KR20080061697A - 양극 알루미늄산화층을 이용하여 패턴된 반도체층을 갖는수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

양극 알루미늄산화층을 이용하여 패턴된 반도체층을 갖는수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 희생기판위에 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층을 성장시키는 단계와, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 알루미늄층을 형성하는 단계와, 양극산화처리를 수행하여 상기 알루미늄층에 다수의 홀이 형성된 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 형성하는 단계와, 상기 다수의 홀이 형성된 알루미늄층을 새도우 마스크로 하여 상기 제 1 도전형 반도체층의 일부가 드러나도록 패터닝 식각하여 다수의 홈을 형성하는 단계와, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 남아있는 알루미늄층을 제거하는 단계와, 상기 홈이 형성된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층 및 활성층 및 제 2 도전형 반도체층을 차례대로 형성하는 단계와, 상기 제 2 도전형 반도체층위에 금속 반사층, 도전성 기판을 형성하는 단계와, 상기 희생기판을 분리하는 단계와, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층 및 상기 홈에 채워져 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층과 오믹접촉되는 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
수직형 발광 다이오드, 반사층, 도전성기판, 패턴, 홈, 오믹전극

Description

양극 알루미늄산화층을 이용하여 패턴된 반도체층을 갖는 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법{VERTICAL LIGHT EMITTING DIODE HAVING PATTERNED SEMICONDUCTOR LAYER BY USING ANODIC ALUMINUM OXIDE AND FABRICATION METHOD OF THE SAME}
도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
본 발명은 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 양극 알루미늄산화층을 이용하여 패턴된 반도체층을 갖는 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.
이러한 III족 원소의 질화물 반도체층, 특히 GaN은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 사용된다. 그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로, 발광 다이오드 구조를 제한하며, 기계적 화학적으로 매우 안정하여 절단 및 형상화(shaping) 등의 가공이 어렵고, 열전도율이 낮다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층들을 성장시킨 후, 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술이 연구되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 수직형 발광 다이오드는 도전성 기판(31)을 포함한다.
도전성 기판(71)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판일 수 있다. 한편, 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체층들이고, 제 1 도전형 및 제 2 도전형은 N형 및 P형, 또는 P형 및 N형을 나타낸다.
도전성 기판(31) 상에 제 1 도전형 반도체층(15), 활성층(17) 및 제 2 도전형 반도체층(19)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 또한, 화합물 반도체층들과 도전성 기판(31) 사이에 오믹전극층(41), 금속반사층(43), 확산방지층(45) 및 접합금속층(47)이 개재된다.
화합물 반도체층들은 일반적으로 사파이어 기판과 같은 희생기판(도시하지 않음) 상에 금속유기화학기상증착법 등을 사용하여 성장된다. 그 후, 화합물 반도체층들 상에 오믹전극층(41), 금속반사층(43), 확산방지층(45) 및 접합금속층(47)이 형성되고, 도전성 기판(31)이 부착된다. 이어서, 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 기술 등을 사용하여 희생기판이 화합물 반도체층들로부터 분리되고, 제 1 도전형 반도체층(15)이 노출된다. 그 후, 노출된 제 1 도전형 반도체층(15) 상에 전극 패드(17)가 형성된다. 이에 따라, 열방출 성능이 우수한 도전성 기판(31)을 채택함으로써, 발광 다이오드의 발광 효율을 개선할 수 있으며, 수직형 구조를 갖는 도 1의 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
이러한 수직형 발광 다이오드는 일반적으로 제1 도전형 반도체층(15)의 성장시 도편트의 도핑 농도 차이에 따라 희생기판위에 초기 성장될 때는 낮은 도핑농도로 성장되는 로우(low) 도핑 제 1 도전형 반도체층(15a)과 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(15a)위에 높은 도핑농도로 성장되는 하이(high) 도핑 제 1 도전형 반도체 층(15b)로 구분될 수 있다.
희생기판의 분리에 의해 제 1 도전형 반도체층(15)이 노출된 후 노출된 제 1 도전형 반도체층(15) 상에 전극 패드(17)가 형성될 때 전기적인 특성 및 그에 따른 발광특성을 좋게 하려면 전극 패드(17)는 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(15a)보다 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(15b)에 접속되어야 한다.
이를 위해서는 희생기판을 분리한 다음 습식 또는 건식 식각 또는 이면 연마를 통해 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(15a)을 제거하고, 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(15b)을 노출시켜야 한다. 그러나, 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(15b)이 위치한 두께까지 식각하기 위해서는 식각 관리가 매우 중요하다. 또한 습식 에칭의 경우 디펙트 에칭(defect etching)이기 때문에 자칭 활성층(17)까지 손상을 줄 수 있다. 또한 이면 연마의 경우 매우 정밀한 가공이 필요하기 때문에 공정성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 수직형 발광 다이오드에서 희생기판을 분리하여 제 1 도전형 반도체층을 노출시키고 그 위에 전극패드를 형성할 때 전극 패드를 제 1 도전형 반도체층의 하이 도핑된 부분에 접속시키는 공정을 용이하게 하는데 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 희생기판위에 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층을 성장시키는 단계와, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 알루미늄층을 형성하는 단계와, 양극산화처리를 수행하여 상기 알루미늄층에 다수의 홀이 형성된 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 형성하는 단계와, 상기 다수의 홀이 형성된 알루미늄층을 새도우 마스크로 하여 상기 제 1 도전형 반도체층의 일부가 드러나도록 패터닝 식각하여 다수의 홈을 형성하는 단계와, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 남아있는 알루미늄층을 제거하는 단계와, 상기 홈이 형성된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 제 2 도전형 반도체층을 차례대로 형성하는 단계와, 상기 제 2 도전형 반도체층위에 금속 반사층, 도전성 기판을 형성하는 단계와, 상기 희생기판을 분리하는 단계와, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층 및 상기 홈에 채워져 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층과 오믹접촉되는 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드 제조방법을 제공한다.
바람직하게 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5 ∼ 9×1018/㎤ 이고, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5×1018/㎤ 미만이다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 다수의 홈이 형성된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층과, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 일면에 형성되며 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 홈에 의해 노출된 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층 과, 상기 하이 도핑 제 1 도전형의 일면에 형성된 활성층 및 제 2 도전형 반도체층과, 상기 제 2 도전성 반도체층의 일면에 형성된 금속반사층 및 도전성 기판과, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 일면에 형성되며 상기 홈에 채워져 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층과 오믹접촉되는 전극 패드를 포함하는 수직형 발광 다이오드를 제공한다.
바람직하게 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5 ∼ 9×1018/㎤ 이고, 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5×1018/㎤ 미만이다.
바람직하게 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 새도우 마스크로 이용하는 식각을 통해 다수의 홈이 형성된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 도전성 기판(71) 상에 제 1 도전형 반도체층(55), 활성층(57) 및 제 2 도전형 반도체층(59)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 도전성 기판(71)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판일 수 있다. 한편, 화합물 반도체층들은 III-N 계열의 화합물 반도체층들이고, 제 1 도전형 및 제 2 도전형은 N형 및 P형, 또는 P형 및 N형을 나타낸다.
화합물 반도체층들과 도전성 기판(71) 사이에 오믹 전극(60)이 개재된다. 오믹 전극(60)은 제 2 도전형 반도체층(59)에 오믹접촉된다. 오믹 전극(60)은 전류분산을 위해 제 2 도전형 반도체층(59)의 넓은 면에 걸쳐 분포하는 것이 바람직하며, 오믹 전극(60)은 Pt, Pd, Rh 또는 Ni로 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.
오믹 전극(60)과 도전성 기판(71)사이에는 금속반사층(63)이 개재된다.
금속반사층(63)은 반사율이 큰 금속물질, 예컨대 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 이들 중 적어도 하나를 포함하는 금속물질로 형성될 수 있다.
한편, 금속반사층(63)과 도전성 기판(71) 사이에 접합금속층(67)이 개재될 수 있으며, 접합금속층(67)과 금속반사층(63) 사이에 확산방지층(65)이 개재될 수 있다. 접합금속층(67)은 도전성 기판(71)과 금속반사층(63)의 접착력을 향상시켜 도전성 기판(71)이 금속반사층(63)으로부터 분리되는 것을 방지하며, 확산방지 층(65)은 접합금속층(67) 또는 도전성 기판(71)으로부터 금속원소들이 금속반사층(63)으로 확산되는 것을 방지하여 금속반사층(63)의 반사도를 유지시킨다.
한편, 도전성 기판(71)에 대향하여 화합물 반도체층들의 상부면에 전극패드(73)가 위치한다. 전극패드(73)는 제 1 도전형 반도체층(55)에 오믹접촉될 수 있으며, 이와 달리 전극패드(73)와 화합물 반도체층들 사이에 오믹전극층(도시하지 않음)이 개재될 수 있다. 또한, 전극 패드(73)로부터 연장된 연장부(도시하지 않음)들이 화합물 반도체층들 상에 위치할 수 있다. 연장부들은 화합물 반도체층들내로 유입되는 전류를 넓게 분산시키기 위해 채택될 수 있다.
이때, 제 1 도전형 반도체층(55)은 양극 알루미늄산화층을 이용한 식각에 의해 생성된 패턴에 의해 규칙적으로 일부분이 제거된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)과, 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 제거된 부분에 의해 일부분들이 노출된 하이 도핑 제 2 도전형 반도체층(55b)로 이루어진다. 여기에서, 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층은 예를 들어 도펀트의 도핑 농도가 5 ∼ 9×1018/㎤ 인 것을 나타내고, 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5×1018/㎤ 미만인 것을 나타낸다.
전극 패드(73)는 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 제거된 부분에 채워져 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55b)에 전기적으로 접속된다.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 희생기판(51)을 준비한다. 희생기판(51)은 사파이어 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 이종기판일 수 있다.
희생기판(51) 상에 버퍼층(53)을 형성하고, 버퍼층(53) 상에 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)을 형성한다. 예를 들어 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)은 Si 도펀트를 첨가하여 형성된 N형 반도체일 수 있다. 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)은 버퍼층(53)위에 형성됨에 따라 도펀트의 농도가 낮은 로우 도핑층으로 형성된다.
버퍼층(53) 및 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)은 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD) 방식으로 형성되는 것이 바람직하지만, 분자선 성장(MBE) 또는 수소화물 기상 성장(HVPE) 방법 등을 사용하여 형성될 수 있다. 그리고, 버퍼층(53)과 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)은 동일한 공정 챔버 내에서 연속적으로 형성된다.
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a) 윗면에 알루미늄층(20)을 형성한다.
알루미늄층(20)은 500 나노미터 이상 3 마이크로미터 이하의 두께로 고순도 알루미늄(99.999% Al)을 열증착기, 이빔 증착기, 스퍼터링, 레이저 증착기 등의 공지된 증착방법을 이용하여 증착한다. 알루미늄층(20) 증착 이후에 300 내지 500℃에서 진공, 질소, 또는 아르곤 등의 분위기에서 열처리한다. 알루미늄층(20)에 대한 열처리공정을 생략될 수 있음은 물론이다.
알루미늄층(20)을 증착한 후 알루미늄층(20)을 적어도 1회 이상의 양극산화 처리에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 메트릭스상으로 규칙적인 홀(21)을 갖는 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 형성한다. 여기서 홀(21)은 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 표면까지 형성된다.
알루미늄층(20)에 무수한 홀(21)을 가지는 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 형성하는 공정을 설명하면, 먼저, 알루미늄층(20)을 1차 양극산화처리한다.
여기서 양극산화처리는 산성용액에 알루미늄층(20)이 침적되게 하고, 발광구조체에 바이어스를 인가하는 것을 말한다.
산성용액은 인산(phosphoric acid), 옥살산(oxalic acid), 황산(sulfuric acid) 용액 중에서 선택된 어느 하나가 적용되는 것이 바람직하다.
1차 양극산화처리 과정을 거치면 전기 화학적 반응에 의해 알루미늄층(20)이 표면으로부터 내측으로 산화되면서 표면으로부터 내부쪽으로 규칙적인 골이 형성된다.
다음은 1차 양극산화처리에 의해 산화된 부분을 에칭액 예를 들면, 인산과 크롬산이 혼합된 용액으로 제거한다. 알루미늄층(20) 중 산화된 부분을 제거하면 1차 양극산화처리과정에서 형성된 골에 대응되게 잔류된 알루미늄층(20)의 표면이 규칙적으로 골을 갖게 된다.
이후 다시 산성용액 속에서 잔류된 알루미늄층을 2차 양극 산화처리하여 도 5에 도시된 바와 같이 1차 양극산화처리과정에서 형성된 골에 대응되는 위치에 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 표면까지 규칙적인 홀(21)을 형성시킨다.
이와는 다르게 1차 양극산화처리 과정만으로 알루미늄층(20)을 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 상면까지 연장되며 규칙적으로 어레이된 홀(21)을 갖는 알루미늄 산화층을 형성하는 경우 앞서 설명된 1차 양극산화처리 과정 이후의 나머지 과정은 생략될 수 있음은 물론이다. 또 다르게는 앞서와 같은 방법에 의해 양극산화처리과정을 3회 이상 반복하는 방법이 적용될 수 있음은 물론이다.
이러한 양극산화처리과정을 상호 다른 산성용액 즉, 인산, 옥살산 및 황산을 각각 이용하여 형성한 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)이 형성된 알루미늄층(20)에 대해 촬상한 사진이 도 6에 도시되어 있다. 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이 규칙적인 홀(21)을 갖는 알루미늄 산화층이 형성되고, 인가되는 전압과 적용되는 산성용액에 따라 홀의 크기가 달라질 수 있다.
한편, 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)의 홀(21) 크기는 양극 산화처리과정의 인가전압, 수용액, 적용시간을 조절하면 홀의 크기를 조절할 수 있다. 산성용액으로 적용한 옥살산에 침적하여 바이어스를 인가한 상태에서 시간의 경과에 따라 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO) 홀의 직경이 확대될 수 있다.
이렇게 홀(21)을 갖는 알루미늄층(20)은 이후의 공정에서 새도우마스크 역할을 한다.
원하는 크기의 홀(21)이 규칙적으로 어레이된 알루미늄층(20)을 형성한 다음에는 알루미늄층(20)의 홀(21)을 통해 노출된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 표면을 일정 깊이 식각한다. 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 표 면 식각은 건식 또는 습식 등 적절한 방법을 적용하면 된다.
이후 알루미늄층(20)을 제거하면 도 7에 도시된 바와 같이 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)에 500나노미터 이하의 크기의 홈(54)이 규칙적으로 형성된다. 이렇게 형성된 홈(54)은 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)위에 형성될 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55b)를 노출시키는 기능을 수행한다.
도 8을 참조하면 규칙적인 홈(54)이 형성된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a) 위로 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55b)이 형성된다. 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)의 성장은 전술한 공정챔버 내에서 MOCVD 방식으로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)이 GaN으로 이루어지고, 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)내에 형성된 홈(54)은 직경이 충분히 작기 때문에 속이 빈 상태에서 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)이 덮여지게 되어 홈(54)은 그대로 공기층으로 남게 된다.
그 다음, 동일 공정 챔버 내에서, 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55b) 윗면에 활성층(57) 및 제 2 도전형 반도체층(59)이 순차적으로 형성되어 도 9과 같은 적층 구조가 된다. 이 때, 제 2 도전형 반도체층(59)은 예를 들면, P형 반도체층(59)으로서 된다.
예를 들어 제 2 도전형 반도체층(59)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)과 같은 P형 도펀트를 첨가하여 형성된 P형 반도체일 수 있다.
그 다음 도 10을 참조하면, 제 2 도전형 반도체층(59)상에 오믹전극(60)을 형성한다.
오믹전극(60)은 도금 또는 증착 기술 등을 사용하여 전면 증착된다. 오믹 전극(60)은 제 2 도전형 반도체층(59)과 오믹접촉하는 물질을 포함하며, 제 2 도전형 반도체층(59)이 P형 반도체인 경우, 오믹 전극 (60)은 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 니켈(Ni)을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 오믹전극(60)은 제 2 도전형 반도체층(59)과 오믹접촉 하도록 일반적으로 열처리되나, 오믹전극이 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 또는 니켈(Ni)로 형성됨으로써 열처리는 생략될 수 있다.
그 다음, 오믹전극(60)의 윗면에 금속 반사층(63)을 형성한다. 금속반사층(63)은 도금 또는 증착 기술 등을 사용하여 전면 증착되며, Al 또는 Ag를 포함하는 금속층으로 형성될 수 있다.
금속반사층(63) 상에 도전성 기판(71)이 형성된다. 도전성 기판(60)은 Si, GaAs, GaP, AlGaINP, Ge, SiSe, GaN, AlInGaN 또는 InGaN 등의 기판이나, Al, Zn, Ag, W, Ti, Ni, Au, Mo, Pt, Pd, Cu, Cr 또는 Fe의 단일 금속 또는 이들의 합금 기판을 화합물 반도체층들 상에 부착하여 형성될 수 있다. 이때, 도전성 기판(60)은 접합금속층(67)을 통해 금속반사층(63)에 부착될 수 있으며, 확산방지층(65)이 접합금속층(67)을 형성하기 전에 금속반사층(63) 상에 형성될 수 있다. 한편, 도전성 기판(71)은 도금기술을 사용하여 형성될 수 있다. 즉, 금속반사층(63) 상에 Cu 또는 Ni 등의 금속을 도금함으로써 도전성 기판(71)이 형성될 수 있으며, 금속원소의 확산을 방지하기 위한 확산방지층(65) 및/또는 접착력을 향상시키기 위한 접합금속층(67)이 추가될 수 있다.
도 11을 참조하면, 희생기판(51)이 화합물 반도체층들로부터 분리된다. 희생기판(51)은 레이저 리프트 오프(LLO) 기술 또는 다른 기계적 방법이나 화학적 방법에 의해 분리될 수 있다. 이때, 버퍼층(53)도 함께 제거되어 제 1 도전형 반도체층(55)이 노출된다.
이때, 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)은 규칙적인 홈을 가지는 패턴 형태를 지니고 노출된다. 아울러, 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a)에 형성된 규칙적인 홈에 의해 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55b)의 일부가 노출된다.
이어서, 전극패드(도 2의 73)가 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55a) 상에 형성된다.
이때, 전극 패드(73)는 메탈로 이루어지기 때문에 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55)위에 형성시 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층(55)내에 형성된 홈(54)에 채워져 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층(55b)과 오믹콘택된다.
또한, 전극패드(73)를 형성하는 동안, 전극패드(73)에서 연장된 연장부들(도시하지 않음)이 함께 형성될 수 있다. 이에 따라, 도 2의 수직형 발광 다이오드가 제조된다.
한편, 전극패드(73)를 형성하기 전, 제 1 도전형 반도체층(55) 상에 오믹전극(도시하지 않음)이 형성될 수도 있다. 오믹전극이 제 1 도전형 반도체층(55)에 오믹접촉되고, 전극패드(73)는 오믹전극에 전기적으로 접속된다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
본 발명에 의하면, 수직형 발광 다이오드에서 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 알루미늄층을 양극산화처리과정을 통해 다수의 홀이 형성된 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 형성하고, 다수의 홀이 형성된 알루미늄층을 새도우마스크로 사용하여 식각을 수행함으로써 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층내에 규칙적인 패턴을 형성하고, 그 위에 다시 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층을 형성한 후 희생기판을 분리하여 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층이 노출되는 경우 패턴에 의해 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층도 일부분 함께 노출되게 하여 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층에 전극 패드가 오믹접촉될 수 있음에 따라 수직형 발광 다이오드에서의 전기적인 특성이 향상되고 그로 인해 발광효율이 개선된다.
아울러, 광이 방출되는 표면이 되는 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 표면이 규칙적인 요철이 형성되어 있음에 따라 표면에서의 광방출 효율도 개선된다.

Claims (5)

  1. 희생기판위에 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층을 성장시키는 단계와,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 알루미늄층을 형성하는 단계와,
    양극산화처리를 수행하여 상기 알루미늄층에 다수의 홀이 형성된 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 형성하는 단계와,
    상기 다수의 홀이 형성된 알루미늄층을 새도우 마스크로 하여 상기 제 1 도전형 반도체층의 일부가 드러나도록 패터닝 식각하여 다수의 홈을 형성하는 단계와,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 남아있는 알루미늄층을 제거하는 단계와,
    상기 홈이 형성된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층위에 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층 및 활성층 및 제 2 도전형 반도체층을 차례대로 형성하는 단계와,
    상기 제 2 도전형 반도체층위에 금속 반사층, 도전성 기판을 형성하는 단계와,
    상기 희생기판을 분리하는 단계와,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층 및 상기 홈에 채워져 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층과 오믹접촉되는 전극 패드를 형성하는 단계를 포함하는 수직형 발광 다이오드 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5 ∼ 9×1018/㎤ 이고,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5×1018/㎤ 미만인 수직형 발광 다이오드 제조방법.
  3. 다수의 홈이 형성된 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층과,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 일면에 형성되며 상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 홈에 의해 노출된 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층과,
    상기 하이 도핑 제 1 도전형의 일면에 형성된 활성층 및 제 2 도전형 반도체층과,
    상기 제 2 도전성 반도체층의 일면에 형성된 금속반사층 및 도전성 기판과,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층의 일면에 형성되며 상기 홈에 채워져 상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층과 오믹접촉되는 전극 패드를 포함하는 수직형 발광 다이오드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 하이 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5 ∼ 9×1018/㎤ 이고,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 도펀트의 도핑 농도가 5×1018/㎤ 미만인 수직형 발광 다이오드.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 로우 도핑 제 1 도전형 반도체층은 양극 알루미늄산화층(Anodic Aluminum oxide; AAO)을 새도우 마스크로 이용하는 식각을 통해 다수의 홈이 형성된 수직형 발광 다이오드.
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