WO2017003202A1 - 발광 소자 - Google Patents

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WO2017003202A1
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electrode
semiconductor layer
conductive semiconductor
light emitting
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성연준
박수익
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엘지이노텍(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a structure of a light emitting device and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a structure and a manufacturing method for a light emitting device (LED) having improved reliability by blocking leakage current.
  • LED light emitting device
  • UV light emitting devices As the technology of light emitting devices (LEDs) develops, cost savings and energy savings are experienced. In addition, devices using light emitting devices (LEDs) are becoming more diverse. Although LEDs in the visible range are now being actively applied to lighting and other applications, ultraviolet (UV) light sources are widely used in the scientific, industrial, medical, environmental, and semiconductor industries, and will be wider in the future.
  • LEDs or LEDs are devices that convert electrical energy into light and generally comprise one or more active layers of semiconductor material sandwiched between a plurality of layers doped with opposite electrical properties. Typically, when bias is applied across a plurality of doped layers, holes and electrons are injected into the active layer, and holes and electrons recombine in the active layer to generate light. This light is emitted from the active layer and the entire surface of the LED.
  • the present invention can provide a light emitting device having a structure for increasing the light output and lowering the operating voltage.
  • the present invention can provide a light emitting device having a structure that improves the diffusion of current and ohmic contact when using aluminum gallium nitride (AlGaN) in the vertical light emitting device.
  • AlGaN aluminum gallium nitride
  • the present invention can provide a structure of a vertical light emitting device suitable for a light emitting device that emits ultraviolet light having a wavelength of 320nm or less.
  • a light emitting device includes a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer and a second conductive semiconductor layer; A second electrode layer connected to the second conductive semiconductor layer under the light emitting structure; And a plurality of first electrode layers penetrating the light emitting structure at predetermined intervals and connected to the first conductive semiconductor layer.
  • a second ohmic contact with the second electrode layer is formed under the second conductive semiconductor layer, and the first conductive semiconductor layer and the first conductive semiconductor layer are in contact with the first electrode layer. In the first ohmic contact may be made.
  • the first ohmic contact may be in the form of radially diffused around the first electrode layer.
  • the second electrode layer may be disposed on the entire lower portion of the light emitting structure, and the plurality of first electrode layers may be arranged in an array form.
  • the first conductive semiconductor layer may be aluminum gallium nitride (AlGaN) containing an n-type conductive metal.
  • AlGaN aluminum gallium nitride
  • an upper surface of the first conductive semiconductor layer may have an uneven shape.
  • the second electrode layer may include a second ohmic layer for forming an ohmic contact with the second conductive semiconductor layer; And a reflective layer positioned below the second ohmic layer to reflect light emitted from the active layer.
  • the first electrode layer may include a first electrode pad exposed between the first conductive semiconductor layer; A first ohmic layer disposed under the first electrode pad and connected to the first conductive semiconductor layer; And an insulating layer for electrically disconnecting the first ohmic layer and the second electrode layer.
  • the first electrode layer may further include a first metal layer for connecting the first electrode pad and the first ohmic layer.
  • the first ohmic layer may be surrounded by the insulating layer, and only an upper surface thereof may be connected to the first conductive semiconductor layer.
  • the light emitting device may further include: a support substrate disposed under the first electrode layer and the second electrode layer; And a bonding layer for bonding the first electrode layer and the second electrode layer to the support substrate.
  • the bonding layer may include a metal to supply a carrier to the second electrode layer.
  • the light emitting device may have a vertical structure in which light output from the light emitting structure is emitted in an upward direction.
  • the light output from the light emitting structure may be ultraviolet (Ultraviolet: UV) having a wavelength in the range of 100-320nm.
  • UV Ultraviolet
  • a light emitting device in another embodiment, includes: a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; A second electrode layer disposed below the light emitting structure; And a first electrode layer surrounded by the light emitting structure, wherein a second ohmic contact is formed on a bottom surface of the second conductive semiconductor layer, and a first ohmic contact is formed inside the first conductive semiconductor layer. The first ohmic contact may be diffused into the first conductive semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer may include aluminum gallium nitride (AlGaN), and the light emitting structure may output ultraviolet light having a wavelength in a range of 100-320 nm.
  • AlGaN aluminum gallium nitride
  • the first ohmic contact may have a shape in which the first ohmic contact is radially diffused around the first electrode layer in the first conductive semiconductor layer.
  • the second electrode layer may include a second ohmic layer for forming an ohmic contact with the second conductive semiconductor layer; And a reflective layer positioned below the second ohmic layer to reflect light emitted from the active layer.
  • the first electrode layer may include a first electrode pad exposed between the first conductive semiconductor layer; A first ohmic layer positioned below the first electrode pad and having an upper surface connected to the first conductive semiconductor layer; It may include an insulating layer for electrically disconnecting the first ohmic layer and the second electrode layer.
  • the light emitting device may further include a first metal contact for connecting the first electrode pad to the first ohmic layer.
  • the light emitting device may further include: a support substrate disposed under the first electrode layer and the second electrode layer; And a bonding layer for bonding the first electrode layer and the second electrode layer to the support substrate.
  • a light emitting device includes a substrate; A first conductive semiconductor layer disposed on the substrate, a second conductive semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer; At least one recess extending through the second conductive semiconductor layer and the active layer to a part of the first conductive semiconductor layer; A first surface of the first conductivity type semiconductor layer exposed in the recess; A second surface of the first conductivity type semiconductor layer exposed to the outside from the upper portion of the light emitting device; A first electrode disposed on and electrically connected to the first and second surfaces of the first conductivity type semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductive semiconductor layer.
  • a light emitting device includes a substrate; A light emitting structure including a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer disposed on the substrate; At least one recess extending through a portion of the first surface of the first conductive semiconductor layer through the second conductive semiconductor layer and the active layer; At least one through hole disposed in the recess through the second conductive semiconductor layer, the active layer, and the first conductive semiconductor layer; A first surface of the first conductivity type semiconductor layer exposed in the recess; A second surface of the first conductivity type semiconductor layer exposed to the outside from the upper portion of the light emitting structure; A third surface of the first conductivity type semiconductor layer exposed along the side surface of the through hole; A first electrode electrically connected to the first surface, the second surface and the third surface of the first conductive semiconductor layer; And a second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer.
  • the present invention can improve the operation characteristics by improving the structure of the ultraviolet light emitting device.
  • the present invention can improve the light output of the light emitting device using aluminum gallium nitride (AlGaN), it is possible to lower the operating voltage.
  • AlGaN aluminum gallium nitride
  • FIG. 1 illustrates a first structure of a vertical light emitting device.
  • FIG. 2 illustrates the light emitting device of FIG.
  • FIG. 3 illustrates operation characteristics of materials included in the light emitting device described with reference to FIG. 1.
  • FIG. 4 illustrates a second structure of the vertical light emitting device.
  • FIG. 5 illustrates the light emitting device shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 illustrates a third structure of the vertical light emitting device.
  • FIG. 7 illustrates a fourth structure of the vertical light emitting device.
  • FIG. 8 illustrates an ohmic contact of the vertical light emitting device shown in FIG. 6 or 7.
  • the top (bottom) or the bottom (bottom) is the two components are in direct contact with each other or One or more other components are all included disposed between the two components.
  • up (up) or down (down) may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.
  • each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description.
  • the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
  • FIG. 1 illustrates a first structure of a vertical light emitting device 100.
  • the light emitting device 100 has a first electrode 180 formed on the upper portion of the light emitting structure 120 and a second electrode 182 formed on the lower portion of the light emitting structure 120.
  • the support substrate is connected to the lower portion of the light emitting structure 120 through a metal structure, which has a structure that is advantageous for heat dissipation.
  • the diffusion of electrons injected by the first electrode 180 is limited, the light output of the light emitting device 100 is not high.
  • FIG. 2 illustrates the light emitting device 100 of FIG. 1.
  • the light emitting structure 120 includes a first conductive semiconductor layer 122, an active layer 124, and a second conductive semiconductor layer 126.
  • An electron blocking layer (not shown) may be disposed between the active layer 124 and the second conductive semiconductor layer 126.
  • the electron blocking layer may have a superlattice structure, for example, AlGaN doped with a second conductivity type dopant may be disposed, and GaN having a different composition ratio of aluminum may be formed as a layer. It may be arranged alternately with each other.
  • the surface of the first conductivity type semiconductor layer 122 may be patterned to improve light extraction efficiency, and the first electrode 180 may be disposed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer 122.
  • the surface of the first conductivity-type semiconductor layer 122 on which the first electrode 180 is disposed may not form a pattern.
  • the first electrode 180 may be formed in a single layer or a multilayer structure including at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). have.
  • a second electrode 182 (refer to FIG. 1) should be disposed below the light emitting structure 120.
  • the ohmic layer 140 and the reflective layer 150 may serve as the second electrode.
  • GaN is disposed under the second conductive semiconductor layer 126 to smoothly supply current or holes to the second conductive semiconductor layer 126.
  • the ohmic layer 140 may be about 200 angstroms thick.
  • the ohmic layer 140 may be formed of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium gallium tin oxide (IGTO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • IAZO indium aluminum zinc oxide
  • IGZO indium gallium zinc oxide
  • IGTO indium gallium tin oxide
  • the reflective layer 150 includes molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), nickel (Ni), platinum (Pt), rhodium (Rh), or an alloy containing Al, Ag, Pt, or Rh. It may be made of a metal layer. Aluminum or silver may effectively reflect light generated from the active layer 124 to greatly improve the light extraction efficiency of the semiconductor device, and molybdenum may be advantageous for the plating growth of the protrusion to be described later.
  • the support substrate 170 may be formed of a conductive material such as a metal or a semiconductor material.
  • a metal having excellent electrical conductivity or thermal conductivity may be used, and since it is necessary to sufficiently dissipate heat generated during operation of the semiconductor device, it may be formed of a material having high thermal conductivity (eg, a metal).
  • a metal may be made of a material selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silicon (Si), tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al) or alloys thereof, and also gold (Au). ), Copper alloy (Cu Alloy), nickel (Ni), copper-tungsten (Cu-W), carrier wafers (e.g. GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3, etc.) It may include.
  • the support substrate 170 is 50 to 200 microns in order to have a mechanical strength enough to separate well into separate chips through a scribing process and a breaking process without causing warping of the entire nitride semiconductor. It can be made in meters thickness.
  • the bonding layer 160 combines the reflective layer 150 and the support substrate 170, and includes gold (Au), tin (Sn), indium (In), aluminum (Al), silicon (Si), silver (Ag), It may be formed of a material selected from the group consisting of nickel (Ni) and copper (Cu) or alloys thereof.
  • the passivation layer 190 may be formed on at least a portion of side and bottom surfaces of the light emitting structure 120.
  • the passivation layer 190 may protect the light emitting structure and prevent electrical short between layers.
  • the passivation layer 190 may be made of an insulating material such as an oxide or nitride.
  • the passivation layer 190 may be formed of a silicon oxide (SiO 2) layer, an oxynitride layer, or an aluminum oxide layer.
  • an n-type electrode (eg, the first electrode 180) may include a first conductive type including aluminum gallium nitride (nAlGaN) including a first conductive material. It is necessary to make ohmic contact to the semiconductor layer. However, since it is impossible in the process of performing the heat treatment process after forming the first electrode 180, the operating voltage becomes very high. In particular, the first structure in which the operating voltage becomes high is difficult to be applied to a light emitting device that emits short-wavelength ultraviolet light (for example, 100-280 nm wavelength Ultraviolet C, UVC) having a wavelength of 300 nm or less.
  • short-wavelength ultraviolet light for example, 100-280 nm wavelength Ultraviolet C, UVC
  • FIG. 3 illustrates operation characteristics of materials included in the light emitting device 100 described with reference to FIG. 1.
  • the operating voltage varies depending on what material the first conductive semiconductor layer 122 (see FIG. 2) connected to the first electrode 180 contains. This occurs because the first electrode 180 and the first conductive semiconductor layer 122 are made of different materials, so that electrical characteristics in the junction region change.
  • the operating voltage is in the range of 5.0V to 5.2V.
  • the first conductive semiconductor layer 122 includes gallium nitride (nGaN) and aluminum gallium nitride (nAlGaN)
  • the operating voltage is only between the gallium nitride (nGaN) in the range of 5.0V to 5.4V. Rising slightly than when layer 122 is constructed.
  • nAlGaN aluminum gallium nitride
  • the operating voltage is increased to increase the light output efficiency. Can be lowered.
  • FIG. 4 illustrates a second structure of the vertical light emitting device 200.
  • the light emitting device 200 has a second electrode 282 exposed on the upper portion of the light emitting structure 220, and a first electrode 280 formed on the lower portion of the light emitting structure 220. Since electrons can be injected through the lower portion of the light emitting structure 120 of the second structure, the light output is better than that of the light emitting device 100 of the first structure (see FIG. 1). However, there is a disadvantage in that the manufacturing process of the light emitting device 200 is complicated and long.
  • FIG. 5 illustrates the light emitting device 200 shown in FIG. 4.
  • the light emitting structure 220 includes a first conductive semiconductor layer 222, an active layer 224, and a second conductive semiconductor layer 226.
  • An electron blocking layer (not shown) may be disposed between the active layer 224 and the second conductive semiconductor layer 226.
  • the electron blocking layer may have a superlattice structure, for example, AlGaN doped with a second conductive dopant may be disposed, and GaN having a different composition ratio of aluminum forms a layer. It may be arranged alternately with each other.
  • the surface of the first conductive semiconductor layer 222 forms a pattern to improve light extraction efficiency, and the first conductive semiconductor layer 222 is connected to the first electrode 280.
  • the first electrode 280 may be connected to the bonding layer 260, and the first electrode 280 may be aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), or gold. It may be formed in a single layer or a multilayer structure including at least one of (Au).
  • An ohmic layer 240 and a reflective layer 250 connected to the second electrode 282 may serve as a second electrode under the light emitting structure 220.
  • GaN is disposed under the second conductive semiconductor layer 226 to supply current or holes to the second conductive semiconductor layer 226.
  • the ohmic layer 240 may be about 200 angstroms thick.
  • the ohmic layer 240 may be formed of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium gallium tin oxide (IGTO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • IAZO indium aluminum zinc oxide
  • IGZO indium gallium zinc oxide
  • IGTO indium gallium tin oxide
  • the reflective layer 250 may include molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), nickel (Ni), platinum (Pt), rhodium (Rh), or an alloy containing Al, Ag, Pt, or Rh. It may be made of a metal layer. Aluminum or silver may effectively reflect light generated from the active layer 224 to greatly improve the light extraction efficiency of the semiconductor device, and molybdenum may be advantageous for the plating growth of the protrusion to be described later.
  • the support substrate 270 may be formed of a conductive material such as a metal or a semiconductor material.
  • a metal having excellent electrical conductivity or thermal conductivity may be used, and since it is necessary to sufficiently dissipate heat generated during operation of the semiconductor device, it may be formed of a material having high thermal conductivity (eg, a metal).
  • a metal may be made of a material selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silicon (Si), tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al) or alloys thereof, and also gold (Au). ), Copper alloy (Cu Alloy), nickel (Ni), copper-tungsten (Cu-W), carrier wafers (e.g. GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3, etc.) It may include.
  • the support substrate 270 is 50 to 200 microns in order to have a degree of mechanical strength enough to separate well into separate chips through a scribing process and a breaking process without causing warping of the entire nitride semiconductor. It may be made of a thickness of meters (mm).
  • the ohmic layer 240 and the reflective layer 250 which function as the first electrode 280 and the second electrode, are electrically disconnected by the insulating film 294.
  • An insulating film 294 is formed on the inner wall of the recess to be disconnected. In this case, the insulating film 294 exposes the first conductive semiconductor layer 222.
  • the first electrode 280 may be formed by filling a conductor forming the first electrode 280 so as to be connected to the through hole or the first conductive semiconductor layer 222 exposed through the recess.
  • the bonding layer 260 combines the insulating film 294 and the support substrate 270, and includes gold (Au), tin (Sn), indium (In), aluminum (Al), silicon (Si), silver (Ag), It may be formed of a material selected from the group consisting of nickel (Ni) and copper (Cu) or alloys thereof.
  • the bonding layer 260 may be connected to the first electrode 280 to supply electrons to the first conductive semiconductor layer 222.
  • the light emitting device 200 having the second structure is worse in terms of carrier diffusion through the p-type electrode (eg, the second electrode) than the light emitting device 100 having the first structure.
  • the bonding layer 160 may be used as a p-type electrode (eg, a second electrode) for supplying holes to the entire lower surface of the light emitting structure 120. This is because in the light emitting device 200 of the second structure, the bonding layer 260 is used as an n-type electrode (for example, a first electrode) for supplying electrons to the light emitting structure 120.
  • the thickness of the ohmic layer 240 and the reflective layer 250 used as the p-type electrode (eg, the second electrode) in the light emitting device 200 is thin, and the carrier (eg, the hole) moves through the thin film.
  • the resistance value may rise below. Increasing the resistance value may cause difficulty in diffusing holes in the light emitting structure 220.
  • FIG. 6 illustrates a third structure of the vertical light emitting device 300.
  • the light emitting structure 320 includes a first conductive semiconductor layer 322, an active layer 324, and a second conductive semiconductor layer 326.
  • An electron blocking layer (not shown) may be disposed between the active layer 324 and the second conductive semiconductor layer 326.
  • the electron blocking layer may have a superlattice structure, for example, AlGaN doped with a second conductive dopant may be disposed, and GaN having a different composition ratio of aluminum forms a layer. It may be arranged alternately with each other.
  • the surface of the first conductive semiconductor layer 322 forms an uneven pattern to improve light extraction efficiency, and the first conductive semiconductor layer 322 is connected to the first electrode 380.
  • An ohmic layer 340 and a reflective layer 350 connected to the second electrode 282 may serve as a second electrode under the light emitting structure 320.
  • GaN is disposed under the second conductive semiconductor layer 326 to supply current to holes to the second conductive semiconductor layer 326.
  • the ohmic layer 340 may be about 200 angstroms thick.
  • the ohmic layer 340 includes indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IZAO), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium gallium tin oxide (IGTO) ),
  • the reflective layer 350 includes molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), nickel (Ni), platinum (Pt), rhodium (Rh), or an alloy containing Al, Ag, Pt, or Rh. It may be made of a metal layer. Aluminum or silver may effectively reflect light generated from the active layer 324 to greatly improve the light extraction efficiency of the semiconductor device, and molybdenum may be advantageous for the plating growth of the protrusion to be described later.
  • the first electrode contact 380, the first electrode 382, and the first electrode pad 384 for supplying a carrier (eg, electrons) to the first conductive semiconductor layer 322 are formed of the light emitting structure 320. Penetrates.
  • the first electrode contact 380 and the first electrode 382 include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). It may be formed in a single layer or a multilayer structure.
  • the first electrode pad 384 may include metals such as aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), gold (Au), tin (Sn), and the like. .
  • the insulating layer 394 surrounding the first electrode contact 380 is for electrically disconnecting the first electrode contact 380 from the active layer 324 and the second conductive semiconductor layer 326 of the light emitting structure 320.
  • the ohmic layer 340 and the reflective layer 350 function as the second electrode, and the insulating layer 394 electrically disconnects the ohmic layer 340 and the reflective layer 350 from the first electrode contact 380.
  • the support substrate 370 may be formed of a conductive material such as a metal or a semiconductor material.
  • a metal having excellent electrical conductivity or thermal conductivity may be used, and since it is necessary to sufficiently dissipate heat generated during operation of the semiconductor device, it may be formed of a material having high thermal conductivity (eg, a metal).
  • a metal may be made of a material selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silicon (Si), tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al) or alloys thereof, and also gold (Au). ), Copper alloy (Cu Alloy), nickel (Ni), copper-tungsten (Cu-W), carrier wafers (e.g. GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3, etc.) It may include.
  • the support substrate 370 is 50 to 200 microns in order to have a degree of mechanical strength enough to separate well into separate chips through a scribing process and a breaking process without causing warping of the entire nitride semiconductor. It may be made of a thickness of meters (mm).
  • the insulating layer 394 electrically disconnects the ohmic layer 340 and the reflective layer 350 serving as the first electrode contact 380, the first electrode 382, and the second electrode.
  • the bonding layer 360 combines the reflective layer 350, the insulating layer 394, and the support substrate 370, and includes gold (Au), tin (Sn), indium (In), aluminum (Al), silicon (Si), It may be formed of a material selected from the group consisting of silver (Ag), nickel (Ni) and copper (Cu) or alloys thereof.
  • the bonding layer 260 may be electrically connected to the reflective layer 350 to supply a carrier (eg, a hole) to the second conductive semiconductor layer 326. Even though the bonding layer 260 transfers the carrier to the second conductive semiconductor layer 326, the light emitting device 300 is short-circuited while the light emitting device 300 is in operation because the insulating layer 394 separates the first electrode 380. Does not occur. To this end, the insulating film 394 may have a thickness of 7000 nm or more.
  • FIG. 7 illustrates a fourth structure of the vertical light emitting device 400.
  • the light emitting structure 420 includes a first conductive semiconductor layer 422, an active layer 424, and a second conductive semiconductor layer 426.
  • An electron blocking layer (not shown) may be disposed between the active layer 424 and the second conductive semiconductor layer 426.
  • the electron blocking layer may have a superlattice structure, for example, AlGaN doped with a second conductive dopant may be disposed, and GaN having a different composition ratio of aluminum forms a layer. It may be arranged alternately with each other.
  • the surface of the first conductive semiconductor layer 422 forms an uneven pattern to improve light extraction efficiency, and the first conductive semiconductor layer 422 is connected to the first electrode 480.
  • An ohmic layer 440 and a reflective layer 450 connected to the second electrode 282 may serve as a second electrode under the light emitting structure 420.
  • GaN is disposed under the second conductive semiconductor layer 426 to supply current or holes to the second conductive semiconductor layer 426.
  • the ohmic layer 440 may be about 200 angstroms thick.
  • the ohmic layer 440 includes indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IZAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium gallium tin oxide (IGTO).
  • the reflective layer 450 includes molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), nickel (Ni), platinum (Pt), rhodium (Rh), or an alloy containing Al, Ag, Pt, or Rh. It may be made of a metal layer. Aluminum or silver may effectively reflect light generated from the active layer 424 to greatly improve the light extraction efficiency of the semiconductor device, and molybdenum may be advantageous for the plating growth of the protrusion to be described later.
  • the first electrode 480 and the first electrode pad 484 for supplying a carrier (for example, electrons) to the first conductive semiconductor layer 422 pass through the light emitting structure 420.
  • the first electrode 480 and the first electrode contact 482 include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). It may be formed in a single layer or a multilayer structure.
  • the first electrode pad 484 may include a metal such as aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), gold (Au), tin (Sn), or the like. .
  • the insulating layer 494 surrounding the first electrode 480 is to electrically disconnect the first electrode 480, the active layer 424 of the light emitting structure 420, and the second conductive semiconductor layer 426.
  • the ohmic layer 440 and the reflective layer 450 function as the second electrode, and the insulating layer 494 electrically disconnects the ohmic layer 440 and the reflective layer 450 from the first electrode 480.
  • the support substrate 470 may be formed of a conductive material such as a metal or a semiconductor material.
  • a metal having excellent electrical conductivity or thermal conductivity may be used, and since it is necessary to sufficiently dissipate heat generated during operation of the semiconductor device, it may be formed of a material having high thermal conductivity (eg, a metal).
  • a metal may be made of a material selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silicon (Si), tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al) or alloys thereof, and also gold (Au). ), Copper alloy (Cu Alloy), nickel (Ni), copper-tungsten (Cu-W), carrier wafers (e.g. GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3, etc.) It may include.
  • the support substrate 470 is 50 to 200 microns in order to have a degree of mechanical strength enough to separate well into separate chips through a scribing process and a breaking process without causing warping of the entire nitride semiconductor. It may be made of a thickness of meters (mm).
  • the ohmic layer 440 and the reflective layer 450 which function as the first electrode 480 and the second electrode, are electrically disconnected by the insulating film 494.
  • the bonding layer 460 combines the reflective layer 450, the insulating film 494, and the support substrate 470, and includes gold (Au), tin (Sn), indium (In), aluminum (Al), silicon (Si), It may be formed of a material selected from the group consisting of silver (Ag), nickel (Ni) and copper (Cu) or alloys thereof.
  • the bonding layer 460 may be electrically connected to the reflective layer 450 to supply a carrier (eg, a hole) to the second conductive semiconductor layer 426.
  • the short-circuit of the light emitting device 400 is shortened because the light emitting device 400 is separated from the first electrode 480 by the insulating film 494. Does not occur.
  • the insulating film 494 may have a thickness of 7000 nm or more.
  • FIG. 8 illustrates an ohmic contact of the vertical light emitting device shown in FIG. 6 or 7.
  • the second ohmic contact 502 may be included in the entire area of the vertical light emitting device having the third structure or the fourth structure, and the structure is radially diffused toward the center of the first electrode 584.
  • the branch may include a first ohmic contact 504.
  • the second ohmic contact 502 is formed under the light emitting structure 320 or 420 and may be a p-type ohmic contact.
  • the first ohmic contact 504 may be an n-type ohmic contact formed through the heat treatment process in the first conductive semiconductor layer 322 or 422.
  • the first ohmic contact 504 may be radially diffused around the first electrode 584, but its shape and area may be changed by a manufacturing process.
  • the light output from the light emitting structure in the light emitting device may be medium- or short-wave ultraviolet (Ultraviolet B (UVB) or Ultraviolet C (UVC)) having a wavelength in the range of about 100-320nm.
  • UVB Ultraviolet B
  • UVC Ultraviolet C
  • Such an ultraviolet LED can be applied to a device including a sterilization function.
  • devices that can be used in both home and industrial sites such as air purifiers, humidifiers, water purifiers with sterilization functions, can include ultraviolet LEDs.

Abstract

본 발명에 따른 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 발광 구조물의 하부에 상기 제2도전형 반도체층과 연결되는 제2전극층, 및 발광 구조물을 기 설정된 간격마다 관통하여 제1도전형 반도체층과 연결되는 복수의 제1전극층을 포함한다.

Description

발광 소자
본 발명은 발광 소자의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 누설전류를 차단하여 신뢰성이 개선된 발광 소자(light emitting device, LED)를 위한 구조와 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 소자(LED)의 기술이 발전하면서, 비용의 절감과 에너지 절약을 경험하고 있다. 또한, 발광 소자(LED)를 사용하는 기기들이 다양해지고 있다. 오늘날 가시광선 영역의 LED가 조명을 비롯한 응용분야에 활발하게 적용되고 있지만, 자외선(UV) 광원은 과학·공업, 의료·환경, 반도체 산업 등에서 광범위하게 사용되고 있고, 앞으로도 그 영역이 더 넓어질 것이다.
발광 소자(LED 또는 LEDs)는 전기 에너지를 광으로 변환하는 장치로서, 일반적으로 반대의 전기적 성질로 도핑된 복수의 층 사이에 개재된 반도체 재료로 이루어진 하나 이상의 활성층을 포함한다. 통상적으로, 도핑된 복수의 층의 양단에 바이어스를 인가하면, 활성층에 정공 및 전자가 주입되고, 이 활성층에서 정공과 전자가 재결합하여 광을 발생한다. 이 광은 활성층 및 LED의 전체 표면으로부터 방출된다.
본 발명은 광출력을 증가시키고 동작 전압을 낮추기 위한 구조를 가진 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 수직형 발광 소자에서 알루미늄갈륨질화물(AlGaN)을 사용하는 경우 전류의 확산과 오믹컨택(ohmic contact)을 향상시키는 구조를 가진 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 320nm 이하의 파장를 가지는 자외선을 방출하는 발광 소자에 적합한 수직형 발광 소자의 구조를 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물의 하부에 상기 제2도전형 반도체층과 연결되는 제2전극층; 및 상기 발광 구조물을 기 설정된 간격마다 관통하여 상기 제1도전형 반도체층과 연결되는 복수의 제1전극층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2도전형 반도체층의 아래에서 상기 제2전극층과 제2오믹컨택(ohmic contact)이 이루어지고, 상기 제1전극층과 맞닿는 상기 제1도전형 반도체층 및 제1도전형 반도체층 내부에서 제1오믹컨택이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1오믹컨택은 상기 제1전극층을 중심으로 방사형으로 확산된 형태일 수 있다.
또한, 상기 발광 구조물이 기 설정된 면적만큼 형성되면, 상기 제2전극층은 상기 발광 구조물의 하부 전체에 위치하고, 상기 복수의 제1전극층은 어레이(array)형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1도전형 반도체층은 n형 도전형 금속을 포함하는 알루미늄갈륨질화물(AlGaN)일 수 있다.
또한, 상기 제1도전형 반도체층의 상부 표면은 요철형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2전극층은 상기 제2도전형 반도체층과 오믹컨택을 형성하기 위한 제2오믹층; 및 상기 제2오믹층의 아래에 위치하여 상기 활성층에서 방출된 빛을 반사시킬 수 있는 반사층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1전극층은 상기 제1도전형 반도체층 사이에 노출된 제1전극 패드; 상기 제1전극 패드의 하부에 위치하여 상기 제1도전형 반도체층과 연결된 제1오믹층; 및 상기 제1오믹층과 상기 제2전극층을 전기적으로 단절하기 위한 절연층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1전극층은 상기 제1전극 패드와 상기 제1오믹층을 연결하기 위한 제1금속층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1오믹층은 상기 절연층에 둘러싸여 상부표면만 제1도전형 반도체층과 연결될 수 있다.
또한, 발광 소자는 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층의 하부에 위치한 지지기판; 및 상기 지지기판에 상기 제1전극층과 상기 제2전극층을 접합하기 위한 접합층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접합층은 금속을 포함하여, 상기 제2전극층에 캐리어를 공급할 수 있다.
또한, 발광 소자는 상기 발광 구조물에서 출력된 빛이 상면 방향으로 방출되는 수직형 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 발광 구조물에서 출력된 빛은 100-320nm 범위의 파장을 가지는 자외선(Ultraviolet: UV)일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물의 하부에 위치한 제2전극층; 및 상기 발광 구조물에 둘러싸여 노출되는 제1전극층을 포함하고, 상기 제2도전형 반도체층의 하면에 제2오믹컨택이 형성되고, 상기 제1도전형 반도체층의 내부에 제1오믹컨택이 형성되며, 상기 제1오믹컨택은 상기 제1도전형 반도체층 내부로 확산될 수 있다.
또한, 상기 제1도전형 반도체층은 알루미늄갈륨질화물(AlGaN)를 포함하고, 상기 발광 구조물은 100-320nm 범위의 파장을 가지는 자외선(Ultraviolet: UV)을 출력할 수 있다.
또한, 상기 제1오믹컨택은 열처리 시 상기 제1도전형 반도체층 내부에서 제1전극층을 중심으로 방사형으로 확산된 형상일 수 있다.
또한, 상기 제2전극층은 상기 제2도전형 반도체층과 오믹컨택을 형성하기 위한 제2오믹층; 및 상기 제2오믹층의 아래에 위치하여 상기 활성층에서 방출된 빛을 반사시킬 수 있는 반사층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1전극층은 상기 제1도전형 반도체층 사이에 노출된 제1전극 패드; 상기 제1전극 패드의 하부에 위치하여 상기 제1도전형 반도체층과 연결된 상부표면을 가지는 제1오믹층; 상기 제1오믹층과 상기 제2전극층을 전기적으로 단절하기 위한 절연층을 포함할 수 있다.
또한, 발광 소자는 상기 제1전극층은 상기 제1전극 패드와 상기 제1오믹층을 연결하기 위한 제1금속컨택을 더 포함할 수 있다.
또한, 발광 소자는 상기 제1전극층 및 상기 제2전극층의 하부에 위치한 지지기판; 및 상기 지지기판에 상기 제1전극층과 상기 제2전극층을 접합하기 위한 접합층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지 연장되어 배치되는 적어도 하나의 리세스; 상기 리세스 내에서 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 면; 발광 소자 상부에서 외부로 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제2 면; 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 면과 제2 면에 배치되어 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 제1 도전형 반도체층의 제1 면의 일부까지 연장되어 배치되는 적어도 하나의 리세스; 상기 리세스 내에서 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층을 관통하여 배치되는 적어도 하나의 관통홀; 상기 리세스 내에서 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 면; 상기 발광 구조물 상부에서 외부로 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제2면; 상기 관통홀의 측면을 따라 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제3면; 상기 제1 도전형 반도체층의 상기 제1 면, 상기 제2 면 및 상기 제3 면과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제 2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 자외선 발광 소자의 구조를 개선하여 동작 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 알루미늄갈륨질화물(AlGaN)을 사용하는 발광 소자의 광출력을 향상시키고, 동작전압을 낮출 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 수직형 발광 소자의 제1구조를 설명한다.
도2는 도1의 발광 소자를 설명한다.
도3은 도1에서 설명한 발광 소자가 포함한 물질에 따른 동작 특성을 설명한다.
도4는 수직형 발광 소자의 제2구조를 설명한다.
도5는 도4에 도시된 발광 소자를 설명한다.
도6은 수직형 발광 소자의 제3구조를 설명한다.
도7은 수직형 발광 소자의 제4구조를 설명한다.
도8은 도6 또는 도7에 도시된 수직형 발광 소자의 오믹컨택(ohmic contact)을 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도1은 수직형 발광 소자(100)의 제1구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 발광 소자(100)는 발광 구조물(120)의 상부에 제1전극(180)이 형성되어 있고, 하부에 제2전극(182)이 형성되어 있다. 발광 구조물(120)의 하부에 지지기판이 금속구조물을 통해 연결되어 있어서 열방출에 유리한 구조를 갖는다. 하지만, 제1전극(180)이 주입하는 전자(electron)의 확산이 제한될 수 밖에 없어 발광 소자(100)의 광출력이 높지 않은 한계가 있다.
도2는 도1의 발광 소자(100)를 설명한다.
도시된 바와 같이, 발광 구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하여 이루어진다.
활성층(124)과 제2 도전형 반도체층(126)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer, 미도시)가 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2 도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(122)의 표면이 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(122)의 표면에는 제1 전극(180)이 배치되는데 도시되지는 않았으나 제1 전극(180)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(122)의 표면은 패턴을 이루지 않을 수 있다. 제1 전극(180)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
발광 구조물(120)의 하부에는 제2 전극(182, 도1참조)이 배치되어야 하는데, 오믹층(140)과 반사층(150)이 제2 전극으로 작용할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)의 하부에는 GaN이 배치되어 제2 도전형 반도체층(126)으로의 전류 내지 정공 공급을 원활히 할 수 있다.
오믹층(140)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(140)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(150)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.
지지기판(support substrate, 170)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
지지기판(170)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.
접합층(160)은 반사층(150)과 지지기판(170)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.
발광 구조물(120)의 측면 및 하면의 적어도 일부에 패시베이션층(190)이 형성될 수 있다. 패시베이션층(190)은 발광 구조물을 보호하며 층간 전기적 쇼트를 방지할 수 있다. 패시베이션층(190)은 산화물이나 질화물 등의 절연물질로 이루어지며, 일 예로서, 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
제1구조를 가지는 발광 소자(100)에서 동작 특성을 향상시키기 위해 n형 전극(예컨데, 제1전극, 180)을 제1도전형 물질을 포함하는 알루미늄갈륨질화물(nAlGaN)로 구성된 제1도전형 반도체층에 오믹컨택(오믹접합, ohmic contact)시킬 필요가 있다. 하지만, 제1전극(180)을 형성한 후 열처리 공정을 수행하는 것이 공정과정상 불가능하기 때문에 동작 전압이 매우 높아진다. 특히, 동작 전압이 높아지는 제1구조는 300nm 이하의 파장을 가지는 단파장 자외선(예를 들면, 100~280 nm 파장 Ultraviolet C, UVC)을 방출하는 발광 소자에 적용하기 어렵다.
도3는 도1에서 설명한 발광 소자(100)가 포함한 물질에 따른 동작 특성을 설명한다.
도시된 바와 같이, 제1전극(180)과 연결되는 제1도전형 반도체층(122, 도 2참조)이 어떠한 물질을 포함하고 있는지에 따라 동작 전압이 달라진다. 이는 제1전극(180)과 제1도전형 반도체층(122)이 서로 다른 물질로 구성되어 있어 접합 영역에서의 전기적 특성이 변하기 때문에 발생한다.
일례로, 제1도전형 반도체층(122)이 갈륨질화물(nGaN)을 포함하는 경우 동작 전압은 5.0V~5.2V의 범위를 가진다. 반면, 제1도전형 반도체층(122)이 갈륨질화물(nGaN) 및 알루미늄갈륨질화물(nAlGaN)을 포함하는 경우 동작 전압은 5.0V~5.4V의 범위로 갈륨질화물(nGaN)만으로 제1도전형 반도체층(122)이 구성되는 경우보다 조금 상승한다. 또한, 제1도전형 반도체층(122)이 알루미늄갈륨질화물(nAlGaN)로 구성된 경우 동작 전압은 5.6V~6.0V의 범위로 갈륨질화물(nGaN)을 포함하는 제1도전형 반도체층(122)의 경우보다 더 상승한다.
발광 소자의 발광 구조물이 자외선을 출력하는 경우, 제1도전형 반도체층(122)에 알루미늄갈륨질화물(nAlGaN)이 사용되는데, 제1구조를 가지는 발광 소자의 경우 동작 전압이 상승하여 광출력 효율이 낮아질 수 있다.
도4은 수직형 발광 소자(200)의 제2구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 발광 소자(200)는 발광 구조물(220)의 상부에 노출된 제2전극(282)이 형성되어 있고, 하부에 제1전극(280)이 형성되어 있다. 제2구조의 발광 구조물(120)의 하부를 통해서 전자(electron)을 주입할 수 있어서, 광출력이 제1구조의 발광 소자(100, 도1참조)에 비하여 더 우수하다. 하지만, 발광 소자(200)의 제조 공정이 복잡하고 길어지는 단점이 있다.
도5는 도4에 도시된 발광 소자(200)를 설명한다.
도시된 바와 같이, 발광 구조물(220)은 제1도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어진다.
활성층(224)과 제2도전형 반도체층(226)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer, 미도시)가 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.
제1도전형 반도체층(222)의 표면이 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1도전형 반도체층(222)은 제1 전극(280)과 연결된다. 제1 전극(280)은 접합층(260)과 연결될 수 있으며, 제1 전극(280)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
발광 구조물(220)의 하부에는 제2 전극(282, 도4 참조)과 연결되는 오믹층(240)과 반사층(250)이 제2 전극으로 작용할 수 있다. 제2도전형 반도체층(226)의 하부에는 GaN이 배치되어 제2도전형 반도체층(226)으로의 전류 내지 정공 공급을 할 수 있다.
오믹층(240)은 약 200 옹스트롱(Å)의 두께일 수 있다. 오믹층(240)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(250)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(224)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.
지지기판(support substrate, 270)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
지지기판(270)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터(mm)의 두께로 이루어질 수 있다.
제1 전극(280)과 제2 전극의 기능을 하는 오믹층(240)과 반사층(250)은 절연막(294)에 의해 전기적으로 단절된다.
예를 들어, 제1도전형 반도체층(222)과 제1 전극(280)을 연결하기 위해, 발광 구조물(220) 내 활성층(224)과 제2도전형 반도체층(226)을 관통하는 홀 또는 발광 구조물(220) 내 제1도전형 반도체층(222)을 노출시킬 수 있는 리세스를 형성한 후, 활성층(224)과 제2도전형 반도체층(226)이 제1전극(280)과 전기적으로 단절되도록 리세스의 내벽에 절연막(294)을 형성한다. 이때, 절연막(294)은 제1도전형 반도체층(222)을 노출시킨다. 관통하는 홀 또는 상기 리세스를 통해 노출된 제1도전형 반도체층(222)에 연결되도록 제1 전극(280)을 구성하는 도전체를 매립하여 제1 전극(280)을 형성할 수 있다.
접합층(260)은 절연막(294)과 지지기판(270)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다. 접합층(260)은 제1전극(280)과 연결되어 제1도전형 반도체층(222)에 전자(electron)를 공급할 수 있다.
제2구조를 가지는 발광 소자(200)의 경우, 제1구조를 가지는 발광 소자(100)보다 p형 전극(예를 들면, 제2전극)을 통한 캐리어 확산 측면에서 좋지 못하다. 제1구조의 발광 소자(100)에서는 접합층(160)을 발광 구조물(120)의 아래 전면에 정공(hole)을 공급하기 위한 p형 전극(예를 들면, 제2전극)으로 사용할 수 있었지만, 제2구조의 발광 소자(200)에서는 접합층(260)을 발광 구조물(120)에 전자(electron)을 공급하기 위한 n형 전극(예를 들면, 제1전극)으로 사용하고 있기 때문이다. 발광 소자(200)에서 p형 전극(예를 들면, 제2전극)으로 사용되는 오믹층(240)과 반사층(250)의 두께가 얇고, 얇은 박막을 통해 캐리어(예를 들면, 정공)가 이동하기에 저항값이 상승할 수 있다. 저항값의 상승은 발광 구조물(220)에 전반적으로 정공(hole)이 확산하는 데 어려움이 발생할 수 있다. 특히, 발광 구조물(220)이 자외선을 출력하는 경우, p형 전극(예를 들면, 제2전극)을 통해 캐리어를 전면에 주입하는 것이 더욱 유리하다.
도6은 수직형 발광 소자(300)의 제3구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 발광 구조물(320)은 제1도전형 반도체층(322)과 활성층(324) 및 제2도전형 반도체층(326)을 포함하여 이루어진다.
활성층(324)과 제2도전형 반도체층(326)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer, 미도시)가 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.
제1도전형 반도체층(322)의 표면이 요철 형상의 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1도전형 반도체층(322)은 제1 전극(380)과 연결된다.
발광 구조물(320)의 하부에는 제2 전극(282, 도4 참조)과 연결되는 오믹층(340)과 반사층(350)이 제2 전극으로 작용할 수 있다. 제2도전형 반도체층(326)의 하부에는 GaN이 배치되어 제2도전형 반도체층(326)으로의 전류 내지 정공 공급을 할 수 있다.
오믹층(340)은 약 200 옹스트롱(Å)의 두께일 수 있다. 오믹층(340)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(350)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(324)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.
제1도전형 반도체층(322)에 캐리어(예를 들면, 전자)를 공급하기 위한 제1전극컨택(380), 제1전극(382) 및 제1전극패드(384)는 발광 구조물(320)을 관통한다. 제1 전극컨택(380) 및 제1전극(382)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 제1전극패드(384)는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au), 주석(Sn) 등의 금속을 포함할 수 있다.
제1 전극컨택(380)을 감싸는 절연막(394)은 제1 전극컨택(380)과 발광 구조물(320)의 활성층(324) 및 제2도전형 반도체층(326)을 전기적으로 단절하기 위한 것이다. 여기서는 오믹층(340)과 반사층(350)이 제2 전극의 기능을 하고 있어, 절연막(394)은 오믹층(340)과 반사층(350)도 제1 전극컨택(380)과 전기적으로 단절시킨다.
지지기판(support substrate, 370)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
지지기판(370)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터(mm)의 두께로 이루어질 수 있다.
절연막(394)은 제1 전극컨택(380) 및 제1전극(382)과 제2 전극의 기능을 하는 오믹층(340)과 반사층(350)을 전기적으로 단절시킨다.
접합층(360)은 반사층(350) 및 절연막(394)과 지지기판(370)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다. 접합층(260)은 반사층(350)과 전기적으로 연결되어 제2도전형 반도체층(326)에 캐리어(예를 들면, 정공)를 공급할 수 있다. 접합층(260)이 제2도전형 반도체층(326)에 캐리어를 전달하더라도, 절연막(394)으로 인해 제1 전극(380)과 분리되어 있어 발광 소자(300)가 동작 중 전기적 합선(short)가 발생하지 않는다. 이를 위해, 절연막(394)은 7000nm 이상의 두께를 가질 수 있다.
도7은 수직형 발광 소자(400)의 제4구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 발광 구조물(420)은 제1도전형 반도체층(422)과 활성층(424) 및 제2도전형 반도체층(426)을 포함하여 이루어진다.
활성층(424)과 제2도전형 반도체층(426)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer, 미도시)가 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.
제1도전형 반도체층(422)의 표면이 요철 형상의 패턴을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1도전형 반도체층(422)은 제1 전극(480)과 연결된다.
발광 구조물(420)의 하부에는 제2 전극(282, 도4 참조)과 연결되는 오믹층(440)과 반사층(450)이 제2 전극으로 작용할 수 있다. 제2도전형 반도체층(426)의 하부에는 GaN이 배치되어 제2도전형 반도체층(426)으로의 전류 내지 정공 공급을 할 수 있다.
오믹층(440)은 약 200 옹스트롱(Å)의 두께일 수 있다. 오믹층(440)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(450)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(424)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.
제1도전형 반도체층(422)에 캐리어(예를 들면, 전자)를 공급하기 위한 제1전극(480) 및 제1전극패드(484)는 발광 구조물(420)을 관통한다. 제1 전극(480) 및 제1전극컨택(482)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 제1전극패드(484)는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au), 주석(Sn) 등의 금속을 포함할 수 있다.
제1 전극(480)을 감싸는 절연막(494)은 제1 전극(480)과 발광 구조물(420)의 활성층(424) 및 제2도전형 반도체층(426)을 전기적으로 단절하기 위한 것이다. 여기서는 오믹층(440)과 반사층(450)이 제2 전극의 기능을 하고 있어, 절연막(494)은 오믹층(440)과 반사층(450)도 제1 전극(480)과 전기적으로 단절시킨다.
지지기판(support substrate, 470)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
지지기판(470)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터(mm)의 두께로 이루어질 수 있다.
제1 전극(480)과 제2 전극의 기능을 하는 오믹층(440)과 반사층(450)은 절연막(494)에 의해 전기적으로 단절된다.
접합층(460)은 반사층(450) 및 절연막(494)과 지지기판(470)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다. 접합층(460)은 반사층(450)과 전기적으로 연결되어 제2도전형 반도체층(426)에 캐리어(예를 들면, 정공)를 공급할 수 있다. 접합층(460)이 제2도전형 반도체층(426)에 캐리어를 전달하더라도, 절연막(494)으로 인해 제1 전극(480)과 분리되어 있어 발광 소자(400)가 동작 중 전기적 합선(short)가 발생하지 않는다. 이를 위해, 절연막(494)은 7000nm 이상의 두께를 가질 수 있다.
도8은 도6 또는 도7에 도시된 수직형 발광 소자의 오믹컨택(ohmic contact)을 설명한다.
도시된 바와 같이, 제3구조 또는 제4구조를 가지는 수직형 발광 소자의 전체 면적에 제2오믹컨택(502)을 포함할 수 있고, 제1 전극(584)의 중심으로 방사형으로 확산된 구조를 가지는 제1오믹컨택(504)을 포함할 수 있다.
제2오믹컨택(502)은 발광 구조물(320 또는 420)의 아래에 형성되는 것으로 p형 오믹컨택일 수 있다. 또한, 제1오믹컨택(504)은 제1도전형 반도체층(322 또는 422) 내에 열처리 공정을 통해 확산되어 형성되는 n형 오믹컨택일 수 있다. 제1오믹컨택(504)은 제1 전극(584)을 중심으로 방사형으로 확산될 수 있지만, 그 형태와 면적은 제조 공정에 의해 변화될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 발광 소자 내 발광 구조물에서 출력된 빛은 약 100-320nm 범위의 파장을 가지는 중파장 혹은 단파장 자외선(Ultraviolet B(UVB) or Ultraviolet C(UVC))일 수 있다. 이러한 자외선 LED는 살균기능을 포함하는 장치에 적용할 수 있다. 예를 들어, 살균기능을 갖춘 공기정화기, 가습기, 정수기 등 가정 및 산업 현장 모두에서 사용될 수 있는 장치가 자외선 LED를 포함할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층;
    상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부까지 연장되어 배치되는 적어도 하나의 리세스;
    상기 리세스 내에서 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 면;
    발광 소자 상부에서 외부로 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제2 면;
    상기 제1 도전형 반도체층의 제1 면과 제2 면에 배치되어 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2도전형 반도체층의 아래에서 상기 제2전극과 제2오믹컨택(ohmic contact)이 이루어지고, 상기 제1전극과 맞닿는 상기 제1도전형 반도체층 및 제1도전형 반도체층 내부에서 제1오믹컨택이 이루어지는, 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1오믹컨택은 상기 제1전극을 중심으로 방사형으로 확산된 형태인, 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1도전형 반도체층의 하부 전체에 위치하고, 상기 제1전극은 어레이(array)형태로 배치된, 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전형 반도체층은 n형 도전형 금속을 포함하는 알루미늄갈륨질화물(AlGaN)인, 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전형 반도체층의 상부 표면은 요철형상을 가지는, 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극은
    상기 제2도전형 반도체층과 오믹컨택을 형성하기 위한 제2오믹층; 및
    상기 제2오믹층의 아래에 위치하여 상기 활성층에서 방출된 빛을 반사시킬 수 있는 반사층을 더 포함하는, 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은
    상기 제1도전형 반도체층 사이에 노출된 제1전극 패드;
    상기 제1전극 패드의 하부에 위치하여 상기 제1도전형 반도체층과 연결된 제1오믹층; 및
    상기 제1오믹층과 상기 제2전극층을 전기적으로 단절하기 위한 절연층을 더 포함하는, 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 제1전극 패드와 상기 제1오믹층을 연결하기 위한 제1금속층을 더 포함하는, 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1오믹층은 상기 절연층에 둘러싸여 상부표면만 제1도전형 반도체층과 연결되는, 발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극의 하부에 위치한 지지기판; 및
    상기 지지기판에 상기 제1전극과 상기 제2전극을 접합하기 위한 접합층을 더 포함하는, 발광 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 접합층은 금속을 포함하여, 상기 제2전극에 캐리어를 공급하는, 발광소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 구조물에서 출력된 빛이 상면 방향으로 방출되는 수직형 구조를 가진, 발광 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 발광 구조물에서 출력된 빛은 100-320nm 범위의 파장을 가지는 자외선(Ultraviolet: UV)인, 발광 소자.
  15. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 제2 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 제1 도전형 반도체층의 제1 면의 일부까지 연장되어 배치되는 적어도 하나의 리세스;
    상기 리세스 내에서 제2 도전형 반도체층, 활성층 및 제1 도전형 반도체층을 관통하여 배치되는 적어도 하나의 관통홀;
    상기 리세스 내에서 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 면;
    상기 발광 구조물 상부에서 외부로 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제2면;
    상기 관통홀의 측면을 따라 노출되는 상기 제1 도전형 반도체층의 제3면;
    상기 제1 도전형 반도체층의 상기 제1 면, 상기 제2 면 및 상기 제3 면과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제 2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1도전형 반도체층은 알루미늄갈륨질화물(AlGaN)를 포함하고, 상기 발광 구조물은 100-320nm 범위의 파장을 가지는 자외선(Ultraviolet: UV)을 출력하는, 발광 소자.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1오믹컨택은 열처리 시 상기 제1도전형 반도체층 내부에서 제1전극을 중심으로 방사형으로 확산된 형상인, 발광 소자.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2전극은
    상기 제2도전형 반도체층과 오믹컨택을 형성하기 위한 제2오믹층; 및
    상기 제2오믹층의 아래에 위치하여 상기 활성층에서 방출된 빛을 반사시킬 수 있는 반사층을 더 포함하는, 발광 소자.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1전극은
    상기 제1도전형 반도체층 사이에 노출된 제1전극 패드;
    상기 제1전극 패드의 하부에 위치하여 상기 제1도전형 반도체층과 연결된 상부표면을 가지는 제1오믹층;
    상기 제1오믹층과 상기 제2전극을 전기적으로 단절하기 위한 절연층; 및
    상기 제1전극층은 상기 제1전극 패드와 상기 제1오믹층을 연결하기 위한 제1금속컨택을 더 포함하는, 발광 소자.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극의 하부에 위치한 지지기판; 및
    상기 지지기판에 상기 제1전극과 상기 제2전극을 접합하기 위한 접합층을 더 포함하는, 발광 소자.
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