KR20170122419A - Reflecting electrode for light emitting diode and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 발광소자용 반사전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a reflective electrode for a light-emitting element, a method of manufacturing the same, and a light-emitting element including the same.
발광소자(Light Emittering Diode, LED)는 화합물 반도체를 이용한 p형 반도체와 n형 반도체의 이종접합구조를 가지며, 전압을 가하면 전자와 정공이 결합하여 반도체 밴드갭에 해당되는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 광전자 소자의 한 종류이다. 발광 다이오드는, 질화물 반도체인 p형-GaN 및 n-형 GaN을 주로 사용하고 있으며, 수평형 구조, 수직형 구조, 플립칩 구조 등의 LED가 제시되고 있다. A light emitting diode (LED) has a heterojunction structure of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor using a compound semiconductor. When a voltage is applied, electrons and holes combine to emit energy corresponding to a semiconductor band gap in the form of light Lt; / RTI > As light emitting diodes, p-type GaN and n-type GaN, which are nitride semiconductors, are mainly used, and LEDs such as a horizontal structure, a vertical structure, and a flip chip structure are proposed.
플립칩 구조의 LED는, 와이어 결합이 필요 없고, 경량화와 소형화의 실현이 가능하고, 결합 패드가 활성 영역으로부터 광조사의 추출을 방해하지 않을 뿐 아니라, 고출력 시 열저항이 최저 8 ℃/W 수준으로 낮다. The flip chip LED does not require wire bonding, can realize weight reduction and miniaturization, and the bonding pad not only does not interfere with the extraction of light from the active area, but also has a thermal resistance of at least 8 ° C / W .
플립칩 구조의 LED는, p형-GaN의 높은 면 저항으로 인한 오믹 금속에서 광학적 손실을 방지하기 위해 p형-GaN와 접촉 특성이 좋고, 높은 반사율을 갖는 Ag 반사전극이 사용되고 있다. The LED of the flip chip structure uses an Ag reflective electrode having high reflectance and good contact property with p-type GaN to prevent optical loss in the ohmic metal due to the high surface resistance of p-type-GaN.
Ag 반사전극은, p형-GaN 상에 오믹접촉을 구현하기 위해 300 ℃ 이상의 온도에서 열처리 공정이 필요하고, 이러한 열처리 공정 이후에 Ag의 확산 특성으로 인해서 뭉치는 현상이 발생하여 Ag 층과 p형-GaN층의 계면에 많은 양의 기공이 생성되고, 그 결과 반사율이 감소한다. 또한, 이러한 Ag의 낮은 열 안정성에 의한 Ag migration 현상으로 인하여 누설전류에 취약점을 나타낼 수 있다. In order to realize ohmic contact with the p-type GaN, the Ag reflective electrode requires a heat treatment process at a temperature of 300 ° C or higher. After the heat treatment process, A large amount of pores are generated at the interface of the GaN layer, and as a result, the reflectance decreases. In addition, Ag migration phenomenon due to the low thermal stability of Ag can be a weak point in leakage current.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, p-GaN층과 Ag 반사전극 계면에 다양한 공정이나 신물질을 도입하는 방법들이 제시되어 일정 부분 개선되었지만 새로운 층을 도입함으로써 반사율이 감소하거나 또는 반사율에서 뚜렷한 향상이 이루어지지 않고 있다. In order to solve these problems, methods of introducing various processes or new materials at the interface between the p-GaN layer and the Ag reflective electrode have been proposed and some improvements have been made. However, when a new layer is introduced, the reflectance is decreased or the reflectance is not significantly improved have.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열 안정성이 우수하고, 높은 반사율을 갖는 발광소자용 반사전극 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a reflective electrode for a light emitting device having excellent heat stability and a high reflectance and a method for manufacturing the same.
본 발명은, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극을 포함하는 발광소자를 제공하는 것이다.The present invention provides a light emitting device including a reflective electrode for a light emitting device according to the present invention.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 하나의 양상은, According to one aspect of the present invention,
반도체층 상에 형성된 10O nm 내지 5 ㎛ 두께의 Ag 반사층; 을 포함하고,An Ag reflective layer having a thickness of 100 nm to 5 占 퐉 formed on the semiconductor layer; / RTI >
상기 Ag 반사층은, 제1 Ag 층; 제2 Ag 층; 및 상기 제1 Ag 층 및 상기 제2 Ag 층 사이에 형성된 나노입자층; 을 포함하는, 발광소자용 반사전극에 관한 것이다. The Ag reflective layer includes a first Ag layer; A second Ag layer; And a nanoparticle layer formed between the first Ag layer and the second Ag layer; To a reflective electrode for a light-emitting element.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 나노입자층은 Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Sn 및 ITO로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질이 포함된 나노입자를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nanoparticle layer includes at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Nanoparticles.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 나노입자층은 20 nm 이하의 직경을 가지는 나노입자를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nanoparticle layer may include nanoparticles having a diameter of 20 nm or less.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 Ag 층 및 상기 제2 Ag 층의 두께는 각각, 50 nm 내지 1 ㎛이고, 상기 제1 Ag 층 및 상기 제2 Ag 층의 두께는, 서로 동일하거나 또는 상이한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the thicknesses of the first Ag layer and the second Ag layer are respectively 50 nm to 1 탆, and the thicknesses of the first Ag layer and the second Ag layer are the same Or may be different.
본 발명의 다른 양상은, According to another aspect of the present invention,
반도체층을 준비하는 단계; 상기 반도체층 상에 제1 Ag 층을 형성하는 단계; 상기 제1 Ag 층 상에, Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Sn 및 ITO으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질을 포함하는, 20 nm 이하의 직경을 가지는 나노입자를 포함하는 나노입자층을 형성하는 단계; 및 상기 나노입자층 상에 제2 Ag 층을 형성하는 단계; 를 포함하는, 발광소자용 반사전극의 제조방법에 관한 것이다. Preparing a semiconductor layer; Forming a first Ag layer on the semiconductor layer; Wherein the first Ag layer includes at least one material selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Sn and ITO. Forming a nanoparticle layer comprising nanoparticles having a diameter; And forming a second Ag layer on the nanoparticle layer; The present invention relates to a method of manufacturing a reflective electrode for a light emitting device.
본 발명의 일 실시예에 따라, 나노입자층을 형성하는 단계, 제2 Ag 층을 형성하는 단계 또는 이 둘의 단계 이후에 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include a step of forming a nanoparticle layer, forming a second Ag layer, or performing a heat treatment after the two steps.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열처리하는 단계는, 1분 내지 30분 동안 200 ℃ 내지 700 ℃에서 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the heat-treating step may be performed at 200 ° C to 700 ° C for 1 minute to 30 minutes.
본 발명은, 열처리 시 Ag 반사층의 뭉침 현상을 방지하고, 반사율 저하를 방지할 수 있는 발광소자용 반사전극을 제공할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a reflective electrode for a light-emitting element that prevents agglomeration of the Ag reflective layer during heat treatment and prevents a decrease in reflectance.
또한, 본 발명은, 열 안정성이 개선되어 높은 온도에서 구현 가능한 발광소자용 반사전극을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a reflective electrode for a light emitting device which is improved in thermal stability and can be realized at a high temperature.
또한, 본 발명은, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극을 적용하여 발광소자의 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention can improve the performance of the light emitting device by applying the reflective electrode for a light emitting device according to the present invention.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극에 대한 단면도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2d는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극의 제조방법에 대한 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극을 포함하는 발광소자에 대한 단면도를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 반사전극의 표면에 대한 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 실시예 1에서 제조된 반사전극의 가시광선 영역 내의 광학적 반사율을 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 비교예 1에서 제조된 반사전극의 가시광선 영역 내의 광학적 반사율을 나타낸 것이다.
도 7은, 본 발명의 실시예 1에서 제조된 반사전극의 전류-전압 특성 곡선(I-V curve)을 나타낸 것이다.
도 8은, 본 발명의 실시예 1에서 제조된 반사전극의 광출력-전류 특성 곡선(L-I curve)을 나타낸 것이다.1 is a cross-sectional view illustrating a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2D illustrate a method of manufacturing a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device including a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4 is an SEM image of the surface of the reflective electrode prepared in Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
5 shows the optical reflectance in the visible light region of the reflective electrode manufactured in Example 1 of the present invention.
6 shows the optical reflectance in the visible light region of the reflective electrode manufactured in Comparative Example 1 of the present invention.
FIG. 7 shows a current-voltage characteristic curve (IV curve) of the reflective electrode manufactured in Example 1 of the present invention.
FIG. 8 shows the optical output-current characteristic curve (LI curve) of the reflective electrode manufactured in Example 1 of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
본 발명은, 발광소자용 반사전극에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명의 발광소자용 반사전극은, 열 안정성이 향상되어 높은 반사율을 제공하고, 발광소자의 신뢰성 및 출력을 향상시킬 수 있는 Ag 기반 반사전극을 제공할 수 있다. The present invention relates to a reflective electrode for a light-emitting device, and a reflective electrode for a light-emitting device according to an embodiment of the present invention has improved thermal stability to provide a high reflectance, An Ag-based reflective electrode that can be improved can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 발광소자용 반사전극은, 도 1을 참조하여 설명하며, 도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 발광소자용 반사전극의 단면도를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 발광소자용 반사전극은, Ag 반사층(20)을 포함하고, Ag 반사층(20)은, Ag 층 및 나노입자층을 포함할 수 있다. 1 is a cross-sectional view of a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view of an exemplary embodiment of a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention. . 1, the reflective electrode for a light-emitting element includes an Ag
본 발명의 일 예로, Ag 반사층(20)은, 반도체층(10)에서 발광하는 빛을 반사시키고, 반도체층(10)과 오믹접촉을 형성한다. 예를 들어, Ag 반사층(20)은, 100 nm 내지 5 ㎛ 두께, 바람직하게는 100 nm 내지 1 ㎛; 더 바람직하게는 100 nm 내지 600 nm일 수 있다. Ag 반사층(20)의 두께가 상기 범위 내에 포함되면, 반도체층과 오믹접촉이 잘 이루어지고, 높은 반사율을 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the Ag
본 발명의 일 실시예에 따라, Ag 반사층(20)은, 단일 또는 복수층의 Ag 층 및 나노입자층을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 도 1의 (a)을 참조하면, 도 1의 (a)에서 Ag 반사층(20)은, 제1 Ag 층(21) 및 나노입자층(22)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the Ag
예를 들어, 반도체층(10)은, Ag 반사층(20)이 적용되는 발광소자의 반도체 화합물을 포함하고, Ag 반사층(20)과 오믹 컨택을 형성하는 것으로, 예를 들어, n-형 반도체층, 활성층 및 p-형 반도체층 등을 포함할 수 있으나, 하기의 발광소자에서 보다 구체적으로 설명한다.For example, the
본 발명의 일 예로, 제1 Ag 층(21)은, 반도체층(10)과 접촉특성이 우수하여 반도체층(10)과 오믹접촉의 형성이 잘 이루어지고, 반도체층(10)에서 발광하는 빛, 예를 들어, 청색 영역에 대한 높은 반사율을 제공한다. 예를 들어, 제1 Ag 층(21)은, 50 nm 내지 1 ㎛ 두께; 바람직하게는 100 nm 내지 300 nm 두께를 가질 수 있다. 제1 Ag 층(21)의 두께가 상기 범위 내에 포함되면 반도체층(10)과 오믹접촉의 형성이 용이하고, 반도체층(10)과 양호한 접착력을 제공할 수 있다. The
본 발명의 일 예로, 나노입자층(22)은, 제1 Ag 층(21) 상에 형성되어 반도체층(10)의 온도 증가 또는 열처리 시 제1 Ag 층(21)의 응집을 방지하고, 나노입자층(22)과 반도체층(10)이 직접적으로 접촉되지 않아, 제1 Ag 층의 오믹접촉의 형성을 방해하지 않으므로, 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. The
예를 들어, 나노입자층(22)은, Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Sn 및 ITO으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 나노입자를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 Cu 및 Ni일 수 있다. For example, the
예를 들어, 나노입자층(22)이 2종 이상의 나노입자의 혼합물을 포함할 경우에, 동일 몰 비(몰%) 또는 어느 하나를 기준으로 나머지 나노입자가 0.1 내지 0.9 범위의 몰 비; 바람직하게는 0.2 내지 0.6 범위의 몰 비로 포함될 수 있다. For example, when the
예를 들어, 나노입자층(22)은, 20 nm 이하 직경; 바람직하게는 1 nm 내지 10 nm 직경; 더 바람직하게는 1 nm 내지 3 nm 직경을 가지는 나노입자를 포함할 수 있다. 상기 나노입자의 직경이 상기 범위 내에 포함되면, 제1 Ag 층(21) 상에 얇고 균일한 박막 형성에 용이하고, 스피노달 분해가 잘 일어나, 제1 Ag 층(21)의 열 안정성을 향상시키면서 반사효율의 저하를 방지할 수 있다. For example, the
예를 들어, 나노입자층(22)은, 단일층 또는 복수층일 수 있고, 상기 복수층은, 두께, 성분 또는 이 둘이 동일하거나 또는 상이한 2층 이상으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 복수층에서 두께비는 어느 하나의 층을 기준으로 나머지 층은 1 내지 100 범위; 바람직하게는 1 내지 50 범위; 더 바람직하게는 1 내지 25 범위일 수 있다.For example, the
예를 들어, 나노입자층(22)은, 1 nm 내지 100 nm; 바람직하게는 1 nm 내지 50 nm; 더 바람직하게는 1 nm 내지 25 nm 두께를 가질 수 있다. 나노입자층(22)의 두께가 상기 범위 내에 포함되면 나노입자층에 의한 저항의 증가 또는 접착력 저하를 방지하고, 제1 Ag 층(21)의 응집, 찢어짐 등을 방지할 수 있다. For example, the
본 발명의 일 예로, 도 1의 (b)에서 Ag 반사층(20')은, 제1 Ag 층(21'a), 나노입자층(22') 및 제2 Ag 층(21'a')을 포함할 수 있다. 1 (b), the Ag reflective layer 20 'includes a first Ag layer 21'a, a nanoparticle layer 22' and a second Ag layer 21'a ' can do.
예를 들어, Ag 반사층(20')은, 반도체층 상에 형성되며, 제1 Ag 층(21'a) 및 나노입자층(22')은, 도 1의 (a)에서 언급한 제1 Ag 층(21) 및 나노입자층(22)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. For example, the Ag reflective layer 20 'is formed on the semiconductor layer, and the first Ag layer 21'a and the nanoparticle layer 22' (21) and the nanoparticle layer (22).
예를 들어, 제2 Ag 층(21'a')은, 나노입자층(22') 상에 형성되어 반사전극의 반사효율을 더 향상시킬 수 있다. For example, the second Ag layer 21'a 'may be formed on the nanoparticle layer 22' to further improve the reflection efficiency of the reflective electrode.
예를 들어, 제1 Ag 층(21'a)과 제2 Ag 층(21'a')의 두께는, 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 예를 들어, 제1 Ag 층(21'a)은, 100 nm 내지 300 nm 두께 및 제2 Ag 층(21'a')은, 100 nm 내지 1 ㎛일 수 있다. For example, the thicknesses of the first Ag layer 21'a and the second Ag layer 21'a 'may be the same or different from each other. For example, the first Ag layer 21'a and the second Ag layer 21'a' May be 100 nm to 300 nm thick, and the second Ag layer 21'a 'may be 100 nm to 1 mu m.
본 발명의 일 예로, 도 1의 (c)에서 상기 Ag 반사층(20'')은, 제1 Ag 층(21''a), 제1 나노입자층(22''b), 제2 Ag 층(21''a') 및 제2 나노입자층(22''b')을 포함할 수 있다. 예를 들어, Ag 반사층(20'')은, 반도체층 상에 형성되며 100 nm 내지 5 ㎛ 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 Ag 층(21''a), 제1 나노입자층(22''b), 제2 Ag 층(21''a')는, 도 1의 (b)에서 언급한 제1 Ag 층(21'a), 나노입자층(22') 및 제2 Ag 층(21'a')와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 1 (c), the Ag reflective layer 20 '' includes a first Ag layer 21 '' a, a first nanoparticle layer 22 '' b, a second Ag layer '' A ') and a
예를 들어, 제2 나노입자층(22''b')은, 제2 Ag 층(21''a') 상에 형성되어 제2 Ag 층(21''a')의 열 안정성을 향상시키고, 반사 효율의 저하를 방지할 수 있다. 제2 나노입자층(22''b')의 두께는, 제1 나노입자층(22''b)과 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. For example, the
본 발명의 일 예로, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극은, 발광다이오드(Light Emitting Diode), 반도체 레이저(Laser Diode), 고체 레이저(Solid Laser) 등에 적용될 수 있고, 바람직하게는 플립칩 구조의 발광다이오드에 적용될 수 있다. For example, the reflective electrode for a light emitting device according to the present invention may be applied to a light emitting diode, a laser diode, a solid laser, or the like, It can be applied to a light emitting diode.
본 발명은, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른, 발광소자용 반사전극의 제조방법은, 열에 의해 Ag 층의 응집 등을 방지하여 높은 반사율을 갖는 Ag 기반 반사전극을 제공할 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a reflective electrode for a light emitting device according to the present invention and a method of manufacturing a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention, An Ag-based reflective electrode having reflectance can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 발광소자용 반사전극의 제조방법은, 도 2를 참조하여 설명하며, 도 2a 내지 도 2d는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 발광소자용 반사전극의 제조방법의 흐름도를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 2a에서 상기 제조방법은, 반도체층을 준비하는 단계(S1); Ag 반사층을 형성하는 단계(S2); 및 열처리하는 단계(S3); 를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a reflective electrode for a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2A to FIG. 2D are cross- And a method of manufacturing a reflective electrode according to an embodiment of the present invention. 2A, the manufacturing method includes: preparing a semiconductor layer (S1); Forming an Ag reflective layer (S2); And a heat treatment step (S3); . ≪ / RTI >
본 발명의 일 예로, 반도체층을 준비하는 단계(S1)는, 발광소자의 광발생을 위한 반도체층(10)을 준비하는 단계이며, 예를 들어, 플립칩 구조의 발광소자에 적용 가능한 반도체층이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 예를 들어, 상기 반도체층은, n-형 반도체층, 활성층 및 p-형 반도체층 등을 포함할 수 있으나, 하기의 발광소자에서 보다 구체적으로 설명한다.For example, the step (S1) of preparing a semiconductor layer is a step of preparing a
예를 들어, 반도체층을 준비하는 단계(S1)는, 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들어, CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition), MOCVD(metal-organic chemical vapour deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapour Phase Epitaxy) 등의 기상 성장 방법을 이용하여 반도체층을 형성할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다. For example, the step (S1) of preparing the semiconductor layer may use a method applied in the technical field of the present invention, for example, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD) a semiconductor layer may be formed using a vapor phase growth method such as an organic chemical vapor deposition (MBE), a molecular beam epitaxy (MBE), or a hydride vapor phase epitaxy (HVPE), but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 예로, Ag 반사층을 형성하는 단계(S2)는, 반도체층을 준비하는 단계(S1)에서 준비된 반도체층(10), 예를 들어, p-형 반도체층 상에 Ag 반사층 (20)을 형성하는 단계이며, 예를 들어, 도 2b에서 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2a), 및 나노입자층을 형성하는 단계(S2b); 를 포함할 수 있다. The step S2 of forming the Ag reflective layer includes the step of forming the Ag
예를 들어, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2a)는, 반도체층(10) 상에 제1 Ag 층(21)을 형성하여 반도체층(10)과 오믹접촉을 형성한다. 제1 Ag 층(21)은, 상기 반사전극에서 언급한 구성으로 이루어진다. For example, in the step S2a of forming the first Ag layer, a
예를 들어, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2a)는, 직류 마그네트론 스퍼터링, 라디오 주파수 마그네트론 스퍼터링 등의 스퍼터링법, 증발(evaporation) 증착법, 화학기상증착법(CVD), 열화학기상증착법(TCVD), 마이크로 웨이브 플라즈마 화학기상증착법(MPECVD), 용액 증착법 등을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 증발(evaporation) 증착법을 이용하여 제1 Ag 층(21)을 성막할 수 있다. For example, the step S2a of forming the first Ag layer may be performed by a sputtering method such as DC magnetron sputtering or radio frequency magnetron sputtering, an evaporation deposition method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a thermochemical vapor deposition (TCVD) A microwave plasma chemical vapor deposition (MPECVD) method, a solution deposition method, or the like can be used, and the
예를 들어, 나노입자층을 형성하는 단계(S2b)는, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2a) 이후에 제1 Ag 층(21) 상에 나노입자층(22)을 형성하는 단계이다. 나노입자층(22)은, 상기 반사전극에서 언급한 구성으로 이루어진다. 나노입자층을 형성하는 단계(S2b)는, 직류 마그네트론 스퍼터링, 라디오 주파수 마그네트론 스퍼터링 등의 스퍼터링법, E-Beam 증착법, 화학기상증착법(CVD), 열화학기상증착법(TCVD), 증발증착법, 마이크로 웨이브 플라즈마 화학기상증착법(MPECVD), 용액 증착법, 스핀코팅, 잉크젯 코팅 등을 이용하여 나노입자층(22)을 성막할 수 있다. For example, the step S2b of forming the nanoparticle layer is a step of forming the
본 발명의 일 예로, 도 2(c)에서 Ag 반사층을 형성하는 단계(S2')는, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a), 나노입자층을 형성하는 단계(S2'b) 및 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a')를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In an example of the present invention, the step S2 'of forming the Ag reflective layer in FIG. 2 (c) includes the steps of forming the first Ag layer (S2'a), forming the nanoparticle layer (S2'b) And forming a second Ag layer (S2'a ').
예를 들어, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a) 및 나노입자층을 형성하는 단계(S2'b)는, Ag 반사층을 형성하는 단계(S2)와 동일한 방법으로 수행된다.For example, the step of forming the first Ag layer (S2'a) and the step of forming the nanoparticle layer (S2'b) are performed in the same manner as the step of forming the Ag reflective layer (S2).
예를 들어, 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a')는, 나노입자층을 형성하는 단계(S2'b) 이후에 나노입자층(22') 상에 제2 Ag 층(21'a')를 형성하는 단계이다. 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a')는, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a)와 동일한 방법으로 수행된다. For example, the step of forming a second Ag layer (S2'a ') may include forming a second Ag layer (21'a') on the nanoparticle layer (22 ') after forming the nanoparticle layer (S2'b) ). The step (S2'a ') of forming the second Ag layer is performed in the same manner as the step (S2'a) of forming the first Ag layer.
본 발명의 일 예로, 도 2(d)에서 Ag 반사층을 형성하는 단계(S2'')는, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2''a), 제1 나노입자층을 형성하는 단계(S2''b), 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2''a') 및 제2 나노입자층를 형성하는 단계(S2''b'); 를 포함할 수 있다.2 (d), the step (S2 '') of forming the Ag reflective layer includes the steps of forming the first Ag layer (S2 '' a), forming the first nanoparticle layer (step S2 'b) forming a second Ag layer (S2' 'a') and forming a second nanoparticle layer (S2 '' b '); . ≪ / RTI >
예를 들어, 제1 Ag 층을 형성하는 단계(S2''a), 제1 나노입자층을 형성하는 단계(S2''b) 및 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2''a')는, Ag 반사층을 형성하는 단계(S2')와 동일한 방법으로 수행된다.For example, the step of forming the first Ag layer (S2 '' a), the step of forming the first nanoparticle layer (S2 '' b) and the step of forming the second Ag layer (S2 '' a ' , And step (S2 ') of forming an Ag reflective layer.
예를 들어, 제2 나노입자층를 형성하는 단계(S2''b')는, 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2''a') 이후에 제2 Ag 층(21''a') 상에 제2 나노입자층(22''b')를 형성하는 단계이며, 제1 나노입자층을 형성하는 단계(S2''b)와 동일한 방법으로 수행된다. For example, the step (S2''b ') of forming the second nanoparticle layer may be performed on the second Ag layer 21''a' after the step (S2''a ') of forming the second Ag layer Is a step of forming a
본 발명의 일 예로, 열처리하는 단계(S3)는, Ag 반사층을 형성하는 단계(S2) 이후에 Ag 반사층(20, 20', 20'')을 열처리하여 반도체층(10)과 오믹접촉을 형성하는 단계이다. 예를 들어, 열처리하는 단계(S3)는, 공기 분위기 또는 O2 분위기에서 200 ℃ 내지 700 ℃ 온도에서 30초 내지 1 시간, 바람직하게는 1분 내지 30분, 더 바람직하게는 30초 내지 5분 동안 열처리할 수 있다. Ag 반사층의 형성 이후에 열처리하여 증착된 얇은 필름 형태의 각 층들은 입자형태로 변형하고, 상기 열처리 온도 및 시간 범위 내에 포함되면, 반도체층과 오믹접촉이 잘 이루어지고, 반사율의 저하를 방지할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, the step of heat-treating (S3) is a step of forming an ohmic contact with the
본 발명의 다른 예로, 열처리하는 단계(S3)는, Ag 반사층을 구성하는 각 층의 형성 이후에 실시될 수 있으며, 예를 들어, 도 2(c)에서 나노입자층을 형성하는 단계(S2'b), 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2'a') 또는 이 둘의 이후에 실시될 수 있고, 도 2(d)에서 제1 나노입자층을 형성하는 단계(S2''b), 제2 Ag 층을 형성하는 단계(S2''a') 및 제2 나노입자층를 형성하는 단계(S2''b') 중 하나 이상의 단계 이후에 실시될 수 있으며, 열처리 조건은 상기 언급한 바와 같다. In another example of the present invention, the heat-treating step (S3) may be carried out after the formation of the respective layers constituting the Ag reflective layer. For example, the step (S2'b ), Forming a second Ag layer (S2'a ') or both, and forming a first nanoparticle layer (S2''b) in FIG. 2 (d) The step (S2 '' a ') of forming the Ag layer and the step (S2' 'b') of forming the second nanoparticle layer, and the heat treatment conditions are as described above.
본 발명은, 발광소자에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시에 따른 발광소자는, 반사율이 높고, 고온의 열처리 시 열 안정성이 우수한 반사전극을 적용하여 신뢰성과 성능이 향상될 수 있다. The present invention relates to a light emitting device, and a light emitting device according to an embodiment of the present invention can improve reliability and performance by applying a reflective electrode having a high reflectance and excellent thermal stability during a heat treatment at a high temperature.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 발광소자는, 도 3을 참조하여 설명하며, 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 예시적으로 나타낸 것이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
본 발명의 일 예로, 도 3에서 발광소자는, 플립칩 구조의 발광소자이며, 정전압 다이오드(zener diode, 110), 솔더 범퍼(120), 반사전극층(130), 반도체층(140) 및 기판(150)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정전압 다이오드(zener diode, 110)의 적어도 일부분에서 솔더 범퍼(120), 반사전극층(130), 반도체층(140) 및 기판(150)이 차례대로 형성되어 있다. 3, the light emitting device is a light emitting device having a flip chip structure, and includes a
본 발명의 일 예로, 정전압 다이오드(zener diode, 110)는, 발광소자의 지지 역할을 수행하며, pn 접합이 형성되어 정의 역방향으로 전압이 인가될 경우에 발광소자의 정전 내압을 강화시킬 수 있다. 예를 들어, 정전압 다이오드(zener diode, 160)는, p형 기판 및 n형 기판이 접합되어 있으며, p형 기판은, Si, Ge, InP, SiC, GaAs 및 GaN 중 어느 하나를 포함하고, n형 기판은, Si, Ge, InP, SiC, GaAs 및 GaN 중 어느 하나를 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment of the present invention, a zener diode (110) serves as a support for a light emitting device. When a voltage is applied in a direction opposite to the positive direction, a pn junction is formed. For example, a
본 발명의 일 예로, 솔더 범퍼(120)는, 발광소자를 정전압 다이오드(zener diode, 110)에 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 예를 들어, 솔더 범퍼(120)는, 니켈, 구리, 팔라듐, 백금, 주석, 납, 금, 은, 구리, 비스무트 중 어느 하나를 포함하고 도금될 수 있다. 예를 들어, 솔퍼 범퍼(120)은, 다양한 형상으로 구성될 수 있으며, 타원형, 원형, 오목형, 원통형, 다각형 기둥 등의 형상의 구조체일 수 있다. The
본 발명의 일 예로, 반사전극층(130)은, 본 발명에 의한 Ag 반사층을 포함하는 반사전극을 포함한다. 반사전극층(130)은, 반도체층(140), 예를 들어, p-형 반도체층과 오믹접촉을 형성하고, 반도체층(140)에서 발광하는 빛을 반사한다.In one embodiment of the present invention, the
반사전극층(130)은, 본 발명에 의한 반사전극이 적용되므로, 광 반사율이 높고, Ag 층과 오믹접촉이 잘 이루어지므로, 발광소자의 신뢰성 및 출력을 향상시킬 수 있다. Since the
본 발명의 일 예로, 반도체층(140)은, 제1 반도체층(141), 활성층(142) 및 제2 반도체층(143)을 포함할 수 있다. The
예를 들어, 제1 반도체층(141)은, III-V계 반도체 화합물, II-VI계 반도체 화합물 또는 이 둘을 포함하는 p-형 반도체 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 III-V계 반도체 화합물은, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, GaInP, GaInAs, GaInSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb, AlGaInN, AlGaInP, AlGaInAs 및 AlGaInSb으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 II-VI계 반도체 화합물은 ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, 및 CdTe으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.For example, the
예를 들어, 활성층(142)은, 빛이 발생되는 영역이며, 단일 또는 다중 양자우물층을 포함할 수 있다. 활성층(142)은, III-V계 반도체 화합물을 포함하며, 예를 들어, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, GaInP, GaInAs, GaInSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb, AlGaInN, AlGaInP, AlGaInAs 및 AlGaInSb으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 다중 양자구조는 AlN/AlGaN, AlN/GaN, AlN/InGaN, AlN/InN, AlN/AlGaInN, AlGaN/GaN, AlGaN/InGaN, AlGaN/AlGaInN, GaN/InGaN, GaN/InN, AlGaInN/InGaN, AlGaInN/InN, AlP/AlGaP, AlP/GaP, AlP/InGaP, AlP/InP, AlP/AlGaInP, AlGaP/GaP, 및 AlGaP/InGaP으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. For example, the
예를 들어, 제2 반도체층(143)은, III-V계 반도체 화합물, II-VI계 반도체 화합물 또는 이 둘을 포함하는 n-형 반도체 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 III-V계 반도체 화합물은, GaN, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, AlGaN, AlGaP, AlGaAs, AlGaSb, InGaN, GaInP, GaInAs, GaInSb, AlInN, AlInP, AlInAs, AlInSb, AlGaInN, AlGaInP, AlGaInAs 및 AlGaInSb으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 II-VI계 반도체 화합물은, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, 및 CdTe으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.For example, the
본 발명의 일 예로, 상기 발광소자는, 전극(160)을 더 포함하고, 발광소자에 전류를 공급하여 전기구동을 가능하게 하는 것으로, 예를 들어, n형 전극 및 p형 전극을 포함할 수 있고, 발광소자의 전기 구동을 위해 적절하게 배치될 수 있다. 예를 들어, n-형 전극은 Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, ITO 및 ZnO 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어진, 단일층 또는 복수층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, p-형 전극은 Co, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, Tc, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Al, Pt, Ni, Au, ITO 및 ZnO 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 이루어진, 단일층 또는 복수층으로 구성될 수 있다. The light emitting device may further include an
본 발명의 일 예로, 상기 발광소자는, 발광소자의 용도 등에 따라 본 발명의 기술 분야에서 적용되는 구성을 더 포함할 수 있으며, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다. In an embodiment of the present invention, the light emitting device may further include a configuration applied in the technical field of the present invention depending on the use of the light emitting device, etc., and is not specifically described herein.
하기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
실시예Example 1 One
p-형 GaN 기판 상에 Ag(150 nm)/NiCu(Ni:Cu층=2nm:50nm)/Ag(150 nm)/NiCu(Ni:Cu=2nm:50nm, 혼합비 Ni:Cu=2:1) 순서대로 evaporator으로 증착한 이후에 300 ℃, 400 ℃, 500 ℃, 및 600 ℃ 순으로 각각 O2 분위기에서 1분 동안 열처리하여 반사전극을 제조하였다. 제조된 반사전극의 표면의 SEM 이미지 및 광반사율(UV-VIS spectrometer, varian社 300 Bio)을 측정하여 도 4(a) 및 도 5에 나타내었다. 또한, 제조된 반사전극의 전류-전압 특성 곡선(I-V curve) 및 광출력-전류 특성 곡선(L-I curve)를 측정하여 도 7 및 도 8에 나타내었다. (150 nm) / NiCu (Ni: Cu layer = 2 nm: 50 nm) / Ag (150 nm) / NiCu (Ni: Cu = 2 nm: 50 nm, mixing ratio Ni: Cu = 2: 1) After evaporation in the order of evaporator, the films were annealed in the order of 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, and 600 ° C in an O 2 atmosphere for 1 minute to fabricate a reflective electrode. SEM image and optical reflectance (UV-VIS spectrometer, Varian 300 Bio) of the surface of the prepared reflection electrode were measured and shown in Fig. 4 (a) and Fig. The current-voltage characteristic curve (IV curve) and the light output-current characteristic curve (LI curve) of the manufactured reflection electrode were measured and shown in FIG. 7 and FIG.
비교예Comparative Example 1 One
p-형 GaN 기판 상에 Ag(150 nm)을 evaporator로 증착한 이후에 300 ℃, 400 ℃, 500 ℃, 및 600 ℃ 순으로 각각 O2 분위기에서 1분 동안 열처리하여 반사전극을 제조하였다. 제조된 반사전극의 표면의 SEM 이미지 및 광반사율(UV-VIS spectrometer)을 측정하여 도 4(b) 및 도 6에 나타내었다. Ag (150 nm) was evaporated on a p-type GaN substrate by an evaporator, and then annealed in an O 2 atmosphere for 1 minute in order of 300 ° C, 400 ° C, 500 ° C, and 600 ° C, respectively. The SEM image and the light reflectance (UV-VIS spectrometer) of the surface of the prepared reflection electrode were measured and shown in FIG. 4 (b) and FIG.
도 4 내지 도 8을 살펴보면, 도 4 및 도 6에서 본 발명에 의한 나노입자층이 형성된 Ag 반사전극(실시예 1)은, 열처리 시 비교예 1에 비하여 막의 응집 현상이 거의 발생하지 않았고, 광반사율의 저하가 비교예 1에 비하여 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. 4 and FIG. 6, in the Ag reflective electrode (Example 1) in which the nanoparticle layer according to the present invention was formed in FIGS. 4 and 6, the coagulation phenomenon of the film hardly occurred compared with Comparative Example 1 in heat treatment, Of Comparative Example 1 was significantly lower than that of Comparative Example 1.
또한, 도 7 및 도 8에서 실시예 1의 반사전극은, 500 ℃에서 열처리 시 전류-전압 특성 곡선(I-V curve) 및 광출력-전류 특성 곡선(L-I curve)에서 우수한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.In FIGS. 7 and 8, it can be seen that the reflective electrode of Example 1 exhibits excellent results in current-voltage characteristic curves (IV curve) and optical output-current characteristic curves (LI curve) at 500 ° C. .
본 발명은, Ag 층 상에 나노입자층을 포함하는 다층의 Ag 반사전극을 적용하여, Ag 반사전극의 열 안정성을 개선할 뿐만 아니라, 반사율의 저하를 방지하여 고휘도 및 출력이 향상된 발광소자를 제공할 수 있다.The present invention provides a light emitting device having a high brightness and an improved output by applying a multi-layered Ag reflective electrode including a nanoparticle layer on the Ag layer to improve not only the thermal stability of the Ag reflective electrode but also the decrease in reflectance .
Claims (5)
상기 Ag 반사층은, 제1 Ag 층; 제2 Ag 층; 및 상기 제1 Ag 층 및 상기 제2 Ag 층 사이에 형성된 나노입자층; 을 포함하는 것인, 발광소자용 반사전극.
An Ag reflective layer having a thickness of 100 nm to 5 占 퐉 formed on the semiconductor layer; / RTI >
The Ag reflective layer includes a first Ag layer; A second Ag layer; And a nanoparticle layer formed between the first Ag layer and the second Ag layer; And a reflective electrode formed on the reflective electrode.
상기 나노입자층은 Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Sn 및 ITO로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질이 포함된 나노입자를 포함하는 것인, 발광소자용 반사전극.
The method according to claim 1,
Wherein the nanoparticle layer comprises nanoparticles comprising at least one material selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, In, Al, Pt, Pb, Ti, Cr, Au, Sn and ITO. Reflective electrode for device.
상기 나노입자층은 20 nm 이하 직경을 가지는 나노입자를 포함하는 것인, 발광소자용 반사전극.
The method according to claim 1,
Wherein the nanoparticle layer comprises nanoparticles having a diameter of 20 nm or less.
상기 제1 Ag 층 및 상기 제2 Ag 층의 두께는 각각, 50 nm 내지 1 ㎛ 이하이고,
상기 제1 Ag 층 및 상기 제2 Ag 층의 두께는, 서로 동일하거나 또는 상이한 것인, 발광소자용 반사전극.
The method according to claim 1,
The thicknesses of the first Ag layer and the second Ag layer are each 50 nm to 1 탆 or less,
Wherein the thickness of the first Ag layer and the thickness of the second Ag layer are the same or different from each other.
상기 반도체층 상에 제1 Ag 층을 형성하는 단계;
상기 제1 Ag 층 상에, Cu, Ag, Ni, In, Ga, Pt 및 Pd으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질을 포함하는, 20 nm 이하의 직경을 가지는 나노입자를 포함하는 나노입자층을 형성하는 단계; 및
상기 나노입자층 상에 제2 Ag 층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것인, 발광소자용 반사전극의 제조방법. Preparing a semiconductor layer;
Forming a first Ag layer on the semiconductor layer;
A nanoparticle layer containing nanoparticles having a diameter of 20 nm or less and containing at least one substance selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, In, Ga, Pt and Pd on the first Ag layer. ; And
Forming a second Ag layer on the nanoparticle layer;
Wherein the reflective electrode is formed of a transparent conductive material.
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