KR20090018451A - Vertically structured gan type light emitting diode device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수직구조(수직전극형) 질화갈륨계(GaN) 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라 칭함) 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 표면요철을 구비한 수직 구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical structure (vertical electrode) gallium nitride based (GaN) light emitting diode (LED) device and a method of manufacturing the same. It relates to a method of manufacturing a vertical structure gallium nitride-based LED device having a surface irregularities.
일반적으로, 질화갈륨계 LED 소자는 사파이어 기판 위에 성장하지만, 이러한 사파이어 기판은 단단하고 전기적으로 부도체이며 열전도 특성이 좋지 않아 질화갈륨계 LED 소자의 크기를 줄여 제조원가를 절감하거나, 광출력 및 칩의 특성을 개선시키는데는 한계가 있었다. 특히, LED 소자의 고출력화를 위해서는 대전류 인가가 필수이므로, LED 소자의 열 방출 문제를 해결하는 것이 매우 중요하다.In general, gallium nitride-based LED devices grow on sapphire substrates, but these sapphire substrates are hard, electrically nonconducting, and have poor thermal conductivity, which reduces the size of gallium nitride-based LED devices, thereby reducing manufacturing costs, or reducing light output and chip characteristics. There was a limit to the improvement. In particular, in order to increase the output power of the LED device is required to apply a large current, it is very important to solve the heat emission problem of the LED device.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로 종래에는 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off:LLO; 이하, 'LLO' 라 칭함) 기술에 의해 사파이어 기판을 제거한 수직구 조 질화갈륨계 LED 소자가 제안되었다.As a means to solve this problem, a vertically structured gallium nitride based LED device in which a sapphire substrate is removed by a laser lift-off (LLO) technique has been proposed.
그러면, 이하 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 종래 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a conventional vertical gallium nitride based LED device will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1G.
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.1A through 1G are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a vertical gallium nitride based LED device according to the prior art.
우선, 도 1a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(110) 상에 질화갈륨계 반도체층으로 이루어진 발광 구조물(120)을 형성한다. 이때, 상기 발광 구조물(120)은 상기 사파이어 기판(110) 표면으로부터 n형 질화갈륨층(121)과 활성층(122) 및 p형 질화갈륨층(123)이 순차적으로 적층되어 있는 다층 구조를 가진다.First, as shown in FIG. 1A, a
이어, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화갈륨층(123) 상에 p형 전극(130)을 형성한 다음, 상기 p형 전극(130) 상에 구조지지층(150)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a p-
그런 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이, LLO 공정을 통해 상기 사파이어 기판(110)을 제거한다.Thereafter, as shown in FIG. 1C, the
이어, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 사파이어 기판(도시하지 않음)으로부터 분리되어 노출된 상기 n형 질화갈륨층(121)의 표면 일부분을 습식 식각하여 n형 질화갈륨층(121) 표면 상에 요철 패턴(160)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1D, a portion of the surface of the n-type
그런 다음, 도 1e에 도시한 바와 같이, 상기 요철 패턴(160)이 형성된 n형 질화갈륨층(121)의 표면 일부분을 소정 깊이만큼 건식 식각하여 n형 전극 형성 영역을 정의하는 트렌치(170)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 1E, a portion of the surface of the n-type
이어, 도 1f에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화갈륨층(121) 내에 형성된 트렌치(170)에 도전성 물질을 증착하여 n형 전극(180)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1F, a conductive material is deposited on the
그러나, 상기 요철 패턴(160)을 습식 식각 공정에 의해 형성하게 되면, 일반적으로 n형 질화갈륨층(121)의 경우 식각율(etch rate)이 높기 때문에 도 1e의 "A"와 같이 n형 질화갈륨층(121)이 과도(over) 식각되어 그 아래 위치하는 활성층(122)의 일부분이 손상되는 문제가 있다.However, when the concave-
또한, 종래에는 상기 트렌치(170)의 깊이를 제어하기 위하여 별도의 EPD(End Point Detector) 기능을 수행하는 제어기를 통해 식각량의 변화를 나타내는 신호를 수시로 체크해야 하는 등 공정에 있어서 번거로운 문제가 있다.In addition, conventionally, in order to control the depth of the
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따라 수직구조 질화갈륨계 LED 소자를 제조하게 되면, 상기 문제점들로 인하여 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 특성 및 신뢰성이 낮아지는 문제가 있다.As described above, when manufacturing the vertical gallium nitride-based LED device according to the prior art, there is a problem that the characteristics and reliability of the vertical gallium nitride-based LED device is lowered due to the above problems.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, n형 질화갈륨층 내에 불순물이 도핑되지 않은 질화갈륨층을 더 포함하고, 이를 n형 질화갈륨층 표면에 요철 패턴을 형성하기 위한 습식 식각시, 식각정지막으로 사용함으로써, 하부층의 손상없이 습식 식각 공정을 안정적으로 진행할 수 있는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention further includes a gallium nitride layer which is not doped with an impurity in the n-type gallium nitride layer, and when wet etching to form an uneven pattern on the n-type gallium nitride layer surface The present invention provides a vertical structure gallium nitride-based LED device capable of stably performing a wet etching process without damaging an underlying layer, and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 투명 기판을 준비하는 단계와, 상 기 투명 기판 상에 제1 n형 질화갈륨층을 형성하는 단계와, 상기 제1 n형 질화갈륨층 상에 식각정지막을 형성하는 단계와, 상기 식각정지막 상에 제2 n형 질화갈륨층을 형성하는 단계와, 상기 제2 n형 질화갈륨층 상에 활성층 및 p형 질화갈륨층을 순차 형성하는 단계와, 상기 p형 질화갈륨층 상에 p형 전극을 형성하는 단계와, 상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계와, 상기 투명 기판을 제거하여 상기 제1 n형 질화갈륨층을 노출하는 단계와, 상기 노출된 제1 n형 질화갈륨층 표면을 습식 식각하여 요철 패턴을 형성하는 단계와, 상기 요철 패턴이 형성된 제1 n형 질화갈륨층 및 식각정지막을 건식 식각하여 제2 n형 질화갈륨층의 일부분을 노출하는 단계 및 상기 노출된 제2 n형 질화갈륨층 상에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of preparing a transparent substrate, forming a first n-type gallium nitride layer on the transparent substrate, the etch stop on the first n-type gallium nitride layer Forming a film, forming a second n-type gallium nitride layer on the etch stop layer, sequentially forming an active layer and a p-type gallium nitride layer on the second n-type gallium nitride layer, and forming a p-type electrode on the p-type gallium nitride layer, forming a structure support layer on the p-type electrode, removing the transparent substrate to expose the first n-type gallium nitride layer, Wet etching the exposed surface of the first n-type gallium nitride layer to form an uneven pattern, and dry-etching the first n-type gallium nitride layer and the etch stop layer on which the uneven pattern is formed to form the second n-type gallium nitride layer. Exposing a portion and the exposed second n It provides a method for producing the vertical structure GaN-based LED element comprises the step of forming an n-type electrode on the gallium nitride layer.
상기한 목적을 달성하기 위해, 다른 본 발명은 n형 전극과, 상기 n형 전극 하면에 형성되어 있으며, 상기 n형 전극과 접하는 표면 일부분이 요철 패턴을 갖는 제1 n형 질화갈륨층과, 상기 제1 n형 질화갈륨층 하면에 형성된 식각정지막과, 상기 식각정지막 하면에 형성된 제2 n형 질화갈륨층과, 상기 제2 n형 질화갈륨층 하면에 형성된 활성층과, 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화갈륨층과, 상기 p형 질화갈륨층 하면에 형성된 p형 전극 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층;을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자를 제공한다.Another object of the present invention is to form an n-type electrode, a first n-type gallium nitride layer formed on the lower surface of the n-type electrode, the surface portion contacting the n-type electrode having an uneven pattern, and the An etch stop layer formed on the bottom surface of the first n-type gallium nitride layer, a second n-type gallium nitride layer formed on the bottom surface of the etch stop layer, an active layer formed on the bottom surface of the second n-type gallium nitride layer, and a bottom surface of the active layer It provides a vertical gallium nitride-based LED device comprising a p-type gallium nitride layer, a p-type electrode formed on the lower surface of the p-type gallium nitride layer and a structure support layer formed on the lower surface of the p-type electrode.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기 식각정지막은, 불순물이 도핑되지 않은 질화갈륨층을 100nm 내지 1000nm 범위의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Further, in the vertically structured gallium nitride based LED device of the present invention and a method of manufacturing the same, the etch stop layer is preferably formed of a gallium nitride layer doped with impurities in a thickness range of 100nm to 1000nm.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기 n형 질화갈륨층 표면을 습식 식각하는 단계는, 화학적 습식 식각법, 전기 화학적 습식 식각법 및 광 화학적 습식 식각법으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 습식 식각법으로 진행하거나 둘 이상의 습식 식각법을 조합하여 진행하는 것이 바람직하다.Further, in the vertically structured gallium nitride based LED device of the present invention and a method of manufacturing the same, the step of wet etching the surface of the n-type gallium nitride layer, the chemical wet etching, electrochemical wet etching and photochemical wet etching method It is preferable to proceed with one wet etching method selected from the group consisting of, or to combine two or more wet etching methods.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기 습식 식각법은, 식각 용액으로 KOH 용액 또는 H3PO4 용액을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the vertically structured gallium nitride-based LED device of the present invention and its manufacturing method, the wet etching method, it is preferable to use a KOH solution or H 3 PO 4 solution as an etching solution.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기 p형 전극 상에 구조지지층을 형성하는 단계 이전에, 상기 p형 전극 상에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the vertical structure gallium nitride-based LED device of the present invention and a method of manufacturing the same, before the step of forming a structure supporting layer on the p-type electrode, further comprising the step of forming an adhesive layer on the p-type electrode desirable.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기 기판은, 사파이어, 징크 옥사이드, 갈륨 나이트라이드, 실리콘 카바이드 및 알루미늄 나이트라이드로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.Further, in the vertically structured gallium nitride-based LED device of the present invention and a method of manufacturing the same, the substrate, using any one material selected from the group consisting of sapphire, zinc oxide, gallium nitride, silicon carbide and aluminum nitride It is preferable to form.
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기 n형 질화갈륨층과 활성층 및 p형 질화갈륨층은, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질로 형성하는 것이 바람직하다.Further, in the vertically structured gallium nitride-based LED device of the present invention and a method for manufacturing the same, the n-type gallium nitride layer, the active layer and the p-type gallium nitride layer, Al x In y Ga (1-xy) N composition formula (where 0≤x≤ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1).
또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에서, 상기구조지지층은 상기 p형 전극 상에 도금 결정핵층을 형성한 다음, 이를 결정핵으로 사용하여 형성하거나, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, Ge 기판 또는 금속층 등을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in the vertical structure gallium nitride-based LED device of the present invention and a method of manufacturing the same, the structure supporting layer is formed by forming a plating crystal nucleus layer on the p-type electrode, and then using it as a crystal nucleus, or silicon (Si) It is preferable to form using a substrate, a GaAs substrate, a Ge substrate or a metal layer.
본 발명은 n형 질화갈륨층 내에 n형 질화갈륨층보다 식각율이 낮은 막을 더 포함하고, 이를 n형 질화갈륨층 표면에 요철 패턴을 형성하기 위한 습식 식각시, 식각정지막으로 사용함으로써, n형 질화갈륨층 하부에 위치하는 활성층의 손상없이 습식 식각 공정을 안정적으로 진행할 수 있다.The present invention further includes a film having a lower etch rate than the n-type gallium nitride layer in the n-type gallium nitride layer, and by using this as a etch stop layer during wet etching for forming an uneven pattern on the n-type gallium nitride layer surface The wet etching process can be stably performed without damaging the active layer located below the type gallium nitride layer.
또한, 상기 식각정지막의 다른 식각율을 통해 별도의 식각량 분석없이 n형 질화갈륨층 내에 n형 전극 형성영역을 정의하는 트렌치를 건식식각 공정을 통해 용이하게 형성할 수 있다.In addition, through other etching rates of the etch stop layer, a trench defining an n-type electrode formation region in the n-type gallium nitride layer may be easily formed through a dry etching process without an additional etching amount analysis.
따라서, 본 발명은 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전반적인 LED 소자의 제조 수율을 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention can improve the light extraction efficiency of the vertical gallium nitride-based LED device as well as improve the overall manufacturing yield of the LED device.
본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자 및 그의 제조방법에 대한 구체적인 기술적 구성에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.Details of the technical structure of the vertical structure gallium nitride-based LED device and its manufacturing method of the present invention will be clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.
실시예Example
이하, 첨부된 도 2a 내지 도 2f 및 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a vertical gallium nitride based LED device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2F and FIG. 3.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a vertical gallium nitride based LED device according to an exemplary embodiment of the present invention.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 광투광성인 기판(110) 상에 버퍼층(도시하지 않음), n형 질화갈륨층(121), 활성층(122) 및 p형 질화갈륨층(123)이 순차 적층된 구조의 발광 구조물(120)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a buffer layer (not shown), an n-type
특히, 본 발명에 따른 상기 n형 질화갈륨층(121)은 제1 n형 질화갈륨층(121a)과 제2 n형 질화갈륨층(121b)으로 구분되어 있으며, 상기 제1 n형 질화갈륨층과 제2 n형 질화갈륨층이 접하는 계면에는 식각정지막(200)이 형성되어 있다. In particular, the n-type
상기 기판(110)은, 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며. 사파이어 이외에, 기판(110)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수 있다.The
상기 버퍼층(도시하지 않음)은, 상기 기판(110) 상에 제1 n형 질화갈륨층(121a)을 성장시키기 전에 상기 사파이어를 포함하여 형성된 기판(110)과의 격자정합을 향상시키기 위한 층으로, 일반적으로 AlN/GaN으로 형성되며, 소자의 특성 및 공정 조건에 따라 생략 가능하다.The buffer layer (not shown) is a layer for improving lattice matching with the
상기 n형 질화갈륨층(121), 활성층(122) 및 p형 질화갈륨층(123)은, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 반도체 물질일 수 있으며, 유기금속 화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD) 설비를 이용한 에피택셜(epitaxial) 성장법 등으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 질화갈륨층(121)은, n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다. 또한, 상기 p형 질화갈륨층(123)은, p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다. 그리고, 상기 활성층(122)은 다중 양자우물(Multi-Quantum Well) 구조의 InGaN/GaN층으로 형성될 수 있다.The n-type
한편, 상기 활성층(122)은 하나의 양자우물층 또는 더블헤테로 구조로도 형성될 수 있다. 또한, 상기 활성층(122)은 이를 구성하고 있는 인듐(In)의 양으로 다이오드가 녹색 발광소자인지 청색 발광소자인지를 결정한다. 보다 상세하게는 청색빛을 갖는 발광소자에 대해서는, 약 22% 범위의 인듐이 사용되며, 녹색빛을 갖는 발광소자에 대해서는, 약 40% 범위의 인듐이 사용된다. 즉, 상기 활성층(122) 을 형성하는데 사용되는 인듐의 양은 필요로 하는 청색 또는 녹색 파장에 따라 변한다.On the other hand, the
따라서, 상기 활성층(122)은 상술한 바와 같이, 질화갈륨계 LED 소자의 특성 및 신뢰성에 매우 큰 영향을 미치므로, 전반적인 질화갈륨계 LED 소자 제조 공정에 있어서, 크랙(crack) 또는 도전물 침투 등과 같은 불량으로부터 안전하게 보호해야한다.Therefore, the
본 발명은 상기 활성층(122)이 상기 n형 질화갈륨층(121) 표면에 요철패턴을 형성하는 습식 식각 공정에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 n형 질화갈륨층(121)을 이루는 제1 n형 질화갈륨층(121a)과 제2 n형 질화갈륨층(121b) 사이 계면에 식각정지막(200)을 더 형성한다.The present invention provides a first n of the n-type
이에 따라서, 상기 식각정지막(200)은 상기 활성층(122)과 접하고 있는 제2 n형 질화갈륨층(121b) 및 제1 n형 질화갈륨층(121a) 보다 식각율이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 이러한 물질로 불순물이 도핑되지 않은 질화갈륨층을 사용하고 있다.Accordingly, the
또한, 상기 식각정지막(200)은 정지막의 역할을 하기 위해서 100nm 내지 1000nm 범위의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the
그런 다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화갈륨층(123) 상에 p형 전극(130)을 형성한다. 이때, 상기 p형 질화갈륨층(123)은, 상기 n형 질화갈륨층(121)에 비해 상대적으로 전도성이 불량하며, 주로 1㎛ 이하의 얇은 두께로 형성될 뿐만 아니라 pn 접합에 매우 인접한 특성을 가지므로, 전기적, 열적 특성을 고 려하여 상기 p형 질화갈륨층(123)의 상부 전면에 오믹 특성과 광반사 특성을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 상기 p형 전극(130)은, 오믹 특성과 광반사 특성을 동시에 지닌 금속으로 이루어진 단층 또는 오믹 특성과 광반사 특성을 각각 지닌 금속이 순차 적층되어 이루어진 다층으로 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2B, a p-
이어, 상기 p형 전극(130) 상에 도금 결정핵층(140)을 이용하여 전해 도금 또는 무전해 도금하여 형성된 도금층으로 이루어진 구조지지층(150)을 형성한다.Subsequently, the
한편, 본 실시예에서는 상기 구조지지층(150)으로 도금 결정핵층(140)을 결정핵으로 사용하여 형성된 도금층을 설명하고 있으나, 이는 이에 한정되지 않으며, 상기 구조지지층은 최종적인 LED 소자의 지지층 및 전극으로서의 역할을 수행하는 것으로서, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, Ge 기판 또는 금속층 등을 이용하여 형성할 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the plating layer formed by using the plating
그런 다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, LLO 공정을 통해 상기 기판(110)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 2C, the
이어, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 기판(도시하지 않음)으로부터 분리되어 노출된 상기 n형 질화갈륨층(121)의 제1 n형 질화갈륨층(121a) 표면 일부분을 습식 식각하여 요철 패턴(160)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 2D, a portion of the surface of the first n-type
상기 제1 n형 질화갈륨층(121a)의 표면에 요철패턴(160)을 형성하기 위한 습식 식각은, 화학적 습식 식각법, 전기 화학적 습식 식각법 및 광 화학적 습식 식각법으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 습식 식각법으로 진행하거나 둘 이상의 습식 식각법을 조합하여 진행할 수 있다.The wet etching for forming the concave-
또한, 습식 식각 용액으로는 KOH 용액 또는 H3PO4 용액 등을 사용한다.In addition, as the wet etching solution, a KOH solution, a H 3 PO 4 solution, or the like is used.
이에 따라서, 본 발명은 상기 제1 n형 질화갈륨층(121a) 아래 위치하며, 이보다 식각율이 낮은 식각정지막(200)에 의해 습식 식각시, 하부막인 제2 n형 질화갈륨층(121b)의 손상 없이 안전하게 요철패턴(160)을 형성할 수 있다.Accordingly, the present invention is located below the first n-type
한편, 도 2d에서는 상기 제1 n형 질화갈륨층(121a) 전체 두께가 식각되어 상기 식각정지막(200) 표면 상에 요철패턴(160)이 형성된 상태를 도시하고 있으나, 이는 이에 한정되지 않고, 소자의 특성 및 공정 조건에 따라 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 n형 질화갈륨층(121a)의 상부 표면 일부분에만 요철패턴(160)을 형성할 수 있다. 여기서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법의 변형예를 설명하기 위해 나타낸 공정 단면도이다.In FIG. 2D, the entire thickness of the first n-type
그런 다음, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 요철 패턴(160)이 형성된 제1 n형 질화갈륨층(121) 및 그 아래 위치하는 식각정지막(200)의 일부분을 선택적으로 건식 식각하여 n형 전극 형성 영역을 정의하는 트렌치(170)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 2E, the first n-type
한편, 종래에는 상기 트렌치(170)의 깊이를 제어하기 위하여 별도의 EPD(End Point Detector) 기능을 수행하는 제어기를 통해 식각량의 변화를 나타내는 신호를 수시로 체크해야 하는 등 공정에 있어서 번거로운 문제가 있었으나, 본 발명은 상기 n형 질화갈륨층(121)과 식각정지막(200)의 서로 다른 식각율을 통해 별다른 분석없이 원하는 지점까지 식각하는 것이 가능하다.On the other hand, conventionally there was a problem in the process, such as having to check the signal indicating the change in the etching amount through the controller to perform a separate end point detector (EPD) function in order to control the depth of the
즉, 본 발명에 따른 상기 식각정지막(200)은 상기 n형 질화갈륨층(121)과 식각율을 비교하여 볼 때, 습식 식각율 및 건식 식각율 모두 상기 n형 질화갈륨 층(121) 보다 낮으며, 그에 따라 상기 트렌치(170)를 형성하는 식각 공정을 진행할 때, 상기 n형 질화갈륨층(121) 아래에 위치하는 식각정지막(200) 식각시 단위 시간 내에 식각되는 식각량이 현저히 감소됨을 알 수 있다.That is, the
이어, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화갈륨층(121) 내에 형성된 트렌치(170)에 오믹 특성을 갖는 도전성 물질을 증착하여 n형 전극(180)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 2F, a conductive material having ohmic characteristics is deposited on the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.1A to 1F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a vertical gallium nitride based LED device according to the prior art.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.2A to 2F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a vertical gallium nitride based LED device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 제조방법의 변형예를 설명하기 위해 나타낸 공정 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a modification of the manufacturing method of the vertical structure gallium nitride-based LED device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 기판 120 : 발광구조물110
121 : n형 질화갈륨층 122 : 활성층121: n-type gallium nitride layer 122: active layer
123 : p형 질화갈륨층 130 : p형 전극123: p-type gallium nitride layer 130: p-type electrode
150 : 구조지지층 160 : 요철패턴150: structural support layer 160: uneven pattern
170 : 트렌치 180 : n형 전극170: trench 180: n-type electrode
200 : 식각정지막200: etching stop film
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