KR20110053319A - 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은 도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 순차적으로 적층된 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 n형 반도체층 상면에 형성된 n형 전극을 포함하며, 상기 n형 반도체층은 그 내부에 이종의 물질로 이루어지며, 상기 n형 전극과 상기 도전성 기판 사이를 흐르는 전류를 측 방향으로 유도하는 전류차단영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광효율과 정전기 내압이 향상된 수직구조 반도체 발광소자를 얻을 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, 전류차단영역을 형성에 의한 반도체층의 피해를 최소화할 수 있는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법을 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광효율과 정전기 내압이 향상된 수직구조 반도체 발광소자를 얻을 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, 전류차단영역을 형성에 의한 반도체층의 피해를 최소화할 수 있는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법을 얻을 수 있다.
Description
수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조방법 발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광효율과 정전기 내압이 향상된 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 p,n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역에서 발광이 가능한 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자를 구성하는 질화물 단결정은 일반적으로 사파이어 또는 SiC 기판과 같이 특정의 단결정 성장용 기판 상에서 형성된다. 하지만, 사파이어와 같이 절연성 기판을 사용하는 경우에는 전극의 배열에 큰 제약을 받게 된다. 즉, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 전극이 수평방향으로 배열되는 것이 일반적이므로, 전류흐름이 협소 해지게 된다. 이러한 협소한 전류 흐름으로 인해, 발광소자의 순방향 전압(Vf)이 증가하여 전류효율이 저하되며, 이와 더불어 정전기 방전(Electrostatic discharge)에 취약해지는 문제가 있다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 수직구조를 갖는 반도체 발광소자가 요구되며, 이 경우, 상기 수직구조 반도체 발광소자의 상하면에 전극을 형성하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 수직구조 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 수직구조 반도체 발광소자(10)는 n형 반도체층(11), 활성층(12), p형 반도체층(13), 반사금속층(14), 도전성 기판(15) 및 n측 전극(16)을 갖추어 구성되며, 도전성 기판(15)이 p측 전극으로 기능 한다. 이러한 수직구조 반도체 발광소자(10)는 상술한 수평 구조에 비하여 협소한 전류 흐름이 개선되기는 하나 화살표(전자의 흐름으로 전류 방향과는 반대)로 도시한 바와 같이, 여전히 상기 n측 전극(16)의 직하 방향으로 전류가 집중되는 경향을 보인다.
따라서, 당 기술 분야에서는, 수직구조 반도체 발광소자에서도 전류 방향에 수직인 방향으로 전류를 퍼트릴 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은 n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광효율과 정전기 내압이 향상된 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 순차적으로 적층된 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 n형 반도체층 상면에 형성된 n형 전극을 포함하며, 상기 n형 반도체층은 그 내부에 이종의 물질로 이루어지며, 상기 n형 전극과 상기 도전성 기판 사이를 흐르는 전류를 측 방향으로 유도하는 전류차단영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명에서 채용된 상기 전류차단영역은 그 크기가 상대적으로 작은 원소, 예컨대, H, He, Li, Be, B, C, N, O, F 및 Ne으로 구성된 그룹으로부터 선택된 원소로 이루어진 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 전류 분산 효과를 높이기 위해, 상기 전류차단영역은 상기 n형 전극 하면의 중심으로부터 그 하부로 연장된 가상 직선이 통과하는 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 n형 전극은 상기 n형 반도체층 상면의 중앙 영역에 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 p형 반도체층과 상기 도전성 기판 사이에 형성된 고반사성 오믹컨택층을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은,
반도체 단결정 성장용 기판을 마련하는 단계와, 상기 반도체 단결정 성장용 기판 상에 순차적으로 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계와, 상기 p형 반도체층 상에 도전성 기판을 형성하는 단계와, 상기 반도체 단결정 성장용 기판을 제거하여 상기 n형 반도체층을 외부로 노출시키는 단계와, 상기 n형 반도체층 내부에 입자를 주입하여 전류차단영역을 형성하는 단계 및 상기 n형 반도체층의 노출면에 n형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
이 경우, 상기 전류차단영역을 형성하는 단계는, 상기 n형 반도체층 내부에 이온 상태의 입자를 주입하여 실행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전류차단영역을 형성하는 단계는, 상기 n형 반도체층의 노출면을 통하여 입자를 주입하여 실행될 수 있다. 또한, 상기 n형 반도체층 내부에 주입되는 입자는 H, He, Li, Be, B, C, N, O, F 및 Ne으로 구성된 그룹으로부터 선택된 원소를 포함하는 입자인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 전류차단영역을 형성하는 단계 후에, 상기 n형 반도체층에서 상기 주입된 입자에 의해 결정이 손상된 영역을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 n형 반도체층의 손상 영역을 열처리하는 단계는 200 ~ 1000℃의 온도 조건에서 실행되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 온도 조건은 400 ~ 800℃이다. 바람직하게 채용될 수 있는 공정으로, 상기 n형 반도체층의 손상 영역을 열처리하는 단계는 상기 손상된 영역에 레이저를 조사하여 실행될 수 있으며, 이 경우, 상기 레이저의 발광 파장은 400㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광효율과 정전기 내압이 향상된 수직구조 반도체 발광소자를 얻을 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, 전류차단영역을 형성에 의한 반도체층의 피해를 최소화할 수 있는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법을 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 수직구조 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내는 공정별 단면도이다.
도 4a 및 4b는 입자의 주입에 의해 손상된 영역의 열처리(어닐링) 온도에 따른 면저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 중수소가 주입된 상태의 n형 반도체층을 열처리하여 두께에 따라 중수소의 분포를 나타낸 이차이온질량분석(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 3g는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내는 공정별 단면도이다.
도 4a 및 4b는 입자의 주입에 의해 손상된 영역의 열처리(어닐링) 온도에 따른 면저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 중수소가 주입된 상태의 n형 반도체층을 열처리하여 두께에 따라 중수소의 분포를 나타낸 이차이온질량분석(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자(100)는 도전성 기판(105)과 그 상면에 순차적으로 형성된 고반사성 오믹컨택층(104), p형 반도체층(103), 활성층(102) 및 n형 반도체층(101)을 갖추어 구성된다. 또한, 상기 n형 반도체층(101)의 내부 및 상면에는 각각 전류차단영역(107) 및 n형 전극(106)이 형성된다.
상기 도전성 기판(105)은 p측 전극 역할과 함께 상기 발광구조물을 지지하는 지지체의 역할을 수행하며, Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 특히, 레이저리프트 오프 공정 등으로 단결정 성장용으로 제공된 기판을 제거할 시에, 상기 도전성 지지기판(105)에 의해 상대적으로 두께가 얇은 발광구조물을 보다 용이하게 다룰 수 있다. 상기 고반사성 오믹컨택층(104)은 본 발명에서 반드시 필요한 구성 요소는 아니지만, p형 질화물 반도체층(103)과의 오믹컨택 기능과 더불어 상기 활성층(102)에서 발광 된 빛을 상기 n형 질화물 반도체층(101) 방향으로 반사하는 기능을 수행하여 발광 효율에 기여할 수 있다. 이를 위해 상기 고반사성 오믹컨택층(104)은 70% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하며, 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등을 포함하는 물질로 이루어진다. 또한, 따로 도시하지는 않았으나, 상기 고반사성 오믹컨택층(104)은 2층 이상의 구조로 채용되어 반사 효율을 향상시킬 수 있으며, 구체적인 예로서, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등을 들 수 있다.
발광구조물을 이루는 n형 및 p형 반도체층(101, 103), 활성층(102)은 이에 제한되지는 않지만, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, '발광구조물'이라 함은, n형 반도체층(101), 활성층(102), p형 반도체층(103)이 순차적으로 적층 되어 형성된 구조물 의미한다. 상기 n형 및 p형 반도체층(101, 103)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다. 상기 활성층(102)은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 발생하는 층으로서, 본 실시 형태의 경우, 단일 또는 다중 양자 웰 구조를 갖는 질화물 반도체층으로 구성된다.
상기 n형 반도체층(101) 내부에 삽입된 전류차단영역(107)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 n형 전극(106)과 상기 도전성 기판(105) 사이를 흐르는 전류를 측 방향으로 분산시키는 기능을 하며, 이에 따라, 종래 기술에서 지적되었던 전류 집중 현상 및 정전기 방전을 완화할 수 있다. 이 경우, 상기 전류차단영역(107)은 외부로부터 H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne 등의 입자를 이온 상태로 상기 n형 반도체층(101)에 주입하여 형성할 수 있으며, 이에 대한 보다 자세한 사항은 후술한다.
*한편, 전류의 측 방향 분산이 원활하게 이루어지기 위해서, 상기 전류차단영역(107)과 상기 n형 전극(106)의 형성 위치는 예를 들어, 상기 n형 반도체층(101)의 중앙 영역 등으로 거의 일치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전류차단영역(107)은 상기 n형 전극(106)의 하면 - n형 반도체층(101)과 접촉하는 면 - 의 중심으로부터 하부를 향하는 가상 직선이 통과하는 영역에 위치하도록 배치되는 경우, 전류 분산 효과가 더욱 두드러질 수 있다.
이하, 상기에서 설명한 수직구조 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명한다. 도 3a 내지 3f는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 수직구조 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내는 공정별 단면도이다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(200)을 마련하여 그 위에 순차적으로 n형 질화물 반도체층(101), 활성층(102), p형 질화물 반도체층(103)을 성장시킨다. 이 경우, 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(101, 103), 활성층(102)은 질화물 반도체층 성장에 관하여 공지된 공정을 이용할 수 있으며, 예컨대, 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔성장법(MBE) 및 하이브리드 기상증착법(HVPE)등이 이에 해당한다. 한편, 따로 도시하지는 않았으나, 상기 n형 질화물 반도층(101)을 성장시키기 이전에 질화물 버퍼층을 우선적으로 성장시킬 수도 있다.
상기 사파이어 기판(200)은, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 방향의 격자상수가 13.001Å, a축 방향으로는 4.765Å의 격자 간 거리를 가지며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 사파이어 기판(200)의 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 다만, 본 실시 형태에서는 질화물 반도체를 사용하였으나, 이에 제한되지 않으며, 당 기술 분야에서 공지된 다른 종류의 반도체 물질도 얼마든지 사용 가능하다. 또한, 질화물 반도체 성장용 기판으로 제공된 상기 사파이어 기판(200) 대신 SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 등으로 이루어진 기판도 사용 가능하다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(103) 상에 고반사성 오믹컨택층(104) 및 도전성 기판(105)을 형성한다. 상기 고반사성 오믹컨택층(104)의 형성을 위하여 공지된 여러 방법을 이용할 수 있으며, 스퍼터링, 증착 공정 등을 예로 들 수 있다. 상기 고반사성 오믹컨택층(104)의 형성 후에 형성되는 상기 도전성 기판(105)은 최종 발광소자에 포함되는 요소로서, p측 전극 역할과 함께 상기 발광구조물을 지지하는 지지체의 역할을 수행한다. 이 경우, 상기 도전성 기판(105)은 Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 선택된 물질에 따라, 도금 등의 방법으로 상기 고반사성 오믹컨택층(104) 상에 직접 형성되거나, 공융금속층을 사이에 개재하여 상기 고반사성 오믹컨택층(104)과 접합 될 수도 있다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이(도 3b의 구조를 뒤집어서 도시), 상기 사파이어 기판(200)을 제거하여 상기 n형 질화물 반도체층(101)의 일면을 외부로 노출시킨다. 본 단계에서는, 대표적으로, 레이저 리프트오프 공정(LLO)을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다른 기계적 또는 화학적 공정을 통하여서도 분리가 가능하다.
다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 n형 반도체층(101)의 노출면을 통하여 상기 n형 반도체층(101) 내부에 이온 상태의 입자를 주입(implantation)한다. 이 경우, 원하는 영역에 입자가 주입되도록 상기 n형 반도체층(101)의 노출면에 주입을 방해하는 패턴(P)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 입자를 외부로부터 주입하여 전류차단영역이 n형 반도체층(101) 내부에 삽입되도록 한다. 이 경우, 주입되는 입자가 이온 상태라면 입자 가속기에 의해 적당한 에너지를 가지고 가속되어 상기 n형 반도체층(101) 안으로 삽입될 수 있다. 전류차단영역 형성을 위한 본 주입 단계에 의하여, 입자가 n형 반도체층(101) 안으로 들어가면서 그 경로에 위치한 상기 n형 반도체층(101)은 결정 손상을 입게 된다. 도 3e에는 가속된 입자의 주입에 의한 n형 반도체층(101)의 손상 영역(D)을 나타내었다.
상기 손상 영역(D)은 발광 효율에 나쁜 영향을 끼칠 수 있으므로, 이를 제거할 필요가 있다. 특히, 주입되는 입자의 크기가 큰 경우에는 회복하기 어려울 정도로 손상이 심하게 되므로, 이온 상태로 주입되는 입자는 H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne 등과 같이 상대적으로 원자 크기가 작은 것으로 선택함이 바람직하다. 이 경우, 가장 바람직하게 채용될 수 있는 입자는 중수소(deuterum, 2H)라 할 수 있다.
이어서, 입자를 주입한 후에는, 상기 손상 영역(D)을 열처리 등의 방법으로 제거한다. 이 경우, 열처리 온도, 방법 등을 적절히 조절한다면 전류차단영역을 그대로 유지하면서 손상 영역(D)을 제거할 수 있다. 도 3f에 열처리 후 손상된 영역이 제거된 상태를 나타내었으며, 이하, 열처리 온도의 설정을 위해 고려할 사항을 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 도 4a 및 4b는 입자의 주입에 의해 손상된 영역의 열처리(어닐링) 온도에 따른 면저항의 변화를 나타내는 그래프이다. 이 경우, 도 4a는 중수소를 GaN층에 주입한 것이며, 도 4b에서는 철(Fe)을 GaN층에 주입한 것이다. 도 4a를 참조하면, 열처리 온도를 약 200℃ 이상으로 할 경우, 중수소의 주입에 의해 손상된 영역이 서서히 회복되어 약 400℃ 이상에서는 손상 전의 상태를 거의 회복하는 것을 볼 수 있다. 다만, 도 4a에서 볼 수 있듯이, 이러한 경향은 n형 반도체층에서 두드러지며, p형 반도체층이 손상된 경우에는 원하는 정도의 회복 성능을 보이지 못한다. 이러한 결과를 고려하여, 본 실시 형태에서는 전류차단층을 p형 반도체층이 아닌 n형 반도체층에 삽입하였다.
한편, 도 4b는 주입 입자가 철인 경우로서, 도 4a의 그래프와 달리, 절대적인 면 저항값을 나타내었으며, 대신, 손상 전의 기준 값을 n형 및 p형으로 나누어 제시하였다. 도 4b를 참조하면, 약 600℃ 이상의 열처리를 해야 손상 영역의 회복이 시작되며, 특히, n형 반도체층의 경우, 800℃ 이상으로 열처리를 해도 복구가 되지 않는 것을 볼 수 있다. 이는, 철을 주입한 경우에는 손상 영역의 피해가 중수소에 비해 심한 것으로 이해할 수 있다.
다음으로, 도 5는 중수소가 주입된 상태의 n형 반도체층을 열처리하여 두께에 따라 중수소의 분포를 나타낸 이차이온질량분석(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) 그래프이다. 여기서, 약 1019㎝-3의 기준 선은 n형 반도체층의 원자밀도이며, 가로축의 두께는 n형 반도체층 표면으로부터의 두께에 해당한다. 도 5를 참조하면, 800℃ 정도까지는 큰 변화가 없다가, 약 900℃ 이상의 열처리 온도에서 전류차단영역의 밀도(중수소 입자 밀도)가 저하되는 것을 볼 수 있다. 이는 약 900℃ 이상에서 중수소 입자가 주변의 n형 반도체층으로 확산 되어 비롯된 것으로 이해할 수 있다.
상기에서 검토한 도 4 및 도 5의 결과를 토대로 하였을 때, 입자 주입에 의한 n형 반도체층의 손상 영역이 복구되는 열처리 온도와 전류차단영역을 이루는 주입 입자가 확산되어 밀도가 낮아지는 온도의 범위가 상이함을 알 수 있다. 따라서, 열처리 온도를 적절히 선택하면 전류차단영역을 유지하면서 손상 영역을 복구할 수 있다. 이를 고려하였을 때, 입자 주입 후의 열처리 온도는 약 200 ~ 1000℃의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 나아가, 가장 우수한 효과를 보이는 열처리 온도 범위는 약 400 ~ 800℃라 할 수 있다.
한편, 열처리 방법으로는 당 기술 분야에서 공지된 다양한 열처리 방법을 이용할 수 있다. 다만, 바람직한 방법으로 레이저를 이용할 수 있다. 레이저를 이용하는 경우, 손상 영역을 국부적으로 열을 가할 수 있으며, 입자 주입에 사용한 패턴(P)을 그대로 활용할 수 있다. 특히, 질화물 반도체 등에 흡수가 잘되는 약 400㎚ 이하 파장의 레이저를 이용한다며 손상 영역만을 직접적으로 열처리할 수 있으므로, 보다 용이하게, 복구가 가능하다.
상술한 열처리 단계 이후에는, 도 3g에 도시된 바와 같이, n형 반도체층(101)의 노출면에 n형 전극(106)을 PCVD, LPCVD, PECVD 등의 금속박막증착법으로 형성한다. 이 경우, 상기 n형 전극(106)을 상기 전류차단영역(107)의 위치에 맞추어 형성한다면 전류 분산에 더욱 도움이 될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
101: n형 질화물 반도체층 102: 활성층
103: p형 질화물 반도체층 104: 고반사성 오믹컨택층
105: 도전성 기판 106: n형 전극
107: 전류차단영역 200: 사파이어 기판
103: p형 질화물 반도체층 104: 고반사성 오믹컨택층
105: 도전성 기판 106: n형 전극
107: 전류차단영역 200: 사파이어 기판
Claims (14)
- 도전성 기판;
상기 도전성 기판 상에 순차적으로 적층된 p형 반도체층, 활성층 및 n형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및
상기 n형 반도체층 상면에 형성된 n형 전극;을 포함하며,
상기 n형 반도체층은 그 내부에 이종의 물질로 이루어지며, 상기 n형 전극과 상기 도전성 기판 사이를 흐르는 전류를 측 방향으로 유도하는 전류차단영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 전류차단영역은 H, He, Li, Be, B, C, N, O, F 및 Ne으로 구성된 그룹으로부터 선택된 입자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 전류차단영역은 상기 n형 전극 하면의 중심으로부터 그 하부로 연장된 가상 직선이 통과하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자. - 제3항에 있어서,
상기 n형 전극은 상기 n형 반도체층 상면의 중앙 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 p형 반도체층과 상기 도전성 기판 사이에 형성된 고반사성 오믹컨택층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자. - 반도체 단결정 성장용 기판을 마련하는 단계;
상기 반도체 단결정 성장용 기판 상에 순차적으로 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계;
상기 p형 반도체층 상에 도전성 기판을 형성하는 단계;
상기 반도체 단결정 성장용 기판을 제거하여 상기 n형 반도체층을 외부로 노출시키는 단계;
상기 n형 반도체층 내부에 입자를 주입하여 전류차단영역을 형성하는 단계; 및
상기 n형 반도체층의 노출면에 n형 전극을 형성하는 단계;
를 포함하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 전류차단영역을 형성하는 단계는,
상기 n형 반도체층 내부에 이온 상태의 입자를 주입하여 실행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 전류차단영역을 형성하는 단계는,
상기 n형 반도체층의 노출면을 통하여 입자를 주입하여 실행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 n형 반도체층 내부에 주입되는 입자는 H, He, Li, Be, B, C, N, O, F 및 Ne으로 구성된 그룹으로부터 선택된 원소로 이루어진 입자인 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 전류차단영역을 형성하는 단계 후에,
상기 n형 반도체층에서 상기 주입된 입자에 의해 결정이 손상된 영역을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 n형 반도체층의 손상 영역을 열처리하는 단계는 200 ~ 1000℃의 온도 조건에서 실행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 n형 반도체층의 손상 영역을 열처리하는 단계는 400 ~ 800℃의 온도 조건에서 실행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 n형 반도체층의 손상 영역을 열처리하는 단계는 상기 손상된 영역에 레이저를 조사하여 실행되는 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 레이저의 발광 파장은 400㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 수직구조 반도체 발광소자 제조방법.
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