KR20080048707A - 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 및 제조방법 - Google Patents
수직구조 질화물 반도체 발광 소자 및 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080048707A KR20080048707A KR20060119026A KR20060119026A KR20080048707A KR 20080048707 A KR20080048707 A KR 20080048707A KR 20060119026 A KR20060119026 A KR 20060119026A KR 20060119026 A KR20060119026 A KR 20060119026A KR 20080048707 A KR20080048707 A KR 20080048707A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- light emitting
- nitride semiconductor
- conductive
- emitting device
- Prior art date
Links
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 106
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 75
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 134
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020220 Pb—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 수직구조 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이며, 본 발명의 일 측면은, 제1 도전형 질화물층 및 제2 도전형 질화물층과 그 사이에 형성된 활성층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물에서 상기 제1 도전형 질화물층의 노출면의 일 영역에 형성된 전극부와, 상기 발광구조물에서 상기 제2 도전형 질화물층의 노출면에 형성되며, 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이루어진 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층 상에 접합된 반사금속층 및 상기 반사금속층 상에 형성된 도전성 기판을 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 제공한다. 본 발명의 다른 측면은, 상기 구조를 갖는 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 반사금속층의 반사효율 개선을 통하여 광학적 특성과 신뢰성이 보다 향상된 수직구조 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 얻을 수 있다.
수직구조, 질화물 반도체, 발광소자, LED, 반사효율, 산화물, 극초단파 접합
Description
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도2a 내지 도2e는 도1의 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제조공정의 일 실시형태를 나타내는 공정별 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
11: n형 질화물 반도체층 12: 활성층
13: p형 질화물 반도체층 14: 오믹콘택층
15: 반사금속층 16: 금속배리어층
17: 도전성 기판 18a: n측 전극
18b: p측 본딩전극 20: 사파이어 기판
본 발명은 수직구조 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반사금속층의 반사효율을 개선하며, 이에 따라, 광학적 특성과 신뢰성이 보다 향상된 수직구조 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 p,n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역에서 발광이 가능한 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자를 구성하는 질화물 단결정은 사파이어 또는 SiC 기판과 같이 특정의 단결정 성장용 기판 상에서 형성된다. 하지만, 사파이어와 같이 절연성 기판을 사용하는 경우에는 전극의 배열에 큰 제약을 받게 된다. 즉, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 전극이 수평방향으로 배열되는 것이 일반적이므로, 전류흐름이 협소 해지게 된다. 이러한 협소한 전류 흐름으로 인해, 발광소자의 동작 전압(Vf)이 증가하여 전류효율이 저하되며, 이와 더불어 정전기 방전(Electrostatic discharge)에 취약해지는 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 수직구조를 갖는 질화물 반도체 발광소자가 요구된다. 하지만, 수직구조를 갖는 질화물 반도체 발광소자는 그 상하면에 전극을 형성하기 위해서는, 사파이어와 같은 절연성 예비기판을 제거하는 공정이 수반되어야 한다.
종래 기술에 따른 발광구조물로부터 사파이어 예비기판을 제거하는 공정은, 질화물 단결정 발광구조물 상에 도전성 접착층을 사용하여 도전성 지지기판을 부착한 후, 레이저 리프트오프 공정(Laser lift-off)에 의해 사파이어 예비기판을 제거하는 방식이다.
또한, 이러한 수직구조 질화물 반도체 발광소자에서는 p형 질화물 반도체층 상에 반사금속층이 형성되며, 활성층에서 발광된 빛을 n측 질화물 반도체층 방향으로 반사하는 기능을 한다. 여기서, 상기 반사금속층은 p형 질화물 반도체층과 접합에 따른 오믹(ohmic) 열처리 과정과 상기 도전성 지지기판을 부착하는 공정에 따른 열처리 과정을 거친다. 하지만, 상기 반사금속층의 반사성능은 상기 열처리 온도 및 횟수, 열처리 시간이 늘어날수록 감소하는 경향을 보인다. 따라서, 상기 2회의 열처리로 인하여 반사금속층의 반사성능은 저하될 수 있고, 이에 따라, 최종 발광소자의 광학적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
따라서, 상기 반사금속층의 반사성능 저하를 최소화할 수 있는 수직구조 질화물 반도체 발광소자가 요구된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 일 목적은 반사금속층의 반사효율을 개선하며, 이에 따라, 광학적 특성과 신뢰성이 보다 향상된 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다. 다른 측면은 상기 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은,
제1 도전형 질화물층 및 제2 도전형 질화물층과 그 사이에 형성된 활성층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물에서 상기 제1 도전형 질화물층의 노출면의 일 영역에 형성된 전극부와, 상기 발광구조물에서 상기 제2 도전형 질화물층의 노출면에 형성되며, 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이루어진 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층 상에 접합된 반사금속층 및 상기 반사금속층 상에 형성된 도전성 기판을 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
추가적으로, 상기 반사금속층과 상기 도전성 기판 사이에 형성된 금속배리어층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 금속배리어층은, 텅스텐(W) 또는 텅스텐계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 채용된 상기 오믹콘택층은 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이 루어지며, 상기 제2 도전형 질화물층과 오믹콘택을 이룬다. 또한, 후술할 바와 같이, 반사금속층의 성능 향상에 기여한다. 바람직하게는, 상기 오믹콘택층을 이루는 상기 도전성 산화물은 ITO, CIO, ZnO, NiO, In2O3으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 도전성 기판은 Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 도전성 기판의 두께는 50 ~ 100㎛의 범위가 바람직하다.
바람직하게는, 상기 반사금속층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 질화물층은, n형 불순물이 도핑된 질화물 반도체층이며, 상기 제2 도전형 질화물층은 p형 불순물이 도핑된 질화물 반도체층인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면은,
질화물 단결정 성장용 예비기판 상에 제1 도전형 질화물층, 활성층 및 제2 도전형 질화물층을 순차적으로 성장시키는 단계와, 상기 오믹콘택층의 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계와, 일면에 반사금속층이 형성된 도전성 기판을 마련하는 단계와, 상기 오믹콘택층 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계;
상기 제1 도전형 질화물층이 노출되도록 상기 예비기판을 제거하는 단계; 및
상기 제1 도전형 질화물층의 노출된 영역 중 일부 영역에 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
이 경우, 상기 예비기판을 제거하는 단계는, 레이저 리프트오프 공정에 의하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 오믹콘택층의 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계는, 상기 오민콘택층과 접촉하는 반사금속층이 용융되도록 극초단파를 조사하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 극초단파의 파장은 10 ~ 30㎝ 인 것일 수 있다.
또한, 상기 오믹콘택층의 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계는, 온도가 150℃ 이하에서 실행되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 보다 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자(10) 는, n형 질화물 반도체층(11) 및 p형 질화물 반도체층(13)과 그 사이에 형성된 활성층(12)으로 구성된 발광구조물을 포함하며, 상기 발광구조물에서 상기 n형 질화물 반도체층(11)의 노출면의 일 영역에 형성된 전극부(18a)과 상기 발광구조물에서 상기 p형 질화물 반도체층(13)의 노출면에 순차적으로 형성된 오믹콘택층(14), 반사금속층(15), 금속배리어층(16), 도전성 기판(17) 및 p측 본딩전극(18b)을 포함한다. 본 발명에서, 상기 '발광구조물'은, 상기 n형 질화물 반도체층(11), 활성층(12), p형 질화물 반도체층(13)이 순차적으로 적층되어 형성된 구조물을 의미한다.
본 실시 형태에서 채용된 상기 n형 질화물 반도체층(11) 및 p형 질화물 반도체층(13)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다.
상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(11,13)은 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔성장법(MBE) 및 하이브리드 기상증착법(HVPE)등으로 성장될 수 있다.
상기 활성층(12)은 가시광(약 350∼680㎚ 파장범위)을 발광하기 위한 층일 수 있으며, 단일 또는 다중 양자 웰 구조를 갖는 언도프된 질화물 반도체층으로 구성된다. 상기 활성층은 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(11,13)과 같이 유기금속 기상증착법, 분자빔성장법 및 하이브리드 기상증착법 등으로 성장될 수 있다.
본 실시 형태에서 채용된 상기 오믹콘택층(14)은 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이루어지며, 상기 p형 질화물 반도체층(13)과 오믹콘택을 형성한다. 이 경우, 상기 오믹콘택층(14)을 이루는 투광성을 갖는 도전성 산화물로는 ITO, CIO, ZnO, NiO, In2O3 등이 채용될 수 있다.
본 실시 형태에서는, 상기 오믹콘택층(14)은 금속이 아닌 도전성 산화로 이루어지므로, 반사금속층을 형성하지 않은 상태에서 상기 p형 질화물 반도체층(13)의 오믹열처리가 가능하다. 따라서, 반사금속층의 열처리 횟수를 줄일 수 있으므로, 반사금속층의 반사 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 관련된 보다 자세한 내용은 후술한다.
또한, p형 질화물 반도체층/반사금속층의 구조에 비하여 p형 질화물 반도체층/산화막/반사금속층으로 이루어진 구조가 반사도 면에서도 우수하므로, 상기 오믹콘택층(14)은 그 자체로서도 최종 발광소자의 반사성능 향상에 기여할 수 있다.
한편, 상기 반사금속층(15)은 상기 활성층(12)에서 발광된 빛을 상기 n형 질화물 반도체층(11) 방향으로 반사하는 기능을 하며, 바람직하게는 70% 이상의 반사율을 가진다. 이러한 반사금속층(15)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층 으로 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 반사금속층(15)은 Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al 또는 Ni/Ag/Pt로 형성될 수 있다.
본 실시 형태에서 상기 금속배리어층(16)은 본딩전극물질과 상기 반사금속층(15)의 계면에서 상기 계면을 이루는 물질이 융화되어 반사 성능이 저하되는 것을 방지하기 위한 층으로 채택된다. 이러한 금속배리어층(16)은 텅스텐 또는 텅스텐계 합금으로 이루어질 수 있으며, 구체적으로, TiW 또는 Ti/TiW으로 이루어질 수 있다.
특히, 상기 반사금속층(15)이 Ag를 포함한 경우에 Ag의 이동(migration)으로 인한 누설전류의 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다. 나아가, 소정의 반사율을 갖는 상기 금속배리어층(16)은 반사금속층(15)의 반사역할을 보조하는 역할을 수행할 수도 있다,
상기 도전성 기판(17)은 최종 발광소자에 포함되는 요소로서, 상기 수직구조 질화물 반도체 발광소자(10)의 p측 전극 역할과 함께 상기 발광구조물을 지지하는 지지체의 역할을 수행한다. 이 경우, 상기 도전성 기판(17)은 Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 도전성 기판의 두께(t2)는 50 ~ 100㎛의 범위가 바람직하다.
마지막으로 p측 본딩전극(18b)은 최외곽 전극층으로, 일반적으로 Au 또는 Au 를 함유한 합금으로 이루어진다. 이러한 p측 본딩전극(18b)은 통상적인 금속층 성장방법인 증착법 또는 스퍼터링공정에 의해 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 제조공정의 일 실시형태를 도2a 내지 도2e를 참조하여 설명한다.
도2a 내지 도2e는 도2의 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제조공정의 일 실시형태를 나타내는 공정별 단면도이다.
우선, 도2a와 같이, 질화물 단결정 성장용 예비기판인 사파이어 기판(20) 상에 순차적으로 n형 질화물 반도체층(11), 활성층(12), p형 질화물 반도체층(13)을 성장시킨다.
상기 사파이어 기판(20)은, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 방향의 격자상수가 13.001Å, a축 방향으로는 4.765Å의 격자간 거리를 가지며, 사파이어 면방향(orientation plane)으로는 C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이러한 상기 사파이어 기판(20)의 C면의 경우 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 다만, 본 발명에서, 상기 질화물 단결정 성장용 예비기판(20)은 사파이어 기판으로 제한되지 않으며, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2 및 LiGaO2 등으로 이루어진 기판이 채용될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(11), 활성층(12), p형 질화물 반도체층(13)은 공지된 질화물 성장 공정인 유기금속 기상증착법, 분자빔성장법 및 수소화물 기상증착법 등으로 성장될 수 있다.
이어서, 도2b와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(13) 상에 오믹콘택층(14)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 상기 오믹콘택층(14)은 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이루어지며, 상기 p형 질화물 반도체층(13) 상에 증착 공정을 통하여 형성할 수 있다.
이어서, 도2c와 같이, 도전성 기판(17) 상에 순차적으로 금속배리어층(16), 반사금속층(15)을 형성한다.
상기 반사금속층(15)과 금속배리어층(16)은 통상적인 금속층 성장방법인 증착법 또는 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다. 특히, 상기 금속배리어층(16)은 밀착력을 향상시키기 위해, 약 300℃의 온도에서 수십 초 내지 수 분간 열처리될 수 있다. 또한, 상기 도전성 기판(17)은 Si, Cu, Ni, Au, Ti, W 등 물질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도2d와 같이, 상기 오믹콘택층(14) 상에 상기 도전성 기판(17)에 형성된 반사금속층(15)을 접합한다. 일반적으로 상기 접합 공정은 상기 오믹콘택층(14)과 반사금속층(15)에 Au/Sn, Sn, In, Au-Ag 및 Pb-Sn 등의 도전성 접착층을 형성하여 접합온도가 약 200 ~ 330℃ 조건에서 이루어질 수 있다. 하지만, 상기 반 사금속층(15)의 보다 나은 성능을 위해, 마이크로웨이브 본딩(microwave bonding), 즉, 극초단파 접합 공정을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 극초단파 접합 공정은, 그 자세한 공정을 도시하지는 않았으나, 도전성 기판을 직접 가열하지 않고, 주파수가 수 GHz 정도, 구체적으로는, 약 10 ~ 30 ㎝ 정도의 파장을 갖는 극초단파를 조사하여 상기 오민콘택층(14)과 접촉하는 반사금속층(15)이 용융되도록 하는 방식이다. 즉, 상기 극초단파를 조사하여, 실온 또는 150℃ 이하의 온도에서 상기 반사금속층(15) 및 오미콘택층(14)의 접촉면을 국부적으로 가열하여 접합하는 공정이다. 이에 따라, 상기의 접합 공정은 저온에서 이루어질 수 있으므로, 상기 반사금속층(15)의 성능이 향상될 수 있다. 즉, 종래 기술의 문제점에서 지적한 바와 같이 p형 질화물 반도체층의 오믹열처리 과정과 도전성 기판 접합 시의 열처리로 인하여 상기 반사금속층의 성능이 저하될 수 있으나, 본 발명에 의한 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에서는 도전성 산화물로 이루어진 오믹콘택층(14)이 채용되어 상기 반사금속층(15)에 오믹열처리를 할 필요가 없으며, 극초단파 접합 공정을 통하여 저온에서 접합이 가능하므로, 상기 반사금속층(15)의 반사 성능 향상을 기대할 수 있다.
다음으로, 도2e와 같이, 레이저 리프트오프 공정, 즉, 상기 사파이어 기판(20) 하면으로 레이저빔(L)을 조사하여 상기 발광구조물로부터 상기 사파이어 기판(20)을 제거한다. 상기 레이저빔(L)은 사파이어 기판(20)의 전면에 조사되는 것이 아니라, 상기 사파이어 기판(20) 상에 형성된 최종 발광소자의 크기로 분리된 발광구조물 각각에 정렬되어 복수 회 조사되는 것이 바람직하다. 상기 사파이어 기판(20)을 제거하는 단계는 본 실시 형태와 같이 레이저 리프트오프 공정이 가장 바람직하나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 기계적 또는 화학적 공정을 통하여서도 분리가 가능하다.
마지막으로, 도시하지는 않았으나, 상기 발광구조물의 제1면, 즉, 상기 n형 질화물 반도체층(11) 상의 일 영역에 전극부(18a)를 형성하고, 상기 도전성 기판(17) 하면에 본딩전극(18b)을 형성한다. 상기 전극구조의 형성 과정 역시, APCVD, LPCVD, PECVD 등을 이용한 금속박막증착 등이 사용될 수 있다. 상기와 같은 전극 형성 공정을 거친 최종 발광소자는 도1에 도시된 구조와 같다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반사금속층의 반사효율 개선을 통하여 광학적 특성과 신뢰성이 보다 향상된 수직구조 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 얻을 수 있다.
Claims (20)
- 제1 도전형 질화물층 및 제2 도전형 질화물층과 그 사이에 형성된 활성층을 포함하는 발광구조물;상기 발광구조물에서 상기 제1 도전형 질화물층의 노출면의 일 영역에 형성된 전극부;상기 발광구조물에서 상기 제2 도전형 질화물층의 노출면에 형성되며, 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이루어진 오믹콘택층;상기 오믹콘택층 상에 접합된 반사금속층; 및상기 반사금속층 상에 형성된 도전성 기판을 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 반사금속층과 상기 도전성 기판 사이에 형성된 금속배리어층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제2항에 있어서,상기 금속배리어층은, 텅스텐(W) 또는 텅스텐계 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 오믹콘택층을 이루는 상기 도전성 산화물은 ITO, CIO, ZnO, NiO, In2O3으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 도전성 기판은 Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 도전성 기판의 두께는 50 ~ 100㎛인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 반사금속층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 제1항에 있어서,상기 제1 도전형 질화물층은, n형 불순물이 도핑된 질화물 반도체층이며, 상기 제2 도전형 질화물층은 p형 불순물이 도핑된 질화물 반도체층인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
- 질화물 단결정 성장용 예비기판 상에 제1 도전형 질화물층, 활성층 및 제2 도전형 질화물층을 순차적으로 성장시키는 단계;상기 제2 도전형 질화물층 상에 광투광성을 갖는 도전성 산화물로 이루어진 오믹콘택층을 형성하는 단계;일면에 반사금속층이 형성된 도전성 기판을 마련하는 단계;상기 오믹콘택층 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계;상기 제1 도전형 질화물층이 노출되도록 상기 예비기판을 제거하는 단계; 및상기 제1 도전형 질화물층의 노출된 영역 중 일부 영역에 전극부를 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 도전성 기판은, 상기 반사금속층과의 계면에 형성된 금속배리어층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제10항에 있어서,상기 금속배리어층은, 텅스텐(W)계 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 오믹콘택층을 이루는 상기 도전성 산화물은 ITO, CIO, ZnO, NiO, In2O3으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 도전성 기판은 Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 도전성 기판을 형성하는 단계는, 상기 도전성 기판의 두께가 50 ~ 100㎛이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 반사금속층을 형성하는 단계는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1 도전형 질화물층은, n형 불순물이 도핑된 질화물 반도체층이며, 상기 제2 도전형 질화물층은 p형 불순물이 도핑된 질화물 반도체층인 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 예비기판을 제거하는 단계는, 레이저 리프트오프 공정에 의하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 오믹콘택층의 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계는, 상기 오민콘택층과 접촉하는 반사금속층이 용융되도록 극초단파를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제18항에 있어서,상기 극초단파의 파장은 10 ~ 30㎝인 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
- 제18항에 있어서,상기 오믹콘택층의 상에 상기 도전성 기판에 형성된 반사금속층을 접합하는 단계는, 온도가 150℃ 이하에서 실행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20060119026A KR100856251B1 (ko) | 2006-11-29 | 2006-11-29 | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20060119026A KR100856251B1 (ko) | 2006-11-29 | 2006-11-29 | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080048707A true KR20080048707A (ko) | 2008-06-03 |
| KR100856251B1 KR100856251B1 (ko) | 2008-09-03 |
Family
ID=39804766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20060119026A KR100856251B1 (ko) | 2006-11-29 | 2006-11-29 | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100856251B1 (ko) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100969126B1 (ko) * | 2009-03-10 | 2010-07-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 |
| KR101020945B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-03-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법 |
| US8115224B2 (en) | 2009-01-21 | 2012-02-14 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device |
| US8421105B2 (en) | 2009-10-15 | 2013-04-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same |
| US8420417B2 (en) | 2009-12-21 | 2013-04-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method of manufacture |
| US8513679B2 (en) | 2009-10-15 | 2013-08-20 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same |
| KR20130118502A (ko) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛 |
| US8772803B2 (en) | 2009-10-15 | 2014-07-08 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8604500B2 (en) | 2010-03-17 | 2013-12-10 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and light emitting device package |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002134822A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-10 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| KR100638617B1 (ko) * | 2004-09-22 | 2006-10-26 | 삼성전기주식회사 | 질화갈륨계 반도체 소자용 버퍼층 및 그 제조방법 |
| KR100638732B1 (ko) * | 2005-04-15 | 2006-10-30 | 삼성전기주식회사 | 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제조방법 |
| KR100704872B1 (ko) * | 2006-05-19 | 2007-04-09 | 주식회사 이츠웰 | 수직전극형 발광 다이오드 및 그 제조 방법 |
-
2006
- 2006-11-29 KR KR20060119026A patent/KR100856251B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8115224B2 (en) | 2009-01-21 | 2012-02-14 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device |
| US7956376B2 (en) | 2009-03-10 | 2011-06-07 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, method for manufacturing light emitting device, and light emitting apparatus |
| KR100969126B1 (ko) * | 2009-03-10 | 2010-07-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 |
| US8168993B2 (en) | 2009-03-10 | 2012-05-01 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emtting device, method for manufacturing light emitting device, and light emitting apparatus |
| US8513679B2 (en) | 2009-10-15 | 2013-08-20 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same |
| US8772803B2 (en) | 2009-10-15 | 2014-07-08 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same |
| US8421105B2 (en) | 2009-10-15 | 2013-04-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same |
| US8102484B2 (en) | 2009-12-21 | 2012-01-24 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method of manufacture |
| US8420417B2 (en) | 2009-12-21 | 2013-04-16 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method of manufacture |
| US8564738B2 (en) | 2009-12-21 | 2013-10-22 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method of manufacture |
| KR101020945B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-03-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법 |
| US9166113B2 (en) | 2009-12-21 | 2015-10-20 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and method of manufacture |
| KR20130118502A (ko) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100856251B1 (ko) | 2008-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100631840B1 (ko) | 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 | |
| KR100586949B1 (ko) | 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 | |
| KR100856251B1 (ko) | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 제조방법 | |
| US9455378B2 (en) | High efficiency light emitting diode and method for fabricating the same | |
| US7173277B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method for fabricating the same | |
| US8552455B2 (en) | Semiconductor light-emitting diode and a production method therefor | |
| KR20120130445A (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR20090015633A (ko) | 오믹 전극 및 이의 형성 방법 | |
| KR100872276B1 (ko) | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 및 제조방법 | |
| KR100982988B1 (ko) | 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR20120015733A (ko) | 오믹 전극 구조체를 갖는 반도체 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법 | |
| KR101025948B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR20110132161A (ko) | 반도체 발광 소자 및 그 제조방법 | |
| KR100631842B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 | |
| KR100878418B1 (ko) | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 및 제조방법 | |
| KR101221643B1 (ko) | 플립칩 구조의 발광 소자 및 이의 제조 방법 | |
| KR101068864B1 (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| KR20110083290A (ko) | 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 | |
| TWI433356B (zh) | 發光二極體及發光二極體燈 | |
| KR100891827B1 (ko) | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 및 제조방법 | |
| KR20110121176A (ko) | 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 | |
| KR101205524B1 (ko) | 플립칩 구조의 발광 소자 및 이의 제조 방법 | |
| KR100856267B1 (ko) | 수직구조 질화물 반도체 발광 소자 및 제조방법 | |
| KR101681573B1 (ko) | 발광소자의 제조방법 | |
| WO2024039960A1 (en) | Metallic layer for dimming light-emitting diode chips |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20061129 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20071127 Patent event code: PE09021S01D |
|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20080529 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20071127 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| PJ0201 | Trial against decision of rejection |
Patent event date: 20080626 Comment text: Request for Trial against Decision on Refusal Patent event code: PJ02012R01D Patent event date: 20080529 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PJ02011S01I Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal Decision date: 20080730 Appeal identifier: 2008101006106 Request date: 20080626 |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PB0901 | Examination by re-examination before a trial |
Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event date: 20080626 Patent event code: PB09011R02I Comment text: Request for Trial against Decision on Refusal Patent event date: 20080626 Patent event code: PB09011R01I Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event date: 20080128 Patent event code: PB09011R02I |
|
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20080730 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20080827 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20080827 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20110629 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120802 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20120802 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130731 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20130731 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20150709 |