KR101265056B1 - Light emitting device with sandglass structure and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체층 내부에 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형상의 공간을 형성하고 실리카구를 도포하여 광추출 효율을 향상시키고, 결정품질(crystal quality)이 개선된 모래시계 구조와 실리카 구를 갖는 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to form an hourglass-shaped space having a wide top and a bottom in a semiconductor layer, and to apply silica spheres to improve light extraction efficiency, A light emitting device having an hourglass structure with improved crystal quality and silica sphere, and a method of manufacturing the same.
Description
본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체층 내부에 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형상의 공간을 형성하고 실리카 구를 도포하여 광추출 효율을 향상시키고, 결정품질(crystal quality)이 개선된 모래시계 구조를 갖는 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to form an hourglass-shaped space having a wide upper and lower portion in the semiconductor layer, and to apply silica spheres to improve light extraction efficiency, The present invention relates to a light emitting device having an hourglass structure with improved crystal quality, and a method of manufacturing the same.
최근 발광 다이오드(light emitting diode; LED)와 같은 발광소자의 용도가 일반조명영역으로 확대됨에 따라, 발광다이오드의 광추출효율 및 양자효율을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 발광소자는 기판과 소자 표면 사이에 광 도파로(light waveguide)와 같은 구조가 형성된다. 이로 인해, 활성층에서 생성된 광이 소자 표면, 기판 경계면, 혹은 기판 뒷면 경계면에서 내부 전반사 됨에 따라 상당한 광이 외부로 방출되지 못하고 내부에서 소실됨으로써 광 추출 효율이 낮게 나타나게 된다. 이를 해결하기 위해 종래에 제시된 방법은 p형층 또는 n형층 표면에 표면 거칠기를 주는 방법 또는 기판 내부에 반사 또는 산란 센터를 형성하여 전반사 되는 빛의 경로를 꺾는 방법이 제시되어 왔다.Recently, as the use of light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) has been expanded to general lighting areas, researches for improving light extraction efficiency and quantum efficiency of light emitting diodes have been actively conducted. The light emitting device has a light waveguide-like structure formed between the substrate and the device surface. Accordingly, as the light generated in the active layer is totally internally reflected at the element surface, the substrate interface, or the substrate backside interface, a considerable amount of light is not emitted to the outside and disappears inside, resulting in low light extraction efficiency. In order to solve this problem, a conventional method has been proposed to give a surface roughness on the surface of the p-type layer or the n-type layer, or to form a reflection or scattering center inside the substrate to break the path of the totally reflected light.
또한, 내부 양자 효율 증가를 위해 사파이어 기판 위에 먼저 절연물질(SiO2, SiNx 등)을 증착하여 밑에서부터 올라오는 전위를 막아주는 역할을 하여 절연 물질 윗부분에 전위가 존재하지 않는 GaN층 박막을 성장하여 TDD(Threading Dislocation Density)를 줄여주는 수평성장법(Lateral epitaxial overgrowth; LEO)을 이용하는 연구와, LED의 활성층(active layer) 구조를 변화시켜 전자-정공(electron-hole)의 재결합(recombination) 효율을 증가시키는 방법들이 연구되어 왔다. 따라서, LED의 효율을 더 높이기 위해서는 내부 양자 효율의 증가와 광 추출 효율 증가가 필수적이다.In addition, in order to increase internal quantum efficiency, an insulating material (SiO 2 , SiNx, etc.) is first deposited on the sapphire substrate to prevent potential from rising from the bottom. Research using Lateral Epitaxial Overgrowth (LEO) to reduce TDD (Threading Dislocation Density) and changing the active layer structure of LEDs to improve the efficiency of electron-hole recombination Increasing methods have been studied. Therefore, in order to further increase the efficiency of the LED, it is necessary to increase the internal quantum efficiency and the light extraction efficiency.
본 발명은 위와 같은 종래의 발광소자가 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체층 내에 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형상의 공간을 형성하고 실리카 구를 도포하여 광추출 효율을 향상시키고, 결정품질(crystal quality)이 개선된 모래시계 구조를 갖는 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional light emitting device as described above, to form an hourglass-shaped space in the upper and lower parts and narrow in the semiconductor layer and to improve the light extraction efficiency by applying silica sphere, crystal quality ( An object of the present invention is to provide a light emitting device having an hourglass structure with improved crystal quality and a method of manufacturing the same.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 발광소자는 기판; 기판상에 형성된 GaN층; GaN층 내부에 수직방향으로 형성된 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 실시예인 발광소자는 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간에 채워진 실리카 구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 실시예인 발광소자는 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형태의 공간을 덮으며 재성장된 GaN층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the light emitting device of the present invention includes a substrate; A GaN layer formed on the substrate; The upper and lower portions formed in the GaN layer in the vertical direction include a wide and narrow hourglass-shaped space. In addition, the light emitting device according to the embodiment of the present invention is characterized in that it further comprises a silica sphere filled in the space of the hourglass shape of the upper and lower part is narrow narrow. In addition, the light emitting device according to the embodiment of the present invention is characterized in that it further comprises a GaN layer re-grown covering the space of the hourglass shape in the upper and lower part is narrow narrow.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 발광소자의 제조 방법은 기판을 준비하는 단계; 기판상에 실리콘옥사이드 패턴을 형성시키는 단계; 기판상에 GaN층를 성장시키는 단계; 실리콘옥사이드 패턴과 그 위쪽에 있는 GaN층 일부를 습식식각하여 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간을 형성하는 단계;를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예인 발광소자의 제조방법은 습식식각에 의해 형성된, 모래시계형태의 공간에 실리카 구를 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 실시예인 발광소자의 제조방법은 습식식각 이후에 GaN층을 재성장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하다.In order to solve the above problems, the manufacturing method of the light emitting device of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Forming a silicon oxide pattern on the substrate; Growing a GaN layer on the substrate; And wet-etching the silicon oxide pattern and a portion of the GaN layer thereon to form an hourglass-shaped space having a wide upper and lower portions and a narrow middle. In addition, the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further comprises the step of filling the silica sphere in the hourglass-shaped space formed by wet etching. In addition, the method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further comprises the step of regrown GaN layer after wet etching.
본 발명에 의한 모래시계 구조를 갖는 발광소자 및 그 제조방법은 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형상의 구조 내에 실리카 구를 도포하여 광추출 효율이 개선되는 효과가 있다. 또한, 실리카 구 상에 GaN층을 측면성장(lateral overgrowth) 시키면 실리카 구가 밑에서부터 올라오는 전위를 효과적으로 차단하여 반도체 층의 결정품질(crystal quality)과 내부 양자 효율을 개선 시키는 효과가 있다.The light emitting device having the hourglass structure and the method of manufacturing the same according to the present invention have an effect of improving light extraction efficiency by applying silica spheres in the hourglass shape having a wide upper and lower portions and a narrow middle. In addition, lateral overgrowth of the GaN layer on the silica sphere effectively blocks the potential of the silica sphere from below, thereby improving the crystal quality and internal quantum efficiency of the semiconductor layer.
도 1은 본 발명의 일실시예인 발광소자의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예인 발광소자의 제조방법을 도시한 개요도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 육각형(a)과 원형(b)으로 형성된 실리콘옥사이드의 패턴이 육각 모양으로 배열된 모습,
도 4는 본 발명의 일실시예의 중간 단계인 GaN층이 1차 성장된 모습의 단면 SEM 사진(a)과 평면 SEM 사진(b),
도 5는 본 발명의 일실시예인 실리콘옥사이드 패턴과 GaN을 식각하여 만들어진 모래시계 구조의 단면 SEM 사진,
도 6은 본 발명의 일실시예인 실리카 구가 채워진 모습의 단면 SEM 사진,
도 7은 본 발명의 일실시예인 GaN층을 재성장시킨 모습의 단면 SEM 사진,
도 8은 본 발명의 다른 일실시예로서, 재성장된 GaN층 하부에 공기층이 형성된 모습의 단면 SEM 사진.
도 9는 본 발명의 일실시예인 실리카 구로 채워진 모래시계 구조 위에 재성장 시킨 GaN층의 결정성을 나타내는 반폭치 그래프와 도표이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic view showing a manufacturing method of a light emitting device according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a state in which the pattern of the silicon oxide formed in a hexagon (a) and a circle (b) is arranged in a hexagonal shape according to an embodiment of the present invention,
4 is a cross-sectional SEM photograph (a) and a planar SEM photograph (b) of the first growth of the GaN layer as an intermediate step of the embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional SEM photograph of an hourglass structure made by etching a silicon oxide pattern and GaN as an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a cross-sectional SEM picture of the silica sphere filled with an embodiment of the present invention,
7 is a cross-sectional SEM photograph of a state in which a GaN layer is regrown as an embodiment of the present invention;
8 is a cross-sectional SEM image of the air layer formed under the regrown GaN layer as another embodiment of the present invention.
9 is a half-width graph and a diagram showing the crystallinity of the GaN layer regrown on an hourglass structure filled with silica spheres, which is an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 설명한다. 이러한 일실시예는 본 발명에 대하여 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범위를 예시하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에서의 일실시예들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구범위가 제시하는 범위 내에서 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention. One such embodiment is provided to illustrate the scope of the invention to those skilled in the art with respect to the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, but may be implemented in various forms within the scope of the claims of the present invention. In the drawings, the thickness and size of each constituent element are exaggerated for convenience and clarity of description, and a portion not related to the description is omitted.
도 1은 본 발명의 일실시예인 발광소자의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예인 발광소자의 제조방법을 도시한 개요도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 육각형(a)과 원형(b)으로 형성된 실리콘옥사이드의 패턴(12)을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예인 GaN층(2)가 성장된 모습의 단면 SEM 사진(a)과 평면 SEM 사진(b)이고, 도 5는 본 발명의 일실시예인 실리콘옥사이드 패턴(12)과 그 위쪽에 있는 GaN층(2) 일부를 식각한 모습의 단면 SEM 사진이고, 도 6은 본 발명의 일실시예인 실리카 구(4)를 코팅한 모습의 단면 SEM 사진이고, 도 7은 본 발명의 일실시예인 GaN층(8)을 재성장시킨 모습의 단면 SEM 사진이고, 도 8은 본 발명의 다른 일실시예로서, 재성장된 GaN층(8) 하부에 공기층(13)이 형성된 모습의 단면 SEM 사진이다. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a hexagon (a) according to an embodiment of the present invention. And a
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 발광소자는 기판(1); 기판상에 형성된 GaN층(2); GaN층(2) 내부에 수직방향으로 형성된 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간(3)을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 발광소자는 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간(3)에 채워진 실리카 구(4)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광소자는 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간(3)을 형성한 후 또는 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간(3)에 실리카 구(4)를 도포한 후, 재성장(Re-growth)된 GaN층(8)을 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, a light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다(도2 참조). 본 발명의 일실시예로서의 제조공정은 기판(1)을 준비하는 단계; 기판(1)상에 실리콘옥사이드 패턴(12)을 형성시키는 단계; 기판(1)상에 GaN층(2)을 성장시키는 단계; 실리콘옥사이드 패턴(12)과 그 위쪽에 있는 GaN층(2) 일부를 습식식각하여 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간(3)을 형성하는 단계;를 포함한다. Referring to the manufacturing method of the light emitting device according to an embodiment of the present invention having such a configuration as follows (see Fig. 2). Manufacturing process as an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a substrate (1); Forming a
먼저, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 기판(1)을 준비한다. 기판(1)은 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘(Si) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판, 갈륨 비소화물(GaAs) 기판 및 갈륨 인화물(gallium phosphide; GaP) 기판, LiAlO2, LiGaO2 기판 중의 어느 하나를 사용할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 사파이어 기판을 사용한다. First, the
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 실리콘옥사이드(SiO2) 패턴(12)은 육각형의 닷 패턴(hexagonal dot patterning)으로 형성될 수 있다. 패턴(12)은 산화물 계열(예: XOy 또는 X2Oy의 형태, X는 Ba, Be, Ce, Cr, Er, Ga, In, Mg, Ni, Si, Sc, Ta, Ti, Zn, Zr중 어느 하나이고 Y는 0<y≤9)인 물질, 또는 질화물 계열인 물질(예: SiNx), 또는 W 또는 Pt 중 적어도 어느 하나의 물질을 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식, E-Beam 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 증착시켜 형성할 수 있다. 또한, 패턴(12)은 원형 패턴으로 형성될 수도 있다. 도 3(b)은 원형 패턴으로 이루어진 육각 배열의 형태로 패터닝된 모습의 광학 사진이다. 패턴(12)이 도 3(a)의 육각형이나 도 3(b)의 원형 패턴 중 어느 것으로 형성되어도 GaN층(2)은 동일한 성장 형태를 보인다. 따라서 각 패턴(12)의 모양도 중요하지만 주기적인 육각형 배열형태가 더 중요하다. 본 발명의 일실시예에서는 실리콘옥사이드(SiO2) 패턴(12)을 사용한다. 실리콘옥사이드 패턴(12) 상에는 GaN층(2)이 성장하지 않고, 각 실리콘옥사이드 패턴(12)의 사이에서만 GaN층(2)이 성장하게 되므로 GaN층(2)의 원활한 성장을 위해 실리콘옥사이드 패턴(12) 간 간격(spacing-pattern diameter)은 2-4μm인 것이 바람직하다. 이러한 실리콘옥사이드 패턴(12)은 그 크기와 실리콘옥사이드 패턴(12) 간의 간격이 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다. 도 2(b)에서는 실리콘옥사이드 패턴(12)이 사각형의 단면으로 도시되어 있다. As shown in FIG. 3A, the silicon oxide (SiO 2 )
이후, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 기판(1)상에 GaN층(2)을 성장시킨다. GaN층(2)은 금속유기화학기상증착법(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD)을 이용하여 수평성장(lateral epitaxial overgrowth; LEO)과 선택적 에피성장(Selective Area Growth; SAG)시키는 것이 바람직하다. GaN층(2)은 1050℃, 400mbar의 조건에서 성장되며, 역육각원뿔(inverted hexagonal cone)의 형상으로 성장하게 된다. 또한, GaN층(2)을 성장할 때 실리콘옥사이드 패턴(12)(SiO2 패턴)이 일부 밖으로 드러날 수 있도록 실리콘옥사이드 패턴(12)(SiO2 패턴) 위에서 GaN층(2)이 서로 붙지 않도록 성장 조건을 조절하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 도 4에 GaN층(2)이 성장된 단면 SEM 사진(a)과 평면 SEM 사진(b)이 도시되어 있다. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the
다음에, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 실리콘옥사이드 패턴(12)과 그 위쪽에 있는 GaN층(2) 일부를 습식식각(wet etching)하게 된다. 습식식각액은 수산화 칼륨(KOH), 수산화 나트륨(NaOH), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 알루에치(4H8PO4+4CH8COOH+ HNO8+H2O), 불산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 KOH 수용액 2mol을 95℃에서 60분 동안 사용하여 식각을 진행한다. 또한, GaN층(2)을 성장할 때 실리콘옥사이드 패턴(12)이 일부 밖으로 드러날 수 있도록 실리콘옥사이드 패턴(12) 위에서 GaN층(2)이 서로 붙지 않도록 성장 조건을 조절하는 것이 바람직하다. KOH 수용액은 밖으로 드러나 있는 실리콘옥사이드 패턴(12)을 식각시킨 후, 기판(1)과 접한 GaN층(2)의 하단 양측면부를 일정부분 더 에칭하게 되어, 도 2(d)에서와 같은 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형태의 구조(sandglass structure)와 같은 빈 공간(3)을 형성하게 된다. 이러한 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 구조(sandglass structure)의 SEM 사진을 도 5에서 확인할 수 있다. Next, as shown in FIG. 2 (d), the
본 발명의 발광소자의 제조방법은, 도 2(e) 및 도 6에 도시된 바와 같이, 습식식각에 의해 형성된 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간(3)에 실리카구(silica sphere)(4)를 채우는 단계를 더 포함할 수 있다. 공간(3) 내에 실리카 구(4)가 적층 되도록 스핀 코팅(spin coating) 방법을 사용하여 실리카 구(4)를 도포한다. 이러한 실리카 구(4)는 상용으로 판매되는 제품을 사용할 수 있으며 직접 제작도 가능하다. 이러한 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 구조(sandglass structure)의 공간(3)은 기존의 육각 원뿔(hexagonal cone) 형상의 공간보다 실리카 구(4)를 더 많이 채울 수 있다. 또한, 실리카 구(4)가 채워진 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 형태의 구조에 의해서 멀티플(multiple) 산란(scattering)과 빛의 굴절(refraction)이 발생하여 더 많은 빛을 밖으로 추출할 수 있다. In the method of manufacturing the light emitting device of the present invention, as shown in FIGS. 2 (e) and 6, silica spheres are formed in the
또한, 본 발명의 발광소자의 제조방법은 도 2(f) 및 도 7에 도시된 바와 같이, 습식식각하는 단계 또는 실리카 구(4)를 채우는 단계 이후에 GaN층(8)을 재성장(Re-growth)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 실리카 구(4) 상에 GaN층(8)을 측면성장(lateral overgrowth) 시키면 반도체층의 결정품질(crystal quality)이 개선되는 효과가 있다. 이러한 결정품질의 향상은 도 9의 HR-XRD(고 해상도 X선 회절: high resolution X-ray Diffraction)을 이용하여 측정된 반폭치(FWHM: Full width at half maximum)결과로 알 수 있다. 샌드글래스 구조(모래시계 형태의 공간(3))의 경우 GaN회절면(002)에서의 반폭치가 190 arcsec로 낮은 것을 볼 수 있으며, GaN회절면(102)에서 역시 212 arcsec로 다른 비교 샘플에 비하여 가장 낮은 것을 볼 수 있다. 따라서 샌드글래스(모래시계 형태의 공간(3)) 위에 성장된 GaN층(8)의 결정품질이 향상된 것을 알 수 있다.In addition, in the method of manufacturing the light emitting device of the present invention, as shown in FIGS. 2 (f) and 7, the
재성장된 GaN층(8)은 n형층(5)과 활성층(6) 및 p형층(7)을 포함하며, Si 박막, GaN 박막, AlN 박막, InGaN 박막, AlGaN 박막, AlInGaN 박막 및 이들을 포함하는 반도체 박막층 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에서는 GaN층(8)을 사용하였다(도 1 참조). 여기서, n형층(5)은 다수 캐리어가 전자인 층으로서, n형 반도체층과 n형 클래드층으로 구성될 수 있다. 이러한 n형 반도체층과 n형 클래드층은 반도체층에 n형 불순물 예를 들어, Si, Ge, Se, Te, C 등을 주입하여 형성할 수 있다. The regrown
그리고, p형층(7)은 다수 캐리어가 정공인 층으로서, p형 반도체층과 p형 클래드층으로 구성될 수 있다. 이러한 p형 반도체층과 p형 클래드층은 반도체 박막층에 p형 불순물 예를 들어, Mg, Zn, Be, Ca, Sr, Ba 등을 주입하여 형성한다. 활성층(6)은 n형층에서 제공된 전자와 p형층에서 제공된 정공이 재결합되면서 소정파장의 광을 출력하는 층이다. 이러한 활성층은 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)을 교대로 적층하여 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 (multiple quantum well) 구조를 갖는 다층의 반도체층으로 형성할 수 있다. 이때, 활성층(6)을 이루는 반도체 재료에 따라 출력되는 광의 파장이 변화되므로, 목표로 하는 출력 파장에 따라 적절한 반도체 재료를 선택하는 것이 바람직하다. The p-
또한, 반도체층의 상단에는 전류를 인가하기 위한 전극 패드(10, 11)가 마련된다. 전극 패드는 n형층(5)에 접하는 n형 전극 패드(10) 및 p형층(7)에 접하는 p형 전극 패드(11)를 포함한다. 여기서 n형 전극 패드(10) 및 p형 전극 패드(11) 각각은 Pb, Sn, Au, Ge, Cu, Bi, Cd, Zn, Ag, Ni, Ti 및 이들을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나의 금속으로 이루어진 단일막 또는 다층막으로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 이러한 전극 패드 중 p형 전극 패드(11)는, 먼저 p형층(7) 상에 전류 확산층(9)을 형성한 다음 그 위에 형성할 수 있다. In addition,
전극 패드를 통해 외부 전류를 인가하면 반도체층 내의 활성층(6)이 발광 면적 또는 발광 영역의 기능을 수행한다. 본 발명의 일실시예에 따른 재성장 조건은 다음과 같다. 1120℃와 200mbar에서 3hr 동안 n-type GaN층를 성장시키고, 파장목표(wavelength target) 460nm의 5 period MQW(Multi Quantum well)를 성장시킨 후, 1000℃와 200mbar에서 100nm의 p-type GaN층를 성장시킨다. When an external current is applied through the electrode pad, the
또한, 본 발명의 다른 일실시예로서 실리카 구(4)의 사이즈를 300~100nm로 작게 하여 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계 구조의 하부 표면에 대하여 코팅한 후, 측면성장을 통해 재성장을 할 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 중간에 공기로 채워진 공기층(13)(air space)이 형성될 수 있다. 이 경우, 실리카 구(4)로 채워진 일실시예에 비하여 공기층(13)과 GaN층(8)의 매우 큰 굴절률 차이는 빛을 더 많이 반사시켜 광추출 효율을 향상시키며 또한 재성장되는 GaN층(8)의 박막 퀄리티(quality)에 매우 좋은 효과가 예상됩니다.In another embodiment of the present invention, when the size of the
1 : 기판 2 : GaN층
3 : 모래시계 형태의 공간 4 : 실리카 구
5 : n형층 6 : 활성층
7 : p형층 8 : GaN층
9 : 전류확산층 10 : n형 전극
11 : p형 전극 12 : 실리콘옥사이드 패턴
13 : 공기층1
3: hourglass shaped space 4: silica sphere
5: n-type layer 6: active layer
7: p-type layer 8: GaN layer
9: current diffusion layer 10: n-type electrode
11 p-
13: air layer
Claims (6)
상기 기판상에 실리콘옥사이드 패턴을 형성시키는 단계;
상기 기판상에 GaN층을 성장시키는 단계;
상기 실리콘옥사이드 패턴과 그 위쪽에 있는 GaN층 일부를 습식식각하여 상하부가 넓고 중간이 좁은 모래시계형태의 공간을 형성하는 단계;
상기 습식식각 이후에 GaN층을 재성장하는 단계;를 포함하는 발광소자의 제조방법.Preparing a substrate;
Forming a silicon oxide pattern on the substrate;
Growing a GaN layer on the substrate;
Wet etching the silicon oxide pattern and a portion of the GaN layer thereon to form an hourglass-shaped space having a wide upper and lower portions and a narrow middle;
Regrowth of the GaN layer after the wet etching; manufacturing method of a light emitting device comprising a.
습식식각에 의해 형성된 상기 모래시계형태의 공간에 실리카 구를 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조방법.5. The method of claim 4,
The method of manufacturing a light emitting device, characterized in that it further comprises the step of filling the silica sphere in the hourglass-shaped space formed by wet etching.
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