KR20130106675A - 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드 - Google Patents

질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR20130106675A
KR20130106675A KR1020120028400A KR20120028400A KR20130106675A KR 20130106675 A KR20130106675 A KR 20130106675A KR 1020120028400 A KR1020120028400 A KR 1020120028400A KR 20120028400 A KR20120028400 A KR 20120028400A KR 20130106675 A KR20130106675 A KR 20130106675A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
layer
semiconductor layer
electrode
emitting diode
Prior art date
Application number
KR1020120028400A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101910556B1 (ko
Inventor
서원철
갈대성
예경희
Original Assignee
서울반도체 주식회사
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 서울반도체 주식회사 filed Critical 서울반도체 주식회사
Priority to KR1020120028400A priority Critical patent/KR101910556B1/ko
Publication of KR20130106675A publication Critical patent/KR20130106675A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101910556B1 publication Critical patent/KR101910556B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/10—Semiconductor 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 light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/20—Semiconductor 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/36—Semiconductor 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
    • H01L33/38—Semiconductor 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/36—Semiconductor 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
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/42—Transparent materials

Landscapes

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

Abstract

질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드가 개시된다. 이 발광 다이오드는, 복수의 관통홀들을 갖는 질화갈륨 기판; 질화갈륨 기판 상에 위치하는 제1 도전형 콘택층; 제1 도전형 콘택층 상에 위치하는 제1 절연 요소들; 상기 제1 절연 요소들 사이의 상기 제1 도전형 콘택층에 접촉함과 아울러, 제1 절연요소들을 덮는 제1 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층 상부에 위치하는 제2 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층; 관통홀들을 통해 제1 도전형 콘택층에 전기적으로 접속된 제1 전극을 포함한다. 이에 따라, 결정 결함이 적으며, 발광 면적 감소를 방지할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.

Description

질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE HAVING GALLIUM NITRIDE SUBSTRATE}
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드는 사파이어 기판 상에 질화갈륨계 반도체층들을 성장시켜 제작된다. 그러나 사파이어 기판과 질화갈륨층은 열팽창 계수 및 격자 상수의 차이가 커서 성장된 질화갈륨층 내에 선단형 전위(threading dislocation)와 같은 결정 결함이 많이 발생된다. 이러한 결정 결함은 발광 다이오드의 전기적 광학적 특성을 향상시키는 것을 어렵게 만든다.
나아가, 상기 사파이어 기판은 전기적으로 절연성이므로 전극들이 기판 상부에 위치하는 수평형 구조의 발광 다이오드가 제작된다. 수평형 구조의 발광 다이오드는 전극 형성을 위해 활성 영역 일부를 제거하기 때문에 면적 손실이 크고, 또한 전극에 의한 광 손실이 크다. 한편, 수평형 구조의 발광 다이오드의 문제점을 해결하기 위해 플립칩 방식의 발광 다이오드가 사용되고 있다. 플립칩 방식의 발광 다이오드는 기판을 통해 광을 방출함으로써 전극에 의한 광 손실을 줄일 수 있다. 그러나 이 플립칩 발광 다이오드 또한 전극 형성을 위해 활성 영역을 제거해야 하므로 면적 손실이 발생한다.
한편, 발광 다이오드의 폭은 반도체층들의 두께에 비해 상당히 넓다. 예컨대, 반도체층들의 두께는 대략 4um이지만, 발광 다이오드의 폭은 350um 내지 1mm이다. 따라서, 전류가 넓은 활성 영역에 걸쳐 고르게 분산되지 못하고 일부 영역, 특히 전극 패드가 위치하는 영역에 집중되며, 그 결과 발광 효율이 감소된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 결정 결함을 감소시켜 발광 효율을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 발광 면적이 감소되는 것을 방지할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 활성영역에 전류를 고르게 분산시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드는, 복수의 관통홀들을 갖는 질화갈륨 기판; 상기 질화갈륨 기판 상에 위치하는 제1 도전형 콘택층; 상기 제1 도전형 콘택층 상에 위치하는 제1 절연 요소들; 상기 제1 절연 요소들 사이의 상기 제1 도전형 콘택층에 접촉함과 아울러, 상기 절연요소들을 덮는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상부에 위치하는 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층; 상기 관통홀들을 통해 상기 제1 도전형 콘택층에 전기적으로 접속된 제1 전극을 포함한다.
상기 제1 도전형 콘택층과 상기 제1 전극의 접촉부는 상기 발광 요소 아래에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 제1 절연 요소가 전류 흐름을 차단하여 전류 분산을 돕는다. 더욱이, 상기 관통홀들은 상기 발광 요소의 하부면까지 연장할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극과 상기 질화갈륨 기판 사이에 반사기가 위치할 수 있다. 또한, 상기 반사기는 상기 관통홀 내로 연장될 수 있다.
상기 발광 다이오드는 또한, 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속하는 제2 전극 패드를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 전극 패드는 상기 발광 요소 상부에 발광 요소와 중첩되도록 위치할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 전극 패드 하부에 전류가 집중되는 것을 완화할 수 있다.
나아가, 상기 발광 다이오드는 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 패드 사이에 위치하는 투명 도전층을 더 포함할 수 있으며, 또한, 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 투명 도전층 사이에 위치하는 제2 절연 요소들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 절연 요소들 각각은 중심이 제1 절연요소들 사이의 영역에 중첩되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 전류를 더욱 분산시킬 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드는 수평 단면이 다각형 형상 또는 원형 형상을 가질 수 있다. 원형 형상에 가까워질수록 측면을 통한 광 추출 효율이 개선된다.
상기 발광 다이오드는 또한, 상기 제1 전극 하부에 위치하는 본딩 패드를 더 포함할 수 있다. 상기 본딩 패드는 발광 다이오드를 인쇄회로기판이나 리드프레임 등에 실장할 때 접합용으로 사용되며, 또한 발광 다이오드에서 생성된 열을 전달하여 발광 다이오드의 방열 특성을 개선한다.
질화갈륨 기판을 채택함으로써 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 결정 결함을 감소시켜 발광 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극이 질화갈륨 기판을 통해 제1 도전형 반도체층에 접속하므로, 제1 전극 형성에 따른 발광 면적 감소를 방지할 수 있다. 나아가, 상기 제1 전극이 콘택층과 접촉하는 접촉부가 제1 절연 요소들 하부에 위치하므로 활성영역에 고르게 전류를 분산시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 다양한 예들을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 다이오드는, 질화갈륨 기판(21), 제1 도전형 콘택층(23), 제1 절연 요소들(27), 제1 도전형 반도체층(29), 활성층(31), 제2 도전형 반도체층(33) 및 제1 전극(43)을 포함한다. 나아가, 상기 발광 다이오드는, 제2 절연 요소들(35), 투명 도전층(37), 제2 전극 패드(39), 반사기(41) 및 본딩 패드(45)를 더 포함할 수 있다.
상기 질화갈륨 기판(21)은 대략 100~300um의 두께를 가질 수 있다. 상기 질화갈륨 기판(21)은 관통홀(21a)을 갖는다. 도시한 바와 같이 상기 질화갈륨 기판(21a)에 복수의 관통홀들(21a)이 형성될 수 있다.
제1 도전형 콘택층(23)은 상기 질화갈륨 기판(21) 상에 위치한다. 제1 도전형 콘택층(23)은 예컨대 n형 질화갈륨층일 수 있다. 상기 관통홀들(21a)은 도시한 바와 같이 제1 도전형 콘택층(23)을 관통할 수도 있으나, 제1 도전형 콘택층(23)이 관통홀들(21a)의 바닥면을 형성할 수도 있다.
상기 제1 절연 요소들(27)은 상기 제1 도전형 콘택층(23) 상에 위치한다. 제1 절연 요소들(27)은 예컨대 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 덧붙여, 제1 절연 요소들(27)은 아일랜드 형상 또는 스트라이프 형상으로 배열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 메쉬 형상으로 서로 연결될 수도 있다. 상기 제1 절연 요소들(27) 사이에 제1 도전형 콘택층(23)이 노출된다.
상기 제1 도전형 반도체층(29)은 상기 제1 절연 요소들(27)을 덮는다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(29)은 상기 제1 도전형 콘택층(23)에 접촉한다. 즉, 상기 제1 절연 요소들(27)이 제1 도전형 콘택층(23)과 제1 도전형 반도체층(29) 사이에 위치한다. 상기 제1 도전형 반도체층(29)은 제1 도전형 콘택층(23)과 동일하게 n형 GaN층으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 종류의 질화갈륨계 반도체층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
상기 활성층(31)은 단일 양자우물구조 또는 다중 양자우물구조를 가질 수 있다. 상기 활성층(31)은 제1 도전형 반도체층(29)과 제2 도전형 반도체층(33) 사이에 위치하며, 요구되는 파장의 광을 생성한다.
한편, 상기 제2 도전형 반도체층(33)은 p형 질화갈륨계 반도체층으로 형성되며 단일층 또는 다중층일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(33)은 활성층(31) 상에 위치한다.
상기 제1 도전형 반도체층(29), 활성층(31) 및 제2 도전형 반도체층(33)은 질화갈륨 기판(21) 상에서 성장된 반도체층들로 형성되며, 따라서 전위밀도가 약 5E6/cm2 이하일 수 있다. 이에 따라, 발광 효율이 우수하고 고전류 구동에 적합한 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
상기 관통홀들(21a)은 도시한 바와 같이 제1 절연 요소들(27) 하부에 위치한다. 즉, 관통홀(21a)의 상단은 상기 제1 절연 요소(27)에 접하거나 또는 상기 제1 절연 요소(27)의 바로 아래에 위치할 수 있다. 상기 관통홀(21a)의 상단은 대응하는 제1 절연 요소(27)의 하부 영역 내에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 관통홀들(21a)은 상기 제1 절연 요소들(27)의 형상에 따라 아일랜드 형상 또는 스트라이프 형상으로 배열될 수 있다. 이들 관통홀들(21a)은 기판(21)의 상부면측에서 하부면으로 갈수록 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 전극(43)은 상기 관통홀들(21a)을 통해 제1 도전형 콘택층(23)에 전기적으로 접속된다. 상기 제1 전극(43)은 상기 관통홀들(21a)을 채울 수 있다.
한편, 반사기(41)는 상기 제1 전극(43)과 기판(21) 사이에 위치한다. 상기 반사기(41)는 또한 관통홀들(21a)의 측벽을 덮을 수 있다. 상기 관통홀들(21a) 내부에 위치하는 반사기(41)는 기판(21) 하부면에 위치하는 반사기와 동일 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 각각 별개의 공정에 의해 형성될 수도 있다.
상기 반사기(41)는 활성층(31)에서 생성된 광을 반사시키며, 따라서 광이 제1 전극(43)에 흡수되어 손실되는 것을 방지한다. 상기 반사기(41)는 Ag 또는 Al과 같은 반사 금속층으로 형성되거나 옴니디렉셔널 반사기 또는 분포 브래그 반사기로 형성될 수 있다. 분포 브래그 반사기는 굴절률이 다른 유전층들을 교대로 적층하여 형성될 수 있으며, 예컨대 SiO2와 TiO2를 교대로 적층하여 형성될 수 있다. 상기 반사기(41)가 분포 브래그 반사기일 경우, 제1 전극(43)이 제1 도전형 콘택층(23)에 접촉할 수 있도록 상기 분포 브래그 반사기에 개구부가 형성된다.
상기 제1 전극(43)은 상기 관통홀(21a) 내에서 상기 제1 도전형 콘택층(23)에 전기적으로 접속된다. 상기 제1 전극(43)은 상기 반사기(41)를 통해 제1 도전형 콘택층(23)에 전기적으로 접속될 수도 있으며, 직접 접속될 수도 있다. 상기 제1 전극(43) 또는 상기 반사기(43)는 제1 도전형 콘택층(23)에 접속하기 위한 오믹 금속층을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 제1 전극(43)이 제1 도전형 콘택층(23)에 전기적으로 접속되는 접촉부는 상기 제1 절연 요소(27) 하부에 위치할 수 있는데, 이에 따라, 상기 제1 절연 요소(27)가 제1 전극(43)으로부터 바로 위로 이동하는 전자의 이동을 차단하여 전류를 분산시칼 수 있다.
한편, 상기 제2 도전형 반도체층(33) 상에 제2 전극 패드(39)가 위치할 수 있다. 상기 제2 전극 패드(39)는 제1 절연 요소(27)와 중첩되도록 위치할 수 있으며, 따라서 제2 전극 패드(39) 영역 하부에 전류가 집중되는 것을 완화할 수 있다.
한편, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 상기 제2 전극 패드(39)로부터 전극 연장부(39a)가 연장할 수 있다. 전극 연장부(39a)에 의해 전류가 넓은 영역에 걸쳐 고르게 분산될 수 있다. 또한, 상기 전극 연장부(39a)는 대체로 제1 절연 요소들(27) 상에 주로 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제2 전극 패드(39)와 상기 제2 도전형 반도체층(33) 사이에 투명 도전층(37)이 위치할 수 있다. 상기 투명 도전층(37)은 ITO나 ZnO와 같은 도전성 산화물층 또는 Ni/Au와 같은 금속층으로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 투명 도전층(37)과 상기 제2 도전형 반도체층(33) 사이에 제2 절연 요소들(35)이 위치할 수 있다. 상기 제2 절연 요소들(35)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다. 상기 제2 절연 요소들(35)은 그 중심이 상기 제1 절연 요소들(27) 사이의 영역에 중첩하도록 배치될 수 있다. 나아가, 상기 제2 절연 요소들(35)의 일측 가장자리는 상기 제1 절연 요소들(27)과 중첩될 수 있다. 이에 따라, 제1 절연 요소들(27)의 가장자리 근처에서 전류가 집중되는 것을 완화하여 전류를 더욱 분산시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(43) 하부에 본딩 패드(45)가 위치할 수 있다. 상기 본딩 패드(45)는 공융 본딩에 적합한 금속물질, 예컨대 Au-Sn으로 형성될 수 있다. 상기 본딩 패드(45)는 발광 다이오드를 인쇄회로기판이나 리드프레임에 실장하기 위해 사용될 수 있으며, 열전도율이 높기 때문에 발광 다이오드의 열을 잘 전달할 수 있어 방열 효율을 개선한다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(43)은 관통홀들(21a)을 통해 제1 도전형 콘택층(23)에 접속한다. 따라서, 상기 제1 전극(43)을 형성하기 위해 활성층(29)을 제거할 필요가 없으며, 이에 따라 발광 면적 감소를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드의 다양한 예들을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 여기서, 발광 다이오드의 외형 형상은 발광 다이오드의 수평 단면 형상을 나타낸다.
도 2(a)를 참조하면, 상기 발광 다이오드는 직사각형 형상을 갖는다. 또한, 상기 발광 다이오드는 제2 전극 패드들(39)과 전극 연장부(39a)를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 제2 전극 패드들(39)은 제1 절연 요소들(도 1의 27)과 중첩되도록 배치된다. 또한, 상기 전극 연장부(39a)의 대부분의 영역, 예를 들어 전체 연장부 면적의 1/2 이상이 제1 절연 요소들(27)과 중첩되는 것이 바람직하다.
도 2(b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 수평 단면이 육각형 형상을 갖는다. 상기 발광 다이오드는 제1 전극 패드들(49)과 함께 육각형 형상의 외주부를 따라 연장하는 전극 연장부(49a)를 갖는다. 나아가, 상기 발광 다이오드는 더미 전극(49b)을 포함할 수 있다. 상기 더미 전극(49b)는 상기 제1 전극 패드들(49) 및 전극 연장부(49a)와 동일 물질로 동일 공정에서 형성될 수 있다. 상기 더미 전극(49b)은 전극 연장부(49a)로 둘러싸인 영역의 중앙에 위치하여 발광 다이오드 내 전류 분산을 돕는다.
도 2(c)를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드는 수평 단면이 원형 형상을 갖는다. 상기 발광 다이오드는 제1 전극 패드들(99)과 함께 원형 형상의 외주부를 따라 연장하는 전극 연장부(59a)를 갖는다. 나아가, 상기 발광 다이오드는 더미 전극(59b)을 포함할 수 있다. 상기 더미 전극(59b)는 상기 제1 전극 패드들(59) 및 전극 연장부(59a)와 동일 물질로 동일 공정에서 형성될 수 있다. 상기 더미 전극(59b)은 전극 연장부(59a)로 둘러싸인 영역의 중앙에 링 형상으로 위치하여 발광 다이오드 내 전류 분산을 돕는다.
발광 다이오드의 외형 형상은 사각형이나 육각형에 한정되는 것은 아니며 다른 다각형 형상을 가질 수 있으며, 나아가 원형 형상에 한정되는 것이 아니라 타원 형상 등 다양한 곡선 형상을 가질 수 있다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 평면도들이다.
도 3을 참조하면, 질화갈륨 기판(21) 상에 제1 도전형 콘택층(23)이 형성된다. 상기 제1 도전형 콘택층(23)은 MOCVD나 MBE 기술을 이용항 n형 GaN층으로 형성될 수 있다. 이어서, 상기 제1 도전형 콘택층(23) 상에 제1 절연 요소들(27)이 형성된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제1 절연 요소들(27)은 아일랜드 형상(a) 또는 스트라이프 형상(b)으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 메쉬 형상으로 서로 연결될 수도 있다. 상기 제1 절연 요소들(27)은 상기 제1 도전형 콘택층(23) 상에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 형성한 후, 사진 및 식각 공정을 이용하여 이들을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 절연 요소들(27) 사이에 제1 도전형 콘택층(23)이 노출된다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 도전형 콘택층(23) 및 상기 제1 절연 요소들(27)을 덮는 제1 도전형 반도체층(29)이 형성된다. 상기 제1 도전형 반도체층(29)은 제1 도전형 콘택층(23)과 동일한 질화갈륨계 반도체층, 예컨대 n형 GaN층으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 제1 도전형 반도체층(29)은 상기 GaN층과 다른 질화갈륨계 반도체층 또는 상기 GaN층에 더하여 다중층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(29) 상에 활성층(31) 및 제2 도전형 반도체층(33)이 성장된다. 상기 활성층(31)은 단일 양자우물 구조 또는 다중 양자우물 구조를 갖도록 형성되며, 상기 제2 도전형 반도체층(33)은 단일층 또는 다중층으로 형성되며, p형 질화갈륨계 반도체층으로 형성된다. 상기 제1 도전형 반도체층(29), 활성층(31) 및 제2 도전형 반도체층(33)은 MOCVD 또는 MBE 기술을 이용하여 연속적으로 성장될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제2 도전형 반도체층(33) 상에 제2 절연 요소들(35)이 형성된다. 상기 제2 절연 요소들(35)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 증착한 후, 이를 사진 및 식각 공정을 이용하여 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 절연 요소들(35) 각각의 중심이 상기 제1 절연 요소들(27) 사이의 영역에 중첩되도록 상기 제2 절연 요소들(35)을 형성하는 것이 바람직하다. 더욱이, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제2 절연 요소(35)는 그 일측 가장자리가 상기 제1 절연 요소(27)와 중첩하도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 절연 요소(35)의 폭이 제1 절연 요소(27)의 폭보다 작은 것으로 도시하였으나, 제2 절연 요소(35)의 폭이 제1 절연 요소(27)의 폭과 동일하거나 그보다 더 클 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 제2 절연 요소들(35) 및 상기 제2 도전형 반도체층(33)을 덮는 투명 도전층(37)이 형성된다. 상기 투명 도전층(37)은 상기 제2 도전형 반도체층(33)에 오믹 콘택한다. 이어서, 상기 투명 도전층(37) 상에 제2 전극 패드(39) 및 전극 연장부(도시하지 않음)가 형성된다.
도 8을 참조하면, 그 후, 기판(21) 하부면이 평탄화될 수 있다. 기판(21) 하부면은 연마, 래핑 및 폴리싱 공정을 통해 평탄화될 수 있다. 질화갈륨 기판(21)은 사파이어 기판에 비해 연질이기 때문에, 기판(21)의 하부가 상대적으로 쉽게 제거될 수 있다. 대체로 평탄화 후의 기판(21)의 두께는 100~300um의 범위 내일 수 있다. 덧붙여, 화학기계적 폴리싱(CMP) 공정이 수행되어 표면을 경면화할 수도 있으나, 이 공정은 생략될 수도 있다.
일반적으로, 종래의 발광 다이오드 제조에 있어서, 기판 하부면을 평탄화하기 전에 상기 제2 도전형 반도체층(33) 및 활성층(31)을 부분적으로 제거하여 제1 도전형 반도체층(29)을 노출시키는 공정, 예컨대 메사 공정이 수행된다. 그러나 본 실시예에 있어서, 제2 도전형 반도체층(33) 및 활성층(31)을 제거하여 제1 도전형 반도체층(29)을 노출시키는 공정은 생략된다.
이어서, 상기 질화갈륨 기판(21)을 관통하는 관통홀들(21a)이 형성된다. 상기 관통홀들(21a)은 사진 및 식각 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 기판(21) 하부면에 실리콘 산화막 등의 식각 마스크 패턴을 형성되고, 이를 이용하여 질화갈륨 기판(21)을 식각할 수 있다. 상기 질화갈륨 기판(21)은 건식 식각 기술, 또는 황산, 인산, 질산이나 이들의 혼합 용액을 이용한 습식 식각 기술, 혹은 건식 식각 기술과 습식 식각 기술을 함께 사용하여 식각될 수 있다.
상기 관통홀들(21a)은 기판(21a) 하부면에서 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 질화갈륨 기판(21)을 식각하는 동안 제1 도전형 콘택층(23)의 두께 일부 또는 두께 전부가 함께 식각될 수 있다. 이때, 상기 관통홀들(21a)은 각각 제1 절연 요소(27) 하부에 위치하므로, 제1 절연 요소(27)가 식각 정지막으로 사용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 관통홀들(21a)이 형성된 후, 기판(21) 하부면에 반사기(41)가 형성된다. 상기 반사기(41)는 관통홀들(21a) 내부에도 형성되어 관통홀들(21a)의 측벽을 덮을 수 있다. 상기 반사기(41)가 절연성인 경우, 상기 반사기(41)는 제1 도전형 콘택층(23)을 노출시키는 개구부들을 갖도록 형성된다. 이들 개구부들은 사진 및 식각 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 반사기(41)는 앞서 설명한 바와 같이, 반사 금속층, 또는 옴니디렉셔널 반사기 또는 분포 브래그 반사기일 수 있다. 상기 반사기(41)가 도전성인 경우, 상기 반사기(41)는 상기 제1 도전형 콘택층(23)에 오믹 콘택한다.
상기 반사기(41)가 형성된 후, 제1 전극(43)이 형성된다. 상기 제1 전극(43)은 제1 도전형 반도체층(23)에 전기적으로 접속된다. 상기 제1 전극(43)은 도금 공정을 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 관통홀(21a)을 채울 수도 있다.
한편, 상기 제1 전극(43)에 더하여 발광 다이오드를 실장하기 위한 본딩 패드(45)가 제1 전극(43) 하부에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 관통홀들(21a)을 형성하는 동안, 투명도전층(35) 또는 제2 전극 패드(39)를 보호하기 위해 이들을 덮는 보호층이 형성될 수 있다. 나아가, 제2 절연 요소들(35), 투명 도전층(35) 및 제2 전극 패드(39)가 형성된 후에 기판(21)에 관통홀들(21a)이 형성되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 공정 순서를 변경할 수 있다. 예컨대, 상기 투명 도전층(35) 및 제2 전극 패드(39)는 상기 제1 전극(43)이 형성된 후에 형성될 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들 및 특징들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 위에서 설명한 실시예들 및 특징들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.

Claims (11)

  1. 복수의 관통홀들을 갖는 질화갈륨 기판;
    상기 질화갈륨 기판 상에 위치하는 제1 도전형 콘택층;
    상기 제1 도전형 콘택층 상에 위치하는 제1 절연 요소들;
    상기 제1 절연 요소들 사이의 상기 제1 도전형 콘택층에 접촉함과 아울러, 상기 제1 절연요소들을 덮는 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상부에 위치하는 제2 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 위치하는 활성층;
    상기 관통홀들을 통해 상기 제1 도전형 콘택층에 전기적으로 접속된 제1 전극을 포함하는 발광 다이오드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 도전형 콘택층과 상기 제1 전극의 접촉부는 상기 발광 요소 아래에 위치하는 발광 다이오드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 관통홀들은 상기 발광 요소의 하부면까지 연장하는 발광 다이오드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 질화갈륨 기판 사이에 위치하는 반사기를 더 포함하는 발광 다이오드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 반사기는 상기 관통홀 내로 연장된 발광 다이오드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 접속하는 제2 전극 패드를 더 포함하되,
    상기 제2 전극 패드는 상기 발광 요소 상부에 발광 요소와 중첩되도록 위치하는 발광 다이오드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 패드 사이에 투명 도전층을 더 포함하는 발광 다이오드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 투명 도전층 사이에 위치하는 제2 절연 요소들을 더 포함하는 발광 다이오드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 절연 요소들 각각은 중심이 제1 절연요소들 사이의 영역에 중첩되도록 배치된 발광 다이오드.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 수평 단면이 다각형 형상 또는 원형 형상을 갖는 발광 다이오드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 하부에 위치하는 본딩 패드를 더 포함하는 발광 다이오드.
KR1020120028400A 2012-03-20 2012-03-20 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드 KR101910556B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120028400A KR101910556B1 (ko) 2012-03-20 2012-03-20 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120028400A KR101910556B1 (ko) 2012-03-20 2012-03-20 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130106675A true KR20130106675A (ko) 2013-09-30
KR101910556B1 KR101910556B1 (ko) 2018-10-22

Family

ID=49454476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120028400A KR101910556B1 (ko) 2012-03-20 2012-03-20 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101910556B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015170848A1 (ko) * 2014-05-08 2015-11-12 엘지이노텍 주식회사 발광소자
WO2017213455A1 (ko) * 2016-06-10 2017-12-14 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자
CN109346405A (zh) * 2018-11-23 2019-02-15 江苏新广联半导体有限公司 一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法
CN113921677A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 南昌大学 一种AlGaInN发光二极管的接触结构

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4072352B2 (ja) 2002-02-05 2008-04-09 住友電気工業株式会社 窒化物系化合物半導体素子及びその作製方法
KR101020974B1 (ko) 2010-03-17 2011-03-09 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015170848A1 (ko) * 2014-05-08 2015-11-12 엘지이노텍 주식회사 발광소자
US10043947B2 (en) 2014-05-08 2018-08-07 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device
WO2017213455A1 (ko) * 2016-06-10 2017-12-14 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자
CN109328399A (zh) * 2016-06-10 2019-02-12 Lg伊诺特有限公司 半导体器件
US20190157504A1 (en) * 2016-06-10 2019-05-23 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device
US10636939B2 (en) 2016-06-10 2020-04-28 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device
CN109328399B (zh) * 2016-06-10 2022-08-23 苏州立琻半导体有限公司 半导体器件
CN109346405A (zh) * 2018-11-23 2019-02-15 江苏新广联半导体有限公司 一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法
CN109346405B (zh) * 2018-11-23 2021-12-03 江苏新广联科技股份有限公司 一种GaN基SBD倒装芯片的制备方法
CN113921677A (zh) * 2021-09-30 2022-01-11 南昌大学 一种AlGaInN发光二极管的接触结构

Also Published As

Publication number Publication date
KR101910556B1 (ko) 2018-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9281446B2 (en) Light-emitting diode and method for manufacturing same
US9391239B2 (en) Light emitting diode
US9793440B2 (en) Light emitting diode having electrode pads
US9425359B2 (en) Light emitting diode
KR101691589B1 (ko) 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
JP5869678B2 (ja) 発光ダイオード及びそれを製造する方法
KR100659373B1 (ko) 패터닝된 발광다이오드용 기판 및 그것을 채택하는 발광다이오드
US8878220B2 (en) Light emitting diode with improved luminous efficiency
TWI569470B (zh) 發光二極體及其製造方法
US20130087764A1 (en) Gan based group iii-v nitride semiconductor light-emitting diode and method for fabricating the same
KR20160016361A (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
KR20120053571A (ko) 복수의 메사 구조체를 갖는 발광 다이오드 칩
KR101679395B1 (ko) 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
KR20160036862A (ko) 발광 소자 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 발광 소자
KR101910556B1 (ko) 질화갈륨 기판을 갖는 발광 다이오드
KR20160098126A (ko) 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법
KR20110132161A (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조방법
KR101171330B1 (ko) 개선된 발광 효율을 갖는 발광 다이오드
KR101826949B1 (ko) 발광 다이오드
KR102217128B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
KR20150037215A (ko) 넓은 지향각을 갖는 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101859476B1 (ko) 질화물 반도체 발광 소자의 제조 방법
KR20160121793A (ko) 발광 다이오드
KR20110085727A (ko) 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법
KR20120073396A (ko) 발광 다이오드 및 그의 제조 방법

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