KR20120095080A - Non-polar or semi-polar group iii-nitride based light emitting diode and fabrication method thereof - Google Patents

Non-polar or semi-polar group iii-nitride based light emitting diode and fabrication method thereof Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A non-polar or semi-polar III group nitride based light emitting diode and a manufacturing method thereof are provided to improve light extraction efficiency by forming a roughness in a cavity. CONSTITUTION: A substrate includes a growth surface of a non-polar or semi-polar epitaxial layer. A first III group nitride layer(102) is grown on a substrate. A second III group nitride layer(104) is grown on the first III group nitride layer with a lateral growth method and includes one or more cavities(105) inside. A light emitting diode structure is grown on the second III group nitride layer. One region of the cavity shows N-polarity.

Description

무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드 및 이의 제조방법{Non-polar or Semi-polar Group III-Nitride Based Light Emitting Diode and Fabrication Method Thereof}Non-polar or semi-polar Group II-nitride based light emitting diode and method for manufacturing same {Non-polar or Semi-polar Group III-Nitride Based Light Emitting Diode and Fabrication Method Thereof}

본 발명은 무극성(non-polar) 또는 반극성(semi-polar) III족 질화물 기반 발광 다이오드(LED)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 양자효율이 향상된 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 LED 및 이에 조도(roughness) 형성에 따른 광 추출 효율을 증가시킨 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 LED에 관한 것이다.The present invention relates to non-polar or semi-polar Group III nitride based light emitting diodes (LEDs). More specifically, the present invention relates to nonpolar or semipolar III-nitride based LEDs having improved quantum efficiency and nonpolar or semipolar III-nitride based LEDs having increased light extraction efficiency due to roughness.

반도체 발광 소자로서 화합물 반도체의 특성을 이용하여 백라이트 광원, 표시 광원, 일반광원과 풀 칼라 디스플레이 등에 응용되는 LED가 널리 각광받고 있다. 이러한 LED의 재료로서 대표적으로 GaN(Gallium Nitride), AlN(Aluminum Nitride), InN(Indium Nitride) 등와 같은 Ⅲ-V족 질화물 반도체가 알려져 있는 바, 상기 재료는 직접 천이형의 큰 에너지 밴드 갭(band gap)을 가지고 있어 질화물의 조성에 따라 거의 전파장 영역의 빛을 얻을 수 있는 등 광전자 디바이스에 적합한 특성을 보유하고 있어 이를 이용한 발광 소자는 평판디스플레이 장치, 광통신 등의 다양한 분야에서 응용되고 있다.BACKGROUND ART As a semiconductor light emitting device, LEDs applied to backlight light sources, display light sources, general light sources and full color displays, etc. are widely used by using the characteristics of compound semiconductors. Typical materials of such LEDs are group III-V nitride semiconductors such as GaN (Gallium Nitride), AlN (Aluminum Nitride), InN (Indium Nitride), and the like, and the materials are directly transition-type large energy band gaps. It has a characteristic that is suitable for the optoelectronic device, such as having a gap () to obtain light in the near-wavelength region according to the composition of the nitride, the light emitting device using the same is applied in various fields such as flat panel display device, optical communication.

이러한 디바이스는 통상적으로 상에 기판 상에 분자빔 에피탁시(MBE), MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition), HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 등의 성장 방식에 의하여 박막 형태로 성장된다. Such devices are typically grown in a thin film form on a substrate by growth methods such as molecular beam epitaxy (MBE), metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), and hydride vapor phase epitaxy (HVPE).

그러나, GaN로 대표되는 III족 질화물을 기반으로 하는 반도체는 통상적으로 c-면(c-plane) 기판(예를 들면, 사파이어 기판)을 사용하여 (0001) 면 위에 소자 구조를 제작하게 되는데, 이 경우 성장 방향 (0001)으로 자발 분극(spontaneous polarization)이 형성된다. 특히, 대표적인 InGaN/GaN의 양자우물 구조를 갖는 LED는 (0001)면에 구조를 성장할 경우 양자우물구조에 격자 부정합 등에 기인하는 내부 스트레인(strain)이 발생하고 이에 따른 압전기장(piezoelectric fields)에 의하여 양자 구속 스타크 효과(quantum-confined Stark effect; QCSE)가 야기되므로 내부 양자 효율을 높이는데 한계가 존재한다.However, semiconductors based on group III nitrides represented by GaN typically fabricate device structures on (0001) planes using c-plane substrates (eg, sapphire substrates). Spontaneous polarization is formed in the growth direction (0001). In particular, an LED having a typical InGaN / GaN quantum well structure generates internal strain due to lattice mismatch in the quantum well structure when the structure is grown on the (0001) plane, and thus, due to piezoelectric fields. Since the quantum-confined Stark effect (QCSE) is caused, there is a limit to increasing the internal quantum efficiency.

이러한 현상을 구체적으로 설명하면, III족 질화물, 특히 GaN 및 이의 합금(예를 들면, InN 및/또는 AlN과의 합금)은 육각형 우르차이트 구조(hexagonal Wㆌrtzite structure)에서 가장 안정한데, 상기 결정 구조는 결정이 서로에 대하여 120° 회전되며, c-축에 대하여 모두 수직인 2 또는 3 개의 균등한 기저면 축(basal plane axes)으로 표시된다. Specifically, group III nitrides, particularly GaN and alloys thereof (eg, alloys with InN and / or AlN), are most stable in hexagonal Wrtzite structures, which The crystal structure is represented by two or three equal basal plane axes in which the crystals are rotated 120 ° relative to each other and are all perpendicular to the c-axis.

상기 우르차이트 결정 구조 내의 III족 원소 및 질소 원자 위치에 의하여 c-축과 수직으로 놓여있는 임의의 면은 오직 한 가지 타입의 원자만을 함유하게 된다. c-축으로 진행함에 따라, 각각의 면은 한 가지 타입의 원자(III족 원소 또는 질소)만을 함유할 수 있다. 이때, 전하 중성을 유지하기 위하여, 예를 들면, GaN 결정은 오직 질소 원자만을 함유하는 N-면(N-face), 그리고 오직 Ga 원자만을 함유하는 Ga-면(Ga-face)이 각각의 말단에 위치한다. 그 결과, III족 질화물 결정은 c-축을 따라 극성을 나타낸다. 이와 같은 자발적 분극은 벌크 물성으로서 결정의 구조 및 조성에 의존한다. 상술한 특성으로 인하여, 대부분의 GaN계 디바이스는 극성 c-축에 평행한 방향으로 성장하게 된다. 또한, 이종접합 구조를 형성할 때 III족 질화물 간의 큰 격자상수의 차이, 같은 c축 배향성을 갖는 특성으로 인한 응력이 발생하여 압전분극(piezoelectric polarization) 현상 역시 함께 야기된다.Any plane lying perpendicular to the c-axis by the group III element and nitrogen atom position in the urchite crystal structure will contain only one type of atom. Proceeding to the c-axis, each face may contain only one type of atom (group III element or nitrogen). At this time, in order to maintain charge neutrality, for example, the GaN crystal has an N-face containing only nitrogen atoms and a Ga-face containing only Ga atoms at each end. Located in As a result, group III nitride crystals are polar along the c-axis. Such spontaneous polarization depends on the structure and composition of the crystal as a bulk property. Due to the above characteristics, most GaN-based devices grow in a direction parallel to the polar c-axis. In addition, when forming the heterojunction structure, stress due to a large lattice constant difference between Group III nitrides and a property having the same c-axis orientation is generated, which also causes a piezoelectric polarization phenomenon.

이처럼, III족 질화물계 광전자 및 전자 소자들 내의 통상적인 c-면 양자우물 구조는 압전 분극 및 자발적 분극 현상으로 유발된 정전기장(electrostatic field)은 양자우물 구조의 에너지 밴드 구조를 변화시켜 이에 따른 전자와 정공의 분포를 왜곡시키는 바, 이러한 전계에 의한 전자와 정공의 공간적 분리를 양자 구속 스타크 효과라 하며, 내부양자효율을 저하시키고 발광 스펙트럼의 적색 전이(red shift) 현상 등을 유발하게 된다.As such, the conventional c-plane quantum well structure in group III nitride-based optoelectronic and electronic devices is characterized in that the electrostatic field caused by piezoelectric and spontaneous polarization changes the energy band structure of the quantum well structure, Since the distribution of electrons and holes by the electric field is distorted, the spatial separation of electrons and holes by such an electric field is called a quantum constrained stark effect, which lowers the internal quantum efficiency and causes a red shift of the emission spectrum.

상술한 문제점을 완화하기 위하여. 예를 들면 무극성(non-polar) 또는 반극성(semi-polar) III족 질화물을 성장시키는 방안이 제시되고 있다. 이와 같이 얻어진 무극성 또는 반극성 면은 동일한 수의 III족 원자 및 질소 원자를 함유하므로 전하 중성을 나타내는데, 그 결과 전체 결정은 성장방향으로 분극되지 않는다. 그러나, 이종 기판 상에서 성장하는 비극성 III족 질화물 결정은 높은 결함밀도를 나타내어 양자효율을 감소시키는 문제점을 초래한다. 따라서, 최근에는 호모에피탁시 특성을 구현하기 위하여, III족 질화물 기판 상에 LED 구조를 형성하는 기술에 관한 연구가 진행되고 있다. To alleviate the above-mentioned problems. For example, methods for growing non-polar or semi-polar group III nitrides have been proposed. The nonpolar or semipolar planes thus obtained contain the same number of group III atoms and nitrogen atoms and thus exhibit charge neutrality, with the result that the entire crystal is not polarized in the growth direction. However, nonpolar Group III nitride crystals growing on heterogeneous substrates exhibit high defect densities resulting in a problem of reducing quantum efficiency. Therefore, in recent years, in order to realize homoepitaxi characteristics, research on a technique for forming an LED structure on a group III nitride substrate has been conducted.

한편, 광 효율인 외부양자효율은 내부양자효율과 광 추출효율의 곱에 의하여 결정된다. 내부양자효율은 질화물 반도체의 품질 및 전류주입 효율에 의해서 결정된다. 그러나, 동일한 내부양자효율을 갖는 LED를 제작하는 경우에도 외부로 광을 방출하는 능력은 광 추출효율에 따라 달라질 수 있다. 즉, LED 구조 내부의 활성층으로부터 발생된 광이 외부로 방출될 때, 질화갈륨(굴절률=2.4)과 공기(굴절률=1)와의 굴절률(refractive index) 차이로 인하여 광이 방출될 수 있는 임계각(critical angle)이 감소하여 내부 전반사에 의한 광 손실이 발생하게 되며, 임계각 밖으로 입사하는 광은 소자 내부에서 흡수될 때까지 계속 전반사 되어 소자의 발열 현상을 야기한다. On the other hand, the external quantum efficiency, the light efficiency, is determined by the product of the internal quantum efficiency and the light extraction efficiency. The internal quantum efficiency is determined by the quality of the nitride semiconductor and the current injection efficiency. However, even when manufacturing an LED having the same internal quantum efficiency, the ability to emit light to the outside may vary depending on the light extraction efficiency. That is, when light generated from the active layer inside the LED structure is emitted to the outside, a critical angle at which light can be emitted due to a difference in refractive index between gallium nitride (refractive index = 2.4) and air (refractive index = 1) The angle is reduced to cause light loss due to total internal reflection, and the light incident outside the critical angle is totally reflected until absorbed inside the device, causing the device to generate heat.

또한, LED에서 광 추출 효율 개선에 있어서 문제점 중 하나는 칩 내부의 활성층으로부터 발생된 광이 주변층의 굴절률 차이에 의하여 전반사되어 빛이 다반사하며 진행하는 동안 흡수 소멸되는 현상을 들 수 있다. 예를 들면, 사파이어 기판과의 경계에서도 전반사가 발생하며, 질화물 반도체 층(구체적으로, GaN 층)으로부터 외부로 광이 방출하는 경우에도 전반사가 일어난다. In addition, one of the problems in improving the light extraction efficiency of the LED is that the light generated from the active layer inside the chip is totally reflected by the difference in the refractive index of the peripheral layer is absorbed and extinguished while the light is reflected repeatedly. For example, total reflection occurs at the boundary with the sapphire substrate, and total reflection occurs even when light is emitted from the nitride semiconductor layer (specifically, the GaN layer) to the outside.

이처럼, 질화물이 이러한 외부의 물질들 보다 굴절률이 상대적으로 크기 때문에 내부에서 생성된 빛이 외부로 빠져나가기 위한 임계각은 약 23°(GaN/공기), 그리고 약 45°(GaN/사파이어)이다.As such, since nitride has a relatively higher refractive index than these external materials, the critical angles for the internally generated light to escape to the outside are about 23 ° (GaN / air), and about 45 ° (GaN / sapphire).

그 결과, LED의 광 추출효율이 저하되는 현상이 야기되어 LED의 광 효율이 감소한다. 이러한 문제점을 완화시키기 위하여, 플립칩(flip chip) 구조, 표면 요철형성(surface texturing), 요철이 형성된 사파이어 기판(patterned sapphire substrate: PSS), 광 결정(photonic crystal) 기술, 반사방지막(anti-reflection layer) 구조 관련 기술이 개발되고 있다. 이중에서도, 표면 요철 형성 기술의 경우, 수직형 칩의 n-GaN 층에 대하여도 적용되고 있다.. As a result, a phenomenon in which the light extraction efficiency of the LED is lowered is caused and the light efficiency of the LED is reduced. To alleviate this problem, flip chip structure, surface texturing, patterned sapphire substrate (PSS), photonic crystal technology, and anti-reflection layer) Structure-related technologies are being developed. Among them, in the case of the surface asperity forming technique, it is applied to the n-GaN layer of the vertical chip.

상기 언급된 기술이 내부 전반사에 의한 광 추출 효율을 높이는데 기여하는 것은 사실이나, 여전히 개선할 점이 존재한다. 특히, 표면 요철 형성 기술의 경우, 요철을 형성하는 표면의 면적이 제한적이기 때문에 여전히 광 추출 효율을 개선하는데 한계가 있다. It is true that the above-mentioned techniques contribute to increasing the light extraction efficiency by total internal reflection, but there is still an improvement. In particular, in the case of the surface unevenness forming technique, there is a limit in improving the light extraction efficiency because the area of the surface forming the unevenness is limited.

따라서, 내부양자 효율 및 광 추출 효율을 모두 증가시킴으로써 개선된 광 효율을 나타내는 III족 질화물 기반 LED 및 이의 제조방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a group III nitride based LED and a method of manufacturing the same, which exhibit improved light efficiency by increasing both internal quantum efficiency and light extraction efficiency.

따라서, 본 발명의 구체예에서는 에피탁시 층의 극성 및 결함으로부터 야기되는 광 효율 저하 현상이 저감된 III족 질화물 기반 LED 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.Accordingly, an embodiment of the present invention is to provide a group III nitride-based LED and a method for manufacturing the same to reduce the light efficiency degradation caused by the polarity and defects of the epitaxy layer.

본 발명의 구체예에서는 내부양자효율 및 광 추출 효율을 모두 증가시켜 광 효율이 개선된 III족 질화물 기반 LED 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다. Embodiment of the present invention is to provide a III-nitride-based LED and a method for manufacturing the same by improving the light efficiency by increasing both the internal quantum efficiency and light extraction efficiency.

본 발명의 일 면(aspect)에 따르면,According to an aspect of the invention,

무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 갖는 기판;A substrate having a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer;

상기 기판 상에 성장된 제1 III족 질화물 층;A first group III nitride layer grown on the substrate;

상기 제1 III족 질화물 층 상에 측면 성장(lateral growth) 방식에 의하여 성장되고, 1 또는 2 이상의 캐비티가 내부에 형성된 제2 III족 질화물 층; 및A second III-nitride layer grown on the first III-nitride layer by a lateral growth method and having one or two or more cavities therein; And

상기 제2 III족 질화물 층 상에 성장된 발광 다이오드 구조;A light emitting diode structure grown on the second group III nitride layer;

를 포함하고,Including,

상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타내는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드가 제공된다.A nonpolar or semipolar group III nitride based light emitting diode is provided in which at least one region of the cavity inner surface is N-polar.

본 발명의 제2 면에 따르면, According to a second aspect of the invention,

무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 제공하도록 이방성 에칭처리된 실리콘(Si) 기판;An anisotropically etched silicon (Si) substrate to provide a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer;

b) 상기 에칭된 실리콘 기판 상에 성장되고, 1 또는 2 이상의 캐비티가 내부에 형성된 III족 질화물 층; 및b) a Group III nitride layer grown on the etched silicon substrate and having one or more cavities formed therein; And

c) 상기 III족 질화물 층 상에 성장된 발광 다이오드 구조;c) a light emitting diode structure grown on the group III nitride layer;

를 포함하고,Including,

상기 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면은 (111) 파셋(facet)을 갖고, 그리고 상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타내는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드가 제공된다.A growth surface of the nonpolar or semipolar epitaxy layer has a (111) facet, and a nonpolar or semipolar group III nitride based light emitting diode is provided in which at least one region of the cavity inner surface is N-polar. .

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상기 캐비티의 내면에 조도(roughness)가 추가적으로 형성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, roughness may be additionally formed on the inner surface of the cavity.

본 발명의 제3 면에 따르면,According to a third aspect of the invention,

a) 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 갖는 기판 상에 제1 III족 질화물 층을 성장시키는 단계;a) growing a group III nitride layer on a substrate having a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer;

b) 1 또는 2 이상의 캐비티가 내부에 형성된 제2 III족 질화물 층을 측면 성장 방식에 의하여 상기 제1 III족 질화물 층 상에 성장시키는 단계로서, 상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타냄; 및b) growing a group III nitride layer having at least one cavity therein grown on the first group III nitride layer by lateral growth, wherein at least one region of the inner surface of the cavity exhibits N-polarity; ; And

c) 상기 제2 III족 질화물 층 상에 발광다이오드 구조를 성장시키는 단계;c) growing a light emitting diode structure on the second Group III nitride layer;

를 포함하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법이 제공된다.Provided is a method of manufacturing a nonpolar or semipolar III-nitride based light emitting diode comprising a.

본 발명의 제4 면에 따르면,According to a fourth aspect of the invention,

a) 실리콘(Si) 기판 상에 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 제공하도록 이방성 에칭(anisotropic etching)을 수행하는 단계;a) performing anisotropic etching to provide a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer on a silicon (Si) substrate;

b) 상기 에칭된 실리콘 기판 상에 1 또는 2 이상의 캐비티를 형성하면서 III족 질화물 층을 성장시키는 단계로서, 상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타냄; 및b) growing a group III nitride layer while forming one or more cavities on the etched silicon substrate, wherein at least one region of the inner surface of the cavity exhibits N-polarity; And

c) 상기 단계 b)에서 성장된 III족 질화물 층 상에 발광다이오드 구조를 성장시키는 단계;c) growing a light emitting diode structure on the group III nitride layer grown in step b);

를 포함하며, / RTI >

상기 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면은 (111) 파셋(facet)을 갖는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법이 제공된다.The growth surface of the nonpolar or semipolar epitaxy layer is provided with a method for producing a nonpolar or semipolar III-nitride based light emitting diode having a (111) facet.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, d) 화학적 에칭을 수행하여 상기 캐비티 내면에 조도를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the method may further include d) forming roughness on the inner surface of the cavity by performing chemical etching.

본 발명의 구체예에 따라 제조되는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 발광 다이오드는 극성 질화물 성장에 의한 문제점을 완화하고 결함을 감소함으로써 내부양자효율을을 개선할 수 있으며, 더 나아가 종래 기술에 비하여 넓은 면적에 걸친 조도를 캐비티 내에 형성하여 광 추출 효율을 증가시킴으로써 보다 개선된 성능의 발광 다이오드를 제공할 수 있는 장점을 갖는다.Nonpolar or semipolar III-nitride light emitting diodes manufactured according to embodiments of the present invention can improve the internal quantum efficiency by mitigating problems caused by polar nitride growth and reducing defects. An illuminance over is formed in the cavity to increase the light extraction efficiency, thereby providing a light emitting diode of improved performance.

도 1(a)는 GaN의 결정 구조의 무극성 면(a-plane 및 m-plane)을 도시하는 도면이고;
도 1(b)는 GaN의 결정 구조에 있어서, 반극성 면(semi-polar plane)을 도시하는 도면이고;
도 2는 본 발명에 따른 일 구체예에 있어서 기판 상에 제1 III족 질화물 층(주형)이 형성된 상태를 도시하는 단면이고;
도 3은 본 발명에 따른 일 구체예에 있어서 제1 III족 질화물 층 상에 마스크 패턴(스트라이프 패턴)을 형성하는 과정을 도시하는 단면이고;
도 4는 본 발명에 따른 일 구체예에 있어서, 제1 III족 질화물 층 상에 측면 성장(또는 과성장) 방식에 의하여 재성장된 제2 III족 질화물 층이 형성된 것을 도시하는 단면이고;
도 5는 본 발명에 따른 일 구체예에 있어서, 제2 III족 질화물 층 상에 발광 다이오드 구조가 형성된 단면을 도시하는 단면이고;
도 6은 본 발명의 다른 구체예에 있어서 제2 III족 질화물 층의 캐비티 내면에 조도가 형성된 상태를 도시하는 단면이고;
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따라, 실리콘 기판 상에 캐비티가 형성된 무극성 또는 반극성 III족 질화물 층이 형성되고, 이를 주형으로 하여 상측에 발광 다이오드 구조가 형성된 상태를 개략적으로 도시하는 단면이고;
도 8은 본 발명의 실시예 1에서 성장된 제2 GaN 층의 단면을 나타내는 SEM 사진이고;
도 9a 및 9b는 본 발명의 실시예 1에서 LED 구조가 형성된 LED 웨이퍼에 대한 XRD 측정 결과를 나타내는 그래프이고; 그리고
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따라 실시예 1에서 제조된 샘플에 대한 에칭 처리 후 캐비티 내면에 조도가 형성된 상태를 보여주는 SEM 사진이다.
1 (a) is a diagram showing nonpolar planes (a-plane and m-plane) of the crystal structure of GaN;
Fig. 1 (b) is a diagram showing a semi-polar plane in the crystal structure of GaN;
2 is a cross-sectional view showing a state in which a group III nitride layer (mold) is formed on a substrate in one embodiment according to the present invention;
3 is a cross-sectional view showing a process of forming a mask pattern (stripe pattern) on the first group III nitride layer in one embodiment according to the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing, in one embodiment according to the present invention, a second III-nitride layer regrown by side growth (or overgrowth) on a first III-nitride layer;
5 is a cross-sectional view showing a cross section in which a light emitting diode structure is formed on a second group III nitride layer in one embodiment according to the present invention;
6 is a cross-sectional view showing a state in which roughness is formed on the inner surface of the cavity of the Group III-nitride layer according to another embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a nonpolar or semipolar group III nitride layer having a cavity formed on a silicon substrate is formed on a silicon substrate, and a light emitting diode structure is formed on the silicon substrate as a template; ;
8 is a SEM photograph showing a cross section of a second GaN layer grown in Example 1 of the present invention;
9A and 9B are graphs showing the XRD measurement results for the LED wafer having the LED structure formed in Example 1 of the present invention; And
FIG. 10 is a SEM photograph showing a state in which roughness is formed on an inner surface of a cavity after an etching process for the sample prepared in Example 1 according to Example 2 of the present invention.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The present invention can all be achieved by the following description. The following description is to be understood as describing preferred embodiments of the invention, but the invention is not necessarily limited thereto.

또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위하여 실제 층의 두께(또는 높이) 또는 다른 층과의 비율에 비하여 다소 과장되게 표현된 것일 수 있으며, 그 의미는 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.In addition, the accompanying drawings may be somewhat exaggerated relative to the thickness (or height) of the actual layer or the ratio with other layers to facilitate understanding, the meaning of which will be appropriately understood by the specific purpose of the related description to be described later Can be.

본 명세서에 있어서, "상에" 및 "위에"라는 표현은 상대적인 위치 개념을 언급하기 위하여 사용되는 것으로서, 언급된 층에 다른 구성 요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 다른 층(중간층) 또는 구성 요소가 개재되거나 존재할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 이와 유사하게, "하측에", "하부에", "아래에" 및 "사이에"라는 표현 역시 위치에 대한 상대적 개념으로 파악될 수 있을 것이다. In this specification, the expressions "on" and "on" are used to refer to the concept of relative location, where other components or layers are directly present in the layers mentioned, as well as other layers in between. It can be understood that (intermediate layer) or components may be interposed or present. Similarly, the expressions "below", "below", "below" and "between" may also be understood as a relative concept of position.

본 명세서에 있어서, "III족 질화물"은 주기율표 상의 III족 원소와 질소에 의하여 형성된 반도체 화합물을 의미할 수 있다. 이러한 III족 원소의 예로서, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등을 예시할 수 있고, 이들의 단독 또는 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, GaN, AlN, InN, AlGaN, AlInN, GaInN, AlInGaN 등을 포함하는 개념으로 이해할 수 있다. 이를 일반화하면, 상기 III족 질화물은 예시적으로 하기 일반식 1로 표시 가능하다.In the present specification, "Group III nitride" may refer to a semiconductor compound formed of a group III element on the periodic table and nitrogen. As an example of such a group III element, aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), or the like can be exemplified, and these can be included alone or in combination of two or more. Therefore, it can be understood as a concept including GaN, AlN, InN, AlGaN, AlInN, GaInN, AlInGaN and the like. Generalizing this, the group III nitride can be represented by the following general formula (1).

[일반식 1][Formula 1]

AlxInyGa1-x-yNAl x In y Ga 1-xy N

상기에서 0≤x≤1, 0≤y≤1, 및 0≤x+y≤1임.Where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1.

본 명세서에서, "III족 질화물 기반 LED"라는 용어는 LED를 구성하는 각각의 층이 III족 질화물 재질로 구성된 경우뿐만 아니라, III족 질화물 층 상에, 예를 들면, III-V 또는 II-VI 재질의 LED 구조를 형성 또는 성장시킨 경우도 모두 포함하는 것으로 이해될 수 있다. As used herein, the term “Group III nitride based LED” refers not only to the case where each layer constituting the LED is composed of a Group III nitride material, but also on a Group III nitride layer, for example, III-V or II-VI. It can be understood to include all cases of forming or growing the LED structure of the material.

본 명세서에서, "측면 성장" 또는 "측면 과성장"이라는 용어는 측면 에피탁시 과성장(LEO, ELO 또는 ELOG), PENDEO 에피탁시 등을 포함하는 개념이며, 수직 성장보다는 측면 성장을 보다 용이하게 함으로써 결함 또는 전위(dislocation)가 층 표면에 수직인 방향으로 전파되는 것을 억제할 수 있도록 하는 공정이다. 이러한 공정은 통상 MOCVD 등에 의한 c-면 GaN 성장시 결함 또는 전위를 감소시키기 위한 목적으로 당업계에서 알려져 있다. As used herein, the term "side growth" or "side overgrowth" is a concept that includes lateral epitaxy overgrowth (LEO, ELO or ELOG), PENDEO epitaxy, and the like, and is easier to lateral growth than vertical growth. By doing so, it is possible to suppress propagation of defects or dislocations in a direction perpendicular to the layer surface. Such processes are commonly known in the art for the purpose of reducing defects or dislocations during c-plane GaN growth by MOCVD or the like.

"무극성"이라는 용어는 c-축에 대하여 수직인 결정 방향(예를 들면, a-면 및 m-면)을 갖는 것을 의미하는 바, III족 질화물 결정 구조의 무극성 면(plane)은 도 1(a)에서와 같이 도시할 수 있다. The term " nonpolar " means to have crystallographic directions (e.g., a-plane and m-plane) perpendicular to the c-axis. The nonpolar plane of the group III nitride crystal structure is shown in FIG. as in a).

"반극성"이라는 용어는 (0001) 또는 (000-1)에 대하여 0 내지 90° 사이의 결정 방향을 갖는 것을 의미한다. 이때, "반극성 면"은 육방 단위(hexagonal unit) 셀을 대각선 방향으로(diagonally) 가로질러 연장되고, c-축과는 90° 이외의 각을 형성한다. 특히, 극성(0001) 층과 비교하면, 극성 벡터가 성장 방향에 대하여 기울어져 있기 때문에 극성에 의한 영향이 감소하게 된다. The term "semipolar" means having a crystal orientation between 0 and 90 ° with respect to (0001) or (000-1). The "semipolar plane" then extends across the hexagonal unit cell diagonally and forms an angle other than 90 ° with the c-axis. In particular, compared to the polar layer, the influence of polarity is reduced because the polar vector is inclined with respect to the growth direction.

III족 질화물 내에서 일반적으로 관찰되는 반극성 면(plane)으로 (11-22), (1-101), (10-11), (10-13), (10-12), (20-21), (10-14) 등을 예시할 수 있으며, 다만 본 발명이 상기 구체적인 값으로 한정되는 것은 아니다. 이러한 반극성 면은 도 1(b)와 같이 나타낼 수 있는 바, 예를 들면 (11-22) 방향의 반극성 GaN의 경우, (0002) 면과 약 58° 기울어져 존재한다.Semipolar planes commonly found in group III nitrides are (11-22), (1-101), (10-11), (10-13), (10-12), (20-21). ), (10-14) and the like, but the present invention is not limited to the above specific values. Such a semipolar plane may be represented as shown in FIG. 1 (b). For example, in the case of semipolar GaN in the (11-22) direction, the semipolar plane is inclined about 58 ° with the (0002) plane.

본 명세서에 있어서, "제1 도전형 반도체" 및 "제2 도전형 반도체" 각각은 "n-형" 또는 "p-형"을 의미할 수 있으며, 전형적으로는 상호 반대되는 도전 특성을 갖는다. 이때, 제1 도전형 반도체로서 의도하지 않은 도핑이 된(unintentionally doped) GaN와 같은 반도체도 가능하다. 예를 들면, 상기 제1 도전형 반도체가 상대적으로 하측에 위치하는 경우(즉, 하부 도전형 반도체 영역인 경우)에는 p-형(또는 n-형) 반도체일 수 있는 한편, 상기 제2 도전형 반도체(즉, 상부 도전형 반도체 영역)는 n-형(또는 p-형) 반도체일 수 있다. In the present specification, each of the "first conductivity type semiconductor" and the "second conductivity type semiconductor" may mean "n-type" or "p-type", and typically has opposite conductivity characteristics. At this time, a semiconductor such as unintentionally doped GaN may be used as the first conductivity type semiconductor. For example, when the first conductivity type semiconductor is located at a lower side (ie, in the case of a lower conductivity type semiconductor region), the second conductivity type may be a p-type (or n-type) semiconductor. The semiconductor (ie, top conductive semiconductor region) may be an n-type (or p-type) semiconductor.

도 2는 본 발명에 따른 일 구체예에 있어서 기판 상에 제1 III족 질화물 층(주형)이 형성된 상태를 도시하는 도면이다.2 is a view showing a state in which a group III nitride layer (mold) is formed on a substrate in one embodiment according to the present invention.

본 구체예에 있어서, 제1 III족 질화물 층은 무극성 또는 반극성 층, 바람직하게는 반극성 층을 의미할 수 있다. 이때, 제1 III족 질화물 층은 극성이 아닌 무극성 또는 반극성 특성을 나타내며, 후속적으로 성장되는 III족 질화물 층에 대한 일종의 주형(template)으로 작용하게 된다. In this embodiment, the group III-nitride layer may mean a nonpolar or semipolar layer, preferably a semipolar layer. In this case, the group III nitride layer exhibits nonpolar or semipolar characteristics, not polarity, and serves as a template for the subsequently grown group III nitride layer.

상기 도면에 따르면, 먼저 기판(101) 상에 제1 III족 질화물의 에피탁시 층(102)을 성장시킨다. 이때, 기판(101)으로서 무극성 또는 반극성 III족 질화물 층의 성장에 적합한 기판이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 기판은, 광의로는 a-면(a-plane), r-면(r-plane) 또는 m-면(m-plane)과 같은 대칭적으로 동등한(symmetry-equivalent) 면을 포함할 수 있다. According to the figure, first, an epitaxial layer 102 of group III-nitride is grown on the substrate 101. At this time, any substrate suitable for growth of the nonpolar or semipolar III-nitride layer as the substrate 101 may be used without particular limitation. Such substrates can broadly include symmetry-equivalent planes such as a-plane, r-plane or m-plane. .

또한, 무극성 III족 질화물 층의 제조를 위하여는 r-면 기판을, 그리고 반극성 III족 질화물 층의 제조를 위하여는 m-면 기판(예를 들면, (1-100)의 면 방향(orientation)은 가짐)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.Further, an r-plane substrate is prepared for the production of a nonpolar group III nitride layer, and an m-plane substrate (for example, (1-100) orientation for the production of a semipolar group III nitride layer. With silver).

이와 관련하여, 기판의 재질로서, 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC), 리튬 알루미네이트, 스피넬 등을 예시할 수 있으며, 경우에 따라서는 III족 질화물 또는 이의 합금(alloy) 재질(예를 들면, 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등)을 사용할 수도 있다. In this regard, as the material of the substrate, sapphire, silicon carbide (SiC), lithium aluminate, spinel, and the like may be exemplified, and in some cases, a group III nitride or alloy material thereof (for example, gallium nitride) (GaN), aluminum nitride (AlN) or the like) may be used.

본 발명의 예시적인 구체예에 따르면, 기판으로서 반극성을 구현하기 위하여 m-면 사파이어 기판을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 기판(101) 상에 질화물 층을 형성하기에 앞서, 선택적으로 반응 영역 내 잔여 산소의 제거, 수소, 및/또는 질소를 이용하여 반응 영역을 어닐링 또는 열처리(고온, 예를 들면, 성장 온도까지)하는 단계 등을 수행할 수 있다. 또한, 예를 들면 사파이어 기판 등의 경우, 무수 암모니아 등을 이용하여 기판 표면을 질화(nitridation)하는 단계도 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the invention, it may be desirable to use an m-plane sapphire substrate to implement semipolarity as the substrate. Prior to forming a nitride layer on such substrate 101, optionally, removal of residual oxygen in the reaction zone, annealing or heat treatment of the reaction zone using hydrogen and / or nitrogen (high temperature, eg, to a growth temperature) Step) can be performed. In addition, for example, in the case of a sapphire substrate, it may also include the step of nitriding the surface of the substrate using anhydrous ammonia or the like.

본 발명의 변형예에 있어서, 상기 기판(101) 상에 제1 III족 질화물 층(102)을 성장시키기에 앞서 중간층 또는 버퍼층(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 이러한 중간층은 보다 양호한 III족 질화물 층(102)의 물성을 얻기 위하여 선택적으로 도입될 수 있는 바, 예시적인 재질은 AlN, AlGaN 등의 III-V족 화합물뿐만 아니라 비극성, 특히 반극성 III족 질화물 층의 성장을 촉진하는데 적합한 다른 재질일 수도 있다. 이와 같이 중간층 상에 III족 질화물 층을 성장시킬 경우, 이종 기판 상에 직접 성장시킬 경우에 비하여 계면 에너지가 감소하기 때문에 높은 밀도의 핵 생성이 가능하게 되고, 또한 측면 성장(lateral growth)의 촉진으로 인하여 평면성장을 촉진하는 장점이 있어, 격자 부정합을 일정 정도 완화시킬 수 있다. 이때, MOCVD, HVPE 등과 같이 당업계에서 알려진 증착(deposition) 또는 층 성장(epitaxial growth) 기술이 활용 가능하다. In an alternative embodiment of the present invention, an intermediate layer or a buffer layer (not shown) may be formed on the substrate 101 before the first group III nitride layer 102 is grown. Such interlayers can be selectively introduced to obtain better physical properties of the group III nitride layer 102, the exemplary materials being not only group III-V compounds such as AlN, AlGaN, but also nonpolar, in particular semipolar, group III nitride layers It may be another material suitable for promoting the growth of. In this way, when the group III nitride layer is grown on the intermediate layer, the interfacial energy is reduced compared to when directly growing on the heterogeneous substrate, so that high density nucleation is possible, and further, lateral growth is promoted. Due to this, there is an advantage of promoting planar growth, and the lattice mismatch can be alleviated to some extent. At this time, deposition or epitaxial growth techniques known in the art, such as MOCVD, HVPE, etc. may be utilized.

이와 같이 선택적으로 도입되는 중간층의 치수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적어도 약 10 내지 50 nm 범위일 수 있다. 또한, 상기 중간층 형성을 위하여 예를 들면 상압 조건에서 약 550 내지 750 ℃ 로 공정 조건을 조절할 수 있는 바, 이는 예시적인 의미로 이해되어야 하며 본 발명이 상기 수치범위로 한정되는 것이 아님은 명백하다. The dimension of the intermediate layer thus selectively introduced is not particularly limited but may be in the range of at least about 10 to 50 nm. In addition, the process conditions can be adjusted to, for example, about 550 to 750 ° C. at atmospheric pressure for the formation of the intermediate layer, which should be understood as an exemplary meaning and the present invention is not limited to the above numerical range.

상기 구체예에 있어서, 통상의 층 성장 기술, 예를 들면 MOCVD, HVPE, MBE 등을 이용하여 기판(또는 기판 상의 중간층)에 무극성 또는 반극성 III족 질화물 층을 형성할 수 있는 바, 일 예에서는 보다 양호한 품질의 주형(template)을 확보하기 위하여 MOCVD를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. In the above embodiments, nonpolar or semipolar III-nitride layers can be formed on the substrate (or intermediate layer on the substrate) using conventional layer growth techniques such as MOCVD, HVPE, MBE, etc. It may be desirable to use MOCVD to ensure a better quality template.

본 발명의 특정 구체예에 있어서, 상기 제1 III족 질화물 층(102)은, 구체적으로 약 1 내지 10 ㎛, 보다 구체적으로 약 2 내지 5 ㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 III족 질화물 층(102)을 형성하기 위하여, 예를 들면 약 800 내지 1100 ℃의 온도 및 약 200 내지 500 torr의 압력 조건 하에서 약 60 내지 300 분 동안 성장 반응을 수행할 수 있다. 상기 구체적인 성장 조건은 예시적 목적으로 기재된 것이며, 기판 등의 사이즈 등에 따라 변경될 수 있는 바, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In certain embodiments of the present invention, the first group III nitride layer 102 may be formed to a thickness, specifically about 1 to 10 μm, more specifically about 2 to 5 μm. As such, in order to form the first group III nitride layer 102, a growth reaction may be performed for about 60 to 300 minutes under a temperature of about 800 to 1100 ° C. and a pressure of about 200 to 500 torr. The specific growth conditions are described for illustrative purposes, and may be changed according to the size of the substrate and the like, but the present invention is not necessarily limited thereto.

또한, 본 구체예에 있어서, 상기 제1 III족 질화물 층(102)은 반극성 방향 특성을 갖는 것이 바람직할 수 있으며, 구체적으로 (11-22) 방향을 갖도록 기판 특성 및 성장 조건을 조절할 수 있다.In addition, in the present embodiment, it may be preferable that the first group III nitride layer 102 has a semi-polar direction characteristic, and specifically, substrate characteristics and growth conditions may be adjusted to have a (11-22) direction. .

도 3 및 도 4는 제1 III족 질화물 층(102) 상에 측면 성장 또는 과성장 방식에 의하여 재성장된 제2 III족 질화물 층(104)의 내부에 캐비티(cavity; 105)가 하부의 특정 패턴(도면에서는 스트라이프 패턴)의 마스크를 따라 연속적으로 형성되어 일종의 터널을 구성하는 과정을 도시하는 도면이다. 3 and 4 illustrate a specific pattern of a cavity 105 below the interior of the Group III nitride layer 104 regrown on the Group III nitride layer 102 by lateral growth or overgrowth. It is a figure which shows the process of forming a kind of tunnel by being formed continuously along the mask of (a stripe pattern in drawing).

도시된 구체예에 있어서, 측면 성장 방식은 예를 들면 암열 성장(ammonothermal growth) 조건 하에서 수행될 수 있으며, 앞서 언급된 다양한 측면 성장법 중 예시적으로 ELOG 방식을 이용할 수 있다. 이때, 통상의 성장 방법, 예를 들면 MOCVD, HVPE 등이 이용될 수 있는 바, 후술하는 바와 같이 캐비티 형성이 용이하도록 MOCVD를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그 이유는 후술하는 바와 같이 측면 성장 과정에서 역사다리 형상으로 성장하는 경향을 나타내어 캐비티, 특히 삼각 형상의 캐비티를 구현하기 용이할 수 있기 때문이다. In the illustrated embodiment, the lateral growth method can be carried out, for example, under ammonothermal growth conditions, and the ELOG method can be used as an example of the various lateral growth methods mentioned above. At this time, a conventional growth method, for example, MOCVD, HVPE, etc. may be used, it may be preferable to use MOCVD to facilitate the formation of a cavity as described below. The reason for this is that it may be easy to implement a cavity, particularly a triangular cavity, by showing a tendency to grow into an inverted leg shape in the lateral growth process, as described below.

상기 ELOG 방식은 선택적 결정 성장 기술을 변형한 것으로, 이미 성장된 III족 질화물 층 상에 부분적으로 박막의 절연층을 패터닝하여 초기 성장 단계에서 발생하는 전위의 수직 전파를 방지하기 위하여 이용되고 있다. 이하에서는 ELOG 방식을 중심으로 예시한다. The ELOG method is a modification of the selective crystal growth technique, and is used to prevent vertical propagation of dislocations occurring in the initial growth stage by partially patterning the insulating layer of the thin film on the already grown group III nitride layer. Hereinafter, the example will focus on the ELOG method.

상기 도면을 참고로 하면, 먼저 제1 반극성 III족 질화물 층(102) 상에 스트라이프 형태로 패턴화된 마스크 층(103')을 형성한다. 이때, 스트라이프 패턴의 마스크는 전형적으로 절연성(dielectric) 재질일 수 있는 바, 대표적으로는 SiO2, SiNx(예를 들면, Si3N4) 등을 들 수 있다.Referring to the drawings, first, a patterned mask layer 103 'is formed on the first semipolar group III nitride layer 102 in the form of a stripe. In this case, the mask of the stripe pattern may typically be a dielectric material, and typically include SiO 2 , SiN x (eg, Si 3 N 4 ), and the like.

상기 마스크 패턴을 형성하기 위하여, 먼저 예를 들면 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)에 의하여 절연성 층(103)을 형성한다. 그 다음, 통상의 포토리소그래피법(상기 방법에서, 에칭을 위하여, 예를 들면 ICP-RIE 등과 같은 통상의 방식을 채택할 수 있음)을 이용하여 제1 III족 질화물 층(102) 상에 한 세트의 평행한 스트라이프 패턴(103')이 남도록 한다. 이때, 스트라이프 패턴의 마스크 사이의 영역을 "원도우(window) 영역"으로 일컬을 수 있다. In order to form the mask pattern, the insulating layer 103 is first formed by, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Then, one set on the group III nitride layer 102 using conventional photolithography method (in the above method, for etching, a conventional manner such as, for example, ICP-RIE, etc. may be adopted). The parallel stripe pattern 103 'remains. In this case, an area between the masks of the stripe pattern may be referred to as a "window area".

상기 마스크의 폭은 예를 들면 약 2 내지 50 ㎛(구체적으로는 약 2 내지 10㎛), 그리고 상기 윈도우의 폭은 약 2 내지 20 ㎛(보다 구체적으로는 약 2 내지 10㎛) 범위로 설정할 수 있다. For example, the width of the mask may be set in a range of about 2 to 50 μm (specifically, about 2 to 10 μm), and the width of the window is about 2 to 20 μm (more specifically, about 2 to 10 μm). have.

또한, 상기 마스크는 약 500 내지 2000 Å 두께 범위이면 적당할 수 있다. 또한, 본 구체예에 따르면, 상기 마스크는 평면상에 놓일 수 있는 방향 모두로 설정하여 패턴이 형성될 수 있는데, 바람직하게는 (1-100) 방향일 수 있다. 이와 같이 마스크 패턴의 방향을 고려하는 이유는 (과)성장되는 III족 질화물 층의 파셋(facet) 형성 등의 특성에 영향을 미치기 때문이다. Further, the mask may be suitable if it is in the range of about 500-2000 mm 3 thickness. In addition, according to the present embodiment, the mask may be formed by setting in all the directions that can be placed on the plane, preferably in the (1-100) direction. The reason for considering the orientation of the mask pattern is because it affects the characteristics such as the facet formation of the over-grown group III nitride layer.

통상적으로, III족 질화물, 특히 GaN의 경우, c-면(plane) 방향으로의 성장 속도가 다른 면들에 비하여 월등히 빠르다는 특징을 갖는다. 상술한 바와 같이 마스크(예를 들면 SiO2 재질) 패턴을 이용하여 c-면 방향으로의 성장 속도를 감소시켜 균일한 속도로 성장을 시킬 경우, 전체적인 성장층의 품질도 향상되는 것은 물론 평평하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 특히, (1-100) 방향으로 마스크 패턴을 형성할 경우, 보다 매끄러운 표면을 형성할 수 있다. 다만, 마스크를 (-1-123) 방향으로 패턴 형성할 경우, 마이크로 단위의 요철 표면이 형성될 수 있다. 따라서, 본 구체예가 특정 방향의 마스크 패턴으로 반드시 한정되는 것은 아님에도 불구하고, 마스크 패턴을 (1-100) 방향으로 설정하는 것이 보다 바람직할 수 있을 것이다.Typically, group III nitrides, especially GaN, are characterized by a much faster growth rate in the c-plane direction than other planes. As described above, when the growth rate in the c-plane direction is reduced by using a mask (for example, SiO 2 material) pattern to grow at a uniform rate, the quality of the overall growth layer is improved as well as flat and smooth. A surface can be obtained. In particular, when the mask pattern is formed in the (1-100) direction, a smoother surface can be formed. However, when the mask is patterned in the (-1-123) direction, the uneven surface of the micro unit may be formed. Therefore, although the present embodiment is not necessarily limited to the mask pattern in a specific direction, it may be more preferable to set the mask pattern in the (1-100) direction.

그 다음, III족 질화물의 재성장 과정을 수행하는데, 이러한 재성장 과정은 윈도우 영역에서 시작되며, 이때, 하부의 제1 III족 질화물 층(102)의 미세구조가 재현되는 반면, 마스크 영역 위로는 성장이 일어나지 않게 된다. 시간이 경과함에 따라 윈도우 영역에서 성장되는 결정은 점차 마스크 위로 측면 성장(과성장)한다. 이처럼, III족 질화물의 성장 층은 수직 및 측면으로 연장되는데, 이때, 측면 방향으로 성장되는 영역을 "윙(wing) 영역"이라 한다. 상기 윙 영역에서는 측면 성장에 의하여 결함이 현저히 감소된 고품질의 결정이 얻어질 수 있다. Then, a group III nitride regrowth process is performed, which begins in the window region, where the microstructure of the underlying group III nitride layer 102 is reproduced, while the growth is over the mask region. It won't happen. Over time, crystals growing in the window region gradually grow (overgrowth) over the mask. As such, the growth layer of group III nitride extends vertically and laterally, wherein the regions grown laterally are referred to as " wing regions ". In the wing region, high quality crystals can be obtained in which defects are significantly reduced by lateral growth.

또한, 수직 및 측면(수평) 간 연장되는 비율은 성장 조건에 의존하는 바, 시간의 경과에 따라 윈도우로부터 측면(예를 들면, 오른쪽 방향)으로 연장된 질화물 과성장 층은 인접하는 윈도우로부터 측면(예를 들면, 왼쪽 방향)으로 연장된 질화물 과성장 층과 만나 합쳐질 수 있다. 그 결과, 합쳐지는 경계(boundary)의 하측에 캐비티(105)가 형성되는데, 이러한 캐비티는 마스크 패턴을 따라 연속적으로 형성되어 일종의 터널 구조를 형성한다. 상기 캐비티(105)는 공정 조건 등에 따라서는 삼각형, 정사각형, 직사각형, 원형 등의 다양한 형상을 나타낼 수 있으나, 도시된 바와 같이 삼각형 형상이 바람직할 수 있다. In addition, the rate of extension between vertical and side (horizontal) depends on growth conditions, such that a nitride overgrown layer extending from the window to the side (e.g., the right direction) over time will have a side ( For example, it may meet and merge with the nitride overgrowth layer extending in the left direction. As a result, a cavity 105 is formed below the joining boundary, which is formed continuously along the mask pattern to form a kind of tunnel structure. The cavity 105 may exhibit various shapes such as a triangle, a square, a rectangle, a circle, and the like, depending on process conditions, but may have a triangular shape as shown.

상기 구체예에서는 캐비티가 연속적으로 연결되어 터널로 형성되는 경우를 도시하고 있으나, 이는 바람직한 취지로 제시된 것으로서 일부 구간에서 의도적 또는 비의도적으로 폐쇄되는 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. Although the above embodiment illustrates a case in which the cavities are continuously connected and formed as a tunnel, this is provided as a preferable purpose, and may be included in the scope of the present invention even if intentionally or unintentionally closed in some sections.

본 구체예에서는 제2 III족 질화물 층 내에 캐비티가 연속적으로 연결되어 일종의 터널을 형성함에 있어서 주로 반극성 III족 질화물이 적합할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 적절한 공정 조건을 통하여 상술한 캐비티 형성이 가능하다면 무극성 III족 질화물도 가능하다. In the present embodiment, semi-polar III-nitride may be suitable for forming a kind of tunnel by continuously connecting the cavity in the II-III nitride layer, but the present invention is not limited thereto. Non-polar group III nitrides are also possible if one cavity is available.

제2 III족 질화물 층(104)의 두께는, 예를 들면 약 3 내지 10 ㎛ 범위일 수 있으며, 또한 상기 캐비티의 사이즈(직경 또는 높이)는 약 2 내지 50 ㎛, 보다 구체적으로는 약 2 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다. 이러한 수치 범위는 예시적인 것으로서, 공정 조건 등의 변경에 따라 조절 가능하다.The thickness of the group III-nitride layer 104 may be, for example, in the range of about 3 to 10 μm, and the size (diameter or height) of the cavity is about 2 to 50 μm, more specifically about 2 to May be in the range of 10 μm. These numerical ranges are exemplary and can be adjusted according to changes in process conditions.

예를 들면, 삼각 형상의 캐비티 사이즈는 패턴 마스크의 사이즈에 따라 다르게 형성될 수 있는 바, 예를 들면 패턴의 마스크 폭이 약 7 ㎛인 경우, 삼각 형상 캐비티의 직경은 약 6 ㎛정도의 폭을 갖게 될 것이다. 만약, 마스크의 폭이 커진다면 삼각 형상 캐비티의 직경 역시 이에 비례하여 커지고, 성장시간 역시 마스크 폭이 커짐에 따라 증가하게 될 것이다. For example, the triangular cavity size may be formed differently according to the size of the pattern mask. For example, when the mask width of the pattern is about 7 μm, the diameter of the triangular cavity is about 6 μm wide. Will have. If the width of the mask increases, the diameter of the triangular cavity also increases in proportion to this, and the growth time will also increase as the width of the mask increases.

도시된 구체예에 따른 제2 III족 질화물 층(104)은 다양한 파라미터 조합에 의하여 형성(성장)될 수 있는 바, 예를 들면 성장 온도는 약 700 내지 1,100℃(보다 구체적으로는 약 800 내지 1,000℃), 그리고 압력은 약 200 내지 400 mTorr 범위일 수 있다. 예를 들면, 마스크 패턴이 (1-100) 방향인 경우, 약 800 내지 1100 ℃에서 약 240 내지 600 분에 걸쳐 수행할 수 있다. 이때, 공급되는 Ga 소스(예를 들면, 트리메틸갈륨, 트리에틸갈륨 등)의 유속은 약 10 내지 30 sccm 범위일 수 있다. The second group III nitride layer 104 according to the illustrated embodiment may be formed (grown) by various parameter combinations, for example, the growth temperature is about 700 to 1,100 ° C. (more specifically about 800 to 1,000). ° C), and the pressure may range from about 200 to 400 mTorr. For example, when the mask pattern is in the (1-100) direction, the mask pattern may be performed at about 800 to 1100 ° C. for about 240 to 600 minutes. In this case, the flow rate of the Ga source (eg, trimethylgallium, triethylgallium, etc.) supplied may range from about 10 to 30 sccm.

상기 제2 III족 질화물 층(104)은 윈도우로부터 역 사다리꼴 형상으로 성장하면서 점차 삼각 형상의 캐비티(105)를 형성하게 된다.  The second III-nitride layer 104 grows in an inverted trapezoidal shape from the window and gradually forms a triangular-shaped cavity 105.

상술한 바와 같이 얻어진 측면 성장 층은 x-선 회절(XRD) 분석에 의하여 그 특성을 나타낼 수 있는 바, 무극성 및 반극성 층의 경우 통상적으로 각도(방향각)에 따라 이방성(anisotropy)을 나타낸다. 이와 관련하여, 본 구체예에서 측면 성장에 의하여 얻어질 수 있는 반극성 III족 질화물의 경우, 예를 들면 약 300 내지 500 arc sec(FWHM 값을 arcsec로 나타낸 값(degree×3600)임) 범위를 나타내는 것이 바람직할 수 있다. The lateral growth layer obtained as described above can be characterized by x-ray diffraction (XRD) analysis, and in the case of nonpolar and semipolar layers, it is usually anisotropic according to the angle (direction angle). In this regard, for the semipolar group III nitrides obtainable by lateral growth in this embodiment, for example, the range of about 300 to 500 arc sec (the FWHM value in arcsec (degree × 3600)) It may be desirable to indicate.

도 5는 본 발명의 구체예에서 제2 III족 질화물 층(104) 상에 발광 다이오드(LED) 구조가 형성된 단면을 도시하는 단면이다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross section in which a light emitting diode (LED) structure is formed on the second group III nitride layer 104 in the embodiment of the present invention.

상기 도면에 따르면, LED 구조는 아래로부터 제1 도전형 반도체 층(111), 활성층(112) 및 제2 도전형 반도체 층(113)의 순으로 구성된다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체 층(113)의 상부에는 전극(114)이 형성되는 한편, 제1 도전형 반도체 층(111)의 노출 면 상에 전극(115)이 형성되어 있다. 만약, 제1 도전형 반도체 층(111)이 n-형 반도체 재질인 경우에는 상기 전극(115)은 n-형 전극일 수 있고, 제2 도전형 반도체 층(113)이 p-형 반도체 재질인 경우에는 상기 전극(114)은 p-형 전극일 수 있다. 상기 도시된 층 구성은 예시 목적으로 제공되는 것으로서 당업계에서 알려진 다양한 LED 구조가 특별한 제한 없이 채택 가능하다.According to the figure, the LED structure is configured in the order of the first conductive semiconductor layer 111, the active layer 112 and the second conductive semiconductor layer 113 from below. In addition, an electrode 114 is formed on the second conductive semiconductor layer 113, and an electrode 115 is formed on an exposed surface of the first conductive semiconductor layer 111. If the first conductive semiconductor layer 111 is an n-type semiconductor material, the electrode 115 may be an n-type electrode, and the second conductive semiconductor layer 113 may be a p-type semiconductor material. In this case, the electrode 114 may be a p-type electrode. The layer configuration shown above is provided for illustrative purposes and various LED structures known in the art can be employed without particular limitation.

한편, 상기 제2 III족 질화물 층(104) 상에 형성되는 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 113) 및 활성층(112)의 재질은 특별히 한정됨이 없이 당업계에서 LED 제조용으로 알려진 다양한 반도체 물질(III-V, II-VI 등), 예를 들면 GaN, InN, AlN, InP, InS, GaAs, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, AlxGa1-xN, InxGa1-xN, InxGa1-xAs, ZnxCd1-xS 등을 사용할 수 있고, 이들을 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다(상기에서, 0<x<1). 또한, 제1 도전형 반도체와 제2 도전형 반도체의 종류를 달리할 수도 있다. 다만, 호모에피탁시 특성을 효과적으로 구현하기 위하여 III족 질화물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.Meanwhile, materials of the first and second conductivity-type semiconductor layers 111 and 113 and the active layer 112 formed on the group III-nitride layer 104 are not particularly limited, and various known materials for manufacturing LEDs are known in the art. Semiconductor materials (III-V, II-VI, etc.) such as GaN, InN, AlN, InP, InS, GaAs, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, Al x Ga 1-x N, In x Ga 1-x N, In x Ga 1-x As, Zn x Cd 1-x S, and the like may be used, and these may be used alone or in combination (in the above, 0 <x <1). In addition, the type of the first conductivity type semiconductor and the second conductivity type semiconductor may be different. However, it may be desirable to use group III nitride to effectively implement homoepitaxy properties.

또한, 활성층(112)은 예시적으로 GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN 등으로부터 선택되는 적어도 2가지 재질로 이루어질 수 있다. 이 중 에너지 밴드 갭이 작은 물질을 양자우물(quantum well)로 하고, 에너지 밴드 갭이 큰 물질을 양자 배리어(quantum barrier)로 구성할 수 있으며, 단일 또는 다중양자우물구조 모두 가능하다. In addition, the active layer 112 may be made of at least two materials selected from, for example, GaN, AlN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, or the like. Among them, a material having a small energy band gap may be used as a quantum well, and a material having a large energy band gap may be configured as a quantum barrier, and both single and multi quantum well structures may be used.

상기 도시된 LED 구조를 구성하는 각 층의 치수(dimension) 역시 특별히 한정되는 것은 아니나, 예시적으로 하기 표 1에 기재된 치수를 갖도록 구성할 수 있다.Dimensions of each layer constituting the above-described LED structure are also not particularly limited, but may be configured to have the dimensions shown in Table 1 below.

제1 도전형 반도체층First conductive semiconductor layer 활성층(우물:배리어)Active layer (well: barrier) 제2 도전형 반도체층Second conductivity type semiconductor layer 두께thickness 약 0.6?10 ㎛, 바람직하게는, 약 2?5 ㎛About 0.6-10 μm, preferably about 2-5 μm - 우물층
약 1?5 nm, 바람직하게는 약 2.5?3 nm

- 배리어층
약 5?25 nm, 바람직하게는 약 7?15 nm
-Well layer
About 1-5 nm, preferably about 2.5-3 nm

-Barrier layer
About 5-25 nm, preferably about 7-15 nm
약 50?500 nm,
바람직하게는 약 150?300 nm
About 50-500 nm,
Preferably about 150-300 nm

이외에도, 전기적 인가를 위한 전극(114, 115)의 경우, 예를 들면 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈/금(Ni/Au) 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이와 같은 전극 패턴 형성을 위하여 당업계에 알려진 방식, 예를 들면 포토레지스트 패턴화-에칭과 같은 통상의 방식이 수행될 수 있다. In addition, in the case of the electrodes 114 and 115 for electrical application, for example, platinum (Pt), palladium (Pd), aluminum (Al), gold (Au), nickel / gold (Ni / Au) alone Or in combination. For this electrode pattern formation, conventional methods such as photoresist patterning-etching, which are known in the art, may be performed.

도 6은 본 발명의 바람직한 구체예에 있어서 화학적 에칭에 의하여 제2 III족 질화물 층의 캐비티 내면에 조도가 형성된 LED 소자의 단면을 도시하는 도면이다.FIG. 6 is a view showing a cross section of an LED device having roughness formed on an inner surface of a cavity of a Group II III nitride layer by chemical etching in a preferred embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 화학적 에칭에 의하여 특히 터널 형태의 캐비티의 내면에 조도가 형성된다. 상기 구체예에서 화학적 에칭이 가능한 이유를 하기와 같이 설명할 수 있으나, 본 발명이 이에 구속되는 것은 아니다: As shown, roughness is formed in the inner surface of the cavity, particularly in the form of a tunnel, by chemical etching. The reason why the chemical etching is possible in the above embodiment may be explained as follows, but the present invention is not limited thereto.

대표적인 III족 질화물인 GaN 결정은 2가지 상이한 면, 즉 Ga-면(Ga-face) 및 N-면(N-face)을 갖는다. 이때, Ga-면은 말단이 갈륨 원자로 종결되는 반면, N-면은 말단이 질소 원자로 종료된다. Ga-면의 경우, 화학적으로 안정한 반면, N-면의 경우에는 화학적으로 불안정하여 반응성이 높다(chemically active). Representative Group III nitride GaN crystals have two different faces, a Ga-face and an N-face. At this time, the Ga-plane is terminated at the end by a gallium atom, while the N-plane is terminated by the nitrogen atom at the end. Ga-plane is chemically stable, whereas N-plane is chemically unstable and highly reactive.

통상, c-면 기판 상에서 성장된 극성 질화물 층((0001) 면)의 경우, 표면의 말단이 Ga-면이기 때문에 화학적으로 대단히 안정하여 화학적 에칭이 곤란하다. 그러나, 피에칭물, 특히 제2 III족 질화물 층(104)의 경우, N-극성을 가진 면이 캐비티 내면(예를 들면, 캐비티 내면의 적어도 일 영역)에 존재하게 된다. 구체적으로 설명하면, -c 면, 및 (n- or r-) 면이 각각 삼각 형상 캐비티의 양면으로 존재하는 한편, 캐비티의 바닥면은 예를 들면 SiO2로 형성된다. 도시된 구체예에 있어서, 터널 내의 바닥면을 제외한 상측의 2개 면에 N-극성을 나타내는 -c 면이 존재하고, 또한 N-극성을 부분적으로 나타내는 (n- or r-) 면이 존재할 수 있다.Usually, in the case of a polar nitride layer ((0001) surface) grown on a c-plane substrate, since the end of the surface is Ga-plane, it is chemically very stable and chemical etching is difficult. However, in the case of the etched object, especially the group III-nitride layer 104, an N-polar surface will be present in the cavity inner surface (eg, at least one region of the cavity inner surface). Specifically, the -c plane and the (n- or r-) plane exist on both sides of the triangular cavity, respectively, while the bottom surface of the cavity is formed of SiO 2 , for example. In the illustrated embodiment, there may be a -c plane that exhibits N-polarity and two (n- or r-) planes that partially represent N-polarity on two sides of the tunnel except the bottom plane in the tunnel. have.

통상적으로 N-극성 면에 대하여 화학적 에칭이 가능하다고 할 때, N-극성을 나타내는 면만 에칭이 되는 것이 아니라, GaN 하나의 입자에서 Ga과 N의 결합 에너지가 더 크기 때문에 GaN 입자 하나가 에칭이 된다. 따라서, N-극성이 노출되면 노출된 면, 즉 캐비티의 내면에 화학적 에칭이 일어날 수 있는 것이다. 화학적 에칭에 의하여 규칙적 또는 불규칙적으로 조도가 형성될 수 있다. In general, when chemical etching is possible with respect to the N-polar plane, not only the surface showing the N-polarity is etched, but one GaN particle is etched because the binding energy of Ga and N is larger in one GaN particle. . Therefore, when the N-polarity is exposed, chemical etching may occur on the exposed surface, that is, the inner surface of the cavity. Roughness may be formed regularly or irregularly by chemical etching.

상기 화학적 에칭을 구현하기 위하여, 다양한 습식 에칭 방식을 이용할 수 있는 바, 캐비티(105)의 내면에 조도(roughness, 106)를 형성시킬 수 있는 한, 반드시 특정 방식으로 한정되는 것은 아니다. 대표적으로는 산(예를 들면, H3PO4와 같은 강산)의 수용액 또는 염기(예를 들면, NaOH, KOH 등의 알칼리 염 또는 이의 혼합물)의 수용액을 사용할 수 있다.In order to implement the chemical etching, various wet etching methods may be used, and as long as roughness 106 may be formed on the inner surface of the cavity 105, it is not necessarily limited to a specific method. Typically, an aqueous solution of an acid (for example a strong acid such as H 3 PO 4 ) or an aqueous solution of a base (for example an alkali salt such as NaOH, KOH or a mixture thereof) can be used.

상기 구체예에 있어서, 화학적 에칭은 가급적 LED를 구성하는 각각의 층에 영향을 주지 않으면서 캐비티(105) 내면에 조도(106)를 형성하는 조건 하에서 수행되는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 염기 수용액, 보다 구체적으로 KOH 수용액을 사용하는 경우, 물에 대한 KOH의 몰 비는 약 1 내지 10, 보다 구체적으로는 약 1 내지 5 범위일 수 있으며, 이러한 염기 수용액을 사용하여 예를 들면 상온 내지 약 500℃, 구체적으로는 상온 내지 200 ℃ 범위의 온도 조건을 설정할 수 있다. In this embodiment, the chemical etching will preferably be carried out under conditions that form roughness 106 in the interior of the cavity 105 without affecting each layer constituting the LED. For example, when using an aqueous base solution, more specifically an aqueous KOH solution, the molar ratio of KOH to water may range from about 1 to 10, more specifically about 1 to 5, using examples of such aqueous base solutions. For example, temperature conditions in the range from room temperature to about 500 ° C., specifically from room temperature to 200 ° C., can be set.

또한, 에칭 시간은 예를 들면 약 1초 내지 10분, 구체적으로는 약 1 내지 5분 범위일 수 있다. 상기 에칭 조건은 예시적 목적으로 제공되는 것으로, 본 발명이 상기 조건으로 반드시 한정되는 것은 아니고 피에칭물 내 결정 특성, 패턴 마스크 사이즈에 따른 캐비티의 직경 사이즈 등에 따라 변경가능하다. 다만, 지나치게 가혹한 에칭 조건에서는 오히려 캐비티(105) 내면 및/또는 LED 소자를 구성하는 다른 층을 손상시켜 오히려 발광 특성을 저하시킬 수 있다. 이처럼, 화학적 에칭 조건은 일률적으로 설정하는 것은 아니며, 광 추출 효율에 대한 개선 정도를 고려하여 최적의 조건을 도출할 수 있다. In addition, the etching time may range from about 1 second to 10 minutes, specifically about 1 to 5 minutes. The etching conditions are provided for illustrative purposes, and the present invention is not necessarily limited to the above conditions, and may be changed depending on the crystal characteristics in the object to be etched, the diameter size of the cavity according to the pattern mask size, and the like. However, under excessively harsh etching conditions, the inner surface of the cavity 105 and / or other layers constituting the LED element may be damaged to deteriorate light emission characteristics. As such, the chemical etching conditions are not set uniformly, and optimal conditions can be derived by considering the degree of improvement in light extraction efficiency.

한편, 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 실리콘(Si) 기판을 사용하여 무극성 또는 반극성의 III족 질화물 발광 다이오드 및 이의 제조방법이 제공된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, a nonpolar or semipolar group III nitride light emitting diode using a silicon (Si) substrate and a method of manufacturing the same are provided.

도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따라, 실리콘 기판 상에 캐비티가 형성된 무극성 또는 반극성 III족 질화물 층이 형성되고, 상기 III족 질화물 층 상에 LED 구조가 형성된 상태를 개략적으로 도시하는 단면이다.FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which a nonpolar or semipolar III-nitride layer in which a cavity is formed on a silicon substrate is formed and an LED structure is formed on the III-nitride layer; FIG. .

상기 도시된 구체예에 있어서, 실리콘 기판(201)의 상면에 예를 들면 (111) 파셋(facet)이 형성되어 있다. 이때, 실리콘 기판은 예를 들면 (311) 또는 (001) 실리콘 기판일 수 있다. 도시된 바와 같이, (111) 파셋을 형성하기 위하여 패턴화 단계, 구체적으로 이방성(anisotropic) 에칭을 통한 패턴화 과정이 수행될 수 있다. 이와 같이 실리콘 기판 상에 형성된 (111) 파셋으로 인하여 III족 질화물을 선택적으로 성장(형성)시킬 수 있다(즉, selective growth). 즉, 상기 III족 질화물 층(204)은 실리콘 기판 상에 형성된 (111) 파셋에 의하여, 예를 들면 삼각 형상의 캐비티(205)를 형성하면서 성장(형성)될 수 있다. In the above-described embodiment, for example, (111) facets are formed on the upper surface of the silicon substrate 201. In this case, the silicon substrate may be, for example, a (311) or (001) silicon substrate. As shown, a patterning step, specifically, a patterning process through an anisotropic etching, may be performed to form the (111) facet. As such, the (111) facets formed on the silicon substrate may selectively grow (form) group III nitride (ie, selective growth). That is, the group III nitride layer 204 may be grown (formed) by forming, for example, a triangular shaped cavity 205 by (111) facets formed on a silicon substrate.

상기 구체예에 있어서, 캐비티(205)가 형성되면서 성장된 III족 질화물 층(204)은 반극성(예를 들면, (1-101) 또는 (11-22)) 또는 무극성(예를 들면, (11-20))을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 III족 질화물 층(204)은 일종의 주형으로 작용하며, 그 위에 형성되는 LED 구조를 구성하는 층, 예를 들면 제1 도전형 반도체 층(211), 활성층(212) 및 제2 도전형 반도체 층(213) 역시 동일하게 반극성 또는 무극성 특성을 나타낼 수 있는 것이다.In this embodiment, the group III nitride layer 204 grown while the cavity 205 is formed is semipolar (eg, (1-101) or (11-22)) or nonpolar (eg, ( 11-20)). Accordingly, the group III nitride layer 204 acts as a kind of mold, and constitutes a LED structure formed thereon, for example, a first conductive semiconductor layer 211, an active layer 212, and a second conductive type. The semiconductor layer 213 may similarly exhibit semipolar or nonpolar characteristics.

한편, 본 구체예에 따르면, (111) 파셋은 패턴 마스크 층(예를 들면, SiO2 마스크)을 이용하여 형성할 수도 있다. Meanwhile, according to the present embodiment, the (111) facet may be formed using a pattern mask layer (for example, a SiO 2 mask).

예시적인 구체예에 따르면, 먼저 (311) 실리콘 기판 상에 SiO2 마스크(예를 들면, 약 70nm 두께, 약 1㎛ 이하의 마스크 폭, 약 1 내지 3㎛의 패턴 간격)를 포토리소그래피 테크닉 등을 이용하여 실리콘 기판 상에 패턴(예를 들면, 스트라이프 패턴) 형성하고, 에칭액(예를 들면, KOH 용액)으로 약 30 내지 50℃에서 에칭한 다음, 예를 들면, HF(예를 들면, 희석된 HF), 버퍼 산화에칭(Buffered Oxide Etchant, HF+NH4F 혼합물; BOE) 등을 사용하여 상기 마스크 층을 제거할 수 있다. 상기 에칭 처리에 의하여 실리콘 기판 상에 (111) 파셋이 형성된다.According to an exemplary embodiment, first, a SiO 2 mask (eg, about 70 nm thick, about 1 μm or less mask width, about 1 to 3 μm pattern spacing) on a (311) silicon substrate is subjected to photolithography techniques and the like. To form a pattern (e.g., stripe pattern) on a silicon substrate, etch at about 30 to 50 [deg.] C with an etchant (e.g., KOH solution), and then, for example, HF (e.g., diluted HF), buffered oxide etchant (HF + NH 4 F mixture; BOE) and the like can be used to remove the mask layer. The (111) facets are formed on the silicon substrate by the etching process.

이후, MOCVD 등의 (재)성장을 통하여 실리콘 기판 상에 일정 두께의 III족 질화물 층(204)을 형성한다. 상기 성장 과정에 있어서, 앞에서 설명된 중간층 또는 버퍼층(도시되지 않음)이 선택적으로 형성될 수도 있다. Thereafter, a III-nitride layer 204 having a predetermined thickness is formed on the silicon substrate through (re) growth such as MOCVD. In the growth process, the intermediate layer or the buffer layer (not shown) described above may be selectively formed.

상술한 III족 질화물의 성장은, 예를 들면 약 900 내지 1,100℃서 수행될 수 있다. 후속적으로 제1 도전형 반도체층(211), 활성층(212) 및 제2 도전형 반도체층(213)의 순으로 구성되는 LED 구조의 형성(성장), 그리고 추가적인 구체예에서 캐비티(205) 내면에 조도를 형성하기 위한 화학적 에칭의 원리 및 세부 공정은 이미 기술한 바와 동일하므로 생략한다. The growth of the above-mentioned group III nitride may be performed at, for example, about 900 to 1,100 ° C. Subsequently, the formation (growth) of the LED structure consisting of the first conductivity type semiconductor layer 211, the active layer 212, and the second conductivity type semiconductor layer 213 in order, and in further embodiments the inner surface of the cavity 205. Principles and detailed processes of chemical etching for forming roughness in are the same as described above, and thus will be omitted.

전술한 구체예들에 따라 제조된 III족 질화물 기반 LED는 하기와 같은 장점을 가질 수 있다. Group III nitride based LEDs manufactured according to the above embodiments may have the following advantages.

먼저, 무극성 또는 반극성을 갖는 에피탁시 층을 구현함으로써 종래에 극성 성장층에서 나타나는 광 효율 저하 요소, 예를 들면 자발 분극 등의 현상을 완화시킬 수 있다.First, by implementing an epitaxy layer having apolar or semipolarity, it is possible to alleviate a phenomenon such as a spontaneous polarization, such as a light efficiency deterioration factor conventionally seen in a polar growth layer.

또한, 결함 밀도 등이 현저히 감소된 측면 성장층 상에 LED 구조를 형성함으로써 보다 고품질의 결정 질을 확보할 수 있고, 그 결과 내부양자효율을 높일 수 있다.In addition, by forming the LED structure on the side growth layer, the defect density, etc. is significantly reduced, it is possible to ensure a higher quality crystal quality, and as a result it is possible to increase the internal quantum efficiency.

이외에도, 추가적으로 측면 성장층 내에 형성된 캐비티 내면에 조도를 형성할 경우, 종래에 알려진 표면 조도 기술에 비하여 보다 넓은 면적에 걸쳐 조도를 형성할 수 있고(LED 소자 내부에 형성된 캐비티 면적이 상대적으로 더 넓음), 생성된 광의 탈출 경로가 상대적으로 더 많고 다양하다. 따라서, 내부양자효율 증가 효과뿐만 아니라, 추가적으로 광 추출 효율을 개선할 수 있어 전체 광 효율을 제고할 수 있다. 이와 관련하여, 캐비티 내면에 조도를 형성함으로써, 예를 들면 약 5 내지 50 %, 구체적으로 약 10 내지 30 %의 광 추출 효율 개선 효과를 얻을 수 있다.In addition, when roughness is formed on the inner surface of the cavity formed in the side growth layer, roughness can be formed over a larger area than the surface roughness technique known in the art (cavity area formed inside the LED element is relatively larger). As a result, the escape paths of the generated light are relatively more diverse. Therefore, in addition to the effect of increasing the internal quantum efficiency, it is possible to further improve the light extraction efficiency can improve the overall light efficiency. In this regard, by forming roughness on the inner surface of the cavity, for example, an effect of improving light extraction efficiency of about 5 to 50%, specifically about 10 to 30% can be obtained.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.
The present invention can be more clearly understood by the following examples, which are only intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the invention.

실시예 1Example 1

제1 1st GaNGaN 층의 성장Layer growth

m-사파이어 기판(크리스탈-온 사: M-면 2" 사파이어 웨이퍼, 두께 430㎛) 상에 MOCVD 장비(Veeco 사)를 이용하여 하기 표 2의 조건 하에서 평면(planar) 반극성 GaN 층을 형성하였다. 이때, 갈륨 소스 및 질소 소스로서 각각 트리메틸갈륨 및 암모니아를 사용하였다.
A planar semipolar GaN layer was formed on an m-sapphire substrate (Crystal-On Company: M-plane 2 "sapphire wafer, thickness 430 μm) using the MOCVD equipment (Veeco) under the conditions of Table 2 below. At this time, trimethylgallium and ammonia were used as the gallium source and the nitrogen source, respectively.

온도(℃)Temperature (℃) 시간(min)Time (min) Pg(Torr)Pg (Torr) 질화반응(nitridation)Nitriding 10801080 0.750.75 500500 저온 성장(중간층)Low Temperature Growth (Middle Layer) 700700 44 200200 재결정Recrystallization 10601060 55 200200 고온 성장High temperature growth 880880 180180 300300

HR-XRD로 분석한 결과, 약 2㎛의 두께 및 (11-22)의 방향을 갖는 반극성 GaN 층이 형성되었음을 확인하였다.
Analysis by HR-XRD confirmed that a semipolar GaN layer having a thickness of about 2 μm and a direction of (11-22) was formed.

제2 GaN 층의 성장Growth of the Second GaN Layer

일정 간격을 두고 배열된 스트라이프 패턴의 마스크를 이용하여 상기 제1 GaN 층 상에 ELOG를 수행하였다. 이때, 마스크로서, 먼저 PECVD에 의하여 SiO2 층을 100 nm 두께로 증착하였고, 그 다음 표준 포토리소그래피법을 이용한 ICP-RIE 에칭에 의하여 스트라이프의 폭(마스크 영역) 및 스트라이프 간격(윈도우 영역)을 각각 7㎛ 및 4㎛으로 조절하였다. 이때, 마스크 패턴은 (1-100) 방향으로 형성하였다. ELOG was performed on the first GaN layer using a mask of stripe pattern arranged at regular intervals. At this time, as a mask, a SiO 2 layer was first deposited to a thickness of 100 nm by PECVD, and then the width (mask area) and stripe spacing (window area) of the stripe were measured by ICP-RIE etching using standard photolithography. It adjusted to 7 micrometers and 4 micrometers. At this time, the mask pattern was formed in the (1-100) direction.

그 다음, GaN층을 MOCVD를 이용하여 880℃ 및 300 mTorr에서 재성장시켰다(ELOG). 이때, 측면 성장층의 두께는 약 4 ㎛이었다.The GaN layer was then regrown at 880 ° C. and 300 mTorr using MOCVD (ELOG). At this time, the side growth layer had a thickness of about 4 μm.

측면 성장층 형성을 위한 공정 조건을 하기 표 3에 나타내었다.
Process conditions for lateral growth layer formation are shown in Table 3 below.

성장 조건Growth conditions 마스크 패턴 방향Mask pattern direction (1-100)(1-100) 성장 시간(분)Growth time (minutes) 360360 갈륨 소스의 유속(sccm)Flow rate of gallium source (sccm) 2020

상기 측면 성장된 제2 GaN 층의 단면에 대한 SEM 사진을 도 8에 나타내었다. An SEM photograph of the cross-section of the laterally grown second GaN layer is shown in FIG. 8.

윈도우 영역으로부터 재성장한 GaN 층은 시간 경과에 따라 점차 마스크 영역 위로 과성장되면서 점차 측면으로 연장되었고, 측면 성장이 계속 진행됨에 따라 윙 영역 위에서 좌우로부터 연장된 측면 성장 층이 서로 합쳐진 결과, 상기 도면에 도시된 바와 같이, 삼각형의 캐비티가 마스크 패턴을 따라 연속적으로 연결되어 터널을 형성하고 있음을 확인할 수 있다.The GaN layer regrown from the window region gradually extended laterally overgrown over the mask region over time, and as the lateral growth continued, the lateral growth layers extending from the left and right over the wing region merged with each other. As shown, it can be seen that the triangular cavities are continuously connected along the mask pattern to form a tunnel.

한편, XRD 분석 장치(PANalytical 사, 제품명: High-resolution X-Ray diffraction)를 이용하여, 상기 측면 성장된 샘플에 대하여 방위각(azimuthal angle)에 따른 FWHM(full width at half maximum; 단위: arcsec) 값의 변화를 측정하였다. 그 결과, 상기 샘플의 FWHM 값은 각각 733, 468, 517 및 840 arcsec이었는 바, 이로부터 반극성 특성이 상대적으로 우수하고, 이방성도 낮음을 확인할 수 있다.
On the other hand, using a XRD analysis device (PANalytical, product name: High-resolution X-Ray diffraction), FWHM (full width at half maximum; unit: arcsec) value according to the azimuthal angle for the side-grown sample The change of was measured. As a result, the FWHM values of the samples were 733, 468, 517, and 840 arcsec, respectively. From this, it can be seen that the semipolar characteristics are relatively excellent and the anisotropy is low.

LED 구조의 형성(성장)Formation (growth) of LED structure

MOCVD (제작사: Vecco, 제품명: D180mini) 챔버 내에 상기와 같이 제조된 캐비티 터널이 형성되어 있는 샘플을 넣고, 880℃에서 3㎛ 두께의 n-형 GaN 층을 성장시켰다.A sample having a cavity tunnel prepared as described above was placed in a MOCVD (manufacturer: Vecco, product name: D180mini) chamber, and an n-type GaN layer having a thickness of 3 μm was grown at 880 ° C.

MOCVD 챔버 내에서 n-형 GaN의 성장층 상에 약 2 ㎚ 두께의 InGaN 우물과 약 7 ㎚ 두께의 GaN 배리어의 5개의 쌍(pair)로 이루어지는 다중양자우물층(활성층)을 각각 780℃ 및 830℃에서 형성하였고(총 두께: 50 ㎚), 순차적으로, 980℃에서 150 ㎚ 두께의 p-형 GaN층을 상기 다중양자우물층 상에 형성함으로써 LED 웨이퍼를 제조하였다. 이와 같이 제조된 LED 웨이퍼에 대한 XRD 측정 결과를 도 9a 및 도 9b에 나타내었다. In the MOCVD chamber, a multi-quantum well layer (active layer) consisting of five pairs of about 2 nm thick InGaN wells and about 7 nm thick GaN barriers on the growth layer of n-type GaN (780 ° C.) and 830 ° C., respectively. LED wafers were prepared by forming a p-type GaN layer of 150 nm thickness on the multi-quantum well layer sequentially at 980 ° C. (total thickness: 50 nm) and sequentially. The XRD measurement results for the LED wafer thus manufactured are shown in FIGS. 9A and 9B.

도 9a는 파이 스캔(phi scan)에서 90° 회전시켰을 때의 측정 결과이며, 도 9b는 파이 스캔으로 회전시키면서 측정하여 얻어진 특성을 나타낸다. 상기 도면에 따르면, 제조된 LED 웨이퍼 내의 LED 구성 층은 (11-22) 방향을 갖고 있음을 확인하였다.
FIG. 9A is a measurement result when rotated by 90 ° in a phi scan, and FIG. 9B shows characteristics obtained by measuring while rotating in a phi scan. According to the figure, it was confirmed that the LED constituent layers in the manufactured LED wafer had a (11-22) direction.

실시예 2Example 2

제조된 샘플이 충분히 담길 수 있을 정도의 높이로 KOH 수용액(KOH/H2O의 몰 비 = 1 : 10)을 투입하였으며, 이를 핫 플레이트(hot plate) 상에 올려놓았다. KOH 수용액을 300℃로 승온시킨 후에 온도를 유지하면서 샘플을 투입하였다. SEM 사진을 통하여 에칭에 따른 제2 GaN 층의 변화(10초)를 확인하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다.KOH aqueous solution (molar ratio of KOH / H 2 O = 1: 10) was added to a height high enough to contain the prepared sample, which was placed on a hot plate. The sample was added while maintaining the temperature after raising the KOH aqueous solution to 300 ° C. The SEM image showed the change (10 seconds) of the second GaN layer due to etching, and the results are shown in FIG. 10.

상기 도면에서 확인된 바와 같이, 에칭이 진행됨에 따라 캐비티 내면 상에 조도가 형성되었음을 알 수 있다.
As confirmed in the figure, it can be seen that roughness is formed on the inner surface of the cavity as the etching proceeds.

실시예 3Example 3

(311) 기판 상에 70 nm 두께의 SiO2 마스크 층을 스퍼터링 증착하였으며, 포토리소그래피 방법을 이용하여 스트라이프 패턴을 형성하였다(1㎛의 마스크 폭, 2㎛의 패턴 간격). 그 다음, 상기 실리콘 기판을 KOH 용액(25%)로 40℃에서 에칭시켰다. 그 결과, 실리콘 기판 표면에 (111) 파셋이 형성되었으며, 이는 희석된 HF 용액을 사용하여 제거되었다. A 70 nm thick SiO 2 mask layer was sputter deposited on the (311) substrate, and a stripe pattern was formed using a photolithography method (mask width of 1 μm, pattern spacing of 2 μm). The silicon substrate was then etched at 40 ° C. with KOH solution (25%). As a result, (111) facets formed on the silicon substrate surface, which were removed using diluted HF solution.

이후, 실시예 1에서와 동일한 조건으로 LED 구조를 형성하여 LED 웨이퍼를 제조하였다. 상기 제조된 LED 웨이퍼에 대한 XRD 측정 결과, 반극성 특성을 갖고 있음을 확인하였다.Thereafter, the LED structure was formed under the same conditions as in Example 1 to manufacture an LED wafer. As a result of XRD measurement on the manufactured LED wafer, it was confirmed that it had semipolar characteristics.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.

101: 기판
102: 제1 III족 질화물 층
103: 마스크용 절연체층
103': 마스크 패턴층
104: 제2 III족 질화물 층
105, 205: 캐비티
106: 조도(roughness)
111, 211: 제1 도전형 반도체 층
112, 212: 활성층
113, 213: 제2 도전형 반도체 층
114, 115, 214, 215: 전극
201: (111) 파셋이 형성된 실리콘 기판
204: III족 질화물 층
101: substrate
102: Group III-nitride layer
103: insulator layer for mask
103 ': mask pattern layer
104: Group II III nitride layer
105, 205: cavity
106: roughness
111, 211: first conductive semiconductor layer
112, 212: active layer
113, 213: second conductive semiconductor layer
114, 115, 214, 215: electrode
201: Silicon substrate with (111) facet formed
204: Group III nitride layer

Claims (15)

무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 갖는 기판;
상기 기판 상에 성장된 제1 III족 질화물 층;
상기 제1 III족 질화물 층 상에 측면 성장(lateral growth) 방식에 의하여 성장되고, 1 또는 2 이상의 캐비티가 내부에 형성된 제2 III족 질화물 층; 및
상기 제2 III족 질화물 층 상에 성장된 발광 다이오드 구조;
를 포함하고,
상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타내는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드.
A substrate having a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer;
A first group III nitride layer grown on the substrate;
A second III-nitride layer grown on the first III-nitride layer by a lateral growth method and having one or two or more cavities therein; And
A light emitting diode structure grown on the second group III nitride layer;
Including,
A nonpolar or semipolar group III nitride based light emitting diode in which at least one region of the inner surface of the cavity exhibits N-polarity.
무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 제공하도록 이방성 에칭처리된 실리콘(Si) 기판;
b) 상기 에칭된 실리콘 기판 상에 성장되고, 1 또는 2 이상의 캐비티가 내부에 형성된 III족 질화물 층; 및
c) 상기 III족 질화물 층 상에 성장된 발광 다이오드 구조;
를 포함하고,
상기 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면은 (111) 파셋(facet)을 갖고, 그리고 상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타내는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드.
An anisotropically etched silicon (Si) substrate to provide a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer;
b) a Group III nitride layer grown on the etched silicon substrate and having one or more cavities formed therein; And
c) a light emitting diode structure grown on the group III nitride layer;
Including,
And a growth surface of the nonpolar or semipolar epitaxy layer has a (111) facet, and at least one region of the cavity inner surface is N-polar.
제1항에 있어서, 상기 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 제공하는 기판은 m-면 사파이어 기판인 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드.The nonpolar or semipolar group III nitride based light emitting diode of claim 1, wherein the substrate providing the growth surface of the nonpolar or semipolar epitaxy layer is an m-plane sapphire substrate. 제1항에 있어서, 상기 제1 III족 질화물 층은 (11-22) 방향의 반극성 층인 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드.The nonpolar or semipolar III-nitride based light emitting diode according to claim 1, wherein the first III-nitride layer is a semipolar layer in the (11-22) direction. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐비티의 내면에 조도가 형성된 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드.The nonpolar or semipolar III-nitride based light emitting diode according to claim 1 or 2, wherein roughness is formed on an inner surface of the cavity. a) 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 갖는 기판 상에 제1 III족 질화물 층을 성장시키는 단계;
b) 1 또는 2 이상의 캐비티가 내부에 형성된 제2 III족 질화물 층을 측면 성장 방식에 의하여 상기 제1 III족 질화물 층 상에 성장시키는 단계로서, 상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타냄; 및
c) 상기 제2 III족 질화물 층 상에 발광다이오드 구조를 성장시키는 단계;
를 포함하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.
a) growing a group III nitride layer on a substrate having a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer;
b) growing a group III nitride layer having at least one cavity therein grown on the first group III nitride layer by lateral growth, wherein at least one region of the inner surface of the cavity exhibits N-polarity; ; And
c) growing a light emitting diode structure on the second Group III nitride layer;
Non-polar or semi-polar group III nitride-based light emitting diode comprising a.
a) 실리콘(Si) 기판 상에 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면을 제공하도록 이방성 에칭(anisotropic etching)을 수행하는 단계;
b) 상기 에칭된 실리콘 기판 상에 1 또는 2 이상의 캐비티를 형성하면서 III족 질화물 층을 성장시키는 단계로서, 상기 캐비티 내면의 적어도 일 영역이 N-극성을 나타냄; 및
c) 상기 단계 b)에서 성장된 III족 질화물 층 상에 발광다이오드 구조를 성장시키는 단계;
를 포함하며,
상기 무극성 또는 반극성 에피탁시층의 성장 표면은 (111) 파셋(facet)을 갖는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.
a) performing anisotropic etching to provide a growth surface of a nonpolar or semipolar epitaxy layer on a silicon (Si) substrate;
b) growing a group III nitride layer while forming one or more cavities on the etched silicon substrate, wherein at least one region of the inner surface of the cavity exhibits N-polarity; And
c) growing a light emitting diode structure on the group III nitride layer grown in step b);
Including;
And a growth surface of the nonpolar or semipolar epitaxy layer has a (111) facet.
제6항에 있어서, 상기 측면 성장 방식은 ELOG(epitaxial lateral overgrowth) 방식인 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.The method of claim 6, wherein the lateral growth method is an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. 제7항에 있어서, 상기 단계 b)는,
(i) 상기 제1 III족 질화물 층 상에 패턴화된 마스크 층을 형성하는 단계; 및
(ii) 상기 패턴화된 마스크 층이 형성된 제1 III족 질화물 층 상에 III족 질화물 층을 측면 성장시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.
The method of claim 7, wherein step b)
(i) forming a patterned mask layer on the first Group III nitride layer; And
(ii) laterally growing a group III nitride layer on the first group III nitride layer on which the patterned mask layer is formed;
Method for producing a non-polar or semi-polar group III nitride based light emitting diode comprising a.
제9항에 있어서, 상기 마스크 층은 (1-100) 방향으로 패턴화된 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.10. The method of claim 9, wherein the mask layer is patterned in the (1-100) direction. 제9항에 있어서,
상기 마스크 층은 SiO2 또는 SiNx 재질인 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The mask layer is a method of manufacturing a non-polar or semi-polar group III nitride based light emitting diode, characterized in that the SiO 2 or SiN x material.
제9항에 있어서,
상기 마스크 층은 스트라이프 패턴으로 형성되고,
상기 스트라이프의 폭 및 스트라이프 간격은 각각 2 내지 50 ㎛ 및 2 내지 20 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The mask layer is formed in a stripe pattern,
The width and the stripe spacing of the stripe is a method for producing a nonpolar or semipolar group III nitride based light emitting diode, characterized in that the range of 2 to 50 ㎛ and 2 to 20 ㎛ respectively.
제6항 또는 제7항에 있어서, d) 화학적 에칭을 수행하여 상기 캐비티 내면에 조도를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.8. The method of claim 6 or 7, further comprising d) forming a roughness on the inner surface of the cavity by performing chemical etching. 제13항에 있어서, 상기 화학적 에칭은 KOH 수용액 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.The method of claim 13, wherein the chemical etching is performed in an aqueous KOH solution. 제14항에 있어서, 상기 KOH 수용액의 물에 대한 KOH 몰 비는 1 내지 10 범위인 것을 특징으로 하는 무극성 또는 반극성 III족 질화물 기반 발광 다이오드의 제조방법.15. The method of claim 14, wherein the KOH molar ratio of the aqueous KOH solution to water ranges from 1 to 10.
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