KR101087971B1 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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박은현
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주식회사 세미콘라이트
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Abstract

PURPOSE: A semiconductor light emitting device is provided to eliminate damage risk to a light emitting part by a wire bonding process, thereby improving the reliability of the semiconductor light emitting device. CONSTITUTION: A light emitting part(5) is arranged on an insulating substrate(10). The light emitting part comprises a first semiconductor layer(30), a second semiconductor layer(50), and an active layer(40). A current spreading electrode(60) is arranged on the second semiconductor layer of the light emitting part. A first electrode(80) is electrically connected to the first semiconductor layer. The second electrode(70) is placed on a pad(7). A branch electrode(75) is electrically connected to the current spreading electrode.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE} Semiconductor Light Emitting Device {SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

본 개시는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 메탈 전극의 벗겨짐이 방지되고, 광추출효율이 향상된 반도체 발광소자에 관한 것이다.The present disclosure generally relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a semiconductor light emitting device in which peeling of a metal electrode is prevented and light extraction efficiency is improved.

여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.Here, the semiconductor light emitting device refers to a semiconductor optical device that generates light through recombination of electrons and holes, for example, a group III nitride semiconductor light emitting device. The group III nitride semiconductor consists of a compound of Al (x) Ga (y) In (1-x-y) N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). A GaAs-based semiconductor light-emitting element used for red light emission, and the like.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art.

도 1은 반도체 발광소자의 일 예로 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다. 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(100; 예; 사파이어 기판), 기판(100) 위에 성장되는 버퍼층(200), 버퍼층(200) 위에 성장되는 n형 3족 질화물 반도체층(300), n형 3족 질화물 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 3족 질화물 반도체층(500), p형 3족 질화물 반도체층(500) 위에 형성되는 전류확산 전극(600), 전류확산 전극(600) 위에 형성되는 p측 전극(700), p형 3족 질화물 반도체층(500)과 활성층(400)이 메사 식각되어 노출된 n형 3족 질화물 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 전극(800), 그리고 보호막(900)을 포함한다.1 is a view showing an example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device as an example of a semiconductor light emitting device. The group III nitride semiconductor light emitting device includes a substrate 100 (eg, a sapphire substrate), a buffer layer 200 grown on the substrate 100, an n-type group III nitride semiconductor layer 300 grown on the buffer layer 200, and an n-type 3 An active layer 400 grown on the group nitride semiconductor layer 300, a p-type group III nitride semiconductor layer 500 grown on the active layer 400, and a current diffusion electrode formed on the p-type group III nitride semiconductor layer 500 ( 600), the p-type electrode 700 formed on the current spreading electrode 600, the n-type III-nitride semiconductor layer 300 in which the p-type III-nitride semiconductor layer 500 and the active layer 400 are mesa-etched and exposed. And an n-side electrode 800 and a passivation layer 900 formed thereon.

전류확산 전극(600)은 p형 3족 질화물 반도체층(500) 전체로 전류가 잘 공급되도록 하기 위해 구비된다. 전류확산 전극(600)은 p형 3족 질화물 반도체층의 거의 전면에 걸쳐서 형성되며, 예를 들어, ITO 또는 Ni 및 Au를 사용하여 투광성 전극으로 형성되거나, Ag를 사용하여 반사형 전극으로 형성될 수 있다.The current spreading electrode 600 is provided so that the current is well supplied to the entire p-type group III nitride semiconductor layer 500. The current spreading electrode 600 is formed over almost the entire surface of the p-type group III nitride semiconductor layer, for example, formed of a translucent electrode using ITO or Ni and Au, or formed of a reflective electrode using Ag. Can be.

p측 전극(700)과 n측 전극(800)은 전류의 공급과 외부로의 와이어 본딩을 위한 메탈 전극으로서, 예를 들어, 니켈, 금, 은, 크롬, 티타늄, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 알루미늄, 주석, 인듐, 탄탈륨, 구리, 코발트, 철, 루테늄, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.The p-side electrode 700 and the n-side electrode 800 are metal electrodes for supplying current and wire bonding to the outside, for example, nickel, gold, silver, chromium, titanium, platinum, palladium, rhodium, iridium , Aluminum, tin, indium, tantalum, copper, cobalt, iron, ruthenium, zirconium, tungsten, molybdenum, or any combination thereof.

보호막(900)은 이산화규소와 같은 물질로 형성되며, 생략될 수도 있다.The passivation layer 900 is formed of a material such as silicon dioxide and may be omitted.

p측 전극(700)은 일반적으로 p형 3족 질화물 반도체층(500)에 바로 접촉하여 형성되거나 전류확산 전극(600)에 접촉하여 형성된다. 그러나 p형 질화물 반도체층(500)과 p측 전극(700) 또는 전류확산 전극(600) 사에는 결합력이 좋지 않은 것으로 알려져 있다. 이로 인해, 특히 와이어 본딩 공정이나, 사파이어를 그라인딩(grinding)하는 공정 및 개별칩으로 분리하기 위한 브레이킹(Breaking) 공정, 특성 측정 및 칩 분류(sorting) 공정 등의 후 공정에서 p측 전극(700)이 벗겨지는(peeling) 문제가 발생할 수 있다.The p-side electrode 700 is generally formed in direct contact with the p-type group III nitride semiconductor layer 500 or in contact with the current spreading electrode 600. However, it is known that the bonding force is not good between the p-type nitride semiconductor layer 500 and the p-side electrode 700 or the current spreading electrode 600. As a result, the p-side electrode 700 is particularly used in a post bonding process such as a wire bonding process, a grinding process for grinding sapphire, a breaking process for separating into individual chips, a characteristic measurement, and a chip sorting process. This peeling problem may occur.

또한, p측 전극(700)는 투광성의 전류확산 전극(600)에 비하여 두껍고 광흡수 손실(Light absorption loss)이 크기 때문에 3족 질화물 반도체 발광소자의 광추출효율을 저하하는 문제점이 있다.In addition, since the p-side electrode 700 is thicker and has a greater light absorption loss than the light-transmitting current diffusion electrode 600, there is a problem of lowering the light extraction efficiency of the group III nitride semiconductor light emitting device.

또한, 일반적인 발광다이오드(LED) 구조에서는 p측 전극(700)이 빛이 형성되는 활성층 위에 형성되어 있어서, 와이어 본딩 공정 중 충격에 의해서 활성층에 손상이 가해질 수 있다. 이로 인하여 발광다이오드의 신뢰성이 저하될 가능성이 있다.In addition, in a general light emitting diode (LED) structure, the p-side electrode 700 is formed on the active layer in which light is formed, and the active layer may be damaged by an impact during the wire bonding process. For this reason, there exists a possibility that the reliability of a light emitting diode may fall.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 절연성 기판과, 절연성 기판 위에 위치하며 서로 다른 극성의 전하가 주입되는 제1 반도체층 및 제2 반도체층과 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 위치하여 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 발광부와, 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극과, 발광부로부터 떨어져서 절연성 기판 위에 위치하는 패드와, 패드 위에 위치하는 제2 전극과, 제2 전극으로부터 연장되어 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 가지 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.According to one aspect of the present disclosure, an insulating substrate and a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a first semiconductor layer in which charges of different polarities are implanted on the insulating substrate are injected. A light emitting portion including an active layer positioned between the second semiconductor layer and the second semiconductor layer to generate light, a first electrode electrically connected to the first semiconductor layer, a pad positioned on the insulating substrate away from the light emitting portion, and positioned on the pad. A semiconductor light emitting device is provided, comprising a second electrode and a branch electrode extending from the second electrode and electrically connected to the second semiconductor layer.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

도 1은 반도체 발광소자의 일 예로 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 절단선 I-I'을 기준으로 절연성 기판 위에 형성된 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 질화물 반도체층들이 식각되어 형성된 발광부 및 패드의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 도 4에 도시된 발광부에 형성된 전류확산 전극 및 절연층의 일 예를 나타내는 도면,
도 6은 도 5에서 설명된 공정 이후, 발광부 및 패드 위에 형성된 n측 전극, p측 전극 및 가지 전극의 일 예를 나타내는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면.1 is a view showing an example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device as an example of a semiconductor light emitting device,
2 illustrates an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a buffer layer, an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer formed on an insulating substrate based on the cutting line II ′ shown in FIG. 2;
4 is a view illustrating an example of a light emitting part and a pad formed by etching the nitride semiconductor layers illustrated in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a current spreading electrode and an insulating layer formed in the light emitting unit illustrated in FIG. 4;
6 is a view illustrating an example of an n-side electrode, a p-side electrode, and a branch electrode formed on the light emitting part and the pad after the process described with reference to FIG. 5;
7 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure;

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing (s).

도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.2 is a view illustrating an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure.

반도체 발광소자(3)는 절연성 기판(10), 발광부(5), 전류확산 전극(60), 제1 전극(80), 패드(7), 제2 전극(70) 및 가지 전극(75)을 포함한다. 발광부(5)는 절연성 기판(10) 위에 위치하며 서로 다른 극성의 전하가 주입되는 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50)과, 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 위치하여 빛을 생성하는 활성층(40; 도 3 참조)을 포함한다.The semiconductor light emitting device 3 includes an insulating substrate 10, a light emitting unit 5, a current spreading electrode 60, a first electrode 80, a pad 7, a second electrode 70, and a branch electrode 75. It includes. The light emitting unit 5 is positioned on the insulating substrate 10 and has a first semiconductor layer 30 and a second semiconductor layer 50 to which charges of different polarities are injected, and the first semiconductor layer 30 and the second semiconductor. An active layer 40 (see FIG. 3) positioned between the layers 50 to generate light.

반도체 발광소자(3)를 제조하기 위해, 예를 들어, 절연성 기판(10) 위에 발광부(5)가 형성되는 과정에서 발광부(5)로부터 떨어져서 절연성 기판(10) 위에 위치하는 패드(7)가 함께 형성된다. 이후, 발광부(5)의 제2 반도체층(50) 위에 전류확산 전극(60)을 형성하고, 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연결된 제1 전극(80)과, 패드(7) 위에 위치하는 제2 전극(70)과, 제2 전극(70)으로부터 연장되어 전류확산 전극(60)과 전기적으로 연결되는 가지 전극(75)을 형성한다.In order to manufacture the semiconductor light emitting device 3, for example, the pad 7 positioned on the insulating substrate 10 away from the light emitting portion 5 in the process of forming the light emitting portion 5 on the insulating substrate 10. Are formed together. Subsequently, a current spreading electrode 60 is formed on the second semiconductor layer 50 of the light emitting unit 5, and the first electrode 80 electrically connected to the first semiconductor layer 30 and on the pad 7. The second electrode 70 positioned and the branch electrode 75 extending from the second electrode 70 and electrically connected to the current spreading electrode 60 are formed.

여기서, 제1 반도체층(30) 및 제2 반도체층(50) 및 활성층(40; 도 3 참조)은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 화합물, 예를 들어 3족 질화물, GaAs계 화합물, ZnO계 화합물, GaAsP계 화합물 등으로 형성될 수 있다. 이하에서는 3족 질화물로 형성되는 경우를 예로 하여 설명하며, 제1 반도체층(30)은 n형 질화물 반도체층(30)으로, 제2 반도체층(50)은 p형 질화물 반도체층(50)으로, 제1 전극(80)은 n측 전극(80)으로, 제2 전극(70)은 p측 전극(70)으로 사용한다.Here, the first semiconductor layer 30, the second semiconductor layer 50 and the active layer 40 (see Fig. 3) is a compound that generates light by recombination of electrons and holes, for example, group III nitride, GaAs-based compound , ZnO-based compound, GaAsP-based compound and the like. Hereinafter, the case of forming a group III nitride will be described as an example. The first semiconductor layer 30 is an n-type nitride semiconductor layer 30, and the second semiconductor layer 50 is a p-type nitride semiconductor layer 50. The first electrode 80 is used as the n-side electrode 80 and the second electrode 70 is used as the p-side electrode 70.

이하, 반도체 발광소자(3)의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor light emitting element 3 will be described in detail.

도 3은 도 2에 도시된 절단선 I-I'을 기준으로 절연성 기판 위에 형성된 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층의 일 예를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a buffer layer, an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer formed on an insulating substrate based on the cutting line II ′ shown in FIG. 2.

반도체 발광소자(3)의 제조를 위해, 먼저 사파이어 기판(10)과 같은 절연성 기판 위에 성장의 씨앗으로 역할하는 버퍼층(20) 내지는 씨앗(seed)층, n형 질화물 반도체층(30), 질화물 반도체로 된 양자 우물층들 및 장벽층들로 이루어진 활성층(40), p형 질화물 반도체층(50)을 차례로 형성한다.To manufacture the semiconductor light emitting device 3, first, a buffer layer 20 or a seed layer, an n-type nitride semiconductor layer 30, and a nitride semiconductor, which serve as seeds of growth on an insulating substrate such as a sapphire substrate 10, are first used. An active layer 40 consisting of quantum well layers and barrier layers, and a p-type nitride semiconductor layer 50 are formed in this order.

버퍼층(20)은 사파이어 기판(10)과 n형 질화물 반도체층(30) 사이의 격자상수 및 열팽창계수의 차이를 극복하기 위한 것이다.The buffer layer 20 is to overcome the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the sapphire substrate 10 and the n-type nitride semiconductor layer 30.

n형 질화물 반도체층(30)은, 예를 들어, Si, Ge, Sn로 이루어진 군중에서 적어도 한가지 물질이 n형 불순물로 도핑될 수 있으며, 일반적으로 n형 질화물 반도체층(30)은 GaN로 이루어지고, Si으로 도핑된다.For example, the n-type nitride semiconductor layer 30 may be doped with n-type impurities in at least one material in a crowd consisting of Si, Ge, and Sn. In general, the n-type nitride semiconductor layer 30 is made of GaN. And doped with Si.

활성층(40)은 전자와 정공의 재결합을 통해 광자(빛)를 생성하는 층으로서, 주로 InxGa1-xN(0<x≤1)로 이루어지고, 하나의 우물층이나 복수 개의 우물층들로 구성된다.The active layer 40 is a layer that generates photons (light) through recombination of electrons and holes. The active layer 40 mainly consists of InxGa1-xN (0 <x≤1), and is composed of one well layer or a plurality of well layers. .

p형 질화물 반도체층(50)은 GaN으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Zn, Mg, Ca, Be로 이루어진 군중에서 적어도 한가지 물질이 p형 불순물로 도핑되며, 활성화(Activation) 공정을 거쳐 p형 전도성을 가지거나 활성화 공정 없이 p형 질화물 반도체층(50)이 p형 전도성을 가질 수도 있다.The p-type nitride semiconductor layer 50 may be made of GaN. For example, at least one material is doped with p-type impurities in a crowd of Zn, Mg, Ca, and Be, and may be p-type through an activation process. The p-type nitride semiconductor layer 50 may have p-type conductivity with or without conductivity.

사파이어 기판(10) 위에 에피성장 되는 질화물 반도체층들은 주로 유기금속기상성장법 (MOCVD)에 의해 성장되며, 필요에 따라서 각 층들은 다시 세부층들을 포함할 수 있다.The nitride semiconductor layers epitaxially grown on the sapphire substrate 10 are mainly grown by organometallic vapor phase growth (MOCVD), and each layer may further include sublayers as necessary.

도 4는 도 3에 도시된 질화물 반도체층들이 식각되어 형성된 발광부 및 패드의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a light emitting part and a pad formed by etching the nitride semiconductor layers illustrated in FIG. 3.

발광부(5)와 패드(7)를 제외한 영역의 p형 질화물 반도체층(50), 활성층(40), n형 질화물 반도체층(30) 및 버퍼층(20)을 제거하여, 도 4에 도시된 것과 같이, 발광부(5)와 패드(7)를 서로 사파이어 기판(10) 위에서 떨어지게 형성한다. 따라서 도 4에 도시된 단면 기준으로는 발광부(5)와 패드(7) 사이에 트렌치(9; trench)가 형성된다. 발광부(5)와 패드(7)를 떨어져 위치하게 형성하는 공정에서 사파이어 기판(10) 위의 다수의 발광부(5)가 기판 위에서 떨어져 위치하도록 형성될 수 있다.The p-type nitride semiconductor layer 50, the active layer 40, the n-type nitride semiconductor layer 30, and the buffer layer 20 in the regions except for the light emitting portion 5 and the pad 7 are removed, and are shown in FIG. As described above, the light emitting part 5 and the pad 7 are formed to be separated from each other on the sapphire substrate 10. Therefore, a trench 9 is formed between the light emitting part 5 and the pad 7 as a cross-sectional reference shown in FIG. 4. In the process of forming the light emitting unit 5 and the pad 7 apart from each other, the plurality of light emitting units 5 on the sapphire substrate 10 may be formed to be spaced apart from the substrate.

발광부(5)와 패드(7)를 떨어지게 형성하는 공정에서 발광부(5)의 n-contact 영역(31)의 p형 질화물 반도체층(50) 및 활성층(40)이 부분적으로 제거되며, n형 질화물 반도체층(30)의 일부가 식각된 상태로 두께가 감소되어 노출된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같이, n측 전극(80)에 대응하여 n형 질화물 반도체층(30)의 변측의 가장자리가 부분적으로 노출될 수 있다.In the process of forming the light emitting portion 5 and the pad 7 away from each other, the p-type nitride semiconductor layer 50 and the active layer 40 of the n-contact region 31 of the light emitting portion 5 are partially removed. A portion of the type nitride semiconductor layer 30 is etched to reduce its thickness and is exposed. For example, as illustrated in FIG. 4, an edge of the side of the n-type nitride semiconductor layer 30 may be partially exposed to correspond to the n-side electrode 80.

도 4에서 패드(7)는 발광부(5)의 n-contact 영역(31)과 동일하게 식각된 n형 질화물 반도체층(30) 및 버퍼층(20)을 포함한다.In FIG. 4, the pad 7 includes an n-type nitride semiconductor layer 30 and a buffer layer 20 etched in the same manner as the n-contact region 31 of the light emitting unit 5.

식각 방법으로는 건식식각 방법이 사용될 수 있으며, 전술된 것과 같이 여러 개의 반도체층을 제거하는 방법으로 건식식각 방법이 사용된다. n형 질화물 반도체층(30)은, 예를 들어, n형 GaN층일 수 있다.As an etching method, a dry etching method may be used, and as described above, a dry etching method is used as a method of removing a plurality of semiconductor layers. The n-type nitride semiconductor layer 30 may be, for example, an n-type GaN layer.

패드(7)의 평면 형상은 p측 전극(70)의 형상에 대응하는 섬 형상으로 형성할 수도 있고, 발광부(5)의 일 측면과 나란하게 연장된 띠 형상을 가질 수도 있다.The planar shape of the pad 7 may be formed in an island shape corresponding to the shape of the p-side electrode 70, and may have a band shape extending parallel to one side of the light emitting part 5.

패드(7)는 발광부(5) 형성 공정에서 피할 수 없는 식각공정에서 동시에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 패드(7)의 형성을 위해 별도의 사진공정 마스크의 제작이 필요 없고, 패드(7)의 표면이 발광부(5)의 노출된 n형 질화물 반도체층(30)과 동일하므로 패드(7) 형성을 위해 추가적인 공정이 필요 없다. 따라서 반도체 발광소자(3)의 제조에 있어서, 발광부(5) 위에 p측 전극(70)이 형성되는 통상적인 반도체 발광소자에 비해 추가적인 공정시간이 소요되지 않고, p측 전극(70)을 p형 질화물 반도체층(50)이나 도 2에 도시된 전류확산 전극(60)에 비해 결합력이 더 좋은 n형 질화물 반도체층(30) 위에 형성할 수 있는 장점이 있다.The pad 7 is preferably formed at the same time in an etching process which is inevitable in the light emitting portion 5 forming process. Therefore, a separate photo process mask is not required to form the pad 7, and the surface of the pad 7 is the same as the exposed n-type nitride semiconductor layer 30 of the light emitting part 5. No further processing is necessary for formation. Therefore, in the manufacture of the semiconductor light emitting device 3, an additional process time is not required as compared with a conventional semiconductor light emitting device in which the p-side electrode 70 is formed on the light emitting portion 5, and the p-side electrode 70 is p-selected. Compared to the type nitride semiconductor layer 50 or the current spreading electrode 60 shown in FIG. 2, there is an advantage that it can be formed on the n-type nitride semiconductor layer 30 having a better bonding force.

도 5는 도 4에 도시된 발광부에 형성된 전류확산 전극 및 절연층의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a current spreading electrode and an insulating layer formed in the light emitting unit illustrated in FIG. 4.

발광부(5)와 패드(7)가 형성된 후, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(E-beam Evaporation), 열증착법 등을 사용하여, 도 5에 도시된 것과 같이, 발광부(5)의 p형 질화물 반도체층(50) 위에 전류확산 전극(60)을 형성한다. 전류확산 전극(60)은 주로 ITO 또는 Ni/Au 산화막으로 p형 질화물 반도체층(50)의 거의 전면에 형성된다. 전류확산 전극(60)은 발광부(5)의 광추출효율 및 빛의 균일성을 향상한다. 전류확산 전극(60)이 너무 얇으면 전류확산에 불리하여 구동전압이 높아지며, 너무 두꺼우면 빛 흡수로 인해 광추출효율이 저하될 수 있다.After the light emitting portion 5 and the pad 7 are formed, as shown in FIG. 5, using the sputtering method, the E-beam evaporation method, the thermal evaporation method, and the like, as shown in FIG. The current diffusion electrode 60 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 50. The current spreading electrode 60 is formed mainly on the entire surface of the p-type nitride semiconductor layer 50 by mainly an ITO or Ni / Au oxide film. The current spreading electrode 60 improves the light extraction efficiency and the uniformity of light of the light emitting unit 5. If the current spreading electrode 60 is too thin, it is disadvantageous for current spreading and the driving voltage is increased. If the current spreading electrode 60 is too thick, the light extraction efficiency may decrease due to light absorption.

계속해서, 도 5에 도시된 것과 같이, 적어도 발광부(5)의 측면에 절연층(65)을 형성한다. 절연층(65)은 도 2에 도시된 가지 전극(75)과 발광부(5)의 n형 질화물 반도체층(30) 및 활성층(40)과의 쇼트(short)를 방지한다. 예를 들어, SiO2를 사용하여 PECVD나 LPCVD 방법으로 적어도 패드(7)와 마주하는 발광부(5)의 일 측면에 절연층(65)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5, an insulating layer 65 is formed on at least the side surface of the light emitting portion 5. The insulating layer 65 prevents a short between the branch electrode 75 and the n-type nitride semiconductor layer 30 and the active layer 40 of the light emitting portion 5 shown in FIG. 2. For example, an insulating layer 65 is formed on one side of the light emitting portion 5 facing at least the pad 7 by PECVD or LPCVD using SiO 2 .

도 6은 도 5에서 설명된 공정 이후, 발광부 및 패드 위에 형성된 n측 전극, p측 전극 및 가지 전극의 일 예를 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of an n-side electrode, a p-side electrode, and a branch electrode formed on the light emitting unit and the pad after the process described with reference to FIG. 5.

절연층(65)을 형성한 이후, 도 6에 도시된 것과 같이, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자빔 증작법(Ebeam Evaporation), 열증착법 등의 방법을 이용하며, n측 전극(80), p측 전극(70) 및 가지 전극(75)을 형성한다. n측 전극(80), p측 전극(70) 및 가지 전극(75)은, 예를 들어, 크롬, 니켈 및 금을 적층하여 형성될 수 있다.After the insulating layer 65 is formed, as shown in FIG. 6, a sputtering method, an electron beam evaporation method, a thermal deposition method, or the like is used, and the n-side electrode 80 and the p-side are used. The electrode 70 and the branch electrode 75 are formed. The n-side electrode 80, the p-side electrode 70, and the branch electrode 75 may be formed by stacking chromium, nickel, and gold, for example.

n측 전극(80)은 발광부(5)의 n-contact 영역의 n형 질화물 반도체층(30) 위에 형성되고, p측 전극(70)은 패드(7)의 n형 질화물 반도체층(30) 위에 형성된다. 가지 전극(75)은, 도 6에 도시된 것과 같이, p측 전극(70)으로부터 패드(7)의 측면, 패드(7)와 발광부(5) 사이의 노출된 사파이어 기판(10) 및 발광부(5)의 측면을 따라 연장되어 전류확산 전극(60) 위에 접한다. 따라서 p측 전극(70)과 전류확산 전극(60)이 전기적으로 연결된다.The n-side electrode 80 is formed on the n-type nitride semiconductor layer 30 in the n-contact region of the light emitting portion 5, and the p-side electrode 70 is the n-type nitride semiconductor layer 30 of the pad 7. It is formed on the top. As shown in FIG. 6, the branch electrode 75 has a side surface of the pad 7 from the p-side electrode 70, an exposed sapphire substrate 10 between the pad 7 and the light emitting part 5, and light emission. It extends along the side of the part 5 and abuts on the current spreading electrode 60. Therefore, the p-side electrode 70 and the current spreading electrode 60 are electrically connected.

패드(7)는 발광부(5)의 일 측면으로부터 떨어져 있고, n측 전극(80)은 일 측면과 대향하는 발광부(5)의 타 측면에 접하는 n형 질화물 반도체층(30) 위에 위치하며, 가지 전극(75)은 일 측면측으로부터 타 측면측으로 뻗어 있다. 발광부(5)에 대한 패드(7)의 위치와, 발광부(5) 위에서 n측 전극(80)의 위치와, 가지 전극(75)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.The pad 7 is separated from one side of the light emitting part 5, and the n-side electrode 80 is positioned on the n-type nitride semiconductor layer 30 in contact with the other side of the light emitting part 5 opposite to one side. , Branch electrode 75 extends from one side to the other side. The position of the pad 7 relative to the light emitting part 5, the position of the n-side electrode 80 on the light emitting part 5, and the shape of the branch electrode 75 may be variously changed.

n측 전극(80)에는 음의 전하가 p측 전극(70)에는 양의 전하가 인가된다. n측 전극(80) 및 p측 전극(70)에는 전하 공급을 위한 와이어가 본딩될 수 있다. n형 질화물 반도체층(30)이 p형 질화물 반도체층(50)이나 전류확산 전극(60)에 비하여 p측 전극(70) 및 n측 전극(80)을 형성하는 금속과의 결합력이 좋다. 따라서 p측 전극(70)이 발광부(5) 밖의 패드(7)에 형성됨으로써 와이어 본딩 공정 등 후 공정에서 p측 전극(70)이 벗겨지는 불량이 현저히 감소된다. 또한, p측 전극(70)이 발광부(5) 밖에 형성되므로 광추출 영역이 증가하고 p측 전극(70)에 의한 빛의 흡수가 감소되어 반도체 발광소자(3)의 광추출효율이 증가한다. 또한, p측 전극(70)이 발광부(5) 밖에 형성되어 있고 와이어 본딩이 그 위에서 형성이 되므로 와이어 본딩 작업에 의한 발광부(5)의 손상 확률을 완전히 없앨 수 있어 반도체 발광소자(3)의 신뢰성을 더욱 개선 할 수 있다. A negative charge is applied to the n-side electrode 80 and a positive charge is applied to the p-side electrode 70. Wires for supplying charge may be bonded to the n-side electrode 80 and the p-side electrode 70. The n-type nitride semiconductor layer 30 has a better bonding force with the metal forming the p-side electrode 70 and the n-side electrode 80 than the p-type nitride semiconductor layer 50 or the current spreading electrode 60. Therefore, since the p-side electrode 70 is formed on the pad 7 outside the light emitting portion 5, the defect that the p-side electrode 70 peels off during the wire bonding process or the like is significantly reduced. In addition, since the p-side electrode 70 is formed outside the light emitting portion 5, the light extraction region is increased and the absorption of light by the p-side electrode 70 is reduced, so that the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device 3 is increased. . In addition, since the p-side electrode 70 is formed outside the light emitting portion 5 and the wire bonding is formed thereon, the probability of damage of the light emitting portion 5 due to the wire bonding operation can be completely eliminated. It can further improve the reliability.

계속해서, n측 전극(80), p측 전극(70)을 제외한 반도체 발광소자(3)의 전면에 SiOx, SiNx, SiON, BCB, 폴리이미드(Polyimide) 등을 이용하여 보호막(90)을 형성하여 반도체 발광소자(3)가 완성된다. 보호막(90)은 생략될 수도 있다.Subsequently, the protective film 90 using SiO x , SiN x , SiON, BCB, polyimide, or the like on the entire surface of the semiconductor light emitting element 3 except for the n-side electrode 80 and the p-side electrode 70. To form the semiconductor light emitting element 3. The protective film 90 may be omitted.

도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면이다.7 illustrates another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure.

도 7에 도시된 반도체 발광소자(303)는 전술된 실시예와 다르게 패드(307)는 버퍼층(320), n형 질화물 반도체층(330), 활성층(340) 및 p형 질화물 반도체층(350)을 포함한다. p형 질화물 반도체층(350) 또는 다른 층이 p측 전극(370)과의 결합력에서 요구조건에 충족한다면, 도 7에 도시된 것과 같이, 패드의 최상층은 변경될 수 있다.In the semiconductor light emitting device 303 illustrated in FIG. 7, the pad 307 may have a buffer layer 320, an n-type nitride semiconductor layer 330, an active layer 340, and a p-type nitride semiconductor layer 350. It includes. If the p-type nitride semiconductor layer 350 or another layer satisfies the requirements in bonding force with the p-side electrode 370, the top layer of the pad can be changed, as shown in FIG.

n측 전극(380)이 발광부(305)의 n형 질화물 반도체층(330) 위에 접하게 형성되고, 발광부(305)의 p형 질화물 반도체층(350) 위에 전류확산 전극(360)이 형성되어 있다. 또한, 패드(307)의 최상층인 p형 질화물 반도체층(350) 위에 p측 전극(370)이 형성되어 있다. 가지 전극(375)은 패드(307) 위의 p측 전극(370)으로부터 패드(307)의 측면, 패드(307)와 발광부(305) 사이의 절연성 기판(310) 및 발광부(305)의 측면을 따라 발광부(305)의 p형 질화물 반도체층(350) 위로 연장되어 있다.The n-side electrode 380 is formed to be in contact with the n-type nitride semiconductor layer 330 of the light emitting unit 305, and the current diffusion electrode 360 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 350 of the light emitting unit 305. have. The p-side electrode 370 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 350, which is the uppermost layer of the pad 307. The branch electrode 375 is formed on the side of the pad 307 from the p-side electrode 370 on the pad 307, of the insulating substrate 310 and the light emitting part 305 between the pad 307 and the light emitting part 305. It extends over the p-type nitride semiconductor layer 350 of the light emitting portion 305 along the side surface.

이하, 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described.

(1) 패드는 적어도 제1 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(1) A pad according to claim 1, wherein the pad includes at least a first semiconductor layer.

(2) 제2 전극은 패드의 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 접하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(2) The second light emitting device is characterized in that the second electrode is in contact with the etched exposed first semiconductor layer of the pad.

(3) 제1 전극은 발광부의 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(3) The first electrode is a semiconductor light emitting device, characterized in that formed on the first semiconductor layer exposed by etching the light emitting portion.

(4) 패드는 발광부와 함께 형성되어 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하며, 제2 전극은 패드의 제2 반도체층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(4) A pad is formed with a light emitting portion, and includes a first semiconductor layer, an active layer and a second semiconductor layer, and the second electrode is formed on the second semiconductor layer of the pad.

제1 반도체층과 제2 전극과의 결합력이 제2 반도체층과 제2 전극과의 결합력보다 좋은 경우에는 제2 반도체층 및 활성층을 식각하여 제1 반도체층을 패드의 최상층으로 형성하는 것이 바람직하지만, 제2 반도체층 또는 다른 층이 제2 전극과의 결합력이 요구조건에 충족한다면, 패드의 최상층은 변경될 수 있다.When the bonding force between the first semiconductor layer and the second electrode is better than the bonding force between the second semiconductor layer and the second electrode, it is preferable to form the first semiconductor layer as the uppermost layer of the pad by etching the second semiconductor layer and the active layer. If the second semiconductor layer or another layer meets the requirements of the bonding force with the second electrode, the top layer of the pad can be changed.

(5) 발광부의 제2 반도체층 위에 형성되어 발광부의 전류확산을 향상하는 전류확산 전극;으로서, 가지 전극이 전류확산 전극 위로 뻗어 있는 전류확산 전극; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(5) a current diffusion electrode formed on the second semiconductor layer of the light emitting portion to improve current spreading of the light emitting portion, wherein the branch electrode extends above the current spreading electrode; Semiconductor light emitting device comprising a.

전술된 실시예들과 다르게 전류확산 전극이 빛을 투과시키지 못하도록, 즉 빛을 절연성 기판 측으로 반사하도록 두꺼운 두께를 가지게 형성할 수 있다. 즉 본 개시에 따른 반도체 발광소자는 플립칩(flip chip)에도 적용될 수 있다. 이 경우, 전류확산 전극은 Ag로 이루어질 수 있다.Unlike the above-described embodiments, the current spreading electrode may be formed to have a thick thickness so as not to transmit the light, that is, to reflect the light toward the insulating substrate. That is, the semiconductor light emitting device according to the present disclosure may be applied to a flip chip. In this case, the current spreading electrode may be made of Ag.

(6) 패드와 발광부 사이에는 패드와 발광부를 전기적으로 절연하는 호(trench)가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(6) A semiconductor light emitting element characterized in that a trench is formed between the pad and the light emitting portion to electrically insulate the pad and the light emitting portion.

전술된 것과 같이, 발광부와 패드를 떨어져 위치하게 형성하는 식각공정에서 사파이어 기판 위의 다수의 발광부가 개별적으로 분리될 수 있다. 이와 다르게, 개별 칩으로 분리하는 레이저 스크라이빙 공정에서 발광부와 패드 사이를 레이저 스크라이빙하여 서로 떨어지게 할 수 있다. 즉 패드의 최상층은 발광부 형성공정에서 결정되게 할 수 있지만 발광부와 패드의 분리는 레이저 스크라이빙 공정으로 수행할 수도 있다.As described above, a plurality of light emitting parts on the sapphire substrate may be separately separated in an etching process of forming the light emitting parts and the pads apart from each other. Alternatively, laser scribing between the light emitting unit and the pad may be separated from each other in the laser scribing process of separating the individual chips. That is, the uppermost layer of the pad may be determined in the light emitting part forming process, but separation of the light emitting part and the pad may be performed by a laser scribing process.

(7) 가지 전극은 패드와 발광부 사이의 절연성 기판 및 발광부의 측면을 따라 전류확산 전극 위로 연장된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(7) The semiconductor light emitting element, wherein the branch electrode extends over the current spreading electrode along the insulating substrate between the pad and the light emitting portion and the side of the light emitting portion.

기판은 전술된 것과 다르게, 필요에 따라 SiC로 이루어지는 전도성 기판이 사용될 수도 있다. 이 경우, 발광부와 패드의 절연을 위해 전도성 기판 위에 절연층을 형성하고 절연층 위에 발광부와 패드를 형성할 수도 있다.Unlike the substrate described above, a conductive substrate made of SiC may be used if necessary. In this case, an insulating layer may be formed on the conductive substrate to insulate the light emitting part and the pad, and the light emitting part and the pad may be formed on the insulating layer.

(8) 적어도 발광부의 측면에 형성되어 가지 전극을 발광부로부터 절연하는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.And (8) an insulating layer formed on at least the side of the light emitting portion to insulate the branch electrodes from the light emitting portion.

(9) 패드는 발광부의 일 측면으로부터 떨어져 있고, 제1 전극은 일 측면과 대향하는 타 측면에 접하는 제1 반도체층 위에 위치하며, 가지 전극은 일 측면측으로부터 타 측면측으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(9) The pad is separated from one side of the light emitting portion, and the first electrode is positioned on the first semiconductor layer which is in contact with the other side opposite to the one side, and the branch electrode extends from one side side to the other side side. Semiconductor light emitting device.

가지 전극의 형상은 반도체 발광소자의 사이즈나 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 가지 전극은 p측 전극과 전류확산 전극을 단순히 연결하는 브릿지일 수도 있고, 전류확산 전극 위에서 길게 뻗을 수도 있다.The shape of the branch electrode may be variously changed according to the size or shape of the semiconductor light emitting device. For example, the branch electrode may be a bridge that simply connects the p-side electrode and the current spreading electrode, or may extend long over the current spreading electrode.

본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, p측 전극 또는 n측 전극이 벗겨지는 불량이 현저히 감소된다.According to one semiconductor light emitting device according to the present disclosure, the defect of peeling off the p-side electrode or the n-side electrode is significantly reduced.

또한, 본 개시에 따른 다른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, p측 전극이 발광부 밖에 형성되므로 광추출 영역이 증가하고 p측 전극에 의한 빛의 흡수가 감소되어 반도체 발광소자의 광추출효율이 증가한다.In addition, according to another semiconductor light emitting device according to the present disclosure, since the p-side electrode is formed outside the light emitting portion, the light extraction region is increased and the absorption of light by the p-side electrode is reduced, thereby increasing the light extraction efficiency of the semiconductor light emitting device. do.

또한, 본 개시에 따른 발광소자에 의하면, p측 전극이 발광부 밖에 형성되고 와이어 본딩이 그 위에서 형성이 되므로 와이어 본딩 작업에 의한 발광부의 손상 확률을 완전히 없앨 수 있어 반도체 발광소자의 신뢰성을 더욱 개선할 수 있다. In addition, according to the light emitting device according to the present disclosure, since the p-side electrode is formed outside the light emitting part and the wire bonding is formed thereon, the possibility of damage to the light emitting part due to the wire bonding operation can be completely eliminated, thereby further improving the reliability of the semiconductor light emitting device. can do.

3 : 반도체 발광소자 5 : 발광부
7 : 패드 10 : 사파이어 기판
20 : 버퍼층 30 : n형 질화물 반도체층
40 : 활성층 50 : p형 질화물 반도체층
60 : 전류확산 전극 65 : 절연층
70 : p측 전극 75 : 가지 전극
80 : n측 전극 90 : 보호막3: semiconductor light emitting element 5: light emitting portion
7: pad 10: sapphire substrate
20: buffer layer 30: n-type nitride semiconductor layer
40: active layer 50: p-type nitride semiconductor layer
60 current spreading electrode 65 insulating layer
70: p-side electrode 75: branch electrode
80: n-side electrode 90: protective film

Claims (10)

절연성 기판;
절연성 기판 위에 위치하며 서로 다른 극성의 전하가 주입되는 제1 반도체층 및 제2 반도체층과, 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 위치하여 빛을 생성하는 활성층을 포함하는 발광부;
제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극;
발광부로부터 떨어져서 절연성 기판 위에 위치하는 패드;
패드 위에 위치하는 제2 전극; 그리고
제2 전극으로부터 연장되어 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.Insulating substrates;
A light emitting unit including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer disposed on the insulating substrate and injecting charges having different polarities, and an active layer positioned between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer to generate light;
A first electrode electrically connected with the first semiconductor layer;
A pad positioned on the insulating substrate away from the light emitting portion;
A second electrode on the pad; And
And a branch electrode extending from the second electrode and electrically connected to the second semiconductor layer. 청구항 1에 있어서,
패드는 적어도 제1 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method according to claim 1,
The pad includes at least a first semiconductor layer. 청구항 2에 있어서,
제2 전극은 패드의 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 접하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method according to claim 2,
The second electrode is in contact with the first semiconductor layer exposed by etching the pad of the semiconductor light emitting device. 청구항 2에 있어서,
제1 전극은 발광부의 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method according to claim 2,
The first electrode is a semiconductor light emitting device, characterized in that formed on the first semiconductor layer exposed by etching the light emitting portion. 청구항 2에 있어서,
패드는 발광부와 함께 형성되어 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층을 포함하며, 제2 전극은 패드의 제2 반도체층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method according to claim 2,
The pad is formed together with the light emitting part, and includes a first semiconductor layer, an active layer, and a second semiconductor layer, wherein the second electrode is formed on the second semiconductor layer of the pad. 청구항 2에 있어서,
발광부의 제2 반도체층 위에 형성되어 발광부의 전류확산을 향상하는 전류확산 전극;으로서, 가지 전극이 전류확산 전극 위로 뻗어 있는 전류확산 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method according to claim 2,
And a current diffusion electrode formed on the second semiconductor layer of the light emitting part to improve current diffusion of the light emitting part, wherein the branch electrode extends over the current diffusion electrode. 청구항 6에 있어서,
패드와 발광부 사이에는 패드와 발광부를 전기적으로 절연하는 트렌치(trench)가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method of claim 6,
A trench is formed between the pad and the light emitting portion to electrically insulate the pad and the light emitting portion. 청구항 6에 있어서,
가지 전극은 패드와 발광부 사이의 절연성 기판 및 발광부의 측면을 따라 전류확산 전극 위로 연장된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method of claim 6,
The branch electrode extends over the current spreading electrode along the side of the insulating substrate and the light emitting portion between the pad and the light emitting portion. 청구항 8에 있어서,
적어도 발광부의 측면에 형성되어 가지 전극을 발광부로부터 절연하는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.The method according to claim 8,
And an insulating layer formed on at least a side of the light emitting part to insulate the branch electrode from the light emitting part. 청구항 8에 있어서,
패드는 발광부의 일 측면으로부터 떨어져 있고, 제1 전극은 일 측면과 대향하는 타 측면에 접하는 제1 반도체층 위에 위치하며, 가지 전극은 일 측면측으로부터 타 측면측으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.









The method according to claim 8,
The pad is separated from one side of the light emitting portion, the first electrode is positioned on the first semiconductor layer which is in contact with the other side opposite to one side, the branch electrode extends from one side side to the other side side .









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KR101193346B1 (en) 2011-04-11 2012-10-19 주식회사 효성 Semiconductor light emitting devices

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