KR20070041203A - 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070041203A
KR20070041203A KR20050097099A KR20050097099A KR20070041203A KR 20070041203 A KR20070041203 A KR 20070041203A KR 20050097099 A KR20050097099 A KR 20050097099A KR 20050097099 A KR20050097099 A KR 20050097099A KR 20070041203 A KR20070041203 A KR 20070041203A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nitride semiconductor
semiconductor layer
type nitride
layer
electrode
Prior art date
Application number
KR20050097099A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101132885B1 (ko
Inventor
임시종
김봉구
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
엘지전자 주식회사
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 엘지이노텍 주식회사, 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR20050097099A priority Critical patent/KR101132885B1/ko
Publication of KR20070041203A publication Critical patent/KR20070041203A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101132885B1 publication Critical patent/KR101132885B1/ko

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 금속 물질로 이루어지는 접합층 또는 투명 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, p-전극으로부터 금속 물질로 이루어지는 접합층을 통하여 전류가 흐르게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 오믹 컨택을 형성할 수 있게 되고, 그로 인해 동작 전압을 낮출 수 있게 된다.
또한, p-전극을 통해 유입된 전류가 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있는 상기 접합층을 통해서 활성층에 균일하게 주입되므로 전류 확산 효과를 증가시키게 되어 소자의 발광 효율을 향상시키는 효과가 있다
접촉 저항, 투명 전극, 발광 다이오드, 동작 전압

Description

질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법{ Nitride light emitting diode and fabricating method thereof }
도 1은 종래의 질화물 발광 다이오드의 단면도.
도 2는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예를 나타낸 단면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 질화물 발광 다이오드의 제 1실시예의 제조방법을 나타낸 단면도.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 110 : 버퍼층
120 : n형 질화물 반도체층 130 : 활성층
140 : p형 질화물 반도체층 150 : 산화물층
160 : 접합층 170 : 반사막
180 : p-전극 190 : n-전극
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로서, 특히 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 발생시키므로 에너지 절감 효과가 뛰어나며, 최근 들어 발광 다이오드의 한계였던 휘도 문제가 크게 개선되면서 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전제품, 각종 자동화 기기 등 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있다.
특히, 질화 갈륨(GaN)계 발광 다이오드는 발광 스펙트럼이 자외선으로부터 적외선에 이르기까지 광범위하게 형성되며, 비소(As), 수은(Hg) 등의 환경 유해 물질을 포함하고 있지 않기 때문에 환경 친화적인 면에서도 높은 호응을 얻고 있다.
도 1은 종래의 질화물 발광 다이오드의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 버퍼층(11), n형 질화물 반도체층(12), 활성층(13), p형 질화물 반도체층(14)이 순차적으로 적층되어 있고,
상기 p형 질화물 반도체층(14)에서 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 메사 식각 되어 상부로부터 노출된 n형 질화물 반도체층(12) 상부에는 n-전극(15)이 형성되어 있으며,
상기 p형 질화물 반도체층(14) 상부에는 투명 전극(16)이 형성되어 있고, 상기 투명 전극(16) 상부에는 p-전극(17)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.
이와 같이 구성된 종래의 질화물 발광 다이오드에 있어서, 상기 p형 질화물 반도체층(14)은 불순물 도핑 농도가 낮기 때문에 접촉 저항이 높아 오믹 특성이 좋지 못하기 때문에 이러한 오믹 특성을 개선하기 위해 투명 전극(16)을 상기 p형 질화물 반도체층(14) 상부에 형성한다.
상기 투명 전극(16)은 비교적 높은 투과율을 갖는 금속으로 이루어질 수 있으며, 현재 Ni/Au의 이중층으로 구성된 투명 전극층이 널리 사용되고 있다. 상기 Ni/Au의 이중층으로 구성된 투명 전극층은 전류 주입 면적을 증가시키면서 오믹 콘택을 형성하여 순방향 전압(Vf)을 저하시키는 것으로 알려져 있다.
그러나, 상기 Ni/Au로 구성된 투명 전극(16)은 열처리 과정을 이용하여 처리되더라도 약 60% 내지 70%의 낮은 투과율을 보인다. 이러한 낮은 투과율은 발광 소자를 이용하여 와이어 본딩(wire bonding)으로 패키지를 구현할 때에, 전체 발광 효율을 저하시키게 된다.
이러한 낮은 투과율 문제를 극복하기 위해, Ni/Au의 이중층을 대신하여 투과율이 약 90% 이상인 것으로 알려진 ITO(Indium-Tin Oxide)층을 형성하는 방안이 제 안되고 있다.
하지만, 상기 ITO는 GaN결정에 대하여 접착력이 약할 뿐만 아니라, p형 GaN의 일함수(work function)는 7.5eV인데 반해 ITO의 일함수는 4.7 ~ 5.2eV이므로, ITO를 p형 GaN층에 직접 증착하는 경우에 접촉 저항이 높아 오믹 콘택이 형성되지 않는다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 금속 물질로 이루어지는 접합층을 형성함으로써, 접촉 저항을 낮추고 동작 전압을 낮춘 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제 1실시예는, 기판 상부에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고;
상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고;
상기 산화물층의 상부와 상기 산화물층이 형성되어 있지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층이 형성되어 있고, 상기 접합층 상부에 반사막이 접합되어 있고;
상기 반사막 상부의 일정 영역에는 p-전극이 형성되어 있고, 상기 메사 식각 되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제 2실시예는, 기판 상부에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고;
상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고;
상기 산화물층이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 투명 전극이 형성되어 있고, 상기 투명 전극과 상기 산화물층 상부의 일정 영역에는 p-전극이 형성되어 있고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제 3실시예는, n형 질화물 반도체층 하부에 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 형성되어 있고;
상기 p형 질화물 반도체층 하부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고, 상기 산화물층의 하부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 하부에는 접합층이 형성되어 있으며;
상기 접합층 하부에 반사막이 접합되어 있고, 상기 반사막 하부에는 도전성 지지기판이 형성되어 있고, 상기 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예에 따른 제조방법은, 기판 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa)식각하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계와, 상기 산화물층 상부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층을 형성하는 단계와, 상기 접합층 상부에 반사막을 형성하는 단계와, 상기 반사막 상부에 p-전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층의 상부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예에 따른 제조방법은, 기판 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa)식각하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계와, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 산화물층과 상기 투명 전극 상부의 일정 영역에 p-전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예에 따른 제조방법은, 기판 상부에 n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계와, 상기 산화물층 상부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층을 형성하는 단계와, 상기 접합층 상부에 반사막을 형성하고, 상기 반사막 상부에 도전성 지지기판을 형성하는 단계와, 상기 기판을 상기 n형 질화물 반도체층으로부터 분리시키는 단계와, 상기 n형 질화물 반도체층 하부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상부에 버퍼층(110), n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130), p형 질화물 반도체층(140)이 순차적으로 적층되어 있고,
상기 p형 질화물 반도체층(140)에서 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(150)이 상호 이격하여 형성되어 있고,
상기 산화물층(150)의 상부와 상기 산화물층(150)이 형성되어 있지 않은 p형 질화물 반도체층(140) 상부에 접합층(160)이 형성되어 있고, 상기 접합층(160) 상부에 반사막(170)이 접합되어 있고,
상기 반사막(170) 상부의 일정 영역에는 p-전극(180)이 형성되어 있고, 상기 메사 식각 되어 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 상부에는 n-전극(190)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.
이와 같이 구성된 질화물계 발광 다이오드에 있어서, 상기 기판(100)은 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 등을 사용하며, 특히 사파이어 기판이 대표적으로 사용된다. 이는 상기 기판(100) 상에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정 구조와 동일하면서 격자 정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문이다.
상기 버퍼층(110)은 상기 기판(100)과 기판(100)상에 형성되는 n형 질화물 반도체층(120)과의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위해 형성되는 것으로, 저온 성장 GaN층 또는 AlN층이 사용된다.
상기 n형 질화물 반도체층(120)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 임)을 갖는 n-도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 특히 GaN가 널리 사용된다.
상기 활성층(130)은 양자 우물(Quantum Well) 구조를 가지며, GaN 또는 InGaN으로 이루어질 수 있다.
상기 p형 질화물 반도체층(140)은 상기 n형 질화물 반도체층(120)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 임)을 갖는 질화물 반도체 물질로 이루어지며, p-도핑된다.
여기서, 상기 버퍼층(110), n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등과 같은 증착 공정을 사용하여 성장시킨다.
상기 산화물층(150)은 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상부에 복수개의 섬이 상호 이격되어 형성되는데, 여기서 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있다.
상기 산화물층(150)을 이루는 산화물에는 ITO 및 ZnO를 포함하는 TCO(Transparent Conducting Oxide)뿐만 아니라 전도성을 가지지 않는 산화물(예를 들면, SiO2)도 포함된다.
상기 접합층(160)은 상기 p형 질화물 반도체(140) 및 상기 산화물층(150)과 상기 반사막(170) 사이의 접착력을 높이기 위해 형성하는 것으로서, 상기 접합층(160)으로는 Ti(티타늄), W(텅스텐), Ni(니켈) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 상기 접합층(160)은 1 ~ 10 ㎚의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 반사막(170)은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어진다. 상기 반사막(170)은 상기 활성층(130)에서 발생하는 광을 외부로 반사시키는 역할을 한다.
즉, 상기 반사막(170)은 활성층(130)으로부터 방출된 빛이 소자 내부에서 감쇄됨으로써 발광 다이오드의 광량이 감소하는 것을 방지하기 위한 것이다.
이와 같이, p형 질화물 반도체층(140) 상에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(150)을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층(150)이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층(140) 상에 접합층(160)을 형성하게 되면, 상기 산화물층(150)은 투명 전극으로서 역할을 하게 되어 소자의 발광 효율을 높일 수 있고, 상기 p-전극(180)으로부터 금속 물질로 이루어지는 상기 반사막(170)과 접합층(160)을 통하여 전류가 흐르게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 오믹 컨택을 형성할 수 있게 되며, 그로 인해 소자의 동작 전압이 낮아지게 된다.
도 3은 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 평면도이다. 여기서는 편의상 반사막과 p-전극이 형성되기 전의 상태를 나타내었다.
이에 도시된 바와 같이, p형 질화물 반도체층(미도시) 상부에 사각형 형상의 산화물층(150)이 일정한 간격을 두고 상호 이격되어 형성되어 있으며,
상기 p형 질화물 반도체층 상부의 산화물층(150)이 형성되지 않은 영역에는 Ti, W, Ni 등으로 이루어지는 접합층(160)이 형성되어 있고, 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 상부에는 n-전극(190)이 형성되어 있다.
여기서, p-전극(미도시)을 통해 유입된 전류는 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있는 상기 접합층(160)을 통해서 활성층으로 주입되게 된다.
따라서, 전류가 활성층에 균일하게 퍼져서 주입되므로 전류 확산(current spreading) 효과를 증가시키게 되어 발광 다이오드의 고출력 동작을 하게 될 때 소자의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상부에 버퍼층(210), n형 질화물 반도체층 (220), 활성층(230), p형 질화물 반도체층(240)이 순차적으로 적층되어 있고,
상기 p형 질화물 반도체층(240)에서 상기 n형 질화물 반도체층(220)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(250)이 상호 이격하여 형성되어 있고,
상기 산화물층(250)이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에는 투명 전극(260)이 형성되어 있고, 상기 투명 전극(260)과 상기 산화물층(250) 상부의 일정 영역에는 p-전극(270)이 형성되어 있고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(220) 상부에는 n-전극(280)이 형성된 구조를 가지고 있다.
여기서, 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에 복수개의 섬이 상호 이격되어 형성되는 산화물층(250)은 ITO 및 ZnO를 포함하는 TCO(Transparent Conducting Oxide) 또는 전도성을 가지지 않는 산화물(예를 들면, SiO2)로 이루어지며, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있다.
상기 투명 전극(260)은 활성층(230)에서 방출되는 빛의 흡수를 최대한 줄이기 위해 상기 산화물층(250)이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에 형성되며, 금속 물질인 Ni/Au의 이중층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예에 있어서, 상기 p-전극(270)을 통해 유입되는 전류는 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상 부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있으며, 금속 물질인 Ni/Au의 이중층으로 이루어지는 투명 전극(260)을 통하여 상기 활성층(230)에 널리 퍼져 공급되게 된다.
즉, 여기서는 상기 투명 전극(260)을 금속 물질인 Ni/Au의 이중층으로 형성함으로써, 상기 p형 질화물 반도체(240)와의 접촉 저항을 낮추어 준다.
도 5는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, n형 질화물 반도체층(300) 하부에 활성층(310), p형 질화물 반도체층(320)이 순차적으로 형성되어 있고,
상기 p형 질화물 반도체층(320) 하부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(330)이 상호 이격하여 형성되어 있고, 상기 산화물층(330)의 하부와 상기 산화물층(330)이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층(320) 하부에는 접합층(340)이 형성되어 있으며,
상기 접합층(340) 하부에 반사막(350)이 접합되어 있고, 상기 반사막(350) 하부에는 도전성 지지기판(360)이 형성되어 있고, 상기 n형 질화물 반도체층(300) 상부에는 n-전극(370)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.
여기서, 상기 도전성 지지기판(360)은 p-전극으로서의 역할을 하게 되므로 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 도 2에 도시된 발명과 같은 효과를 거둘 수 있으며, 게다가 p-전극과 n-전극이 수직한 구조로 형성되므로 전류의 흐름이 양호하여 동작 전압을 낮추어주며 활성층(310)에서의 전류의 균일도가 좋은 특성을 가지게 된다.
더우기, 상기 n-전극(370)을 형성하기 위해 상기 활성층(310)의 일부 영역을 제거할 필요가 없으며, 그로 인해 발광 면적을 넓힐 수 있어 발광 효율이 증가되게 된다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 질화물 발광 다이오드의 제 1실시예의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(400) 상에 버퍼층(410), n형 질화물 반도체층(420), 활성층(430), p형 질화물 반도체층(440)을 순차적으로 적층한다(도 6a).
다음으로, 상기 p형 질화물 반도체층(440)에서 상기 n형 질화물 반도체층(420)의 일부분까지 메사(Mesa)식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(420)의 일부를 노출시킨다(도 6b).
이어서, 상기 p형 질화물 반도체층(440) 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(450)을 상호 이격하여 형성한다(도 6c).
여기서, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있으며, 상기 산화물층(450)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, SiO2, TCO(Transparent Conducting Oxide) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진다.
그 후, 상기 산화물층(450)의 상부와 상기 산화물층(450)이 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(440)의 상부에 접합층(460)을 형성한다(도 6d).
여기서, 상기 접합층(460)은 Ti, W, Ni 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 상기 접합층(460)은 10 ~ 30 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 접합층(460) 상부에 반사막(470)을 형성한다(도 6e). 상기 반사막(470)은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어진다.
이어서, 상기 반사막(470) 상부에 p-전극(480)을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(420)의 상부에 n-전극(490)을 형성한다(도 6f).
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(500) 상에 버퍼층(510), n형 질화물 반도체층(520), 활성층(530), p형 질화물 반도체층(540)을 순차적으로 적층한다(도 7a).
다음으로, 상기 p형 질화물 반도체층(540)에서 상기 n형 질화물 반도체층(520)의 일부분까지 메사(Mesa)식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(520)의 일부를 노출시킨다(도 7b).
이어서, 상기 p형 질화물 반도체층(540) 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(550)을 상호 이격하여 형성한다(도 7c). 여기서, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있다.
그 후, 상기 산화물층(550)이 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(540) 상부에 투명 전극(560)을 형성한다(도 7d). 여기서, 상기 투명 전극(560)은 Ni/Au 의 이중층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 투명 전극(560)과 상기 산화물층(550) 상부의 일정 영역에 p-전극(570)을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(520)의 상부에 n-전극(580)을 형성한다(도 7e).
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(600) 상에 n형 질화물 반도체층(610), 활성층(620), p형 질화물 반도체층(630)을 순차적으로 형성한다(도 8a).
다음으로, 상기 p형 질화물 반도체층(630) 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(640)을 상호 이격하여 형성한다(도 8b).
그 후, 상기 산화물층(640)의 상부와 상기 산화물층(640)이 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(630) 상부에 접합층(650)을 형성한다(도 8c). 여기서, 상기 접합층(650)은 Ti(티타늄), W(텅스텐), Ni(니켈) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 1 ~ 10 ㎚의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 접합층(650) 상부에 반사막(660)을 형성하고, 상기 반사막(660) 상부에 도전성 지지기판(670)을 형성한다(도 8d).
여기서, 상기 반사막(660)은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어진다.
그리고, 상기 도전성 지지기판(670)은 여기서, p-전극의 역할을 하게 되므로, 전기 전도도가 우수한 금속을 사용하며, 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발 산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 금속을 사용한다.
따라서, 상기 도전성 지지막(670)으로는 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 기판(600)을 상기 n형 질화물 반도체층(610)으로부터 분리시킨다(도 8e). 여기서, 상기 기판(600)의 제거는 엑시머 레이저 등을 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off : LLO)의 방법으로 할 수도 있으며, 건식 및 습식 식각의 방법으로 할 수도 있다.
특히, 상기 기판(600)의 제거는 레이저 리프트 오프 방법으로 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 기판(600)에 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 상기 기판(600)과 상기 n형 질화물 반도체층(610)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 상기 n형 질화물 반도체층(610)의 계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(600)의 분리가 일어난다.
상기 레이저 리프트 오프 공정을 수행한 후, 상기 n형 질화물 반도체층(610)의 거칠어진 표면을 ICP/RIE(Inductively Coupled Plasma/Reactive Ion Etching) 방식으로 연마하는 공정을 수행할 수 있다.
그 후, 상기 n형 질화물 반도체층(610) 하부에 n-전극(680)을 형성한다(도 8f).
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.
본 발명에 의하면, p형 질화물 반도체층 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상에 접합층을 형성함으로써, 상기 산화물층이 투명 전극으로서 역할을 하게 되어 소자의 발광 효율을 높일 수 있고, p-전극으로부터 금속 물질인 반사막과 접합층을 통하여 전류가 흐르게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 오믹 컨택을 형성할 수 있게 되며, 동작 전압을 낮추게 되는 효과가 있다.
그리고, p-전극을 통해 유입된 전류가 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있는 상기 접합층을 통해서 활성층에 균일하게 주입되므로 전류 확산 효과를 증가시키게 되어 소자의 발광 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 상기 산화물층을 복수개의 섬이 상호 이격되어 형성되게 함으로써, 표면 텍스처링(Surface Texturing)의 역할을 하게 되어 광 적출 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기판 상부에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고,
    상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고,
    상기 산화물층의 상부와 상기 산화물층이 형성되어 있지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층이 형성되어 있고, 상기 접합층 상부에 반사막이 접합되어 있고,
    상기 반사막 상부의 일정 영역에는 p-전극이 형성되어 있고, 상기 메사 식각 되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되어 이루어지는 질화물계 발광 다이오드.
  2. 기판 상부에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고,
    상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고,
    상기 산화물층이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 투 명 전극이 형성되어 있고, 상기 투명 전극과 상기 산화물층 상부의 일정 영역에는 p-전극이 형성되어 있고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되어 이루어지는 질화물계 발광 다이오드.
  3. n형 질화물 반도체층 하부에 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 형성되어 있고,
    상기 p형 질화물 반도체층 하부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고, 상기 산화물층의 하부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 하부에는 접합층이 형성되어 있으며,
    상기 접합층 하부에 반사막이 접합되어 있고, 상기 반사막 하부에는 도전성 지지기판이 형성되어 있고, 상기 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되어 이루어지는 질화물계 발광 다이오드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 산화물층은 SiO2 또는 TCO(Transparent Conducting Oxide) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 다이오드.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 중에서 선택된 어느 하 나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 다이오드.
  6. 제2항에 있어서, 상기 투명 전극은 Ni/Au의 이중층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 다이오드.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 접합층은 Ti, W, Ni 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 1 ~ 10㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 다이오드.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 반사막은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 다이오드.
  9. 제3항에 있어서, 상기 도전성 지지기판은 Au, Cu, Ag, Al 중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 다이오드.
  10. 기판 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa)식각하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계;
    상기 산화물층 상부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층을 형성하는 단계;
    상기 접합층 상부에 반사막을 형성하는 단계; 및
    상기 반사막 상부에 p-전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층의 상부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 질화물계 발광 다이오드의 제조방법.
  11. 기판 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa)식각하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계;
    상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 투명 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 산화물층과 상기 투명 전극 상부의 일정 영역에 p-전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 질화물계 발광 다이오드의 제조방법.
  12. 기판 상부에 n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계;
    상기 산화물층 상부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층을 형성하는 단계;
    상기 접합층 상부에 반사막을 형성하고, 상기 반사막 상부에 도전성 지지기판을 형성하는 단계;
    상기 기판을 상기 n형 질화물 반도체층으로부터 분리시키는 단계; 및
    상기 n형 질화물 반도체층 하부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 질화물계 발광 다이오드의 제조방법.
KR20050097099A 2005-10-14 2005-10-14 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법 KR101132885B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050097099A KR101132885B1 (ko) 2005-10-14 2005-10-14 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20050097099A KR101132885B1 (ko) 2005-10-14 2005-10-14 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070041203A true KR20070041203A (ko) 2007-04-18
KR101132885B1 KR101132885B1 (ko) 2012-04-03

Family

ID=38176708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20050097099A KR101132885B1 (ko) 2005-10-14 2005-10-14 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101132885B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120023953A (ko) * 2010-09-03 2012-03-14 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
KR101305746B1 (ko) * 2010-02-09 2013-09-06 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자
US8564009B2 (en) 2011-01-11 2013-10-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Vertical light emitting device
KR20150025999A (ko) * 2013-08-30 2015-03-11 서울바이오시스 주식회사 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030089574A (ko) * 2002-05-16 2003-11-22 시로 사카이 질화갈륨계 화합물 반도체 장치
KR20050031602A (ko) * 2003-09-30 2005-04-06 엘지전자 주식회사 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20050032159A (ko) * 2003-10-01 2005-04-07 삼성전기주식회사 질화갈륨계 반도체 발광 소자 및 그 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101305746B1 (ko) * 2010-02-09 2013-09-06 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자
KR20120023953A (ko) * 2010-09-03 2012-03-14 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
US8564009B2 (en) 2011-01-11 2013-10-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Vertical light emitting device
KR20150025999A (ko) * 2013-08-30 2015-03-11 서울바이오시스 주식회사 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101132885B1 (ko) 2012-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7732822B2 (en) Light emitting device and method of manufacturing the same
KR100599012B1 (ko) 열전도성 기판을 갖는 발광 다이오드 및 그것을 제조하는방법
US6992331B2 (en) Gallium nitride based compound semiconductor light-emitting device
KR101007139B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR101469979B1 (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
US10014442B2 (en) Method for manufacturing vertical type light emitting diode, vertical type light emitting diode, method for manufacturing ultraviolet ray light emitting diode, and ultraviolet ray light emitting diode
JP2009502043A (ja) 光取り出し効率向上のための凹凸化高屈折率表面を有する青色発光ダイオード
KR20110077707A (ko) 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR101154750B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20180074198A (ko) 반도체 발광 소자
KR101132885B1 (ko) 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR100663016B1 (ko) 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR101008268B1 (ko) 외부양자효율 개선을 위한 수직구조 발광다이오드 및 그 제조방법
KR101073249B1 (ko) 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR101239852B1 (ko) ＧａＮ계 화합물 반도체 발광 소자
KR100699056B1 (ko) 복수의 발광셀을 갖는 발광다이오드 및 그 제조방법
KR101534846B1 (ko) 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자및 제조방법
KR100751632B1 (ko) 발광 소자
KR20140145742A (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR101805301B1 (ko) 광추출효율 향상을 위한 p-형 오믹 접합 전극 패턴을 구비한 자외선 발광 다이오드 소자
KR101220407B1 (ko) 반도체 발광 소자
KR102426781B1 (ko) 반도체 소자 및 이를 구비한 발광 모듈
KR100652346B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR100691123B1 (ko) 수직형 발광 다이오드의 제조방법
KR100585918B1 (ko) 질화물계 반도체소자의 전극

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141223

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151216

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161214

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171212

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181210

Year of fee payment: 8