KR20080006207A - Semiconductor, method of manufacturing the same and semiconductor light-emitting diode - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 반도체 발광 다이오드를 도시한 개략 단면도.1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional semiconductor light emitting diode.
도 2 내지 도 9c는 본 발명에 따른 반도체 구조물의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도.2 to 9C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor structure in accordance with the present invention.
도 10 내지 도 13은 본 발명에 따른 일 실시예를 나타내는 광학 현미경 사진 및 SEM 사진.10 to 13 are optical micrographs and SEM pictures showing one embodiment according to the present invention.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내는 광학 현미경 사진 및 SEM 사진.14 to 16 are optical micrographs and SEM pictures showing another embodiment according to the present invention.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 또다른 실시예를 나타내는 광학 현미경 사진 사진.17 and 18 are optical photomicrographs showing another embodiment according to the present invention.
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 일 실시예의 질화갈륨 반도체층의 단면을 나타낸 TEM 사진.19 and 20 are TEM photographs showing a cross section of a gallium nitride semiconductor layer of an embodiment according to the present invention.
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 일례를 도시한 단면도.21 and 22 are cross-sectional views showing one example of a semiconductor light emitting diode according to the present invention.
도 23은 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 다른 예를 도시한 단면도.23 is a cross-sectional view showing another example of a semiconductor light emitting diode according to the present invention;
도 24는 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 발광 특성을 나타내는 그래 프.24 is a graph showing the light emission characteristics of a semiconductor light emitting diode according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 100, 1000 : 기판 25 : 식각 마스크 패턴10, 100, 1000: substrate 25: etching mask pattern
30, 3000 : 성장 마스크 패턴30, 3000: growth mask pattern
40, 400, 4000 : 반도체층40, 400, 4000: semiconductor layer
5000 : N형 반도체층 6000 : 활성층5000: N-type semiconductor layer 6000: active layer
7000 : P형 반도체층7000: P-type semiconductor layer
본 발명은 반도체 구조물, 이의 제조 방법 및 반도체 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정 결함을 줄이고 반도체층의 결정성을 향상시킴으로써, 발광 효율을 향상시키고 신뢰성을 확보할 수 있는 반도체 구조물, 이의 제조 방법 및 반도체 발광 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
발광 다이오드(light emission diode; LED)는 반도체의 p-n 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들고 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭하며, GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있다.A light emitting diode (LED) refers to a device that makes a small number of carriers (electrons or holes) injected using a pn junction structure of a semiconductor and emits a predetermined light by recombination thereof. GaAs, AlGaAs, GaN Various colors may be realized by configuring a light emitting source by changing a compound semiconductor material such as InGaN and AlGaInP.
상기 화합물 반도체 중에서 질화물 반도체 물질은 가시광선 및 UV 영역에 대 해서 우수한 발광 특성을 보이고 있으며, 고출력, 고주파 전자 소자에 있어서도 사용된다. 특히, 질화갈륨(GaN)은 상온에서 3.4 eV의 직접 천이형 밴드갭(direct bandgap)을 가지며, 질화인듐(InN), 질화알루미늄(AlN) 같은 물질과 조합하여 0.7eV(InN)에서 3.4eV(GaN), 6.2eV(AlN)까지 직접 에너지 밴드갭을 가지고 있어서 가시광에서부터 자외선 영역까지 넓은 파장 영역의 광을 방출할 수 있기 때문에 광소자의 응용 가능성이 매우 큰 물질이다.Among the compound semiconductors, nitride semiconductor materials exhibit excellent luminescence properties in the visible and UV regions, and are also used in high power, high frequency electronic devices. In particular, gallium nitride (GaN) has a direct transition bandgap of 3.4 eV at room temperature and is combined with materials such as indium nitride (InN) and aluminum nitride (AlN) at 0.7 eV (InN) to 3.4 eV ( GaN) and 6.2eV (AlN) have a direct energy bandgap and can emit light in a wide wavelength range from visible light to ultraviolet light.
도 1은 종래 반도체 발광 다이오드를 도시한 개략 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view showing a conventional semiconductor light emitting diode.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드는 기판(1)과, 상기 기판(1) 상에 순차적으로 형성된 N형 반도체층(2), 활성층(3) 및 P형 반도체층(4)을 포함한다. 또한, 상기 P형 반도체층(4) 상에 형성된 P형 전극(5)과, 상기 P형 반도체층(4) 및 활성층(3)의 일부가 식각되어 노출된 N형 반도체층(2) 상에 형성된 N형 전극(6)을 포함한다. 상기 P형 반도체층(4)은 P형 불순물이 도핑(doping)된 반도체 화합물을 사용하고, 상기 N형 반도체층(2)은 N형 불순물이 도핑된 반도체 화합물을 사용한다. Referring to FIG. 1, a light emitting diode includes a
상기 활성층(3)의 상부 및 하부에 각각 형성된 P형 및 N형 반도체층(4, 2)은 활성층(3)에 전류를 공급하여 발광하도록 한다. P-type and N-
발광 다이오드의 성능을 높이기 위해서는 내부에 흐르는 전류로부터 많은 양의 빛을 얻기 위해 전자와 정공을 재결합시키는 내부 양자 효율(internal quantum efficiency)이 높아야 하고, 또한 발생된 빛이 발광 다이오드의 외부로 빠져나오도록 하는 적출 효율(extraction efficiency)이 높아야 한다. 이를 위해 우선적으로 기판 상에 결정 결함이 적고 결정성이 우수한 반도체층을 성장시켜 발광 다이오드 의 내부 양자 효율을 높이고, 또한 활성층에서 발생된 빛이 발광 다이오드 내부에서만 반사되는 즉, 내부 전반사(total internal reflection)되는 비율을 줄여 발광 다이오드의 적출 효율을 높여야 한다. In order to improve the performance of the light emitting diode, the internal quantum efficiency of recombining electrons and holes must be high to obtain a large amount of light from the current flowing therein, and also the generated light is emitted to the outside of the light emitting diode. Extraction efficiency should be high. To this end, a semiconductor layer with low crystal defects and excellent crystallinity is first grown on a substrate to increase the internal quantum efficiency of the light emitting diode, and light generated from the active layer is reflected only inside the light emitting diode, that is, total internal reflection. ), The extraction efficiency of the light emitting diode should be increased.
그러나 종래 질화물 반도체는 격자 정합이 되는 기판이 부재하고, 사파이어 기판 상에 형성되는 질화물 반도체층은 사파이어와 질화물 반도체층의 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이로 인해 108 내지 109/cm2 정도로 높은 밀도의 관통 전위(threading dislocation)를 포함한다. However, conventional nitride semiconductors do not have a substrate that is lattice matched, and the nitride semiconductor layer formed on the sapphire substrate has a high density of about 10 8 to 10 9 / cm 2 due to the difference in lattice constants and thermal expansion coefficients of the sapphire and nitride semiconductor layers. Threading dislocation of a.
또한, 종래 반도체 발광 다이오드의 기판과 반도체층이 이루는 각 방향의 평면들은 서로 평행 또는 수직으로 형성되어, 활성층에서 발산된 빛의 많은 양이 발광 다이오드의 외부로 잘 빠져나가지 못하고, 내부에서 전반사를 일으키며 순환하다가 흡수되어 소멸된다. In addition, the planes in each direction formed by the substrate and the semiconductor layer of the conventional semiconductor light emitting diode are formed in parallel or perpendicular to each other, so that a large amount of light emitted from the active layer does not easily escape to the outside of the light emitting diode, causing total internal reflection inside. Circulated, absorbed and extinguished.
이에 결정 결함을 감소시키고 적출 효율을 높여 발광 다이오드의 성능을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 결정 결함을 감소시키기 위한 방법으로, 수평 성장에 의해 반도체층을 성장시키는 방법이 개시되어 있다. Accordingly, researches to improve the performance of light emitting diodes by reducing crystal defects and increasing extraction efficiency have been actively conducted. As a method for reducing crystal defects, a method of growing a semiconductor layer by horizontal growth is disclosed.
ELO(Epitaxial Lateral Overgrowth) 기술은 반도체층이 마스크 패턴에 따라서 선택적으로 수직, 수평 성장되고, 수평 성장 영역에서 관통 전위가 차단됨으로써 표면으로의 침투를 억제할 수 있다. PE(Pendeo-Epitaxy), CE(Cantilever Epitaxy), LEPS(Lateral Epitaxy on Pattened Sapphire) 등의 기술도 모두 수평 성장을 통하여 관통 전위가 표면으로 침투하는 것을 억제하는 기술로, 상기 ELO 기술 에서 변형된 것들이다.Epitaxial lateral overgrowth (ELO) technology can suppress the penetration into the surface by selectively growing the semiconductor layer vertically and horizontally according to the mask pattern and blocking the through potential in the horizontal growth region. Peneo-Epitaxy (PE), Cantilever Epitaxy (CE), Lateral Epitaxy on Pattened Sapphire (LEPS), etc., are all modified in the ELO technology to suppress penetration of penetration potentials into the surface through horizontal growth. to be.
ELO 기술은 기판 상에 제 1 반도체층을 성장시키고, 마스크 물질을 증착하여 건식 식각에 의해 마스크 패턴을 형성한 후, 제 2 반도체층을 다시 성장시킨다. 이러한 기술은 수평 성장에 의해 결정 결함의 전파를 방지할 수 있으나, 제 1 반도체층을 성장시킨 후, 마스크 패턴의 형성을 위해 건식 식각을 수행해야 하고, 이어서 제 2 반도체층을 성장시켜야 하는 번거로움이 있다.ELO technology grows a first semiconductor layer on a substrate, deposits a mask material to form a mask pattern by dry etching, and then grows the second semiconductor layer again. Such a technique can prevent the propagation of crystal defects by horizontal growth, but after growing the first semiconductor layer, dry etching must be performed to form a mask pattern, and then the second semiconductor layer has to be grown. There is this.
상기 마스크 패턴의 건식 식각시 제 1 반도체층, 기판의 일부에까지 식각한 후 반도체층을 성장시키는 PE 기술의 경우에도 동일한 문제점이 발생한다. In the dry etching of the mask pattern, the same problem occurs in the case of the PE technology in which the semiconductor layer is grown after etching to the first semiconductor layer and a part of the substrate.
또한 외부 양자 효율을 높이기 위해 요철 구조가 형성된 사파이어 기판 상에 반도체층을 성장시키는 LEPS 기술의 경우에는 기판을 건식 식각해야 하는 어려움이 있고, 수평 성장하는 면적에 대한 수직 성장하는 면적의 비율이 크기 때문에 수평 성장에 의한 관통 전위의 큰 감소를 기대할 수 없다. 또한, 요철이 형성된 기판 상에 성장된 반도체층의 높은 단차를 메워 평탄한 표면을 형성하기 위해서는 기존과 다른 특정적인 성장 조건이 필요하고 성장 시간이 길어지는 문제점이 있다. In addition, in the case of LEPS technology, in which a semiconductor layer is grown on a sapphire substrate having an uneven structure to increase external quantum efficiency, it is difficult to dry-etch the substrate, and the ratio of the vertically growing area to the horizontally growing area is large. A large decrease in penetration potential due to horizontal growth cannot be expected. In addition, in order to form a flat surface by filling a high step of the semiconductor layer grown on the irregularities formed substrate, there is a problem that the specific growth conditions different from the existing and the growth time is long.
또한 요철이 형성된 기판을 사용하여 요철의 볼록부에서 성장한 반도체층이 오목부에서 성장한 반도체층 위로 수평 성장하여 봉합함으로써 형성하는 CE 기술의 경우도, 마찬가지로 기판을 건식 식각해야 하는 어려움이 있다. 또한, 기판의 요철표면이 반도체층의 표면과 평행 또는 직각으로 형성되기 때문에 활성층에서 발산된 빛의 많은 양이 내부에서 전반사를 일으키며 발광 다이오드의 외부로 빠져나가지 못하는 문제점이 있다.In the case of the CE technology in which the semiconductor layer grown on the convex portion of the unevenness is formed by horizontally growing and sealing the semiconductor layer grown on the concave portion using the substrate having the unevenness, there is a difficulty in dry etching the substrate as well. In addition, since the uneven surface of the substrate is formed in parallel or perpendicular to the surface of the semiconductor layer, a large amount of light emitted from the active layer causes total reflection inside and does not escape to the outside of the light emitting diode.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 습식 식각을 통해 기판 표면에 요철을 형성한 후 반도체층을 수직 및 수평 성장시켜 반도체층의 관통 전위를 감소시킴으로써, 보다 단순한 공정을 거쳐 성장시키고, 발광 다이오드의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 구조물, 이의 제조 방법 및 반도체 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, by forming irregularities on the surface of the substrate through the wet etching to grow the semiconductor layer vertically and horizontally to reduce the penetration potential of the semiconductor layer, to grow through a simpler process, the light emission An object of the present invention is to provide a semiconductor structure, a method of manufacturing the same, and a semiconductor light emitting diode capable of improving the performance and reliability of the diode.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 반도체 구조물로서, 요철이 형성된 기판 및 상기 기판 상에 형성된 반도체층을 포함하고, 상기 요철은 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 볼록부와, 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 오목부와, 상기 볼록부와 오목부를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 소정의 곡률을 갖는 곡면 형상의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 구조물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor structure, comprising a substrate having a concave-convex and a semiconductor layer formed on the substrate, the concave-convex and the convex portion formed in the form of a horizontal plane, line or dot, horizontal plane, line Or it provides a semiconductor structure comprising a concave portion formed in the form of a dot, the convex portion and the concave portion is inclined plane having a predetermined slope or a curved surface having a predetermined curvature.
상기 요철의 볼록부 상에 형성된 성장 마스크 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 성장 마스크 패턴은 SiO2, SiOx, SiN2, SiNx, SiOxNy 또는 금속 물질로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The growth mask pattern may be formed on the convex portion of the convex and convex portions, and the growth mask pattern may be selected from the group consisting of SiO 2 , SiO x , SiN 2 , SiN x , SiO x N y, or a metal material.
상기 요철은 습식 식각에 의해 형성될 수 있으며, 상기 요철은 피라미드 또는 절두된 피라미드 형태의 요철을 포함할 수 있다.The unevenness may be formed by wet etching, and the unevenness may include unevenness in the form of a pyramid or a truncated pyramid.
상기 반도체층은 상기 오목부로부터 수직 방향과, 상기 볼록부를 가로질러 수평 방향으로 성장된 에피택셜층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체층은 불연속적이거나 표면에 요철 구조가 형성될 수 있다. The semiconductor layer may include an epitaxial layer grown in a vertical direction from the recess and in a horizontal direction across the convex portion. In addition, the semiconductor layer may be discontinuous or an uneven structure may be formed on a surface thereof.
상기 기판은 사파이어(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP 또는 GaAs으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN 또는 InAlGaN으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The substrate may be selected from the group consisting of sapphire (Al 2 O 3 ), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP or GaAs, the semiconductor layer is made of GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN or InAlGaN. Can be selected from the group.
본 발명은 요철이 형성된 기판을 마련하는 단계 및 상기 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 요철은 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 볼록부와, 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 오목부와, 상기 볼록부와 오목부를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 소정의 곡률을 갖는 곡면 형상의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 구조물의 제조 방법을 제공한다. The present invention includes the steps of providing a substrate on which the unevenness is formed and forming a semiconductor layer on the substrate, wherein the unevenness is a convex portion formed in the form of a horizontal plane, a line or a point, and in the form of a horizontal plane, a line or a point. The concave portion is formed, and the convex portion and the concave portion connected to provide a method for manufacturing a semiconductor structure, characterized in that it comprises an inclined plane having a predetermined slope or a curved surface having a predetermined curvature.
상기 요철이 형성된 기판을 마련하는 단계 이후에, 상기 요철의 볼록부 상에 성장 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. After preparing the substrate on which the unevenness is formed, the method may include forming a growth mask pattern on the convex portion of the unevenness.
또한, 상기 요철이 형성된 기판을 마련하는 단계는, 평면 기판 상에 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계 및 상기 식각 마스크 패턴을 통한 습식 식각을 실시하여 요철을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The preparing of the substrate on which the irregularities are formed may include forming an etching mask pattern on the planar substrate and performing wet etching through the etching mask pattern to form the irregularities.
상기 습식 식각은 H2SO4, H3PO4, BOE(buffered-oxide etch), HF, HNO3, KOH, NaCl, NaOH, KBrO3 용액, 이들의 혼합 용액 또는 이들의 희석 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 식각 용액을 사용할 수 있다. The wet etching is performed in the group consisting of H 2 SO 4 , H 3 PO 4 , buffered-oxide etch (BOE), HF, HNO 3 , KOH, NaCl, NaOH, KBrO 3 solution, a mixed solution thereof, or a dilute solution thereof. The etching solution of choice can be used.
상기 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 오목부로부터 수직 방향과, 상기 볼 록부를 가로질러 수평 방향으로 에피택셜층을 성장시키는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 400 내지 800℃의 온도에서 저온 핵형성층 또는 저온 버퍼층을 형성하는 단계, 900 내지 1150℃의 온도에서 에피텍셜층을 수직 성장시키는 단계 및 1050 내지 1200℃의 온도에서 에피텍셜층을 수평 성장시키는 단계를 포함할 수 있다. Forming the semiconductor layer may include growing an epitaxial layer in a vertical direction from the recess and in a horizontal direction across the convex portion, which is a low temperature nucleation layer at a temperature of 400 to 800 ° C. Or forming a low temperature buffer layer, vertically growing the epitaxial layer at a temperature of 900 to 1150 ° C, and horizontally growing the epitaxial layer at a temperature of 1050 to 1200 ° C.
또한 본 발명은 요철이 형성된 기판, 상기 기판 상에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 상에 형성된 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 포함하고, 상기 요철은 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 볼록부와, 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 오목부와, 상기 볼록부와 오목부를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 소정의 곡률을 갖는 곡면 형상의 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 다이오드를 제공한다. The present invention also includes a substrate having irregularities formed thereon, a semiconductor layer formed on the substrate, and an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer formed on the semiconductor layer, wherein the irregularities are formed in the form of a horizontal plane, line or dot. And a convex portion, a concave portion formed in the form of a horizontal plane, a line or a point, and an inclined plane having a predetermined slope or a side surface of a curved shape having a predetermined curvature by connecting the convex portion and the concave portion. Provided is a semiconductor light emitting diode.
상기 요철의 볼록부 상에 형성된 성장 마스크 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 성장 마스크 패턴은 SiO2, SiOx, SiN2, SiNx, SiOxNy 또는 금속 물질로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. The growth mask pattern may be formed on the convex portion of the convex and convex portions, and the growth mask pattern may be selected from the group consisting of SiO 2 , SiO x , SiN 2 , SiN x , SiO x N y, or a metal material.
상기 반도체층, N형 반도체층, 활성층 또는 P형 반도체층은 불연속적이거나 표면에 요철 구조가 형성될 수 있다. The semiconductor layer, the N-type semiconductor layer, the active layer or the P-type semiconductor layer may be discontinuous or a concave-convex structure may be formed on the surface.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 구조물 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a semiconductor structure and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 9c는 본 발명에 따른 반도체 구조물의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 9C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor structure according to the present invention.
하기 설명되는 물질층의 증착 및 성장 방법으로는 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 강화 화학 증착법(PECVD; Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy)등을 포함한 다양한 방법을 사용할 수 있다. Deposition and growth methods of the material layers described below include metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), chemical vapor deposition (CVD), and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Various methods can be used including Molecular Beam Epitaxy (MBE), Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE), and the like.
먼저, 표면에 소정의 요철이 형성된 기판을 마련한다. 여기서, 상기 요철은 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 볼록부와, 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 오목부와, 상기 볼록부와 오목부를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 곡면 형상의 측면을 포함하는 것을 특징으로 한다. First, the board | substrate with predetermined unevenness | corrugation was provided in the surface. Here, the unevenness is a convex portion formed in the form of a horizontal plane, a line or a point, a concave portion formed in the form of a horizontal plane, a line or a point, and an inclined plane or curved shape having a predetermined slope by connecting the convex portion and the concave part. Characterized by including the side of the.
도 2를 참조하면 평면 기판(10) 상에 층상의 식각 마스크(20)를 증착한다. 상기 기판(10)으로는 사파이어(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, GaAs 등을 사용하고, 상기 식각 마스크(20)의 재료로는 SiO2, SiOx, SiN2, SiNx, SiOxNy 등을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 재료를 사용할 수 있다. 상기 식각 마스크(20)의 두께는 100 내지 2000Å이 바람직하며, 기판(10)의 식각 깊이, 식각 마스크(20)의 재료, 식각 마스크(20)의 증착 방법 및 증착 조건에 따라 달라질 수 있다. Referring to FIG. 2, a
도 3을 참조하면, 상기 식각 마스크(20)를 습식 또는 건식 식각하여 식각 마 스크 패턴(25)을 형성한다. 이를 위해, 상기 식각 마스크(20) 상에 층상의 포토레지스트(photoresist)를 코팅한 후, 소정의 포토 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한다. 또한, BOE(buffered-oxide etch), 불산(HF) 또는 이들의 희석 용액을 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하는 습식 식각 공정을 실시하여 상기 식각 마스크(20)의 일부를 제거함으로써 식각 마스크 패턴(25)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3, an
이러한 식각 마스크 패턴(25)은 기판(10)에 형성될 요철의 형상, 구조 및 배치 패턴에 따라 다양하게 형성된다. 도 4a에 도시한 바와 같이 스트라이프형 구조(25)로 형성하거나, 도 4b에 도시한 바와 같이 다수의 스프라이프가 모두 연결된 격자형 구조(26)로 형성할 수도 있다. 또한, 도 4c에 도시한 바와 같이 정사각형을 포함한 구조(27)로 형성하거나, 도 4d에 도시한 바와 같이 마름모 또는 평행사변형을 포함한 구조(28)로 형성하거나, 도 4e에 도시한 바와 같이 육각형을 포함한 구조(29)로 형성할 수도 있다. 또한, 이러한 다각형을 포함한 구조의 배치 패턴은 도 4c 및 도 4e와 같이 다수의 다각형이 수평선 및 수직선과 같은 서로 직각으로 이루어진 직선 상에 배치될 수 있고, 도 4d와 같이 다수의 다각형이 서로 수직이 아닌 소정의 기울기를 갖는 직선 상에 배치될 수도 있다. The
상술한 식각 마스크 패턴은 이에 한정되지 않고, 다각형, 원형, 타원형 등을 포함하는 다양한 구조로 형성할 수 있으며, 볼록부 또는 오목부를 포함한 요철을 형성할 수 있는 형상으로 매우 다양하게 형성할 수 있다. 또한, 그의 배치 패턴도 다양하게 형성할 수 있다. The above-described etching mask pattern is not limited thereto, and may be formed in various structures including a polygon, a circle, an ellipse, and the like, and may be formed in various ways in a shape capable of forming irregularities including convex portions or concave portions. Moreover, the arrangement pattern thereof can also be formed in various ways.
이후, 상기 식각 마스크 패턴(25)을 이용한 기판(10) 식각을 실시하여 기판(10) 표면에 요철을 형성한다. Subsequently, the
기판(10)의 습식 식각을 위한 식각 용액으로, 사파이어(Al2O3) 또는 GaN 기판인 경우에 H2SO4 또는 H3PO4 용액을 사용할 수 있고, SiC 기판인 경우에 BOE(buffered-oxide etch) 또는 HF 용액을 사용할 수 있고, Si 기판인 경우에 BOE(buffered-oxide etch), HF, HNO3 또는 KOH 용액을 사용할 수 있고, ZnO 기판인 경우에 NaCl 용액을 사용할 수 있고, GaAs 기판인 경우에 H2SO4, NaOH 또는 HNO3 용액을 사용할 수 있고, GaP 또는 InP 기판인 경우에 H2SO4와 KBrO3 혼합 용액을 사용할 수 있다. 물론, 상술한 식각 용액에 한정되지 않고 기타 다양한 식각 용액을 사용할 수 있다.As an etching solution for wet etching of the
기판(10)의 습식 식각은 기판(10)의 결정 방향, 식각 마스크 패턴, 식각 용액의 혼합비, 식각 온도, 식각 시간 등의 식각 변수에 따라 식각 단면의 형상을 다양하게 형성할 수 있다. The wet etching of the
도 5a를 참조하면, 상기 식각 마스크 패턴(25)을 식각 마스크로 하여 습식 식각을 실시하여 기판(10) 표면에 요철(11a, 11b, 11c)을 형성한다. 상기 요철(11a, 11b, 11c)은 수평면으로 이루어진 볼록부(11a)와, 수평면으로 이루어진 오목부(11b)와, 상기 볼록부(11a)와 오목부(11b)를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면으로 이루어진 측면(11c)을 포함한다. Referring to FIG. 5A, wet etching is performed using the
상기 요철의 볼록부는 도 5a에 도시한 볼록부(11a)와 같이 수평면으로 이루어질 수 있으며, 도 5b에 도시한 볼록부(12a)와 같이 선 또는 점의 형태로 이루어질 수 있다. 또한 상기 요철의 오목부는 마찬가지로 도 5a 및 도 5b에 도시한 오목부(11b, 12b)와 같이 수평면으로 이루어질 수 있으며, 도 5c에 도시한 오목부(13b)와 같이 선 또는 점의 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 도 5d에 도시한 바와 같이 요철의 볼록부(14a) 및 오목부(14b)가 동시에 선 또는 점의 형태로 이루어질 수 있다. 물론 상술한 바에 한정되지 않고, 요철의 볼록부 및 오목부는 수평면, 선 또는 점의 다양한 형태가 조합된 구조로 이루어질 수 있다. The convex portions of the concave-convex portion may be formed in a horizontal plane like the
상기 요철의 측면(11c)은 반도체층의 수평한 표면과 수직으로 형성되는 경우, 반도체층에서 발생되는 빛의 상당량이 수직으로 형성된 요철의 측면과 반도체층의 표면 또는 요철의 임의의 수평면을 통해 계속적으로 내부 전반사되어 외부로 투과하지 못하고, 결국 발광 다이오드의 적출 효율을 감소시킨다. 따라서 발광 다이오드의 적출 효율을 높이기 위해서는 상기 요철의 측면이 반도체층의 표면과 수직이 아닌 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 소정의 곡률을 갖는 곡면인 것이 바람직하다.When the
이러한 요철의 측면 형상은 도 5a에 도시한 바와 같이 오목부(11b)를 기준으로 서로 마주보는 양 측면(11c)이 동일한 기울기를 갖는 대칭적인 단면 형상으로 이루어지거나, 도 5e에 도시한 바와 같이 오목부(15b)를 기준으로 서로 마주보는 양 측면(15c)이 서로 다른 기울기를 갖는 비대칭적인 단면 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 도 5f에 도시한 바와 같이 다양한 기울기를 갖는 측면이 연결된 단면 형상(16c)으로 이루어지거나, 도 5g에 도시한 바와 같이 소정의 곡률을 갖는 곡면(17c)으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 상술한 요철의 측면 형상은 반도체층의 표면과 수직인 면을 포함하지 않는 다양한 형상으로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 5A, the lateral shape of the unevenness is formed in a symmetrical cross-sectional shape in which both
종래 건식 식각보다 보다 단순한 습식 식각 공정을 통해 요철을 형성할 수 있으며, 식각 마스크 패턴, 식각 용액의 혼합비, 식각 용액의 온도, 식각 시간 등의 식각 변수에 따라 식각 단면의 형상을 다양하게 형성할 수 있다. Unevenness may be formed through a wet etching process that is simpler than a conventional dry etching, and various shapes of an etching cross section may be formed according to etching variables such as an etching mask pattern, a mixing ratio of an etching solution, a temperature of an etching solution, and an etching time. have.
또한, 상기 언급한 바와 같이 다양하게 형성된 식각 마스크 패턴(25)의 형상에 따라, 기판(10) 식각으로 형성된 요철 구조의 형상도 다양하게 형성할 수 있다. 즉, 도 4a 내지 도 4e에 도시한 바와 같은 다양한 식각 마스크 패턴의 형상에 따라 요철의 구조를 스트라이프형 구조로 형성하거나, 다수의 스프라이프가 모두 연결된 격자형 구조로 형성할 수도 있으며, 다각형, 원형, 타원형 등을 포함하는 구조로 형성할 수도 있다. In addition, according to the shape of the
다음으로, 상기와 같이 요철(11a, 11b, 11c)이 형성된 기판(10)의 소정 영역 상에 반도체층을 선택 성장시키기 위한 성장 마스크 패턴(30)을 마련한다. 이는 상기 식각 마스크 패턴(25)을 제거하지 않고 그대로 성장 마스크 패턴(30)으로 이용할 수 있으며, 또는 상기 식각 마스크 패턴(25)을 제거한 후 성장 마스크 패턴(30)을 별도로 형성할 수도 있다. 또한, 성장 마스크 패턴(30)을 형성하지 않고 다음 공정으로 진행할 수도 있다. 즉, 성장 마스크 패턴(30) 없이 요철(11a, 11b, 11c)이 형성된 기판(10) 상에 바로 반도체층을 성장시킬 수도 있다. Next, a
상기 식각 마스크 패턴(25)을 그대로 성장 마스크 패턴(30)으로 이용하는 경 우에 상기 성장 마스크 패턴(30)은 상기 볼록부 상에 수평한 층상 구조일 수 있고, 또는 성장 마스크 패턴(30)의 수평 면적이 볼록부의 면적보다 클 수 있다. 즉, 상기의 기판(10)을 식각하는 단계에서 볼록부의 면적이 수평 방향으로의 식각에 의해 도 5b에 도시한 바와 같이 식각 마스크 패턴, 즉 성장 마스크 패턴(30)의 수평 면적보다 작아질 수 있다. When the
상기 식각 마스크 패턴(25)은 습식 및 건식 식각을 통해 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 마스크 패턴(25)은 BOE(buffered-oxide etch), HF(Hydrofluoric acid), 또는 이들의 희석 용액을 이용한 습식 식각을 통해 제거할 수 있다.The
상기 성장 마스크 패턴(30)은 상술한 식각 마스크 패턴(25)의 형성과 동일한 공정을 통해 형성할 수 있다. 이 때, 성장 마스크 패턴(30)은 상기 식각 마스크 패턴(25)과 동일한 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. The
상기 기판에 형성된 요철의 볼록부가 수평면인 경우에, 상기 성장 마스크 패턴은 볼록부 수평면 면적의 90% 이상을 덮는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않고 이보다 작은 면적을 덮을 수도 있다. 즉, 도 6a에 도시한 바와 같이 성장 마스크 패턴(30)이 요철 볼록부(11a)의 전체 수평면 상에 형성되거나, 도 6b에 도시한 바와 같이 성장 마스크 패턴(31)이 요철 볼록부(11a)의 면적보다 작게 형성될 수도 있다. 또한, 도 6c에 도시한 바와 같이 성장 마스크 패턴(32)이 요철 볼록부(11a)의 전체 수평면 및 요철 측면(11c)의 일부 상에 형성될 수 있다. 또한, 도 6d에 도시한 바와 같이 성장 마스크 패턴(33)이 요철 볼록부(11a)의 전체 수평면, 요철 측 면(11c) 및 요철 오목부(11b)의 일부 상에 형성될 수도 있다. When the convex portions of the convex and convex portions formed on the substrate are horizontal planes, the growth mask pattern may preferably cover 90% or more of the convex portion horizontal plane area, but is not limited thereto and may cover an area smaller than this. That is, as shown in FIG. 6A, the
또한, 상기 기판에 형성된 요철 볼록부가 선 또는 점인 경우, 또는 요철 볼록부가 요철 측면 및 요철 오목부에 비해 상대적으로 작은 면적을 갖는 경우에, 도 6e에 도시한 바와 같이 성장 마스크 패턴(34)이 요철 볼록부(12a) 및 요철 측면(12c) 상에 형성될 수 있으며, 또는 도 6f에 도시한 바와 같이 성장 마스크 패턴은 생략될 수도 있다. In addition, when the uneven convex portion formed on the substrate is a line or a point, or when the uneven convex portion has a relatively small area compared to the uneven side and the uneven concave portion, the
이는 상기 식각에 의해 형성된 기판의 결정면, 즉 요철의 오목부 또는 측면에서 반도체층이 주도적으로 성장하도록 하기 위함이다. 따라서 상기 기판에 형성된 요철의 볼록부가 수평면인 경우에, 성장 마스크 패턴은 상기와 같이 적어도 볼록부 수평면 면적의 90% 이상을 덮는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. This is to allow the semiconductor layer to dominantly grow on the crystal surface of the substrate formed by the etching, that is, the recess or side of the unevenness. Therefore, in the case where the convex portion of the unevenness formed in the substrate is the horizontal plane, the growth mask pattern is preferably formed to cover at least 90% or more of the convex portion horizontal plane area as described above.
성장 마스크 패턴의 형태 및 위치는 상술한 바에 한정되지 않고, 식각에 의해 형성된 기판의 결정면에서 반도체층이 주도적으로 성장될 수 있도록 적절하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 성장 마스크 패턴의 단면은 다양한 형태일 수 있으며, 그 두께도 공정에 따라 다양하게 형성될 수 있다. The shape and position of the growth mask pattern are not limited to those described above, and may be appropriately adjusted so that the semiconductor layer may be dominantly grown on the crystal surface of the substrate formed by etching. In addition, the cross section of the growth mask pattern may have various shapes, and the thickness thereof may be variously formed according to a process.
이러한 성장 마스크 패턴은 식각에 의해 형성된 기판의 결정면, 즉 요철의 오목부 또는 측면에서 수직 성장된 반도체층이 볼록부 상에서 수평 성장되도록 하여 반도체층 표면까지의 관통 전위의 전파를 상당수 감소시킬 수 있다. 이에 따라 기판 상에 성장되는 발광 다이오드의 내부 양자 효율, 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Such a growth mask pattern allows the semiconductor layer vertically grown on the crystal surface of the substrate formed by etching, that is, the concave portion or the side surface of the unevenness to be horizontally grown on the convex portion, thereby significantly reducing propagation of the penetration potential to the surface of the semiconductor layer. Accordingly, the internal quantum efficiency, performance and reliability of the light emitting diodes grown on the substrate can be improved.
또한 이러한 성장 마스크 패턴을 기판보다 굴절률이 작은 물질로 형성하는 경우에, 반도체층과 성장 마스크의 계면에서 빛의 반사율을 높일 수 있으며, 반도체층에서 발생되는 빛을 분산시켜 반도체층 내부에서 전반사하는 횟수를 줄임으로써 발광 다이오드의 적출 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, when the growth mask pattern is formed of a material having a refractive index smaller than that of the substrate, the reflectance of light may be increased at the interface between the semiconductor layer and the growth mask, and the number of times of total reflection inside the semiconductor layer by dispersing light generated in the semiconductor layer By reducing the extraction efficiency of the light emitting diode can be improved.
또한, 상기 언급한 바와 같이 상기 기판에 형성된 요철 볼록부가 선 또는 점인 경우, 또는 요철 볼록부가 요철 측면 및 요철 오목부에 비해 상대적으로 작은 면적을 갖는 경우에, 성장 마스크 패턴이 생략될 수도 있다. Further, as mentioned above, when the uneven convex portions formed on the substrate are lines or dots, or when the uneven convex portions have a relatively small area compared to the uneven side and the uneven concave portions, the growth mask pattern may be omitted.
요철의 볼록부가 선 또는 점으로 이루어지고 상기 볼록부 상에 성장 마스크 패턴이 없는 경우, 요철의 오목부 뿐만 아니라 측면 및 볼록부에서도 반도체층의 수직 성장이 이루어질 수 있다. 이 때, 요철 구조를 이루는 면, 선 또는 점 상에 성장되는 반도체층은 성장 조건에 따라 각각 다른 성장률로 성장된다. 따라서, 요철 구조의 임의의 부분, 즉 면, 선 또는 점으로부터 주도적인 수직 성장이 이루어질 수 있으며, 주도적인 수직 성장이 이루어진 부분으로부터 성장률이 상대적으로 작은 부분으로 수평 성장이 일어날 수 있다. When the convex portions of the concave and convex portions are made of lines or dots and there is no growth mask pattern on the convex portion, vertical growth of the semiconductor layer may be performed not only on the concave portion of the concave and convex portions, but also on the side and convex portions. At this time, the semiconductor layer grown on the surface, line or dot forming the uneven structure is grown at different growth rates depending on the growth conditions. Thus, the leading vertical growth may be made from any part of the uneven structure, that is, the face, the line or the point, and the horizontal growth may occur from the portion where the leading vertical growth is made with the relatively small growth rate.
또한, 요철의 볼록부가 수평면으로 이루어지고 상기 볼록부 상에 성장 마스크 패턴이 없는 경우, 볼록부에서의 주도적인 수직 성장이 이루어지지 않도록 하기 위해서는 볼록부 면적이 상대적으로 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 요철의 패턴이 스트라이프 구조, 또는 다수의 스트라이프가 모두 연결된 격자형 구조로 형성되는 경우, 볼록부를 이루는 수평면의 너비는 1㎛보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 요철이 패턴이 다각형을 포함하는 구조이거나, 폐곡선 또는 직선 등이 이루는 임의의 도형을 포함하는 구조인 경우, 볼록부를 이루는 수평면의 면적은 1㎛2보다 작은 것이 바람직하다.In addition, when the convex portion of the unevenness is formed in the horizontal plane and there is no growth mask pattern on the convex portion, it is preferable that the convex portion area is relatively small in order to prevent the dominant vertical growth from the convex portion. For example, when the uneven pattern is formed in a stripe structure or a lattice structure in which a plurality of stripes are all connected, the width of the horizontal plane that forms the convex portion is preferably smaller than 1 μm. In addition, when the unevenness is a structure in which the pattern includes a polygon or a structure including any figure formed by a closed curve or a straight line or the like, the area of the horizontal plane that forms the convex portion is preferably smaller than 1 μm 2 .
이후, 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 상기 요철(11a, 11b, 11c) 및 성장 마스크 패턴(30)이 형성된 기판(10) 상에 반도체층(40)을 형성한다. 7A to 7C, the
반도체로는 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등이 있으며, 이 때 제조되는 반도체층에 따라 MOCVD 장비에 주입되는 분위기(캐리어) 가스, 원료 가스들을 다양하게 변화시킬 수 있다. 즉, 반도체층(40)으로 GaN 반도체층을 형성할 경우, 분위기 가스로 질소, 수소 또는 질소와 수소의 혼합가스를 이용하며, Ga 소스로 트리메틸갈륨(Trimethygallium)과 N 소스로 암모니아(NH3)를 이용하여 성장한다. 여기서, Ga 소스로 상기 트리메틸갈륨 대신 트리에틸갈륨(Triethygallium)을 사용할 수도 있고, 또한 N 소스로 암모니아에 N2H4를 첨가하여 사용할 수 있고 디메틸히드라진(Dimethylhyrazine)을 사용할 수도 있다.Examples of the semiconductor include GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, and the like. The atmosphere (carrier) gas and source gases injected into the MOCVD equipment may be variously changed according to the semiconductor layer manufactured at this time. That is, when the GaN semiconductor layer is formed as the
상기 반도체층(40)으로 InN 반도체층을 형성할 경우, 분위기 가스로 질소를 이용하며, In 소스로 트리메틸인듐(Trimethyindium)과 N 소스로 암모니아(NH3)를 이용하여 성장한다. 여기서, 분위기 가스와 In 소스 및 N 소스 가스가 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.When the InN semiconductor layer is formed as the
상기 반도체층(40)으로 AlN 단결정 박막을 형성할 경우, 분위기 가스로 수소를 이용하며, Al 소스로 트리메틸알루미늄(Trimethyalumium)과 N 소스로 암모니 아(NH3)를 이용하여 성장한다. 여기서, 분위기 가스와 Al 소스 및 N 소스 가스가 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.When the AlN single crystal thin film is formed as the
상기 반도체층(40)으로 InGaN 단결정 박막을 형성할 경우, 분위기 가스로 질소를 이용하며, In 소스로 트리메틸인듐(Trimethyindium)과 Ga 소스로 트리메틸갈륨(Trimethygallium)과 N 소스로 암모니아(NH3)를 이용하여 성장한다. 여기서, 분위기 가스와 In 소스, Ga 소스 및 N 소스 가스가 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.In the case of forming the InGaN single crystal thin film using the
상기 반도체층(40)으로 AlGaN 단결정 박막을 형성할 경우, 분위기 가스로 수소를 이용하며, Al 소스로 트리메틸알루미늄(Trimethyalumium)과 Ga 소스로 트리메틸갈륨(Trimethygallium)과 N 소스로 암모니아(NH3)를 이용하여 성장한다. 여기서, 분위기 가스와 In 소스, Al 소스, Ga 소스 및 N 소스 가스가 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.When the AlGaN single crystal thin film is formed as the
또한, 상기 반도체층(40)으로 InAlGaN 단결정 박막을 형성할 경우, 분위기 가스로 수소 또는 질소를 이용하며, In 소스로 트리메틸인듐(Trimethyindium)과, Al 소스로 트리메틸알루미늄(Trimethyalumium)과 Ga 소스로 트리메틸갈륨(Trimethygallium)과 N 소스로 암모니아(NH3)를 이용하여 성장한다. 여기서, 분위기 가스와 In 소스, Al 소스, Ga 소스 및 N 소스 가스가 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다. In addition, when the InAlGaN single crystal thin film is formed of the
상기 반도체층(40)의 성장은 저온 핵형성 층(low-temperature nucleation layer) 또는 저온 버퍼층(low-temperature buffer layer)을 형성하는 제 1 단계, 에피택셜층이 수직 성장하는 제 2 단계 및 에피택셜층이 수평 성장하는 제 3 단계를 포함한다. 이러한 기본 단계 이외에 다른 단계가 더 추가되거나, 상기 단계의 일부가 생략될 수도 있다. The growth of the
상기 반도체층(40)을 제조하는 각 단계는 여러 가지 박막 성장 조건을 제어하여 달성되며, 예를 들면 성장 온도를 제어하여 달성될 수 있다. 즉, 저압 MOCVD 장비를 이용하는 경우에, 400 내지 800℃의 상대적으로 낮은 온도에서 에피택셜층의 성장을 위한 저온 핵형성층 또는 저온 버퍼층을 형성한 후, 900 내지 1150℃의 온도에서 에피택셜층의 수직 성장을 촉진시키고, 보다 높은 1050 내지 1200℃의 온도에서 에피택셜층의 수평 성장을 촉진시켜 형성한다. 이러한 성장 단계는 상기 에피택셜층의 수직 및 수평 성장으로 인해 평탄하고 연속적인 반도체층을 형성할 때까지 지속될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고 원하는 목적에 따라 다양하게 형성할 수 있으며, 예를 들어 반도체층이 봉합되지 않아 불연속적인 반도체층을 형성할 수도 있고, 연속적인 반도체층의 표면에 요철 구조가 형성될 수도 있다. Each step of manufacturing the
이러한 온도 조건 외에도 공급되는 원료의 비율, 분위기 가스, 압력, 시간 등을 조절하여 에피택셜층의 수직 성장 및 수평 성장을 제어할 수 있다. 에피택셜층의 성장을 위한 장비에 따라 차이가 있을 수 있으나, 일반적으로 수평형 반응로를 갖는 MOCVD 장비의 경우, (Ⅴ족 소스 유량/Ⅲ족 소스 유량)의 비율을 높이거나, 성장 압력을 줄이거나, 성장 온도를 높임으로써, 수직 성장률에 대한 수평 성장률의 상대적 비율을 높일 수 있다. In addition to the temperature conditions, it is possible to control the vertical growth and the horizontal growth of the epitaxial layer by adjusting the ratio of the raw materials to be supplied, the atmosphere gas, the pressure and the time. Depending on the equipment for the growth of the epitaxial layer, there may be a difference, but in the case of MOCVD equipment having a horizontal reactor, in general, the ratio of (group V source flow rate / group III source flow rate) may be increased or the growth pressure may be reduced. By increasing the growth temperature, the relative ratio of the horizontal growth rate to the vertical growth rate can be increased.
도 7a에서 볼 수 있듯이, 기판 식각에 의해 형성된 요철의 오목부(11b)와 측면(11c) 상에 에피택셜층이 성장하고, 수평면으로 이루어진 볼록부(11a) 상에는 성장 마스크 패턴(30)으로 인해 에피택셜층이 성장하지 않는다. 상기 요철의 오목부(11b)와 측면(11c) 에서 성장한 에피택셜층은 그 상부가 삼각형 또는 사다리꼴의 단면 형상으로 수직 성장될 수 있으며, 이는 반도체층(40)에 존재하는 관통 전위를 감소시키기 위해 바람직하다. 즉, 반도체층(40)의 삼각형 또는 사다리꼴의 기울어진 측면으로 인해 관통 전위를 수평 성장 단계에서 수평 방향으로 꺽음으로써, 관통 전위를 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 도 7b에서 볼 수 있듯이 요철의 오목부(11b)와 측면(11c)으로부터 수직 성장한 에피택셜층이 볼록부(11a) 상에 형성된 성장 마스크 패턴(30)을 가로질러 수평 성장하여 덮게 된다. 이러한 수직 및 수평 성장이 진행되며 오목부(11b)와 측면(11c)으로부터 수평 성장된 에피택셜층은 인접한 오목부(11b)와 측면(11c)으로부터 수평 성장된 에피택셜층과 봉합되어 도 7c에 도시한 바와 같은 연속적인 저결함 반도체층(40)을 형성한다. As shown in FIG. 7A, the epitaxial layer grows on the
이와 같이 수직 및 수평 성장에 의해 형성된 반도체층은 관통 전위가 표면으로 전달되는 것을 감소시키고, 반도체층의 결정성을 향상시켜 내부 양자 효율을 증가시킬 수 있다.As described above, the semiconductor layer formed by vertical and horizontal growth may reduce transmission of penetration potentials to the surface and may improve crystallinity of the semiconductor layer to increase internal quantum efficiency.
뿐만 아니라 다양한 각을 갖는 기판의 요철면(11a, 11b, 11c)과 성장 마스크 패턴(30)이 발광 빛의 진행 방향을 다양한 각도로 변화시켜 보다 용이하게 광을 추출할 수 있게 돕는다. 따라서 활성층에서 발생한 광이 전반사되는 수가 감소하고 외부로 방출될 확률이 높아져 외부 양자 효율이 현저하게 향상된다.In addition, the
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따라 제조된 반도체층의 다른 예를 설명하기 위한 것으로, 도 8a에 도시한 바와 같이 수직 및 수평 방향으로 성장된 에피택셜층이 상기 요철 볼록부(15a) 상에서 봉합되지 않아 불연속적인 반도체층(41)을 형성할 수 있고, 도 8b에 도시한 바와 같이 수직 및 수평 방향으로 성장된 에피택셜층이 봉합되어 형성된 연속적인 반도체층(42)의 표면에 요철 구조(47)를 형성할 수 있고, 또한 도 8b 및 도 8c에 도시한 바와 같이 에피택셜층이 봉합되어 형성된 연속적인 반도체층(42, 43) 내부에 봉합부 공동(void, 45)를 형성할 수도 있다. 8A to 8C illustrate another example of a semiconductor layer manufactured according to the present invention, in which an epitaxial layer grown in the vertical and horizontal directions as shown in FIG. 8A is sealed on the uneven
상기 도 8a 또는 도 8b의 경우와 같이 반도체층(41, 42)의 표면이 연속적인 수평면이 아닌 경우에, 상기 반도체층(41, 42) 상에 성장되는 발광 다이오드의 활성층 표면은 연속적인 수평면이 아닐 수 있으며, 발광 다이오드의 표면 역시 연속적인 수평면이 아닐 수 있다. 즉, 불연속적이거나 요철 구조가 형성된 반도체층(41, 42) 상에 성장되는 발광 다이오드의 활성층 또는 발광 다이오드의 표면을 불연속적인 구조 및 요철 구조로 형성할 수 있다. 이러한 경우 발광 다이오드의 활성층에서 발광된 빛이 발광 다이오드의 내부에서 내부 전반사하는 횟수를 줄임으로써 발광 다이오드의 적출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 발광 다이오드의 활성층이 요철 구조로 형성되는 경우에, 평탄한 표면의 활성층과 비교하여 그 부피가 증가하기 때문에 빛의 발광 영역을 증가시킬 수 있다.8A or 8B, when the surfaces of the semiconductor layers 41 and 42 are not continuous horizontal surfaces, the surface of the active layer of the light emitting diodes grown on the semiconductor layers 41 and 42 may have a continuous horizontal surface. The surface of the light emitting diode may also not be a continuous horizontal plane. That is, the active layer of the light emitting diode or the surface of the light emitting diode grown on the semiconductor layers 41 and 42 having the discontinuous or uneven structure may be formed as the discontinuous structure and the uneven structure. In this case, the extraction efficiency of the light emitting diode may be improved by reducing the number of total internal reflections of the light emitted from the active layer of the light emitting diode. In addition, when the active layer of the light emitting diode is formed with a concave-convex structure, it is possible to increase the light emitting area of the light because its volume increases compared to the active layer of the flat surface.
또한, 상기 도 8c의 경우와 같이 반도체층(43)의 내부에 형성된 공동(45)은 빛을 반사, 산란 또는 분산시켜 내부에서 전반사되는 비율을 감소시키고, 발광 다이오드의 적출 효율을 증가시킬 수 있다. In addition, as shown in FIG. 8C, the
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따라 제조된 반도체층의 또다른 예를 설명하기 위한 것으로, 요철(12a, 12b, 12c)이 형성된 기판(10) 상에 성장 마스크 패턴 없이 반도체층(44)을 형성할 수도 있다. 도 9a에서 볼 수 있듯이 기판(10) 식각에 의해 형성된 요철의 오목부(12b)로부터 에피택셜층이 그 상부가 삼각형 또는 사다리꽁의 단면 형상으로 수직 성장하고, 도 9b에서 볼 수 있듯이 요철의 오목부(12b)로부터 수직 성장한 에피택셜층이 요철의 측면(12c)과 볼록부(12a)를 가로질러 수평 성장하여 덮게 된다. 이러한 수직 및 수평 성장이 진행되며 오목부(12b)로부터 수평 성장된 에피택셜층은 인접한 오목부(12b)로부터 수평 성장된 에피택셜층과 봉합되어 도 9c에 도시한 바와 같은 연속적인 저결함 반도체층(44)을 형성한다. 여기서, 요철의 오목부(12b)로부터 수직 성장하는 것에 한정되지 않고, 측면(12c) 및 볼록부(12a)에서도 에피택셜층의 수직 성장이 이루어질 수 있다. 이 때, 요철을 이루는 볼록부(12a), 오목부(12b) 및 측면(12c) 상에 성장되는 에피택셜층은 성장 조건에 따라 각각 다른 성장률로 성장되며, 즉 요철(12a, 12b, 12c)의 임의의 부분으로부터 주도적인 수직 성장이 이루어지고, 주도적인 수직 성장이 이루어진 부분으로부터 성장률이 상대적으로 작은 부분으로 수평 성장이 일어날 수 있다. 또한, 반도체층(44)의 표면을 불연속적이거나 요철 구조를 포함하도록 형성할 수도 있다. 9A to 9C illustrate another example of the semiconductor layer manufactured according to the present invention. The
본 발명의 반도체층의 제조 방법은 상술한 바에 한정되지 않고, 다양한 수정과 변경이 가능하다. 예를 들어, 상술한 바는 수직 성장시 요철의 오목부와 측면으로부터 성장되는 에피택셜층이 삼각형 또는 사다리꼴의 단면 형상으로 형성되었으나, 이에 한정되지 않고, 에피택셜층이 사각형의 단면 형상으로 형성될 수 있다.The manufacturing method of the semiconductor layer of this invention is not limited to what was mentioned above, A various correction and a change are possible. For example, as described above, the epitaxial layer grown from the concave and concave portions of the uneven surface during vertical growth is formed in a triangular or trapezoidal cross-sectional shape, but is not limited thereto, and the epitaxial layer may be formed in a rectangular cross-sectional shape. Can be.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
도 10 내지 도 13은 본 발명에 따른 일 실시예를 나타내는 광학 현미경 사진 및 SEM 사진이다. 10 to 13 are optical micrographs and SEM pictures showing one embodiment according to the present invention.
먼저, 사파이어(Al2O3) 기판 상에 SiO2 식각 마스크를 PECVD 방법을 통해 증착한다. 상기 식각 마스크의 두께는 100 내지 2000Å이 바람직하며, 기판의 식각 깊이, 식각 마스크의 재료, 식각 마스크의 증착 방법 및 증착 조건에 따라 달라질 수 있다. 또한 상기 식각 마스크가 추후 반도체층의 선택 성장을 위한 성장 마스크 패턴으로 이용될 경우, 이보다 더 두껍게 증착할 수도 있다.First, an SiO 2 etching mask is deposited on a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate through a PECVD method. The thickness of the etching mask is preferably 100 to 2000Å, and may vary depending on the etching depth of the substrate, the material of the etching mask, the deposition method of the etching mask, and the deposition conditions. In addition, when the etching mask is used as a growth mask pattern for selective growth of the semiconductor layer, it may be deposited even thicker than this.
다음으로, 상기 식각 마스크 상에 포토레지스트를 1㎛ 이상의 두께로 코팅한 후, 사진 식각 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한다. 또한, BOE(buffered-oxide etch), 불산(HF) 또는 이들의 희석 용액을 사용하여 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하는 습식 식각 공정을 실시하여 상기 SiO2 식각 마스크 패턴을 형성한다. Next, after the photoresist is coated with a thickness of 1 μm or more on the etching mask, a photoresist pattern is formed through a photolithography process. In addition, a wet etching process using the photoresist pattern as a mask is performed by using a buffered-oxide etch (BOE), hydrofluoric acid (HF), or a dilute solution thereof to form the
이후, 상기 SiO2 식각 마스크 패턴을 이용한 기판 식각을 실시하여 기판 표면에 요철을 형성한다. 본 실시예에 따른 사파이어 기판 표면의 요철은 습식 식각에 의해 형성되고, 식각 용액은 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 황산과 인산의 혼합 용액 또는 이들의 희석 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. Subsequently, the substrate is etched using the SiO 2 etching mask pattern to form irregularities on the surface of the substrate. The unevenness of the surface of the sapphire substrate according to the present embodiment is formed by wet etching, and the etching solution consists of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), a mixed solution of sulfuric acid and phosphoric acid, or a dilute solution thereof. It is preferably selected from the group.
본 실시예는 상기 SiO2 식각 마스크 패턴을 도 4a에 도시한 바와 같이 스트 라이프형 구조로 형성하고, 상기 스트라이프형 구조의 길이 방향이 사파이어 기판 결정의 <11-20> 방향에 평행하도록 형성한다. 또한, 식각 용액은 황산 : 인산의 부피 비율이 3:1인 황산과 인산의 혼합 용액을 사용하고, 275℃의 식각 온도에서 5분 동안 습식 식각을 진행하였다. In this embodiment, the SiO 2 etching mask pattern is formed in a stripe structure as shown in FIG. 4A, and the stripe structure is formed so that the longitudinal direction thereof is parallel to the <11-20> direction of the sapphire substrate crystal. In addition, the etching solution was a mixed solution of sulfuric acid and phosphoric acid having a volume ratio of sulfuric acid: phosphoric acid 3: 1, and wet etching was performed for 5 minutes at an etching temperature of 275 ℃.
도 10은 이러한 습식 식각을 실시하여 기판(100) 표면에 요철(110a, 110b, 110c)이 형성된 경우의 단면을 나타낸 광학 현미경 사진이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 기판(100) 표면에 형성된 요철(110a, 110b, 110c)은 수평면으로 이루어진 볼록부(110a) 및 오목부(110b)를 포함하고, 상기 오목부(110b)를 기준으로 서로 다른 기울기를 갖는 비대칭적인 단면 형상의 측면(110c)을 포함한다. FIG. 10 is an optical photomicrograph showing a cross section in the case where the
동일한 식각 마스크 패턴을 사용하더라도, 식각 마스크의 패턴, 식각 용액의 물질, 식각 용액의 혼합비, 식각 온도, 식각 시간 등의 조건을 다르게 하여, 다양한 형상의 식각 단면 형상을 얻을 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 동일한 스트라이프형 구조의 식각 마스크 패턴을 이용하는 경우에, 상기 스트라이프형 구조의 길이 방향이 사파이어 기판 결정의 <11-00> 방향에 평행하도록 형성하고 상기와 동일한 식각 조건 하에 식각을 진행하여, 도 11a에 도시한 바와 같은 단면 형상의 요철(111a, 111b, 111c)을 형성할 수 있다. 즉, 기판 표면에 형성된 요철(111a, 111b, 111c)은 수평면으로 이루어진 볼록부(111a) 및 오목부(111b)를 포함하고, 상기 오목부(111b)를 기준으로 동일한 기울기를 갖는 대칭적인 단면 형상의 측면(111c)을 포함한다. 또한, 동일한 스트라이프형 식각 마스크 패턴을 이용하여 상기와 동일한 식각 조건 하에 볼록부의 수평면이 사라질 때까지 식각을 진행하는 경 우에, 도 11b의 SEM 사진에서 볼 수 있듯이, 상기 요철(112a, 112b, 112c)의 볼록부(112a)를 선의 형태로 형성할 수도 있다. 이와 같이 식각 조건에 따라 요철의 볼록부 또는 오목부를 수평면, 선 또는 점의 형태로 형성할 수 있고, 상기 볼록부와 오목부를 연결하는 측면을 일정한 기울기 또는 곡률을 갖는 면으로 형성하거나, 다양한 기울기 또는 곡률을 갖는 다수개의 면으로 형성할 수 있다. 또는 식각 깊이 및 너비를 다양하게 형성할 수 있다. Even when the same etching mask pattern is used, etching cross-sectional shapes of various shapes can be obtained by varying the conditions of the pattern of the etching mask, the material of the etching solution, the mixing ratio of the etching solution, the etching temperature, and the etching time. For example, in the case of using an etching mask pattern having the same stripe structure as described above, the stripe structure has a longitudinal direction parallel to the <11-00> direction of the sapphire substrate crystal and is etched under the same etching conditions as above. By proceeding, the
다음으로, 상기와 같이 요철이 형성된 기판의 소정 영역 상에 반도체층을 선택 성장시키기 위한 성장 마스크 패턴을 마련한다. 이는 상기 식각 마스크 패턴을 제거하지 않고 그대로 성장 마스크 패턴으로 이용할 수 있으며, 또는 상기 식각 마스크 패턴을 제거한 후 성장 마스크 패턴을 별도로 형성할 수도 있다. 본 실시예는 상기 식각 마스크 패턴을 그대로 성장 마스크 패턴으로 이용하였다. 물론 이에 한정되지 않고, 요철의 볼록부가 선 또는 점인 경우에 성장 마스크 패턴 없이 진행할 수도 있다.Next, a growth mask pattern for selectively growing a semiconductor layer is provided on a predetermined region of the substrate having irregularities as described above. The growth mask pattern may be used as it is without removing the etching mask pattern, or the growth mask pattern may be separately formed after removing the etching mask pattern. In this embodiment, the etching mask pattern was used as the growth mask pattern. Of course, the present invention is not limited thereto, and in the case where the convex portion of the unevenness is a line or a dot, it may proceed without a growth mask pattern.
이후, 상기 요철 및 성장 마스크 패턴이 형성된 기판 상에 반도체층을 형성한다. 상기 언급한 바와 같이, 반도체층의 성장은 3단계의 성장 단계를 포함한다. 즉, 제 1 단계에서는 초기의 비교적 저온에서 에피택셜층의 성장을 위한 저온 핵형성층 또는 저온 버퍼층을 증착하고, 제 2 단계에서는 에피택셜층의 상부를 삼각형 또는 사다리꼴의 단면 형상으로 수직 성장시키고, 제 3 단계는 에피택셜층을 수평 성장시킨다. 이러한 에피택셜층의 수직 및 수평 성장은 평탄하고 연속적인 반도체층을 형성할 때까지 지속될 수 있다.Thereafter, a semiconductor layer is formed on the substrate on which the uneven and growth mask patterns are formed. As mentioned above, the growth of the semiconductor layer includes three growth stages. That is, in the first step, a low temperature nucleation layer or a low temperature buffer layer is deposited for growth of the epitaxial layer at an initial relatively low temperature, and in the second step, the upper part of the epitaxial layer is vertically grown in a triangular or trapezoidal cross-sectional shape. The third step is to grow the epitaxial layer horizontally. Vertical and horizontal growth of such epitaxial layers may continue until a flat, continuous semiconductor layer is formed.
이를 위해, 본 실시예는 요철이 형성된 사파이어 기판 상에 560℃의 저온에서 1분 45초 동안 질화갈륨(GaN)의 저온 핵형성층을 성장시킨다. 상기 저온 핵형성층 상에 1020℃의 수직 성장이 활발한 온도에서 60분동안 질화갈륨 에피택셜층을 성장시킨다. 그 다음에, 1160℃의 수평 성장이 활발한 온도에서 120분동안 질화갈륨 에피택셜층을 성장시킨다. To this end, the present embodiment grows a low temperature nucleation layer of gallium nitride (GaN) for 1
도 12는 본 실시예의 수직 성장된 질화갈륨 반도체층을 나타낸 단면 사진으로, 질화갈륨 에피택셜층은 요철의 오목부(110b) 및 측면(110c)으로부터 수직 성장된다. 도 13은 본 실시예의 수직 및 수평 성장된 질화갈륨 반도체층을 나타낸 사진으로, 성장이 진행됨에 따라 볼록부(110a)를 가로질러 수평 성장된 질화갈륨 에피택셜층은 볼록부(110a) 상의 성장 마스크 패턴을 덮고, 인접한 오목부(110b) 및 측면(110c)으로부터 수평 성장된 질화갈륨 에피택셜층과 봉합하여 저결함 질화갈륨 반도체층(400)을 형성하는 것을 볼 수 있다. 또한 볼록부(110a) 상의 질화갈륨 반도체층(400) 내부에 봉합부 공동(450)을 포함할 수 있다. Fig. 12 is a cross-sectional photograph showing a vertically grown gallium nitride semiconductor layer in which the gallium nitride epitaxial layer is vertically grown from the concave and
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타내는 광학 현미경 사진 및 SEM 사진이다. 이는 상기 실시예의 경우와 거의 동일한 공정을 통해 진행되며, 단지 다른 구조의 식각 마스크 패턴을 이용하여 기판에 형성되는 요철의 형상이 상이하다. 이에 대해 상기와 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 14 to 16 are optical micrographs and SEM pictures showing another embodiment according to the present invention. This is performed through the same process as in the case of the above embodiment, the shape of the irregularities formed on the substrate using only the etching mask pattern of a different structure is different. The detailed description overlapping with the above will be omitted.
먼저, 사파이어(Al2O3) 기판 상에 SiO2 식각 마스크 패턴을 형성한 후, 이를 이용한 기판 식각을 실시하여 기판 표면에 요철을 형성한다. First, an SiO 2 etching mask pattern is formed on a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, and then the substrate is etched using the same to form irregularities on the surface of the substrate.
본 실시예는 상기 SiO2 식각 마스크 패턴을 다각형을 포함하는 구조, 즉 도 4d에 도시한 바와 같이 두각이 60도이고 다른 두각은 120도인 마름모 패턴이 배열되도록 형성한다. 또한, 식각 용액은 황산 : 인산의 부피 비율이 3:1인 황산과 인산의 혼합 용액을 사용하고, 275℃의 식각 온도에서 5분 동안 습식 식각을 진행하였다. In the present embodiment, the SiO 2 etching mask pattern is formed to include a polygonal structure, that is, a rhombus pattern having an angle of 60 degrees and an angle of 120 degrees as shown in FIG. 4D. In addition, the etching solution was a mixed solution of sulfuric acid and phosphoric acid having a volume ratio of sulfuric acid: phosphoric acid 3: 1, and wet etching was performed for 5 minutes at an etching temperature of 275 ℃.
도 14는 이러한 습식 식각을 실시하여 기판 표면에 요철(113a, 113b, 113c)이 형성된 경우의 단면을 나타낸 SEM 사진이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 수평면으로 이루어진 볼록부(113a)와 경사진 측면(113c)으로 구성되어 절두된 피라미드 형태의 요철을 형성할 수 있다. 14 is a SEM photograph showing a cross section in the case where the
상기 언급한 바와 같이, 식각 마스크 패턴, 식각 용액의 물질, 식각 용액의 혼합비, 식각 온도, 식각 시간 등의 조건을 다르게 하여, 다양한 형상의 식각 형상을 얻을 수 있다. 예를 들어, 도 4c에 도시한 바와 같이 정사각형을 포함하는 구조의 식각 마스크 패턴을 이용하여 상기와 동일한 식각 조건 하에 식각을 진행하는 경우에, 도 15a의 SEM 사진에서 볼 수 있듯이 수평면으로 이루어진 볼록부(114a)와 경사진 측면(114c)으로 구성되어 절두된 피라미드 형태의 요철을 형성할 수 있다. 또한, 본 실시예와 동일한 식각 마스크 패턴, 즉 마름모형을 포함한 구조의 식각 마스크 패턴을 이용하여 상기와 동일한 식각 조건 하에 볼록부의 수평면이 사라질 때까지 식각을 진행하는 경우에, 도 15b의 광학 현미경 사진에서 볼 수 있듯이, 볼록부(115a)가 점으로 이루어진 피라미드 형태의 요철을 형성할 수 있다. 또한, 도 15c의 SEM 사진에서 볼 수 있듯이, 소정의 기울기 또는 곡률을 갖는 다수개의 면으로 형성된 측면(116c)을 포함하는 요철(116a, 116b, 116c)을 형성할 수도 있다. 이와 같이 식각 조건에 따라 요철의 배열 구조, 패턴 또는 단면 형상 등을 다양하게 형성할 수 있다.As mentioned above, various shapes of the etching shapes may be obtained by changing the etching mask pattern, the material of the etching solution, the mixing ratio of the etching solution, the etching temperature, and the etching time. For example, when etching is performed under the same etching conditions using an etching mask pattern having a square structure as shown in FIG. 4C, as shown in the SEM photograph of FIG. 15A, a convex part formed of a horizontal plane is illustrated. Consists of a 114a and an
다음으로, 상기 식각 마스크 패턴을 그대로 성장 마스크 패턴으로 이용하여 상기 요철 및 성장 마스크 패턴이 형성된 기판 상에 반도체층을 형성한다. 즉, 요철이 형성된 사파이어 기판 상에 560℃의 저온에서 1분 45초 동안 질화갈륨(GaN)의 저온 핵형성층을 성장시킨다. 상기 저온 핵형성층 상에 1020℃의 수직 성장이 활발한 온도에서 60분동안 질화갈륨 에피택셜층을 성장시킨다. 그 다음에, 1160℃의 수평 성장이 활발한 온도에서 120분동안 질화갈륨 에피택셜층을 성장시킨다. Next, the semiconductor layer is formed on the substrate on which the uneven and growth mask patterns are formed using the etching mask pattern as a growth mask pattern. That is, a low temperature nucleation layer of gallium nitride (GaN) is grown on the sapphire substrate on which the unevenness is formed for 1
상기의 도 14에 도시한 바와 같이 절두된 피라미드 형태의 요철(114a, 114b, 114c)이 형성된 기판 상에 질화갈륨 반도체층을 형성한 경우, 수직 성장된 질화갈륨 반도체층을 나타낸 SEM 사진인 도 16에서 볼 수 있듯이, 질화갈륨 에피택셜층은 요철의 오목부로부터 주도적으로 성장되어 벌집 형태의 질화갈륨 반도체층(410)이 형성될 수 있다. 물론 요철(114a, 114b, 114c)이 형성된 기판 상에 질화갈륨 반도체층을 지속적으로 수직 및 수평 성장시키는 경우에, 수평 성장된 에피택셜층은 인접한 기판 영역에서 수직 및 수평 성장된 에피택셜층과 봉합되어 평탄하고 연속적인 저결함 반도체층을 형성할 수 있다.When the gallium nitride semiconductor layer is formed on a substrate on which truncated
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 또다른 실시예를 나타내는 광학 현미경 사진이다. 이는 상기 실시예의 경우와 거의 동일한 공정을 통해 진행되며, 단지 식각 조건을 달리 하여 기판에 형성되는 요철의 형상이 상이하다. 이에 대해 상기와 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 17 and 18 are optical micrographs showing another embodiment according to the present invention. This is performed through the same process as in the case of the above embodiment, the shape of the irregularities formed on the substrate by only changing the etching conditions are different. The detailed description overlapping with the above will be omitted.
먼저, 사파이어(Al2O3) 기판 상에 SiO2 식각 마스크 패턴을 형성한 후, 이를 이용한 기판 식각을 실시하여 기판 표면에 요철을 형성한다. First, an SiO 2 etching mask pattern is formed on a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, and then the substrate is etched using the same to form irregularities on the surface of the substrate.
본 실시예는 상기 SiO2 식각 마스크 패턴을 다각형을 포함하는 구조, 즉 두각이 60도이고 다른 두각은 120도인 마름모 패턴이 배열되도록 형성한다. 또한, 식각 용액은 황산 : 인산의 부피 비율이 3:1인 황산과 인산의 혼합 용액을 사용하고, 275℃의 식각 온도에서 상대적으로 장시간동안, 즉 15분 이상 습식 식각을 진행하였다. In the present embodiment, the SiO 2 etching mask pattern is formed to include a polygonal structure, that is, a rhombus pattern having an angle of 60 degrees and another angle of 120 degrees. In addition, the etching solution was a mixture solution of sulfuric acid and phosphoric acid having a volume ratio of sulfuric acid: phosphoric acid of 3: 1, and wet etching was performed for a relatively long time at an etching temperature of 275 ° C, that is, 15 minutes or longer.
도 17은 이러한 습식 식각을 실시하여 기판 표면에 요철(117a, 117b, 117c)이 형성된 경우의 단면을 나타낸 광학 현미경 사진이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 볼록부(117a)와 오목부(117b)가 모두 점으로 이루어진 피라미드 형태의 요철(117a, 117b, 117c)을 형성할 수 있다. FIG. 17 is an optical micrograph showing a cross section in the case where the
또한, 이와 같이 볼록부(117a)와 오목부(117b)가 모두 점으로 이루어진 피라미드 형태의 요철(117a, 117b, 117c)이 형성된 기판 상에 성장 마스크 패턴 없이 질화갈륨 반도체층을 형성할 경우, 수직 성장된 질화갈륨 반도체층을 나타낸 광학 현미경 사진인 도 18에서 볼 수 있듯이, 질화갈륨 에피택셜층은 식각에 의해 형성된 기판의 임의의 부분, 즉 면, 선 또는 점으로부터 주도적으로 수직 성장되어 절두된 삼각 피라미드 형태의 질화갈륨 반도체층(420)이 형성될 수 있다. 여기서, 요 철(117a, 117b, 117c) 구조를 이루는 면, 선 또는 점 상에 성장되는 반도체층은 성장 조건에 따라 각각 다른 성장률로 성장되며, 요철(117a, 117b, 117c) 구조의 임의의 부분, 즉 면, 선 또는 점으로부터 주도적인 수직 성장이 이루어지고, 주도적인 수직 성장이 이루어진 부분으로부터 성장률이 상대적으로 작은 부분으로 수평 성장이 일어날 수 있다. 물론 요철(117a, 117b, 117c)이 형성된 기판 상에 질화갈륨 반도체층을 지속적으로 수직 및 수평 성장시키는 경우에, 수평 성장된 에피택셜층은 인접한 기판 영역에서 수직 및 수평 성장된 에피택셜층과 봉합되어 평탄하고 연속적인 저결함 반도체층을 형성할 수 있다.In addition, when forming the gallium nitride semiconductor layer without a growth mask pattern on the substrate on which the
도 19 및 도 20은 본 발명에 따른 상기 일 실시예로서 사파이어 기판 결정의 <11-20> 방향과 평행한 스트라이프형 요철 구조가 형성된 기판 상에 성장된 질화갈륨 반도체층의 부분 단면을 나타낸 TEM(Transmission Electron Microscopy) 사진이다.19 and 20 illustrate partial cross-sectional views of gallium nitride semiconductor layers grown on a substrate on which a stripe-shaped concave-convex structure is formed in parallel with a <11-20> direction of a sapphire substrate crystal according to an embodiment of the present invention. Transmission Electron Microscopy).
요철의 오목부와 질화갈륨 반도체층을 나타낸 도 19를 참조하면, 요철의 오목부(110b)와 질화갈륨 반도체층(400)의 경계면에서부터 관통 전위(500)가 전파되는 것을 볼 수 있다. 또한, 관통 전위(430)가 삼각형 단면 형태로 성장된 질화갈륨 반도체층(400)의 기울어진 측면(440)으로 꺾이는 것을 볼 수 있다. 이로 인해 오목부(110b) 상에 수직 성장하는 질화갈륨 반도체층의 표면부에서 관통 전위의 밀도가 감소될 수 있다. Referring to FIG. 19, which shows the concave-convex portion and the gallium nitride semiconductor layer, it can be seen that the
또한, 요철의 볼록부 상으로 수평 성장하여 형성된 질화갈륨 반도체층(400) 표면의 단면을 나타낸 도 20을 참조하면, 질화갈륨 반도체층(400)의 수평성장으로 인해 수직 방향으로 전파되는 관통 전위가 관찰되지 않음을 확인할 수 있다.In addition, referring to FIG. 20 which shows a cross section of the surface of the gallium
본 발명에 따른 반도체 구조물의 제조 방법은 상술한 바에 한정되지 않고, 다양한 수정과 변경이 가능하다. 예를 들어, 반도체층의 성장을 위한 각 단계에서 반도체층의 수직 및 수평 성장을 위해 성장 온도를 제어하였으나, 이에 한정되지 않고, 공급되는 원료의 비율, 분위기 가스, 압력, 시간 등을 제어할 수도 있다. 또한, 상기의 실시예에서는 질화갈륨 반도체층을 제조하는 것에 관하여 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 본 발명은 상기 설명한 바와 같은 질화갈륨 반도체 외에도 원료 물질을 변경하여 다양한 화합물 반도체의 단결정 박막을 제조할 수 있다. The manufacturing method of the semiconductor structure according to the present invention is not limited to the above, and various modifications and changes are possible. For example, the growth temperature is controlled for vertical and horizontal growth of the semiconductor layer at each stage for the growth of the semiconductor layer. have. In addition, in the above embodiment, the manufacturing of the gallium nitride semiconductor layer is illustrated, but the present invention is not limited thereto. In addition to the gallium nitride semiconductor as described above, a single crystal thin film of various compound semiconductors may be manufactured by changing a raw material. .
이와 같이 본 발명은 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 볼록부와, 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 오목부와, 상기 볼록부와 오목부를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 곡면 형상의 측면을 포함한 요철이 형성된 기판 상에 수직 및 수평 성장에 의해 저결함 반도체층을 형성함으로써, 상기 반도체층 위에 성장되는 반도체 발광 다이오드의 결정 결함을 감소시켜 발광 다이오드의 신뢰성을 높이고, 내부 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판 또는 성장 마스크 패턴의 요철 구조에서 반도체층의 표면과 수직이 아닌 다양한 각을 갖는 평면 및 곡면 형상으로 인해 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention provides a convex portion formed in the form of a horizontal plane, a line or a point, a concave portion formed in the form of a horizontal plane, a line or a point, and an inclined plane or curved shape having a predetermined slope by connecting the convex portion and the concave part. By forming the low defect semiconductor layer by vertical and horizontal growth on the uneven substrate including the side surface of the semiconductor substrate, the crystal defects of the semiconductor light emitting diode grown on the semiconductor layer are reduced, thereby increasing the reliability of the light emitting diode and improving the internal quantum efficiency. Can be improved. In addition, the external quantum efficiency may be improved due to planar and curved shapes having various angles that are not perpendicular to the surface of the semiconductor layer in the uneven structure of the substrate or the growth mask pattern.
이하, 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드 및 이의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a semiconductor light emitting diode and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described.
본 발명은 상술한 공정에 따라 제조되어 결정 결함이 감소되고 결정성이 향 상된 반도체층을 성장시켜 반도체 발광 다이오드를 형성하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized by forming a semiconductor light emitting diode by growing a semiconductor layer manufactured according to the above-described process is reduced crystal defects and improved crystallinity.
도 21 및 도 22는 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 일례를 도시한 단면도이다. 21 and 22 are cross-sectional views showing examples of the semiconductor light emitting diode according to the present invention.
도 21을 참조하면, 발광 다이오드는 요철(1100a, 1100b, 1100c) 및 성장 마스크 패턴(3000)이 형성된 기판(1000)과, 상기 기판(1000) 상에 형성된 저결함 반도체층(4000), 상기 반도체층(4000) 상에 순차적으로 형성된 N형 반도체층(5000), 활성층(6000) 및 P형 반도체층(7000)을 포함한다. Referring to FIG. 21, a light emitting diode includes a
이러한 반도체 발광 다이오드의 제조 공정에 대해 설명한다. The manufacturing process of such a semiconductor light emitting diode will be described.
먼저, 기판(1000) 상에 상술한 바와 같은 저결함 반도체층(4000)을 형성한다. 즉, 습식 식각을 통해 기판(1000) 표면에 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 볼록부(1100a)와, 수평면, 선 또는 점의 형태로 이루어진 오목부(1100b)와, 상기 볼록부(1100a)와 오목부(1100b)를 연결하여 소정의 기울기를 갖는 경사진 평면 또는 곡면 형상의 측면(1100c)을 포함한 요철을 형성한 후, 그 상부에 수직 및 수평 성장에 의해 평탄하고 연속적인 저결함 반도체층(4000)을 형성한다. 여기서, 상기 요철의 오목부(1100b)로부터의 주도적 성장을 위해, 상기 요철의 볼록부(1100a) 상에 성장 마스크 패턴(3000)을 형성한 후 반도체층을 성장시켰으나, 이에 한정되지 않고 다양한 수단을 이용할 수 있으며, 상기 성장 마스크 패턴(3000)은 생략될 수도 있다. 상기 저결함 반도체층(4000) 상에 순차적으로 N형 반도체층(5000), 활성층(6000) 및 P형 반도체층(7000)을 형성한다. First, the low
상기 N형 반도체층(5000)은 전자가 생성되는 층으로, N형 불순물이 도핑된 화합물 반도체층을 사용한다. The N-
상기 활성층(6000)은 소정의 밴드 갭으로 양자 우물이 만들어져 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로, InGaN을 포함하여 형성할 수 있다. 또한, 활성층(6000)을 이루는 물질의 종류에 따라 전자 및 전공이 결합하여 발생하는 발광 파장이 변화된다. 따라서, 목표로 하는 파장에 따라 활성층(6000)에 포함되는 반도체 재료를 조절하는 것이 바람직하다. The
또한, 상기 P형 반도체층(7000)은 정공이 생성되는 층으로, P형 불순물이 도핑된 화합물 반도체층을 사용한다. In addition, the P-
상술한 물질층들은 유기금속 화학 증착법(MOCVD), 화학 증착법(CVD), 플라즈마 화학 증착법(PCVD), 분자선 성장법(MBE), 수소화물 기상 성장법(HVPE) 등을 포함한 다양한 증착 및 성장 방법을 통해 형성된다.The material layers described above may be fabricated using a variety of deposition and growth methods, including organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma chemical vapor deposition (PCVD), molecular beam growth (MBE), hydride vapor deposition (HVPE), and the like. Is formed through.
다음으로, 도 22에 도시한 바와 같이 소정의 식각 공정을 통해 상기 P형 반도체층(7000) 및 활성층(6000)의 일부를 제거하여 상기 N형 반도체층(5000)의 일부를 노출시킨 후, P형 반도체층(7000)과 노출된 N형 반도체층(5000) 상에 P형 전극(8000) 및 N형 전극(9000)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 22, a portion of the N-
상기 P형 반도체층(7000) 및 반도체 발광 다이오드의 전 영역에 균일한 전류를 낮은 저항으로 주입하고 광의 투과율을 향상시킬 수 있도록, 상기 P형 반도체층(7000)과 상기 P형 전극(8000) 사이에 투명 전극층을 더 형성할 수 있다. 상기 투명 전극층으로는 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO 또는 전도성을 갖는 투명 금속을 사용할 수 있다. 또한, 상기 P형 전극(8000) 및 N형 전극(9000)을 형성하기 전에 P 형 반도체층(7000) 또는 노출된 N형 반도체층(5000) 상부에 전류의 공급을 원활히 하기 위한 별도의 오믹 금속층을 더 형성할 수도 있다. 상기 오믹 금속층으로는 Cr, Au를 사용할 수 있다.Between the P-
상술한 발광 다이오드는 요철이 형성된 기판 상에 평탄하고 연속적인 저결함 반도체층을 형성한 후 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성하였으나, 이에 한정되지 않고 요철이 형성된 기판 상에 불연속적이거나 요철 구조가 형성된 저결함 반도체층을 형성한 후 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성할 수도 있다. The above-described light emitting diode has formed an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer after forming a flat and continuous low defect semiconductor layer on the unevenly formed substrate, but is not limited thereto. Alternatively, the N-type semiconductor layer, the active layer, and the P-type semiconductor layer may be formed after the low defect semiconductor layer having the uneven structure is formed.
도 23을 참조하면, 발광 다이오드는 요철(2100a, 2100b, 2100c) 및 성장 마스크 패턴(3100)이 형성된 기판(2000)과, 상기 기판(2000) 상에 형성되어 요철 구조(4150)를 포함하는 저결함 반도체층(4100), 상기 반도체층(4100) 상에 순차적으로 형성된 N형 반도체층(5100), 활성층(6100) 및 P형 반도체층(7100)을 포함한다. Referring to FIG. 23, a light emitting diode includes a
도면에서 볼 수 있듯이, 요철 구조(4150)가 형성된 반도체층(4100) 상에 성장시킴에 따라 발광 다이오드의 활성층(6100) 또는 발광 다이오드의 표면을 요철 구조로 형성할 수 있다. 이러한 경우 발광 다이오드의 활성층(6100)에서 발광된 빛이 발광 다이오드의 내부에서 내부 전반사되는 횟수를 줄임으로써 발광 다이오드의 적출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광 다이오드의 활성층(6100)이 요철 구조로 형성되는 경우에, 평탄한 표면의 활성층과 비교하여 그 부피가 증가하기 때문에 빛의 발광 영역을 증가시킬 수 있다. As shown in the figure, as the growth on the
본 발명의 발광 다이오드는 상술한 설명에 한정되지 않고, 소자의 특성 및 공정의 편의에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 저결함 반도체층 상에 N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성하지 않고, 상기 저결함 반도체층에 N형 또는 P형 불순물을 도핑하여 형성할 수도 있다. 즉, 저결함 반도체층의 성장 초기부터, 또는 성장 도중에 N형 또는 P형 불순물을 도핑하여 형성할 수 있다. 또한 플립칩(flip chip) 구조의 소자를 제조할 수 있다. 또한, N형 전극을 형성하기 위해 상술한 바와 같이 P형 반도체층 및 활성층을 식각하지 않고, 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 공정을 통해 기판을 제거한 후, N형 전극을 N형 반도체층의 하면에 형성함으로써 P형 전극과 수직한 구조의 소자를 제조할 수 있다. The light emitting diode of the present invention is not limited to the above description, and may be formed in various structures according to the characteristics of the device and the convenience of the process. For example, the N-type or P-type impurities may be doped into the low-defect semiconductor layer without forming an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer on the low-defect semiconductor layer. That is, it can be formed by doping N-type or P-type impurities from the beginning of growth or during the growth of the low defect semiconductor layer. In addition, a device having a flip chip structure can be manufactured. Also, as described above, the substrate is removed through a laser lift-off process without etching the P-type semiconductor layer and the active layer to form the N-type electrode, and then the N-type electrode is formed of the N-type semiconductor layer. By forming in the lower surface, the element of the structure perpendicular | vertical to a P-type electrode can be manufactured.
도 24는 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 발광 특성을 나타내는 그래프로, 전극이 형성되지 않는 박막 상태에서 PL(photoluminescence)을 측정한 결과를 나타내었다. 비교예1은 평면 기판 상에 반도체층을 형성하고, N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성한 경우를 나타낸 것이고, 실시예1은 상술한 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 형성하고, N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성한 경우를 나타낸 것이다. 도면에서 볼 수 있듯이, 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 성장시킨 실시예1은 비교예1에 비해 발광 강도가 현저하게 높은 것을 볼 수 있다. 24 is a graph illustrating light emission characteristics of the semiconductor light emitting diode according to the present invention, and shows a result of measuring photoluminescence (PL) in a thin film state in which no electrode is formed. Comparative Example 1 shows a case where a semiconductor layer is formed on a planar substrate, and an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer are formed, and Example 1 forms a semiconductor layer on a substrate having the above-mentioned unevenness. And a case in which an N-type semiconductor layer, an active layer and a P-type semiconductor layer are formed. As can be seen in the drawing, Example 1 in which the semiconductor layer was grown on a substrate on which the unevenness was formed can be seen that the emission intensity was significantly higher than that of Comparative Example 1.
하기 표 1은 본 발명에 따른 반도체 발광 다이오드의 발광 특성을 나타내는 것으로, N형 및 P형 반도체층 상에 전극을 형성한 구조에 대해 EL(electroluminescence) 출력비를 측정한 결과를 나타내었다. 비교예2는 평면 기판 상에 반도체층을 형성하고, N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성한 경 우를 나타낸 것이고, 실시예2, 3, 4는 상술한 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 형성하고, N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층을 형성한 경우를 나타낸 것이다. 상기 비교예2와 실시예2, 3, 4는 기판 표면의 형상 및 반도체층의 성장 조건을 제외하고, 모든 조건이 동일하며, 발광 파장은 405㎚이다. 비교예2의 발광 다이오드의 발광 출력을 1로 하여 비교한 값을 나타내었다. Table 1 shows the light emission characteristics of the semiconductor light emitting diode according to the present invention, and shows the results of measuring the EL (electroluminescence) output ratio for the structures in which the electrodes were formed on the N-type and P-type semiconductor layers. Comparative Example 2 shows a case in which a semiconductor layer is formed on a planar substrate, and an N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer are formed. Examples 2, 3, and 4 show the above-mentioned uneven substrates. The case where a semiconductor layer is formed and an N type semiconductor layer, an active layer, and a P type semiconductor layer is shown. In Comparative Examples 2 and 2, 3, and 4, all conditions were the same except for the shape of the substrate surface and the growth conditions of the semiconductor layer, and the emission wavelength was 405 nm. The value compared with the light emission output of the light emitting diode of Comparative Example 2 as 1 is shown.
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 성장시킨 실시예 2 내지 5는 평면 기판 상에 반도체층을 성장시킨 비교예 2에 비해 발광 출력이 높은 것을 볼 수 있다. 또한, 스트라이프형 구조로 배치된 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 성장시킨 실시예2와 3의 경우에 요철의 볼록부의 너비가 넓을수록 발광 다이오드의 광출력이 높은 것을 볼 수 있다. 이는 요철의 볼록부 상에 수평 성장되는 영역이 넓어짐에 따라, 저결함 영역이 증가하여 내부 양자 효율을 증가시키기 때문이다. 또한, 절두된 피라미드 형태의 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 성장시킨 실시예 4는 스트라이프형 요철이 형성된 기판 상에 반도체층을 성장시킨 실시예2 및 실시예3의 경우에 비해 발광 출력이 높은 것을 볼 수 있다. 이는 절두된 피라미드 형태의 요철 구조에서 다양한 각을 갖는 측면으로 인해 빛의 분산 효과가 더 크거나, 또는 절두된 피라미드 형태의 요철이 형성된 기판 상에 결정성이 보다 우수한 반도체층이 성장되기 때문이다. As can be seen in Table 1, Examples 2 to 5 in which the semiconductor layer was grown on the uneven substrate were higher in light emission output than Comparative Example 2 in which the semiconductor layer was grown on the planar substrate. In addition, in the case of Examples 2 and 3 in which the semiconductor layer was grown on the substrate on which the irregularities formed in the stripe structure were formed, the light output of the light emitting diode was higher as the convex portions of the irregularities were wider. This is because as the region growing horizontally on the convex portion of the unevenness becomes wider, the low defect region increases to increase the internal quantum efficiency. In addition, Example 4 in which the semiconductor layer is grown on a truncated pyramid-shaped concave-convex substrate is higher in light emission output than in Examples 2 and 3 in which the semiconductor layer is grown on a stripe concave-convex substrate. You can see that. This is because a semiconductor layer having better crystallinity is grown on a substrate having a greater angle of light dispersion or a truncated pyramid-shaped unevenness due to various angles in the truncated pyramidal uneven structure.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although it demonstrated in detail using the preferable embodiment of this invention, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment and should be interpreted by the attached claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
본 발명은 습식 식각을 통해 기판 표면에 요철을 형성하고, 식각에 의해 형성된 기판의 결정면에 반도체층을 수직 및 수평 성장시켜 반도체층의 관통 전위를 감소시킴으로써 결정성을 향상시킬 수 있다. 이로 인해 발광 다이오드의 내부 양자 효율을 향상시키고 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한 기판의 요철 또는 성장 마스크 패턴의 다양한 각을 갖는 표면으로 인해 반도체 발광 다이오드의 적출 효율을 향상시킬 수 있다. The present invention can improve crystallinity by forming irregularities on the surface of the substrate through wet etching, and vertically and horizontally growing the semiconductor layer on the crystal surface of the substrate formed by etching to reduce the penetration potential of the semiconductor layer. This improves the internal quantum efficiency of the light emitting diode and ensures reliability. In addition, the extraction angle of the semiconductor light emitting diode may be improved due to the surface having various angles of the uneven or growth mask pattern of the substrate.
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