KR20120036927A - Light emitting diode and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A light emitting diode and a manufacturing method thereof are provided to improve optical extraction efficiency by differently controlling a tilt angle of a bottom semiconductor layer and a mesa. CONSTITUTION: A plurality of light emitting cells(56) is located on a substrate(51). A transparent electrode layer(61) is located on the upper side of each light emitting cell. A plurality of wires(69) electrically interlinks adjacent light emitting cells. An insulating layer(67) is located between the wires and the light emitting cells. The insulating layer prevents a short circuit within the light emitting cell due to the wires. The light emitting cell comprises a bottom semiconductor layer, an active layer, and a top semiconductor layer. The active layer is placed between the bottom semiconductor layer and the top semiconductor layer.

Description

발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일 기판, 예컨대 성장 기판 상에서 복수의 발광셀들이 배선들에 의해 서로 연결된 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode and a method of manufacturing the light emitting diode connected to each other by wirings on a single substrate, such as a growth substrate.

GaN 계열의 LED는 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다. 최근, 고효율 백색 LED의 발광 효율은(luminous efficiency)은 통상의 형광램프의 효율보다 우수하여 일반 조명 분야에서도 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있다.GaN series LEDs are currently used in a variety of applications, including color LED displays, LED traffic signals, and white LEDs. In recent years, the luminous efficiency of the high efficiency white LED is superior to that of a conventional fluorescent lamp, and thus, it is expected to replace the fluorescent lamp in the general lighting field.

일반적으로, 발광 다이오드는 순방향 전류에 의해 광을 방출하며, 직류전류의 공급을 필요로 한다. 따라서, 발광 다이오드는, 교류전원에 직접 연결하여 사용할 경우, 전류의 방향에 따라 온/오프를 반복하며, 그 결과 연속적으로 빛을 방출하지 못하고, 역방향 전류에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있다.In general, light emitting diodes emit light by forward current and require the supply of direct current. Therefore, when the light emitting diode is directly connected to an AC power source, the LED is repeatedly turned on and off according to the direction of the current. As a result, the light emitting diode does not emit light continuously and is easily damaged by the reverse current.

이러한 발광 다이오드의 문제점을 해결하여, 고전압 교류전원에 직접 연결하여 사용할 수 있는 발광 다이오드가 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호에 "발광 성분들을 갖는 발광소자"(LIGHT-EMITTING DEVICE HAVING LIGHT-EMITTING ELEMENTS)라는 제목으로 사카이 등(SAKAI et. al.)에 의해 개시된 바 있다.In order to solve the problem of the light emitting diode, a light emitting diode that can be directly connected to a high voltage AC power source is disclosed in International Publication No. WO 2004/023568 (Al) "Light-Emitting Device Having Light-Emitting Components". EMITTING ELEMENTS, which was disclosed by SAKAI et. Al.

상기 WO 2004/023568(Al)호에 따른 교류용 발광 다이오드는 에어 브리지 배선으로 복수의 발광 요소들을 역병렬 연결하여 교류 전원에서 구동된다. 이러한 에어브리지 배선은 외압에 의해 단선되기 쉬우며, 또한 외압에 의한 변형에 의해 단락을 유발하기 쉽다.The light emitting diode for alternating current according to WO 2004/023568 (Al) is driven in an AC power source by reversely connecting a plurality of light emitting elements by air bridge wiring. Such air bridge wiring is likely to be disconnected by external pressure, and short circuit is likely to be caused by deformation due to external pressure.

한편, 대한민국 등록특허 10-0690323호는 배선들의 단선 또는 단락을 방지하기 위한 교류용 발광 다이오드를 개시하고 있다.Meanwhile, Korean Patent No. 10-0690323 discloses an AC light emitting diode for preventing disconnection or short circuit of wirings.

도 1은 상기 대한민국 등록특허 10-069023호의 교류용 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining the AC light emitting diode of the Republic of Korea Patent No. 10-069023.

도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(21), 복수개의 발광셀들(26), 투명 전극층(31), 절연층(37), 배선들(39) 및 보호막(41)을 포함한다. 또한, 상기 발광셀들(26)은 각각 하부 반도체층(25), 활성층(27) 및 상부 반도체층(29)을 포함하고, 기판(21)과 상기 발광셀들(26) 사이에 버퍼층(23)이 개재될 수 있다.Referring to FIG. 1, the light emitting diode includes a substrate 21, a plurality of light emitting cells 26, a transparent electrode layer 31, an insulating layer 37, wires 39, and a protective layer 41. In addition, the light emitting cells 26 include a lower semiconductor layer 25, an active layer 27, and an upper semiconductor layer 29, respectively, and a buffer layer 23 between the substrate 21 and the light emitting cells 26. ) May be intervened.

상기 발광셀들(26)은 기판(21) 상에 성장된 하부 반도체층(25), 활성층(27) 및 상부 반도체층(29)을 1차 포토레지스트 패턴을 이용하여 발광셀 영역들을 분리한 후, 다시 2차 포토레지스트 패턴을 이용하여 각 발광셀 영역들에서 하부 반도체층(25)을 노출시키고, 이어서 각 발광셀(26) 상에 3차 포토레지스트 패턴을 이용하여 투명전극층(31)을 형성한다. 이때, 상기 1차 및 2차 포토레지스트 패턴을 이용하여 측벽이 경사진 발광셀들을 형성하고, 그 위에 배선들(39)을 형성함으로써 배선들의 단선 또는 단락을 방지할 수 있는 교류용 발광 다이오드가 제공된다.The light emitting cells 26 are formed by separating the lower semiconductor layer 25, the active layer 27, and the upper semiconductor layer 29 grown on the substrate 21 by using a primary photoresist pattern. In addition, the lower semiconductor layer 25 is exposed in each of the light emitting cell regions using the secondary photoresist pattern, and then the transparent electrode layer 31 is formed on each of the light emitting cells 26 using the tertiary photoresist pattern. do. At this time, by using the primary and secondary photoresist pattern to form a light emitting cells with inclined sidewalls, by forming the wirings 39 thereon, there is provided an AC light emitting diode that can prevent the disconnection or short circuit of the wirings do.

그러나, 위 발광 다이오드는 1차 포토레지스트 패턴을 이용하여 상부 반도체층(29), 활성층(27) 및 하부 반도체층(25)을 식각하여 발광셀 영역들을 분리하기 때문에 발광셀(26)의 측벽이 대체로 단일의 경사면을 이룬다. 따라서, 발광셀(26)의 경사면을 조절하기 어렵고, 발광셀(26)의 측벽에 형성되는 배선(39)의 안정성을 확보하기 어렵다. 더욱이, 투명전극층(31)을 형성하기 위해 별도의 포토레지스트 패턴을 이용하기 때문에, 발광셀(26)의 상부 반도체층(29)의 상부면에 비해 상대적으로 작은 면적을 갖는 투명전극층(31)이 형성되어 발광 영역이 실질적으로 좁아지며, 공정이 복잡하고 제조 비용이 많이 드는 단점이 있다.However, since the upper light emitting diode separates the light emitting cell regions by etching the upper semiconductor layer 29, the active layer 27, and the lower semiconductor layer 25 by using the primary photoresist pattern, the sidewalls of the light emitting cell 26 are formed. It usually forms a single slope. Therefore, it is difficult to adjust the inclined surface of the light emitting cell 26, and it is difficult to secure the stability of the wiring 39 formed on the sidewall of the light emitting cell 26. In addition, since a separate photoresist pattern is used to form the transparent electrode layer 31, the transparent electrode layer 31 having a relatively smaller area than the upper surface of the upper semiconductor layer 29 of the light emitting cell 26 is formed. The light emitting region is formed to be substantially narrowed, and the process is complicated and expensive to manufacture.

특허문헌1: 국제공개번호 WO 2004/023568(Al)호Patent Document 1: International Publication No. WO 2004/023568 (Al) 특허문헌2: 대한민국 등록특허공보 10-069023호Patent Document 2: Republic of Korea Patent Publication No. 10-069023

본 발명이 해결하려는 과제는, 발광셀의 측벽에 형성되는 배선의 안정성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode and a method of manufacturing the same, which can improve the stability of the wiring formed on the sidewall of the light emitting cell.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 상대적으로 넓은 발광 영역을 제공하는 투명전극층을 갖는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode having a transparent electrode layer providing a relatively wide light emitting region and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 공정을 단순화시켜 제조 비용을 절감할 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode and a method of manufacturing the same, which can simplify the process and reduce the manufacturing cost.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 기판 상에 서로 이격되어 위치하는 발광셀들; 상기 각 발광셀의 상부면에 위치하는 투명전극층; 인접한 발광셀들을 전기적으로 연결하는 배선들; 및 상기 배선들과 상기 발광셀들 사이에 위치하여 상기 배선들에 의한 발광셀 내 단락을 방지하는 절연층을 포함한다. 또한, 상기 각 발광셀은 하부 반도체층, 상기 하부 반도체층 상부에 위치하는 상부 반도체층 및 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하고, 상기 하부 반도체층은 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 갖는다. 상기 하부 반도체층이 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 갖기 때문에, 발광셀의 측벽에 형성되는 배선의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 단차부의 아래쪽 하부 반도체층과 상기 단차부의 위쪽 메사들의 경사면을 서로 다르게 조절할 수 있어, 광 추출 효율 향상에 적합한 다양한 구조의 발광셀들이 제공될 수 있다.In order to solve the above problems, a light emitting diode according to an aspect of the present invention, the light emitting cells are spaced apart from each other on the substrate; A transparent electrode layer on an upper surface of each light emitting cell; Wires for electrically connecting adjacent light emitting cells; And an insulating layer positioned between the wirings and the light emitting cells to prevent a short circuit in the light emitting cell by the wirings. In addition, each of the light emitting cells may include a lower semiconductor layer, an upper semiconductor layer positioned on the lower semiconductor layer, and an active layer interposed between the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer, wherein the lower semiconductor layer is formed of the light emitting cell. It has a step on its sidewall along the circumference. Since the lower semiconductor layer has a step portion on its sidewall along the circumference of the light emitting cell, it is possible to ensure the stability of the wiring formed on the sidewall of the light emitting cell. In addition, since the inclined surfaces of the lower lower semiconductor layer of the stepped portion and the upper mesas of the stepped portion may be different from each other, light emitting cells having various structures suitable for improving light extraction efficiency may be provided.

상기 발광셀들 각각의 하부 반도체층의 측벽들이 상기 기판의 상부면과 이루는 경사각이 15도 내지 80도 범위내 일 수 있다. 또한, 상기 단차부의 위쪽 메사들의 경사면이 상기 기판의 상부면과 이루는 경사각이 15도 내지 80도 범위내 일 수 있다. 나아가, 상기 메사들의 경사면이 기판의 상부면과 이루는 경사각은 상기 메사 아래의 하부 반도체층이 이루는 경사각과 다를 수 있다.An inclination angle between sidewalls of the lower semiconductor layers of each of the light emitting cells and the upper surface of the substrate may be in a range of 15 degrees to 80 degrees. In addition, the inclination angle of the inclined surface of the upper mesa of the stepped portion with the upper surface of the substrate may be in the range of 15 degrees to 80 degrees. Furthermore, the inclination angle of the inclined surfaces of the mesas with the upper surface of the substrate may be different from the inclination angle of the lower semiconductor layer under the mesas.

상기 투명전극층은 상기 발광셀의 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스되어 상기 상부 반도체층 상에 위치할 수 있다. 투명전극층이 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스됨으로써 발광셀의 측면을 통한 전류 집중을 방지할 수 있다. 나아가, 상기 투명전극층이 상기 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스된 거리는 0.01~5㎛ 범위 내일 수 있으며, 바람직하게는 0.5~2㎛ 범위 내이다. 따라서, 상부 반도체층 상에 패터닝에 의해 투명전극층을 형성하는 종래의 발광 다이오드에 비해 각 발광셀의 발광 영역을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다.The transparent electrode layer may be recessed from an edge of the upper semiconductor layer of the light emitting cell and positioned on the upper semiconductor layer. Since the transparent electrode layer is recessed from the edge of the upper semiconductor layer, it is possible to prevent current concentration through the side surface of the light emitting cell. Further, the distance that the transparent electrode layer is recessed from the edge of the upper semiconductor layer may be in the range of 0.01 ~ 5㎛, preferably in the range of 0.5 ~ 2㎛. Therefore, the light emitting area of each light emitting cell can be secured relatively wider than a conventional light emitting diode which forms a transparent electrode layer on the upper semiconductor layer by patterning.

한편, 절연보호막이 상기 배선들 및 상기 절연층을 덮을 수 있다. 절연보호막은 본딩 패드를 노출시키는 개구부를 갖는다.An insulating protective film may cover the wires and the insulating layer. The insulating protective film has an opening that exposes the bonding pads.

본 발명의 다른 태양에 따른 발광 다이오드 제조방법은, 기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 상부 반도체층 상에 투명전극층이 형성된다. 이어서, 메사 형성 공정 및 셀 분리 공정이 수행된다.A light emitting diode manufacturing method according to another aspect of the present invention includes forming a lower semiconductor layer, an active layer and an upper semiconductor layer on a substrate. A transparent electrode layer is formed on the upper semiconductor layer. Subsequently, a mesa forming process and a cell separation process are performed.

상기 메사 형성 공정은 상기 투명전극층 상에 메사영역들을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 투명전극층, 상부 반도체층 및 활성층과 함께 상기 하부 반도체층의 일부를 식각하여 복수의 메사들을 형성하는 것을 포함한다.The mesa forming process forms a first photoresist pattern defining mesa regions on the transparent electrode layer, and uses the photoresist pattern as an etching mask to form the lower semiconductor layer together with the transparent electrode layer, the upper semiconductor layer, and the active layer. Etching a portion to form a plurality of mesas.

한편, 상기 셀 분리 공정은 상기 복수의 메사들을 덮고 발광셀 영역들을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하여 서로 전기적으로 분리된 발광셀들을 형성하는 것을 포함한다.Meanwhile, the cell separation process may include forming a second photoresist pattern covering the plurality of mesas and defining the light emitting cell regions, and etching the lower semiconductor layer using the second photoresist pattern as an etching mask to electrically interconnect each other. Forming separate light emitting cells.

상기 제1 포토레지스트 패턴 및 제2 포토레지스트 패턴은 메사 형성 공정 및 셀 분리 공정의 각 단계가 완료된 후 제거된다.The first photoresist pattern and the second photoresist pattern are removed after each step of the mesa forming process and the cell separation process is completed.

특히, 상기 복수의 메사들을 형성한 후, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 잔류하는 동안 습식 식각 공정을 이용하여 상기 투명 전극층이 리세스될 수 있다. 습식 식각 공정의 에천트 및 식각 공정 시간을 조절하여 투명 전극층의 리세스 정도를 0.01~5㎛ 범위 내에서 조절할 수 있으며, 바람직하게 0.5~2㎛ 범위 내에서 조절할 수 있다.In particular, after forming the plurality of mesas, the transparent electrode layer may be recessed using a wet etching process while the first photoresist pattern remains. By adjusting the etchant and the etching process time of the wet etching process, the degree of recess of the transparent electrode layer may be adjusted within the range of 0.01 to 5 μm, and preferably within the range of 0.5 to 2 μm.

상기 각 메사들은, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하는 동안, 상기 제2 포토레지스트 패턴에 의해 덮혀 있을 수 있다. 따라서, 상기 각 메사들은 셀 분리 공정에 의해 영향을 받지 않으며, 하부 반도체층에 그 둘레를 따라 단차부가 형성된다.The mesas may be covered by the second photoresist pattern while etching the lower semiconductor layer using the second photoresist pattern as an etching mask. Therefore, the mesas are not affected by the cell separation process, and the stepped portion is formed along the circumference of the lower semiconductor layer.

덧붙여, 절연층이 상기 발광셀들을 갖는 기판 상에 연속적으로 형성되고, 상기 절연층을 패터닝하여 상기 하부 반도체층들을 노출시키는 개구부들 및 상기 상부 반도체층들을 노출시키는 개구부들이 형성될 수 있다. 배선들이 상기 절연층 상에 형성되어 인접한 발광셀들을 연결한다. 나아가, 절연보호막이 형성되어 상기 배선들 및 상기 절연층을 덮을 수 있다.In addition, an insulating layer may be continuously formed on the substrate having the light emitting cells, and openings for exposing the lower semiconductor layers by patterning the insulating layer and openings for exposing the upper semiconductor layers may be formed. Wires are formed on the insulating layer to connect adjacent light emitting cells. In addition, an insulating protective film may be formed to cover the wires and the insulating layer.

본 발명에 따르면, 하부 반도체층에 그 둘레를 따라 단차부를 형성함으로써 배선의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 메사와 그 아래의 하부 반도체층의 경사각을 서로 다르게 조절하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 다양한 구조의 발광셀들을 갖는 발광 다이오드를 제공할 수 있다. 나아가, 메사 형성 공정에서 투명전극층과 상부 반도체층을 함께 패터닝할 수 있어 마스크 공정 회수를 줄일 수 있다. 더욱이, 습식 식각 공정에 의해 투명전극층을 리세스시킬 수 있어 투명 전극층의 리세스되는 정도를 쉽게 조절할 수 있으며, 따라서 발광 영역을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the stability of the wiring by forming a stepped portion along the periphery of the lower semiconductor layer, and by adjusting the inclination angle of the mesa and the lower semiconductor layer below it differently to improve the light extraction efficiency A light emitting diode having light emitting cells having a structure can be provided. Furthermore, in the mesa forming process, the transparent electrode layer and the upper semiconductor layer may be patterned together, thereby reducing the number of mask processes. Furthermore, the transparent electrode layer can be recessed by the wet etching process, so that the degree of recession of the transparent electrode layer can be easily controlled, thereby ensuring a relatively wide light emitting area.

도 1은 종래의 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
1 is a schematic cross-sectional view for describing a conventional light emitting diode.
2 is a schematic cross-sectional view for describing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
3 to 8 are schematic cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

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, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 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. In the drawings, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 기판(51), 발광셀들(56), 투명전극층(61), 절연층(67) 및 배선(69)을 포함한다. 또한, 상기 발광 다이오드는 버퍼층(53) 및 절연보호막(71)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the light emitting diode includes a substrate 51, light emitting cells 56, a transparent electrode layer 61, an insulating layer 67, and a wiring 69. In addition, the light emitting diode may include a buffer layer 53 and an insulating protective layer 71.

상기 기판(51)은 절연 또는 도전성 기판일 수 있으며, 예컨대 사파이어 또는 탄화실리콘(SiC) 기판일 수 있다. 단일 기판(51) 상에 복수개의 발광셀들(56)이 이격되어 위치한다. 상기 발광셀들(56) 각각은 하부 반도체층(55), 상기 하부 반도체층의 일영역 상에 위치하는 상부 반도체층(59) 및 상기 하부 반도체층과 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층(57)을 포함한다. 여기서, 상기 하부 및 상부 반도체층은 각각 n형 및 p형, 또는 p형 및 n형이다.The substrate 51 may be an insulating or conductive substrate, for example, a sapphire or silicon carbide (SiC) substrate. The plurality of light emitting cells 56 are spaced apart from each other on the single substrate 51. Each of the light emitting cells 56 includes a lower semiconductor layer 55, an upper semiconductor layer 59 positioned on one region of the lower semiconductor layer, and an active layer 57 interposed between the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer. It includes. The lower and upper semiconductor layers are n-type and p-type, or p-type and n-type, respectively.

하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 상부 반도체층(59)은 각각 질화갈륨 계열의 반도체 물질 즉, (B, Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있다. 상기 활성층(57)은 요구되는 파장의 광 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정되며, 하부 반도체층(55) 및 상부 반도체층(59)은 상기 활성층(57)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성된다.The lower semiconductor layer 55, the active layer 57, and the upper semiconductor layer 59 may be formed of a gallium nitride-based semiconductor material, that is, (B, Al, In, Ga) N, respectively. The active layer 57 has a composition element and composition ratio determined so as to emit light having a desired wavelength such as ultraviolet light or blue light, and the lower semiconductor layer 55 and the upper semiconductor layer 59 have a bandgap compared to the active layer 57. It is formed of large material.

상기 하부 반도체층(55) 또는 상부 반도체층(59)은, 도시한 바와 같이, 단일층으로 형성될 수 있으나, 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 활성층(57)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조를 가질 수 있다.The lower semiconductor layer 55 or the upper semiconductor layer 59 may be formed as a single layer, as shown, but may be formed in a multilayer structure. In addition, the active layer 57 may have a single quantum well or multiple quantum well structures.

상기 하부 반도체층(55)은 측벽에 그 둘레를 따라 형성된 단차부를 갖는다. 여기서, 하부 반도체층(55)에 형성된 단차부를 기준으로 상기 단차부 위쪽에 형성된 발광셀 부분을 메사로 정의한다. 상기 메사 측벽은 기판(51) 상부면에 대해 위로 올라갈수록 메사의 폭이 좁아지도록 경사질 수 있다. 기판(51) 상부면에 대한 메사 측벽의 경사각은 15도 내지 80도 범위 내 일 수 있다. 한편, 상기 메사 아래에 위치하는 하부 반도체층(55) 또한 기판(51)으로부터 위로 올라갈수록 경사진 측벽을 가질 수 있다. 기판(51) 상부면에 대한 하부 반도체층(55) 측벽의 경사각은 15도 내지 80도 범위 내 일 수 있다. 하부 반도체층(55)이 단차부를 갖기 때문에 발광셀들(56) 위에 형성될 다른 층들, 예컨대 절연층(67) 및 배선(69)의 연속적인(conformal) 증착을 돕는다. The lower semiconductor layer 55 has a stepped portion formed on a sidewall of the lower semiconductor layer 55. Here, the light emitting cell portion formed above the stepped portion is defined as mesa based on the stepped portion formed in the lower semiconductor layer 55. The mesa sidewall may be inclined such that the width of the mesa becomes narrower as it rises with respect to the upper surface of the substrate 51. The inclination angle of the mesa sidewall with respect to the upper surface of the substrate 51 may be in the range of 15 degrees to 80 degrees. Meanwhile, the lower semiconductor layer 55 positioned below the mesa may also have a sidewall inclined upward from the substrate 51. The inclination angle of the sidewalls of the lower semiconductor layer 55 with respect to the upper surface of the substrate 51 may be in a range of 15 degrees to 80 degrees. Since the lower semiconductor layer 55 has a stepped portion, it helps the continuous deposition of other layers to be formed on the light emitting cells 56, for example, the insulating layer 67 and the wiring 69.

상기 메사 측벽의 경사각은 그 아래의 하부 반도체층(55) 측벽의 경사각과 동일할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이들 경사각은 서로 다르게 조절될 수 있다. 예컨대, 메사 측벽의 경사각이 하부 반도체층(55) 측벽의 경사각보다 작을 수 있다. 이에 따라, 활성층(57)에서 생성된 광이 메사 측벽을 통해 쉽게 방출될 수 있어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 발광셀 영역을 상대적으로 넓게 확보할 수 있다.The inclination angle of the mesa sidewall may be the same as the inclination angle of the lower side of the lower semiconductor layer 55, but is not limited thereto. These inclination angles may be adjusted differently. For example, the inclination angle of the mesa sidewall may be smaller than the inclination angle of the sidewall of the lower semiconductor layer 55. Accordingly, light generated in the active layer 57 may be easily emitted through the mesa sidewalls, thereby improving light extraction efficiency and securing a light emitting cell region relatively wide.

한편, 발광셀들(56)과 기판(51) 사이에 버퍼층(53)이 개재될 수 있다. 버퍼층(53)은, 기판(51)이 성장기판인 경우, 기판(51)과 그 위에 형성될 하부 반도체층(55)의 격자부정합을 완화시키기 위해 채택된다.Meanwhile, a buffer layer 53 may be interposed between the light emitting cells 56 and the substrate 51. The buffer layer 53 is employed to mitigate lattice mismatch between the substrate 51 and the lower semiconductor layer 55 to be formed thereon when the substrate 51 is a growth substrate.

투명 전극층(61)은 각 발광셀들(56) 상에 위치한다. 투명 전극층(61)은 상부 반도체층(59) 상부면 상에 위치할 수 있으며, 상부 반도체층(59)의 면적보다 좁은 면적을 갖는다. 즉, 투명 전극층(61)은 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 리세스된다. 따라서, 투명 전극층(61)의 가장자리에서 발광셀들(56)의 측벽을 통해 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 투명전극층(61)이 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 리세스된 거리는 0.01~5㎛ 범위 내일 수 있으며, 바람직하게 0.5~2㎛ 범위 내일 수 있다. 일반적으로, 투명전극층(61)을 별도로 형성하는 종래 기술은 패터닝 공정의 공정 여유도의 한계 때문에 투명전극층(61)이 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 리세스된 거리는 5㎛ 이상이다. 이에 반해, 본 발명에 따르면, 리세스 거리를 5㎛ 이하, 바람직하게는 2㎛ 이하로 용이하게 조절할 수 있어, 종래 기술에 비해 실질적인 발광 면적을 증가시킬 수 있다.The transparent electrode layer 61 is positioned on each of the light emitting cells 56. The transparent electrode layer 61 may be located on an upper surface of the upper semiconductor layer 59 and has an area smaller than that of the upper semiconductor layer 59. That is, the transparent electrode layer 61 is recessed from the edge of the upper semiconductor layer 59. Accordingly, it is possible to prevent the current from being concentrated through the sidewalls of the light emitting cells 56 at the edge of the transparent electrode layer 61. Furthermore, the distance that the transparent electrode layer 61 is recessed from the edge of the upper semiconductor layer 59 may be in the range of 0.01 to 5 μm, preferably in the range of 0.5 to 2 μm. In general, in the prior art of forming the transparent electrode layer 61 separately, the distance that the transparent electrode layer 61 is recessed from the edge of the upper semiconductor layer 59 is 5 μm or more due to the limitation of the process margin of the patterning process. In contrast, according to the present invention, the recess distance can be easily adjusted to 5 µm or less, preferably 2 µm or less, thereby increasing the substantial light emitting area as compared with the prior art.

한편, 절연층(67)이 발광셀들(56)의 전면을 덮는다. 절연층(67)은 하부 반도체층들(55) 상에 개구부들을 가지며, 또한 상부 반도체층들(59) 또는 투명 전극층(61) 상에 개구부들을 갖는다. 한편, 발광셀들(56)의 측벽들은 절연층(67)에 의해 덮인다. 절연층(67)은 또한 발광셀들(56) 사이 영역들 내의 기판(51)을 덮을 수 있다. 절연층(67)은 실리콘산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.Meanwhile, the insulating layer 67 covers the entire surface of the light emitting cells 56. The insulating layer 67 has openings on the lower semiconductor layers 55 and also has openings on the upper semiconductor layers 59 or the transparent electrode layer 61. Meanwhile, sidewalls of the light emitting cells 56 are covered by the insulating layer 67. The insulating layer 67 may also cover the substrate 51 in the regions between the light emitting cells 56. The insulating layer 67 may be formed of a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film.

배선들(69)이 절연층(67) 상에 형성된다. 배선들(69)은 상기 개구부들을 통해 하부 반도체층들(55) 및 상부 반도체층들(59)에 전기적으로 연결된다. 상기 배선(69)은 투명전극층(61)을 통해 상부 반도체층(59)에 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 배선들(69)은 인접한 발광셀들(56)의 하부 반도체층들(55)과 상부 반도체층들(59)을 각각 전기적으로 연결하여 발광셀들(56)의 직렬 어레이를 형성한다. 이러한 어레이들이 복수개 형성될 수 있으며, 복수개의 어레이들이 서로 역병렬로 연결되어 교류전원에 연결되어 구동될 수 있다. 또한, 발광셀들의 직렬 어레이에 연결된 브리지 정류기(도시하지 않음)가 형성될 수 있으며, 상기 브리지 정류기에 의해 상기 발광셀들이 교류전원하에서 구동될 수도 있다. 상기 브리지 정류기는 상기 발광셀들(56)과 동일한 구조의 발광셀들을 배선들(69)을 이용하여 결선함으로써 형성할 수 있다. 상기 배선들은 도전 물질, 예컨대 다결정 실리콘과 같은 도핑된 반도체 물질 또는 금속으로 형성될 수 있다.Wirings 69 are formed on the insulating layer 67. The wirings 69 are electrically connected to the lower semiconductor layers 55 and the upper semiconductor layers 59 through the openings. The wiring 69 may be electrically connected to the upper semiconductor layer 59 through the transparent electrode layer 61. Meanwhile, the wirings 69 electrically connect the lower semiconductor layers 55 and the upper semiconductor layers 59 of adjacent light emitting cells 56 to form a series array of light emitting cells 56. A plurality of such arrays may be formed, and the plurality of arrays may be connected in reverse parallel to each other and connected to an AC power supply. In addition, a bridge rectifier (not shown) connected to a series array of light emitting cells may be formed, and the light emitting cells may be driven under AC power by the bridge rectifier. The bridge rectifier may be formed by connecting the light emitting cells having the same structure as the light emitting cells 56 using the wirings 69. The wirings may be formed of a conductive material, such as a doped semiconductor material or metal, such as polycrystalline silicon.

한편, 절연보호막(71)이 상기 배선들(69) 및 상기 절연층(67)을 덮을 수 있다. 절연보호막(71)은 배선들(69)이 수분 등에 의해 오염되는 것을 방지하며, 외압에 의해 배선들(69)이 손상되는 것을 방지한다. 절연보호막(71)은 투광성 물질, 예컨대 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 형성될 수 있다.Meanwhile, an insulating protective film 71 may cover the wires 69 and the insulating layer 67. The insulating protective film 71 prevents the wires 69 from being contaminated by moisture or the like, and prevents the wires 69 from being damaged by external pressure. The insulating protective film 71 may be formed of a light transmissive material such as a silicon oxide film or a silicon nitride film.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 기판(51) 상에 하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 상부 반도체층(59)이 형성된다. 또한, 하부 반도체층(55)을 형성하기 전, 기판(51) 상에 버퍼층(53)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a lower semiconductor layer 55, an active layer 57, and an upper semiconductor layer 59 are formed on the substrate 51. In addition, before the lower semiconductor layer 55 is formed, the buffer layer 53 may be formed on the substrate 51.

상기 기판(51)은 사파이어(Al2O3), 탄화실리콘(SiC), 산화아연(ZnO), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 리튬-알루미나(LiAl2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN) 또는 질화갈륨(GaN) 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(51) 상에 형성될 반도체층의 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다.The substrate 51 may include sapphire (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphorus (GaP), and lithium-alumina (LiAl 2 O). 3 ), but may be boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN) or gallium nitride (GaN) substrate, but is not limited thereto, and may be variously selected according to the material of the semiconductor layer to be formed on the substrate 51. have.

버퍼층(53)은 기판(51)과 그 위에 형성될 하부 반도체층(55)의 격자부정합을 완화하기 위해 형성되며, 예컨대 질화갈륨(GaN) 또는 질화알루미늄(AlN)으로 형성될 수 있다. 상기 기판(51)이 도전성 기판인 경우, 상기 버퍼층(53)은 절연층 또는 반절연층으로 형성되는 것이 바람직하며, AlN 또는 반절연 GaN로 형성될 수 있다.The buffer layer 53 is formed to mitigate lattice mismatch between the substrate 51 and the lower semiconductor layer 55 to be formed thereon, and may be formed of, for example, gallium nitride (GaN) or aluminum nitride (AlN). When the substrate 51 is a conductive substrate, the buffer layer 53 is preferably formed of an insulating layer or a semi-insulating layer, and may be formed of AlN or semi-insulating GaN.

하부 반도체층(55), 활성층(57) 및 상부 반도체층(59)은 각각 질화갈륨 계열의 반도체 물질 즉, (B, Al, In, Ga)N로 형성될 수 있다. 상기 하부 및 상부 반도체층(55, 59) 및 활성층(57)은 금속유기화학기상증착(MOCVD), 분자선 성장(molecular beam epitaxy) 또는 수소화물 기상 성장(hydride vapor phase epitaxy; HVPE) 기술 등을 사용하여 단속적으로 또는 연속적으로 성장될 수 있다.The lower semiconductor layer 55, the active layer 57, and the upper semiconductor layer 59 may be formed of a gallium nitride-based semiconductor material, that is, (B, Al, In, Ga) N, respectively. The lower and upper semiconductor layers 55 and 59 and the active layer 57 use metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy, or hydride vapor phase epitaxy (HVPE) technology. Can be grown intermittently or continuously.

여기서, 상기 하부 및 상부 반도체층들은 각각 n형 및 p형, 또는 p형 및 n형이다. 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층에서, n형 반도체층은 불순물로 예컨대 실리콘(Si)을 도핑하여 형성될 수 있으며, p형 반도체층은 불순물로 예컨대 마그네슘(Mg)을 도핑하여 형성될 수 있다.The lower and upper semiconductor layers are n-type and p-type, or p-type and n-type, respectively. In the gallium nitride-based compound semiconductor layer, the n-type semiconductor layer may be formed by doping with silicon (Si) as an impurity, and the p-type semiconductor layer may be formed by doping with magnesium (Mg) as an impurity.

상기 상부 반도체층(59) 상에 투명전극층(61)이 형성된다. 상기 투명전극층(61)은 인디움틴산화막(ITO)과 같은 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 상기 투명전극층(61) 상에 메사 영역들을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴(63)이 형성된다. 한편, 상기 포토레지스트 패턴(63)은 그 측벽들이 기판(51) 상부면에 대해 경사지도록 형성된다. 이러한 포토레지스트 패턴(63)은 포지티브 포토레지스트를 사용하여 쉽게 형성될 수 있으며, 또는 네거티브 포토레지스트를 사용하여 리플로우(reflow)함으로써 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(63)의 측벽은 기판(51) 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖도록 형성될 수 있다.The transparent electrode layer 61 is formed on the upper semiconductor layer 59. The transparent electrode layer 61 may be formed of a conductive oxide such as indium tin oxide (ITO). A first photoresist pattern 63 defining mesa regions is formed on the transparent electrode layer 61. Meanwhile, the photoresist pattern 63 is formed such that sidewalls thereof are inclined with respect to the upper surface of the substrate 51. Such photoresist pattern 63 may be easily formed using positive photoresist, or may be formed by reflowing using negative photoresist. Sidewalls of the photoresist pattern 63 may be formed to have an inclination angle within a range of 15 degrees to 80 degrees with respect to the upper surface of the substrate 51.

도 4를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(63)을 식각마스크로 사용하여 투명전극층(61), 상부 반도체층(59), 활성층(57)과 함께 하부 반도체층(55)의 일부를 식각한다. 이에 따라, 포토레지스트 패턴(63)의 형상이 상기 반도체층들(59, 57, 55)에 전사되어 측벽들이 경사진 메사들이 형성된다.Referring to FIG. 4, a portion of the lower semiconductor layer 55 is etched together with the transparent electrode layer 61, the upper semiconductor layer 59, and the active layer 57 using the photoresist pattern 63 as an etching mask. Accordingly, the shape of the photoresist pattern 63 is transferred to the semiconductor layers 59, 57, and 55 to form mesas having sloped sidewalls.

이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(63)이 메사들 상에 잔류하는 동안, 습식 식각 공정에 의해 투명전극층(61)이 리세스된다. 상기 투명전극층(61)은 에천트 및 식각 시간을 조절하여 메사 상의 상부 반도체층(59)의 가장자리로부터 0.01~5㎛ 범위 내에서, 바람직하게는 0.5~2㎛ 범위 내에서 리세스될 수 있다. 그 후, 상기 포토레지스트 패턴(63)이 제거된다.Subsequently, while the first photoresist pattern 63 remains on the mesas, the transparent electrode layer 61 is recessed by a wet etching process. The transparent electrode layer 61 may be recessed within the range of 0.01 to 5 μm, preferably within the range of 0.5 to 2 μm from the edge of the upper semiconductor layer 59 on the mesa by adjusting the etchant and the etching time. Thereafter, the photoresist pattern 63 is removed.

도 5를 참조하면, 상기 복수의 메사들을 덮고 발광셀 영역들을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴(65)이 형성된다. 제2 포토레지스트 패턴(65)은 그 측벽들이 기판(51) 상부면에 대해 경사지도록 형성된다. 이러한 제2 포토레지스트 패턴(65)은 제1 포토레지스트 패턴(63)과 같이 포지티브 포토레지스트를 사용하여 쉽게 형성될 수 있으며, 또는 네거티브 포토레지스트를 사용하여 리플로우(reflow)함으로써 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(65)의 측벽은 기판(51) 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖도록 형성될 수 있으며, 제1 포토레지스트 패턴(63) 측벽의 경사각과 다를 수 있다.Referring to FIG. 5, a second photoresist pattern 65 is formed to cover the plurality of mesas and define light emitting cell regions. The second photoresist pattern 65 is formed such that the sidewalls thereof are inclined with respect to the upper surface of the substrate 51. The second photoresist pattern 65 may be easily formed using a positive photoresist like the first photoresist pattern 63, or may be formed by reflowing using a negative photoresist. The sidewalls of the photoresist pattern 65 may be formed to have an inclination angle within a range of 15 degrees to 80 degrees with respect to the upper surface of the substrate 51, and may be different from the inclination angle of the sidewalls of the first photoresist pattern 63.

도 6을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(65)을 식각마스크로 사용하여 하부 반도체층(55)을 식각하여 분리된 발광셀들(56)이 형성된다. 이때, 버퍼층(53)도 함께 식각되어 기판(51) 상부면이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 6, light emitting cells 56 are formed by etching the lower semiconductor layer 55 using the second photoresist pattern 65 as an etching mask. In this case, the buffer layer 53 may also be etched together to expose the upper surface of the substrate 51.

상기 제2 포토레지스트 패턴(65)을 식각마스크로 사용하여 하부 반도체층(55)을 식각하는 동안 메사들은 제2 포토레지스트 패턴(65)에 덮혀 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 메사들의 셀 분리 공정에서 손상받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 셀 분리 공정에 의해 하부 반도체층(55)에 도시한 바와 같이 단차부가 생성된다. 그 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(65)이 제거된다.Mesas are preferably covered by the second photoresist pattern 65 while the lower semiconductor layer 55 is etched using the second photoresist pattern 65 as an etching mask. Accordingly, it can be prevented from being damaged in the cell separation process of mesas. In addition, as shown in the lower semiconductor layer 55, the stepped portion is generated by the cell separation process. Thereafter, the second photoresist pattern 65 is removed.

도 7을 참조하면, 발광셀들(56)을 갖는 기판(51) 상에 연속적인 절연층(67)이 형성된다. 절연층(67)은 발광셀들(56)의 측벽 및 상부면을 덮고, 발광셀들(56) 사이 영역의 기판(51) 상부를 덮는다. 상기 절연층(67)은 화학기상증착(CVD) 기술을 사용하여 예컨대 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, a continuous insulating layer 67 is formed on a substrate 51 having light emitting cells 56. The insulating layer 67 covers the sidewalls and the top surface of the light emitting cells 56 and covers the upper portion of the substrate 51 in the region between the light emitting cells 56. The insulating layer 67 may be formed of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film using chemical vapor deposition (CVD) technology.

상기 발광셀들(56)의 측벽들이 경사지게 형성되어 있으며, 더욱이 하부 반도체층(55)에 단차부가 형성되어 있으므로, 상기 절연층(67)은 발광셀들(56)의 측벽들을 쉽게 덮을 수 있다.Since the sidewalls of the light emitting cells 56 are formed to be inclined, and the stepped portion is formed in the lower semiconductor layer 55, the insulating layer 67 may easily cover the sidewalls of the light emitting cells 56.

상기 절연층(67)은 사진 및 식각 공정에 의해 패터닝되어 하부 반도체층(55)을 노출시키는 개구부들(67a) 및 상부 반도체층(59) 또는 투명전극층(61)을 노출시키는 개구부들(67b)을 가질 수 있다.The insulating layer 67 is patterned by photolithography and etching to form openings 67a exposing the lower semiconductor layer 55 and openings 67b exposing the upper semiconductor layer 59 or the transparent electrode layer 61. Can have

도 8를 참조하면, 상기 개구부들을 갖는 절연층(67) 상에 배선들(69)이 형성된다. 상기 배선들(69)은 상기 개구부들(67a, 67b)을 통해 하부 반도체층들(55) 및 상부 반도체층들(59)에 전기적으로 연결되고, 인접한 발광셀들(56)의 하부 반도체층들(55)과 상부 반도체층들(59)을 각각 전기적으로 연결한다.Referring to FIG. 8, wirings 69 are formed on the insulating layer 67 having the openings. The wirings 69 are electrically connected to the lower semiconductor layers 55 and the upper semiconductor layers 59 through the openings 67a and 67b, and the lower semiconductor layers of the adjacent light emitting cells 56. The 55 and the upper semiconductor layers 59 are electrically connected to each other.

상기 배선들(69)은 도금 기술 또는 전자빔 증착과 같은 기상증착 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 발광셀들(56)의 측벽들 상에, 즉 하부 반도체층(55)의 측벽에 단차부가 형성되어 있으므로, 배선들(69)이 발광셀들(56)의 측벽에 안정되게 형성될 수 있어, 배선의 단선 또는 단락을 방지할 수 있다.The wires 69 may be formed using a vapor deposition technique such as plating technique or electron beam deposition. Since the stepped portions are formed on the sidewalls of the light emitting cells 56, that is, the sidewalls of the lower semiconductor layer 55, the wirings 69 may be stably formed on the sidewalls of the light emitting cells 56. It is possible to prevent disconnection or short circuit of the wiring.

상기 배선들(69)이 형성된 기판(51) 상에 절연보호막(71)이 형성된다. 상기 보호절연막(71)은 화학기상증착 기술을 사용하여, 투광성 물질, 예컨대 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 그 결과, 도 2의 발광 다이오드가 완성된다.An insulating protective film 71 is formed on the substrate 51 on which the wirings 69 are formed. The protective insulating layer 71 may be formed of a light-transmissive material such as a silicon oxide film or a silicon nitride film by using a chemical vapor deposition technique. As a result, the light emitting diode of FIG. 2 is completed.

51 : 기판 56 : 발광셀들
61 : 투명전극층 67 : 절연층
69 : 배선
51 substrate 56 light emitting cells
61: transparent electrode layer 67: insulating layer
69: wiring

Claims (12)

기판 상에 서로 이격되어 위치하는 발광셀들;
상기 각 발광셀의 상부면에 위치하는 투명전극층들;
인접한 발광셀들을 전기적으로 연결하는 배선들; 및
상기 배선들과 상기 발광셀들 사이에 위치하여 상기 배선들에 의한 발광셀 내 단락을 방지하는 절연층을 포함하고,
상기 각 발광셀은 하부 반도체층, 상기 하부 반도체층 상부에 위치하는 상부 반도체층 및 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하고, 상기 하부 반도체층은 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 구비하며,
상기 단차부 상에 상기 배선들이 구비되며,
상기 단차부를 기준으로 상기 발광셀의 상부와 하부는 각각 측벽을 구비하며, 상기 발광셀의 상부의 측벽은 상기 발광셀 하부의 측벽에 비해 작은 경사각을 가지는 발광 다이오드.
Light emitting cells spaced apart from each other on a substrate;
Transparent electrode layers on upper surfaces of the light emitting cells;
Wires for electrically connecting adjacent light emitting cells; And
An insulating layer disposed between the wirings and the light emitting cells to prevent a short circuit in the light emitting cell by the wirings;
Each of the light emitting cells includes a lower semiconductor layer, an upper semiconductor layer positioned above the lower semiconductor layer, and an active layer interposed between the lower semiconductor layer and the upper semiconductor layer, wherein the lower semiconductor layer is formed around the light emitting cell. Along the sidewalls,
The wirings are provided on the stepped portion,
An upper side and a lower side of the light emitting cell have sidewalls based on the stepped portion, and a sidewall of the upper side of the light emitting cell has a smaller inclination angle than a sidewall of the lower side of the light emitting cell.
청구항 1에 있어서,
상기 각 발광셀의 측벽은 상기 기판의 상부면에 대해 경사지게 형성되어 위로 갈수록 폭이 좁아지는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The side wall of each light emitting cell is formed to be inclined with respect to the upper surface of the substrate so that the width becomes narrower toward the top.
청구항 2에 있어서,
상기 발광셀들 각각의 하부 반도체층의 측벽들이 상기 기판의 상부면과 이루는 경사각이 15도 내지 80도 범위 내인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
The method according to claim 2,
The inclination angle of the sidewalls of the lower semiconductor layer of each of the light emitting cells and the upper surface of the substrate is in the range of 15 degrees to 80 degrees.
청구항 1에 있어서,
상기 투명전극층은 상기 발광셀의 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스되어 상기 상부 반도체층 상에 위치하되, 상기 투명전극층이 상기 상부 반도체층의 가장자리로부터 리세스된 거리는 0.5~2㎛ 범위 내인 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The transparent electrode layer is recessed from the edge of the upper semiconductor layer of the light emitting cell is located on the upper semiconductor layer, the distance that the transparent electrode layer is recessed from the edge of the upper semiconductor layer is in the range of 0.5 ~ 2㎛.
청구항 1에 있어서,
상기 배선들 및 상기 절연층을 덮는 절연보호막을 더 포함하는 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The light emitting diode further comprises an insulating protective layer covering the wirings and the insulating layer.
기판 상에 하부 반도체층, 활성층 및 상부 반도체층을 형성하고,
상기 상부 반도체층 상에 투명전극층을 형성하고,
상기 투명전극층 상에 메사 영역들을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하고,
상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 투명전극층, 상부 반도체층 및 활성층과 함께 상기 하부 반도체층의 일부를 식각하여 복수의 메사들을 형성하고,
상기 복수의 메사들을 덮고 발광셀 영역들을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하고,
상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하여 서로 전기적으로 분리된 발광셀들을 형성하여
상기 하부 반도체층은 상기 발광셀의 둘레를 따라 그 측벽에 단차부를 구비하며,
상기 단차부 상에 배선들이 구비되며,
상기 단차부를 기준으로 상기 발광셀의 상부와 하부는 각각 측벽을 구비하며, 상기 발광셀의 상부의 측벽은 상기 발광셀 하부의 측벽에 비해 작은 경사각을 가지는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
Forming a lower semiconductor layer, an active layer and an upper semiconductor layer on the substrate,
Forming a transparent electrode layer on the upper semiconductor layer,
Forming a first photoresist pattern defining mesa regions on the transparent electrode layer,
A portion of the lower semiconductor layer is etched together with the transparent electrode layer, the upper semiconductor layer, and the active layer by using the first photoresist pattern as an etching mask to form a plurality of mesas.
Forming a second photoresist pattern covering the plurality of mesas and defining light emitting cell regions;
The lower semiconductor layer is etched using the second photoresist pattern as an etch mask to form light emitting cells electrically separated from each other.
The lower semiconductor layer has a stepped portion at a sidewall of the lower semiconductor layer,
Wirings are provided on the stepped portion,
The light emitting diode manufacturing method of claim 1, wherein the upper and lower portions of the light emitting cell have sidewalls based on the stepped portions, and the sidewalls of the upper portion of the light emitting cell have smaller inclination angles than the sidewalls of the lower portion of the light emitting cell.
청구항 6에 있어서,
상기 복수의 메사들을 형성한 후, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 잔류하는 동안 습식 식각 공정을 이용하여 상기 투명 전극층을 리세스시키는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 6,
After forming the plurality of mesas, further comprising recessing the transparent electrode layer using a wet etching process while the first photoresist pattern remains.
청구항 6에 있어서,
상기 각 메사들은, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부 반도체층을 식각하는 동안, 상기 제2 포토레지스트 패턴에 의해 덮혀 있는 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 6,
Wherein each of the mesas is covered by the second photoresist pattern while etching the lower semiconductor layer using the second photoresist pattern as an etching mask.
청구항 8에 있어서,
상기 각 메사는 상기 기판 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
The method according to claim 8,
Wherein each mesa has an inclination angle within a range of 15 degrees to 80 degrees with respect to the upper surface of the substrate.
청구항 9에 있어서,
상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각된 상기 하부 반도체층은 상기 기판 상부면에 대해 15도 내지 80도 범위 내의 경사각을 갖는 발광 다이오드 제조방법.
The method according to claim 9,
The lower semiconductor layer etched using the second photoresist pattern as an etching mask has an inclination angle within a range of 15 degrees to 80 degrees with respect to the upper surface of the substrate.
청구항 6에 있어서,
상기 발광셀들을 갖는 기판 상에 연속적인 절연층을 형성하고,
상기 절연층을 패터닝하여 상기 하부 반도체층들을 노출시키는 개구부들 및 상기 상부 반도체층들을 노출시키는 개구부들을 형성하고,
상기 절연층 상에 상기 배선들을 형성하여 인접한 발광셀들을 연결하는 것을 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 6,
Forming a continuous insulating layer on the substrate having the light emitting cells,
Patterning the insulating layer to form openings exposing the lower semiconductor layers and openings exposing the upper semiconductor layers,
And forming adjacent interconnections on the insulating layer to connect adjacent light emitting cells.
청구항 11에 있어서,
상기 배선들 및 상기 절연층을 덮는 절연 보호막을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 제조방법.
The method of claim 11,
And forming an insulating protective film covering the wirings and the insulating layer.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288908B1 (en) * 2012-04-20 2013-07-23 주식회사 세미콘라이트 Semiconductor light emitting device
WO2018088851A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor element
CN110176470A (en) * 2019-05-30 2019-08-27 厦门乾照光电股份有限公司 A kind of high-voltage LED and preparation method thereof
CN110491897A (en) * 2015-04-22 2019-11-22 新世纪光电股份有限公司 Light-emitting component and its manufacturing method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5368620B1 (en) 2012-11-22 2013-12-18 株式会社東芝 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
KR102071035B1 (en) 2012-12-21 2020-01-29 서울바이오시스 주식회사 Light emitting diode and method of fabricating the same
US9356212B2 (en) 2012-12-21 2016-05-31 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode and method of fabricating the same
DE112013006123T5 (en) 2012-12-21 2015-09-10 Seoul Viosys Co., Ltd. Light-emitting diode and method for its production
DE102014011893B4 (en) 2013-08-16 2020-10-01 Seoul Viosys Co., Ltd. light emitting diode
JP6928233B2 (en) * 2017-04-05 2021-09-01 日亜化学工業株式会社 Light emitting device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100690323B1 (en) 2006-03-08 2007-03-12 서울옵토디바이스주식회사 Light emitting diode for ac operation with wires and method of fabricating the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101288908B1 (en) * 2012-04-20 2013-07-23 주식회사 세미콘라이트 Semiconductor light emitting device
CN110491897A (en) * 2015-04-22 2019-11-22 新世纪光电股份有限公司 Light-emitting component and its manufacturing method
US10784307B2 (en) 2015-04-22 2020-09-22 Genesis Photonics Inc. Light-emitting device and method for manufacturing the same
CN110491897B (en) * 2015-04-22 2021-04-13 新世纪光电股份有限公司 Light emitting element and method for manufacturing the same
WO2018088851A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor element
CN109983588A (en) * 2016-11-10 2019-07-05 Lg伊诺特有限公司 Semiconductor element
US10784409B2 (en) 2016-11-10 2020-09-22 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor element
CN110176470A (en) * 2019-05-30 2019-08-27 厦门乾照光电股份有限公司 A kind of high-voltage LED and preparation method thereof

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