KR20210018452A - 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 및 그 제조법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 및 그 제조법을 제공하는바, 그중 자외선 발광다이오드 칩은 n형 반도체층, 원추형 갱 준비층, 활성층, p형 반도체층, p형 전극, 반사층, 본딩층, n형 전극, 기판을 포함한다. 그중: 원추형 갱 준비층은 n형 반도체층 위에 있고, 활성층은 원추형 갱 준비층 위에 있으며, p형 반도체층은 활성층 위에 있고, n형 반도체층 위에는 n형 전극층이 형성되어 있다. 본 발명의 장점은: 활성층에서의 육방 다면 구조의 원추형 갱 형성을 통해 활성층 중의 TM모드 편광의 발광 방향을 변화시킴으로써, TM모드 편광이 활성층 부근에 접근할 필요 없이 긴 경로의 전파가 가능하게 해주며, 동시에 활성층 중 원추형 갱의 개구부 크기와 밀도를 조절하여 활성층을 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적을 활성 영역 총 투영면적의 30% 이내로 제어함으로써, 자외선 발광다이오드의 광 추출 효율을 높일수 있다.

Description

일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 및 그 제조법
본 발명은 발광 다이오드 생산기술 영역에 관한 것으로, 특히는 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 및 그 제조법에 관한 것이다.
삼질화물(III-nitride) 라지 에너지 갭 반도체 소재에 기반한 자외선 발광다이오드(Ultraviolet Light-Emitting Diode, UV LED)는 살균소독, 중합체 응결, 생화학 탐측, 비 가시거리 통신 및 특종 조명 등 영역에서 광범위한 응용 전망이 있다. 이왕의 자외선 광원 수은등에 비해 자외선 발광 다이오드는 무수은 친환경, 미니형의 편리한 휴대성, 낮은 전력 소모, 저전압 등 많은 장점을 구비함으로써 최근에는 점점 더 많은 관심과 중시를 받고 있다.
AlGaN소재는 자외선 발광다이오드를 제조하는 핵심 소재이다. AlxGa1-xN 소재는 라지 에너지 갭 직접천이 반도체소재로서, 삼원화합물 AlGaN 중의 Al 컴포넌트 조절을 통해, AlGaN에너지 갭의 3.4～6.2eV 사이에서의 연속적인 변화를 실현함으로써, 파장 범위 210nm에서 365nm까지의 자외선을 얻을수 있다. 하지만, 이왕의 기술로 제조한 자외선 발광다이오드, 특히는 짙은 자외선 발광다이오드의 발광 효율이 보편적으로 낮아 자외선 발광다이오드의 광범위한 응용을 제한하고 있다.
자외선 발광다이오드 발광 효율이 낮은 주요 원인은 광 추출 효율이 낮은데 있다. 자외선 발광다이오드 광 추출 효율을 제한하는 요소는 주로 다음의 두가지 측면에서 표현된다: 하나. p형 GaN의 자외선을 강력하게 흡수하여 자외선 발광다이오드의 정면에서 내보내는 빛을 대량으로 흡수함에 따라 자외선 발광다이오드는 일반적으로 도치 구조거나 수직 구조를 적용한다. 둘. 자외선의 편광 특성, 즉 자외선은 Al컴포넌트의 증가 및 파장의 감소와 함께, 활성층의 발광은 TE모드 편광에서 TM모드 편광으로 전환하고, 그중 TE모드와 TM모드 편광의 전파방향은 각각 활성층의 생장 평면에서 수직과 수평을 이룬다. 현행 활성층과 p형 반도체층이 확장 성장한 기판에 평행을 이루는 발광 다이오드 에피택셜 구조에 대해, TE모드 편광의 전파방향은 발광 다이오드의 정면에 수직을 이루고, 빛은 두께가 두껍지 않은 n형 반도체층(약 3μm) 또는 p형 반도체층(약 0.1μm)을 쉽게 투과하여, 발광 다이오드로부터 쉽게 추출되는 외에, TM모드 편광의 전파방향이 발광 다이오드의 정면에서 수평을 이루고, 빛이 활성층과 접근하는 부근에서 긴 경로(발광 다이오드 사이즈는 약 1000*1000μm, 전파방향이 수평을 이루는 빛은 일반적으로 수백μm전파되어야 발광 다이오드측 표면에 도달 가능, 도1 참고)의 전파를 내보냄에 따라 쉽게 활성층에 의해 흡수됨으로써, 발광 다이오드로부터 빛을 쉽게 추출할 수 없게 된다.
이왕의 기술에서 존재하는 부족점에 대해, 본 발명은 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 및 그 제조법을 제공하여, 이왕의 기술에서 존재하던 자외선 발광다이오드의 발광 효율이 보편적으로 낮은 문제를 해결하고자 한다.
상술한 목적을 실현하기 위해, 본 발명은 아래의 기술방안을 제공한다:
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 구조에는 n형 반도체층, 원추형 갱 준비층, 활성층, p형 반도체층, p형 전극, 반사층, 본딩층, n형 전극, 기판을 포함한다.
그중: 원추형 갱 준비층은 n형 반도체층 위에 있고, 활성층은 원추형 갱 준비층 위에 있으며, p형 반도체층은 활성층 위에 있고, n형 반도체층 위에는 n형 전극층이 형성되어 있으며, p형 반도체층 위에는 p형 전극층이 형성되고, p형 전극층과 기판 사이에는 차례에 따라 반사층과 본딩층이 형성된다.
전술한 활성층에는 육방 다면 구조의 원추형 갱이 형성되어 있고, 전술한 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적은 전체 활성층의 투영면적 대비 비율은 30% 작다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 자외선 발광다이오드 칩의 활성층의 발광 주파장은 365nm 보다 짧다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 p형 반도체층의 활성층과 멀리 떨어진 한측의 표면은 육방 다면 구조의 원추형 갱을 구비하였다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적은 전체 활성층(4)의 투영면적 대비 비율은 50% 작다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 p형 반도체층의 활성층과 멀리 떨어진 한측의 표면은 평면을 이룬다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 n형 반도체층은 n형 AlxGa1-xN(1≥x≥0.2)으로, 에피택셜 기판 위에 생장하고, 전술한 에피택셜 기판의 재질은 사파이어, 탄화규소, 규소, 산화아연, 질화알루미늄 또는 질화갈륨이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 n형 반도체층(2)은 n형 AlGaN, 에피택셜 기판(1) 위에 생장하고, 전술한 에피택셜 기판(1)의 재질은 사파이어, 탄화규소, 규소, 산화아연, 질화알루미늄 또는 질화갈륨이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 원추형 갱 준비층은 n형 AlxGa1-xN(1≥x≥0.1)이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 원추형 갱 준비층(3)은 n형 AlGaN이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 p형 반도체층은 p형 AlxGa1-xN(1≥x≥0.1) 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함한다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 p형 반도체층(5)은 p형 AlGaN 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함한다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 활성층은 InxAlyGa1-x-yN(0.2≥x≥0, 0.8≥y≥0) 양자샘층과 AlxGa1-xN(1≥z≥0.1) 양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 활성층(4)은 InAlGaN 양자샘층과 AlGaN 양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그중: 전술한 기판은 Si, 세라믹, 합금기판 또는 인쇄회로판 PCB이다.
본 발명은 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법을 제공하는바, 다음의 공법 절차를 포함한다:
1)금속 유기화학 기상증착(MOCVD)법을 적용하여 에피택셜 기판 위에서 n형 반도체층, 원추형 갱 준비층, 활성층, p형 반도체층을 차례대로 침적시킨다.
후속 절차는 자외선 발광다이오드 칩구조와 관련되며,
수직 구조의 자외선 발광다이오드에 대한 후속 절차는 아래와 같다:
1)p형 반도체층의 표면에서 p형 전극, 반사층과 본딩층을 차례대로 침적시키고, 금속 본딩공법을 통해 상술한 자외선 발광다이오드의 p형 전극을 기판 위에 플립 본딩한다.
2)상술한 에피택셜 기판을 박리하여 n형 반도체층을 노출시키고, 노출된 n형 반도체층 위에서 n형 전극을 침적시켜 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다.
도치 구조의 자외선 발광다이오드 칩에 대한 후속 절차는 아래와 같다:
1)확장층에서 n형 단계까지 반도체층을 에칭하고 노출된 n형 반도체층 위에서 n형 전극을 침적시킨다.
2)p형 반도체층의 표면에서 p형 전극, 반사층과 본딩층을 차례대로 침적시킨다.
3)금속 본딩공법을 통해 상술한 자외선 발광다이오드의 n형 전극과 p형 전극을 기판 위에 플립 본딩하여, 도치 구조의 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 n형 반도체층은 Si가 섞인 AlxGa1-xN, 해당 층 Al 컴포넌트는 x이고, 그중 1≥x≥0.2. Si도핑 농도는 1E18～5E20cm-3이고, 두께는 1～10μm이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 원추형 갱 준비층은 Si가 섞인 AlxGa1-xN, 해당 층 Al 컴포넌트는 x이고, 그중 1≥x≥0.1. Si도핑 농도는 5E17～1E20cm-3., 두께는 0.1～5μm이고, 해당 층의 생장 온도와 두께를 조절하는 것을 통해 원추형 갱의 밀도와 개구부의 크기를 조절한다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 활성 영역은 InxAlyGa1-x-yN 양자샘층과 AlzGa1-zN 양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조로, 해당 층양자샘층과 양자장벽층의 생장주기 수는 n, 그중 2<n<15이며, 양자샘층의 두께는 0.5～5nm, 양자장벽층의 두께 2～20nm이다. 양자샘층 중 In과 Al의 컴포넌트는 각각 x와 y이고, 양자장벽층 중 Al의 컴포넌트는 z, 그중 0.2≥x≥0, 0.8≥y≥0.1≥z≥0.1, y<z이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 p형 반도체층은 p형 AlxGa1-xN 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함하고, 전술한 전자장벽층 Al 컴포넌트는 x, 그중 1≥x≥0.1, 전술한 장벽층의 두께는 10～200nm, Mg 도핑 농도는 1E18cm-3～5E20cm-3 전술한 p형 접촉층의 두께는 10～200nm, Mg 도핑 농도는 1E19cm-3～5E21cm-3이다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 반사층은 Al, Ag, Ni, Ti, Cr의 일종 또는 여러종으로 구성된다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 본딩층은 Au, Ag, Al, Bi, Cu, Zn, In, Sn과 Ni 중의 일종 또는 여러종으로 구성된다.
일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그중: 전술한 기판은 Si, 세라믹, 합금기판 또는 인쇄회로판(PCB)이다.
이왕의 기술에 비해, 본 발명은 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 및 그 제조법을 제공하는바, 아래와 같은 유익한 효과를 구비하였다: 활성층에서 육방 다면 구조의 원추형 갱을 형성하는 것을 통해, 활성층 중의 TM모드 편광의 발광 방향을 변화시킴으로써, TM모드 편광이 활성층 부근에 접근할 필요 없이 긴 경로의 전파가 가능하게 해주며, 동시에 활성층 중 원추형 갱의 개구부 크기와 밀도를 조절하여 활성층을 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적을 활성 영역 총 투영면적의 30% 이내로 제어함으로써, 진일보하게 자외선 발광다이오드의 광 추출 효율을 높일수 있다.
도1은 이왕의 에피택셜 구조와 본 발명에 따른 에피택셜 구조중 광 전파 표시도.
도2는 본 발명중 자외선 발광다이오드에피택셜 구조단면 표시도.
도3은 본 발명실시예1중 자외선 발광다이오드단면 표시도.
도4는 본 발명실시예2중 자외선 발광다이오드단면 표시도.
도5는 본 발명실시예3중 자외선 발광다이오드단면 표시도.
아래에 본 발명실시예의 부도와 결부하여, 본 발명실시예 중의 기술방안에 대해 명확하고 완전하게 기술하려 한다. 아주 분명한 점은, 기술한 실시예는 본 발명에 따른 일부분의 실시예에 불과하며, 전부의 실시예가 아니다. 본 발명중 실시예에 기반하여, 본 영역의 보편적인 기술자라면 창조적인 노력 없이 획득한 기타의 실시예는 모두 본 발명의 보호 범주에 속해야 할것이다.
실시예1
도2. 3과 같이, 본 실시예는 수직 구조의 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, n형 반도체층2, 원추형 갱 준비층3, 활성층4, p형 반도체층5, p형 전극6, 반사층7, 본딩층8, n형 전극9, 기판10을 포함한다. 그중: 원추형 갱 준비층3은 n형 반도체층2 위에 있고, 활성층4는 원추형 갱 준비층3 위에 있으며, p형 반도체층5는 활성층4 위에 있고, n형 반도체층2 위에는 n형 전극층9가 형성되고, p형 반도체층5 위에는 p형 전극층6이 형성되며, p형 전극층6과 기판10 사이에는 차례대로 반사층7과 본딩층8이 형성되고, 전술한 활성층4과 전술한 p형 반도체층5에서 육방 다면 구조의 원추형 갱을 형성하며, 전술한 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적은 전체 활성층4와의 투영면적 대비 비율은 30% 작다.
그중: 전술한 n형 반도체층2는 n형 AlGaN은, 에피택셜 기판1 위에서 생장하고, 전술한 에피택셜 기판1의 재질은 사파이어, 탄화규소, 규소, 산화아연, 질화알루미늄 또는 질화갈륨이다.
그중: 전술한 p형 반도체층5는 p형 AlGaN 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함한다.
그중: 전술한 활성층4는 InAlGaN 양자샘층과 AlGaN 양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조이다.
그중: 전술한 p형 반도체층5의 표면은 울퉁불퉁하고, 금속 본딩 방식을 통해 전술한 기판10에 전이된다.
그중: 전술한 기판10은 Si, 세라믹, 합금기판 또는 인쇄회로판 PCB이다.
본 실시예에서, 수직 구조의 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법은, 구체적으로 다음의 절차를 포함한다:
절차1. 금속 유기화학 기상증착(MOCVD)법을 적용하여 에피택셜 기판1 위에서 n형 반도체층2, 원추형 갱 준비층3, 활성층4, p형 반도체층5를 차례대로 침적시킨다.
본 실시예에서, 에피택셜 기판1은 사파이어 기판을 사용하고, 구체적인 확장층 생장 절차는 아래와 같다:
1)MOCVD를 적용하여 사파이어 기판 위에서 n형 반도체층2를 생장시키고, 전술한 n형 반도체층은 완충층, 응력 방출층과 n형 도핑층을 포함한다. 구체적으로, MOCVD반응 챔버 온도 600℃, 반응 챔버 압력 100 torr, 생장 두께 30nm의 AlN 완충층으로 제어하고, 다음으로 다시 반응 챔버 온도 1100℃, 반응 챔버 압력 100 torr, 생장 두께 2.5μm의 응력 방출층 Al0.55Ga0.45N으로 제어한다. 다음으로 반응 챔버 압력 불변을 유지하고, 반응 챔버 온도를 1300℃, 생장 두께 2μm의 Si가 섞인 Al0.55Ga0.45N으로 제어하며, 그중 Si도핑 농도는 1E20cm-3이다.
2)n형 반도체층에서 원추형 갱 준비층3을 생장시킨다. 구체적으로, 반응 챔버 온도를 825℃로 제어하고, 20%H2를 통입한 상태에서, 0.45μm/h의 생장속도로 생장 두께 0.75μm인 Si가 섞인 Al0.55Ga0.45N을 원추형 갱 준비층3으로 삼고, 그중 Si도핑 농도는 1E18 cm-3이다. 이 생장과정에서, Al0.55Ga0.45N층은 위치 교착 위치에서 일종 육방 다면 구조의 원추형 갱을 형성하고, 준비층3의 다양한 생장 온도와 H2 비례는, 원추형 갱의 밀도의 다양성을 형성하고, 동시에 준비층3 두께의 증가와 함께, 이 원추형 갱 개구부 사이즈가 커지며, 준비층3의 생장 온도, H2의 비례 및 준비층3의 두께를 조절하는 것을 통해 후속 양자샘 중의 원추형 갱의 밀도와 개구부를 조절하고, 진일보하게 원추형 갱을 연결한 플랫폼 면적 비율을 제어한다. 본 실시예에서, 원추형 갱을 연결한 플랫폼 면적은 전체 활성 영역 투영면적의 10%를 점한다.
3)원추형 갱 준비층3에서 활성 영역4를 생장시켜 육방 다면 구조를 구비한 원추형 갱 형상의 활성 영역을 형성한다. 전술한 활성 영역4는 번갈아 생장한 5개 주기의 In0.03Al0.45Ga0.52N의 양자샘층과 Al0.5Ga0.5N의 양자장벽층을 포함한다. 활성 영역 생장 온도는 1100℃, 양자샘층 In0.03Al0.45Ga0.52N의 두께 2nm, 양자장벽층 Al0.5Ga0.5N의 두께는 5nm이다.
4)활성 영역4에서 p형 반도체층5를 생장시켜 p형 반도체층5가 전술한 활성 영역4 위를 뒤덮어 활성 영역 외관 형상과 비슷한 p형 반도체층5를 형성한다. 전술한 p형 반도체층5는 Mg를 섞은 Al0.6Ga0.4N의 전자장벽층과 Mg를 섞은 GaN 접촉층을 포함한다. 구체적으로, 반응 챔버 온도 1150℃, 반응 챔버 압력 100torr, 생장 두께 35nm의 Mg를 섞은 Al0.6Ga0.4N의 전자장벽층을 제어하고, 그중 Mg 도핑 농도는 1E19cm-3이다. 다음으로 반응 챔버 온도는 960℃, 반응 챔버 압력은 불변하고, 생장 두께 20nm의 Mg를 섞은 GaN 접촉층을 제어하며, 그중 Mg 도핑 농도는 1E20cm-3이다.
본 실시예의 또 다른 일종의 실시 결과로서, 에피택셜 기판1은 사파이어 기판을 사용한다. 전술한 n형 반도체층2와 원추형 갱 준비층3은 모두 n형 AlGaN이고, 그중 원추형 갱 준비층3은 저온 조건에서 늦게 생장하면서 일종 육방 다면구조의 원추형 갱을 형성하며, 원추형 갱 준비층3 두께의 증가와 함께, 이 원추형 갱 결함이 점차 커지면서 원추형 갱 준비층3의 두께를 조절하는 것을 통해 원추형 갱의 크기를 조절한다. 다음으로 원추형 갱의 측면에서 각각 5개 주기의 AlInGaN의 양자샘과 AlGaN 양자장벽 교체 구조의 활성층4 및 p형 반도체층5를 생장시키고, 그중 p형 반도체층5는 p형 AlGaN 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함한다.
절차2. 증착 또는 스퍼터링 공법을 통해 p형 반도체층5의 표면에서 p형 전극6, 반사층7과 본딩층8을 차례대로 침적시키고, 금속 본딩공법을 통해 상술한 자외선 발광다이오드를 기판10에 플립 본딩한다. 본 실시예에서 p형 전극6은 Ni/Au, 반사층7은 Al, 본딩층8은 AuSn, 기판10은 Si 기판을 선택한다.
절차3. 준분자 레이저를 적용하여 사파이어 기판1 한측에서 비추고, 사파이어 기판1을 박리한후, 노출된 n형 반도체층2 위에서 n형 전극9를 첨적시켜 도3과 같은 발광 파장 290nm의 수직 구조의 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다. 본 실시예에서 준분자 레이저의 파장은 193nm을 사용하고, n형 전극9는 Ni/Au이다.
실시예2
도2. 4와 같이, 본 실시예는 도치 구조의 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, n형 반도체층2, 원추형 갱 준비층3, 활성층4, p형 반도체층5, p형 전극6, 반사층7, 본딩층8, n형 전극9, 기판10을 포함한다. 그중: 원추형 갱 준비층3은 n형 반도체층2 위에 있고, 활성층4는 원추형 갱 준비층3 위에 있으며, p형 반도체층5는 활성층4 위에 있고, n형 반도체층2 위에는 n형 전극층9가 형성되며, p형 반도체층5 위에는 p형 전극층6이 형성되고, p형 전극층6과 기판10 사이에는 차례에 따라 반사층7과 본딩층8이 형성되고, 전술한 활성층4와 전술한 p형 반도체층5에는 육방 다면 구조의 원추형 갱이 형성되고, 전술한 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적은 전체 활성층4와의 투영면적 대비 비율은 30% 작다.
본 실시예에서, 도치 구조의 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법은, 구체적으로 다음의 절차를 포함한다:
절차1. 실시예1과 같이, 금속 유기화학 기상증착(MOCVD) 방법을 적용하여 기판1에서 도2와 같은 확장층을 생장시킨다.
절차2. 옐로우 라이트 마스크와 건식 에칭 공법을 통해 p형 반도체5 측에서 n형 반도체2 측으로 에칭하여, n형 반도체2 부분을 노출시키고, 노출된 n형 반도체2 위에서 n형 전극9를 침적한다.
절차3. p형 반도체5의 표면에서 p형 전극6과 반사층7를 차례대로 침적시킨 다음, 반사층7과 n형 전극9 위에서 본딩층8을 침적시키고, 금속 본딩공법을 통해 상술한 자외선 발광다이오드를 기판10에 플립 본딩하여, 도4와 같은 발광 파장 285nm의 도치 구조의 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다.
실시예3
도2. 5와 같이, 본 실시예는 수직 구조의 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 실시예1과 다른 점은 p형 반도체5의 활성층과 멀리 떨어진 한측의 표면은 평면, 즉 p형 반도체층의 생장 조건과 두께로서, p형 반도체층이 활성 영역중의 육방 다면 구조의 테이퍼바디를 메워주고, 확장층 표면를 고르롭게 해준다는 그점이다. 기타 절차는 같으며, 도5와 같이 발광 파장 285nm의 수직 구조의 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다.
설명해야 할 점은, 본문에서 제1, 제2 등과 같은 관련 술어는 한개의 실체거나 또 다른 실체 또는 조작을 구분하기 위해 사용한 것으로서, 이와 같은 실체나 조작 사이에 임의의 실제적 관계 또는 순서가 존재한다는 점을 의미하는 것이 아니다. 또한, 술어 "포괄", "포함" 또는 임의의 기타 유사한 의미는 비배타성 포함을 포함하며, 따라서 일련의 요소의 과정, 방법, 물품 또는 설비가 단지 이와 같은 요소를 포함하하고, 그외 명확한 열거가 아닌 기타 요소도 포함하거나, 또는 그외 이와 같은 과정, 방법, 물품이나 설비에 고유한 요소도 포함한다. 더 많은 제한이 없는 상황에서 문구 "한 개를 포함????"에서 제한하는 요소는 전술한 요소를 포함하는 과정, 방법, 물품이나 설비에 여전히 존재하는 동일한 요소를 배제하는 것이 아니다.
설사 본 발명의 실시예를 표시하고 설명하였다고 하더라도, 본 영역의 보통 기술자라면 본 발명의 원리와 정신을 벗어나지 아니하는 전제하에 이와 같은 실시예에 대한 다양한 변화, 변경, 교체와 변형이 가능하다는 것으로 이해할 수 있고, 본 발명의 범위는 첨부 청구항 및 그와 균등물에 한정된다.
기판1. n형 반도체층2, 원추형 갱 준비층3, 활성층4, p형 반도체층5, p형 전극6, 반사층7, 본딩층8, n형 전극9, 기판10.

Claims (24)

  1. 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 구조에는 n형 반도체층(2), 원추형 갱 준비층(3), 활성층(4), p형 반도체층(5), p형 전극(6), 반사층(7), 본딩층(8), n형 전극(9), 기판(10)을 포함하고, 그 특징은:
    원추형 갱 준비층(3)은 n형 반도체층(2) 위에 있고, 활성층(4)은 원추형 갱 준비층(3) 위에 있으며, p형 반도체층(5)은 활성층(4) 위에 있고, n형 반도체층(2) 위에는 n형 전극층(9)이 형성되어 있으며, p형 반도체층(5) 위에는 p형 전극층(6)이 형성되어 있고, p형 전극층(6)과 기판(10) 사이에는 차례대로 반사층(7)과 본딩층(8)이 형성되어 있다,
    전술한 활성층(4)에는 육방 다면 구조의 원추형 갱이 형성되어 있고, 전술한 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영 면적은 전체 활성층(4)의 투영면적 대비 비율은 30% 작다.
  2. 청구항 1의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 자외선 발광다이오드 칩의 활성층(4)의 발광 주파장은 365nm 보다 짧다.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 p형 반도체층(5)의 활성층(4)과 멀리 떨어진 한측의 표면은 육방 다면 구조의 원추형 갱을 구비하였다.
  4. 청구항 3의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 원추형 갱을 연결한 플랫폼 구역의 투영면적은 전체 활성층(4)의 투영면적 대비 비율은 50% 작다.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 p형 반도체층(5)의 활성층(4)과 멀리 떨어진 한측의 표면은 평면을 이룬다.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 n형 반도체층(2)은 n형 AlxGa1-xN(1≥x≥0.2)으로, 에피택셜 기판(1) 위에 생장하고, 전술한 에피택셜 기판(1)의 재질은 사파이어, 탄화규소, 규소, 산화아연, 질화알루미늄 또는 질화갈륨이다.
  7. 청구항 1의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩, 그 특징은: 전술한 n형 반도체층(2)은 n형 AlGaN으로, 에피택셜 기판(1) 위에 생장하고, 전술한 에피택셜 기판(1)의 재질은 사파이어, 탄화규소, 규소, 산화아연, 질화알루미늄 또는 질화갈륨이다.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 원추형 갱 준비층(3)은 저온에서 생장한 n형 AlxGa1-xN(1≥x≥0.1)이다.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 원추형 갱 준비층(3)은 n형 AlGaN이다.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 p형 반도체층(5)은 p형 AlxGa1-xN(1≥x≥0.1)전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함한다.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 p형 반도체층(5)은 p형 AlGaN 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함한다.
  12. 청구항 1의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 활성층(4)은 InxAlyGa1-x-yN(0.2≥x≥0, 0.8≥y≥0)양자샘층과 AlzGa1-zN(1≥z≥0.1)양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조이다.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 활성층(4)은 InAlGaN 양자샘층과 AlGaN 양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조이다.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩으로서, 그 특징은: 전술한 기판(10)은 Si, 세라믹, 합금기판 또는 인쇄회로판(PCB)이다.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 하나의 기술에 따른 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 다음의 공법 절차를 포함한다:
    1)금속 유기화학 기상증착(MOCVD)을 적용하여 에피택셜 기판(1) 위에서 n형 반도체층(2), 원추형 갱 준비층(3), 활성층(4), p형 반도체층(5)을 차례대로 침적시킨다.
  16. 청구항 15의 기술에 따른 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그외 다음의 공법 절차를 포함한다:
    1)p형 반도체층(5)의 표면에서 p형 전극(6), 반사층(7)과 본딩층(8)을 차례대로 침적시키고, 금속 본딩공법을 통해 상술한 자외선 발광다이오드의 p형 전극(6)을 기판(10) 위에 플립 본딩한다,
    2)상술한 에피택셜 기판(1)을 박리하여 n형 반도체층(2)을 노출시키고, 노출된 n형 반도체층(2) 위에서 n형 전극(9)을 침전시켜 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다.
  17. 청구항 15의 기술에 따른 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩 제조법으로서, 그외 다음의 공법 절차를 포함한다:
    1)확장층 위에서 n형 반도체층(2) 단계까지 에칭하고 노출된 n형 반도체층(2)에서 n형 전극(9)을 침적시킨다,
    2)p형 반도체층(5)의 표면에서 p형 전극(6), 반사층(7)과 본딩층(8)을 차례대로 침적시킨다,
    3)금속 본딩공법을 통해 상술한 자외선 발광다이오드의 n형 전극(9)과 p형 전극(6)을 기판(10) 위에 플립 본딩하여, 자외선 발광다이오드 칩을 얻는다.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 n형 반도체층(2)은 Si가 섞인 AlxGa1-xN, 해당 층 Al 컴포넌트는 x이고, 그중 1≥x≥0.2. Si도핑 농도는 1E18～5E20cm-3., 두께는 1～10μm이다.
  19. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 원추형 갱 준비층(3)은 Si가 섞인 AlxGa1-xN, 해당 층 Al 컴포넌트는 x이고, 그중 1≥x≥0.1. Si 도핑 농도는 5E17～1E20cm-3., 두께는 0.1～5μm이고, 해당 층의 생장 온도, H2상태와 두께 조절을 통해 원추형 갱의 밀도와 개구부 크기를 조절한다.
  20. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 활성 영역(4)은 InxAlyGa1-x-yN이고, 양자샘층과 AlzGa1-zN 양자장벽층이 번갈아 생장하는 겹구조이며, 해당 층양자샘층과 양자장벽층의 생장 주기 수는 n, 그중 2<n<15, 양자샘층의 두께는 0.5～5nm, 양자장벽층의 두께는 2～20nm이고, 전술한 양자샘층 중 In과 Al의 컴포넌트는 각각 x와 y이며, 전술한 양자장벽층 중 Al의 컴포넌트는 z, 그중 0.2≥x≥0, 0.8≥y≥0.1≥z≥0.1, y<z이다.
  21. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 p형 반도체층(5)은 p형 AlxGa1-xN 전자장벽층과 p형 GaN 접촉층을 포함하고, 전술한 전자장벽층 Al 컴포넌트는 x, 그중 1≥x≥0.1, 전술한 장벽층의 두께는 10～200nm, Mg 도핑 농도는 1E18～5E20cm-3., 전술한 p형 접촉층의 두께는 10～200nm, Mg 도핑 농도는 1E19～5E21cm-3이다.
  22. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 반사층(7)은 Al, Ag, Ni, Ti, Cr의 일종 또는 여러종으로 구성된다.
  23. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 본딩층(8)은 Au, Ag, Al, Bi, Cu, Zn, In, Sn과 Ni 중의 일종 또는 여러종으로 구성된다.
  24. 청구항 16 또는 청구항 17의 기술에 따른 일종 광 추출 효율을 제고할 수 있는 자외선 발광다이오드 칩의 제조법으로서, 그 특징은: 전술한 기판은 Si, 세라믹, 합금기판 또는 인쇄회로판(PCB)을 포함한다.
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