KR20130000262A - 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법 - Google Patents

광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130000262A
KR20130000262A KR1020110060852A KR20110060852A KR20130000262A KR 20130000262 A KR20130000262 A KR 20130000262A KR 1020110060852 A KR1020110060852 A KR 1020110060852A KR 20110060852 A KR20110060852 A KR 20110060852A KR 20130000262 A KR20130000262 A KR 20130000262A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
nanorod
light emitting
light scattering
emitting diode
Prior art date
Application number
KR1020110060852A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101844871B1 (ko
Inventor
류혁현
정용일
문영부
문성민
Original Assignee
인제대학교 산학협력단
(주)더리즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인제대학교 산학협력단, (주)더리즈 filed Critical 인제대학교 산학협력단
Priority to KR1020110060852A priority Critical patent/KR101844871B1/ko
Publication of KR20130000262A publication Critical patent/KR20130000262A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101844871B1 publication Critical patent/KR101844871B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02601—Nanoparticles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/42—Transparent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes

Abstract

본 발명은 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활성층에서 생성된 빛 중에서 반도체 물질 내로 반사되는 빛의 양을 최대한 감소시키기 위하여 기판 상에 나노 로드와 상기 나노 로드 사이를 충진하는 광 산란 촉진층을 구비하는 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법{LIGHT EMITTING DIODES OF ENHANCED LIGHT EFFICIENCY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활성층에서 생성된 빛 중에서 반도체 물질 내로 반사되는 빛의 양을 최대한 감소시키기 위하여 기판 상에 나노 로드와 상기 나노 로드 사이를 충진하는 광 산란 촉진층을 구비하는 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
대표적인 발광 소자인 발광다이오드는 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전변환 반도체 소자로서, 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발산하도록 구성된다. 위와 같은 발광다이오드로는 GaN계 발광 다이오드가 공지되어 있다. GaN계 발광다이오드는 예컨대, 사파이어 또는 SiC 등의 소재로 이루어진 기판 위에 GaN계의 N형 반도체층, 활성층(또는, 발광층), P형 반도체층을 순차적으로 적층 형성하여 제조된다.
최근, 고효율 발광 다이오드는 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있으며, 특히 백색 발광 다이오드의 효율(efficiency)은 통상의 형광램프 효율에 유사한 수준에 도달하고 있다. 그러나, 발광 다이오드의 효율은 더욱 개선될 여지가 있으며, 따라서 지속적인 효율 개선이 더욱 요구되고 있다.
발광 다이오드의 효율을 개선하기 위해 두 가지의 주요한 접근이 시도되고 있다. 첫째는 결정질(crystal quality) 및 에피층 구조에 의해 결정되는 내부 양자 효율(internal quantum efficiency)을 증가시키는 것이고, 둘째는 발광다이오드에서 생성된 광이 전체 외부로 방출되지 않고 내부에서 손실되는 광이 많음에 따라 광 추출 효율(light extraction efficiency)을 증가시키는 것이다.
이 중 광 추출 효율을 증가시키는 방법을 보다 상세하게 설명하면, 외부에서 질화물계 발광 소자에 바이어스를 인가할 때 활성층에서 생성된 빛은 활성층 내부에서 모든 방향으로 방사하게 되는데, 질화물계 반도체들의 굴절률 값이 공기와 발광 소자 칩을 둘러싸고 있는 캡소재인 에폭시의 굴절률 값에 비해서 너무 크기 때문에, 공기 또는 에폭시로 방사되는 경우 어떤 임계 각도 보다 작은 각도로 방사되는 빛만이 외부로 탈출하게 된다. 즉, 공기의 굴절율은 1이고, 에폭시의 굴절율이 1.5이고, 질화물계 반도체의 굴절율이 2.5인 경우 스넬(Snell)의 법칙에 따라 굴절률이 큰 영역인 질화물계 반도체에서 생성되는 빛이 굴절률이 작은 영역인 공기 또는 에폭시로 방사되는 경우에 전반사조건에 해당하는 임계 각도 보다 작은 각도로 방사되는 빛은 외부로 탈출하고, 임계 각도보다 큰 각도를 갖는 빛은 반도체/공기 간의 계면에서 반사하게 되어 반도체 물질 내부로 흡수된다. 이렇게 반도체 내로 흡수되는 빛에 의해 발광소자의 외부 발광효율이 떨어짐과 아울러 발광 소자의 수명에도 악영향을 미친다. 따라서 활성층에서 생성된 빛 중에서 반도체 물질 내로 반사되는 빛의 양을 최대한 감소시키는 것이 중요하다.
최근에는 반도체 내로 반사되는 빛의 양을 최소화하기 위한 여러 방법들이 제안되고 있고, 대표적인 방법으로서 표면 거칠기 증가를 통한 방법, 광 결정 밴드 갭 효과를 이용한 방법 및 빛의 굴절률이 큰 투명 물질을 이용한 오믹전극 형성 방법들이 있다.
표면 거칠기 증가를 통한 방법으로서 Shnitzer, et al. [APL, 63, 2174 (1993)]은 수 마이크로미터 이하의 직경을 갖는 폴리스틸렌 구(polystyrene sphere)를 새도우 마스크(shadow mask)로 사용하여 RIE(reactive ion etching) 건식에칭 공정에 의해 반도체 표면의 거칠기를 높일 수 있는 방안을 제시하였다. 그런데 이러한 방식은 폴리스틸렌구를 규칙적으로 정열시키기 어렵기 때문에 식각된 부분의 규칙성이 떨어져 균일한 성능의 발광소자를 제조할 수 없으며 양산에 적용할 수 없는 단점이 있다.
발광소자의 빛의 탈출 효율을 증가시키는 또 다른 방법으로 미국특허 제 5,779,924호에는 포토레지스터를 이용하여 반도체 표면이나 소자내부의 계면에 주기적인 패턴(periodic pattern)을 만드는 방법이 개시되어 있다. 그런데 이 방법은 마스크가 요구되고 및 노광과정을 거쳐야하기 때문에 제조공정이 복잡한 단점이 있다.
그 밖에 빛의 탈출효율을 증가시키는 또 다른 방법으로서 발광소자의 표면 위에 있는 얇은 박막의 금속층 사이에서 광자들을 표면 플라즈몬 모드(surface plasmon mode)로 쌍을 짓게 하는 방법이 문헌[Knock, et al., Applied Physics Letters 57, Pgs. 2327 (1990)]에 개시되어 있다. 상기 문헌에 개시된 방법은 공정 재현성을 높이기 어려운 문제점이 있다.
또한, 질화물계 발광 소자에서 빛의 외부로의 탈출율을 증가시키는 또 다른 방법으로서 광 결정 밴드 갭 효과를 이용한 방법들이 문헌[H. X. Jiang, et al., Applied Physics Letters 84, Pgs. 466 (2004)]을 통해 보고된 바 있다. 그런데 상기 방법은 식각 공정시 소자의 전기적인 특성을 손상시키는 문제점이 있고, 이빔리소공정을 이용하기 때문에 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
이와 같이 질화물계 발광소자의 내부에서 생성된 광의 외부로의 탈출율을 높이기 위한 종래의 방법들은 공정이 복잡하고, 공정 중에 반도체의 전기적인 특성에 손상을 주며, 공정 재현성이 떨어져 대량 생산에 적용하기 어려운 문제점들을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광다이오드에서 생성되는 광이 투명 전극층을 통해 외부로 보다 효율적으로 방출될 수 있도록 하고 내부로 반사되는 것을 줄일 수 있는 새로운 구조의 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
순차적으로 적층되는 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 제 2 도전형 반도체층;
상기 제 2 도전형 반도체층 위에 형성된 금속 산화물 나노 로드 기반층;
상기 나노 로드 기반층 위에 형성된 금속 산화물 나노 로드;및
상기 금속 산화물 나노 로드 구조 사이 및 상기 금속 산화물 나노 로드의 표면에 형성되는 광 산란 촉진층을 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.
본 발명에 있어서 상기 금속 산화물 나노 로드의 굴절율을 n1, 상기 광 산란 촉진층의 굴절율을 n2 라고 할 때, 상기 1≤n1≤2 이고, n1 ≤ n2 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 광 산란 촉진층은 TiO2, Sb2S3, BaTiO3, Cr2O3, Cu2O, CuO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Mn3O4, MnO2, ZnS, ZrO2, SiNx, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, SnO 및 NiO로 구성된 그룹에서 선택되는 광 산란 촉진 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 광 산란 촉진층 표면에 요철이 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 로드는 ZnO, GaN, AlN, AlGaN, 또는 AlGaInN 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2 도전형 반도체층과 상기 금속 산화물 나노 로드 기반층 사이에 투명전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide) 및 AZO(Aluminium Zinc Oxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 한다.
본 발명은
a) 기판 상에 순차적으로 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 LED 웨이퍼를 제공하는 단계;
b) 상기 LED 웨이퍼 상부에 나노 로드 기반층을 형성하는 단계;
c) 상기 나노 로드 기반층에 나노 로드를 성장시키는 단계; 및
d) 상기 나노 로드 사이 및 상기 나노 로드 표면에 광 산란 촉진층을 형성시키는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 b 단계의 LED 웨이퍼 상부에 나노 로드 기반층을 형성하는 단계에서는 원자층 증착법, 열증착, 스퍼터링, 또는 스핀 코팅에 의해 나노 로드 기반층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 c 단계의 나노 로드 기반층에 나노 로드를 성장시키는 단계에서는 화학적 중합법, 전기화학적 중합법, 화학기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD), 물리적 증착법(physical deposition, PVD), 탄소열환원법(carbonthermal reduction), 수열합성법에 의해 나노 로드가 성장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 광 산란 촉진층을 형성시키는 단계에서는 TiO2, Sb2S3, BaTiO3, Cr2O3, Cu2O, CuO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Mn3O4, MnO2, ZnS, ZrO2, SiNx, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, SnO 및 NiO로 구성된 그룹에서 선택되는 광산란 촉진 물질을 포함하는 광산란 촉진층 박막을 나노 로드 구조체 사이 및 나노 로드 구조체 표면에 형성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 광산란 촉진층은 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터 블레이드, 딥, 플로우 및 롤토롤 공정 중 어느 하나의 코팅 공정으로 박막을 형성하거나, 또는 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착, 화학기상증착법 중 어느 하나의 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 광산란 촉진층 중 나노 로드 구조체 표면에 형성된 광산란 촉진층을 습식 식각으로 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광 다이오드는 나노 로드 구조체 상부에 광산란 촉진층을 구비함으로써 내부로부터 생성되는 광이 투명 전극층을 통해 외부로 보다 효율적으로 방출될 수 있도록 하고 내부로 반사되는 것을 줄일 수 있어 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1에 본 발명에 의한 발광다이오드의 구조를 개략적으로 나타내었다.
도 2는 나노 로드와 광 산란 촉진층의 경계면에 입사한 광이 스넬의 법칙에 의하여 이동하는 경로를 나타내었다.
도 3에 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 다이오드의 구조를 나타내었다.
도 4는 본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 광산란 촉진층 형성 후 식각에 의하여 일부 광산란 촉진층이 제거되는 과정을 나타내었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1에 본 발명에 의한 발광다이오드의 구조를 개략적으로 나타내었다.
도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 발광다이오드는 순차적으로 적층되는 제 1 도전형 반도체층(10), 활성층(20), 제 2 도전형 반도체층(30)으로 구성되는 LED 웨이퍼층과, 상기 제 2 도전형 반도체층 위에 형성된 금속 산화물 나노 로드 기반(40); 상기 나노 로드 기반층 위에 형성된 금속 산화물 나노 로드(50);및 상기 금속 산화물 나노 로드 구조 사이 및 상기 금속 산화물 나노 로드 표면에 형성되는 광 산란 촉진층(60)을 포함한다.
본 발명에 의한 발광 다이오드에 있어서, 상기 금속 산화물 나노 로드(50)의 굴절율을 n1, 상기 광 산란 촉진층(60)의 굴절율을 n2 라고 할 때, 상기 1≤n1≤2 이고, n1 ≤ n2 관계식을 만족하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본원 발명에서는 금속 산화물 나노 로드(50) 사이 및 금속 산화물 나노 로드 표면에 광 산란 촉진층(60)으로 박막을 형성함으로써, 내부에서 발생한 광이 나노 로드와 광 산란 촉진층을 통과할 때 스넬의 법칙에 의하여 빛의 투과도를 높일 수 있도록, 상기 광 산란 촉진층의 굴절율을 조절하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 금속 산화물 나노 로드(50)의 굴절율을 n1, 상기 광 산란 촉진층(60)의 굴절율을 n2 라고 할 때, 나노 로드와 광 산란 촉진층의 경계면에 입사한 광은 스넬의 법칙에 의하여 입사각 θ1 보다 굴절각 θ2 가 더 작아지게 되므로 빛을 더욱 산란시켜 발광 다이오드 내부로 흡수되는 빛의 양을 감소시키는 효과가 발생한다.
상기 광 산란 촉진층(50)은 TiO2, Sb2S3, BaTiO3, Cr2O3, Cu2O, CuO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Mn3O4, MnO2, ZnS, ZrO2, SiNx, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, SnO 및 NiO로 구성된 그룹에서 선택되는 광 산란 촉진 물질을 포함함으로써 상기 광 산란 촉진층의 굴절율이 상기 나노 로드의 금속 산화물의 굴절율보다 크게 되도록 조절하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 광산란 촉진층은 광산란 촉진층을 박막 형태로 형성 후 나노 로드 구조체 표면에 형성된 부분을 습식 식각으로 일부 제거함으로써 표면에 요철이 생기도록 하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 광산란 촉진층 표면에 요철을 형성하는 것이 표면의 거칠기를 증가시켜 광산란 효과를 증가시키기 때문에 바람직하다.
도 3에 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 다이오드의 구조를 나타내었다. 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명의 발광 다이오드는 상기 제 2 도전형 반도체층(30)과 상기 금속 산화물 나노 로드 기반층 사이에 투명전극층(80)을 더 포함하는 것이 가능한다. 상기 투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide) 및 AZO(Aluminium Zinc Oxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, a) 기판 상에 순차적으로 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 LED 웨이퍼를 제공하는 단계; b) 상기 LED 웨이퍼 상부에 나노 로드 기반층을 형성하는 단계; c) 상기 나노 로드 기반층에 나노 로드를 성장시키는 단계; 및 d) 상기 나노 로드 사이 및 상기 나노 로드 표면에 광 산란 촉진층을 형성시키는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 b) 단계의 LED 웨이퍼 상부에 나노 로드 기반층을 형성하는 단계에서는 화학기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD), 물리적 증착법(physical deposition, PVD), 탄소열환원법(carbonthermal reduction), 또는 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating) 중 하나의 용액공정에 의해 형성하는 것이 바람직하지만, 특별히 이에 제한되지 않으며 박막을 형성하기 위한 어떠한 공정도 적용가능하다.
상기 나노 로드 기반층은 하부에 형성된 p-GaN 계열의 반도체층을 보호하는 역할을 함과 동시에 이후 단계에서 나노 로드를 성장시키기 위한 씨드층 역할을 하게 된다. 상기 나노 로드 기반층은 이후 나노 로드 물질에 따라 적절히 선택될 수 있다. 즉, 나노 로드를 ZnO 으로 형성하고자 할 경우 나노 로드 기반층을 ZnO 씨드층으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 나노 로드는 ZnO, GaN, AlN, AlGaN, 또는 AlGaInN 으로 이루어지며, 상기 c 단계의 나노 로드 기반층에 나노 로드를 성장시키는 단계에서는 화학적 중합법, 전기화학적 중합법, 화학기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD), 물리적 증착법(physical deposition, PVD), 탄소열환원법(carbonthermal reduction), 수열합성법에 의해 나노 로드를 성장시키는 것이 가능하며, 이에 특별히 제한되지 않는다.
바람직하게는 상기 나노 로드는 산화 아연을 수열합성법으로 성장시킨다. 수열합성법으로 산화 아연 나노 로드를 성장시키기 위해서는 상기 나노 로드 기반층으로써 산화 아연 씨드층을 형성하고, 고압반응기에 아연 전구체를 포함하는 용액을 넣은 후, 상기 산화 아연 씨드층이 형성된 발광 다이오드를 넣고 고압 반응기를 밀폐시키고 가열하여 나노 로드를 성장시키게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 나노로드들 사이의 간격은 바람직하게는 약 100 내지 200 nm 이다. 상기 나노로드의 직경은 약 10 내지 20nm 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 나노로드의 길이는 약 50 내지 900nm 인 것이 바람직하다.
다음으로 이와 같이 성장된 나노 로드 사이에 광 확산층 박막을 형성시킨다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 광 확산 촉진층(50)은 TiO2, Sb2S3, BaTiO3, Cr2O3, Cu2O, CuO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Mn3O4, MnO2, ZnS, ZrO2, SiNx, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, SnO 및 NiO로 구성된 그룹에서 선택되는 광 확산 촉진 물질을 포함하는 박막으로서, 상기 광 확산 촉진 물질을 포함시킴으로써, 상기 광확산층의 굴절율을 상기 성장된 나노 로드의 굴절율 보다 크게 조절하는 것이 가능하게 된다.
상기 광 확산 촉진층(50)은 상기 광 확산 촉진 물질을 단독 혹은 혼합해서 사용하는 것이 가능하며, 적절한 용매와 혼합하여 졸 상태로 만들고, 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터 블레이드, 딥, 플로우 및 롤토롤 공정으로 박막을 형성하거나, 또는 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착, 화학기상증착법 중 어느 하나의 공정에 의해 형성하게 된다.
본 발명의 발광다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 광산란 촉진층 형성 후, 광산란 촉진층 중 나노 로드 구조체 표면에 형성된 광산란 촉진층을 습식 식각으로 제거하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 4에 광산란 촉진층 형성 후 습식 식각으로 제거하는 공정을 나타내었다.
도 4에서 보는 바와 같이 나노 로드 구조체(50)를 형성한 후, 상기 광산란 촉진물질을 포함하는 광산란 촉진층을 박막 형태(70)로 형성하고, 상기 나노 로드 구조체의 상부 표면에 형성된 광산란 촉진층을 제거하여, 상기 나노 로드 구조체 사이 부분에만 광산란 촉진층(60)이 충진되도록 한다.
이와 같이 나노 로드 구조체의 표면에 형성된 광산란 촉진층을 제거할 경우 광산란 확산층 표면에 요철이 형성될 수 있으며, 이에 따라 광산란 효율이 더욱 증가할 수 있게 되므로 바람직하다.

Claims (13)

  1. 순차적으로 적층되는 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 제 2 도전형 반도체층;
    상기 제 2 도전형 반도체층 위에 형성된 금속 산화물 나노 로드 기반층;
    상기 나노 로드 기반층 위에 형성된 금속 산화물 나노 로드;및
    상기 금속 산화물 나노 로드 구조 사이 및 상기 금속 산화물 나노 로드의 표면에 형성되는 광 산란 촉진층을 포함하는 발광 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물 나노 로드의 굴절율을 n1, 상기 광 산란 촉진층의 굴절율을 n2 라고 할 때, 상기 1≤n1≤2 이고, n1 ≤ n2 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 산란 촉진층은 TiO2, Sb2S3, BaTiO3, Cr2O3, Cu2O, CuO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Mn3O4, MnO2, ZnS, ZrO2, SiNx, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, SnO 및 NiO로 구성된 그룹에서 선택되는 광 산란 촉진 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 산란 촉진층 표면에 요철이 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 로드는 ZnO, GaN, AlN, AlGaN, 또는 AlGaInN 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도전형 반도체층과 상기 금속 산화물 나노 로드 기반층 사이에 투명전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명 전극은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide) 및 AZO(Aluminium Zinc Oxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  8. a) 기판 상에 순차적으로 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 LED 웨이퍼를 제공하는 단계;
    b) 상기 LED 웨이퍼 상부에 나노 로드 기반층을 형성하는 단계;
    c) 상기 나노 로드 기반층에 나노 로드를 성장시키는 단계; 및
    d) 상기 나노 로드 사이 및 상기 나노 로드 표면에 광 산란 촉진층을 형성시키는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 b) 단계의 LED 웨이퍼 상부에 나노 로드 기반층을 형성하는 단계에서는 화학기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD), 물리적 증착법(physical deposition, PVD), 탄소열환원법(carbonthermal reduction), 또는 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating) 중 하나의 용액공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 c 단계의 나노 로드 기반층에 나노 로드를 성장시키는 단계에서는 화학적 중합법, 전기화학적 중합법, 화학기상 증착법(Chemical vapor deposition, CVD), 물리적 증착법(physical deposition, PVD), 탄소열환원법(carbonthermal reduction), 수열합성법에 의해 나노 로드가 성장되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계의 상기 나노 로드 사이에 광 산란 촉진층을 형성시키는 단계에서는 TiO2, Sb2S3, BaTiO3, Cr2O3, Cu2O, CuO, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Mn3O4, MnO2, ZnS, ZrO2, SiNx, TiO2, Ta2O5, Nb2O5, SnO 및 NiO로 구성된 그룹에서 선택되는 광 산란 촉진 물질을 포함하는 나노 로드 구조체 사이 및 나노 로드 구조체 표면에 형성시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광산란 촉진층은 스핀, 바, 스프레이, 그라비아, 닥터 블레이드, 딥, 플로우 및 롤토롤 공정 중 어느 하나의 코팅 공정으로 박막을 형성하거나, 또는 스퍼터링 등의 물리적 기상 증착, 화학기상증착법 중 어느 하나의 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 광산란 촉진층 중 나노 로드 구조체 표면에 형성된 광산란 촉진층을 습식 식각으로 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.
KR1020110060852A 2011-06-22 2011-06-22 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법 KR101844871B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110060852A KR101844871B1 (ko) 2011-06-22 2011-06-22 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110060852A KR101844871B1 (ko) 2011-06-22 2011-06-22 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130000262A true KR20130000262A (ko) 2013-01-02
KR101844871B1 KR101844871B1 (ko) 2018-04-05

Family

ID=47833883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110060852A KR101844871B1 (ko) 2011-06-22 2011-06-22 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101844871B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500778A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 山东大学 一种嵌入TiO2纳米棒图形阵列提高LED发光效率的方法
KR101459945B1 (ko) * 2013-09-11 2014-11-10 박병주 계량 주입 h-딥 코팅 방법 및 그에 따라 제작된 유기무기박막
CN106206868A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 哈尔滨工业大学 一种高效率发光的纳米ZnO/AlN异质结的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4507636B2 (ja) * 2003-03-27 2010-07-21 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
TWI353068B (en) 2007-07-19 2011-11-21 Lite On Technology Corp Semiconductor light-emitting element and process f

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101459945B1 (ko) * 2013-09-11 2014-11-10 박병주 계량 주입 h-딥 코팅 방법 및 그에 따라 제작된 유기무기박막
CN103500778A (zh) * 2013-10-23 2014-01-08 山东大学 一种嵌入TiO2纳米棒图形阵列提高LED发光效率的方法
CN103500778B (zh) * 2013-10-23 2016-01-20 山东大学 一种嵌入TiO2纳米棒图形阵列提高LED发光效率的方法
CN106206868A (zh) * 2016-07-25 2016-12-07 哈尔滨工业大学 一种高效率发光的纳米ZnO/AlN异质结的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101844871B1 (ko) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7521329B2 (en) Semiconductor light emitting diode having textured structure and method of manufacturing the same
JP2007294972A (ja) 発光素子及びその製造方法
JP2010500774A (ja) 発光ダイオードの外部発光効率の改善
KR20100050430A (ko) 미세 패턴을 갖는 발광장치
US20130193448A1 (en) Patterned substrate and stacked light emitting diode
CN102709426A (zh) 一种表面粗化的GaN基LED芯片的制作方法
US9000414B2 (en) Light emitting diode having heterogeneous protrusion structures
US20130193406A1 (en) Light emitting diode and fabrication method thereof
TW201421734A (zh) 氮化物半導體結構及半導體發光元件
EP2495773A1 (en) Light-emitting diode and method for manufacturing same
JP2012169615A (ja) ナノ構造を有する発光ダイオードおよびその製造方法
JP2005268734A (ja) 発光ダイオードおよびその製造方法
KR101101858B1 (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100735488B1 (ko) 질화갈륨계 발광다이오드 소자의 제조방법
KR100697829B1 (ko) 발광 소자의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발광 소자
CN103811614B (zh) 具有异质材料结构的发光元件及其制造方法
WO2015070669A1 (zh) 发光二极管芯片及其制作方法
CN108305922B (zh) 氮化物半导体结构及半导体发光元件
JP2014195069A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法並びに光学基材
KR101844871B1 (ko) 광효율이 향상된 발광 다이오드 및 그 제조 방법
CN103208568A (zh) 氮化物发光二极管及制作方法
KR100650996B1 (ko) 미세 돌기를 형성한 표면부를 포함하는 질화물 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조방법
KR100650990B1 (ko) 질화물 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조 방법
KR20100044403A (ko) 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
WO2012040978A1 (zh) 发光装置及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant