KR20120086013A - 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 그리고, 복수의 반도체층 위에 펼쳐져 있으며(spreaded), 상면, 하면 및 측면을 가지는 전류확산 전극;으로서 하면이 복수의 반도체층 측에 위치하며, 상면이 그 대향 면을 형성하고, 측면이 하면의 전체 면적이 상면의 전체 면적보다 작도록 하면과 상면을 이어주는 전류확산 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 개시는 전체적으로 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 광추출효율이 향상된 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(10), 기판(10) 위에 성장되는 버퍼층(20), 버퍼층(20) 위에 성장되는 n형 질화물 반도체층(30), n형 질화물 반도체층(30) 위에 성장되는 활성층(40), 활성층(40) 위에 성장되는 p형 질화물 반도체층(50), p형 질화물 반도체층(50) 위에 형성되는 전류확산 전극(60), 전류확산 전극(60) 위에 형성되는 p측 전극(70), p형 질화물 반도체층(50)과 활성층(40)이 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(30) 위에 형성되는 n측 전극(80), 그리고 보호막(90)을 포함한다.
기판(10)은 동종기판으로 GaN계 기판이 이용되며, 이종기판으로 사파이어 기판, SiC 기판 또는 Si 기판 등이 이용되지만, 질화물 반도체층이 성장될 수 있는 기판이라면 어떠한 형태이어도 좋다. SiC 기판이 사용될 경우에 n측 전극(80)은 SiC 기판 측에 형성될 수 있다.
기판(10) 위에 성장되는 질화물 반도체층들은 주로 MOCVD(유기금속기상성장법)에 의해 성장된다.
전류확산 전극(60)은 p형 질화물 반도체층(50) 전체로 전류가 잘 공급되도록 하기 위해 구비되는 것이며, 미국특허 제5,563,422호에는 p형 질화물 반도체층의 거의 전면에 걸쳐서 형성되며 p형 질화물 반도체층(50)과 오믹접촉하고 Ni과 Au로 이루어진 투광성 전극(light-transmitting electrode)에 관한 기술이 기재되어 있으며, 미국특허 제6,515,306호에는 p형 질화물 반도체층 위에 n형 초격자층을 형성한 다음 그 위에 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 투광성 전극을 형성한 기술이 기재되어 있다.
p측 전극(70)과 n측 전극(80)은 전류의 공급과 외부로의 와이어 본딩을 위한 것이며, 미국특허 제5,563,422호에는 n측 전극(80)을 Ti과 Al으로 구성한 기술이 개시되어 있다.
보호막(90)은 이산화규소와 같은 물질로 형성되며, 생략될 수도 있다.
3족 질화물 반도체 발광소자의 단점 중에 하나는 소자와 주변의 공기와의 굴절률(refractive index) 차이로 인하여 활성층(40)에서 발생한 빛의 많은 부분이 소자의 내부 및 기판(10)에 갇히는 현상이 발생하게 된다.
이런 광갇힘 현상으로 인해 빛이 소자의 내부에 갇혀 열로 소멸하게 되므로 소자의 온도를 증가시켜 소자의 수명 및 특성에 좋지 않은 영향을 준다.
외부양자효율을 개선하는 방법으로는 발광소자의 칩(chip) 모양을 기계적으로 가공하여 개선하기도 하고, 화학적 식각(chemical etching)이나 건식 식각(dry etching) 기법을 이용하여 반도체층의 표면을 거칠게 만들어 외부양자효율을 개선하기도 한다. 또한, 최근 들어서는 p형 질화물 반도체층(50)의 성장시 압력이나 온도 및 가스 유량(flow) 등의 성장 조건을 이용하여 박막 품질을 저하시키면서 표면을 거칠게 만들기도 한다.
앞에서 언급한 기계적인 가공일 경우 실리콘카바이드(SiC)와 같이 강도가 약한 기판에서는 용이하나 강도가 큰 사파이어 기판은 어려움이 따른다. 또한 화학적 식각이나 건식식각 기법을 이용하여 반도체층의 표면을 거칠게 하는 경우에는 거칠게 만들 수 있는 면적에 있어서 제한이 있으며, 그 재현성 및 균일성에 문제가 있다.
그리고, 성장조건을 왜곡하여 p형 질화물 반도체층(50)의 표면을 거칠게 만드는 경우 소자의 외부양자효율을 증가시킬 수는 있어도, 소자의 신뢰성에는 치명적인 문제를 야기할 수 있다.
이와 같이 발광소자의 신뢰성을 저하시키지 않고 외부양자효율을 개선하는 기술이 요구된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 그리고, 복수의 반도체층 위에 펼쳐져 있으며(spreaded), 상면, 하면 및 측면을 가지는 전류확산 전극;으로서 하면이 복수의 반도체층 측에 위치하며, 상면이 그 대향 면을 형성하고, 측면이 하면의 전체 면적이 상면의 전체 면적보다 작도록 하면과 상면을 이어주는 전류확산 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층을 준비하는 단계; 그리고 복수의 반도체층 위에 펼쳐지도록 상면, 하면 및 측면을 가지는 전류확산 전극을 형성하는 단계로서, 하면이 복수의 반도체층 측에 위치하며, 상면이 그 대향 면을 형성하고, 측면이 하면의 전체 면적이 상면의 전체 면적보다 작도록 하면과 상면을 이어주는 전류확산 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하는 순서도,
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법에서 기판 위에 형성된 복수의 반도체층의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 복수의 반도체층 위에 형성된 패턴층의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 도 4에서 I-I' 선을 따라 절단된 복수의 반도체층을 나타내는 도면,
도 6은 도 5에 도시된 복수의 반도체층 및 패턴층 위에 전류확산 전극을 형성하는 공정의 일 예를 나타내는 도면,
도 7은 도 6에서 설명된 전류확산 전극 형성 이후 n측 전극 및 p측 전극이 형성된 반도체 발광소자의 평면 형상의 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 도 6(c)에 도시된 가장자리 영역(A01)에서 빛의 경로를 설명하는 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면,
도 11은 도 10에 도시된 가장자리 영역(A02)에서 빛의 경로를 설명하는 도면.
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하는 순서도,
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법에서 기판 위에 형성된 복수의 반도체층의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 복수의 반도체층 위에 형성된 패턴층의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 도 4에서 I-I' 선을 따라 절단된 복수의 반도체층을 나타내는 도면,
도 6은 도 5에 도시된 복수의 반도체층 및 패턴층 위에 전류확산 전극을 형성하는 공정의 일 예를 나타내는 도면,
도 7은 도 6에서 설명된 전류확산 전극 형성 이후 n측 전극 및 p측 전극이 형성된 반도체 발광소자의 평면 형상의 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 도 6(c)에 도시된 가장자리 영역(A01)에서 빛의 경로를 설명하는 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면,
도 11은 도 10에 도시된 가장자리 영역(A02)에서 빛의 경로를 설명하는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하는 순서도이다. 도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
반도체 발광소자(200)의 제조방법에서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(230), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층(250), 제1 반도체층(230)과 제2 반도체층(250)의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(240)을 가지는 복수의 반도체층(205)을 준비한다(S10). 이후, 준비된 복수의 반도체층(205)의 상면 가장자리에 패턴층(255; 도 5참조)을 형성한다(S20). 계속해서, 패턴층(255) 위를 걸쳐서 복수의 반도체층(205) 위에 펼쳐지도록 전류확산 전극(260; 도 6참조)을 형성한다(S30). 이후, 패턴층(255)이 노출되도록 전류확산 전극(260)을 제거하고(S40), 패턴층(255)의 적어도 일부를 습식식각할 수 있다(S50).
여기서, 제1 반도체층(230) 및 제2 반도체층(250) 및 활성층(240; 도 8 참조)은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 화합물, 예를 들어 3족 질화물, GaAs계 화합물, ZnO계 화합물, GaAsP계 화합물 등으로 형성될 수 있다. 이하에서는 3족 질화물로 형성되는 경우를 예로 하여 설명하며, 제1 반도체층(230)은 n형 질화물 반도체층(230)으로, 제2 반도체층(250)은 p형 질화물 반도체층(250)으로 사용한다.
이하, 각 단계를 상세히 설명하며, 도 8에서 미설명 부호는 반도체 발광소자(200)의 제조방법과 함께 설명된다.
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법에서 기판 위에 형성된 복수의 반도체층의 일 예를 나타내는 도면이다.
복수의 반도체층(205)을 준비(S10)하기 위해, 먼저 사파이어 기판(210)과 같은 절연성 기판 위에 n형 질화물 반도체층(230), 질화물 반도체로 된 양자 우물층들 및 장벽층들로 이루어진 활성층(240), p형 질화물 반도체층(250)을 차례로 형성한다.
사파이어 기판(210)과 n형 질화물 반도체층(230) 사이의 격자상수 및 열팽창계수의 차이를 극복하기 위해 성장의 씨앗으로 역할하는 버퍼층(도시되지 않음)을 형성할 수 있다.
n형 질화물 반도체층(230)은, 예를 들어, Si, Ge, Sn로 이루어진 군중에서 적어도 한가지 물질이 n형 불순물로 도핑될 수 있으며, 일반적으로 n형 질화물 반도체층(230)은 GaN로 이루어지고, Si으로 도핑된다.
활성층(240)은 전자와 정공의 재결합을 통해 광자(빛)를 생성하는 층으로서, 주로 In(x)Ga(1-x)N, (0<x≤1)로 이루어지고, 하나의 우물층이나 복수 개의 우물층들로 구성된다.
p형 질화물 반도체층(250)은 GaN으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Zn, Mg, Ca, Be로 이루어진 군중에서 적어도 한가지 물질이 p형 불순물로 도핑되며, 활성화(Activation) 공정을 거쳐 p형 전도성을 가지거나 활성화 공정 없이 p형 질화물 반도체층(250)이 p형 전도성을 가질 수도 있다.
사파이어 기판(210) 위에 에피성장 되는 질화물 반도체층들은 주로 유기금속기상성장법 (MOCVD)에 의해 성장되며, 필요에 따라서 각 층들은 다시 세부층들을 포함할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 복수의 반도체층 위에 형성된 패턴층의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4에서 I-I' 선을 따라 절단된 복수의 반도체층을 나타내는 도면이다.
전술된 것과 같이 준비된 복수의 반도체층(205)의 상면 가장자리에 패턴층(255)을 형성한다(S20).
패턴층(255)은, 예를 들어, 금속층을 p형 질화물 반도체층(250)의 상면에 증착하고 포토리소그래피 공정으로 패터닝하여 형성된다. 패턴층(255)은 Al 또는 Ag와 같은 광반사성이 우수하고 습식식각이 용이한 금속을 사용하여 형성될 수 있으며, 이후의 공정에서 형성될 전류확산 전극(260; 도 6 참조)의 두께와 패턴층(255)과의 스탭 커버리지(step coverage)를 고려하여, 약 10Å~3,000Å의 두께로 형성될 수 있다.
패턴층(255)은 복수의 반도체층(205)의 상면의 가장자리를 따라 형성되며, 이후의 공정에서 형성될 전류확산 전극(260)의 가장자리에 의해 오버랩 되도록 형성된다.
도 6은 도 5에 도시된 복수의 반도체층 및 패턴층 위에 전류확산 전극을 형성하는 공정의 일 예를 설명하는 도면이다.
다음으로, 도 6(a)에 도시된 것과 같이, 패턴층(255) 위를 걸쳐서 복수의 반도체층(205) 위에 펼쳐지도록(spreaded) 전류확산 전극(260)을 형성한다(S30).
예를 들어, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(E-beam Evaporation), 열증착법 등을 사용하여, 도 6(a)에 도시된 것과 같이, 패턴층(255)에 걸쳐지고 p형 질화물 반도체층(250) 위에 펼쳐지도록 전류확산 전극(260)을 형성한다. 전류확산 전극(260)은 반도체 발광소자(200)의 발광면 전체적으로 전류를 확산하여 광추출효율 및 빛의 균일성을 향상한다. 전류확산 전극(260)은 주로 전도성 및 투광성을 갖는 ITO(Indium Tin Oxide ;ITO), ZnO 및 AZO(Al-ZnO; Al이 도핑된 ZnO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 또는 Ni/Au 산화막으로 복수의 반도체층(205) 위에, 예를 들어, p형 질화물 반도체층(250)의 거의 전면에 형성된다. 전류확산 전극(260)이 너무 얇으면 전류확산에 불리하여 구동전압이 높아지며, 너무 두꺼우면 빛 흡수로 인해 광추출효율이 저하될 수 있다. 이러한 조건을 고려하고 전류확산 전극(260)이 패턴층(255)을 충분히 덮을 수 있도록 전류확산 전극(260)은 약 800Å~3,800Å의 두께로 형성될 수 있다.
이후, 도 6(a)에 도시된 것과 같이, 전류확산 전극(260)의 가장자리의 일부를 제외한 전류확산 전극(260) 전면에 포토레지스트 패턴(265)을 형성한다.
계속해서, 도 6(b)에 도시된 것과 같이, 전류확산 전극(260)의 가장자리의 일부 폭을 건식식각 방법 등의 방법으로 제거하고 패턴층(255)을 노출한다(S40). 패턴층(255)의 노출은 이후 공정에서 패턴층(255) 식각을 위해 필요하다. 패턴층(255)을 어느 정도의 폭으로 노출할 것인지 여부는 패턴층(255)의 식각조건에 따라 달라질 수 있다.
이후, 패턴층(255)의 적어도 일부를 습식식각할 수 있다(S50).
패턴층(255)이 식각되어도 전류확산 전극(260)의 가장자리는 식각되지 않도록 하며, 도 6(c)에 도시된 것과 같이, 전류확산 전극(260)의 가장자리와 p형 질화물 반도체층(250) 사이에는 패턴층(255)의 식각에 의한 홈이 형성된다.
패턴층(255)을 습식식각하면서 전류확산 전극(260)을 손상하지 않는 식각액과 식각조건을 조절하여 패턴층(255)을 습식식각한다. 예를 들어, 패턴층(255)을 이루는 Al 또는 Ag 계열의 금속을 식각하고 ITO에 손상을 주지 않기 위해 KOH 또는 NaOH 식각액을 사용할 수 있다. 또한 일반적으로 유기용제는 ITO에 손상을 주지 않는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 습식식각에 의해 패턴층(255)은 완전히 제거되거나 일부가 p형 질화물 반도체층(250)의 상면에 잔류할 수 있다.
전술된 습식식각 공정에 의해 전류확산 전극(260)은 하면(261), 상면(263) 및 측면(265)을 갖도록 형성된다. 전류확산 전극(260)의 하면(261)은 p형 질화물 반도체층(250) 측에 위치하며, 전류확산 전극(260)의 상면(263)은 하면(261)과 대향하며, 전류확산 전극(260)의 측면(265)은 전류확산 전극(260)의 하면(261)과 상면(263)을 연결한다.
전류확산 전극(260)에 의해 덮여 있던 패턴층(255)이 제거되므로 전류확산 전극(260)의 하면(261) 측 측면(265)은 함입(depressed)되어 함입면(267)이 형성될 수 있다. 따라서 전류확산 전극(260)의 하면(261)의 면적은 전류확산 전극(260)의 상면(263)의 면적보다 작게 형성된다. 이와 같이 전류확산 전극(260)의 측면(265)의 함입된 형상은 전류확산 전극(260)의 가장자리에서 광추출효율의 향상에 유리한 효과를 가짐을 알 수 있었으며, 이에 대해 상세히 후술된다.
도 7은 도 6에서 설명된 전류확산 전극 형성 이후 n측 전극 및 p측 전극이 형성된 반도체 발광소자의 평면 형상의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 7에서 II-II' 선을 따라 절단된 반도체 발광소자의 일 예를 나타낸다.
계속해서, 도 7에 도시된 것과 같이, n-contact 영역의 p형 질화물 반도체층(250) 및 활성층(240)을 메사식각하여 부분적으로 식각된 n형 질화물 반도체층(230)을 노출한다. 식각 방법으로는 건식식각 방법이 사용될 수 있으며, 전술된 것과 같이 여러 개의 반도체층을 제거하는 방법으로 건식식각 방법이 사용된다. n형 질화물 반도체층(230)은, 예를 들어, n형 GaN층일 수 있다.
이후, 예를 들어, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(Ebeam Evaporation), 열증착법 등의 방법을 이용하며, n측 전극(280) 및 p측 전극(270)을 형성한다. n측 전극(280) 및 p측 전극(270)은, 예를 들어, 크롬, 니켈 및 금을 적층하여 형성된다.
도 8에 도시된 것과 다르게, 전류확산 전극(260)의 일부를 오픈하여 p형 질화물 반도체층(250)을 노출하고, 노출된 p형 질화물 반도체층(250)과 접하도록 p측 전극(270)을 형성할 수도 있다.
또한, 패턴층(255)을 형성할 때 p측 전극(270)이 형성될 위치에 패턴층(255)을 더 형성하고 습식식각 공정에서 p측 전극(270)에 대응하는 패턴층(255)은 식각하지 않고 p측 전극이 패턴층(255)에 접하도록 형성할 수도 있다.
도 9는 도 6(c)에 도시된 가장자리 영역(A01)에서 빛의 경로를 설명하는 도면이다.
도 6(c)에는 전류확산 전극(260)의 측면(265)의 함입된 형상이 패턴층(255)을 그대로 따르게 도시되어 있지만, 실재 패턴층(255)의 형상이 도 6(c)에 도시된 것과 같이 각지게 형성되지 않고 라운드 형상일 수 있으며, 따라서 전류확산 전극(260)의 측면(265)의 함입면(267)도, 도 9에 도시된 것과 같이, 역방향 경사면(reverse taper)과 유사할 수 있다. 따라서 함입면(267)의 경사로 인해 전류확산 전극(260)으로 유입되어 함입면(267)으로 입사한 빛이 전반사되지 않고 외부로 출사될 수 있다.
또한, 전술한 것과 같이 습식식각의 조건에 따라 패턴층(255)은 완전히 제거되거나 일부가 p형 질화물 반도체층(250)의 상면에 잔류할 수 있다. 예를 들어, Al 또는 Ag와 같은 광반사성이 우수하고 습식식각이 용이한 금속이 복수의 반도체층(205)의 상면 가장자리에 증착된 상태 또는, 상기 금속을 고온의 열처리를 통해 합금(alloy) 시킨 후, 약 0.1mol~1mol 정도 농도의 KOH, NaOH 용액으로 습식식각 하거나, TMAH 2.38% 용액으로 습식식각하면, 패턴층(255)의 식각 잔류물이 p형 질화물 반도체층(250) 측에 잔류할 수 있다. 식각 잔류물은 입자 형태로 잔류할 수 있고, 마이크로 사이즈를 가질 수 있다. 식각 잔류물로 인해 전류확산 전극(260)의 함입된 측면(265), 즉 전류확산 전극(260)의 가장자리에 대응하여 p형 질화물 반도체층(250) 상면에는 빛의 산란에 유리한 거친면(259)이 형성된다. 상기 거친면(259)은 반도체 발광소자(200)의 내부에 갇힌 빛이 외부로 나오도록 촉진한다.
이와 같이 전류확산 전극(260)의 측면(265)의 함입과 식각 잔류물(257)로 인해 전류확산 전극(260)의 가장자리에서 광추출량이 증가하여 전체적인 광추출효율이 향상된다.
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 11은 도 10에 도시된 가장자리 영역(A02)에서 빛의 경로를 설명하는 도면이다.
도 10에 도시된 반도체 발광소자(400) 및 이의 제조방법은 패턴층(455)을 제거하지 않고 그대로 두며, 패턴층(455)을 노출하기 위해 전류확산 전극(460)의 일부를 제거하는 공정이 생략되는 것을 제외하고는 도 2 내지 도 8에서 설명된 반도체 발광소자(200) 및 이의 제조방법과 실질적으로 동일하다. 따라서 중복된 설명은 생략한다.
도 11을 참조하면, 전류확산 전극(460)으로 유입된 빛 중에서 가장자리에서 반사되는 빛은 패턴층(455)이 없는 경우에는 전반사되어 내부에 갇히지만, 본 개시에 따른 반도체 발광소자(400)에 의하면 패턴층(455)에 의해 반사되어 외부로 나온다. 따라서 반도체 발광소자의 가장자리에서 광출사율이 증가하며 이로 인해 반도체 발광소자의 전체적인 광추출효율이 증가한다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 전류확산 전극의 하면 측의 측면이 함입되어(depressed) 있는 것을 특징으로 반도체 발광소자.
패턴층의 제거에 따라 전류확산 전극의 가장자리가 복수의 반도체층으로부터 떨어진 상태로 형성될 수 있다.
(2) 전류확산 전극의 함입된 하면 측 측면과 복수의 반도체층 사이에 개재되는 패턴층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 패턴층은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 전류확산 전극의 함입된 하면 측 측면 아래에서 복수의 반도체층에 형성된 거친 표면;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 함입된 하면 측 측면 아래에서 복수의 반도체층에 형성되며, 식각 후 잔류된 패턴층을 가지는 거친 표면;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 복수의 반도체층은 3족 질화물 반도체로 이루어지며, 전류확산 전극은 전도성 및 투광성을 갖는 ITO, ZnO 및 AZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 전류확산 전극을 형성하는 단계에 앞서, 준비된 복수의 반도체층의 상면 가장자리에 패턴층을 형성하는 단계;로서, 전류확산 전극이 패턴층 위를 걸쳐서 복수의 반도체층 위에 펼쳐지도록 패턴층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법.
(8) 패턴층의 적어도 일부를 습식식각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.
(9) 습식식각하는 단계에 앞서, 포토리소그래피 공정을 통해 패턴층이 노출되도록 전류확산 전극의 일부를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법.
도 6에서 설명된 예와 다르게, 전류확산 전극을 패턴층의 일부에만 걸쳐지도록 형성하면 패턴층의 일부가 노출되기 때문에 패턴층을 노출하기 위해 전류확산 전극의 가장자리를 제거하는 공정은 생략될 수 있다.
또한, 전술된 실시예와 다르게, 메사식각 이후에 전류확산전극을 형성할 수도 있다.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 의하면, 반도체 발광소자의 가장자리에서 광추출량이 증가되어 전체적인 광추출효율이 증가한다.
또한, 상기 광추출효율의 증가는 반도체층의 성장조건을 악화시켜 빛을 스캐터링하는 거친면을 형성하는 방법이 아니므로 반도체 발광소자의 신뢰성을 저하시키지 않으면서 광추출효율을 증가시킨다.
200 : 반도체 발광소자 210 : 사파이어 기판
230 : n형 질화물 반도체층 240 : 활성층
250 : p형 질화물 반도체층 255 : 패턴층
259 : 거친면 260 : 전류확산 전극
265 : 측면 267 : 함입면
270 : p측 전극 280 : n측 전극
230 : n형 질화물 반도체층 240 : 활성층
250 : p형 질화물 반도체층 255 : 패턴층
259 : 거친면 260 : 전류확산 전극
265 : 측면 267 : 함입면
270 : p측 전극 280 : n측 전극
Claims (11)
- 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 그리고,
복수의 반도체층 위에 펼쳐져 있으며(spreaded), 상면, 하면 및 측면을 가지는 전류확산 전극;으로서, 하면이 복수의 반도체층 측에 위치하며, 상면이 그 대향 면을 형성하고, 측면이 하면의 전체 면적이 상면의 전체 면적보다 작도록 하면과 상면을 이어주는 전류확산 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
전류확산 전극의 하면 측의 측면이 함입되어(depressed) 있는 것을 특징으로 반도체 발광소자. - 청구항 2에 있어서,
전류확산 전극의 함입된 하면 측 측면과 복수의 반도체층 사이에 개재되는 패턴층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 3에 있어서,
패턴층은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 2에 있어서,
전류확산 전극의 함입된 하면 측 측면 아래에서 복수의 반도체층에 형성된 거친 표면;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 5에 있어서,
전류확산 전극의 함입된 하면 측 측면 아래에서 복수의 반도체층에 형성되며, 식각 후 잔류된 패턴층을 가지는 거친 표면;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 2에 있어서,
복수의 반도체층은 3족 질화물 반도체로 이루어지며, 전류확산 전극은 전도성 및 투광성을 갖는 ITO, ZnO 및 AZO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 위치하며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층을 준비하는 단계; 그리고
복수의 반도체층 위에 펼쳐지도록 상면, 하면 및 측면을 가지는 전류확산 전극을 형성하는 단계;로서, 하면이 복수의 반도체층 측에 위치하며, 상면이 그 대향 면을 형성하고, 측면이 하면의 전체 면적이 상면의 전체 면적보다 작도록 하면과 상면을 이어주는 전류확산 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법. - 청구항 8에 있어서,
전류확산 전극을 형성하는 단계에 앞서, 준비된 복수의 반도체층의 상면 가장자리에 패턴층을 형성하는 단계;로서, 전류확산 전극이 패턴층 위를 걸쳐서 복수의 반도체층 위에 펼쳐지도록 패턴층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
패턴층의 적어도 일부를 습식식각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법. - 청구항 10에 있어서,
습식식각하는 단계에 앞서, 포토리소그래피 공정을 통해 패턴층이 노출되도록 전류확산 전극의 일부를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110007194A KR20120086013A (ko) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 |
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| KR1020110007194A KR20120086013A (ko) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
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| KR20120086013A true KR20120086013A (ko) | 2012-08-02 |
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| KR1020110007194A KR20120086013A (ko) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 |
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| KR (1) | KR20120086013A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014104621A1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Process for depositing epitaxial zno on iii-nitride-based light emitting diode and light emitting diode including epitaxial zno |
-
2011
- 2011-01-25 KR KR1020110007194A patent/KR20120086013A/ko not_active Application Discontinuation
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| WO2014104621A1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | Seoul Semiconductor Co., Ltd. | Process for depositing epitaxial zno on iii-nitride-based light emitting diode and light emitting diode including epitaxial zno |
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