KR20070106237A - Iii-nitride semiconductor light emitting device - Google Patents

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KR20070106237A
KR20070106237A KR1020060038875A KR20060038875A KR20070106237A KR 20070106237 A KR20070106237 A KR 20070106237A KR 1020060038875 A KR1020060038875 A KR 1020060038875A KR 20060038875 A KR20060038875 A KR 20060038875A KR 20070106237 A KR20070106237 A KR 20070106237A
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김창태
최병균
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주식회사 에피밸리
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    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission

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Abstract

An III-group nitride semiconductor light emitting device is provided to solve a thermal problem of a light emitting device by forming a heat generation controlling region in the center of a light emitting device and by forming a protection device in a region for controlling the generation of heat. A plurality of nitride semiconductor layers include an active layer that generates light by recombination of electrons and holes. The plurality of nitride semiconductor layers are divided to form a light emitting diode region. An III-group nitride semiconductor light emitting device includes the plurality of nitride semiconductor layers, the light emitting diode region and a protection device region. The protection device is formed in a region that controls generation of heat in the light emitting device. The heat generation controlling region can be positioned in the center of the device.

Description

3족 질화물 반도체 발광소자{Ⅲ-NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}Group III nitride semiconductor light emitting device {Ⅲ-NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional Group III nitride semiconductor light emitting device,

도 2는 p-n 접합 다이오드의 전압-전류 특성을 나타내는 그래프,2 is a graph showing voltage-current characteristics of a p-n junction diode;

도 3은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 도면,3 is a view showing another example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device,

도 4는 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 단면도,4 is a cross-sectional view showing still another example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the related art;

도 5는 도 4의 회로도,5 is a circuit diagram of FIG. 4;

도 6은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정의 한 단계를 설명하는 도면,6 is a view for explaining one step of the manufacturing process of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정의 또 다른 단계를 설명하는 도면,7 is a view for explaining another step of the manufacturing process of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정의 또 다른 단계를 설명하는 도면8 is a view for explaining another step of the manufacturing process of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 단면을 나타내는 도면,9 is a cross-sectional view of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

도 10은 도 9의 회로도,10 is a circuit diagram of FIG. 9;

도 11은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 평면도.11 is a plan view of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.

본 발명은 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 종래의 한 개의 p-n 접합을 갖는 3족 질화물 반도체 발광소자의 단점인 역방향 전압 인가 특성을 개선한 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device, and to a group III nitride semiconductor light emitting device having improved reverse voltage application characteristics, which is a disadvantage of a group III nitride semiconductor light emitting device having a single p-n junction.

종래의 3족 질화물 반도체 발광소자는 역방향 전압에 대한 항복전압(Vr; breakdown voltage)이 수십 볼트 정도로 낮아 외부의 순간적인 역방향 전압이나, 정전기 등에 의해 소자가 파괴되거나, 혹은 알지 못하는 정전기 등으로 인하여, 잠재적인 결함이 발생하게 되어 소자의 신뢰성이 취약하게 된다.The conventional Group III nitride semiconductor light emitting device has a breakdown voltage (Vr) of about tens of volts due to the reverse voltage, and the device is destroyed by an external instantaneous reverse voltage, static electricity, or the like due to unknown static electricity. Potential defects will occur, making the device less reliable.

도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 단면도로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 에피성장되는 버퍼층(200), 버퍼층(200) 위에 에피성장되는 n형 질화물 반도체층(300), n형 질화물 반도체층(300) 위에 에피성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 에피성장되는 p형 질화물 반도체층(500), p형 질화물 반도체층(500) 위에 형성되는 p측 전극(600), p측 전극(600) 위에 형성되는 p측 본딩 패드(700), p형 질화물 반도체층(500)과 활성층(400)이 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(301) 위에 형성되는 n측 전극(800)을 포함한다. 1 is a cross-sectional view of a conventional Group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the Group III nitride semiconductor light emitting device is epitaxially grown on the substrate 100, the substrate 100, and n-type epitaxially grown on the buffer layer 200. On the nitride semiconductor layer 300, the active layer 400 epitaxially grown on the n-type nitride semiconductor layer 300, on the p-type nitride semiconductor layer 500 and p-type nitride semiconductor layer 500 epitaxially grown on the active layer 400. P-type electrode 600 to be formed, p-side bonding pad 700 to be formed on p-side electrode 600, p-type nitride semiconductor layer 500 and active layer 400 are mesa-etched n-type nitride semiconductor layer exposed And an n-side electrode 800 formed over the 301.

3족 질화물 반도체 발광소자의 구동 원리는 p측 전극(600)을 통해 들어오는 정공과 n측 전극(800)을 통해 들어오는 전자가 활성층(400)에서 결합하여 활성층(400) 물질 조성의 에너지 밴드갭에 해당하는 빛을 방출하는 p-n 접합 다이오드 구조이다. 통상 발광 다이오드의 전기적인 특성은 순방향 전압에서 문턱전압 (Vth)에서 통전되며, 역방향 전압에서는 항복전압(-Vr)까지는 전류가 거의 흐르지 않다가, 항복전압을 넘으면 전류가 급격하게 흐르게 된다. 도 2에 나타난 이런 항복전압(-Vr)은 p-n 접합의 도핑 농도 및 발광 다이오드를 구성하는 물질의 결정 품질에 의하여 변하게 된다. 보통 3족 질화물 반도체 발광소자의 경우 항복전압은 수십 (10~60V) 볼트 정도이다. The driving principle of the group III nitride semiconductor light emitting device is that holes coming in through the p-side electrode 600 and electrons coming in through the n-side electrode 800 are combined in the active layer 400 in the energy band gap of the active layer 400 material composition. It is a pn junction diode structure that emits the corresponding light. In general, the electrical characteristics of the light emitting diode are energized at the threshold voltage (Vth) at the forward voltage, almost no current flows up to the breakdown voltage (-Vr) at the reverse voltage, the current flows rapidly when the breakdown voltage is exceeded. This breakdown voltage (-Vr) shown in FIG. 2 is changed by the doping concentration of the p-n junction and the crystal quality of the material constituting the light emitting diode. In the case of a group III nitride semiconductor light emitting device, the breakdown voltage is about tens of volts (10 to 60V).

3족 질화물 반도체 발광소자의 동작전압을 낮게 유지하기 위하여 p-n 접합에 도핑 농도를 증가시키면 항복전압은 낮아져서 10~30 V로 저하될 수 있다. 이런 경우 외부의 정전기 등에 취약하여 3족 질화물 반도체 발광소자가 파괴되거나, p-n 접합에 전기적 충격이 가해져서 서서히 혹은 급격히 소자의 신뢰성이 악화되는 현상이 발생한다. 특히 소자를 조립하는 경우에 이러한 정전기 현상이 많이 발생하기 때문에 이러한 역방향 전압 인가는 매우 심각히 소자의 신뢰성 및 조립 수율의 저하를 초래한다.Increasing the doping concentration in the p-n junction to lower the operating voltage of the group III nitride semiconductor light emitting device can lower the breakdown voltage to 10 ~ 30V. In this case, the group III nitride semiconductor light emitting device is destroyed due to external static electricity, or an electric shock is applied to the p-n junction so that the reliability of the device may be gradually or rapidly deteriorated. In particular, since such electrostatic phenomena occur in the case of assembling the device, such reverse voltage application very seriously leads to a decrease in the reliability and assembly yield of the device.

도 3은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 도면으로서, 3족 질화물 반도체 발광소자의 조립시에 제너 다이오드(120)를 역방향으로 병렬 연결하여, 3족 질화물 반도체 발광소자에 역방향 전기적 충격이 인가되었을 경우 제너 다이오드(120)가 순방향이 되어 충격을 흡수하게 하는 것이다.(미국 특허 US5,914,501호, 발명의 명칭 : "Light Emitting Diode Assembly Having Integrated Electrostatic Discharge Protection") 이 기술은 비교적 간단하고 구현이 용이하지만 제너 다이오드라는 새로운 소자가 추가되어 비용 증가 및 전체 소자의 크기가 커지고 조립공정이 복잡해지는 단점을 가지게 된다. 3 is a view illustrating still another example of a conventional Group III nitride semiconductor light emitting device, and when the Group III nitride semiconductor light emitting device is assembled, the Zener diodes 120 are connected in the opposite direction in parallel to the group III nitride semiconductor light emitting device. When a reverse electric shock is applied, the zener diode 120 is forwarded to absorb the shock. (US Patent No. 5,914,501, entitled "Light Emitting Diode Assembly Having Integrated Electrostatic Discharge Protection") Although relatively simple and easy to implement, new devices called zener diodes are added, which increases the cost, increases the overall size of the device, and complicates the assembly process.

도 4는 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 단면도로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 두 개의 n형 반도체층(22), 활성층(23), p형 반도체층(24)을 형성한 후, 이 두 개의 p-n접합 다이오드를 이온 주입 영역(301; ion implantated region)에 의해 전기적으로 절연시킨 다음, 유전체(30) 위에 금속배선(34)을 이용해 두 개의 p-n 접합 다이오드를 극성이 반대가 되게 병렬로 연결하여 ESD(electrostatic discharge)로부터 3족 질화물 반도체 발광소자를 보호하는 구조를 개시하고 있다.(미국특허 6,547,249B2호, 발명의 명칭 : "Monolithic Series / Parallel LED Arrays Formed On Highly Resistive Substrates") 4 is a cross-sectional view showing still another example of a conventional Group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the Group III nitride semiconductor light emitting device includes two n-type semiconductor layers 22, an active layer 23, and a p-type semiconductor layer 24. After the formation, the two pn junction diodes are electrically insulated by an ion implanted region (301), and then the two pn junction diodes are polarized using a metallization 34 over the dielectric 30. A structure for protecting a group III nitride semiconductor light emitting device from an electrostatic discharge (ESD) by connecting them in parallel in reverse is disclosed. (US Pat. No. 6,547,249B2, title of the invention: "Monolithic Series / Parallel LED Arrays Formed On Highly Resistive Substrates ")

상기 3족 질화물 반도체 발광소자는 동일한 다이오드를 극성을 반대로 하여 병렬 연결한 것이므로, 도 5에 도시된 바와 같이 다이오드의 역방향 전류전압 특성이 순방향 전류전압 특성과 거의 동일하게 된다. 종래의 절연성 기판(320) 위에 결정 성장한 3족 질화물 반도체층의 경우, 절연성 기판(320)으로 사용되는 사파이어 기판과 3족 질화물 반도체층 사이의 결정 격자의 큰 부정합으로 인해 발생하는 결정의 결함(etch pit, threading dislocation, stacking fault 등)을 완전히 제거할 수 없다. 이러한 결함은 통상적으로 106~108[개/cm2]로 알려져 있고, 이 결함으로 인해 3족 질화물 반도체 발광소자는 역방향 전기적 특성을 측정하는 전수 검사(항복전압 혹은 역방향 누설전류)를 통해 3족 질화물 반도체 발광소자의 결함 존재 유무를 판단하게 된다. 하지만, 상기의 3족 질화물 반도체 발광소자는 순방향과 동일한 역방향 전류 전압특성을 가지므로 역방향의 전기적 특성으로 3족 질화물 반도체 발광소자 내부에 존재하는 결함의 유무 여부를 판단할 수 없는 심각한 문제점이 있다.In the group III nitride semiconductor light emitting device, since the same diodes are connected in parallel with opposite polarities, as shown in FIG. 5, the reverse current voltage characteristics of the diodes are substantially the same as the forward current voltage characteristics. In the case of the Group III nitride semiconductor layer grown on the conventional insulating substrate 320, crystal defects caused by large mismatch of the crystal lattice between the sapphire substrate and the Group III nitride semiconductor layer used as the insulating substrate 320 pit, threading dislocation, stacking fault, etc.) cannot be completely removed. These defects are commonly known as 10 6 to 10 8 [pieces / cm 2 ], which causes the group III nitride semiconductor light emitting device to undergo a three-phase test (breakdown voltage or reverse leakage current) to measure reverse electrical characteristics. It is determined whether a defect exists in the group nitride semiconductor light emitting device. However, since the group III nitride semiconductor light emitting device has the same reverse current voltage characteristic as the forward direction, there is a serious problem in that it is impossible to determine whether a defect exists in the group III nitride semiconductor light emitting device due to the reverse electrical characteristics.

이 외에도 미국특허 6593567B2호와 6642550B1호에는 발광다이오드 조립공정중 하나인 플립칩 기술을 사용할 때 플립칩 서브마운트에 역방향 제너 다이오드를 구현하는 방법도 있다.In addition, US Pat. Nos. 6593567B2 and 6642550B1 provide a method of implementing a reverse zener diode in a flip chip submount when using flip chip technology, which is one of the light emitting diode assembly processes.

또한, 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 경우 소자의 중심부에서 발생되는 열은 소자 밖으로 방출이 어려워 소자의 중심부에 온도가 소자의 가장자리의 온도에 비해 높아지게 된다는 것이다. 따라서, 소자의 중심부에 집중적으로 열이 발생하여 소자의 신뢰성이 급격히 나빠지게 되는 문제를 가진다.In addition, in the case of the conventional Group III nitride semiconductor light emitting device, heat generated at the center of the device is difficult to be discharged out of the device, so that the temperature at the center of the device is higher than the temperature of the edge of the device. Therefore, heat is generated in the central portion of the device has a problem that the reliability of the device is sharply worsened.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 보호소자를 구비하여 큰 역방향 인가 전압이 발생하였을 때 발광소자를 보호하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a Group III nitride semiconductor light emitting device that includes a protection device and protects the light emitting device when a large reverse applied voltage is generated.

또한 본 발명은 역방향 누설전류의 측정을 통하여 발광소자의 양불 판단이 가능한 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a group III nitride semiconductor light emitting device capable of determining whether the light emitting device is good or bad through the measurement of the reverse leakage current.

이를 위해서 본 발명은 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층을 구비하는 복수개의 질화물 반도체층;을 포함하며, 복수개의 질화물 반도체층이 식각되어 형성되는 발광 다이오드와 보호소자;를 포함하는 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 보호소자는 발광소자의 발열을 억제하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.To this end, the present invention includes a plurality of nitride semiconductor layer having an active layer for generating light by recombination of electrons and holes, and includes a light emitting diode and a protective element formed by etching a plurality of nitride semiconductor layers; In the group nitride semiconductor light emitting device, the protection device provides a group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that formed in a region for suppressing heat generation of the light emitting device.

또한 본 발명은 보호소자가 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.The present invention also provides a Group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that at least one protective device is formed.

또한 본 발명은 2개 이상 형성되는 보호소자가 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device characterized in that the two or more protective elements are connected in series.

또한 본 발명은 발열 억제 영역이 소자의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a Group III nitride semiconductor light emitting device characterized in that the heat generation suppression region is located in the center of the device.

또한 본 발명은 보호소자가 발광다이오드 영역과 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a Group III nitride semiconductor light emitting device characterized in that the protection device is connected in parallel with the light emitting diode region.

또한 본 발명은 보호소자가 발광 다이오드 영역과 역방향 연결되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device characterized in that the protection device is connected to the light emitting diode region in the reverse direction.

이하 도면을 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정의 한 단계를 설명하는 도면으로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(1), 기판(1) 위에 성 장되는 버퍼층(2), 버퍼층(2) 위에 성장되는 n형 질화물 반도체층(3), n형 질화물 반도체층(3) 위에 성장되며 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층(4), 활성층(4) 위에 성장되는 p형 질화물 반도체층(5)을 포함한다. 6 is a view for explaining one step of the manufacturing process of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, the group III nitride semiconductor light emitting device is a substrate (1), a buffer layer (2) grown on the substrate (1), An n-type nitride semiconductor layer 3 grown on the buffer layer 2 and an n-type nitride semiconductor layer 3 grown on the active layer 4 and the active layer 4 that generate light by recombination of electrons and holes. The p-type nitride semiconductor layer 5 is included.

상기 복수개의 질화물 반도체층을 성장한 후 전류의 주입을 위한 p측 전극(6)을 p형 질화물 반도체층(5) 위에 부분적으로 증착한다.After growing the plurality of nitride semiconductor layers, a p-side electrode 6 for injecting current is partially deposited on the p-type nitride semiconductor layer 5.

도 7은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정의 또 다른 단계를 설명하는 도면으로서, p측 전극(6)을 증착한 후 보호소자와 n측 전극을 형성하기 위하여 식각 공정을 수행한 모습을 나타낸다. 식각 공정은 적어도 n형 질화물 반도체층(3)까지 식각하여 n형 질화물 반도체층(3)이 노출되도록 한다.7 is a view for explaining another step of the manufacturing process of the Group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, after the p-side electrode 6 is deposited to perform an etching process to form a protective element and n-side electrode One appearance. The etching process may etch at least the n-type nitride semiconductor layer 3 so that the n-type nitride semiconductor layer 3 is exposed.

A,B,C 영역은 후에 기술할 발광 다이오드 영역(A), 제1 보호소자 영역(B) 및 제2 보호소자 영역(C)이 된다.The regions A, B, and C become the light emitting diode region A, the first protective element region B, and the second protective element region C, which will be described later.

상기 공정을 수행한 후, 발광 다이오드 영역과 제1 보호소자 영역 및 제2 보호소자 영역의 절연을 위해 다시 한 번 식각 공정을 수행한다. 이때의 식각 공정은 n형 질화물 반도체층(3)과 버퍼층(2)의 일부를 완전히 식각하여 기판(1)이 드러나도록 한다. 이를 도 8에 도시하였다.After performing the above process, the etching process is once again performed to insulate the LED area, the first protection device area, and the second protection device area. At this time, the etching process is to completely etch a portion of the n-type nitride semiconductor layer 3 and the buffer layer 2 to expose the substrate (1). This is illustrated in FIG. 8.

도 9는 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 단면을 나타내는 도면으로서, 도 10의 D-D'의 단면도이다. 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(1), 기판(1) 위에 성장되는 버퍼층(2a,2b,2c), 버퍼층(2a,2b,2c) 위에 성장되는 n형 질화물 반도체층(3a,3b,3c), n형 질화물 반도체층(3a,3b,3c) 위에 성장되며 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층(4a,4b,4c), 활성층(4a,4b,4c) 위에 성 장되는 p형 질화물 반도체층(5a,5b,5c), p형 질화물 반도체층(5a,5b,5c) 위에 형성되는 p측 전극(6:투광성 전극), p측 전극(6:투광성 전극) 위에 형성되는 보호막(8)과 p측 본딩 패드(7), p형 질화물 반도체층(5a,5b,5c)과 활성층(4a,4b,4c)이 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(31) 위에 형성되는 n측 전극(9a,9b,9c)을 포함한다.9 is a cross-sectional view of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, which is taken along line D-D 'of FIG. The group III nitride semiconductor light emitting device includes the substrate 1, the buffer layers 2a, 2b and 2c grown on the substrate 1 and the n-type nitride semiconductor layers 3a, 3b and 3c grown on the buffer layers 2a, 2b and 2c. ), n-type nitride semiconductor layers (3a, 3b, 3c) is grown on the active layer (4a, 4b, 4c) to generate light by recombination of electrons and holes, p is grown on the active layer (4a, 4b, 4c) A protective film formed on the p-side electrode (6: transparent electrode) and the p-side electrode (6: transparent electrode) formed on the type nitride semiconductor layers 5a, 5b, 5c, and the p-type nitride semiconductor layers 5a, 5b, 5c. (8), the p-side bonding pad 7, the p-type nitride semiconductor layers 5a, 5b, 5c and the active layers 4a, 4b, 4c are mesa-etched and formed on the exposed n-type nitride semiconductor layer 31. n-side electrodes 9a, 9b, and 9c.

3족 질화물 반도체 발광소자는 발광 다이오드 영역(A)과 동일한 구조를 가지는 p-n 접합 다이오드 구조의 보호소자 영역(B,C)들이 발광 다이오드 영역(A)과 전기적으로 절연되어 인접한 곳에 형성되어 있으며, 발광다이오드 영역은 버퍼층(2a), n형 질화물 반도체층(3a), 활성층(4a), p형 질화물 반도체층(5a)을 포함하며, 제1 보호소자 영역은 버퍼층(2b), n형 질화물 반도체층(3b), 활성층(4b), p형 질화물 반도체층(5b)을 포함하고, 제2 보호소자 영역은 버퍼층(2c), n형 질화물 반도체층(3c), 활성층(4c), p형 질화물 반도체층(5c)를 포함한다.In the group III nitride semiconductor light emitting device, the protective device areas B and C of the pn junction diode structure having the same structure as the light emitting diode area A are electrically insulated from the light emitting diode area A and are formed to be adjacent to each other. The diode region includes a buffer layer 2a, an n-type nitride semiconductor layer 3a, an active layer 4a, and a p-type nitride semiconductor layer 5a, and the first protection element region includes a buffer layer 2b and an n-type nitride semiconductor layer. (3b), an active layer 4b, and a p-type nitride semiconductor layer 5b, and the second protective element region includes a buffer layer 2c, an n-type nitride semiconductor layer 3c, an active layer 4c, and a p-type nitride semiconductor Layer 5c.

발광 다이오드 영역(A)은 전류가 공급되어 활성층(4a)에서 빛을 생성하는 역할을 하며, 제1 보호소자 영역(B)과 제2 보호소자 영역(C)은 3족 질화물 반도체 발광소자에 역방향 전압이 인가될 때 발광 다이오드 영역(A)을 보호하는 역할을 한다. The light emitting diode region A is supplied with a current to generate light in the active layer 4a, and the first protective element region B and the second protective element region C are reversed to the group III nitride semiconductor light emitting element. It serves to protect the LED area A when a voltage is applied.

보호막(8)은 발광다이오드 영역(A), 제1 보호소자 영역(B) 및 제2 보호소자영역(C)을 전기적으로 절연시키는 역할을 하며, 금속막(99)은 발광 다이오드 영역(A)의 p측 본딩 패드(7a)를 제1 보호소자 영역(B)의 n측 전극(9b)에, 발광 다이오드 영역(A)의 n측 전극(9a)을 제2 보호소자 영역(C)의 p측 본딩패드(7c)을 연결 하고 제1 보호소자 영역(B)의 p측 본딩패드(7b)와 제2 보호소자 영역(C)의 n측 전극(9c)을 연결한다. 금속막(99)에 의하여 제1 보호소자 영역(B)과 제2 보호소자 영역(C)은 직렬연결되며, 발광 다이오드 영역(A)과 보호소자 영역(B,C)은 역방향 병렬 연결을 이루게 된다. 상기와 같이 연결된 3족 질화물 반도체 발광소자의 회로도를 도 10에 나타내었다.The passivation layer 8 serves to electrically insulate the light emitting diode region A, the first passivation element region B, and the second passivation element region C, and the metal film 99 is the light emitting diode region A. The p-side bonding pad 7a of the first protection element region B to the n-side electrode 9b of the first protection element region B, and the n-side electrode 9a of the light emitting diode region A to the p side of the second protection element region C. The side bonding pads 7c are connected, and the p-side bonding pads 7b of the first protective element region B and the n-side electrode 9c of the second protective element region C are connected. The first protective element region B and the second protective element region C are connected in series by the metal film 99, and the light emitting diode region A and the protective element regions B and C form a reverse parallel connection. do. A circuit diagram of the group III nitride semiconductor light emitting device connected as described above is shown in FIG. 10.

본 발명의 원리를 설명하면 발광 다이오드 영역(A)을 기준으로 순방향 전압이 인가되면 발광 다이오드 영역(A)은 정상 동작하게 되며, 이때 직렬 연결된 두 개의 보호소자(B,C)는 역방향 전압이 인가되는 것이기 때문에 동작하지 않게 된다. 이 경우, 직렬 연결된 보호소자 영역(B,C)의 항복 전압은 발광 다이오드 영역(A)의 순방향 문턱전압보다 충분히 크기 때문이다. Referring to the principle of the present invention, when the forward voltage is applied based on the light emitting diode region A, the light emitting diode region A operates normally. In this case, the two protection elements B and C connected in series are applied with the reverse voltage. It will not work. In this case, the breakdown voltage of the protection element regions B and C connected in series is sufficiently larger than the forward threshold voltage of the light emitting diode region A. FIG.

만약, 발광 다이오드 영역(A)에 역방향 전압이 인가되면 발광 다이오드 영역(A)은 역방향의 항복 전압까지 견디게 되는데, 역방향 항복 전압에 도달하기 전의 전압에서 직렬 연결된 보호소자 영역(B,C)이 순방향 동작 전압에 도달되어 마치 순방향 다이오드처럼 동작하게 되는 것이다.If a reverse voltage is applied to the light emitting diode region A, the light emitting diode region A withstands the reverse breakdown voltage. The protection element regions B and C connected in series at the voltage before reaching the reverse breakdown voltage are forward. The operating voltage is reached and acts like a forward diode.

또한, 제1 보호소자 영역(A)과 제2 보호소자 영역(B)이 직렬 연결됨으로써, 역방향 동작 전압이 발광 다이오드 영역(A)의 순방향 동작 전압보다 큰 동작전압을 가진다. 이러한 구조를 가짐으로써 발광 다이오드 영역(A)의 역방향 누설 전류의 측정이 용이하고, 또한 발광 다이오드 영역(A)의 누설 전류를 측정함으로써 3족 질화물 반도체발광소자의 양불(良不)의 판단이 가능하게 되는 것이다. In addition, since the first protective device region A and the second protective device region B are connected in series, the reverse operating voltage has an operating voltage larger than the forward operating voltage of the light emitting diode region A. FIG. With such a structure, it is easy to measure the reverse leakage current of the light emitting diode region A, and it is possible to determine whether the Group III nitride semiconductor light emitting element is good or poor by measuring the leakage current of the light emitting diode region A. Will be done.

도 11는 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 평면도로서, 발광소 자의 중심부에 3족 질화물 반도체 발광소자의 발열을 억제하는 영역(E)을 포함하며, 상기 발열을 억제하는 영역(E)에는 2개의 보호소자가 형성되어 있다.11 is a plan view of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, including a region E for suppressing heat generation of the group III nitride semiconductor light emitting device at the center of the light emitting device, and a region E for suppressing heat generation. There are two protection elements formed therein.

발광 다이오드 영역의 p측 본딩 패드(7a)와 제1 보호소자 영역의 n측 전극이(9b) 금속막(99)에 의하여 연결되어 있으며, 발광 다이오드 영역의 n측 전극(9a)과 제2 보호소자 영역의 p측 본딩 패드(7c)가 금속막(99)에 의하여 연결되어 있고, 제1 보호소자 영역과 제2 보호소자 영역 또한 금속막(99)에 의하여 직렬 연결되어 있다.The p-side bonding pad 7a of the light emitting diode region and the n-side electrode 9b of the first protective element region are connected by a metal film 99, and the n-side electrode 9a and the second protection of the light emitting diode region are connected. The p-side bonding pad 7c of the element region is connected by the metal film 99, and the first protective element region and the second protective element region are also connected in series by the metal film 99.

3족 질화물 반도체 발광소자의 경우, 전류의 흐름이 발광소자의 중심부에 많이 집중되어 소자의 중심 부분에서 열이 많이 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해서 발광소자의 중심부에 투광성 전극을 형성하지 않거나, 투광성 전극을 포함하는 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 제거한다. 이를 통하여 발광소자의 중심부에 전류의 흐름을 억제하고 이로 인하여 발광소자의 중심부에는 열이 많이 발생하지 않게 된다. In the case of the group III nitride semiconductor light emitting device, current flow is concentrated in the center of the light emitting device, and heat is generated at the central portion of the device. In order to solve this problem, a translucent electrode is not formed in the center of the light emitting device, or a part of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer and the n-type nitride semiconductor layer including the transmissive electrode is removed. This suppresses the flow of current to the center of the light emitting device, and thereby does not generate much heat in the center of the light emitting device.

본 발명은 상기 발열을 억제하는 영역에 추가적으로 보호소자(B,C)를 형성하여 발광소자의 온도 문제를 해결할 뿐만 아니라. 발광소자에 역방향 전압이 인가되었을 때 3족 질화물 반도체 발광소자를 보호하는 것이다.The present invention not only solves the temperature problem of the light emitting device by forming the protective elements (B, C) in the region to suppress the heat generation. This is to protect the group III nitride semiconductor light emitting device when a reverse voltage is applied to the light emitting device.

본 발명은 발광 소자의 중심부에 발열을 억제하는 영역을 형성하고, 발열을 억제하는 영역에 보호소자를 형성함으로써, 발광 소자의 열적 문제를 해결할 수 있으며 또한, 보호소자를 구비함으로써, 역방향 전압 인가에 따른 발광 다이오드의 p-n 접합의 파괴를 막아 3족 질화물 반도체 발광소자를 보호할 수 있다.The present invention can solve the thermal problem of the light emitting device by forming a region that suppresses heat generation in the center of the light emitting device, and by forming a protection device in a region that suppresses heat generation. Accordingly, the Group 3 nitride semiconductor light emitting device can be protected by preventing breakage of the pn junction of the light emitting diode.

또한 본 발명은 직렬 연결된 보호소자를 구비함으로써, 발광 다이오드 자체의 역방향 누설 전류를 측정할 수 있으며, 이로 인하여 3족 질화물 반도체 발광소자의 양불을 판단할 수 있다.In addition, the present invention includes a protection device connected in series, it is possible to measure the reverse leakage current of the light emitting diode itself, thereby determining the good or bad of the group III nitride semiconductor light emitting device.

Claims (6)

전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층을 구비하는 복수개의 질화물 반도체층;을 포함하며, 복수개의 질화물 반도체층이 분리되어 형성되는 발광다이오드 영역;과 보호소자 영역;을 포함하는 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서,A group III nitride comprising a plurality of nitride semiconductor layers comprising an active layer for generating light by recombination of electrons and holes, wherein the plurality of nitride semiconductor layers are formed separately; In a semiconductor light emitting device, 상기 보호소자는 발광소자의 발열을 억제하는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The protection device is a group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that formed in the region to suppress the heat generation of the light emitting device. 제 1 항에 있어서, 보호소자는 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein two or more protection devices are formed. 제 2 항에 있어서, 2개 이상 형성되는 보호소자는 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein two or more protective devices are connected in series. 제 1 항에 있어서, 발열 억제 영역은 소자의 중심부에 위치하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the heat generation suppression region is located at the center of the device. 제 1 항에 있어서, 보호소자는 발광다이오드 영역과 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The group III nitride semiconductor light emitting device of claim 1, wherein the protection device is connected in parallel with the light emitting diode region. 제 1 항에 있어서, 보호소자는 발광 다이오드 영역과 역방향 연결되는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자.The group III nitride semiconductor light emitting device of claim 1, wherein the protection device is connected to the light emitting diode region in a reverse direction.
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