Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR20090106301A - 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090106301A
KR20090106301A KR1020080031909A KR20080031909A KR20090106301A KR 20090106301 A KR20090106301 A KR 20090106301A KR 1020080031909 A KR1020080031909 A KR 1020080031909A KR 20080031909 A KR20080031909 A KR 20080031909A KR 20090106301 A KR20090106301 A KR 20090106301A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
nitride
light emitting
emitting diode
group iii
Prior art date
Application number
KR1020080031909A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101449030B1 (ko
Inventor
송준오
Original Assignee
송준오
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 송준오 filed Critical 송준오
Priority to KR1020080031909A priority Critical patent/KR101449030B1/ko
Priority to EP09754967.9A priority patent/EP2264793B8/en
Priority to CN201410136673.XA priority patent/CN104022204B/zh
Priority to US12/936,298 priority patent/US8816370B2/en
Priority to CN200980116966.9A priority patent/CN102047445B/zh
Priority to PCT/KR2009/001764 priority patent/WO2009145502A2/ko
Publication of KR20090106301A publication Critical patent/KR20090106301A/ko
Priority to US14/339,205 priority patent/US10224462B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101449030B1 publication Critical patent/KR101449030B1/ko

Links

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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • 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
    • H01L33/48—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 body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • 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
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • 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
    • H01L33/04—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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • 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
    • H01L33/20—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 shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • 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
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials
    • 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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 발광면인 질화물계 클래드층의 상층부 및 측면, 또는 광학적으로 투명한 성장기판 후면(back-side plane)에 고효율 광추출 구조층(highly efficient light extraction structured layer)을 구비하는 것이 특징인 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법, 상기 발광다이오드 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.
다시 말하자면, 본 발명에 의해서 창안된 고효율 광추출 구조층은 소자 패시베이션층 상층부 및 측면, 또는 광학적으로 투명한 성장기판 후면에 위치하며 여러 형상의 각종 표면 요철 구조(원통형이거나 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태 등)를 갖는다. 이러한 각종 표면 요철 구조를 갖는 상기 광추출 구조층으로 인하여 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 질화물계 활성층에서 생성된 빛이 외부로 탈출할 때에 빛의 입사각이 변하여 전반사 발생 빈도가 줄어든다. 따라서 표면 요철을 형성하지 않은 소자 패시베이션층 구조에서보다 훨씬 뛰어난 외부 발광 효율을 나타낸다.
그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드, 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층, 소자 패시베이션층, 광추출 구조층, 육방정계 물질계층, 발광구 조체, 히트씽크 지지대, 습식 식각(에칭), 양성 극성 표면, 음성 극성 표면

Description

그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법{group 3 nitride-based semiconductor light emitting diodes and methods to fabricate them}
본 발명은 구동 전압 및 외부 발광 효율을 비롯한 발광다이오드 소자의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드(group 3 nitride-based semiconductor light emitting diode) 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광다이오드 (light emitting diode; LED) 소자는 일정한 크기의 순방향 전류를 인가하면 고체 발광 발광구조체 내의 활성층에서 전류가 광으로 변환되어 빛을 발생시킨다. 초창기 LED 소자 연구 개발은 인듐인(InP), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP) 등의 화합물 반도체를 p-i-n 접합구조로 형성한다. 상기 LED는 녹색 빛의 파장보다 더 긴 파장의 가시광선의 빛을 발광하는 반면에, 최근 들어 그룹 3족 질화물계 반도체 물질계의 연구 개발에 힘입어 청색 및 자외선 광을 발광하는 소자도 상용화 함으로서 표시장치, 광원용 장치, 환경 응용장치에 널리 이용되고 있으며, 더 나아가서는 적, 녹, 청색의 3개 LED 소자 칩을 조합하거나, 또는 단파장의 펌핑 발광다이오드(pumping LED) 소자에 형광체(phosphor)를 접목하여 백색을 발광하는 백색광원용 LED가 개발되어 조명장치로도 그 응용범위가 넓어지고 있다. 특히, 고체 단결정 반도체를 이용한 LED 소자는 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 효율이 높고 수명이 평균 5년 이상으로 길며 에너지 소모와 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있는 장점이 있어서 차세대 조명용 백색광원 분야에서 주목받고 있다.
이와 같은 그룹 3족 질화물계 반도체 물질계로 제조된 발광다이오드(이하, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드) 소자는 일반적으로 절연성 성장기판(대표적으로, 사파이어) 상층부에 성장되어 제조되기 때문에, 다른 그룹 3-5족 화합물계 반도체 발광다이오드 소자와 같이 성장기판의 서로 반대면에 대향 하는 두 전극을 설치할 수 없어, LED 소자의 두 전극을 결정 성장된 반도체 물질계 상층부에 형성해야 한다. 이러한 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 종래 구조가 도 1에 개략적으로 예시되어 있다.
도 1을 참조하면, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 사파이어 성장기판(10)과 상기 성장기판(10) 상층부에 순차적으로 성장 형성된 n형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 하층부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30) 및 p형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 상층부 질화물계 클래드층(40)을 포함한다. 상기 하층부 질화물계 클래드층(20)은 n형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)층(201)과 상기 n형 In x Al y Ga 1-x-y N층(201)과 다른 조성의 n형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)층(202)으로 이루어질 수 있으며, 상기 질화물계 활성층(30)은 다중양자우물(multi-quantum well)구조의 다른 조성으로 구성된 언도 프(un-dope)된 질화물계 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)인 반도체 다층으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상층부 질화물계 클래드층(40)은 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)층(401)과 상기 p형 In x Al y Ga 1-x-y N층(401)과 다른 조성의 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)층(402)으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 단결정으로 형성된 하층부 질화물계 클래드층/질화물계 활성층/상층부 질화물계 클래드층(20, 30, 40)은 MOCVD 또는 MBE 등의 장치를 이용하여 성장될 수 있다. 이때, 상기 하층부 질화물계 클래드층(20)의 n형 In x Al y Ga 1-x-y N층(201)을 성장하기 전에 사파이어 성장기판(10)과의 격자 정합을 향상시키기 위해, AlN 또는 GaN와 같은 버퍼층(미도시)을 그 사이에 형성할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 사파이어 성장기판(10)은 전기절연성 물질이므로, LED 소자의 두 전극을 모두 단결정 반도체 성장방향인 동일한 상면에 형성해야 하며, 이를 위해서는 상층부 질화물계 클래드층(40)과 질화물계 활성층(30)의 일부영역을 에칭(즉, 식각)하여 하층부 질화물계 클래드층(20)의 일부 상면 영역을 노출시키고, 상기 노출된 n형 In x Al y Ga 1-x-y N층(20) 상면에 n형 오믹접촉(ohmic contact interface) 전극 및 전극패드(70)를 형성한다.
특히 상기 상층부 질화물계 클래드층(40)은 낮은 정공 캐리어 농도(hole carrier concentration) 및 이동도(mobility)로 인하여 상대적으로 높은 면저항을 갖고 있기 때문에, p형 전극패드(60)를 형성하기에 앞서, 양질의 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)을 형성할 수 있는 추가적인 물질이 요구된다. 이에 대하여, 미국특 허 US5,563,422에서는, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체의 최상층부에 위치한 p형 In x Al y Ga 1-x-y N층(402)의 상면에 p형 전극패드(60)를 형성하기 전에, 수직방향으로의 비접촉 저항이 낮은 오믹접촉 계면을 형성하는 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)을 형성하기 위해 Ni/Au로 구성된 물질을 제안하였다.
상기 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)은 p형 In x Al y Ga 1-x-y N층(402)에 대한 수평방향으로의 전류퍼짐(current spreading)을 향상시키면서도 동시에 수직방향으로의 낮은 비접촉 저항을 갖는 오믹접촉 계면(ohmic interface)을 형성하여 효과적인 전류주입(current injection)을 할 수 있어, 발광다이오드 소자의 전기적인 특성을 향상시킨다. 그러나 Ni/Au로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)은 열처리를 거친 후에도 평균 70%의 낮은 투과율을 보이며, 이러한 낮은 빛 투과율은 해당 발광다이오드 소자에서 생성된 빛을 외부로 방출될 때, 많은 양의 빛을 흡수하여 전체 외부 발광 효율을 감소시키게 한다.
상기한 바와 같이, 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)의 높은 빛 투과율을 통한 고휘도 발광다이오드 소자를 얻기 위한 방안으로, 최근 들어 상기 Ni/Au 물질을 비롯한 각종 반투명성 금속 또는 합금으로 형성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(50) 이외에도, 더 나아가서는 투과율이 평균 90% 이상인 것으로 알려진 ITO(indium tin oxide) 또는 ZnO(zinc oxide) 등의 투명성 전기전도성 물질로 형성하는 방안이 제안되어 왔다. 그러나 이러한 투명성 전기전도성 물질로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층을 갖는 종래의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 구조로는 외부 발광 추출 효율(external light extraction efficiency)을 향상시키는데 이론적 한계가 있었다. 상기 외부 발광 추출 효율은 그룹 3족 질화물계 반도체층에서 생성된 빛과 상기 그룹 3족 질화물계 반도체층에서 외부인 공기로 방출되는 빛의 비율이다. 이처럼 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 구조가 낮은 외부 발광 추출 효율을 갖는 주된 이유로는 그룹 3족 질화물계 반도체와 공기와의 계면에서 빛이 전반사되어 발광다이오드 소자 내부에 갇히는 경우가 발생하는 경우가 잦았기 때문이다(등록특허 10-0522844). 다시 말하자면, 상기한 그룹 3족 질화물계 반도체 및 투명성 전기전도성 물질은 공기의 굴절율(refractive index, n ~ 1)에 비해서 상대적으로 큰 굴절율(n 〉2)을 갖고 있어, 발광다이오드 소자의 활성층에서 생성된 빛이 p형 In x Al y Ga 1-x-y N층(402) 및 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)을 통해서 공기(air) 중으로 방출하기에는 상당히 많은 광학적 제약이 있다. 이에 그룹 3족 질화물계 반도체층에서 생성된 빛이 전반사되어 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 그룹 3족 질화물계 반도체층과 외부와의 입사각을 변화시키려는 노력이 계속되어 왔다. 특히, 지금까지의 기술들은 발광다이오드 소자의 최상층부에 놓여 있는 p형 질화물계 반도체층 또는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층 상층부에 습식 또는 건식 식각 공정을 이용하여 표면 요철을 부분적으로 도입하였다. 하지만 상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층 또는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층에 도입되는 표면 요철은 상기 상층부 질화물계 클래드층 또는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층의 전기 및 광학적 특성을 훼손시켜 오히려 발광다이오드 소자의 전체적인 성능에 역효과를 초래하곤 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체 및 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층과 외부와의 입사각(incident angle)을 변화시키기 위하여, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 패시베이션층 상층부에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 형성시켜 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 외부 발광 추출 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 광학적으로 투명한 성장기판인 후면(back-side plane)에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 성장시켜 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 외부 발광 추출 효율을 한층 더 향상시키는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명에서 도입되는 고효율 광추출 구조층 형성은 종래 기술(즉, 상층부 질화물계 클래드층 또는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층을 식각(에칭)하는 것)과는 달리, 소자 패시베이션층 상층부 또는 광학적으로 투명한 성장기판 후면에 음성 극성(negative polarity)을 갖는 표면 물질층을 우선 적층 성장시킨다. 필요에 따라서는 상기 소자 패시베이션층 상층부에 적층 성장된 음성 극성 표면 물질층을 습식 또는 건식 식각공정을 수행할 수도 있다. 상기 “음성 극성(negative polarity)” 표면은 비금속 원자로 끝나는 표면(non-metallic atom-terminated surface)으로서 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition; CVD) 및 물리적 증 기 증착(physical vapor deposition; PVD) 공정 과정에서, 또는 산(acid) 및 염기(base) 용액으로의 습식공정 과정에서 원통형이거나 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태 등을 용이하게 형성한다. 반면에 음성 극성과는 달리, 금속 원자로 끝나는 표면(metallic atom-terminated surface)인 양성 극성(positive polarity)은 적층 성장 또는 에칭 공정 중에 돌기 모양을 형성하지 않는다.
본 발명은 광학적으로 투명한 성장기판 상층부에 완충층(buffering layer)을 비롯한 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층, p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체층으로 구성된 발광다이오드 소자용 발광구조체, 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층을 포함한 두 오믹접촉 전극 및 전극패드, 및 소자 패시베이션층으로 구성된 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서, 상기 두 오믹접촉 전극으로 상기 그룹 3족 질화물계 활성층에서 생성된 빛이 외부 공기 중으로 방출하도록 상기 그룹 3족 질화물계 반도체층의 최상층부에 위치한 n형 질화물계 반도체층 또는 p형 질화물계 반도체층 위에 투명성 전기전도성 박막층(transparent conductive thinfilm layer)을 형성함과 동시에, 상기 투명성 전기전도성 박막층 상층부에 외부의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하기 위해서 소자 패시베이션층(device passivation layer)을 형성시킨 다음, 상술한 발광다이오드 소자의 외부 발광 효율을 향상시키기 위해서, 상기 소자 패시베이션층 상층 부에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 형성하는 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자를 제안하다.
또한 더 나아가서는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 발광구조체가 위치한 광학적으로 투명한 성장기판 후면(back-side plane)에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 성장시켜 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 외부 발광 추출 효율을 한층 더 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 완충층(buffering layer)을 비롯한 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층 및 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 발광다이오드 소자용 발광구조체, 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층을 포함한 두 오믹접촉 전극 및 전극패드, 소자 패시베이션층, 및 광추출 구조층을 포함하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조 방법에 있어서, a. 상기 두 오믹접촉 전극을 형성하기 위하여, 상기 질화물계 반도체층의 최상층부에 위치한 n형 질화물계 반도체층 또는 p형 질화물계 반도체층 위에 투명성 전기전도성 박막층을 형성하는 표면 처리, 증착, 및 열처리 단계; b. 오믹접촉 계면을 갖는 상기 투명성 전기전도성 박막층의 표면에 상기 소자 패시베이션층을 형성하는 표면 처리, 증착, 및 열처리 단계; c. 상기 소자 패시베이션층의 표면에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 성장하는 단계; d. 상기 고효율 광추출 구조층의 표면을 필요에 따라서 습식 식각을 통해 더 효과적인 광추출 구조을 갖는 표면을 형성하는 단계; 및 e. 상기 투명 성 전기전도성 박막층 표면에 두 전극패드를 형성하는 습식 식각, 증착, 및 열처리 단계; 를 포함하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제조 방법을 제안한다.
또한 상기 b 단계에서의 소자 패시베이션층은 전기적으로 절연성인 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 c 단계에서의 광추출 구조층은 전기적인 특성과는 무관하게 투명성 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 c 단계에서의 광추출 구조층은 n형 또는 p형 질화물계 반도체층 상층부 위치한 소자 패시베이션층 상층부 이외에도 수평구조의 측면 벽(side-wall)에 형성된 소자 패시베이션층 상층부에도 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 a, b, c, 및 e 단계에서의 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층, 소자 패시베이션층, 광추출 구조층, 및 전극패드는 단층 또는 두층 이상으로 구성하는 것이 바람직하다.
또 다른 한편으로, 전기전도성인 히트씽크 지지대 상층부에 순차적으로 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층, p형 질화물계 반도체층, 질화물계 활성층, n형 질화물계 반도체층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체, 두 오믹접촉 전극 및 전극패드, 및 소자 패시베이션층으로 구성된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서,
상기 질화물계 활성층에서 생성한 빛의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키기 위하여,
상기 소자 패시베이션층을 통해서 상기 질화물계 활성층에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 통과되도록 상기 소자 패시베이션층 상층부에 표면 요철을 갖는 광추출 구조층을 성장하는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체층의 최상층부에 위치한 n형 질화물계 반도체층 위에 위치하면서, 상기 그룹 3족 질화물계 활성층에서 생성된 빛이 외부 공기 중으로 방출하도록 함과 동시에 외부의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하기 위해서 소자 패시베이션층(device passivation layer)을 형성시킨 다음, 상술한 발광다이오드 소자의 외부 발광 효율을 향상시키기 위해서, 상기 소자 패시베이션층 상층부에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 형성하는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자를 제안하다.
또한 본 발명은 전기전도성인 히트씽크 지지대 상층부에 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층, 그리고 p형 질화물계 반도체층, 질화물계 활성층, n형 질화물계 반도체층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체, 두 오믹접촉 전극 및 전극패드, 및 소자 패시베이션층으로 구성된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서,
a. 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대 상층부에 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층으로 발광다이오드 소자용 발광구조체를 형성하는 단계;
b. 상기 n형 질화물계 반도체층 상층부에 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔 형 모두를 포함하는 형태 모양의 돌기 표면을 형성하는 단계;
c. 상기 돌기 표면을 갖는 n형 질화물계 반도체층 상층부에 상기 소자 패시베이션층을 형성하는 표면 처리, 증착, 및 열처리 단계;
d. 상기 소자 패시베이션층의 표면에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 성장하는 단계;
e. 상기 고효율 광추출 구조층의 표면을 필요에 따라서 습식 식각을 통해 더 효과적인 광추출 구조를 갖는 표면을 형성하는 단계; 및
f. 상기 n형 질화물계 반도체층 상층부에 n형 전극패드를 형성하는 습식 식각, 증착, 및 열처리 단계; 를 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조 방법을 제안한다.
또한 상기 b 단계에서의 소자 패시베이션층은 전기적으로 절연성인 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 c 단계에서의 광추출 구조층은 전기적인 특성과는 무관하게 광학적으로 투명성 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 c 단계에서의 광추출 구조층은 n형 질화물계 반도체층 상층부에 위치한 소자 패시베이션층 상층부 이외에도 수직구조의 측면 벽(side-wall)에 형성된 소자 패시베이션층 상층부에도 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 a, c, d, 및 f 단계에서의 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층, 소자 패시베이션층, 광추출 구조층, 및 전극패드는 단층 또는 두층 이상으로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 소자 패시베이션층 상층부에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 형성시켜, n형 또는 p형 질화물계 반도체층을 비롯한 발광다이오드 소자용 발광구조체 및 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층에 전혀 손상(damage) 없이 질화물계 활성층에서 발생한 빛과 외부와의 입사각을 변화시켜 전반사로 인하여 손실되는 빛을 줄여 외부 발광 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 사파이어를 비롯한 광학적으로 투명한 성장기판 후면에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 형성시켜, 질화물계 활성층에서 발생한 빛과 외부와의 입사각을 변화시켜 전반사로 인하여 손실되는 빛을 줄여 외부 발광 효율이 향상될 수 있는 장점도 있다.
이하, 첨부된 도를 참조하여, 본 발명에 따라 제조된 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 소자 패시베이션층 상층부에 형성된 고효율 광추출 구조층이 형성된 단면도이다.
도 2A를 참조하면, 화학식 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표기된 그룹 3족 질화물계 반도체층으로 형성된 질화물계 클래드층(20 또는 40)인 n형 또는 p형 질화물계 반도체층 상층부에 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50), 소자 패시베이션층(80), 및 광추출 구조층(90)이 순차적으로 적층 형성되어 있다. 상기 고효율 광추출 구조층(90)을 형성하는 일예를 설명하자면, 우선 습식 또는 건식 에칭 공정의 표면 처리(surface treatment)를 거친 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 투명성 전기전도성 박막층을 증착 및 열처리를 수행하여 수직방향으로 오믹접촉 계면을 갖는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)을 형성시킨 다음, 전기적으로 절연성이면서 투명성 물질로 구성된 소자 패시베이션층(80)을 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50) 상층부에 적층 형성한다. 그런 후, 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 표면 요철을 갖는 광추출 구조층(90)을 적층 성장시킨다. 더욱 바람직하게는 상기 광추출 구조층(90)을 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장하기에 앞서, 습식 또는 건식 에칭 공정의 표면 처리, 각종 개스 분위기에서 열처리, 및 버퍼층(901) 도입 등의 전처리 공정을 행한다. 또한, 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 상기 광추출 구조층(90)을 적층 성장시킨 후에 필요에 따라서 식각 공정을 행할 수도 있다. 마지막으로 상기한 바와 같이, 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50), 소자 패시베이션층(80), 및 광추출 구조층(90)을 순차적으로 형성 시킨 다음에, 습식 또는 건식 에칭 공정을 통해서 광추출 구조층(90) 및 소자 패시베이션층(80)을 식각하여 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50) 상층부에 두 전극패드(70 또는 60) 형성을 형성한다.
상기 그룹 3족 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 형성된 투명성 오믹접촉 컨러트스프레딩층(50)은 광학적으로 투명하면서 전기적으로 우수한 전도성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide), Au 등이 있다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 광학적으로 투명하면서 전기적으로 우수한 절연성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 등이 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한 다.
도 2B를 참조하면, 화학식 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표기된 그룹 3족 질화물계 반도체층으로 형성된 질화물계 클래드층(20 또는 40)인 n형 또는 p형 질화물계 반도체층 상층부에 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50), 소자 패시베이션층(80), 및 광추출 구조층(90)이 순차적으로 적층 형성되어 있다. 상기 고효율 광추출 구조층(90)을 형성하는 일예를 설명하자면, 우선 습식 또는 건식 에칭 공정의 표면 처리(surface treatment)를 거친 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 투명성 전기전도성 박막층을 증착 및 열처리를 수행하여 수직방향으로 오믹접촉 계면을 갖는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)을 형성시킨 다음, 전기적으로 절연성이면서 투명성 물질로 구성된 소자 패시베이션층(80)을 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50) 상층부에 적층 형성한다. 그런 후, 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 표면 요철을 갖는 광추출 구조층(90)을 적층 성장시킨다. 더욱 바람직하게는 상기 광추출 구조층(90)을 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장하기에 앞서, 습식 또는 건식 에칭 공정의 표면 처리, 각종 개스 분위기에서 열처리, 및 버퍼층(901) 도입 등의 전처리 공정을 행한다. 또한, 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 상기 광추출 구조층(90)을 적층 성장시킨 후에 필요에 따라서 식각 공정을 행할 수도 있다. 마지막으로 상기한 바와 같이, 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50), 소자 패시베이션층(80), 및 광추출 구조층(90)을 순차적으로 형성 시킨 다음에, 습식 또는 건식 에칭 공정을 통해서 광추출 구조층(90)을 식각하여 일부 영역을 제거시켜, 상 기 소자 패시베이션층(80)을 노출시킨 다음에 일반적인 포토리쏘그래피(photo-lithography) 공정을 통한 패터닝(patterning)과 증착 장비를 통한 전기전도성 물질(801) 증착 공정을 통해서 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50) 상층부에 두 전극패드(70 또는 60) 형성을 형성한다.
상기 그룹 3족 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 형성된 투명성 오믹접촉 컨러트스프레딩층(50)은 광학적으로 투명하면서 전기적으로 우수한 전도성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide), Au 등이 있다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 광학적으로 투명하면서 전기적으로 우수한 절연성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 등이 있다.
상기 전기전도성 물질(801)은 전기적으로 우수한 전도성을 갖는 물질이 바람 직하며, 일예로 바람직한 물질은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide), Au, Ag, Al, Rh, Cr, Ti, Pt, Pd, 및 각종 금속 실리사이드(silicides) 등이 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
도 3은 본 발명에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체가 위치한 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 형성된 고효율 광추출 구조층이 형성된 단면도이다.
도 3을 참조하면, 그룹 3족 질화물계 발광다이오드 반도체 소자용 발광구조 체를 적층 성장하는 광학적으로 투명한 성장기판 후면(102), 즉 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체 성장면(101)과 정반대 방향에 위치한 면(102)에 광추출 구조층(110)이 직접적으로 적층 성장된다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 광추출 구조층(110)을 적층 성장하기에 앞서, 양질의 상기 광추출 구조층(1102)이 적층 성장될 수 있도록 도와주는 새로운 완충층(1101)이 도입되는 것이 바람직하다.
상기 완충층(1101)은 광학적으로 투명하면서 전기적으로 우수한 절연성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 등이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제1실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 성장기판(10), n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502), 소자 패시베이션층(80), 광추출 구조층(90), p형 전극패드(60), n형 전극패드(70), 및 성장기판(10) 하층부에 위치한 반사층(100)을 포함한다.
상기 성장기판(10)은 사파이어 또는 사파이어에 비해 열전도율이 큰 GaN 및 AlN 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 n형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 실리콘(Si)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 질화물계 활성층(30)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 질화물계 활성층(30)을 이루는 물질의 종류에 따라 상기 발광다이오드에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 질화물계 활성층(30)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 p형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함할 있다. 상기 표면 개질층은 슈 퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그룹 3족 질화물계이다. 특히, 상기 슈퍼래티스 구조의 표면 개질층은 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된다.
상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드는 상기 n형 질화물계 반도체층(20), 상기 질화물계 활성층(30), 그리고 p형 질화물계 반도체층(40)이 연속적으로 적층 성장된 구조를 이룬다. 상기 질화물계 활성층(30)은 상기 n형 질화물계 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 질화물계 활성층(30) 위로는 p형 질화물계 반도체층(40)이 형성된다. 따라서 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상면 일부 영역은 상기 질화물계 활성층(30)과 접합되어 있으며, 상면의 나머지 일부 영역은 외부로 노출된다.
상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40) 및 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역 상층부에 형성되고, 상기 질화물계 활성층(30)에서 방출되는 빛을 외부로 투과시킨다. 특히, 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치하는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 경우에 따라서는 생략되는 것이 바람직하다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), Au, 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide)와 같은 투명성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 및 n형 전극패드(60, 70)를 통해 입력되는 전류를 골고루 분산시켜 외부 발광 효율을 높일 뿐만 아니라 상기 p형 또는 n형 전극패드(60, 70)가 상기 질화물계 클래드층(40, 20)에서 떨어지지 않도록 해주는 역할도 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 p형 및 n형 전극패드(60, 70) 일부 영역과 대기에 노출된 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역을 제외한 나머지 발광다이오드 소자의 전 영역을 모두 감싸고 있다. 상기 소자 패시베이션층(80)은 외부로부터의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하는 역할을 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 와 같은 투명성 전기절연성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장되며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 그룹 3족 질화물계 반도체층(20, 30, 40), 투명성 오믹 접촉 커런트스프레딩층(80), 또는 소자 패시베이션층(90)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 반사층(100)은 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체와 정반대 방향의 성장기판(10) 하층부에 위치하며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛 중에서 성장기판(10) 방향으로 방출하는 빛을 반대 방향으로 전향시키는 역할을 수행한다.
상기 반사층(100)은 광학적으로 고반사율을 갖는 물질 또는 적층 구조로 형성하는 것이 바람직하며, 일예로 바람직한 물질 또는 반사 구조로는 Ag, Al, Rh, Pd, Ni, Au, DBR(distributed Bragg reflector), 또는 ODR(omni-directional reflector) 등이 있으며, 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501) 상의 일부 영역에 위치한다. 상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과 쇼키접촉(schottky contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ni, Al, Cr, Cu, Pt, Au, Pd, ITO, ZnO, ZITO, TiN, 및 IZO 와 같은 물질로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 투명성 오믹접촉(ohmic contact) 커런트스프레딩층(501)과의 접착력(adhesion)을 개선시킬 뿐만 아니라 바람직한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과의 쇼키접촉을 얻을 수 있다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502) 상의 일부 영역에 형성되며 리프트 오프 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 필요에 따라서는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 생략될 수 있으며, 그 결과 상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 직접 형성된다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ti, Al, Cr, V, Au, 및 Nb 와 같은 금속으로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 접착력(adhesion)을 개선시킬 뿐만 아니라 바람직한 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 오믹접촉을 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제2실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 성장기판(10), n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502), 소자 패시베이션층(80), 광추출 구조층(90), p형 전극패드(60), n형 전극패드(70), 및 성장기판(10) 하층부에 순차적으로 위치한 광추출 구조층(110) 및 반사층(100)을 포함한다.
상기 성장기판(10)은 사파이어 또는 사파이어에 비해 열전도율이 큰 GaN 및 AlN 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 n형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 실리콘(Si)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 질화물계 활성층(30)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 질화물계 활성층(30)을 이루는 물질의 종류에 따라 상기 발광다이오드에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 질화물계 활성층(30)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 p형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함할 있다. 상기 표면 개질층은 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그룹 3족 질화물계이다. 특히, 상기 슈퍼래티스 구조의 표면 개질층은 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된다.
상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드는 상기 n형 질화물계 반도체층(20), 상기 질화물계 활성층(30), 그리고 p형 질화물계 반도체층(40)이 연속적으로 적층된 구조를 이룬다. 상기 질화물계 활성층(30)은 상기 n형 질화물계 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 질화물계 활성층(30) 위로는 p형 질화물계 반도체층(40)이 형성된다. 따라서 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상면 일부 영역은 상기 질화물계 활성층(30)과 접합되어 있으며, 상면의 나머지 일부 영역은 외부로 노출된다.
상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40) 및 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역 상층부에 형성되고, 상기 질화물계 활성층(30)에서 방출되는 빛을 외부로 투과시킨다. 특히, 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치하는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 경우에 따라서는 생략되는 것이 바람직하다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), Au, 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide)와 같은 투명성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 및 n형 전극패드(60, 70)를 통해 입력되는 전류를 골고루 분산시켜 외부 발광 효율을 높일 뿐만 아니라 상기 p형 또는 n형 전극패드(60, 70)가 상기 질화물계 클래드층(40, 20)에서 떨어지지 않도록 해주는 역할도 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 p형 및 n형 전극패드(60, 70) 일부 영역과 대기에 노출된 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역을 제외한 나머지 발광다이오드 소자의 전 영역을 모두 감싸고 있다. 상기 소자 패시베이션층(80)은 외부로부터의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하는 역할을 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 와 같은 투명성 전기절연성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장되며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 그룹 3족 질화물계 반도체층(20, 30, 40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(80), 또는 소자 패시베이션층(90)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)은 상기 질화물계 활 성층(30)에서 생성된 빛 중에서 성장기판(10) 방향으로 방출하는 빛을 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 성장기판(10)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 반사층(100)은 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체와 정반대 방향의 성장기판(10) 하층부에 위치하며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛 중에서 성장기판(10) 방향으로 방출하는 빛을 반대 방향으로 전향시키는 역할을 수행한다.
상기 반사층(100)은 광학적으로 고반사율을 갖는 물질 또는 적층 구조로 형성하는 것이 바람직하며, 일예로 바람직한 물질 또는 반사 구조로는 Ag, Al, Rh, Pd, Ni, Au, DBR(distributed Bragg reflector), 또는 ODR(omni-directional reflector) 등이 있으며, 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501) 상의 일부 영역에 위치한다. 상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과 쇼키접촉(schottky contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ni, Al, Cr, Cu, Pt, Au, Pd, ITO, ZnO, ZITO, TiN, 및 IZO 와 같은 물질로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 투명성 오믹접촉(ohmic contact) 커런트스프레딩층(501)과의 접착력(adhesion)을 개선시킬 뿐만 아니라 바람직한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과의 쇼키접촉을 얻을 수 있다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502) 상의 일부 영역에 형성되며 리프트 오프 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 필요에 따라서는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 생략될 수 있으며, 그 결과 상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 직접 형성된다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ti, Al, Cr, V, Au, 및 Nb 와 같은 금속으로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 접착력(adhesion)을 개선할 뿐만 아니라 바람직한 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 오믹접촉을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제3실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 성장기판(10), n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502), 소자 패시베이션층(80), 광추출 구조층(90), p형 전극패드(60), n형 전극패드(70), 및 광추출 구조층(90) 상층부에 위치한 반사층(100)을 포함한다.
상기 성장기판(10)은 사파이어 또는 사파이어에 비해 열전도율이 큰 GaN 및 AlN 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 n형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 실리콘(Si)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 질화물계 활성층(30)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 질화물계 활성층(30)을 이루는 물질의 종류에 따라 상기 발광다이오드에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 질화물계 활성층(30)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 p형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함할 있다. 상기 표면 개질층은 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그룹 3족 질화물계이다. 특히, 상기 슈퍼래티스 구조의 표면 개질층은 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된다.
상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드는 상기 n형 질화물계 반도체층(20), 상기 질화물계 활성층(30), 그리고 p형 질화물계 반도체층(40)이 연속적으로 적층 성장된 구조를 이룬다. 상기 질화물계 활성층(30)은 상기 n형 질화물계 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 질화물계 활성층(30) 위로는 p형 질화물계 반도체층(40)이 형성된다. 따라서 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상면 일부 영역은 상기 질화물계 활성층(30)과 접합되어 있으며, 상면의 나머지 일부 영역은 외부로 노출된다.
상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40) 및 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역 상층부에 형성되고, 상기 질화물계 활성층(30)에서 방출되는 빛을 외부로 투과시킨다. 특히, 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치하는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 경우에 따라서는 생략되는 것이 바람직하다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), Au, 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide)와 같은 투명성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 및 n형 전극패드(60, 70)를 통해 입력되는 전류를 골고루 분산시켜 외부 발광 효율을 높일 뿐만 아니라 상기 p형 또는 n형 전극패드(60, 70)가 상기 질화물계 클래드층(40, 20)에서 떨어지지 않도록 해주는 역할도 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 p형 및 n형 전극패드(60, 70) 일부 영역과 대기에 노출된 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역을 제외한 나머지 발광다이오드 소자의 전 영역을 모두 감싸고 있다. 상기 소자 패시베이션층(80)은 외부로부터의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하는 역할을 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 와 같은 투명성 전기절연성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장되며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 그룹 3족 질화물계 반도체층(20, 30, 40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(80), 또는 소자 패시베이션층(90)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 반사층(100)은 상기 광추출 구조층(90) 상층부에 위치하며, 상기 질화 물계 활성층(30)에서 생성된 빛을 투명한 성장기판(10)을 통해서 방출하게 하는 역할을 수행한다.
상기 반사층(100)은 광학적으로 고반사율을 갖는 물질 또는 적층 구조로 형성하는 것이 바람직하며, 일예로 바람직한 물질 또는 반사 구조로는 Ag, Al, Rh, Pd, Ni, Au, DBR(distributed Bragg reflector), 또는 ODR(omni-directional reflector) 등이 있으며, 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501) 상의 일부 영역에 위치한다. 상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과 쇼키접촉(schottky contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ni, Al, Cr, Cu, Ag, Al, Rh, Pt, Au, Pd, ITO, ZnO, ZITO, TiN, 및 IZO 와 같은 물질로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 투명성 오믹접촉(ohmic contact) 커런트스프레딩층(501)과의 접착력(adhesion)을 개선시킬 뿐만 아니라 바람직한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과의 쇼키접촉을 얻을 수 있다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502) 상의 일부 영역에 형성되며 리프트 오프 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 필요에 따라서는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 생략될 수 있으며, 그 결과 상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 직접 형성된다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ti, Al, Cr, V, Ag, Rh, Au, 및 Nb 와 같은 금속으로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 접착력(adhesion)을 개선할 뿐만 아니라 바람직한 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 오믹접촉을 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제4실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 성장기판(10), n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502), 소자 패시베이션층(80), 광추출 구조층(90), 반사층(100), p형 전극패드(60), n형 전극패드(70), 및 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)을 포함한다.
상기 성장기판(10)은 사파이어 또는 사파이어에 비해 열전도율이 큰 GaN 및 AlN 등과 같은 소재로 이루어질 수 있다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 n형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 실리콘(Si) 을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 질화물계 활성층(30)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 질화물계 활성층(30)을 이루는 물질의 종류에 따라 상기 발광다이오드에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 질화물계 활성층(30)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 p형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함할 있다. 상기 표면 개질층은 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그룹 3족 질화물계이다. 특히, 상기 슈퍼래티스 구조의 표면 개질층은 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된다.
상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 상기 n형 질화물계 반 도체층(20), 상기 질화물계 활성층(30), 그리고 p형 질화물계 반도체층(40)이 연속적으로 적층 성장된 구조를 이룬다. 상기 질화물계 활성층(30)은 상기 n형 질화물계 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 질화물계 활성층(30) 위로는 p형 질화물계 반도체층(40)이 형성된다. 따라서 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상면 일부 영역은 상기 질화물계 활성층(30)과 접합되어 있으며, 상면의 나머지 일부 영역은 외부로 노출된다.
상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40) 및 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역 상층부에 형성되고, 상기 질화물계 활성층(30)에서 방출되는 빛을 외부로 투과시킨다. 특히, 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치하는 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 경우에 따라서는 생략되는 것이 바람직하다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 ITO(indium tin oxide), 도핑된 ZnO(doped Zinc oxide), TiN(titanium nitride), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), NiO(nickel oxide), RuO2(ruthenium oxide), IrO2(iridium oxide), 도핑된 In2O3(doped indium oxide), Au, 도핑된 SnO2(doped tin oxide), GITO(gallium indium tin oxide), PdO(palladium oxide), PtO(platinum oxide), Ag2O(silver oxide), 도핑된 TiO2(doped titanium oxide)와 같은 투명성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501, 502)은 상기 p형 및 n형 전극패드(60, 70)를 통해 입력되는 전류를 골고루 분산시켜 외부 발광 효율을 높일 뿐만 아니라 상기 p형 또는 n형 전 극패드(60, 70)가 상기 질화물계 클래드층(40, 20)에서 떨어지지 않도록 해주는 역할도 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 p형 및 n형 전극패드(60, 70) 일부 영역과 대기에 노출된 n형 질화물계 반도체층(20) 일부 영역을 제외한 나머지 발광다이오드 소자의 전 영역을 모두 감싸고 있다. 상기 소자 패시베이션층(80)은 외부로부터의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하는 역할을 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 와 같은 투명성 전기절연성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장되며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 그룹 3족 질화물계 반도체층(20, 30, 40), 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(80), 또는 소자 패시베이션층(90)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화 합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)은 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛 중에서 성장기판(10) 방향으로 방출하는 빛을 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 성장기판(10)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.
상기 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 성장기판(10) 하층부에 위치한 광추출 구조층(110)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 광추출 구조층(90) 상층부에 위치한 반사층(100)은 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛을 투명한 성장기판(10)을 통해서 방출하게 하는 역할을 수행 한다.
상기 반사층(100)은 광학적으로 고반사율을 갖는 물질 또는 적층 구조로 형성하는 것이 바람직하며, 일예로 바람직한 물질 또는 반사 구조로는 Ag, Al, Rh, Pd, Ni, Au, DBR(distributed Bragg reflector), 또는 ODR(omni-directional reflector) 등이 있으며, 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501) 상의 일부 영역에 위치한다. 상기 p형 전극패드(60)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과 쇼키접촉(schottky contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ni, Al, Cr, Cu, Ag, Al, Rh, Pt, Au, Pd, ITO, ZnO, ZITO, TiN, 및 IZO 와 같은 물질로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 투명성 오믹접촉(ohmic contact) 커런트스프레딩층(501)과의 접착력(adhesion)을 개선할 뿐만 아니라 바람직한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)과의 쇼키접촉을 얻을 수 있다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502) 상의 일부 영역에 형성되며 리프트 오프 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 필요에 따라서는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 위치한 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)은 생략될 수 있으며, 그 결과 상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 직접 형성된다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ti, Al, Cr, V, Ag, Rh, Au, 및 Nb 와 같은 금속으로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 접착력(adhesion)을 개선할 뿐만 아니라 바람직한 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 오믹접촉을 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제5실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 8은 앞서 보인 실시예1, 2, 3, 4처럼 두 오믹접촉 전극이 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상층부에 위치한 수평구조(horizontal structure)와는 달리 , 두 오믹접촉 전극이 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상하면에 위치한 수직구조(vertical structure)를 갖는 발광다이오드의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 히트씽크 지지대(150), p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40), 질화물계 활성층(30), n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20), 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층(130), 소자 패시베이션층(80), 광추출 구조층(90), p형 전극패드(60), 및 n형 오믹접촉 전극패드(70)를 포함한다.
상기 히트씽크 지지대(150)는 5 μm 내지 1 mm 이하의 두께를 갖는 기계 가공된 전기전도성 판(sheet), 디스크(disk), 또는 호일(foil) 형상을 갖는다.
또한, 상기 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150)는 우수한 열 및 전기전도도를 갖는 물질이면 어떠한 물질이라도 사용에 제한하지 않는다. 특히, 상하면이 기계 가공된 Si, SiGe, ZnO, GaN, AlSiC, GaAs 기판, 그리고 Cu, Ni, Ag, Al, Nb, Ta, Ti, Au, Pd, Pd, W 성분들 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 금속, 합금, 또는 고용체를 사용하는 바람직하다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 n형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 실리콘(Si)을 도우핑하여 형성할 수 있다. 특히, 도 8에서 표시한 바와 같이, 공기 중으로 노출된 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층(20)은 KOH 용액으로 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태 모양의 돌기(140)를 용이하게 만들어 외부 발광 효율을 상당하게 향상시킬 수 있다.
상기 질화물계 활성층(30)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, InGaN을 포함하여 이루어진다. 상기 질화물계 활성층(30)을 이루는 물질의 종류에 따라 상기 발광다이오드에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. 상기 질화물계 활성층(30)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 일반식 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 반도체층일 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 p형 AlxInyGa1-x-yN(x, y, z 은 모두 정수)으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성된다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도우핑하여 형성할 수 있다.
상기 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층(40)은 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함할 있다. 상기 표면 개질층은 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그룹 3족 질화물계이다. 특히, 상기 슈퍼래티스 구조의 표면 개질층은 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된다.
상기 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 상기 n형 질화물계 반도체층(20), 상기 질화물계 활성층(30), 그리고 p형 질화물계 반도체층(40)이 연속적으로 적층 성장된 구조를 이룬다. 상기 질화물계 활성층(30)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40)의 전체 영역 상에 형성되며, 상기 질화물계 활성층(30) 위로는 n형 질화물계 반도체층(20)이 형성된다. 따라서 상기 n형 질화물계 반도체층(20)은 전체 영역은 상기 질화물계 활성층(30)과 접합되어 있으며, 질소로 끝나는 음성 극성면(N-face polarity)의 전체 영역은 외부로 노출된다.
상기 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층(130)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40) 하층부에 형성되고, 상기 질화물계 활성층(30)에서 방출되 는 빛을 상층부로 반사시키는 동시에, 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150)와 전기적으로 연결되어 있어 외부 전류를 주입한다. 특히, 상기 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층(130)은 상기 p형 질화물계 반도체층(40)과 접하는 부분의 물질은 고반사율을 갖는 Ag, Rh, Al, Ni, Pt, Pd, 및 Au 등과 같이 것이 바람직하며, 반면에 상기 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150)와 접하는 부분의 물질은 Au, Ag, Ni, Ti, 및 Cu 등과 같이 접착력이 우수한 물질이 바람직하다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 n형 오믹접촉 전극패드(70) 일부 영역을 제외한 모든 발광다이오드 소자의 전 영역을 모두 감싸고 있다. 상기 소자 패시베이션층(80)은 외부로부터의 물리 및 화학적 손상으로부터 발광다이오드 소자를 보호하는 역할을 수행한다.
상기 소자 패시베이션층(80)은 SiO2(silicon dioxide). SiNx(silicon nitride), MgF2(magnesium floride), Cr2O3(chronium oxide), Al2O3(aluminum oxide), TiO2, ZnS(zinc sulfide), ZnO(zinc oxide), CaF2(calcium floride), AlN(aluminum nitride), CrN(chronium nitride) 와 같은 투명성 전기절연성 물질로 물리 또는 화학적 증기 증착(PVD 또는 CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 광추출 구조층(90)은 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장되며, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 전반사되어 발광다이오드 소자 안에 갇혀 손실되지 않도록 그룹 3족 질화물계 반도체층(20, 30, 40), 또는 소자 패시베이션층(90)과 외부와의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키는 역 할을 수행한다.
상기 광추출 구조층(90)은 광학적으로 투명하면서 표면 요철을 용이하게 형성할 수 있는 비금속 원자로 끝나는 표면, 즉 음성 극성을 갖는 물질로 구성된 단층 또는 다층 구조가 바람직하며, 일예로 바람직한 물질은 ZnO을 비롯한 2-6족 화합물 및 GaN을 비롯한 3-5족 화합물과 같은 육방정계 물질이 바람직하며, 이들 화합물 이외에도 TiO2, Al2O3 등이 있다. 상기 광추출 구조층(90)은 MOCVD(metaloraganic chemical vapor deposition), MBE(molecular beam epitaxy), PLD(pulsed laser deposition), 각종 Sputtering, ALD(atomic level deposition), 각종 CVD(chemical vapor deposition) 등의 증착 또는 성장 방법을 통해서 형성한다.
상기 p형 전극패드(60)는 상기 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150) 위의 일부 또는 전체 영역에 위치한다. 상기 p형 전극패드(60)는 상기 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150)와 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ni, Al, Cr, Cu, Ag, Al, Rh, Pt, Au, 및 Pd와 같은 물질로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150)와의 접착력(adhesion)을 개선할 뿐만 아니라 바람직한 상기 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대(150)와의 오믹접촉을 얻을 수 있다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태를 갖는 n형 질화물계 반도체층(20) 상의 일부 영역에 형성되며 리프 트 오프 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 필요에 따라서는 상기 n형 질화물계 반도체층(20) 상층부에 n형 전극패드(70)를 형성하기에 앞서, 커런트블라킹층(current blocking layer, 미도시)을 형성시켜, 질화물계 활성층을 향한 수직방향으로의 전류 주입보다는 측면방향으로 전류퍼짐을 좋게 하여, 소자 전체적인 특성을 향상시킨다.
상기 n형 전극패드(70)는 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 위한 물질, 예를 들어 Ti, Al, Cr, V, Ag, Rh, Au, Pd, 및 Nb 와 같은 금속으로 이루어지며 리프트 오프(lift off) 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 각종 금속 실리사이드(silicides)를 사용하여 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 접착력(adhesion)을 개선시킬 뿐만 아니라 바람직한 상기 n형 질화물계 반도체층(20)과의 오믹접촉을 얻을 수 있다.
도 9는 광추출 구조층의 선행 실시예를 보인 사진이다.
도 9는 S. Muthukumar 등의 연구 그룹에서 J. of Crystal Growth 225 (2001) 197-201에 보고한 선행 실험 결과로서, MOCVD 장비로 SiO2 물질층 상층부에 ZnO계 나노구조(ZnO-based nanostructure)를 적층 성장시킨 것이다. 본 발명에서는 선행 실험 결과인 상기 SiO2/ZnO계 나노구조와 유사하게 상기 그룹 3족 질화물계 클래드층(20 또는 40) 상층부에 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50)을 형성시킨 다음, 소자 패시베이션층(80)으로 SiO2를 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)을 비롯한 여러 PVD 방법으로 상기 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층(50) 상층부에 적층 형성하고, 광추출 구조층(90)으로 ZnO계 나노구조를 MOCVD을 비롯한 CVD 또는 PVD로 상기 소자 패시베이션층(80) 상층부에 적층 성장한다.
또한 본 발명에서는 선행 실험 결과인 상기 SiO2/ZnO계 나노구조처럼 광학적으로 투명한 상기 성장기판(10) 후면(000-1)에 SiO2를 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)을 비롯한 여러 PVD 방법으로 적층 형성한 다음, 연속적으로 광추출 구조층(110)으로 ZnO계 나노구조를 MOCVD을 비롯한 CVD 또는 PVD로 광학적으로 투명한 상기 성장기판(10) 후면(000-1)에 적층 성장한다.
도 10은 광추출 구조층의 또 다른 선행 실시예를 보인 사진이다.
도 10은 Sai-Chang Liu 등의 연구 그룹에서 Adv. Funct. Materials (2004) 14, No. 8, 806에 보고한 선행 실험 결과로서, 열처리 로(furnace)에서 아연(Zn)와 산소(O2) 개스를 이용하여 실리콘(Si) 기판 상층부에 도 10A처럼 최초 박막(thinfilm)형태로 성장시킨 후에, 수소(H2)를 포함한 질소(N2) 개스 분위기에서 열처리 하여, 도 10B 또는 10C처럼 ZnO계 나노구조의 광추출 구조층을 형성하였다. 특히 도 8C에서 볼 수 있듯이, Si 기판과 광추출 구조층에서 얇은 SiO2 박막층이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상술한 바와 같이, SiO2 박막층은 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 패시베이션층으로 사용되는 물질이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것 이다.
도 1은 종래 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 대표적인 예를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 소자 패시베이션층 상층부에 형성된 고효율 광추출 구조층이 형성된 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체가 위치한 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 형성된 고효율 광추출 구조층이 형성된 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제1실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제2실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제3실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이고,
도 7은 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제4실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 고효율 광추출 구조층이 적용된 제5실시예로서, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이고,
도 9는 광추출 구조층의 선행 실시 예들을 보인 사진이고,
도 10은 광추출 구조층의 또 다른 선행 실시예를 보인 사진이다.

Claims (25)

  1. 광학적으로 투명한 성장기판 상층부에 완충층을 비롯한 n형 질화물계 반도체층, 질화물계 활성층, p형 질화물계 반도체층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체,;
    투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층을 포함한 두 오믹접촉 전극 및 전극패드; 및
    소자 패시베이션층;으로 구성된 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서,
    상기 질화물계 활성층에서 생성한 빛의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키기 위하여,
    상기 소자 패시베이션층을 통해서 상기 질화물계 활성층에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 통과되도록 상기 소자 패시베이션층 상층부에 표면 요철을 갖는 광추출 구조층을 적층 형성하는 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물계 클래드층은 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그 룹 3족 질화물인 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슈퍼래티스 구조는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 상기 소자 패시베이션층 전체 영역 또는 일부 영역 상층부에 형성되며, 원통형이거나 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태 등을 비롯한 표면 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 전기적으로 절연성 또는 전도성이고, 투명성 물질로 구성된 단층 또는 두층 이상의 다층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 우선적으로 ZnO 및 MgZnO을 포함한 2-6족 화합물, 또는 GaN 및 AlN을 포함한 3-5족 화합물 물질계로 형성된 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 상기 소자 패시베이션층 상층부에 적층 형성시킨 후, 습식 또는 건식 식각과 산소(O2), 질소(N2), 또는 수소(H2) 등의 개스 분위기에서 열처리 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 반사성 물질 또는 구조가 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 그수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 상기 광추출 구조층 형성된 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 상기 광추출 구조층 및 반사성 물질 또는 구조가 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 광추출 구조층 상층부에 반사성 물질 또는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  12. 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대 상층부에 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층;
    p형 질화물계 반도체층, 질화물계 활성층, n형 질화물계 반도체층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체;
    두 오믹접촉 전극 및 전극패드, 및 소자 패시베이션층;으로 구성된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서,
    상기 질화물계 활성층에서 생성한 빛의 입사각을 변화시켜 외부 발광 효율을 향상시키기 위하여,
    상기 소자 패시베이션층을 통해서 상기 질화물계 활성층에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 통과되도록 상기 소자 패시베이션층 상층부에 표면 요철을 갖는 광추출 구조층을 성장하는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 p형 질화물계 클래드층은 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, p형 도전성의 InGaN, AlInN, InN, AlGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 그룹 3족 질화물인 표면 개질층(interface modification layer)을 별도로 포함하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슈퍼래티스 구조는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소 성분을 포함하고 있는 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 상기 소자 패시베이션층 전체 영역 또는 일부 영역 상층부에 형성되며, 원통형이거나 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태 등을 비롯한 표면 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 전기적으로 절연성 또는 전도성이고, 투명성 물질로 구성된 단층 또는 두층 이상의 다층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 우선적으로 ZnO 및 MgZnO을 포함한 2-6족 화합물, 또는 GaN 및 AlN을 포함한 3-5족 화합물 물질계로 형성된 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 광추출 구조층은 상기 소자 패시베이션층 상층부에 적층 형성시킨 후, 습식 또는 건식 식각과 산소(O2), 질소(N2), 또는 수소(H2) 등의 개스 분위기에서 열처리 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드.
  19. 성장기판 상층부에 n형 질화물계 반도체층인 하층부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층 및 p형 질화물계 반도체층인 상층부 질화물계 클래드층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 발광다이오드 소자용 발광구조체; 투명성 오믹접촉 커런트스프레딩층을 포함한 두 오믹접촉 전극 및 전극패드; 소자 패시베이션층; 및 광추출 구조층;을 포함하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어 서,
    a. 상기 두 오믹접촉 전극을 형성하기 위하여, 상기 질화물계 반도체층의 최상층부에 위치한 n형 질화물계 반도체층 또는 p형 질화물계 반도체층 위에 투명성 전기전도성 박막층을 형성하는 표면 처리, 증착, 및 열처리 단계;
    b. 상기 오믹접촉 계면을 갖는 투명성 전기전도성 박막층의 표면에 상기 소자 패시베이션층을 형성하는 표면 처리, 증착, 및 열처리 단계;
    c. 상기 소자 패시베이션층의 표면에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 성장하는 단계;
    d. 상기 고효율 광추출 구조층의 표면을 필요에 따라서 습식 식각을 통해 더 효과적인 광추출 구조를 갖는 표면을 형성하는 단계; 및
    e. 상기 투명성 전기전도성 박막층 표면에 두 전극패드를 형성하는 습식 식각, 증착, 및 열처리 단계; 를 포함하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 상기 고효율 광추출 구조층을 적층 성장하는 단계를 포함 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 성장기판 하층부에 상기 고효율 광추출 구조층 상층부에 반사성 물질 또는 구조를 적층 형성하는 단계를 포함 하는 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
  22. 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대 상층부에 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층; p형 질화물계 반도체층, 질화물계 활성층, n형 질화물계 반도체층을 포함하는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체; 두 오믹접촉 전극 및 전극패드; 및 소자 패시베이션층;으로 구성된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에 있어서,
    a. 기계 가공된 전기전도성 히트씽크 지지대 상층부에 본딩물질을 포함한 반사성 오믹접촉 커런트스프레딩층으로 발광다이오드 소자용 발광구조체를 형성하는 단계;
    b. 상기 n형 질화물계 반도체층 상층부에 원뿔형 또는 상기 원통형 및 원뿔형 모두를 포함하는 형태 모양의 돌기 표면을 형성하는 단계;
    c. 상기 돌기 표면을 갖는 n형 질화물계 반도체층 상층부에 상기 소자 패시베이션층을 형성하는 표면 처리, 증착, 및 열처리 단계;
    d. 상기 소자 패시베이션층의 표면에 표면 요철을 갖는 고효율 광추출 구조층을 적층 성장하는 단계;
    e. 상기 고효율 광추출 구조층의 표면을 필요에 따라서 습식 식각을 통해 더 효과적인 광추출 구조를 갖는 표면을 형성하는 단계; 및
    f. 상기 n형 질화물계 반도체층 상층부에 n형 전극패드를 형성하는 습식 식각, 증착, 및 열처리 단계; 를 포함하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    히트씽크 지지대는 양면에 기계 가공되고, 우수한 열 및 전기 전도도를 갖는 물질이면 어떠한 물질이라도 사용에 제한하지 않는 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    히트씽크 지지대는 Si, SiGe, ZnO, GaN, AlSiC, GaAs 기판, 그리고 Cu, Ni, Ag, Al, Nb, Ta, Ti, Au, Pd, Pd, W 성분들 중 적어도 하나 이상으로 이루어지는 금속, 합금, 또는 고용체인 것을 특징으로 하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    히트씽크 지지대는 5 μm 내지 1 mm 이하의 두께를 갖는 판(sheet), 디스크(disk), 또는 호일(foil) 형상을 갖는 것이 특징인 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 방법.
KR1020080031909A 2008-04-05 2008-04-05 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법 KR101449030B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080031909A KR101449030B1 (ko) 2008-04-05 2008-04-05 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
EP09754967.9A EP2264793B8 (en) 2008-04-05 2009-04-06 Light emitting diode
CN201410136673.XA CN104022204B (zh) 2008-04-05 2009-04-06 发光元件
US12/936,298 US8816370B2 (en) 2008-04-05 2009-04-06 Light-emitting element
CN200980116966.9A CN102047445B (zh) 2008-04-05 2009-04-06 发光元件
PCT/KR2009/001764 WO2009145502A2 (ko) 2008-04-05 2009-04-06 발광 소자
US14/339,205 US10224462B2 (en) 2008-04-05 2014-07-23 Light-emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080031909A KR101449030B1 (ko) 2008-04-05 2008-04-05 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090106301A true KR20090106301A (ko) 2009-10-08
KR101449030B1 KR101449030B1 (ko) 2014-10-08

Family

ID=41377739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080031909A KR101449030B1 (ko) 2008-04-05 2008-04-05 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8816370B2 (ko)
EP (1) EP2264793B8 (ko)
KR (1) KR101449030B1 (ko)
CN (2) CN104022204B (ko)
WO (1) WO2009145502A2 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101007137B1 (ko) * 2010-03-08 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
CN102163653A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装、制造发光器件的方法和照明系统
KR20180019661A (ko) * 2015-06-18 2018-02-26 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 광전 반도체 소자를 제조하는 방법 및 광전 반도체 소자
KR20200052974A (ko) * 2017-10-06 2020-05-15 위스콘신 얼럼나이 리서어치 화운데이션 Ⅲ족 질화물 발광 장치의 효율을 향상시키기 위한 알루미늄 질화물-알루미늄 산화물 층

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101081135B1 (ko) 2010-03-15 2011-11-07 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
KR101719623B1 (ko) 2010-09-07 2017-03-24 엘지이노텍 주식회사 발광소자
DE102010044560A1 (de) 2010-09-07 2012-03-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
TW201238079A (en) * 2011-03-04 2012-09-16 Genesis Photonics Inc LED structure
CN103094445A (zh) * 2011-11-08 2013-05-08 鼎元光电科技股份有限公司 具不均匀侧边的发光二极管结构
CN103107258A (zh) * 2011-11-14 2013-05-15 鼎元光电科技股份有限公司竹南分公司 具有波浪状侧边的发光二极管结构
KR101907619B1 (ko) * 2012-03-15 2018-10-15 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
WO2014022951A1 (zh) * 2012-08-10 2014-02-13 海立尔股份有限公司 具全透明电极的led封装体结构
CN108400214A (zh) * 2013-10-11 2018-08-14 世迈克琉明有限公司 半导体发光元件
JP6299540B2 (ja) * 2014-09-16 2018-03-28 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
US10754977B2 (en) * 2014-09-25 2020-08-25 Micro Focus Llc Report comprising a masked value
CN104795474B (zh) * 2015-04-20 2018-10-16 映瑞光电科技(上海)有限公司 大功率led芯片及其制造方法
CN107331736A (zh) * 2016-04-28 2017-11-07 中国科学院物理研究所 具有改善性能的led器件及其制造方法
CN107808912B (zh) * 2017-10-27 2019-07-09 安徽三安光电有限公司 一种氮化物发光二极管及其制备方法
DE102018110187A1 (de) 2018-04-27 2019-10-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterkörper, Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers
DE102018117018A1 (de) * 2018-07-13 2020-01-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einer silberhaltigen stromaufweitungsstruktur und optoelektronische vorrichtung
CN110970532B (zh) * 2018-09-28 2021-10-22 丁肇诚 可提升巨量转移良率的微发光二极管
CN112310257B (zh) * 2019-07-26 2022-02-22 丁肇诚 保护层与其制造方法及用途
CN113782655A (zh) * 2019-07-31 2021-12-10 厦门三安光电有限公司 一种发光二极管及其制备方法
US11296266B2 (en) * 2019-11-26 2022-04-05 Facebook Technologies, Llc LED array having transparent substrate with conductive layer for enhanced current spread
CN112272870B (zh) * 2020-03-19 2024-04-02 厦门三安光电有限公司 发光二极管
CN112968100A (zh) * 2020-08-14 2021-06-15 重庆康佳光电技术研究院有限公司 一种发光器件、制备方法及电子设备
KR20240103111A (ko) * 2022-12-26 2024-07-04 엘지디스플레이 주식회사 발광 소자, 이를 포함하는 표시장치 및 이들의 제조방법

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5557115A (en) * 1994-08-11 1996-09-17 Rohm Co. Ltd. Light emitting semiconductor device with sub-mount
JPH11251685A (ja) * 1998-03-05 1999-09-17 Toshiba Corp 半導体レーザ
JP2000058911A (ja) * 1998-08-13 2000-02-25 Toshiba Corp 半導体発光装置
US20020117672A1 (en) * 2001-02-23 2002-08-29 Ming-Sung Chu High-brightness blue-light emitting crystalline structure
WO2003034508A1 (en) * 2001-10-12 2003-04-24 Nichia Corporation Light emitting device and method for manufacture thereof
JP4590905B2 (ja) * 2003-10-31 2010-12-01 豊田合成株式会社 発光素子および発光装置
JP2005277374A (ja) * 2004-02-26 2005-10-06 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法
JP2005259891A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置
TWM255518U (en) * 2004-04-23 2005-01-11 Super Nova Optoelectronics Cor Vertical electrode structure of Gallium Nitride based LED
DE102004037868A1 (de) * 2004-04-30 2005-11-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes und/oder -empfangendes Halbleiterbauelement und Verfahren zur strukturierten Aufbringung eines Kontakts auf einen Halbleiterkörper
US7791061B2 (en) 2004-05-18 2010-09-07 Cree, Inc. External extraction light emitting diode based upon crystallographic faceted surfaces
US7442964B2 (en) * 2004-08-04 2008-10-28 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Photonic crystal light emitting device with multiple lattices
US8174037B2 (en) * 2004-09-22 2012-05-08 Cree, Inc. High efficiency group III nitride LED with lenticular surface
US20080135868A1 (en) 2004-10-01 2008-06-12 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Nitride Semiconductor Light Emitting Element and Method for Manufacturing the Same
KR100638666B1 (ko) * 2005-01-03 2006-10-30 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자
JP2007073789A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Showa Denko Kk 半導体発光素子用電極
WO2007029859A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-15 Showa Denko K.K. Electrode for semiconductor light emitting device
JP4954549B2 (ja) 2005-12-29 2012-06-20 ローム株式会社 半導体発光素子およびその製法
KR101263934B1 (ko) 2006-05-23 2013-05-10 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 및 그의 제조방법
KR100765236B1 (ko) * 2006-06-30 2007-10-09 서울옵토디바이스주식회사 패터닝된 발광다이오드용 기판 제조방법 및 그것을채택하는 발광 다이오드 제조방법
KR100809216B1 (ko) * 2006-11-22 2008-02-29 삼성전기주식회사 수직구조 반도체 발광소자 제조방법
GB2447091B8 (en) * 2007-03-02 2010-01-13 Photonstar Led Ltd Vertical light emitting diodes
US9484499B2 (en) * 2007-04-20 2016-11-01 Cree, Inc. Transparent ohmic contacts on light emitting diodes with carrier substrates
US8097478B2 (en) * 2007-06-29 2012-01-17 Showa Denko K.K. Method for producing light-emitting diode
US8212273B2 (en) * 2007-07-19 2012-07-03 Photonstar Led Limited Vertical LED with conductive vias
JP4829190B2 (ja) * 2007-08-22 2011-12-07 株式会社東芝 発光素子

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163653A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装、制造发光器件的方法和照明系统
US8916891B2 (en) 2010-02-23 2014-12-23 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package, method of manufacturing light emitting device, and lighting system
KR101007137B1 (ko) * 2010-03-08 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
US8748917B2 (en) 2010-03-08 2014-06-10 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device and method thereof
KR20180019661A (ko) * 2015-06-18 2018-02-26 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 광전 반도체 소자를 제조하는 방법 및 광전 반도체 소자
KR20200052974A (ko) * 2017-10-06 2020-05-15 위스콘신 얼럼나이 리서어치 화운데이션 Ⅲ족 질화물 발광 장치의 효율을 향상시키기 위한 알루미늄 질화물-알루미늄 산화물 층

Also Published As

Publication number Publication date
EP2264793A2 (en) 2010-12-22
EP2264793A4 (en) 2015-03-18
CN104022204B (zh) 2017-08-25
US20110024784A1 (en) 2011-02-03
WO2009145502A3 (ko) 2010-02-18
CN102047445A (zh) 2011-05-04
WO2009145502A2 (ko) 2009-12-03
EP2264793B8 (en) 2017-11-29
EP2264793B1 (en) 2017-08-16
US8816370B2 (en) 2014-08-26
US10224462B2 (en) 2019-03-05
US20140332803A1 (en) 2014-11-13
CN102047445B (zh) 2014-05-07
KR101449030B1 (ko) 2014-10-08
CN104022204A (zh) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101449030B1 (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
KR101081135B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
JP5550078B2 (ja) 半導体発光素子
KR20090106299A (ko) 오믹접촉 광추출 구조층을 구비한 그룹 3족 질화물계반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법
WO2005050748A1 (ja) 半導体素子及びその製造方法
US20050017253A1 (en) Nitride-based compound semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same
US20070102692A1 (en) Semiconductor light emitting device
KR20090101604A (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
US20230024651A1 (en) Light-emitting diode
JP2019207925A (ja) 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
KR100635157B1 (ko) 질화물계 반도체 발광소자
KR20090017200A (ko) 인듐주석산화물 투명전극 직접 접촉층을 포함하는 발광다이오드 및 그의 제조방법
TW201034252A (en) Light emitting device
JP5116291B2 (ja) 発光素子及び照明装置
US8735923B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
CN114551678A (zh) 发光二极管
US12132152B2 (en) Light-emitting diode
KR101449032B1 (ko) 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드소자 및 이의 제조 방법
KR101662242B1 (ko) 발광 소자 및 발광 소자 패키지
KR20090112854A (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
US20240372039A1 (en) Contact interconnect structures for light-emitting diode chips and related methods
KR101428069B1 (ko) 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드소자 및 이의 제조 방법
KR20150038933A (ko) 발광 다이오드 패키지
KR101480552B1 (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 이의 제조방법
CN212517229U (zh) 发光元件

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170905

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180910

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190916

Year of fee payment: 6