KR20090116842A - Light emitting device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same.
최근, 발광 소자로써 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 장치가 많이 연구되고 있다.Recently, many devices using light emitting diodes (LEDs) as light emitting devices have been studied.
LED는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 신호를 빛으로 변환시키는 것으로, 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 제2 도전형의 반도체층이 적층되어 전원이 인가됨에 따라 상기 활성층에서 빛을 방출한다. 상기 제1 도전형의 반도체층은 N형 반도체층이 되고 상기 제2 도전형의 반도체층은 P형 반도체층이 될 수 있고, 또는 그 반대가 될 수도 있다.The LED converts an electrical signal into light using characteristics of a compound semiconductor, and the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer are stacked to emit light from the active layer as power is applied. . The first conductive semiconductor layer may be an N-type semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer may be a P-type semiconductor layer, or vice versa.
한편, 상기 제1 도전형의 반도체층에 전원을 인가하는 제1 전극층과 상기 제2 도전형의 반도체층에 전원을 인가하는 제2 전극층이 수직 방향으로 배치되는 수직형 LED 구조에서, 상기 제1 전극층의 하측에 전류가 집중되는 현상이 발생될 수 있다.Meanwhile, in the vertical LED structure in which a first electrode layer applying power to the first conductive semiconductor layer and a second electrode layer applying power to the second conductive semiconductor layer are arranged in a vertical direction, the first A phenomenon in which current is concentrated under the electrode layer may occur.
상기 제1 전극층의 하측에 전류가 집중되는 형상이 발생되는 경우, 동작 전 압이 상승되고 광도가 저하될 수 있으며, 결과적으로 발광 소자의 신뢰성이 떨어진다.When the shape in which the current is concentrated below the first electrode layer is generated, the operating voltage may be increased and the brightness may be decreased, and as a result, the reliability of the light emitting device is low.
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device and a method of manufacturing the same.
실시예는 전류 집중 현상을 제거할 수 있는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device capable of eliminating current concentration and a method of manufacturing the same.
실시예는 안정적인 동작 전압으로 구동될 수 있고, 광도가 저하됨없이 안정적으로 동작될 수 있는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device and a method of manufacturing the same, which can be driven at a stable operating voltage and can be operated stably without deterioration of brightness.
본 발명에 따른 발광 소자는 제2 전극층; 상기 제2 전극층 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 제1 도전형의 반도체층; 상기 제1 도전형의 반도체층에 형성된 전류 차단층; 및 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 형성된 제1 전극층이 포함된다.The light emitting device according to the present invention includes a second electrode layer; A second conductive semiconductor layer formed on the second electrode layer; An active layer formed on the second conductive semiconductor layer; A first conductive semiconductor layer formed on the active layer; A current blocking layer formed on the first conductive semiconductor layer; And a first electrode layer formed on the first conductive semiconductor layer.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 기판 상에 Un-doped GaN층 및 제1 도전형의 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 전류 차단층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층을 더 성장시켜 상기 전류 차단층이 내부에 포함되도록 형성하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계; 및 상기 기판 및 Un-doped GaN층을 제거하고, 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 제1 전극층을 형성하는 단계가 포함된다.In another embodiment, a light emitting device manufacturing method includes: forming an undoped GaN layer and a first conductive semiconductor layer on a substrate; Forming a current blocking layer on the first conductive semiconductor layer; Further growing the first conductive semiconductor layer to form the current blocking layer therein; Forming an active layer and a second conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor layer; Forming a second electrode layer on the second conductive semiconductor layer; And removing the substrate and the un-doped GaN layer and forming a first electrode layer on the first conductive semiconductor layer.
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device and a method of manufacturing the same.
실시예는 전류 집중 현상을 제거할 수 있는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device capable of removing a current concentration phenomenon and a method of manufacturing the same.
실시예는 안정적인 동작 전압으로 구동될 수 있고, 광도가 저하됨없이 안정적으로 동작될 수 있는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device and a method of manufacturing the same, which can be driven at a stable operating voltage and can be operated stably without deterioration of brightness.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure may be "on" or "under" the substrate, each layer (film), region, pad or pattern. "On" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed through another layer, as described in do. In addition, the criteria for the above / above or below of each layer will be described with reference to the drawings.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a 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.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법을 설명하는 도면이다.1 to 7 illustrate a light emitting device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
먼저, 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자는 제2 전극 층(80)과, 상기 제2 전극층(80) 상에 형성된 오믹 전극층(70)과, 상기 오믹 전극층(70) 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층(60), 활성층(50) 및 제1 도전형의 반도체층(30)과, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 형성된 제1 전극층(90)이 포함된다. 또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(30)에는 전류가 흐르는 경로를 변화시키기 위한 전류 차단층(40)이 형성된다.First, referring to FIG. 7, the light emitting device according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 오믹 전극층(70)은 상기 제2 전극층(80)와 하면 및 측면이 접촉하여 형성될 수도 있으며, 상기 오믹 전극층(70)의 상면과 상기 제2 전극층(80)의 상면은 동일 수평 평면 상에 형성될 수도 있다.The
상기 제1 전극층(90)과 상기 오믹 전극층(70)은 수직 방향으로 배치된다. 또는, 상기 제1 전극층(90)과 상기 제2 전극층(80)은 수직 방향으로 배치된다. 즉, 상기 제1 전극층(90)과 상기 오믹 전극층(70) 또는 제2 전극층(80)은 적어도 일부분이 동일 수직 평면 상에 배치될 수 있다.The
실시예에 따른 발광 소자에서는 상기 제1 전극층(90)의 아래에, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 내에 전류 차단층(40)을 형성한다. 상기 전류 차단층(40)은 절연 물질로 형성되며, 예를 들어, SiO2, SiNx, TiO2, Ta2O3, SiON, SiCN 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.In the light emitting device according to the embodiment, a
상기 전류 차단층(40)이 형성됨에 따라 도 7에 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 오믹 전극층(70)에서 상기 제1 전극층(90)으로 흐르는 전류는 상기 제1 전극층(90)의 하측으로 집중되어 흐르지 않고, 제2 도전형의 반도체층(60), 활성층(50) 및 제1 도전형의 반도체층(30)의 넓은 영역으로 퍼져 흐르게 된다.As the
따라서, 상기 제1 전극층(90)의 하측으로 전류가 집중되어 흐르는 전류 집중 현상을 방지할 수 있고, 결과적으로 안정적인 동작 전압으로 구동될 수 있으며, 광도가 향상될 수 있다.Therefore, it is possible to prevent the current concentration phenomenon in which the current is concentrated under the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면이다.8 is a view for explaining a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 발광 소자는 도 7에 도시된 발광 소자와 기본적인 특징은 유사하다. 다만, 도 8에 도시된 발광 소자에서 상기 전류 차단층(40)이 부분적으로 복수개가 형성된다.The light emitting device shown in FIG. 8 is similar in basic features to the light emitting device shown in FIG. 7. However, in the light emitting device shown in FIG. 8, a plurality of the
상기 전류 차단층(40)이 부분적으로 복수개가 형성되는 경우, 상기 제1 도전형의 반도체층(30)이 보다 용이하게 성장될 수 있는 장점을 갖는다.When a plurality of the
또한, 상기 전류 차단층(40)과 전류 차단층(40) 사이로도 전류가 흐를 수 있기 때문에 전류 퍼짐 효과가 보다 극대화될 수도 있다.In addition, since the current may flow between the
도 9는 도 7에 도시된 전류 차단층의 평면 형상이고, 도 10은 도 8에 도시된 전류 차단층의 평면 형상이다.FIG. 9 is a planar shape of the current blocking layer shown in FIG. 7, and FIG. 10 is a planar shape of the current blocking layer shown in FIG. 8.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 전류 차단층(40)의 상측에도 제1 도전형의 반도체층(30)이 성장되는데, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전류 차단층(40)이 복수개로 분할되어 서로 이격되어 형성되는 경우 전류 차단층(40)과 전류 차단층(40) 사이로 상기 제1 도전형의 반도체층(30)이 성장될 수 있는 장점을 갖는다.As shown in FIGS. 7 and 8, the first
이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.1 to 7 are views for explaining a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 Un-doped GaN층(20) 및 제1 도전형의 반도체층(30)을 형성한다. 또한, 상기 기판(10)과 상기 Un-doped GaN층(20) 사이에는 버퍼층(미도시)가 더 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 1, an
상기 기판(10)은 사파이어(Al2O3), Si, SiC, GaAs, ZnO, MgO 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다. The
상기 버퍼층은 AlInN/GaN, InxGa1-xN/GaN, AlxInyGa1-x-yN/InxGa1-xN/GaN 등과 같은 적층 구조를 이루는 멀티층으로 형성될 수도 있고, 예를 들어, 트리메틸 갈륨(TMGa)과 트리메틸 인듐(TMIn) 및 트리메틸 알루미늄(TMAl)을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버 내부로 주입시킴으로써 성장시킬 수 있다. The buffer layer may be formed of a multi layer having a stacked structure such as AlInN / GaN, InxGa 1-x N / GaN, Al x In y Ga 1-xy N / In x Ga 1-x N / GaN, or the like. For example, trimethyl gallium (TMGa), trimethyl indium (TMIn) and trimethyl aluminum (TMAl) can be grown by injecting hydrogen gas and ammonia gas into the chamber.
상기 Un-doped GaN층(20)은 트리메틸 갈륨(TMGa)을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버에 주입하여 성장시킬 수 있다.The
상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 제1 도전형의 불순물 이온이 주입된 질화물 반도체층이 될 수 있고, 예를 들어, N형 불순물 이온이 주입된 반도체층이 될 수 있다. 상기 제1 도전형의 반도체층(30)은 트리메틸 갈륨(TMGa), N형 불순물(예를 들어, Si)을 포함하는 사이렌 가스(SiN4) 및 을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버에 주입하여 성장시킬 수 있다.The first
도 2를 참조하면, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 마스크(미도시)를 형성하고, 절연 물질로 형성된 전류 차단층(40)을 형성한다. 상기 전류 차단층(40)은 SiO2, SiNx, TiO2, Ta2O3, SiON, SiCN 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전류 차단층(40)이 SiO2로 형성되는 경우, SiH4 또는 Si2H6와 같이 실리콘(Si) 를 포함하는 가스와 N2O, O2, O3와 같이 산소(O)를 포함하는 가스를 주입하여 CVD 방법으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2, a mask (not shown) is formed on the first
이 때, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 형성되는 마스크(미도시)의 패턴 형상에 따라 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같은 전류 차단층(40)이 형성되거나, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같은 전류 차단층(40)이 형성될 수 있다.At this time, according to the pattern of the mask (not shown) formed on the first
도 3을 참조하면, 상기 마스크(미도시)를 제거하고, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 추가적으로 제1 도전형의 반도체층(30)을 성장시킨다. 상기 제1 도전형의 반도체층(30)이 추가적으로 성장됨에 따라 상기 전류 차단층(40)은 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 내에 매립되는 형태가 된다.Referring to FIG. 3, the mask (not shown) is removed and an additional first
그리고, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 활성층(40) 및 제2 도전형의 반도체층(60)을 형성한다.The
상기 활성층(40)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조로 형성될 수 있고, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 적층구조로 형성될 수도 있다.The
상기 제2 도전형의 반도체층(60)은 제2 도전형의 불순물 이온이 주입된 질화물 반도체층이 될 수 있고, 예를 들어, P형 불순물 이온이 주입된 반도체층이 될 수 있다. 상기 제2 도전형의 반도체층(60)은 트리메틸 갈륨(TMGa), P형 불순물(예를 들어, Mg)을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2} 및 을 수소 가스 및 암모니아 가스와 함께 상기 챔버에 주입하여 성장시킬 수 있다.The second
도 4를 참조하면, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 오믹 전극층(70) 및 제2 전극층(80)을 형성한다.Referring to FIG. 4, an
상기 오믹 전극층(70)은 투명 전극층으로 형성될 수도 있고, 예를 들어, ITO, ZnO, RuOx, TiOx, IrOx 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.The
또한, 상기 오믹 전극층(70)은 반사층 및 접착층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the
상기 제2 전극층(80)은 예를 들어, 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 전도성 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.For example, the
도 5를 참조하면, 도 4의 결과물에서, 상기 기판(10) 및 Un-doped GaN층(20)을 제거한다. 버퍼층이 형성된 경우에 상기 버퍼층도 제거된다.Referring to FIG. 5, in the resultant product of FIG. 4, the
도 6을 참조하면, 도 5의 결과물에서, 칩 분리를 위한 아이솔레이션(isolation) 에칭 공정이 진행된다. Referring to FIG. 6, in the result of FIG. 5, an isolation etching process for chip separation is performed.
도 7을 참조하면, 상기 제1 도전형의 반도체층(30) 상에 제1 전극층(90)을 형성한다. 상기 제1 전극층(90)은 예를 들어, 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 7, a
이와 같은 방법으로, 도 7 및 도 8에 도시된 발광 소자가 제조될 수 있다.In this way, the light emitting device shown in FIGS. 7 and 8 can be manufactured.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 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 above description has been made based on the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains may not have been exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment 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.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법을 설명하는 도면.1 to 7 illustrate a light emitting device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.8 is a view for explaining a light emitting device according to a second embodiment of the present invention;
도 9는 도 7에 도시된 전류 차단층의 평면 형상.9 is a planar shape of the current blocking layer shown in FIG.
도 10은 도 8에 도시된 전류 차단층의 평면 형상.10 is a planar shape of the current blocking layer shown in FIG.
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J201 | Request for trial against refusal decision | ||
B601 | Maintenance of original decision after re-examination before a trial | ||
J301 | Trial decision |
Effective date: 20110531 Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20100915 |