KR20080067536A - Nitride semiconductor light emitting device and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 질화물 반도체 발광소자의 구성 요소를 개략적으로 도시한 측단면도.1 is a side cross-sectional view schematically showing the components of a typical nitride semiconductor light emitting device.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구성 요소를 개략적으로 도시한 측단면도.Figure 2 is a side cross-sectional view schematically showing the components of the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법을 도시한 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 마스크 패턴이 형성된 형태를 도시한 측단면도.Figure 4 is a side cross-sectional view showing a form in which a mask pattern is formed on the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 n형 반도체층 일부 영역에 회절 격자가 형성된 형태를 예시적으로 도시한 측단면도.5 is a side cross-sectional view illustrating a form in which a diffraction grating is formed in a portion of an n-type semiconductor layer of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
100: 본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자100: nitride semiconductor light emitting device according to the present invention
110: 기판 112: 반사막110: substrate 112: reflective film
120: 버퍼층 130: n형 반도체층120: buffer layer 130: n-type semiconductor layer
132: 회절격자 140: 활성층132: diffraction grating 140: active layer
150: p형 반도체층 152: 마스크 패턴150: p-type semiconductor layer 152: mask pattern
160: 투명전극층 170: p형 전극160: transparent electrode layer 170: p-type electrode
180: n형 전극180: n-type electrode
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 반도체 발광소자로는 LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)를 꼽을 수 있는데, LED는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 소자이다.In general, a semiconductor light emitting device (LED) is a light emitting diode (LED), which is used to send and receive signals by converting electrical signals into infrared, visible or light forms using the characteristics of compound semiconductors. It is an element.
보통 LED의 사용 범위는 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 종류는 크게 IRED(Infrared Emitting Diode)와 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어 진다.Usually, the use range of LED is used in home appliances, remote controllers, electronic signs, indicators, and various automation devices, and the types are largely divided into Infrared Emitting Diode (IRD) and Visible Light Emitting Diode (VLED).
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다.이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.In general, miniaturized LEDs are made of a surface mount device type for direct mounting on a printed circuit board (PCB) board. Accordingly, LED lamps, which are used as display elements, are also being developed as surface mount device types. These surface-mount devices can replace the existing simple lighting lamps, which are used for lighting indicators of various colors, character display and image display.
상기와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등 요구되는 휘도도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드에 대한 개발이 활발히 진행 중이다.As the area of use of LEDs becomes wider as described above, required luminances such as electric lamps used for living, electric lamps for rescue signals, and the like become higher and higher, and in recent years, development of high output light emitting diodes is actively underway.
특히, GaN(질화 갈륨), AlN(질화 알루미늄), InN(질화 인듐) 등의 3족 및 5족 화합물을 이용한 반도체광소자에 대해서 많은 연구와 투자가 이루어지고 있다. 이는 질화물 반도체 발광소자가 1.9 eV ~ 6.2 ev에 이르는 매우 넓은 영역의 밴드갭을 가지고, 이를 이용하여 빛의 삼원색을 구현할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.In particular, many researches and investments have been made on semiconductor optical devices using Group 3 and Group 5 compounds such as GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride), and InN (indium nitride). This is because the nitride semiconductor light emitting device has a bandgap of a very wide region ranging from 1.9 eV to 6.2 ev, and has the advantage of realizing three primary colors of light using the same.
최근, 질화물 반도체를 이용한 청색 및 녹색 발광소자의 개발은 광디스플레이 시장에 일대 혁명을 몰고 왔으며, 앞으로도 고부가가치를 창출할 수 있는 유망 산업의 한 분야로 여겨지고 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 이러한 질화물 반도체광소자에 있어서 보다 많은 산업상의 이용을 추구하려면 역시 발광휘도를 증가시키는 것이 선결되어야 할 과제이다.Recently, the development of blue and green light emitting devices using nitride semiconductors has revolutionized the optical display market and is considered as one of the promising industries that can create high added value in the future. However, as mentioned above, in order to pursue more industrial use in such a nitride semiconductor optical device, increasing light emission luminance is also a problem to be taken first.
도 1은 일반적인 질화물 반도체 발광소자의 구성 요소를 개략적으로 도시한 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view schematically showing the components of a typical nitride semiconductor light emitting device.
도 1에 의하면, 일반적인 질화물 반도체 발광소자는 기판(11), 버퍼층(12), n형 반도체층(13), 활성층(14), p형 반도체층(15), 투명전극층(16), p형 전극(17) 및 n형 전극(18) 등으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a general nitride semiconductor light emitting device includes a
상기 기판(11)은 상층에 GaN형 버퍼층(12)이 형성되어 양질의 질화물이 성장되도록 하며, 상기 p형 반도체층(15)은 Mg(마그네슘)이 도핑되고 n형 반도체층(13)은 Si(실리콘)이 도핑됨으로써 각 질화 갈륨(GaN) 반도체층이 형성된다.The GaN-
상기 활성층(14)은 양자우물 구조로서, p형 전극(18)으로부터 주입되어 p형 반도체층(15)을 통하여 흐르는 정공과 n형 전극(17)으로부터 주입되어 n형 반도체층(13)을 통하여 흐르는 전자가 결합됨으로써 광을 발생시킨다.The
상기 투명전극층(16)은 광투과성 전도 물질로 이루어지고, 활성층(14)에서 발생된 빛이 상측으로 진행될 수 있도록 한다. 상기 n형 전극(18)은 식각 공정을 통하여 일부 노출된 n형 반도체층(13) 상에 증착되고, p형 전극(17)은 p형 반도체층(15) 상에 증착된다.The
상기 활성층(14)에서 발생된 광자가 소자의 측면을 통하여 외부로 방출되기 위해서는, 반도체면과 대기(air)의 계면에서 일정한 임계각보다 작은 각을 이루어 입사되어야 하나(즉, 서로 다른 굴절률을 가지는 물질 사이를 빛이 통과하기 위해서는, 그 계면에서 일정 임계각보다 작은 각으로 입사되어야 함), 발광 위치에 따라 임계각보다 큰 각도를 가지는 빛이 존재하며(약 80% 정도임), 이러한 빛은 계면을 통과하지 못하고 소자 내부에 갇히게 된다.In order for photons generated in the
이렇게 소자 내부에 갇힌 빛은 층사이에서 반사를 거듭하다가 소멸되므로 발광효율을 감소시키는 원인이 된다.The light trapped inside the device is extinguished by the reflection between the layers and disappears, which causes the luminous efficiency to decrease.
또한, 활성층(14)으로부터 진행되는 빛의 경로를 p측 전극(18) 및 n측 전극(17)이 상당 부분 차단하여 흡수하게 된다.In addition, the p-
도 1에 도시된 것처럼, 활성층(14)으로부터 발생된 빛이 p측 전극(18)의 측면과 저면, n측 전극(17)의 측면과 저면을 투과하거나 반사하지 못하고 상당 부분 흡수되므로 반도체 발광소자(10)의 상면 발광률 및 측면 발광률이 현저히 나빠지게 되는 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, since the light generated from the
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 반도체층에 랜덤한 형태의 미세요철(Roughness)을 형성하는 기술이 제안된 바 있으나, 미세요철 구조는 반사각이 불규칙적이고, 반사 구조의 정밀 제어가 어려우므로 양자 발광효율을 극대화시키는데 한계가 있다.In order to solve the above problems, a technique of forming a random roughness (Roughness) of the semiconductor layer has been proposed, but the uneven structure has a irregular reflection angle, it is difficult to precise control of the reflective structure quantum luminous efficiency There is a limit to maximizing.
본 발명은 반도체 발광소자와 대기의 계면으로 입사되는 빛의 각도가 임계각보다 작게 조절됨으로써 소자 내부에 갇히게 되는 광자의 양이 감소되고 외부 양자효율이 향상되는 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.The present invention provides a nitride semiconductor light emitting device in which the amount of photons trapped inside the device is reduced and the external quantum efficiency is improved by controlling the angle of light incident to the interface between the semiconductor light emitting device and the atmosphere to be smaller than the critical angle.
본 발명은 반사 구조를 전극 아래 측에 형성하고 반사각의 정밀한 제어를 통하여 외부 양자효율을 극대화할 수 있는 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device that can form a reflective structure on the lower side of the electrode and maximize the external quantum efficiency through precise control of the reflection angle.
본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자는 기판; 상기 기판 위에 형성된 버퍼층; 상기 버퍼층 위에 형성되고, 전극 형성영역에 요철 패턴 형태의 회절 격자가 형성된 n형 반도체층; 상기 n형 반도체층 위에 형성된 활성층; 상기 활성층 위에 형성된 p형 반도체층; 상기 p형 반도체층 위에 형성된 p형 전극; 및 상기 n형 반도체층의 회절 격자 위에 형성된 n형 전극을 포함한다.The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention comprises a substrate; A buffer layer formed on the substrate; An n-type semiconductor layer formed on the buffer layer and having a diffraction grating having an uneven pattern in the electrode formation region; An active layer formed on the n-type semiconductor layer; A p-type semiconductor layer formed on the active layer; A p-type electrode formed on the p-type semiconductor layer; And an n-type electrode formed on the diffraction grating of the n-type semiconductor layer.
본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법은 기판에 버퍼층이 형성되는 단계; 상기 버퍼층 위에 n형 반도체층이 형성되는 단계; 상기 n형 반도체층 위에 활성층이 형성되는 단계; 상기 활성층 위에 p형 반도체층이 형성되는 단계; 및 식각 공정을 통하여 상기 n형 반도체층의 일부 영역이 노출되며, 상기 노출된 n형 반도체층 영역에 요철 패턴 형태의 회절 격자가 형성되는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention includes the steps of forming a buffer layer on a substrate; Forming an n-type semiconductor layer on the buffer layer; Forming an active layer on the n-type semiconductor layer; Forming a p-type semiconductor layer on the active layer; And exposing a portion of the n-type semiconductor layer through an etching process, and forming a diffraction grating having an uneven pattern in the exposed n-type semiconductor layer.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하는데, 이해의 편의를 위하여 질화물 반도체 발광소자의 구성 요소를 그 제조 방법과 함께 설명하기로 한다.Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For convenience of understanding, the components of the nitride semiconductor light emitting device will be described together with the manufacturing method thereof. do.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a side cross-sectional view schematically illustrating the components of the nitride semiconductor
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)가 최종적으로 완성된 형태가 도시되어 있는데, 기판(110), 버퍼층(120), n형 반도체층(130), 활성층(140), p형 반도체층(150), 투명전극층(160), p형 전극(170) 및 n형 전극(180)을 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 2, a form in which a nitride semiconductor
상기 n형 전극(180)이 형성되는 n형 반도체층(130)의 노출 영역에는 요철패턴 형태의 회절 격자(Diffration Grating; 132)가 형성되고, 기판(110)의 상면에는 반사막(112)이 형성된다.A
이하, 각 층의 형성 순서에 따라 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광소자(100)의 구성 및 동작에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the semiconductor
상기 기판(110)은 사파이어(Al2O3), Si(실리콘), SiC(실리콘 카바이트), GaAs(갈륨 비소), ZnO(산화 아연) 또는 MgO(산화 마그네슘) 등의 원소 혹은 화합물로 제작될 수 있다.The
본 발명의 실시예에서, 상기 기판(110)은 아래쪽으로 향하는 빛의 경로를 상측으로 전환시키기 위하여 표면에 건식 식각 또는 습식 식각 공정을 통하여 반사막(112)이 형성된다(S100).In an embodiment of the present invention, the
상기 기판(110)은 세정된 후 저압으로 유지되는 유기금속 화학증착용 반응관내에 구비된 서셉터(susceptor)상에 고정된다.The
반응관내의 공기가 충분히 제거되면, 수소 가스의 공급이 유지되면서 상기 기판(110)이 약 1000℃의 온도로 10분 정도 가열되어 표면상의 산화막이 제거된다. 이후, 기판(110)의 온도를 약 500℃까지 낮추고 반응관으로 분당 8리터 유량의 수소 가스 및 동일한 유량의 암모니아 가스를 공급하여 기판(110)의 온도가 520℃로 안정될 수 있도록 한다.When the air in the reaction tube is sufficiently removed, the
상기 버퍼층(120)은 언도프 반도체층(u-GaN층으로 형성될 수 있음)을 구비할 수 있으며, 기판(110)의 온도가 약 500℃로 안정화되면 분당 3×105 몰의 트리메틸 갈륨(TMGa)과 트리메틸 인듐(TMIn), 그리고 분당 3×106 몰의 트리메틸 알루미늄(TMAl)을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 반응관 내부로 주입시킴으로써 버퍼층(120)을 성장시킨다(S105).The
상기 버퍼층(120)은 기판(110)의 화학적 작용에 의한 멜트백(melt-back) 에칭 등을 방지하는 기능을 수행하는데, AlInN/GaN, InxGa1-xN/GaN, AlxInyGa1-x-yN/InxGa1-xN/GaN 등과 같은 적층 구조를 이루어 멀티층으로 형성될 수도 있다.The
이어서, 버퍼층(120) 위에 실리콘으로 도핑된 n형 반도체층(130)이 형성된 다(S110).Subsequently, an n-
상기 n형 반도체층(130)은 구동전압을 낮추기 위하여 실리콘 도핑된 n-GaN층으로 형성될 수 있으며, 가령, NH3(3.7×10-2 몰/분), TMGa(1.2×10-4 몰/분) 및 Si와 같은 n형 도펀트를 포함한 실란가스(6.3×10-9 몰/분)를 공급하여 성장될 수 있다.The n-
상기 n형 반도체층(130)이 성장되면, 가령 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 공법을 이용하여 InGaN/GaN으로 구성된 활성층(140)이 형성되는데, 활성층(140)은 다중양자우물(Multi-Quantum Well : MQW) 구조로 형성될 수 있다(S115).When the n-
상기 활성층(140)이 형성되면, 그 위로 마그네슘이 도핑된 p형 반도체층(150)이 형성된다(S120).When the
상기 p형 반도체층(150)은 수소를 캐리어 가스로 하여 1000℃로 분위기 온도를 높여 TMGa(7×10-6 몰/분), 트리메틸알루미늄(TMAl)(2.6×10-5 몰/분), 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}(5.2×10-7 몰/분), 및 NH3(2.2×10-1 몰/분)을 공급하여 성장된다.The p-
이어서, 950℃의 온도에서 예컨대, 5분 동안 열어닐링 처리를 하여 p형 반도체층(150)의 정공 농도가 최대가 되도록 조정한다.Subsequently, for example, an annealing treatment is performed at a temperature of 950 ° C. for 5 minutes to adjust the maximum hole concentration of the p-
상기 p형 반도체층(150) 위로 투명전극층(160)이 형성된다(S125).The
상기 투명전극층(160)은 광투과율이 좋아서 활성층(140)으로부터 발산된 빛을 반사시키거나 흡수하지 않고 상측으로 통과시키며, 전류 확산을 도와 활성층(140)에서 정공과 전자의 결합율이 높아지도록 한다.The
상기 투명전극층(160)은 ITO, CTO, SnO2, ZnO, RuOx, TiOx, IrOx, GaxOx 등과 같이 투과성 전도물질을 이용하여 형성될 수 있다.The
이후, 제1식각공정을 통하여 투명전극층(160)으로부터 n형 반도체층(130)까지의 영역을 제거함으로써 n형 반도체층(130)의 일부를 노출시키고(S130), 투명전극층(160)과 노출된 n형 반도체층(130)의 표면에 마스크 패턴(152a, 152b)을 형성한다(S135).Thereafter, a portion of the n-
이때, 투명전극층(160) 위에 형성되는 마스크 패턴(152a)은 투명전극층(160)이 식각되지 않도록 보호하는 기능을 하며 따라서 투명전극층(160) 전면에 형성된다.In this case, the
또한, 노출된 n형 반도체층(130)의 표면에 형성된 마스크 패턴(152b)은 회절 격자(132)를 형성하기 위한 것으로서, 일정한 간격을 가지는 줄홈 형태를 가진다.In addition, the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)에 마스크 패턴(152a, 152b)이 형성된 형태를 도시한 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)의 n형 반도체층(130) 일부 영역에 회절 격자(132)가 형성된 형태를 예시적으로 도시한 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view showing a form in which the
본 발명의 실시예에서 상기 마스크 패턴(152a, 152b)은 감광재(PR; Photo Resist)를 이용하여 형성되고, 마스크 패턴(152a, 152b)이 형성되면 제2식각 공정을 진행하여 회절격자(132)를 형성시킨다(S140).In the exemplary embodiment of the present invention, the
상기 제2식각 공정은 건식 식각, 습식 식각 방식 모두 이용가능하나, 본 발명의 실시예에서는 건식 식각(Dry etching) 방식을 이용하는 것으로 한다.The second etching process may use both dry etching and wet etching, but in the exemplary embodiment of the present invention, a dry etching method is used.
본 발명의 실시예에서 이용가능한 건식 식각 방식으로는 여러 가지가 있는데, 예를 들어 몇가지 방식에 대하여 살펴보면 다음과 같다.There are a number of dry etching methods available in the embodiment of the present invention, for example, look at a few ways as follows.
첫째, 이온 충격에 의한 물리적 방법이 있다.First, there is a physical method by ion bombardment.
이온 충격에 의한 건식 식각은 RIE(Reactive Ion Etcher: 반응 이온 식각 장치)를 이용하여 수행되는데, RIE란 식각될 반도체 소자가 고주파 전류가 공급되는 하단 전극판 위에 장착되고, 접지된 반응 용기에 상단 전극판이 위치되는 구조를 가진다.Dry etching by ion bombardment is performed by using a reactive ion etchant (RIE), in which a semiconductor element to be etched is mounted on a lower electrode plate to which a high frequency current is supplied, and an upper electrode on a grounded reaction vessel. It has a structure in which the plate is located.
식각될 반도체 소자가 장착된 전극의 면적이 다른 전극 면적에 비하여 매우 작으므로 큰 전압이 반도체 소자 측 전극으로 유기되어, 양전하의 이온들이 빠르게 가속된 후 반도체 소자 면에 충돌된다. 식각 작용을 일으킬 정도의 이온 운동 에너지는 수백 eV 정도로, RIE는 100 ~ 1000 eV 에너지를 가지도록 이온들을 가속시킨 후 반도체 소자 면에 충돌시킨다.Since the area of the electrode on which the semiconductor element to be etched is mounted is very small compared to other electrode areas, a large voltage is induced to the electrode of the semiconductor element so that positively charged ions are accelerated and then collide with the surface of the semiconductor element. The ion kinetic energy is about hundreds of eV to cause etching, and the RIE accelerates the ions to have a energy of 100 to 1000 eV and then collides with the surface of the semiconductor device.
둘째, 플라즈마 속에서 발생된 반응 물질에 의한 화학적 방법이 있다.Second, there is a chemical method by the reaction material generated in the plasma.
가스를 이용한 화학적 건식 식각은 ICP(Inductively coupled plasma) 장비에 의하여 처리될 수 있으며, 마스크 패턴(152)으로는 PR이 사용된다.Chemical dry etching using gas may be processed by an inductively coupled plasma (ICP) device, and PR may be used as the mask pattern 152.
Ar, Cl, BCl 등의 식각 가스를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, RF Power, Substrate bias, Operation pressure, Substrate temperature 등의 요인을 변화시키면서 식각 정도를 제어할 수 있다.Etch gases such as Ar, Cl, and BCl may be used alone or in combination, and the degree of etching may be controlled by changing factors such as RF power, substrate bias, operation pressure, and substrate temperature.
가령, O₂ Plasma를 통하여 n형 반도체층(130)이 산화되고, 박막 형태의 산화막이 원하는 깊이까지 차례대로 제거되는 공정을 거치는데, 산화 박막은 50-700 /min의 비율로 식각될 수 있고, 전술한 대로 기판온도, H(hfac)/O₂ 유량비, plasma power에 따라 식각률이 조정될 수 있다.For example, the n-
즉, 상기 식각율은 기판온도 215℃보다 높은 온도구간에서 RF power가 증가함에 따라 증가되며, 산화 공정과 H (hfac)과의 반응이 균형을 이루는 최적의 H (hfac)/O₂ 유량비는 약 1:1 정도가 된다.That is, the etch rate is increased as RF power is increased in the temperature range higher than the substrate temperature of 215 ℃, the optimum H (hfac) / O₂ flow rate ratio of the balance between the oxidation process and H (hfac) is about 1 : 1 is about.
상기 회절격자(132)는 소자 내부의 빛을 외부로 반사시켜야 하므로 반사각이 조절될 필요가 있으며, 반사각을 조절하기 위하여 RF Power, Substrate bias, Operation pressure, Substrate temperature, 가스 조성비 등의 식각 조건을 조정함으로써 요철패턴의 프로파일을 필요에 따라 정교하게 형성시킬 수 있다.Since the
본 발명의 실시예에서는, 상기 두번째 건식 식각 방식이 이용되는 것으로 한다.In an embodiment of the present invention, the second dry etching method is used.
상기 회절격자(132)는 마스크 패턴(152b)의 형태에 따라 일정한 간격을 가지는 줄홈(Grid, Grating) 형태를 이루게 되는데, 줄홈 사이의 간격은 활성층(140)에서 발굉되는 빛의 파장보다 길게 형성되어야 한다.The
본 발명에 의한 회절 격자(132)는 편광 특성 보다는 회절 특성을 이용한 것으로서, 보강 간섭과 상쇄 간섭 현상을 이용하여 빛의 진행 경로를 변경하고 따라 서 반도체층과 대기(air)의 계면 상에서의 임계각이 (작게)변화될 수 있다. 따라서, 광자가 계면에서 반사되어 반도체 내부에 갇히게 되는 현상을 방지할 수 있고 외부로 방출되는 빛의 양을 증가시킬 수 있게 된다.The
또한, 상기 회절격자(132)는 n형 전극(180)의 증착 영역 뿐만 아니라, p형 전극(170)의 증착 영역에 형성되어 p형 전극(170)에서 반사된 빛을 외부로 유도할 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 n형 전극(180)의 증착 영역에만 형성되는 것으로 한다.In addition, the
이와 같이 하여, 회절 격자(132)가 형성되면 감광재 제거 용액을 이용하여 마스크 패턴(152a, 152b)을 제거하고(S145), n형 반도체층(130)의 회절격자(132)위로 n형 전극(180)이 증착되고, 투명전극층(160) 위로 p형 전극(170)이 증착된다(S150).In this manner, when the
상기 n형 전극(180)이 반사전극으로 형성되는 경우, 회절격자(132)와 아울러 반사 효과가 극대화될 수 있으며, p형 전극(170) 역시 반사전극으로 구비될 수 있다.When the n-
반사전극은 반사 물질을 포함한 금속 재질로 이루어져 본딩 패드의 역할을 하는데, Ag 또는 Al과 같은 반사 물질을 포함하여 단일층 또는 다층 구조를 이룰 수 있고, 전면 반사전극을 이루는 경우 단일층 구조로 형성된다.The reflective electrode is made of a metallic material including a reflective material, and serves as a bonding pad. The reflective electrode may include a reflective material such as Ag or Al to form a single layer or a multilayer structure, and when the front reflective electrode is formed, a single layer structure is formed. .
또한, 상기 투명전극층(160)과 n형 전극(180)은 오믹전극의 역할을 하며, 가령, n형 전극(180)은 Ti, Al, Cr 등과 같은 재질로 오믹 전극층을 이룰 수 있다.In addition, the
반면, p형 전극(170)은 하부에 위치된 투명전극층(160)이 오믹 전극층을 이 루므로, Ni 등의 재질을 이용하여 본딩 패드로 구현되어도 그 기능은 충족된다.On the other hand, since the p-
이후, 래핑(lapping) 공정 및 폴리싱(Polishing) 공정을 통하여 상기 기판이 적정 두께로 연마될 수 있다.Thereafter, the substrate may be polished to an appropriate thickness through a lapping process and a polishing process.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, these are only examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have an abnormality within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not illustrated. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the nitride semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the following effects are obtained.
첫째, 반도체 발광소자와 대기의 계면에서, 임계각보다 큰 각으로 진행되는 빛의 경로를 수정하여 입사각이 임계각보다 작게할 수 있으므로, 소자 내부에 갇히게 되는 광자의 양을 감소시키고 외부 양자효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.First, at the interface between the semiconductor light emitting device and the atmosphere, the incident angle can be made smaller than the critical angle by modifying the path of light traveling at an angle larger than the critical angle, thereby reducing the amount of photons trapped inside the device and maximizing external quantum efficiency. It can be effective.
둘째, 마스크 패턴을 이용한 식각 공정 및 회절 격자 구조를 이용하여 광의 반사각을 정밀하게 제어할 수 있으며, 따라서 사용환경, 발광소자의 종류 등에 따라 최적의 외부 양자효율을 구현할 수 있는 효과가 있다.Second, the reflection angle of the light can be precisely controlled by using an etching process using a mask pattern and a diffraction grating structure, and thus, an optimum external quantum efficiency can be realized according to the use environment and the type of light emitting device.
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