KR101323657B1 - Semiconductor Light Emitting Diode and Method for Manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 전극, 상기 금속 전극 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 n형 클래딩, 상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부, 상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 p형 클래딩 상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부 및 상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 발광 다이오드를 제공한다.The present invention provides an n-type cladding comprising a metal electrode, a pillar support portion formed of an n-type semiconductor material on the metal electrode, and a pillar portion formed in a plurality of pillar shapes of an n-type semiconductor material on the pillar support portion, and an upper surface of the pillar portion; Conformally formed to surround the side, and conformally formed on the column support between the pillar portion, the active portion is stacked alternately with the quantum well layer and the barrier layer, surrounded by the p-type semiconductor material Formed p-type cladding An insulating material is filled in a region where the stepped portion of the p-type cladding exists to flatten the p-type cladding, and a transparent electrode formed of a transparent conductive material on the p-type cladding and the filling portion. It provides a semiconductor light emitting diode comprising.
Description
본 발명은 가시광선이나 자외선 파장의 빛을 발광하는 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기둥부와 기둥지지부를 포함하는 클래딩을 형성하고, 기둥부와 기둥지지부를 따라서 활성층을 컨포멀(conformal)하게 형성함으로써 유효 발광 면적을 효과적으로 증가시킬 수 있는 반도체 발광 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting diode that emits light of visible or ultraviolet wavelengths, and to a method of manufacturing the same. More specifically, a cladding including a pillar portion and a pillar support portion is formed, and an active layer is formed along the pillar portion and the pillar support portion. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting diode and a method for manufacturing the same, which can effectively increase the effective light emitting area by forming conformally.
최근 GaN에 Al 또는 In을 첨가한 반도체 발광 다이오드(LED : light emitting diode)는 에너지 절약을 극대화시킬 수 있는 차세대 발광소자로 각광받고 있으며, 그 영역이 가시광선 및 자외선 스펙트럼까지 응용이 확대되고 있다.Recently, light emitting diodes (LEDs) in which Al or In are added to GaN have been spotlighted as next-generation light emitting devices capable of maximizing energy saving, and their applications are expanding to the visible and ultraviolet spectrums.
상술한 반도체 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시키기 위하여 빛을 방출하는 활성층을 다중 양자 우물(multi quantum well) 구조로 형성시키는 방법이 한국특허 공개 제 10-2010-0006547호에 제안되었다. 그런데 상술한 문헌에 기재된 반도체 발광 다이오드는 발광 면적 손실을 감소시키기 위한 것으로서, 유효 발광 면적을 충분히 확보하기가 어려웠고, 후속 연구에서 유효 발광 면적을 효과적으로 증가시킬 수 있는 다양한 반도체 발광 다이오드 구조가 제안되었으나, 활성층에 크랙(crack)이 발생하거나, 장시간 사용시 반도체 발광 다이오드의 열발생으로 인하여 에어 갭(air gap)내의 산소와 반응을 통해 산화됨으로써, 발광효율이 감소될 수 있는 문제점이 있었다.
In order to improve the light emitting efficiency of the semiconductor light emitting diode described above, a method of forming an active layer that emits light into a multi quantum well structure has been proposed in Korean Patent Publication No. 10-2010-0006547. However, the semiconductor light emitting diodes described in the above-mentioned documents are for reducing the light emitting area loss, and it is difficult to secure an effective light emitting area sufficiently, and in subsequent studies, various semiconductor light emitting diode structures capable of effectively increasing the effective light emitting area have been proposed. Cracks occur in the active layer or are oxidized through reaction with oxygen in an air gap due to heat generation of the semiconductor light emitting diode when used for a long time, thereby reducing the luminous efficiency.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기둥부와 기둥지지부를 포함하는 클래딩을 형성하고, 기둥부와 기둥지지부를 따라서 활성층을 컨포멀(conformal)하게 형성함으로써 유효 발광 면적을 효과적으로 증가시킬 수 있으면서도, 클래딩에 단차가 발생되는 영역에 충진부를 형성함으로써, 에어 갭(air gap)을 없앨 수 있어 활성층에 크랙(crack)이 발생할 위험이 낮고, 에어 갭 내부의 산소에 의한 산화가능성을 예방함으로써, 신뢰도를 효과적으로 향상시킬 수 있는 반도체 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, the technical problem to be achieved by the present invention is to form a cladding comprising a pillar portion and a pillar support, and conformal to the active layer along the pillar and pillar support ( By forming a conformal shape, the effective light emitting area can be effectively increased, while the filling portion is formed in the area where the step is generated in the cladding, thereby eliminating an air gap, thereby reducing the risk of cracking in the active layer. It is to provide a semiconductor light emitting diode which can effectively improve the reliability by preventing the possibility of oxidation by oxygen inside the air gap.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상술한 반도체 발광 다이오드를 용이하게 제조할 수 있는 반도체 발광 다이오드의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor light emitting diode which can easily manufacture the above-described semiconductor light emitting diode.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 금속 전극, 상기 금속 전극 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 n형 클래딩, 상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부, 상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 p형 클래딩, 상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부 및 상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 형성된 투명 전극을 포함하며, 상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성된다.In order to achieve the above object, the semiconductor light emitting diode according to the first embodiment of the present invention includes a metal electrode, a pillar support formed of an n-type semiconductor material on the metal electrode, and a plurality of n-type semiconductor materials on the pillar support. An n-type cladding comprising a pillar portion formed in the shape of a pillar, is conformally formed surrounding the top and side surfaces of the pillar portion, and conformally formed on the pillar support portion between the pillar portions, the quantum well layer and the barrier layer are An active material stacked alternately, a p-type cladding surrounding the active part and conformally formed of a p-type semiconductor material, and a filling part to fill the region of the p-type cladding with an insulating material filled in an area where the step of the p-type cladding exists And a transparent electrode formed of a transparent conductive material on the p-type cladding and the filling part, wherein the pillar part and the pillar support part are integrally formed. Is formed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 투명 전극, 상기 투명 전극 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 n형 클래딩, 상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부, 상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 p형 클래딩, 상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부 및 상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 반사 도전 물질로 형성된 금속 전극을 포함하며, 상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성된다.In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting diode according to a second embodiment of the present invention includes a transparent electrode, a pillar support formed of an n-type semiconductor material on the transparent electrode, and an n-type semiconductor material on the pillar support. An n-type cladding comprising a pillar portion formed in the shape of a pillar, is conformally formed surrounding the top and side surfaces of the pillar portion, and conformally formed on the pillar support portion between the pillar portions, the quantum well layer and the barrier layer are An active material stacked alternately, a p-type cladding surrounding the active part and conformally formed of a p-type semiconductor material, and a filling part to fill the region of the p-type cladding with an insulating material filled in an area where the step of the p-type cladding exists And a metal electrode formed of a reflective conductive material on the p-type cladding and the filling portion, wherein the pillar portion and the pillar support portion are integrally formed. Is formed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 금속 전극, 상기 금속 전극 상에 p형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 p형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 p형 클래딩, 상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부, 상기 활성부를 둘러싸며 n형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 n형 클래딩, 상기 n형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 n형 클래딩을 평탄화시키는 충진부 및 상기 n형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 형성된 투명 전극을 포함하며, 상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성된다.In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting diode according to a third embodiment of the present invention includes a metal electrode, a pillar support formed of a p-type semiconductor material on the metal electrode, and a plurality of p-type semiconductor materials on the pillar support. A p-type cladding comprising a pillar portion formed in the shape of a pillar, is formed conformally surrounding the upper surface and the side of the pillar portion, is conformally formed on the pillar support between the pillar portion, the quantum well layer and the barrier layer is An active material stacked alternately, an n-type cladding that is conformally formed of an n-type semiconductor material surrounding the active part, and an insulating material is filled in an area in which a step difference exists between the n-type cladding to flatten the n-type cladding And a transparent electrode formed of a transparent conductive material on the n-type cladding and the filling part, wherein the pillar part and the pillar support part are integrally formed. Is formed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 투명 전극, 상기 투명 전극 상에 p형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 p형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 p형 클래딩, 상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부, 상기 활성부를 둘러싸며 n형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 n형 클래딩, 상기 n형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 n형 클래딩을 평탄화시키는 충진부 및 상기 n형 클래딩 및 상기 충진부 상에 반사 도전 물질로 형성된 금속 전극을 포함하며, 상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성된다.In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention includes a transparent electrode, a pillar support formed of a p-type semiconductor material on the transparent electrode, and a plurality of p-type semiconductor materials on the pillar support. A p-type cladding comprising a pillar portion formed in the shape of a pillar, is formed conformally surrounding the upper surface and the side of the pillar portion, is conformally formed on the pillar support between the pillar portion, the quantum well layer and the barrier layer is An active material stacked alternately, an n-type cladding that is conformally formed of an n-type semiconductor material surrounding the active part, and an insulating material is filled in an area in which a step difference exists between the n-type cladding to flatten the n-type cladding And a metal electrode formed of a reflective conductive material on the n-type cladding and the filling part, wherein the pillar part and the pillar support part are integrally formed. Is formed.
상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 제조 방법은 반도체 기판 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 n형 클래딩을 형성하는 단계, 상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 양자우물층과 장벽층을 교대로 적층하고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 양자우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 활성부를 형성하는 단계, 상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 p형 클래딩을 형성하는 단계, 상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질을 충진하여 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부를 형성하는 단계, 상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 투명 전극을 형성하는 단계 및 상기 기둥부가 형성되지 않은 기둥지지부의 저면에 반사 도전 물질로 금속 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성된다.
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a pillar support portion formed of an n-type semiconductor material on a semiconductor substrate, and a plurality of n-type semiconductor materials on the pillar support portion. Forming an n-type cladding including a pillar portion formed in a pillar shape, and alternately stacking a quantum well layer and a barrier layer around the top and side surfaces of the pillar portion, and forming a conduit on the pillar support portion between the pillar portions. Forming an active part by alternately stacking a quantum well layer and a barrier layer alternately, forming a p-type cladding conformally to a p-type semiconductor material surrounding the active part, and having a stepped portion of the p-type cladding Filling an insulating material to form a filling portion to planarize the p-type cladding, wherein the p-type cladding and the fill portion are transparent Forming a transparent electrode with a conductive material and forming a metal electrode with a reflective conductive material on a bottom surface of the pillar support portion on which the pillar portion is not formed, wherein the pillar portion and the pillar support portion are integrally formed.
본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 다이오드는 기둥부와 기둥지지부를 포함하는 클래딩을 형성하고, 기둥부와 기둥지지부를 따라서 활성층을 컨포멀(conformal)하게 형성함으로써 유효 발광 면적을 효과적으로 증가시킬 수 있으면서도, 클래딩에 단차가 발생되는 영역에 충진부를 형성함으로써, 활성층에 크랙(crack)이 발생할 위험이 낮고, 에어 갭 내부의 산소에 의한 산화될 위험을 예방할 수 있으며, 신뢰도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.The semiconductor light emitting diode according to the embodiments of the present invention may effectively increase the effective light emitting area by forming a cladding including a pillar portion and a pillar support portion, and forming an active layer conformally along the pillar portion and the pillar support portion. In addition, by forming the filling part in the area where the step is generated in the cladding, the risk of cracking in the active layer is low, the risk of oxidation by oxygen in the air gap can be prevented, and the reliability can be effectively improved.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 다이오드의 제조 방법은 상술한 반도체 발광 다이오드를 용이하게 제조할 수 있다.
In addition, the method of manufacturing a semiconductor light emitting diode according to embodiments of the present invention can easily manufacture the above-described semiconductor light emitting diode.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 제조 공정을 도시한 단면도들.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 사시도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 단면도.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 사시도.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 단면도.1 is a perspective view of a semiconductor light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.
3A to 3F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a semiconductor light emitting diode according to a second embodiment of the present invention;
5 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a semiconductor light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
8 is a perspective view of a semiconductor light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a semiconductor light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 금속 전극(41100), n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226), 활성부(41300), p형 클래딩(41400), 충진부(41600) 및 투명 전극(41500)을 포함하여 구성될 수 있다.1 and 2, the semiconductor light emitting diode according to the first embodiment of the present invention, the
n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)은 금속 전극(41100) 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부(41210)와, 기둥지지부(41210) 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)를 포함하며, 이러한 n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)은 n형 GaN로 형성될 수 있다.The n-type cladding (41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) has a pillar support portion (41010) formed of an n-type semiconductor material on the metal electrode (41100), and an n-type semiconductor material on the pillar support portion (41210). Column portion formed by a plurality of pillars (41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226), such n-type cladding (41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) is n-type GaN Can be formed.
한편, 활성부(41300)는 기둥부(41221, 41222, 1223, 41224, 41225, 41226)를 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) 사이의 기둥지지부(41210) 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된다.On the other hand, the
구체적으로, 활성부(41300)는 AlGaN 양자우물층과 AlGaN 장벽층이 교대로 적층되며, 필요에 따라서는 AlGaN 양자우물층과 AlGaN 장벽층이 교대로 다수 적층될 수 있다.In detail, the
또한, p형 클래딩(41400)은 활성부(41300)의 상면과 측면을 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성되며, 이러한 p형 클래딩(41400)은 p형 GaN로 형성될 수 있다.In addition, the p-
한편, 충진부(41600)는 p형 클래딩(41400)의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 p형 클래딩(41400)을 평탄화시키며, 구체적으로, 충진부(41600)는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG(silicate on glass) 또는 PSG(phospho silicate glass) 등으로 형성될 수 있다.On the other hand, the
한편, 투명 전극(41500)은 ITO나 FTO 등의 투명 도전 물질로 p형 클래딩(41400) 및 충진부(41600) 상에 형성된다.Meanwhile, the
이하에서는 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드의 제조 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor light emitting diode according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3F.
먼저, 도 3a에 도시된 것처럼, 사파이어같은 반도체 기판(41000) 상에 n형 반도체 물질로 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등을 이용하여 n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)의 기둥지지부(41210)를 형성한다. 여기에서, n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)의 기둥지지부(41210)는 n형 GaN으로 형성될 수 있다.First, as shown in FIG. 3A, an n-
다음으로, 기둥지지부(41210) 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)의 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)를 형성한다. 여기에서, n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)의 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)는 n형 GaN으로 형성될 수 있다.Next, the
구체적으로 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등을 이용하여 벌크를 형성하고 식각법 등을 이용하여 다수의 기둥 모양을 형성한다.Specifically, the bulk is formed using atomic layer deposition (ALD), and the like, and a plurality of pillar shapes are formed by etching.
다른 방법으로는 기둥지지부(41210) 상에 PR(Photo Resist) pattern 등을 이용하여 n형 반도체 물질의 일부만 상부에 드러나도록 하고, 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등을 이용하여 상부에 드러난 n형 반도체 물질 상에 다시 n형 반도체 물질을 선택적으로 성장시킴으로써 n형 클래딩(41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)의 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)를 형성할 수도 있다.Alternatively, a portion of the n-type semiconductor material may be exposed on the pillar support portion 4210 using a PR (Photo Resist) pattern or the like and exposed on the pillar support A412 by atomic layer deposition (ALD). By selectively growing the n-type semiconductor material again on the n-type semiconductor material, the pillar portions (41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) of the n-type cladding (41210, 41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) May be formed.
다음으로, 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)를 둘러싸며 컨포멀하게 양자우물층과 장벽층을 교대로 적층하고, 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) 사이의 기둥지지부(41210) 상에 컨포멀하게 양자우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 활성부(41300)를 형성한다.Next, the quantum well layer and the barrier layer are alternately stacked to surround the
구체적으로, AlGaN 양자우물층과 AlGaN 장벽층을 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등을 이용하여 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)를 둘러싸며 컨포멀하게 적층하며, AlGaN 양자우물층과 AlGaN 장벽층을 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등을 이용하여 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226) 사이의 기둥지지부(41210) 상에 컨포멀하게 적층한다.In detail, the AlGaN quantum well layer and the AlGaN barrier layer are conformally stacked by surrounding the
여기에서, 활성부(41300)는 필요에 따라서는 AlGaN 양자우물층과 AlGaN 장벽층이 교대로 다수 적층될 수 있다.Herein, the
다음으로, 활성부(41300)의 상면과 측면을 둘러싸며 p형 반도체 물질로 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD) 등을 이용하여 컨포멀하게 p형 클래딩(41400)을 형성한다. 여기에서, p형 클래딩(41400)은 p형 GaN으로 형성될 수 있다.Next, the p-
다음으로, p형 클래딩(41400)의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질을 충진하여 p형 클래딩(41400)을 평탄화시키는 충진부(41600)를 형성하며, 구체적으로, 충진부(41600)는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG 또는 PSG 등으로 형성될 수 있다.Next, a filling
다음으로, 사파이어 기판(41000)을 제거하고, 기둥부(41221, 41222, 41223, 41224, 41225, 41226)가 형성되지 않은 기둥지지부(41210)의 저면에 Titanium, Silver, Copper alloy 등의 반사 도전 물질로 스퍼터링법이나 전기도금법 등을 이용하여 금속 전극(41100)을 형성한다.Next, the
다음으로, p형 클래딩(41400) 및 충진부(41600) 상에 ITO나 FTO 등의 투명 도전 물질로 스퍼터링법 등을 이용하여 투명 전극(41500)을 형성한다.Next, the
여기에서, 반드시 금속 전극(41100)을 형성한 후에 투명 전극(41500)을 형성할 필요는 없으며, 투명 전극(41500)을 형성한 후에 금속 전극(41100)을 형성해도 무방하다.Here, it is not necessary to form the
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드에 대해서 설명한다. 이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드와의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.4 and 5, a semiconductor light emitting diode according to a second embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only differences from the semiconductor light emitting diode according to the first embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 투명 전극(42100) 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부(42210)와, 기둥지지부(42210) 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부(42221, 42222, 42223, 42224, 42225, 42226)를 포함하는 n형 클래딩(42210, 42221, 42222, 42223, 42224, 42225, 42226)이 형성되고, p형 클래딩(42400) 및 충진부(42600) 상에 금속 전극(42500)이 형성된다.The semiconductor light emitting diode according to the second embodiment of the present invention has a pillar support portion 4210 formed of an n-type semiconductor material on the
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드에 대해서 설명한다. 이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드와의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.6 and 7, a semiconductor light emitting diode according to a third embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only differences from the semiconductor light emitting diode according to the first embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 금속 전극(43100) 상에 p형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부(43210)와, 기둥지지부(43210) 상에 p형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부(43221, 43222, 43223, 43224, 43225, 43226)를 포함하는 p형 클래딩(43210, 43221, 43222, 43223, 43224, 43225, 43226)이 형성되고, 활성부(43300) 상에 n형 반도체 물질로 컨포멀하게 n형 클래딩(43400)이 형성되며, n형 클래딩(43400) 및 충진부(43600) 상에 투명 전극(43500)이 형성된다.The semiconductor light emitting diode according to the third embodiment of the present invention has a pillar support portion 4210 formed of a p-type semiconductor material on the
도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드에 대해서 설명한다. 이하에서는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드와의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.8 and 9, a semiconductor light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, only differences from the semiconductor light emitting diode according to the third embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 발광 다이오드는 투명 전극(44100) 상에 p형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부(44210)와, 기둥지지부(44210) 상에 p형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부(44221, 44222, 44223, 44224, 44225, 44226)를 포함하는 p형 클래딩(44210, 44221, 44222, 44223, 44224, 44225, 44226)이 형성되고, n형 클래딩(44400) 및 충진부(44600) 상에 금속 전극(44500)이 형성된다.
The semiconductor light emitting diode according to the fourth exemplary embodiment of the present invention has a pillar support portion 4410 formed of a p-type semiconductor material on the
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Rather, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.
Claims (25)
상기 금속 전극 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 n형 클래딩;
상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부;
상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 p형 클래딩;
상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부; 및
상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 형성된 투명 전극을 포함하며,
상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성되는 반도체 발광 다이오드.
Metal electrodes;
An n-type cladding including a pillar support portion formed of an n-type semiconductor material on the metal electrode and a pillar portion formed in a plurality of pillar shapes of the n-type semiconductor material on the pillar support portion;
An active part surrounding the top and side surfaces of the pillar part and being conformally formed on the pillar support part between the pillar parts, wherein an quantum well layer and a barrier layer are alternately stacked;
A p-type cladding surrounding the active portion and conformally formed of a p-type semiconductor material;
A filling part filling the insulating material in a region where the stepped portion of the p-type cladding exists to planarize the p-type cladding; And
A transparent electrode formed of a transparent conductive material on the p-type cladding and the filling part,
And the pillar portion and the pillar support portion are integrally formed.
상기 n형 클래딩은 n형 GaN로 형성되고, 상기 p형 클래딩은 p형 GaN로 형성된 반도체 발광 다이오드.
The method of claim 1,
And the n-type cladding is formed of n-type GaN, and the p-type cladding is formed of p-type GaN.
상기 충진부는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG 또는 PSG로 형성된 반도체 발광 다이오드.
The method of claim 1,
The filling part is a semiconductor light emitting diode formed of silicon oxide material, silicon nitride material, epoxy, SOG or PSG.
상기 투명 전극 상에 n형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 n형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 n형 클래딩;
상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부;
상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 p형 클래딩;
상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부; 및
상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 반사 도전 물질로 형성된 금속 전극을 포함하며,
상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성되는 반도체 발광 다이오드.
Transparent electrode;
An n-type cladding including a pillar support portion formed of an n-type semiconductor material on the transparent electrode and a pillar portion formed in a plurality of pillar shapes of the n-type semiconductor material on the pillar support portion;
An active part surrounding the top and side surfaces of the pillar part and being conformally formed on the pillar support part between the pillar parts, wherein an quantum well layer and a barrier layer are alternately stacked;
A p-type cladding surrounding the active portion and conformally formed of a p-type semiconductor material;
A filling part filling the insulating material in a region where the stepped portion of the p-type cladding exists to planarize the p-type cladding; And
A metal electrode formed of a reflective conductive material on the p-type cladding and the filling part,
And the pillar portion and the pillar support portion are integrally formed.
상기 n형 클래딩은 n형 GaN로 형성되고, 상기 p형 클래딩은 p형 GaN로 형성된 반도체 발광 다이오드.
The method according to claim 6,
And the n-type cladding is formed of n-type GaN, and the p-type cladding is formed of p-type GaN.
상기 충진부는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG 또는 PSG로 형성된 반도체 발광 다이오드.
The method according to claim 6,
The filling part is a semiconductor light emitting diode formed of silicon oxide material, silicon nitride material, epoxy, SOG or PSG.
상기 금속 전극 상에 p형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 p형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 p형 클래딩;
상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부;
상기 활성부를 둘러싸며 n형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 n형 클래딩;
상기 n형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 n형 클래딩을 평탄화시키는 충진부; 및
상기 n형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 형성된 투명 전극을 포함하며,
상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성되는 반도체 발광 다이오드.
Metal electrodes;
A p-type cladding including a pillar support portion formed of a p-type semiconductor material on the metal electrode and a pillar portion formed of a plurality of pillar shapes of a p-type semiconductor material on the pillar support portion;
An active part surrounding the top and side surfaces of the pillar part and being conformally formed on the pillar support part between the pillar parts, wherein an quantum well layer and a barrier layer are alternately stacked;
An n-type cladding surrounding the active portion and conformally formed of an n-type semiconductor material;
A filling part filling the insulating material in a region where the stepped portion of the n-type cladding exists to planarize the n-type cladding; And
A transparent electrode formed of a transparent conductive material on the n-type cladding and the filling part,
And the pillar portion and the pillar support portion are integrally formed.
상기 n형 클래딩은 n형 GaN로 형성되고, 상기 p형 클래딩은 p형 GaN로 형성된 반도체 발광 다이오드.
12. The method of claim 11,
And the n-type cladding is formed of n-type GaN, and the p-type cladding is formed of p-type GaN.
상기 충진부는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG 또는 PSG로 형성된 반도체 발광 다이오드.
12. The method of claim 11,
The filling part is a semiconductor light emitting diode formed of silicon oxide material, silicon nitride material, epoxy, SOG or PSG.
상기 투명 전극 상에 p형 반도체 물질로 형성된 기둥지지부와, 상기 기둥지지부 상에 p형 반도체 물질로 다수의 기둥 모양으로 형성된 기둥부를 포함하는 p형 클래딩;
상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 형성되고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 형성되며, 양자우물층과 장벽층이 교대로 적층된 활성부;
상기 활성부를 둘러싸며 n형 반도체 물질로 컨포멀하게 형성된 n형 클래딩;
상기 n형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질이 충진되어 상기 n형 클래딩을 평탄화시키는 충진부; 및
상기 n형 클래딩 및 상기 충진부 상에 반사 도전 물질로 형성된 금속 전극을 포함하며,
상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성되는 반도체 발광 다이오드.
Transparent electrode;
A p-type cladding including a pillar support formed of a p-type semiconductor material on the transparent electrode and a pillar portion formed of a plurality of pillars of p-type semiconductor material on the pillar support;
An active part surrounding the top and side surfaces of the pillar part and being conformally formed on the pillar support part between the pillar parts, wherein an quantum well layer and a barrier layer are alternately stacked;
An n-type cladding surrounding the active portion and conformally formed of an n-type semiconductor material;
A filling part filling the insulating material in a region where the stepped portion of the n-type cladding exists to planarize the n-type cladding; And
A metal electrode formed of a reflective conductive material on the n-type cladding and the filling part,
And the pillar portion and the pillar support portion are integrally formed.
상기 n형 클래딩은 n형 GaN로 형성되고, 상기 p형 클래딩은 p형 GaN로 형성된 반도체 발광 다이오드.
17. The method of claim 16,
And the n-type cladding is formed of n-type GaN, and the p-type cladding is formed of p-type GaN.
상기 충진부는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG 또는 PSG로 형성된 반도체 발광 다이오드.
17. The method of claim 16,
The filling part is a semiconductor light emitting diode formed of silicon oxide material, silicon nitride material, epoxy, SOG or PSG.
상기 기둥부의 상면과 측면을 둘러싸며 컨포멀하게 양자우물층과 장벽층을 교대로 적층하고, 상기 기둥부 사이의 기둥지지부 상에 컨포멀하게 양자우물층과 장벽층을 교대로 적층하여 활성부를 형성하는 단계;
상기 활성부를 둘러싸며 p형 반도체 물질로 컨포멀하게 p형 클래딩을 형성하는 단계;
상기 p형 클래딩의 단차가 존재하는 영역에 절연 물질을 충진하여 상기 p형 클래딩을 평탄화시키는 충진부를 형성하는 단계;
상기 p형 클래딩 및 상기 충진부 상에 투명 도전 물질로 투명 전극을 형성하는 단계; 및
상기 기둥부가 형성되지 않은 기둥지지부의 저면에 반사 도전 물질로 금속 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 기둥부와 상기 기둥지지부는 일체로 형성되는 반도체 발광 다이오드의 제조 방법.
Forming an n-type cladding comprising a pillar support portion formed of an n-type semiconductor material on the semiconductor substrate and a pillar portion formed in a plurality of pillar shapes of the n-type semiconductor material on the pillar support portion;
The quantum well layer and the barrier layer are conformally stacked alternately surrounding the top and side surfaces of the pillar portion, and the quantum well layer and the barrier layer are alternately stacked on the pillar support portion between the pillar portions to form an active portion. Doing;
Surrounding the active portion to form a p-type cladding conformally with a p-type semiconductor material;
Filling an insulating material in a region where the stepped portion of the p-type cladding exists to form a filling portion to planarize the p-type cladding;
Forming a transparent electrode on the p-type cladding and the filling part with a transparent conductive material; And
Forming a metal electrode with a reflective conductive material on a bottom surface of the pillar support portion in which the pillar portion is not formed,
The pillar part and the pillar support part are integrally formed.
상기 n형 클래딩은 n형 GaN로 형성되고, 상기 p형 클래딩은 p형 GaN로 형성된 반도체 발광 다이오드의 제조 방법.
The method of claim 21,
And the n-type cladding is formed of n-type GaN, and the p-type cladding is formed of p-type GaN.
상기 충진부는 실리콘산화물질, 실리콘질화물질, 에폭시, SOG 또는 PSG로 형성된 반도체 발광 다이오드의 제조 방법.
The method of claim 21,
The filling part is a method of manufacturing a semiconductor light emitting diode formed of silicon oxide material, silicon nitride material, epoxy, SOG or PSG.
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