KR101668622B1 - Method of the pyramid-shaped light emitting diode using a selective electrode - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 (A) GaN 층이 적층된 기판상의 홀 패턴을 형성하는 단계; (B) 패턴이 형성된 기판을 금속유기화학증착장비(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 넣어, 홀 패턴의 개구부에서 n-GaN, MQWs, p-GaN이 성장되도록 하는 단계; (C) 기판에서 피라미드 형태로 성장된 피라미드형 발광 다이오드에 PR(Photoresist:광경화성수지)로 코팅 후, 에싱(Ashing)을 실시하는 단계; (D) 피라미드형 발광다이오드의 첨단부만을 절개하여 오픈(open)한 후, 스퍼터(SPUTTER) 방식을 이용하여 마스크층를 층착하는 단계; 및 (E) SiO2이 증착된 피라미드형 발광 다이오드에 E-beam을 이용하여 ITO를 증착하여 투명전극을 형성하는 단계;를 포함하여, 발광 구조체의 첨단부 또는 단부를 덮는 누설전류 방지층을 형성시킴으로써, 발광 소자의 누설 전류 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.A method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation according to the present invention includes the steps of: (A) forming a hole pattern on a substrate on which a GaN layer is stacked; (B) growing the n-GaN, MQWs and p-GaN at the opening of the hole pattern by inserting the substrate on which the pattern is formed into a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus; (C) applying a photoresist (PR) coating to a pyramidal light emitting diode grown in a pyramid shape on a substrate, followed by ashing; (D) cutting only the tip of the pyramidal light emitting diode to open, and then layering the mask layer using a sputtering method; And (E) depositing ITO on the pyramidal light-emitting diode on which SiO 2 is deposited by using E-beam to form a transparent electrode, thereby forming a leakage current preventing layer covering the tip or end of the light emitting structure , And the occurrence of leakage current of the light emitting element can be minimized.
Description
본 발명은 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피라미드형 발광소자의 첨단부 부분을 MgO 패시베이션, Top opened 구조로하여 단색발광 및 전류누설을 막을 수 있도록 하기 위한 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation, and more particularly, to a method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation, in which a tip portion of a pyramidal light emitting device is made of MgO passivation, And a method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation.
발광 다이오드는 기본적으로 P형 반도체와 N형 반도체의 접합인 PN 접합 다이오드이다.The light emitting diode is basically a PN junction diode which is a junction of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor.
발광 소자는 전자와 정공의 재결합으로 발생하는 광을 발하는 무기 반도체 소자로서, 최근, 디스플레이, 자동차 램프, 일반 조명 등의 여러 분야에서 사용된다. 발광 소자는 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 응답 속도가 빨라서, 발광 다이오드를 포함하는 발광소자 패키지는 종래의 광원을 대체할 것으로 기대된다.BACKGROUND ART [0002] Light emitting devices are inorganic semiconductor devices that emit light generated by recombination of electrons and holes. Recently, they are used in various fields such as displays, automobile lamps, and general lighting. Since the light emitting device has a long lifetime, low power consumption, and a high response speed, the light emitting device package including the light emitting diode is expected to replace the conventional light source.
최근, 일반적인 발광 소자는 (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 이용하여 제조되며, 성장 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 제조된다. 특히, 성장 기판으로 c면((0001)) 사파이어 기판이 가장 폭넓게 이용된다. In general, a general light emitting device is manufactured using a nitride semiconductor such as (Al, Ga, In) N, and is manufactured by successively growing an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on a growth substrate. In particular, a c-plane ((0001)) sapphire substrate is most widely used as a growth substrate.
그런데, 상기 c면 사파이어 기판 상에 성장된 질화물계 반도체는 사파이어 기판의 성장면을 따라 성장되므로, c면 방향을 따라 성장하게 된다. c면 방향의 질화물계 반도체는 극성을 가지므로, c면 방향을 따라 형성된 질화물계 반도체는 [0001] 방향으로 자발 분극을 형성하게 된다. 또한, 활성층의 격자 부정합으로 형성된 내부 스트레인 압전기장에 의한 양자구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)로 인하여, 내부 양자 효율을 높이는데에 한계가 있다. Meanwhile, since the nitride semiconductor grown on the c-plane sapphire substrate grows along the growth surface of the sapphire substrate, it grows along the c-plane direction. Since the nitride semiconductor in the c-plane direction has polarity, the nitride semiconductor formed along the c-plane direction forms a spontaneous polarization in the [0001] direction. Also, there is a limit to increase the internal quantum efficiency due to the quantum confined stark effect due to the internal strain piezoelectric field formed by the lattice mismatching of the active layer.
이와 같은 극성 질화물계 반도체가 갖는 문제점을 해결하기 위하여, 비극성 또는 반극성 질화물계 반도체를 이용하여 발광 소자를 제조하는 방법이 연구 및 개발되고 있다. 비극성 또는 반극성 질화물계 반도체는 전기적으로 중성을 띄게 되어 양자구속 스타크 효과 등에 의한 내부 양자 효율의 저하를 최소화할 수 있다. 비극성 또는 반극성 발광 소자를 제조하기 위해서는, a면이나 m면 등의 비극성 또는 반극성의 성장면을 따라 질화물계 반도체를 성장시켜야 한다. In order to solve the problems of such a polar nitride semiconductor, a method of manufacturing a light emitting device using a non-polar or semi-polar nitride semiconductor has been researched and developed. The nonpolar or semi-polar nitride-based semiconductor becomes electrically neutral, so that the deterioration of the internal quantum efficiency due to the quantum confinement stark effect or the like can be minimized. In order to produce a non-polar or semi-polar light-emitting device, a nitride-based semiconductor must be grown along a non-polar or semi-polar growth surface such as an a-plane or an m-plane.
그런데, 이러한 비극성 또는 반극성의 질화물계 반도체를 성장시키기 위해서는 다른 성장면을 갖는 사파이어 기판을 이용하거나, 동종 기판(예를 들어, GaN 기판 또는 AlN 기판)을 이용하여 성장시켜야 하는데, 이러한 성장 기판들은 c면 사파이어 기판에 비해 가격이 매우 높아 전체적인 공정비용이 증가하는 문제점이 있다. In order to grow such a nonpolar or semi-polar nitride-based semiconductor, it is necessary to use a sapphire substrate having another growth surface or to grow it using the same type of substrate (for example, a GaN substrate or an AlN substrate) c-plane sapphire substrate, the overall process cost is increased.
또한, 현재 기술력의 한계로 인하여 비극성 또는 반극성의 질화물계 반도체의 결정질이 c면 질화물계 반도체의 결정질에 비해 매우 떨어지는 문제점이 있다.In addition, due to the limitations of the present technology, there is a problem that the crystallinity of the non-polar or semipolar nitride-based semiconductor is much lower than that of the c-plane nitride-based semiconductor.
이에 따라, 종래에 c면 사파이어 기판에서 성장된 n형 질화물계 기저층 상에 선택적 에피택셜 성장법을 이용하여 다각뿔 형상의 질화물계 반도체층들을 성장시 켜, 반극성의 활성층을 제조하는 방법이 연구되었다. 그러나, 이러한 구조를 갖는 발광 소자는, 다각뿔 형상의 첨단부에서 전류 누설 등이 발생하는 문제가 있다.
Accordingly, a method of growing a nitride-based semiconductor layer having a polygonal cone shape on a n-type nitride base layer grown on a c-plane sapphire substrate by using a selective epitaxial growth method to produce a semi-polar active layer has been studied . However, the light emitting device having such a structure has a problem that leakage of current occurs at the tips of polygonal pyramids.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 피라미드형 발광소자의 첨단부 부분을 MgO 패시베이션 Top opened 구조로하여 누설전류의 발생을 최소화하기 위한 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
In order to solve the above-described problems, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a pyramidal light-emitting diode using selective electrode formation for minimizing the generation of leakage current by forming a MgO passivation top opened structure at the tip portion of a pyramidal light- .
상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 (A) GaN 층이 적층된 기판상의 홀 패턴을 형성하는 단계; (B) 패턴이 형성된 기판을 금속유기화학증착장비(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 넣어, 홀 패턴의 개구부에서 n-GaN, MQWs, p-GaN이 성장되도록 하는 단계; (C) 기판에서 피라미드 형태로 성장된 피라미드형 발광 다이오드에 PR(Photoresist:광경화성수지)로 코팅 후, 에싱(Ashing)을 실시하는 단계; (D) 피라미드형 발광다이오드의 첨단부만을 절개하여 오픈(open)한 후, 스퍼터(SPUTTER) 방식을 이용하여 마스크층를 층착하는 단계; 및 (E) 패시베이션(MgO)층이 증착된 피라미드형 발광 다이오드에 E-beam을 이용하여 ITO를 증착하여 투명전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pyramidal LED using selective electrode formation, the method comprising: (A) forming a hole pattern on a substrate on which a GaN layer is stacked; (B) growing the n-GaN, MQWs and p-GaN at the opening of the hole pattern by inserting the substrate on which the pattern is formed into a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus; (C) applying a photoresist (PR) coating to a pyramidal light emitting diode grown in a pyramid shape on a substrate, followed by ashing; (D) cutting only the tip of the pyramidal light emitting diode to open, and then layering the mask layer using a sputtering method; And forming a transparent electrode by depositing ITO on the pyramidal light-emitting diode having the (E) passivation (MgO) layer deposited thereon by using E-beam.
본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 발광 구조체의 첨단부 또는 단부를 덮는 누설전류 방지층을 형성시킴으로써, 발광 소자의 누설 전류 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.The method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation according to the present invention has an effect of minimizing leakage current generation of a light emitting device by forming a leakage current blocking layer covering a tip portion or an end portion of the light emitting structure.
또한, 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 상술한 발광 소자의 누설 전류 발생을 최소화할 수 있는 효과로 인해, 발광소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, the method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation according to the present invention has a remarkable effect of improving the luminous efficiency of the light emitting device due to the effect of minimizing the leakage current of the light emitting device.
또한, 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 발광하는 면적을 줄여 동일한 인듐 함유량을 가지는 첨단부에 높은 인듐함유량을 가지는 MQWs에서 발광을 제한하여 단색의 발광 효과를 얻을 수 있다.In addition, the method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation according to the present invention can reduce a light emitting area, thereby achieving a monochromatic light emission effect by restricting light emission in MQWs having a high indium content in a tip portion having the same indium content .
도 1은 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법에 의해 제조된 단색발광이 가능한 발광다이오드 소자의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법와 종래 제조 방법의 비교도면,
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법과 종래 제조 방법으로 제조된 피라미드형 발광 다이오드의 주사전자현미경으로 측정한 사진 도면,
도 4는 본 발명에 따른 피라미드형 발광 다이오드와 종래 피라미드형 발광 다이오드의 전기적 특성을 비교 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 피라미드형 발광 다이오드와 종래 피라미드형 발광 다이오드의 발광특성을 비교 도시한 도면, 및
도 6은 본 발명에 따른 피라미드형 발광 다이오드와 종래 피라미드형 발광 다이오드의 발광 파장대를 비교한 도면이다.1 is a conceptual diagram of a light emitting diode device capable of emitting monochromatic light, which is manufactured by the method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation according to the present invention,
FIG. 2 is a comparative view of a pyramidal light emitting diode manufacturing method and a conventional manufacturing method using selective electrode formation according to the present invention;
FIG. 3 is a photograph of a pyramidal light emitting diode manufactured by a manufacturing method according to the present invention and a conventional manufacturing method,
FIG. 4 is a diagram showing electrical characteristics of a pyramidal light emitting diode according to the present invention and a conventional pyramidal light emitting diode,
5 is a view showing a comparison of light emission characteristics between a pyramidal light emitting diode according to the present invention and a conventional pyramidal light emitting diode, and FIG.
FIG. 6 is a diagram comparing emission wavelengths of a pyramidal light emitting diode according to the present invention and a conventional pyramidal light emitting diode.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should properly interpret the concept of the term to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method of manufacturing a pyramidal LED using selective electrode formation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법에 의해 제조된 발광다이오드 소자의 개념도 이다.1 is a conceptual diagram of a light emitting diode device manufactured by a pyramidal light emitting diode manufacturing method using selective electrode formation according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 발광 다이오드 소자는 기판(10), GaN 층(20), PR층(30) 및 ITO층(40)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a light emitting diode device manufactured by a manufacturing method according to the present invention includes a
상술한 구성외에도, 상기 발광다이오드 소자는 n-GaN, MQWs, p-GaN, SiO2 마스크층, PR 마스크층, MgO 패시베이션 층, 투명전극, n형 전극 및 p형 전극을 포함할 수 있다.In addition to the above-described configuration, the light emitting diode device may include n-GaN, MQWs, p-GaN, SiO 2 mask layer, PR mask layer, MgO passivation layer, transparent electrode, n-type electrode and p-type electrode.
특히, 상기 SiO2 마스크층은 GaN이 성장되지 않도록 하는 선택적 성장 마스크로 사용되며 그 종류로는 SiN, SiOx 등으로 선택적 성장이 가능하도록 격자 차이가 나는 물질로 SiO2에 한정하지 않는다.In particular, the SiO2 mask layer is used as a selective growth mask for preventing the growth of GaN, and the material of the SiO2 mask layer is not limited to SiO2 because it can be selectively grown by SiN, SiOx, or the like.
상술한 구성을 갖는 발광다이오드 소자의 제조방법에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.A method of manufacturing a light emitting diode element having the above-described structure will be described in detail with reference to FIG.
참고로, 도 2는 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법와 종래 제조 방법의 비교도면이다.2 is a diagram showing a comparison between a pyramidal light emitting diode manufacturing method and a conventional manufacturing method using selective electrode formation according to the present invention.
상기 기판(10)상의 상기 GaN 층(20)에 홀 패턴으로 정렬된 패턴을 형성하는 단계를 수행한다(S100).A step of forming a pattern aligned in a hole pattern on the
상기 기판(10)은 성장 기판일 수 있고, 또한 이에 한정되지 않고, 사파이어 기판, 유리 기판, 실리콘카바이드 기판, 실리콘 기판 또는 GaN 기판일 수 있다.The
상기 `S100`단계에서 상기 패턴이 형성된 기판을 금속유기화학증착장비(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 넣어 홀 패턴의 개구부에서 n-GaN, MQWs, p-GaN이 성장되도록 하는 단계를 수행한다(S200).
이때, 복수의 상기 홀 패턴의 개구부는 직경이 20um 내지 6um크기의 원형으로 형성되고 상호 간에 200um 내지 10um만큼 이격되어 배열되는 것이 바람직하다.In step `S100`, the substrate on which the pattern is formed is placed in a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus to grow n-GaN, MQWs, and p-GaN at the opening of the hole pattern (S200).
At this time, it is preferable that the openings of the plurality of hole patterns are formed in a circle having a diameter of 20 um to 6 um and are arranged to be spaced apart from each other by 200 um to 10 um.
이후, 상기 기판(100)에서 피라미드 형태로 성장된 피라미드형 발광 다이오드에 PR(Photoresist:광경화성수지)로 코팅후 200nm 두께가 남도록 에싱(Ashing)을 실시하는 단계를 수행한다(S300).Thereafter, the pyramid-shaped light emitting diode grown in a pyramid shape on the substrate 100 is coated with PR (Photoresist), and ashing is performed so that the thickness of the pyramid light emitting diode is 200 nm.
상기 `S300`단계 이후에 상기 PR이 코팅된 피라미드형 발광 다이오드에 E-beam을 이용하여 ITO를 800nm증착하여 투명전극을 형성하는 단계를 수행한다(S500).After step S300, a transparent electrode is formed by depositing 800 nm of ITO on the PR-coated pyramidal LED using E-beam (S500).
상기 `S100`단계 내지 `S500`단계를 포함하는 공정이 도 2(a)에 도시된 종래의 피라미드형 발광다이오드 제작공정이다.The process including steps S100 to S500 is a conventional pyramidal LED manufacturing process shown in FIG.
한편, 종래의 피라미드형 발광다이오드 제작공정을 통해 제작된 피라미드 발광 다이오드 첨단부에 적층결함이 존재하는데, 상기 피라미드 발광 다이오드 첨단부에 존재하는 적층결함은 인가되는 전류의 누설을 초래하게 되고, 전류의 흐름이 차단되어 결과적으로 발광다이오드의 효율이 낮아지는 문제점이 발생하게 된다.Meanwhile, stacking faults exist in the tip portion of the pyramid light emitting diode fabricated through the manufacturing process of the conventional pyramid light emitting diode. The stacking faults existing in the tip portion of the pyramid light emitting diode cause leakage of the applied current, The flow is interrupted and the efficiency of the light emitting diode is lowered as a result.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 MgO 패시베이션 피라미드형 발광다이오드 소자 제조방법에 있는데, 상기 제조방법은 상기 `S300`단계까지 동일하고, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 피라미형 발광다이오드의 첨단부만을 절개하여 오픈(open)한 후, MgO를 E-beam으로 100nm두께로 증착하는 단계를 수행한다(S400).In order to solve the above-described problems, a method of manufacturing a pyramidal LED using selective electrode formation according to the present invention is a method of manufacturing a MgO passivation pyramid type LED, As shown in FIG. 2 (b), only the tips of the pyramidal LEDs are opened and then MgO is deposited by E-beam to a thickness of 100 nm (S400).
이후, E-beam을 이용하여 ITO를 800nm두께로 증착하여 투명전극을 형성하는 상기 `S500`단계와 동일한 공정을 수행한다.Thereafter, the same process as the `S500` step of forming a transparent electrode by depositing ITO to a thickness of 800 nm using an E-beam is performed.
누설전류를 차단하기 위한 다른 실시예로서, 본 발명에 따른 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법은 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 `S500`단계 공정 이후, 상기 MgO층만을 화학적 에칭방법으로 제거하여 단계를 수행한다(S600)As shown in FIG. 2 (c), the method of manufacturing a pyramidal light emitting diode using selective electrode formation according to another embodiment of the present invention for blocking leakage current may include, after the step S500, Chemical etching is carried out to perform the step (S600)
상술한 `S100` 내지 `S600`를 포함하여 제조되는 발광다이오드가 Top opened 피라미드형 발광다이오드이다.A light emitting diode including the above-described `S100` to` S600` is a top opened pyramid type light emitting diode.
상술한 종래 피라미드형 발광다오드 소자 제조방법, Top opened 피라미드형 발광다오드 소자 제조방법, 및 MgO 패시베이션 피라미드형 발광다이오드 소자 제조방법에 의해 제조된 피라미드형 발광 다이오드 소자의 전기적 특성에 살펴보면 도 4에 도시된 전기적 특성도와 같다.The electrical characteristics of the pyramidal light emitting diode device manufactured by the above-described conventional pyramidal light emitting diode device manufacturing method, top opened pyramidal light emitting diode device manufacturing method, and MgO passivation pyramid light emitting diode device manufacturing method will be described with reference to FIG. Is the same as the electrical characteristics shown.
도 4에 도시된 바와 같이, 역방향 누설전류의 값인 -5 V에서 MgO 패시베이션 피라미드형 발광 다이오드는 -2.97x10-3A/cm2, Top opened 피라미드형 발광 다이오드는 -3.15x10-2A/cm2이며, 종래의 피라미드형 발광 다이오드 -2.10x10-15A/cm2 의 결과가 나타났다. MgO 패시베이션 피라미드형 발광 다이오드에서 가장 높은 역방향 누설 전류 차단효과가 나타났다.A, MgO passivation pyramid light emitting diode in the -5 V which is the value of the reverse leakage current as shown in Figure 4 -2.97x10 -3 A / cm 2, Top opened pyramidal light emitting diodes -3.15x10 -2 A / cm 2 And a result of a conventional pyramidal light emitting diode of -2.10 x 10 -1 5 A / cm 2 was obtained. MgO passivation pyramidal light emitting diode showed the highest reverse leakage current blocking effect.
참고로, 도 4는 본 발명에 따른 피라미드형 발광 다이오드 종래 피라미드형 발광 다이오드의 전기적 특성을 비교 도시한 도면이다.4 is a diagram showing a comparison of electrical characteristics of the conventional pyramidal light emitting diode according to the present invention.
한편, 본 발명에 따른 피라미드형 발광 다이오드 종래 피라미드형 발광 다이오드의 발광특성을 비교 도시한 도면인 도 5을 참조하여 빛이 강도와 형상에 대하여 비교설명한다. The intensity and the shape of the light will be described with reference to FIG. 5, which is a comparative diagram of the light emission characteristics of the conventional pyramidal light emitting diode according to the present invention.
상기 MgO 패시베이션 피라미드형 발광 다이오드, Top opened 피라미드형 발광 다이오드, 및 종래의 피라미드형 발광 다이오드의 발광특성은 공초점 주사광학 현미경으로 각각의 피라미드형 발광다이오드에서 발광되는 빛의 강도(intensity) 및 형상을 확인할 수 있는데, 먼저 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 종래의 피라미드형 발광 다이오드는 피라미드의 첨단부 영역, 즉 중앙부분에서 가장 높은 빛이 방출되었다. 이는 피라미드형태의 구조적 특성으로 r-plane에 성장된 MQWs에서 발생된 빛이 내부로 반사되었던 빛 중에서 피라미드형의 첨단부에서 더 많은 양의 빛이 GaN 외부로 빠져나가는 것을 확인 할 수 있다.The luminescence characteristics of the MgO passivation pyramid light emitting diode, the top opened pyramid light emitting diode, and the conventional pyramid light emitting diode are measured by a confocal scanning optical microscope using the intensity and shape of light emitted from each pyramidal light emitting diode First, as shown in FIG. 5 (a), the conventional pyramid-type light emitting diode has the highest light emitted from the tip end portion of the pyramid, that is, the central portion. This is due to the pyramidal structure, which shows that light emitted from the MQWs grown on the r-plane is reflected from the inside of the pyramidal tip to the outside of the GaN.
다음으로, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 MgO 패시베이션 피라미드형 발광 다이오드 소자는 종래의 피라미드형 발광 다이오드 소자와 달리 피라미드형 발광 다이오드의 r-plane에서만 빛이 발광됨을 알 수 있다. 그로 인해 발생된 빛이 대부분 r-plane에서만 방출됨을 알 수 있으며 전기적 특성 향상으로 보다 많은 빛을 외부로 방출 하고 있음을 확인 할 수 있다.Next, as shown in FIG. 5 (b), it can be seen that the MgO passivation pyramid type LED device according to the present invention emits light only in the r-plane of the pyramidal LED, unlike the conventional pyramidal LED device have. It can be seen that most of the generated light is emitted only from the r-plane, and it can be confirmed that more light is emitted to the outside due to the improvement of electrical characteristics.
마지막으로, 도 5(c)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 Top opened 피라미드형 발광 다이오드 소자는 종래의 피라미드형 발광 다이오드 소자와 달리 피라미드형 발광 다이오드의 r-plane의 빛이 중앙부분, 즉 피라미드 첨단부 영역 부분과 비슷한 빛이 방출됨을 확인 할 수 있다. 투명전극이 형성되어 있는 r-plane에서만 발광이 이루어지며 이 때 외부로 바로 방출되지 못하고 내부에서 반사된 빛들이 피라미드형태의 구조적 특성으로 첨단부에서 빛이 외부로 방출됨을 알 수 있다.Finally, as shown in FIG. 5 (c), the top opened pyramidal LED device according to the present invention differs from the conventional pyramidal LED device in that the light of the r-plane of the pyramidal LED is the center portion, It can be confirmed that light similar to the portion of the leading edge region is emitted. Plane. In this case, the light is not emitted directly to the outside, but the light reflected from the inside is emitted as pyramid-shaped structural characteristics to the outside.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 파장대별 측정 결과 종래의 피라미드형 발광 다이오드는 첨단부에도 전류가 공급되어 장파장의 영역에서도 발광되고 있음을 확인 할 수 있다. 이는 누설전류가 큰 첨단부로 발광이 되므로 전체적인 효율이 감소하는 역할을 하게 된다. 첨단부를 제어한 MgO 패시베이션 피라미드형 발광 다이오드, Top opened 피라미드형에서는 좁은 영역의 발광이 발생한다.Also, as shown in FIG. 6, as a result of the wavelength band measurement, it can be confirmed that the conventional pyramid-type light emitting diode is supplied with the current even at the tip end portion and is also emitted in the long wavelength region. This is because the light is emitted at the tip portion having a large leakage current, thereby reducing the overall efficiency. In the MgO passivation pyramid type light emitting diode that controls the tip portion, the top opened pyramid type, light emission in a narrow region occurs.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
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, but, on the contrary, It is to be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.
10 : 기판
20 : GaN 층
30 : PR층
40 : ITO층10: substrate
20: GaN layer
30: PR layer
40: ITO layer
Claims (6)
(B) 상기 패턴이 형성된 기판을 금속유기화학증착장비(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 넣어, 상기 홀 패턴의 개구부에서 n-GaN, MQWs, p-GaN이 성장되도록 하는 단계;
(C) 상기 기판(100)에서 피라미드 형태로 성장된 피라미드형 발광 다이오드에 PR(Photoresist:광경화성수지)로 코팅 후, 코팅된 상기 PR를 200nm 두께로 에싱(Ashing)을 실시하는 단계;
(D) 상기 PR로 코팅된 상기 피라미드형 발광다이오드의 첨단부만을 절개하여 오픈(open)한 후, 스퍼터(SPUTTER) 방식을 이용하여 마스크층를 100nm 두께로 층착하는 단계;
(E) 상기 마스크층이 증착된 피라미드형 발광 다이오드에 E-beam을 이용하여 ITO를 800nm 두께로 증착하여 투명전극을 형성하는 단계; 및
(F) 화학적 에칭방법을 통해 상기 마스크층만을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법.
(A) forming a hole pattern on a substrate 10 on which a GaN layer 20 is laminated;
(B) growing n-GaN, MQWs, and p-GaN at the opening of the hole pattern by inserting the patterned substrate into a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) apparatus;
(C) applying a photoresist (PR) to a pyramidal light emitting diode grown in a pyramid shape on the substrate 100, and then ashing the coated PR to a thickness of 200 nm;
(D) opening only the tip of the pyramidal LED coated with the PR, and opening the mask to a thickness of 100 nm using a sputtering method;
(E) depositing ITO on the pyramidal light-emitting diode having the mask layer deposited thereon to a thickness of 800 nm using E-beam to form a transparent electrode; And
(F) removing only the mask layer through a chemical etching method. [Claim 9] The method of claim 1,
상기 (D) 단계는
상기 마스크층은 MgO, SiO2, SiN, 및 SiOx 중 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The step (D)
The masking layer is prepared pyramid light emitting diode using a selective electrode is formed, it characterized in that any one material selected from the group consisting of MgO, SiO 2, SiN, and SiOx.
복수의 상기 홀 패턴의 개구부는
직경이 20um 내지 6um 크기의 원형 형성되고, 상호간에 200um 내지 10um만큼 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 선택적 전극형성을 이용한 피라미드형 발광 다이오드 제조 방법.
The method of claim 3,
The openings of the plurality of hole patterns
Wherein the first electrode is formed in a circular shape having a diameter ranging from 20 .mu.m to 6 .mu.m and the second electrode is arranged with a distance of 200 .mu.m to 10 .mu.m from each other.
A pyramidal light emitting diode produced by the method of any one of claims 2 to 4.
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