KR20090056034A - Nitride semiconductor light-emitting device with current spreading pattern and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광 효율을 향상시키기 위해 전류 퍼짐 현상을 극대화하는 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a nitride semiconductor light emitting device for maximizing a current spreading phenomenon in order to improve luminous efficiency and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 질화물 반도체 발광소자의 하나인 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전자와 홀의 재결합을 기초로 발광하는 반도체소자로서, 광통신, 전자기기 등에서 광원으로 널리 사용되는 것이다. In general, a light emitting diode (LED), which is one of nitride semiconductor light emitting devices, is a semiconductor device that emits light based on recombination of electrons and holes, and is widely used as a light source in optical communication and electronic devices.
상기 발광 다이오드에 있어서, 발광하는 광의 주파수(혹은 파장)은 반도체소자에 사용되는 재료의 밴드 갭 함수로서, 작은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 낮은 에너지와 긴 파장의 광자가 발생하고, 넓은 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 사용하는 경우 짧은 파장의 광자가 발생한다. In the light emitting diode, the frequency (or wavelength) of light emitted is a band gap function of a material used in a semiconductor device. When using a semiconductor material having a small band gap, photons having a low energy and a long wavelength are generated. When using a semiconductor material having a band gap, photons of short wavelengths are generated.
예를 들어, AlGaInP 물질은 적색 파장의 광을 발생시키고, 실리콘 카바이드(SiC)와 Ⅲ족 질화물계 반도체, 특히 GaN는 청색 또는 자외선 파장의 광을 발생 시킨다. For example, AlGaInP materials generate red wavelengths of light, while silicon carbide (SiC) and group III nitride based semiconductors, particularly GaN, generate blue or ultraviolet wavelengths.
그 중에서, 갈륨계 발광다이오드는 GaN의 벌크 단결정체를 형성할 수 없기 때문에, GaN 결정의 성장에 적합한 기판을 사용하여야 하며, 대표적으로 사파이어 기판이 사용된다. Among them, gallium-based light emitting diodes cannot form GaN bulk single crystals, so a substrate suitable for the growth of GaN crystals should be used, and a sapphire substrate is typically used.
도 1a와 도1b는 종래의 플립-칩 구조의 질화물 발광 다이오드의 상면도 및 그 발광 다이오드의 A-A 단면도를 각각 도시한 도면으로서, 종래의 발광 다이오드(20)는 예를 들어 사파이어기판(21)의 상면에 순차적으로 버퍼층(22), n형 GaN 클래드층(23a), 활성층(23b), p형 GaN 클래드층(23c)이 형성되며, 이와 같이 형성된 활성층(23b)과 p형 GaN 클래드층(23c)를 건식 에칭하여, n형 GaN 클래드층(23a)의 일부를 노출시킨 후, 노출된 n형 GaN 클래드층(23a)의 상부에는 n측 전극(26), 에칭되지 않은 p형 GaN 클래드층(23c)의 상부에는 투명전극(24)을 개재한 후 p측 전극(25)을 형성한다. 1A and 1B show a top view of a nitride light emitting diode of a conventional flip-chip structure and an AA cross-sectional view of the light emitting diode, respectively, and the conventional
이후, p측 전극(25)과 n측 전극(26) 상에 각각 Au 또는 Au 합금으로 된 마이크로범퍼(microbump)(27,28)을 형성한다. Thereafter,
상기 발광 다이오드(20)는 도 1b에서 뒤집힌 상태에서 마운트 기판 또는 리드 프레임 등에 마이크로 범퍼(27,28)를 본딩 공정을 통해 장착한다. The
이와 같은 종래의 발광 다이오드는 발광 효율을 높이기 위하여 활성층의 표면을 불규칙하게 만들어 발광 면적을 넓히거나, 전극 면적을 줄여 발광면적을 넓혔지만, 이는 어느 정도 한계가 있어 공정을 진행하는데 어려움이 따르게 된다. Such a conventional light emitting diode has an irregular surface of the active layer in order to increase the luminous efficiency, thereby widening the light emitting area or widening the light emitting area by reducing the electrode area, but this has some limitations, thus making it difficult to proceed with the process.
특히, 종래의 질화물 발광 다이오드에서 n측 전극은 수직형 발광 다이오드에 서 빛이 방출되는 면 위에 있어 가능한 작은 면적으로 구현되어야 하나 그렇게 되면 구동전압이 올라가게 되고, 전류 퍼짐(current spreading) 효과가 감소 되어 실제 빛을 방출하는 활성층을 활용하지 못하게 된다. In particular, in the conventional nitride light emitting diode, the n-side electrode is located on the surface where light is emitted from the vertical light emitting diode, so that the n-side electrode should be implemented as small as possible. However, the driving voltage is increased, and the current spreading effect is reduced. As a result, the active layer emitting the actual light cannot be utilized.
따라서, 질화물 발광 다이오드의 광 효율을 증가시키기 위해 n측 전극의 면적 변화없이 전류 퍼짐 현상을 극대화하는 연구가 이슈로 부각되고 있다. Therefore, in order to increase the light efficiency of the nitride light emitting diode, a study for maximizing the current spreading phenomenon without changing the area of the n-side electrode has emerged as an issue.
본 발명은 n측 전극의 면적 변화없이 전류 퍼짐 패턴을 이용하여 전류 퍼짐 현상을 극대화하는 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device that maximizes the current spreading phenomenon using a current spreading pattern without changing the area of the n-side electrode.
본 발명의 다른 목적은 n측 전극의 면적 변화없이 전류 퍼짐 패턴을 이용하여 전류 퍼짐 현상을 극대화하는 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device that maximizes the current spreading phenomenon by using a current spreading pattern without changing the area of the n-side electrode.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예는 n형 질화물층과 p형 질화물층 사이에서 다중양자우물구조로 이루어진 활성층; 상기 n형 질화물층의 외부면에 접하는 n측 전극; 상기 p형 질화물층의 외부면에 형성된 p측 전극; 및 상기 p형 질화물층과 상기 활성층 사이에 형성된 적어도 하나의 제 1 전류 퍼짐 패턴을 포함하여, 상기 제 1 전류 퍼짐 패턴에 의해 상기 활성층으로 전류가 고르게 흐르게 하는 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다. One embodiment of the present invention for achieving the above object is an active layer made of a multi-quantum well structure between the n-type nitride layer and the p-type nitride layer; An n-side electrode in contact with an outer surface of the n-type nitride layer; A p-side electrode formed on an outer surface of the p-type nitride layer; And at least one first current spreading pattern formed between the p-type nitride layer and the active layer, wherein the current flows evenly to the active layer by the first current spreading pattern.
본 발명의 일실시예는 상기 n형 질화물층과 상기 n측 전극 사이에 형성된 제 2 전류 퍼짐 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. One embodiment of the present invention is characterized in that it further comprises a second current spreading pattern formed between the n-type nitride layer and the n-side electrode.
본 발명의 일실시예에서 상기 제 1 전류 퍼짐 패턴과 상기 제 2 전류 퍼짐 패턴은 갈륨 산화막으로 100Å ~ 10000Å의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다. In an exemplary embodiment of the present invention, the first current spreading pattern and the second current spreading pattern may be formed of a gallium oxide layer to a thickness of 100 kV to 10000 kW.
본 발명의 일실시예에서 상기 제 1 전류 퍼짐 패턴은 상기 n측 전극에 대응하여 상기 p형 질화물층과 상기 활성층 사이에서 상기 n측 전극과 동일한 형태로 형성된 것을 특징으로 한다. In an embodiment of the present invention, the first current spreading pattern is formed in the same form as the n-side electrode between the p-type nitride layer and the active layer in correspondence with the n-side electrode.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서 기판 상에 n형 질화물층을 형성하는 단계; 상기 n형 질화물층의 상부면에 다중양자우물구조로 이루어진 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층의 상부면에 p형 질화물층을 형성하는 단계; 상기 p형 질화물층의 상부면에 적어도 하나의 제 1 전류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 전류 퍼짐 패턴을 덮도록 상기 p형 질화물층의 상부면에 p측 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 기판을 제거하고 상기 n형 질화물층의 하부면 일측 영역에 n측 전극을 형성하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다. Further, in another embodiment of the present invention, forming an n-type nitride layer on the substrate; Forming an active layer formed of a multi-quantum well structure on an upper surface of the n-type nitride layer; Forming a p-type nitride layer on an upper surface of the active layer; Forming at least one first current spreading pattern on an upper surface of the p-type nitride layer; Forming a p-side electrode layer on an upper surface of the p-type nitride layer to cover the first current spreading pattern; And removing the substrate and forming an n-side electrode in one region of a lower surface of the n-type nitride layer.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 제 1 전류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계는 상기 p형 질화물층의 상부면 일측 영역을 노출시키는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 p형 질화물층의 노출 영역에 대해 레이저광을 조사하여 제 1 갈륨막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하고 산소 분위기에서 상기 제 1 갈륨막을 어닐링하여 갈륨 산화막으로 변환된 제 1 전류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present disclosure, the forming of the first current spreading pattern may include forming a first photoresist pattern exposing one region of an upper surface of the p-type nitride layer; Irradiating a laser beam to the exposed region of the p-type nitride layer to form a first gallium film; And removing the first photoresist pattern and annealing the first gallium film in an oxygen atmosphere to form a first current spreading pattern converted into a gallium oxide film.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 제 1 전류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계는 상기 p형 질화물층의 상부면 일측 영역을 노출시키는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 p형 질화물층의 노출 영역에 대해 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 방법 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법으로 갈륨을 증착하여 제 1 갈륨막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하고 산소 분위기에서 상기 제 1 갈륨막을 어닐링하여 갈륨 산화막으로 변환된 제 1 전 류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present disclosure, the forming of the first current spreading pattern may include forming a first photoresist pattern exposing one region of an upper surface of the p-type nitride layer; Depositing gallium on an exposed region of the p-type nitride layer by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or physical vapor deposition (PVD) to form a first gallium film; And removing the first photoresist pattern and annealing the first gallium film in an oxygen atmosphere to form a first current spreading pattern converted into a gallium oxide film.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 레이저광은 KrF 레이저광 또는 ArF 레이저광이고, 상기 레이저광을 1nsec 내지 100nsec 동안 상기 p형 질화물층의 노출 영역에 조사되는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, the laser light is KrF laser light or ArF laser light, and the laser light is irradiated to the exposed region of the p-type nitride layer for 1nsec to 100nsec.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 제 1 포토레지스트 패턴은 KrF 포토레지스트 또는 ArF 포토레지스트로 형성되는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, the first photoresist pattern is formed of KrF photoresist or ArF photoresist.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 n측 전극을 형성하는 단계는 상기 n형 질화물층의 하부면 일측 영역을 노출시키는 제 2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 포토 레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 n형 질화물층의 일측 영역에 대해 레이저광을 조사하여 제 2 갈륨막을 형성하는 단계; 산소 분위기에서 상기 제 2 갈륨막을 어닐링하여 갈륨 산화막으로 변환된 제 2 전류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 전류 퍼짐 패턴의 상부면에 n측 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In another exemplary embodiment, the forming of the n-side electrode may include forming a second photoresist pattern exposing a region on one side of the lower surface of the n-type nitride layer; Irradiating laser light on one side of the n-type nitride layer exposed by the second photoresist pattern to form a second gallium film; Annealing the second gallium film in an oxygen atmosphere to form a second current spreading pattern converted into a gallium oxide film; Forming an n-side electrode on an upper surface of the second current spreading pattern; And removing the second photoresist pattern.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 n측 전극을 형성하는 단계는 상기 n형 질화물층의 하부면 일측 영역을 노출시키는 제 2 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 포토 레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 n형 질화물층의 일측 영역에 대해 MOCVD 방법 또는 PVD 방법으로 갈륨을 증착하여 제 2 갈륨막을 형성하는 단계; 산소 분위기에서 상기 제 2 갈륨막을 어닐링하여 갈륨 산화막으로 변환된 제 2 전류 퍼짐 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 전류 퍼짐 패턴의 상부면에 n측 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In another exemplary embodiment, the forming of the n-side electrode may include forming a second photoresist pattern exposing a region on one side of the lower surface of the n-type nitride layer; Depositing gallium on one side of the n-type nitride layer exposed by the second photoresist pattern by MOCVD or PVD to form a second gallium film; Annealing the second gallium film in an oxygen atmosphere to form a second current spreading pattern converted into a gallium oxide film; Forming an n-side electrode on an upper surface of the second current spreading pattern; And removing the second photoresist pattern.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 레이저광은 KrF 레이저광 또는 ArF 레이저광이고, 상기 레이저광을 1 nsec 내지 100 nsec 동안 상기 n형 질화물층의 노출 영역에 조사되는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, the laser light is KrF laser light or ArF laser light, and characterized in that the laser light is irradiated to the exposed region of the n-type nitride layer for 1 nsec to 100 nsec.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 제 2 포토레지스트 패턴은 KrF 포토레지스트 또는 ArF 포토레지스트로 형성되는 것을 특징으로 한다. In another embodiment of the present invention, the second photoresist pattern is formed of KrF photoresist or ArF photoresist.
상기한 바와 같이 본 발명은 n측 전극의 면적 변화없이 적어도 하나의 전류 퍼짐 패턴에 의해 활성층으로 전류가 고르게 흐르는 전류 퍼짐 현상을 극대화하여 활성층에서의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있다. As described above, the present invention provides a nitride semiconductor light emitting device capable of improving luminous efficiency in the active layer by maximizing a current spreading phenomenon in which current flows evenly through the active layer by at least one current spreading pattern without changing the area of the n-side electrode. can do.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법을 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 설명하되, 질화물 반도체 발광소자의 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명은 생략한다. First, a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2F, but a detailed description of a related well-known configuration or function of the nitride semiconductor light emitting device will be provided. If it is determined that it can be blurred, the detailed description is omitted.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정에 따른 공정 단면도로서, 수직형 질화물 반도체 발광소자를 예로 들어 도시한 단면도이다. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention, and showing a vertical nitride semiconductor light emitting device as an example.
도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)를 제조하기 위해 기판(110) 상에 순차적으로 제 1 도전형 반도체 물질로 형성된 제 1 클래드층인 n형 GaN 클래드층(120), 다중 양자 우물(multi-quantum well) 구조의 활성층(130), 제 2 전도성 반도체 물질로 형성된 다층 구조의 제 2 클래드층인 p형 GaN 클래드층(140)을 형성한다. As shown in FIG. 2A, first, a first cladding layer formed of a first conductivity type semiconductor material is sequentially formed on a
기판(110) 상으로 n형 GaN 클래드층(120), 활성층(130) 및 p형 GaN 클래드층(140)을 형성한 후, 도 2b에 도시된 바와 같이 p형 GaN 클래드층(140)의 상부면에 전류 퍼짐 패턴(161)을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴(150)을 형성한다. After the n-type
여기서, p형 GaN 클래드층(140)의 상부면에 형성된 포토레지스트 패턴(150)은 예를 들어, KrF 포토레지스트 또는 ArF 포토레지스트로 이루어지고, 포토레지스트 패턴(150)에 의한 p형 GaN 클래드층(140)의 노출 영역은 이후 전류 퍼짐 패턴(161)을 형성하기 위한 영역으로 마련된다. Here, the
이와 같이 포토레지스트 패턴(150)을 형성한 후, 도 2c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(150)에 대해 레이저광을 조사하여, 도 2d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(150)에 의한 p형 GaN 클래드층(140)의 노출 영역에 전류 퍼짐 패턴(161)을 형성하기 위한 갈륨막(160)을 형성할 수 있다. After the
구체적으로, 도 2d에 도시된 p형 GaN 클래드층(140)의 노출 영역에 형성된 갈륨막(160)은 조사된 레이저광에 의해 p형 GaN 클래드층(140)의 상부측이 갈륨 성분과 질소로 분해되면서 분해된 갈륨 성분에 의해 100Å ~ 10000Å의 두께로 형성되고, 갈륨막(160)을 형성하기 위해 조사된 레이저광은 KrF 레이저광 또는 ArF 레 이저광으로 1 nsec 내지 100 nsec 동안 p형 GaN 클래드층(140)의 노출 영역에 조사될 수 있다. Specifically, in the
또는, 선택적으로 레이저광을 조사하여 갈륨막(160)을 형성하지 않고, MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 방법으로 p형 GaN 클래드층(140)의 노출 영역에 갈륨을 증착하여 갈륨막(160)을 형성할 수도 있다. Alternatively, the
포토레지스트 패턴(150)에 의한 p형 GaN 클래드층(140)의 노출 영역에 갈륨막(160)을 형성한 후, 도 2e에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(150)을 에싱(ashing) 공정 및 세정(cleaning) 공정으로 제거하고, 산소 분위기에서 p형 GaN 클래드층(140)의 상부면에 남겨진 갈륨막(160) 패턴에 대해 예를 들어, 150℃ ~ 250℃로 어닐링(annealing)을 수행하여 예컨대 Ga2O3 등과 같은 갈륨 산화막으로 이루어진 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)을 형성한다. After the
여기서, 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)은 p형 GaN 클래드층(140)의 상부면에 다수의 라인 형태로 형성되되, 이후 형성될 n측 전극(180)에 대응하는 형태로 n측 전극(180)과 동일한 형태로 형성될 수 있다. Here, the first
제 1 전류 퍼짐 패턴(161)을 형성한 후, 도 2f에 도시된 바와 같이 p형 GaN 클래드층(140)의 상부면에 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)을 덮는 p측 전극층(170)을 형성한다. After the first
구체적으로, 도 2f에 도시된 p측 전극층(170)은 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법으로 활성 층(130)에서 발생한 광의 반사를 위해 예를 들어 Ag, Al, Cr, Au, Ni, Cu 등의 고반사성이고 전기 전도성이 높은 금속 재질이 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)을 덮도록 증착하여 p측 전극층(170)을 형성할 수 있다. Specifically, the p-
제 1 전류 퍼짐 패턴(161)을 덮는 p측 전극층(170)을 형성한 후, 레이저를 이용한 리프트 오프(lift off) 또는 에칭 공정을 수행하여 기판(110)을 제거하고 n형 GaN 클래드층(120)의 하부면으로 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)에 대응하는 n측 전극(180)을 도 3에 도시된 바와 같이 형성한다. After forming the p-
이와 같이 p형 GaN 클래드층(140)과 p측 전극층(170) 사이에 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)을 구현하여 n측 전극(180)의 면적 변화없이 제 1 전류 퍼짐 패턴(161)에 의해 활성층(130)으로 전류가 고르게 흐르는 전류 퍼짐(current spreading) 현상을 극대화하여 활성층(130)에서의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. As such, the first current spreading
또한, 본 발명의 제 1 실시예와 다른 제 2 실시예로서 전류 퍼짐 패턴을 n측 전극에 대해 형성하여 전류 퍼짐 현상을 극대화하여 질화물 반도체 발광소자의 활성층에서의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, as a second embodiment different from the first embodiment of the present invention, the current spreading pattern may be formed on the n-side electrode to maximize the current spreading phenomenon, thereby improving luminous efficiency in the active layer of the nitride semiconductor light emitting device.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자를 설명한다. Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device according to a second exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면을 도시한 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(200)는 전류 퍼짐 현상을 극대화할 수 있는 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)이 n측 전극(280)에 접하도록 형성될 수 있다. 4 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention. The nitride semiconductor
본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(200)를 제조하기 위해 기판(도시하지 않음) 상에 순차적으로 제 1 도전형 반도체 물질로 형성된 제 1 클래드층인 n형 GaN 클래드층(220), 다중 양자 우물(multi-quantum well) 구조의 활성층(230), 제 2 전도성 반도체 물질로 형성된 다층 구조의 제 2 클래드층인 p형 GaN 클래드층(240) 및 p측 전극층(270)을 마련한 후, 레이저를 이용한 리프트 오프 또는 에칭 공정을 수행하여 기판을 제거하고 n형 GaN 클래드층(220)의 면에 n측 전극(280)이 형성될 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. In order to manufacture the nitride semiconductor
여기서, n측 전극(280)이 형성될 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴은 예를 들어, KrF 포토레지스트 또는 ArF 포토레지스트를 패터닝하여 형성되고, 이러한 포토레지스트 패턴에 의한 노출 영역은 이후 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)을 형성하기 위한 영역으로 마련된다. Here, the photoresist pattern exposing the region where the n-
이와 같이 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 전술한 제 1 실시예와 동일하게 포토레지스트 패턴에 대해 KrF 레이저광 또는 ArF 레이저광과 같은 레이저광을 1 nsec 내지 100 nsec 동안 조사하여, 포토레지스트 패턴에 의한 n형 GaN 클래드층(220)의 노출 영역에서 조사된 레이저광에 의해 갈륨 성분과 질소로 분해되면서 분해된 갈륨 성분에 의해 100Å ~ 10000Å의 두께로 갈륨막(도시하지 않음)을 형성할 수 있다. After the photoresist pattern is formed in this manner, a laser beam such as KrF laser light or ArF laser light is irradiated to the photoresist pattern for 1 nsec to 100 nsec in the same manner as in the first embodiment. A gallium film (not shown) may be formed to a thickness of 100 kPa to 10000 kPa by the gallium component decomposed while decomposing into a gallium component and nitrogen by a laser beam irradiated in the exposed region of the n-type
또한, 선택적으로 레이저광을 조사하여 갈륨막을 형성하지 않고, MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 방법으로 n형 GaN 클래드층(220) 의 노출 영역에 갈륨을 증착하여 갈륨막을 형성할 수도 있다. Alternatively, the gallium film may be formed by depositing gallium in the exposed region of the n-type
포토레지스트 패턴에 의한 n형 GaN 클래드층(220)의 노출 영역에 갈륨막을 형성한 후, 산소 분위기에서 갈륨막에 대해 예를 들어, 150℃ ~ 250℃로 어닐링(annealing)을 수행하여 예컨대, Ga2O3와 같은 갈륨 산화막으로 이루어진 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)을 형성하고, 이어서 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)에 대해 MOCVD 또는 PVD 방법으로 전기전도성의 금속 재질을 증착하고 패터닝하여 n측 전극(280)이 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)에 접하도록 형성할 수 있다. After forming a gallium film in the exposed region of the n-type
제 2 전류 퍼짐 패턴(261)에 n측 전극(280)이 접하도록 형성한 후, 포토레지스트 패턴을 에싱 공정 및 세정 공정으로 제거하면, 도 4에 도시된 바와 같이 n측 전극(280)과 n형 GaN 클래드층(220) 사이에 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)이 구현된 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(200)가 제조되어, n측 전극(280)의 면적 변화없이 제 2 전류 퍼짐 패턴(261)에 의해 활성층(230)으로 전류가 고르게 흐르는 전류 퍼짐 현상을 극대화하여 활성층(230)에서의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. After the n-
물론, 본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예에서처럼 전류 퍼짐 패턴이 p측 전극층과 p형 GaN 클래드층 사이에 또는 n측 전극과 n형 GaN 클래드층 사이에 선택적으로 구현되지 않고, 도 5에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자(300)와 같이 제 1 및 제 2 전류 퍼짐 패턴(361,362)이 p측 전극층(370)과 p형 GaN 클래드층(340) 사이에 또는 n측 전극(380)과 n형 GaN 클래드층(320) 사이에 각각 구현되어, n측 전극(380)의 면적 변화없이 제 1 및 제 2 전류 퍼짐 패턴(361,362)에 의해 활성층(330)으로 전류가 고르게 흐르는 전류 퍼짐 현상을 더욱 극대화하여 활성층(330)에서의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. Of course, as in the first and second embodiments of the present invention, the current spreading pattern is not selectively implemented between the p-side electrode layer and the p-type GaN cladding layer or between the n-side electrode and the n-type GaN cladding layer, FIG. 5. Like the nitride semiconductor
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.In addition, those skilled in the art will understand that various implementations are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1a 및 도 1b는 종래의 질화물 발광 다이오드의 상면도 및 측단면도. 1A and 1B are top and side cross-sectional views of a conventional nitride light emitting diode.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조 과정에 따른 공정 단면도. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면을 도시한 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of a nitride semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면을 도시한 단면도. 4 is a cross-sectional view showing a cross section of a nitride semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면을 도시한 단면도. 5 is a cross-sectional view showing a cross section of a nitride semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100,200,300: 질화물 반도체 발광소자 110: 기판 100,200,300: nitride semiconductor light emitting device 110: substrate
120: n형 GaN 클래드층 130,230,330: 활성층 120: n-type GaN cladding layer 130,230,330: active layer
140: p형 GaN 클래드층 150: 포토레지스트 패턴 140: p-type GaN cladding layer 150: photoresist pattern
160: 갈륨막 161,361: 제 1 전류 퍼짐 패턴 160: gallium film 161,361: first current spreading pattern
261,362: 제 2 전류 퍼짐 패턴 261,362: second current spreading pattern
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