KR100391373B1 - Nitride compound based light-emitting diode having a p-electrode which contains an inserted reflective layer, and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 절연기판 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층와, 상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 순차적으로 적층되는 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층와, 상기 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 표면 상에 형성되는 n형 전극과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 p형 전극을 구비하며; 상기 p형 전극은, 상기 p형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 형성되는 반사막과, 상기 반사막을 포함하여 상기 p형 질화물 반도체층의 표면을 덮도록 형성되는 투명전극과, 상기 반사막의 상부에 위치하도록 상기 투명전극 상에 형성되는 와이어 접촉전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 와이어 접촉 전극에서 광이 흡수되는 것이 반사막에 의하여 방지되기 때문에 발광효율이 좋을 뿐만 아니라, 반사막에 의하여 반사된 빛이 발광 활성층의 발광에 다시 관여하기 때문에 발광효율이 더욱 크게 증가하게 된다.The present invention provides an n-type nitride semiconductor layer formed on an insulating substrate, a light emitting active layer and a p-type nitride semiconductor layer sequentially stacked on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer, and the light emitting active layer and the p-type nitride semiconductor layer. An n-type electrode formed on a surface of the n-type nitride semiconductor layer not formed, and a p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; The p-type electrode may include a reflective film formed on a predetermined region on the p-type nitride semiconductor layer, a transparent electrode formed to cover the surface of the p-type nitride semiconductor layer including the reflective film, and positioned above the reflective film. And a wire contact electrode formed on the transparent electrode. According to the present invention, the luminous efficiency is not only good because the absorption of light from the wire contact electrode is prevented by the reflective film, and the luminous efficiency is further increased because the light reflected by the reflective film is again involved in the emission of the light emitting active layer. do.
Description
본 발명은 질화물계 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 발광효율이 개선되도록 반사막이 삽입된 p형 전극구조를 가지는 질화물계 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride based light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly to a nitride based light emitting diode having a p-type electrode structure in which a reflective film is inserted to improve luminous efficiency and a method of manufacturing the same.
질화물 반도체를 이용하여 발광다이오드를 제작하는 데 있어서, 기판으로 사용되는 사파이어(Al2O3)가 전기적으로 전도성을 띠지 못하는 절연체이기 때문에, 측면 전류 주입형 발광다이오드가 제조되어 사용되고 있다. 질화물 반도체를 이용한 측면 전류 주입형 발광다이오드에 사용되는 전극으로는 전자를 주입시키기 위한 n형 전극과, 정공을 주입시키기 위한 p형 전극이 있다.In fabricating a light emitting diode using a nitride semiconductor, a sapphire (Al 2 O 3 ) used as a substrate is an insulator that is not electrically conductive, so that a side current injection type light emitting diode is manufactured and used. The electrodes used in the side current injection type light emitting diodes using nitride semiconductors include n-type electrodes for injecting electrons and p-type electrodes for injecting holes.
이 두 전극은 모두 금속으로 만드는데, 이들 중에서 p형 전극은, p형 질화물 박막이 가지는 낮은 정공농도와 높은 저항 때문에 발광다이오드 내로의 전류의 효과적인 주입을 위해 p형 질화물 박막 위에 얇은 투명전극을 증착시키고 난 후에, 이 얇은 투명전극 위에 금속으로 이루어진 와이어 접촉 전극을 증착함으로써 형성한다.Both of these electrodes are made of metal. Among them, the p-type electrode is deposited with a thin transparent electrode on the p-type nitride thin film for effective injection of current into the light emitting diode due to the low hole concentration and high resistance of the p-type nitride thin film. After that, it is formed by depositing a wire contact electrode made of metal on the thin transparent electrode.
이 때, 투명전극 및 와이어 접촉 전극의 빛에 대한 투과도가 우수하지 못하면, 발광 다이오드의 활성층에서 발광되어 나오는 빛의 많은 부분이 여기에서 흡수되어 버리기 때문에, 전체적인 발광다이오드의 발광효율을 떨어지는 문제가 발생한다.At this time, if the transparency of the transparent electrode and the wire contact electrode is not excellent in light, since a large part of the light emitted from the active layer of the light emitting diode is absorbed here, there is a problem that the luminous efficiency of the overall light emitting diode is lowered do.
p형 전극의 형성 시에 투명전극으로 사용하는 금속들의 투과도를 높이기 위한 선행기술로, Ho 외 5명이 발표한 논문에서 니켈(Ni)＼금(Au) 층을 증착시킨 후에 공기 중에서 열처리를 하여 니켈 산화물을 형성시킴으로써 일반적인 열처리 방법인 질소 분위기 하에서 열처리한 것보다 가시광선 영역에서의 빛에 대한 투과도를 향상시킨 방법이 보고된 바 있다(참고자료: Appl. Phys. Lett. 74, 1275, 1999).As a prior art for enhancing the permeability of metals used as transparent electrodes in the formation of p-type electrodes, a nickel (Au) layer was deposited in a paper published by Ho et al. Formation of oxides has been reported to improve the transmittance of light in the visible region than heat treatment under a nitrogen atmosphere, which is a general heat treatment method (Appl. Phys. Lett. 74, 1275, 1999).
그리고, 마가리스(Margalith)외 6명은 투명전극으로 니켈(Ni)＼금(Au) 층 대신에 ITO(Indium Tin Oxide)막을 사용한 결과 ITO막이 니켈＼금 층보다 가시광선 영역에서 빛에 대한 흡수가 적기 때문에 발광다이오드 제작시 투명전극으로 사용할 수 있음을 보고하였다(참고자료: Appl. Phys. Lett. 74, 3930, 1999).In addition, Margarith and six others used ITO (Indium Tin Oxide) film instead of nickel (Au) layer as a transparent electrode. As a result, it has been reported that the light emitting diode can be used as a transparent electrode (Reference: Appl. Phys. Lett. 74, 3930, 1999).
또한, 장(Jang) 외 2명은 투명전극으로 사용하는 금속을백금(Pt)＼루비듐(Rb)으로 사용한 결과 니켈＼금 층을 사용한 경우보다 우수한 투과도를 얻었다고 보고하였다(참고자료: Appl. Phys. Lett. 76, 2898, 2000).In addition, Jang and two others reported that the metal used as a transparent electrode was obtained with platinum (Pt) rubidium (Rb) and obtained better permeability than with a nickel-plated layer (Reference: Appl. Phys Lett. 76, 2898, 2000).
일반적으로, 와이어 접촉 전극은 투명전극 상에 형성되며, 니켈(Ni)층 및 금(Au)층이 순차적으로 적층되어 수백 Å 이상의 두께로 형성된다. 그리고, 이러한 와이어 접촉 전극은 발광 다이오드의 발광 활성층에서 발광되어 나오는 빛이 지나가는 경로에 위치하기 때문에, 와이어 접촉 전극에서의 빛의 흡수에 의해 발광 다이오드의 발광 효율이 크게 저하되게 된다.In general, a wire contact electrode is formed on a transparent electrode, and a nickel (Ni) layer and a gold (Au) layer are sequentially stacked to have a thickness of several hundreds of micrometers or more. Since the wire contact electrode is located in a path through which light emitted from the light emitting active layer of the light emitting diode passes, the light emitting efficiency of the light emitting diode is greatly reduced by absorption of light from the wire contact electrode.
그럼에도 불구하고, 이제까지는 p형 전극의 투과도를 높이기 위하여, 투명전극으로 사용하는 금속의 열처리 분위기를 바꾸거나, 투명전극으로 사용하는 금속의 종류를 바꾸어서, 가시광선 영역에서의 빛에 대한 투과도를 높이는 방법 등만을 연구하여 왔을 뿐, 투명전극 위에 형성되는 와이어 접촉 전극에 의한 빛의 흡수를 줄이는 방법에 대해서는 연구가 미비한 실정이다.Nevertheless, in order to increase the transmittance of the p-type electrode, it is possible to change the heat treatment atmosphere of the metal used as the transparent electrode or to change the type of the metal used as the transparent electrode, thereby increasing the transmittance of light in the visible light region. Only the method and the like have been studied, and there is a lack of research on a method of reducing the absorption of light by the wire contact electrode formed on the transparent electrode.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반사막을 이용하여 질화물계 발광다이오드의 p형 전극을 구성하는 부분 중에서 투명전극 상의 와이어 접촉 전극에 의한 빛의 흡수를 줄임으로써, 다이오드의 발광효율 저하를 방지할 수 있는 질화물계 발광다이오드를 제공하는 데 있다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the absorption of light by the wire contact electrode on the transparent electrode in the portion constituting the p-type electrode of the nitride-based light emitting diode using the reflective film, thereby preventing the degradation of the luminous efficiency of the diode. To provide a nitride-based light emitting diode that can be.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 기술적 과제를 달성하는 데 적합한 질화물계 발광다이오드 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a nitride-based light emitting diode manufacturing method suitable for achieving the above technical problem.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 발광다이오드를 설명하기 위한 단면도;1 is a cross-sectional view illustrating a nitride based light emitting diode according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 발광다이오드를 설명하기 위한 단면도;2 is a cross-sectional view illustrating a nitride based light emitting diode according to a second embodiment of the present invention;
도 3a 및 도 3b는 도 1의 질화물계 발광다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들;3A and 3B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the nitride-based light emitting diode of FIG. 1;
도 3c는 도2의 질화물계 발광다이오드를 완성하는 단계를 설명하기 위한 단면도;3C is a cross-sectional view for explaining a step of completing the nitride-based light emitting diode of FIG. 2;
도 4는 반사막이 있는 도 1의 발광다이오드와 반사막이 없는 종래 발광다이오드의 전류-전압 특성 그래프;4 is a graph of current-voltage characteristics of the light emitting diode of FIG. 1 with a reflective film and a conventional light emitting diode without a reflective film;
도 5는 반사막이 있는 도 1의 발광다이오드와 반사막이 없는 종래 발광다이오드의 발광세기를 각각 나타내는 그래프; 및5 is a graph showing light emission intensities of the light emitting diode of FIG. 1 having a reflective film and a conventional light emitting diode without a reflective film, respectively; And
도 6은 도 5에서 측정된 발광세기로부터 계산된 발광효율을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing luminous efficiency calculated from the luminous intensity measured in FIG. 5.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 ><Description of Reference Numbers for Main Parts of Drawings>
10: 기판 20: GaN 핵생성층10: substrate 20: GaN nucleation layer
32: n형 GaN층 34: p형 GaN층32: n-type GaN layer 34: p-type GaN layer
40: 발광 활성층 50: p형 전극40: light emitting active layer 50: p-type electrode
52: 반사막 54: 투명전극52: reflective film 54: transparent electrode
62: 와이어 접촉 전극 64: n형 전극62: wire contact electrode 64: n-type electrode
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 질화물계 발광다이오드는, 절연기판 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층와, 상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 순차적으로 적층되는 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층와, 상기 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 표면 상에 형성되는 n형 전극과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 p형 전극을 구비하며; 상기 p형 전극은, 상기 p형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 형성되는 반사막과, 상기 반사막을 포함하여 상기 p형 질화물 반도체층의 표면을 덮도록 형성되는 투명전극과, 상기 반사막의 상부에 위치하도록 상기 투명전극 상에 형성되는 와이어 접촉전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a nitride based light emitting diode includes an n-type nitride semiconductor layer formed on an insulating substrate, a light emitting active layer sequentially stacked on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer, and a p-type nitride semiconductor layer, an n-type electrode formed on the surface of the n-type nitride semiconductor layer on which the light emitting active layer and the p-type nitride semiconductor layer are not formed, and a p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer To; The p-type electrode may include a reflective film formed on a predetermined region on the p-type nitride semiconductor layer, a transparent electrode formed to cover the surface of the p-type nitride semiconductor layer including the reflective film, and positioned above the reflective film. And a wire contact electrode formed on the transparent electrode.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 질화물계 발광다이오드는, 절연기판 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층와, 상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 순차적으로 적층되는 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층와, 상기 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 표면 상에 형성되는 n형 전극과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 p형 전극을 구비하며; 상기 p형 전극은, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되는 투명전극과, 상기 투명전극 상의 소정 영역에 형성되는 반사막과, 상기 반사막 상에 형성되는 와이어 접촉 전극을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a nitride based light emitting diode includes an n-type nitride semiconductor layer formed on an insulating substrate, a light emitting active layer sequentially stacked on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer, and a p-type nitride semiconductor layer, an n-type electrode formed on the surface of the n-type nitride semiconductor layer on which the light emitting active layer and the p-type nitride semiconductor layer are not formed, and a p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer To; The p-type electrode includes a transparent electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer, a reflective film formed in a predetermined region on the transparent electrode, and a wire contact electrode formed on the reflective film.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 질화물계 발광다이오드 제조방법은, 절연 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 n형 질화물 반도체층이 노출되도록 상기 p형 질화물 반도체층 및 발광 활성층을 순차적으로 식각하는 단계와; 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 n형 전극을 형성하는 단계와; 상기 p형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 반사막을 형성하는 단계와; 상기 반사막을 포함하여 상기 p형 질화물 반도체층의 표면을 덮는 투명전극을 형성하는 단계와; 상기 반사막 상부에 위치하도록 상기 투명전극 상에 와이어 접촉전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a nitride based light emitting diode manufacturing method comprising: sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, a light emitting active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on an insulating substrate; Sequentially etching the p-type nitride semiconductor layer and the light emitting active layer to expose the n-type nitride semiconductor layer; Forming an n-type electrode on the exposed n-type nitride semiconductor layer; Forming a reflective film in a predetermined region on the p-type nitride semiconductor layer; Forming a transparent electrode covering the surface of the p-type nitride semiconductor layer including the reflective film; And forming a wire contact electrode on the transparent electrode so as to be positioned above the reflective film.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 질화물계 발광다이오드 제조방법은, 절연 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 발광 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 n형 질화물 반도체층이 노출되도록 상기 p형 질화물 반도체층 및 발광 활성층을 순차적으로 식각하는 단계와; 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 n형 전극을 형성하는 단계와; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계와; 상기 투명전극 상의 소정영역에 반사막을 형성하는 단계와; 상기 반사막 상에 와이어 접촉 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a nitride based light emitting diode manufacturing method comprising: sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, a light emitting active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on an insulating substrate; Sequentially etching the p-type nitride semiconductor layer and the light emitting active layer to expose the n-type nitride semiconductor layer; Forming an n-type electrode on the exposed n-type nitride semiconductor layer; Forming a transparent electrode on the p-type nitride semiconductor layer; Forming a reflective film on a predetermined region on the transparent electrode; And forming a wire contact electrode on the reflective film.
상술한 본 발명에 따른 질화물계 발광다이오드 및 그 제조방법에 있어서, 상기 투명전극은 백금, 니켈, 금, 또는 팔라디움(Pd)으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 반사막은 알루미늄, 금, 또는 은(Ag)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 와이어 접촉 전극은 니켈층 및 금층이 순차적으로 적층되어 이루어지는 바람직하다. 그리고, 상기 반사막은 1~1000Å의 두께를 가지는 것이 바람직하다.In the above-described nitride-based light emitting diode according to the present invention and a method for manufacturing the same, the transparent electrode is preferably made of platinum, nickel, gold, or palladium (Pd), and the reflective film is aluminum, gold, or silver (Ag). Preferably, the wire contact electrode is preferably formed by sequentially stacking a nickel layer and a gold layer. The reflective film preferably has a thickness of 1 to 1000 mW.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물계 발광다이오드를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1을 참조하면, (0001) 사파이어 기판(10) 상에는 GaN 핵생성층(20)이 형성되어 있으며, GaN 핵생성층(20) 상에는 n형 GaN층(32)이 형성되어 있다. 그리고, n형 GaN층(32)의 소정 영역 상에는 발광 활성층(40) 및 p형 GaN층(34)이 순차적으로 적층되어 형성되어 있다. 여기서, 발광 활성층(40)은 GaN층 및 InGaN층이 번갈아 적층되어 이루어진다.1 is a cross-sectional view illustrating a nitride based light emitting diode according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a GaN nucleation layer 20 is formed on a (0001) sapphire substrate 10, and an n-type GaN layer 32 is formed on the GaN nucleation layer 20. The light emitting active layer 40 and the p-type GaN layer 34 are sequentially stacked on a predetermined region of the n-type GaN layer 32. The light emitting active layer 40 is formed by alternately stacking a GaN layer and an InGaN layer.
발광 활성층(40) 및 p형 GaN층(34)이 형성되지 않은 n형 GaN층(20) 상에는 Ti층 및 Al층이 순차적으로 적층된 n형 전극(64)이 형성되어 있다. 그리고, p형 GaN층(34) 상에는 반사막(52), 투명전극(54) 및 와이어 접촉 전극(62)으로 이루어지는 p형 전극(50)이 형성되어 있다. 여기서, 반사막(52)은 p형 GaN층(34) 상의 소정 영역에 1~1000Å의 두께로 형성되며, 알루미늄으로 이루어진다. 반사막(52)은 알루미늄 이외에 금, 또는 은으로 이루어질 수도 있다. 그리고, 투명전극(54)은 반사막(52)을 포함하여 p형 GaN층(34)의 표면을 덮도록 형성되며, 백금으로 이루어진다. 투명전극(54)은 백금 이외에 니켈, 금 또는 팔라디움으로 이루어질 수도 있다. 와이어 접촉 전극(62)은 반사막(52)의 상부에 위치하도록 1 ~ 10000Å의 두께로 투명전극(54) 상에 형성되며, 니켈층 및 금층이 순차적으로 적층되어 이루어진다.On the n-type GaN layer 20 where the light emitting active layer 40 and the p-type GaN layer 34 are not formed, an n-type electrode 64 in which a Ti layer and an Al layer are sequentially stacked is formed. On the p-type GaN layer 34, a p-type electrode 50 composed of a reflective film 52, a transparent electrode 54 and a wire contact electrode 62 is formed. Here, the reflective film 52 is formed in a predetermined region on the p-type GaN layer 34 to have a thickness of 1 to 1000 mW, and is made of aluminum. The reflective film 52 may be made of gold or silver in addition to aluminum. The transparent electrode 54 is formed to cover the surface of the p-type GaN layer 34 including the reflective film 52 and is made of platinum. The transparent electrode 54 may be made of nickel, gold, or palladium in addition to platinum. The wire contact electrode 62 is formed on the transparent electrode 54 to have a thickness of 1 to 10000 GPa so as to be positioned above the reflective film 52, and a nickel layer and a gold layer are sequentially stacked.
발광 활성층(40)에서 발광되어 나오는 가시광선 영역의 빛은 반사막(52)에 의해 반사되어 다시 발광 활성층(40)으로 보내지게 되고, 이러한 방법으로 보내어진 빛에 의해서 발광 활성층(40)에서 여분의 전자와 정공이 생성되게 되고, 이렇게 생성된 전자와 정공이 재결합하여 발광함으로써 발광다이오드의 발광효율이 증가하게 된다.Light in the visible light region emitted from the light emitting active layer 40 is reflected by the reflecting film 52 and sent back to the light emitting active layer 40, and by the light sent in this manner, extra light is emitted from the light emitting active layer 40. Electrons and holes are generated, and the generated electrons and holes are recombined to emit light, thereby increasing the light emitting efficiency of the light emitting diodes.
이와같이 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 와이어 접촉 전극(62)에서 광이 흡수되는 것이 반사막(52)에 의하여 방지되기 때문에 발광효율이 좋을 뿐만 아니라, 반사막(52)에 의하여 반사된 빛이 발광 활성층(40)의 발광에 다시 관여하기 때문에 발광효율이 더욱 크게 증가하게 된다.As described above, according to the first embodiment of the present invention, the light absorbing efficiency is not only good because the absorption of light from the wire contact electrode 62 is prevented by the reflecting film 52, and the light reflected by the reflecting film 52 emits light. Since the active layer 40 is again involved in light emission, the light emission efficiency is further increased.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물계 발광다이오드를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1과의 차이점은 투명전극(54)과 반사막(52)의 상하 위치가 뒤바뀌었다는 것이다. 구체적으로, p형 GaN층(34) 상에 바로 투명전극(54)이 형성되며, 반사막(52)은 투명전극(54) 상의 소정영역에 형성되고, 반사막(52) 상에 바로 와이어 접촉 전극(62)이 형성된다는 점이 도 1과의 차이이다. 본 발명의 제2 실시예의 구조에 따르더라도, 제1 실시예의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.2 is a cross-sectional view illustrating a nitride based light emitting diode according to a second exemplary embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the vertical position of the transparent electrode 54 and the reflective film 52 is reversed. Specifically, the transparent electrode 54 is formed directly on the p-type GaN layer 34, the reflective film 52 is formed in a predetermined region on the transparent electrode 54, and the wire contact electrode is directly formed on the reflective film 52. The difference with FIG. 1 is that 62) is formed. According to the structure of the second embodiment of the present invention, the same effects as in the case of the first embodiment can be obtained.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 질화물계 발광다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the nitride-based light emitting diode of FIG. 1.
도 3a는 GaN 핵생성층(20), n형 GaN층(32), 발광 활성층(40), 및 p형 GaN층(34)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 500℃에서 (0001) 사파이어 기판(10) 상에 GaN 핵생성층(20)을 300Å의 두께가 되도록 형성한다. 그 다음에, 1020℃에서 1.5㎛ 두께의 n형 GaN층(32)을 형성하고, GaN층 및 InGaN층이 번갈아 적층된 구조를 갖는 발광 활성층(40)을 1500Å의 두께로 형성한다. 그리고,발광 활성층(40) 상에 p형 GaN층(34)을 0.25㎛의 두께로 형성한다.3A is a cross-sectional view for explaining a step of forming a GaN nucleation layer 20, an n-type GaN layer 32, a light emitting active layer 40, and a p-type GaN layer 34. First, the GaN nucleation layer 20 is formed on the (0001) sapphire substrate 10 at 500 ° C. to have a thickness of 300 μs. Next, an n-type GaN layer 32 having a thickness of 1.5 µm is formed at 1020 ° C, and a light emitting active layer 40 having a structure in which the GaN layer and the InGaN layer are alternately stacked is formed to have a thickness of 1500 kPa. Then, the p-type GaN layer 34 is formed on the light emitting active layer 40 to a thickness of 0.25 μm.
여기에서 각각의 층들은 유기금속증착법(metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)을 이용하여 형성하며, 이 때 갈륨, 인듐 및 질소의 소스원료로는 트리메틸갈륨(trimethylgallium: TMGa), 트리메틸인듐(trimethylindium: TRIn) 및 암모니아(NH3)를 각각 사용하였다.Here, each layer is formed by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), wherein the source materials of gallium, indium and nitrogen are trimethylgallium (TMGa) and trimethylindium (TRIn). And ammonia (NH 3) were used respectively.
도 3b는 n형 전극(64)과 p형 전극(50)을 형성하여 도 1의 질화물계 발광다이오드를 완성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 유도결합형 플라즈마(inductivly coupled plasma) 반응기에서, 메탄(CH4)/염소(Cl2)/수소(H2)/아르곤(Ar)의 공급유량을 8/30/8/16 sccm, 압력을 10mTorr, 온도를 10℃, ICP 출력을 1000W, 그리고 RF 테이블 출력을 100W로 하여, n형 GaN층(32)이 4000Å의 두께만큼 식각될 때까지 p형 GaN층(34), 발광 활성층(40) 및 n형 GaN층(32)을 건식 식각하여 단차부를 형성한다.3B is a cross-sectional view for explaining a step of forming the n-type electrode 64 and the p-type electrode 50 to complete the nitride-based light emitting diode of FIG. 1. First, in an inductivly coupled plasma reactor, the supply flow rate of methane (CH4) / chlorine (Cl2) / hydrogen (H2) / argon (Ar) is 8/30/8/16 sccm, the pressure is 10 mTorr, With a temperature of 10 DEG C, an ICP output of 1000 W, and an RF table output of 100 W, the p-type GaN layer 34, the light-emitting active layer 40, and n until the n-type GaN layer 32 is etched by a thickness of 4000 kPa. The type GaN layer 32 is dry etched to form a stepped portion.
다음에, 식각되어 노출된 n형 GaN층(32) 표면에 전자빔 증착법으로 Ti 및 Al을 300Å 및 800Å의 두께 만큼 각각 증착하여 Ti＼Al으로 이루어지는 n형 전극(64)을 형성한 후에, 본 발명이 특징부인 p형 전극(50)을 형성한다.Next, Ti and Al are deposited on the surface of the etched and exposed n-type GaN layer 32 by the thickness of 300 Å and 800 각각, respectively, to form an n-type electrode 64 made of Ti＼Al. This feature forms p-type electrode 50.
p형 전극(50)을 형성하는 방법을 구체적으로 설명하면, 먼저, p형 GaN층(34) 상의 소정영역에 전자빔 증착법으로 Al을 80Å의 두께로 증착하여 반사막(52)을 형성한다. 반사막(52)은 400~500nm의 파장범위를 가지는 빛을 90% 이상 반사하기만 하면, Al 이외에 금 또는 은으로 형성하여도 무방하다. 그리고, 그 두께는 1~1000Å의 범위 내라면 무방하다.The method of forming the p-type electrode 50 will be described in detail. First, Al is deposited to a thickness of 80 kW in a predetermined region on the p-type GaN layer 34 to form a reflective film 52. The reflective film 52 may be formed of gold or silver in addition to Al as long as it reflects 90% or more of light having a wavelength range of 400 to 500 nm. The thickness may be in the range of 1 to 1000 kPa.
다음에, 반사막(52)을 포함하여 p형 GaN층(34)의 표면을 덮도록 백금(Pt)을 80Å의 두께만큼 증착하여 투명전극(52)을 형성한다. 여기서, 투명전극(52)은 백금 이외에 니켈, 금 또는 팔라디움으로 이루어질 수도 있다.Next, platinum Pt is deposited to have a thickness of 80 GPa so as to cover the surface of the p-type GaN layer 34 including the reflective film 52 to form a transparent electrode 52. Here, the transparent electrode 52 may be made of nickel, gold or palladium in addition to platinum.
이어서, 반사막(52) 상에 니켈층 및 금층을 300Å 및 800Å의 두께로 순차적으로 형성하고 이를 패터닝하여 반사막(52) 상부에만 위치하는 와이어 접촉 전극(62)을 형성함으로써 p형 전극(50)을 완성한다.Next, the p-type electrode 50 is formed by sequentially forming a nickel layer and a gold layer on the reflective film 52 in a thickness of 300 kPa and 800 kPa and patterning the same to form a wire contact electrode 62 positioned only on the reflective film 52. Complete
도 3c는 도2의 질화물계 발광다이오드를 완성하는 단계를 설명하기 위한 단면도로서, p형 전극(50)을 형성하는 방법을 제외하고는 도 3b와 동일하다. p형 전극(50)을 형성하는 방법을 구체적으로 설명하면, 먼저, p형 GaN층(34) 상에 투명전극(52)을 형성한 다음에, 투명전극(52) 상의 소정 영역에 반사막(52)을 형성한 후에, 반사막(52) 상에 와이어 접촉 전극(62)을 형성함으로써 p형 전극(50)을 완성한다.FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating a step of completing the nitride-based light emitting diode of FIG. 2, and is the same as FIG. 3B except for a method of forming the p-type electrode 50. A method of forming the p-type electrode 50 will be described in detail. First, the transparent electrode 52 is formed on the p-type GaN layer 34, and then the reflective film 52 is formed in a predetermined region on the transparent electrode 52. ), The p-type electrode 50 is completed by forming the wire contact electrode 62 on the reflective film 52.
도 4는 반사막이 있는 도 1의 발광다이오드와 반사막이 없는 종래 발광다이오드의 전류-전압 특성 그래프를 각각 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 구동전류가 20mA일 때, 반사막이 있는 경우와 반사막이 없는 경우의 구동전압은 각각 3.40V 및 3.36V 로써, 서로 비슷한 구동전압을 갖음을 알 수 있다.4 is a graph showing current-voltage characteristics of the light emitting diode of FIG. 1 with a reflective film and a conventional light emitting diode without a reflective film, respectively. Referring to FIG. 4, when the driving current is 20 mA, the driving voltages with the reflective film and without the reflective film are 3.40 V and 3.36 V, respectively, and have similar driving voltages.
도 5는 반사막이 있는 도 1의 발광다이오드와 반사막이 없는 종래 발광다이오드의 발광세기를 각각 나타내는 그래프이다. 여기서, 발광세기는 광검출기와 연결된 실리콘 포토다이오드를 이용하여 발광다이오드의 윗방향으로 방출되어 나오는 빛을 측정하여 얻은 것이다. 도 5를 참조하면, 도 1에 따른 발광다이오드의 발광세기가 훨씬 크다는 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing light emission intensities of the light emitting diode of FIG. 1 having a reflective film and a conventional light emitting diode having no reflective film. Here, the light emission intensity is obtained by measuring the light emitted from the upper direction of the light emitting diode using a silicon photodiode connected to the photodetector. Referring to FIG. 5, it can be seen that the light emission intensity of the light emitting diode according to FIG. 1 is much greater.
도 6은 도 5에서 측정된 발광세기로부터 계산된 발광효율을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 반사막이 없는 경우보다 반사막이 있는 도 1의 경우가 20mA의 구동전류에서 발광효율이 약 2.5배 크다는 것을 알 수 있다.FIG. 6 is a graph showing luminous efficiency calculated from the luminous intensity measured in FIG. 5. Referring to FIG. 6, it can be seen that in the case of FIG. 1 with the reflective film, the luminous efficiency is about 2.5 times greater at the driving current of 20 mA than without the reflective film.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 질화물계 발광다이오드 및 그 제조방법에 의하면, 와이어 접촉 전극에서 광이 흡수되는 것이 반사막에 의하여 방지되기 때문에 발광효율이 좋을 뿐만 아니라, 반사막에 의하여 반사된 빛이 발광 활성층의 발광에 다시 관여하기 때문에 발광효율이 더욱 크게 증가하게 된다.As described above, according to the nitride-based light emitting diode according to the present invention and a method of manufacturing the same, since light is prevented from being absorbed by the wire contact electrode by the reflective film, the luminous efficiency is good, and the light reflected by the reflective film is light-emitting active layer. Since light emission is again involved, the light emission efficiency is further increased.
본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
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