KR100654079B1

KR100654079B1 - 전기적 특성 및 접착력이 개선된 ｐ형 전극패드를 구비한발광 다이오드

Info

Publication number: KR100654079B1
Application number: KR1020060004014A
Authority: KR
Inventors: 이명희; 김윤구; 이영주
Original assignee: 서울옵토디바이스주식회사
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2006-12-06

Abstract

본 발명은 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 제1 P형 전극패드를 P형 반도체층 상에 형성한 후 P형 반도체층 위에 제1 P형 전극패드의 상면 및 측면을 둘러싸도록 투명전극을 형성하여 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 위치하는 N형 반도체층; 상기 N형 반도체층 상의 일부 영역 상에 위치하는 P형 반도체층; 상기 N형 반도체층과 상기 P형 반도체층 사이에 개재된 발광층;을 포함하는 발광 다이오드로, 상기 P형 반도체층 상의 일부 영역에 위치하는 제1 P형 전극패드; 상기 제1 P형 전극패드 및 상기 P형 반도체층 상에 위치하여 상기 제1 P형 전극패드의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형성된 투명전극; 상기 제1 P형 전극패드가 위치하는 상기 투명전극의 일부 영역 상에 위치하는 제2 P형 전극패드를 포함하는 발광 다이오드를 제공한다.

발광 다이오드, P형 전극패드, 투명전극, 접착력

Description

전기적 특성 및 접착력이 개선된 Ｐ형 전극패드를 구비한 발광 다이오드{light emitting diode having p-type electrode-pad with improved electrical characteristic and adhesion}

도 1 은 종래의 발광 다이오드의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드의 단면도이다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,10: 기판 2,20: N형 반도체층

3,30: 발광층 4,40: P형 반도체층

5,50: 투명전극 6,60: 제1 P형 전극패드

7,70: 제2 P형 전극패드 8,80: N형 전극패드

100: 발광 다이오드

발광 다이오드는 N형 반도체와 P형 반도체가 서로 접합된 구조를 가지는 광전 변환 반도체 소자로서, 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발산한다. 이러한 발광 다이오드는 표시소자 및 백라이트로 널리 이용되고 있다. 또한, 발광 다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비해 소모 전력이 작고 수명이 길어, 백열전구 및 형광등을 대체하여 일반 조명 용도로 그 사용 영역을 넓히고 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 발광 다이오드는 P형 전극패드(6,7)를 통해 전류를 공급받아 발광하며, 일반적으로 발광 다이오드의 발광효율을 높이기 위해 상부 발광형 발광 다이오드의 경우 투명전극(5)을 P형 반도체층(4) 위에 형성한다. 특히, 발광층(3) 중 P형 전극패드(6,7)의 아래에 위치하는 부분의 발광을 억제하기 위해 투명전극(5)을 P형 반도체층(4) 위에 형성하고 투명전극(5)의 일부가 노출되도록 식각한 후, 하면이 P형 반도체층(4)의 노출된 상면에 위치하도록 제1 P형 전극패드(6)를 형성하고 제1 P형 전극패드(6) 위에 제2 P형 전극패드(7)를 형성한다.

그러나 종래의 발광다이오드는 투명전극을 식각하여 노출된 P형 반도체층의 표면에 남아있는 잔류물, 예를 들어 포토레지스트 잔류물(photoresist residue)로 인해 전기적인 특성이 저하될 뿐만 아니라 제1 P형 전극패드와 P형 반도체층과의 낮은 접착력으로 인해 발광 다이오드 제조 공정 중 또는 발광 다이오드 사용 중에 제1 P형 전극패드와 P형 반도체층이 분리되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, P형 반도체층에 대한 접착력이 개선되고 좋은 전기적인 특성을 갖는 제1 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 N형 반도체층; 상기 N형 반도체층 상의 일부 영역 상에 위치하는 P형 반도체층; 상기 N형 반도체층과 상기 P형 반도체층 사이에 개재된 발광층;을 포함하는 발광 다이오드로, 상기 P형 반도체층 상의 일부 영역에 위치하는 제1 P형 전극패드; 상기 제1 P형 전극패드 및 상기 P형 반도체층 상에 위치하여 상기 제1 P형 전극패드의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형성된 투명전극; 상기 제1 P형 전극패드가 위치하는 상기 투명전극의 일부 영역 상에 위치하는 제2 P형 전극패드;를 포함하 는 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 투명전극은 상기 제1 P형 전극패드 상면의 일부가 노출되도록 형성되고, 상기 제2 P형 전극 패드는 하면이 상기 노출된 제1 P형 전극패드의 상면에 위치하도록 형성된다.

더욱 바람직하게는 상기 투명전극은 Ni, Au 또는 ITO 중 어느 하나로 이루어진다.

더욱 바람직하게는 상기 제1 P형 전극패드는 Cr로 이루어지고, 상기 제2 P형 전극패드는 Au로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(100)는 기판(10), N형 반도체층(20), 발광층(30), P형 반도체층(40), 투명전극(50), 제1 P형 전극패드(60), 제2 P형 전극패드(70) 및 N형 전극패드(80)를 포함한다.

상기 기판(10)은 사파이어 또는 사파이어에 비해 열전도율이 큰 SiC 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다.

상기 N형 반도체층(20)은 N형 Al_xIn_yGa_1-x-yN(0??x,y,x+y??1)으로 형성될 수 있으며, N형 클래드층을 포함할 수 있다. 상기 N형 반도체층(20)은 실리콘(Si)을 도우핑하여 형성할 수 있다.

상기 발광층(30)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 발광층(30)을 이루는 물질의 종류에 따라 상기 발광 다이오드(100)에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 발광층(30)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 Al_xIn_yGa_1-x-yN(0??x,y,x+y??1)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층일 수 있다.

상기 P형 반도체층(40)은 P형 Al_xIn_yGa_1-x-yN(0??x,y,x+y??1)으로 형성될 수 있으며, P형 클래드층을 포함할 수 있다. 상기 P형 반도체층(40)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.

상기 발광 다이오드(100)는 상기 N형 반도체층(20), 상기 발광층(30), 그리고 P형 반도체층(40)이 연속적으로 적층된 구조를 이룬다. 상기 발광층(30)은 상기 N형 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 발광층(30) 위로는 P형 반도체층(40)이 형성된다. 따라서, 상기 N형 반도체층(20) 상면 일부 영역은 상기 발광층(30)과 접합되어 있으며, 상면의 나머지 일부 영역은 외부로 노출된다.

상기 투명 전극(50)은 상기 제1 P형 전극패드(60) 및 상기 P형 반도체층(40) 위에 상기 제1 P형 전극패드(60)의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형성되고, 상기 발광층(30)에서 방출되는 빛을 외부로 투과시킨다. 상기 투명전극(50)은 Ni/Au 또는 인디움틴산화막(ITO)와 같은 투명물질로 금속 증착(deposition) 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 투명전극(50)은 상기 제1 및 제2 P형 전극패드(60, 70)를 통해 입력되는 전류를 골고루 분산시켜 발광효율을 높일 뿐만 아니라 상기 제1 P형 전극패드(60)를 둘러싸 상기 제1 P형 전극패드가 상기 P형 반도체층(40)에서 떨어지지 않도록 해주는 역할을 수행한다.

상기 제1 P형 전극패드(60)는 상기 P형 반도체층(40) 상의 일부 영역에 위치한다. 상기 제1 P형 전극 패드(60)는 오믹 접촉을 위한 물질, 예를 들어 Cr과 같은 금속으로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. Cr을 사용하여 상기 P형 반도체층(40)과의 접착력(adhesion)을 개선시킬 뿐만 아니라 바람직한 상기 P형 반도체층(40)과의 오믹 접촉(ohmic contact)을 얻을 수 있다.

상기 제2 P형 전극패드(70)는 상기 제1 P형 전극패드(60)가 위치하는 상기 투명전극(50)의 일부 영역 상에 위치하며, 금속, 예를 들어 Au으로 이루어진다. 상기 제2 P형 전극패드(70)는 리프트 오프 방법에 의해 형성될 수 있으며, 상기 P형 전극패드(60, 70)를 다층으로 형성함에 따라 두께를 증가시켜 발광 다이오드의 패키징 공정을 용이하게 수행할 수 있도록 해준다.

상기 N형 전극패드(80)는 상기 N형 반도체층(20)의 노출면 위에 형성되며 리프트 오프 방법을 사용하여 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(200)는 대부분 도 1에 도시된 발광 다이오드(100)와 동일하므로 차이점에 대해 설명한다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(200)는 기판(10), N형 반도체층(20), 발광층(30), P형 반도체층(40), 투명전극(50), 제1 P형 전극패드(60), 제2 P형 전극패드(70) 및 N형 전극패드(80)를 포함한다.

상기 투명전극(50)은 상기 제1 P형 전극패드(60) 및 상기 P형 반도체층(40) 상에 위치하여 상기 제1 P형 전극패드(60)의 측면을 둘러싸고 상기 제1 P형 전극패드(60) 상면의 일부가 노출되도록 형성된다.

상기 제2 P형 전극패드(70)는 하면이 상기 노출된 제1 P형 전극패드(60)의 상면에 위치하도록 형성된다.

상기 제2 P형 전극패드(70)가 상기 노출된 제1 P형 전극패드(60)와 접촉함에 따라 상기 제1 및 제2 P형 전극패드(60,70)의 전기적 특성이 개선되는 효과가 있다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드 제조 방법을 설명한다.

도 4를 참조하여 설명하면, 기판(10) 상에 N형 반도체층(20), 발광층(30), 및 P형 반도체층(40)을 차례로 형성한다. 상기 반도체층들(20, 30, 40)은 금속 유 기 화학 기상 증착(MOCVD), 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD), 분자선 성장(MBE) 또는 수소화물 기상 성장(HVPE) 방법 등을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 반도체층들(20, 30, 40)은 동일한 공정 챔버에서 연속적으로 형성될 수 있다.

도 5을 참조하여 설명하면, 상기 P형 반도체층(40)이 형성된 후, 사진 및 식각 공정을 사용하여 상기 P형 반도체층(40) 및 발광층(30)을 패터닝하여 상기 N형 반도체층(20) 상부의 일부 영역이 노출되도록 한다.

그 후, 상기 노출된 N형 반도체층(20) 상에 N형 전극패드(80)를 형성하고 상기 P형 반도체층(40) 상에 제1 P형 전극패드(60)를 형성한다. 상기 N형 전극패드(80) 및 제1 P형 전극패드(60)는 리프트 오프(lift off) 방법을 사용하여 형성될 수 있다.

상기 투명전극(50)을 먼저 형성한 후 상기 투명전극(50)을 식각하여 노출된 상기 P형 반도체층(40) 상면에 상기 제1 P형 전극패드(60)를 형성하지 않고 상기 제1 P형 전극패드(60)를 상기 투명전극(50)을 형성하기 전에 형성함에 따라, 상기 투명전극(50)을 식각함에 따라 발생하는 잔류물, 예를 들어 포토레지스트 잔류물(photoresist residue)이 상기 제1 P형 전극패드(60) 형성에 영향을 미치지 않는다. 그러므로 상기 제1 P형 전극패드(60)는 상기 P형 반도체층(40)에 대해 좋은 접착력을 보이며, 보다 개선된 전기적인 특성을 가지게 된다.

도 6을 참조하여 설명하면, 상기 제1 P형 전극패드(60)가 형성된 후, 금속 증착 방법에 의해 상기 제1 P형 전극패드(60) 및 상기 P형 반도체층(40) 위에 상기 제1 P형 전극패드(60)의 상면 및 측면을 둘러싸도록 투명전극(50)을 형성한다.

상기 제1 P형 전극패드(60)는 리프트 오프 방법에 의해 형성할 수 있으며, 상기 투명전극(50)이 상기 제1 P형 전극패드(60)의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형성하여 상기 제1 P형 전극패드(60)의 상기 P형 반도체층(40)에 대한 접착력을 향상시키는 효과가 있다.

도 7을 참조하여 설명하면, 상기 투명전극(50)이 형성된 후, 상기 제1 P형 전극패드(60)가 위치하는 상기 투명전극(50)의 일부 영역 상에 제2 P형 전극패드(70)를 형성한다. 상기 제2 P형 전극패드(70)는 리프트 오프 방법에 의해 형성될 수 있으며, 상기 투명전극(50) 및 상기 제1 P형 전극패드(60)에 전류를 유입시키는 역할을 수행한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드(200) 제조 방법은 대부분 도 4내지 도 7에 도시된 발광 다이오드(100)의 제조 방법과 동일하므로 차이점에 대해 설명한다.

도 8 및 도 9를 참조하여 설명하면, 상기 투명전극(50)이 형성된 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 P형 전극패드(60) 상면의 일부가 노출되도록 상기 투명전극(50)의 일부 영역을 식각한다. 상기 투명전극(50)의 일부 영역을 식각한 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 하면이 상기 노출된 제1 P형 전극패드의 상면에 위치하도록 제2 P형 전극패드(70)를 형성한다.

상기 투명전극(50)을 식각한 후 상기 제2 P형 전극패드(70)를 상기 노출된 제1 P형 전극패드(60)의 상면에 형성하여 상기 제1 및 제2 전극패드(60,70)가 집적 접촉하게 함에 따라, 발광 다이오드(200)의 전기적인 특성이 개선된다. 예를 들어, 상기 제2 P형 전극패드(70)는 상기 제1 P형 전극패드(60)에 보다 효율적으로 상기 제1 P형 전극패드(60)에 전류를 유입시킬 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 있는 제1 P형 전극패드의 측면 및 상면을 둘러싸도록 투명전극이 형성되어 P형 반도체층에 대한 접착력이 개선되고 좋은 전기적인 특성을 갖는 제1 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공할 수 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 제1 P형 전극패드를 형성한 이후 투명전극이 형성되어 접착력이 개선되고 좋은 전기적인 특성을 갖는 제1 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드 및 그 제조 방법을 제공할 수 있는 효과도 있다.

Claims

기판; 상기 기판 상에 위치하는 N형 반도체층; 상기 N형 반도체층 상의 일부 영역 상에 위치하는 P형 반도체층; 상기 N형 반도체층과 상기 P형 반도체층 사이에 개재된 발광층;을 포함하는 발광 다이오드로,

상기 P형 반도체층 상의 일부 영역에 위치하는 제1 P형 전극패드;

상기 제1 P형 전극패드 및 상기 P형 반도체층 상에 위치하여 상기 제1 P형 전극패드의 상면 및 측면을 둘러싸도록 형성된 투명전극;

상기 제1 P형 전극패드가 위치하는 상기 투명전극의 일부 영역 상에 위치하는 제2 P형 전극패드;

를 포함하는 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드.
청구항 1에 있어서,

상기 투명전극은 상기 제1 P형 전극패드 상면의 일부가 노출되도록 형성되고,

상기 제2 P형 전극 패드는 하면이 상기 노출된 제1 P형 전극패드의 상면에 위치하도록 형성된 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 투명전극은 Ni, Au 또는 ITO 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1 P형 전극패드는 Cr로 이루어지고, 상기 제2 P형 전극패드는 Au로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기적 특성 및 접착력이 개선된 P형 전극패드를 구비한 발광 다이오드.