KR101132885B1 - Nitride light emitting diode and fabricating method thereof - Google Patents
Nitride light emitting diode and fabricating method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101132885B1 KR101132885B1 KR20050097099A KR20050097099A KR101132885B1 KR 101132885 B1 KR101132885 B1 KR 101132885B1 KR 20050097099 A KR20050097099 A KR 20050097099A KR 20050097099 A KR20050097099 A KR 20050097099A KR 101132885 B1 KR101132885 B1 KR 101132885B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- semiconductor layer
- type nitride
- layer
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 금속 물질로 이루어지는 접합층 또는 투명 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.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, wherein an oxide layer composed of a plurality of islands is spaced apart from each other on a p-type nitride semiconductor layer, and then the p-type nitride semiconductor layer is not formed. Forming a bonding layer or a transparent electrode made of a metal material on the.
본 발명에 의하면, p-전극으로부터 금속 물질로 이루어지는 접합층을 통하여 전류가 흐르게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 오믹 컨택을 형성할 수 있게 되고, 그로 인해 동작 전압을 낮출 수 있게 된다.According to the present invention, an electric current flows from the p-electrode through the bonding layer made of a metal material, thereby lowering the contact resistance, thereby making it possible to form an ohmic contact, thereby lowering the operating voltage.
또한, p-전극을 통해 유입된 전류가 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있는 상기 접합층을 통해서 활성층에 균일하게 주입되므로 전류 확산 효과를 증가시키게 되어 소자의 발광 효율을 향상시키는 효과가 있다In addition, since the current flowing through the p-electrode is uniformly injected into the active layer through the bonding layer formed on the p-type nitride semiconductor layer, the current spreading effect is increased, thereby improving the luminous efficiency of the device. There is
접촉 저항, 투명 전극, 발광 다이오드, 동작 전압 Contact resistance, transparent electrode, light emitting diode, operating voltage
Description
도 1은 종래의 질화물 발광 다이오드의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional nitride light emitting diode.
도 2는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention.
도 3은 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 평면도.3 is a plan view showing a first embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention.
도 4는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예를 나타낸 단면도.4 is a sectional view showing a second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention.
도 5는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예를 나타낸 단면도.Fig. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the nitride based light emitting diode of the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 질화물 발광 다이오드의 제 1실시예의 제조방법을 나타낸 단면도.6A to 6F are sectional views showing the manufacturing method of the first embodiment of the nitride light emitting diode of the present invention.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도.7A to 7E are sectional views showing the manufacturing method of the second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도.8A to 8F are sectional views showing the manufacturing method of the third embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 기판 110 : 버퍼층100
120 : n형 질화물 반도체층 130 : 활성층120: n-type nitride semiconductor layer 130: active layer
140 : p형 질화물 반도체층 150 : 산화물층140: p-type nitride semiconductor layer 150: oxide layer
160 : 접합층 170 : 반사막160: bonding layer 170: reflecting film
180 : p-전극 190 : n-전극180: p-electrode 190: n-electrode
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로서, 특히 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a nitride based light emitting diode and a method of manufacturing the same.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.In general, a light emitting diode (LED) is a kind of semiconductor device that transmits and receives a signal by converting electricity into infrared rays or light using characteristics of a compound semiconductor.
발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 발생시키므로 에너지 절감 효과가 뛰어나며, 최근 들어 발광 다이오드의 한계였던 휘도 문제가 크게 개선되면서 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전제품, 각종 자동화 기기 등 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있다.The light emitting diode generates energy with high efficiency at low voltage, so it is very energy-saving.In recent years, the luminance problem, which was the limitation of the light emitting diode, has been greatly improved, and the entire industry including a backlight unit, an electronic board, an indicator, a home appliance, and various automation devices It is used throughout.
특히, 질화 갈륨(GaN)계 발광 다이오드는 발광 스펙트럼이 자외선으로부터 적외선에 이르기까지 광범위하게 형성되며, 비소(As), 수은(Hg) 등의 환경 유해 물질을 포함하고 있지 않기 때문에 환경 친화적인 면에서도 높은 호응을 얻고 있다.Particularly, gallium nitride (GaN) -based light emitting diodes have a broad emission spectrum ranging from ultraviolet rays to infrared rays and are environmentally friendly since they do not contain environmentally harmful substances such as arsenic (As) and mercury (Hg). I get a high response.
도 1은 종래의 질화물 발광 다이오드의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 버퍼층(11), n형 질화물 반도체층(12), 활성층(13), p형 질화물 반도체층(14)이 순차적으로 적층되어 있고,1 is a cross-sectional view of a conventional nitride light emitting diode. As shown therein, the
상기 p형 질화물 반도체층(14)에서 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 메사 식각 되어 상부로부터 노출된 n형 질화물 반도체층(12) 상부에는 n-전극(15)이 형성되어 있으며, Mesa is etched from the p-type
상기 p형 질화물 반도체층(14) 상부에는 투명 전극(16)이 형성되어 있고, 상기 투명 전극(16) 상부에는 p-전극(17)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.The
이와 같이 구성된 종래의 질화물 발광 다이오드에 있어서, 상기 p형 질화물 반도체층(14)은 불순물 도핑 농도가 낮기 때문에 접촉 저항이 높아 오믹 특성이 좋지 못하기 때문에 이러한 오믹 특성을 개선하기 위해 투명 전극(16)을 상기 p형 질화물 반도체층(14) 상부에 형성한다.In the conventional nitride light emitting diode configured as described above, since the p-type
상기 투명 전극(16)은 비교적 높은 투과율을 갖는 금속으로 이루어질 수 있으며, 현재 Ni/Au의 이중층으로 구성된 투명 전극층이 널리 사용되고 있다. 상기 Ni/Au의 이중층으로 구성된 투명 전극층은 전류 주입 면적을 증가시키면서 오믹 콘택을 형성하여 순방향 전압(Vf)을 저하시키는 것으로 알려져 있다.The
그러나, 상기 Ni/Au로 구성된 투명 전극(16)은 열처리 과정을 이용하여 처리되더라도 약 60% 내지 70%의 낮은 투과율을 보인다. 이러한 낮은 투과율은 발광 소자를 이용하여 와이어 본딩(wire bonding)으로 패키지를 구현할 때에, 전체 발광 효율을 저하시키게 된다.However, the
이러한 낮은 투과율 문제를 극복하기 위해, Ni/Au의 이중층을 대신하여 투과율이 약 90% 이상인 것으로 알려진 ITO(Indium-Tin Oxide)층을 형성하는 방안이 제 안되고 있다.In order to overcome this low transmittance problem, a method of forming an Indium-Tin Oxide (ITO) layer, which is known to have a transmittance of about 90% or more in place of the double layer of Ni / Au, has been proposed.
하지만, 상기 ITO는 GaN결정에 대하여 접착력이 약할 뿐만 아니라, p형 GaN의 일함수(work function)는 7.5eV인데 반해 ITO의 일함수는 4.7 ~ 5.2eV이므로, ITO를 p형 GaN층에 직접 증착하는 경우에 접촉 저항이 높아 오믹 콘택이 형성되지 않는다는 문제점이 있다.However, the ITO has a weak adhesion to the GaN crystal, and the work function of the p-type GaN is 7.5 eV, whereas the work function of the ITO is 4.7-5.2 eV, so that ITO is directly deposited on the p-type GaN layer. In this case, there is a problem in that ohmic contact is not formed due to high contact resistance.
따라서, 본 발명의 목적은 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 금속 물질로 이루어지는 접합층을 형성함으로써, 접촉 저항을 낮추고 동작 전압을 낮춘 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form an oxide layer composed of a plurality of islands on the p-type nitride semiconductor layer spaced apart from each other, and then to form a bonding layer of a metal material on the p-type nitride semiconductor layer on which the oxide layer is not formed. The present invention provides a nitride based light emitting diode having a low contact resistance and a low operating voltage, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제 1실시예는, 기판 상부에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고;In a first embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention, a buffer layer, an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially stacked on the substrate;
상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고;Mesa is etched from the p-type nitride semiconductor layer to a portion of the n-type nitride semiconductor layer, and oxide layers formed of a plurality of islands are spaced apart from each other on the p-type nitride semiconductor layer;
상기 산화물층의 상부와 상기 산화물층이 형성되어 있지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층이 형성되어 있고, 상기 접합층 상부에 반사막이 접합되어 있고;A bonding layer is formed on top of the oxide layer and on a p-type nitride semiconductor layer on which the oxide layer is not formed, and a reflective film is bonded on the bonding layer;
상기 반사막 상부의 일정 영역에는 p-전극이 형성되어 있고, 상기 메사 식각 되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.A p-electrode is formed in a predetermined region above the reflective film, and an n-electrode is formed on the n-type nitride semiconductor layer exposed by the mesa etching.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제 2실시예는, 기판 상부에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고;According to a second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention, a buffer layer, an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially stacked on the substrate;
상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고;A mesa is etched from the p-type nitride semiconductor layer to a portion of the n-type nitride semiconductor layer, and an oxide layer formed of a plurality of islands is spaced apart from each other on the p-type nitride semiconductor layer;
상기 산화물층이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층 상부에는 투명 전극이 형성되어 있고, 상기 투명 전극과 상기 산화물층 상부의 일정 영역에는 p-전극이 형성되어 있고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.A transparent electrode is formed on the p-type nitride semiconductor layer where the oxide layer is not formed, and a p-electrode is formed on a portion of the transparent electrode and the oxide layer, and n is exposed by the mesa etching. An n-electrode is formed on the type nitride semiconductor layer.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제 3실시예는, n형 질화물 반도체층 하부에 활성층, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 형성되어 있고;In a third embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention, an active layer and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially formed below the n-type nitride semiconductor layer;
상기 p형 질화물 반도체층 하부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층이 상호 이격되어 형성되어 있고, 상기 산화물층의 하부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 하부에는 접합층이 형성되어 있으며;An oxide layer composed of a plurality of islands is formed below the p-type nitride semiconductor layer, and a bonding layer is formed below the oxide layer and the p-type nitride semiconductor layer under which the oxide layer is not formed;
상기 접합층 하부에 반사막이 접합되어 있고, 상기 반사막 하부에는 도전성 지지기판이 형성되어 있고, 상기 n형 질화물 반도체층 상부에는 n-전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.A reflective film is bonded under the bonding layer, a conductive support substrate is formed under the reflective film, and an n-electrode is formed on the n-type nitride semiconductor layer.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예에 따른 제조방법은, 기판 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa)식각하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계와, 상기 산화물층 상부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층을 형성하는 단계와, 상기 접합층 상부에 반사막을 형성하는 단계와, 상기 반사막 상부에 p-전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층의 상부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing method according to the first embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention, the step of sequentially forming a buffer layer, n-type nitride semiconductor layer, active layer, p-type nitride semiconductor layer on the substrate, and the p-type nitride semiconductor layer Mesa etching to a portion of the n-type nitride semiconductor layer, and forming an oxide layer formed of a plurality of islands on the p-type nitride semiconductor layer spaced apart from each other, the top of the oxide layer and the oxide Forming a junction layer on the p-type nitride semiconductor layer, on which the layer is not formed, forming a reflection layer on the junction layer, and forming a p-electrode on the reflection layer, and n-exposed by the mesa etching process. And forming an n-electrode on top of the type nitride semiconductor layer.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예에 따른 제조방법은, 기판 상에 버퍼층, n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층에서 상기 n형 질화물 반도체층의 일부분까지 메사(Mesa)식각하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계와, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 산화물층과 상기 투명 전극 상부의 일정 영역에 p-전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층 상부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing method according to the second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention, the step of sequentially forming a buffer layer, n-type nitride semiconductor layer, active layer, p-type nitride semiconductor layer, and the p-type nitride semiconductor layer Mesa etching to a portion of the n-type nitride semiconductor layer, forming an oxide layer formed of a plurality of islands on the p-type nitride semiconductor layer spaced apart from each other, and the oxide layer is not formed forming a transparent electrode on the p-type nitride semiconductor layer, and forming a p-electrode on a portion of the oxide layer and the transparent electrode, and n-electrode on the n-type nitride semiconductor layer exposed by the mesa etching process. Characterized in that it comprises a step of forming.
본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예에 따른 제조방법은, 기판 상부에 n형 질화물 반도체층, 활성층, p형 질화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성하는 단계와, 상기 산화물층 상부와 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상부에 접합층을 형성하는 단계와, 상기 접합층 상부에 반사막을 형성하고, 상기 반사막 상부에 도전성 지지기판을 형성하는 단계와, 상기 기판을 상기 n형 질화물 반도체층으로부터 분리시키는 단계와, 상기 n형 질화물 반도체층 하부에 n-전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the manufacturing method according to the third embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention, the step of sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, a p-type nitride semiconductor layer on the substrate, and on the p-type nitride semiconductor layer Forming an oxide layer composed of a plurality of islands spaced apart from each other, forming a bonding layer on the oxide layer and on the p-type nitride semiconductor layer on which the oxide layer is not formed, and forming a reflective film on the bonding layer. Forming a conductive support substrate on the reflective film, separating the substrate from the n-type nitride semiconductor layer, and forming an n-electrode below the n-type nitride semiconductor layer. It is characterized by.
이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 질화물계 발광 다이오드 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.Hereinafter, the nitride-based light emitting diode of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 8. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상부에 버퍼층(110), n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130), p형 질화물 반도체층(140)이 순차적으로 적층되어 있고,As shown in the drawing, the
상기 p형 질화물 반도체층(140)에서 상기 n형 질화물 반도체층(120)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(150)이 상호 이격하여 형성되어 있고,Mesa etching is performed from the p-type
상기 산화물층(150)의 상부와 상기 산화물층(150)이 형성되어 있지 않은 p형 질화물 반도체층(140) 상부에 접합층(160)이 형성되어 있고, 상기 접합층(160) 상부에 반사막(170)이 접합되어 있고,A
상기 반사막(170) 상부의 일정 영역에는 p-전극(180)이 형성되어 있고, 상기 메사 식각 되어 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 상부에는 n-전극(190)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.The p-
이와 같이 구성된 질화물계 발광 다이오드에 있어서, 상기 기판(100)은 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 등을 사용하며, 특히 사파이어 기판이 대표적으로 사용된다. 이는 상기 기판(100) 상에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정 구조와 동일하면서 격자 정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문이다.In the nitride-based light emitting diode configured as described above, the
상기 버퍼층(110)은 상기 기판(100)과 기판(100)상에 형성되는 n형 질화물 반도체층(120)과의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위해 형성되는 것으로, 저온 성장 GaN층 또는 AlN층이 사용된다.The
상기 n형 질화물 반도체층(120)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 임)을 갖는 n-도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 특히 GaN가 널리 사용된다.The n-type
상기 활성층(130)은 양자 우물(Quantum Well) 구조를 가지며, GaN 또는 InGaN으로 이루어질 수 있다.The
상기 p형 질화물 반도체층(140)은 상기 n형 질화물 반도체층(120)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1 임)을 갖는 질화물 반도체 물질로 이루어지며, p-도핑된다.The p-type
여기서, 상기 버퍼층(110), n형 질화물 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등과 같은 증착 공정을 사용하여 성장시킨다.The
상기 산화물층(150)은 상기 p형 질화물 반도체층(140) 상부에 복수개의 섬이 상호 이격되어 형성되는데, 여기서 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있다.The
상기 산화물층(150)을 이루는 산화물은 ITO 및 ZnO를 포함하는 TCO(Transparent Conducting Oxide)로 이루어진다.The oxide forming the
상기 접합층(160)은 상기 p형 질화물 반도체(140) 및 상기 산화물층(150)과 상기 반사막(170) 사이의 접착력을 높이기 위해 형성하는 것으로서, 상기 접합층(160)으로는 Ti(티타늄), W(텅스텐), Ni(니켈) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 상기 접합층(160)은 1 ~ 10 ㎚의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The
상기 반사막(170)은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어진다. 상기 반사막(170)은 상기 활성층(130)에서 발생하는 광을 외부로 반사시키는 역할을 한다.The
즉, 상기 반사막(170)은 활성층(130)으로부터 방출된 빛이 소자 내부에서 감쇄됨으로써 발광 다이오드의 광량이 감소하는 것을 방지하기 위한 것이다.That is, the
이와 같이, p형 질화물 반도체층(140) 상에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(150)을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층(150)이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층(140) 상에 접합층(160)을 형성하게 되면, 상기 산화물층(150)은 투명 전극으로서 역할을 하게 되어 소자의 발광 효율을 높일 수 있고, 상기 p-전극(180)으로부터 금속 물질로 이루어지는 상기 반사막(170)과 접합층(160)을 통하여 전류가 흐르게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 오믹 컨택을 형성할 수 있게 되며, 그로 인해 소자의 동작 전압이 낮아지게 된다.As such, after the oxide layers 150 formed of a plurality of islands are formed on the p-type
도 3은 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제1 실시예를 나타낸 평면도이다. 여기서는 편의상 반사막과 p-전극이 형성되기 전의 상태를 나타내었다.3 is a plan view showing a first embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention. For convenience, the state before the reflection film and the p-electrode is formed is shown.
이에 도시된 바와 같이, p형 질화물 반도체층(미도시) 상부에 사각형 형상의 산화물층(150)이 일정한 간격을 두고 상호 이격되어 형성되어 있으며,As shown in the drawing, a
상기 p형 질화물 반도체층 상부의 산화물층(150)이 형성되지 않은 영역에는 Ti, W, Ni 등으로 이루어지는 접합층(160)이 형성되어 있고, 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(120) 상부에는 n-전극(190)이 형성되어 있다.A
여기서, p-전극(미도시)을 통해 유입된 전류는 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있는 상기 접합층(160)을 통해서 활성층으로 주입되게 된다.Here, the current flowing through the p-electrode (not shown) is injected into the active layer through the
따라서, 전류가 활성층에 균일하게 퍼져서 주입되므로 전류 확산(current spreading) 효과를 증가시키게 되어 발광 다이오드의 고출력 동작을 하게 될 때 소자의 효율을 향상시키는 효과가 있다.Therefore, since the current is uniformly spread and injected into the active layer, the current spreading effect is increased, thereby improving the efficiency of the device when the high power operation of the light emitting diode is performed.
도 4는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상부에 버퍼층(210), n형 질화물 반도체층 (220), 활성층(230), p형 질화물 반도체층(240)이 순차적으로 적층되어 있고,4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention. As shown in the drawing, the
상기 p형 질화물 반도체층(240)에서 상기 n형 질화물 반도체층(220)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에는 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(250)이 상호 이격하여 형성되어 있고,A mesa is etched from the p-type
상기 산화물층(250)이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에는 투명 전극(260)이 형성되어 있고, 상기 투명 전극(260)과 상기 산화물층(250) 상부의 일정 영역에는 p-전극(270)이 형성되어 있고, 상기 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(220) 상부에는 n-전극(280)이 형성된 구조를 가지고 있다.A
여기서, 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에 복수개의 섬이 상호 이격되어 형성되는 산화물층(250)은 ITO 및 ZnO를 포함하는 TCO(Transparent Conducting Oxide)로 이루어지며, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있다.Here, the
상기 투명 전극(260)은 활성층(230)에서 방출되는 빛의 흡수를 최대한 줄이기 위해 상기 산화물층(250)이 형성되어 있지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상부에 형성되며, 금속 물질인 Ni/Au의 이중층으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예에 있어서, 상기 p-전극(270)을 통해 유입되는 전류는 상기 p형 질화물 반도체층(240) 상 부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있으며, 금속 물질인 Ni/Au의 이중층으로 이루어지는 투명 전극(260)을 통하여 상기 활성층(230)에 널리 퍼져 공급되게 된다.In the second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention configured as described above, the current flowing through the p-
즉, 여기서는 상기 투명 전극(260)을 금속 물질인 Ni/Au의 이중층으로 형성함으로써, 상기 p형 질화물 반도체(240)와의 접촉 저항을 낮추어 준다.In other words, the
도 5는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, n형 질화물 반도체층(300) 하부에 활성층(310), p형 질화물 반도체층(320)이 순차적으로 형성되어 있고,5 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention. As shown in the drawing, an
상기 p형 질화물 반도체층(320) 하부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(330)이 상호 이격하여 형성되어 있고, 상기 산화물층(330)의 하부와 상기 산화물층(330)이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층(320) 하부에는 접합층(340)이 형성되어 있으며,An
상기 접합층(340) 하부에 반사막(350)이 접합되어 있고, 상기 반사막(350) 하부에는 도전성 지지기판(360)이 형성되어 있고, 상기 n형 질화물 반도체층(300) 상부에는 n-전극(370)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다.A
여기서, 상기 도전성 지지기판(360)은 p-전극으로서의 역할을 하게 되므로 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.Since the
이 경우, 도 2에 도시된 발명과 같은 효과를 거둘 수 있으며, 게다가 p-전극과 n-전극이 수직한 구조로 형성되므로 전류의 흐름이 양호하여 동작 전압을 낮추어주며 활성층(310)에서의 전류의 균일도가 좋은 특성을 가지게 된다.In this case, the same effect as the invention shown in FIG. 2 can be obtained, and in addition, since the p-electrode and the n-electrode are formed in a vertical structure, the flow of current is good to lower the operating voltage and the current in the
더우기, 상기 n-전극(370)을 형성하기 위해 상기 활성층(310)의 일부 영역을 제거할 필요가 없으며, 그로 인해 발광 면적을 넓힐 수 있어 발광 효율이 증가되게 된다.In addition, it is not necessary to remove a portion of the
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 질화물 발광 다이오드의 제 1실시예의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(400) 상에 버퍼층(410), n형 질화물 반도체층(420), 활성층(430), p형 질화물 반도체층(440)을 순차적으로 적층한다(도 6a).6A to 6F are sectional views showing the manufacturing method of the first embodiment of the nitride light emitting diode of the present invention. As shown in the figure, first, the
다음으로, 상기 p형 질화물 반도체층(440)에서 상기 n형 질화물 반도체층(420)의 일부분까지 메사(Mesa)식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(420)의 일부를 노출시킨다(도 6b).Next, a portion of the n-type
이어서, 상기 p형 질화물 반도체층(440) 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(450)을 상호 이격하여 형성한다(도 6c).Subsequently, an
여기서, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있으며, 상기 산화물층(450)은 ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, TCO(Transparent Conducting Oxide) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진다.Here, the islands may be formed in various shapes such as a stripe type, a mesa type, a hexagonal shape, a square shape, a convex lens type, and the
그 후, 상기 산화물층(450)의 상부와 상기 산화물층(450)이 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(440)의 상부에 접합층(460)을 형성한다(도 6d). Thereafter, a
여기서, 상기 접합층(460)은 Ti, W, Ni 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 상기 접합층(460)은 10 ~ 30 Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Here, the
다음으로, 상기 접합층(460) 상부에 반사막(470)을 형성한다(도 6e). 상기 반사막(470)은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어진다. Next, a
이어서, 상기 반사막(470) 상부에 p-전극(480)을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(420)의 상부에 n-전극(490)을 형성한다(도 6f).Subsequently, a p-
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제2 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(500) 상에 버퍼층(510), n형 질화물 반도체층(520), 활성층(530), p형 질화물 반도체층(540)을 순차적으로 적층한다(도 7a).7A to 7E are sectional views showing the manufacturing method of the second embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention. As shown in the drawing, first, the
다음으로, 상기 p형 질화물 반도체층(540)에서 상기 n형 질화물 반도체층(520)의 일부분까지 메사(Mesa)식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(520)의 일부를 노출시킨다(도 7b).Next, a portion of the n-type
이어서, 상기 p형 질화물 반도체층(540) 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(550)을 상호 이격하여 형성한다(도 7c). 여기서, 상기 섬의 형상은 스트라이프(stripe)형, 메사(mesa)형, 육각형, 사각형, 볼록 렌즈형 등 다양하게 형성할 수 있다.Subsequently, an
그 후, 상기 산화물층(550)이 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(540) 상부에 투명 전극(560)을 형성한다(도 7d). 여기서, 상기 투명 전극(560)은 Ni/Au 의 이중층으로 이루어지는 것이 바람직하다.Thereafter, a
다음으로, 상기 투명 전극(560)과 상기 산화물층(550) 상부의 일정 영역에 p-전극(570)을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(520)의 상부에 n-전극(580)을 형성한다(도 7e).Next, a p-
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 질화물계 발광 다이오드의 제3 실시예의 제조방법을 나타낸 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(600) 상에 n형 질화물 반도체층(610), 활성층(620), p형 질화물 반도체층(630)을 순차적으로 형성한다(도 8a).8A to 8F are sectional views showing the manufacturing method of the third embodiment of the nitride-based light emitting diode of the present invention. As shown in the drawing, first, an n-type
다음으로, 상기 p형 질화물 반도체층(630) 상부에 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층(640)을 상호 이격하여 형성한다(도 8b).Next, an
그 후, 상기 산화물층(640)의 상부와 상기 산화물층(640)이 형성되지 않은 상기 p형 질화물 반도체층(630) 상부에 접합층(650)을 형성한다(도 8c). 여기서, 상기 접합층(650)은 Ti(티타늄), W(텅스텐), Ni(니켈) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 1 ~ 10 ㎚의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Thereafter, a
이어서, 상기 접합층(650) 상부에 반사막(660)을 형성하고, 상기 반사막(660) 상부에 도전성 지지기판(670)을 형성한다(도 8d).Subsequently, a
여기서, 상기 반사막(660)은 Ag, Al, Au, Ni, Ti 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 상기 금속 중에서 선택된 2 이상의 금속들의 합금으로 이루어진다.Here, the
그리고, 상기 도전성 지지기판(670)은 여기서, p-전극의 역할을 하게 되므로, 전기 전도도가 우수한 금속을 사용하며, 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발 산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 금속을 사용한다.In addition, since the
따라서, 상기 도전성 지지막(670)으로는 금(Au), 구리(Cu), 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 어느 하나의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.Accordingly, the
다음으로, 상기 기판(600)을 상기 n형 질화물 반도체층(610)으로부터 분리시킨다(도 8e). 여기서, 상기 기판(600)의 제거는 엑시머 레이저 등을 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off : LLO)의 방법으로 할 수도 있으며, 건식 및 습식 식각의 방법으로 할 수도 있다.Next, the
특히, 상기 기판(600)의 제거는 레이저 리프트 오프 방법으로 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 기판(600)에 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 상기 기판(600)과 상기 n형 질화물 반도체층(610)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 상기 n형 질화물 반도체층(610)의 계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(600)의 분리가 일어난다.In particular, the
상기 레이저 리프트 오프 공정을 수행한 후, 상기 n형 질화물 반도체층(610)의 거칠어진 표면을 ICP/RIE(Inductively Coupled Plasma/Reactive Ion Etching) 방식으로 연마하는 공정을 수행할 수 있다.After performing the laser lift-off process, the roughened surface of the n-type
그 후, 상기 n형 질화물 반도체층(610) 하부에 n-전극(680)을 형성한다(도 8f).Thereafter, an n-
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It will be readily apparent to one of ordinary skill in the art that it can be used.
본 발명에 의하면, p형 질화물 반도체층 복수개의 섬으로 이루어진 산화물층을 상호 이격하여 형성한 후, 상기 산화물층이 형성되지 않은 p형 질화물 반도체층 상에 접합층을 형성함으로써, 상기 산화물층이 투명 전극으로서 역할을 하게 되어 소자의 발광 효율을 높일 수 있고, p-전극으로부터 금속 물질인 반사막과 접합층을 통하여 전류가 흐르게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 오믹 컨택을 형성할 수 있게 되며, 동작 전압을 낮추게 되는 효과가 있다.According to the present invention, the oxide layer is transparent by forming an oxide layer composed of a plurality of islands spaced apart from each other, and then forming a bonding layer on the p-type nitride semiconductor layer on which the oxide layer is not formed. It acts as an electrode to increase the luminous efficiency of the device, the current flows from the p-electrode through the reflective film and the bonding layer of the metal material to form a ohmic contact because the contact resistance is lowered, lowering the operating voltage It is effective.
그리고, p-전극을 통해 유입된 전류가 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 전체적으로 퍼져서 형성되어 있는 상기 접합층을 통해서 활성층에 균일하게 주입되므로 전류 확산 효과를 증가시키게 되어 소자의 발광 효율을 향상시키는 효과가 있다.In addition, since the current flowing through the p-electrode is uniformly injected into the active layer through the bonding layer formed on the p-type nitride semiconductor layer as a whole, the current diffusion effect is increased, thereby improving the luminous efficiency of the device. There is.
또한, 상기 산화물층을 복수개의 섬이 상호 이격되어 형성되게 함으로써, 표면 텍스처링(Surface Texturing)의 역할을 하게 되어 광 적출 효율을 향상시키는 효과가 있다.In addition, by forming a plurality of islands spaced apart from each other, the oxide layer serves as surface texturing, thereby improving light extraction efficiency.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20050097099A KR101132885B1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Nitride light emitting diode and fabricating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20050097099A KR101132885B1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Nitride light emitting diode and fabricating method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070041203A KR20070041203A (en) | 2007-04-18 |
| KR101132885B1 true KR101132885B1 (en) | 2012-04-03 |
Family
ID=38176708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20050097099A KR101132885B1 (en) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | Nitride light emitting diode and fabricating method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101132885B1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101305746B1 (en) * | 2010-02-09 | 2013-09-06 | 엘지이노텍 주식회사 | Semiconductor light emitting device |
| KR101633814B1 (en) * | 2010-09-03 | 2016-06-27 | 엘지이노텍 주식회사 | light emitting device |
| KR20120081506A (en) | 2011-01-11 | 2012-07-19 | 삼성전자주식회사 | Vertical light emitting device |
| KR102111140B1 (en) * | 2013-08-30 | 2020-05-14 | 서울바이오시스 주식회사 | Light emitting diode and method of fabricating the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030089574A (en) * | 2002-05-16 | 2003-11-22 | 시로 사카이 | Gallium Nitride-Based Compound Semiconductor |
| KR20050031602A (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-06 | 엘지전자 주식회사 | Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| KR20050032159A (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | 삼성전기주식회사 | Gallium nitride based semiconductor light emitting diode and method of producing the same |
-
2005
- 2005-10-14 KR KR20050097099A patent/KR101132885B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030089574A (en) * | 2002-05-16 | 2003-11-22 | 시로 사카이 | Gallium Nitride-Based Compound Semiconductor |
| KR20050031602A (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-06 | 엘지전자 주식회사 | Nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same |
| KR20050032159A (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | 삼성전기주식회사 | Gallium nitride based semiconductor light emitting diode and method of producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070041203A (en) | 2007-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7732822B2 (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
| KR100599012B1 (en) | Light emitting diode having a thermal conductive substrate and method of fabricating the same | |
| US6992331B2 (en) | Gallium nitride based compound semiconductor light-emitting device | |
| KR101007139B1 (en) | Light emitting device and method for fabricating the same | |
| US10014442B2 (en) | Method for manufacturing vertical type light emitting diode, vertical type light emitting diode, method for manufacturing ultraviolet ray light emitting diode, and ultraviolet ray light emitting diode | |
| JP2009502043A (en) | Blue light-emitting diode with uneven high refractive index surface for improved light extraction efficiency | |
| KR101154750B1 (en) | Light emitting device and method for fabricating the same | |
| KR20110077707A (en) | Vertical light emitting diode and manufacturing method of the same | |
| US20160365496A1 (en) | Light-emitting device | |
| WO2017101522A1 (en) | Light emitting diode and method for manufacturing same | |
| KR101132885B1 (en) | Nitride light emitting diode and fabricating method thereof | |
| KR100663016B1 (en) | Light emitting diode of vertical electrode type and fabricating method thereof | |
| KR101073249B1 (en) | Light emitting diode of vertical electrode type and fabricating method thereof | |
| KR101008268B1 (en) | Vertical Light Emitting Diode and manufacturing method of the same | |
| KR101239852B1 (en) | GaN compound semiconductor light emitting element | |
| KR100699056B1 (en) | Light emitting diode having a plurality of light emitting cells and mehod for fabricating the same | |
| KR101534846B1 (en) | fabrication of vertical structured light emitting diodes using group 3 nitride-based semiconductors and its related methods | |
| KR100751632B1 (en) | Light emitting device | |
| KR100992728B1 (en) | Light emitting device and method for fabricating the same | |
| KR20140145742A (en) | Light emitting device, and lighting system | |
| KR101805301B1 (en) | Ultraviolet Light-Emitting Diode with p-type ohmic contact electrode pattern to enhance the light extraction | |
| KR101220407B1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| KR102426781B1 (en) | Semiconductor device and light emitting module having thereof | |
| KR100691123B1 (en) | Method for fabricating light emitting diode of vertical electrode type | |
| KR100585918B1 (en) | Electrode of GaN-based semiconductor LED |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141223 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161214 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171212 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181210 Year of fee payment: 8 |