KR100533645B1 - 발광 효율을 개선한 발광 다이오드 - Google Patents

발광 효율을 개선한 발광 다이오드 Download PDF

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KR100533645B1 KR1020040073194A KR20040073194A KR100533645B1 KR 100533645 B1 KR100533645 B1 KR 100533645B1 KR 1020040073194 A KR1020040073194 A KR 1020040073194A KR 20040073194 A KR20040073194 A KR 20040073194A KR 100533645 B1 KR100533645 B1 KR 100533645B1
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것이다. 상기 발광 다이오드는 사파이어 기판; 상기 사파이어 기판 상에 성장된 n-반도체층; 상기 n-반도체층의 대부분 영역 상에 성장된 활성층; 상기 활성층 상에 성장된 p-반도체층; 상기 p-반도체층 상에 형성된 p-전극; 상기 n-반도체층의 나머지 영역 상에 증착된 고반사율 물질층; 및 상기 고반사율 물질층 상에 형성된 n-전극을 포함한다. 이때, 상기 고반사율 물질층은 Ag, Al, Pd, Rh 및 이들의 합금 중의 적어도 하나로 이루어지고, Cu 및 Si를 함유한다. 이와 같이 n-전극과 그 하부의 n-반도체층의 일부 영역 사이에 고반사율 물질층을 형성하면, 도달하는 빛을 기판 쪽으로 반사할 수 있고 그에 따라 발광 다이오드의 발광효율을 개선할 수 있다.

Description

발광 효율을 개선한 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE IMPROVED IN LUMINOUS EFFICIENCY}
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 n-전극과 그 하부의 n-반도체층의 일부 영역 사이에 고반사율 물질층을 형성하여, 여기에 도달하는 빛을 기판 쪽으로 반사함으로써 발광 다이오드의 발광효율을 개선한 발광 다이오드에 관한 것이다.
일반적으로, 청색 또는 녹색 파장대의 광을 얻기 위한 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 InAlGaN와 같은 질화물계 반도체를 사용하여 제조하고 있다.
현재 발광 다이오드 중에서 플립 칩 타입의 사용이 증가하고 있는 추세인데, 플립 칩 타입 발광 다이오드의 경우 활성층에서 발생한 빛은 직접 사파이어 기판을 통해 외부로 방사되거나 p-전극과 n-전극에 반사되어 기판을 통해 외부로 방사된다. 따라서, 이와 같은 발광 다이오드의 발광효율은 p-전극과 n-전극의 반사율에도 크게 영향을 받는다.
이하 도 1을 참조하여 종래의 발광 다이오드의 n-전극에서의 빛 흡수를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플립 칩 타입 발광 다이오드(100)는 보통 사파이어(Al2O3)로 이루어진 기판(102), 이 사파이어 기판(102)에 순차적으로 성장된 메사 형태의 n-GaN층(104), 활성층(106) 및 p-GaN층(108)을 포함한다. 에피택시층인 이들 n-GaN층(104), 활성층(106) 및 p-GaN층(108)은 유기화학기상증착(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 사파이어 기판(102) 상에 성장된다.
또한, p-GaN층(108) 상에는 p-전극(110)이 형성되고, n-GaN층(104)의 활성층(106)이 성장되지 않은 일부 영역에는 n-전극(112)이 형성된다.
이때, p-전극(110)은 활성층(108)에서 발생하는 빛을 사파이어 기판(102) 쪽으로 반사시킬 수 있도록 가능한 p-GaN층(108) 전체를 덮도록 형성된다. p-전극으로는 반사율이 높은 Ag, Al, 이들의 합금 또는 이들을 포함하는 고반사율 다층 합금을 사용하거나, 다른 적절한 고반사율 소재를 사용할 수 있다.
n-전극(112)은 통상 Cr/Au으로 형성되고, 통상 이들은 각각 300Å과 4,000Å의 두께를 갖는다.
이와 같은 구조의 발광 다이오드(100)에서, 활성층(106)에서 빛을 방출하면, 이들은 크게 세 가지 경로로 진행한다. 먼저 일부의 광선(L1)은 활성층(106)으로부터 n-GaN층(104)과 사파이어 기판(102)을 통과하여 외부로 방사된다. 다른 일부 광선(L2)은 사파이어 기판(102)과 n-GaN층(104) 사이의 계면에서 p-전극(110) 쪽으로 내부전반사된 다음 p-전극(110)에 의해 반사되어 다시 p-GaN층(108)과 n-GaN층(104) 및 사파이어 기판(102)을 통과하여 외부로 방사된다. 물론, 다른 일부의 광선은 활성층(106)으로부터 직접 p-GaN층(108)을 통해 p-전극(110)에 도달한 다음 p-전극(110)에 의해 반사되어 다시 외부로 방사될 것이다.
한편, 일부 광선(L3)은 사파이어 기판(102)과 n-GaN층(104) 사이의 계면에서 내부전반사된 다음 n-전극(112)에 도달한다. 하지만, n-전극(112)의 Cr/Au 이중층에서 n-GaN(104)에 부착된 Cr의 반사율이 전술한 Ag 또는 Al보다는 상대적으로 낮기 때문에 도달한 광선(L3)을 반사하기보다는 흡수함으로써 광손실을 발생시키고 그에 따라 발광 다이오드(100)의 발광효율을 저하시킨다.
따라서, 예컨대 n-전극 소재로 사용되는 Cr/Au를 다른 고반사율 소재로 대체하여 n-전극의 반사율을 개선한다면, 이와 같이 n-전극에서 일어나는 빛 흡수를 방지함으로써 발광 다이오드의 발광효율을 개선할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 n-전극과 그 하부의 n-반도체층의 일부 영역 사이에 고반사율 물질층을 형성하여 도달하는 빛을 기판 쪽으로 반사함으로써 발광 다이오드의 발광효율을 개선하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 n-전극과 그 하부의 n-반도체층의 일부 영역 사이에 증착되는 고반사율 물질층에 Cu 및 Si을 첨가함으로써 상기 고반사율 물질층의 안정성을 향상시키고 그에 따라 발광 다이오드의 안정성과 신뢰성을 개선하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 사파이어 기판; 상기 사파이어 기판 상에 성장된 n-반도체층; 상기 n-반도체층의 대부분의 영역 상에 성장된 활성층; 상기 활성층 상에 성장된 p-반도체층; 상기 p-반도체층 상에 형성된 p-전극; 상기 n-반도체층의 나머지 영역 상에 증착된 고반사율 물질층; 및 상기 고반사율 물질층 상에 형성된 n-전극을 포함하며, 상기 고반사율 물질층은 Ag, Al, Pd, Rh 및 이들의 합금 중의 적어도 하나로 이루어지고, Cu 및 Si를 함유하는발광 다이오드를 제공하는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에서, 상기 고반사율 물질층은 대략 0.2 내지 0.8wt%의 Cu 및 대략 0.5 내지 2wt%의 Si을 함유하고, 바람직하게는 대략 0.5 내지 0.7wt%의 Cu 및 대략 0.9 내지 1wt%의 Si을 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 고반사율 물질층은 스퍼터링 또는 전자빔 공정에 의해 증착된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 고반사율 물질층이 대략 300Å 이상의 두께를 갖고, 바람직하게는 대략 1,000 내지 2,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 상기 고반사율 물질층과 상기 n-전극 사이에 개재된 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 상기 고반사율 물질층과 상기 n-전극 모두와 잘 결합되는 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 중간층은 Ni로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 중간층은 대략 500Å 이상의 두께를 갖고, 바람직하게는 대략 1,000 내지 4,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 상기 n-반도체층의 나머지 영역과 상기 고반사율 물질층 사이에 형성된 전도성 산화물층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 전도성 산화물층은 ITO(Indium Tin Oxide), CIO(Copper Indium Oxide) 및 MIO(Magnesium Indium Oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 n-반도체층의 나머지 영역은 상면이 수직 패턴 처리(vertical patterning)된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 사파이어 기판은 탄화규소 기판, 산화물 기판 및 탄화물 기판을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나로 대체되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 반사를 설명하는 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광효율이 개선된 발광 다이오드(10)는 예컨대 사파이어(Al2O3)로 이루어진 기판(12), 상기 사파이어 기판(12) 상에 성장된 n-GaN 등의 n-반도체층(14), 상기 n-반도체층(14)의 대부분을 차지하는 제1 영역 상에 성장된 활성층(16) 및 상기 활성층(16) 상에 성장된 p-반도체층(18)을 포함한다. 상기 n-반도체층(14), 활성층(16) 및 p-반도체층(18)은 유기화학기상증착(MOCVD)을 통해 에피택시 성장되며, n-반도체(14)의 제1 영역을 제외한 제2 영역을 노출시키도록 메사 구조로 식각된다.
또한, 상기 발광효율이 개선된 발광 다이오드(10)는 상기 p-반도체층(18)에 형성된 p-전극(20)을 포함한다. 상기 p-전극(20)은 활성층(18)에서 방출하는 빛(L2)을 사파이어 기판(12) 쪽으로 반사시킬 수 있도록 가능한 p-GaN층(18) 전체를 덮도록 형성된다. p-전극(20)으로는 반사율이 높은 Ag, Al, 이들의 합금 또는 이들을 포함하는 고반사율 다층 합금을 사용하거나, 다른 적절한 고반사율 소재를 사용할 수 있다.
한편, 상기 n-반도체층(14)의 나머지 제2 영역에는 고반사율 물질층(22)이 형성되어 있고, 상기 고반사율 물질층(22) 상에는 n-전극(24)이 형성되어 있다.
상기 고반사율 물질층(22)은 Cu 및 Si을 함유하는 고반사율 물질의 기재로 이루어지고 스퍼터링 또는 전자빔 공법에 의해 상기 n-반도체층(14)의 제2 영역에 증착된다.
스퍼터링(sputtering) 공법은 스퍼터링 가스를 진공분위기로 이루어진 챔버 안으로 주입하여 성막하고자 하는 타겟 물질과 충돌시켜 플라즈마를 생성시킨 후 이를 기판에 코팅시키는 방법이다. 일반적으로 스퍼터링 가스로는 Ar을 비롯한 불활성 가스를 사용한다.
그 과정을 간단히 설명하면, 타겟 쪽을 음극으로 하고 기판 쪽을 양극으로 하여 전원을 인가하면, 주입된 스퍼터링 가스는 음극 쪽에서 방출된 전자와 충돌하여 여기되어 Ar+가 되어 음극인 타겟 쪽으로 끌려서 타겟과 충돌한다. 여기된 각각의 Ar+는 hυ만큼의 에너지를 갖고 있으므로, 충돌시 에너지는 타겟으로 전이되어 타겟을 이루고 있는 원소의 결합력과 전자의 일함수(work function)를 극복할 수 있을 때 타겟에서 플라즈마가 방출된다. 발생한 플라즈마는 전자의 자유행정거리만큼 부상하고 타겟과 기판과의 거리가 자유행정거리 이하일 때 플라즈마는 기판에 성막된다.
이때, 인가된 전원이 직류일 경우를 직류 스퍼터링이라 하며 일반적으로 전도체의 스퍼터링에 사용된다. 절연체와 같은 부도체는 교류 전원을 사용하여 박막을 제조하며, 통상 13.56㎒의 주파수를 갖는 교류전원을 사용하므로, RF(Radio Frequency) 스퍼터링이라 한다.
전자빔 공법은 고진공(5x10-5 내지 1x10-7torr)에서 전자빔을 이용해 홀더를 가열하여 홀더 위의 금속을 녹여 증류시켜 이 금속 증기가 비교적 저온의 웨이퍼 표면에 응축되도록 하는 것이다. 전자빔 공법은 특히 반도체 웨이퍼의 박막 제조에 주로 사용된다.
한편, 적절한 고반사율 물질로는 Ag, Al, Pd, Rh 및 이들의 합금이 있으며, 이들은 단독으로 또는 조합되어 스퍼터링 또는 전자빔 공법에 의해 Cu 및 Si과 함께 n-반도체층(14)에 증착된다.
전술한 고반사율 물질은 n-반도체층(14) 상에 증착되면 자체의 높은 반사율에 의해 우수한 반사층을 구현할 수 있다. 하지만, 이들이 단독으로 사용되는 경우에는 힐락(Hill-Lock)이나 전자 이동(Electro-Migration)이 발생하여 고반사율 물질층의 안정성이 저하될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 적절한 양의 Cu와 Si를 첨가하게 된다. 통상 Cu는 증착된 고반사율 물질의 힐락을 방지하고, Si는 전자 이동을 방지한다.
이때, 상기 고반사율 물질층(22)에 포함되는 Cu의 함량은 대략 0.2 내지 0.8 wt%이고, Si의 함량은 대략 0.5 내지 2wt%이다. 상기 고반사율 물질층(22)은 바람직하게는 대략 0.6 내지 0.7wt%의 Cu 및 대략 0.9 내지 1wt%의 Si을 함유한다.
이와 같은 구조의 발광 다이오드(10)에서, 활성층(16)이 빛을 방출하면, 이들은 크게 세 가지 경로로 진행한다. 먼저 일부의 광선(L1)은 활성층(16)으로부터 n-반도체층(14)과 사파이어 기판(12)을 통과하여 외부로 방사된다. 다른 일부 광선(L2)은 사파이어 기판(12)과 n-반도체층(14) 사이의 계면에서 내부전반사된 다음 p-전극(20)에 의해 반사되어 다시 p-반도체층(18)과 n-반도체층(14) 및 사파이어 기판(12)을 통과하여 외부로 방사된다. 물론, 다른 일부의 광선은 활성층(16)으로부터 직접 p-반도체층(18)을 통해 p-전극(20)에 도달한 다음 p-전극(20)에 의해 반사되어 다시 외부로 방사될 것이다.
한편, 일부 광선(L3)은 사파이어 기판(12)과 n-반도체층(14) 사이의 계면에서 내부전반사된 다음 n-전극(22) 하부의 고반사율 물질층(22)에 도달한다. 상기 고반사율 물질층(22)은 전술한 바와 같이 높은 반사율을 갖기 때문에, 도달한 광선(L3)을 반사하게 된다. 따라서, 종래기술의 Cr/Au로 이루어진 n-전극과는 달리, n-전극(24) 쪽에서의 빛 흡수에 의한 광손실이 발생하지 않으므로, 발광 다이오드(10)의 발광효율이 크게 개선된다.
이때, 상기 고반사율 물질층(22)은 원하는 기능을 구현하기 위해 대략 300Å 이상의 두께를 갖게 된다. 바람직하게는, 고반사율 물질층(22)대략 1,000 내지 2,000Å의 두께를 갖는다.
이와 같이 고반사율 물질층(22)을 n-전극(24) 하부에 증착하면, 종래에 n-전극 쪽에서 흡수되었던 빛을 대부분 사파이어 기판(12) 쪽으로 반사시킴으로써, 발광 다이오드(10)의 발광효율을 대략 16% 이상 향상시킬 수 있다. 이러한 효율향상에 관해서는 본 명세서에서 후술한다.
한편, 상기 고반사율 물질층(22)을 증착하기 전에, 상기 n-반도체층(14)의 제2 영역 즉 고반사율 물질층(22)의 하부 영역을 수직 패턴 처리(vertical patterning)를 실시하면, 이 부분에서의 반사율을 더 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드(10)를 구성하는 상기 사파이어 기판(12)은 탄화규소(SiC) 기판, 산화물 기판 및 탄화물 기판을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나로 대체될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 반사를 설명하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드(10-1)는 도 2에 도시된 제1 실시예의 발광 다이오드(10)와 전반적으로 유사한 구조를 갖는다. 즉 본 실시예의 발광 다이오드(10-1)는 사파이어 기판(12)과, 이 사파이어 기판(12) 상에 메사 구조로 순차적으로 형성된 (n-GaN 등의) n-반도체층(14), 활성층(16), p-반도체층(18) 및 p-전극(20)을 포함한다. 이들의 구조 및 형성 방법은 전술한 제1 실시예에서와 실질적으로 동일하다.
상기 n-반도체층(14)의 일부 영역에는 고반사율 물질층(22), 중간층(26) 및 n-전극(24)이 형성되어 있다. 이때, 상기 고반사율 물질층(22)과 n-전극(24)은 전술한 제1 실시예의 것과 실질적으로 동일하므로, 다시 설명하지는 않는다.
한편, 상기 중간층(26)은 상기 고반사율 물질층(22)과 n-전극(24) 사이의 원활한 결합을 확보하기 위한 것으로, 바람직하게는 Ni로 이루어진다. 다시 말하면, Ag, Al, Pd, Rh 및 이들의 합금으로 구성되는 고반사율 물질층(22)은 통상 Au로 이루어진 n-전극(24)과 서로 잘 결합되지 않기 때문에( 즉, 젖음성(wettability)이 좋지 못하므로), 고반사율 물질층(22)의 구성 물질과 n-전극(24)의 구성 물질 모두와 원활하게 결합하는 예컨대 Ni로 이루어진 중간층(26)을 이들 사이에 개재하면 고반사율 물질층(22)의 구성 물질과 n-전극(24) 사이의 우수한 결합을 확보할 수 있다.
이때, 상기 중간층(26)은 대략 500Å 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 대략 1,000 내지 4,000Å의 두께를 갖는다.
전술한 제2 실시예의 발광 다이오드(10-1)는 제1 실시예의 발광 다이오드(10)와 동일하게 우수한 발광효율을 내면서도 안정성과 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 제2 실시예의 발광 다이오드(10-1)에서도 제1 실시예의 발광 다이오드(10)에서와 마찬가지로, 상기 n-반도체층(14)의 제2 영역 즉 고반사율 물질층(22)의 하부 영역을 상기 고반사율 물질층(22)을 증착하기 전에 수직 패턴 처리하여 반사율을 더 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드(10-1)를 구성하는 상기 사파이어 기판(12)은 탄화규소 기판, 산화물 기판 및 탄화물 기판을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나로 대체될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 반사를 설명하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드(10-2)는 도 2에 도시된 제1 실시예의 발광 다이오드(10)와 전반적으로 유사한 구조를 갖는다. 즉 본 실시예의 발광 다이오드(10-2)는 사파이어 기판(12)과, 이 사파이어 기판(12) 상에 메사 구조로 순차적으로 형성된 n-반도체층(14), 활성층(16), p-반도체층(18) 및 p-전극(20)을 포함한다. 이들의 구조 및 형성 방법은 전술한 제1 실시예에서와 실질적으로 동일하다.
상기 n-반도체층(14)의 일부 영역에는 전도성 산화물층(28), 고반사율 물질층(22) 및 n-전극(24)이 형성되어 있다. 이때, 상기 고반사율 물질층(22)과 n-전극(24)은 전술한 제1 실시예의 것과 실질적으로 동일하므로, 다시 설명하지는 않는다.
상기 전도성 산화물층(28)은 ITO(Indium Tin Oxide), CIO(Copper Indium Oxide) 및 MIO(Magnesium Indium Oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나로 이루어진다. 이와 같이 형성된 전도성 산화물층(28)은 n-반도체층(14)과 고반사율 물질층(22) 사이의 흡착을 촉진하고 고반사율 물질층(22)에서의 힐락 및 전자 이동을 방지함으로써, 발광 다이오드(10-2)의 발광능력의 안정성과 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 실시예의 발광 다이오드(10-2)는 전술한 제2 실시예의 중간층(26)을 더 포함할 수 있다. 즉, Ni과 같은 소재로 이루어진 중간층(26)을 고반사율 물질층(22)과 n-전극(24) 사이에 추가로 개재하면, 발광 다이오드(10-2)의 안정성과 신뢰성을 더욱 개선할 수 있다.
한편, 본 실시예의 발광 다이오드(10-2)에서도 제1 실시예의 발광 다이오드(10)에서와 마찬가지로, 상기 전도성 산화물층(28)을 형성하기 전에, 상기 n-반도체층(14)의 제2 영역 즉 전도성 산화물층(28)의 하부 영역을 수직 패턴 처리하여 반사율을 더 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드(10-2)를 구성하는 상기 사파이어 기판(12)은 탄화규소 기판, 산화물 기판 및 탄화물 기판을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나로 대체될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일 형태의 발광 다이오드의 평면도이며, 도 6은 본 발명이 적용되는 다른 형태의 발광 다이오드를 나타내는 평면도이다.
도 5에 도시된 발광 다이오드(10A) 형태는 통상적으로 사용하는 플립 칩 타입으로 n-전극(24)이 전체 발광 다이오드(10A)의 한 구석에 형성되고, 나머지 영역에 p-전극(20)이 형성된 형태이다. 따라서, 본 발명에 따라, n-전극(24)에 해당하는 영역의 반사율을 개선하면, 전체 발광 다이오드(10A)의 반사율이 개선됨을 알 수 있다.
도 6에 도시된 발광 다이오드(10B)는 n-전극이 발광 다이오드(10B)의 한 구석에 형성된 접점(24a)과 전체 가장자리를 따라 p-전극(24) 둘레에 형성된 띠(24b)로 이루어진 형태이다. 이와 같은 구성은 p/n-전극 사이의 전류 집중(current crowding)을 개선하기 위한 것으로, 이 구성에 본 발명의 발광 다이오드를 적용하면 발광효율을 더욱 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명과 종래기술에 따른 발광 다이오드의 발광 효율을 비교한 그래프이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드는 320X300의 칩 사이즈와 도 3의 제2 실시예의 구조 및 도 5의 평면 형상을 갖는 것을 선택하였다. 이때, 고반사율 물질층은 Al 기재에 Cu와 Si을 각기 1wt%와 0.5wt% 함유하였으며 두께는 2,000Å이었다. 중간층은 2,000Å 두께의 Ni층을 채용하였으며, n-전극은 4,000Å의 Au층을 채용하였다.
한편 종래기술의 발광 다이오드는 320X300의 칩 사이즈를 갖고, n-전극은 각기 300Å/4,000Å 두께의 Cr/Au층을 채용하였다.
이와 같은 본 발명의 발광 다이오드(Al/Ni/Au)와 종래의 발광 다이오드(Cr/Au)를 광도 시험을 한 결과 도 7과 같은 결과를 얻었다. 본 발명의 발광 다이오드(Al/Ni/Au)는 종래의 발광 다이오드(Cr/Au)보다 광도가 우수할 뿐만 아니라 전류 세기가 증가할수록 그 광도차가 증가하는 것을 알 수 있다.
예컨대, 20mA의 전류를 인가한 지점(P1)에서 발광 다이오드(Al/Ni/Au)는 37.12mW의 광도를 갖는데, 이는 이 지점(P1)에서 32.02mW를 갖는 종래의 발광 다이오드(Cr/Au)보다 16% 정도 우수하다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, n-전극과 하부의 p-반도체층 일부 영역 사이에 고반사율 물질층을 형성하여 도달하는 광선을 기판 쪽으로 반사함으로써 발광 다이오드의 발광효율을 크게 개선할 수 있다.
또한, 상기 고반사율 물질층에 Cu 및 Si을 첨가함으로써 고반사율 물질층의 안정성을 향상시키고 그에 따라 발광 다이오드의 안정성과 신뢰성을 개선할 수 있다.
아울러, 상기 고반사율 물질층과 n-전극 사이에 Ni 등으로 된 중간층을 형성함으로써, 고반사율 물질층과 n-전극 사이의 결합을 개선함으로써 발광 다이오드의 안정성과 신뢰성을 개선할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 광손실을 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 반사를 설명하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 반사를 설명하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드의 n-전극에서의 반사를 설명하는 단면도이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일 형태의 발광 다이오드의 평면도이다.
도 6은 본 발명이 적용되는 다른 형태의 발광 다이오드를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명과 종래기술에 따른 발광 다이오드의 발광 효율을 비교한 그래프이다.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명>
12: 기판 14: n-반도체층
16: 활성층 18: p-반도체층
20: p-전극 22: 고반사율 물질층
24: n-전극 26: 중간층
28: 전도성 산화물층 L: 광선

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 성장된 n-반도체층;
    상기 n-반도체층의 대부분의 영역 상에 성장된 활성층;
    상기 활성층 상에 성장된 p-반도체층;
    상기 p-반도체층 상에 형성된 p-전극;
    상기 n-반도체층의 나머지 영역 상에 증착된 고반사율 물질층; 및
    상기 고반사율 물질층 상에 형성된 n-전극을 포함하며,
    상기 고반사율 물질층은 Ag, Al, Pd, Rh 및 이들의 합금 중의 적어도 하나로 이루어지고, 0.2 내지 0.8wt%의 Cu 및 0.5 내지 2wt%의 Si를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 고반사율 물질층은 0.5 내지 0.7wt%의 Cu 및 0.9 내지 1wt%의 Si을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고반사율 물질층은 스퍼터링 또는 전자빔 공정에 의해 증착된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고반사율 물질층은 300Å 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 고반사율 물질층은 1,000 내지 2,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 고반사율 물질층과 상기 n-전극 사이에 Ni로 이루어진 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 중간층은 500Å 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  11. 제8항에 있어서, 상기 중간층은 1,000 내지 4,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  12. 제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 n-반도체층의 나머지 영역과 상기 고반사율 물질층 사이에 형성된 전도성 산화물층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전도성 산화물층은 ITO(Indium Tin Oxide), CIO(Copper Indium Oxide) 및 MIO(Magnesium Indium Oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  14. 제1항에 있어서, 상기 n-반도체층의 나머지 영역은 상면이 수직 패턴 처리(vertical patterning)된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  15. 제1항에 있어서, 상기 기판은 사파이어 기판, 탄화규소 기판, 산화물 기판 및 탄화물 기판을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
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