KR20120001434A - 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법이 개시된다. 이 발광 다이오드는 지지기판과, 지지기판 상에 위치하고, n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조체와, 지지기판과 반도체 적층 구조체 사이에 위치하고, n형 화합물 반도체층에 직접 접하는 반사층을 포함함과 아울러 n형 화합물 반도체층에 전기적으로 접촉하는 n-전극/반사 구조체와, 반도체 적층 구조체 상에 위치하여 p형 화합물 반도체층에 접촉하는 투명 전극과, 투명 전극에 광학적으로 결합된 광추출 구조체와, 투명 전극에 전기적으로 접속된 p-전극을 포함한다. 반사 구조체와 광추출 구조체의 조합에 의해 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으며 또한 반사 구조체가 n형 화합물 반도체층에 접하기 때문에 반사층을 n형 화합물 반도체층 표면에 직접 접하도록 형성할 수 있어 광 손실을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 분리 공정을 적용하여 성장기판을 제거한 질화갈륨 계열의 고효율 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
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.
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 US7,704,763호 참조).
도 1은 종래의 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 수직형 구조의 발광 다이오드는 성장기판(도시하지 않음) 상에 질화갈륨계열의 n형 층(23), 활성층(25) 및 p형 층(27)을 차례로 형성하고, p형 층(27) 상에 p형 전극(48)을 형성하고, p형 전극을 본딩 메탈(43)을 통해 Si 서브마운트(41)에 플립본딩한 후, 성장 기판을 제거하고, 노출된 n형 층(23) 상에 n-전극을 형성함으로써 제조된다. 한편, Si 서브마운트(41)의 하부면에는 n형 전극(45)이 형성된다. 나아가, 상기 미국등록특허공보 US7,704,763호는 노출된 n형 층(23)의 표면에 건식 또는 PEC 식각 기술을 사용하여 거칠어진 면을 형성함으로써 광 추출 효율을 향상시킨다.
상기 종래 기술에 따르면, p형 전극(48)이 반사층을 포함하여 활성층(25)에서 생성된 광을 반사시킴으로써 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 반사율이 상대적으로 높은 Ag나 Al의 반사 메탈을 사용할 경우, 이들 금속 층을 p형 층(27)에 오믹 콘택하는 것이 어렵기 때문에, 일반적으로 별도의 오믹 콘택층이 반사 메탈과 p형 층(27) 사이에 형성된다. 이러한 오믹 콘택층은 광 투과율이 높지 않기 때문에 광 흡수에 기인한 광 손실을 유발한다.
나아가, Si과 같은 서브마운트(41)와 사파이어와 같은 성장 기판 사이에는 상대적으로 큰 열팽창 계수 차이가 존재한다. 그 결과, 본딩 메탈(43)을 이용한 본딩 공정 및 레이저 리프트 오프 공정에서 에피층에 크랙 등의 결함이 생성되어 발광 다이오드의 수율이 떨어지는 문제가 있다. 성장 기판과 지지기판 사이의 열팽창 계수 차이를 완화하기 위해 성장기판과 유사한 열팽창 계수를 갖는 재료의 지지기판을 사용할 수 있으나, 이는 지지기판으로 사용될 수 있는 재료를 제한함으로써 발광 다이오드의 비용을 상승시키며, 또한, 발광 다이오드의 제조 공정, 예컨대 다이싱 공정을 어렵게 만든다.
또한, 상기 종래 기술은 p형 전극(39)이 p형 층(27)의 거의 전면에 접촉하므로, p형 전극(39)을 통해 p형 층(27)에 고르게 전류를 분산시킬 수 있다. 이에 반해, n형 전극(37)은 광 추출 면 상에 형성되기 때문에, n형 층(23)의 일부분 상에 제한적으로 형성될 필요가 있고, 따라서 n형 층(23) 내에 전류를 고르게 분산시키기 어렵다. 더욱이, 발광 다이오드는 수평 방향으로 수백㎛~수mm의 길이를 갖는데 반해, 수직방향으로는 10㎛ 이하의 매우 짧은 길이를 갖는다. 따라서, n 전극(37)과 p형 전극(43) 사이의 거리가 수평 방향 길이에 비해 매우 짧기 때문에 발광 영역 전면에 걸쳐 전류가 고르게 분산되지 못하고, n 전극이 위치하는 부분에 전류가 집중되는 문제가 발생된다.
상기 종래 기술은 n형 전극(37)에서 연장된 연장부들을 이용하여 전류를 분산시키는 기술을 개시하고 있으나, 칩 크기가 예컨대 1×1㎟ 이상의 대면적 칩에서 연장부를 이용한 전류 분산은 한계가 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 반사층과 반도체층 사이에 추가의 오믹 콘택층을 필요로 하지 않는 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 성장 기판과 지지기판의 열 팽창 계수 차이에 따른 발광 다이오드의 수율 감소를 완화할 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 광 추출 효율을 개선할 수 있는 개선된 구조의 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 전류 분산 성능을 개선할 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 지지기판; 상기 지지기판 상에 위치하고, n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조체; 상기 지지기판과 상기 반도체 적층 구조체 사이에 위치하고, 상기 n형 화합물 반도체층에 직접 접하는 반사층을 포함함과 아울러 상기 n형 화합물 반도체층에 전기적으로 접촉하는 n-전극/반사 구조체; 상기 반도체 적층 구조체 상에 위치하여 상기 p형 화합물 반도체층에 접촉하는 투명 전극; 상기 투명 전극에 광학적으로 결합된 광추출 구조체; 및 상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 p-전극을 포함한다.
상기 투명 전극은 투명 도전성 산화물 예컨대, ITO 또는 ZnO로 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 광추출 구조체는 상기 투명 도전성 산화물의 표면 요철 구조일 수 있다. 즉, 상기 광추출 구조체는 상기 투명 도전성 산화물의 표면을 부분적으로 패터닝하거나 또는 거칠게 형성함으로써 형성될 수 있다.
한편, 절연성의 분포 브래그 반사기가 상기 p형 전극과 상기 p형 화합물 반도체층 사이에 개재되어 활성층에서 p형 전극으로 진행하는 광을 반사시킬 수 있다. 상기 절연선의 분포 브래그 반사기는 상기 p형 전극 전체 또는 일부의 아래에 위치하며, 상기 p형 화합물 반도체층에 접할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 광 추출 구조체는 상기 투명 전극 표면에 위치하고, 상기 활성층에서 생성된 광을 투과시키고, 그것과 다른 파장 대역 중 적어도 일부 대역의 가시광을 반사시키는 선택적 투과/반사형 분포 브래그 반사기일 수 있다. 예컨대, 상기 활성층에서 생성된 광은 청색광일 수 있으며, 상기 선택적 투과/반사형 분포 브래그 반사기는 청색광을 투과시키고 녹색광 내지 적색광은 반사시킬 수 있다. 이러한 분포 브래그 반사기는 굴절률이 서로 다른 층들, 예컨대 Ti나 Nb의 산화물과 Si의 산화물을 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있으며, 각 층의 굴절률, 광학 두께 등을 제어함으로써 특정 파장 대역의 광을 투과시키고 특정 파장 대역의 광을 반사시킬 수 있다.
상기 선택적 투과/반사형 분포 브래그 반사기는 활성층에서 생성된 광의 추출을 도울 뿐만 아니라, 상기 발광 다이오드와 형광체를 이용하여 다색광, 예컨대 백색광을 구현하는 발광 다이오드 패키지에서 파장변환된 광이 발광 다이오드 내부로 재진입하여 손실되는 것을 방지함으로써 패키지 레벨의 광 추출 효율을 향상시킨다.
한편, 상기 n형 화합물 반도체층은 요철 구조의 표면을 가질 수 있으며, 상기 n-전극/반사 구조체의 반사층은 상기 n형 화합물 반도체층의 요철 구조 표면에 접촉할 수 있다. 이때, 상기 반사층은 반사 메탈, 예컨대 Ag 또는 Al로 형성될 수 있다.
나아가, n형 화합물 반도체층 표면의 요철 구조는 불규칙 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 규칙적인 패턴일 수도 있다. 예컨대, 상기 요철 구조는 톱니 모양, 사각형 요철, 둥근 요철 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 덧붙여, 상기 요철 구조의 평균 깊이는 활성층에서 생성되는 광의 파장보다 큰 것이 바람직하며, 예컨대 1㎛ 이상일 수 있다. 평균 깊이의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니나, n형 화합물 반도체층 두께, 예컨대 약 5㎛보다 작다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 n-전극/반사 구조체의 반사층은 분포 브래그 반사기일 수 있다. 이 경우, 상기 n-전극/반사 구조체는 상기 분포 브래그 반사기를 통해 상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 n-전극을 포함한다. 또한, 상기 n-전극은 반사 메탈로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 반사층은 가시광선 영역의 전체 파장 대역에 걸쳐 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기일 수 있다. 이러한 분포 브래그 반사기는 Ti 또는 Nb의 산화물과 Si의 산화물을 이용하여 굴절률이 서로 다른 두 개 이상의 층을 적층하여 형성될 수 있으며, 굴절률 및 광학 두께를 조절하여 넓은 파장 대역에 걸쳐 반사율이 높게 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 지지기판은 금속 기판 또는 Si과 같은 반도체 기판일 수 있다. 특히, 상기 발광 다이오드는 상기 지지기판의 바닥면에 n-패드를 더 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 지지기판은 AlN 또는 Al2O3와 같은 절연성 기판일 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 발광 다이오드는 상기 반도체 적층 구조체로부터 떨어져 상기 지지기판 상에 위치하고, 상기 n-전극/반사 구조체에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 n-패드를 포함할 수 있다. 상기 지지기판이 절연성 기판인 경우, 이러한 n-패드의 배치는 특히 유효하다. 상기 n-패드는 상기 반도체 적층 구조체의 외부로 노출된 n-전극/반사 구조체 상에 위치할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 p-전극은 적어도 하나의 p-패드 및 상기 p-패드에서 연장된 연장부를 포함할 수 있다.
이와 달리, 상기 발광 다이오드는, 상기 반도체 적층 구조체로부터 떨어져 상기 지지기판 상에 위치하고 상기 n-전극/반사 구조체로부터 절연된 적어도 하나의 p-패드와, 상기 p-패드와 상기 p-전극을 연결하는 배선을 더 포함할 수 있다.
p-패드가 반도체 적층 구조체로부터 떨어져 배치되므로, 와이어를 본딩할 때, 인가되는 힘에 의해 반도체 적층 구조체가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 특히 p-패드 주위에 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 p-패드 및 상기 배선은 절연층에 의해 상기 n-전극/반사 구조체 및 반도체 적층 구조체로부터 절연될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면 발광 다이오드 제조 방법이 제공된다. 이 방법은, 성장 기판 상에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체층들을 성장시켜 반도체 적층 구조체를 형성하고, 상기 반도체 적층 구조체 상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 예비 지지기판을 부착하고, 상기 반도체 적층 구조체로부터 상기 성장 기판을 분리하여 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 노출된 n형 화합물 반도체층 상에 상기 n형 화합물 반도체층에 직접 접하는 반사층을 포함함과 아울러 상기 n형 화합물 반도체층에 전기적으로 접촉하는 n-전극/반사 구조체를 형성하고, 상기 n-전극/반사 구조체 상에 지지기판을 부착하고, 상기 희생층을 식각하여 상기 예비 지지기판을 분리함과 아울러 상기 p형 화합물 반도체층을 노출시키는 것을 포함한다.
상기 희생층을 상대적으로 낮은 온도에서 식각 공정으로 제거할 수 있기 때문에, 지지기판의 재료가 열팽창 계수에 의해 특별히 한정되지 않는다. 나아가, 예비 지지기판은 사파이어와 같은 성장기판과 동일한 열팽창 계수를 갖는 기판, 예컨대 사파이어 기판일 수 있다. 따라서 예비 지지기판의 본딩, 성장 기판의 분리, 지지기판의 본딩 및 예비 지지기판의 분리 등의 공정을 쉽게 수행할 수 있어서 발광 다이오드의 수율 감소를 완화할 수 있다. 더욱이, 상기 지지기판은 수율 문제에 대한 부담 없이 필요에 따라 Si, AlN 또는 Al2O3 등 다양한 재료의 기판을 사용할 수 있다.
나아가, 상기 희생층은 질화갈륨계열의 화합물 반도체층에 대해 식각 선택비가 있는 재료로 형성되며, 예컨대 SiO2나 Si3N4 등의 절연막 또는 Ti나 Cr과 같은 금속막으로 형성할 수도 있다. 상기 희생층은 불산과 같은 식각액을 이용하여 식각될 수 있으며, 상기 희생층을 식각하는 동안, 원하지 않는 부분, 예컨대 지지기판을 부착하는데 사용된 본딩층에서 식각이 진행되는 것을 방지하기 위해 식각 방지막이 웨이퍼의 측면에 형성될 수도 있다.
상기 발광 다이오드는, 상기 노출된 p형 화합물 반도체층 상에 투명 전극을 형성하고, 상기 투명 전극에 광학적으로 결합된 광추출 구조체를 형성하고, 상기 투명 전극에 전기적으로 접촉하는 p-전극을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 광추출 구조체는 상기 투명 전극 표면을 패터닝하여 형성된 요철 구조일 수 있다.
이와 달리, 상기 광 추출 구조체는 상기 투명 전극 표면에 위치하고, 상기 활성층에서 생성된 광을 투과시키고, 그것과 다른 파장 대역 중 적어도 일부 대역의 가시광을 반사시키는 선택적 투과/반사형 분포 브래그 반사기일 수 있다.
한편, 상기 p-전극을 형성하기 전에, 상기 투명 전극을 패터닝하여 상기 p형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 노출된 p형 화합물 반도체층 표면에 절연성의 분포 브래그 반사기를 형성할 수 있다. 상기 절연성의 분포 브래그 반사기 상에 상기 p전극이 형성될 수 있다.
또한, 상기 n-전극/반사 구조체를 형성하기 전에, 상기 노출된 n형 화합물 반도체층의 표면을 식각하여 요철 구조의 표면을 형성할 수 있다. 상기 n-전극/반사 구조체는 상기 n형 화합물 반도체층의 요철 구조의 표면에 형성된다. 이 경우, 상기 n-전극/반사 구조체의 반사층이 상기 요철 구조의 표면에 밀착하여 전기적으로 접촉할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 n-전극/반사 구조체를 형성하는 것은, 상기 노출된 n형 화합물 반도체층 상에 분포 브래그 반사기를 형성하고, 상기 분포 브래그 반사기를 패터닝하여 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 분포 브래그 반사기 상에 상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 n-전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드 제조 방법은, 상기 p형 화합물 반도체층을 노출시킨 후, 상기 반도체 적층 구조체를 패터닝하여 상기 n-전극/반사 구조체를 노출시키고, 상기 노출된 n-전극/반사 구조체 상에 적어도 하나의 n-패드를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 발광 다이오드 제조 방법은, 상기 노출된 n-전극/반사 구조체 및 상기 반도체 적층 구조체의 측면을 덮는 절연층을 형성하고, 상기 반도체 적층 구조체로부터 떨어져서 상기 지지기판 상의 절연층 상에 위치하는 적어도 하나의 p-패드 및 상기 p-전극과 상기 p-패드를 연결하는 배선을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, n형 화합물 반도체층과 지지기판 사이에 반사 구조체를 형성하므로, p형 화합물 반도체층에 비해 오믹 접촉을 형성하는 것이 용이하다. 따라서, 반사 구조체와 반도체 적층 구조체 사이에 반사층과 별개의 오믹 콘택층을 사용할 필요가 없어 오믹 콘택층 사용에 따른 광 손실을 방지할 수 있다. 또한, n형 화합물 반도체층 표면에 요철 구조를 형성하고, 요철 구조의 표면에 반사층을 형성함으로써 지지기판측으로 진행하는 광을 광 추출 구조체측으로 반사시킬 수 있어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 반도체 적층 구조체 상의 전극과 본딩 패드를 떨어뜨려 형성함으로써 본딩 패드에 의한 광 흡수를 감소시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 와이어 본딩 공정에서 반도체 적층 구조체가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 구조의 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 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. 그리고 도면들에 있어서, 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타내며, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 지지기판(71), 본딩 금속(73), 반도체 적층 구조체(50), n-전극/반사 구조체(65), p-전극(69)을 포함하며, n-패드(75)를 포함할 수 있다.
지지기판(71)은 화합물 반도체층들을 성장시키기 위한 성장기판과 구분되며, 이미 성장된 화합물 반도체층들에 부착된 2차 기판이다. 상기 지지기판(71)은 사파이어 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 절연 또는 도전 기판, 예컨대 금속, Si, AlN 또는 Al2O3일 수 있다. 상기 지지기판(71)이 반도체 기판, 예컨대 n형 Si 기판인 경우, 상기 지지기판(71)의 바닥면에 n-패드(75)가 추가로 형성될 수 있다.
반도체 적층 구조체(50)는 지지기판(71) 상에 위치하며, p형 화합물 반도체층(57), 활성층(55) 및 n형 화합물 반도체층(53)을 포함한다. 여기서, 상기 반도체 적층 구조체(50)의 n형 화합물 반도체층(53)이 p형 화합물 반도체층(57)에 비해 지지기판(71) 측에 가깝게 위치한다. 상기 반도체 적층 구조체(50)는 지지기판(71)의 일부 영역 상에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 지지기판(71)의 전면 상에 위치할 수도 있다.
n형 화합물 반도체층(53), 활성층(55) 및 p형 화합물 반도체층(57)은 III-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대 (Al, Ga, In)N 반도체로 형성될 수 있다. n형 화합물 반도체층(53) 및 p형 화합물 반도체층(57)은 각각 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예를 들어, n형 화합물 반도체층(53) 및/또는 p형 화합물 반도체층(57)은 콘택층과 클래드층을 포함할 수 있으며, 또한 초격자층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 활성층(55)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조일 수 있다. 저항이 상대적으로 작은 n형 화합물 반도체층(53)이 지지기판(71)측에 위치함으로써 n형 화합물 반도체층(53)의 하부면에 n-전극/반사 구조체를 오믹 콘택하는 것이 용이하다.
상기 n형 화합물 반도체층(53)의 하부면, 즉 기판(71)측에 인접하는 면은 요철 구조의 표면을 가질 수 있다. 상기 요철 구조의 표면은 불규칙한 구조일 수 있으며, 이러한 구조는 예컨대 n형 화합물 반도체층(53)의 N-면을 PEC, 습식 또는 건식으로 이방성 식각하여 형성할 수 있다. 상기 요철 구조의 깊이, 즉 높은 곳과 낮은 곳의 평균적인 높이 차이는 활성층(55)에서 생성되는 광의 파장보다 큰 것이 바람직하며, 예컨대 1㎛ 이상일 수 있다. 다만, 상기 요철 구조의 깊이는 n형 화합물 반도체층(53)의 두께를 초과하지 않는다.
n-전극/반사 구조체(65)는 n형 화합물 반도체층(53)과 지지기판(71) 사이에 위치하며, n형 화합물 반도체층(53)에 오믹 콘택한다. n-전극/반사 구조체(65)는 은 반사층을 포함하며, 상기 반사층이 직접 상기 n형 화합물 반도체층(53)에 접촉한다. 상기 반사층은 예컨대 Ag 또는 Al과 같은 반사 메탈로 형성될 수 있으며, 이들 금속층들은 n형 화합물 반도체층(53)에 양호하게 오믹 콘택한다. 상기 n-전극/반사 구조체는 보호 금속층을 포함할 수 있으며, 상기 보호 금속층이 반사층을 덮어 반사층이 반도체 적층 구조체(50)와 지지기판(71) 사이에 매립되도록 감쌀 수 있다. 상기 보호 금속층(61)은 예컨대, Ni로 형성될 수 있다.
상기 본딩 금속(73)은 상기 n-전극/반사 구조체(65)와 지지기판(71) 사이에 위치하여 지지기판(71)과 반도체 적층 구조체(50)를 결합시킨다. 본딩 금속(73)은 예컨대 Au-Sn으로 형성될 수 있다.
한편, 반도체 적층 구조체(50) 상에 투명 전극(67)이 위치한다. 투명 전극(67)은 예컨대, ITO 또는 ZnO와 같은 투명 도전성 산화물로 형성될 수 있으며, p형 화합물 반도체층(57)에 오믹 콘택한다. 나아가, 상기 투명 전극(67)은 도 2에 도시된 바와 같이, 요철 구조의 표면을 가질 수 있다. 상기 요철 구조는 규칙적인 패턴 또는 불규칙한 구조일 수 있으며, 이러한 요철 구조의 표면이 광추출 구조체를 형성하여, 반도체 적층 구조체(50) 내부에서 생성된 광의 추출을 돕는다. 나아가, 상기 투명 전극(67)은 p형 화합물 반도체층(57)의 거의 전면에 형성되며, 따라서, p형 화합물 반도체층(57)에 주입되는 전류의 분산을 돕는다.
한편, 상기 투명 전극(67) 상에 p-전극(69)이 형성된다. p-전극(69)은 투명 전극(67)에 전기적으로 접속된다. 상기 p-전극(69)은 예컨대 와이어를 본딩하기 위한 패드로 사용될 수 있다. 도시하지 않았지만, 상기 p-전극(69)은 와이어를 본딩하기 위한 p-패드와 함께 상기 패드로부터 연장하는 연장부를 포함할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, n형 화합물 반도체층(53)이 지지기판(71) 측에 가깝게 위치하도록 하여 반사 구조체가 n형 화합물 반도체층(53)에 전기적으로 접촉하도록 할 수 있으며, 따라서 불필요한 광 손실을 방지할 수 있다. 나아가, n형 화합물 반도체층(53)의 표면에 요철 구조를 형성하고, 이 표면에 반사구조체(65)를 직접 접하도록 형성함으로써 n형 화합물 반도체층(53)과 반사 구조체(65) 사이의 계면에서 광을 산란 및/또는 반사시켜 투명 전극(67)을 통해 추출되는 광을 증가시킬 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 성장 기판(51) 상에 n형 화합물 반도체층(53), 활성층(55) 및 p형 화합물 반도체층(57)을 포함하는 반도체층들, 즉 반도체 적층 구조체(50)가 성장된다. 반도체층들(50)은 MOCVD 또는 MBE 등의 성장 방법을 사용하여, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, III-N 계열의 화합물 반도체, 예컨대 (Al, Ga, In)N 반도체로 형성될 수 있다. 또한, n형 화합물 반도체층(53) 및 p형 화합물 반도체층(57)은 각각 단일층 또는 다중층일 수 있으며, 상기 활성층(55)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조일 수 있다.
상기 성장 기판(51)은 반도체층들(50)을 성장시키기에 적합한 기판이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 사파이어, 스피넬, SiC 등의 단결정 기판일 수 있다.
상기 반도체층들(50) 상에 희생층(59)이 형성된다. 상기 희생층(59)은 상기 반도체층들(50)에 대해 식각 선택비가 높은 물질로 형성되며, 예컨대 Cr 또는 Ti와 같은 금속막, 또는 SiO2, Si3N4와 같은 절연막으로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 희생층(59)에 예컨대 본딩 물질(63)을 이용하여 예비 지지기판(61)이 부착된다. 상기 예비 지지기판(61)은 성장 기판(51)과 동일 또는 유사한 열팽창 계수를 갖는 재료의 기판인 것이 바람직하다. 더욱 바람지하게, 상기 예비 지지기판(61)은 성장 기판과 동일 재료의 기판일 수 있다. 즉, 상기 성장 기판(51)이 사파이어인 경우, 상기 예비 지지 기판(61)은 사파이어 기판일 수 있다.
한편, 상기 본딩 물질(63)은 예비 지지기판(61)을 희생층(59)에 결합할 수 있는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 Au-Sn과 같은 본딩 금속일 수 있다.
이어서, 반도체 적층 구조체(50)로부터 성장 기판(51)이 분리된다. 성장 기판(51)은 레이저 리프트 오프(LLO) 기술을 사용하여 분리될 수 있으며, 레이저 리프트 오프 공정 후 n형 화합물 반도체층(53) 표면에 잔류하는 잔류물은 HCl을 이용하여 제거될 수 있다.
도 5를 참조하면, 성장 기판(51)이 분리됨으로써 n형 화합물 반도체층(53)의 표면이 노출된다. 상기 노출된 n형 화합물 반도체층(53)의 표면은 이에 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 N-면일 수 있다. 즉, 상기 n형 화합물 반도체층(53)이 C-면 사파이어 성장 기판(51) 상에서 성장될 수 있으며, 이 경우, C-면 성장 기판(51) 측에 N-면이 먼저 형성된다. 따라서, 성장 기판(51)을 제거한 후, n형 질화물 반도체층(53)의 N-면이 노출되게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 노출된 n형 화합물 반도체층(53)의 표면을 식각하여 요철 구조가 형성된다. 상기 요철 구조는 예컨대, PEC, 습식 식각 또는 건식 식각 기술을 이용하여 n형 화합물 반도체층(53)의 표면을 이방성 식각함으로써 형성할 수 있다.
상기 요철 구조는 도시한 바와 같이, 불규칙한 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 규칙적인 패턴으로 형성될 수도 있다. 나아가, 상기 요철 구조의 깊이는 활성층(55)에서 생성되는 광의 파장보다 큰 것이 바람직하여, 예컨대 1㎛ 이상일 수 있다.
한편, n형 화합물 반도체층(53)의 요철 구조 표면에 n-전극/반사 구조체(65)가 형성된다. 상기 반사 구조체(65)는 Ag 또는 Al과 같은 반사층을 포함하며, 상기 반사층이 n형 화합물 반도체층(53)의 요철 구조 표면에 직접 접한다. 상기 반사층은 직접 n형 화합물 반도체층(53)에 오믹 콘택할 수 있다. 나아가, 상기 반사층 상에 보호금속층(도시하지 않음)이 더 형성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 n-전극/반사 구조체(65)에 지지기판(71)이 부착된다. 상기 지지기판(71)은 예컨대 본딩 금속(73)을 이용하여 부착될 수 있으며, 또는 도금 기술을 이용하여 부착될 수도 있다. 상기 지지기판(71)은 금속 기판, Si, AlN 또는 Al2O3 등 용도에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 한편, 상기 본딩 금속(73)이 필요한 경우, 본딩 금속(73)은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대 Au-Sn으로 형성될 수 있다.
지지기판(71)을 부착한 후, 희생층(59)을 식각하여 예비 지지기판(61)을 반도체 적층 구조체(50)로부터 분리한다. 상기 희생층(59)은 예컨대 불산 등의 용액을 이용하여 식각될 수 있으며, 이에 따라 예비 지지기판(61) 및 본딩 물질(63)이 반도체 적층 구조체(50)로부터 분리된다.
상기 희생층(59)을 식각하는 동안, 본딩 금속(73)이 손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 본딩 금속(73)의 측면을 예컨대 식각 방지재로 덮을 수 있다.
도 8은 예비 지지기판(61)을 분리한 후 p형 화합물 반도체층(57)의 표면이 노출된 것을 나타낸다.
도 9를 참조하면, p형 화합물 반도체층(57) 상에 투명 전극(67)이 형성된다. 상기 투명 전극(67)은 ITO 또는 ZnO와 같은 투명 도전성 산화물로 형성될 수 있으며, 그 표면을 이방성 식각함으로써 요철 구조의 광추출 구조체를 가질 수 있다.
또한, 상기 투명 전극(57) 상에 p-전극(69)이 형성된다. 상기 p-전극(69)은 투명 전극(57)을 패터닝하여 p형 화합물 반도체층(67)을 노출시키고, 노출된 p형 화합물 반도체층(57)에 형성될 수도 있다. 한편, 필요한 경우, 예컨대 지지기판(71)이 Si 기판인 경우, 지지기판(71)의 바닥면에 n-패드(75)가 형성될 수 있다.
이어서, 지지기판(71)과 함께 반도체 적층 구조체(50)를 분할함으로써 개별 발광 다이오드들이 완성된다. 상기 지지기판(71)을 분할 하기 전에 반도체 적층 구조체(50)를 미리 패터닝하여 분리할 수도 있다.
종래 기술은 지지기판을 부착한 후 성장기판을 예컨대 LLO 기술을 이용하여 분리하기 때문에, 지지기판과 성장기판 사이의 열팽창 계수 차이에 의해 반도체 적층 구조체에 결함이 발생할 수 있고, 이에 따라 발광 다이오드의 수율이 떨어진다. 이에 반해, 본 발명은 희생층(59)을 식각하여 제거함으로써 예비 지지기판(61)을 분리하기 때문에, 지지기판(71)과 예비 지지기판(61)의 열팽창 계수 차이를 고려할 필요가 없으며, 발광 다이오드 수율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2(또는 도 9)을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, n형 화합물 반도체층(53)의 표면에 형성된 요철 구조가 규칙적인 패턴인 것에 차이가 있다. 상기 규칙적인 패턴은 성장 기판이 제거된 후, 노출된 n형 화합물 반도체층(53)의 표면을 사진 및 식각 공정을 이용하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 규칙적인 패턴은 도시한 바와 같이 사각형 형상의 요철 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 규칙적인 톱니 형상 또는 둥근 요철 형상일 수 있다. 여기서, 상기 오목부의 깊이는 활성층(53)에서 생성되는 광의 파장보다 클 수 있으며, 예컨대 1㎛ 이상일 수 있다. 다만, 상기 오목부의 깊이는 n형 화합물 반도체층(53)의 두께 미만, 예컨대 5㎛ 미만이다.
상기 n형 화합물 반도체층(53)의 표면이 규칙적인 구조를 가지므로, 그 표면에 형성되는 반사 구조체(65a)는 n형 화합물 반도체층(53)의 표면에 대응하여 규칙적인 구조의 요철 형상을 갖는다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2(또는 도 9)를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, n-전극/반사구조체(65b, 65c)가 분포 브래그 반사기(65b)와 n-전극(65c)을 포함하는 것에 차이가 있다. 즉, 분포 브래그 반사기(65b)가 n형 화합물 반도체층(53)의 표면에 접하며, 상기 분포 브래그 반사기(65b)를 통해 n-전극(65c)이 n형 화합물 반도체층(53)에 전기적으로 접촉한다. 또한, 본 실시예에 있어서, n형 화합물 반도체층(53)의 표면은 평평할 수 있다.
상기 n-전극/반사 구조체(65b,65c)는 성장기판(51)을 제거하여 노출된 n형 화합물 반도체층(도 5의 53) 상에 굴절률이 다른 두개 이상의 층을 반복하여 적층하여 분포 브래그 반사기(65b)를 형성하고, 상기 분포 브래그 반사기(65b)를 패터닝하여 n형 화합물 반도체층(53)을 노출시키고, 상기 분포 브래그 반사기(65b) 상에 n-전극(65c)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 상기 분포 브래그 반사기(65b)는 예컨대 Ti 또는 Nb의 산화물과 Si의 산화물을 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있으며, 이들 산화물의 굴절률 및 광학 두께를 조절하여 가시광 영역 전체에 걸쳐 반사율이 높게 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2(또는 도 9)를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, p-전극(69)과 p형 화합물 반도체층(57) 사이에 절연성의 분포 브래그 반사기(81)가 개재된 것에 차이가 있다. 상기 분포 브래그 반사기(81)는 활성층(55)에서 p-전극(69)으로 향하는 광을 반사시키어 광이 p-전극(69)에서 흡수되어 손실되는 것을 방지한다.
상기 분포 브래그 반사기(81)는 투명 전극(67)을 패터닝하여 p형 화합물 반도체층(57)을 노출시키고, 노출된 p형 화합물 반도체층(57) 상에 굴절률이 서로 다른 두개 이상의 층을 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있다. 이어서, 상기 분포 브래그 반사기(81) 상에 p-전극(69)이 형성된다.
이때, 상기 p-전극(69)의 측면이 투명 전극(67)에 접할 수 있으며, 따라서, p-전극(69)으로부터 p형 화합물 반도체층(57)으로 전류가 직접 흐르는 것을 차단함과 아울러 투명전극(67)으로 전류를 분산시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2(또는 도 9)를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 투명 전극(67)에 결합된 광추출 구조체가 분포 브래그 반사기(83)인 것에 차이가 있다.
상기 분포 브래그 반사기(83)는 굴절률이 서로 다른 두 개 이상의 층, 예컨대 Ti 또는 Nb의 산화물과 Si의 산화물을 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있다. 상기 분포 브래그 반사기(83)는 활성층(53)에서 생성된 광을 투과시키는 한편, 특정 파장 대역, 예컨대 가시광 영역의 일부 파장 대역의 광을 반사시킨다. 이러한 분포 브래그 반사기(83)는 굴절률이 서로 다른 두 개 이상의 층의 굴절률 및 광학 두께를 조절함으로써 형성될 수 있다.
한편, p-전극(69)은 상기 분포 브래그 반사기(83)를 패터닝하여 노출된 투명 전극(67) 상에 형성될 수 있다.
나아가, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 10 및 도 11에서 설명한 n-전극/반사 구조체를 채택할 수도 있으며, 도 12에서 설명한 분포 브래그 반사기(81)를 채택할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 2를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, n-패드(85)가 n-전극/반사 구조체(65) 상에 위치하는 것에 차이가 있다.
즉, 반도체 적층 구조체(50)를 패터닝하여 반사 구조체(65)의 일부가 노출되고, 노출된 반사 구조체(65) 상에 n-패드(85)가 형성된다. 상기 n-패드(85)는 상기 지지기판(71)이 절연성 기판인 경우 특히 유효하다.
한편, 상기 반사 구조체(65) 및 반도체 적층 구조체(50)는 절연층(87)으로 덮힐 수 있다. 상기 절연층(87)은 또한 투명 전극(67)을 덮을 수 있으며, 상기 투명 전극(67) 상의 절연층(87)은 투명 전극(67) 표면의 요철 패턴을 따라 굴곡지게 형성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 14를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 두 개의 n-패드(85)가 지지기판(71) 상에, 즉 반사 구조체(65) 상에 위치하고, p-전극은 두 개의 p-패드(69)와 연장부(69a)를 포함하는 것에 차이가 있다. 두 개의 p-패드(69)가 반도체 적층 구조체(50) 상에, 즉 투명 전극(67) 상에 위치하고, p-패드(69)로부터 전극 연장부(69a)가 연장되어 배치된다. 상기 n-패드들(85)과 p-패드들(69)은 서로 대향하여 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 복수개의 패드들(85, 69)을 형성함으로써 발광 다이오드 내의 전류를 분산시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 14를 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, p-패드(89)가 반도체 적층 구조체(50)와 떨어져서 지지기판(71) 상에 위치하는 것에 차이가 있다. p-패드(89)는 배선(89b)을 통해 p-전극(89a)에 연결된다. 즉, 본 실시예에 있어서, p-전극(89a)과 p-패드(89)는 서로 분리되며, 배선(89b)이 이들을 전기적으로 연결한다.
따라서, 와이어를 p-패드(89)에 본딩할 때, p-패드(89)에 인가되는 힘에 의해 반도체 적층 구조체(50)가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, p-전극(89a)을 상대적으로 작은 면적으로 형성할 수 있어 p-전극의 광 흡수에 기인한 광 손실을 줄일 수 있다.
상기 p-패드(89) 및 배선(89b)은 절연층(87)에 의해 반도체 적층 구조체(50) 및 반사 구조체(65)로부터 절연될 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 16을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 두 개의 n-패드(85)가 지지기판(71) 상에, 즉 반사 구조체(65) 상에 위치하고, 두 개의 p-패드(89)가 반도체 적층 구조체(50)와 떨어져서 지지기판(71) 상에 위치하는 것에 차이가 있다. 또한, p-전극(89a)은 투명 전극(67) 상에 배열된 연장부(89a)로 이루어질 수 있다. 상기 n-패드들(85)과 p-패드들(89)은 도시한 바와 같이 서로 대향하여 배치될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대해 몇몇 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 앞서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않으면서 당업자들에 의해 다양하게 변형 및 변경될 수 있다. 이러한 변형 및 변경들은 아래의 청구범위에서 정의되는 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (30)
- 지지기판;
상기 지지기판 상에 위치하고, n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체 적층 구조체;
상기 지지기판과 상기 반도체 적층 구조체 사이에 위치하고, 상기 n형 화합물 반도체층에 직접 접하는 반사층을 포함함과 아울러 상기 n형 화합물 반도체층에 전기적으로 접촉하는 n-전극/반사 구조체;
상기 반도체 적층 구조체 상에 위치하여 상기 p형 화합물 반도체층에 접촉하는 투명 전극;
상기 투명 전극에 광학적으로 결합된 광추출 구조체; 및
상기 투명 전극에 전기적으로 접속된 p-전극을 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 투명 전극은 투명 도전성 산화물로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 광추출 구조체는 상기 투명 도전성 산화물의 표면 요철 구조인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 청구항 3에 있어서,
상기 p-전극과 상기 p형 화합물 반도체층 사이에 개재되어 활성층에서 p-전극으로 진행하는 광을 반사시키는 절연성의 분포 브래그 반사기를 더 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 4에 있어서,
상기 분포 브래그 반사기는 상기 p형 화합물 반도체층에 접하는 발광 다이오드. - 청구항 2에 있어서,
상기 광 추출 구조체는 상기 투명 전극 표면에 위치하고, 상기 활성층에서 생성된 광을 투과시키고, 그것과 다른 파장 대역 중 적어도 일부 대역의 가시광을 반사시키는 선택적 투과/반사형 분포 브래그 반사기인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 n형 화합물 반도체층은 요철 구조의 표면을 갖고,
상기 반사층은 상기 n형 화합물 반도체층의 요철 구조 표면에 접촉하는 발광 다이오드. - 청구항 7에 있어서,
상기 반사층은 반사 메탈로 형성된 발광 다이오드. - 청구항 8에 있어서,
상기 요철 구조는 불규칙 구조인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 청구항 8에 있어서,
상기 요철 구조는 규칙적인 패턴인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 청구항 8에 있어서,
상기 요철 구조의 평균 깊이는 1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 반사층은 분포 브래그 반사기이고,
상기 n-전극/반사 구조체는 상기 분포 브래그 반사기를 통해 상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 n-전극을 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 12에 있어서,
상기 n-전극은 반사 메탈로 형성된 발광 다이오드. - 청구항 12에 있어서,
상기 반사층은 가시광선 영역의 전체 파장 대역에 걸쳐 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기인 발광 다이오드. - 청구항 1에 있어서,
상기 지지기판은 도전성 기판인 발광 다이오드. - 청구항 15에 있어서, 상기 지지기판의 바닥면에 n-패드를 더 포함하고, 상기 지지기판은 Si 기판인 발광 다이오드.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반도체 적층 구조체로부터 떨어져 상기 지지기판 상에 위치하고, 상기 n-전극/반사 구조체에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 n-패드를 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 17에 있어서,
상기 p-전극은 적어도 하나의 p-패드 및 상기 p-패드에서 연장된 연장부를 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 17에 있어서,
상기 반도체 적층 구조체로부터 떨어져 상기 지지기판 상에 위치하고 상기 n-전극/반사 구조체로부터 절연된 적어도 하나의 p-패드; 및
상기 p-패드와 상기 p-전극을 연결하는 배선을 더 포함하는 발광 다이오드. - 청구항 19에 있어서,
상기 p-패드 및 상기 배선은 절연층에 의해 상기 n-전극/반사 구조체 및 반도체 적층 구조체로부터 절연된 발광 다이오드. - 성장 기판 상에 n형 화합물 반도체층, 활성층 및 p형 화합물 반도체층을 포함하는 반도체층들을 성장시켜 반도체 적층 구조체를 형성하고,
상기 반도체 적층 구조체 상에 희생층을 형성하고,
상기 희생층 상에 예비 지지기판을 부착하고,
상기 반도체 적층 구조체로부터 상기 성장 기판을 분리하여 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고,
상기 노출된 n형 화합물 반도체층 상에 상기 n형 화합물 반도체층에 직접 접하는 반사층을 포함함과 아울러 상기 n형 화합물 반도체층에 전기적으로 접촉하는 n-전극/반사 구조체를 형성하고,
상기 n-전극/반사 구조체 상에 지지기판을 부착하고,
상기 희생층을 식각하여 상기 예비 지지기판을 분리함과 아울러 상기 p형 화합물 반도체층을 노출시키는 것을 포함하는 발광 다이오들 제조 방법. - 청구항 21에 있어서,
상기 노출된 p형 화합물 반도체층 상에 투명 전극을 형성하고,
상기 투명 전극에 광학적으로 결합된 광추출 구조체를 형성하고,
상기 투명 전극에 전기적으로 접촉하는 p-전극을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 22에 있어서,
상기 광추출 구조체는 상기 투명 전극 표면을 패터닝하여 형성된 요철 구조인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 22에 있어서,
상기 광 추출 구조체는 상기 투명 전극 표면에 위치하고, 상기 활성층에서 생성된 광을 투과시키고, 그것과 다른 파장 대역 중 적어도 일부 대역의 가시광을 반사시키는 선택적 투과/반사형 분포 브래그 반사기인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 22에 있어서,
상기 p-전극을 형성하기 전에, 상기 투명 전극을 패터닝하여 상기 p형 화합물 반도체층을 노출시키고, 상기 노출된 p형 화합물 반도체층 표면에 절연성의 분포 브래그 반사기를 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 절연성의 분포 브래그 반사기 상에 상기 p전극이 형성되는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 21에 있어서,
상기 n-전극/반사 구조체를 형성하기 전에, 상기 노출된 n형 화합물 반도체층의 표면을 식각하여 요철 구조의 표면을 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 n-전극/반사 구조체는 상기 n형 화합물 반도체층의 요철 구조의 표면에 형성되는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 21에 있어서,
상기 n-전극/반사 구조체를 형성하는 것은, 상기 노출된 n형 화합물 반도체층 상에 분포 브래그 반사기를 형성하고,
상기 분포 브래그 반사기를 패터닝하여 상기 n형 화합물 반도체층을 노출시키고,
상기 분포 브래그 반사기 상에 상기 n형 화합물 반도체층에 접촉하는 n-전극을 형성하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 22에 있어서,
상기 p형 화합물 반도체층을 노출시킨 후, 상기 반도체 적층 구조체를 패터닝하여 상기 n-전극/반사 구조체를 노출시키고,
상기 노출된 n-전극/반사 구조체 상에 적어도 하나의 n-패드를 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 28에 있어서,
상기 노출된 n-전극/반사 구조체 및 상기 반도체 적층 구조체의 측면을 덮는 절연층을 형성하고,
상기 반도체 적층 구조체로부터 떨어져서 상기 지지기판 상의 절연층 상에 위치하는 적어도 하나의 p-패드 및 상기 p-전극과 상기 p-패드를 연결하는 배선을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조 방법. - 청구항 21에 있어서,
상기 희생층은 SiO2인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 제조 방법.
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