KR20110109411A - High efficiency light emitting diode and method for fabricating the same - Google Patents

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KR20110109411A KR1020100029129A KR20100029129A KR20110109411A KR 20110109411 A KR20110109411 A KR 20110109411A KR 1020100029129 A KR1020100029129 A KR 1020100029129A KR 20100029129 A KR20100029129 A KR 20100029129A KR 20110109411 A KR20110109411 A KR 20110109411A
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Abstract

본 발명에 따르면 고효율 발광 다이오드가 개시된다. 상기 발광 다이오드는,
지지기판;
상기 지지기판 상에 위치하고, p형 화합물 반도체층, 활성층 및 n형 화합물 반도체층을 포함하고, 상기 p형 화합물 반도체층이 상기 n형 화합물 반도체층보다 상기 지지기판 측에 위치하는 반도체 적층 구조체;
상기 p형 화합물 반도체층 및 상기 활성층을 적어도 2 영역으로 나누며 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 n형 화합물 반도체층으로 갈수록 좁아지게 형성된 개구부;
상기 n형 화합물 반도체층의 노출면과 상기 개구부의 측벽을 덮어 형성되는 절연층;
상기 절연층 및 상기 p형 화합물 반도체층을 덮어 상기 p형 화합물 반도체층에 오믹 콘택하는 반사층; 및
상기 n형 화합물 반도체층의 상부에 형성된 n-전극을 포함한다.
According to the present invention, a high efficiency light emitting diode is disclosed. The light emitting diode,
Support substrate;
A semiconductor stacked structure on the support substrate, the semiconductor stacked structure comprising a p-type compound semiconductor layer, an active layer, and an n-type compound semiconductor layer, wherein the p-type compound semiconductor layer is located closer to the support substrate than the n-type compound semiconductor layer;
An opening formed by dividing the p-type compound semiconductor layer and the active layer into at least two regions to expose the n-type compound semiconductor layer and becoming narrower toward the n-type compound semiconductor layer;
An insulating layer covering the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer and the sidewall of the opening;
A reflective layer covering the insulating layer and the p-type compound semiconductor layer and ohmic contacting the p-type compound semiconductor layer; And
And an n-electrode formed on the n-type compound semiconductor layer.

Description

고효율 발광 다이오드{HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}High efficiency light emitting diodes {HIGH EFFICIENCY LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 분리 공정을 적용하여 성장기판을 제거한 질화갈륨 계열의 고효율 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode, and more particularly, to a gallium nitride-based high efficiency light emitting diode having a growth substrate removed by applying a substrate separation process and a method of manufacturing the same.

일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 가지므로, 최근 가시광선 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화인듐갈륨(InGaN)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.In general, nitrides of group III elements, such as gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN), have excellent thermal stability and have a direct transition type energy band structure. It is attracting much attention as a substance. In particular, blue and green light emitting devices using indium gallium nitride (InGaN) have been used in various applications such as large-scale color flat panel display devices, traffic lights, indoor lighting, high density light sources, high resolution output systems, and optical communications.

이러한 III족 원소의 질화물 반도체층은 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 제한한다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층과 같은 에피층들을 성장시키고, 상기 에피층들에 지지기판을 본딩한 후, 레이저 리프트 오프 기술 등을 이용하여 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 고효율 발광 다이오드를 제조하는 기술이 개발되고 있다(예컨대, 미국등록특허공보 US6,744,071호 참조).Such a nitride semiconductor layer of Group III elements is difficult to fabricate homogeneous substrates capable of growing them, and therefore, such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE), etc., on heterogeneous substrates having a similar crystal structure. Is grown through the process. As a hetero substrate, a sapphire substrate having a hexagonal structure is mainly used. However, sapphire is an electrically insulator, thus limiting the light emitting diode structure. Accordingly, recently, epitaxial layers, such as nitride semiconductor layers, are grown on dissimilar substrates such as sapphire, bonding supporting substrates to the epitaxial layers, and then separating the dissimilar substrates using a laser lift-off technique. Techniques for producing high efficiency light emitting diodes of construction have been developed (see, eg, US Pat. No. 6,744,071).

이러한 수직형 구조의 발광 다이오드는 성장기판 상에 n형 GaN층, 활성층 및 p형 GaN층을 차례로 형성하고, p형 GaN층 상에 p-전극 및 반사 금속층을 형성하고, 그 위에 지지기판을 본딩한 후, 사파이어 기판을 제거하고, 노출된 n형 반도체층 상에 n-전극 또는 n-전극 패드를 형성함으로써 제조된다. 지지기판은 일반적으로 도전 기판이 사용되며 따라서 n-전극과 p-전극이 서로 대향하여 배치된 수직형 구조를 갖는다.Such a vertical light emitting diode has an n-type GaN layer, an active layer, and a p-type GaN layer sequentially formed on a growth substrate, a p-electrode and a reflective metal layer formed on the p-type GaN layer, and a support substrate is bonded thereon. Thereafter, the sapphire substrate is removed and manufactured by forming an n-electrode or an n-electrode pad on the exposed n-type semiconductor layer. A support substrate is generally used as a conductive substrate and thus has a vertical structure in which n-electrodes and p-electrodes are disposed to face each other.

그러나, p형 GaN층에 오믹 콘택하면서 반사층으로 주로 사용되는 Ag는 열 공정에 의해 뭉침 현상이 발생되기 쉽고 또한 발광 다이오드를 구동하는 동안 Ag 원자의 이동(migration)이 발생하여 전류 누설이 발생하기 쉬워 안정한 오믹 금속 반사층을 형성하는 것이 곤란하다. 더욱이, Ag는 금속 물질로서 반사율을 향상시키는 데 한계가 있다.However, Ag, which is mainly used as a reflective layer while ohmic contacting a p-type GaN layer, is easily agglomerated by a thermal process, and migration of Ag atoms is likely to occur due to migration of the Ag atoms while driving a light emitting diode. It is difficult to form a stable ohmic metal reflective layer. Moreover, Ag is a metal material and has a limit in improving reflectance.

미국등록특허공보 US6,744,071호United States Patent Application Publication No. US6,744,071

본 발명이 해결하려는 과제는 반도체 발광소자의 칩이 대면적화됨에 따라 활성층에서 생성된 광의 방출경로가 길어지므로 이러한 방출경로를 줄여 생성된 광이 외부로 나가는 것을 개선시킨 고효율 발광 다이오드 및 제조 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a high-efficiency light emitting diode and a manufacturing method that improves the output of the generated light is reduced by reducing the emission path as the emission path of the light generated in the active layer is increased as the chip of the semiconductor light emitting device is large area It is.

또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 지지기판 측으로 진행하는 광의 반사율을 향상시킨 고효율 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a high-efficiency light-emitting diode and a method of manufacturing the same that improves the reflectance of the light traveling to the support substrate side.

또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 수직구조 반도체 발광 다이오드에서 n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광 효율과 정전기 내압을 향상시킨 고효율 발광 다이오드 및 제조 방법을 제공하는 것이다.In addition, another problem to be solved by the present invention is to provide a high efficiency light emitting diode and a manufacturing method which improves the luminous efficiency and electrostatic withstand voltage by effectively spreading the current between the n-side and p-side electrode in the vertical semiconductor light emitting diode.

본 발명 일측면에 따르면 고효율 발광 다이오드가 제공되며, 상기 발광 다이오드는,According to an aspect of the invention there is provided a high-efficiency light emitting diode, the light emitting diode,

지지기판;Support substrate;

상기 지지기판 상에 위치하고, p형 화합물 반도체층, 활성층 및 n형 화합물 반도체층을 포함하고, 상기 p형 화합물 반도체층이 상기 n형 화합물 반도체층보다 상기 지지기판 측에 위치하는 반도체 적층 구조체;A semiconductor stacked structure on the support substrate, the semiconductor stacked structure comprising a p-type compound semiconductor layer, an active layer, and an n-type compound semiconductor layer, wherein the p-type compound semiconductor layer is located closer to the support substrate than the n-type compound semiconductor layer;

상기 p형 화합물 반도체층 및 상기 활성층을 적어도 2 영역으로 나누며 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 n형 화합물 반도체층으로 갈수록 좁아지게 형성된 개구부;An opening formed by dividing the p-type compound semiconductor layer and the active layer into at least two regions to expose the n-type compound semiconductor layer and becoming narrower toward the n-type compound semiconductor layer;

상기 n형 화합물 반도체층의 노출면과 상기 개구부의 측벽을 덮어 형성되는 절연층;An insulating layer covering the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer and the sidewall of the opening;

상기 절연층 및 상기 p형 화합물 반도체층을 덮어 상기 p형 화합물 반도체층에 오믹 콘택하는 반사층; 및A reflective layer covering the insulating layer and the p-type compound semiconductor layer and ohmic contacting the p-type compound semiconductor layer; And

상기 n형 화합물 반도체층의 상부에 형성된 n-전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.And an n-electrode formed on the n-type compound semiconductor layer.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 절연층에 의하여 n-전극으로부터 하부로 향하는 전류 흐름이 분산되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.Preferably, the light emitting diode is characterized in that the current flow from the n-electrode downwards by the insulating layer is dispersed.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 절연층이 분포 브래그 반사기인 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode is characterized in that the insulating layer is a distributed Bragg reflector.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 분포 브래그 반사기가 SixOyNz, TixOy, TaxOy 및 NbxOy, Al2O3, 및 HfO2 중에서 선택된 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성되는 것을 특징으로 한다. Preferably, the light emitting diode, the distribution Bragg reflector is Si x O y N z , Ti x O y , Ta x O y and Nb x O y , Al 2 O 3 , and HfO 2 Characterized in that formed by alternately stacking at least two layers selected from.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 절연층이 Si, Ti, Ta, Nb, In 및 Sn에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode is characterized in that the insulating layer comprises at least one element selected from Si, Ti, Ta, Nb, In and Sn.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 절연층이 상기 p형 화합물 반도체층의 일부를 덮는 말단부를 갖는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode is characterized in that the insulating layer has a terminal portion covering a portion of the p-type compound semiconductor layer.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 개구부가 일 말단에 단차를 가지고 형성되며, 상기 절연층이 상기 단차를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode is characterized in that the opening is formed with a step at one end, and the insulating layer is formed to cover the step.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 절연층의 일면이 상기 p형 화합물 반도체층과 동일 선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode is characterized in that one surface of the insulating layer is located on the same line as the p-type compound semiconductor layer.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 개구부가 이중 경사를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the light emitting diode is characterized in that the opening is formed to have a double inclination.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 개구부가 곡선부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.Preferably, the light emitting diode is light emitting diode, characterized in that the opening is formed to have a curved portion.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는, 상기 반사층이 Au, Al, Ag 또는 투명 전도성 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
Preferably, the light emitting diode is light emitting diode, characterized in that the reflective layer is formed of Au, Al, Ag or a transparent conductive oxide film.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 고효율 발광 다이오드의 제조 방법이 제공되며, 상기 방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high efficiency light emitting diode, the method comprising:

성장기판 상에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 에피층들을 성장시키는 단계;Growing epitaxial layers including an n-type compound semiconductor layer, an active layer and a p-type compound semiconductor layer on the growth substrate;

상기 p형 화합물 반도체층 및 활성층을 식각하여 상기 p형 화합물 반도체층 및 상기 활성층을 적어도 2 영역으로 나누며 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 n형 화합물 반도체층으로 갈수록 좁아지게 개구부를 형성하는 단계;Etching the p-type compound semiconductor layer and the active layer, dividing the p-type compound semiconductor layer and the active layer into at least two regions, exposing the n-type compound semiconductor layer, and forming openings narrower toward the n-type compound semiconductor layer. step;

상기 n형 화합물 반도체층의 노출면과 상기 개구부의 측벽을 덮어 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer by covering an exposed surface of the n-type compound semiconductor layer and sidewalls of the opening;

상기 절연층 및 상기 p형 화합물 반도체층을 덮어 반사층을 형성하는 단계;Forming a reflective layer by covering the insulating layer and the p-type compound semiconductor layer;

상기 반사층 위에 본딩금속을 개재하여 지지 기판을 본딩하는 단계; 및Bonding a support substrate to the reflective layer through a bonding metal; And

상기 성장 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Removing the growth substrate.

본 발명에 따르면, 발광다이오드의 활성층에서 생성된 광이 반사층 또는 분포 브래그 반사기에 의해 반사되어 방출될 수 있도록 함으로써, 그 광의 방출경로를 단축시켜 광 추출 효율이 향상된다. 더욱이, 상기 분포 브래그 반사기를 발광다이오드에 채용하는 경우, 활성층에서 생성되는 광의 파장에 대응하여 반사율을 최적화할 수 있다.According to the present invention, the light generated in the active layer of the light emitting diode can be reflected and emitted by the reflective layer or the distributed Bragg reflector, thereby shortening the emission path of the light, thereby improving the light extraction efficiency. Furthermore, when the distributed Bragg reflector is employed in the light emitting diode, the reflectance can be optimized in response to the wavelength of light generated in the active layer.

또한, 본 발명에 따르면, 발광다이오드에 있어서, 상기 반사층 내지 분포 브래그 반사기를 형성함으로써 지지기판 측으로 진행하는 광의 반사율을 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, in the light emitting diode, the reflectance of the light propagating toward the supporting substrate can be improved by forming the reflective layer or the distributed Bragg reflector.

또한, 본 발명에 따르면, 전류차단영역을 형성함으로써, n측 전극의 직하 방향으로 전류가 집중되는 경향을 감소시키고, n측과 p측 전극 사이의 전류를 측 방향으로 유도시켜 n측과 p측 전극 사이의 전류를 효과적으로 퍼지도록 함으로써 발광다이오드의 발광 효율과 정전기 내압을 향상시킬 수 있다.
Further, according to the present invention, by forming the current blocking region, the tendency of the current is concentrated in the direction directly below the n-side electrode, and induces the current between the n-side and p-side electrode in the lateral direction n-side and p-side By effectively spreading the current between the electrodes it is possible to improve the luminous efficiency and electrostatic breakdown voltage of the light emitting diode.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a cross-sectional view illustrating a high efficiency light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view for describing a high efficiency light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view for describing a high efficiency light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view for describing a high efficiency light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a high efficiency light emitting diode according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view for describing a high efficiency light emitting diode according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is a plan view illustrating a high efficiency light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
8 to 10 are views for explaining a method of manufacturing a high efficiency light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining a method of manufacturing a high efficiency light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
12 to 13 are views for explaining a method of manufacturing a high efficiency light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms.

도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있으며, 동일 또는 유사한 참조번호는 동일 또는 유사한 구성요소를 나타내는 것으로 한다.In the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience, the same or similar reference numerals are to indicate the same or similar components.

제1 First 실시예Example

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a high efficiency light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 지지기판(51), 반도체 적층 구조체(20), 개구부(30), 절연층(31), 반사층(41), 본딩 금속(42), n-전극(43) 및 p-전극 패드(45)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the light emitting diode includes a support substrate 51, a semiconductor stack 20, an opening 30, an insulating layer 31, a reflective layer 41, a bonding metal 42, and an n-electrode 43. ) And the p-electrode pad 45.

지지기판(51)은 화합물 반도체층들을 성장시키기 위한 성장기판(21)(도 8 참조)과 구분되며, 이미 성장된 화합물 반도체층들에 부착된 2차 기판이다. 상기 지지기판(51)은 도전성 기판 또는 예를들어, 사파이어 기판과 같은 절연 기판일 수 있다. 여기서, 지지기판(51)을 도전성 기판으로 할 경우는, 반도체 적층 구조체(20)를 지지하는 지지체의 역할 외에도 p측 전극 역할을 할 수 있고, 지지기판(51) 상에 p-전극 패드(45)를 형성할 수 있다. The support substrate 51 is distinguished from the growth substrate 21 (see FIG. 8) for growing the compound semiconductor layers, and is a secondary substrate attached to the compound semiconductor layers that have already been grown. The support substrate 51 may be a conductive substrate or an insulating substrate such as, for example, a sapphire substrate. In this case, when the support substrate 51 is used as a conductive substrate, the support substrate 51 may serve as a p-side electrode in addition to the support for supporting the semiconductor laminate 20, and the p-electrode pad 45 may be formed on the support substrate 51. ) Can be formed.

반도체 적층 구조체(20)는 지지기판(51) 상에 위치하며, n형 화합물 반도체층(23), 활성층(25) 및 p형 화합물 반도체층(27)을 포함한다. 여기서, 상기 반도체 적층 구조체(20)는 일반적인 수직형 발광 다이오드와 유사하게 p형 화합물 반도체층(27)이 n형 화합물 반도체층(23)에 비해 지지기판(51) 측에 가깝게 위치한다. 또한, 반도체 적층 구조체(20)는 지지기판(51)의 일부 영역 상에 위치할 수 있다.The semiconductor stacked structure 20 is positioned on the support substrate 51 and includes an n-type compound semiconductor layer 23, an active layer 25, and a p-type compound semiconductor layer 27. The p-type compound semiconductor layer 27 is located closer to the support substrate 51 side than the n-type compound semiconductor layer 23 similarly to the general vertical light emitting diode. In addition, the semiconductor laminate 20 may be located on a portion of the support substrate 51.

n형 화합물 반도체층(23), 활성층(25) 및 p형 화합물 반도체층(27)은 III-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대 (Al, Ga, In)N 반도체로 형성될 수 있다. n형 화합물 반도체층(23) 및 p형 화합물 반도체층(27)은 각각 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예를 들어, n형 화합물 반도체층(23) 및/또는 p형 화합물 반도체층(27)은 콘택층과 클래드층을 포함할 수 있으며, 또한 초격자층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 활성층(25)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조일 수 있다. 저항이 상대적으로 작은 n형 화합물 반도체층(23)이 지지기판(51)의 반대쪽에 위치함으로써 n형 화합물 반도체층(23)의 상부면에 거칠어진 면을 형성하는 것이 용이하며, 거칠어진 면은 활성층(25)에서 생성된 광의 추출 효율을 향상시킨다.The n-type compound semiconductor layer 23, the active layer 25, and the p-type compound semiconductor layer 27 may be formed of a III-N series compound semiconductor, such as (Al, Ga, In) N semiconductor. The n-type compound semiconductor layer 23 and the p-type compound semiconductor layer 27 may be a single layer or multiple layers, respectively. For example, the n-type compound semiconductor layer 23 and / or the p-type compound semiconductor layer 27 may include a contact layer and a cladding layer, and may also include a superlattice layer. In addition, the active layer 25 may have a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. Since the n-type compound semiconductor layer 23 having a relatively low resistance is located on the opposite side of the support substrate 51, it is easy to form a rough surface on the top surface of the n-type compound semiconductor layer 23. The extraction efficiency of the light generated in the active layer 25 is improved.

개구부(30)는 p형 화합물 반도체층(27) 상에 포토리소그래피를 이용하여 일정 패턴을 형성한 후, 일부 영역을 메사에칭함으로써 형성되며, p형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)과, n형 화합물 반도체층(23)의 일부를 노출시키며, p형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)을 적어도 2 영역으로 나눌 수 있다. The opening 30 is formed by forming a predetermined pattern on the p-type compound semiconductor layer 27 using photolithography and then mesa-etching a part of the region, and the p-type compound semiconductor layer 27 and the active layer 25 A portion of the n-type compound semiconductor layer 23 may be exposed, and the p-type compound semiconductor layer 27 and the active layer 25 may be divided into at least two regions.

또한, 개구부(30)는 트렌치, 그루브, 또는 홀(hole)로 형성될 수 있으며, 복수개 형성될 수 있다. 예컨대, 개구부(30)는 트렌치로 형성되어 도 7에 도시된 바와 같이 p형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)을 4개의 영역으로 나눌 수 있다. 이외에도 개구부(30)는 복수개의 홀들이 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 따라서, 개구부의 개수나 개구부의 특정 형상으로 본 발명이 제한되는 것은 아님을 이해하여야 한다.In addition, the opening 30 may be formed as a trench, a groove, or a hole, and a plurality of openings 30 may be formed. For example, the opening 30 may be formed in a trench to divide the p-type compound semiconductor layer 27 and the active layer 25 into four regions as shown in FIG. 7. In addition, the opening 30 may have a plurality of holes arranged in a matrix. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to the number of openings or the specific shape of the openings.

절연층(31)은 반도체 적층 구조체(20)의 내부에 형성되어 전류차단 기능을 수행하는 영역으로서, 예를들어 SiO2를 가지고 상기 n형 화합물 반도체층(23)의 노출면과 상기 개구부(30)의 측벽을 덮어 형성된다. The insulating layer 31 is formed in the semiconductor laminate 20 to perform a current blocking function. For example, the insulating layer 31 has SiO 2 and an exposed surface of the n-type compound semiconductor layer 23 and the opening 30. Is formed to cover the side wall.

즉, 절연층(31)은 n형 화합물 반도체층(23)과 p측 전극 사이에 흐르는 전류의 방향을 n형 화합물 반도체층(23)의 직하방향이 아닌, 측 방향으로 분산시킴으로써 전류 집중 현상을 완화시킨다.That is, the insulating layer 31 disperses the direction of current flowing between the n-type compound semiconductor layer 23 and the p-side electrode in the lateral direction instead of directly below the n-type compound semiconductor layer 23, thereby preventing current concentration. Relax

한편, 상기 절연층(31)은 예를들어, Si, Ti, Ta, Nb, In 및 Sn에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하거나, SixOyNz, TixOy, TaxOy, NbxOy, Al2O3, 및 HfO2중에서 선택된 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성될 수 있으며 분포 브래그 반사기(DBR)일 수 있다. 여기서, 절연층(31)을 분포 브래그 반사기로 할 경우, 교대로 적층되는 고굴절률층과 저굴절률 층의 광학 두께를 조절하여 특정 파장의 광에 대한 반사율을 극대화할 수 있다. 따라서, 활성층(25)에서 생성되는 광의 파장에 따라 반사율이 최적화된 분포 브래그 반사기를 형성함으로써, 예컨대 자외선, 가시광선 또는 적외선에 대한 높은 반사율을 갖는 고반사 절연층(31)을 형성할 수 있다. 예를들어, 절연층(31)의 첫번째 층은 SixOyNz 또는 Al2O3 으로 형성하고, 두번째 층은 TixOy 또는 HfO2으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 첫번째 층은 접착력 향상을 위하여 반도체층과 접하여 형성하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the insulating layer 31 includes at least one element selected from, for example, Si, Ti, Ta, Nb, In and Sn, or Si x O y N z , Ti x O y , Ta x O y At least two layers selected from Nb x O y , Al 2 O 3 , and HfO 2 may be alternately stacked, and may be a distributed Bragg reflector (DBR). In this case, when the insulating layer 31 is a distributed Bragg reflector, the optical thicknesses of the high refractive index layer and the low refractive index layer which are alternately stacked may be adjusted to maximize the reflectance of light having a specific wavelength. Thus, by forming a distributed Bragg reflector with an optimized reflectance according to the wavelength of light generated in the active layer 25, it is possible to form a highly reflective insulating layer 31 having a high reflectance for, for example, ultraviolet rays, visible rays or infrared rays. Can be. For example, the first layer of insulating layer 31 is Si x O y N z Or Al 2 O 3 , the second layer is Ti x O y Or HfO 2 . In addition, the first layer is preferably formed in contact with the semiconductor layer to improve the adhesion.

즉, 상기 절연층(31)에 의해 전류차단 기능은 물론, 실시예에 따라, 반도체 적층 구조체(20) 내부에서 진행하는 광을 반사시켜 외부로 향하도록 할 수 있으며, 활성층(25)에서 발생된 광의 방출 경로를 단축시켜 광 손실을 감소시킬 수도 있다. 또한, 도 1 및 도 10에서와 같이 절연층의 말단부(31a, 도 10참조)가 p형 화합물 반도체층(27)의 일부를 덮도록 형성함으로써, 그 말단부(31a)에 의해 지지기판(51) 측으로 향하는 광을 반사시켜 외부로 향하게 할 수도 있다. That is, the insulating layer 31 may reflect the light traveling in the semiconductor stacked structure 20, as well as the current blocking function, so that the light is directed toward the outside, and is generated in the active layer 25. The loss of light may be reduced by shortening the emission path of light. In addition, as shown in Figs. 1 and 10, the end portions 31a (see Fig. 10) of the insulating layer are formed to cover a part of the p-type compound semiconductor layer 27, so that the supporting substrate 51 is formed by the end portions 31a. It may also be directed outward by reflecting light directed toward the side.

특히, 개구부(30) 내의 절연층(31)을 고반사 물질로 형성하는 경우에는 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 또는 통상의 절연 물질로 형성하는 경우라도 전류 분산 효과를 높이기 위해, 상기 개구부(30)의 폭은 n형 화합물 반도체층(23)으로 갈수록 좁아지게 형성할 수 있다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.In particular, when the insulating layer 31 in the opening 30 is formed of a high reflection material, the opening 30 is used to improve the light extraction efficiency or to increase the current dispersion effect even when the insulating layer 31 is formed of a conventional insulating material. ) May be formed to be narrower toward the n-type compound semiconductor layer 23. This will be described later.

반사층(41)은 상기 절연층(31) 및 상기 p형 화합물 반도체층(27)을 덮어 형성된다. 반사층(41)은 상기 p형 화합물 반도체층(27)에 오믹 콘택하는 반사 금속, 예를들어, 금(Au), 알루미튬(Al), 은(Ag) 등의 도전성 물질을 이용하여 형성되거나 투명 전도성 산화막(ITO)으로 형성될 수 있다. The reflective layer 41 covers the insulating layer 31 and the p-type compound semiconductor layer 27. The reflective layer 41 is formed by using a conductive material such as gold (Au), aluminium (Al), silver (Ag), or the like, which is a ohmic contact with the p-type compound semiconductor layer 27. It may be formed of a conductive oxide film (ITO).

반사층(41)은 절연층(31)이 분포 브래그 반사기와 같은 고반사 절연층으로 형성되지 않고 SiO2와 같은 투명한 절연층으로서 형성되는 경우, 활성층(25)에서 생성되어 절연층(31)을 통과한 광이 반사층(41)에 의해 반사되어 외부로 방출될 수 있도록 함으로써 광 추출효율을 증가시키는 한편, 지지기판(51) 측으로 진행하는 광의 반사율도 향상시킬 수 있다. The reflective layer 41 is produced in the active layer 25 and passes through the insulating layer 31 when the insulating layer 31 is not formed of a high reflective insulating layer such as a distributed Bragg reflector but is formed as a transparent insulating layer such as SiO 2. By allowing one light to be reflected by the reflective layer 41 to be emitted to the outside, the light extraction efficiency can be increased, and the reflectance of the light traveling toward the support substrate 51 can be improved.

본딩 금속(42)은 지지기판(51)과 반사층(41) 사이에 위치할 수 있다. 본딩 금속(42)은 Au-Sn 및 Cr-Au로 형성될 수 있으며, 공융(eutectic) 본딩에 의해 지지기판(51)을 반도체 적층 구조체(20)에 접착시킨다.The bonding metal 42 may be located between the support substrate 51 and the reflective layer 41. The bonding metal 42 may be formed of Au-Sn and Cr-Au, and adheres the support substrate 51 to the semiconductor stacked structure 20 by eutectic bonding.

n-전극(43)은 n형 화합물 반도체층(23)에 오믹 콘택할 수 있고, n형 화합물 반도체층(23)의 상부에 형성된다. 다만, 절연층(31) 형성에 의한 전류 분산 효과를 위해서, n-전극(43)은 절연층(31)의 위치에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.The n-electrode 43 may be in ohmic contact with the n-type compound semiconductor layer 23 and is formed on the n-type compound semiconductor layer 23. However, for the current dispersion effect by the formation of the insulating layer 31, the n-electrode 43 is preferably formed at a position corresponding to the position of the insulating layer 31.

본 실시예에 따르면, 반사율이 높은 분포 브래그 반사기를 반도체 적층 구조체 내부에 형성하여 활성층에서 생긴 광의 방출경로를 단축시키거나 지지기판 측으로 진행하는 광의 반사율을 높임으로써 광 추출 효율을 증가시킬 수 있고, 반도체 적층 구조체 내부의 절연층에 의해 n측 전극과 p측 전극 사이의 전류를 측방향으로 분산시켜 높은 광효율의 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
According to the present embodiment, the light extraction efficiency can be increased by forming a distributed Bragg reflector having a high reflectance inside the semiconductor laminate structure to shorten the emission path of the light generated from the active layer or to increase the reflectance of the light traveling toward the support substrate. The insulating layer inside the laminate structure disperses the current between the n-side electrode and the p-side electrode laterally to provide a light emitting diode having high light efficiency.

이하에서는, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 고효율 발광 다이오드의 제조방법에 대해 간략하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a high efficiency light emitting diode according to the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 8 to 10.

도 8을 참조하면, 사파이어와 같은 성장기판(21) 상에 n형 화합물 반도체층(23), 활성층(25) 및 p형 화합물 반도체층(27)을 포함하는 에피층들을 성장시킨다. Referring to FIG. 8, epitaxial layers including an n-type compound semiconductor layer 23, an active layer 25, and a p-type compound semiconductor layer 27 are grown on a growth substrate 21 such as sapphire.

다음으로, 도 9를 참조하면, 상기 p형 화합물 반도체층(27) 및 활성층(25)을 식각하여 n형 화합물 반도체층(23)의 일부를 노출시키는 개구부(30)를 형성한다. 이때, 개구부(30)의 측벽(30a)은 소정의 각도를 갖고 기울어져 개구부(30)의 상면이 개구부의 바닥면(30b)보다 크게 형성될 수 있다. 또한, 개구부(30)는 메쉬 형상과 같이 n형 화합물 반도체층(23)을 노출시키는 복수의 개구부들을 가질 수 있다. Next, referring to FIG. 9, the p-type compound semiconductor layer 27 and the active layer 25 are etched to form an opening 30 exposing a portion of the n-type compound semiconductor layer 23. At this time, the side wall 30a of the opening 30 may be inclined at a predetermined angle so that the upper surface of the opening 30 is larger than the bottom surface 30b of the opening. In addition, the opening 30 may have a plurality of openings exposing the n-type compound semiconductor layer 23, such as a mesh shape.

다음으로, 도 10을 참조하면, n형 화합물 반도체층(23)의 노출면과 상기 개구부(30)의 측벽(30a)을 덮는 절연층(31)을 형성한다. 절연층(31)은 원으로 표시한 것과 같이 절연층의 말단부(31a)가 p형 화합물 반도체층(27)의 일부를 덮도록 형성할 수 있다. 이렇게 함으로써, 절연층(31)을 분포 브래그 반사기로 형성하는 경우, 말단부(31a)에 의해 지지기판(51) 측으로 향하는 광을 반사시킬 수 있다. Next, referring to FIG. 10, an insulating layer 31 covering the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer 23 and the sidewall 30a of the opening 30 is formed. As shown by the circle, the insulating layer 31 may be formed such that the distal end portion 31a of the insulating layer covers a part of the p-type compound semiconductor layer 27. In this way, when the insulating layer 31 is formed of a distributed Bragg reflector, the light directed toward the support substrate 51 can be reflected by the distal end portion 31a.

다음으로, 도시하지는 않았으나, 상기 절연층(31) 및 상기 p형 화합물 반도체층(27)을 덮는 반사층(41)을 형성한다. 여기서, 반사층(41)은 상기 p형 화합물 반도체층(27)에 오믹 콘택하는 반사 금속, 예를들어, 금(Au), 알루미튬(Al), 은(Ag) 등의 도전성 물질을 이용하여 형성되거나 투명 전도성 산화막(ITO)으로 형성될 수 있다. 한편, 반도체층과 반사금속 사이에 Pt, Pd 및 Cr 중 하나의 금속을 사이에 추가로 형성할 수 있다. 그 후, 상기 반사층(41) 상에 본딩을 위한 금속층을 형성하고, 지지기판(51) 상에 또한 본딩을 위한 금속층을 형성한 후, 이들 금속층을 서로 본딩한다. 이에 따라, 상기 본딩을 위한 금속층들에 의해 본딩 금속(42)이 형성되고, 지지기판(51)이 화합물 반도체층들(23, 25, 27)에 본딩된다.Next, although not shown, a reflective layer 41 covering the insulating layer 31 and the p-type compound semiconductor layer 27 is formed. Here, the reflective layer 41 is formed using a conductive metal such as gold (Au), aluminium (Al), silver (Ag), or the like, which is in ohmic contact with the p-type compound semiconductor layer 27. Or a transparent conductive oxide film (ITO). Meanwhile, one metal of Pt, Pd, and Cr may be further formed between the semiconductor layer and the reflective metal. Thereafter, metal layers for bonding are formed on the reflective layer 41, and metal layers for bonding are also formed on the support substrate 51, and then these metal layers are bonded to each other. Accordingly, the bonding metal 42 is formed by the metal layers for bonding, and the support substrate 51 is bonded to the compound semiconductor layers 23, 25, and 27.

그 후, 레이저 리프트 오프 기술 등을 사용하여 성장기판(21)을 제거하고, n형 화합물 반도체층(23)을 노출시킨다. 그 후, 노출된 n형 화합물 반도체층(23)의 상부에 n-전극(43)을 형성하는데, 전술한 바와 같이, n-전극(43)은 절연층(31)의 위치에 대응되도록 형성되는 것이 전류 분산 효과를 위해서 바람직하고, 마지막으로, 개별 발광 다이오드 칩으로 분할하여 도 1에 도시된 발광 다이오드가 완성된다.Thereafter, the growth substrate 21 is removed using a laser lift-off technique or the like to expose the n-type compound semiconductor layer 23. Thereafter, the n-electrode 43 is formed on the exposed n-type compound semiconductor layer 23. As described above, the n-electrode 43 is formed to correspond to the position of the insulating layer 31. It is preferable for the current dispersion effect, and finally, the light emitting diode shown in Fig. 1 is completed by dividing into individual light emitting diode chips.

제2 2nd 실시예Example

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다. 이하, 제1 실시예에서와 동일한 부분의 설명은 설명의 간략화를 위하여 생략하기로 한다.2 is a cross-sectional view for describing a high efficiency light emitting diode according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted for simplicity of explanation.

도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 지지기판(151), 반도체 적층 구조체(120), 개구부(130), 절연층(131), 반사층(141), 본딩 금속(142), n-전극(143) 및 p-전극 패드(145)를 포함할 수 있다.2, the light emitting diode includes a support substrate 151, a semiconductor stack 120, an opening 130, an insulating layer 131, a reflective layer 141, a bonding metal 142, and an n-electrode 143. ) And the p-electrode pad 145.

여기서, 다른 구성요소들에 대한 설명은 제1 실시예에서와 마찬가지이나, 절연층(131)의 말단부의 형상은 절연층(31)과 상이하다.Here, the description of the other components is the same as in the first embodiment, but the shape of the distal end of the insulating layer 131 is different from the insulating layer 31.

즉, 절연층(131)은 절연층(31)과 같이 p형 화합물 반도체층(127)의 일부를 덮는 말단부(31a)를 갖지 않으며, 도 11에 도시된 바와 같이, 절연층(131)의 말단은 p형 화합물 반도체층(127)의 상면과 동일선상에 위치한다. 이렇게 함으로써, 반사층(141)은 반사층(41)과 달리 좀더 얇게 형성될 수 있다.That is, the insulating layer 131 does not have an end portion 31a covering a part of the p-type compound semiconductor layer 127 like the insulating layer 31, and as shown in FIG. 11, the end of the insulating layer 131. Is colinear with the top surface of the p-type compound semiconductor layer 127. In this way, the reflective layer 141 may be formed thinner than the reflective layer 41.

다만, 말단부(31a)를 갖지 않는 형상이므로, 절연층(131)을 분포 브래그 반사기로 하는 경우라도, 절연층(131)에 의해 지지기판(151)으로 향하는 광을 반사시키기는 절연층(31)에 비하여 쉽지 않다. 그러나, 절연층(131) 위에 덮이는 반사층(141)의 형성으로, 결국 지지기판(151)으로 향하는 광의 반사율은 증가될 수 있으며, 전체적인 광추출 효율도 증가된다. However, since the shape does not have the distal end portion 31a, even when the insulating layer 131 is a distributed Bragg reflector, the insulating layer 31 reflects the light directed toward the supporting substrate 151 by the insulating layer 131. Not easy compared to However, with the formation of the reflective layer 141 covering the insulating layer 131, the reflectance of the light directed to the supporting substrate 151 may be increased, and the overall light extraction efficiency is also increased.

한편, 절연층(131)의 형성으로 인한 전류 분산 효과로 인하여 광효율이 증가됨은 물론이다.On the other hand, the light efficiency is increased due to the current dispersion effect due to the formation of the insulating layer 131.

도 2에 도시된 발광 다이오드를 제조하기 위한 방법을 더 구체적으로 설명하면, 도 9와 같은 형상의 개구부(130)를 형성하는 단계까지는 제1 실시예와 공통이며, 그 다음으로, 절연층(131)을 형성하는 단계에서, 도 10과 달리, n형 화합물 반도체층(123)의 노출면과 개구부(130)의 측벽 만을 덮도록 절연층(131)을 형성한다. 즉, 절연층(131)은 말단부를 이용하여 p형 화합물 반도체층(127)의 상면 일부를 덮지 않는다. 따라서, 절연층(131)의 말단면은 p형 화합물 반도체층(127)의 상면과 동일 선상에 위치하게 된다.Referring to the method for manufacturing the light emitting diode shown in FIG. 2 in more detail, the steps up to forming the opening 130 having the shape shown in FIG. 9 are common to the first embodiment, and then, the insulating layer 131. In the step of forming), unlike FIG. 10, the insulating layer 131 is formed to cover only the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer 123 and the sidewall of the opening 130. That is, the insulating layer 131 does not cover a portion of the upper surface of the p-type compound semiconductor layer 127 by using the terminal portion. Therefore, the end surface of the insulating layer 131 is positioned on the same line as the top surface of the p-type compound semiconductor layer 127.

다음으로, 상기 절연층(131) 및 상기 p형 화합물 반도체층(127)을 덮는 반사층(141)을 형성한 후, 본딩 금속(142)을 형성하고, 지지기판(151)을 반도체 적층 구조체(120)에 본딩하고, 성장기판을 제거하는 등의 과정은 제1 실시예에서와 동일하다. Next, after forming the reflective layer 141 covering the insulating layer 131 and the p-type compound semiconductor layer 127, a bonding metal 142 is formed, and the support substrate 151 is formed of the semiconductor laminate structure 120. ) And the growth substrate are removed in the same manner as in the first embodiment.

본 실시예에 따르면, 반사율이 높은 분포 브래그 반사기를 반도체 적층 구조체 내부에 형성하여 활성층에서 생긴 광의 방출경로를 단축시킬 수 있고, 반사층을 이용하여 지지기판 측으로 진행하는 광의 반사율을 높임으로써 광 추출 효율을 증가시킬 수 있고, 반도체 적층 구조체 내부의 절연층에 의해 n측 전극과 p측 전극 사이의 전류를 측방향으로 분산시켜 높은 광효율의 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 또한, 반사층을 보다 얇게 형성할 수 있게 된다.
According to the present embodiment, the distribution Bragg reflector having high reflectance can be formed inside the semiconductor laminate to shorten the emission path of the light generated from the active layer, and improve the light extraction efficiency by increasing the reflectance of the light propagating toward the support substrate using the reflective layer. It is possible to increase the current between the n-side electrode and the p-side electrode laterally by the insulating layer inside the semiconductor laminate structure to provide a light emitting diode with high light efficiency. In addition, the reflective layer can be formed thinner.

제3 The third 실시예Example

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다. 이하, 이전 실시예들과 동일한 부분의 설명은 설명의 간략화를 위하여 생략하기로 한다.3 is a cross-sectional view for describing a high efficiency light emitting diode according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, the description of the same parts as in the previous embodiments will be omitted for simplicity.

도 3을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 지지기판(251), 반도체 적층 구조체(220), 개구부(230), 절연층(231), 반사층(241), 본딩 금속(242), n-전극(243) 및 p-전극 패드(245)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the light emitting diode includes a support substrate 251, a semiconductor laminate structure 220, an opening 230, an insulating layer 231, a reflective layer 241, a bonding metal 242, and an n-electrode 243. ) And a p-electrode pad 245.

여기서, 다른 구성요소들에 대한 설명은 이전 실시예들과 마찬가지이나, 개구부(230)의 형상은 개구부(30 및 130)와 상이하고 절연층(231)의 말단부의 형상은 절연층(31 및 131)과 상이하다.Here, the description of the other components are the same as in the previous embodiments, but the shape of the opening 230 is different from the openings 30 and 130 and the shape of the distal end of the insulating layer 231 is the insulating layers 31 and 131. )

즉, 개구부(230)는 도 12에 원형으로 표시한 바와 같이, 개구부의 측벽(230a) 일 말단에서 연장되는 단차부(230c)를 포함할 수 있다.That is, the opening 230 may include a stepped portion 230c extending from one end of the sidewall 230a of the opening, as shown in a circle in FIG. 12.

또한, 개구부(230)를 상기와 같이 형성함으로써, 절연층(231)은 도 13에 도시된 바와 같이, p형 화합물 반도체층(127)의 높이와 동일 높이로 형성될 수 있게 된다. 즉, 절연층(231)은 n형 화합물 반도체층(223)의 노출면과 개구부(230)의 측벽(230a)은 물론 단차부(230c)를 덮도록 형성되고, 상기 단차부(230c)에 형성된 절연층의 말단부(231a)의 상면은 절연층(230)에 의해 덮히지 않은 p형 화합물 반도체층(227)의 상면과 동일 선상에 위치하게 된다. 이렇게 함으로써, 반사층(241)은 반사층(41)과 달리 절연층(231)이 말단부(231a)를 가지고 형성되더라도 좀더 얇게 형성될 수 있다.In addition, by forming the opening 230, the insulating layer 231 may be formed to have the same height as that of the p-type compound semiconductor layer 127, as shown in FIG. 13. That is, the insulating layer 231 is formed to cover the stepped portion 230c as well as the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer 223 and the sidewall 230a of the opening 230, and is formed in the stepped portion 230c. The upper surface of the distal end portion 231a of the insulating layer is positioned on the same line as the upper surface of the p-type compound semiconductor layer 227 not covered by the insulating layer 230. By doing so, the reflective layer 241 can be formed thinner even if the insulating layer 231 is formed with the distal end portion 231a, unlike the reflective layer 41.

본 실시예에 따른 발광 다이오드의 절연체(231)는 말단부(231a)를 가지므로, 절연층(231)을 분포 브래그 반사기로 하는 경우, 반사층(242)만이 아닌, 절연층의 말단부(231a)에 의해서도 지지기판(251)으로 향하는 광을 반사시켜 광추출 효율을 더욱 향상시킨다. Since the insulator 231 of the light emitting diode according to the present embodiment has an end portion 231 a, when the insulating layer 231 is a distributed Bragg reflector, not only the reflective layer 242 but also the end portion 231 a of the insulating layer. Reflecting the light directed toward the support substrate 251 further improves the light extraction efficiency.

한편, 절연층(231)의 형성으로 인한 전류 분산 효과로 인하여 광효율이 증가됨은 물론이다.On the other hand, the light efficiency is increased due to the current dispersion effect due to the formation of the insulating layer 231.

도 3에 도시된 발광 다이오드를 제조하기 위한 방법을 더 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2 실시예에서와 달리, 개구부(230)를 형성하는 단계에 있어서, 도 12와 같이, 개구부(230)는 측벽(230a)의 일 말단으로부터 연장되는 단차부(230c)를 갖도록 형성된다. 그 다음으로, 절연층(231)을 형성하는 단계에 있어서도, n형 화합물 반도체층(223)의 노출면과 개구부(230)의 측벽(230a)은 물론 단차부(230c)를 덮도록 절연층(231)을 형성하고, 이 경우 단차부(230c)에 형성된 절연층의 말단부(231a)의 상면이 절연층(230)에 의해 덮히지 않은 p형 화합물 반도체층(227)의 상면과 동일 선상에 위치하게 한다.
Referring to the method for manufacturing the light emitting diode shown in FIG. 3 in more detail, unlike in the first and second embodiments, in the step of forming the opening 230, as shown in FIG. 12, the opening 230 is formed. Is formed to have a stepped portion 230c extending from one end of the side wall 230a. Next, also in the step of forming the insulating layer 231, the insulating layer (not to cover the stepped portion 230c as well as the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer 223 and the sidewall 230a of the opening 230). 231 is formed, and in this case, the upper surface of the distal end portion 231a of the insulating layer formed on the stepped portion 230c is positioned on the same line as the upper surface of the p-type compound semiconductor layer 227 not covered by the insulating layer 230. Let's do it.

다음으로, 상기 절연층(231) 및 상기 p형 화합물 반도체층(227)을 덮는 반사층(241)을 형성한 후, 본딩 금속(242)을 형성하고, 지지기판(251)을 반도체 적층 구조체(220)에 본딩하고, 성장기판을 제거하는 등의 과정은 이전 실시예들과 동일하다. Next, after forming the reflective layer 241 covering the insulating layer 231 and the p-type compound semiconductor layer 227, a bonding metal 242 is formed, and the support substrate 251 is formed of the semiconductor laminate structure 220. ), And the process of removing the growth substrate are the same as in the previous embodiments.

본 실시예에 따르면, 반사율이 높은 분포 브래그 반사기를 반도체 적층 구조체 내부에 형성하여 활성층에서 생긴 광의 방출경로를 단축시킬 수 있고, 반사층은 물론 절연체의 말단부(231a)를 이용하여 지지기판 측으로 진행하는 광의 반사율을 높임으로써 광 추출 효율을 증가시킬 수 있고, 반도체 적층 구조체 내부의 절연층에 의해 n측 전극과 p측 전극 사이의 전류를 측방향으로 분산시켜 높은 광효율의 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 또한, 절연체의 말단부(231a)가 형성됨에도 불구하고 반사층을 보다 얇게 형성할 수 있게 된다.
According to the present embodiment, a distributed Bragg reflector having a high reflectance can be formed inside the semiconductor laminate to shorten the emission path of light generated in the active layer, and the light propagating toward the support substrate using the reflective layer as well as the distal end portion 231a of the insulator. The light extraction efficiency can be increased by increasing the reflectance, and the light emitting diode having a high light efficiency can be provided by dispersing the current between the n-side electrode and the p-side electrode laterally by the insulating layer inside the semiconductor laminate structure. In addition, although the distal end portion 231a of the insulator is formed, the reflective layer can be formed thinner.

그 밖의 Other 실시예Example

도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 제4 내지 제6 실시예에 따른 고효율 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.4 to 6 are cross-sectional views illustrating high efficiency light emitting diodes according to fourth to sixth embodiments of the present invention, respectively.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 발광 다이오드는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 형상의 절연체(31, 131, 231) 외에도, 도 4의 절연체(331)와 같이 절연체의 측벽이 이중 경사를 가지거나, 도 5의 절연체(431)와 같이 곡선형태로 형성될 수 있음을 알 수 있다. 또한, 이를 위해서는, 개구부(330, 430)의 형상도 각각 이중 경사 내지 곡선 형태로 형성되어야 한다. 4 and 5, in addition to the insulators 31, 131, and 231 having a shape as shown in FIGS. 1 to 3, the light emitting diode according to the present invention has a sidewall of the insulator such as the insulator 331 of FIG. 4. It can be seen that it may have a double inclination or be formed in a curved shape as insulator 431 of FIG. 5. In addition, for this purpose, the shape of the openings 330 and 430 should also be formed in a double slanted to curved shape, respectively.

구체적으로, 도 4의 경우, 개구부(330)의 이중 경사면 및 절연체(331)의 이중 경사면 형성시, 이중 경사면을 이루는 기울기가 다른 두개의 변이 서로 만나는 영역은 통상 n형 화합물 반도체층(323) 내에 속하게 된다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 실시예에 따라서는, 이중 경사면 뿐만 아니라, 개구부의 측면 경사를 삼중, 사중 경사등으로 다양하게 변형할 수 있으며, 이때, 기울기가 다른 두개의 변이 서로 만나는 영역은 p형 화합물 반도체층(327) 내에 속할 수도 있다. Specifically, in the case of FIG. 4, when the double inclined plane of the opening 330 and the double inclined plane of the insulator 331 are formed, an area where two sides having different inclinations forming the double inclined plane meet each other is usually in the n-type compound semiconductor layer 323. It belongs. However, the present invention is not limited thereto, and according to an embodiment, not only the double inclined surface, but also the side slope of the opening may be variously modified into a triple or quadruple slope, and at this time, two sides having different slopes may meet each other. The region may belong to the p-type compound semiconductor layer 327.

이렇게 함으로써, 절연체(331, 431)에 의한 전류 분산 방향 내지 분산 정도가 절연체(31, 131, 231)에 의한 전류의 분산 방향 내지 분산 정도와 달라짐은 물론이고, 활성층에서 생성된 광의 반사방향 내지 출사각도 또한 절연체(31, 131, 231)에 의한 경우와 달라질 수 있다.By doing so, the current dispersion direction to the degree of dispersion by the insulators 331 and 431 differs from the dispersion direction to the degree of dispersion of the current by the insulators 31, 131, and 231, as well as the reflection direction or emission of light generated in the active layer. The angle may also be different from that caused by the insulators 31, 131, and 231.

한편, 도 6을 참조하면, 도 1과 달리, 반사층(541)의 일면이 절연층(531)의 형상을 따라 절곡되지 않고, 수평면을 이루도록 할 수 있다. 이 경우, 반사층(541)은 다른 실시예들과 달리, 매우 두껍게 형성될 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 6, unlike FIG. 1, one surface of the reflective layer 541 may not be bent along the shape of the insulating layer 531, but may form a horizontal plane. In this case, the reflective layer 541 may be formed very thick, unlike other embodiments.

또한, 도 6에서는, p-전극 패드(545')가 반도체 적층 구조체의 외부에 형성된 경우를 점선으로 도시하였다. 즉, 실선으로 도시한 것과 같이, 지지 기판(551) 하부에 p-전극 패드(545')를 형성할 수도 있지만, 지지 기판(551), 본딩 금속(542), 반사층(541)을 반도체 적층 구조체(520)보다 길게 옆으로 연장하고 외부로 노출된 반사층(541)의 상부에 p-전극 패드(545')를 형성할 수도 있다. In addition, in FIG. 6, the case where the p-electrode pad 545 ′ is formed outside the semiconductor laminate structure is illustrated by a dotted line. That is, as shown by the solid line, although the p-electrode pad 545 'may be formed under the support substrate 551, the support substrate 551, the bonding metal 542, and the reflective layer 541 may be formed on the semiconductor laminate structure. The p-electrode pad 545 ′ may be formed on the reflective layer 541 extending laterally longer than 520 and exposed to the outside.

또한, 도시하지는 않았으나, 본 발명의 제1 내지 제5 실시예도 도 6의 점선으로 표시한 것과 마찬가지로, p-전극 패드를 반도체 적층 구조체의 외부에 형성할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
Further, although not shown, those skilled in the art will understand that the first to fifth embodiments of the present invention may be formed outside the semiconductor laminate structure, similarly to the dotted lines in FIG. 6.

본 발명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The present invention can be carried out by modification and modification within the scope without departing from the gist of the present invention, the scope of the present invention is defined by the claims to be described later rather than the detailed description, the meaning and scope of the claims and their All changes or modifications derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

21 : 성장 기판 23: n형 화합물 반도체층
25: 활성층 27: p형 화합물 반도체층
20: 반도체 적층 구조체 30: 개구부
31 : 절연층 41 : 반사층
42: 본딩 금속 43 : n-전극
45 : p-전극 패드 51: 지지기판
21: growth substrate 23: n-type compound semiconductor layer
25: active layer 27: p-type compound semiconductor layer
20: semiconductor laminate 30: opening
31: Insulation layer 41: Reflective layer
42: bonding metal 43: n-electrode
45: p-electrode pad 51: support substrate

Claims (12)

지지기판;
상기 지지기판 상에 위치하고, p형 화합물 반도체층, 활성층 및 n형 화합물 반도체층을 포함하고, 상기 p형 화합물 반도체층이 상기 n형 화합물 반도체층보다 상기 지지기판 측에 위치하는 반도체 적층 구조체;
상기 p형 화합물 반도체층 및 상기 활성층을 적어도 2 영역으로 나누며 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 n형 화합물 반도체층으로 갈수록 좁아지게 형성된 개구부;
상기 n형 화합물 반도체층의 노출면과 상기 개구부의 측벽을 덮어 형성되는 절연층;
상기 절연층 및 상기 p형 화합물 반도체층을 덮어 상기 p형 화합물 반도체층에 오믹 콘택하는 반사층; 및
상기 n형 화합물 반도체층의 상부에 형성된 n-전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
Support substrate;
A semiconductor stacked structure on the support substrate, the semiconductor stacked structure comprising a p-type compound semiconductor layer, an active layer, and an n-type compound semiconductor layer, wherein the p-type compound semiconductor layer is located closer to the support substrate than the n-type compound semiconductor layer;
An opening formed by dividing the p-type compound semiconductor layer and the active layer into at least two regions to expose the n-type compound semiconductor layer and becoming narrower toward the n-type compound semiconductor layer;
An insulating layer covering the exposed surface of the n-type compound semiconductor layer and the sidewall of the opening;
A reflective layer covering the insulating layer and the p-type compound semiconductor layer and ohmic contacting the p-type compound semiconductor layer; And
A light emitting diode comprising an n-electrode formed on the n-type compound semiconductor layer.
청구항 1에 있어서,
상기 절연층에 의하여 n-전극으로부터 하부로 향하는 전류 흐름이 분산되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
And the current flows downward from the n-electrode by the insulating layer.
청구항 2에 있어서,
상기 절연층은 분포 브래그 반사기인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
The method according to claim 2,
The insulating layer is a light emitting diode, characterized in that the distribution Bragg reflector.
청구항 3에 있어서,
상기 분포 브래그 반사기는 SixOyNz, TixOy, TaxOy, Al2O3, 및 HfO2 중에서 선택된 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
The method according to claim 3,
The distribution Bragg reflectors are Si x O y N z , Ti x O y , Ta x O y , Al 2 O 3 , and HfO 2 Light emitting diodes, characterized in that formed by alternately stacking at least two layers selected from among.
청구항 2에 있어서,
상기 절연층은 Si, Ti, Ta, Nb, In 및 Sn에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
The method according to claim 2,
The insulating layer comprises at least one element selected from Si, Ti, Ta, Nb, In and Sn.
청구항 1에 있어서, 상기 절연층은 상기 p형 화합물 반도체층의 일부를 덮는 말단부를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the insulating layer has a terminal portion covering a portion of the p-type compound semiconductor layer. 청구항 6에 있어서, 상기 개구부는 일 말단에 단차를 가지고 형성되며, 상기 절연층은 상기 단차를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The light emitting diode of claim 6, wherein the opening has a step at one end thereof, and the insulating layer is formed to cover the step. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층의 일면은 상기 p형 화합물 반도체층과 동일 선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein one surface of the insulating layer is positioned on the same line as the p-type compound semiconductor layer. 청구항 1에 있어서, 상기 개구부는 이중 경사를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the opening is formed to have a double inclination. 청구항 1에 있어서, 상기 개구부는 곡선부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the opening is formed to have a curved portion. 청구항 1에 있어서,
상기 반사층은 Au, Al, Ag 또는 투명 전도성 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The reflective layer is a light emitting diode, characterized in that formed of Au, Al, Ag or a transparent conductive oxide film.
성장기판 상에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 에피층들을 성장시키는 단계;
상기 p형 화합물 반도체층 및 활성층을 식각하여 상기 p형 화합물 반도체층 및 상기 활성층을 적어도 2 영역으로 나누며 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 n형 화합물 반도체층으로 갈수록 좁아지게 개구부를 형성하는 단계;
상기 n형 화합물 반도체층의 노출면과 상기 개구부의 측벽을 덮어 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층 및 상기 p형 화합물 반도체층을 덮어 반사층을 형성하는 단계;
상기 반사층 위에 본딩금속을 개재하여 지지 기판을 본딩하는 단계; 및
상기 성장 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
Growing epitaxial layers including an n-type compound semiconductor layer, an active layer and a p-type compound semiconductor layer on the growth substrate;
Etching the p-type compound semiconductor layer and the active layer, dividing the p-type compound semiconductor layer and the active layer into at least two regions, exposing the n-type compound semiconductor layer, and forming openings narrower toward the n-type compound semiconductor layer. step;
Forming an insulating layer by covering an exposed surface of the n-type compound semiconductor layer and sidewalls of the opening;
Forming a reflective layer by covering the insulating layer and the p-type compound semiconductor layer;
Bonding a support substrate to the reflective layer through a bonding metal; And
And removing the growth substrate.
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