KR20180123375A - Micro LED and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 저항 변화 물질을 투명전극으로 활용한 마이크로 발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro-electroluminescent device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a micro-electroluminescent device using a resistance-variable material as a transparent electrode and a method of manufacturing the same.
질화물 기반 LED의 외부양자효율 (EQE)은 주입되어지는 전류밀도가 점차 증가함에 따라 감소되는 현상이 나타나며, 이를 효율 저하 (efficiency droop)라 한다. The external quantum efficiency (EQE) of a nitride-based LED is reduced as the current density injected increases, which is called an efficiency droop.
최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해서, 일반적로 사용되어지는 대면적 LED의 연구 보다는, 전류분산효과 및 전류 주입효율이 좋은 100 μm 이하의 픽셀을 가지는 마이크로 LED에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In recent years, in order to solve such a problem, studies on a micro LED having a pixel of less than 100 μm, which has a good current spreading effect and a current injection efficiency, have been actively studied rather than a large-area LED which is generally used.
마이크로 LED는 효율 저하 문제 해결뿐만 아니라 보다 향상된 전기적, 광학적 특성을 보고하고 있다. 이러한 장점을 기반으로 마이크로 LED는 조명, 디스플레이 (display), 자동차 헤드램프 (Head-lamp) 등의 기존 LED 광원이 사용되어지고 있는 여러 분야에 대체광원으로서 적용이 되어 지고 있다. Micro LEDs report not only efficiency degradation problems but also improved electrical and optical properties. Based on these advantages, micro LED has been applied as an alternative light source to various fields where conventional LED light sources such as illumination, display, and head-lamp are used.
이때, 마이크로 LED는 적용 목적에 따라서 단위 픽셀 구동방식, 어레이 (array) 구동방식의 두 가지 구동 방식을 가지게 되는데, 그 중 어레이 구동방식의 마이크로 LED의 경우에는 어레이를 구성하는 모든 픽셀을 한 번에 구동시키기 위하여 하나의 p-전극 (p-electrode)을 이용해 모든 픽셀을 연결시켜 준다.In this case, the micro LED has two driving methods, that is, a unit pixel driving method and an array driving method, depending on the purpose of application. In the case of an array driving micro LED, all the pixels constituting the array are driven at one time And connects all the pixels using a p-electrode for driving.
일반적으로는 p-전극을 이용하여 모든 픽셀을 연결시켜주는 공정이 진행되기 이전에, 마이크로 LED는 픽셀과 픽셀 사이의 공간에 노출되어 지는 n-GaN, 혹은 n-전극 (n-electrode) 부분과 p-전극 부분이 서로 연결되지 않도록, 필수적으로 n-전극(or n-GaN)과 p-전극의 분리를 위한 보호막 물질 (ex. SiOx, SiNx)을 증착하게 된다. In general, before the process of connecting all the pixels using the p-electrode is performed, the micro LED is divided into n-GaN or n-electrode portions exposed in the space between the pixel and the pixel (SiO x, SiN x) for separating the n-electrode (or n-GaN) and the p-electrode are deposited so that the p-electrode portions are not connected to each other.
도 1을 참조하여, 기존 어레이 구동방식의 마이크로 LED의 전체 제작 공정을 간략하게 살펴보면, 먼저, 기판위에 n-GaN층, 활성층(MQW), p-GaN층을 형성하고 각 셀을 분리하기 위해서 마스크를 이용하여 MESA etching 공정을 수행한다(도 1의 (a) 참조). 그 후, 마스크를 이용하여 p-GaN층 위에 ITO를 증착하여 투명 전극층을 형성하고(도 1의 (b) 참조), 마스크를 이용하여 각 셀 사이에 n-전극을 증착 형성한다(도 1의 (c) 참조). n 전극이 형성되면, n 전극과 p 전극 간을 서로 분리하기 위하여, 마스크를 이용하여 각 셀들 사이에 보호막을 증착하여 형성한다(도 1의 (d) 참조). 마지막으로, 마스크를 이용하여 투명 전극 상부에 p-전극을 증착하여 형성한다(도 1의 (e) 참조).Referring to FIG. 1, an overall fabrication process of an existing array-driven micro LED is briefly described. First, an n-GaN layer, an active layer (MQW), and a p-GaN layer are formed on a substrate. The MESA etching process is performed (see FIG. 1 (a)). Thereafter, ITO is deposited on the p-GaN layer by using a mask to form a transparent electrode layer (see Fig. 1 (b)), and an n-electrode is vapor-deposited between each cell by using a mask (c)). When an n-electrode is formed, a protective film is deposited between each cell using a mask to separate the n-electrode and the p-electrode from each other (see FIG. Finally, a p-electrode is deposited on the transparent electrode by using a mask (see Fig. 1 (e)).
이렇게 종래의 마이크로 발광소자 공정은 5번의 마스크 공정을 수행하게 되는데, 반도체 공정에서 마스크 공정은 복잡하고 많은 시간이 소요되는 매우 고비용의 공정이기 때문에, 마스크 공정 횟수가 많아질수록 제품의 가격이 상승하고, 마스크 공정을 감소시킬수록 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 나타난다.In the conventional micro light emitting device process, five mask processes are performed. Since the mask process in the semiconductor process is complicated and takes a long time and is a very expensive process, the cost of the product increases as the number of mask processes increases , The more the mask process is reduced, the more the production cost can be reduced.
따라서, 제품의 생산 비용을 낮추고 생산성을 향상시키기 위해서는 마이크로 LED의 공정과정에서 마스크 공정의 횟수를 줄여야 하지만, 어레이 구동방식의 마이크로 LED의 경우에는 5번의 마스크 공정이 현재까지는 최소한의 공정 횟수로 보고되고 있는 실정이다.Accordingly, in order to lower the production cost of the product and improve the productivity, it is necessary to reduce the number of times of the mask process in the process of the micro LED, but in the case of the array-driven micro LED, 5 times of the mask process is reported as the minimum number of processes so far In fact.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 마스크 공정을 최소화하여 제작 비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 마이크로 발광소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a micro light emitting device and a method of manufacturing the same, which can reduce the manufacturing cost and productivity by minimizing the mask process.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 발광소자 제조 방법은, (a) 기판 위에 제 1 반도체층, 활성층, 및 제 2 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계; (b) 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층이 드러나도록 상기 제 2 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제 1 반체층을 순차적으로 식각하여, 상기 기판위에 복수의 마이크로 발광소자 셀들을 형성하는 단계; (c) 마스크를 이용하여 상기 마이크로 발광소자 셀들 사이에 제 1 전극을 서로 나란한 복수의 열로 형성하는 단계; (d) 상기 기판위에 투명한 재질의 저항 변화 물질을 증착하여, 상기 제 1 전극들 및 상기 복수의 마이크로 발광소자 셀들의 상기 제 2 반도체층 위에 보호층을 형성하고, 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층 영역에 각각 전압을 인가하여 내부에 전도성 필라멘트를 형성함으로써, 상기 복수의 마이크로 발광소자 셀들의 상기 제 2 반도체층 위에 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (e) 마스크를 이용하여 상기 각 마이크로 발광소자 셀들의 투명전극 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a micro light emitting device, including: (a) sequentially forming a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer on a substrate; (b) sequentially etching the second semiconductor layer, the active layer, and the first semiconductor layer to expose the first semiconductor layer using a mask, thereby forming a plurality of micro light-emitting device cells on the substrate; (c) forming a first electrode between the plurality of micro-electroluminescent device cells by using a mask in a plurality of rows aligned with each other; (d) depositing a resistance-variable material of a transparent material on the substrate, forming a protective layer on the second semiconductor layer of the first electrodes and the plurality of micro-emissive element cells, Forming a transparent electrode on the second semiconductor layer of the plurality of micro-emissive element cells by applying a voltage to the layer region to form a conductive filament therein; And (e) forming a second electrode on the transparent electrode of each of the micro-electroluminescent device cells using a mask.
또한, 상기 (d) 단계는, 마스크를 이용하여, 제 2 반도체층의 일부 영역을 외부로 노출시키는 홀이 형성되도록 상기 보호층을 형성하고, 상기 외부로 노출된 상기 제 2 반도체층의 일부 영역과 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층 영역에, 상기 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성함으로써 투명 전극을 형성할 수 있다.In the step (d), the protective layer is formed using a mask so as to form a hole exposing a part of the second semiconductor layer to the outside, and a portion of the second semiconductor layer exposed to the outside And a transparent filament may be formed by forming a conductive filament by applying a voltage higher than a threshold voltage inherent to the resistance variable material to the protective layer region formed on the second semiconductor layer.
또한, 상기 (e) 단계에서, 상기 제 2 전극은 상기 홀 위에 증착 형성될 수 있다.In the step (e), the second electrode may be formed on the hole.
또한, 상기 (d) 단계는, 한 쌍의 프로브 전극 중 어느 하나를 보호층 상부에 강하게 접촉시켜, 프로브 전극을 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층을 관통시켜 상기 제 2 반도체층에 접촉하도록 하고, 나머지 하나의 프로브 전극을 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층 영역에 접촉시킨 후, 상기 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성함으로써 투명 전극을 형성할 수 있다.In the step (d), any one of the pair of probe electrodes is strongly contacted to the upper part of the protective layer, the probe electrode is made to contact the second semiconductor layer through the protective layer formed on the second semiconductor layer And the other one of the probe electrodes is brought into contact with the protective layer region formed on the second semiconductor layer, and then a voltage higher than a threshold voltage unique to the resistance change material is applied to form a conductive filament, thereby forming a transparent electrode.
또한, 상기 (e) 단계에서, 상기 제 2 전극은 상기 보호층이 상기 프로브 전극에 의해서 관통되어 상기 제 2 반도체층이 드러난 위치에 형성될 수 있다.In addition, in the step (e), the second electrode may be formed at a position where the protective layer is penetrated by the probe electrode and the second semiconductor layer is exposed.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 발광소자는, 기판; 상기 기판위에 형성된 복수의 마이크로 발광소자 셀들; 상기 마이크로 발광소자 셀들 사이에 서로 나란한 복수의 열들로 형성되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 및 상기 복수의 마이크로 발광소자 셀들 위에, 투명한 저항 변화 물질들로 증착 형성되는 보호층; 상기 보호층 중 상기 마이크로 발광소자 셀의 상부에 형성된 영역 내부에 전도성 필라멘트가 형성됨으로써 전도성을 갖도록 변화된 투명 전극; 및 상기 투명 전극 위에 형성된 제 2 전극을 포함하고, 상기 마이크로 발광소자 셀들은 제 1 반도체층, 활성층, 및 제 2 반도체층이 순차적으로 적층되어 형성되고, 상기 마이크로 발광소자 셀들은 상기 제 2 반도체층 및 상기 활성층은 서로 분리되어 있고 상기 제 1 반도체층은 서로 연결되며, 상기 제 1 전극은 상기 마이크로 발광소자 셀들 사이에 외부로 노출된 상기 제 1 반도체층 위에 형성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a micro light emitting device comprising: a substrate; A plurality of micro light emitting device cells formed on the substrate; A first electrode formed of a plurality of rows arranged side by side between the micro-electroluminescent device cells; A protective layer formed on the first electrode and the plurality of micro light-emitting device cells by vapor deposition with transparent resistance change materials; A transparent electrode that is formed to have conductivity by forming a conductive filament within a region of the protective layer formed on the upper portion of the micro-electroluminescent device cell; And a second electrode formed on the transparent electrode, wherein the micro-electroluminescent device cells are formed by sequentially laminating a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer, and the micro- And the active layer are separated from each other, the first semiconductor layer is connected to each other, and the first electrode is formed on the first semiconductor layer exposed to the outside between the micro-electroluminescent device cells.
또한, 상기 투명 전극에는 상기 전도성 필라멘트를 형성할 때, 프로브 전극을 상기 제 2 반도체층에 접촉하기 위한 홀이 형성될 수 있다.When the conductive filament is formed on the transparent electrode, a hole for contacting the probe electrode with the second semiconductor layer may be formed.
또한, 상기 제 2 전극은 상기 홀을 채우면서 상기 투명 전극과 접촉하도록 상기 투명 전극 위에 형성될 수 있다.The second electrode may be formed on the transparent electrode so as to contact the transparent electrode while filling the hole.
본 발명은 마이크로 발광소자를 제작할 때, n 전극과 p 전극을 서로 절연시키기 위해서 n 전극과 마이크로 발광소자 위에 형성되는 보호층을 투명한 재질의 저항 변화 물질로 형성하고, p 타입 반도체층의 상부에 형성된 보호층 영역에 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 그 내부에 전도성 필라멘트를 형성함으로써 투명 전극을 형성한다. In order to isolate the n-electrode and the p-electrode from each other, the protective layer formed on the n-electrode and the micro light-emitting device is formed of a transparent material of resistance change material, A voltage higher than a threshold voltage inherent to the resistance change material is applied to the protective layer region and a conductive filament is formed therein to form a transparent electrode.
따라서, 본 발명은 종래기술에서 투명 전극을 형성하기 위한 마스크 공정을 생략함으로써, 보다 낮은 비용과 높은 생산성으로 마이크로 발광소자를 생산할 수 있다.Therefore, by omitting the mask process for forming the transparent electrode in the prior art, the present invention can produce a micro light emitting device with lower cost and higher productivity.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 발광소자의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 마이크로 발광소자 제조 공정 및 이로 인해서 생성된 마이크로 발광소자의 구조를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 마이크로 발광소자 제조 공정 및 이로 인해서 생성된 마이크로 발광소자의 구조를 설명하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a manufacturing process of a conventional micro-light-emitting device. FIG.
FIG. 2 is a view illustrating a process of manufacturing a micro light-emitting device according to a first embodiment of the present invention and a structure of a micro light-emitting device produced thereby.
FIG. 3 is a view illustrating a process of fabricating a micro light-emitting device according to a second embodiment of the present invention and a structure of a micro light-emitting device produced thereby.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 마이크로 발광소자 제조 공정 및 이로 인해서 생성된 마이크로 발광소자의 구조를 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a process of manufacturing a micro light-emitting device according to a first embodiment of the present invention and a structure of a micro light-emitting device produced thereby.
도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 마이크로 발광소자 제조 공정을 설명하면, 먼저, 기판(210)위에 제 1 반도체층(220), 활성층(Multi-Quatum Well:MQW)(230), 제 2 반도체층(240)을 순차적으로 증착하여 형성하고, 제 1 마스크를 이용하여 메사(MESA) 에칭 공정을 수행함으로써 기판(210)위에서 복수의 마이크로 발광소자 셀들을 분리한다(도 2의 (a)참조). 이 때, 제 1 반도체층(220)의 표면이 드러나도록 식각을 수행함으로써, 마이크로 발광소자를 구성하는 복수의 마이크로 발광소자 셀들로 분리한다. 따라서, 각 마이크로 발광소자 셀들은 제 1 반도체층(220)은 서로 연결되지만, 활성층(Multi-Quatum Well:MQW)(230) 및 제 2 반도체층(240)은 서로 분리된다. 분리된 마이크로 발광소자 셀들은 가로축 방향과 세로축 방향을 기준으로 볼 때 일렬로 배치되도록 형성된다. Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a micro light emitting diode according to a first embodiment of the present invention will be described. First, a
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제 1 반도체층(220)은 n-GaN층으로, 제 2 반도체층(240)은 p-(Al)GnN층으로 형성하였으나, 발광소자의 사양에 따라서 제 1 반도체층(220) 및 제 2 반도체층(240)은 다른 물질로 형성될 수도 있다.In the preferred embodiment of the present invention, the
그 후, 제 2 마스크를 이용하여, 식각에 의해서 외부로 노출된 제 1 반도체층(220) 표면의 각 셀들 사이의 공간에, 제 1 반도체층(220)에 대응되는 제 1 전극(250)(n-전극)을 형성한다(도 2의 (b) 참조). 제 1 전극(250)은 복수의 열로 서로 나란하게 형성될 수 있다.Thereafter, a first electrode 250 (corresponding to the first semiconductor layer 220) is formed in a space between each cell on the surface of the
그 다음으로, 제 1 반도체층(220), 제 1 전극(250) 및 제 2 반도체층(240) 전체 영역에, 투명한 재질의 저항 변화 물질을 이용하여 보호층(260)을 증착하여 형성한다(도 2의 (c) 참조). 이 때, 제 3 마스크를 이용하여 제 2 반도체층(240) 상부에는 홀(261)이 형성된다.Next, a
그 후, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예서는 전압을 인가하기 위한 한 쌍의 프로브 전극 중 하나를 제 2 반도체층(240) 위에 형성된 홀(261)을 통해서 제 2 반도체층(240)과 접촉시키고, 다른 하나의 프로브 전극을 제 1 반도체층(220) 위에 형성된 보호층(260)에 접촉한 후, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여, 제 2 반도체층(240) 상부에 투명한 재질의 저항 변화 물질로 형성된 보호층(260) 영역에 전도성 필라멘트(501)를 형성함으로써, 제 2 반도체층(240) 상부에 투명 전극(500)을 형성한다.Thereafter, in a first preferred embodiment of the present invention, one of the pair of probe electrodes for applying a voltage is brought into contact with the
저항 변화 물질은 주로 ReRAM(Resistive RAM) 분야에서 이용되는 것으로서, 물질에 고유한 임계치 이상의 전압을 물질에 인가하면, 박막내 결함 구조에 의해서 electro-forming(electric breakdown)이 수행되어 내부에 전류가 흐를 수 있는 전도성 필라멘트(501)가 형성됨으로써, 최초에는 절연체인 물질의 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되어 전도성을 나타내게 된다. 이 후에는, 저항 변화 물질에 인가된 전압이 제거되어도 전도성 필라멘트(501)는 유지되고, 이러한 전도성 필라멘트(501)를 통해서 전류가 흐르게 되어, 물질의 저항 상태가 저저항 상태로 유지된다. The resistance change material is mainly used in the field of ReRAM (Resistive RAM). When a voltage higher than a threshold value inherent to a material is applied to a material, electro-forming (electric breakdown) The resistance state of the material which is an insulator initially changes from a high resistance state to a low resistance state, and thus the conductive material is exhibited. Thereafter, even when the voltage applied to the resistance change material is removed, the
본 발명의 바람직한 실시예에서는 저항 변화 물질로서 투명한 전도성 Oxide 계열의 물질(SiO2, Ga2O3, Al2O3, ZnO 등)을 이용하여 보호층(260)을 형성하였으나, 투명한 재질의 저항 변화 특성을 나타내는 저항 변화 물질이라면 Oxide 계열의 물질 이외의 물질도 적용이 가능하다.In the preferred embodiment of the present invention, the
다시 도 2의 (c)를 참조하면, 홀(261)을 통해서 노출된 제 2 반도체층(240)과, 제 2 반도체층(240) 상부의 보호층(260)에 프로브를 접촉하여 전압을 인가하면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 2 반도체층(240) 상부의 보호층(260) 영역에만 국부적으로 전도성 필라멘트(501)가 형성되고, 전도성 필라멘트(501)를 통해서 전류가 흐를 수 있는 저저항 상태로 저항 상태가 변화된다. 즉, 제 2 반도체층(240) 상부의 보호층 영역(260b)은 국부적으로 전류가 흐를 수 있는 상태로 변화되어 투명 전극(500)으로서 기능을 수행하게 되고, 전도성 필라멘트(501)가 형성되지 않는 나머지 보호층 영역(260a)에는 전도성 필라멘트(501)가 형성되지 않았으므로 전류가 흐를 수 없는 고저항 상태가 유지되어 제 1 전극(n 전극)(250)과 제 2 반도체층(240) 상부의 투명 전극(500)간에는 전기적인 절연 상태가 유지된다. Referring again to FIG. 2 (c), the probe is brought into contact with the
그 후, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이, 제 4 마스크를 이용하여 제 2 반도체층(240) 위에 형성된 투명 전극(500) 위에 제 2 전극(p-전극)(270)을 증착하여 형성함으로써, 마이크로 발광소자를 완성한다. 이 때, 제 2 전극(270)은 투명 전극(500) 위의 임의의 위치에 형성될 수도 있고, 상기 투명 전극(500)에 형성된 홀(261)을 채우면서 투명 전극(500)과 접촉하도록 형성될 수도 있다.2 (d), a second electrode (p-electrode) 270 is deposited on the
도 2의 (d) 에 도시된 바와 같은, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 경우, 제 1 전극(n 전극)(250)과 제 2 전극(p 전극)(270) 사이에 전압을 인가하면, 제 2 전극(270)을 통해서 유입된 전류가 제 2 반도체층(240) 위에 형성된 투명 전극(500)의 전도성 필라멘트(501)를 통해서 제 2 반도체 층으로 주입되고, 제 2 반도체층(240)에 주입된 전류에 의해서 활성층(230)에서 빛이 발생한다. 활성층(230)에서 발생된 빛은 투명 전극(500) 및 투명한 보호층(260)을 통해서 외부로 방출된다. In the case of the micro-electroluminescent device according to the first preferred embodiment of the present invention as shown in FIG. 2 (d), between the first electrode (n electrode) 250 and the second electrode (p electrode) 270 The current flowing through the
이 때, 제 1 전극(250)과 제 2 반도체층(240) 위에 형성된 투명 전극(500)(및 제 2 전극(270))은 서로 전도성 필라멘트(501)가 형성되지 않은 보호층 영역(260a)에 의해서 절연된다. The transparent electrode 500 (and the second electrode 270) formed on the
결론적으로, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예는 제 1 전극(250)과 제 2 전극(270)간에 절연을 유지하기 위해서 마이크로 발광소자 전체 표면에 저항 변화 물질로 형성된 보호층(260) 중 제 2 반도체층(240) 위에 형성된 영역(260b)에 전도성 필라멘트(501)를 형성함으로써 해당 보호층 영역(260b)을 투명 전극(500)으로 변환함으로써, 종래의 제 2 반도체층(240) 위에 투명 전극(500)을 형성하기 위한 마스크 공정을 생략할 수 있는 효과가 있고, 그 만큼 마이크로 발광소자의 생산 비용을 절감하는 효과가 나타난다.In other words, in order to maintain insulation between the
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 마이크로 발광소자 제조 공정 및 이로 인해서 생성된 마이크로 발광소자의 구조를 설명하는 도면이다.FIG. 3 is a view illustrating a process of fabricating a micro light-emitting device according to a second embodiment of the present invention and a structure of a micro light-emitting device produced thereby.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예는, 4단계의 마스크 공정을 적용한 제 1 실시예에 비하여, 마스크 공정 1단계를 추가로 감소시켜 전체 마스크 공정을 3단계로 감소시킴으로써, 종래기술과 비교할 때 전체 마스크 공정을 2단계를 더 감소시키는 효과가 있다.Referring to FIG. 3, the second preferred embodiment of the present invention reduces the entire mask process to three stages by further reducing the mask process step 1 in comparison with the first embodiment in which the four-step mask process is applied, Compared with the technology, there is an effect of further reducing the entire mask process by two steps.
도 3을 참조하여 제 2 실시예를 설명하면, 제 1 실시예와 동일한 방식으로, 기판(210)위에 제 1 반도체층(220), 활성층(MQW)(230), 제 2 반도체층(240)을 순차적으로 증착하여 형성하고, 제 1 마스크를 이용하여 메사 에칭 공정을 수행함으로써 반도체 기판(210)위에서 복수의 마이크로 발광소자 셀들을 분리한다(도 3의 (a)참조). 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에서도 제 1 반도체층(220)은 n-GaN층으로, 제 2 반도체층(240)은 p-(Al)GnN층으로 형성하였으나, 발광소자의 사양에 따라서 제 1 반도체층(220) 및 제 2 반도체층(240)은 다른 물질로 형성될 수도 있다.A
그 후, 제 2 마스크를 이용하여, 기판(210) 표면의 각 셀들 사이의 공간에 표면이 드러난 제 1 반도체층(220) 위에, 제 1 반도체층(220)에 대응되는 제 1 전극(n-전극)(250)을 형성한다(도 3의 (b) 참조).Then, a first electrode (n-1) corresponding to the
그 다음으로, 제 1 반도체층(220), 제 1 전극(250) 및 제 2 반도체층(240) 전체 영역에, 투명한 재질의 저항 변화 물질을 이용하여 보호층(280)을 증착하여 형성한다(도 3의 (c) 참조). 이 때, 제 2 실시예의 경우에는 제 1 실시예와 달리, 제 2 반도체층(240) 상부에 별도의 홀(261)을 형성하지 않는다. 따라서, 제 2 실시예에의 경우에는 제 1 실시예의 도 2 (c)에 도시된 홀(261)을 형성하기 위한 별도의 마스크를 적용할 필요가 없으므로, 제 1 실시예에 비하여 하나의 마스크 공정을 추가로 생략할 수 있다.Next, a
한편, 제 2 실시예에서는 제 2 반도체층(240) 위에 투명한 재질의 저항 변화 물질로 형성된 보호층 영역(280b)에 전압을 인가하여 전도성 필라멘트(501)를 형성함으로써 투명 전극(500)을 형성한다. 이 때, 투명 전극(500)을 형성하기 위해서 제 2 실시예는 한 쌍의 프로브 전극을 각각 제 2 반도체층(240) 위의 보호층 영역(280b)에 서로 이격시켜 접촉한 후 전압을 인가하여 보호층 영역(280b) 내부에 국부적으로 전도성 필라멘트(501)를 형성할 수 있다.On the other hand, in the second embodiment, a voltage is applied to the
또한, 제 2 실시예에서, 제 2 반도체층(240) 위의 보호층 영역(280b)에 보다 원활하게 전도성 필라멘트(501)를 형성하기 위해서는, 한 쌍의 프로브 전극 중 어느 하나를 보호층 영역(280b) 상부에 강하게 접촉시켜, 프로브 전극을 보호층 영역(280b)을 관통시켜 제 2 반도체층(240)에 접촉하도록 함으로써, 실질적으로 제 1 실시예에서 보호층 영역(260b)의 일부 영역에 홀(261)을 형성하는 것과 동일한 효과를 나타낼 수도 있다.In order to more smoothly form the
제 2 반도체층(240) 위의 투명 전극(500)이 형성되면, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예(도 2의 (d))와 동일한 방식으로 제 3 마스크를 이용하여 투명 전극(500) 위에 제 2 전극(p-전극)(270)을 형성한다.When the
이 때, 제 2 전극(270)은 투명 전극(500) 위의 임의의 위치에 형성될 수도 있고, 보호층 영역(280b)이 프로브 전극에 의해서 관통되어 제 2 반도체층(240)이 드러난 위치에 형성될 수도 있다.At this time, the
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
210 : 기판
220 : 제 1 반도체층
230 : 활성층
240 : 제 2 반도체층
250 : 제 1 전극
260 : 보호층
261 : 홀
270 : 제 2 전극
280 : 보호층
500 : 투명 전극
501 : 전도성 필라멘트210: substrate
220: first semiconductor layer
230:
240: second semiconductor layer
250: first electrode
260: protective layer
261: hole
270: second electrode
280: protective layer
500: transparent electrode
501: Conductive filament
Claims (8)
(b) 마스크를 이용하여 상기 제 1 반도체층이 드러나도록 상기 제 2 반도체층, 상기 활성층, 및 상기 제 1 반체층을 순차적으로 식각하여, 상기 기판위에 복수의 마이크로 발광소자 셀들을 형성하는 단계;
(c) 마스크를 이용하여 상기 마이크로 발광소자 셀들 사이에 제 1 전극을 서로 나란한 복수의 열로 형성하는 단계;
(d) 상기 기판위에 투명한 재질의 저항 변화 물질을 증착하여, 상기 제 1 전극들 및 상기 복수의 마이크로 발광소자 셀들의 상기 제 2 반도체층 위에 보호층을 형성하고, 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층 영역에 각각 전압을 인가하여 내부에 전도성 필라멘트를 형성함으로써, 상기 복수의 마이크로 발광소자 셀들의 상기 제 2 반도체층 위에 투명 전극을 형성하는 단계; 및
(e) 마스크를 이용하여 상기 각 마이크로 발광소자 셀들의 투명전극 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자 제조 방법.(a) sequentially forming a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer on a substrate;
(b) sequentially etching the second semiconductor layer, the active layer, and the first semiconductor layer to expose the first semiconductor layer using a mask, thereby forming a plurality of micro light-emitting device cells on the substrate;
(c) forming a first electrode between the plurality of micro-electroluminescent device cells by using a mask in a plurality of rows aligned with each other;
(d) depositing a resistance-variable material of a transparent material on the substrate, forming a protective layer on the second semiconductor layer of the first electrodes and the plurality of micro-emissive element cells, Forming a transparent electrode on the second semiconductor layer of the plurality of micro-emissive element cells by applying a voltage to the layer region to form a conductive filament therein; And
(e) forming a second electrode on the transparent electrode of each of the micro-electroluminescent device cells using a mask.
마스크를 이용하여, 제 2 반도체층의 일부 영역을 외부로 노출시키는 홀이 형성되도록 상기 보호층을 형성하고,
상기 외부로 노출된 상기 제 2 반도체층의 일부 영역과 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층 영역에, 상기 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성함으로써 투명 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein step (d)
The mask is used to form the protective layer so as to form a hole exposing a part of the second semiconductor layer to the outside,
A transparent electrode is formed by forming a conductive filament by applying a voltage equal to or higher than a threshold voltage inherent to the resistance change material to a portion of the second semiconductor layer exposed to the outside and a protection layer region formed over the second semiconductor layer Wherein the light emitting layer is formed on the substrate.
상기 (e) 단계에서, 상기 제 2 전극은 상기 홀 위에 증착 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자 제조 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the second electrode is deposited on the hole in the step (e).
한 쌍의 프로브 전극 중 어느 하나를 보호층 상부에 강하게 접촉시켜, 프로브 전극을 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층을 관통시켜 상기 제 2 반도체층에 접촉하도록 하고, 나머지 하나의 프로브 전극을 상기 제 2 반도체층 위에 형성된 보호층 영역에 접촉시킨 후, 상기 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 전도성 필라멘트를 형성함으로써 투명 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein step (d)
One of the pair of probe electrodes is strongly brought into contact with the upper part of the protective layer so that the probe electrode is made to contact the second semiconductor layer through the protective layer formed on the second semiconductor layer, And forming a conductive filament by applying a voltage of at least a threshold voltage inherent to the resistance variable material to form a transparent electrode.
상기 (e) 단계에서, 상기 제 2 전극은 상기 보호층이 상기 프로브 전극에 의해서 관통되어 상기 제 2 반도체층이 드러난 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the second electrode is formed at a position where the protective layer is penetrated by the probe electrode to expose the second semiconductor layer.
상기 기판위에 형성된 복수의 마이크로 발광소자 셀들;
상기 마이크로 발광소자 셀들 사이에 서로 나란한 복수의 열들로 형성되는 제 1 전극;
상기 제 1 전극 및 상기 복수의 마이크로 발광소자 셀들 위에, 투명한 저항 변화 물질들로 증착 형성되는 보호층;
상기 보호층 중 상기 마이크로 발광소자 셀의 상부에 형성된 영역 내부에 전도성 필라멘트가 형성됨으로써 전도성을 갖도록 변화된 투명 전극; 및
상기 투명 전극 위에 형성된 제 2 전극을 포함하고,
상기 마이크로 발광소자 셀들은 제 1 반도체층, 활성층, 및 제 2 반도체층이 순차적으로 적층되어 형성되고, 상기 마이크로 발광소자 셀들은 상기 제 2 반도체층 및 상기 활성층은 서로 분리되어 있고 상기 제 1 반도체층은 서로 연결되며, 상기 제 1 전극은 상기 마이크로 발광소자 셀들 사이에 외부로 노출된 상기 제 1 반도체층 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자.Board;
A plurality of micro light emitting device cells formed on the substrate;
A first electrode formed of a plurality of rows arranged side by side between the micro-electroluminescent device cells;
A protective layer formed on the first electrode and the plurality of micro light-emitting device cells by vapor deposition with transparent resistance change materials;
A transparent electrode that is formed to have conductivity by forming a conductive filament within a region of the protective layer formed on the upper portion of the micro-electroluminescent device cell; And
And a second electrode formed on the transparent electrode,
Wherein the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are sequentially stacked, wherein the second semiconductor layer and the active layer are separated from each other, and the first semiconductor layer Wherein the first electrode is formed on the first semiconductor layer exposed to the outside between the micro-electroluminescent device cells.
상기 투명 전극에는 상기 전도성 필라멘트를 형성할 때, 프로브 전극을 상기 제 2 반도체층에 접촉하기 위한 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자.The method according to claim 6,
Wherein the transparent electrode is formed with a hole for contacting the second semiconductor layer with the probe electrode when the conductive filament is formed.
상기 제 2 전극은 상기 홀을 채우면서 상기 투명 전극과 접촉하도록 상기 투명 전극 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 발광소자.8. The method of claim 7,
Wherein the second electrode is formed on the transparent electrode so as to contact the transparent electrode while filling the hole.
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KR102654365B1 (en) * | 2022-04-18 | 2024-04-04 | 한국광기술원 | Light emitting element and manufacturing method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101211108B1 (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-11 | 한국광기술원 | High voltage led and method for fabricating thereof |
KR101332686B1 (en) * | 2012-07-11 | 2013-11-25 | 고려대학교 산학협력단 | Light emitting diode having transparent electrode |
KR101505512B1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-03-24 | 고려대학교 산학협력단 | Transparent electrode and manufacturing method of the same |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101211108B1 (en) * | 2011-06-13 | 2012-12-11 | 한국광기술원 | High voltage led and method for fabricating thereof |
KR101332686B1 (en) * | 2012-07-11 | 2013-11-25 | 고려대학교 산학협력단 | Light emitting diode having transparent electrode |
KR101505512B1 (en) * | 2013-09-27 | 2015-03-24 | 고려대학교 산학협력단 | Transparent electrode and manufacturing method of the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110350055A (en) * | 2019-07-25 | 2019-10-18 | 易美芯光(北京)科技有限公司 | A kind of white light Micro LED structure based on inverted structure |
US11621367B2 (en) | 2020-02-12 | 2023-04-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | LED device, method of manufacturing the LED device, and display apparatus including the LED device |
WO2023014042A1 (en) * | 2021-08-04 | 2023-02-09 | 고려대학교 산학협력단 | Micro light-emitting diode display device and method for driving same |
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