한 다음에 상기 p형 질화갈륨계 반도체층 상에 형성하고 있으나, 이는 제1 분리 공정을 진행하기 전 또는 제1 분리 공정을 진행한 후, 즉, 제2 분리 공정을 진행하기 전에 형성하여도 LED 소자의 특성 및 신뢰성에 별다른 영향을 미치지 않는다. 즉, 상기 p형 전극(150)은 공정 조건에 따라 형성하는 단계의 공정 순서를 달리 할 수 있다.
이어, 도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 발광 구조물(120) 측벽의 경사면에 보호막(170)을 형성하여, 측벽을 통해 노출된 활성층(122)을 보호한다. 이때, 상기 보호막(170)은 산화막을 이용하여 형성하고, 구체적으로 SiO2, Al2O3, Si3N4로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호막(170)은 도 5에 도시한 바와 같이, 발광 구조물 측벽의 경사면과, 2단으로 이루어진 n형 질화갈륨계 반도체층의 계단형 프로파일에 의해 발광 구조물의 측벽과 우수한 스텝 커버리지를 가질 수 있다.
그런 다음, 도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 p형 전극(150) 상에 도전성 기판(160)을 형성한다. 이때, 종래 기술에 따라 분리된 발광 구조물의 구조(도 1d 참조)와 달리 본 발명에 따라 분리된 발광 구조물(120)의 구조는 활성층(122)을 보호막(170)으로 미리 보호하고 있기 때문에, 도전성 기판(160)을 형성하는 도전물이 활성층(122)으로 침투되어 단락(short) 현상을 유발하던 종래의 문제점을 해결하는 것이 가능하다.
이어, 도 4g에 도시한 바와 같이 LLO 공정을 통해 상기 기판(110)을 제거한 후, 도 4h에 도시한 바와 같이 상기 기판(110)이 제거되어 노출된 상기 n형 질화갈륨계 반도체층(121) 상에 n형 전극(180)을 각각 형성하여 질화갈륨계 LED 소자를 형성한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 발광 구조물을 단위 LED 크기로 분리 할 때, 2단계로 진행하여 질화갈륨계 반도체층 및 활성층의 표면 불량 또는 활성층에 도전물이 침투되어 발생하는 단락 현상 등과 같은 발광 구조물의 손상을 최소화할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 LED 소자의 제조 수율을 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. n형 전극;
    상기 n형 전극 하면에 순차 형성된 n형 질화갈륨계 반도체층, 활성층, p형 질화갈륨계 반도체층을 포함하고 있으며, 상기 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층의 측벽과 상기 활성층과 인접하는 상기 n형 질화갈륨계 반도체층 측벽의 일부는 경사면으로 이루어진 발광 구조물;
    상기 발광 구조물의 경사면에 형성된 보호막;
    상기 보호막이 형성된 발광 구조물 하면에 형성된 p형 전극; 및
    상기 p형 전극 하면에 형성된 도전성 기판을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 경사면을 가지지 않는 나머지 n형 질화갈륨계 반도체층의 측벽은, 수직면 및 상기 경사면과 수직면을 연결하는 수평면으로 이루어진 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 기판의 표면에 대하여 25°내지 40°의 경사각을 가지는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 경사면을 가지는 측벽의 두께는, 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 전체 두께의 1/3 이하인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 p형 전극과 상기 도전성 기판 사이의 계면에 형성된 도전성 접촉층을 더 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 산화막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 산화막은 SiO2, Al2O3, Si3N4로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자.
  8. 기판 상에 n형 질화갈륨계 반도체층과 활성층 및 p형 질화갈륨계 반도체층이 순차 적층되어 있는 구조의 발광 구조물을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 상기 n형 질화갈륨계 반도체층이 소정 두께 잔류되도록 상기 발광 구조물을 식각하되, 상기 발광 구조물의 측벽이 경사면을 가지면서, 서로 소정 거리만큼 이격되는 제1 이격부를 형성하는 제1 분리 단계;
    상기 제1 분리 단계에서 잔류된 상기 n형 질화갈륨계 반도체층을 식각하여 서로 소정 거리만큼 이격되는 제2 이격부를 형성하는 제2 분리 단계;
    상기 제1 분리된 p형 질화갈륨계 반도체층 상에 각각 p형 전극을 형성하는 단계;
    상기 발광 구조물 측벽의 경사면에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 p형 전극 상에 도전성 기판을 형성하는 단계;
    상기 기판을 제거하여 상기 n형 질화갈륨계 반도체층을 노출하는 단계; 및
    상기 노출된 n형 질화갈륨계 반도체층 상에 각각 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 분리 단계 및 상기 제2 분리 단계는 반응성 이온에칭 공정을 사용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 분리 단계는, 상기 n형 질화갈륨계 반도체층이 상기 n형 질화갈륨계 반도체층의 전체 두께에서 2/3 이상 잔류되도록 진행하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 발광 구조물 측벽의 경사면은 상기 기판의 표면에 대하여 25°내지 40°의 경사각을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2 이격부가 상기 제1 이격부의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 이격부는 상기 제1 이격부의 폭보다 10㎛~15㎛ 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 보호막은 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 산화막은 SiO2, Al2O3, Si3N4로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 p형 전극 상에 도전성 기판을 형성하는 단계 이전에 상기 p형 전극 상에 도전성 접촉층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 LED 제조 방법.
KR20050046888A 2005-06-01 2005-06-01 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법 KR20060125079A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050046888A KR20060125079A (ko) 2005-06-01 2005-06-01 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050046888A KR20060125079A (ko) 2005-06-01 2005-06-01 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060125079A true KR20060125079A (ko) 2006-12-06

Family

ID=37729523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20050046888A KR20060125079A (ko) 2005-06-01 2005-06-01 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060125079A (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100907223B1 (ko) * 2007-07-03 2009-07-10 한국광기술원 수직형 발광 다이오드 및 그의 제조방법
KR100982988B1 (ko) * 2008-05-14 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법
WO2011014490A2 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 3M Innovative Properties Company Pixelated led
US8193536B2 (en) 2009-03-13 2012-06-05 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device
US8344401B2 (en) 2009-03-16 2013-01-01 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package and lighting system including the same
WO2012173416A3 (en) * 2011-06-15 2013-03-28 Seoul Opto Device Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method of menufacturing the same
US8471286B2 (en) 2008-10-27 2013-06-25 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US8502248B2 (en) 2010-02-18 2013-08-06 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, having protrusions from a conductive support member, lighting emitting device package, and lighting system
WO2017155284A1 (ko) * 2016-03-08 2017-09-14 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자, 표시패널 및 표시패널 제조방법
WO2023033475A1 (ko) * 2021-08-30 2023-03-09 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100907223B1 (ko) * 2007-07-03 2009-07-10 한국광기술원 수직형 발광 다이오드 및 그의 제조방법
KR100982988B1 (ko) * 2008-05-14 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US8471286B2 (en) 2008-10-27 2013-06-25 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US8193536B2 (en) 2009-03-13 2012-06-05 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device
US8482034B2 (en) 2009-03-13 2013-07-09 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device
US8344401B2 (en) 2009-03-16 2013-01-01 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package and lighting system including the same
WO2011014490A3 (en) * 2009-07-30 2011-04-28 3M Innovative Properties Company Pixelated led
CN102576783A (zh) * 2009-07-30 2012-07-11 3M创新有限公司 像素化led
WO2011014490A2 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 3M Innovative Properties Company Pixelated led
US9196653B2 (en) 2009-07-30 2015-11-24 3M Innovative Properties Company Pixelated LED
US8502248B2 (en) 2010-02-18 2013-08-06 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, having protrusions from a conductive support member, lighting emitting device package, and lighting system
US8933477B2 (en) 2010-02-18 2015-01-13 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device having protrusions from a conductive support member light emitting device package, and lighting system
WO2012173416A3 (en) * 2011-06-15 2013-03-28 Seoul Opto Device Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method of menufacturing the same
WO2017155284A1 (ko) * 2016-03-08 2017-09-14 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자, 표시패널 및 표시패널 제조방법
US10483247B2 (en) 2016-03-08 2019-11-19 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device, display panel, and method for manufacturing display panel
WO2023033475A1 (ko) * 2021-08-30 2023-03-09 삼성디스플레이 주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100706951B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 ｌｅｄ 소자의 제조방법
KR100856089B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자 및 그 제조방법
KR100888440B1 (ko) 수직구조 발광다이오드 소자의 제조방법
KR20060125079A (ko) 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자 및 그 제조방법
US8004006B2 (en) Nitride semiconductor light emitting element
CN101273467B (zh) 氮化物半导体发光器件的制造方法
KR101000311B1 (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100682255B1 (ko) 수직형 발광 다이오드의 제조방법
KR20070042214A (ko) 질화물 반도체 발광 다이오드 및 그 제조방법
JPH10275936A (ja) 半導体発光素子の製法
JP2000091636A (ja) 半導体発光素子の製法
JP2007207981A (ja) 窒化物半導体発光素子の製造方法
JP2001176823A (ja) 窒化物半導体チップの製造方法
US20100019251A1 (en) Semiconductor Light Emitting Device
KR100865754B1 (ko) 수직구조 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100752717B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법
KR20090018451A (ko) 수직구조 갈륨계 ｌｅｄ 소자의 제조방법
KR100815226B1 (ko) 질화갈륨계 발광 다이오드 소자의 제조방법
JP2005012206A (ja) 窒化物系半導体素子およびその製造方法
KR101220407B1 (ko) 반도체 발광 소자
JP2016171141A (ja) 窒化物発光素子および窒化物発光素子の製造方法
KR100752721B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 ｌｅｄ 소자의 제조방법
US7696068B2 (en) Method for manufacturing vertical light-emitting diode
KR100990635B1 (ko) 수직구조 발광다이오드 소자의 제조방법
KR100631416B1 (ko) 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application