KR20150004649A - Semiconductor device including transparent electrode and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투명전극을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device including a transparent electrode and a manufacturing method thereof.
투명전극은 LED, 태양전지, 의료용 자외선 소독기, 수산업 등 다양한 분야에서 이용되고 있고, 점점 그 응용 분야와 그 수요가 증대되는 추세에 있다. 특히, 투명전극은 LED 분야에서 많이 이용되고 있고, LED에 적용되는 현재의 투명전극기술은 가시광 영역(400nm-800nm)과 전체 자외선 영역(10nm-400nm) 중 일부 영역(365nm~400nm)까지 적용될 수 있는 ITO(Indium Tin Oxide) 기반의 기술이 주를 이루고 있다.Transparent electrodes are used in various fields such as LED, solar cell, medical ultraviolet sterilizer, and fishery industry, and their application fields and their demand are increasing. In particular, transparent electrodes are widely used in the LED field, and current transparent electrode technology applied to LEDs can be applied to some regions (365 nm to 400 nm) of the visible light region (400 nm-800 nm) and the entire ultraviolet region (10 nm-400 nm) Based ITO (Indium Tin Oxide) based technology.
최근에는, 자외선 영역의 빛을 발생시키는 UV LED에 대한 수요가 급속히 증가하고 있으나, 자외선 영역에서 고전도성과 고투과도를 나타내는 투명전극이 현재까지 개발되지 못하여, 자외선 LED는 상용화되기 어려운 실정이다. In recent years, there is a rapid increase in demand for UV LEDs that emit light in the ultraviolet region. However, since transparent electrodes exhibiting high conductivity and high transmittance in the ultraviolet region have not been developed so far, ultraviolet LEDs are difficult to commercialize.
예컨대, 현재 가장 많이 이용되고 있는 ITO 투명전극이 형성된 UV LED의 경우에, 활성층에서 생성된 단파장의 자외선 영역(10nm~320nm)의 빛은 대부분 ITO에서 흡수되어, ITO를 투과하여 외부로 추출되는 빛이 1%정도에 불과하다.For example, in the case of a UV LED in which an ITO transparent electrode is most widely used at present, light of a short wavelength ultraviolet region (10 nm to 320 nm) generated in the active layer is mostly absorbed in ITO, Is only about 1%.
도 1은 종래기술에 따른 LED 구조에서의 투과도를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing transmittance in a conventional LED structure.
P-GaN 반도체층에 종래의 ITO 투명전극을 형성한 경우의 투과도를 도시한 것이다.And the conventional ITO transparent electrode is formed on the P-GaN semiconductor layer.
도시된 바와 같이, 파장이 350nm 이상인 영역에서는 80% 이상의 투과도를 나타내지만, 단파장의 자외선 영역에서는 투과도가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 116nm 이하의 단파장 영역에서는 투과도가 20%이하로 감소하고 있다.As shown in the figure, the transmittance in the region having a wavelength of 350 nm or more is 80% or more, but the transmittance in the ultraviolet region in a short wavelength is drastically reduced. In particular, in the short wavelength region of 116 nm or less, the transmittance is reduced to 20% or less.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 종래기술은 p-AlGaN와 같은 반도체층위에 투명전극을 형성하지 않고, 금속 전극 패드를 직접 형성하였으나, 금속과 반도체층 사이의 일함수의 차이가 너무 커서 오믹 접촉(Ohmic Contact)이 이루어지지 않는 문제점이 있다. 또한, 전류가 금속 전극 패드에 집중되고 활성층 전체로 공급되지 않아 활성층에서 발생되는 빛의 양이 현저하게 감소하는 문제점이 발생한다. Another conventional technique for solving this problem is to form a metal electrode pad directly without forming a transparent electrode on a semiconductor layer such as p-AlGaN. However, since the work function difference between the metal and the semiconductor layer is too large, There is a problem that contact is not made. Also, the current is concentrated on the metal electrode pads and is not supplied to the entire active layer, so that the amount of light generated in the active layer is significantly reduced.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 다양한 연구들이 진행되고 있으나, 아직까지 자외선 영역에서 고전도성과 고투과도를 동시에 나타내는 투명전극은 개발되지 못한 상태이다. 이는 물질의 전도성과 투과도는 서로 트레이드 오프관계를 가지고 있기 때문이다. 자외선 영역에서 이용될 수 있을 만큼 높은 투과도를 가지는 물질은 큰 밴드갭(band-gap)을 가지므로, 전극으로 이용되기에는 전도성이 매우 낮고, 반도체 물질과 오믹 접촉이 이루어지지 않아 전극으로 이용하는 것이 불가능하다.In order to solve this problem, various studies have been carried out, but a transparent electrode showing high conductivity and high transmittance simultaneously in the ultraviolet region has not been developed yet. This is because the conductivity and permeability of the material have a trade-off relationship with each other. Since a material having a high transmittance to be used in the ultraviolet region has a large band gap, conductivity is very low to be used as an electrode, and an ohmic contact with a semiconductor material is not made, Do.
이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 기술의 일예로서, 투명전극을 은(Ag) 박막으로 형성하는 기술이 한국특허출원 제 10-2007-0097545 호로서 출원되었다. 그러나, 이러한 종래 기술에서 은(Ag)을 이용하여 투명전극을 형성하는 경우, 오믹 접촉이 이루어지도록 반도체층 위에 은(Ag)을 얇게 증착하는 것이 매우 어려울 뿐만 아니라, 은(Ag)을 반도체층 위에 얇게 증착한다 하더라도 한국특허출원 제 10-2007-0097545 호 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, 빛의 파장이 420nm 이하인 영역에서는 투과도가 80%이하로 급격히 하락하고, 빛의 파장이 380nm 이하인 영역에서는 투과도가 50% 이하로 감소하여, 종래의 ITO 전극과 투과도에서 차이가 없어, 실질적으로 자외선 영역의 투과도 개선을 기대하기 어렵다.As an example of the proposed technique for solving such a problem, a technique of forming a transparent electrode into a thin film of silver (Ag) has been filed as Korean Patent Application No. 10-2007-0097545. However, in the case of forming a transparent electrode using silver (Ag) in such a conventional technique, it is very difficult to deposit thin silver (Ag) on the semiconductor layer so that ohmic contact is formed, Even in the case of thin deposition, as shown in the graph of FIG. 4, in the region where the wavelength of light is 420 nm or less, the transmittance sharply drops to 80% or less, and in the region where the wavelength of light is 380 nm or less The transmittance is reduced to 50% or less, and there is no difference in the transmittance between the conventional ITO electrode and the transmittance of the ultraviolet region is hardly expected to be substantially improved.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가시광 영역뿐만 아니라, 단파장의 자외선 영역에서도 고투과도와 고전도성을 나타내며, 반도체층과 양호한 오믹 접촉 특성을 나타내는 투명전극을 포함하는 반도체 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device including a transparent electrode which exhibits high transmittance and high conductivity not only in a visible light region but also in an ultraviolet region of a short wavelength, And a manufacturing method thereof.
아울러, 개선된 투명전극을 포함하는 발광소자, 유기 발광소자, 수광소자 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a light emitting device, an organic light emitting device, a light receiving device, and a method of manufacturing the same, which include an improved transparent electrode.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 반도체 소자는 반도체 층 및 상기 반도체층에 일면이 접촉된 투명 전극을 포함하되, 상기 투명 전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor layer; and a transparent electrode having one surface contacted with the semiconductor layer, wherein the transparent electrode is made of a resistance change material And a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 반도체 소자 제조 방법은, 반도체층을 제공하는 단계; 상기 반도체층의 일면에 투명 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 투명 전극을 형성하는 단계는 상기 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: providing a semiconductor layer; Forming a transparent electrode on one surface of the semiconductor layer, wherein the forming of the transparent electrode includes forming a resistance change material layer so that the one surface of the resistance change material layer is in contact with the semiconductor layer, And forming a conductive filament by applying a voltage.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 반도체 소자 제조방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판상에 투명전극을 형성하는 단계 및 상기 투명전극의 일면을 반도체층과 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 투명전극을 형성하는 단계는 상기 기판과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: providing a substrate; Forming a transparent electrode on the substrate; and contacting one surface of the transparent electrode with a semiconductor layer, wherein the forming of the transparent electrode comprises: forming a resistance change material layer on one surface of the substrate; And a forming step of forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material layer.
본 발명의 제 4 측면에 따른 발광 소자는 기판, 상기 기판의 상부에 형성된 제 1 반도체층, 상기 제 1 반도체층의 상부에 형성된 활성층, 상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 반도체층, 상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 투명전극, 상기 제 1 반도체층과 접촉하도록 형성된 제 1 전극 패드, 및 상기 투명전극의 상부에 접촉된 제 2 전극 패드를 포함하되, 상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.A light emitting device according to a fourth aspect of the present invention includes a substrate, a first semiconductor layer formed on the substrate, an active layer formed on the first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the active layer, And a second electrode pad formed on the upper portion of the transparent electrode, wherein the transparent electrode is made of a resistance change material, and the second electrode pad is formed on the upper portion of the transparent electrode, And has a conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance variable material.
또한, 본 발명의 제 5 측면에 따른 발광 소자는 서브 마운트 기판, 접합층을 통해 상기 서브 마운트 기판과 결합된 반사층, 상기 반사층과 결합된 투명전극, 상기 투명전극 상부에 결합된 제 2 반도체층, 상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 활성층, 상기 활성층의 상부에 형성된 제 1 반도체층, 및 상기 제 1 반도체층 상부에 형성된 전극 패드를 포함하되, 상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.A light emitting device according to a fifth aspect of the present invention includes a submount substrate, a reflective layer coupled with the submount substrate through a bonding layer, a transparent electrode coupled with the reflective layer, a second semiconductor layer coupled to the upper portion of the transparent electrode, A first semiconductor layer formed on the active layer, and an electrode pad formed on the first semiconductor layer, wherein the transparent electrode is made of a resistance change material, and the resistance And is conductive through the conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than the threshold voltage to the change material.
또한, 본 발명의 제 6 측면에 따른 발광 소자는 서브 마운트 기판, 접합층을 통해 상기 서브 마운트 기판과 결합된 반사층, 상기 반사층과 결합된 제 2 반도체층, 상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 활성층, 상기 활성층의 상부에 형성된 제 1 반도체층, 상기 제 1 반도체층 상부에 형성된 투명전극, 상기 투명전극 상부에 형성된 전극 패드를 포함하되, 상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.A light emitting device according to a sixth aspect of the present invention includes a submount substrate, a reflective layer coupled with the submount substrate through a bonding layer, a second semiconductor layer coupled with the reflective layer, A first semiconductor layer formed on the active layer, a transparent electrode formed on the first semiconductor layer, and an electrode pad formed on the transparent electrode, wherein the transparent electrode is made of a resistance change material, Through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage.
또한, 본 발명의 제 7 측면에 따른 발광 소자 제조 방법은 기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층, 활성층, 제 2 반도체층 및 투명전극을 수직방향으로 식각하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계; 및 상기 제 1 반도체층의 상부에 접촉하는 제 1 전극 패드 및 상기 투명전극의 상부에 접촉하는 제 2 전극 패드를 각각 형성하는 단계를 포함하되, 상기 투명전극을 형성하는 단계는 상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate; forming a transparent electrode on the second semiconductor layer; Exposing the first semiconductor layer by vertically etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode; And forming a first electrode pad in contact with an upper portion of the first semiconductor layer and a second electrode pad in contact with an upper portion of the transparent electrode, And a forming step of forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material layer.
또한, 본 발명의 제 8 측면에 따른 발광 소자 제조 방법은 기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 투명전극의 상부에 반사층을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층, 활성층, 제 2 반도체층 및 투명전극을 수직방향으로 식각하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계; 상기 제 1 반도체층의 상부에 접촉하는 제 1 전극 패드를 각각 형성하는 단계 서로 이격되어 형성된 제 2 전극 패드와 제 3 전극 패드를 포함하는 서브 마운트 기판을 제공하는 단계 및 상기 반사층과 상기 제 2 전극 패드를 결합시키고, 범프를 통해 상기 제 1 전극 패드와 제 3 전극 패드를 결합시키는 단계를 포함하되, 상기 투명전극을 형성하는 단계는 상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate; forming a transparent electrode on the second semiconductor layer; Forming a reflective layer on the transparent electrode; Exposing the first semiconductor layer by vertically etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode; Forming a first electrode pad in contact with an upper portion of the first semiconductor layer; providing a sub-mount substrate including a second electrode pad and a third electrode pad spaced apart from each other; Bonding the first electrode pad and the third electrode pad to each other through a bump, wherein the step of forming the transparent electrode includes forming a resistance change material layer so as to be in contact with the second semiconductor layer And a forming step of forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material layer.
또한, 본 발명의 제 9 측면에 따른 발광 소자 제조 방법은 기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 투명전극의 상부에 반사층을 형성하는 단계; 상기 반사층의 상부에 접합층을 형성하는 단계; 상기 접합층에 서브 마운트 기판을 결합하는 단계; 상기 기판을 제거하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계; 상기 제 1 반도체층의 상부에 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 투명전극을 형성하는 단계는 상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate; forming a transparent electrode on the second semiconductor layer; Forming a reflective layer on the transparent electrode; Forming a bonding layer on the reflective layer; Bonding the submount substrate to the bonding layer; Exposing the first semiconductor layer by removing the substrate; And forming an electrode pad on the first semiconductor layer, wherein the step of forming the transparent electrode includes the steps of: forming a resistance change material layer so as to be in contact with the second semiconductor layer; And a forming step of forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage.
또한, 본 발명의 제 10 측면에 따른 발광 소자 제조 방법은 기판상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계; 상기 저항 변화 물질층 상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 반도체층 상에 반사층을 형성하는 단계; 상기 반사층의 상부에 접합층을 형성하는 단계; 상기 접합층에 서브 마운트 기판을 결합하는 단계; 상기 기판을 제거하여 상기 저항 변화 물질층을 노출시키는 단계; 상기 저항 변화 물질층에 포밍 단계를 수행하여 투명전극을 형성하는 단계; 상기 투명전극의 상부에 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 투명전극을 형성하는 단계는 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, comprising: forming a buffer layer on a substrate; Forming a resistance change material layer on one surface of the buffer layer; Forming a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer on the resistance change material layer; forming a reflective layer on the second semiconductor layer; Forming a bonding layer on the reflective layer; Bonding the submount substrate to the bonding layer; Exposing the resistance change material layer by removing the substrate; Forming a transparent electrode by performing a forming step on the resistance change material layer; And forming an electrode pad on the transparent electrode. The forming of the transparent electrode includes forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance change material layer.
본 발명의 제 11 측면에 따른 유기 발광 소자는 기판, 상기 기판위에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극위에 형성되고, 발광층을 포함하는 유기물층 및, 상기 유기물층 위에 형성되고, 투명전극인 제 2 전극을 포함하되, 상기 제 2 전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.An organic light emitting device according to an eleventh aspect of the present invention includes a substrate, a first electrode formed on the substrate, an organic material layer formed on the first electrode and including a light emitting layer, and a second electrode formed on the organic material layer, The second electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
또한, 본 발명의 제 12 측면에 따른 유기 발광 소자는 기판, 상기 기판위에 형성되고, 투명전극인 제 1 전극, 상기 제 1 전극위에 형성되고, 발광층을 포함하는 유기물층 및, 상기 유기물층 위에 형성된 제 2 전극을 포함하되, 상기 제 1 전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting diode comprising a substrate, a first electrode formed on the substrate, the first electrode being a transparent electrode, an organic material layer formed on the first electrode and including a light emitting layer, Wherein the first electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
본 발명의 제 13 측면에 따른 유기 발광 소자 제공 방법은 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계, 상기 제 1 전극 상에 발광층을 포함하는 유기물층을 형성하는 단계 및, 상기 유기물층 위에 투명전극인 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제 2 전극을 형성하는 단계는 상기 유기물층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method of providing an organic light emitting diode, comprising: forming a first electrode on a substrate; forming an organic material layer including a light emitting layer on the first electrode; Wherein the step of forming the second electrode includes the steps of forming a resistance change material layer such that the resistance change material layer is in contact with the organic material layer and a voltage exceeding a threshold voltage is applied to the resistance change material layer, And a forming step of forming a film.
또한, 본 발명의 제 14 측면에 따른 유기 발광 소자 제공 방법은 기판상에 투명전극인 제 1 전극을 형성하는 단계, 상기 제 1 전극 상에 발광층을 포함하는 유기물층을 형성하는 단계 및, 상기 유기물층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 전극을 형성하는 단계는 상기 기판과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a method of providing an organic light emitting diode, comprising: forming a first electrode as a transparent electrode on a substrate; forming an organic material layer including a light emitting layer on the first electrode; Wherein forming the first electrode includes forming a resistance change material layer such that the resistance change material layer is in contact with the substrate and a voltage higher than a threshold voltage is applied to the resistance change material layer, And forming a filament.
본 발명의 제 15 측면에 따른 수광 소자는 광전 변환층, 광전 변환층의 일면에 접촉된 투명전극 및 상기 광전층의 타면에 접촉된 대향 전극을 포함하되, 상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다. A light receiving element according to a fifteenth aspect of the present invention includes a photoelectric conversion layer, a transparent electrode which is in contact with one surface of the photoelectric conversion layer, and a counter electrode which is in contact with the other surface of the photoelectric conversion layer, And a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
또한, 본 발명의 제 16 측면에 따른 수광 소자는 기판, 상기 기판의 상부에 형성된 제 1 반도체층, 상기 제 1 반도체층의 상부에 형성된 활성층, 상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 반도체층, 상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 투명전극, 상기 제 1 반도체층과 접촉하도록 형성된 제 1 전극 패드, 및 상기 투명전극의 상부에 접촉된 제 2 전극 패드를 포함하되, 상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것이다.A light receiving element according to a sixteenth aspect of the present invention includes a substrate, a first semiconductor layer formed on the substrate, an active layer formed on the first semiconductor layer, a second semiconductor layer formed on the active layer, A transparent electrode formed on the first semiconductor layer, a first electrode pad formed on the second semiconductor layer to be in contact with the first semiconductor layer, and a second electrode pad contacting the upper surface of the transparent electrode, And has a conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
본 발명의 제 17 측면에 따른 수광 소자 제조 방법은 기판 상에 대향 전극을 형성하는 단계; 상기 대향 전극 상에 광전 변환층을 형성하는 단계 및 상기 광전 변환층 상에 투명전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 광전 변환층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light receiving element, comprising: forming a counter electrode on a substrate; A step of forming a photoelectric conversion layer on the counter electrode, and a step of forming a transparent electrode on the photoelectric conversion layer, the method comprising the steps of: forming a resistance change material layer so as to be in contact with the photoelectric conversion layer; And a forming step of forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the material layer.
또한, 본 발명의 제 18 측면에 따른 수광 소자 제조 방법은 기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 반도체층, 활성층, 제 2 반도체층 및 투명전극을 수직방향으로 식각하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계; 및 상기 제 1 반도체층의 상부에 접촉하는 제 1 전극 패드 및 상기 투명전극의 상부에 접촉하는 제 2 전극 패드를 각각 형성하는 단계를 포함하되, 상기 투명전극을 형성하는 단계는 상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및 상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함한다.According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light receiving element, including: forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate; forming a transparent electrode on the second semiconductor layer; Exposing the first semiconductor layer by vertically etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode; And forming a first electrode pad in contact with an upper portion of the first semiconductor layer and a second electrode pad in contact with an upper portion of the transparent electrode, And a forming step of forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material layer.
본 발명은 인가되는 전계에 의해서 저항상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되는 투명 재질의 물질로 투명전극을 형성하고, 투명전극에 전압을 인가하여 투명전극의 저항상태를 저저항 상태로 변화시키는 포밍(forming) 공정을 수행하여 투명전극이 전도성을 갖도록 함으로써, 투명전극의 하부 또는 상부에 형성되는 반도체층과 양호한 오믹 특성을 나타내면서도, 가시광 영역뿐만 아니라 단파장의 자외선 영역의 빛에 대해서도 높은 투과도를 나타내는 투명전극을 형성할 수 있다.A transparent electrode is formed of a transparent material whose resistance changes from a high resistance state to a low resistance state by an applied electric field. A voltage is applied to the transparent electrode to change the resistance state of the transparent electrode to a low resistance state The transparent electrode is made conductive so that the transparent electrode has a good ohmic characteristic with the semiconductor layer formed on the lower or upper side of the transparent electrode and has a high transmittance not only in the visible light region but also in the ultraviolet region of short wavelength Can be formed.
또한, 이러한 투명전극을 이용하여 다양한 형태의 반도체 소자, 발광소자, 유기발광소자, 수광소자 등을 제조할 수 있다.In addition, various types of semiconductor devices, light emitting devices, organic light emitting devices, and light receiving devices can be manufactured using such transparent electrodes.
도 1은 종래기술에 따른 LED 구조에서의 투과도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 구조를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 저항 변화 물질의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6e에는 p-GaN 반도체층위에 AlN 물질을 이용하여 투명전극을 형성한 예의 투과도 특성, 포밍 공정 수행전의 오믹 특성, 포밍 공정 수행전의 접촉 저항 특성, 포밍 공정 수행후의 오믹 특성, 포밍 공정 수행후의 접촉 저항 특성을 각각 도시하였다.
도 7a 내지 도 7e에는 p-GaN 반도체층위에 Ga2O3 물질을 이용하여 투명전극을 형성한 예의 투과도 특성, 포밍 공정 수행전의 오믹 특성, 포밍 공정 수행전의 접촉 저항 특성, 포밍 공정 수행후의 오믹 특성, 포밍 공정 수행후의 접촉 저항 특성을 각각 도시하였다.
도 8a 내지 도 8e는 p-Si 반도체층 위에 AlN 물질을 이용하여 투명 전극을 형성한 예의 투과도 특성, 포밍 공정 수행전의 오믹 특성, 포밍 공정 수행전의 접촉 저항 특성, 포밍 공정 수행후의 오믹 특성, 포밍 공정 수행후의 접촉 저항 특성을 각각 도시한 도면이다
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 구비하는 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 이러한 전류 집중 문제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 구성을 도시하였다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 소자의 구성을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 14a및 14b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 구비하는 수직 형 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직형 발광 소자를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 구성을 도시하였다.
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자를 제조하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 24a 및 도 24b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.
도 25a 내지 도 25c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수광소자의 구성을 도시한 도면이다.
도 26은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 수광 소자가 자외선용 포토다이오드로 구현된 실시예를 도시하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 자외선용 포토 다이오드를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자외선용 포토 다이오드를 도시하였다.
도 29는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 수광 소자가 태양전지로 구현된 예를 도시하는 도면이다.
도 30은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 투명전극(404)을 구비한 태양 전지를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 31a 및 도 31b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지를 도시하는 도면이다.1 is a diagram showing transmittance in a conventional LED structure.
2 is a view showing a structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are views for explaining the characteristics of the resistance change material.
4 is a view for explaining a method of forming a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
5A and 5B are views showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 6A to 6E show the transmittance characteristics of the transparent electrode formed using the AlN material on the p-GaN semiconductor layer, the ohmic characteristics before the forming process, the contact resistance characteristics before the forming process, the ohmic characteristics after the forming process, And the contact resistance characteristics after the performance are shown, respectively.
FIGS. 7A to 7E show transmittance characteristics of a transparent electrode formed using a Ga 2
FIGS. 8A to 8E are graphs showing transmittance characteristics of a transparent electrode formed using an AlN material on a p-Si semiconductor layer, ohmic characteristics before a forming process, contact resistance characteristics before a forming process, And the contact resistance characteristics after the performance
9 is a view illustrating a structure of a light emitting device having a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining a method of manufacturing a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
11A and 11B illustrate the structure of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention for solving such a current concentration problem.
12A and 12B are diagrams showing a configuration of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
13 is a view for explaining a method of manufacturing a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
14A and 14B are diagrams showing a structure of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
15 is a view illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
16 is a view illustrating a structure of a vertical light emitting device having a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
17 is a view illustrating a process of manufacturing a vertical light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
18A and 18B show the structure of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
19 is a view showing a structure of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
20 is a view for explaining a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
21A and 21B are views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
22 is a view showing a structure of an organic light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
23 is a view for explaining a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
24A and 24B are diagrams showing a structure of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
25A to 25C are diagrams showing a configuration of a light receiving element according to a preferred embodiment of the present invention.
26 is a diagram showing an embodiment in which the light receiving element is implemented as a photodiode for ultraviolet rays according to a preferred embodiment of the present invention.
27 is a view for explaining a process of manufacturing a photodiode for ultraviolet rays according to a preferred embodiment of the present invention.
28A and 28B show a photodiode for an ultraviolet ray according to a preferred embodiment of the present invention.
29 is a diagram showing an example in which a light receiving element is implemented by a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
30 is a view for explaining a process of manufacturing a solar cell having a
31A and 31B are views showing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 구조를 도시한 도면이다. 2 is a view showing a structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도시된 반도체 소자는 반도체층(10)과, 반도체층(10)에 일면이 접촉된 투명전극(20)을 포함한다. 투명전극(20)은 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트(22)를 포함한다. 추가적으로, 투명전극(20)의 타면에 접촉된 금속 전극 패드(30)를 포함한다.The illustrated semiconductor device includes a
이때, 반도체층(10)은 무기 반도체층과 유기 반도체층을 모두 포함할 뿐만 아니라, 전하가 유동할 수 있는 모든 물질을 포함하는 할 수 있다.At this time, the
무기 반도체층은 Si 및 Ge 과 같은 단일 원소로 이루어지는 단일 원소 반도체를 포함한다. 또한, 무기 반도체층은 Nitride 계열의 화합물 반도체층(GaN, AlGaN, InN, InGaN, AlN 등) 및 Oxide 계열의 화합물 반도체층(GaO, ZnO, CoO, IrO2, Rh2O3, Al2O3, SnO 등)과 같은 화합물 반도체층을 포함할 수 있다. 무기 반도체층은 대표적으로 OLED(Organic Light Emitting Diode)의 전자(정공) 주입층 및 전자(정공) 수송층을 구성하는 물질을 포함할 수 있다.The inorganic semiconductor layer includes a single element semiconductor made of a single element such as Si and Ge. The inorganic semiconductor layer may be formed of a compound such as a nitride semiconductor compound semiconductor layer (GaN, AlGaN, InN, InGaN, AlN or the like) and an oxide semiconductor compound semiconductor layer (GaO, ZnO, CoO, IrO2, Rh2O3, Al2O3, A semiconductor layer. The inorganic semiconductor layer may typically include a material that constitutes an electron (hole) injection layer and an electron (hole) transport layer of an OLED (Organic Light Emitting Diode).
한편, 반도체층(10)의 전도성을 향상시키기 위해서, 반도체층(10)의 투명전극(20)과 접촉하는 표면에는 p타입 또는 n타입으로 도핑되는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to improve the conductivity of the
한편, 투명전극(20)은 인가된 전계에 의해서 저항상태가 변화되는 투명 재질의 저항 변화 물질로 이루어진다. 이러한, 저항 변화 물질은 주로 ReRAM(Resistive RAM) 분야에서 이용되는 것으로서, 고유한 임계치 이상의 전압을 인가하면, 전자 포밍(electro-forming)이 수행되어, 최초에는 절연체인 물질의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되어 전도성을 나타내게 된다.On the other hand, the
도 3a 내지 도 3c는 저항 변화 물질의 특성을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3C are views for explaining the characteristics of the resistance change material.
도 3a를 참조하면, 절연체인 저항 변화 물질에 임계치 이상의 전압을 인가하면, 전기적 스트레스(forming process)에 의해 박막 내부로 전극 금속 물질이 삽입되거나, 박막내 결함구조에 의해 도 3a에 도시된 바와 같이 저항 변화 물질 내부에 전도성 필라멘트(22:conducting filaments)(또는, 금속 필라멘트(metallic filaments))가 형성된다. 이후에는, 저항 변화 물질에 인가된 전압이 제거되어도 전도성 필라멘트(22)는 유지되고, 이러한 전도성 필라멘트(22)를 통해서 전류가 흐르게 되어, 물질의 저항 상태가 저저항 상태로 유지될 수 있다.3A, if a voltage equal to or higher than a threshold value is applied to the resistance change material, which is an insulator, electrode metal materials are inserted into the thin film by an electrical stress, Conducting filaments 22 (or metallic filaments) are formed in the resistance change material. Thereafter, when the voltage applied to the resistance-change material is removed, the
도 3b를 참조하면, 저항 변화 물질(AlN)은 포밍 과정의 수행전에는 절연체 특성을 보이다가 포밍 과정 이후 금속의 I-V 특성을 나타냄을 확인 할 수 있다. 또한, 투명전극 내부에 형성된 전도성 필라멘트는 주울 발열(JOULE-HEATING) 효과를 이용하여도 3b에 도시된 바와 것과 같이 셋(SET) 또는 리셋 (RESET) 상태를 가질 수 있다.Referring to FIG. 3B, it can be seen that the resistance variable material (AlN) exhibits the insulator characteristics before the forming process, and exhibits the I-V characteristics of the metal after the forming process. In addition, the conductive filament formed inside the transparent electrode may have a SET or RESET state as shown in FIG. 3B using a Joule-heating effect.
도 3c는 전도성 필라멘트가 형성된 후 얼마나 안정적으로 유지 될 수 있는가를 보여 주는 그래프로서, 그래프의 빨간색 점선이 보여 주는 것과 같이 전도성 필라멘트가 형성 된 후 10년 동안 안정적으로 저저항 상태가 유지 될 수 있음을 알 수 있다.FIG. 3C is a graph showing how stable the conductive filament can be maintained after the conductive filament is formed. As shown by the red dotted line in the graph, it can be seen that a low resistance state can be maintained stably for 10 years after the conductive filament is formed .
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 이러한 저항 변화 물질로서, 투명한 전도성 Oxide 계열의 물질(SiO2, Ga2O3, Al2O3, ZnO, ITO 등), 투명한 전도성 Nitride 계열의 물질(Si3N4, AlN, GaN, InN 등), 투명한 전도성 폴리머 계열의 물질(polyaniline (PANI), poly(ethylenedioxythiophene)-polystyrene sulfonate(PEDOT:PSS) 등), 및 투명한 전도성 나노 물질(CNT, CNT-oxide, Graphene, Graphene-oxide 등) 등을 이용하였으나, 상술한 물질 이외에도 투명하고 상술한 저항 변화 특성을 나타내는 물질이라면 본 발명의 투명전극을 형성하는데 이용될 수 있음은 물론이다. 다만, 상기 물질들이 전도성을 갖는다는 의미는, 포밍 공정에 의해서 전도성을 갖는다는 의미임을 주의해야 한다.In the preferred embodiment of the present invention, a transparent conductive oxide type material (SiO2, Ga2O3, Al2O3, ZnO, ITO, etc.), a transparent conductive nitride material (Si3N4, AlN, GaN, Transparent conductive nanomaterials such as CNT-oxide, Graphene, and Graphene-oxide were used as the transparent conductive polymer material (polyaniline (PANI), poly (ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate , It is a matter of course that the material can be used for forming the transparent electrode of the present invention as long as it is transparent and exhibits the above-described resistance change characteristics. However, the fact that the materials have conductivity means that they have conductivity by the foaming process.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of forming a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 상술한 특성을 갖는 반도체층(10)을 제공한 후((a) 단계), 반도체층(10)의 상부에 투명전극(20)을 형성한다((b) 단계). 이때, 투명전극(20)은 반도체층(10) 위에 상술한 저항 변화 물질을 증착하여 형성할 수 있다.First, a
다음으로, 투명전극(20)을 구성하는 저항 변화 물질 층 위에 포밍용 금속 전극을 형성하는 단계를 순차적으로 수행한다((c) ~(f) 단계). 먼저, 저항 변화 물질 층의 상부에 포토레지스트층(PR)(40)을 형성하고((c) 단계), 마스크(50)를 이용하여 포밍을 수행하기 위한 전극(32)을 형성할 위치를 노광하고 현상하여, 포토레지스트층(40) 위에 포밍용 전극 패턴을 형성한다((d) 단계). 이때, 전압의 인가를 위하여 적어도 두 개의 전극이 구비되도록 전극 패턴을 형성한다. 다음으로, 패턴이 형성된 포토레지스트층(40) 위에 금속(34)을 증착하여 패턴 내부를 채우고((e) 단계), 리프트 오프(Lift-Off) 공정을 수행하여 포트레지스트층(40) 위의 금속층 및 포토레지스트층을 제거함으로써, 포밍 공정을 수행하기 위한 포밍용 금속 전극(32)을 형성한다((f) 단계). 다만, 이와 같은 공정은 일 실시예로서 다양한 공정을 통해 포밍용 금속 전극(32)을 형성할 수 있다.Next, steps for forming a metal electrode for forming on the resistance change material layer constituting the
다음으로, 포밍용 금속 전극(32)을 통해 저항 변화 물질층에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하면, 저항 변화 물질층 내부에 전도성 필라멘트(22)가 형성되어, 투명전극(20)의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화된다. 이때, 전도성 필라멘트(22)는 저항 변화 물질층에 대하여 수직한 방향으로 진행하거나, 수평한 방향으로 진행할 수 있다.Next, when a voltage higher than a threshold voltage unique to the resistance change material layer is applied through the forming
다음으로, 투명전극(20)의 상부에 금속 전극 패드(30)를 형성한다(도 4의 (h)). 예를 들면, 포밍용 금속 전극(32)을 제거한 후, 금속 전극 패드(30)를 형성하는 공정을 수행할 수 있다. 또는, 포밍용 금속 전극(32)의 상부에 추가로 금속을 증착하여 금속 전극 패드(30)를 형성할 수 있다. 이를 위해, 도시된 바와 같이, 마스크(52)를 이용하여 금속 전극 패드(30)를 형성할 수 있다.Next, a
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 포함하는 반도체 소자와 그 제조 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명의 투명전극은 반도체층과 접촉하는 모든 투명전극에 적용됨은 상술한 바와 같고, 본 발명의 투명전극이 적용되는 반도체 장치에 따라서 다양한 변형이 가능하다.A semiconductor device including a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof have been described. The transparent electrode of the present invention is applied to all the transparent electrodes in contact with the semiconductor layer as described above, and various modifications are possible according to the semiconductor device to which the transparent electrode of the present invention is applied.
예컨대, 상술한 예에서는 반도체층 위에 투명전극이 형성되는 것으로 설명하였으나, OLED의 경우에는 유리 기판위에 투명전극이 형성되고, 포밍 공정을 수행하여 투명전극에 전도성 필라멘트가 형성된 이후에, 투명전극 위에 반도체층이 형성될 수도 있다.For example, in the above example, a transparent electrode is formed on a semiconductor layer. However, in the case of an OLED, a transparent electrode is formed on a glass substrate, a conductive filament is formed on the transparent electrode by performing a foaming process, Layer may be formed.
즉, 도 4에 도시된 바와는 달리, 반도체층이 아닌 기판 상에 저항 변화 물질 층을 형성하는 단계와 포밍 단계 등을 거쳐 투명전극 층을 형성한 후, 기판을 제거하고 투명전극 층을 반도체 층에 접촉시키는 형태로 반도체 소자를 제조할 수 있다. 이러한 공정에 따라 투명전극 층을 형성하는 공정과 반도체층을 형성하는 공정을 별개의 공정에서 수행한 후 투명전극 층과 반도체층을 결합시키는 형태로 반도체 소자를 제조할 수 있다.4, a transparent electrode layer is formed through a step of forming a resistance change material layer on a substrate, not a semiconductor layer, and a forming step, and then the substrate is removed to form a transparent electrode layer, The semiconductor device can be manufactured. According to this process, the process of forming the transparent electrode layer and the process of forming the semiconductor layer may be performed in separate processes, and then the semiconductor device may be manufactured in such a manner that the transparent electrode layer and the semiconductor layer are combined with each other.
한편, 도 2 및 도 4를 참조하여 상술한 실시예에서, 투명전극(20)내에 형성된 일부 전도성 필라멘트(22)는 다른 전도성 필라멘트들(22)과 연결되지 않을 가능성이 있다. 이 경우, 투명전극(20)으로 유입되는 전류가 투명전극(20) 전체로 확산되지 못하고 국부적으로 집중되고, 이에 따라서 투명전극(20)에 접촉하는 반도체층(10)에도 국부적으로 전류가 집중되는 문제점이 발생할 수도 있다.On the other hand, in the embodiment described above with reference to FIGS. 2 and 4, it is possible that some of the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 도시한 도면이다.5A and 5B are views showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b의 실시예에서는 전류 집중 문제를 해결하기 위하여, 투명전극(20)의 전류 확산 특성(current spreading)을 향상시키기 위한 구성을 추가하였다. 즉, 투명전극(20)에 형성된 전도성 필라멘트들(22)을 상호 연결시키는 전류 확산층(60)을 투명전극(20)의 일면에 형성하였다. 이때, 전류 확산층(60)은 CNT(Carbon Nano Tube)층 또는 그래핀(graphene)층을 포함할 수 있다.5A and 5B, a configuration for improving the current spreading of the
도 5a에서와 같이, 전류 확산층(60)을 투명전극(20)이 반도체층(10)과 접촉하는 면의 반대면에 형성할 수 있다. 또는, 도 5b에서와 같이 전류 확산층(60)을 투명전극(20)층과 반도체층(10) 사이에 형성할 수 있다.5A, the
CNT 또는 그래핀은 전도성 및 빛의 투과도가 뛰어난 특성이 있고, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 투명전극(20)의 일면에 전류 확산층(60)을 형성하여 투명전극(20)의 전도성 필라멘트(22)를 상호 연결함으로써, 투명전극(20)으로 유입된 전류가 반도체층(10) 전체 영역으로 확산되도록 할 수 있다. CNT or graphene is excellent in conductivity and light transmittance. In the present invention, a
이 때, 전류 확산층(60)이 두껍게 형성될수록 전류 확산층(60) 내부의 CNT 또는 그래핀이 상호 연결되고, 이에 따라서 전도성 필라멘트들(22)이 상호 연결될 확률이 높아져서 투명전극(20)층의 전도성은 향상되지만 투과도가 낮아진다. 따라서, 본 발명의 전류 확산층(60)은 투명전극(20)의 전도성 필라 멘트들(22)을 상호 연결시키기에 충분하면서도 투과도가 저해되지 않는 한도내에서 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다.In this case, as the
도 5a 및 도 5b에 도시된 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에서는, 약 2nm 내지 약 100nm의 두께로 형성하였다. 2nm는 CNT 또는 그래핀을 단일층으로 형성할 수 있는 최소의 두께이고, 100nm는 빛의 투과도를 80% 이상으로 유지할 수 있는 최대의 두께이다.In another preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 5A and 5B, a thickness of about 2 nm to about 100 nm is formed. 2 nm is the minimum thickness capable of forming CNT or graphene into a single layer, and 100 nm is the maximum thickness capable of maintaining the transmittance of light at 80% or more.
도 5a 및 도 5b에 도시된 예의 경우에, 투명전극(20)이 형성된 직후 또는 투명전극(20)이 형성되기 직전에 전류 확산층(60)이 형성된다는 점을 제외하면, 나머지 구성은 도 2 및 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.5A and 5B, except that the
또한, 도 5a 및 도 5b에 도시된 예에서는, 반도체층(10) 위에 투명전극(10) 이 형성되는 것으로 도시하였으나, 투명전극이 형성된 후 투명전극 위에 반도체층이 형성될 수도 있으며, 이 때에도, 전류 확산층은 투명전극과 반도체층 사이에 형성되거나, 투명전극의 반도체층과 접촉하는 면의 반대면에 형성될 수 있다.5A and 5B illustrate that the
이하에서는, 도 6a 내지 도 8e를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극의 빛의 투과 특성 및 Ohmic 특성을 살펴본다.Hereinafter, light transmission characteristics and Ohmic characteristics of a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 8E. FIG.
도 6a 내지 도 6e에는 p-GaN 반도체층위에 AlN 물질을 이용하여 투명전극을 형성한 예의 투과도 특성, 포밍 공정 수행전의 오믹 특성, 포밍 공정 수행전의 접촉 저항 특성, 포밍 공정 수행후의 오믹 특성, 포밍 공정 수행후의 접촉 저항 특성을 각각 도시하였다.FIGS. 6A to 6E show the transmittance characteristics of the transparent electrode formed using the AlN material on the p-GaN semiconductor layer, the ohmic characteristics before the forming process, the contact resistance characteristics before the forming process, the ohmic characteristics after the forming process, And the contact resistance characteristics after the performance are shown, respectively.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 예에서는, LED에서 많이 이용되는 p-GaN 반도체층 위에 6.1eV의 큰 밴드갭(large band-gap)을 가지는 AlN 물질로 투명전극 박막(두께: 80nm)을 형성하였다.6A to 6E, a transparent electrode thin film (thickness: 80 nm) was formed of an AlN material having a large band gap of 6.1 eV on a p-GaN semiconductor layer frequently used in LEDs .
도 6a에 도시된 그래프를 참조하면, 도시된 예에서는 170nm~800nm까지의 파장을 가지는 빛에 대해서 투과도를 측정하였으며, 수정(quartz)만으로 투과도를 측정한 결과를 기준선(검정색 선)으로 도시하였고, p-GaN 반도체층 위에 AlN 투명전극을 형성한 후 측정된 결과를 빨간색 선으로 도시하였으며, p-GaN 반도체층 위에 AlN 투명전극을 형성한 후 138도에서 열처리를 수행한 후 측정된 결과를 녹색 선으로 표시하였다.Referring to the graph shown in FIG. 6A, in the illustrated example, the transmittance is measured for light having a wavelength of 170 nm to 800 nm, the transmittance is measured only by quartz, and the result is shown as a reference line (black line) After the AlN transparent electrode was formed on the p-GaN semiconductor layer, the measurement result was shown by a red line. An AlN transparent electrode was formed on the p-GaN semiconductor layer and then heat treatment was performed at 138 degrees. Respectively.
그래프에 도시된 바와 같이, 본 발명의 투명전극은 파장이 256nm 이상인 자 외선 영역의 빛에 대해서 80% 이상의 투과도를 나타냄을 알 수 있다. 이는 도 1에 도시된 20%의 투과도를 나타내는 종래의 ITO 기반의 투명전극에 비하여 투과도가 현저하게 개선된 것임을 알 수 있다.As shown in the graph, the transparent electrode of the present invention shows a transmittance of 80% or more with respect to light in the ultraviolet region having a wavelength of 256 nm or more. It can be seen that the transmittance is remarkably improved as compared with the conventional ITO-based transparent electrode having the transmittance of 20% shown in FIG.
도 6b 내지 도 6e에는 측정 전극간의 거리가 2㎛, 4㎛, 6㎛, 8㎛, 및 10㎛일때 오믹 특성(도 6b 및 도 6d) 및 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 이용하여 측정한 접촉 저항 특성(도 6c 및 도 6e)을 나타낸다.6B to 6E show the contact measured by the Ohmic characteristic (FIGS. 6B and 6D) and the TLM (Transfer Length Method) pattern when the distance between the measuring electrodes is 2 μm, 4 μm, 6 μm, 8 μm, Resistance characteristics (Figs. 6C and 6E).
도 6b를 참조하면, 측정 전극간의 거리가 2㎛인 경우를 기준으로, 포밍 공정 수행 이전에는 인가되는 전압이 0V~1.0V 일 때, 투명전극에 흐르는 전류값이 0~6.0*10-9 A정도로서, 전류가 거의 흐르지 않고, 전압 대 전류 관계도 비례하지 않으므로 양호하지 않은 오믹 특성을 보임을 알 수 있다. 또한, 도 6c를 참조하면, 오믹 접촉 저항 특성 역시 전혀 선형성을 나타내지 않음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6B, when the distance between the measuring electrodes is 2 μm, the current value flowing through the transparent electrode is 0 to 6.0 * 10 -9 A , The current hardly flows, and the voltage-to-current relationship is not proportional. Also, referring to FIG. 6C, it can be seen that the ohmic contact resistance characteristic does not exhibit any linearity at all.
반면, 도 6d를 참조하면, 전도성 필라멘트가 형성된 이후에는, 측정 전극간의 거리가 2㎛인 경우를 기준으로, 투명전극에 인가되는 전압이 0V ~ 1.0V 일때, 투명전극에 0 ~ 5.0*10-3 A정도의 전류가 흐르므로, 포밍 공정 수행 이전과 비교하여 106배만큼의 전류가 더 흐르고, 전류 대 전압 관계도 상호 비례하는 양호한 오믹 특성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 도 6e를 참조하면, 접촉 저항 특성 역시선형성을 나타내므로 포밍 공정 수행 이전과 비교하여 오믹 접촉 저항 특성이 상당히 개선되었음을 알 수 있다.On the other hand, referring to Figure 6d, after the conductive filament is formed, relative to the case where the distance between the measuring electrode, 2㎛, when the 0V - 1.0V voltage applied to the transparent electrode, the transparent electrode from 0 to 5.0 * 10 As the current flows about 3 A, 10 6 times more current flows than before the foaming process, and the current-to-voltage relationship also shows a good ohmic characteristic proportional to each other. Referring to FIG. 6E, since the contact resistance characteristic also exhibits linearity, it can be seen that the ohmic contact resistance characteristic is significantly improved compared to before the foaming process.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 예의 p-GaN 반도체층 위에 형성된 AlN 투명전극 특성을 정리하면, AlN 투명전극은 257nm 이상의 파장을 갖는 자외선 영역의 빛에 대해서 80% 이상의 투과도를 나타내고, TLM(Transfer Length Method) 패턴을 이용하여 측정한 결과, 포밍 공정 수행 전에는 24.113Ω㎝-2의 접촉저항을 나타내지만, 포밍 공정 수행 후에는 1.33*10-4Ω㎝-2의 접촉 저항을 나타내므로 전도성이 월등하게 향상될 뿐만 아니라, 양호한 오믹 특성을 나타냄을 알 수 있다.The characteristics of the AlN transparent electrode formed on the p-GaN semiconductor layer of the example shown in FIGS. 6A to 6E are summarized as follows. The AlN transparent electrode exhibits a transmittance of 80% or more with respect to light in the ultraviolet region having a wavelength of 257 nm or more, Method) was measured by using the pattern, it represents the contact resistance of 24.113Ω㎝ -2 before performing the forming step, performed after the forming step exhibits a contact resistance of 1.33 * 10 -4 Ω㎝ -2 conductivity superior to Not only is improved, but also good ohmic characteristics are exhibited.
도 7a 내지 도 7e에는 p-GaN 반도체층위에 Ga2O3 물질을 이용하여 투명전극을 형성한 예의 투과도 특성, 포밍 공정 수행전의 오믹 특성, 포밍 공정 수행전의 접촉 저항 특성, 포밍 공정 수행후의 오믹 특성, 포밍 공정 수행후의 접촉 저항 특성을 각각 도시하였다.FIGS. 7A to 7E show transmittance characteristics of a transparent electrode formed using a Ga 2
도 7a 내지 도 7e에 도시된 예에서는, LED에서 많이 이용되는 p-GaN 반도체 층 위에 Ga2O3 물질로 투명전극 박막(두께: 80nm)을 형성하였다.In the example shown in FIGS. 7A to 7E, a transparent electrode thin film (thickness: 80 nm) was formed of Ga 2
도 7a에 도시된 그래프를 참조하면, 도시된 예의 Ga2O3 투명전극은 파장이 264nm 이상인 자외선 영역의 빛에 대해서 80% 이상의 투과도를 나타냄을 알 수 있다. 이 역시 도 1에 도시된 20%의 투과도를 나타내는 종래의 ITO 기반의 투명전극에 비하여 투과도가 현저하게 개선된 것임을 알 수 있다.Referring to the graph shown in FIG. 7A, it can be seen that the illustrated Ga 2
도 7b 내지 도 7e에는 측정 전극간의 거리가 2㎛, 4㎛, 6㎛, 8㎛, 및 10㎛일 때 오믹 특성(도 7b 및 도 7d) 및 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 이용하여 측정한 접촉 저항 특성(도 7c 및 도 7e)을 나타낸다.7B to 7E are graphs showing the relationship between the distance between the measuring electrodes measured using the Ohmic characteristic (FIGS. 7B and 7D) and the TLM (Transfer Length Method) pattern when the distance between the measuring electrodes is 2 μm, 4 μm, 6 μm, 8 μm and 10 μm (Fig. 7C and Fig. 7E).
도 7b를 참조하면, 측정 전극간의 거리가 2㎛인 경우를 기준으로, 포밍 공정 수행 이전에는 인가되는 전압과 무관하게 투명전극에 1.0*10-11A 내외의 전류가 흐름을 알 수 있고, 전혀 오믹 특성을 나타내지 않음을 알 수 있다. 또한, 도 7c를 참조하면 오믹 접촉 저항 특성 역시 전혀 선형성을 나타내지 않음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7B, a current of about 1.0 * 10 < -11 > A flows through the transparent electrode irrespective of the voltage applied before the foaming process, based on the case where the distance between the measurement electrodes is 2 [ It does not show the ohmic characteristic. Also, referring to FIG. 7C, it can be seen that the ohmic contact resistance characteristic does not exhibit any linearity at all.
반면, 도 7d를 참조하면, 포밍 공정 수행 이후에는, 측정 전극간의 거리가 2㎛인 경우를 기준으로, 투명전극에 인가되는 전압이 0V ~ 1.0V 일때, 투명전극에On the other hand, referring to FIG. 7D, when the distance between the measurement electrodes is 2 μm, the voltage applied to the transparent electrode is 0 V to 1.0 V after the forming process,
0 ~ 2.0*10-2A정도의 전류가 흐르므로, 포밍 공정 수행 이전과 비교하여 109배만큼의 전류가 더 흐르고, 전류 대 전압 관계도 상호 비례하는 양호한 오믹 특성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 도 7e를 참조하면, 접촉 저항 특성 역시 선형성을 나타내므로 포밍 공정 수행 이전과 비교하여 오믹 접촉 저항 특성이 상당히 개선되었음을 알 수 있다.It can be seen that a current of 10 to 9 times more flows than before the foaming process and a current-to-voltage relationship is also proportional to each other, indicating good ohmic characteristics, since a current of about 0 to 2.0 * 10 -2 A flows. Also, referring to FIG. 7E, since the contact resistance characteristic also shows a linearity, it can be seen that the ohmic contact resistance characteristic is significantly improved compared to before the foaming process.
도 7a 내지 도 7e에 도시된 예의 p-GaN 반도체층 위에 형성된 Ga2O3 투명전극 특성을 정리하면, Ga2O3 투명전극은 264nm 이상의 파장을 갖는 자외선 영역의 빛에 대해서 80% 이상의 투과도를 나타내고, TLM 패턴을 이용하여 측정한 결과, 포밍 공정 수행 전에는 51,150Ω㎝의 접촉저항을 나타내지만, 포밍 공정 수행 후에는 2.64*10-5Ω㎝-2의 접촉 저항을 나타내므로 전도성이 월등하게 향상될 뿐만 아니라, 양호한 오믹 특성을 나타냄을 알 수 있다. 도 8a 내지 도 8e에는 p-Si 반도체층 위에 AlN 물질을 이용하여 투명전극을 형성한 예의 투과도 특성, 포밍 공정 수행전의 오믹 특성, 포밍 공정 수행전의 접촉 저항 특성, 포밍 공정 수행후의 오믹 특성, 포밍 공정 수행후의 접촉 저항 특성을 각각 도시하였다.The Ga 2
도 8a 및 도 8b에 도시된 예에서는, p-Si 반도체층 위에 AlN 물질로 투명전극 박막(두께:80nm)을 형성하였다.In the example shown in Figs. 8A and 8B, a transparent electrode thin film (thickness: 80 nm) was formed of AlN material on the p-Si semiconductor layer.
도 8a에 도시된 그래프를 참조하면, 본 발명의 AlN 투명전극은 파장이257nm 이상인 자외선 영역의 빛에 대해서 80% 이상의 투과도를 나타냄을 알 수 있다. 이 역시 도 1에 도시된 20%의 투과도를 나타내는 종래의 ITO 기반의 투명전극에 비하여 투과도가 현저하게 개선된 것임을 알 수 있다.Referring to the graph shown in FIG. 8A, it can be seen that the AlN transparent electrode of the present invention has a transmittance of 80% or more with respect to light in an ultraviolet ray region having a wavelength of 257 nm or more. It is also seen that the transmittance is remarkably improved as compared with the conventional ITO-based transparent electrode showing the transmittance of 20% shown in FIG.
도 8b 내지 도 8e에는 측정 전극간의 거리가 2㎛, 4㎛, 6㎛, 8㎛, 및 10㎛일 때 오믹 특성(도 8b 및 도 8d) 및 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 이용하여 측정한 접촉 저항 특성(도 8c 및 도 8e)을 나타낸다.8B to 8E illustrate the measurement of the distance between the measuring electrodes using the ohmic characteristics (FIGS. 8B and 8D) and the TLM (Transfer Length Method) pattern when the distance between the measuring electrodes is 2 μm, 4 μm, 6 μm, 8 μm, (Fig. 8C and Fig. 8E).
도 8b를 참조하면, 측정 전극간의 거리가 2㎛인 경우를 기준으로, 포밍 공정 수행 이전에는 인가되는 전압과 무관하게 투명전극에 0 ~ 0.5*10-9A 내외의 전류가 흐름을 알 수 있고, 오믹 특성을 나타내지 않음을 알 수 있다. 또한, 도 8c를 참조하면 오믹 접촉 저항 특성 역시 전혀 선형성을 나타내지 않음을 알 수 있다. 반면, 포밍 공정 수행 이후에는, 측정 전극간의 거리가 2㎛인 경우를 기준으로, 투명전극에 인가되는 전압이 0V ~ 1.0V 일때, 투명전극에 0 ~ 8.0*10-6A정도의 전류가 흐르므로, 포밍 공정 수행 이전과 비교하여 103배만큼의 전류가 더 흐르고, 전류 대 전압 관계도 상호 정비례하지는 않지만, 포밍 공정 수행전에 비해서는 양호한 오믹 특성을 나타냄을 알 수 있다. 또한, 도 8e를 참조하면, 접촉 저항 특성 역시 포밍 공정 수행 전과 비교하여 선형성을 나타내므로 오믹 접촉 저항 특성이 상당히 개선되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 8B, it can be seen that a current of about 0 to 0.5 * 10 -9 A flows through the transparent electrode irrespective of the voltage applied before the foaming process, based on the case where the distance between the measuring electrodes is 2 μm , And no ohmic characteristics are exhibited. Also, referring to FIG. 8C, it can be seen that the ohmic contact resistance characteristic does not exhibit any linearity at all. On the other hand, when the voltage applied to the transparent electrode is 0 V to 1.0 V, a current of about 0 to 8.0 * 10 -6 A flows through the transparent electrode after the foaming process is performed, 10 3 times more current flows than before the foaming process, and the current-to-voltage relationship is not directly proportional to each other. However, it can be seen that the ohmic characteristics are better than those before the foaming process. Also, referring to FIG. 8E, the contact resistance characteristic also shows a linearity compared to that before the foaming process, and thus the ohmic contact resistance characteristic is significantly improved.
도 8a 내지 도 8e에 도시된 예의 p-Si 반도체층 위에 형성된 AlN 투명전극 특성을 정리하면, AlN 투명전극은 257nm 이상의 파장을 갖는 자외선 영역의 빛에 대해서 80% 이상의 투과도를 나타내고, TLM 패턴을 이용하여 측정한 결과, 포밍 공정 수행 전에는 20,816Ω㎝-2의 접촉저항을 나타내지만, 포밍 공정 수행 후에는9.21*10-4Ω㎝-2의 접촉 저항을 나타내므로 전도성이 월등하게 향상될 뿐만 아니라, 양호한 오믹 특성을 나타냄을 알 수 있다.The characteristics of the AlN transparent electrode formed on the p-Si semiconductor layer of the example shown in FIGS. 8A to 8E are summarized as follows. The AlN transparent electrode shows a transmittance of 80% or more with respect to light in the ultraviolet region having a wavelength of 257 nm or more, and as a result, the forming step conducted after before performing represents the contact resistance of 20,816Ω㎝ -2, forming step measurement is 9.21 * 10-4 exhibits a contact resistance of Ω㎝ -2 as well as improving the conductivity is superior, It can be seen that it exhibits good ohmic characteristics.
도 6a 내지 도 8e를 참조하여 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극은 종래 기술에 비하여 투과도와 오믹 특성이 현저하게 개선됨을 알 수 있다.6A to 8E, the transparent electrode according to the preferred embodiment of the present invention has significantly improved transmittance and ohmic characteristics compared to the related art.
아래에의 표 1에는 ITO와 함께 종래기술에서 이용되는 투명전극의 투과도 및 접촉 저항 특성을 기재하였고, 표 2에는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 투명전극의 투과도 및 접촉 저항 특성을 기재하였다.Table 1 below shows the transmittance and contact resistance characteristics of the transparent electrode used in the prior art together with ITO, and Table 2 shows the transmittance and contact resistance characteristics of the transparent electrode according to the preferred embodiment of the present invention.
표 1 및 표 2에 기재 내용에서 알 수 있듯이, 본 발명의 투명전극은 종래 기술의 투명전극에 비하여 투과도 및 접촉 저항 특성이 모두 크게 개선된 것을 알 수 있다.As can be seen from Tables 1 and 2, the transparent electrode of the present invention exhibits significantly improved transmittance and contact resistance characteristics as compared with the transparent electrode of the related art.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 구비하는 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.9 is a view illustrating a structure of a light emitting device having a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 발광소자는 기판(100)위에 버퍼층(102), 제 1 반도체층(104), 활성층(106), 및 제 2 반도체층(108)이 순차적으로 형성되어 있고, 제 2 반도체층(108) 위에 투명전극(110)이 형성되어 있으며, 투명전극(110)의 상부 및 식각되어 일부 영역이 드러난 제 1 반도체층(104)의 상부에는 전극 패드(114a, 114b)가 형성되어 있다.9, a light emitting device includes a
기판(100)은 사파이어 기판과 같이 발광소자 형성에 일반적으로 이용되는 기판들이 이용될 수 있고, 버퍼층(102)은 제 1 반도체층(104)이 용이하게 성장될 수 있도록 도핑되지 않은 갈륨나이트라이드(Un-doped GaN) 등으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라서는 생략될 수 있다.The
제 1 반도체층(104)은 n타입으로 도핑된 반도체층으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있도록 n-AlGaN으로 형성되었으나, 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있는 발광소자의 제조에 이용되는 일반적인 재질로 형성될 수도 있다.The
활성층(106)(MQW)은 자외선 영역의 빛이 발생될 수 있도록 Al(In)GaN/(In)GaN 으로 형성되는 것이 바람직하지만, 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있는 것이라면 그 재질에 한정이 없다.The active layer 106 (MQW) is preferably formed of Al (In) GaN / (In) GaN so that light in the ultraviolet region can be generated, but the material is not limited as long as it can emit light in the ultraviolet region .
제 2 반도체층(108)은 p타입으로 도핑된 반도체층으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있도록 p-AlGaN 단일층으로 형성하거나, 활성층(106) 위에 p-AlGaN 층 및 p-GaN 박막을 순차적으로 형성하였으나, 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있는 발광소자의 제조에 이용되는 일반적인 재질로 형성될 수도 있다.The
상술한 실시예에에서, 제 1 반도체층(104)과 제 2 반도체층(108)은 각각 n타입 및 p타입으로 도핑된 반도체층으로 설명하였으나, 그 역의 경우도 가능하다.In the above-described embodiments, the
한편, 본 발명의 투명전극(110)은 자외선 영역을 포함하는 빛에 대한 투과도가 높으면서도 인가된 전계에 의해서 저항상태가 변화되는 투명 재질의 물질(저항 변화 물질)로 형성된다. 이러한, 저항 변화 물질은 주로 ReRAM(Resistive RAM)분야에서 이용되는 것으로서, 물질에 고유한 임계치 이상의 전압을 물질에 인가하면, 전자 포밍이 수행되어, 최초에는 절연체인 물질의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되어 전도성을 나타내게 된다.Meanwhile, the
구체적으로, 절연체인 저항 변화 물질에 임계치 이상의 전압을 인가하면, 전기적 스트레스(forming process)에 의해 박막 내부로 전극 금속 물질이 삽입되거나, 박막내 결함구조에 의해 저항 변화 물질 내부에 전도성 필라멘트(112:conducting filaments)(또는, 금속 필라멘트(metallic filaments))가 형성된다. 이 후에는, 물질에 인가된 전압이 제거되어도 전도성 필라멘트(112)는 유지되고, 이러한 전도성 필라멘트(112)를 통해서 전류가 흐르게 되어, 물질의 저항 상태가 저저항 상태로 유지된다.Specifically, when a voltage equal to or higher than a threshold value is applied to the resistance change material, which is an insulator, an electrode metal material is inserted into the thin film by an electrical forming process, or the conductive filament 112: conducting filaments (or metallic filaments) are formed. Thereafter, when the voltage applied to the material is removed, the
도시된 바와 같이, 발광 소자가 완성되면, 투명전극(110)층위에 형성된 전극 패드(114a, 114b)를 통해서 주입된 전류는 투명전극(110) 내부에서 서로 연결된 전도성 필라멘트(112)를 통해서 전체 영역으로 확산되어 제 2 반도체층(108) 전체 영역으로 주입되고, 활성층(106)에서 발생된 빛, 특히 자외선 영역의 빛은 밴드 갭이 큰 투명전극(110)을 통해서 외부로 유출된다.When the light emitting device is completed, currents injected through the
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a method of manufacturing a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 기판(100)위에 버퍼층(102), 제 1 반도체층(104), 활성층(106), 제 2 반도체층(108)을 형성하고, 저항 변화 물질 층(110)을 제 2 반도체층(108) 위에 형성한다.A
그 후, 도 4에서 설명한 바와 같이, 저항 변화 물질 층(110)에 포밍용 전극 패턴을 형성하고, 임계 전압 이상의 전압을 인가하는 포밍 단계를 수행한다(b, c, d).4, a foaming step of forming a foaming electrode pattern in the resistance
즉, 리소그래피 공정을 수행하여 포토레지스트(116)층 중에서 금속 패드(114a)가 형성될 영역의 일부에 포밍 전극(118)을 형성하기 위한 패턴을 형성하고(b), 전자빔(ebeam), 스퍼터 또는 기타 금속 증착 공정을 수행하여 패턴 내부에 포밍 전극(118)을 형성한 후, 리프트 오프(lift-off) 공정을 통해서 포밍 전극(118)을 제외한 포토레지스트(116)층을 제거하여 포밍 전극(118)을 완성한다(c). 다음으로, (d)에 도시된 바와 같이, 투명전극(110) 위에 형성된 포밍 전극(118)을 통해 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하면, 절연물질인 투명전극(110) 내부에 전도성 필라멘트(112)가 형성되어, 투명전극(110)의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화된다.That is, a lithography process is performed to form a pattern for forming the forming
투명전극(110) 내부에 전도성 필라멘트(112)가 형성되면, 투명전극(110)위에 금속 전극 패드(114a)를 형성한다(e). 이때, 금속 전극 패드(114a)를 형성하는 방법은 포밍을 수행하기 위한 전극(118)을 제거하고 별도의 금속 전극 패드(114a)를 형성할 수도 있고, (e)에 도시된 바와 같이, 마스크(120)를 이용하여 포밍 전극(118) 위에 추가로 금속을 증착하여 금속 전극 패드(114a)를 형성할 수도 있다.When the
다음으로, 통상적인 수평형 발광소자 제작 공정과 동일한 방식으로, 제 1 반도체층(104)이 드러나도록 투명전극(110)으로부터 제 2 반도체층(108), 활성층(106)을 순차적으로 식각하고, 제 1 반도체층(104) 위에 n형 전극 패드(114b)를 형성한다(f).Next, the
전술한 실시예에서, 투명전극(110)내에 형성된 일부 전도성 필라멘트(112)는 다른 전도성 필라멘트들(112)과 연결되지 않을 가능성이 있다. 이 경우, 투명전극(110)으로 유입되는 전류가 투명전극(110) 전체로 확산되지 못하고 국부적으로 집중되고, 이에 따라서 투명전극(110)에 접촉하는 제 2 반도체층(108)에도 국부적으로 전류가 집중되는 문제점이 발생할 수도 있다.In the embodiment described above, it is possible that some of the
도 11a 및 도 11b는 이러한 전류 집중 문제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 구성을 도시하였다.11A and 11B illustrate the structure of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention for solving such a current concentration problem.
도 11a 및 도 11b에 도시된 예에서는, 투명전극(110)의 전류 확산 특성(current spreading)을 향상시키기 위해서, 투명전극(110)에 형성된 전도성 필라멘트들(112)을 상호 연결시키는 전류 확산층(122)을 투명전극(110)의 상면 또는 하면에 형성하였다. 이때, 전류 확산층(122)은 CNT 또는 그래핀으로 이루어진 것이다.11A and 11B, in order to improve the current spreading property of the
도 11a에서는 전류 확산층(122)을 투명전극(110)층과 제 2 반도체층(108) 사이에 형성한 예를 도시하였고, 도 11b에서는 전류 확산층(122)을 투명전극(110)위에 형성한 예를 도시하였다.11A shows an example in which the
CNT 또는 그래핀은 전도성 및 빛의 투과도가 뛰어난 특성이 있고, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 투명전극(110)의 일면에 접촉하도록 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(122)을 형성하여 투명전극(110)의 전도성 필라멘트(112)를 상호 연결함으로써, 투명전극(110)으로 유입된 전류가 제 2 반도체층(108) 전체 영역으로 확산되도록 하였다.CNT or graphene is excellent in conductivity and light transmittance. In the present invention, the
이 때, 전류 확산층(122)이 두껍게 형성될수록 내부의 CNT 또는 그래핀이 상호연결되고, 이에 따라서 전도성 필라멘트들(112)이 상호 연결될 확률이 높아져서 투명전극(110)의 전도성은 향상되지만 투과도가 낮아진다. 따라서, 본 발명의 전류 확산층(122)은 투명전극(110)의 전도성 필라멘트들(112)을 상호 연결시키기에 충분하면서도 투과도가 저해되지 않는 한도내에서 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는, 약 2nm 내지 약 100nm 의 두께로 전류 확산층(122)을 형성하였다. 2nm는 CNT 및 그래핀을 단일층으로 형성할 수 있는 최소의 두께이고, 100nm는 빛의 투과도를 80% 이상으로 유지할 수 있는 최대의 두께이다.At this time, as the
한편, 도 11a 및 도11b에 도시된 예의 경우에, 투명전극(110)이 형성된 직후 또는 투명전극(110)이 형성되기 직전에 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(122)을 형성한다는 점을 제외하면, 나머지 구성은 도 9 및 도10를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.11A and 11B, except that the
도 12a 및 12b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 소자의 구성을 도시하는 도면이다.12A and 12B are diagrams showing a configuration of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 도 12a를 참조하면, 발광 소자는 활성층에서 발생된 빛을 기판 방향으로 방출하는 플립칩(flip-chip) 구조로서, 종래의 플립칩 구조의 발광소자에서 반도체층(p-GaN)과 반사층 사이에, 본 발명의 저항 변화 물질로 전도성 필라멘트가 형성된 투명전극을 더 포함시키는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 12A, a light emitting device is a flip-chip structure that emits light generated in the active layer toward a substrate. In a conventional flip chip structure light emitting device, a semiconductor layer (p-GaN) And a transparent electrode having a conductive filament formed of the resistance change material of the present invention.
기판(130)이 위치한 방향을 하면이라고 가정하면, 기판(130), 버퍼층(132), 제 1 반도체층(134), 활성층(136), 및 제 2 반도체층(138)이 순차적으로 형성되어 있고, 제 2 반도체층(138) 위에 포밍에 의해서 전도성 필라멘트(142)가 형성된 투명전극(140)이 형성되어 있으며, 투명전극(140)위에 반사층(144)이 형성되어 있다. 이 때, 상술한 기판(130) 내지 투명전극(140)은 도 9에 도시된 기판(100) 내지 투명전극(110)과 동일한 재질 및 방식으로 형성될 수 있고, 반사층(144)의 재질은 일반적인 플립칩 구조의 발광소자에서 이용되는 Ag, Al, Pt, Au, Ni, Ti, ITO 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있고, 그 재질에는 제한이 없다.The
반사층(144)이 형성된 후, 반사층(144)은 서브마운트 기판(152)위에 형성된 제 2 전극 패드(150a)와 접합되고, 제 1 반도체층(134)에 형성된 제 1 전극 패드(146)는 범프(148)에 의해서 역시 서브마운트 기판(152)위에 형성된 제 3 전극 패드(150b)에 접합되어 전류를 공급받을 수 있다.After the
제 2 전극 패드(150a)를 통해서 주입된 전류는 반사층(144)을 통해서 투명전극(140)으로 인가되고, 투명전극(140)에 형성된 전도성 필라멘트(142)를 통해서 제 2 반도체층(138) 전체로 확산된다. The current injected through the
한편, 활성층(136)에서 생성된 빛은 제 1 반도체층(134)이 위치한 상방과 제 2 반도체층(138)이 위치한 하방으로 향하고, 하방으로 향하는 빛은 투명전극(140)을 통과하고, 반사층(144)에서 반사된 후 상방으로 향하여, 반도체 기판(130)을 통해서 외부로 방출된다. The light generated in the
이 때, 본 발명의 투명전극(140)은 전도성 필라멘트(142)에 의해서 저저항 상태이므로, 제 2 반도체층(138) 및 반사층(140)과 양호한 오믹 콘택 특성을 나타내며, 자외선 영역에 대해서 높은 투과율을 나타내는 밴드갭이 큰 물질들로 형성되 었으므로, 높은 광투과율을 나타낸다.Since the
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 소자 제조 방법을 설명하는 도면이다.13 is a view for explaining a method of manufacturing a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 13을 참조하여, 발광소자 제조 방법을 설명하면, 상술한 도 10의 (a) 단계 내지 (d) 단계를 수행하여 전도성 필라멘트(142)가 형성된 투명전극(140)을 제 2 반도체층(138) 위에 형성하고(a), 포밍 전극을 제거한 후 투명전극(140) 위에 반사층(144)을 형성한다(b). 이 때, 반사층(144)은 투명전극(140) 전체에 형성될 수도 있고, 메탈 마스크(158)를 이용하여 제 1 반도체층(134)에 제 1 전극 패드(146)를 형성하기 위해서 식각될 영역을 제외한 영역에만 형성될 수도 있다.13A to 13D, the
다음으로, 제 1 반도체층(134)에 제 1 전극 패드(146)를 형성하기 위해서, 투명전극(140)(또는 반사층(144))부터 제 1 반도체층(134)이 드러나도록 발광 소자의 일정 영역을 식각한 후, 제 1 반도체층(134) 위에 제 1 전극 패드(146)를 형성한다(c). 다음으로, 제 2 전극 패드(150a) 및 제 3 전극 패드(150b)가 형성된 서브마운트 기판(152)을 준비하고, 반사층(144)과 제 2 전극 패드(150a)가 접합되고, 범프(148)를 통해서 제 3 전극 패드(150b)와 제 1 전극 패드(146)가 접합되도록 발광 소자를 뒤집어서 서브마운트 기판(152)에 결합하여 플립칩 구조의 발광소자를 완성한다(d).Next, in order to form the
한편, 도 12b는 본 발명의 바람직한 실시예의 변형 실시예를 도시하는 도면으로서, 투명전극(140)에 형성된 전도성 필라멘트(142)의 일부가 다른 전도성 필라멘트들(142)과 연결되지 않아, 전류가 일부 전도성 필라멘트(142)를 통해서만 제 2 반도체층(138)에 집중적으로 주입되는 것을 방지하기 위해서, CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(152)을 제 2 반도체층(138)과 투명전극(140) 사이에 추가하였다. 비록 도 12b에는 제 2 반도체층(138)과 투명전극(140) 사이에 전류 확산층(152)이 추가되는 것으로 도시하였으나, 투명전극(140)과 반사층(144) 사이에 전류 확산층(152)이 더 추가될 수 있음은 앞서 도 11a와 도 11b를 통해 설명한 바와 같다.12B shows a modified embodiment of the preferred embodiment of the present invention in which a portion of the
도 14a및 14b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.14A and 14B are diagrams showing a structure of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 발광소자는 수직형 발광소자로서, 일반적인 수직형 발광소자의 구조에서 반사층과 제 2 반도체층(예컨대, p-GaN층) 사이에 저항 변화 물질로 전도성 필라멘트가 형성된 투명전극이 추가로 형성된 것을 특징으로 한다.A light emitting device according to an embodiment of the present invention is a vertical light emitting device. In a general vertical light emitting device, a transparent electrode having a conductive filament formed between a reflective layer and a second semiconductor layer (for example, a p- Is further formed.
도 14a를 참조하면, 서브마운트 기판(178), 접합층(176), 반사층(174), 투명전극(170), 제 2 반도체층(168), 활성층(166), 제 1 반도체층(164) 및 전극 패드(180)가 순차적으로 형성되어 구성된다. 서브마운트 기판(178)은 전류 주입이 가능한 금속 기판이 이용되고, 반사층(174)은 Ag, Al, Pt, Au, Ni, Ti, ITO 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있고, 발광소자에서 반사층(174)으로 일반적으로 이용되는 재질로 금속 기판(160) 위에 형성되어 활성층(166)에서 발생된 빛을 반사하여 상방으로 향하도록 한다.14A, a
반사층(174) 위에 형성되는 투명전극(170)은 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 자외선 영역의 빛을 투과시킬 수 있고, 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압이 인가되면 내부에 전도성 필라멘트(172)가 형성되어 저항상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되는 투명한 저항변화 물질로 형성된다. 투명전극(170)은 포밍 공정이 수행되어 내부에 전도성 필라멘트(172)가 형성됨으로써, 저저항 상태가 유지되며, 반사층(174)으로부터 인가된 전류는 투명전극(170) 내부에 형성된 전도성 필라멘트(172)를 통해서 전체 영역으로 확산되어 제 2 반도체층(168)으로 주입된다. As described above, the
제 2 반도체층(168)은 p타입으로 도핑된 반도체층으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있도록 p-AlGaN 단일층으로 형성되거나, 투명전극 위에 p-GaN 박막 및 p-AlGaN층 순차적으로 형성되었으나, 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있는 발광소자의 제조에 이용되는 일반적인 재질로 형성될 수도 있다.The
활성층(166)(MQW)은 자외선 영역의 빛이 발생될 수 있도록 Al(In)GaN/(In)GaN 으로 형성되는 것이 바람직하지만, 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있는 것이라면 그 재질에 한정이 없다. 제 1 반도체층(164)은 n타입으로 도핑된 반도체층으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있도록 n-AlGaN으로 형성되었으나, 자외선 영역의 빛을 발생시킬 수 있는 발광소자의 제조에 이용되는 일반적인 재질로 형성될 수도 있다. 상술한 실시예에에서, 제 1 반도체층(164)과 제 2 반도체층(168)은 각각 n타입 및 p타입으로 도핑된 반도체층으로 설명하였으나, 그 역의 경우도 가능하다.The active layer 166 (MQW) is preferably formed of Al (In) GaN / (In) GaN so that light in the ultraviolet region can be generated. However, the material is not limited as long as it can emit light in the ultraviolet region . The
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자 제조 방법을 설명하는 도면이다.15 is a view illustrating a method of manufacturing a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 도 10의 (a)단계 내지 (d) 단계와 동일한 공정을 수행하여, 사파이어 기판(160)과 같은 기판위에 순차적으로 버퍼층(162), 제 1 반도체층(164), 활성층(166), 제 2 반도체층(168) 및 투명전극(170)을 형성하고, 투명전극(170)을 포밍하여 내부에 전도성 필라멘트(172)를 형성함으로써, 투명전극(170)의 저항 상태를 저저항 상태로 변화시킨다(a).15, steps similar to those of steps (a) to (d) of FIG. 10 are performed to sequentially form a
이 때, 버퍼층(162)은 도핑되지 않은 갈륨나이트라이드(Un-doped GaN)층으로 형성될 수 있고, 제 1 반도체층(164)은 n-AlGaN 층으로 형성될 수 있으며, 활성층(166)(MQW)은 자외선 영역의 빛이 발생될 수 있도록 Al(In)GaN/(In)GaN 으로 형성될 수 있고, 제 2 반도체층(168)은 p-AlGaN 단일층 또는 p-AlGaN 층과 p-GaN 박막으로 형성될 수 있다.In this case, the
제 2 반도체층(168) 위에 형성되는 투명전극(170)은 상술한 바와 같이, 자외선에 대한 투과도가 높고 임계 전압 이상의 전압이 인가되면 내부에 전도성 필라멘트(172)가 형성되어 저항상태가 저저항 상태로 변화되는 물질로 형성된 후 포밍공정이 수행되어 내부에 전도성 필라멘트들(172)이 형성된다. 저항 변화 물질의 예는 상술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.As described above, the
그 후, 투명전극(170) 위에 Ag 또는 Al과 같은 금속으로 반사층(174)을 형성하고, 그 위에 서브마운트 기판(176)과의 접합을 위한 접합층(176)을 형성함으로써 발광 구조물을 완성한다(b).Thereafter, a
다음으로, 사파이어 기판(160)이 위로 오도록 발광 구조물의 접합층(176)과 서브마운트 기판(178)을 접합시키고, 사파이어 기판(160)을 발광소자로부터 분리하기 위해서, 사파이어 기판(160)을 통해서 245~305nm의 UV 레이저를 조사한다. 조사된 UV 레이저는 버퍼층(162)에서 흡수되고, 버퍼층(162)의 GaN 물질이 Ga와 N2로 분리됨으로써 사파이어 기판(160)이 발광소자로부터 분리된다(c).Next, the
다음으로, 제 1 반도체층(164) 위에 남아있는 버퍼층(162)의 잔여물질을 제거하고, 제 1 반도체층(164) 위에 n형 전극 패드를 형성함으로써, 발광소자를 완성한다(d).Next, the remaining material of the
투명전극(170)의 일부 전도성 필라멘트(172)들이 다른 전도성 필라멘트(172)들과 상호 연결되지 않아 전류가 일부 영역에 집중되는 것을 방지하기 위해서, (b) 단계에서 투명전극(170)과 제 2 반도체층(168) 사이에 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(186)을 더 형성하거나, 투명전극(170) 위에 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(186)을 형성하고, 그 위에 반사층(174)을 형성할 수도 있다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 전류 확산층(186)이 제 2 반도체층(168)과 반사층(174) 사이에 형성된다. 반사층(174)을 통해서 유입되는 전류는 투명전극(170)의 전도성 필라멘트(172)를 통해서 1차로 확산되고, 투명전극(170)과 접촉하는 전류 확산층에서 제 2 반도체층(168) 전체로 확산되어 균일하게 전류가 주입된다.In order to prevent the
한편, 상술한 바와 같이, 전류 확산층(186)이 투명전극(170)과 반사층(174)사이에 형성되어도 상술한 것과 효과가 나타날 수 있다.On the other hand, as described above, even when the
상술한 발광소자 역시 자외선 영역의 빛에 대한 광투과도가 높고, 전도성 필라멘트가 형성되어 양호한 오믹 콘택 특성을 나타내는 저항 변화 물질을 이용하여 투명전극을 형성함으로써, 발광 소자 전체의 광투과도와 전기적 특성이 향상된다.The light emitting element described above also has a high light transmittance to light in the ultraviolet region, forms a conductive filament and forms a transparent electrode using a resistance change material exhibiting good ohmic contact characteristics, thereby improving the light transmittance and electrical characteristics of the entire light emitting element do.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 구비하는 수직 형 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.16 is a view illustrating a structure of a vertical light emitting device having a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 수직형 발광 소자는 서브마운트 기판(210) 위에 반사층(204), 제 2 반도체층(202), 활성층(200), 제 1 반도체층(198), 투명전극(194)이 순차적으로 형성되어 있고, 투명전극(194) 위에 n형 전극 패드(208)가 형성되어 있다.16, a vertical light emitting device includes a
즉, 앞서 설명한 도 15의 실시예와는 달리 투명전극(194)이 제 1 반도체층(198)의 상부에 형성되어 있으며, 나머지 구성요소의 재질 또는 특성은 도 15의 실시예와 동일하다.15, the
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직형 발광 소자를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.17 is a view illustrating a process of manufacturing a vertical light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 도 17의 (a)를 참조하면, 사파이어 기판과 같이 수직형 발광 소자 제조에 이용되는 기판(190)위에, 버퍼층(192)을 형성하고, 버퍼층(192) 위에 저항변화 물질을 이용하여 투명전극(194)을 형성한다. 버퍼층(192)은 GaN, AlN 등으로 형성 될 수 있고, 투명전극으로 이용되는 물질은 상술한 바와 같다.17A, a
아울러, 상술한 투명전극(194)을 복수의 층으로 구성하되, 각 층의 굴절율이 상부 방향(제 1 반도체층(198) 방향)으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 하여, 발광 소자가 완성되었을 때, 굴절율 차이로 인한 전반사를 감소시켜 광 효율을 더욱 향상시킬 수도 있다.The
다음으로, 투명전극(194) 위에 n-타입의 제 1 반도체층(198)(예컨대, n-GaN, n-AlGaN 등)을 형성하고, 제 1 반도체층(198) 위에 빛을 발생시키는 활성층(210;MQW)을 형성한 후, 활성층(210) 위에 p-타입의 제 2 반도체층(202)(예컨대, p-GaN, p-AlGaN 등)을 형성하며, 제 2 반도체층(202) 위에 반사층(204)을 형성한다. 반사층(204)은 이용되는 Ag, Al, Pt, Au, Ni, Ti, ITO 또는 이들의 조합 등과 같이, 일반적으로 LED 공정에서 반사막 형성에 이용되는 재질이 이용될 수 있다.Next, an n-type first semiconductor layer 198 (for example, n-GaN, n-AlGaN or the like) is formed on the
다음으로, 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 반사층(204) 위에 서브마운트 기판(210)과의 접착을 위한 접착층(206)(bonding metal)을 형성하고, 사파이어 기판(190)이 위로 오도록 접착층(206)과 서브마운트 기판(210)을 서로 접합하고, 사파이어 기판(190)을 분리하기 위해서 245~305㎚ 의 UV레이저를 사파이어 기판(190)을 통해서 조사한다.17B, an
조사된 레이저는 기판(190)을 투과하여 기판(190)과 버퍼층(192)의 경계면에서 흡수되어, 버퍼층(192)과 기판(190)을 분리시킨다. 버퍼층(192)이 GaN로 형성된 경우, UV 레이저를 흡수한 버퍼층(192)의 GaN는 Ga과 N2로 분리된다. 이때 형성된 N2 는 외부로 방출되고, 계면에는 Ga 만이 남게되는데, 융점이 30℃ 정도인 Ga은 가해진 열에 의해서 용융되고, 따라서 기판(190)은 분리된다.The irradiated laser is transmitted through the
다음으로, 도 17의 (c)에 도시된 바와 같이, 기판(190)이 분리된 후에 투명전극(194)이 드러나도록 잔여 버퍼층(192)을 식각 공정을 통해서 제거하고, 표면으로 드러난 투명전극(194) 위에 포토레지스트층(미도시 됨)을 형성하고, 포토 리쏘그래피 공정을 수행하여 포토레지스트층 중에서 n 타입 금속 패드(208)가 형성될 영역의 일부에 포밍 전극(212)을 형성하기 위한 패턴을 형성하고, 전자빔(e-beam), 스퍼터 또는 기타 금속 증착 공정을 수행하여 패턴 내부에 포밍 전극(212)을 형성한 후, 리프트 오프(lift-off) 공정을 통해서 포밍 전극(212)을 제외한 포토레지스트층을 제거하여 포밍전극(212)을 완성한다.Next, as shown in FIG. 17C, the remaining
다음으로, 도 17의 (d)에 도시된 바와 같이, 투명전극(194) 위에 형성된 포밍전극(212)에 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하면, 절연파괴(electrical breakdown)에 따른 포밍 공정이 수행되어, 절연물질인 투명전극(194) 내부에 전도성 필라멘트(196)가 형성되어, 투명전극(194)의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화된다.17 (d), when a voltage equal to or higher than a threshold voltage inherent to the material is applied to the forming
이때, 포밍 공정을 수행하기에 앞서, 투명전극(194)의 표면에 요철 패턴을 추가로 형성하여 광효율을 더 향상시킬 수도 있다. 투명전극(194)에 요철패턴을 형성하는 방식은 공지의 방식이 적용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.At this time, before performing the forming process, a concave-convex pattern may be additionally formed on the surface of the
투명전극(194) 내부에 전도성 필라멘트(196)가 형성되면, (e)에 도시된 바와 같이, 투명전극(194) 위에 n형 금속 전극 패드(208)를 형성한다. 이때, 금속 전극 패드(208)를 형성하는 방법은 포밍을 수행하기 위한 전극(212)을 제거하고 별도의 금속 전극 패드를 형성할 수도 있고, 마스크(미도시 됨)를 이용하여 포밍 전극(212) 위에 추가로 금속을 증착하여 n형 금속 전극 패드(208)를 형성할 수도 있다.When the
한편, 투명전극(194)내에 형성된 일부 전도성 필라멘트(196)는 다른 전도성 필라멘트들(196)과 연결되지 않을 가능성이 있다. 이 경우, 투명전극(194)으로 유입되는 전류가 투명전극(194) 전체로 확산되지 못하고 국부적으로 집중되고, 이에 따라서 투명전극(194)에 접촉하는 제 1 반도체층(198)에도 국부적으로 전류가 집중되는 문제점이 발생할 가능성이 있다.On the other hand, some of the
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자의 구성을 도시하였다.18A and 18B show the structure of a light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 18a 및 도 18b에 도시된 예에서는, 투명전극(194)의 전류 확산 특성(current spreading)을 향상시키기 위해서, 투명전극(194)에 형성된 전도성 필라멘트들(196)을 상호 연결시키는 CNT(Carbon Nano Tube) 또는 그래핀(graphene)으로 구현되는 전류 확산층(214,216)을 투명전극(194)의 상면 또는 하면에 형성하였다.18A and 18B, in order to improve the current spreading property of the
도 18a에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현된 전류 확산층(214)을 투명전극(194)과 제 1 반도체층(198) 사이에 형성한 예를 도시하였고, 도 18b에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(216)을 투명전극(194) 위에 형성한 예를 도시하였다.18A shows an example in which a
CNT 또는 그래핀은 전도성 및 빛의 투과도가 뛰어난 특성이 있고, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 투명전극(194)의 일면에 접촉하도록 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(214,216)을 형성하여 투명전극(194)의 전도성 필라멘트(196)를 상호 연결함으로써, 투명전극(194)으로 유입된 전류가 제 1 반도체층(198) 전체 영역으로 확산되도록 하였다. 전류 확산층(214, 216)의 두께에 따른 투과도와 전도성의 변화 정도와 최적 두께에 대해서는 앞서 설명한 실시예에서 설명한 바와 같다.CNT or graphene is excellent in conductivity and light transmittance. In the present invention, current diffusion layers 214 and 216 are formed of CNT or graphene so as to contact one surface of the
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.19 is a view showing a structure of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 19를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광소자는 상부 발광(Top-emission) 방식의 유기 발광 소자로서, 기판(220)위에 형성된 제 1 전극(222), 유기물층(230) 및 투명 전극인 제 2 전극(224)을 포함한다.Referring to FIG. 19, the organic light emitting device according to the present invention includes a
유기물층(230)은 정공 주입층(231), 정공 수송층(233), 발광층(235), 전자 수송층(237) 및 전자 주입층(239)이 순차적으로 형성된 구조로 구현될 수 있으며, 이하에서는 유기물층(230)이 정공 주입층(231) 내지 전자 주입층(239)을 포함하는 경우를 예시적으로 설명한다. 기판(220)부터 전자 주입층(239)까지의 구성은 현재 공지된 모든 유기 발광소자에 적용되는 구조가 동일하게 적용될 수 있다.The
한편, 전자 주입층(239) 위에는 본 발명의 투명한 재질의 제 2 전극(224)이 형성되어 있다. 제 2 전극(224)은 자외선 영역을 포함하는 빛에 대한 투과도가 높으면서도 인가된 전계에 의해서 저항상태가 변화되는 투명 재질의 절연 물질(저항 변화 물질)로 형성된다. 본 발명에서 사용하는 저항 변화 물질 및 전도성 필라멘트의 생성 과정에 대해서는 앞서 소개한 실시예를 통해 설명한 바와 같다.On the other hand, a
유기 발광 소자가 완성되면, 투명전극인 제 2 전극(224)으로 주입된 전류는 제 2 전극(224) 내부에서 서로 연결된 전도성 필라멘트(226)를 통해서 전체 영역으로 확산되어 전자 주입층(239) 전체 영역으로 주입되고, 자외선 영역의 빛을 포함한 발광층(235)에서 발생된 모든 빛은 밴드 갭이 큰 투명전극(224)을 통해서 상부로 유출된다.The current injected into the
도 20은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자를 제조하는 방법을 설명하는 도면이다.20 is a view for explaining a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 기판(220)위에 제 1 전극(222) 및 발광층(235)을 포함하는 유기물층(230)을 형성한다(a). 상술한 바와 같이, 유기물층(230)은 정공 주입층(231), 정공수송층(233), 발광층(235), 전자 수송층(237) 및 전자 주입층(239)이 순차적으로 형성된 구조로 구현될 수 있다. First, an
다음으로, 유기물층(230)(특히, 전자 주입층(239)) 위에 투명전극인 제 2 전극(224)을 형성한다(b, c, d). 보다 구체적으로, 저항 변화 물질층을 형성하고, 포밍 전극을 형성한 후 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 단계를 수행하며, 구체적인 단계는 앞서 소개한 실시예를 통해 설명한 바와 같다.Next, a
제 2 전극(224) 내부에 전도성 필라멘트(226)가 형성되면, 제 2 전극(224) 상부에 금속 전극 패드(228)를 형성한다((e)참조). 이 때, 금속 전극 패드(228)를 형성하는 방법은 포밍을 수행하기 위한 전극(227)을 제거하고 별도의 금속 전극 패드(228)를 형성할 수도 있고, (e)에 도시된 바와 같이, 마스크(229)를 이용하여 포밍 전극(227) 위에 추가로 금속을 증착하여 금속 전극 패드(228)를 형성할 수도 있다.When the
한편, 투명전극인 제 2 전극(224)에서도 전류 확산 특성(current spreading)을 향상시키기 위해서, 전도성 필라멘트들(226)을 상호 연결시키는 CNT(Carbon Nano Tube) 또는 그래핀(graphene)으로 구현되는 전류 확산층(240)을 형성할 수 있다. In order to improve the current spreading, the
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 제조 방법을 설명하는 도면이다.21A and 21B are views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
도 21a에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(240)을 제 2 전극(224)위에 형성한 예를 도시하였고, 도21b에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현된 전류 확산층(240)을 제 2 전극(224)과 전자 주입층(239) 사이에 형성한 예를 도시하였다.21A shows an example in which a
CNT 또는 그래핀은 전도성 및 빛의 투과도가 뛰어난 특성이 있고, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 투명전극(224)의 일면에 접촉하도록 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(240)을 형성하여 투명전극(224)의 전도성 필라멘트(226)를 상호 연결함으로써, 투명전극(224)으로 유입된 전류가 전자 주입층(239) 전체 영역으로 확산되도록 하였다. 한편, 전류 확산층(240)의 두께에 따른 투과도와 전도성의 변화 정도와 최적 두께에 대해서는 앞서 설명한 실시예에서 설명한 바와 같다.CNT or graphene is excellent in conductivity and light transmittance. In the present invention, the
도 22 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다.22 is a view showing a structure of an organic light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 하부 발광(Bottom-emission) 방식의 유기 발광소자로서, 투명한 유리 또는 플라스틱 재질의 기판(250)위에 투명 전극인 제 1 전극(254)이 형성되어 있고, 투명전극(254) 위에 발광층(265)을 포함하는 유기물층(260)과 제 2 전극(252)이 순차적으로 형성되어 있다. 유기물층(260)은 정공 주입층(261), 정공 수송층(263), 발광층(265), 전자 수송층(267), 및 전자 주입층(269)이 차례로 형성된 구조로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 22, the organic light emitting device according to the present invention is a bottom emission organic light emitting device. A
한편, 투명한 기판(250) 위에 형성되는 제 1 전극(254)은 상술한 제 1 실시예의 제 2 전극(224)과 마찬가지로 저항 변화 물질로 형성되고, 포밍 공정이 수행되어서 내부에 전도성 필라멘트(256)가 형성되고, 이 전도성 필라멘트들(256)은 서로 연결됨으로써 전류가 잘 흐르는 저저항 상태가 유지된다. 따라서,제 1 전극(254)은 가시광 영역의 빛 뿐만 아니라, UV 영역의 빛에 대한 투과도가 매우 높을 뿐만 아니라, 정공 주입층(261)과도 오믹 콘택이 형성되어 유기 발광소자의 구동 전력이 감소된다.The
도 23은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 제조 방법을 설명하는 도면이다.23 is a view for explaining a method of manufacturing an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 투명한 유리 기판(250) 또는 투명한 플라스틱 기판(250) 위에 저항 변화 물질로 제 1 전극(254)을 형성한다(a).First, a
다음으로, 투명전극인 제 1 전극(254)을 형성한다(b, c, d). 보다 구체적으로, 저항 변화 물질층을 형성하고, 포밍 전극을 형성한 후 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 단계를 수행하며, 구체적인 단계는 앞서 소개한 실시예를 통해 설명한 바와 같다.Next, a
투명전극인 제 1 전극(254)의 포밍 공정이 수행된 후, 제 1 전극(254)위에 정공 주입층(261), 정공 수송층(263), 발광층(265), 전자 수송층(267), 전자 주입층(269), 및 제 2 전극(252)이 순차적으로 형성된다(e). 정공 주입층(261) 내지 제 2 전극(252)을 형성하는 과정은 종래의 하부 발광(bottom emission) 방식의 유기 발광소자의 제작 공정이 그대로 적용될 수 있다.A
도 24a 및 도 24b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 발광소자의 구조를 도시하는 도면이다. 도 24a 및 도 24b에 도시된 변형 실시예는 도 21a 및 도 21b에 도시된 실시예와 마찬가지로, 전류 확산 효율을 향상시키기 위해서, 투명전극의 상면 또는 하면에 접촉하도록 전류 확산층(270)을 CNT 또는 그래핀으로 형성한다. 도 24a는 투명전극인 제 1 전극(254) 위에 전류 확산층(270)을 형성한 예를 도시하였고, 도 24b는 투명한 기판(250) 위에 전류 확산층(270)을 형성하고, 그 위에 투명전극인 제 1 전극(254)을 형성한 예를 도시하였다.24A and 24B are diagrams showing a structure of an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention. 24A and 24B, in order to improve the current diffusion efficiency, the
도 24a 에 도시된 예에서, 정공은 1차적으로 전류 확산층(270)에 의해서 유기발광 소자 전체 영역으로 확산되어 투명전극인 제 1 전극(254)으로 주입되고, 2차적으로 제 1 전극(254)에서 유기 발광소자 전체 영역으로 확산됨으로써, 정공 주입층(261)에 균일하게 정공이 주입된다. 또한, 도 24b에 도시된 예에서, 정공은 1차적으로 투명전극(254)에 의해서 유기 발광 소자 전체 영역으로 확산되어 전류 확산층(270)으로 주입되고, 2차적으로 전류 확산층(270)에서 유기 발광소자 전체 영역으로 확산됨으로써, 정공 주입층(261)에 균일하게 정공이 주입된다.In the example shown in FIG. 24A, the holes are first diffused into the entire region of the organic light emitting element by the
도 25a 내지 도 25c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수광소자의 구성을 도시한 도면이다.25A to 25C are diagrams showing a configuration of a light receiving element according to a preferred embodiment of the present invention.
도 25a를 참조하면, 수광 소자는 빛을 흡수하여 전기 에너지로 변환하는 광전 변환층(300)을 사이에 두고, 광전 변환층(300)의 각 면에 투명전극(304)과 대향 전극(302)이 각각 접촉되도록 형성된 구조를 갖는다.25A, the light receiving element includes a
광전 변환층(300)은 빛을 흡수하여 광전효과에 따라서 전자-정공쌍을 발생시킴으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 구성으로서, 수광 소자가 구현되는 예에 따라서 P-N 접합 구조로 형성될 수 있고, PIN 레이어 구조(진성 반도체층인 i형 반도체층 양측에 p형 반도체층과 n형 반도체층이 접합된 구조)로 형성될 수도 있으며, 이 밖에도 수광 소자에 따라서 다양하게 구현될 수 있다.The
대향 전극(302)은 후술하는 투명전극(304)에 대응되도록 형성되고, 일반적으로 태양전지, 포토 다이오드 등에서 이용되는 전극과 동일하게 구현될 수 있다. 수광 소자에는 2개의 전극이 필요하고, 그 중 하나는 투명전극이 되고, 나머지 하나는 대향 전극(302)이 된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서의 대향 전극(302)은 투명전극(304)과의 물리적인 배치 관계와는 무관함을 주의해야 한다.The
투명전극(304)은 외부의 빛을 투과시켜 광전 변환층(300)으로 빛을 제공한다. 투명전극(304)은 자외선 영역을 포함하는 빛에 대한 투과도가 높으면서도 인가된 전계에 의해서 저항상태가 변화되는 투명 재질의 물질(저항 변화 물질)로 형성된다.The
자외선 영역을 포함하는 빛에 대한 투과도가 높으면서도 인가된 전계에 의해서 저항상태가 변화되는 투명 재질의 절연 물질(저항 변화 물질)로 형성된다. 본 발명에서 사용하는 저항 변화 물질 및 전도성 필라멘트의 생성 과정에 대해서는 앞서 소개한 실시예를 통해 설명한 바와 같다.(Resistance change material) that has a high transmittance to light including an ultraviolet ray region and changes its resistance state by an applied electric field. The production process of the resistance variable material and the conductive filament used in the present invention is as described in the above-described embodiment.
상술한 수광 소자를 제조하는 방법을 간략하게 설명하면, 기판(미도시 됨) 위에 대향 전극(302)을 형성하고, 그 위에 광전 변환층(300)을 형성한다. 광전 변환층(300)은 PN 접합 구조로 형성될 수도 있고, PIN 구조(진성 반도체층인 i형 반도체층 양측에 p형 반도체층과 n형 반도체층이 접합된 구조)로 형성될 수도 있다.A method of manufacturing the above-described light receiving element will be briefly described. A
다음으로, 광전 변환층(300) 위에 저항 변화 물질로 투명 전극(304)을 형성하고, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 electrical break down 현상을 발생시켜 포밍 공정(forming process)을 수행함으로써 투명 전극(304) 내부에 전도성 필라멘트(306)를 형성한다. 이 밖에 투명 전극(304)의 일측에 전극패드가 형성될 수도 있다.Next, a
한편, 상술한 수광 소자 제조 방법에서는 기판 위에 대향 전극(302)을 형성하는 것으로 설명하였으나, 빛이 투과할 수 있는 유리와 같은 재질의 투명 기판 위에 저항 변화 물질로 투명 전극(304)을 형성하고, 포밍 공정을 수행하여 전도성 필라멘트(306)를 형성한 후, 그 위에 광전 변환층(300) 및 대향 전극(302)을 순차적으로 형성할 수도 있다.Meanwhile, in the above-described light-receiving device manufacturing method, the
한편, 투명전극(304)의 전류 확산 특성을 향상시키기 위해서, 투명전극(304)에 형성된 전도성 필라멘트들(306)을 상호 연결시키는 CNT(Carbon Nano Tube) 또는 그래핀(graphene)으로 구현되는 전류 확산층이 추가로 투명전극(304)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다.In order to improve the current diffusion characteristics of the
도 25b는 CNT 또는 그래핀으로 구현된 전류 확산층(308)을 투명전극(304)과 광전 변환층(300) 사이에 형성한 예를 도시하였고, 도 25c 는 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(308)을 투명전극(304)의 광전 변환층(300)에 접촉하는 면의 반대면에 형성한 예를 도시하였다.25B shows an example in which a
CNT 또는 그래핀은 전도성 및 빛의 투과도가 뛰어난 특성이 있고, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 투명전극(304)의 일면에 접촉하도록 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(308)을 형성하여 투명전극(304)의 전도성 필라멘트(306)를 상호 연결함으로써, 수광소자에 흐르는 전류가 전체 영역에 균일하게 퍼지도록 할 수 있다. 한편, 전류 확산층(308)의 두께에 따른 투과도와 전도성의 변화 정도와 최적 두께에 대해서는 앞서 설명한 실시예에서 설명한 바와 같다.CNT or graphene is excellent in conductivity and light transmittance. In the present invention, the
지금까지 도 25a 내지 도 25c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명전극을 구비하는 수광소자 및 그 제조 방법에 대해서 설명하였다. 이하에서는, 수광소자가 자외선용 포토 다이오드 및 태양전지로 각각 구현된 실시예들을 설명한다. 다만, 후술하는 자외선용 포토 다이오드 및 태양전지의 구조는 기본적으로 도25a를 참조하여 설명한 수광 소자의 구조에 포함되는 것임을 주의해야 한다.25A to 25C, a light-receiving element having a transparent electrode according to a preferred embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof have been described. Hereinafter, embodiments in which the light receiving element is implemented as a photodiode for ultraviolet ray and a solar battery, respectively, will be described. It should be noted, however, that the structure of a photodiode for ultraviolet light and a solar cell to be described later are basically included in the structure of the light receiving element described with reference to Fig. 25A.
도 26은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 수광 소자가 자외선용 포토다이오드로 구현된 실시예를 도시하는 도면이다.26 is a diagram showing an embodiment in which the light receiving element is implemented as a photodiode for ultraviolet rays according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 자외선용 포토 다이오드는 사파이어 기판(310)위에 버퍼층(312), n형 반도체층(322), 활성층(324;intrinsic 반도체층), p형 반도체층(326)이 순차적으로 형성되어 있고, p형 반도체층(326) 위에는 투명전극(314)이 형성되며, 투명전극(314) 위에 p형 전극 패드(330)가 형성되어 있다. 또한, n형 반도체층(322)의 일측면이 드러나도록 식각되어 있고, 그 위에 n형 반도체층(322)과 접촉하도록 n형 전극 패드(332)가 형성되어 있다.The
본 발명의 바람직한 실시예에서, 버퍼층(312)은 GaN층으로 형성되었고, n형 반도체층(322)은 n-AlxGa1 - xN층으로 형성되었으며, 활성층(324)은 i-AlxGa1 - xN층으로 형성되었고, p형 반도체층(326)은 p-AlxGa1 - xN층으로 형성되었다.In a preferred embodiment of the invention, the
투명전극(314)은 상술한 바와 같은 저항 변화 물질로 형성되어, 가시광 영역뿐만 아니라 자외선 영역에서도 양호한 광투과도를 나타내고, 투명전극(314) 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압이 인가되어 절연 파괴 현상이 발생함에 따라서 포밍 공정이 수행된 후에는, 내부에 전도성 필라멘트(316)가 형성되어 높은 전도 특성을 나타내므로, 접촉한 p형 반도체층(326)과 양호한 오믹 접촉이 이루어진다.The
종래 기술에 따른 자외선용 포토 다이오드의 경우에는, 투명전극 없이 p형반도체층 위에 금속 전극 패드가 직접 형성되었는데, 금속 전극 패드와 p형 반도체층 사이의 밴드 갭 차이가 매우 커서 오믹 특성이 매우 저하되는 문제점이 존재점이 존재하였다. 이러한 오믹 특성이 저하되는 문제점을 해결하기 위해서 금속 전극을 대면적으로 형성하는 방안이 제안되었지만, 이 경우에는 빛이 반도체층으로 유입되는 면적을 크게 감소시켜 전체 포토 다이오드의 성능을 저하시키는 문제점이 발생하였다.In the case of the conventional photodiode for ultraviolet rays, a metal electrode pad is directly formed on the p-type semiconductor layer without a transparent electrode. However, since the band gap difference between the metal electrode pad and the p-type semiconductor layer is very large, Problems existed. In order to solve the problem of lowering the ohmic characteristic, a method of forming a metal electrode in a large area has been proposed. However, in this case, the area of the light introduced into the semiconductor layer is greatly reduced, thereby deteriorating the performance of the entire photodiode Respectively.
그러나, 본 발명의 투명전극(314)은 상술한 바와 같이, 전도성 필라멘트(316)를 내부에 형성함으로써 투명전극(314)의 전기 전도도를 크게 향상시킬 수 있고, 따라서, 양호한 광투과 특성을 나타냄과 동시에 p형 반도체층(326)과의 양호한 오믹 접촉 특성을 이룰 수 있다.However, as described above, the
도 27은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 자외선용 포토 다이오드를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.27 is a view for explaining a process of manufacturing a photodiode for ultraviolet rays according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 사파이어 기판(310)위에 순차적으로 버퍼층(312)(GaN층), n형 반도체층(322)(n-AlxGa1 - xN층), 활성층(324)(intrinsic 반도체층:i-AlxGa1 - xN층), p형 반도체층(326)(p-AlxGa1-xN층)을 형성한다. 사파이어 기판(310)에서 p형 반도체층(326)까지 형성하는 과정은 일반적인 자외선용 포토 다이오드 제조 과정과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.First, the
다음으로, p형 반도체층(326) 위에 저항 변화 물질을 이용하여 투명전극(314)을 형성한다(b, c, d). 보다 구체적으로, 저항 변화 물질층을 형성하고, 포밍 전극을 형성한 후 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 단계를 수행하며, 구체적인 단계는 앞서 소개한 실시예를 통해 설명한 바와 같다.Next, a
투명전극(314) 내부에 전도성 필라멘트(316)가 형성되면, 투명전극(314)위에 p형 금속 전극 패드(330)를 형성한다(d). 이 때, p형 전극 패드(330)를 형성하는 방법은 포밍을 수행하기 위한 전극(317)을 제거하고 별도의 금속 전극패드를 형성할 수도 있고, 마스크(318)를 이용하여 포밍 전극(317) 위에 추가로 금속을 증착하여 p형 금속 전극 패드(330)를 형성할 수도 있다.When the
다음으로, n형 반도체층(322)이 드러나도록 투명전극(314)으로부터 p형 반도체층(326), 활성층(324)을 순차적으로 식각하고, n형 반도체층(322) 위에 n형 전극패드를 형성함으로써 자외선용 포토 다이오드를 완성한다(e).Next, the p-
상술한 실시예에서, 광전 변환층(320)이 n형 반도체층(322), 활성층(324)(intrinsic 반도체층), 및 p형 반도체층(326)으로 구성되는 예를 설명하였으나, 광전 변환층(320)이 PN접합만으로도 구현될 수 있음은 물론이다.Although the
지금까지 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자외선용 포토 다이오드 및 그 제조 방법에 대해서 설명하였다. 한편, 투명전극(314)내에 형성된 일부 전도성 필라멘트(316)는 다른 전도성 필라멘트들(316)과 연결되지 않을 가능성이 있다.Up to now, a photodiode for ultraviolet ray according to a preferred embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof have been described. On the other hand, some of the
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자외선용 포토 다이오드를 도시하였다.28A and 28B show a photodiode for an ultraviolet ray according to a preferred embodiment of the present invention.
투명전극(314)의 전류 확산 특성(current spreading)을 향상시키기 위해서, 투명전극(314)에 형성된 전도성 필라멘트들(316)을 상호 연결시키는 CNT(Carbon Nano Tube) 또는 그래핀(graphene)으로 구현되는 전류 확산층(334,336)을 투명전극(314)의 상면 또는 하면에 형성하였다.(Carbon Nano Tube) or graphene interconnecting the
도 28a에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(334)을 투명전극(314) 위에 형성한 예를 도시하였고, 도 28b에서는, CNT 또는 그래핀으로 구현된 전류 확산층(336)을 투명전극(314)과 p형 반도체층(326) 사이에 형성한 예를 도시하였다.28A shows an example in which a
CNT 또는 그래핀은 전도성 및 빛의 투과도가 뛰어난 특성이 있고, 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 투명전극(314)의 일면에 접촉하도록 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(334,336)을 형성하여 투명전극(314)의 전도성 필라멘트(316)를 상호연결함으로써, 투명전극(314)으로 유입된 전류가 광전 변환층(320) 전체 영역으로 확산되도록 하였다. 한편, 전류 확산층(334, 336)의 두께에 따른 투과도와 전도성의 변화 정도와 최적 두께에 대해서는 앞서 설명한 실시예에서 설명한 바와 같다.CNT or graphene is excellent in conductivity and light transmittance. In the present invention, current diffusion layers 334 and 336 are formed of CNT or graphene to contact one surface of the
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수광소자가 자외선용 포토 다이오드에 적용된 예를 설명하였다. 종래의 가시광 영역에서 이용되는 포토 다이오드는 도 29 내지 도 31b를 참조하여 후술하는 태양 전지와 동일한 구조를 가지므로 구체적인 설명은 생략한다.An example in which the light receiving element according to the preferred embodiment of the present invention is applied to a photodiode for ultraviolet rays has been described. The photodiode used in the conventional visible light region has the same structure as that of a solar cell to be described later with reference to FIGS. 29 to 31B, and a detailed description thereof will be omitted.
도 29 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 수광 소자가 태양전지로 구현된 예를 도시하는 도면이다.29 is a diagram showing an example in which a light receiving element is implemented by a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양전지는 광전 변환층(410)의 양측에 투명전극(404)과 대향 전극(402)이 각각 접합하고 있는 구조를 갖는다. 이 때, 유리 기판과 같은 지지 기판(400)은 투명전극(404)에 접촉하도록 형성될 수도 있고, 대향 전극(402)에 접촉하도록 형성될 수도 있다.A solar cell according to one preferred embodiment of the present invention has a structure in which a
또한, 광전 변환층(410)은 도 29에 도시된 바와 같이, PN 접합 구조로 형성될 수도 있고, n형, i형, p형 반도체층이 접합된 PIN 접합층으로 형성될 수도 있다. 도시된 예에서는 투명전극(404)이 p형 반도체층(414)에 접촉하고, 대향 전극(402)이 n형 반도체층(412)에 접촉하는 것으로 도시하였으나, 투명전극(404)이 n형 반도체층에 접촉하고 대향 전극(402)이 p형 반도체층에 접촉하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.29, the
도시된 태양전지의 동작을 간략하게 설명하면, 투명전극(404)을 통해서 입사된 외부의 빛은 투명전극(404)을 통과하여 광전 변환층(410)으로 유입되고, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 광전 변환층(410)에서 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하며, 이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)은 P형 반도체층으로 이동하고 전자(-)는 N형 반도체층으로 이동하게 되어 전위가 발생하게 된다.The external light incident through the
투명전극(404)은 도 25a 및 도 26에 도시된 투명전극(404)과 동일한 저항 변화 물질로 형성될 수 있고, 저항 변화 물질에 고유한 임계치 이상의 전압이 인가되어 절연파괴현상이 발생함에 따라서 포밍 공정이 수행되어, 내부에 전도성 필라멘트(406)가 형성된다. 따라서, 투명전극(404)은 가시광 영역뿐만 아니라 자외선 영역의 빛까지 모두 높은 투과 특성을 나타냄과 동시에, 전도성 필라멘트(406)에 의해서 높은 전기 전도도 특성을 나타낸다.The
도 30은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 투명전극(404)을 구비한 태양 전지를 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.30 is a view for explaining a process of manufacturing a solar cell having a
먼저, 일반적인 태양전지 제조 공정과 동일한 방식으로 기판위에 대향 전극(402) 및 광전 변환층(410)을 형성하고, 광전 변환층(410)에 접촉 하도록 저항 변화 물질로 투명전극(404)을 형성한다(b, c). 보다 구체적으로, 저항 변화 물질층을 형성하고, 포밍 전극을 형성한 후 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 단계를 수행하며, 구체적인 단계는 앞서 소개한 실시예를 통해 설명한 바와 같다.First, the
투명전극(404) 내부에 전도성 필라멘트(406)가 형성되면, 투명전극(404)에 전극 패드(408)를 형성한다(d). 이 때, 포밍을 수행하기 위한 전극(407)을 제거하고 별도의 금속 전극 패드를 형성할 수도 있고, 마스크(미도시 됨)를 이용하여 포밍 전극(407) 위에 추가로 금속을 증착하여 전극 패드를 형성할 수도 있다.When the
도 31a 및 도 31b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지를 도시하는 도면이다.31A and 31B are views showing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.
도시된 예에서는, 투명전극(404)의 전류 확산 특성(current spreading)을 향상시키기 위해서, 투명전극(404)에 형성된 전도성 필라멘트들(406)을 상호 연결시키는 CNT(Carbon Nano Tube) 또는 그래핀(graphene)으로 구현되는 전류 확산층(420,422)을 투명전극(404)의 상면 또는 하면에 형성하였다.In the illustrated example, a carbon nanotube (CNT) or a graphene (CNT) interconnecting the
도 31a에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현되는 전류 확산층(420)을 투명전극(404) 위에 형성한 예를 도시하였고, 도 31b에서는 CNT 또는 그래핀으로 구현된 전류 확산층(422)을 투명전극(404)과 광전 변환층(410) 사이에 형성한 예를 도시하였다.31A shows an example in which a
도 31a에 도시된 예의 경우에는, 투명전극(404)에 포밍 공정이 수행되어 전도성 필라멘트(406)가 형성된 직후에 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(420)을 형성하였다.31A, a
도 31b에 도시된 예의 경우에는, 광전변환층(410)을 형성한 후에 광전 변환층(410) 위에 CNT 또는 그래핀으로 전류 확산층(422)을 형성하고, 그 위에 투명전극(404)을 형성하였다.31B, after the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
10: 반도체층 20: 투명 전극
22: 전도성 필라멘트 30: 금속 전극 패드
40: 포토레지스트층 50: 마스크
60: CNT층 또는 그래핀층
100, 130: 기판 102, 132: 버퍼층
104, 134: 제 1 반도체층 106, 136: 활성층
108, 138: 제 2 반도체층 110, 140: 투명 전극
112, 142: 전도성 필라멘트
114a, 114b, 146, 180: 전극 패드
116: 포토레지스트 118, 156, 182: 포밍 전극
144, 174: 반사층 148: 범프
150a: 제 2 전극 패드 150b: 제 3 전극 패드
152, 178: 서브마운트 기판 110, 154, 186: 전류확산층
190: 기판 192: 버퍼층
194: 투명 전극 196: 전도성 필라멘트
214, 216: 전류 확산층
198: 제1반도체층 200: 활성층
202: 제2반도체층 204: 반사층
206: 접착층 208: n형 전극 패드
210: 서브마운트 기판 212: 포밍 전극
220, 250: 기판 222, 252: 제2 전극
230, 260: 유기물층 231, 261: 정공 주입층
233, 263: 정공 수송층 235, 265: 발광층
237, 267: 전자 수송층 239, 269: 전자 주입층
224, 254: 투명 전극(제 1 전극) 226, 256: 전도성 필라멘트
240, 270: 전류 확산층
300: 광전 변환층 302: 대향 전극
304: 투명 전극 306: 전도성 필라멘트
308: 전류확산층
310: 기판 312: 버퍼층
320: 광전 변환층 322: n형 반도체층
324: 활성층 326: p형 반도체층
314: 투명 전극 316: 전도성 필라멘트
334: 전류 확산층
400: 기판 402: 대향 전극
410: 광전 변환층 412: n형 반도체층
414: p형 반도체층 404: 투명전극
406: 전도성 필라멘트10: semiconductor layer 20: transparent electrode
22: conductive filament 30: metal electrode pad
40: photoresist layer 50: mask
60: CNT layer or graphene layer
100, 130:
104, 134:
108, 138:
112, 142: Conductive filament
114a, 114b, 146, 180: electrode pads
116:
144, 174: reflective layer 148: bump
150a:
152, 178:
190: substrate 192: buffer layer
194: Transparent electrode 196: Conductive filament
214, 216: current diffusion layer
198: first semiconductor layer 200: active layer
202: second semiconductor layer 204: reflective layer
206: adhesive layer 208: n-type electrode pad
210: Sub-mount substrate 212: Forming electrode
220, 250:
230, 260:
233, 263: a
237, 267:
224, 254: transparent electrode (first electrode) 226, 256: conductive filament
240, and 270: current diffusion layer
300: photoelectric conversion layer 302: opposing electrode
304: transparent electrode 306: conductive filament
308: current diffusion layer
310: substrate 312: buffer layer
320: photoelectric conversion layer 322: n-type semiconductor layer
324: active layer 326: p-type semiconductor layer
314: Transparent electrode 316: Conductive filament
334: Current diffusion layer
400: substrate 402: opposing electrode
410: photoelectric conversion layer 412: n-type semiconductor layer
414: p-type semiconductor layer 404: transparent electrode
406: Conductive filament
Claims (52)
반도체 층 및
상기 반도체층에 일면이 접촉된 투명전극을 포함하되,
상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 반도체 소자.In a semiconductor device,
The semiconductor layer and /
And a transparent electrode having one side in contact with the semiconductor layer,
Wherein the transparent electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
상기 투명전극의 타면에 접촉된 금속 전극 패드 또는 포밍용 금속 전극을 더 포함하는 반도체 소자.The method according to claim 1,
And a metal electrode pad or a metal electrode for forming contact with the other surface of the transparent electrode.
상기 전도성 필라 멘트는 상기 투명전극의 타면에 접촉된 포밍용 금속 전극을 통해 인가된 임계 전압 이상의 전압에 의하여 형성된 것인 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the conductive filament is formed by a voltage equal to or higher than a threshold voltage applied through a metal electrode for forming contact with the other surface of the transparent electrode.
상기 투명전극은 상기 반도체층과 오믹(ohmic) 접촉되는 것인 반도체 소자. The method according to claim 1,
And the transparent electrode is in ohmic contact with the semiconductor layer.
상기 반도체층은 n형 또는 p형으로 도핑된 것인 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the semiconductor layer is doped with n-type or p-type.
상기 투명전극은 투명한 Oxide 계열의 물질, 투명한 Nitride 계열의 물질, 투명한 폴리며 계열의 물질, 및 투명한 나노 물질들 중 하나 이상의 물질로 형성된 것인 반도체 소자.The method according to claim 1,
Wherein the transparent electrode is formed of at least one of a transparent oxide-based material, a transparent nitride-based material, a transparent poly-based material, and a transparent nanomaterial.
상기 투명전극과 반도체층 사이에 형성된 전류 확산층을 더 포함하되,
상기 전류 확산층은 CNT층 또는 그래핀층을 포함하는 반도체 소자.The method according to claim 1,
And a current diffusion layer formed between the transparent electrode and the semiconductor layer,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
상기 금속 전극 패드와 투명전극 사이에 형성된 전류 확산층을 더 포함하되,
상기 전류 확산층은 CNT층 또는 그래핀층을 포함하는 반도체 소자.3. The method of claim 2,
And a current diffusion layer formed between the metal electrode pad and the transparent electrode,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
반도체층을 제공하는 단계;
상기 반도체층의 일면에 투명전극을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor device,
Providing a semiconductor layer;
And forming a transparent electrode on one surface of the semiconductor layer,
The step of forming the transparent electrode
Forming a resistance-change material layer on one surface of the semiconductor layer, and
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance change material layer.
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 저항 변화 물질층의 상부에 포밍용 금속 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 포밍 단계는 상기 포밍용 금속 전극을 통해 상기 임계 전압 이상의 전압을 인가하는 것인 반도체 소자 제조 방법.10. The method of claim 9,
The step of forming the transparent electrode
Forming a metal electrode for forming on the resistance change material layer,
Wherein the forming step applies a voltage equal to or higher than the threshold voltage through the metal electrode for forming.
상기 포밍용 금속 전극을 형성하는 단계는
상기 저항 변화 물질층의 상부에 포토레지스트를 적층하는 단계;
상기 포토레지스트에 전극 패턴을 형성하는 단계;
상기 전극 패턴에 금속을 증착하는 단계 및
상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.11. The method of claim 10,
The forming of the metal electrode for forming
Depositing a photoresist on top of the resistance change material layer;
Forming an electrode pattern on the photoresist;
Depositing a metal on the electrode pattern; and
And removing the photoresist.
상기 포밍 단계의 수행 후 상기 포밍용 금속 전극을 제거하는 단계;
상기 저항 변화 물질층의 상부에 전류 확산층을 형성하는 단계; 및
상기 전류 확산층의 상부에 금속 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 전류 확산층은 CNT층 또는 그래핀층을 포함하는 반도체 소자 제조 방법.11. The method of claim 10,
Removing the foaming metal electrode after performing the foaming step;
Forming a current diffusion layer on the resistance change material layer; And
And forming a metal electrode pad on the current diffusion layer, wherein the current diffusion layer includes a CNT layer or a graphene layer.
상기 반도체층의 일면에 저항 변화 물질층을 형성하기 전에 상기 반도체층의 일면에 결합되는전류 확산층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 전류 확산층은 CNT층 또는 그래핀층을 포함하는 반도체 소자 제조 방법.11. The method of claim 10,
Forming a current diffusion layer on one surface of the semiconductor layer before forming a resistance change material layer on one surface of the semiconductor layer,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
기판을 제공하는 단계;
상기 기판상에 투명전극을 형성하는 단계 및
상기 투명전극의 일면을 반도체층과 접촉시키는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 기판과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor device,
Providing a substrate;
Forming a transparent electrode on the substrate; and
And contacting the one surface of the transparent electrode with the semiconductor layer,
The step of forming the transparent electrode
Forming a resistance change material layer so as to be in contact with the substrate;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance change material layer.
상기 투명전극의 일면을 반도체층과 접촉시키는 단계는
상기 투명전극으로부터 상기 기판을 제거하는 단계 및
상기 기판이 제거된 투명전극의 일면을 상기 반도체층과 접촉시키는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.15. The method of claim 14,
The step of contacting one side of the transparent electrode with the semiconductor layer
Removing the substrate from the transparent electrode, and
And contacting one surface of the transparent electrode from which the substrate is removed with the semiconductor layer.
상기 투명전극의 일면을 반도체층과 접촉시키는 단계는
상기 기판과 접촉된 투명전극의 타면에 상기 반도체층을 접촉시키는 단계 및
상기 투명전극으로부터 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.15. The method of claim 14,
The step of contacting one side of the transparent electrode with the semiconductor layer
Contacting the semiconductor layer to the other surface of the transparent electrode in contact with the substrate, and
And removing the substrate from the transparent electrode.
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 저항 변화 물질층의 상부에 포밍용 금속 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 포밍 단계는 상기 포밍용 금속 전극을 통해 상기 임계 전압 이상의 전압을 인가하는 것인 반도체 소자 제조 방법.15. The method of claim 14,
The step of forming the transparent electrode
Forming a metal electrode for forming on the resistance change material layer,
Wherein the forming step applies a voltage equal to or higher than the threshold voltage through the metal electrode for forming.
상기 포밍용 금속 전극을 형성하는 단계는
상기 저항 변화 물질층의 상부에 포토레지스트를 적층하는 단계;
상기 포토레지스트에 전극 패턴을 형성하는 단계;
상기 전극 패턴에 금속을 증착하는 단계 및
상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 방법.18. The method of claim 17,
The forming of the metal electrode for forming
Depositing a photoresist on top of the resistance change material layer;
Forming an electrode pattern on the photoresist;
Depositing a metal on the electrode pattern; and
And removing the photoresist.
상기 포밍 단계의 수행 후 상기 포밍용 금속 전극을 제거하는 단계;
상기 저항 변화 물질층의 상부에 전류 확산층을 형성하는 단계; 및
상기 전류 확산층의 상부에 금속 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 전류 확산층은 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 반도체 소자 제조 방법.18. The method of claim 17,
Removing the foaming metal electrode after performing the foaming step;
Forming a current diffusion layer on the resistance change material layer; And
And forming a metal electrode pad on the current diffusion layer,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
상기 투명전극은 상기 반도체층과 오믹(ohmic) 접촉되는 것인 반도체 소자 제조 방법.The method according to claim 9 or 14,
Wherein the transparent electrode is in ohmic contact with the semiconductor layer.
상기 반도체층은 n형 또는 p형으로 도핑된 것인 반도체 소자 제조 방법.The method according to claim 9 or 14,
Wherein the semiconductor layer is doped with n-type or p-type.
상기 투명전극은 투명한 Oxide 계열의 물질, 투명한 Nitride 계열의 물질, 투명한 폴리며 계열의 물질, 및 투명한 나노 물질들 중 하나 이상의 물질로 형성된 것인 반도체 소자 제조 방법.The method according to claim 9 or 14,
Wherein the transparent electrode is formed of at least one of a transparent oxide-based material, a transparent nitride-based material, a transparent poly-based material, and a transparent nanomaterial.
기판,
상기 기판의 상부에 형성된 제 1 반도체층,
상기 제 1 반도체층의 상부에 형성된 활성층,
상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 반도체층,
상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 투명전극,
상기 제 1 반도체층과 접촉하도록 형성된 제 1 전극 패드, 및
상기 투명전극의 상부에 접촉된 제 2 전극 패드를 포함하되,
상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 발광 소자.In the light emitting device,
Board,
A first semiconductor layer formed on the substrate,
An active layer formed on the first semiconductor layer,
A second semiconductor layer formed on the active layer,
A transparent electrode formed on the second semiconductor layer,
A first electrode pad formed to be in contact with the first semiconductor layer,
And a second electrode pad contacting the upper portion of the transparent electrode,
Wherein the transparent electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
상기 투명전극과 상기 제 2 전극 패드 사이에 결합된 반사층,
상기 제 2 전극 패드와 결합되고, 상기 제 2 전극 패드와 이격되어 형성된 제 3 전극 패드가 결합된 서브 마운트 기판 및
상기 제 3 전극 패드와 상기 제 1 전극 패드 사이에 결합된 범프를 더 포함하는 발광 소자.24. The method of claim 23,
A reflective layer coupled between the transparent electrode and the second electrode pad,
A submount substrate coupled to the second electrode pad and coupled to a third electrode pad spaced apart from the second electrode pad,
And a bump coupled between the third electrode pad and the first electrode pad.
상기 제 1 전극 패드는 상기 제1 반도체층, 상기 활성층, 상기 제 2 반도체층 및 상기 투명전극을 수직한 방향으로 식각하여 노출된 제 1 반도체층의 소정 영역에 접촉하도록 형성된 것인 발광 소자.25. The method of claim 24,
Wherein the first electrode pad is formed to be in contact with a predetermined region of the exposed first semiconductor layer by etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode in a direction perpendicular to the first semiconductor layer.
상기 기판과 상기 제 1 반도체층 사이에 결합된 버퍼층을 더 포함하는 발광 소자.24. The method of claim 23,
And a buffer layer coupled between the substrate and the first semiconductor layer.
서브 마운트 기판,
접합층을 통해 상기 서브 마운트 기판과 결합된 반사층,
상기 반사층과 결합된 투명전극,
상기 투명전극 상부에 결합된 제 2 반도체층,
상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 활성층,
상기 활성층의 상부에 형성된 제 1 반도체층, 및
상기 제 1 반도체층 상부에 형성된 전극 패드를 포함하되,
상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 발광 소자.In the light emitting device,
Submount substrate,
A reflective layer combined with the submount substrate through a bonding layer,
A transparent electrode coupled to the reflective layer,
A second semiconductor layer coupled to the upper portion of the transparent electrode,
An active layer formed on the second semiconductor layer,
A first semiconductor layer formed on the active layer,
And an electrode pad formed on the first semiconductor layer,
Wherein the transparent electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
서브 마운트 기판,
접합층을 통해 상기 서브 마운트 기판과 결합된 반사층,
상기 반사층과 결합된 제 2 반도체층,
상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 활성층,
상기 활성층의 상부에 형성된 제 1 반도체층,
상기 제 1 반도체층 상부에 형성된 투명전극,
상기 투명전극 상부에 형성된 전극 패드를 포함하되,
상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 발광 소자.In the light emitting device,
Submount substrate,
A reflective layer combined with the submount substrate through a bonding layer,
A second semiconductor layer coupled with the reflective layer,
An active layer formed on the second semiconductor layer,
A first semiconductor layer formed on the active layer,
A transparent electrode formed on the first semiconductor layer,
And an electrode pad formed on the transparent electrode,
Wherein the transparent electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
상기 투명전극의 일면 또는 타면에 결합된 전류 확산층을 더 포함하되,
상기 전류 확산층은 상기 투명전극과 결합된 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 것인 발광 소자.29. The method according to any one of claims 23 to 28,
And a current diffusion layer coupled to one surface or the other surface of the transparent electrode,
Wherein the current diffusion layer includes a CNT layer or a graphene layer combined with the transparent electrode.
상기 투명전극은 상기 제 2 반도체층과 오믹(ohmic) 접촉되는 것인 반도체 소자.28. The method according to any one of claims 23 to 27,
And the transparent electrode is in ohmic contact with the second semiconductor layer.
상기 투명전극은 상기 제 1 반도체층과 오믹(ohmic) 접촉되는 것인 반도체 소자.29. The method of claim 28,
Wherein the transparent electrode is in ohmic contact with the first semiconductor layer.
기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 반도체층, 활성층, 제 2 반도체층 및 투명전극을 수직방향으로 식각하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계; 및
상기 제 1 반도체층의 상부에 접촉하는 제 1 전극 패드 및 상기 투명전극의 상부에 접촉하는 제 2 전극 패드를 각각 형성하는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.A method of manufacturing a light emitting device,
Forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate,
Forming a transparent electrode on the second semiconductor layer;
Exposing the first semiconductor layer by vertically etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode; And
Forming a first electrode pad in contact with an upper portion of the first semiconductor layer and a second electrode pad in contact with an upper portion of the transparent electrode,
The step of forming the transparent electrode
Forming a resistance change material layer on one surface of the second semiconductor layer;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance-change material layer.
기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계;
상기 투명전극의 상부에 반사층을 형성하는 단계;
상기 제 1 반도체층, 활성층, 제 2 반도체층 및 투명전극을 수직방향으로 식각하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계;
상기 제 1 반도체층의 상부에 접촉하는 제 1 전극 패드를 각각 형성하는 단계
서로 이격되어 형성된 제 2 전극 패드와 제 3 전극 패드를 포함하는 서브 마운트 기판을 제공하는 단계 및
상기 반사층과 상기 제 2 전극 패드를 결합시키고, 범프를 통해 상기 제 1 전극 패드와 제 3 전극 패드를 결합시키는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.A method of manufacturing a light emitting device,
Forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate,
Forming a transparent electrode on the second semiconductor layer;
Forming a reflective layer on the transparent electrode;
Exposing the first semiconductor layer by vertically etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode;
Forming a first electrode pad in contact with an upper portion of the first semiconductor layer
Providing a submount substrate including a second electrode pad and a third electrode pad spaced apart from each other;
Coupling the reflective layer and the second electrode pad and coupling the first electrode pad and the third electrode pad through a bump,
The step of forming the transparent electrode
Forming a resistance change material layer on one surface of the second semiconductor layer;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance-change material layer.
기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계;
상기 투명전극의 상부에 반사층을 형성하는 단계;
상기 반사층의 상부에 접합층을 형성하는 단계;
상기 접합층에 서브 마운트 기판을 결합하는 단계;
상기 기판을 제거하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계;
상기 제 1 반도체층의 상부에 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.A method of manufacturing a light emitting device,
Forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate,
Forming a transparent electrode on the second semiconductor layer;
Forming a reflective layer on the transparent electrode;
Forming a bonding layer on the reflective layer;
Bonding the submount substrate to the bonding layer;
Exposing the first semiconductor layer by removing the substrate;
Forming an electrode pad on the first semiconductor layer,
The step of forming the transparent electrode
Forming a resistance change material layer on one surface of the second semiconductor layer;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance-change material layer.
기판상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계;
상기 저항 변화 물질층 상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제 2 반도체층 상에 반사층을 형성하는 단계;
상기 반사층의 상부에 접합층을 형성하는 단계;
상기 접합층에 서브 마운트 기판을 결합하는 단계;
상기 기판을 제거하여 상기 저항 변화 물질층을 노출시키는 단계;
상기 저항 변화 물질층에 포밍 단계를 수행하여 투명전극을 형성하는 단계;
상기 투명전극의 상부에 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 발광 소자 제조 방법.A method of manufacturing a light emitting device,
Forming a buffer layer on the substrate;
Forming a resistance change material layer on one surface of the buffer layer;
Forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on the resistance change material layer,
Forming a reflective layer on the second semiconductor layer;
Forming a bonding layer on the reflective layer;
Bonding the submount substrate to the bonding layer;
Exposing the resistance change material layer by removing the substrate;
Forming a transparent electrode by performing a forming step on the resistance change material layer;
And forming an electrode pad on the transparent electrode,
The step of forming the transparent electrode
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance-change material layer.
상기 투명전극의 일면 또는 타면에 결합된 전류 확산층을 형성하는 단계를 더 포함하되,
상기 전류 확산층은 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 것인 발광 소자 제조 방법.35. The method according to claim 34 or 35,
Forming a current diffusion layer coupled to one surface or the other surface of the transparent electrode,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
기판,
상기 기판위에 형성된 제 1 전극,
상기 제 1 전극위에 형성되고, 발광층을 포함하는 유기물층 및,
상기 유기물층 위에 형성되고, 투명전극인 제 2 전극을 포함하되,
상기 제 2 전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 유기 발광 소자.In the organic light emitting device,
Board,
A first electrode formed on the substrate,
An organic layer formed on the first electrode and including a light emitting layer,
A second electrode formed on the organic material layer and being a transparent electrode,
Wherein the second electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
기판,
상기 기판위에 형성되고, 투명전극인 제 1 전극,
상기 제 1 전극위에 형성되고, 발광층을 포함하는 유기물층 및,
상기 유기물층 위에 형성된 제 2 전극을 포함하되,
상기 제 1 전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 유기 발광 소자.In the organic light emitting device,
Board,
A first electrode formed on the substrate and being a transparent electrode,
An organic layer formed on the first electrode and including a light emitting layer,
And a second electrode formed on the organic material layer,
Wherein the first electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
상기 투명전극인 제 1 전극 또는 상기 투명전극인 제 2 전극의 일면 또는 타면에 결합된 전류 확산층을 더 포함하되,
상기 전류 확산층은 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 것인 유기 발광 소자.39. The method of claim 37 or 38,
And a current diffusion layer coupled to one surface or the other surface of the first electrode which is the transparent electrode or the second electrode which is the transparent electrode,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
상기 유기물층은
정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 유기 발광 소자.39. The method of claim 37 or 38,
The organic layer
A hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
상기 투명전극인 제 1 전극 또는 상기 투명전극인 제 2 전극은 상기 유기물층과 오믹(ohmic) 접촉되는 것인 유기 발광 소자.39. The method of claim 37 or 38,
Wherein the first electrode as the transparent electrode or the second electrode as the transparent electrode is in ohmic contact with the organic material layer.
기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계,
상기 제 1 전극 상에 발광층을 포함하는 유기물층을 형성하는 단계 및,
상기 유기물층 위에 투명전극인 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제 2 전극을 형성하는 단계는
상기 유기물층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법.A method of manufacturing an organic light emitting device,
Forming a first electrode on the substrate,
Forming an organic material layer including a light emitting layer on the first electrode,
And forming a second electrode that is a transparent electrode on the organic material layer,
The step of forming the second electrode
Forming a resistance-change material layer on one surface of the organic material layer;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance-change material layer.
기판상에 투명전극인 제 1 전극을 형성하는 단계,
상기 제 1 전극 상에 발광층을 포함하는 유기물층을 형성하는 단계 및,
상기 유기물층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제 1 전극을 형성하는 단계는
상기 기판과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법.A method of manufacturing an organic light emitting device,
Forming a first electrode which is a transparent electrode on a substrate,
Forming an organic material layer including a light emitting layer on the first electrode,
And forming a second electrode on the organic material layer,
The step of forming the first electrode
Forming a resistance change material layer so as to be in contact with the substrate;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or greater than a threshold voltage to the resistance-change material layer.
상기 유기물층은
정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법.44. The method of claim 42 or 43,
The organic layer
A hole injecting layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, an electron transporting layer, and an electron injecting layer.
상기 투명전극인 제 1 전극 또는 상기 투명전극인 제 2 전극의 일면 또는 타면에 결합된 전류 확산층을 형성하는 단계를 더 포함하되,
상기 전류 확산층은 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 것인 유기 발광 소자 제조 방법.44. The method of claim 42 or 43,
Forming a current diffusion layer coupled to one surface or the other surface of the first electrode as the transparent electrode or the second electrode as the transparent electrode,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer.
광전 변환층,
광전 변환층의 일면에 접촉된 투명전극 및
상기 광전층의 타면에 접촉된 대향 전극을 포함하되,
상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 수광 소자.In the light receiving element,
Photoelectric conversion layer,
A transparent electrode in contact with one surface of the photoelectric conversion layer and
And an opposite electrode contacting the other surface of the photoelectric layer,
Wherein the transparent electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
기판,
상기 기판의 상부에 형성된 제 1 반도체층,
상기 제 1 반도체층의 상부에 형성된 활성층,
상기 활성층의 상부에 형성된 제 2 반도체층,
상기 제 2 반도체층의 상부에 형성된 투명전극,
상기 제 1 반도체층과 접촉하도록 형성된 제 1 전극 패드, 및
상기 투명전극의 상부에 접촉된 제 2 전극 패드를 포함하되,
상기 투명전극은 저항 변화 물질로 이루어진 것이고, 상기 저항 변화 물질에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 형성된 전도성 필라멘트를 통해 전도성을 갖는 것인 수광 소자.In the light receiving element,
Board,
A first semiconductor layer formed on the substrate,
An active layer formed on the first semiconductor layer,
A second semiconductor layer formed on the active layer,
A transparent electrode formed on the second semiconductor layer,
A first electrode pad formed to be in contact with the first semiconductor layer,
And a second electrode pad contacting the upper portion of the transparent electrode,
Wherein the transparent electrode is made of a resistance change material and has conductivity through a conductive filament formed by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material.
상기 제 1 전극 패드는 상기 제1 반도체층, 상기 활성층, 상기 제 2 반도체층 및 상기 투명전극을 수직한 방향으로 식각하여 노출된 제 1 반도체층의 소정 영역에 접촉하도록 형성된 것인 수광 소자.49. The method of claim 47,
Wherein the first electrode pad is formed to contact a predetermined region of the exposed first semiconductor layer by etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode in a direction perpendicular to the first electrode pad.
상기 투명전극의 일면 또는 타면에 결합된 전류 확산층을 더 포함하되, 상기 전류 확산층은 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 것인 수광 소자.49. The method according to any one of claims 46 to 48,
Wherein the current diffusion layer comprises a CNT layer or a graphene layer, wherein the current diffusion layer is formed on one surface or the other surface of the transparent electrode.
기판 상에 대향 전극을 형성하는 단계;
상기 대향 전극 상에 광전 변환층을 형성하는 단계 및
상기 광전 변환층 상에 투명전극을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 광전 변환층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 수광 소자 제조 방법.In the method of manufacturing a light receiving element,
Forming an opposing electrode on the substrate;
Forming a photoelectric conversion layer on the counter electrode, and
And forming a transparent electrode on the photoelectric conversion layer,
Forming a resistance change material layer such that the one surface of the resistance change material layer is in contact with the photoelectric conversion layer;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material layer.
기판상에 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 형성하는 단계,
상기 제 2 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 반도체층, 활성층, 제 2 반도체층 및 투명전극을 수직방향으로 식각하여 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 단계; 및
상기 제 1 반도체층의 상부에 접촉하는 제 1 전극 패드 및 상기 투명전극의 상부에 접촉하는 제 2 전극 패드를 각각 형성하는 단계를 포함하되,
상기 투명전극을 형성하는 단계는
상기 제 2 반도체층과 일면이 접촉하도록 저항 변화 물질층을 형성하는 단계 및
상기 저항 변화 물질층에 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성하는 포밍 단계를 포함하는 수광 소자 제조 방법.In the light receiving element manufacturing method,
Forming a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer on a substrate,
Forming a transparent electrode on the second semiconductor layer;
Exposing the first semiconductor layer by vertically etching the first semiconductor layer, the active layer, the second semiconductor layer, and the transparent electrode; And
Forming a first electrode pad in contact with an upper portion of the first semiconductor layer and a second electrode pad in contact with an upper portion of the transparent electrode,
The step of forming the transparent electrode
Forming a resistance change material layer on one surface of the second semiconductor layer;
And forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage to the resistance change material layer.
상기 투명전극의 일면 또는 타면에 결합된 전류 확산층을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 전류 확산층은 CNT 층 또는 그래핀층을 포함하는 것인 수광 소자 제조 방법.52. The method of claim 51,
Forming a current diffusion layer coupled to one surface or the other surface of the transparent electrode, wherein the current diffusion layer includes a CNT layer or a graphene layer.
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