KR20150143933A - manufacturing method for broad-band light-emitting diodes using single structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성층의 두께와 함량에 따라 각기 다른 영역대의 파장으로 발광되는 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of fabricating a broadband light emitting diode using a single structure, and more particularly, to a method of manufacturing a broadband light emitting diode using a single structure that emits light having different wavelengths depending on the thickness and content of the active layer.
현재 상용화되어 있는 백색 발광다이오드의 경우는 청색 발광다이오드에 황색 형광체를 사용하는 것이 일반화되어 있다. 형광체를 사용하여 발광다이오드를 제작하게 됨으로써 다음과 같은 문제점들이 야기된다.In the case of white light emitting diodes currently in commercial use, it is general to use yellow phosphors for blue light emitting diodes. Emitting diodes are fabricated using phosphors, the following problems are caused.
형광체를 사용하면 빛의 흡수와 재방출 과정을 거치게 되므로 에너지 변환 과정에서 생기는 에너지 손실이 불가피하다. 특히 조명용 발광다이오드의 경우 장시간 구동이 되어야 하는데 열에너지로 인하여 형광체의 열변 현상을 발생할 가능성이 크다.When a phosphor is used, it absorbs light and re-emits light, so energy loss in the energy conversion process is inevitable. In particular, the light emitting diodes for illumination are required to be driven for a long time, and there is a high possibility that the heat of the phosphor is generated due to heat energy.
또한, 발광다이오드에 사용되는 형광체는 외산 의존도가 굉장히 높다. 국산 제품의 적용 비율은 2013년도 기준 10%~20% 수준이며, 대부분 미국, 유럽, 일본에서 수입을 하고 있으며 전 세계적으로 희토류 가격이 상승함에 따라 형광체 수급이 문제로 제기되고 있다.In addition, the phosphor used for the light emitting diode has a very high dependence on foreign acids. The application rate of domestic products is about 10% ~ 20% as of 2013, and most of them are imported from the US, Europe and Japan. As rare earth prices rise worldwide, the supply and demand of phosphors are raised as a problem.
또한, 형광체 없이 백색 광원을 얻기 위한 방법으로 두 개 또는 세 개의 다양한 파장을 갖는 발광다이오드 칩을 서로 조합하여 백색 발광다이오드 구현이 가능하지만, 이는 각각의 칩이 서로 다른 동작 전압을 가지며 주변의 온도에 따라 출력이 변하기 때문에 색좌표가 달라지는 현상이 있고, 제작 단가가 높다는 문제점이 있었다.In order to obtain a white light source without a phosphor, a white light emitting diode can be realized by combining two or three light emitting diode chips having various wavelengths. However, since each chip has different operating voltages, There is a phenomenon in which the color coordinate changes due to the change of the output, and the manufacturing cost is high.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 형광체를 사용하는 않는 단일구조 발광다이오드를 제작함으로써 기존 외산에 의존한 형광체 제조 단가의 절감, 에너지 변환손실, 낮은 재현성의 문제를 해결하고, 다양한 나노 혹은 마이크로 구조체를 단일 발광다이오드로 제작함으로써 고효율의 광대역 발광다이오드 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a single structure light emitting diode which does not use a phosphor to solve the problem of reduction in manufacturing cost, energy conversion loss and low reproducibility, The present invention provides a method of manufacturing a high-efficiency broadband light emitting diode by fabricating a nano or micro structure as a single light emitting diode.
또한, 나노 혹은 마이크로 크기의 단일 GaN 구조체를 형성한 후 그 위에 발광 InGaN 활성층을 형성하게 되면 구조체의 면에 따라서 각기 다른 영역대의 파장을 발광하게 되고, 이 단일 구조체로 발광소자를 제작하면 넓은 대역 스펙트럼 발광함으로써 형광체 없이 백색 발광다이오드로 제작이 가능하고, 구조체의 크기를 조절함으로써 연색성 조절 및 높은 발광효율의 광대역 발광다이오드 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.In addition, when a nano- or micro-sized single GaN structure is formed and a light-emitting InGaN active layer is formed on the single InGaN structure, a wavelength of each different region is emitted according to the surface of the structure. The present invention aims to provide a method for manufacturing a broadband light emitting diode having a high light emitting efficiency by controlling the color rendering and adjusting the size of the structure by using a white light emitting diode without a phosphor by emitting light.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드 제조 방법의 일 측면에 따르면, (a) 기판 위의 마스크에 링 패턴이 형성되거나 링 패턴과 원형 패턴이 혼합 형성되어 마스크 패턴이 형성되는 단계; (b) 유기금속기상증착법에 의해서 상기 기판 위의 마스크에 형성된 다수의 링 패턴에 각각 기울기를 갖는 다각 링 모양의 단일 구조체 형상의 반도체가 생성되어 그 위에 활성층이 성장되거나, 상기 기판 위의 마스크에 혼합되어 형성된 다수의 링 패턴과 원형 패턴에 각각 기울기를 갖는 다각 링 모양 및 피라미드 단일 구조체 형상의 반도체가 생성되어 그 위에 활성층이 성장되는 단계; 및 (c) 상기 유기금속기상증착법에 의해 성장된 활성층을 갖는 기울어진 다각 링 모양 단일 구조체 형상 또는 기울기를 갖는 다각 링 모양 및 피라미드 단일 구조체 형상의 반도체가 식각 공정과 전류 분산층 증착 및 금속 증착 공정을 통하여 광대역 스펙트럼 발광하는 광대역 발광다이오드로 생성되는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating a broadband light emitting diode using a single structure, comprising the steps of: (a) forming a ring pattern on a mask on a substrate, ; (b) a semiconductor structure in the form of a multi-ring-shaped single structure having a slope in each of a plurality of ring patterns formed on a mask on the substrate is formed by an organic metal vapor deposition method, and an active layer is grown thereon, Forming a plurality of mixed ring patterns and a semiconductor having a polygonal ring shape and a pyramid single structure shape each having a slope in a circular pattern, and growing an active layer thereon; And (c) a tilted polygonal ring-shaped monolithic structure having an active layer grown by the metal-organic vapor deposition method, or a polycrystalline ring-shaped and pyramid monolithic structure having a tilt, And a broadband light emitting diode that emits broadband spectral light through the light emitting diode.
본 발명에 의하면, 형광체를 사용하지 않고 백색을 비롯하여 원하는 파장 대역의 발광다이오드를 제공함으로써 형광체 제작 및 관련 공정이 필요 없으므로 큰 공정 비용이 절감되는 효과가 있다.According to the present invention, since a light emitting diode of a desired wavelength band including a white color is provided without using a phosphor, there is an effect that a large process cost is reduced because a phosphor manufacturing process and a related process are not required.
또한, 광대역의 발광 스펙트럼으로 높은 연색성을 얻을 수 있어 조명용 발광다이오드로 사용 가능할 뿐만 아니라, 파장과 연색성의 미세 조정이 가능하여 감성조명 시장에 응용이 가능한 효과가 있다.In addition, high color rendering property can be obtained with a wide band emission spectrum, and it can be used not only as a light emitting diode for an illumination, but also can be finely adjusted for a wavelength and a color rendering property.
또한, 나노 혹은 마이크로 크기의 구조체 제작 공정을 태양전지나 광감지기 등 수광소자에 응용 가능하고, 태양전지의 경우 본 발명에서 제시하는 구조 제조 공정을 적용하게 되면 넓은 영역대의 스펙트럼을 흡수할 수 있으므로 높은 효율의 소자를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to apply the nano- or micro-sized structure manufacturing process to a light receiving element such as a solar cell or a photodetector. In the case of a solar cell, a structure manufacturing process proposed in the present invention can be applied, Can be manufactured.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조를 이용한 발광다이오드 제조 과정의 일예를 나타내는 도면.
도 2는 광대역 가시광선을 얻기 위한 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조와 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 안에 피라미드가 있는 형태의 구조의 단면을 나타내는 도면.
도 3은 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조를 얻기 위한 마스크 평면 개념도.
도 4는 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양과 그 안에 피라미드 구조를 같이 얻기 위한 마스크 평면 개념도.
도 5는 링 패턴 위에 성장된 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조의 평면 전자현미경 사진과 링 패턴과 원형 패턴 위에 성장된 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조와 피라미드가 함께 있는 구조의 평면 전자현미경 사진의 일예를 나타내는 도면.
도 6은 음극선 루미네선스를 사용한 실험으로 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조에서 얻은 결과의 일예를 나타내는 도면.
도 7은 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 단일 구조체에서 얻은 레이저 세기에 따른 광대역 가시광 광루미네센스 스펙트럼 및 스펙트럼에 해당하는 CIE 좌표를 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an example of a process of manufacturing a light emitting diode using a structure having a hexagonal ring-shaped inclination according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 2 is a view showing a cross section of a structure having a hexagonal ring-shaped inclination for obtaining broadband visible light and a structure having a pyramid in a structure having a hexagonal ring-shaped inclination.
FIG. 3 is a conceptual view of a mask plane for obtaining a structure having a hexagonal ring-shaped inclination. FIG.
FIG. 4 is a conceptual view of a mask plane for obtaining a shape having a hexagonal ring-shaped inclination and a pyramid structure therein.
5 is a planar electron microscope photograph of a structure having a hexagonal ring-shaped slope grown on a ring pattern, a structure having a hexagonal ring-shaped slope grown on a ring pattern and a circular pattern, and a planar electron microscope Fig.
6 is a view showing an example of a result obtained in a structure having a hexagonal ring-shaped inclination by an experiment using cathode ray luminescence;
FIG. 7 is a diagram showing CIE coordinates corresponding to a spectrum and a spectrum of a wide-band visible light luminous spectrum according to a laser intensity obtained from a single structure having a hexagonal ring-shaped slope; FIG.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조를 이용한 발광다이오드 제조 과정의 일예를 나타내는 도면이고, 도 2는 광대역 가시광선을 얻기 위한 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조와 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 안에 피라미드가 있는 형태의 구조의 단면을 나타내는 도면이며, 도 3은 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조를 얻기 위한 마스크 평면 개념도이고, 도 4는 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 모양과 그 안에 피라미드 구조를 같이 얻기 위한 마스크 평면 개념도이며, 도 5는 링 패턴 위에 성장된 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조의 평면 전자현미경 사진과 링 패턴과 원형 패턴 위에 성장된 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조와 피라미드가 함께 있는 구조의 평면 전자현미경 사진의 일예를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing an example of a process of manufacturing a light emitting diode using a structure having a hexagonal ring-shaped slope according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a structure having a hexagonal ring- FIG. 3 is a conceptual view of a mask plane for obtaining a structure having a hexagonal ring-shaped inclination, FIG. 4 is a cross-sectional view of a hexagonal ring-shaped 5 is a plan electron micrograph of a structure having a hexagonal ring-shaped gradient grown on a ring pattern, a ring pattern and a circular pattern on a ring pattern. FIG. 5 is a conceptual diagram of a structure having a slope and a mask plane for obtaining a pyramid structure in the same. An example of a planar electron microscope photograph of a structure with a hexagonal ring-shaped slope and a pyramid together It is representing a diagram.
본 발명의 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드는 패터닝 공정, GaN 반도체 및 InGaN 활성화 층과 p-GaN 성장 공정, 메사(mesa) 식각 공정, 전류 분산층 증착 및 금속 증착 공정에 의해 제조된다.The wide band light emitting diode using the single structure of the present invention is manufactured by a patterning process, a GaN semiconductor and an InGaN activation layer and a p-GaN growth process, a mesa etching process, a current dispersion layer deposition and a metal deposition process.
도 1에서와 같이, 패터닝 공정(Lithography pattering)을 위해 기판(10) 위에 유전체(dielectric material)가 증착되어 마스크(dielectric mask)(20)가 형성되고, 리소그래피(lithography) 공정을 통하여 링(Ring) 패턴 및/또는 원형(Hole) 패턴으로 마스크 패턴 개구부(opening)(30)가 만들어진다. 여기서, 마스킹(masking)의 유전체(dielectric material)는 실리콘 질화막(SiNx) 혹은 나노 산화 실리콘(SiOx) 등의 물질이다.1, a dielectric material is deposited on a
리소그래피(Lithography) 방법은 패턴의 크기에 따라 광 리소그래피(photo-lithography), 레이저 홀로그래피(laser holography), 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 혹은 나노 각인(nano-imprinting) 등의 방법이 가능하다.Lithography can be performed by photo-lithography, laser holography, e-beam lithography, or nano-imprinting depending on the size of the pattern.
리소그래피(Lithography) 후 유기금속 기상증착법을 이용하여 GaN 반도체(40)를 육각 구조체 형태로 제작 가능하며, 성장 온도는 1000~1100°C, 압력은 50~500 torr의 범위를 갖는다. 이때 육각 구조체는 링 모양의 기울기를 갖는 구조 및/또는 끝이 뾰족하거나 판상의 모양이 해당된다. 그 위에 InGaN 활성화층 성장 후 pGaN 성장을 한다. 이때 발광 파장 조절을 위하여 InGaN 활성화층의 온도를 850~650°C 및/또는 성장시간을 조절한다. 성장된 웨이퍼는 메사(mesa) 식각 공정, 전류 분산층 증착 공정, 금속 증착 공정을 통하여 발광 다이오드 소자로 제조된다.After the lithography, the
본 발명의 원리는 전술한 바와 같이 마스크 패터닝을 통하여 나노 혹은 마이크로 크기의 구조체가 생성되면, 패터닝의 크기와 성장 조건에 따라 육각 피라미드 구조, 끝이 평평한 피라미드 구조, 혹은 평평한 필름 구조 등을 얻을 수 있다. 그 위에 InGaN 활성층을 성장하게 되면 각각 구조의 면에 따라 활성층의 두께와 함량이 달라지게 되어 면에 따라 다양한 파장의 발광을 얻을 수 있게 된다.As described above, when a nano- or micro-sized structure is formed through mask patterning as described above, a hexagonal pyramid structure, a flat pyramidal structure, or a flat film structure can be obtained according to the patterning size and growth conditions . If the InGaN active layer is grown thereon, the thickness and the content of the active layer are varied depending on the plane of the structure, so that light of various wavelengths can be obtained depending on the plane.
본 발명에서는 도 2에서와 같이, (a)는 광대역 가시광선을 얻기 위한 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조의 단면을 나타내고, (b)는 광대역 가시광선을 얻기 위한 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 안에 피라미드가 있는 형태의 구조의 단면을 나타낸다. 여기서, 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조와, 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조의 끝이 평평한 부분(A)과 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조의 안쪽(B), 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조의 바깥쪽(C), 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 안쪽의 피라미드 구조(D)를 이용하여 다양한 파장의 빛을 한번에 얻음으로써 넓은 대역의 발광을 얻을 수 있게 된다. 여기서, 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 또는 피라미드 구조의 옆면의 기울기가 30도에서 90도가 되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 피라미드 옆과 윗면의 다른 성장율로 인하여 빛이 나오지 않음을 보완하기 위하여 각기 다른 두 세트의 활성층을 제작할 수 있다.In the present invention, as shown in Fig. 2, (a) shows a cross-section of a structure having a hexagonal ring-shaped inclination for obtaining a broadband visible light, (b) shows a structure having a hexagonal ring- Figure 3 shows a cross section of a structure with a pyramid in it. Here, a structure having a hexagonal ring-shaped inclination and a structure having a hexagonal ring-shaped inclination have a hexagonal ring-shaped inclination (A) and a hexagonal ring-shaped inclination By using the pyramid structure (D) inside the structure having the outer side (C) of the structure and the hexagonal ring-shaped slope, light of various wavelengths can be obtained at a time, thereby obtaining a wide band luminescence. Here, it is preferable that the inclination of the side surface of the structure having the hexagonal ring-shaped inclination or the pyramid structure is 30 degrees to 90 degrees. In the present invention, two different sets of active layers may be fabricated to compensate for the absence of light due to different growth rates of the side and top sides of the pyramid.
하기에서는 광대역 발광다이오드를 위한 마스크 패터닝 디자인에 대하여 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a mask patterning design for a broadband light emitting diode will be described with reference to FIGS. 3 to 5 attached hereto.
육각 구조체를 제작하기 위해서 도 3에서의 링(Ring) 패턴(R)이나, 도 4에서의 홀과 링이 혼합된 구조인 홀(Hole)+링(Ring) 패턴(HR)과 같이 마스크를 패터닝 한다. 이때 링(Ring) 패턴(R) 구조의 조절 가능한 크기는 링의 내경(din), 외경(dout)과 피치(p)로 3가지이고, 홀(Hole)+링(Ring) 패턴(HR) 구조의 경우의 조절 가능한 크기는 홀(Hole)의 크기(dhole)와, 링(Ring)의 내경(din), 외경(dout)과 피치(p)로 4가지이다. 여기서 피치(p)란 구조체의 중심과 다음 중심 사이의 거리를 의미한다. 상기 조절 가능한 크기는 모두 수십 nm 에서 수십 μm 내외이고, dhole<din<dout<p 의 순서를 갖는다.In order to manufacture a hexagonal structure, a ring pattern (R) in FIG. 3 or a hole + ring pattern (HR) in which holes and rings in FIG. 4 are mixed is patterned do. In this case, the adjustable size of the ring pattern (R) structure is three in the ring inner diameter (d in ), outer diameter (d out ) and pitch (p) ) a 4 to the inner diameter (d in), the outer diameter (d out) and pitch (p) of size (d hole) of the hole (hole) with adjustable size in the case of the structure and the ring (ring) of. Here, pitch (p) means the distance between the center of the structure and the next center. The adjustable size is in the order of several tens of nanometers to several tens of microns, and d hole <d in <d out <p.
즉, 기판(10) 위의 마스크(20)에 형성되는 링 패턴은 링의 내경(din)과 외경(dout) 및 링의 중심 사이의 거리인 피치(p)가 조절되고, 기판(10) 위의 마스크(20)에 혼합되어 형성되는 링 패턴과 원형 패턴은 링의 내경(din)과 외경(dout) 및 링의 중심 사이의 거리인 피치(p)와 원형 패턴의 홀의 크기(dhole)가 조절되어 연색성 및 발광파장이 조절된다.That is, the ring pattern formed on the
도 5에서 (a)는 링 패턴 위에 성장된 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조의 평면 전자현미경 사진을 나타내고, (b)는 링 패턴과 원형 패턴 위에 성장된 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조와 피라미드가 함께 있는 구조의 평면 전자현미경 사진을 나타낸다. 즉, 하나의 패턴 그룹과 다른 패턴 그룹은 도 5에서와 같이 사각형 배열이나 삼각형 배열을 갖을 수 있다.5 (a) is a plan electron micrograph of a structure having a hexagonal ring-shaped inclination grown on a ring pattern, (b) is a view showing a structure having a hexagonal ring-shaped gradient grown on a ring pattern and a circular pattern And a pyramid together. That is, one pattern group and another pattern group may have a rectangular array or a triangular array as shown in FIG.
이어서 나노, 마이크로 크기의 구조물을 이용한 광대역 발광다이오드 제조에 대하여 설명하기로 한다.Next, fabrication of wide band light emitting diodes using nano and micro size structures will be described.
전술한 바와 같이 링(Ring) 패턴(R)을 이용하여 반도체 층을 성장하면 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 모양을 얻을 수 있다. 또한 도 5에서와 같이, 홀(Hole)+링(Ring) 패턴(HR)을 이용하면 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 모양과 육각 피라미드 모양을 얻을 수 있다.As described above, when the semiconductor layer is grown using a ring pattern (R), a structure having a hexagonal ring-shaped slope can be obtained. Also, as shown in FIG. 5, a structure having a hexagonal ring-shaped slope and a hexagonal pyramid shape can be obtained by using a hole + ring pattern HR.
이와 같이 얻어진 구조에서는 끝이 평평한 부분과 바깥쪽 옆면,안쪽 옆면에서 모두 다른 파장을 발광한다. 왜냐하면 첫째, 평평한 부분과 옆면의 성장률이 다름으로 인해서 활성층의 두께가 바뀌기 때문이다. 둘째, 유기금속기상증착법으로 성장할 때 원자간의 확산거리가 다르므로 마스크와 높이에 따라 삼원 조합의 원자 함유량이 변화하기 때문이다. 예를 들어, GaxIn1 - xN 를 활성층으로 사용할 때 마스크와 높이에 따라 위치마다 Ga원자와 In원자의 비율 x가 달라지게 된다.In the structure thus obtained, light having a different wavelength is emitted from the flat portion, the outer side surface, and the inner side surface. First, the thickness of the active layer changes due to the difference in the growth rate between the flat portion and the side surface. Second, because the diffusing distance of atoms differs when grown by the metalorganic vapor deposition, the atomic content of the three-way combination changes depending on the mask and height. For example, when Ga x In 1 - x N is used as the active layer, the ratio x of Ga atoms to In atoms varies depending on the mask and height.
따라서 본 발명에서는 전술한 바와 같이 조절 가능한 마스크 패턴의 사이즈 (dhole, din, dout, p)와 유기금속기상증착법으로 성장할 때의 시간(t), 온도(T), 압력(P) 등을 개별적 혹은 복합적으로 조절하여 차가운, 따듯한 백색 또는 원하는 파장 대역의 광대역 발광다이오드가 제조된다.
Therefore, in the present invention, the size (d hole , d in , d out , p) of the adjustable mask pattern and the time (t), temperature (T), pressure Can be adjusted separately or in combination to produce a cool, warm white or broadband light emitting diode of a desired wavelength band.
도 6은 음극선 루미네선스를 사용한 실험으로 육각 링 모양의 기울기를 갖는 모양의 구조에서 얻은 결과의 일예를 나타내는 도면이다.6 is a view showing an example of a result obtained in a structure having a hexagonal ring-shaped inclination in an experiment using cathode ray luminescence.
도시된 바와 같이, (a)는 기울인 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 모양 단일 구조체의 전자현미경 사진을 나타내고, (b)는 사진(a)에 표시된 1번부터 4번의 각 위치별로 다른 광대역 가시광 스펙트럼을 나타내며, (c),(d),(e)는 해당 파장대 별로 발광하는 지점을 이미지화 한 그림을 나타낸다.As shown in the figure, (a) shows an electron micrograph of a structure-like unitary structure having a slanted hexagonal ring-shaped slope, (b) shows different broadband visible spectra And (c), (d), and (e) are images obtained by imaging the points of light emission by the respective wavelength ranges.
도 7에서 (a)는 육각 링 모양의 기울기를 갖는 구조 모양 단일 구조체에서 얻은 레이저 세기에 따른 광대역 가시광 광루미네센스 스펙트럼을 나타내고, (b)는 스펙트럼에 해당하는 CIE 좌표(chromaticity diagram)를 나타낸다.
7 (a) shows a wide-band visible light spectral luminescence spectrum according to the laser intensity obtained from a single structure having a hexagonal ring-shaped slope, and FIG. 7 (b) shows a chromaticity diagram corresponding to the spectrum .
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
10 : 기판 20 : 마스크
30 : 마스크 패턴 개구부 40 : GaN 반도체10: substrate 20: mask
30: mask pattern opening 40: GaN semiconductor
Claims (3)
(a) 기판 위의 마스크에 링 패턴이 형성되거나 링 패턴과 원형 패턴이 혼합 형성되어 마스크 패턴이 형성되는 단계;
(b) 유기금속기상증착법에 의해서 상기 기판 위의 마스크에 형성된 다수의 링 패턴에 각각 기울기를 갖는 다각 링 모양 단일 구조체 형상의 반도체가 생성되어 그 위에 활성층이 성장되거나, 상기 기판 위의 마스크에 혼합되어 형성된 다수의 링 패턴과 원형 패턴에 각각 기울기를 갖는 다각 링 모양 및 피라미드 단일 구조체 형상의 반도체가 생성되어 그 위에 활성층이 성장되는 단계; 및
(c) 상기 유기금속기상증착법에 의해 성장된 활성층을 갖는 기울어진 다각 링 모양 단일 구조체 형상 또는 기울기를 갖는 다각 링 모양 및 피라미드 단일 구조체 형상의 반도체가 식각 공정과 전류 분산층 증착 및 금속 증착 공정을 통하여 광대역 스펙트럼 발광하는 광대역 발광다이오드로 생성되는 단계를 포함하는 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드 제조 방법.
A method of fabricating a broadband light emitting diode using a single structure,
(a) forming a ring pattern on a mask on a substrate, or mixing a ring pattern and a circular pattern to form a mask pattern;
(b) a multi-ring-shaped single structure-shaped semiconductor having a slope is formed on a plurality of ring patterns formed on the mask on the substrate by an organic metal vapor deposition method, and an active layer is grown thereon, A plurality of ring patterns formed on the semiconductor substrate and a semiconductor having a polygonal ring shape and a pyramid single structure shape each having a slope in a circular pattern, and growing an active layer thereon; And
(c) a tilted polygonal ring-shaped monolithic structure having an active layer grown by the metalorganic vapor deposition method, or a polycrystalline ring-shaped and pyramid monolithic structure having a tilt, Wherein the broadband light emitting diode has a broadband light emitting diode.
상기 단계(a)에서, 상기 기판 위의 마스크에 형성되는 링 패턴은 링의 내경(din)과 외경(dout) 및 링의 중심 사이의 거리인 피치(p)가 조절되고, 상기 기판 위의 마스크에 혼합되어 형성되는 링 패턴과 원형 패턴은 링의 내경(din)과 외경(dout) 및 링의 중심 사이의 거리인 피치(p)와 원형 패턴의 홀의 크기(dhole)가 조절되어 연색성 및 발광파장이 조절되는
것을 특징으로 하는 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드 제조 방법.
The method according to claim 1,
In the step (a), the ring pattern formed on the mask on the substrate is adjusted such that the pitch (p), which is the distance between the inner diameter (d in ) and outer diameter (d out ) The ring pattern and the circular pattern which are formed by mixing in the mask of the ring are adjusted by adjusting the pitch p and the hole d hole of the circular pattern, which are the distance between the inner diameter d in and the outer diameter d out of the ring and the center of the ring, The color rendering property and the emission wavelength are controlled
Wherein the light emitting diode comprises a single structure.
상기 단계(b)에서, 상기 유기금속기상증착법에 의해 생성된 상기 기울기를 갖는 다각 링 모양 단일 구조체 형상 또는 기울기를 갖는 다각 링 모양 및 피라미드 단일 구조체 형상의 반도체 위에 활성층 성장시 각각의 구조의 면에 따라 활성층의 두께와 구성 물질의 함량이 달라져 각기 다른 영역대로 발광되는
것을 특징으로 하는 단일 구조체를 이용한 광대역 발광다이오드 제조 방법.The method according to claim 1,
In the step (b), the active layer is grown on the surface of each structure on a semiconductor of a polygonal ring-shaped single structure having a slope or a polygonal ring-shaped and pyramid-shaped single structure having a slope generated by the metal organic vapor deposition Therefore, the thickness of the active layer and the content of the constituent material are different,
Wherein the light emitting diode comprises a single structure.
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|---|---|---|---|---|
| KR20200060981A (en) * | 2018-11-23 | 2020-06-02 | 한국과학기술원 | Method for manufacturing micro light emitting diode having designed emission wavelength using the degree of surface migration |
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|---|---|---|---|---|
| KR100883991B1 (en) | 2007-05-03 | 2009-02-17 | 신미화 | Wide-band nature light emitting diode, method for manufacturing thereof |
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2014
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