KR20130007027A - 광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130007027A
KR20130007027A KR1020110062956A KR20110062956A KR20130007027A KR 20130007027 A KR20130007027 A KR 20130007027A KR 1020110062956 A KR1020110062956 A KR 1020110062956A KR 20110062956 A KR20110062956 A KR 20110062956A KR 20130007027 A KR20130007027 A KR 20130007027A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
layer
conductive semiconductor
light emitting
conductive
Prior art date
Application number
KR1020110062956A
Other languages
English (en)
Inventor
김선모
오충석
황세광
송호근
원준호
박지수
박건
Original Assignee
(주)세미머티리얼즈
박건
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 (주)세미머티리얼즈, 박건 filed Critical (주)세미머티리얼즈
Priority to KR1020110062956A priority Critical patent/KR20130007027A/ko
Publication of KR20130007027A publication Critical patent/KR20130007027A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers 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 semiconductor bodies
    • H01L33/12Semiconductor devices having potential barriers 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 semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers 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 semiconductor bodies
    • H01L33/20Semiconductor devices having potential barriers 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 semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/38Semiconductor devices having potential barriers 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers 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
    • H01L33/40Materials therefor
    • H01L33/42Transparent materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0016Processes relating to electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

p형 전극의 하부에 전류가 밀집되어 전류가 고르게 확산되지 않기 때문에 발광 소자의 발광 효율 및 신뢰도가 저하되는 문제를 개선할 수 있는 구조의 발광 소자를 제시한다.
본 발명의 발광 소자는 기판과, 기판 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물과, 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극 및 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극과, 제2 도전형 반도체층과 제2 전극 사이에 개재된 투명전극층, 및 제2 전극 하부의 투명전극층의 표면에 형성된 전류 확산 패턴을 포함한다.

Description

광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법{Light Emitting Device having improved light extraction efficiedncy and method for fabricating the same}
본 발명은 광 추출 효율이 개선된 구조의 질화물계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광 소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 예를 들면 발광 다이오드(Light Emitting Diode ; LED)와 같이 다이오드를 이용하여 반도체를 접합한 형태로 전자(electron)/정공(hole) 재결합에 따른 에너지를 광으로 변환하여 방출하는 소자가 있다. 이러한 반도체 발광 소자는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되고 있다. 반도체 발광 소자는 적은 전력으로 원하는 파장의 빛을 발광하고, 수은과 같은 환경유해물질의 방출을 억제할 수 있어서 에너지 절약 및 환경보호 측면을 고려하여 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 LED를 이용한 휴대폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광 다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띄고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화, 높은 신뢰성을 갖는 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.
고휘도의 LED를 실현하기 위해서, 즉 LED에서 방출하는 광량을 높이기 위해서는 소자의 발광부에서의 발광 효율을 높이는 것과 함께, 발광부에서 발생한 광을 소자 내부에서의 광 흡수나 발광부와 전극의 상대위치 관계 등을 고려하여 소자 외부에서 효율좋게 방출하는 것이 중요하다. 그런데 질화갈륨계 LED는 일반적으로 광투과성 절연 기판인 사파이어 기판 상에서 성장될 수 있으므로, 양 전극인 p-전극 및 n-전극 모두를 결정 성장된 반도체층 측에 수평으로 형성해야 한다. 이러한 종래의 질화갈륨계 LED의 구조가 도 1에 도시되어 있다.
도 1은 일반적인 LED 소자의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 질화갈륨계 LED는, 사파이어 기판(10)과, GaN 버퍼층(11)과, n형 질화갈륨층(13)과, 다중우물구조인 GaN/InGaN 활성층(15)과, p형 질화갈륨층(17)이 순차 결정성장되어 있다. p형 질화갈륨층(17)과 GaN/InGaN 활성층(15)은 일부 식각(mesa etching)공정에 의하여 그 일부 영역이 제거되어 n형 질화갈륨층(13)의 일부 상면이 노출된 구조를 갖는다.
노출된 n형 질화갈륨층(13) 상에는 n-전극(21)이 형성되어 있고, p형 질화갈륨층(17) 상에는 투명전극층(19)과 p-전극(23)이 형성되어 있다.
n형 반도체층(13)과 p형 반도체층(17) 사이에 전압을 인가하면, p형 반도체층(17)의 정공과 n형 반도체층(13)의 전자가 활성층(15)에서 결합하여 발광이 이루어진다. 이 광은 투명전극(19)을 통하여 LED 소자 밖으로 방출된다.
상기한 종래의 질화갈륨계 LED는 p-전극(23)과 n-전극(21)이 사파이어 기판(11)의 일측 표면으로부터 결정 성장된 질화갈륨층 측에 나란히 형성되어 있는 수평 구조를 이루고 있다. 따라서, p-전극(23)이 n-전극(21)에서 멀어질수록 전류가 흐르는 경로의 길이가 길어져 n형 질화갈륨층(13)의 저항이 증가하게 된다. 이에 따라 n-전극(21)에 인접한 부분에서 전류가 집중적으로 흐르게 되어 전류 확산의 효과가 떨어지는 문제가 있었다.
이에 따라, 종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 p형 질화갈륨층(17)과 p-전극(23) 사이의 계면, 즉 p-전극(23)을 형성하기 전에 p형 질화갈륨층(17) 상부 전면에 투명전극층(19)을 형성하여 p-전극(23)을 통해 주입되는 전류의 주입 면적을 증가시켜 전류 확산 효과를 개선하였다. 그러나 p-전극(23)에서 투명전극층(19)을 통해 n형 질화갈륨층(13)으로 흐르는 전류의 경로가 여전히 길게 형성되며, 그에 따라 전류 확산의 효과가 떨어지는 문제가 있었다.
이와 같이 전류의 부분적인 밀집현상은 소자에 큰 스트레스를 줄뿐 아니라 발광 균일도를 나쁘게 한다. 전류의 밀집현상은 전류의 공급량을 늘릴수록 더 심각한 문제를 야기한다. 즉, 일정량 이상의 전류가 인가되면 광 효율이 일정하게 유지되는 것이 아니라 감소하기 시작하여 인가되는 전류와 광 출력의 관계가 더 이상 선형적이지 않게 되는 문제와, 더 많은 전류가 인가되면 인가될수록 더 많은 열이 발생하는데 부분적으로 다른 부분보다 열이 많이 발생하게 되면 전반적으로 LED의 성능과 수명을 열화 시키는 주요 요인이 된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자의 전류 밀집 현상을 개선하고 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자는, 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극, 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 사이에 개재된 투명전극층을 포함하는 발광 소자에 있어서, 상기 제2 도전형의 반도체층의 표면 및 상기 제2 전극 하부의 상기 투명전극층 표면 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 상기 제2 전극과 투명전극층의 접촉 면적을 증가시키는 전류 확산 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 확산 패턴은 제2 도전형의 반도체층의 표면에 형성된 것일 수 있다.
상기 전류 확산 패턴은 제2 전극 하부의 투명전극층 표면에 형성된 것일 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법은, 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 순차적으로 성장시키는 단계; 상기 제2 도전형의 반도체층 표면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하는 단계; 상기 전류 확산 패턴이 형성된 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 패터닝하여 각 발광셀로 분리하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 제2 도전형의 반도체층 및 활성층을 식각하는 단계; 및 상기 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층 상에 제1 도전형 및 제2 도전형의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명전극층을 형성한 후 발광셀로 분리하는 단계 전에, 상기 투명전극층의 표면에 요철을 형성하는 전류 확산 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 발광 소자의 제조방법은, 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 순차적으로 성장시키는 단계; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계; 상기 투명전극층의 표면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 패터닝하여 각 발광셀로 분리하는 단계; 상기 제1 도전형의 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 제2 도전형의 반도체층 및 활성층을 식각하는 단계; 및 상기 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층 상에 제1 도전형 및 제2 도전형의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명전극층을 형성하는 단계 전에, 상기 제2 도전형의 반도체층 표면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 소자 및 그 제조방법에 따르면, 투명전극층의 표면 및/또는 상기 전류차단층 표면에 전류 밀집 방지 패턴을 형성함으로써 투명전극층과 p형 전극의 접촉 면적을 증가시켜 전류 스프레딩(current spreading) 효과를 증가시킬 수 있다. 따라서, 전류가 흐르는 면적을 증가시고 결과적으로 p형 전극의 하부에만 전류가 집중되는 전류 밀집 현상을 감소시켜 발광 소자의 발광 효율을 개선하고 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 LED 소자의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위하여 나타내보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위하여 나타내보인 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 나타내보인 단면도들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 소자에 관하여 상세히 설명한다.
종래의 LED 소자의 경우 p형 전극의 하부에 전류가 밀집되는 현상이 발생하여 p형 전극 주위만 밝게 빛나는 현상이 발생하는 등 발광 소자의 발광 효율 및 신뢰도가 떨어지는 문제가 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 p형 전극과 접촉하는 영역의 투명전극층 표면에 전류 확산을 유도하는 패턴을 형성하여 투명전극층과 p형 전극의 접촉 면적을 증가시킴으로써 전류의 확산을 증가시키는 방법을 제시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위하여 나타내보인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 발광 소자는 기판(100) 위에 형성된 반도체 다층막(110)과, 투명전극층(120) 및 전극(130, 133)을 포함한다.
상기 기판(100)은 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 바람직하게는, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성된다. 사파이어 외에 기판(100)은 징크옥사이드(ZnO), 갈륨나이트라이드(GaN), 실리콘카바이드(SiC) 및 알루미늄나이트라이드(AlN) 등으로 형성된 기판일 수 있다.
반도체 다층막(110)은 제1 도전형의 하부 반도체층(112)과, 하부 반도체층의 일 영역 상부에 위치하는 제2 도전형의 상부 반도체층(116), 그리고 하부 반도체층(112)과 상부 반도체층(116) 사이에 개재된 활성층(114)을 포함한다.
하부 반도체층(112) 및 상부 반도체층(116)은 서로 반대되는 도전형을 가지며 각각 n형 및 p형, 또는 p형 및 n형 반도체로 이루어진다. 도면에는 하부 반도체층(112)이 n형 반도체층을 포함하고, 상부 반도체층(116)이 p형 반도체층을 포함하는 경우를 나타내고 있다.
하부 반도체층(112) 및 상부 반도체층(116)은 각각 BN, AlN, InN 또는 GaN과 같은 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 활성층(114)은 요구되는 파장의 광, 예를 들어 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정된다. 하부 반도체층(112) 및/또는 상부 반도체층(116)은, 도시된 바와 같이 단일층으로 형성될 수 있으며, 또는 다층으로 형성될 수도 있다.
활성층(114)은 InGaN/GaN 양자우물(quantum well: QW) 구조를 이룰 수 있다. 그 외에 AlGaN, AlInGaN 등의 물질도 활성층(114)으로 이용될 수 있음은 물론이다. 활성층(114)에서는 전극을 통해 전계를 인가하였을 때, 전자(electron)-정공(hole) 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다. 또한, 활성층(114)은 휘도 향상을 위하여 양자우물 구조(QW)가 복수로 형성되어 다중 양자우물(multi quantum well: MQW) 구조를 이룰 수 있다.
반도체 다층막(110)과 기판(100) 사이에는 버퍼층(102)이 개재될 수 있다. 버퍼층(102)은 기판(100)과 그 상부에 형성되는 반도체층의 격자부정합을 완화시키기 위하여 배치된다. 버퍼층(102)은 예를 들어 질화갈륨(GaN) 또는 질화알루미늄(AlN)과 같은 물질로 형성될 수 있으며 단일층 또는 다층으로 형성될 수도 있다.
상부 반도체층(116) 상에는 투명전극층(120)과, 반사 및 전극 역할을 하는 p형 전극(132)이 형성되어 있고, 하부 반도체층(112) 상에는 n형 전극(130)이 형성되어 있다.
투명전극층(120)은 전류 확산을 위한 층으로, 가시영역의 광에 대해 광 투과도가 높으면서 또한 전기전도도가 높은 물질로 이루어진다. 이러한 물질로는, 예를 들어 인듐 틴 옥사이드(ITO), 틴 옥사이드(SnO2), 또는 징크 옥사이드(ZnO)를 들 수 있다.
활성층(114)과 상부 반도체층(116)의 일부는 메사(mesa) 식각으로 제거되어, 저면에 하부 반도체층(112)의 일부가 노출되어 있다. 그리고, 메사 식각에 의해 노출된 하부 반도체층(112) 상에는 n형 전극(130)이 형성되어 있다.
p형 전극(132)과 접촉하고 있는 투명전극층(120)의 표면에는 전류 확산 패턴(125)이 형성되어 있다. 이 전류 확산 패턴(125)은 투명전극층(120)과 p형 전극(132)의 접촉 면적을 증가시켜 전류 스프레딩(current spreading) 효과를 증대시키는 역할을 한다. 즉, 투명전극층(120)과 p형 전극(132)의 접촉 면적을 증가시켜 전류가 흐르는 면적을 증가시키고 결과적으로 좁은 면적에 전류가 집중되는 전류 밀집 현상을 감소시킨다.
투명전극층(120) 표면의 패턴(125)은 도시된 것과 같이 톱니 모양의 패턴일 수 있고, 사각 또는 반구 요철 모양일 수도 있으며, 그 외 투명전극층(120)과 p형 전극의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 여러 가지 형태의 패턴일 수 있다. 또한, 상기 전류 확산 패턴(125)은 규칙적으로 배열될 수 있고, 경우에 따라서 불규칙적으로 배열될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위하여 나타내보인 단면도이다. 도 2와 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 전류 확산을 증가시키기 위한 패턴(125)이 상부 반도체층(116)의 표면에 형성되어 있다. 전류 확산 패턴(125)은 첫 번째 실시예의 경우와 마찬가지로 규칙적으로 혹은 불규칙적으로 배열된 여러 가지 요철 모양으로 형성될 수 있고, 또는 러프니스(roughness) 패턴일 수 있다. 상기 전류 확산 패턴(125)으로 인해 상부 반도체층(116)과 투명전극층(120)의 접촉 면적이 증가하고 이에 따라 전류 스프레딩 효과가 증대되어 전류의 밀집 현상이 완화될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들로서, 도 2와 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 먼저 질화물 발광 구조물이 형성될 기판(100)을 준비한다. 기판(100)은 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 사파이어(Al2O3) 기판 및 실리콘카바이드 기판과 같은 이종 기판 또는 질화물 기판과 같은 동종 기판일 수 있다. 기판(100)에 대해 습식세척을 하여 표면을 불순물을 제거할 수 있다.
다음에, 상기 기판(100) 상에 하부 반도체층(112), 활성층(114) 및 상부 반도체층(116)을 순차적으로 적층하여 발광 구조물을 형성한다. 상기 하부 및 상부 반도체층(112, 116) 및 활성층(114)은 BN, AlN, InN 또는 GaN과 같은 화합물 반도체로 형성할 수 있으며 통상의 반도체 공정 기술, 예를 들면 유기금속기상증착(MOCVD; Metal Oxide Chemical Vapor Deposition) 또는 분자선에피택시(MBE; Molecular Beam Epitaxy)와 같은 방법으로 형성할 수 있다.
활성층(114)은 하부 반도체층(112)을 통해 주입되는 전자와 상부 반도체층(116)을 통해 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하게 된다. 따라서, 활성층(114)은 요구되는 파장의 광, 예를 들어 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정된다. 하부 반도체층(112) 및/또는 상부 반도체층(116)은, 도시된 바와 같이 단일층으로 형성할 수 있으며, 또는 다층으로 형성할 수도 있다.
한편, 기판(100) 상에 하부 반도체층(112)을 성장시키기 전에, 기판(100)과의 격자정합을 향상시키기 위해 버퍼층(102)을 미리 형성할 수도 있다. 버퍼층(101)은 예를 들어 질화갈륨(GaN) 또는 질화알루미늄(AlN)과 같은 물질로 형성될 수 있으며 단일층 또는 다층으로 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상부 반도체층(116) 상에 발광셀이 형성될 영역을 한정하는 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상부 반도체층(116), 활성층(114) 및 하부 반도체층(112)을 차례로 식각한다. 상부 반도체층(116), 활성층(114) 및 하부 반도체층(112)에 대한 식각은 건식식각으로 수행할 수 있다.
다음에, 식각 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상부 반도체층 및 활성층에 대한 식각을 추가로 실시하여 하부 반도체층(112)의 일부 표면을 노출시킨다. 이때, 노출된 하부 반도체층(112)은 과도식각에 의해 도시된 것처럼 일정 두께 식각될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상부 반도체층(116) 상에 투명전극층(120)을 형성한다. 상기 투명전극층(26)은 비교적 높은 에너지밴드갭을 갖는 상부 반도체층(116)과의 접촉저항을 낮추는데 적절하면서 동시에 상기 활성층(114)에서 생성되는 광이 상부로 방출되기 위해 양호한 투광성을 갖는 물질로 형성될 것이 요구된다. 일반적으로 상기 투명전극층(120)은 Ni/Au의 이중층 구조를 주로 사용하며, 접촉저항은 비교적 높으나 양호한 투광성을 확보하기 위해 인듐주석산화물(ITO), 카드뮴주석산화물(CTO) 또는 티탄텅스텐질화물(TiWN)을 재료로 사용할 수 있다. 상기 투명전극층(120)은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition : CVD) 및 전자빔 증발법(E-beam evaporator)과 같은 공지의 증착방법 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 공정으로 형성할 수 있다.
다음에, 투명전극층(120)의 표면에 전류 확산 패턴(125)을 형성한다. 전류 확산 패턴은 투명전극층(120)의 전 표면에 형성할 수 있으나 이후 형성될 p형 전극과의 계면에 형성하는 것이 바람직하다. 투명전극층(120)과 p형 전극의 계면에만 전류 확산 패턴(125)을 형성하기 위해서는 먼저, 패턴이 형성되지 않을 영역을 마스킹하기 위한 마스크 패턴을 형성하여야 한다. 마스크 패턴을 형성한 다음에는 노출된 영역의 투명전극층을 일정 두께 선택적으로 식각하고 이후 마스크 패턴을 제거한다.
다음에, n형 전극(130) 및 p형 전극(132)을 상기 하부 반도체층(112) 및 투명전극층(120) 상에 형성한다. 상기 p형 전극(132)은 와이어 본딩을 통해 패키지의 리드프레임(lead frame) 상에 탑재될 최외곽 전극층으로서, 일반적으로 Au 또는 Au를 함유한 합금을 재료로 하여 화학기상증착법(CVD) 및 전자빔 증발법과 같은 공지의 증착 방법 또는 스퍼터링 등의 공정에 의해 형성할 수 있다.
n형 전극(130)은 하부 반도체층(112) 상에 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 단일 층 또는 복수 층으로 형성할 수 있다. n형 전극(130)은 화학기상증착법(CVD) 및 전자빔 증발법과 같은 공지의 증착방법 또는 스퍼터링 등의 공정에 의해 하부 반도체층(112) 상에 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상부 반도체층과 투명전극층의 계면, 또는 투명전극층과 p형 전극의 계면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하여 접촉 면적을 증가시킴으로써 전류 확산을 유도하여 발광 효율을 개선하는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
11, 100..... 기판 13, 112..... 하부 반도체층
15, 114..... 활성층 17, 116..... 상부 반도체층
19, 120..... 투명전극층 125..........전류 확산 패턴
130, 132.....전극

Claims (11)

  1. 기판, 상기 기판 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 제1 전극 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치된 제2 전극, 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 사이에 개재된 투명전극층을 포함하는 발광 소자에 있어서,
    상기 제2 도전형의 반도체층의 표면 및 상기 제2 전극 하부의 상기 투명전극층 표면 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 상기 제2 전극과 투명전극층의 접촉 면적을 증가시키는 전류 확산 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형은 p형인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층과 기판 사이에 개재된 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 확산 패턴은 제2 도전형의 반도체층의 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 확산 패턴은 상기 제2 전극과 투명전극층의 계면에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 순차적으로 성장시키는 단계;
    상기 제2 도전형의 반도체층 표면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하는 단계;
    상기 전류 확산 패턴이 형성된 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 패터닝하여 각 발광셀로 분리하는 단계;
    상기 제1 도전형의 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 제2 도전형의 반도체층 및 활성층을 식각하는 단계; 및
    상기 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층 상에 제1 도전형 및 제2 도전형의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층을 형성하기 전에,
    상기 기판 상에 상기 반도체층과 기판의 격자결함을 완화시키기 위한 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 투명전극층을 형성한 후 발광셀로 분리하는 단계 전에,
    상기 투명전극층의 표면에 요철을 형성하는 전류 확산 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
  9. 기판 상에 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 순차적으로 성장시키는 단계;
    상기 제2 도전형의 반도체층 상에 투명전극층을 형성하는 단계;
    상기 투명전극층의 표면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형의 반도체층, 활성층 및 제2 도전형의 반도체층을 패터닝하여 각 발광셀로 분리하는 단계;
    상기 제1 도전형의 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 제2 도전형의 반도체층 및 활성층을 식각하는 단계; 및
    상기 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층 상에 제1 도전형 및 제2 도전형의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층을 형성하기 전에,
    상기 기판 상에 상기 반도체층과 기판의 격자결함을 완화시키기 위한 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 투명전극층을 형성하는 단계 전에,
    상기 제2 도전형의 반도체층 표면에 요철 모양의 전류 확산 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자의 제조방법.

KR1020110062956A 2011-06-28 2011-06-28 광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법 KR20130007027A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110062956A KR20130007027A (ko) 2011-06-28 2011-06-28 광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110062956A KR20130007027A (ko) 2011-06-28 2011-06-28 광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130007027A true KR20130007027A (ko) 2013-01-18

Family

ID=47837684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110062956A KR20130007027A (ko) 2011-06-28 2011-06-28 광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130007027A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101081135B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR101064006B1 (ko) 발광소자
US9786814B2 (en) Ultraviolet light emitting device
US10784427B2 (en) Light-emitting diode device
US20130015465A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting device
KR20170037565A (ko) 발광소자, 발광소자 패키지 및 발광장치
US9178110B2 (en) Light-emitting device and method for manufacturing same
US10510926B2 (en) Ultraviolet light emitting diode and light emitting diode package
KR101125416B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR101745996B1 (ko) 발광소자
KR101449032B1 (ko) 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드소자 및 이의 제조 방법
KR102342713B1 (ko) 발광 소자
KR102234117B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR20130007027A (ko) 광 추출 효율이 개선된 발광 소자 및 그 제조방법
KR101267437B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조방법
KR102353844B1 (ko) 자외선 발광소자 및 발광소자 패키지
KR102322696B1 (ko) 자외선 발광소자 및 발광소자 패키지
KR102330022B1 (ko) 발광소자 및 발광소자 패키지
KR102561565B1 (ko) 발광소자 및 발광소자 패키지
KR102356516B1 (ko) 발광소자 및 발광소자 패키지
KR102430965B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR102328477B1 (ko) 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛
KR102346649B1 (ko) 발광 소자 및 이를 구비한 발광 소자 패키지
KR102158576B1 (ko) 자외선 발광소자 및 이를 구비하는 발광소자 패키지
KR20170027122A (ko) 발광소자 및 발광소자 패키지

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
NORF Unpaid initial registration fee