KR20090076164A - 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된질화물 반도체 발광소자 - Google Patents

질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된질화물 반도체 발광소자 Download PDF

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KR20090076164A
KR20090076164A KR20080001928A KR20080001928A KR20090076164A KR 20090076164 A KR20090076164 A KR 20090076164A KR 20080001928 A KR20080001928 A KR 20080001928A KR 20080001928 A KR20080001928 A KR 20080001928A KR 20090076164 A KR20090076164 A KR 20090076164A
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심현욱
김용천
강중서
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삼성전기주식회사
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본 발명은 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은, 기판 상에 전류확산층을 형성하는 단계와, 상기 전류확산층의 일부를 제거하여 발광구조물 형성을 위한 영역으로 제공되는 복수의 개구부를 형성하는 단계와, 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계 및 각각 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층과 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 발광소자 칩 단위의 성장을 위한 전류확산층을 채용하여 에피층과 기판 간의 스트레스를 최소화함으로써 전기적·광학적 특성이 향상된 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
질화물, 발광소자, LED, 스트레스, 전류확산

Description

질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자 {Menufacturing Method of Nitride Semiconductor Light Emitting Device and Nitride Semiconductor Light Emitting Device by the Same}
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광소자 칩 단위의 성장을 위한 전류확산층을 채용한 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 하나인 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 p,n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역에서 발광이 가능한 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
일반적으로, Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 중 질화인듐갈륨(In1 - xGaxN, 0<x<1)은 인듐(In)의 함량에 따라 가시광선에서 UV 파장영역까지의 광을 생성할 수 있으며, LED 및 레이저 다이오드(laser diode: LD)의 양자우물(quantum well)로서 널리 사용된다.
도 1은 일반적인 질화물 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 질화물 반도체 발광소자(10)는 사파이어 기판(11) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(12), 활성층(13) 및 p형 질화물 반도체층(14)을 포함한다. 또한, 상기 n형 질화물 반도체층(12)의 메사 식각된 영역과 상기 p형 질화물 반도체층(14) 상에는 각각 n형 및 p형 전극(15a, 15b)이 형성된다.
이와 같이, 상기 질화물 반도체 발광소자(10)는 질화물 반도체 단결정의 성장용 기판으로 사파이어와 같은 이종 기판을 사용하는 것이 일반적이다,
이종 기판과의 격자 부정합에 의한 스트레스로 인하여 질화물 반도체 단결정은 결함 밀도가 매우 높게 되며, 이는, 전기적·광학적 특성의 저하로 이어지는 문제가 있다.
특히, 최근에는 조명 장치 등 높은 출력을 요구하는 장치에 질화물 반도체 발광소자를 사용할 필요가 대두 되는바, 당 기술 분야에서는, 발광구조물을 이루는 에피층의 품질개선과 발광효율을 증대시킬 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은 발광소자 칩 단위의 성장을 위한 전류확산층을 채용하여 에피층과 기판 간의 스트레스를 최소화함으로써 전기적·광학적 특성이 향상된 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
기판 상에 전류확산층을 형성하는 단계와, 상기 전류확산층의 일부를 제거하여 발광구조물 형성을 위한 영역으로 제공되는 복수의 개구부를 형성하는 단계와, 상기 복수의 개구부를 통하여 상기 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계 및 각각 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층과 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
상기 복수의 개구부는 메쉬 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 전류확산층은 발광구조물 형성을 위한 영역을 복수 개 구비하며, 상기 복수의 영역에는 각각 하나의 발광구조물이 형성될 수 있다.
특히, 성장 과정에서 발광구조물들이 서로 합체되지 않기 위한 측면을 고려하여, 상기 복수의 영역은 서로 인접한 영역 간의 거리가 5㎛이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광구조물을 형성하는 단계 후에, 상기 기판 및 상기 전류확산층을 각각의 발광구조물 단위로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류확산층의 두께는 20㎚이상일 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 상기 복수의 개구부를 통한 각각의 성장 영역이 서로 합체되어 상기 전류확산층을 덮도록 성장되는 것일 수 있다.
이를 위해, 상기 복수의 개구부는 서로 인접한 개구부 간의 거리가 5㎛이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 복수의 개구부의 측면 중 적어도 일부는 요철 형상을 갖는 것일 수 있다.
특히, 외부 광추출효율의 향상을 위해, 상기 발광구조물은 상기 요철 형상과 같은 측면 형상을 갖도록 성장되는 것이 바람직하다.
실시 형태에 따라, 상기 전류확산층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층을 성장시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이 경우, 상기 복수의 개구부는 상기 전류확산층에서 n형 전극 형성을 위한 영역을 제외한 나머지 영역에 형성되며, 상기 n형 전극은 상기 전류확산층 상면의 상기 n형 전극 형성을 위한 영역에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 발광구조물을 형성하는 단계는, 상기 발광구조물의 성장이 진행되는 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 실행되는 것이 외부 광추출효율 측면에서 바람직하다.
특히, 상기 발광구조물을 형성하는 단계는, 상기 발광구조물 측면의 기울기가 수평면으로부터 40 ~ 85°가 되도록 실행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전류확산층은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
더욱 바람직한 경우로서, 상기 전류확산층은 투명전도성 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층은 각각 n형 및 p형 질화물 반도체층일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은 상술한 질화물 반도체 발광소자 제조방법에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 발광소자 칩 단위의 성장을 위한 전류확산층을 채용하여 에피층과 기판 간의 스트레스를 최소화함으로써 전기적·광학적 특성이 향상된 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
나아가, 상술한 바와 같이, 에피층과 기판 간의 스트레스가 줄어듦에 따라 성장 단계에서의 발광구조물의 휘어짐이 줄어들어 스크라이빙 등의 후속 단계 시에 불량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전류 확산 효과가 증대되어 동작 전압을 낮출 수 있으며, 특히, 수평 구조 발광소자에서는 n형 전극 형성을 위한 메사 식각 공정을 생략할 수 있어 n형 질화물 반도체층의 특성과 수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.
다만, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 나타내는 공정별 단면도이다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(21) 상에 n형 질화물 반도체층(23)을 형성한다.
상기 기판(21)은 질화물 반도체 단결정 성장용 기판으로 사용되며, 이에 제한되지는 않으나, 예컨대, 사파이어 기판, SiC, GaN 기판 등을 사용할 수 있다.
한편, 본 실시 형태에서는, n형 질화물 반도체층의 측 방향 재성장과 버퍼층으로서의 기능에 의한 결정 품질 개선 등을 고려하여 기판(21) 상에 우선적으로 n형 질화물 반도체층(23)을 형성하였으나, 실시 형태에 따라서는 기판(21) 상에 n형 질화물 반도체층(23)을 형성하지 않고, 후술할 전류확산층을 바로 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(23) 상에 전류확산층(22)을 형성한다.
상기 전류확산층(22)은 후술할 바와 같이, 상기 기판(21) 상의 영역을 발광구조물 형성을 위한 복수의 영역으로 분리하기 위한 것이다.
또한, 상기 전류확산층(22)에 포함된 상기 복수의 영역은 각각 복수의 개구부를 구비하며, n형 질화물 반도체층(23)은 상기 개구부를 통하여 재성장될 수 있다. 즉, 최종 발광소자에서는 상기 전류확산층(22)이 패턴과 같은 형태로 n형 질화물 반도체층에 포함되는 구조가 되며, 이에 따라, 상기 전류확산층(22)은 전류를 측방향으로 유도하여 전류확산 기능을 수행할 수 있다.
이러한 전류확산층(22)의 기능을 고려하였을 때, 상기 전류확산층(22)은 전기전도성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 광학적 특성까지 고려한다면, 상기 전류확산층(22)은 투명전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), ZnO, AlZnO, InZnO 등을 들 수 있다.
한편, 상술한 발광구조물들을 분리하는 기능과 전류확산 등을 고려하였을 때, 상기 복수의 영역 간의 거리에 따라 다소 변화될 수는 있으나, 상기 전류확산층(22)의 두께(t)는 20㎚이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 두께(t)는 100㎚이상이다.
이어서, 도 2c와 같이, 상기 전류확산층(22)의 일부를 식각 등의 공정으로 제거하여 상기 n형 질화물 반도체층(23)의 상면이 외부로 노출되는 개구부(O)를 형성한다. 이 경우, 도 2c에 도시된 2개의 개구부(O)는 각각 복수의 개구 영역을 포함하여 이루어지는 것으로 이해할 수 있다.
도 3은 도 2c에 도시된 전류확산층을 위에서 내려다 본 평면도에 해당한다.
도 3에서는 편의상, 도 2c와 달리 하나의 개구부(O)만을 도시하였다.
이하, 도 2c와 도 3을 함께 참조하면, 전류확산층(22)에 형성된 개구부는 격자 구조로 형성되어 있으며, 상기 개구부를 통하여 n형 질화물 반도체층(23)은 외부로 노출된다.
또한, 본 실시 형태에서, 각각의 개구부(O)는 발광구조물이 형성되는 영역에 해당한다. 즉, 상술한 바와 같이, 상기 개구부(O)는 n형 및 p형 질화물 반도체층과 활성층을 구비하는 하나의 발광구조물이 형성되기 위한 영역이다.
따라서, 서로 인접한 발광구조물은 에피층의 성장 과정에서 측방향 성장에 의해 서로 합체되지 않아야 하므로, 서로 인접한 개구부(O) 간에는 어느 정도의 거리가 확보되어야 한다. 이 경우, 상기 복수의 개구부(O)는 서로 인접한 개구부(O) 간의 거리, 즉, 발광구조물 형성을 위한 복수의 영역 간의 거리(d)가 5㎛이상인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 개구부(O)는 복수의 개구 영역을 구비하며, n형 질화물 반도체층은 상기 복수의 개구 영역을 통하여 재성장되어 상기 전류확산층(22)을 덮도록 형성될 수 있다. 이를 위해 상기 복수의 개구 영역은 인접한 개구 영역 간의 거리가 5㎛이하인 것이 바람직하다.
이에 따라, 상술한 바와 같이, 최종 발광소자에서는 상기 전류확산층(22)이 패턴과 같은 형태로 n형 질화물 반도체층에 포함될 수 있어, 상기 전류확산층(22)은 전류를 측 방향으로 유도하여 전류확산 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 전류확산층(22)의 일부를 제거하는 본 단계는 개구부를 형성할 수 있는 어떠한 화학적·기계적인 방법으로 실행될 수 있다.
다음으로, 도 2d와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(23) 상에 상기 개구 부(O)를 통하여 발광구조물을 형성한다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 상기 개구부(O) 상에 형성된 n형 질화물 반도체층(23')은 그 아래 형성된 n형 질화물 반도체층(23)을부터 측 방향으로 재성장되어 형성된 것으로 이해할 수 있다.
본 명세서에서, '발광구조물'은 n형 및 p형 질화물 반도체층(23', 25)과 그 사이에 형성된 활성층(24)을 포함하는 반도체층의 적층구조로 이해할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, '질화물 반도체'란, AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 표현되는 2성분계(bianary), 3성분계(ternary) 또는 4성분계(quaternary) 화합물 반도체를 의미한다.
즉, 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(23 또는 23`, 25)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다.
상기 활성층(24)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조를 갖는 질화물 반도체층으로 구성되며, 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출한다.
한편, 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(23 또는 23`, 25), 활성층(24)은 반도체 단결정의 성장 공정, 특히, 질화물 단결정 성장 공정으로서 공지된 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔성장법(MBE) 및 하이브리드 기상증착법(HVPE) 등의 방법 으로 성장시킬 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 도 2d에 도시된 바와 같이, 각각의 발광구조물은 전류확산층(22)에 형성된 개구부를 통하여 형성되며, 서로 간에는 분리되어 성장되는 것을 특징으로 한다. 하나의 기판 상에 복수의 발광구조물을 형성하는 경우, 기판 전체 면적으로 에피층을 성장 한 후 각각의 발광구조물을 절단한다면, 에피층과 이종 기판 간의 접촉 면적이 넓어 작용하는 스트레스가 매우 크다. 또한, 위와 같이, 복수의 발광구조물이 단일한 에피층으로서, 서로 연결된 경우에는 스크라이빙 공정 시 불량 발생 확률이 높은 문제가 있다.
그러나, 본 실시 형태에서는 각 발광구조물 단위로 성장 영역을 분리함으로써 기판(21)과 발광구조물을 구성하는 질화물 반도체층들(23, 24, 25) 간의 스트레스를 줄일 수 있으며, 각 발광구조물 사이 영역을 통해 손쉽게 소자 단위 분리가 가능하다.
한편, 본 실시 형태에서는 2개의 발광구조물이 형성되는 공정을 설명하였으나, 일반적으로는 이보다 많은 수의 발광구조물이 형성될 수 있으며, 이와 달리, 하나의 발광구조물만이 형성되는 경우도 가능하다.
다음 단계로, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(23') 상면과 상기 p형 질화물 반도체층(25) 상면에 각각 n형 및 p형 전극(26a, 26b)를 형성한다. 본 실시 형태의 경우, 상기 n형 전극(26a)을 형성하기 위하여 상기 발광구 조물의 일부를 메사 에칭하는 공정이 추가적으로 요구될 수 있나, 실시 형태에 따라서는, 예컨대, 수직구조 발광소자의 경우에는 상기 메사 에칭 공정이 필요하지 않을 수 있다.
본 단계에서, 상기 n형 및 p형 전극(26a, 26b)은 소자의 전기적 연결을 위한 것으로, 일반적으로 Au 또는 Au를 함유한 합금으로 이루어진다. 이러한 n형 전극 및 p형 전극(26a, 26b)은 통상적인 금속층 성장방법인 증착법 또는 스퍼터링(sputtering) 공정에 의해 형성될 수 있다.
이어서, 각 발광구조물을 소자 단위로 절단하며, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태는 에피층의 성장 단계에서 이미 발광구조물들이 서로 분리되어 있으므로, 발광구조물이 형성되지 않은 영역의 기판(21), 전류확산층(22) 및 n형 질화물 반도체층(23)을 절단함으로써 용이하게 분리 공정을 수행할 수 있다.
도 2f는 각 소자 단위로 분리되어 형성된 하나의 질화물 반도체 발광소자를 나타낸다.
한편, 도 4는 도 2의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 부분 공정 단면도이다.
도 4에 도시된 공정은 이전 실시 형태에서, 도 2d에 대응하는 것으로 이해할 수 있으며, 하나의 발광구조물만을 도시하였다.
도 4를 참조하면, 도 2의 경우와 마찬가지로, 상면에 n형 질화물 반도체 층(43)이 형성된 기판(41) 상에 개구부를 갖는 전류확산층(42)이 형성되어 있으며, 상기 개구부를 통하여 n형 질화물 반도체층(43'), 활성층(44) 및 p형 질화물 반도체층(45)이 순차적으로 성장된다. 또한, 수평 구조 발광소자로서 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(43, 45)에는 각각 전기적으로 연결되는 n형 및 p형 전극(46a, 46b)이 형성된다.
본 실시 형태의 경우, 상기 개구부를 통하여 성장된 n형 질화물 반도체층(43)이 어느 정도의 측 방향 성장을 통해 전류확산층(42)의 상면 일부에도 형성된 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 상기 전류확산층(42)의 두께와 그 위에 성장되는 n형 질화물 반도체층(43)의 길이, 형상 등을 조절함으로써 빛의 반사 임계각을 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 발광소자는 빛의 반사 임계각 조절이 가능함에 따라 외부 광 추출 효율 향상을 기대할 수 있다.
이러한 차이 외에 동일한 용어로 나타낸 다른 구성 요소에 대해서는 도 2의 경우와 동일한 것으로 이해될 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 부분 공정 단면도이다.
도 5에 도시된 공정은 도 4의 실시 형태에서, 발광구조물의 측면이 기울어진 형태를 갖는 것이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 경우와 마찬가지로, 상면에 n형 질화물 반도체층(53)이 형성된 기판(51) 상에 개구부를 갖는 전류확산층(52)이 형성되어 있으며, 상기 개구부를 통하여 n형 질화물 반도체층(53'), 활성층(54) 및 p형 질화물 반도체층(55)이 순차적으로 성장된다. 또한, 수평 구조 발광소자로서 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(53, 55)에는 각각 전기적으로 연결되는 n형 및 p형 전극(56a, 56b)이 형성된다.
본 실시 형태의 경우, 상기 n형 질화물 반도체층(53), 활성층(54) 및 p형 질화물 반도체층(55)의 측면, 즉, 발광구조물의 측면이 경사지도록 성장되는 것을 특징으로 하며, 이에 따라, 도 4의 경우에 비하여, 내부 전반사의 감소를 통한 외부 광추출효율의 향상을 기대할 수 있다. 이 경우, 상기 발광구조물 측면의 기울기(θ)가 수평면, 즉, 기판의 성장 면으로부터 40 ~ 85°가 되도록 상기 발광구조물을 성장시키는 것이 바람직하다.
한편, 발광구조물의 측면에 소정의 기울기를 형성하는 방법은 질화물 반도체 단결정의 수평 및 수직 성장 속도를 제어하는 것과 같이, 당해 분야에서 공지된 공정을 통하여 실행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 것으로서, 도 6a는 단면도를 나타내며, 도 6b는 전류확산층을 위에서 바라본 평면도이다.
우선, 도 6a를 참조하면, 이전 실시 형태와 마찬가지로, 상면에 n형 질화물 반도체층(63)이 형성된 기판(61) 상에 개구부를 갖는 전류확산층(62)이 형성되어 있으며, 상기 개구부를 통하여 n형 질화물 반도체층(63'), 활성층(64) 및 p형 질화 물 반도체층(65)이 순차적으로 성장된다. 또한, p형 질화물 반도체층(65)의 상면에는 p형 전극(66b)이 형성된다.
본 실시 형태의 경우, n형 전극(66a)은 n형 질화물 반도체층(63')이 아닌 전류확산층(62) 상에 형성된 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 도 6b와 같이 n형 전극 형성을 위한 영역(R)을 제외한 영역에 개구부를 형성한다.
이에 따라, 본 실시 형태에 따른 제조 공정은, 기존의 수평 구조 발광소자에서 요구되던 메사 에칭 공정이 필요 없게 되므로, 공정 편의성이 증대되며, 메사 에칭 공정에 의한 질화물 반도체 단결정의 피해를 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 것으로 기판과 전류확산층을 위에서 바라본 평면도이다.
본 실시 형태의 경우, 기판(71)은 전류확산층(72)이 일부 식각 되어 형성된 개구부를 통하여 외부로 노출되며, 상기 개구부의 측면, 특히, 발광구조물의 측면 형상을 결정할 수 있는 최외곽의 측면은 요철 형상을 갖는다.
이에 따라, 상기 개구부를 통하여 성장되는 발광구조물의 측면 역시 상기 개구부 측면의 요철 형상과 같은 형상을 가질 수 있으며, 이러한 요철 형상에 의해 외부 광추출효율의 향상을 가져올 수 있다.
한편, 도 7에서는 전류확산층(72)에 발광구조물 형성을 위한 영역이 1개 형성된 것을 기준으로 설명하였으나, 상술한 바와 같이, 필요한 발광구조물의 수에 따라 상기 영역의 개수는 적절히 조절될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 일반적인 질화물 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 나타내는 공정별 단면도이다.
도 3은 도 2의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 부분 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 부분 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 질화물 반도체 발광소자 제조방법을 설명하기 위한 것으로 기판과 전류확산층을 위에서 바라본 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21: 기판 22: 전류확산층
23: n형 질화물 반도체층 24: 활성층
25: p형 질화물 반도체층 26a, 26b: n형 및 p형 전극

Claims (18)

  1. 기판 상에 전류확산층을 형성하는 단계;
    상기 전류확산층의 일부를 제거하여 발광구조물 형성을 위한 영역으로 제공되는 복수의 개구부를 형성하는 단계;
    상기 복수의 개구부를 통하여 상기 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 질화물 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계; 및
    각각 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층과 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 개구부는 메쉬 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류확산층은 발광구조물 형성을 위한 영역을 복수 개 구비하며, 상기 복수의 영역에는 각각 하나의 발광구조물이 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 영역은 서로 인접한 영역 간의 거리가 5㎛이상인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 발광구조물을 형성하는 단계 후에,
    상기 기판 및 상기 전류확산층을 각각의 발광구조물 단위로 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류확산층의 두께는 20㎚이상인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층은 상기 복수의 개구부를 통한 각각의 성장 영역이 서로 합체되어 상기 전류확산층을 덮도록 성장되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 개구부는 서로 인접한 개구부 간의 거리가 5㎛이하인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 개구부의 측면 중 적어도 일부는 요철 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광구조물은 상기 요철 형상과 같은 측면 형상을 갖도록 성장되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전류확산층을 형성하는 단계 전에,
    상기 기판 상에 제1 도전형 질화물 반도체층을 성장시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 개구부는 상기 전류확산층에서 n형 전극 형성을 위한 영역을 제외한 나머지 영역에 형성되며,
    상기 n형 전극은 상기 전류확산층 상면의 상기 n형 전극 형성을 위한 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광구조물을 형성하는 단계는,
    상기 발광구조물의 성장이 진행되는 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 실행되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광구조물을 형성하는 단계는,
    상기 발광구조물 측면의 기울기가 수평면으로부터 40 ~ 85°가 되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전류확산층은 도전성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전류확산층은 투명전도성 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층은 각각 n형 및 p형 질화물 반도체층인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자 제조방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 질화물 반도체 발광소자.
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