KR20210044517A - a high efficiency micro LED device with fixed charge injected - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses a micro LED device having an area of a light emitting unit, which is equal to or less than 10000 um^2. According to an embodiment of the present invention, the micro LED device comprises a stacked structure in which a P-type semiconductor, the light emitting unit, and an N-type semiconductor are stacked. A doping area, in which a fixed charge is injected within a predetermined distance from an edge of the light emitting unit, is formed.

Description

고정 전하가 주입된 고효율 마이크로 LED 장치{a high efficiency micro LED device with fixed charge injected}{A high efficiency micro LED device with fixed charge injected}

본 발명은 면적이 상대적으로 작은 마이크로 LED 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 사이드월 효과를 억제할 수 있는 마이크로 LED 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro LED device having a relatively small area. In particular, the present invention relates to a micro LED device capable of suppressing the sidewall effect.

면적이 작은 마이크로 LED 칩의 경우, 기존의 상대적으로 면적이 넓은 LED 칩에 비하여 사이드월(sidewall) 면적 비율이 급격하게 증가하며, 이러한 사이드월 면적의 상대적인 증가는 결함 밀도가 높은 반도체 표면적이 늘어나는 효과를 발생시키고 결국 빛을 방출할 수 있는 캐리어가 비방사 재결합(non-radiative recombination)되어 내부양자효율이 감소하게 된다.In the case of a micro LED chip with a small area, the sidewall area ratio increases sharply compared to the conventional LED chip with a relatively large area, and the relative increase in the sidewall area increases the surface area of the semiconductor with high defect density. As a result, carriers capable of emitting light are non-radiative recombination, resulting in a decrease in internal quantum efficiency.

그러나, 사이드월의 면적 비율을 화소가 증가될수록 커지므로, 사이드월에 존재하는 결함을 최소화하여 비방사 재결합 센터 작용을 억제하여 내부양자효율을 향상시킬 필요가 있다.However, since the area ratio of the sidewall increases as the number of pixels increases, it is necessary to minimize defects in the sidewall to suppress the non-radiative recombination center action to improve the internal quantum efficiency.

따라서, 이하에서는 상술한 문제점을 해결하여 내부양자효율이 향상된 전기적 구조를 갖는 마이크로 LED 장치를 설명하도록 한다.Accordingly, hereinafter, a micro LED device having an electrical structure with improved internal quantum efficiency by solving the above-described problems will be described.

Shockley-Read-Hall and Auger non-radiative recombination in GaN based LEDs: A size effect study Appl. Phys. Lett. 111, 022104 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4993741Shockley-Read-Hall and Auger non-radiative recombination in GaN based LEDs: A size effect study Appl. Phys. Lett. 111, 022104 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4993741

본 발명은 발광 면적이 상대적으로 작은 마이크로 LED 장치에서 발생할 수 있는 비발광 재결합을 억제할 수 있는 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to propose a structure capable of suppressing non-emission recombination that may occur in a micro LED device having a relatively small light emitting area.

구체적으로 본 발명은 마이크로 LED 장치의 발광부의 가장자리 부분에 도핑영역을 형성하여 척력을 발생시킴으로서 비발광 재결합을 억제할 수 있는 구조를 제안하는 것을 목적으로 한다.Specifically, an object of the present invention is to propose a structure capable of suppressing non-emission recombination by generating a repulsive force by forming a doped region at an edge of a light emitting portion of a micro LED device.

본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 P형 반도체, 발광부 및 N형 반도체가 적층되는 적층 구조를 포함하고, 상기 발광부의 가장자리에서부터 일정 거리 내에 고정 전하가 주입된 도핑영역이 형성된다.The micro LED device according to an embodiment of the present invention includes a stacked structure in which a P-type semiconductor, a light emitting part, and an N-type semiconductor are stacked, and a doped region into which a fixed charge is injected is formed within a predetermined distance from the edge of the light emitting part.

본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 도핑영역을 통해 비발광 재결합을 억제하여 내부양자효율을 향상시킬 수 있다.The micro LED device according to an embodiment of the present invention may improve internal quantum efficiency by suppressing non-emission recombination through a doped region.

도 1은 마이크로 LED 칩에서 위치에 따른 밝기를 나타낸다.
도 2는 기존의 마이크로 LED 밴드다이어그램이다.
도 3은 SRH 비발광 재결합 상수(A)와 LED 칩 둘레와 탑(top) 표면 면적비와의 관계를 실험한 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 밴드다이어그램을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.
1 shows the brightness according to the location in the micro LED chip.
2 is a conventional micro LED band diagram.
3 is an experiment result of the relationship between the SRH non-emission recombination constant (A) and the circumference of the LED chip and the area ratio of the top surface.
4 shows a band diagram of a micro LED device according to an embodiment of the present invention.
5 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to an embodiment of the present invention.
6 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.
7 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.
8 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.
9 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하의 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the following embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily add, change, delete, and add components to other embodiments included within the scope of the same idea. It may be suggested, but it will be said that this is also included within the scope of the idea of the present invention.

첨부 도면은 발명의 사상을 이해하기 쉽게 표현하기 위하여 전체적인 구조를 설명함에 있어서는 미소한 부분은 구체적으로 표현하지 않을 수도 있고, 미소한 부분을 설명함에 있어서는 전체적인 구조는 구체적으로 반영되지 않을 수도 있다. 또한, 설치 위치 등 구체적인 부분이 다르더라도 그 작용이 동일한 경우에는 동일한 명칭을 부여함으로써, 이해의 편의를 높일 수 있도록 한다. 또한, 동일한 구성이 복수 개가 있을 때에는 어느 하나의 구성에 대해서만 설명하고 다른 구성에 대해서는 동일한 설명이 적용되는 것으로 하고 그 설명을 생략한다. In the accompanying drawings, in explaining the overall structure in order to easily understand the spirit of the invention, minute parts may not be specifically expressed, and when describing the minute parts, the overall structure may not be specifically reflected. In addition, even if specific parts, such as the installation location, are different, if the action is the same, the same name is given, so that convenience of understanding can be improved. In addition, when there are a plurality of identical configurations, only one configuration will be described, and the same description will be applied to other configurations, and the description will be omitted.

면적이 작은 마이크로 LED 칩의 경우 기존의 면적이 넓은 LED 칩에 비하여 사이드월 면적 비율이 급격하게 증가한다. 여기에서 마이크로 LED 칩은 일반적으로 발광부의 최소 면적이 10000 um2이하인 LED 칩을 의미한다. 이러한 사이드월 면적의 상대적인 증가는 결함 밀도가 높은 반도체 표면적이 늘어나는 효과를 발생시키고, 결국 빛을 방출할 수 있는 캐리어가 비방사 재결합함으로써 내부양자효율이 감소된다. In the case of a micro LED chip with a small area, the sidewall area ratio increases sharply compared to the conventional LED chip with a large area. Here, the micro LED chip generally refers to an LED chip having a minimum area of 10000 um 2 or less of the light emitting part. This relative increase in the sidewall area causes an effect of increasing the surface area of a semiconductor having a high defect density, and as a result, carriers capable of emitting light are non-radiatively recombined, thereby reducing internal quantum efficiency.

그러나, 사이드월의 면적 비율은 화소가 증가될수록 커지므로, 사이드월에 존재하는 결함을 최소화하여 비방사 재결합 센터 작용을 억제하여 내부양자효율을 향상시킬 필요가 있다.However, since the area ratio of the sidewall increases as the number of pixels increases, it is necessary to minimize defects in the sidewall to suppress the non-radiative recombination center action to improve internal quantum efficiency.

도 1은 마이크로 LED 칩에서 위치에 따른 밝기를 나타낸다.1 shows the brightness according to the location in the micro LED chip.

도 1에서 예시하는 것은 7um 픽셀 LED의 PL map이며, 사이드월에 해당하는 가장자리(0~1 또는 7~8um 위치)의 밝기가 급격하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 도 1에서 예시하는 것과 같이 가장자리 밝기가 감소하는 요인으로는, trap-assited recombination인 Shockley-Read-Hall recombination 이 중요한 요인이며, 특히 전류가 적게 흐를 때 그 영향이 크다.Illustratively in FIG. 1 is a PL map of a 7um pixel LED, and it can be seen that the brightness of the edge (0~1 or 7~8um position) corresponding to the sidewall rapidly decreases. As a factor of decreasing edge brightness as illustrated in FIG. 1, shockley-read-hall recombination, which is trap-assited recombination, is an important factor, and particularly, when a small current flows, the effect is large.

도 2는 기존의 마이크로 LED 밴드다이어그램이다.2 is a conventional micro LED band diagram.

도 2에서 0은 사이드월 엣지를 의미하며, 0에서 멀어질수록 사이드원 표면에서 멀어지는 것을 의미한다.In FIG. 2, 0 means a sidewall edge, and the farther away from 0 means that the farther away from the side circle surface.

도 2를 참고하여 비방사 재결합에 의한 내부양자효율 감소를 설명하면, 마이크로 LED 칩의 사이드월 표면에 많은 결함 준위(trap level:Et)가 존재한다. 이러한 결함 준위의 위치 근처에 도 2와 같이 전자(1)가 존재하면 전자(1)가 결함(2)으로 전이할 확률이 매우 높다. 그리고 결함(2)으로 전이한 전자(1)는 빛을 방출하지 않아 결과적으로 LED 칩의 내부양자효율이 감소하게 된다.Referring to FIG. 2 to describe the decrease in internal quantum efficiency due to non-radiative recombination, there are many trap levels (Et) on the sidewall surface of the micro LED chip. If the electron 1 exists near the location of the defect level, as shown in FIG. 2, the probability of the electron 1 transitioning to the defect 2 is very high. In addition, the electrons 1 transferred to the defect 2 do not emit light, resulting in a decrease in the internal quantum efficiency of the LED chip.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1은 상술한 마이크로 LED 칩에서 내부양자효율(IQE)를 나타내는 ABC 모델이다. 여기에서 A는 SRH 비발광 재결합 상수, B는 발광 재결합 상수, C는 Auger 비발광 재결합 상수를 의미한다. 그리고 n은 캐리어 농도를 의미한다. 따라서, 분자에 있는 발광 재결합 상수(B)가 클수록 내부양자효율이 높아지며, 분모에 있는 SRH 비발광 재결합 상수(A) 및 Auger 비발광 재결합 상수(C)는 낮을수록 내부양자효율이 상승함을 수학식 1(선행기술문헌 1 참고)로부터 알 수 있다.Equation 1 is an ABC model representing the internal quantum efficiency (IQE) in the above-described micro LED chip. Here, A is an SRH non-luminescence recombination constant, B is a luminescence recombination constant, and C is an Auger non-luminescence recombination constant. And n means carrier concentration. Therefore, the higher the luminescence recombination constant (B) in the molecule, the higher the internal quantum efficiency, and the lower the SRH non-luminescence recombination constant (A) and the Auger non-luminescence recombination constant (C) in the denominator, the higher the internal quantum efficiency. It can be seen from Equation 1 (refer to Prior Technical Document 1).

그런데, Auger 비발광 재결합 상수는 낮은 전류(낮은 캐리어 농도) 상태에서는 무시가능하며, 또한 트랩(trap)에 영향을 받는 상수가 아니다. 일반적으로 마이크로 LED 칩에는 크기에서 오는 물리적 특성상 낮은 전류가 흐를 것으로 무시가능한 것으로 볼 수 있다. 반면에 SRH 비발광 재결합 상수는 결함에 의해 영향을 받는 비발광 재결합 상수로서, 결과적으로 SRH 비발광 재결합 상수를 낮추는 것이 내부양자효율을 높이는 방법이 될 수 있다. However, the Auger non-luminescence recombination constant is negligible in a low current (low carrier concentration) state, and is not a constant affected by a trap. In general, it can be regarded as negligible that a low current flows through the micro LED chip due to the physical characteristics of its size. On the other hand, the SRH non-luminescent recombination constant is a non-luminescent recombination constant that is affected by the defect, and as a result, lowering the SRH non-luminescent recombination constant can be a method of increasing the internal quantum efficiency.

도 3은 SRH 비발광 재결합 상수(A)와 LED 칩 둘레와 탑(top) 표면 면적비와의 관계를 실험한 결과이다.3 is an experiment result of the relationship between the SRH non-emission recombination constant (A) and the circumference of the LED chip and the area ratio of the top surface.

도 3에서 보여지는 바와 같이, LED 파라미터가 클수록 비발광 재결합 상수(A)가 커지는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 사이드월 효과가 감소해야 내부양자효율이 증가함을 확인할 수 있다.As shown in Figure 3, it can be seen that the larger the LED parameter, the larger the non-emission recombination constant (A). In other words, it can be confirmed that the internal quantum efficiency increases only when the sidewall effect decreases.

따라서, 이하에서는 사이드월 효과를 감소시키기 위해 마이크로 LED 칩의 발광부 사이드월에 캐리어가 접근하기 어렵도록 유도하는 구조를 포함하는 마이크로 LED 장치를 설명하도록 한다.Accordingly, hereinafter, in order to reduce the sidewall effect, a micro LED device including a structure for inducing a carrier to be difficult to access the sidewall of the light emitting unit of the micro LED chip will be described.

구체적인 실시 예에서, 사이드월 표면의 전위상태를 변형시킴으로써, 캐리어가 사이드월 근처에 존재하는 비발광 재결합 센터에 도달하는 것을 억제하여 내부양자효율을 향상시킬 수 있는 전기적 구조를 갖는 마이크로 LED 장치를 설명하도록 한다.In a specific embodiment, a micro LED device having an electrical structure capable of improving internal quantum efficiency by suppressing the carrier from reaching the non-luminescent recombination center existing near the sidewall by changing the potential state of the sidewall surface is described. Do it.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 밴드다이어그램을 나타낸다.4 shows a band diagram of a micro LED device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 사이드월 표면에 존재하는 많은 결함 준위(trap level:Et) 영역에 고정 음전하(immobile minus charge)가 부가됨으로써 캐리어 전자를 밀어내는 척력이 발생한다. 그리고 결과적으로 척력에 의해 표면 결함과 전자가 서로 격리되어 전자가 사이드월 표면에서 일정 거리 떨어져 진행한다. 전자가 사이드월 표면에서 일정 거리 떨어져 진행하면 당연하게도 사이드월 표면의 캐리어 농도가 감소되어 사이드월에서 발생하는 비발광 재결합이 감소하여 내부양자효율이 향상된다.A repulsive force for repelling carrier electrons is generated by adding immobile minus charges to a number of trap level (Et) regions present on the sidewall surface of the micro LED device according to an embodiment of the present invention. As a result, the surface defect and electrons are isolated from each other by the repulsive force, and the electrons proceed a certain distance away from the sidewall surface. When electrons travel a certain distance away from the sidewall surface, the carrier concentration on the sidewall surface decreases, and non-luminescent recombination occurring in the sidewall decreases, thereby improving the internal quantum efficiency.

도 4에서 거리 '0'은 발광부 사이드월의 엣지이며, 거리가 증가할수록 사이드월에서 멀어지는 것을 의미한다.In FIG. 4, the distance '0' is the edge of the sidewall of the light emitting part, and it means that as the distance increases, the distance from the sidewall increases.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.5 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 N형 반도체(51), 발광부(52) 그리고 P형 반도체(53)가 차례로 적층된 형태일 수 있다. 여기에서 각각의 층 사이에는 구체적인 실시 예에 따라 추가적인 층이 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 5, in the micro LED device according to an embodiment of the present invention, an N-type semiconductor 51, a light emitting part 52, and a P-type semiconductor 53 may be sequentially stacked. Here, an additional layer may be formed between each layer according to a specific embodiment.

발광부(52)는 다중발광우물구조(Multi Quantum Well), 나노 구조체 또는 양자점 중 어느 하나를 발광구조로 사용할 수 있다.The light-emitting unit 52 may use any one of a multi-quantum well structure, a nano structure, or a quantum dot as a light-emitting structure.

그리고 발광부(52)의 사이드월에서 일정 거리까지 도핑영역(54)이 형성될 수 있다. 도핑영역(54)은 이온 주입 공정(ion implantation), 확산 및 플라즈마 방법을 통해 형성될 수 있다. In addition, a doped region 54 may be formed up to a predetermined distance from the sidewall of the light emitting part 52. The doped region 54 may be formed through ion implantation, diffusion, and plasma methods.

이때 이온 주입 공정에서 사용되는 도펀트는 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 확산 공정을 위해 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스 또는 액체 또는 고체를 증착할 수 있다. 또한, 플라즈마 공정을 위한 가스에 포함된 원소가 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다.At this time, the dopant used in the ion implantation process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au. In addition, a gas or liquid or solid containing at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au may be deposited for the diffusion process. have. In addition, the element included in the gas for the plasma process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au.

여기에서 도핑영역(54)은 고정 전하가 주입된 영역일 수 있다. 또한 도핑영역(54)은 발광부(52)의 사이드월로부터 2um 거리 이하까지의 영역을 의미할 수 있다. Here, the doped region 54 may be a region into which a fixed charge is injected. In addition, the doped region 54 may mean a region that is 2 μm or less from the sidewall of the light emitting part 52.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.6 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 N형 반도체(61), 발광부(62) 그리고 P형 반도체(63)가 차례로 적층된 형태일 수 있다. 여기에서 각각의 층 사이에는 구체적인 실시 예에 따라 추가적인 층이 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 6, in the micro LED device according to another embodiment of the present invention, an N-type semiconductor 61, a light emitting part 62, and a P-type semiconductor 63 may be sequentially stacked. Here, an additional layer may be formed between each layer according to a specific embodiment.

발광부(62)는 다중발광우물구조(Multi Quantum Well), 나노 구조체 또는 양자점 중 어느 하나를 발광구조로 사용할 수 있다.The light-emitting unit 62 may use any one of a multi-quantum well structure, a nano structure, or a quantum dot as a light-emitting structure.

그리고 발광부(62)의 사이드월에서부터 일정 거리까지 도핑영역(64)이 형성될 수 있다. 도핑영역(64)은 이온 주입 공정(ion implantation), 확산 및 플라즈마 방법을 통해 형성될 수 있다. In addition, a doped region 64 may be formed from the sidewall of the light emitting part 62 to a predetermined distance. The doped region 64 may be formed through ion implantation, diffusion, and plasma methods.

이때 이온 주입 공정에서 사용되는 도펀트는 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 확산 공정을 위해 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스 또는 액체 또는 고체를 증착할 수 있다. 또한, 플라즈마 공정을 위한 가스에 포함된 원소가 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다.At this time, the dopant used in the ion implantation process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au. In addition, a gas or liquid or solid containing at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au may be deposited for the diffusion process. have. In addition, the element included in the gas for the plasma process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au.

그리고 발광부(62)의 가장자리에 발광부(62)의 다수 캐리어와 반대 타입 캐리어가 도핑된 도핑영역(64)이 형성될 수 있다. 여기에서 반대 타입 도핑영역(64)은 고정 전하가 주입된 영역일 수 있다. 또한 반대 타입 도핑영역(64)은 발광부(62)의 사이드월로부터 2um 거리 이하까지의 영역을 의미할 수 있다.In addition, a doped region 64 doped with a carrier of a type opposite to that of the plurality of carriers of the light emitting part 62 may be formed at the edge of the light emitting part 62. Here, the doped region 64 of the opposite type may be a region into which a fixed charge is injected. In addition, the doped region 64 of the opposite type may mean a region that is 2 μm or less from the sidewall of the light emitting part 62.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.7 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 N형 반도체(71), 발광부(72), 그리고 P형 반도체(73)이 차례로 적층된 형태일 수 있다. 여기에서 각각의 층 사이에는 구체적인 실시 예에 따라 추가적인 층이 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 7, in the micro LED device according to another embodiment of the present invention, an N-type semiconductor 71, a light emitting part 72, and a P-type semiconductor 73 may be sequentially stacked. . Here, an additional layer may be formed between each layer according to a specific embodiment.

발광부(72)는 다중발광우물구조(Multi Quantum Well), 나노 구조체 또는 양자점 중 어느 하나를 발광구조로 사용할 수 있다.The light-emitting unit 72 may use any one of a multi-quantum well structure, a nano structure, or a quantum dot as a light-emitting structure.

그리고 발광부(72)의 사이드월로부터 일정거리까지 도핑영역(74)이 형성될 수 있다. 도핑영역(74)은 이온 주입 공정(ion implantation), 확산 및 플라즈마 방법을 통해 형성될 수 있다. In addition, a doped region 74 may be formed at a predetermined distance from the sidewall of the light emitting part 72. The doped region 74 may be formed through an ion implantation, diffusion, and plasma method.

이때 이온 주입 공정에서 사용되는 도펀트는 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 확산 공정을 위해 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스 또는 액체 또는 고체를 증착할 수 있다. 또한, 플라즈마 공정을 위한 가스에 포함된 원소가 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다.At this time, the dopant used in the ion implantation process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au. In addition, a gas or liquid or solid containing at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au may be deposited for the diffusion process. have. In addition, the element included in the gas for the plasma process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au.

그리고 발광부(72)의 사이드월로부터 일정 거리까지의 영역 중 일부에 발광부(72)의 도핑영역(74)이 형성될 수 있다. 여기에서 도핑영역(74)은 고정 전하가 주입된 영역일 수 있다. 또한 도핑영역(74)은 발광부(72)의 사이드월로부터 2um 거리 이하까지의 영역을 의미할 수 있다.In addition, a doped region 74 of the light-emitting part 72 may be formed in a part of the area from the sidewall of the light-emitting part 72 to a predetermined distance. Here, the doped region 74 may be a region into which a fixed charge is injected. In addition, the doped region 74 may mean a region up to a distance of 2 μm or less from the sidewall of the light emitting portion 72.

도 7의 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 발광부(72)의 가장자리 일부에만 도핑영역(74)를 형성시킴으로써, 도핑영역(74)을 고립시켜 누설 전류(leakage current)를 감소시킬 수 있다.In the micro LED device according to the exemplary embodiment of FIG. 7, by forming the doped region 74 only at a portion of the edge of the light emitting part 72, the doped region 74 is isolated to reduce a leakage current.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.8 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 N형 반도체(81), 발광부(82) 그리고 P형 반도체(83)가 차례로 적층된 형태일 수 있다. 여기에서 각각의 층 사이에는 구체적인 실시 예에 따라 추가적인 층이 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 8, in the micro LED device according to another embodiment of the present invention, an N-type semiconductor 81, a light emitting part 82, and a P-type semiconductor 83 may be sequentially stacked. Here, an additional layer may be formed between each layer according to a specific embodiment.

발광부(82)는 다중발광우물구조(Multi Quantum Well), 나노 구조체 또는 양자점 중 어느 하나를 발광구조로 사용할 수 있다.The light-emitting unit 82 may use any one of a multi-quantum well structure, a nano structure, or a quantum dot as a light-emitting structure.

그리고 발광부(82)의 사이드월로부터 일정 거리까지의 영역에 도핑영역(84)이 형성될 수 있다. 도핑영역(84)은 이온 주입 공정(ion implantation), 확산 및 플라즈마 방법을 통해 형성될 수 있다. In addition, a doped region 84 may be formed in a region of the light emitting portion 82 from the sidewall to a predetermined distance. The doped region 84 may be formed through ion implantation, diffusion, and plasma methods.

이때 이온 주입 공정에서 사용되는 도펀트는 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 확산 공정을 위해 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스 또는 액체 또는 고체를 증착할 수 있다. 또한, 플라즈마 공정을 위한 가스에 포함된 원소가 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다.At this time, the dopant used in the ion implantation process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au. In addition, a gas or liquid or solid containing at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au may be deposited for the diffusion process. have. In addition, the element included in the gas for the plasma process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au.

그리고 도 8의 실시 예에서는 발광부(82)뿐 아니라, 발광부(82)의 도핑영역 위에 형성되거나, 아래에 형성되거나, 위 및 아래 모두에 도핑영역(84)이 형성될 수 있다. In the embodiment of FIG. 8, not only the light emitting part 82, but also the doped region 84 may be formed on or below the doped region of the light emitting part 82, or both above and below the light emitting part 82.

도 8에서는 도핑영역이 P형 반도체(83)의 가장자리로부터 일정 거리까지의 영역 전체에 형성되어 있는 것을 예시하고 있으나, 도핑영역은 P형 반도체(83) 가장자리로부터 일정 거리까지의 영역 일부에만 형성되어 있을 수도 있다. 이 경우 도 7에서 설명한것과 유사한 효과를 얻을 수 있다. 8 illustrates that the doped region is formed over the entire region from the edge of the P-type semiconductor 83 to a certain distance, but the doped region is formed only in a portion of the region from the edge of the P-type semiconductor 83 to a certain distance. There may be. In this case, an effect similar to that described in FIG. 7 can be obtained.

여기에서 도핑영역(84)은 고정 전하가 주입된 영역일 수 있다. 또한 도핑영역(84)은 발광부(82)의 사이드월로부터 2um 거리 이하까지의 영역을 의미할 수 있다.Here, the doped region 84 may be a region into which a fixed charge is injected. In addition, the doped region 84 may mean a region up to a distance of 2 μm or less from the sidewall of the light emitting portion 82.

도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치의 적층구조 일부를 나타낸다.9 shows a part of a stacked structure of a micro LED device according to another embodiment of the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 N형 반도체(91), 발광부(92), 그리고 P형 반도체(93)가 차례로 적층된 형태일 수 있다. 여기에서 각각의 층 사이에는 구체적인 실시 예에 따라 추가적인 층이 형성될 수도 있다.As shown in FIG. 9, the micro LED device according to another embodiment of the present invention may be in a form in which an N-type semiconductor 91, a light emitting part 92, and a P-type semiconductor 93 are sequentially stacked. . Here, an additional layer may be formed between each layer according to a specific embodiment.

발광부(92)는 다중발광우물구조(Multi Quantum Well), 나노 구조체 또는 양자점 중 어느 하나를 발광구조로 사용할 수 있다.The light-emitting unit 92 may use any one of a multi-quantum well structure, a nano structure, or a quantum dot as a light-emitting structure.

그리고 발광부(92)의 사이드월로부터 일정거리까지 도핑영역(94)이 형성될 수 있다. 도핑영역(94)은 이온 주입 공정(ion implantation), 확산 및 플라즈마 방법을 통해 형성될 수 있다. In addition, a doped region 94 may be formed from the sidewall of the light emitting portion 92 to a predetermined distance. The doped region 94 may be formed through ion implantation, diffusion, and plasma methods.

이때 이온 주입 공정에서 사용되는 도펀트는 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 확산 공정을 위해 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스 또는 액체 또는 고체를 증착할 수 있다. 또한, 플라즈마 공정을 위한 가스에 포함된 원소가 Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, 또는 Au 중 적어도 어느 하나일 수 있다.At this time, the dopant used in the ion implantation process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au. In addition, a gas or liquid or solid containing at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au may be deposited for the diffusion process. have. In addition, the element included in the gas for the plasma process may be at least one of Mg, Zn, Be, Al, Ca, Ar, Si, Se, Te, H, S, C, O, or Au.

그리고 발광부(92)의 사이드월로부터 일정거리까지 영역 중 전부 또는 일부에 발광부(92)의 도핑영역(94)이 형성될 수 있다. 여기에서 도핑영역(94)은 고정 전하가 주입된 영역일 수 있다. 또한 도핑영역(94)은 발광부(72)의 사이드월로부터 2um 거리 이하까지의 영역을 의미할 수 있다.In addition, a doped region 94 of the light-emitting part 92 may be formed in all or part of a region from the sidewall of the light-emitting part 92 to a predetermined distance. Here, the doped region 94 may be a region into which a fixed charge is injected. In addition, the doped region 94 may mean a region that is 2 μm or less from the sidewall of the light emitting portion 72.

추가적으로, 도핑 영역(94) 중 일부 영역에는 다수캐리어에 의해 발생하는 척력을 없애는 추가 도핑영역(미도시)가 형성될 수 있다.Additionally, an additional doped region (not shown) may be formed in some of the doped regions 94 to eliminate repulsive force generated by multiple carriers.

더하여, 도 9의 실시 예에 따른 마이크로 LED 장치는 발광부(92)의 위에 형성되는 층이 발광부(92)에 비해 작거나, 발광부(92)의 아래에 형성되는 층이 발광부(92)에 비해 작거나, 발광부(92)의 위 및 아래 형성되는 층 모두가 발광부(92)에 비해 작게 형성될 수 있다.In addition, in the micro LED device according to the embodiment of FIG. 9, a layer formed on the light emitting part 92 is smaller than that of the light emitting part 92, or a layer formed under the light emitting part 92 is the light emitting part 92. ), or both layers formed above and below the light emitting part 92 may be formed smaller than that of the light emitting part 92.

상술한 도 5 내지 9에서 설명한 구조를 갖는 마이크로 LED 장치는 발광부 가장자리 영역에 포텐셜이 증가하여, 전자들이 사이드월 표면으로부터 일정 거리 떨어지게 된다. 이러한 효과로서, 비발광 재결합을 억제함으로써 더 많은 전자가 방사성 방사(radiative radiation)되어 내부양자효율이 향상될 수 있다. In the micro LED device having the structure described with reference to FIGS. 5 to 9 described above, the potential increases in the edge region of the light emitting part, so that electrons are separated from the sidewall surface by a predetermined distance. As such an effect, by suppressing non-luminescent recombination, more electrons are radiative radiation, so that the internal quantum efficiency can be improved.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (8)

10000um2 이하의 발광부 면적을 갖는 마이크로 LED 장치에 있어서,
상기 마이크로 LED 장치는 P형 반도체, 발광부 및 N형 반도체가 적층되는 적층 구조를 포함하고,
상기 발광부의 가장자리에서부터 일정 거리 내에 고정 전하가 주입된 도핑영역이 형성되는
마이크로 LED 장치.
In a micro LED device having a light emitting area of 10000um 2 or less,
The micro LED device includes a stacked structure in which a P-type semiconductor, a light emitting part, and an N-type semiconductor are stacked,
A doped region into which a fixed charge is injected is formed within a predetermined distance from the edge of the light emitting part.
Micro LED device.
제1 항에 있어서,
상기 일정 거리는 2um 이하인
마이크로 LED 장치.
The method of claim 1,
The predetermined distance is less than 2um
Micro LED device.
제2 항에 있어서,
상기 도핑영역에 도핑되는 캐리어는 상기 발광부의 다수 캐리어와 반대 타입인
마이크로 LED 장치.
The method of claim 2,
The carrier doped in the doped region is of a type opposite to that of the plurality of carriers of the light emitting unit.
Micro LED device.
제2 항에 있어서,
상기 발광부의 가장자리로부터 일정 거리까지의 영역 중 일부에 도핑영역이 형성되는
마이크로 LED 장치.
The method of claim 2,
A doped region is formed in a portion of the region from the edge of the light emitting portion to a predetermined distance.
Micro LED device.
제2 항에 있어서,
상기 도핑영역은 상기 발광부의 도핑영역 위 및/또는 아래에 더 형성되는
마이크로 LED 장치.
The method of claim 2,
The doped region is further formed above and/or below the doped region of the light emitting part.
Micro LED device.
제2 항에 있어서,
상기 발광부의 위 및/또는 아래에 형성되는 층은 발광부에 비해 작게 형성되는
마이크로 LED 장치.
The method of claim 2,
The layer formed above and/or below the light emitting part is formed smaller than that of the light emitting part.
Micro LED device.
제6 항에 있어서,
상기 도핑영역은 상기 발광부의 가장자리로부터 일정 거리까지의 영역 중 일부에 형성되는
마이크로 LED 장치.
The method of claim 6,
The doped region is formed in a portion of the region from the edge of the light emitting portion to a predetermined distance.
Micro LED device.
제2 항에 있어서,
상기 발광부의 도핑 영역 중 일부에 다수캐리어에 의한 척력을 없애는 추가 도핑영역이형성되는
마이크로 LED 장치.
The method of claim 2,
In some of the doped regions of the light emitting part, an additional doped region is formed to remove the repulsive force due to the multiple carriers.
Micro LED device.
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Shockley-Read-Hall and Auger non-radiative recombination in GaN based LEDs: A size effect study Appl. Phys. Lett. 111, 022104 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4993741

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