KR20080013341A - Nitride led and method for making the same - Google Patents

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Abstract

A nitride-based LED(Light Emitting Diode) and a method for manufacturing the same are provided to improve the light extraction efficiency of an LED by employing an island growth surface. An active layer(20) is disposed on a first conductive semiconductor layer(10). A light extraction layer(30) is disposed on the active layer and has an island surface on a surface thereof. The light extraction layer consists of two second conductive semiconductor layers. The light extraction layer includes a first light extraction layer(31) and a second light extraction layer. The first light extraction layer is disposed on the active layer and has an island surface on an upper surface thereof. The second light extraction layer is located on the first light extraction layer and has an island surface on a surface thereof. A third conductive semiconductor layer is formed between the active layer and the light extraction layer.

Description

질화물계 발광 소자 및 그 제조방법 {Nitride LED and method for making the same}Nitride-based light emitting device and its manufacturing method {Nitride LED and method for making the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 개략도로서,3 and 4 are schematic views for explaining the effect of the present invention,

도 3은 표면 거칠기 구조가 없는 발광 소자의 광 경로를 나타내는 개략도이다.  3 is a schematic view showing an optical path of a light emitting device having no surface roughness structure.

도 4는 표면 거칠기 구조가 있는 발광 소자의 광 경로를 나타내는 개략도이다.  4 is a schematic view showing an optical path of a light emitting device having a surface roughness structure.

도 5 및 도 6은 도펀트 양이 달라질 경우의 표면의 상태를 나타내는 현미경 사진이다.5 and 6 are micrographs showing the state of the surface when the amount of dopant is changed.

도 7 내지 도 9는 AlGaN 층의 두께를 달리할 경우의 표면의 상태를 나타내는 현미경 사진이다.7 to 9 are micrographs showing the state of the surface when the thickness of the AlGaN layer is changed.

도 10은 본 발명의 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing an example of the light emitting element of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>

10 : 기판 20 : 제1전도성 반도체층10 substrate 20 first conductive semiconductor layer

30 : 광추출층 31 : 제1광추출층30: light extraction layer 31: first light extraction layer

32 : 제2광추출층 33 : 아일랜드 면32: second light extraction layer 33: island side

40 : 버퍼층 50 : 기판40: buffer layer 50: substrate

60 : 제3전도성 반도체층 71 : n-형 전극60: third conductive semiconductor layer 71: n-type electrode

72 : p-형 전극72: p-type electrode

본 발명은 질화물계 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 질화물계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride based light emitting device, and more particularly, to a nitride based light emitting device capable of improving luminous efficiency and a method of manufacturing the same.

발광 다이오드(Light emitting diodes: LED)는 조명과 디스플레이 등과 같이 다양한 응용을 가지는 단일 파장의 광원이다. Light emitting diodes (LEDs) are single wavelength light sources with various applications such as lighting and displays.

대부분의 LED에 있어서 광 추출 효율(extraction efficiency)은 LED를 이루는 반도체와 공기의 사이 등과 같은 계면(interface)에서 내부의 반사에 의해서 대부분 제한이 된다. For most LEDs, the extraction efficiency is largely limited by internal reflections at the interface, such as between the semiconductor and the air that make up the LED.

이러한 현상은 두 물질간의 굴절율 차이에 의해서 그림 1과 같이 스넬의 법칙(Snell's law)에 따라, n1 * sin q1=n2 * sin q2의 관계로 계면에서 임계각(critical angle)보다 작게 입사되는 빛은 투과되고, 이러한 임계각보다 크게 입사되는 빛은 반사되는 현상에서 기인하는 것이다.This phenomenon is caused by the difference in refractive index between the two materials, and according to Snell's law as shown in Fig. 1, the incident angle is smaller than the critical angle at the interface due to the relationship of n 1 * sin q 1 = n 2 * sin q 2 . Incoming light is transmitted, and light incident to a critical angle greater than this is caused by reflection.

상술한 LED의 광 추출 효율을 개선하는 방법에는 다음과 같은 방법들이 있 다. There are the following methods to improve the light extraction efficiency of the LED described above.

첫째로 LED 칩의 형상을 변형하여 칩 표면에 빛이 수직한 방향으로 입사하는 확률을 높이는 방법이 있으며 반구 형태의 형상이 이론적으로 가장 최적이라고 알려져 있으나 제작이 어렵고 비용이 많이 든다는 단점이 있다. First, there is a method of increasing the probability of light incident on the chip surface in the vertical direction by modifying the shape of the LED chip, and the hemispherical shape is theoretically known as the most optimal, but it is difficult to manufacture and expensive.

둘째로 반구형의 에폭시 돔(epoxy dome) 형상의 렌즈 등의 구조물을 이용하여 LED를 봉지(encapsulation)하는 방법이 있다.Second, there is a method of encapsulating the LED using a structure such as a hemispherical epoxy dome-shaped lens or the like.

세번째 방법으로는 LED 구조 내에서 광을 재흡수하는 기판(substrate)을 투명 기판으로 변경하는 방법도 있다. A third method is to change the substrate which absorbs light in the LED structure into a transparent substrate.

이와 함께 미세 공동(microcavity) 또는 공명 공동(resonant cavity) 구조를 가지는 LED를 제작하는 방법이 있는데, 이는 매우 정교한 성장 제어(growth control)가 요구되며 LED를 이루는 반도체로부터 공기중으로 빛이 효율적으로 추출되려면 LED에서 방출되는 빛의 파장이 정확하게 공동 모드(cavity mode)와 일치하여야 하는 어려움이 있다. In addition, there is a method of manufacturing an LED having a microcavity or resonant cavity structure, which requires very sophisticated growth control and efficiently extracts light into the air from the semiconductor constituting the LED. There is a difficulty that the wavelength of the light emitted from the LED must exactly match the cavity mode.

따라서 온도나 전류가 증가하면 LED로부터 방출되는 빛의 파장이 변화하여 광 출력이 급격하게 감소하는 문제점이 있다. Therefore, when the temperature or the current increases, there is a problem that the light output is drastically reduced by changing the wavelength of light emitted from the LED.

최근 들어 LED 칩의 발광 표면에 구조적인 형상을 형성하여 표면 거칠기(surface roughness)를 이용하는 방법이 보고되고 있다.Recently, a method of forming a structural shape on a light emitting surface of an LED chip and using surface roughness has been reported.

이러한 방법은 LED 칩 상에서 광 추출 효율을 향상할 수 있는 기술로서, 상술한 칩 형상을 변형하는 방법 및 봉지(encapsulation) 방법 등과 함께 적용할 수 있어서 광 추출 효율을 더욱 크게 개선할 수 있다. This method is a technology that can improve the light extraction efficiency on the LED chip, and can be applied together with the above-described method of deforming the chip shape, encapsulation method, and the like, so that the light extraction efficiency can be further improved.

현재의 표면 거칠기(surface roughness)를 이용하는 방법은 포토 리소그래피(photolithography)로 LED 표면에 패턴을 형성하는 방법을 사용하고 있다. Current methods of using surface roughness use a method of forming a pattern on an LED surface by photolithography.

그러나, 이러한 방법은 추가적인 공정을 요구하므로 비용이 증가하는 문제가 있으며 미세한 패턴을 형성할 시에는 매우 정교한 로소그래피 기술을 사용하므로 제작 공정의 난이도가 높고 양산성이 저하되는 문제점이 있다. However, such a method requires an additional process, and thus, a cost increases, and when a fine pattern is formed, a very sophisticated lithography technique is used, and thus, the manufacturing process is difficult and mass production is deteriorated.

따라서, 추가적으로 요구되는 공정을 최소화하고 양산성이 높은 표면 거칠기를 이용하는 방법이 요구된다. Therefore, there is a need for a method that further minimizes the required process and uses a high yield surface roughness.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 표면 거칠기(surface roughness) 구조를 용이하게 형성함으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 질화물계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a nitride-based light emitting device and a method for manufacturing the same, which can improve light extraction efficiency by easily forming a surface roughness structure.

상기 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명은, 질화물계 발광 소자에 있어서, 제1전도성 반도체층과; 상기 제1전도성 반도체층 위에 위치하는 활성층과; 상기 활성층 위에 위치하며, 표면에 아일랜드 면을 가지며, 두 층의 제2전도성 반도체층으로 이루어지는 광추출층을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. In order to achieve the above technical problem, the present invention, a nitride-based light emitting device, the first conductive semiconductor layer; An active layer positioned on the first conductive semiconductor layer; Located on the active layer, it has an island surface on the surface, preferably comprises a light extraction layer consisting of two layers of the second conductive semiconductor layer.

이때, 상기 두 층의 광추출층은, 상기 활성층 위에 위치하며 상측면에 아일랜드 면을 가지는 제1광추출층과; 상기 제1광추출층 위에 위치하며 표면에 아일랜드 면을 가지는 제2광추출층을 포함하여 이루어질 수 있다.At this time, the two light extraction layer, the first light extraction layer having an island surface on the upper side and positioned on the active layer; Located on the first light extraction layer and may include a second light extraction layer having an island surface on the surface.

상기 광추출층은, p-형 반도체층이고, Mg로 도핑되어 형성될 수 있다.The light extraction layer is a p-type semiconductor layer, and may be formed by being doped with Mg.

또한, 상기 광추출층은, GaN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.In addition, the light extraction layer may be made of any one of GaN, InGaN, AlGaN, and InAlGaN.

상기 활성층과 광추출층 사이에는, 고품질의 제3전도성 반도체층이 더 포함될 수 있고, 이러한 제3전도성 반도체층은 p-형 반도체층일 수 있다.Between the active layer and the light extracting layer, a high quality third conductive semiconductor layer may be further included, and the third conductive semiconductor layer may be a p-type semiconductor layer.

상기 광추출층의 아일랜드 성장은, 상기 제3전도성 반도체층보다 과잉 도핑되어 이루어질 수 있다.Island growth of the light extraction layer may be performed by being excessively doped than the third conductive semiconductor layer.

또한, 상기 광추출층의 아일랜드 성장은, 상기 광추출층의 두께를 상기 제3전도성 반도체층보다 두껍게 형성하여 이루어질 수도 있다.In addition, island growth of the light extraction layer may be achieved by forming a thickness of the light extraction layer thicker than that of the third conductive semiconductor layer.

상기 제3전도성 반도체층 또는 광추출층은, p-형 AlGaN 층과; 상기 p-형 AlGaN 층 위에 위치하는 p-형 GaN 층을 포함하여 구성될 수 있고, 이러한 p-형 AlGaN 층과 p-형 GaN 층은 교대로 복수로 구성될 수 있다.The third conductive semiconductor layer or light extraction layer may include a p-type AlGaN layer; It may comprise a p- type GaN layer positioned on the p- type AlGaN layer, the p- type AlGaN layer and the p- type GaN layer may be composed of a plurality of alternately.

한편, 상기 광추출층의 두께는 250Å 이상의 두께를 가질 수 있다.On the other hand, the thickness of the light extraction layer may have a thickness of more than 250Å.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 다른 관점으로서, 본 발명은, 질화물계 발광 소자의 제조방법에 있어서, 제1전도성 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 제1전도성 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계와; 상기 활성층 위에 외측 표면에 아일랜드 면을 가지는 두 층의 제2전도성 반도체층으로 이루어지는 광추출층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a nitride-based light emitting device, comprising the steps of: forming a first conductive semiconductor layer; Forming an active layer on the first conductive semiconductor layer; And forming a light extraction layer comprising two layers of second conductive semiconductor layers having an island surface on the outer surface of the active layer.

또한, 상기 활성층을 형성하는 단계와 광추출층을 형성하는 단계 사이에는, 상기 활성층 위에 제3전도성 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a third conductive semiconductor layer on the active layer between the forming of the active layer and the forming of the light extraction layer.

이때, 상기 광추출층의 아일랜드 성장은, 상기 제3전도성 반도체층보다 도펀 트를 증가시키거나 두께를 증가시킴으로써 형성될 수 있다.In this case, the island growth of the light extraction layer may be formed by increasing the dopant or increasing the thickness of the third conductive semiconductor layer.

상기 광추출층의 형성시, Mg의 흐름은 500sccm 이상일 때, 광추출에 유리한 아일랜드 성장이 이루어질 수 있으며, 또한, 상기 광추출층의 두께는 250Å 이상인 경우에 이러한 광추출에 유리한 아일랜드 성장이 이루어질 수 있다.When the light extraction layer is formed, when the flow of Mg is 500 sccm or more, island growth may be advantageous for light extraction, and when the thickness of the light extraction layer is 250 μs or more, island growth may be advantageous for such light extraction. have.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 표면에 표면 거칠기를 형성하는 아일랜드 면을 가지는 두 층의 제2전도성 반도체층으로 이루어지는 광추출층(40)이 형성된 발광 소자의 성장 구조를 도시하고 있다.FIG. 1 shows a growth structure of a light emitting device in which a light extraction layer 40 composed of two layers of second conductive semiconductor layers having an island surface forming a surface roughness on the surface of the present invention is formed.

이러한 발광 소자의 성장 구조는, 사파이어(Al2O3), 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC) 등의 기판(50) 위에 제1전도성 반도체층(10) 및 활성층(20)이 차례로 성장되고, 이러한 활성층(20) 위에는 제2전도성 반도체층으로 이루어지는 광추출층(30)이 형성된다.In the growth structure of the light emitting device, the first conductive semiconductor layer 10 and the active layer 20 are sequentially grown on a substrate 50 such as sapphire (Al 2 O 3 ), silicon (Si), or silicon carbide (SiC). On the active layer 20, a light extraction layer 30 made of a second conductive semiconductor layer is formed.

이때, 기판(50)과 제1전도성 반도체층(10) 사이에는 저온 성장된 버퍼층(40)이 위치할 수도 있다.In this case, a low temperature grown buffer layer 40 may be positioned between the substrate 50 and the first conductive semiconductor layer 10.

상기 제1전도성 반도체층(10)은 n-형 반도체층이고, 광추출층(30)은 p-형 반도체층일 수 있다.The first conductive semiconductor layer 10 may be an n-type semiconductor layer, and the light extraction layer 30 may be a p-type semiconductor layer.

이러한 전도성 반도체층(10, 30)은 질화갈륨(GaN) 계열 반도체가 이용될 수 있다. 이때, n-형의 제1전도성 반도체층(10)은 실리콘(Si)으로 도핑되어 형성될 수 있으며, p-형의 광추출층(30)은 마그네슘(Mg)으로 도핑되어 형성될 수 있다.The conductive semiconductor layers 10 and 30 may be gallium nitride (GaN) based semiconductors. In this case, the n-type first conductive semiconductor layer 10 may be doped with silicon (Si), and the p-type light extraction layer 30 may be doped with magnesium (Mg).

이때, 상기 활성층(20)은 InGaN/GaN 양자우물(quantum well: QW) 구조를 이룰 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(20)으로 이용될 수 있다. In this case, the active layer 20 may form an InGaN / GaN quantum well (QW) structure. In addition, materials such as AlGaN and AlInGaN may also be used as the active layer 20.

이러한 활성층(20)에서는 전계를 인가하였을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다.In the active layer 20, when an electric field is applied, light is generated by the combination of the electron-hole pairs.

또한, 활성층(20)은 휘도 향상을 위하여 상술한 양자우물 구조(QW)가 복수로 형성되어 다중 양자우물(multi quantum well: MQW) 구조를 이룰 수 있다.In addition, the active layer 20 may have a plurality of quantum well structures (QW) as described above in order to improve luminance, thereby forming a multi quantum well (MQW) structure.

상기 광추출층(30)은 도 1에서와 같이, 전자장벽층(electron blocking layer: EBL)으로서 p-형 AlGaN으로 이루어지는 제1광추출층(31)과 p-형 GaN으로 이루어지는 제2광추출층(32)으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, the light extraction layer 30 is an electron blocking layer (EBL), and a first light extraction layer 31 made of p-type AlGaN and a second light extraction made of p-type GaN. It may consist of layer 32.

이러한 광추출층(30)은 표면에 GaN 계열 반도체의 아일랜드 성장이 이루어지며, 이와 같이 성장된 아일랜드 면은 표면 거칠기(surface roughness)를 제공하게 된다. The light extraction layer 30 is made of island growth of the GaN-based semiconductor on the surface, the island surface thus grown provides surface roughness (surface roughness).

따라서, 도 1에서와 같이, 이러한 광추출층(30)의 각 층(31, 32)은 그 상측 표면에 거친 아일랜드 면(33)을 가지게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 1, each of the layers 31 and 32 of the light extraction layer 30 has a rough island surface 33 on its upper surface.

경우에 따라, 도 2에서와 같이, 상기 활성층(20)과 광추출층(30) 사이에는 제3전도성 반도체층(60)이 포함될 수 있으며, 이러한 제3전도성 반도체층(60)은 p-형 반도체층일 수 있다.In some cases, as shown in FIG. 2, a third conductive semiconductor layer 60 may be included between the active layer 20 and the light extraction layer 30, and the third conductive semiconductor layer 60 may be p-type. It may be a semiconductor layer.

도 2에서 도시하는 바와 같이, 이러한 제3전도성 반도체층(60)은 전자장벽층으로서 p-형 AlGaN으로 이루어지는 제1전도성층(61)과, p-형 GaN으로 이루어지는 제2전도성층(62)으로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 2, the third conductive semiconductor layer 60 includes a first conductive layer 61 made of p-type AlGaN and a second conductive layer 62 made of p-type GaN as the electron barrier layer. Can be made.

이러한 제3전도성 반도체층(60)은 광추출층(30)에 비하여 상대적으로 고온에서 적정한 도펀트를 가지고 고품질로 성장된다.The third conductive semiconductor layer 60 is grown at high quality with an appropriate dopant at a relatively high temperature as compared to the light extraction layer 30.

이하, 상술한 아일랜드 면(31a, 32a)을 가지는 광추출층(30)을 가지는 본 발명의 효과를 설명한다.Hereinafter, the effect of the present invention having the light extraction layer 30 having the island surfaces 31a and 32a described above will be described.

도 3에서와 같이, 기판(50) 위에 성장된 제1전도성 반도체층(10), 활성층(20), 및 제3전도성 반도체층(60)으로 이루어지는 구조에서, 아일랜드 면(33)과 같은 표면 거칠기 구조가 없는 발광 소자에서는 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 많은 빛이 발광 소자 외부로 추출되지 못하고 내부 전반사에 의하여 반사될 수 있다.As shown in FIG. 3, in the structure consisting of the first conductive semiconductor layer 10, the active layer 20, and the third conductive semiconductor layer 60 grown on the substrate 50, the surface roughness of the island surface 33 is the same. In the light emitting device having no structure, a large amount of light may not be extracted to the outside of the light emitting device by Snell's law and may be reflected by total internal reflection.

그러나, 도 4와 같이 본 발명의 광추출층(30)과 같은 표면 거칠기 구조(61)를 가지는 발광 소자의 경우는 내부 전반사가 일어나는 확률이 줄어들게 되어, 도 3과 같은 구조의 발광 소자에 비해 상대적으로 많은 양의 빛이 추출될 수 있다. However, in the case of the light emitting device having the surface roughness structure 61 such as the light extraction layer 30 of the present invention as shown in FIG. 4, the probability of total internal reflection occurs is reduced, which is relative to the light emitting device having the structure of FIG. 3. A large amount of light can be extracted.

본 발명에서, 상술한 표면 거칠기 구조는 광추출층(30)에 구현되며, 이는 발광 소자를 위한 박막 구조를 성장하는 과정에서 광추출층(30)에 도핑되는 도펀트(Mg)의 양과 광추출층(30)의 두께를 제어하여 높은 성장온도에서도 표면 거칠기 구조를 실현할 수 있다.In the present invention, the surface roughness structure described above is implemented in the light extraction layer 30, which is the amount of the dopant (Mg) and the light extraction layer doped in the light extraction layer 30 in the process of growing a thin film structure for the light emitting device By controlling the thickness of 30, the surface roughness structure can be realized even at a high growth temperature.

상기 광추출층(30)이 GaN 계열 반도체층일 경우, 이러한 발광 소자의 GaN 계열 반도체(InxAlyGa1-x-yN) 박막의 성장시 도펀트(Mg)의 도핑 양이 증가함에 따라 InxAlyGa1-x-yN 박막과 그 아래의 더 작은 밴드갭(bang gap)을 가지는 InxAlyGa1-x-yN 박막 사이에는 응력(strain stress)이 증가하게 된다.When the light extracting layer 30, the GaN-based semiconductor layer, the light emitting element GaN-based semiconductor (In x Al y Ga 1-xy N) as the doping amount during growth of the thin film a dopant (Mg) is increased In x Al of between y Ga 1-xy N film and the smaller band gap of the bottom (bang gap) having an in x Al y Ga 1-xy N thin film to result in an increase in stress (stress strain).

따라서, 도펀트(Mg)의 도핑양 또는 InxAlyGa1-x-yN 박막의 두께가 어느 임계값 이상으로 증가되면 3차원 아일랜드(island) 성장에 의해 거친 표면을 가지는 구조가 형성된다. Therefore, when the doping amount of the dopant (Mg) or the thickness of the In x Al y Ga 1-xy N thin film is increased above a certain threshold, a structure having a rough surface is formed by three-dimensional island growth.

도 5 및 도 6은 발광 소자 구조 성장시 본 발명의 광추출층(30)으로 작용할 수 있는 15nm 두께의 Al0.15Ga0.85N 박막에 도펀트(Mg)를 증가시킴에 따라 표면 형상의 변화를 관찰한 광학 현미경 사진을 나타내고 있다. 5 and 6 show the change in surface shape as the dopant (Mg) is increased in the Al 0.15 Ga 0.85 N thin film having a thickness of 15 nm that can act as the light extraction layer 30 of the present invention when the light emitting device structure is grown. An optical micrograph is shown.

도 5와 같은 도펀트(Mg)를 300sccm(standard cubic centimeter per minute) 첨가하며 성장한 반도체 박막에 비하여, 도 6의 도펀트(Mg)를 600sccm 첨가하여 성장한 반도체 박막의 표면에 거친 면이 형성되는 것을 알 수 있다. It can be seen that a rough surface is formed on the surface of the semiconductor thin film grown by adding 600 sccm of the dopant Mg of FIG. 6 as compared to the semiconductor thin film grown by adding 300 sccm (standard cubic centimeter per minute) as shown in FIG. 5. have.

이와 같이, 도펀트(Mg)를 증가시킴으로써 표면이 거친 아일랜드 면의 성장이 가능하며, 이러한 도펀트의 양은 도 5 및 도 6으로부터 보여지는 경향성으로 볼 때, 500sccm 이상인 경우에 거친 면의 성장에 유리할 수 있다.As such, by increasing the dopant (Mg) it is possible to grow the rough surface of the island, the amount of the dopant may be advantageous for the growth of the rough surface when the scrutiny is shown in Figures 5 and 6 or more. .

따라서, 광추출층(30)은 고품질의 제3전도성 반도체층(60)보다 도펀트를 과도하게 주입하여 과잉 도핑함으로써 실현될 수 있다.Accordingly, the light extraction layer 30 may be realized by excessively doping the dopant by injecting the dopant more than the high quality third conductive semiconductor layer 60.

한편, 도 7 내지 도 9는 도펀트(Mg)의 양을 600sccm으로 고정시킨 상태에서 각각 두께를 80Å, 160Å, 및 320Å으로 성장한 상태의 표면을 나타내는 도로서, 도펀트(Mg)가 일정한 상태에서 AlGaN 층의 두께를 증가함에 따라 표면에 거친 면이 형성되는 것을 알 수 있다.Meanwhile, FIGS. 7 to 9 are diagrams showing surfaces in which the thicknesses of the dopant Mg are grown to 80 ns, 160 ns, and 320 ns with the amount of the dopant Mg fixed at 600 sccm, respectively, wherein the AlGaN layer is in a state where the dopant Mg is constant. It can be seen that the rough surface is formed on the surface with increasing thickness.

즉, 두께가 증가할수록 거친 면의 밀도와 크기가 증가되는 것을 알 수 있다. That is, it can be seen that as the thickness increases, the density and size of the rough surface increase.

이러한 경향성으로 볼 때, 상기 광추출층(30)의 두께는 250Å 이상 형성하는 것이 표면 거칠기 형성에 유리할 수 있다.In view of this tendency, the thickness of the light extraction layer 30 may be advantageously formed to form a surface roughness of 250 kPa or more.

도 10은 상술한 광추출층(30)을 가지는 구조를 적용한 수평형 발광 소자의 일례를 나타낸다.FIG. 10 shows an example of a horizontal light emitting device to which the structure having the light extraction layer 30 described above is applied.

즉, 도 2와 같이 구성된 구조에서, 제1전도성 반도체층(10)이 드러날 때까지 광추출층(30), 제3전도성 반도체층(60), 및 활성층(20)의 일측을 식각하여 개구면(11)을 형성하고, 이러한 개구면(11)에 n-형 전극(71)을 형성한다.That is, in the structure configured as shown in FIG. 2, one side of the light extraction layer 30, the third conductive semiconductor layer 60, and the active layer 20 is etched until the first conductive semiconductor layer 10 is exposed. (11) is formed, and the n-type electrode 71 is formed in this opening surface 11.

또한, 상기 광추출층(30)의 일측에 p-형 전극(72)을 형성하면 도 10과 같은 수평형 발광 소자의 구조가 이루어진다.In addition, when the p-type electrode 72 is formed on one side of the light extraction layer 30, the structure of the horizontal light emitting device as shown in FIG.

이와 같이, 본 발명은 발광 소자의 성장 중에 마그네슘(Mg)이 도핑된 광추출층(30)의 도핑 양과 알루미늄(Al)의 조성, 및 두께를 제어함으로써, 발광 소자의 표면에 표면 거칠기 구조를 형성할 수 있으며, 이러한 표면 거칠기 구조는 3차원 아일랜드 면(33)으로 구현된다.As described above, according to the present invention, the surface roughness structure is formed on the surface of the light emitting device by controlling the doping amount, the composition of aluminum (Al), and the thickness of the light extraction layer 30 doped with magnesium (Mg) during the growth of the light emitting device. This surface roughness structure can be implemented with a three-dimensional island face 33.

이를 통하여 발광 소자의 내부에서 발광되는 빛을 외부로 효율적으로 추출할 수 있어, 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 복잡한 추가 공정이 없이 용이하게 구현이 가능한 것이다.Through this, the light emitted from the inside of the light emitting device can be efficiently extracted to the outside, thereby improving the light extraction efficiency of the light emitting device, and can be easily implemented without complicated additional processes.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.The above embodiment is an example for explaining the technical idea of the present invention in detail, and the present invention is not limited to the above embodiment, various modifications are possible, and various embodiments of the technical idea are all protected by the present invention. It belongs to the scope.

이상과 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention as described above has the following effects.

첫째, 본 발명은 표면 거칠기 구조를 형성함에 있어서, 도펀트의 주입량, 두께, 조성 등을 조절함으로써 용이하게 구현할 수 있다.First, the present invention can be easily implemented by adjusting the injection amount, thickness, composition, etc. of the dopant in forming the surface roughness structure.

둘때, 상기와 같이 형성된 아일랜드 성장면을 가지는 구조에 의하여 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.In the second case, the light extraction efficiency of the light emitting device can be improved by the structure having the island growth surface formed as described above.

Claims (11)

질화물계 발광 소자에 있어서,In the nitride-based light emitting device, 제1전도성 반도체층과;A first conductive semiconductor layer; 상기 제1전도성 반도체층 위에 위치하는 활성층과;An active layer positioned on the first conductive semiconductor layer; 상기 활성층 위에 위치하며, 표면에 아일랜드 면을 가지며, 두 층의 제2전도성 반도체층으로 이루어지는 광추출층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자. Located on the active layer, having an island surface on the surface, the nitride-based light emitting device comprising a light extraction layer consisting of two layers of the second conductive semiconductor layer. 제 1항에 있어서, 상기 광추출층은, The method of claim 1, wherein the light extraction layer, 상기 활성층 위에 위치하며 상측면에 아일랜드 면을 가지는 제1광추출층과;A first light extraction layer on the active layer and having an island surface on an upper side thereof; 상기 제1광추출층 위에 위치하며 표면에 아일랜드 면을 가지는 제2광추출층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자. A nitride-based light emitting device comprising a second light extraction layer positioned on the first light extraction layer and having an island surface on the surface. 제 1항에 있어서, 상기 광추출층은, GaN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자.The nitride-based light emitting device according to claim 1, wherein the light extraction layer is made of one of GaN, InGaN, AlGaN, and InAlGaN. 제 1항에 있어서, 상기 광추출층은, Mg로 도핑된 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자.The nitride-based light emitting device of claim 1, wherein the light extraction layer is doped with Mg. 제 1항에 있어서, 상기 활성층과 광추출층 사이에는, 제3전도성 반도체층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자.The nitride-based light emitting device according to claim 1, further comprising a third conductive semiconductor layer between the active layer and the light extraction layer. 제 5항에 있어서, 상기 광추출층의 아일랜드 면은, 상기 제3전도성 반도체층보다 과잉 도핑되거나, 상기 광추출층의 두께를 상기 제3전도성 반도체층보다 두껍게 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자.The nitride system of claim 5, wherein the island surface of the light extraction layer is excessively doped than the third conductive semiconductor layer, or the thickness of the light extraction layer is formed thicker than that of the third conductive semiconductor layer. Light emitting element. 제 5항에 있어서, 상기 제3전도성 반도체층 또는 광추출층은,The method of claim 5, wherein the third conductive semiconductor layer or light extraction layer, p-형 AlGaN 층과;a p-type AlGaN layer; 상기 p-형 AlGaN 층 위에 위치하는 p-형 GaN 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자.And a p-type GaN layer positioned on the p-type AlGaN layer. 질화물계 발광 소자의 제조방법에 있어서,In the method of manufacturing a nitride-based light emitting device, 제1전도성 반도체층을 형성하는 단계와;Forming a first conductive semiconductor layer; 상기 제1전도성 반도체층 위에 활성층을 형성하는 단계와;Forming an active layer on the first conductive semiconductor layer; 상기 활성층 위에 외측 표면에 아일랜드 면을 가지는 두 층의 제2전도성 반도체층으로 이루어지는 광추출층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자의 제조방법.And forming a light extraction layer comprising two layers of second conductive semiconductor layers having an island surface on the outer surface thereof on the active layer. 제 8항에 있어서, 상기 활성층을 형성하는 단계와 광추출층을 형성하는 단계 사이에는, 상기 활성층 위에 제3전도성 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 The method of claim 8, further comprising forming a third conductive semiconductor layer on the active layer between the forming of the active layer and the forming of the light extraction layer. 제 9항에 있어서, 상기 광추출층의 아일랜드 면은, 상기 제3전도성 반도체층보다 도펀트를 증가시키거나 두께를 증가시킴으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the island surface of the light extraction layer is formed by increasing the dopant or increasing the thickness of the third conductive semiconductor layer. 제 8항에 있어서, 상기 광추출층은, Mg로 도핑된 것을 특징으로 하는 질화물계 발광 소자의 제조방법.The method of claim 8, wherein the light extraction layer is doped with Mg.
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