KR100734375B1 - Led having vertical structure and method for manufacturing the same - Google Patents
Led having vertical structure and method for manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100734375B1 KR100734375B1 KR1020060025692A KR20060025692A KR100734375B1 KR 100734375 B1 KR100734375 B1 KR 100734375B1 KR 1020060025692 A KR1020060025692 A KR 1020060025692A KR 20060025692 A KR20060025692 A KR 20060025692A KR 100734375 B1 KR100734375 B1 KR 100734375B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- forming
- electrode
- substrate
- pillars
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 45
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 44
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims description 31
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 74
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 69
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000011982 device technology Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Gallium nitride compound Chemical class 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/0008—Devices characterised by their operation having p-n or hi-lo junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1204—Optical Diode
- H01L2924/12041—LED
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
Description
도 1은 종래의 수평형 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional horizontal light emitting device.
도 2는 종래의 광결정이 형성된 수평형 발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of a horizontal light emitting device in which a conventional photonic crystal is formed.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 수직형 발광 소자 제조방법의 일 실시예를 나타내는 단면도로서,3 to 5 are cross-sectional views showing an embodiment of the manufacturing method of the vertical light emitting device of the present invention.
도 3은 기판을 나타내는 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a substrate.
도 4는 기판 위에 유전물질 기둥을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a pillar of dielectric material on a substrate.
도 5는 도 4의 평면도이다. 5 is a plan view of FIG. 4.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 수직형 발광 소자 제조방법의 다른 실시예를 나타내는 단면도로서,6 to 10 are cross-sectional views showing another embodiment of the manufacturing method of the vertical light emitting device of the present invention.
도 6은 기판 위에 반도체 박막을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a semiconductor thin film on a substrate.
도 7은 반도체 박막 위에 유전물질 기둥을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 7 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a pillar of dielectric material on a semiconductor thin film.
도 8은 도 7의 평면도이다. 8 is a plan view of FIG. 7.
도 9는 유전물질 기둥 위에 복수의 반도체층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 9 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a plurality of semiconductor layers on a pillar of a dielectric material.
도 10은 반도체층 위에 제1전극과 지지층을 형성하는 단계를 나타내는 단면도이다. 10 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a first electrode and a support layer on a semiconductor layer.
도 11은 본 발명의 수직형 발광 소자의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing an embodiment of a vertical light emitting device of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
10 : 기판 11 : 반도체 박막10
20 : 유전물질 기둥 21 : 홀20: dielectric material pillar 21: hole
30 : 반도체층 40 : p-형 전극30 semiconductor layer 40 p-type electrode
50 : 반사전극 60 : 지지층50: reflective electrode 60: support layer
70 : n-형 전극70: n-type electrode
본 발명은 수직형 발광 소자에 관한 것으로 특히, 광추출 효율을 향상시키기 위한 수직형 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical light emitting device, and more particularly, to a vertical light emitting device for improving light extraction efficiency and a method of manufacturing the same.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.Light Emitting Diodes (LEDs) are well-known semiconductor light emitting devices that convert current into light.In 1962, red LEDs using GaAsP compound semiconductors were commercialized, along with GaP: N series green LEDs. It has been used as a light source for display images of electronic devices, including.
이러한 LED에 의해 방출되는 광의 파장은 LED를 제조하는데 사용되는 반도체 재료에 따른다. 이는 방출된 광의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band-gap)에 따르기 때문이다. The wavelength of light emitted by such LEDs depends on the semiconductor material used to make the LEDs. This is because the wavelength of the emitted light depends on the band-gap of the semiconductor material, which represents the energy difference between the valence band electrons and the conduction band electrons.
질화 갈륨 화합물 반도체(Gallium Nitride: GaN)는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭(0.8 ~ 6.2eV)에 의해 고출력 전자소자 개발 분야에서 많은 주목을 받아왔다. 이에 대한 이유 중 하나는 GaN이 타 원소들(인듐(In), 알루미늄(Al) 등)과 조합되어 녹색, 청색 및 백색광을 방출하는 반도체 층들을 제조할 수 있기 때문이다.Gallium nitride compound semiconductors (Gallium Nitride (GaN)) have attracted much attention in the field of high power electronics development due to their high thermal stability and wide bandgap (0.8-6.2 eV). One reason for this is that GaN can be combined with other elements (indium (In), aluminum (Al), etc.) to produce semiconductor layers that emit green, blue and white light.
이와 같이 방출 파장을 조절할 수 있기 때문에 특정 장치 특성에 맞추어 재료의 특징들에 맞출 수 있다. 예를 들어, GaN를 이용하여 광기록에 유익한 청색 LED와 백열등을 대치할 수 있는 백색 LED를 만들 수 있다. In this way, the emission wavelength can be adjusted to match the material's characteristics to specific device characteristics. For example, GaN can be used to create white LEDs that can replace incandescent and blue LEDs that are beneficial for optical recording.
또한, 종래의 녹색 LED의 경우에는 처음에는 GaP로 구현이 되었는데, 이는 간접 천이형 재료로서 효율이 떨어져서 실용적인 순녹색 발광을 얻을 수 없었으나, InGaN 박박성장이 성공함에 따라 고휘도 녹색 LED 구현이 가능하게 되었다.In addition, in the case of the conventional green LED, it was initially implemented as GaP, which was inefficient as an indirect transition type material, and thus practical pure green light emission could not be obtained. However, as InGaN thin film growth succeeded, high brightness green LED could be realized. It became.
이와 같은 이점 및 다른 이점들로 인해, GaN 계열의 LED 시장이 급속히 성장하고 있다. 따라서, 1994년에 상업적으로 도입한 이래로 GaN 계열의 광전자장치 기술도 급격히 발달하였다. Because of these and other benefits, the GaN series LED market is growing rapidly. Therefore, since commercial introduction in 1994, GaN-based optoelectronic device technology has rapidly developed.
GaN 발광 다이오드의 효율은 백열등의 효율을 능가하였고, 현재는 형광등의 효율에 필적하기 때문에, GaN 계열의 LED 시장은 급속한 성장을 계속할 것으로 예상된다. Since the efficiency of GaN light emitting diodes outperformed the efficiency of incandescent lamps and is now comparable to that of fluorescent lamps, the GaN LED market is expected to continue to grow rapidly.
상기와 같은, GaN 소자 기술의 급속한 발전에도 불구하고, GaN 소자의 제작에는 비용면에서 큰 단점을 지닌다. 이는 GaN 박막(epitaxial layers)을 성장시키고 연이어 완성된 GaN 계열의 소자들을 절단하는 어려움과 관련된다. Despite the rapid development of GaN device technology as described above, the manufacturing of GaN device has a big disadvantage in terms of cost. This is related to the difficulty of growing GaN epitaxial layers and subsequently cutting the finished GaN-based devices.
GaN 계열의 소자들은 일반적으로 사파이어(Al2O3) 기판상에 제조된다. 이는 사파이어 웨이퍼가 GaN 계열의 장치들을 대량 생산하는데 적합한 크기로 상용으로 이용가능하고, 비교적 고품질의 GaN 박막 성장을 지지하며, 광범위한 온도처리 능력 때문이다. GaN-based devices are typically fabricated on sapphire (Al 2 O 3 ) substrates. This is because sapphire wafers are commercially available in sizes suitable for mass production of GaN-based devices, support relatively high quality GaN thin film growth, and have a wide range of temperature processing capabilities.
또한, 사파이어는 화학적으로 그리고 열적으로 안정적이며, 고온 제조공정을 가능하게 하는 고융점을 가지고, 높은 결합 에너지(122.4 Kcal/mole)와 높은 유전상수를 갖는다. 화학적으로, 사파이어는 결정성 알루미늄 산화물(Al2O3)이다. In addition, sapphire is chemically and thermally stable, has a high melting point to enable high temperature manufacturing processes, high binding energy (122.4 Kcal / mole) and high dielectric constant. Chemically, sapphire is crystalline aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
한편, 사파이어는 절연체이기 때문에 사용한 사파이어 기판(또는 다른 절연체 기판)을 사용하는 경우 이용가능한 LED 소자의 형태는, 실제로, 수평(lateral) 또는 수직(vertical) 구조로 제한된다. On the other hand, since the sapphire is an insulator, the shape of the LED element available when using the used sapphire substrate (or other insulator substrate) is, in fact, limited to a lateral or vertical structure.
도 1은 위에서 설명한 일반적인 GaN 계열 LED 중에서 수평형 LED 소자 구조를 나타내고 있다.1 illustrates a horizontal LED device structure among the general GaN series LEDs described above.
이러한 수평형 LED 소자의 구조는, 사파이어 기판(1) 위에 n-형 질화갈륨(GaN)층(2)과 활성층(발광층: 3) 및 p-형 질화갈륨(GaN)층(4)이 차례로 위치하고, 위의 n-형 GaN층(2)이 드러나도록 식각된 면에 n-형 전극(5)이 위치하고, 위의 p-형 GaN층(4)에는 p-형 전극(6)이 위치한다.The structure of the horizontal LED device is that the n-type gallium nitride (GaN)
최근 GaN 기반 반도체 발광 소자의 연구는 휘도 향상에 주력하고 있다. 광소자의 휘도 향상을 위한 연구는 크게 내부양자효율을 개선하는 방법과 광추출 효율을 개선하는 방법으로 분류할 수 있다. 최근에는 광추출 효율을 개선하는 방법에 대해서 전세계적으로 활발하게 연구가 진행되고 있다. Recently, research on GaN-based semiconductor light emitting devices has focused on improving luminance. Researches for improving the brightness of optical devices can be classified into methods for improving internal quantum efficiency and methods for improving light extraction efficiency. Recently, researches on how to improve light extraction efficiency have been actively conducted worldwide.
광추출 효율을 높이는 대표적인 방법으로는 사파이어 기판을 일정한 형상으로 식각하는 방법, p-형 GaN층의 표면을 거칠게 만드는 방법, 및 p-형 GaN층을 식각하여 일정한 주기를 갖는 광결정(photonic crystal)을 형성하는 방법등이 있다.Representative methods for improving light extraction efficiency include etching a sapphire substrate into a constant shape, roughening the surface of a p-type GaN layer, and photonic crystals having a constant period by etching the p-type GaN layer. How to form.
현재, 사파이어 기판을 식각하는 방법과 p-형 GaN층의 표면을 거칠게하는 방법은 전세계적으로 발광 소자의 대량생산 기술에 적용되고 있다. 그러나, 광결정을 이용하는 방법은 이론적으로 잘 알려져 있고 실험실 수준에서 연구보고 되어지고 있으나, 현재까지 대량생산 기술에는 적용되고 있지 못하고 있다. At present, a method of etching a sapphire substrate and a method of roughening the surface of a p-type GaN layer have been applied to mass production technology of light emitting devices worldwide. However, the method using the photonic crystal is well known theoretically and has been reported at the laboratory level, but has not been applied to mass production technology.
이와 같은 광결정을 이용하는 방법은 사파이어를 식각하는 방법과 p-형 GaN층 표면을 거칠게 하는 방법보다 더욱 우수한 광추출 효율을 갖는다. Such a method using photonic crystals has more excellent light extraction efficiency than the method of etching sapphire and roughening the surface of p-type GaN layer.
이러한 광결정을 이용하는 대표적인 방법은 도 2에서 도시하는 바와 같이, 도 1과 같은 기본 구조에서 상단의 p-형 GaN층(4)을 일정한 주기의 패턴으로 식각하여 광결정(7)을 형성한다. As a representative method using such a photonic crystal, as shown in FIG. 2, in the basic structure as shown in FIG. 1, the upper p-
그러나, 이런 방법은 p-형 GaN층(4)의 본질적으로 낮은 전기적 특성과 얇은 박막 두께 및 식각에 의한 전기적 특성의 퇴화에 의해서 광추출 효율 개선이 제한된다. However, this method is limited in improving light extraction efficiency due to the inherently low electrical properties of the p-
다른 방법으로는 기판 위에 p-형 GaN층을 먼저 성장시키고 발광층을 성장시 킨 후 상단에 n-형 GaN층을 성장시킨 구조를 사용하여 상단의 n-형 GaN층에 광결정 구조를 형성시키는 방법이다. Another method is to form a photonic crystal structure on the upper n-type GaN layer by using a structure in which a p-type GaN layer is first grown on a substrate, a light emitting layer is grown, and an n-type GaN layer is grown on top. .
그러나, p-형 GaN층의 본질적으로 낮은 전기적 전도성과 낮은 결정성 및 식각에 의한 전기적 특성 퇴화는 p-형 GaN층을 하단에 성장시키는 방법을 불가능하게 한다. However, the inherently low electrical conductivity of the p-type GaN layer and the degradation of the electrical properties due to low crystallinity and etching make it impossible to grow the p-type GaN layer at the bottom.
또 다른 방법은 사파이어 기판 위에 n-형 GaN층을 성장하고, 이어 발광층을 성장하고 p-형 GaN층을 성장한 후, 다시 n-형 GaN층을 성장시키는 방법이 있다. 이는 p-형 GaN층과 n-층 GaN층 사이에서의 전기적 터널접합 특성을 이용하는 방법이다.Another method is to grow an n-type GaN layer on a sapphire substrate, then grow a light emitting layer, grow a p-type GaN layer, and then grow an n-type GaN layer again. This is a method using the electrical tunnel junction property between the p-type GaN layer and the n-layer GaN layer.
그러나, 이 방법 역시 p-형 GaN층의 낮은 전기적 특성으로 말미암아 접합부위에서 저항을 증가시켜서 결국 소자의 작동 전압을 증가시키는 문제점을 갖는다. However, this method also has the problem of increasing the resistance at the junction due to the low electrical properties of the p-type GaN layer, which in turn increases the operating voltage of the device.
그 외의 다른 방법으로는 사파이어 기판 위에 n-형 GaN층, 발광층, p-형 GaN층을 차례로 성장시킨 후 반사층과 열방출 능력이 우수한 금속판을 접합시킨 후 적절한 방법으로 사파이어를 제거하고 노출된 n-형 GaN층에 식각공정을 통해서 광결정을 형성하는 방법이다. In other methods, the n-type GaN layer, the light emitting layer, and the p-type GaN layer are grown on the sapphire substrate in order, and then the sapphire is removed by an appropriate method. The photonic crystal is formed on the GaN layer by an etching process.
그러나, 이러한 방법도 역시 접합된 박막층의 식각 공정 단계에서 금속판이 충분히 안정하지 못하여 식각공정이 어렵고 생산성이 낮은 문제점이 있었다.However, this method also has a problem that the metal plate is not sufficiently stable in the etching process step of the bonded thin film layer, the etching process is difficult and the productivity is low.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광추출 효율을 개선할 수 있는 광결정 구조를 발광 소자에 적용하여 고휘도 고효율의 발광 소자를 구현하고, 유전물 질 기둥 위에 박막을 성장함으로써 박막의 결정성을 향상시키고 박막 내의 응력제어를 통하여 발광소자의 효율을 향상시킬 수 있는 수직형 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to implement a light emitting device having a high brightness and high efficiency by applying a photonic crystal structure that can improve the light extraction efficiency, and to increase the crystallinity of the thin film by growing a thin film on the dielectric pillar It is to provide a vertical light emitting device and a method of manufacturing the same that can improve the efficiency of the light emitting device through the stress control therein.
상기 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명은, 기판상에 다수의 기둥들을 형성하는 단계와; 상기 기둥들이 형성된 면 위에 복수의 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 복수의 반도체층 위에 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 제1전극 위에 지지층을 형성하는 단계와; 상기 기판을 제거하는 단계와; 상기 기판이 제거된 면에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of forming a plurality of pillars on the substrate; Forming a plurality of semiconductor layers on a surface on which the pillars are formed; Forming a first electrode on the plurality of semiconductor layers; Forming a support layer on the first electrode; Removing the substrate; It is preferably configured to include the step of forming a second electrode on the surface from which the substrate is removed.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 다른 관점으로서, 본 발명은, 금속지지판과; 상기 금속지지판 위에 위치하는 반사전극과; 상기 반사전극 위에 위치하는 p형 전극과; 상기 p형 전극 위에 위치하는 오믹형성층과; 상기 오믹형성층 위에 위치하는 복수의 GaN 계열 반도체층과; 상기 반도체층 위에 위치하며, 주기적으로 배열된 다수의 홀에 의하여 형성되는 광결정층과; 상기 광결정층 위에 위치하는 n형 투명 오믹층과; 상기 n형 투명 오믹층 위에 위치하는 n형 전극을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.As another aspect for achieving the above technical problem, the present invention, a metal support plate; A reflective electrode on the metal support plate; A p-type electrode positioned on the reflective electrode; An ohmic forming layer positioned on the p-type electrode; A plurality of GaN based semiconductor layers positioned on the ohmic forming layer; A photonic crystal layer positioned on the semiconductor layer and formed by a plurality of holes arranged periodically; An n-type transparent ohmic layer positioned on the photonic crystal layer; It is preferable to comprise the n-type electrode located on the n-type transparent ohmic layer.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 기판(10)을 습식 또는 건식공정을 통하여 표면을 처리한다. 기판(10)은 사파이어, 실리콘(Si), 아연 산화물(ZnO), 실리콘 카바 이드(SiC) 등을 사용할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
이와 같은 기판(10) 위에, 도 4에서와 같이, 다수의 유전물질 기둥(20)들을 형성한다. 유전물질 기둥(20)들의 수직 단면 형상은 원형, 사각형, 육각형, 및 기타 다각형이 될 수 있다. On this
이러한 유전물질 기둥(20)은 산화물 또는 질화물로 형성할 수 있으며, 특히, 실리콘 산화물(SiO2) 혹은 실리콘 질화물(SiN) 등을 이용하여 형성할 수 있다.The
유전물질 기둥(20)은 패턴공정 또는 식각공정을 통하여 형성될 수 있다. 즉, 유전물질층을 형성하고, 이를 식각하여 유전물질 기둥(20)을 형성할 수 있다.The
도 4에서와 같이, 유전물질 기둥(20)은 전체 영역에 형성할 수 있으나, 경우에 따라서는 단위 소자의 형성영역에만 형성할 수 있고, 또한 단위 소자 구분영역에는 유전물질을 기둥의 형상으로 형성하지 않고, 유전물질을 채워서 형성할 수도 있다(도시되지 않음). 도 5는 단위 소자 형성영역에만 유전물질 기둥(20)들이 형성된 평면을 도시하고 있다.As shown in FIG. 4, the
한편, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 기판(10) 위에 통상의 반도체 박막 성장장치를 이용하여 GaN 반도체 박막(11)을 성장시키고, 이러한 GaN 박막(11) 위에 위와 같은 유전물질 기둥(20)들을 형성할 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 6, the GaN semiconductor
이때, 도 6에서와 같이, 상기 GaN 반도체 박막(11)을 단위 소자 형성영역에만 형성하거나, 또는 반도체 박막(11)을 전체 면에 형성하고 그중 단위 소자 구분영역은 식각하여 제거할 수도 있다.In this case, as shown in FIG. 6, the GaN semiconductor
이러한 박막(11)의 두께는 0.001 내지 5㎛를 이루도록 형성하는 것이 바람직하며, 이러한 박막(11)은 기판(10)위에 버퍼층으로 이용될 수도 있다.The
이후, 도 7에서 도시하는 바와 같이, GaN 반도체 박막(11)이 형성된 부분 위에 유전물질 기둥(20)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the
도 8에서는 이와 같이, GaN 반도체 박막(11) 위에 유전물질 기둥(20)이 형성된 평면을 나타낸다. In FIG. 8, the plane in which the
또한, 이와 같은 단위 소자 구분영역에는 유전물질 기둥(20)을 형성하지 않고, 구분영역 전체에 유전물질을 채워서 형성할 수도 있다.In addition, the
이후의 과정은 GaN 반도체 박막(11)을 위에 유전물질 기둥(20)들을 형성한 구조를 이용하여 설명한다. 그러나, 기판(10) 위에 직접 유전물질 기둥(20)들을 형성한 구조에도 이하의 과정은 동일하게 적용될 수 있다.The following process will be described using the structure in which the
도 9에서와 같이, 유전물질 기둥(20)들이 형성된 GaN 반도체 박막(11) 위에 복수의 GaN 계열 반도체층(30)을 형성한다.As shown in FIG. 9, a plurality of GaN-based semiconductor layers 30 are formed on the GaN semiconductor
이와 같은 GaN 계열 반도체층(30)은 n-형 GaN층(31), 발광층(활성층: 32), 및 p-형 GaN층(33)으로 이루어진다. 발광층은 통상 단일 또는 다중 양자우물(Quantum well) 구조를 이룬다. 이때, 양자우물 구조를 이루기 위하여 In, Al 등의 물질이 GaN 물질에 혼합되어 이용될 수 있다.The GaN
상기 n-형 GaN층(31)의 형성은, 최초에는 유전물질 기둥(20) 상측에는 형성되지 않고, 이러한 유전물질 기둥(20) 사이의 박막(11) 상측에서 형성이 된다. The n-
이와 같이, 박막(11) 상측, 유전물질 기둥(20) 사이에서 n-형 GaN층(31)이 형성되어, 유전물질 기둥(20)을 덮게되면, 이때, n-형 GaN층(31)은 도 9와 같이, 층을 이루어 성장된다.As such, when the n-
이때, 상기 단위 소자 구분영역에는 사파이어 기판(10)이나 유전물질(도시되지 않음)이 채워져 있으므로, GaN 계열 반도체층(30)이 형성되지 않으므로, 이후 공정 단계에서 소자와 소자를 분리하는 별도의 공정이 필요 없게 된다.In this case, since the GaN-based
또한, 이와 같이, 유전물질 기둥(20) 위에 선택적으로 GaN 반도체층(30)을 형성하면 고품위 n-형 GaN층(31)과 발광층(32) 및 p-형 GaN층(33)을 형성할 수 있다.In addition, if the
그 이유로, 유전물질 기둥(20) 위에 선택적으로 형성되는 박막층은 기판(10)에서 기인하는 스트레인(strain)을 상당량 효과적으로 완화시킬 수 있기 때문이다.For this reason, the thin film layer selectively formed on the
이러한 단일 소자 박막층 내의 스트레인의 감소는 결국 발광층(32)의 내부 양자효율을 증가시킬 수 있다. This reduction in strain in the single device thin film layer may eventually increase the internal quantum efficiency of the
더욱이, 본 발명에 따르면, n-형 GaN층(31)의 하측에는 유전물질 기둥(20)들이 위치하므로, 이 위에 성장되는 반도체층(30)은 기판(10)과 반도체층(30) 박막 사이의 계면에서부터 시작되는 본질적인 박막 결함인 스레딩 전위(threading dislocations) 밀도를 절반 가까이 감소시킬 수 있다. 이러한 전위 밀도의 감소는 소자의 성능 향상에 크게 기여할 수 있다. Furthermore, according to the present invention, since the
이후, 도 10에서와 같이, 분리된 소자와 소자 사이의 구분영역에 에폭시 등과 같은 열화학적으로 제거가 용이한 물질을 충진한 후, GaN 계열 반도체층(30) 위에는 p-형 전극(40)을 형성한다. 이러한 p-형 전극(40)은 오믹전극을 형성하며, p- 형 전극(40) 위에는 반사 효율 향상을 위한 반사전극(50)이 형성될 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 10, a p-
이때, 에폭시와 같은 물질이 채워지는 시기는 달리할 수 있다.At this time, the time when the material such as epoxy is filled may be different.
만일, p-형 전극(40)으로서 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide) 혹은 아연 산화물(ZnO), AlZnO, InZnO 등과 같은 산화물 층을 사용하는 경우에는 p-형 GaN층(33) 위에 오믹 특성 향상을 위해서 오믹형성층(34)으로서 얇은 n-형 GaN층이 추가로 형성될 수 있다.If an oxide layer such as indium tin oxide or zinc oxide (ZnO), AlZnO, InZnO, or the like is used as the p-
또한, p-형 전극(40) 또는 반사전극(50) 위에는 지지층(60)이 형성되거나 부착되어, 추후에 기판(10)을 제거하는 경우에 전체 소자의 구조를 지지하도록 할 수 있다.In addition, the
이러한 지지층(60)은 열방출에 유리한 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni) 등과 같은 금속판 또는 이들의 합금을 이용하여 형성되는 금속판, 실리콘(Si) 기판 등이 이용될 수 있다. 또한, 금속판은 반사전극(50) 위에 도금에 의하여 형성될 수 있다.The
이러한 지지층(60)으로서 금속판이 형성되는 경우에는, 이러한 지지층(60)과 p-형 전극(40) 또는 반사전극(50) 사이에 금속간 접합을 위한 접합금속(seed metal)이 이용될 수도 있다.When the metal plate is formed as the
다음 단계는 GaN 반도체층(30) 박막이 성장된 기판(10)을 제거하는 것이다. 사파이어 기판(10)의 경우에는 레이저를 이용하거나 물리적으로 제거할 수 있고, 실리콘의 경우 화학적 혹은 물리적으로 제거할 수 있다. 이와 같이 기판(10)이 제거된 면은 식각하여 표면처리를 하는 것이 바람직하다.The next step is to remove the
이와 같이, 기판(10)이 제거된 GaN 반도체층(30)의 n-형 GaN층(31)에는 유전물질 기둥(20)들이 배열된 구조가 위치하게 된다. 경우에 따라서, 이러한 유전물질 기둥(20)들은 식각을 통하여 제거될 수도 있다. 이렇게 유전물질 기둥(20)이 제거되면 도 11과 같이, n-형 GaN층(31)에는 다수의 홀(21)이 형성되게 된다.As such, the structure in which the
이와 같은 유전물질 기둥(20) 또는 홀(21)의 배열은 일정한 주기와 패턴을 가지지 않더라도 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The arrangement of the
한편, 상기 유전물질 기둥(20) 또는 홀(21)이 질화물 반도체 박막층에서 일정한 주기와 패턴을 가지는 경우, 이러한 규칙적으로 정렬된 기둥(20) 또는 홀(21)에 의하여 발광면에 광결정 구조가 형성될 수 있다.On the other hand, when the
이와 같은 광결정 구조가 형성되면 이 광결정 구조에서는 굴절률의 배치가 주기적으로 이루어지게 된다. 이때, 광결정의 주기(periodicity)가 방출되는 빛의 파장의 대략 절반 정도가 될 때, 주기적으로 굴절률(refractive index)이 변하는 광결정 격자에 의한 광자의 다중 산란에 의해 광금지대(photonic band gap)가 형성된다. When such a photonic crystal structure is formed, the refractive index is arranged periodically in the photonic crystal structure. At this time, when the period of the photonic crystal is approximately half of the wavelength of the emitted light, the photonic band gap is caused by multiple scattering of photons by the photonic crystal lattice whose refractive index changes periodically. Is formed.
이러한 광결정 구조에서 빛은 일정한 방향으로 효과적으로 방출되는 속성을 갖는다. 즉, 이와 같은 광금지대가 형성되므로, 발광되는 빛은 광결정 구조를 이루는 유전물질 기둥(20) 또는 홀(21)로 유입되거나 통과되지 못하고, 이 유전물질 기둥(20) 또는 홀(21) 이외의 부분을 통하여 추출되는 현상이 발생될 수 있다.In such a photonic crystal structure, light has a property of being effectively emitted in a constant direction. That is, since such a light forbidden zone is formed, the emitted light does not flow into or pass through the
상기와 같은 현상은 주기성을 갖는 다수의 홀(21)에 의하여 형성되는 광결정 구조에서의 광자(photon)의 거동에 의하여 설명될 수 있다.The above phenomenon can be explained by the behavior of photons in the photonic crystal structure formed by the plurality of
즉, 주기성을 갖는 다수의 홀(21)에 의하여 광결정 구조에서는 유전상수(dielectric constant)가 주기적으로 변조되고, 이러한 광결정 구조를 전파하는 빛의 거동에 영향을 주게 된다.That is, the dielectric constant is periodically modulated in the photonic crystal structure by the plurality of
특히, 광결정 구조의 광금지대가 발광 소자에서 방출하는 빛의 파장대역에 속하거나 포함되는 경우에, 이러한 발광 소자의 광자는 발광 소자에서 마치 전반사 현상에 의하여 반사되는 것과 같은 효과가 발생한다.In particular, in the case where the light inhibiting zone of the photonic crystal structure belongs to or is included in the wavelength band of the light emitted from the light emitting device, the photon of the light emitting device produces an effect as if it is reflected by the total reflection phenomenon in the light emitting device.
이러한 광금지대는 마치, 결정구조에서의 전자와 유사성을 가지며, 이러한 광금지대에 속하는 광자는 광결정 내에서 자유로이 전파되지 못한다.These photoblocks have similarities to the electrons in the crystal structure, and photons belonging to the photoblocks do not freely propagate in the photonic crystal.
따라서, 발광 소자에서 방출되는 빛의 광자가 모두 광금지대에 속하게 한다면 모든 광자들은 전반사 현상과 유사하게 발광 소자를 빠져나오게 되며, 결국 발광 효율이 증가하게 된다.Therefore, if all the photons of the light emitted from the light emitting element belongs to the light inhibiting zone, all the photons exit the light emitting element similar to the total reflection phenomenon, the luminous efficiency is increased.
결국, 광결정 구조가 효과적으로 빛을 방출하기 위해서는 유전물질 기둥(20)의 높이와 반경, 및 기둥(20)과 기둥(20) 사이의 간격, 혹은 식각되는 홀(21)의 깊이와 홀(21)의 크기 및 홀(21)과 홀(21) 사이의 거리 등이 방출되는 빛의 파장에 따라서 최적화 되는 것이 바람직하다. As a result, in order for the photonic crystal structure to effectively emit light, the height and radius of the
질화물 반도체 발광 소자의 경우 유전물질 기둥(20)의 높이는 0.001 ~ 10㎛, 기둥(20)의 반경은 0.001 ~ 6㎛, 기둥(20)과 기둥(20) 사이의 간격, 즉, 광결정 주기는 0.003 ~ 18㎛가 바람직하다. In the case of the nitride semiconductor light emitting device, the height of the
따라서, 이러한 유전물질 기둥(20)이 식각되어 형성되는 홀(21)의 깊이는 0.001 ~ 10㎛, 홀(21)의 반경은 0.001 ~ 6㎛, 홀(21)과 홀(21) 사이의 간격은 0.003 ~ 18㎛가 된다.Therefore, the depth of the
이와 같은 과정을 통하여 형성된 발광 소자 구조의 일례는 도 11에서 도시하는 바와 같다.An example of the light emitting device structure formed through such a process is as shown in FIG. 11.
도시하는 바와 같이, 기판(10)이 제거된 면에는 n-형 전극(70)이 형성된다. 이때, 만일 유전물질 기둥(20)이 식각되어 제거되는 경우에도 적어도 이 n-형 전극(70)이 형성된 부분에는 유전물질(20)을 제거하지 않는 것이 바람직하다.As shown, an n-
또한, 이러한 홀(21)이 드러난 부분에는 n-형 투명 오믹층(72)을 형성하여, 전류 확산에 의하여 발광 효율을 향상시킬 수도 있다.In addition, an n-type transparent
한편, 상기 n-형 전극(70)의 하측면에는 반사층(71)을 형성함으로써, n-형 전극(70)이 발광층(32)에서 발광되는 빛을 흡수하지 않고 이 반사층(71)에서 반사되어 외부로 방출되도록 할 수도 있다.On the other hand, by forming the
이하, 상기 도 3 내지 도 11을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 11.
본 발명에서는 질화물 반도체 박막 성장을 위해서 유기금속 화학 기상 증착 시스템(MOCVD: metal organic chemical vapor deposition)을 사용하였다.In the present invention, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) was used to grow the nitride semiconductor thin film.
기판(10)으로는 사파이어를 사용하였다. 암모니아를 질소원으로 사용하였고 수소와 질소를 운반가스로 사용하였다. Sapphire was used as the
갈륨(Ga)과 인듐(In), 알류미늄(Al)은 유기금속 소스를 사용하였다. n-형 도펀트(dopant)는 실리콘(Si)을 사용하였고, p-형 도펀트는 마그네슘(Mg)을 사용하였다. Gallium (Ga), indium (In) and aluminum (Al) used an organometallic source. The n-type dopant was made of silicon (Si), and the p-type dopant was made of magnesium (Mg).
사파이어 기판(10)위에 1㎛ 두께의 n-형 GaN 반도체(11) 박막을 1030℃에서 성장하였고, 압력은 250 토르(Torr)를 적용하였다. A 1 μm thick n-
광결정 주기는 1.2㎛를 사용하였고 유전물질 기둥(20)의 반경은 0.4㎛를 사용하였으며, 식각 깊이는 3㎛를 적용하였다. 유전물질 기둥(20)으로는 실리콘 산화물(SiO2)을 이용하였다.The photonic crystal period was 1.2 μm, the radius of the
이후, 6㎛ 두께의 n-형 GaN층(31)을 광결정 구조 위에 성장시키고, 그 위에 다섯 쌍의 질화인듐갈륨/질화갈륨(InGaN/GaN) 다중 양자우물(Quantum well)구조의 발광층(32)을 형성시켰다. Thereafter, a 6 μm thick n-
발광층(32) 위에 0.1㎛ 두께의 p-형 GaN층(33)을 성장시키고, 그 상단에 오믹 특성 향상을 위해 얇은 n-형 GaN층(오믹형성층: 34)을 형성시켰다. A p-
소자와 소자 사이 구분영역에 에폭시를 충진한 후 p-형 전극(40)으로 인듐 주석 산화물(ITO)을 0.2㎛ 증착 후, 반사전극(50)과 구리(Cu)로 형성된 지지층(60)을 형성하였다. After filling an epoxy in the region between the device and the device, 0.2 μm of indium tin oxide (ITO) was deposited on the p-
그 다음, 레이저를 이용하여 사파이어 기판(10)을 제거한 후, 노출된 표면을 1㎛ 식각하여 결정 결함층을 제거하였다. Next, after the
이와 같이, 노출된 표면을 화학적으로 처리한 후 n-형 전극(70)층을 형성하였다. As such, the exposed surface was chemically treated to form an n-
이와 같은 방법에 의하여 형성된 소자를 단일 소자로 분리한 후 패키징하여 발광 소자의 특성을 측정했을 때, 소자의 휘도는 기준 시편 대비 35% 이상 향상되 는 것을 보여주었다.When the device formed by the above method was separated into a single device and then packaged to measure the characteristics of the light emitting device, the device luminance was improved by more than 35% compared to the reference specimen.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.The above embodiment is an example for explaining the technical idea of the present invention in detail, and the present invention is not limited to the above embodiment, various modifications are possible, and various embodiments of the technical idea are all protected by the present invention. It belongs to the scope.
이상과 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention as described above has the following effects.
첫째, 광추출 효율 개선 효과가 뛰어난 광결정 구조를 발광 소자에 효과적인 방법으로 적용하여 고휘도 고효율의 발광 소자를 구현할 수 있다.First, by applying a photonic crystal structure excellent in the light extraction efficiency improvement effect to the light emitting device in an effective way it is possible to implement a light emitting device of high brightness and high efficiency.
둘째, 유전물질 기둥들이 주기적으로 정렬된 구조 위에 선택적으로 박막을 성장함으로써 박막의 결정성을 향상시키고 박막 내의 응력제어를 통하여 발광 소자의 내부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.Second, by selectively growing a thin film on a structure in which the pillars of the dielectric material are periodically aligned, the crystallinity of the thin film may be improved and the internal quantum efficiency of the light emitting device may be improved by controlling the stress in the thin film.
셋째, 질화물 반도체 박막층의 식각공정 없이 질화물 반도체 광결정 구조를 형성할 수 있으므로 공정이 용이하여 소자 제작의 생산성 향상 및 생산 단가를 절감하는 효과가 있다.Third, since the nitride semiconductor photonic crystal structure can be formed without etching the nitride semiconductor thin film layer, the process is easy, thereby improving productivity and reducing production costs of device fabrication.
Claims (20)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060025692A KR100734375B1 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | Led having vertical structure and method for manufacturing the same |
US11/704,390 US7687811B2 (en) | 2006-03-21 | 2007-02-09 | Vertical light emitting device having a photonic crystal structure |
JP2007054043A JP5237570B2 (en) | 2006-03-21 | 2007-03-05 | Vertical light emitting device manufacturing method |
US12/725,258 US8368087B2 (en) | 2006-03-21 | 2010-03-16 | Light emitting device having vertical structure and method for manufacturing the same |
JP2012127702A JP5475833B2 (en) | 2006-03-21 | 2012-06-05 | Vertical light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060025692A KR100734375B1 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | Led having vertical structure and method for manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100734375B1 true KR100734375B1 (en) | 2007-07-03 |
Family
ID=38502894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060025692A KR100734375B1 (en) | 2006-03-21 | 2006-03-21 | Led having vertical structure and method for manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100734375B1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0883940A (en) * | 1993-11-02 | 1996-03-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Aggregate of semiconductor fine post, semiconductor device and manufacture thereof |
JPH10214991A (en) | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Hitachi Cable Ltd | Light emission diode |
US6225648B1 (en) | 1999-07-09 | 2001-05-01 | Epistar Corporation | High-brightness light emitting diode |
KR20040008962A (en) * | 2002-07-20 | 2004-01-31 | 주식회사 비첼 | High brightness nitride micro size light emitting diode and method of manufacturing the same |
KR20050068401A (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-05 | 서울옵토디바이스주식회사 | Fabrication of gan-base led |
-
2006
- 2006-03-21 KR KR1020060025692A patent/KR100734375B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0883940A (en) * | 1993-11-02 | 1996-03-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Aggregate of semiconductor fine post, semiconductor device and manufacture thereof |
JPH10214991A (en) | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Hitachi Cable Ltd | Light emission diode |
US6225648B1 (en) | 1999-07-09 | 2001-05-01 | Epistar Corporation | High-brightness light emitting diode |
KR20040008962A (en) * | 2002-07-20 | 2004-01-31 | 주식회사 비첼 | High brightness nitride micro size light emitting diode and method of manufacturing the same |
KR20050068401A (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-05 | 서울옵토디바이스주식회사 | Fabrication of gan-base led |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5475833B2 (en) | Vertical light emitting device | |
KR100638730B1 (en) | Method for Manufacturing Vertical ?-Nitride Light Emitting Device | |
JP5117596B2 (en) | Semiconductor light emitting device, wafer, and method of manufacturing nitride semiconductor crystal layer | |
CN105591004B (en) | L ED epitaxial wafer based on patterned Si substrate and preparation method thereof | |
US20130193448A1 (en) | Patterned substrate and stacked light emitting diode | |
KR101552104B1 (en) | Semiconductor Light Emitting Device | |
TWI493747B (en) | Light emitting diodes and manufacture thereof | |
KR101199187B1 (en) | Light emitting diode and fabricating method thereof | |
US7781248B2 (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device and nitride semiconductor light emitting device manufactured using the method | |
TW201034238A (en) | Semiconductor optoelectronic device with enhanced light extraction efficiency and fabricating method thereof | |
KR101198764B1 (en) | LED having vertical structure and the method of manufacturing the same | |
TW201133935A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP5165668B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
KR100734374B1 (en) | Led having vertical structure and method for manufacturing the same | |
KR100734375B1 (en) | Led having vertical structure and method for manufacturing the same | |
KR101283444B1 (en) | Lateral power led and manufacturing method of the same | |
TW202123487A (en) | Light emitting diode and method of forming a light emitting diode | |
JP5449415B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR101340322B1 (en) | Lateral power LED | |
JP5449414B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR100808197B1 (en) | LED having vertical structure and method for making the same | |
KR100918830B1 (en) | VERTICALLY STRUCTURED GaN TYPE LED DEVICEE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
KR100730752B1 (en) | Compound semiconductor having supper lattice layer and light emitting diode using the same and method for fabricating the ligth emitting diode | |
KR101113875B1 (en) | LED having vertical structure and the method of manufacturing the same | |
KR20110080455A (en) | Lighting device and method for manufacturing the lighting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment | ||
FPAY | Annual fee payment | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160324 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170524 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180524 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190524 Year of fee payment: 13 |