KR20080079844A - 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 위치하고, N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층을 포함하되, 상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서 상기 N형 반도체층의 하부 일부와 상기 활성층과 상기 P형 반도체층이 부분적으로 제거된 화합물 반도체층들과, 상기 P형 반도체층의 일부가 드러나도록 오픈된 영역을 가지며 상기 화합물 반도체층을 덮는 절연층과, 상기 절연층의 오픈된 영역을 통해 상기 P형 반도체층에 형성된 오믹 전극과, 상기 오믹 전극 및 절연층과 상기 도전성 기판 사이에 개재되는 금속 반사층을 포함하는 수직형 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명에 의하면, 오믹 전극이 P형 반도체층에 부분적으로 형성되어 있음에 따라 도전성 기판으로 향한 광의 일부만이 오믹 전극을 투과하고 대부분의 광은 오믹 전극을 투과하지 않고 금속 반사층에서 반사된다. 따라서, 오믹 전극에 의한 광손실을 감소시킬 수 있어 발광효율을 향상시킬 수 있다.
수직형 발광 다이오드, 오믹 전극, 반사층, 도전성 기판

Description

수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법{VERTICAL LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드에 형성된 절연층에 의해 화합물 반도체층이 이격된 형상을 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
15 : N형 반도체층 17 : 활성층
19 : P형 반도체층 21 : 오믹 전극층
23 : 금속 반사층 25 : 접착층
31 : 도전성 기판 33 : 전극 패드
51 : 희생 기판 53 : 버퍼층
55: N형 반도체층 57 : 활성층
59 : P형 반도체층 60 : 절연층
61 : 절연층 오픈 영역 71 : 오믹 전극
73 : 금속 반사층 75 : 접착층
81 : 도전성 기판 83 : 전극 패드
본 발명은 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 화합물 반도체층을 부분적으로 메사 에칭하고, 메사 에칭에 의해 제거되지 않은 P형 반도체층상에 부분적으로 오믹 전극을 형성한 후 화합물 반도체층에 금속 반사층 및 도전성 기판을 형성함으로써 광퍼짐 현상을 방지하여 광추출 효율을 향상시키는 수직형 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층, 특히 GaN은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 사용된다. 그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로, 발광 다이오드 구조를 제한하며, 기계적 화학적으로 매우 안정하여 절단 및 형상화(shaping) 등의 가공이 어렵고, 열전도율이 낮다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층들을 성장시킨 후, 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술이 연구되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 수직형 발광 다이오드는 도전성 기판(31)을 포함한다. 도전성 기판(31) 상에 N형 반도체층(15), 활성층(17) 및 P형 반도체층(19)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 또한, 화합물 반도체층들과 도전성 기판(31) 사이에 오믹 전극층(21), 금속 반사층(23) 및 접착층(25)이 개재된다.
화합물 반도체층들은 일반적으로 사파이어 기판과 같은 희생 기판(도시하지 않음) 상에 금속유기화학기상증착법 등을 사용하여 성장된다. 그 후, 화합물 반도체층들 상에 오믹 전극층(21), 금속 반사층(23) 및 접착층(25)이 형성되고, 도전성 기판(31)이 부착된다. 이어서, 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 기술 등을 사용하여 희생 기판이 화합물 반도체층들로부터 분리되고, N형 반도체층(15)이 노출된다. 그 후, 노출된 N형 반도체층(15) 상에 전극 패드(33)가 형성된다. 이에 따라, 열방출 성능이 우수한 도전성 기판(31)을 채택함으로써, 발광 다이오드의 발광 효율을 개선할 수 있으며, 수직형 구조를 갖는 도 1의 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
이러한 수직형 발광 다이오드는 발광 효율을 향상시키기 위해 도전성 기판(31)으로 향하는 광을 반사시키기 위해 금속 반사층(23)을 채택하고 있으며, 또한 화합물 반도체층들과 금속 반사층(23)의 접촉저항을 감소시키기 위해 오믹 전극층(21)을 채택하고 있다. 따라서, 도전성 기판(31)으로 향하는 광은 오믹 전극층(21)을 투과한 후, 금속 반사층(23)에서 반사되어 다시 오믹 전극층(21)을 투과하여 상부쪽으로 방출되기 때문에, 오믹 전극층(21)은 투명한 물질층으로 형성된다.
그러나, 투명한 물질층으로 오믹 전극층(21)을 형성하더라도, 그 두께가 증가함에 따라 광투과율이 급격히 감소하고 광 흡수율이 증가하여 오믹 전극층(21)에 의한 광손실이 증가한다.
한편, 광 흡수를 방지하기 위해 오믹 전극층(21)을 얇게 형성할 경우, 오믹 전극층(21)과 화합물 반도체층(19) 사이에 안정된 오믹접촉이 형성되지 못해 접촉저항이 불균일해져서 국부적으로 전류가 집중되며 순방향 전압이 상승하는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 오믹 전극층(21)과 금속 반사층(23)이 화합물 반도체층에 평평한 형태로 증착됨으로 인해 도전성 기판(31)과 전극 패드(33)간에 최단 거리로 전류가 흐르기 때문에 전류 집중 현상이 더욱 발생할 수 있다.
아울러, 오믹 전극층(21)과 금속 반사층(23)이 P형 반도체층상에 평평한 형 태로 증착됨으로 인해 활성층에서 발생되어 도전성 기판(31)으로 향하는 광이 금속 반사층(23)에 의해 평면으로 반사되기 때문에 빛의 퍼짐 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 화합물 반도체층에 오믹 전극층 및 금속 반사층이 증착되는 구조를 변경하여 종래의 수직형 발광 다이오드에서 화합물 반도체층에 오믹 전극층 및 금속 반사층이 평평하게 형성됨으로 인해 발생되던 문제점을 해결하는 데 있다.
이러한 기술적 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 위치하고, N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층을 포함하되, 상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서 상기 N형 반도체층의 하부 일부와 상기 활성층과 상기 P형 반도체층이 부분적으로 제거된 화합물 반도체층들과, 상기 P형 반도체층의 일부가 드러나도록 오픈된 영역을 가지며 상기 화합물 반도체층을 덮는 절연층과, 상기 절연층의 오픈된 영역을 통해 상기 P형 반도체층에 형성된 오믹 전극과, 상기 오믹 전극 및 절연층과 상기 도전성 기판 사이에 개재되는 금속 반사층을 포함하는 수직형 발광 다이오드를 제공한다.
바람직하게 상기 오믹 전극은 아일랜드들의 행렬 구조로 이루어질 수 있다.
바람직하게 상기 수직형 발광 다이오드는 상기 도전성 기판에 대향하는 상기 화합물 반도체층들 상에 위치하는 전극 패드를 더 포함한다.
바람직하게 상기 화합물 반도체층은, 상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서 N형 반도체층의 하부 일부와 상기 활성층과 상기 P형 반도체층이 부분적으로 제거된 상태에서 경사진 면을 가진다.
바람직하게 상기 화합물 반도체층은, 상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서, N형 반도체층의 하부 일부와 활성층과 P형 반도체층이 하나 이상의 아일랜드 형태로 서로 이격되어 둘 이상 부분으로 이루어질 수 있다.
바람직하게 상기 수직형 발광 다이오드는 상기 금속 반사층과 상기 도전성 기판 사이에 확산방지층 및 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 희생 기판 상에 N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층이 차례대로 적층된 화합물 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 N형 반도체층의 일부가 드러나도록 화합물 반도체층을 메사 에칭하는 단계와, 상기 메사 에칭을 통해 제거되지 않은 상기 P형 반도체층의 일부가 드러나도록 상기 화합물 반도체층상에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층이 형성되지 않은 상기 P형 반도체층 상부에 오믹 전극을 형성하는 단계와, 상기 절연층 및 오믹 전극이 형성된 상기 화합물 반도체층상에 금속 반사층 및 도전성 기판을 형성하는 단계와, 상기 희생 기판을 분리하는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
바람직하게 상기 메사 에칭단계는, 상기 드러난 N형 반도체의 바닥면에 대하여 상기 화합물 반도체층이 경사진 면을 가지도록 메사 에칭한다.
바람직하게 상기 메사 에칭단계는, 상기 N형 반도체층의 일부는 연결된 상태에서, N형 반도체층의 다른 일부와 활성층과 P형 반도체층이 하나 이상의 아일랜드 형태로 서로 이격되도록 상기 화합물 반도체층의 둘 이상 부분을 메사 에칭할 수 있다.
바람직하게 상기 수직형 발광 다이오드 제조 방법은 상기 도전성 기판을 형성하기 전, 상기 금속 반사층에 확산방지층 및 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 도전성 기판(81) 상에 N형 반도체층(55), 활성층(57), P형 반도체층(59)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 도전성 기판(81)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판일 수 있다. 한편, 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체층들이다.
화합물 반도체층들은 N형 반도체층(55)의 상측 일부는 서로 연결된 상태에서 N형 반도체층(55)의 하부 일부와 활성층(57)과 P형 반도체층은 부분적으로 제거되어 경사진 측면의 형상을 가지고 서로 이격되어 있으며, 서로 이격된 N형 반도체층(55)의 하부 일부와 활성층(57)과 P형 반도체층은 절연층(60)에 의해 덮여져 있다.
절연층(60)에 의해 덮여진 화합물 반도체층들과 도전성 기판(81) 사이에 오믹 전극(71)이 개재된다. 오믹 전극(71)은 화합물 반도체층을 덮고 있는 절연층(60)중에서 오픈된 영역을 통하여 P형 반도체층(59)에 오믹접촉된다. 오믹 전극(71)은 절연층(60)에 의해 서로 이격되어 아일랜드들의 행렬 패턴으로 형성될 수 있다. 오믹 전극(71)은 전류분산을 위해 P형 반도체층(59)의 넓은 면에 걸쳐 고르게 분포하는 것이 바람직하다. 오믹 전극(71)은 그것이 접촉하는 화합물 반도체층에 오믹 접촉하는 금속 또는 금속산화물로 형성된다.
한편, 오믹 전극(71) 및 절연층(60)이 형성된 화합물 반도체층과 도전성 기판(81) 사이에 금속 반사층(73)이 형성된다. 금속 반사층(73)은 반사율이 큰 금속물질, 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 또는 로듐(Rh)으로 형성될 수 있다. 금속 반사층(73)은 오믹 전극(71)을 통해 화합물 반도체층들에 접촉될 수 있다.
또한, 금속 반사층(73)과 도전성 기판(81) 사이에 접착층(75)이 채워져 개재될 수 있다. 접착층(75)은 도전성 기판(81)과 금속 반사층(73)의 접착력을 향상시켜 도전성 기판(81)이 금속 반사층(73)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다. 접착층(75)과 금속 반사층(73) 사이에 확산방지층(미도시됨)이 개재될 수 있다. 확산 방지층은 접착층(75) 또는 도전성 기판(81)으로부터 금속원소들이 금속 반사층(73)으로 확산되는 것을 방지하여 금속 반사층(73)의 반사도를 유지시킨다.
한편, 도전성 기판(81)에 대향하여 화합물 반도체층들의 상부면에 전극 패드(83)가 위치한다. 이에 따라, 도전성 기판(81)과 전극 패드(83)를 통해 전류를 공급함으로써 광을 방출할 수 있다.
종래의 수직형 발광 다이오드는 금속 반사층(도 1의 23)과 화합물 반도체층들 사이에 오믹 전극층(도 1의 21)을 갖는다. 따라서, 도전성 기판(31)으로 향한 광은 오믹 전극층(21)을 투과한 후 금속 반사층(23)에서 반사되므로, 오믹 전극층(21)에 의한 광흡수에 의해 광손실이 발생된다.
이에 반해, 본 발명의 실시예에 따르면, 오믹 전극(71)이 P형 반도체층(59)에 부분적으로 형성되어 있음에 따라 도전성 기판(81)으로 향한 광의 일부만이 오믹 전극(71)을 투과하고 대부분의 광은 오믹 전극(71)을 투과하지 않고 금속 반사층(73)에서 반사된다. 따라서, 오믹 전극(71)에 의한 광손실을 감소시킬 수 있어 발광효율을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, 화합물 반도체층이 경사진 측면을 가지는 형상으로 이루어진 상태에서 그 경사진 측면에 금속 반사층(73)이 형성됨에 따라 활성층(57)에서 발생되어 도전성 기판(81)으로 향하는 광을 경사진 면에서 반사시킴으로써 내부 반사율을 향상시킬 수 있게 되고, 오목 거울의 역할을 수행함으로써 광이 퍼지지 않고 반사될 수 있게 한다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 희생 기판(51) 상에 화합물 반도체층들이 형성된다. 희생 기판(51)은 사파이어 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 이종기판일 수 있다. 화합물 반도체층들은 N형 반도체층(55), 활성층(57), P형 반도체층(59)을 포함한다. 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체층들로, 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정에 의해 성장될 수 있다.
한편, 화합물 반도체층들이 희생 기판(51) 상에 형성되기 전에 버퍼층(53)이 형성될 수 있다. 버퍼층(53)은 희생 기판(51)과 화합물 반도체층들의 격자 부정합을 완화하기 위해 채택되며, 일반적으로 질화갈륨 계열의 물질층일 수 있다.
도 4를 참조하면, 희생 기판(51)위에 N형 반도체층(55), 활성층(57), P형 반도체층(59)이 형성된 상태에서 N형 반도체층(55), 활성층(57), P형 반도체층(59)위에 PR 패턴을 형성한 후 N형 반도체층(55)의 일부가 드러날 때까지 메사 에칭한다. 메사 에칭에 의해 N형 반도체층(55)의 일부와, 활성층(57)과, P형 반도체층(59)이 부분적으로 제거됨에 따라 화합물 반도체층은 아일랜드 형태로 서로 이격되어진다.
이때, 서로 이격된 각 화합물 반도체층들은 N형 반도체층(55)의 노출된 면에 대하여 경사진 측면을 가지도록 메사 에칭을 수행하는 것이 바람직하다. 이에 따라 메사 에칭에 의해 제거된 부분은 아래는 좁고 윗부분은 넓은 컵형상을 가지게 되고, 메사 에칭되지 않고 남아있는 부분은 측벽들이 위로 갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 형성된다.
이를 위해서는 직각의 측벽을 가지는 PR 패턴(미도시됨)을 형성한 다음 리플 로우(reflow) 공정을 통해 PR 패턴의 측벽을 경사지도록 형성한다.
이렇게 하면, 경사진 측벽을 가지는 PR 패턴이 화합물 반도체층에 전사되어 메사 에칭후 남아있는 화합물 반도체층의 측벽이 경사지게 형성된다. 이러한 메사 공정을 위해 리프트 오프(lift-off) 또는 리소그래피 기법이 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면 메사 에칭된 화합물 반도체층 상에 SiO2 로 이루어지는 절연층(60)을 무반사 두께로 형성한다. 이때, 절연층(60)은 메사 에칭되지 않은 화합물 반도체층의 상부가 노출되도록 하기 위한 오픈 영역(61)을 가지며 화합물 반도체층의 상부에 전체적으로 덮는다.
도 6을 참조하면, 화합물 반도체층을 덮는 절연층(60)의 오픈 영역(61)에 의해 노출된 P형 반도체층(59)상에 오믹 전극(71)이 형성된다. 오믹 전극(71)은 P형 반도체층(59)과 오믹접촉하는 물질을 포함한다. 예컨대, 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 티탄(Ti) 또는 금(Au)을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
오믹 전극(71)은 리소그래피 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 오픈 영역(61)을 가지는 절연층(60)으로 덮여진 P형 반도체층(59) 상에 오믹 전극층(도시하지 않음)을 형성하고, 오믹 전극층 상에 리소그래피 기술을 사용하여 오믹 전극(71)에 대응하는 감광제 패턴을 형성한다. 오믹 전극층은 단일층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수층들로 이루어진 적층일 수 있다. 또한, 감광제 패턴은 오믹 전극층을 노출시키는 개구부들을 갖는다. 이어서, 감광제 패턴을 식각 마스크로 사용하여 오믹 전극층을 식각함으로써 오믹 전극(71)이 형성될 수 있다.
한편, 오믹 전극(71)은 리프트-오프(lift-off) 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 감광제를 사용하여 절연층(60)의 오픈 영역(61)에 의해 노출된 P형 반도체층(59)의 상부면을 노출시키는 개구부를 갖는 감광제 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 그 위에 오믹 전극층(도시하지 않음)을 형성한다. 오믹 전극층은 감광제 패턴의 개구부를 채우고, 또한 감광제 패턴 상부에도 형성될 수 있다. 이어서, 개구부들을 채우는 오믹 전극층을 잔류시키고, 감광제와 중첩된 오믹 전극층을 감광제와 함께 제거함으로써, 오믹 전극(71)이 형성된다. 오믹 전극(71)은 P형 반도체층(59)과 오믹접촉 하도록 필요에 따라 열처리될 수 있다.
도 7을 참조하면, 오믹 전극(71) 및 절연층(60)이 형성된 화합물 반도체층 상에 금속 반사층(73)을 형성한다. 금속 반사층(73)은 예컨대, 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 또는 로듐(Rh)으로 도금 또는 증착기술을 사용하여 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 금속 반사층(73) 상에 도전성 기판(81)이 형성된다. 도전성 기판(81)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판을 화합물 반도체층들 상에 부착하여 형성될 수 있다. 이때, 도전성 기판(81)은 접착층(75)을 통해 금속 반사층(73)에 부착될 수 있다. 이때, 확산방지층(미도시됨)이 접착층(75)을 형성하기 전에 금속 반사층(73) 상에 형성될 수 있다.
한편, 도전성 기판(81)은 도금기술을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 금속 반사층(73) 상에 Cu 또는 Ni 등의 금속을 도금함으로써 도전성 기판(81)이 형성될 수 있으며, 금속원소의 확산을 방지하기 위한 확산방지층(미도시됨) 및/또는 접착력을 향상시키기 위한 접착층(75)이 추가될 수 있다.
도 9를 참조하면, 희생 기판(51)이 화합물 반도체층들로부터 분리된다. 희생 기판(51)은 레이저 리프트 오프(LLO) 기술 또는 다른 기계적 방법이나 화학적 방법에 의해 분리될 수 있다. 이때, 버퍼층(53)도 함께 제거되어 N형 반도체층(55)이 노출된다.
이어서, 전극 패드(83)가 N형 반도체층(55) 상에 형성된다. 이에 따라 도 2의 수직형 발광 다이오드가 제조된다. 전극 패드(83)는 N형 반도체층(55)에 오믹콘택된다.
한편, 전극 패드(83)를 형성하기 전, N형 반도체층(55) 상에 투명전극(도시하지 않음)이 형성될 수도 있다. 투명전극이 N형 반도체층(55)에 오믹접촉되고, 전극 패드(83)는 투명전극 상에 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드는 화합물 반도체층에 부분적으로 메사 에칭된 후 절연층에 의해 이격된 화합물 반도체층의 형상은 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 벌집 모양의 육각형 행렬 배열이 구조로 이루어질 수 있다. 그 외에도 사각, 원, 삼각의 행렬 배열이 가능하다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에서는 희생 기판위에 N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층이 적층된 화합물 반도체층을 형성한 후 메사 에칭을 통해 경사면을 가지는 수직형 발광 다이오드에 대하여 설명하였지만, 경사면을 두는 것은 내부 반사효율을 더욱 향상시키기 위한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 의하면, 희생 기판위에 N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층이 적층된 화합물 반도체층을 형성하고, 메사 에칭을 통해 N형 반도체층의 일부와, 활성층과, P형 반도체층을 부분적으로 제거하고 메사 에칭에 의해 제거되지 않고 남아있는 P형 반도체층에 오믹 전극을 형성한 후 경사진 측면에 금속 반사층을 형성하고 있다.
오믹 전극이 P형 반도체층에 부분적으로 형성되어 있음에 따라 도전성 기판으로 향한 광의 일부만이 오믹 전극을 투과하고 대부분의 광은 오믹 전극을 투과하지 않고 금속 반사층에서 반사된다. 따라서, 오믹 전극에 의한 광손실을 감소시킬 수 있어 발광효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 활성층에서 발생되어 도전성 기판쪽으로 진행하는 광이 경사지게 형성된 금속 반사층에 의해 반사됨으로써 내부 반사로 인해 내부 반사율을 높일 수 있음에 따라 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 금속 반사층이 경사지게 형성되어 있음에 따라 오목 거울의 역할을 함으로써 광을 집중시킬 수 있어 종래의 수직형 발광 다이오드에서 발견되는 광퍼짐를 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 도전성 기판과,
    상기 도전성 기판 상에 위치하고, N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층을 포함하되, 상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서 상기 N형 반도체층의 하부 일부와 상기 활성층과 상기 P형 반도체층이 부분적으로 제거된 화합물 반도체층들과,
    상기 P형 반도체층의 일부가 드러나도록 오픈된 영역을 가지며 상기 화합물 반도체층을 덮는 절연층과,
    상기 절연층의 오픈된 영역을 통해 상기 P형 반도체층에 형성된 오믹 전극과,
    상기 오믹 전극 및 절연층과 상기 도전성 기판 사이에 개재되는 금속 반사층을 포함하는 수직형 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오믹 전극은 아일랜드들의 행렬 구조로 이루어진 수직형 발광 다이오드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전성 기판에 대향하는 상기 화합물 반도체층들 상에 위치하는 전극 패드를 더 포함하는 수직형 발광 다이오드.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물 반도체층은,
    상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서 N형 반도체층의 하부 일부와 상기 활성층과 상기 P형 반도체층이 부분적으로 제거된 상태에서 경사진 면을 가지는 수직형 발광 다이오드.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화합물 반도체층은,
    상기 N형 반도체층의 상부 일부는 연결된 상태에서, N형 반도체층의 하부 일부와 활성층과 P형 반도체층이 하나 이상의 아일랜드 형태로 서로 이격되어 둘 이상 부분으로 이루어진 수직형 발광 다이오드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 반사층과 상기 도전성 기판 사이에 확산방지층 및 접착층을 더 포함하는 수직형 발광 다이오드.
  7. 희생 기판 상에 N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층이 차례대로 적층된 화합물 반도체층을 형성하는 단계와,
    상기 N형 반도체층의 일부가 드러나도록 화합물 반도체층을 메사 에칭하는 단계와,
    상기 메사 에칭을 통해 제거되지 않은 상기 P형 반도체층의 일부가 드러나도록 상기 화합물 반도체층상에 절연층을 형성하는 단계와,
    상기 절연층이 형성되지 않은 상기 P형 반도체층 상부에 오믹 전극을 형성하는 단계와,
    상기 절연층 및 오믹 전극이 형성된 상기 화합물 반도체층상에 금속 반사층 및 도전성 기판을 형성하는 단계와,
    상기 희생 기판을 분리하는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 메사 에칭단계는,
    상기 드러난 N형 반도체의 바닥면에 대하여 상기 화합물 반도체층이 경사진 면을 가지도록 메사 에칭하는 수직형 발광 다이오드 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 메사 에칭단계는,
    상기 N형 반도체층의 일부는 연결된 상태에서, N형 반도체층의 다른 일부와 활성층과 P형 반도체층이 하나 이상의 아일랜드 형태로 서로 이격되도록 상기 화합물 반도체층의 둘이상 부분을 메사 에칭하는 수직형 발광 다이오드 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 도전성 기판을 형성하기 전, 상기 금속 반사층에 확산방지층 및 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 수직형 발광 다이오드 제조방법.
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