KR20150049806A - SUBSTRATE FOR GROWTH, LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING GaN LIGHT EMITTING DIODE - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a substrate for growth, a light emitting diode using the same, and a gallium nitride-based light emitting diode. In the method for manufacturing the light emitting diode using the stated substrate for growth, a selective two stage growth method using a mask pattern reduces crystal defects and a chemical lift-off reduces the loss of a seed layer when a gallium film is separated from the substrate, thereby providing a high quality gallium nitride-based epilayer.

Description

성장용 기판, 이를 이용한 발광 다이오드 및 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법{SUBSTRATE FOR GROWTH, LIGHT EMITTING DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING GaN LIGHT EMITTING DIODE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate for growth, a light emitting diode using the same, and a manufacturing method of a gallium nitride light emitting diode.

본 발명은 성장용 기판, 이를 이용한 발광 다이오드 및 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마스크패턴을 이용한 선택적 2단계 성장 방식을 통하여 질화갈륨막을 성장시켜 성장용 기판을 제공하고, 화학적 식각(chemical lift-off)을 이용한 발광 다이오드 및 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate for growth, a light emitting diode using the same, and a method of manufacturing a gallium nitride light emitting diode, and more particularly, to a method of growing a gallium nitride film by a selective two- To a method of manufacturing a light emitting diode and a gallium nitride light emitting diode using a chemical lift-off method.

일반적으로 발광 다이오드는 기판에 질화갈륨 기반의 반도체 물질을 박막 증착시키는 에피 공정, 이를 분할하는 칩 공정 및 이를 실장하거나 리드 프레임과 연결하는 패키징 공정을 통해 생산된다. 상기 기판으로는 사파이어, SiC 또는 Si가 될 수 있으며, 기판 상의 질화갈륨은 이종접합(hetero-epitaxy)으로 성장된다. Generally, a light emitting diode is produced through an epi process in which a gallium nitride-based semiconductor material is thin-film-deposited on a substrate, a chip process for dividing the chip, and a packaging process for mounting the chip or connecting the chip to the lead frame. The substrate may be sapphire, SiC or Si, and the gallium nitride on the substrate is grown in a hetero-epitaxy.

그러나, 질화갈륨 기반의 소자는 기판과 질화갈륨 물질간의 격자부정합(lattice mismatch) 및 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)의 차이로 인해, 기판 위로 성장된 질화갈륨 박막 성장층 내에 고밀도의 전파 전위(threading dislocation)등의 결정결함이 존재하게 된다. However, a gallium nitride based device has a dislocation mismatch between the substrate and the gallium nitride material and a difference in thermal expansion coefficient, resulting in a high density of threading dislocations in the growth layer of the gallium nitride film grown on the substrate ) And the like are present.

이런 문제를 극복하고 질화갈륨 기반의 전자소자 혹은 광학소자의 고휘도 및 고효율을 얻기 위해서는, 기판 상에 단결정 질화갈륨을 성장시킨 뒤, 이를 기판으로 사용한 동종접합(homo-epitaxy) 성장 방법을 이용한다. 이 방법은 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이에 의해 발생한 전파 전위 발생의 문제점을 일부 해결할 수 있다. In order to overcome this problem and obtain high brightness and high efficiency of gallium nitride-based electronic devices or optical devices, a homo-epitaxy growth method using single crystal gallium nitride as a substrate is used. This method can solve some problems of propagation potential generation caused by the difference of lattice mismatch and thermal expansion coefficient.

질화갈륨 단결정 기판을 성장시키는 방법은 기상법(HVPE:Hydride Vapor Phase Epitaxy)이다. 이 방법은 에피 박막을 성장시키는 유기금속화학증착법(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법과 유사하지만, MOCVD법에 비해 성장 속도가 매우 빠른 특징이 있다. 특히 기상법에서는 질화갈륨의 단결정 성장을 위해 고품질의 씨드층을 확보하는 것이 매우 중요하다. 씨드층은 기판 또는 특정의 막질일 수 있으며, 질화갈륨의 단결정 성장을 수행할 수 있는 층이다.A method of growing a gallium nitride single crystal substrate is a vapor phase method (HVPE: Hydride Vapor Phase Epitaxy). This method is similar to the MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method in which an epitaxial film is grown, but the growth rate is very fast compared with the MOCVD method. Especially in the vapor phase method, it is very important to secure a high quality seed layer for the growth of single crystal of gallium nitride. The seed layer may be a substrate or a specific film quality, and is a layer capable of performing single crystal growth of gallium nitride.

그러나, 동종 성장의 이점으로 인해 원리적으로는 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이에 기인한 결정결함의 발생을 줄일 수 있으나, 사파이어 기판을 제거하는 표면연마 과정에서 균열과 같은 많은 양의 결함 및 손상이 발생한다.However, due to the advantages of homogeneous growth, the occurrence of crystal defects due to differences in lattice mismatch and thermal expansion coefficient can be reduced in principle. However, in the surface polishing process for removing the sapphire substrate, a large amount of defects such as cracks and damage Occurs.

씨드층을 통해 질화갈륨 단결정 성장 이후 사파이어 혹은 SiC 등의 기판을 제거하는 표면연마(polishing) 과정에서는 기계적인 방법(mechanical lift-off) 및 레이저식각 방법(laser lift-off)이 있다. 그러나, 두 가지 방법 모두 식각 과정에서 씨드층이 함께 손실되어 높은 비용이 발생하게 된다.There is a mechanical lift-off and a laser lift-off in the surface polishing process to remove the sapphire or SiC substrate after the growth of the gallium nitride monocrystal through the seed layer. However, both methods result in a high cost due to the loss of the seed layer in the etching process.

또한, 질화갈륨층의 성장 시 하부의 결정결함이 상부층에 전달되고, 결함이 상부층에 상존하여 고품질 소자 구현이 어렵게 되는 문제점이 발생한다.In addition, when a gallium nitride layer is grown, crystal defects at the bottom are transferred to the upper layer, and defects are present in the upper layer, which makes it difficult to implement a high-quality device.

한국특허공개공보 제10-2003-0094902 AKorean Patent Laid-Open Publication No. 10-2003-0094902 A

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자, SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 패턴화 질화갈륨층을 성장시킨다. 이 때, 기판과 패턴화 질화갈륨층 사이에 발생하는 결정결함의 감소를 위해 마스크패턴을 이용하여 패턴화 질화갈륨층을 2단계로 성장시킬 수 있는 성장용 기판 및 이를 이용한 발광 다이오드를 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention is to grow a patterned gallium nitride layer by a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. There is provided a substrate for growth which can grow a patterned gallium nitride layer in two steps using a mask pattern for reducing crystal defects occurring between the substrate and the patterned gallium nitride layer, and a light emitting diode using the substrate.

또한, 본 발명은 상기 패턴화 질화갈륨층과 기판을 분리하기 위해 화학적 식각(chemical lift-off)을 이용한 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention also provides a method of manufacturing a gallium nitride light emitting diode using chemical lift-off to separate the patterned gallium nitride layer from a substrate.

본 발명은 성장용 기판을 제공한다. 성장용 기판으로는 기판 및 상기 기판 상에 형성되고, 층을 달리하여 형성된 마스크 패턴들이 서로 상보적으로 형성된 패턴화 질화갈륨층을 포함한다.The present invention provides a substrate for growth. The growth substrate includes a substrate and a patterned gallium nitride layer formed on the substrate, the mask patterns formed by different layers being complementary to each other.

또한 본 발명은 성장용 기판을 이용한 발광 다이오드를 제공한다. 이는 기판, 상기 기판 상에 형성되고, 층을 달리하여 형성된 마스크 패턴들이 서로 상보적으로 형성된 패턴화 질화갈륨층 및 상기 패턴화 질화갈륨층 상에 형성되는 발광 구조체를 포함한다.The present invention also provides a light emitting diode using a substrate for growth. This includes a substrate, a patterned gallium nitride layer formed on the substrate and mask patterns formed by different layers mutually complementary, and a light emitting structure formed on the patterned gallium nitride layer.

상기 패턴화 질화갈륨층은 상기 기판 상에 형성된 제1질화 갈륨층 및 상기 제1질화 갈륨층 상에 형성되는 제2질화 갈륨층을 포함한다.Wherein the patterned gallium nitride layer comprises a first gallium nitride layer formed on the substrate and a second gallium nitride layer formed on the first gallium nitride layer.

상기 제1질화 갈륨층은 상기 기판 상에 형성되고 이격공간을 가지고 배치된 제1마스크 패턴 및 상기 제1마스크 패턴 사이의 이격공간으로부터 성장된 제1질화 갈륨막을 포함한다.The first gallium nitride layer includes a first mask pattern formed on the substrate and having a spacing space, and a first gallium nitride layer grown from a space between the first mask pattern.

상기 제2질화 갈륨층은 상기 제1질화 갈륨층 상에 형성되고, 제1마스크 패턴 사이의 이격공간을 차폐하는 제2마스크 패턴 및 상기 제2마스크 패턴 사이의 이격공간으로부터 상기 제1질화 갈륨막을 근거로 형성되는 제2질화 갈륨막을 포함한다.The second gallium nitride layer is formed on the first gallium nitride layer, and a second mask pattern for shielding a space between the first mask patterns and a second mask pattern for shielding the first gallium nitride film from the spacing space between the second mask patterns, And a second gallium nitride film formed on the basis of the second GaN layer.

상기 제1마스크 패턴 및 상기 제2마스크 패턴은 SiO2 또는 SOG(Spin On Glass)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the first mask pattern and the second mask pattern are formed of SiO 2 or SOG (Spin On Glass).

상기 발광 구조체는 상기 패턴화 질화갈륨층 상에 형성된 n형 질화물 반도체층, 상기 n형 질화물 반도체층 상에 일부 형성되고 발광동작을 수행하기 위한 활성층 및 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층을 포함한다.The light emitting structure includes an n-type nitride semiconductor layer formed on the patterned gallium nitride layer, an active layer partially formed on the n-type nitride semiconductor layer and performing a light emitting operation, and a p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer do.

또한, 본 발명은 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법을 제공한다. 이는 기판 상에 제1마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1마스크 패턴 사이의 이격공간 및 상부에 제1질화 갈륨막을 성장시키는 단계, 상기 제1질화 갈륨막 상에 제2마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2마스크 패턴 사이의 이격공간 및 상부에 제2질화 갈륨막을 성장시키는 단계, 상기 제2질화 갈륨막 상에 발광 구조체를 형성하고, 상기 발광 구조체 상에 반사 금속층 및 지지기판을 순차적으로 배열하는 단계, 상기 제1마스크 패턴 및 제2마스크 패턴을 제거하는 단계 및 상기 제1질화 갈륨막 또는 제2질화 갈륨막을 상기 기판으로부터 분리하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a method for manufacturing a gallium nitride light emitting diode. Comprising the steps of forming a first mask pattern on a substrate, growing a first gallium nitride film on a spaced-apart space and between the first mask patterns, forming a second mask pattern on the first gallium nitride film , Growing a second gallium nitride film on a spaced space and a space between the second mask patterns, forming a light emitting structure on the second gallium nitride film, sequentially arranging a reflective metal layer and a supporting substrate on the light emitting structure , Removing the first mask pattern and the second mask pattern, and separating the first gallium nitride film or the second gallium nitride film from the substrate.

상기 제1질화 갈륨막 및 제2질화 갈륨막은 기상법(HVPE) 또는 유기금속화학증착법(MOCVD)으로 성장시키는 것을 특징으로 한다.The first gallium nitride film and the second gallium nitride film are grown by vapor phase epitaxy (HVPE) or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).

상기 제2질화 갈륨막 상에 발광 구조체를 형성하고, 상기 발광 구조체 상에 반사 금속층 및 지지기판을 순차적으로 배열하는 단계는 상기 제2질화 갈륨막 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계, 상기 n형 질화물 반도체층 상에 발광동작을 수행하기 위한 활성층을 형성하는 단계, 상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 반사 금속층을 형성하고 및 상기 반사 금속층 상에 지지기판을 부착하는 단계를 포함한다.Forming a light emitting structure on the second gallium nitride film and sequentially arranging a reflective metal layer and a support substrate on the light emitting structure includes forming an n-type nitride semiconductor layer on the second gallium nitride film, forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer, forming a reflective metal layer on the p-type nitride semiconductor layer, and forming a reflective metal layer on the p- Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >

상기 제1마스크 패턴 및 제2마스크 패턴을 제거하는 단계는 화학적 식각을 통하여, 식각 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The step of removing the first mask pattern and the second mask pattern is performed using an etching solution through chemical etching.

상기 식각 용액은 플루오르화 수소산(HF) 및 버퍼 옥사이드 에천트(Buffered Oxide Etchant) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 특징으로 한다.The etching solution may be a mixed solution of one or more of hydrofluoric acid (HF) and buffered oxide etchant.

상기 제1질화 갈륨막 또는 제2질화 갈륨막으로부터 기판을 분리하는 단계는 화학적 식각을 통하여, 식각 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of separating the substrate from the first gallium nitride film or the second gallium nitride film is performed using an etching solution through chemical etching.

상기 식각 용액은 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 알루에치(4H3PO4+4CH3COOH+HNO3+H2O) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 특징으로 한다.The etching solution of hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), sulfuric acid (H 2 SO 4), phosphoric acid (H 3 PO 4) and a value in the aluminate (4H 3 PO 4 + 4CH 3 COOH + HNO 3 + H 2 O) or a combination of at least two of them.

본 발명의 성장용 기판 및 이를 이용하여 제조된 발광 다이오드는 마스크패턴을 이용하여 패턴화 질화갈륨층을 2단계로 성장시켜 기판과 패턴화 질화갈륨층 사이에 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이에 기인한 결정결함의 발생을 줄여 고품질의 질화갈륨 에피층을 얻을 수 있고, 본 발명의 화학적 식각을 이용한 질화갈륨 발광 다이오드 제조방법은 기판으로부터 씨드층을 분리할 때 발생하는 씨드층의 손실을 감소시키는 효과가 있다.The growth substrate of the present invention and the light emitting diode manufactured using the same can grow a patterned gallium nitride layer in two steps by using a mask pattern to improve the lattice mismatch between the substrate and the patterned gallium nitride layer, A gallium nitride epitaxial layer of high quality can be obtained by reducing the occurrence of crystal defects and the method of manufacturing a gallium nitride light emitting diode using the chemical etching of the present invention has an effect of reducing loss of a seed layer generated when a seed layer is separated from a substrate have.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성장용 기판의 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평형 발광 다이오드의 구조 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평형 발광 다이오드의 제조 공정도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드의 구조 단면도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드의 제조 공정도이다.
도 6은 본 발명을 통해 제작된 패턴화 질화갈륨층의 결정결함이 감소됨을 나타내주는 단면도이다. FIGS. 1A to 1D are views illustrating a manufacturing process of a substrate for growth according to a first embodiment of the present invention.
2 is a structural cross-sectional view of a horizontal light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a horizontal flat light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
4 is a structural cross-sectional view of a vertical light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
5A to 5G are process diagrams of a vertical type light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing that crystal defects of the patterned gallium nitride layer produced by the present invention are reduced.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

<제1 실시예>&Lt; Embodiment 1 >

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성장용 기판의 제조 공정도이다.FIGS. 1A to 1D are views illustrating a manufacturing process of a substrate for growth according to a first embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1마스크 패턴(211)이 형성된다. 제1마스크 패턴(211)은 규칙적인 배열을 가지고 형성됨이 바람직하다. 상기 제1마스크 패턴(211)은 상기 기판(100) 상에 증착되어 막이 형성된 후, 증착되어 형성된 막은 마이크로 혹은 나노스케일의 부분식각을 통하여 일정 간격을 가지고 일 방향으로 형성된다. 부분식각을 통해 상기 제1마스크 패턴(211)은 일정한 이격공간을 가지고, 이격공간에는 기판(100)의 표면이 노출된다.Referring to FIG. 1A, a first mask pattern 211 is formed on a substrate 100. It is preferable that the first mask patterns 211 are formed with regular arrangement. The first mask pattern 211 is deposited on the substrate 100 to form a film, and then the deposited film is formed in one direction at regular intervals through partial etching of micro or nano scale. Through the partial etching, the first mask pattern 211 has a predetermined spacing space, and the surface of the substrate 100 is exposed in the spacing space.

도 1b를 참조하면, 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간 및 상부에 제1질화 갈륨막(212)이 형성된다. 상기 단계에서 제1질화 갈륨막(212)은 SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 측면 성장이 우세한 조건에서 MOCVD로 성장된다. 본 발명은 상기 제1마스크 패턴(211) 위쪽으로는 전위가 전파되지 않는 원리를 이용, 제1질화 갈륨막(212)을 측면 성장시키는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1B, a first gallium nitride layer 212 is formed in a space and in a space between the first mask patterns 211. In this step, the first gallium nitride film 212 is grown by MOCVD under the condition that the lateral growth is dominant through a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. The present invention is characterized in that the first gallium nitride film 212 is laterally grown using the principle that the potential does not propagate above the first mask pattern 211.

도 1c를 참조하면, 상기 제1질화 갈륨막(212) 상에 제2마스크 패턴(221)이 형성된다. 상기 제2마스크 패턴(221)은 상기 제1질화 갈륨층(210) 상에 증착되어 막이 형성된 후, 증착되어 형성된 막은 마이크로 혹은 나노스케일의 부분식각을 통하여 일정 간격을 가지고 일 방향으로 형성된다. 또한 상기 제2마스크 패턴(221)은 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간을 차폐하는 방식으로 형성된다.Referring to FIG. 1C, a second mask pattern 221 is formed on the first gallium nitride film 212. The second mask pattern 221 is deposited on the first gallium nitride layer 210 to form a film, and then the deposited film is formed in one direction at regular intervals through partial etching of micro or nano scale. Also, the second mask pattern 221 is formed in a manner that shields the spacing space between the first mask patterns 211.

도 1d를 참조하면, 상기 제2마스크 패턴(221) 사이의 이격공간 및 상부에 제2질화 갈륨막(222)이 형성된다. 제2질화 갈륨막(222)은 SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 측면 성장이 우세한 조건에서 MOCVD로 성장된다. 본 발명은 상기 제1마스크 패턴(211) 및 상기 제2마스크 패턴(221) 위쪽으로는 전위가 전파되지 않는 원리를 이용, 상기 제1질화 갈륨막(212) 및 상기 제2질화 갈륨막(222)을 측면 성장시키는 것을 특징으로 한다. 위와 같이 질화갈륨막을 성장시키면, 상기 제2마스크 패턴(221) 위에서는 핵융합이 일어나지 않는다. 그러므로 상기 제2마스크 패턴(221) 사이에 노출된 질화갈륨을 원점으로 질화갈륨이 측면 성장하게 되어도 상기 제1마스크 패턴(211) 위에서는 결함이 감소되었기 때문에, 수직 방향으로의 전파 전위가 전달되지 못한다. 따라서 측면 성장된 상기 제2질화 갈륨막(222)은 결정결함밀도가 감소된다.
Referring to FIG. 1D, a second gallium nitride layer 222 is formed on the spaced space between the second mask patterns 221. The second gallium nitride film 222 is grown by MOCVD under a condition in which lateral growth is dominant through a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. The first gallium nitride film 212 and the second gallium nitride film 222 may be formed on the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221 using a principle in which dislocations do not propagate over the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221, ) Is grown laterally. When the gallium nitride film is grown as described above, fusion does not occur on the second mask pattern 221. Therefore, even if gallium nitride is grown on the side of the gallium nitride exposed as the origin between the second mask patterns 221, defects are reduced above the first mask pattern 211, so that the propagation potential in the vertical direction is not transmitted can not do it. Therefore, the second grown GaN film 222 grown laterally has a reduced crystal defect density.

<제2 실시예>&Lt; Embodiment 2 >

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평형 발광 다이오드의 구조 단면도이다.2 is a structural cross-sectional view of a horizontal light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 수평형 발광 다이오드는 기판(100), 패턴화 질화갈륨층(200) 및 발광 구조체(300)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the horizontal light emitting diode of the present embodiment includes a substrate 100, a patterned gallium nitride layer 200, and a light emitting structure 300.

기판(100)은 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC), ZnO, Si, GaAs, GaN, AIN 및 Y2O3중 어느 하나일 수 있다.The substrate 100 may be any one of sapphire, silicon carbide (SiC), ZnO, Si, GaAs, GaN, AIN and Y 2 O 3 .

패턴화 질화갈륨층(200)은 기판(100)과 발광 구조체(300) 사이에 구비되고, 반도체층과 기판(100) 사이의 열팽창계수 또는 격자상수의 차이가 있는 경우 발생하는 결정결함을 감소시키는 역할을 한다. 즉, 하부의 기판(100)으로부터 진행된 결함은 기판(100)의 표면에 대해 수직으로 진행하는 특징을 가진다. 또한, 패턴화 질화갈륨층(200)이 가지는 2종류의 마스크 패턴은 결함의 진행을 차단한다. 이를 통해 패턴화 질화갈륨층(200) 상에 형성되는 질화갈륨층은 결정결함이 최소화된 상태로 형성될 수 있다.The patterned gallium nitride layer 200 is provided between the substrate 100 and the light emitting structure 300 and reduces crystal defects generated when there is a difference in thermal expansion coefficient or lattice constant between the semiconductor layer and the substrate 100 It plays a role. That is, the defects proceeding from the lower substrate 100 have a characteristic that they proceed perpendicularly to the surface of the substrate 100. In addition, two kinds of mask patterns of the patterned gallium nitride layer 200 block the progress of defects. Whereby the gallium nitride layer formed on the patterned gallium nitride layer 200 can be formed with minimized crystal defects.

상기 패턴화 질화갈륨층(200)은 상기 기판(100) 상에 형성되는 제1질화 갈륨층(210) 및 상기 제1질화 갈륨층(210) 상에 형성되는 제2질화 갈륨층(220)으로 구성된다. The patterned gallium nitride layer 200 may include a first gallium nitride layer 210 formed on the substrate 100 and a second gallium nitride layer 220 formed on the first gallium nitride layer 210 .

상기 제1질화 갈륨층(210)은 상기 기판(100) 상에 형성되고 이격공간을 가지고 배치된 제1마스크 패턴(211) 및 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간으로부터 성장된 제1질화 갈륨막(212)을 포함한다.The first gallium nitride layer 210 is formed on the substrate 100 and includes a first mask pattern 211 disposed with a spacing space and a first mask pattern 211 formed on the substrate 100, And a gallium nitride film 212.

제2질화 갈륨층(220)은 상기 제1질화 갈륨층(210) 상에 형성되고, 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간을 차폐하는 제2마스크 패턴(221) 및 상기 제2마스크 패턴(221) 사이의 이격공간으로부터 상기 제1질화 갈륨막(212)을 근거로 형성되는 제2질화 갈륨막(222)을 포함한다.The second gallium nitride layer 220 is formed on the first gallium nitride layer 210 and includes a second mask pattern 221 for shielding a space between the first mask patterns 211, And a second gallium nitride film 222 formed on the basis of the first gallium nitride film 212 from a spacing space between the patterns 221.

또한, 상기 제1마스크 패턴(211) 및 상기 제2마스크 패턴(222)은 SiO2 또는 SOG(Spin On Glass)로 이루어질 수 있다.In addition, the first mask pattern 211 and the second mask pattern 222 may be formed of SiO 2 or SOG (Spin On Glass).

발광 구조체(300)는 상기 패턴화 질화갈륨층(200) 상에 형성된 n형 질화물 반도체층(310), 상기 n형 질화물 반도체층(310) 상에 적어도 일부와 접촉되어 형성되고 발광동작을 수행하기 위한 활성층(320) 및 상기 활성층(320) 상에 형성된 p형 질화물 반도체층(330)을 포함한다.The light emitting structure 300 includes an n-type nitride semiconductor layer 310 formed on the patterned gallium nitride layer 200, and a light emitting structure 300 formed on the n-type nitride semiconductor layer 310 in contact with at least a part of the n- And an active layer 320 and a p-type nitride semiconductor layer 330 formed on the active layer 320.

n형 전극(410)은 상기 n형 질화물 반도체층(310) 상에 적어도 일부와 접촉되어 형성되고, p형 전극(420)은 상기 p형 질화물 반도체층(330) 상에 적어도 일부와 접촉되어 형성된다.The n-type electrode 410 is formed in contact with at least a part of the n-type nitride semiconductor layer 310 and the p-type electrode 420 is formed in contact with at least a part of the p-type nitride semiconductor layer 330 do.

또한, 본 발명은 질화갈륨 수평형 발광 다이오드 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a gallium nitride horizontal light emitting diode.

도 3a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1마스크 패턴(211)이 형성된다. 제1마스크 패턴(211)은 규칙적인 배열을 가지고 형성됨이 바람직하다. 상기 제1마스크 패턴(211)은 상기 기판(100) 상에 증착되어 막이 형성된 후, 증착되어 형성된 막은 마이크로 혹은 나노스케일의 부분식각을 통하여 일정 간격을 가지고 일 방향으로 형성된다. 부분식각을 통해 상기 제1마스크 패턴(211)은 일정한 이격공간을 가지고, 이격공간에는 성장용 기판의 표면이 노출된다.Referring to FIG. 3A, a first mask pattern 211 is formed on a substrate 100. It is preferable that the first mask patterns 211 are formed with regular arrangement. The first mask pattern 211 is deposited on the substrate 100 to form a film, and then the deposited film is formed in one direction at regular intervals through partial etching of micro or nano scale. Through the partial etching, the first mask pattern 211 has a predetermined spacing space, and the surface of the growth substrate is exposed in the spacing space.

도 3b를 참조하면, 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간 및 상부에 제1질화 갈륨막(212)이 형성된다. 상기 단계에서 제1질화 갈륨막(212)은 SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 측면 성장이 우세한 조건에서 MOCVD로 성장된다. 본 발명은 상기 제1마스크 패턴(211) 위쪽으로는 전위가 전파되지 않는 원리를 이용, 제1질화 갈륨막(212)을 측면 성장시키는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 3B, a first gallium nitride layer 212 is formed in a spaced space between the first mask patterns 211 and the upper portion. In this step, the first gallium nitride film 212 is grown by MOCVD under the condition that the lateral growth is dominant through a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. The present invention is characterized in that the first gallium nitride film 212 is laterally grown using the principle that the potential does not propagate above the first mask pattern 211.

도 3c를 참조하면, 상기 제1질화 갈륨막(212) 상에 제2마스크 패턴(221)이 형성된다. 상기 제2마스크 패턴(221)은 상기 제1질화 갈륨층(210) 상에 증착되어 막이 형성된 후, 증착되어 형성된 막은 마이크로 혹은 나노스케일의 부분식각을 통하여 일정 간격을 가지고 일 방향으로 형성된다. 또한 상기 제2마스크 패턴(221)은 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간을 차폐하는 방식으로 형성된다.Referring to FIG. 3C, a second mask pattern 221 is formed on the first gallium nitride layer 212. The second mask pattern 221 is deposited on the first gallium nitride layer 210 to form a film, and then the deposited film is formed in one direction at regular intervals through partial etching of micro or nano scale. Also, the second mask pattern 221 is formed in a manner that shields the spacing space between the first mask patterns 211.

도 3d를 참조하면, 상기 제2마스크 패턴(221) 사이의 이격공간 및 상부에 제2질화 갈륨막(222)이 형성된다. 제2질화 갈륨막(222)은 SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 측면 성장이 우세한 조건에서 MOCVD로 성장된다. 본 발명은 상기 제1마스크 패턴(211) 및 상기 제2마스크 패턴(221) 위쪽으로는 전위가 전파되지 않는 원리를 이용, 상기 제1질화 갈륨막(212) 및 상기 제2질화 갈륨막(222)을 측면 성장시키는 것을 특징으로 한다. 위와 같이 질화 갈륨막을 성장시키면, 상기 제2마스크 패턴(221) 위에서는 핵융합이 일어나지 않는다. 그러므로 상기 제2마스크 패턴(221) 사이에 노출된 질화갈륨을 원점으로 질화갈륨이 측면 성장하게 되어도 상기 제1마스크 패턴(211) 위에서는 결함이 감소되었기 때문에, 수직 방향으로의 전파 전위가 전달되지 못한다. 따라서 측면 성장된 상기 제2질화 갈륨막(222)은 결정결함밀도가 감소된다.Referring to FIG. 3D, a second gallium nitride film 222 is formed in a space and in a space between the second mask patterns 221. The second gallium nitride film 222 is grown by MOCVD under a condition in which lateral growth is dominant through a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. The first gallium nitride film 212 and the second gallium nitride film 222 may be formed on the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221 using a principle in which dislocations do not propagate over the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221, ) Is grown laterally. When the gallium nitride film is grown as described above, fusion does not occur on the second mask pattern 221. Therefore, even if gallium nitride is grown on the side of the gallium nitride exposed as the origin between the second mask patterns 221, defects are reduced above the first mask pattern 211, so that the propagation potential in the vertical direction is not transmitted can not do it. Therefore, the second grown GaN film 222 grown laterally has a reduced crystal defect density.

도 3e를 참조하면, 상기 패턴화 질화갈륨층(200) 상에 발광 구조체(300)가 형성된다. 상기 발광 구조체는(300) 상기 패턴화 질화갈륨층(200) 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층(310), 상기 n형 질화물 반도체층(310) 상에 형성되는 활성층(320) 및 상기 활성층(320) 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층(330)을 포함한다. 또한 상기 발광 구조체(300)는 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층일 수 있으며, MOCVD로 성장될 수 있다. 상기 활성층(320)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조일 수 있다. 또한, 상기 n형 질화물 반도체층(310) 및 p형 질화물 반도체층(330)이 단일층인 것으로 도시하였지만, 이들 층들은 다중층일 수 있다. 한편, 상기 제2질화 갈륨막(222)이 n형 불순물이 도핑된 n형 반도체인 경우, 상기 n형 질화물 반도체층(310)은 생략될 수도 있다.Referring to FIG. 3E, a light emitting structure 300 is formed on the patterned gallium nitride layer 200. The light emitting structure 300 includes an n-type nitride semiconductor layer 310 formed on the patterned gallium nitride layer 200, an active layer 320 formed on the n-type nitride semiconductor layer 310, And a p-type nitride semiconductor layer 330 formed on the p-type nitride semiconductor layer 320. The light emitting structure 300 may be a gallium nitride compound semiconductor layer and may be grown by MOCVD. The active layer 320 may be a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. Although the n-type nitride semiconductor layer 310 and the p-type nitride semiconductor layer 330 are shown as a single layer, they may be multi-layered. On the other hand, when the second gallium nitride film 222 is an n-type semiconductor doped with an n-type impurity, the n-type nitride semiconductor layer 310 may be omitted.

상기 n형 전극(410)은 n형 질화물 반도체층(310) 상에 상기 활성층(320) 에서 p형 질화물 반도체층(330)의 일부까지 메사식각을 통하여 형성된 공간에 적어도 일부와 접촉되어 형성되며, 상기 p형 전극(420)은 상기 p형 질화물 반도체층(330) 상에 적어도 일부와 접촉되어 형성된다.
The n-type electrode 410 is formed on the n-type nitride semiconductor layer 310 in contact with at least a part of the space formed through the mesa etching from the active layer 320 to a portion of the p-type nitride semiconductor layer 330, The p-type electrode 420 is formed in contact with at least a part of the p-type nitride semiconductor layer 330.

<제3 실시예>&Lt; Third Embodiment >

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직형 발광 다이오드의 구조 단면도이다.4 is a structural cross-sectional view of a vertical light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 수직형 발광 다이오드는 지지기판(110) 상에 형성된 반사 금속층(430), 발광 구조체(300) 및 n형 전극(410)을 가진다. 상기 발광 구조체는 순차적으로 배열된 p형 반도체층(330), 활성층 및 n형 반도체층을 가진다.Referring to FIG. 4, the vertical LED includes a reflective metal layer 430, a light emitting structure 300, and an n-type electrode 410 formed on a support substrate 110. The light emitting structure has a p-type semiconductor layer 330, an active layer, and an n-type semiconductor layer sequentially arranged.

상기 지지기판(110)은 Si, GaAs, GaP, InP 또는 InAs등의 반도체 기판, ITO(Indium Tin Oxide), ZrB 또는 ZnO 등의 전도성 산화막 기판 및 Cu, W, CuW, Au, Ag, Mo 또는 Ta등의 금속기판 중의 어느 하나를 사용한다. 상기 지지기판(110)은 발광 다이오드의 구성 요소로 쓰이기 때문에 도전성의 성질이 요구되며 일반적으로 반도체 기판인 경우는 발광 다이오드의 접착면의 극성이 p형이기 때문에 p형 기판이 바람직하고, 금속기판인 경우는 n, p형에 관계없다.The support substrate 110 may be formed of a semiconductor substrate such as Si, GaAs, GaP, InP or InAs, a conductive oxide film substrate such as ITO (Indium Tin Oxide), ZrB or ZnO and a conductive oxide film such as Cu, W, CuW, Au, Or the like is used. Since the supporting substrate 110 is used as a component of a light emitting diode, its conductivity is required. In general, in the case of a semiconductor substrate, the p-type substrate is preferable because the polarity of the bonding surface of the light emitting diode is p- The case is irrelevant to n, p type.

또한, 상기 지지기판 상에는 반사 금속층(430)이 구비된다. 상기 반사 금속층(430)은 p형 전극으로 기능할 수 있으며, 이외에 반사 금속층(430) 상에 별도의 p형 전극이 형성될 수 있다.Further, a reflective metal layer 430 is provided on the supporting substrate. The reflective metal layer 430 may function as a p-type electrode, and another p-type electrode may be formed on the reflective metal layer 430.

만일, 지지기판(110)이 도전성을 가지는 경우, 상기 지지기판(110)의 배면에 p형 전극이 형성될 수 있다. 또한, 지지기판(110)이 반도체인 경우, 상기 반사 금속층(430)의 노출된 면에 p형 전극이 형성되거나, 상기 n형 질화물 반도체층(310) 및 활성층(320)을 관통하는 홀을 매립하여 p형 질화물 반도체층(330)과 전기적으로 연결되는 관통전극의 형성을 통해 p형 전극이 형성될 수 있다.If the supporting substrate 110 is conductive, a p-type electrode may be formed on the back surface of the supporting substrate 110. In the case where the supporting substrate 110 is a semiconductor, a p-type electrode is formed on the exposed surface of the reflective metal layer 430, or a hole penetrating the n-type nitride semiconductor layer 310 and the active layer 320 is buried The p-type electrode can be formed through the formation of the penetrating electrode electrically connected to the p-type nitride semiconductor layer 330.

상술한 바와 같이 본 발명의 수직형 발광 다이오드에서는 다양한 형태로 p형 전극이 형성될 수 있다. 다만, 도 4에서는 설명의 편의를 위해 반사 금속층(430)의 노출된 표면 상에 p형 전극이 형성되는 것을 가정하고 설명한다. 또한, 연결된 p형 전극의 구조는 설명을 생략하며, 반사 금속층(430)이 p형 전극에 전기적 연결이 완성된 상태에서 설명키로 한다.As described above, the p-type electrode may be formed in various forms in the vertical type light emitting diode of the present invention. 4, it is assumed that a p-type electrode is formed on the exposed surface of the reflective metal layer 430 for convenience of explanation. In addition, the structure of the connected p-type electrode will not be described, and the reflective metal layer 430 will be described with the electrical connection to the p-type electrode completed.

상기 발광 구조체(300)는 반사 금속층(430) 상에 형성되는 p형 질화물 반도체층(330), 상기 p형 질화물 반도체층(330) 상에 형성되는 활성층(320) 및 상기 활성층(320) 상에 형성되는 n형 질화물 반도체층(310)을 포함한다.The light emitting structure 300 includes a p-type nitride semiconductor layer 330 formed on the reflective metal layer 430, an active layer 320 formed on the p-type nitride semiconductor layer 330, And the n-type nitride semiconductor layer 310 is formed.

상기 n형 전극(410)은 상기 n형 질화물 반도체층(310) 상에 적어도 일부와 접촉되어 형성된다.The n-type electrode 410 is formed in contact with at least a part of the n-type nitride semiconductor layer 310.

또한, 본 발명은 질화갈륨 수직형 발광 다이오드 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a gallium nitride vertical light emitting diode.

도 5a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1마스크 패턴(211)을 형성된다. 제1마스크 패턴(211)은 규칙적인 배열을 가지고 형성됨이 바람직하다. 상기 제1마스크 패턴(211)은 상기 기판(100) 상에 증착되어 막이 형성된 후, 증착되어 형성된 막은 마이크로 혹은 나노스케일의 부분식각을 통하여 일정 간격을 가지고 일 방향으로 형성된다. 부분식각을 통해 상기 제1마스크 패턴(211)은 일정한 이격공간을 가지고, 이격공간에는 성장용 기판의 표면이 노출된다.Referring to FIG. 5A, a first mask pattern 211 is formed on a substrate 100. It is preferable that the first mask patterns 211 are formed with regular arrangement. The first mask pattern 211 is deposited on the substrate 100 to form a film, and then the deposited film is formed in one direction at regular intervals through partial etching of micro or nano scale. Through the partial etching, the first mask pattern 211 has a predetermined spacing space, and the surface of the growth substrate is exposed in the spacing space.

도 5b를 참조하면, 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간 및 상부에 제1질화 갈륨막(212)이 형성된다. 상기 제1질화 갈륨막(212)은 SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 측면 성장이 우세한 조건에서 MOCVD로 성장된다. 본 발명은 상기 제1마스크 패턴(211) 위쪽으로는 전위가 전파되지 않는 원리를 이용, 상기 제1질화 갈륨막(212)을 측면 성장시킨다. 성장된 상기 제1질화 갈륨막(212)에서 노출된 상기 기판(100) 표면으로부터 성장된 부위에는 결정결함이 존재할 수 있다. 상기 결정결함은 성장용 기판이 가지는 결함이 상기 제1질화 갈륨막(212)의 성장공정에서 전달될 수 있으며, 상기 제1질화 갈륨막(212)과 성장용 기판의 격자상수의 차이에 의해서도 발생할 수 있다. 또한, 상기 제1질화 갈륨막(212)에서의 결정결함은 육방정계 구조의 특성으로 인해 상기 기판(100)에 대해 수직으로 진행하는 특징을 가진다. 따라서, 노출된 상기 기판(100)의 상부 영역에 형성된 상기 제1질화 갈륨막(212)에서는 결정결함이 존재할 수 있다. 다만, 측면 성장에 의해 형성된 상기 제1마스크 패턴(211) 상부에 형성된 상기 제1질화 갈륨막(212)에서는 결정결함이 나타나지 않는다.Referring to FIG. 5B, a first gallium nitride layer 212 is formed on the spacing space between the first mask patterns 211 and the upper portion. The first gallium nitride film 212 is grown by MOCVD under a condition in which lateral growth is dominant through a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. The first gallium nitride film 212 is laterally grown on the first mask pattern 211 using a principle that the potential does not propagate over the first mask pattern 211. Crystal defects may be present in a part grown from the surface of the substrate 100 exposed in the grown first gallium nitride film 212. The crystal defects may be caused by a difference in lattice constant between the first gallium nitride film 212 and the growth substrate, and a defect in the growth substrate may be transferred in the growth process of the first gallium nitride film 212, . In addition, the crystal defects in the first gallium nitride film 212 are characterized in that they are perpendicular to the substrate 100 due to the characteristics of the hexagonal system structure. Therefore, crystal defects may exist in the first gallium nitride film 212 formed in the upper region of the exposed substrate 100. However, crystal defects do not appear in the first gallium nitride film 212 formed on the first mask pattern 211 formed by lateral growth.

도 5c를 참조하면, 상기 제1질화 갈륨막(212)의 상에 제2마스크 패턴(221)이 형성된다. 상기 제2마스크 패턴(221)은 상기 제1질화 갈륨층(210) 상에 증착되어 막이 형성된 후, 증착되어 형성된 막은 마이크로 혹은 나노스케일의 부분식각을 통하여 일정 간격을 가지고 일 방향으로 형성된다. 또한 상기 제2마스크 패턴(221)은 상기 제1마스크 패턴(211) 사이의 이격공간을 차폐하는 방식으로 형성된다.Referring to FIG. 5C, a second mask pattern 221 is formed on the first gallium nitride film 212. The second mask pattern 221 is deposited on the first gallium nitride layer 210 to form a film, and then the deposited film is formed in one direction at regular intervals through partial etching of micro or nano scale. Also, the second mask pattern 221 is formed in a manner that shields the spacing space between the first mask patterns 211.

도 5d를 참조하면, 상기 제2마스크 패턴(221) 사이의 이격공간 및 상부에 제2질화 갈륨막(222)이 형성된다. 상기 제2질화 갈륨막(222)은 SAG(Selective area growth)방식 및 ELOG(Epitaxy lateral overgrowth)법을 통하여 측면 성장이 우세한 조건에서 MOCVD로 성장된다. 본 발명은 상기 제1마스크 패턴(211) 및 상기 제2마스크 패턴(221) 위쪽으로는 전위가 전파되지 않는 원리를 이용, 상기 제1질화 갈륨막(212) 및 상기 제2질화 갈륨막(222)을 측면 성장시키는 것을 특징으로 한다. 위와 같이 질화갈륨막을 성장시키면, 상기 제2마스크 패턴(221) 위에서는 핵융합이 일어나지 않는다. 그러므로 상기 제2마스크 패턴(221) 사이에 노출된 질화갈륨을 원점으로 질화갈륨이 측면 성장하게 되어도 상기 제1마스크 패턴(211) 위에서는 결함이 감소되었기 때문에, 수직 방향으로의 전파 전위가 전달되지 못한다. 따라서 측면 성장된 상기 제2질화 갈륨막(222)은 결정결함밀도가 감소된다.Referring to FIG. 5D, a second gallium nitride film 222 is formed on the spacing space and between the second mask patterns 221. The second gallium nitride film 222 is grown by MOCVD under a condition in which lateral growth is dominant through a selective area growth (SAG) method and an epitaxial lateral overgrowth (ELOG) method. The first gallium nitride film 212 and the second gallium nitride film 222 may be formed on the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221 using a principle in which dislocations do not propagate over the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221, ) Is grown laterally. When the gallium nitride film is grown as described above, fusion does not occur on the second mask pattern 221. Therefore, even if gallium nitride is grown on the side of the gallium nitride exposed as the origin between the second mask patterns 221, defects are reduced above the first mask pattern 211, so that the propagation potential in the vertical direction is not transmitted can not do it. Therefore, the second grown GaN film 222 grown laterally has a reduced crystal defect density.

도 5e를 참조하면, 상기 제2질화 갈륨막(222) 상에 발광 구조체(300), 반사 금속층(430) 및 지지기판(110)을 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다. 상기 발광 구조체(300)는 n형 질화물 반도체층(310), 활성층(320), p형 질화물 반도체층(330)을 포함한다. 또한 상기 발광 구조체(300)는 질화갈륨 계열의 화합물 반도체층일 수 있으며, MOCVD로 성장될 수 있다. 상기 활성층(320)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조일 수 있다. 또한, 상기 n형 질화물 반도체층(310) 및 상기 p형 질화물 반도체층(330)이 단일층인 것으로 도시하였지만, 이들 층들은 다중층일 수 있다. 한편, 상기 제2질화 갈륨막(222)이 n형 불순물이 도핑된 n형 반도체층인 경우, 상기 n형 질화물 반도체층(310)은 생략될 수도 있다.Referring to FIG. 5E, the light emitting structure 300, the reflective metal layer 430, and the supporting substrate 110 are sequentially formed on the second gallium nitride layer 222. The light emitting structure 300 includes an n-type nitride semiconductor layer 310, an active layer 320, and a p-type nitride semiconductor layer 330. The light emitting structure 300 may be a gallium nitride compound semiconductor layer and may be grown by MOCVD. The active layer 320 may be a single quantum well structure or a multiple quantum well structure. Although the n-type nitride semiconductor layer 310 and the p-type nitride semiconductor layer 330 are illustrated as a single layer, they may be multi-layered. On the other hand, when the second gallium nitride film 222 is an n-type semiconductor layer doped with an n-type impurity, the n-type nitride semiconductor layer 310 may be omitted.

상기 반사 금속층(430)은 상기 p형 질화물 반도체층(330) 상에 형성되고, 고온에서 지지기판(110)을 상기 반사 금속층(430) 상에 부착한다. 상기 지지기판(110)은 발광 다이오드의 지지대 및 전류흐름의 통로로 사용된다.The reflective metal layer 430 is formed on the p-type nitride semiconductor layer 330 and attaches the support substrate 110 to the reflective metal layer 430 at a high temperature. The supporting substrate 110 is used as a support for a light emitting diode and a passage for current flow.

도 5f를 참조하면, 상기 제1마스크 패턴(211) 및 상기 제2마스크 패턴(221)을 제거된다. 상기 단계는 화학적 식각을 통하여 진행되고, 플루오르화 수소산(HF) 및 버퍼 옥사이드 에천트(Buffered Oxide Etchant) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 이용한 습식 식각에 의해 진행될 수 있다.Referring to FIG. 5F, the first mask pattern 211 and the second mask pattern 221 are removed. The above step may be carried out by chemical etching and may be performed by wet etching using a mixed solution of any one or combination of one or more of hydrofluoric acid (HF) and buffered oxide etchant.

도 5g를 참조하면, 상기 제1질화 갈륨막(212) 또는 제2질화 갈륨막(222)을 상기 기판(100)으로부터 분리하고, n형 전극(340)은 노출된 n형 질화물 반도체층(310) 하에 적어도 일부와 접촉하여 형성된다. 상기 기판(100)을 분리하는 과정은 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 알루에치(4H3PO4+4CH3COOH+HNO3+H2O) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액을 식각액으로 사용하는 습식 식각을 통하여 진행될 수 있다. 이후, 상기 n형 전극(340)은 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(310) 하에 적어도 일부와 접촉되어 형성된다.
5G, the first gallium nitride film 212 or the second gallium nitride film 222 is separated from the substrate 100, and the n-type electrode 340 is formed on the exposed n-type nitride semiconductor layer 310 ) At least in part. The process of separating the substrate 100 is hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), sulfuric acid (H 2 SO 4), phosphoric acid (H 3 PO 4), and alumino Etch may be performed using a mixed solution of any one of or a combination of at least one of etch (4H 3 PO 4 + 4CH 3 COOH + HNO 3 + H 2 O) as an etchant. Thereafter, the n-type electrode 340 is formed in contact with at least a part of the exposed n-type nitride semiconductor layer 310.

도 6은 본 발명을 통해 제작된 패턴화 질화갈륨층의 결정결함이 감소됨을 나타내주는 단면도이다. 기판(100)과 제1마스크 패턴(211) 사이에서는 기판성장이 이루어지지 않기 때문에 결정결함이 존재하지 않는다. 반면, 기판(100)으로부터 측면 성장된 제1질화 갈륨막(212)은 격자상수 차이에 의하여 수직방향으로 결정결함이 발생한다. 그러나 상기 결정결함은 제2마스크 패턴(221)에 의해 더 이상 진행되지 않는다.FIG. 6 is a cross-sectional view showing that crystal defects of the patterned gallium nitride layer produced by the present invention are reduced. There is no crystal defect between the substrate 100 and the first mask pattern 211 because the substrate is not grown. On the other hand, the first gallium nitride film 212 grown laterally from the substrate 100 has crystal defects in the vertical direction due to the difference in lattice constant. However, the crystal defects do not proceed further by the second mask pattern 221.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.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.

100 : 기판
110 : 지지기판
200 : 패턴화 질화갈륨층
210 : 제1질화 갈륨층
211 : 제1마스크 패턴
212 : 제1질화 갈륨막
220 : 제2질화 갈륨층
221 : 제2마스크 패턴
222 : 제2질화 갈륨막
300 : 발광 구조체
310 : n형 질화물 반도체층
320 : 활성층
330 : p형 질화물 반도체층
410 : n형 전극
420 : p형 전극
430 : 반사 금속층100: substrate
110: Support substrate
200: patterned gallium nitride layer
210: a first gallium nitride layer
211: first mask pattern
212: a first gallium nitride film
220: second gallium nitride layer
221: Second mask pattern
222: a second gallium nitride film
300: light emitting structure
310: an n-type nitride semiconductor layer
320: active layer
330: a p-type nitride semiconductor layer
410: n-type electrode
420: p-type electrode
430: reflective metal layer

Claims (16)

기판; 및
상기 기판 상에 형성되고, 층을 달리하여 형성된 마스크 패턴들이 서로 상보적으로 형성된 패턴화 질화갈륨층을 포함하는 성장용 기판.Board; And
And a patterned gallium nitride layer formed on the substrate, the mask patterns formed by different layers being complementary to each other. 제1항에 있어서, 상기 패턴화 질화갈륨층은,
상기 기판 상에 형성된 제1질화 갈륨층; 및
상기 제1질화 갈륨층 상에 형성되는 제2질화 갈륨층을 포함하는 성장용 기판.3. The method of claim 1, wherein the patterned gallium nitride layer
A first gallium nitride layer formed on the substrate; And
And a second gallium nitride layer formed on the first gallium nitride layer. 제2항에 있어서, 상기 제1질화 갈륨층은,
상기 기판 상에 형성되고 이격공간을 가지고 배치된 제1마스크 패턴; 및
상기 제1마스크 패턴 사이의 이격공간으로부터 성장된 제1질화 갈륨막을 포함하고,
상기 제2질화 갈륨층은,
상기 제1질화 갈륨층 상에 형성되고, 제1마스크 패턴 사이의 이격공간을 차폐하는 제2마스크 패턴; 및
상기 제2마스크 패턴 사이의 이격공간으로부터 상기 제1질화 갈륨막을 근거로 형성되는 제2질화 갈륨막을 포함하는 성장용 기판.The semiconductor device according to claim 2, wherein the first gallium nitride layer
A first mask pattern formed on the substrate and spaced apart from the first mask pattern; And
And a first gallium nitride film grown from a spacing space between the first mask patterns,
The second gallium nitride layer may be formed,
A second mask pattern formed on the first GaN layer and shielding a space between the first mask patterns; And
And a second gallium nitride film formed on the basis of the first gallium nitride film from the spacing space between the second mask patterns. 제3항에 있어서, 상기 제1마스크 패턴 및 상기 제2마스크 패턴은 SiO2 또는 SOG(Spin On Glass)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성장용 기판.The growth substrate according to claim 3, wherein the first mask pattern and the second mask pattern are made of SiO 2 or SOG (Spin On Glass). 기판;
상기 기판 상에 형성되고, 층을 달리하여 형성된 마스크 패턴들이 서로 상보적으로 형성된 패턴화 질화갈륨층; 및
상기 패턴화 질화갈륨층 상에 형성되는 발광 구조체를 포함하는 발광 다이오드.Board;
A patterned gallium nitride layer formed on the substrate and in which mask patterns formed by different layers are complementarily formed; And
And a light emitting structure formed on the patterned gallium nitride layer. 제5항에 있어서, 상기 패턴화 질화갈륨층은,
상기 기판 상에 형성된 제1질화 갈륨층; 및
상기 제1질화 갈륨층 상에 형성되는 제2질화 갈륨층을 포함하는 발광 다이오드.6. The method of claim 5, wherein the patterned gallium nitride layer
A first gallium nitride layer formed on the substrate; And
And a second gallium nitride layer formed on the first gallium nitride layer. 제6항에 있어서, 상기 제1질화 갈륨층은,
상기 기판 상에 형성되고 이격공간을 가지고 배치된 제1마스크 패턴; 및
상기 제1마스크 패턴 사이의 이격공간으로부터 성장된 제1질화 갈륨막을 포함하고,
상기 제2질화 갈륨층은,
상기 제1질화 갈륨층 상에 형성되고, 제1마스크 패턴 사이의 이격공간을 차폐하는 제2마스크 패턴; 및
상기 제2마스크 패턴 사이의 이격공간으로부터 상기 제1질화 갈륨막을 근거로 형성되는 제2질화 갈륨막을 포함하는 발광 다이오드.The method of claim 6, wherein the first gallium nitride layer
A first mask pattern formed on the substrate and spaced apart from the first mask pattern; And
And a first gallium nitride film grown from a spacing space between the first mask patterns,
The second gallium nitride layer may be formed,
A second mask pattern formed on the first GaN layer and shielding a space between the first mask patterns; And
And a second gallium nitride film formed on the basis of the first gallium nitride film from a spacing space between the second mask patterns. 제7항에 있어서, 상기 제1마스크 패턴 및 상기 제2마스크 패턴은 SiO2 또는 SOG(Spin On Glass)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The light emitting diode according to claim 7, wherein the first mask pattern and the second mask pattern are made of SiO 2 or SOG (Spin On Glass). 제5항에 있어서, 상기 발광 구조체는,
상기 패턴화 질화갈륨층 상에 형성된 n형 질화물 반도체층;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 일부 형성되고 발광동작을 수행하기 위한 활성층; 및
상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층을 포함하는 발광 다이오드.6. The light emitting device according to claim 5,
An n-type nitride semiconductor layer formed on the patterned gallium nitride layer;
An active layer partially formed on the n-type nitride semiconductor layer and performing an emission operation; And
And a p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer. 기판 상에 제1마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1마스크 패턴 사이의 이격공간 및 상부에 제1질화 갈륨막을 성장시키는 단계;
상기 제1질화 갈륨막 상에 제2마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2마스크 패턴 사이의 이격공간 및 상부에 제2질화 갈륨막을 성장시키는 단계;
상기 제2질화 갈륨막 상에 발광 구조체를 형성하고, 상기 발광 구조체 상에 반사 금속층 및 지지기판을 순차적으로 배열하는 단계;
상기 제1마스크 패턴 및 제2마스크 패턴을 제거하는 단계; 및
상기 제1마스크 패턴 및 상기 제2마스크 패턴이 제거된 상태에서 제1질화 갈륨막 또는 제2질화 갈륨막을 상기 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.Forming a first mask pattern on a substrate;
Growing a first gallium nitride film on a space and a space between the first mask patterns;
Forming a second mask pattern on the first gallium nitride film;
Growing a second gallium nitride film on and above the spacing space between the second mask patterns;
Forming a light emitting structure on the second gallium nitride film, and sequentially arranging a reflective metal layer and a supporting substrate on the light emitting structure;
Removing the first mask pattern and the second mask pattern; And
And separating the first gallium nitride film or the second gallium nitride film from the substrate while the first mask pattern and the second mask pattern are removed. 제10항에 있어서,
상기 제1질화 갈륨막 및 제2질화 갈륨막은 기상법(HVPE) 또는 유기금속화학증착법(MOCVD)으로 성장시키는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the first gallium nitride film and the second gallium nitride film are grown by a vapor phase method (HVPE) or an organic metal chemical vapor deposition (MOCVD) method. 제10항에 있어서,
상기 제2질화 갈륨막 상에 발광 구조체를 형성하고, 상기 발광 구조체 상에 반사 금속층 및 지지기판을 순차적으로 배열하는 단계는,
상기 제2질화 갈륨막 상에 n형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 n형 질화물 반도체층 상에 발광동작을 수행하기 위한 활성층을 형성하는 단계;
상기 활성층 상에 p형 질화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 p형 질화물 반도체층 상에 반사 금속층을 형성하는 단계; 및
상기 반사 금속층 상에 지지기판을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.11. The method of claim 10,
Forming a light emitting structure on the second gallium nitride film, and sequentially arranging a reflective metal layer and a supporting substrate on the light emitting structure,
Forming an n-type nitride semiconductor layer on the second gallium nitride film;
Forming an active layer for performing a light emitting operation on the n-type nitride semiconductor layer;
Forming a p-type nitride semiconductor layer on the active layer;
Forming a reflective metal layer on the p-type nitride semiconductor layer; And
And attaching a supporting substrate on the reflective metal layer. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt; 제10항에 있어서,
상기 제1마스크 패턴 및 제2마스크 패턴을 제거하는 단계는 화학적 식각을 통하여, 식각 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of removing the first mask pattern and the second mask pattern is performed using an etching solution through chemical etching. 제13항에 있어서,
상기 식각 용액은 플루오르화 수소산(HF) 및 버퍼 옥사이드 에천트(Buffered Oxide Etchant) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the etching solution is a mixed solution of any one or combination of one or more of hydrofluoric acid (HF) and buffer oxide etchant. 제10항에 있어서,
상기 제1질화 갈륨막 또는 제2질화 갈륨막으로부터 기판을 분리하는 단계는 화학적 식각을 통하여, 식각 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of separating the substrate from the first gallium nitride film or the second gallium nitride film is performed using an etching solution through chemical etching. 제15항에 있어서,
상기 식각 용액은 염산(HCl), 질산(HNO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 알루에치(4H3PO4+4CH3COOH+HNO3+H2O) 중 어느 하나 또는 이들 하나 이상의 조합에 의한 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 질화갈륨 발광 다이오드의 제조방법.16. The method of claim 15,
The etching solution of hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), sulfuric acid (H 2 SO 4), phosphoric acid (H 3 PO 4) and a value in the aluminate (4H 3 PO 4 + 4CH 3 COOH + HNO 3 + H 2 O), or a combination of at least one of them.
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