KR20070097619A - Light emitting device having zenor diode therein and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 탑재한 발광 다이오드 패키지의 일 예를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of a light emitting diode package equipped with a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 발광 다이오드 패키지의 등가회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of the LED package of FIG. 2.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 발광소자 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제너 다이오드를 구비하는 발광소자 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a light emitting device having a zener diode and a method of manufacturing the same.
발광 다이오드는 순방향 전류에 의해 광을 방출하는 광전변환(electroluminescence) 소자이다. 인듐인(InP), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP) 등의 화합물 반도체가 적색 또는 녹색의 광을 방출하는 발광 다이오드의 재료로 사용되 어 왔으며, 질화갈륨(GaN) 계열의 화합물 반도체가 자외선 및 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드의 재료로 개발되어 사용되어 오고 있다.A light emitting diode is an electroluminescence device that emits light by a forward current. Compound semiconductors, such as indium phosphorus (InP), gallium arsenide (GaAs), and gallium phosphorus (GaP), have been used as materials for light emitting diodes emitting red or green light, and gallium nitride (GaN) series compound semiconductors have been used. It has been developed and used as a material of a light emitting diode that emits ultraviolet light and blue light.
발광 다이오드는 각종 표시장치, 백라이트 광원 등에 널리 사용되고 있으며, 최근, 적, 녹, 청색광을 각각 방출하는 3개의 발광 다이오드 칩들을 이용하거나, 또는 형광체를 사용하여 파장을 변환시킴으로써 백색광을 방출하는 기술이 개발되어 조명장치로도 그 적용 범위를 넓히고 있다.Light emitting diodes are widely used in various display devices, backlight sources, and the like. Recently, a technology for emitting white light by using three light emitting diode chips emitting red, green, and blue light, or converting wavelengths using phosphors has been developed. Therefore, the lighting device is also expanding its application range.
일반적으로, GaN 계열의 화합물 반도체는 결정결함의 발생을 줄이기 위해 결정구조 및 격자상수가 유사한 사파이어 기판 상에 에피택셜 성장된다. 사파이어는 절연물질이므로, 발광 다이오드의 전극패드들은 에피층의 성장면 상에 형성된다. 그러나 사파이어와 같은 절연물질의 기판을 사용할 경우, 외부로부터 유입된 정전기에 의한 정전 방전(electrostatic discharge)을 방지하기 어려우며, 따라서 다이오드의 손상이 유발되기 쉬워 소자의 신뢰성을 저하시킨다. 따라서 발광 다이오드를 패키지할 때, 정전 방전을 방지하기 위해 별개의 제너 다이오드를 발광 다이오드와 함께 장착하여 사용한다. 그러나 제너 다이오드는 값이 비싸고, 제너 다이오드를 실장하는 공정들의 추가로 인해 발광 다이오드 패키지 공정수 및 제조 비용이 증가된다.In general, GaN-based compound semiconductors are epitaxially grown on sapphire substrates with similar crystal structures and lattice constants to reduce the occurrence of crystal defects. Since sapphire is an insulating material, electrode pads of the light emitting diode are formed on the growth surface of the epi layer. However, when using a substrate made of an insulating material such as sapphire, it is difficult to prevent electrostatic discharge due to static electricity introduced from the outside, and thus damage of the diode is likely to be caused, thereby reducing the reliability of the device. Therefore, when packaging a light emitting diode, a separate zener diode is used together with the light emitting diode to prevent electrostatic discharge. However, Zener diodes are expensive and the addition of processes to mount Zener diodes increases the number of LED package processes and manufacturing costs.
또한, 사파이어는 열전도율이 낮아 발광 다이오드에서 발생된 열을 외부로 쉽게 방출하지 못한다. 이러한 낮은 열방출 성능은 고출력을 필요로하는 분야에서 발광 다이오드의 적용을 어렵게 한다.In addition, sapphire has a low thermal conductivity, and thus does not easily release heat generated from the light emitting diodes to the outside. This low heat dissipation performance makes it difficult to apply light emitting diodes in applications requiring high power.
한편, 발광 다이오드에 전류를 공급하기 위해 투명전극층이 형성된다. 일반 적으로 Ni/Au 투명전극층 및 ITO 투명전극층이 사용되고 있으나, 이들은 광 투과 특성의 한계로 인해 그 두께가 대략 0.005~0.2㎛ 제한된다. 이러한 두께 제한은 투명전극층의 다양한 형상 설계를 어렵게 하며, 그 결과 균일한 광분포를 얻기 어렵다.Meanwhile, a transparent electrode layer is formed to supply a current to the light emitting diode. Generally, Ni / Au transparent electrode layers and ITO transparent electrode layers are used. However, the thickness of the Ni / Au transparent electrode layer and the ITO transparent electrode layer are limited to about 0.005˜0.2 μm due to the limitation of light transmission characteristics. This thickness limitation makes it difficult to design various shapes of the transparent electrode layer, and as a result, it is difficult to obtain a uniform light distribution.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 다이오드와 제너 다이오드를 단일칩 내에 구비하는 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a light emitting device including a light emitting diode and a zener diode in a single chip, and a method of manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 열방출 성능이 우수한 기판을 사용하여 고출력을 달성할 수 있는 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device capable of achieving high output using a substrate having excellent heat dissipation performance and a method of manufacturing the same.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 다양한 형상 설계가 가능한 투명전극층을 채택한 발광소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device employing a transparent electrode layer capable of various shape designs and a method of manufacturing the same.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명은 제너 다이오드를 구비하는 발광소자 및 그것을 제조하는 방법이 개시된다. 본 발명의 일 태양에 따른 발광 소자는 제너 다이오드 영역 및 발광 다이오드 영역을 갖는 P형 실리콘 기판을 포함한다. 제1 N형 화합물 반도체층이 상기 P형 실리콘 기판의 제너 다이오드 영역에 접합되어 상기 P형 실리콘 기판과 함께 제너 다이오드 특성을 나타낸다. 또한, 제2 N형 화합물 반도체층이 상기 P형 실리콘 기판의 발광 다이오드 영역 상에 위치한다. 상기 제2 N형 화합물 반도체층은 상기 제1 N형 화합물 반도체층으로부터 이격된다. 한편, P형 화합물 반도체층이 상기 제2 N형 화합물 반도체층 상부에 위치하고, 상기 제2 N형 화합물 반도체층과 상기 P형 화합물 반도체층 사이에 활성층이 개재된다. 이에 더하여, ZnO 투명전극층이 상기 P형 화합물 반도체층 상에 형성된다. 이에 따라, 상기 P형 실리콘 기판과 제1 N형 화합물 반도체층을 포함하는 제너 다이오드와 상기 제2 N형 화합물 반도체층, 활성층 및 P형 화합물 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 단일 칩 내에 갖는 발광 소자를 제공할 수 있어 발광 다이오드의 정전 방전 손상을 방지할 수 있다. 또한, 실리콘 기판을 채택함으로써 열방출 성능이 우수한 발광소자를 제공할 수 있으며, ZnO 투명전극층을 채택함으로써 투명전극층을 두껍게 형성할 수 있어 투명전극층의 다양한 형상 설계가 가능하다.In order to achieve the above technical problem, the present invention discloses a light emitting device having a zener diode and a method of manufacturing the same. A light emitting device according to an aspect of the present invention includes a P-type silicon substrate having a zener diode region and a light emitting diode region. A first N-type compound semiconductor layer is bonded to the zener diode region of the P-type silicon substrate to exhibit zener diode characteristics with the P-type silicon substrate. In addition, a second N-type compound semiconductor layer is positioned on the light emitting diode region of the P-type silicon substrate. The second N-type compound semiconductor layer is spaced apart from the first N-type compound semiconductor layer. On the other hand, a P-type compound semiconductor layer is located above the second N-type compound semiconductor layer, and an active layer is interposed between the second N-type compound semiconductor layer and the P-type compound semiconductor layer. In addition, a ZnO transparent electrode layer is formed on the P-type compound semiconductor layer. Accordingly, a light emitting device having a zener diode including the P-type silicon substrate and the first N-type compound semiconductor layer, and a light emitting diode including the second N-type compound semiconductor layer, the active layer, and the P-type compound semiconductor layer in a single chip. It can be provided to prevent the electrostatic discharge damage of the light emitting diode. In addition, it is possible to provide a light emitting device having excellent heat dissipation performance by adopting a silicon substrate, and the transparent electrode layer can be formed thick by adopting a ZnO transparent electrode layer.
한편, 상기 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들은 상기 P형 실리콘 기판 상에 성장된 동일한 N형 화합물 반도체층으로부터 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 N형 화합물 반도체층과 제2 N형 화합물 반도체층을 동일한 공정을 사용하여 형성할 수 있어 공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the first and second N-type compound semiconductor layers may be formed from the same N-type compound semiconductor layer grown on the P-type silicon substrate. Therefore, the first N-type compound semiconductor layer and the second N-type compound semiconductor layer can be formed using the same process, and the process can be prevented from becoming complicated.
한편, 상기 P형 화합물 반도체층은 상기 제2 N형 화합물 반도체층의 일 영역 상에 위치하고, 상기 제2 N형 화합물 반도체층의 다른 영역은 노출될 수 있다. 이에 따라, 전극패드들을 다양하게 형성할 수 있다.The P-type compound semiconductor layer may be positioned on one region of the second N-type compound semiconductor layer, and another region of the second N-type compound semiconductor layer may be exposed. Accordingly, the electrode pads may be variously formed.
상기 ZnO 투명전극층은 상기 P형 화합물 반도체층 상에 위치한다. 또한, 상기 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들과 상기 투명전극층 상에 각각 전극패드들이 형성될 수 있다.The ZnO transparent electrode layer is positioned on the P-type compound semiconductor layer. In addition, electrode pads may be formed on the first and second N-type compound semiconductor layers and the transparent electrode layer, respectively.
본 발명의 다른 태양에 따른 발광 소자 제조방법은 제너 다이오드 영역 및 발광 다이오드 영역을 갖는 P형 실리콘 기판 상에 N형 화합물 반도체층, 활성층, P형 화합물 반도체층 및 ZnO 투명전극층을 성장시키는 것을 포함한다. 상기 ZnO 투명전극층, P형 화합물 반도체층, 활성층 및 N형 화합물 반도체층은 사진 및 식각공정을 사용하여 패터닝된다. 상기 패터닝 공정에 의해, 상기 제너 다이오드 영역 상에 상부면이 노출된 제1 N형 화합물 반도체층이 형성되고, 상기 발광 다이오드 영역 상에 발광 다이오드가 형성된다. 또한, 상기 발광 다이오드 상에 한정된 ZnO 투명전극층이 형성된다. 상기 P형 실리콘 기판과 상기 제1 N형 화합물 반도체층은 제너 다이오드 특성을 가지며, 상기 발광 다이오드는 상기 제1 N형 화합물 반도체층으로부터 이격된 제2 N형 화합물 반도체층, 상기 제2 N형 화합물 반도체층 상부에 위치하는 P형 화합물 반도체층 및 상기 P형 화합물 반도체층과 상기 제2 N형 화합물 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함한다. 이에 따라, 제너 다이오드와 발광 다이오드가 단일 칩 내에 형성된 발광소자가 제조되며, 따라서 정전 방전을 방지하기 위해 별개의 제너 다이오드를 제조하거나 그것을 장착하는 공정들을 생략할 수 있다.A light emitting device manufacturing method according to another aspect of the present invention includes growing an N-type compound semiconductor layer, an active layer, a P-type compound semiconductor layer and a ZnO transparent electrode layer on a P-type silicon substrate having a zener diode region and a light emitting diode region. . The ZnO transparent electrode layer, the P-type compound semiconductor layer, the active layer, and the N-type compound semiconductor layer are patterned using photolithography and etching processes. By the patterning process, a first N-type compound semiconductor layer having an upper surface exposed on the zener diode region is formed, and a light emitting diode is formed on the light emitting diode region. In addition, a ZnO transparent electrode layer defined on the light emitting diode is formed. The P-type silicon substrate and the first N-type compound semiconductor layer have zener diode characteristics, and the light emitting diode has a second N-type compound semiconductor layer spaced apart from the first N-type compound semiconductor layer, and the second N-type compound And an active layer interposed between the P-type compound semiconductor layer and the second N-type compound semiconductor layer positioned on the semiconductor layer. Accordingly, a light emitting device in which a zener diode and a light emitting diode are formed in a single chip is manufactured, and thus processes for manufacturing or mounting a separate zener diode to prevent electrostatic discharge can be omitted.
한편, 상기 발광 다이오드 상에 한정된 ZnO 투명전극층은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 예컨대 그 측면들이 상기 P형 화합물 반도체층에 수직한 면에 대해 소정각도로 경사지게 형성될 수 있다.Meanwhile, the ZnO transparent electrode layer defined on the light emitting diode may be formed in various shapes, for example, the side surfaces thereof may be formed to be inclined at a predetermined angle with respect to a surface perpendicular to the P-type compound semiconductor layer.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention can be fully conveyed to those skilled in the art. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(20)를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a
도 1을 참조하면, P형 실리콘 기판(21)은 제너 다이오드 영역(A) 및 발광 다이오드 영역(B)을 갖는다. 제너 다이오드 영역(A) 상에 제1 N형 화합물 반도체층(23a)이 위치한다. 상기 제1 N형 화합물 반도체층(23a)과 P형 실리콘 기판(21)은 p-n 접합되어 제너 다이오드(22)를 구성한다.Referring to FIG. 1, the P-
한편, 상기 P형 실리콘 기판(21)의 발광 다이오드 영역(B) 상에 제2 N형 화합물 반도체층(23b)이 위치한다. 상기 제2 N형 화합물 반도체층(23b)은 제1 N형 화합물 반도체층(23a)으로부터 이격된다. 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23a, 23b)은 P형 실리콘 기판(21) 상에 성장된 동일한 N형 화합물 반도체층으로부터 형성될 수 있다. 즉, P형 실리콘 기판(21) 상에 성장된 N형 화합물 반도체층을 분리함으로써 상기 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23a, 23b)을 형성할 수 있다.Meanwhile, the second N-type
상기 P형 실리콘 기판(21)은 반도체 제조 공정에서 일반적으로 사용되는 것으로, 사파이어 기판에 비해 더 큰 크기로 제공될 수 있으며, 가격이 싸다. 또한, 상기 P형 실리콘 기판(21)에 임플랜테이션(Implantation)과 같은 이온 주입 기술을 사용하여 P형 불순물들이 추가로 도핑될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23)은 (Al, In, Ga)N 화합물 반도체로 형성될 수 있다.The P-
한편, 상기 제2 N형 화합물 반도체층(23b) 상부에 P형 화합물 반도체층(27)이 위치하고, 제2 N형 화합물 반도체층(23b)과 P형 화합물 반도체층(27) 사이에 활성층이 개재된다. 상기 활성층(25)은 단일층으로 형성된 단일 양자웰(single quantum well) 또는 적층 구조의 다중 양자웰(multi-quantum well)일 수 있다. 상기 활성층(25) 및 상기 P형 화합물 반도체층(27)은 각각 (Al, Ga, In)N의 반도체층으로 형성될 수 있다. P형 화합물 반도체층(27)은, 도시한 바와 같이, 제2 N형 화합물 반도체층(23b)의 일 영역 상부에 위치할 수 있으며, 제2 N형 화합물 반도체층(23b)의 다른 영역은 노출될 수 있다.Meanwhile, a P-type
상기 제 N형 화합물 반도체층(23b), 활성층(25) 및 P형 화합물 반도체층(27)은 발광 다이오드(26)를 구성한다.The N-type
ZnO 투명전극층(29)이 상기 P형 화합물 반도체층(27) 상에 형성된다. ZnO 투명전극층(29)은 분자선 성장법, 금속유기화학 기상증착법 등을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 ZnO 투명전극층(29)은 P형 화합물 반도체층(27)에 오믹콘택되며, 이를 위해 고농도 도핑된 터널층(도시하지 않음)과 같은 통상의 기술적 수단이 채택될 수 있다.A ZnO
ZnO는 식각성이 뛰어나고 또한 광 투과성 및 전기적 성질이 우수한 금속 산화물이다. 따라서, ZnO 투명전극층(29)은 Ni/Au 및 인디움틴산화막(ITO)에 비해 상대적으로 두껍게 형성될 수 있으며, 이에 따라 광 방출 특성 향상을 위해 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 ZnO 투명전극층(29)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 광의 방출방향을 따라 점진적으로 좁아지는 단면 형상, 즉 그 측면들이 P 형 화합물 반도체층(27)에 수직한 면에 대해 소정각도로 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 투명전극층(29)의 형상은 내부 전반사에 기인하여 광이 손실되거나 발광 다이오드(26)의 상부 모서리 근처에 광이 집중되는 것을 방지한다. 이에 따라, 발광 다이오드(26)의 발광 효율이 개선되며, 발광 다이오드(26)가 균일한 광분포를 나타낸다.ZnO is a metal oxide that is excellent in etching and excellent in light transmittance and electrical properties. Therefore, the ZnO
이에 더하여, 상기 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23a, 23b) 상에 N형 전극패드들(31a, 31b)이 형성되고, 상기 ZnO 투명전극층(29) 상에 P형 전극패드(33)가 형성된다. 전극패드들(31a, 31b, 33)은 제너 다이오드(22) 및 발광 다이오드(26)를 외부 회로에 전기적으로 연결하는 콘택 패드들로 사용된다. 이에 더하여, P형 실리콘 기판(21)의 하부면에도 전극패드(35)가 형성될 수 있다.In addition, N-
본 실시예에 따르면, P형 실리콘 기판(21) 상에 발광 다이오드(26)를 형성함으로써, 발광 다이오드(26)에서 생성된 열을 쉽게 방출할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 소자는 제너 다이오드(22)를 내부에 포함하므로, 정전 방전에 의한 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 종래, 발광 소자와 함께 탑재되는 제너 다이오드를 생략할 수 있어, 패키지 공정수 및 패키지 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, ZnO 투명전극층(29)을 채택함으로써, 균일한 광분포 및 개선된 발광효율을 갖는 발광소자를 제공할 수 있다.According to this embodiment, by forming the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(20)를 탑재한 발광 다이오드 패키지의 일 예를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2의 발광 다이오드 패키지의 등가회로도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an example of a light emitting diode package equipped with a
도 2를 참조하면, 발광 다이오드 패키지는 발광소자(20)를 외부전원에 전기적으로 연결하기 위한 리드들(37a, 37b)을 포함한다. 발광소자(20)는 리드(37a) 상에 다이본딩되며, 이에 따라 실리콘 기판(21)이 리드(37a)에 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 2, the LED package includes
한편, 제너 다이오드(22) 상의 N형 전극 패드(31a)와 발광 다이오드(26) 상의 P형 전극 패드(33)가 본딩와이어들을 통해 리드(37b)에 전기적으로 연결되고, 발광 다이오드(26) 상의 N형 전극 패드(31b)는 본딩와이어를 통해 리드(37a)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 발광 다이오드(26)와 제너 다이오드(22)가, 도 3에 도시된 회로와 같이, 역병렬로 연결된다. Meanwhile, the N-
리드들(37a, 37b)에 전원을 연결하여 순방향 전압을 인가하면, 발광 다이오드(26)에 순방향 전압이 인가되어 광이 방출된다. 한편, 제너 다이오드(22)는 발광 다이오드(26)의 순방향 전압이 과도하게 증가하는 것을 방지하여 발광 다이오드(26)가 과전압에 의해 손상되는 것을 방지한다. 상기 제너 다이오드(22)의 항복전압은 P형 실리콘 기판(21)의 도핑농도 및/또는 제1 N형 화합물 반도체층(23a)의 도핑농도를 조절하여 제어될 수 있다.When a forward voltage is applied by connecting power to the
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 제너 다이오드 영역 및 발광 다이오드 영역을 갖는 P형 실리콘 기판(21) 상에 N형 화합물 반도체층(23), 활성층(25) 및 P형 화합물 반도체층(27)을 성장시킨다. 상기 N형 화합물 반도체층(23), 활성층(25) 및 P형 화합물 반도체층(27)은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 수소화물 기상성장(HVPE) 또는 분자선 성장(MBE) 기술을 사용하여 P형 실리콘 기판(21) 상에 성장될 수 있다.Referring to FIG. 4, an N-type
N형 화합물 반도체층(23)을 성장시키기 전에, 상기 P형 실리콘 기판(21) 중 적어도 제너 다이오드 영역(A)은 임플랜테이션과 같은 이온 주입 기술을 사용하여 P형 불순물이 추가로 도핑될 수 있다.Before growing the N-type
한편, 상기 P형 화합물 반도체층(27) 상에 ZnO 투명전극층(29)을 형성한다. 상기 ZnO 투명전극층(29)은 분자선 성장 또는 금속유기화학 기상증착 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 ZnO 투명전극층(29)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층과 유사한 에너지 밴드갭을 가지므로, 광투과성이 우수하다. 따라서, 상기 ZnO 투명전극층(29)은 종래 Ni/Au 또는 ITO 등의 투명전극층에 비해 더 두꺼운 두께로 형성될 수 있으며, 예컨대 수 내지 수십 마이크론의 두께로 형성될 수 있다.Meanwhile, a ZnO
도 5를 참조하면, 상기 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27), 활성층(25) 및 N형 화합물 반도체층(23)을 사진 및 식각공정을 사용하여 패터닝하여 상기 층들(23, 25, 27, 29)을 분리시킨다. 이에 따라, 제너 다이오드 영역(A) 상의 제1 N형 화합물 반도체층(23a)과 발광 다이오드 영역(B) 상의 제2 N형 화합물 반도체층(23b)이 서로 이격된다.Referring to FIG. 5, the ZnO
도 6을 참조하면, 상기 층들(23, 25, 27, 29)을 다시 패터닝하여, 발광 다이오드 영역(B) 상의 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)의 일부를 제거한다. 그 결과, 발광 다이오드 영역(B) 상의 제1 N형 화합물 반도체층(23b)의 일 영역 상에 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)이 잔존하고, 다른 영역의 제1 N형 화합물 반도체층(23b)이 노출된다.Referring to FIG. 6, the
한편, 상기 제너 다이오드 영역(A) 상의 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)을 제거한다. 상기 제너 다이오드 영역(A) 상의 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)은 발광 다이오드 영역(B) 상의 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)의 일부를 제거하는 동안 함께 제거될 수 있다.Meanwhile, the ZnO
이어서, 상기 ZnO 투명전극층(29)은 그 단면이 요구되는 형상을 갖도록 다시 패터닝될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 그 측면들이 경사지게 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 ZnO 투명전극층(29)은 상기 제2 N형 화합물 반도체층(23)을 노출시키기 위해 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층의 일부를 제거하는 동안 함께 소정의 형상을 갖도록 패터닝될 수도 있다.Subsequently, the ZnO
그후, 노출된 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23a, 23b) 상에 N형 전극패드들(도 1의 31a, 31b)을 형성하고, 상기 ZnO 투명금속층(29) 상에 P형 전극패드(33)를 형성한다. 또한, P형 실리콘 기판(21)의 하부면에 전극패드(35)를 형성할 수 있다. 이에 따라, 도 1의 발광소자(20)가 완성된다.Subsequently, N-
본 실시예에 있어서, 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23a, 23b)을 분리한 후, 발광 다이오드 영역(B) 상의 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층의 일부 및 제너 다이오드 영역(A) 상의 ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층을 제거하는 것으로 설명하였으나, ZnO 투명전극층(29), P형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)을 먼저 패터닝한 후, 제1 및 제2 N형 화합물 반도체층들(23a, 23b)을 분리할 수도 있다.In the present embodiment, after separating the first and second N-type compound semiconductor layers 23a and 23b, the ZnO
본 실시예들에 따르면, 단일 칩 내에 제너 다이오드(22) 및 발광 다이오드(26)를 갖는 발광소자를 제조할 수 있으며, ZnO 투명전극층(29)을 채택하여 광 방출면의 형상을 용이하게 제어할 수 있다.According to the present embodiments, a light emitting device having a
본 발명의 실시예들에 따르면, 발광 다이오드와 제너 다이오드를 단일칩 내에 구비하는 발광소자를 제공할 수 있으며, 열방출 성능이 우수한 실리콘 기판을 채택함으로써 고출력을 달성할 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다. 또한, ZnO 투명전극층을 채택함으로써 종래의 Ni/Au 및 ITO에 비해 투명전극층을 더 두껍게 형성할 수 있어 광 방출면의 다양한 형상 설계가 가능하다. 따라서, 내부 전반사에 의한 광 손실을 감소시킬 수 있으며, 균일한 광분포를 나타내는 발광 소자를 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, it is possible to provide a light emitting device having a light emitting diode and a zener diode in a single chip, and to provide a light emitting device capable of achieving high output by adopting a silicon substrate having excellent heat emission performance. have. Further, by adopting the ZnO transparent electrode layer, the transparent electrode layer can be formed thicker than conventional Ni / Au and ITO, so that various shapes of the light emitting surface can be designed. Therefore, it is possible to reduce light loss due to total internal reflection, and to provide a light emitting device exhibiting uniform light distribution.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017039208A1 (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 서울바이오시스주식회사 | Light-emitting element having zno transparent electrode and method for manufacturing same |
KR20170028162A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 서울바이오시스 주식회사 | METHOD OF FABRICATING LIGHT-EMITTING apparatus |
KR20170028667A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-14 | 서울바이오시스 주식회사 | LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING ZnO TRANSPARENT ELECTRODE |
KR20170035215A (en) * | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 서울바이오시스 주식회사 | LIGHT EMITTING DEVICE HAVING ZnO TRANSPARENT ELECTRODE LAYER |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW492202B (en) | 2001-06-05 | 2002-06-21 | South Epitaxy Corp | Structure of III-V light emitting diode (LED) arranged in flip chip configuration having structure for preventing electrostatic discharge |
KR100665116B1 (en) * | 2005-01-27 | 2007-01-09 | 삼성전기주식회사 | Galium Nitride-Based Light Emitting Device Having LED for ESD Protection |
KR100631907B1 (en) * | 2005-02-23 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | Gallium nitride based light emitting device with P-N diode for ESD protection |
-
2006
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8637885B2 (en) | 2010-02-18 | 2014-01-28 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, light emitting device package, method of manufacturing light emitting device and lighting system |
US9287465B2 (en) | 2010-02-18 | 2016-03-15 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, light emitting device package, method of manufacturing light emitting device and lighting system |
WO2017039208A1 (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | 서울바이오시스주식회사 | Light-emitting element having zno transparent electrode and method for manufacturing same |
KR20170028162A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 서울바이오시스 주식회사 | METHOD OF FABRICATING LIGHT-EMITTING apparatus |
US10411164B2 (en) | 2015-09-03 | 2019-09-10 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Light-emitting element having ZnO transparent electrode and method for manufacturing same |
CN111416025A (en) * | 2015-09-03 | 2020-07-14 | 首尔伟傲世有限公司 | Light-emitting element and method for manufacturing light-emitting element |
KR20170028667A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-14 | 서울바이오시스 주식회사 | LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING ZnO TRANSPARENT ELECTRODE |
KR20170035215A (en) * | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 서울바이오시스 주식회사 | LIGHT EMITTING DEVICE HAVING ZnO TRANSPARENT ELECTRODE LAYER |
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