KR20100020509A - Light emitting device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same.
발광 소자로서 최근 발광 다이오드가 많이 연구되고 있다. 발광 다이오드는 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 제2 도전형의 반도체층이 포함되어 형성되고 상기 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층에 전원이 인가됨에 따라 상기 활성층에서 전자와 정공의 결합으로 빛이 발생된다.Recently, many light emitting diodes have been studied as light emitting devices. The light emitting diode is formed by including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and the power is applied to the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer. Light is generated by the combination of electrons and holes.
상기 발광 다이오드는 디스플레이 장치, 조명 장치, 이동통신 단말기, 자동차 등 각종 기계, 전기, 전자 장치에 사용된다.The light emitting diode is used in various mechanical, electrical and electronic devices such as display devices, lighting devices, mobile communication terminals, automobiles, and the like.
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device and a method of manufacturing the same.
실시예는 광 방출 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device having improved light emission efficiency and a method of manufacturing the same.
실시예에 따른 발광 소자는 제1 도전형의 반도체층; 상기 제1 도전형의 반도체층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층; 및 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 형성된 광 추출층이 포함된다.The light emitting device according to the embodiment may include a first conductive semiconductor layer; An active layer formed on the first conductive semiconductor layer; A second conductive semiconductor layer formed on the active layer; And a light extraction layer formed on the second conductive semiconductor layer.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 제1 도전형의 반도체층, 활성층, 제2 도전형의 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 선택적으로 패터닝된 마스크층을 형성하는 단계; 상기 마스크층이 형성되지 않은 상기 제2 도전형의 반도체층 상에 광 추출층을 형성하고 상기 마스크층을 제거하는 단계; 상기 광 추출층을 중심으로 스크라이빙 공정을 진행하는 단계; 및 상기 제2 도전형의 반도체층, 활성층 및 제1 도전형의 반도체층을 선택적으로 제거하여 상기 제1 도전형의 반도체층의 일부가 상측 방향으로 노출되도록 하는 식각 단계가 포함된다.In one embodiment, a method of manufacturing a light emitting device includes: forming a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; Forming a patterned mask layer selectively on the second conductive semiconductor layer; Forming a light extraction layer on the second conductive semiconductor layer on which the mask layer is not formed and removing the mask layer; Performing a scribing process centering on the light extraction layer; And an etching step of selectively removing the second conductive semiconductor layer, the active layer, and the first conductive semiconductor layer to expose a portion of the first conductive semiconductor layer in an upward direction.
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device and a method of manufacturing the same.
실시예는 광 방출 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting device having improved light emission efficiency and a method of manufacturing the same.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 사시도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광 다이오드를 I-I' 선으로 절단한 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 사시도.
도 4는 제2 실시예에 따른 발광 다이오드를 II-II' 선으로 절단한 단면도.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 제조방법을 설명하는 도면.1 is a perspective view of a light emitting diode according to a first embodiment;
2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the light emitting diode according to the first embodiment;
3 is a perspective view of a light emitting diode according to a second embodiment;
4 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of the light emitting diode according to the second embodiment;
5 to 10 illustrate a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure may be "on" or "under" the substrate, each layer (film), region, pad or pattern. "On" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed through another layer, as described in do.
또한, 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a light emitting device and a method of manufacturing the same according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 사시도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 발광 다이오드를 I-I' 선으로 절단한 단면도이다.1 is a perspective view of a light emitting diode according to a first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the light emitting diode according to the first embodiment.
도 1과 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 다이오드는 기판(10), 버퍼층(20), Un-doped GaN층(30), 제1 도전형의 반도체층(40), 활성층(50), 제2 도전형의 반도체층(60)이 포함된다. 1 and 2, the light emitting diode according to the first embodiment includes a
또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(40) 상에는 제1 전극층(80)이 형성되고, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에는 제2 전극층(90)이 형성된다.In addition, a
제1 실시예에 따른 발광 다이오드는 상기 제1 전극층(80)의 형성을 위해 상기 제2 도전형의 반도체층(60), 활성층(50) 및 제1 도전형의 반도체층(40)이 선택적으로 제거됨으로써 형성된 개구부(110)가 구비된다. In the light emitting diode according to the first embodiment, the second
상기 개구부(110)에 의해 상기 제1 도전형의 반도체층(40)의 상측 방향으로 노출되고, 상기 제1 도전형의 반도체층(40) 상에 상기 제1 전극층(80)이 형성된다. The
비록 도시하지는 않았으나, 상기 제1 전극층(80) 및 제2 전극층(90)은 와이어에 의해 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 도전형의 반도체층(60)과 상기 제2 전극층(90) 사이에는 오믹 접촉층이 형성될 수도 있다. 또한, 상기 오믹 접촉층은 투명 전극으로 형성될 수도 있다.Although not shown, the
상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에는 광 추출층(70)이 형성된다. The
상기 광 추출층(70)은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 주변부 상측에 형성되며, 결과적으로 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 상측으로 노출된 부분과 상기 개구부(110)를 둘러싸며 배치된다. 또한, 상기 광 추출층(70)은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 모든 주변부 상측에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 광 추출층(70)의 측면은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 측면과 동일 수직면 상에 형성될 수도 있다.The
상기 광 추출층(70)은 상기 활성층(50)에서 방출된 광이 외부로 보다 효과적으로 방출될 수 있도록 한다.The
상기 광 추출층(70)은 내측 방향, 즉 상기 제2 도전형의 반도체층(60)이 상측으로 노출된 방향으로 경사면(71)이 형성된다. 상기 경사면(71)은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 상측면에 대해서 58~63도 각도로 경사진다.An
또한, 상기 광 추출층(70)은 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 보다 굴절율이 작거나 같도록 형성된다. 예를 들어, 상기 제2 도전형의 반도체층(60)은 GaN 으로 형성될 수 있으며, 450nm 파장의 빛에 대해 2.33의 굴절율을 갖는다. 그리고, 상기 광 추출층(70)은 AlxGa1-xNy (단, 0≤x≤1)으로 형성될 수 있으며, 450nm 파장의 빛에 대해 2.12~2.33의 굴절율을 갖는다.In addition, the
따라서, 도 1에 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 상기 제2 도전형의 반도체층(60)보다 굴절율이 작거나 같은 상기 광 추출층(70)이 형성되기 때문에, 상기 활성층(50)에서 발생된 빛은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 상측면에서 반사되어 내부로 재입사되지 않고 상기 광 추출층(70)을 통해 외부로 방출될 가능성이 증가된다. 특히, 상기 광 추출층(70)의 경사면(71)은 상기 빛이 상측 방향으로 보다 원활히 방출되도록 한다.Therefore, as shown by an arrow in FIG. 1, the
비록 도시하지는 않았으나, 상기 오믹 접촉층은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)과 상기 광 추출층(70) 사이에 형성될 수도 있다. Although not shown, the ohmic contact layer may be formed between the second
도 3은 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 사시도이고, 도 4는 제2 실시예에 따른 발광 다이오드를 II-II' 선으로 절단한 단면도이다.3 is a perspective view of a light emitting diode according to a second embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of the light emitting diode according to the second embodiment.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드는 제1 실시예에서 설명된 발광 다이오드와 유사하다.3 and 4, the light emitting diode according to the second embodiment of the present invention is similar to the light emitting diode described in the first embodiment.
다만, 제1 실시예에 따른 발광 다이오드에서는 상기 제1 전극층(80)을 형성하기 위해 상기 제1 도전형의 반도체층(40)이 상측 방향으로 노출되도록 개구부(110)를 형성하나, 제2 실시예에 따른 발광 다이오드는 도 1에 도시된 개구부(110)가 측면 방향으로도 개방되도록 형성된 점에 차이가 있다. However, in the light emitting diode according to the first embodiment, the
이를 위해, 상기 제2 도전형의 반도체층(60), 활성층(50) 및 제1 도전형의 반도체층(40) 뿐만 아니라, 상기 광 추출층(70)의 일부를 선택적으로 제거할 수도 있다.To this end, not only the second
제2 실시예에 따른 발광 다이오드는 상기 제1 전극층(80)을 와이어를 통해 외부의 전원과 전기적으로 연결하는 공정이 보다 용이하게 진행될 수 있는 장점을 가진다.The light emitting diode according to the second embodiment has an advantage in that the process of electrically connecting the
도 5 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 제조방법을 설명하는 도면이다.5 to 10 illustrate a method of manufacturing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 먼저, 기판(10) 상에 버퍼층(20), Un-doped GaN층(30), 제1 도전형의 반도체층(40), 활성층(50), 제2 도전형의 반도체층(60)을 형성하고, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 상기 광 추출층(70)을 형성하기 위한 마스크층(100)을 형성한다.Referring to FIG. 5, first, a
예를 들어, 상기 기판(10)은 사파이어(Al2O3), Si, SiC, GaAs, ZnO, MgO 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.For example, the
상기 버퍼층(20)은 상기 기판(10)과 상기 기판(10)의 상측에 적층되는 질화물 반도체층 사이의 격자상수의 차이를 줄여주기 위한 것으로, 예를 들어, AlInN/GaN, InxGa1-xN/GaN, AlxInyGa1-x-yN/InxGa1-xN/GaN 등과 같은 적층 구조로 형성될 수 있다.The
상기 Un-doped GaN층(30)은 챔버에 NH3 및 TMGa를 포함하는 가스를 주입하여 형성할 수 있다.The
상기 제1 도전형의 반도체층(40)은 제1 도전형의 불순물이 주입된 질화물 반도체층이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형의 불순물은 N형 불순물이 될 수 있으며, N형 불순물으로 Si가 포함된 GaN층으로 형성될 수 있다.The first
상기 활성층(50)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조로 형성될 수 있고, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 적층구조로 형성될 수도 있다.The
상기 제2 도전형의 반도체층(60)은 제2 도전형의 불순물이 주입된 질화물 반도체층이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형의 불순물은 P형 불순물이 될 수도 있으며, P형 불순물으로 Mg가 포함된 GaN층으로 형성될 수 있다.The second
상기 마스크층(100)은 실리콘 산화막(SiO2)로 형성될 수 있다. 상기 마스크층(100)은 본 발명의 실시예에 따른 광 추출층(70)이 형성될 수 있도록 패터닝된다.The
도 6을 참조하면, 상기 마스크층(100)이 형성된 후, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 광 추출층(70)을 형성한다.Referring to FIG. 6, after the
상기 광 추출층(70)은 AlxGa1-xNy (단, 0≤x≤1)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 AlxGa1-xNy은 800~1000℃의 온도에서 NH3, 트리메틸갈륨(TMGa), 트리메틸 알루미늄(TMAl)을 공급하여 형성할 수 있다. The
상기 광 추출층(70)은 성장 과정에서 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 상측면에 대해서 측면이 58~63도 각도로 경사진 경사면(71)이 형성된다.The
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 마스크층(100)을 제거한다.Then, the
도 8을 참조하면, 상기 광 추출층(70)을 중심으로 하여 스크라이빙 공정을 진행한다.Referring to FIG. 8, a scribing process is performed based on the
스크라이빙 공정은 반도체층을 여러 개로 분리하여 다수의 발광 소자를 만들기 위한 것으로, 비록 도 8에는 단면도가 도시되어 있으나, 예를 들어, 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 육면체와 유사한 형태로 분리될 것이다.The scribing process is to make a plurality of light emitting devices by separating the semiconductor layer into several, although a cross-sectional view is shown in Figure 8, for example, as shown in Figures 1 and 3 Will be separated.
따라서, 상기 광 추출층(70)은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 주변부 상측에 배치되고, 상기 광 추출층(70)의 측면은 상기 제2 도전형의 반도체층(60)의 측면과 동일 수직면 상에 형성될 수 있다.Therefore, the
여기서, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 오믹 접촉층(미도시)을 형성하고 상기 오믹 접촉층 상에 상기 마스크층(100)을 형성한 후, 상기 오믹 접촉층 상에 상기 광 추출층(70)을 형성할 수도 있다.Here, after forming an ohmic contact layer (not shown) on the second
또한, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 상기 광 추출층(70)을 형성한 후, 상기 광 추출층(70)이 형성되지 않은 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 상기 오믹 접촉층을 형성할 수도 있다.In addition, after the
도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 제2 도전형의 반도체층(60) 및 광 추출층(70)의 상측에 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제2 도전형의 반도체층(60), 활성층(50) 및 제1 도전형의 반도체층(40)을 선택적으로 식각하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 상기 개구부(110)를 형성한다.Referring to FIG. 9, a mask pattern (not shown) is formed on the second
이때, 상기 마스크 패턴의 형태에 따라 상기 광 추출층(70), 제2 도전형의 반도체층(60), 활성층(50) 및 제1 도전형의 반도체층(40)을 선택적으로 식각하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 형태로 개구부를 형성할 수도 있다.In this case, the
도 10을 참조하면, 상기 제1 도전형의 반도체층(40) 상에 제1 전극층(80)을 형성하고, 제2 도전형의 반도체층(60) 상에 제2 전극층(90)을 형성한다.Referring to FIG. 10, a
따라서, 도 1에 도시된 바와 같은 발광 다이오드가 제작될 수 있다.Thus, a light emitting diode as shown in FIG. 1 can be manufactured.
한편, 이후, 상기 제1 전극층(80) 및 제2 전극층(90)을 각각 와이어를 통해 외부 전원과 전기적으로 연결하는 공정이 진행될 수 있고, 상기 제2 도전형의 반도체층(60) 및 광 추출층(70) 상에 몰딩부재를 형성하는 공정이 진행될 수도 있다.Meanwhile, a process of electrically connecting the
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above description has been made based on the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains may not have been exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that many variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
Claims (1)
상기 기판 상에 제1 도전형의 반도체층;
상기 제1 도전형의 반도체층 상에 형성된 활성층;
상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형의 반도체층; 및
상기 제2 도전형의 반도체층 상에 형성된 AlGaN을 포함하는 광 추출층이 포함되고,
상기 광 추출층은 상기 제2 도전형의 반도체층 상의 주변부에 형성되어 상기 제2 도전형의 반도체층 상의 주변부를 따라 상기 제2 도전형의 반도체층의 노출된 상측면을 둘러싸며 형성되며, 경사면이 형성되는 발광 소자.Board;
A first conductive semiconductor layer on the substrate;
An active layer formed on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer formed on the active layer; And
A light extraction layer including AlGaN formed on the second conductive semiconductor layer,
The light extracting layer is formed at a periphery on the second conductive semiconductor layer and surrounds an exposed upper side surface of the second conductive semiconductor layer along a periphery on the second conductive semiconductor layer, and is inclined. The light emitting element is formed.
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