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KR20140035045A - Algainp light emitting diode with n-type gan window layer and preparation thereof - Google Patents

Algainp light emitting diode with n-type gan window layer and preparation thereof Download PDF

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KR20140035045A
KR20140035045A KR1020120101333A KR20120101333A KR20140035045A KR 20140035045 A KR20140035045 A KR 20140035045A KR 1020120101333 A KR1020120101333 A KR 1020120101333A KR 20120101333 A KR20120101333 A KR 20120101333A KR 20140035045 A KR20140035045 A KR 20140035045A
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light emitting
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이형주
장인규
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광전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 본딩되거나 p형 기판에 성장된 AlGaInP계 발광다이오드의 최상부층인 n형 제한층 위에 윈도우층을 성장시키는 것과 관련된다. 본 발명의 따른 AlGaInP계 발광다이오드는 n형 제한층 위에 n형 GaN 윈도우층이 성장된 것을 특징으로 한다. 상기 n형 GaN 윈도우층은 전류 확산에 의한 발광 영역의 확대 및 상부 방출 콘 영역 확보에 의한 광 방출 영역을 확대시킴으로써 발광다이오드의 효율을 크게 증가시킨다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to growing a window layer on an n-type limiting layer which is the uppermost layer of an AlGaInP light emitting diode that is wafer-bonded or grown on a p-type substrate. The AlGaInP light emitting diode according to the present invention is characterized in that an n-type GaN window layer is grown on the n-type limiting layer. The n-type GaN window layer enlarges a light emitting region by current diffusion and a light emitting region by securing an upper emitting cone region, thereby greatly increasing the efficiency of the light emitting diode.

Description

엔형 질화갈륨 윈도우층을 가진 알루미늄갈륨인듐인계 발광다이오드 및 그 제조 방법{AlGaInP light emitting diode with n-type GaN window layer and preparation thereof}Technical Field The present invention relates to an aluminum gallium indium phosphide light emitting diode having a gallium nitride window layer and an aluminum gallium indium phosphide light emitting diode having a gallium nitride gallium window layer,

본 발명은 발광다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 본딩되거나 p형 기판에 성장된 AlGaInP계 발광다이오드의 최상부층인 n형 제한층에 윈도우층을 성장시키는 것과 관련된다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to growing a window layer on an n-type limiting layer which is the uppermost layer of an AlGaInP light emitting diode that is wafer-bonded or grown on a p-type substrate.

AlGaInP계 발광다이오드는 주입되는 전기에너지를 약 570-630 nm 범위 내의 특정 파장을 가진 광으로 변환시키는 반도체 소자이다. 특정 파장의 변화는 발광다이오드가 가지는 밴드갭(band gap)의 크기에 의해 좌우되는데, 밴드갭 크기는 알루미늄(Al)과 갈륨(Ga)의 조성비를 변화시킴으로써 쉽게 조절할 수 있고, 예컨대 Al의 조성비를 증가시킬수록 파장이 짧아진다.AlGaInP light emitting diodes are semiconductor devices that convert the injected electrical energy into light with a specific wavelength within the range of about 570-630 nm. The change of the specific wavelength depends on the size of the band gap of the light emitting diode. The band gap size can be easily controlled by changing the composition ratio of aluminum (Al) and gallium (Ga). For example, As the value increases, the wavelength becomes shorter.

일반적으로 AlGaInP계 발광다이오드는 고품질의 박막 성장을 가능하게 하는 금속유기화학기상증착(MOCVD) 시스템을 이용하여, 격자상수가 일치하는 n형 GaAs 기판에 AlGaInP계 물질을 이중 헤테로 구조로 성장시킴으로써 제조된다. AlGaInP계 발광다이오드는 n형 AlGaInP 물질층(n형 제한층)과 p형 AlGaInP 물질층(p형 제한층) 중간에 특정 파장으로 계산된 도핑이 되지 않은 AlGaInP계 고효율 활성층으로 이루어진 구조를 갖는다. 활성층과 n형 제한층과 p형 제한층은 상대적으로 높은 저항을 가지므로, 범용으로 사용되는 발광다이오드를 고려 시 각 층은 대부분 1 μm 이하의 두께(총 두께 < 3 μm)로 성장된다. 또한, 상부전극과 활성층 간의 전류 확산 효과 증대를 위해 보통 GaP 또는 AlGaAs 물질로 된 윈도우층이 상부에 성장되는데, 이들 물질은 AlGaInP계 물질에 비해 상대적으로 높은 전도성과 높은 밴드갭을 보유하고 있어서 AlGaInP계 발광다이오드 고유 특성에 영향을 주지 않고 발광다이오드의 효율을 증대시킨다.In general, an AlGaInP light-emitting diode is manufactured by growing an AlGaInP-based material into a double heterostructure on an n-type GaAs substrate having a matching lattice constant by using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) system capable of growing a high quality thin film . The AlGaInP light emitting diode has a structure composed of an undoped AlGaInP-based high-efficiency active layer calculated at a specific wavelength in the middle of an n-type AlGaInP material layer (n-type limiting layer) and a p-type AlGaInP material layer (p-type limiting layer). Since the active layer, the n-type limiting layer and the p-type limiting layer have a relatively high resistance, most of the layers are grown to a thickness of less than 1 μm (total thickness <3 μm) in consideration of a general-purpose light emitting diode. In order to increase the current diffusion effect between the upper electrode and the active layer, a window layer made of a GaP or AlGaAs material is usually grown on the upper part. These materials have a relatively high conductivity and a high bandgap compared to an AlGaInP- Thereby increasing the efficiency of the light emitting diode without affecting the intrinsic characteristics of the light emitting diode.

이러한 AlGaInP계 발광다이오드는 일반적으로 효율이 낮은데, 그 이유는 활성층으로부터 하부 기판 방향으로 방출되는 광들이 작은 밴드갭을 가진 두꺼운 GaAs 기판에 의해 대부분 흡수되기 때문이다. 흡수성 GaAs 기판과 AlGaInP계 물질 사이에 분산 브래그 반사기(DBR)를 성장시키더라도 입사각이 거의 수직인 경우에만 DBR에 의해서 반사되므로 그 효과는 적다.Such AlGaInP light emitting diodes are generally inefficient because the light emitted from the active layer toward the lower substrate is mostly absorbed by the thick GaAs substrate having a small bandgap. Even if a dispersed Bragg reflector (DBR) is grown between an absorbing GaAs substrate and an AlGaInP-based material, the effect is small because it is reflected by the DBR only when the incident angle is almost perpendicular.

통상적으로 고효율 AlGaInP계 발광다이오드는 하부 기판에 흡수될 광을 효율적으로 상부 방향으로 반사하는 반사막을 삽입하여 얻어지며, 이러한 반사막의 삽입은 웨이퍼 본딩(wafer bonding)이라는 기술로 이루어진다.In general, a high-efficiency AlGaInP light-emitting diode is obtained by inserting a reflection film that efficiently reflects light to be absorbed on a lower substrate in an upward direction, and insertion of the reflection film is made by a technique called wafer bonding.

도 1에서 좌측 도면은 일반적인 저효율 AlGaInP계 발광 다이오드(Absorbing Substrate LED)를 보여주고, 우측 도면은 반사막을 가지는 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광 다이오드(Mirror Substrate LED)를 보여준다. 반사막을 가진 고효율 AlGaInP계 발광다이오드의 제작을 위한 웨이퍼 본딩 진행 시, p형 GaP 윈도우층이 포함된 AlGaInP계 구조는 상부가 n형 AlGaInP계인 구조로 역전된다. 도 1(b)는 이러한 구조의 역전 현상을 보여주고 있다.1 shows a general low-efficiency AlGaInP light-emitting diode (Absorbing Substrate LED) and a right-side view shows a wafer bonding AlGaInP light-emitting diode (Mirror Substrate LED) having a reflection film. During the wafer bonding for the production of a high efficiency AlGaInP light emitting diode having a reflective film, the AlGaInP system including the p-type GaP window layer is reversed to the structure of the n-type AlGaInP system at the top. Figure 1 (b) shows the reversal of this structure.

고효율 AlGaInP계 발광다이오드 제작 시 나타나는 구조적 역전 현상은 발광다이오드의 전류 확산 효율 증대를 위해 성장된 GaP 또는 AlGaAs 층이 더 이상 윈도우로서 역할을 할 수 없게 한다. 결국 현재까지 제작되는 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드는 윈도우층이 없으며, 이로 인해 활성층의 발광 영역이 한정되어 효율이 일부 제한되고 있다.The structural reversal phenomenon in the fabrication of high - efficiency AlGaInP light - emitting diodes makes the grown GaP or AlGaAs layer no longer serve as a window to increase the current diffusion efficiency of the light emitting diode. As a result, the wafer-bonding type AlGaInP light emitting diode manufactured to date has no window layer, and the efficiency of the wafer bonding-type AlGaInP light emitting diode is limited due to the limited light emitting region of the active layer.

본 발명은 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드 또는 p형 기판에 성장된 AlGaInP계 발광다이오드의 상부에 n형 윈도우층을 성장시켜 활성층의 발광 영역 확대 및 광 방출 영역 확대를 통한 발광다이오드의 효율을 증대시키는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a method of growing an n-type window layer on an AlGaInP light emitting diode or a p-type substrate grown on a wafer bonding AlGaInP light emitting diode, thereby increasing the efficiency of the light emitting diode .

본 발명은 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드 또는 p형 기판에 성장된 AlGaInP계 발광다이오드에서 n형 제한층 위에 n형 GaN 윈도우층이 성장된 것을 특징으로 한다. 상기 n형 GaN 윈도우층은 바람직하게는 증착에 의해 형성되고, 좀더 바람직하게는 MOCVD에 의해 형성된다.The present invention is characterized in that an n-type GaN window layer is grown on an n-type limiting layer in an AlGaInP light emitting diode grown on a wafer bonding type AlGaInP light emitting diode or a p-type substrate. The n-type GaN window layer is preferably formed by vapor deposition, more preferably by MOCVD.

본 발명에 있어서, “웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드”라 함은 발광다이오드의 효율 증대를 위해 반사막을 삽입하는 웨이퍼 본딩 기술이 적용된 AlGaInP계 발광다이오드를 의미한다. 웨이퍼 본딩 기술이 적용된 AlGaInP계 발광다이오드는 예컨대 n형 기판 위에 성장되었던 n형 제한층이 상부로 반전된 형태이다. 웨이퍼 본딩 기술은 당해 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.In the present invention, the term "wafer bonding type AlGaInP light emitting diode" refers to an AlGaInP light emitting diode to which a wafer bonding technique for inserting a reflective film for increasing the efficiency of a light emitting diode is applied. The AlGaInP light emitting diode to which the wafer bonding technique is applied is, for example, an n-type limiting layer which is grown on an n-type substrate, inverted upward. Wafer bonding techniques are well known in the art and will not be described in detail here.

본 발명에 있어서, 상기 윈도우층으로 사용된 n형 GaN 물질은 그 하부의 AlGaInP계 물질보다 투명하고 보다 작은 저항을 갖는다. 여기서 용어 “투명”이란 활성층으로부터 방출되는 광을 흡수하지 않고 투과시킬 수 있도록 AlGaInP 물질보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐을 의미한다. AlxGa1-x)1-yInyP 물질의 밴드갭이 x값에 따라 약 1.7-2.3 eV인데 비해 GaN 물질의 밴드갭은 약 3.2 eV이다.In the present invention, the n-type GaN material used as the window layer is transparent and has a smaller resistance than the underlying AlGaInP-based material. The term &quot; transparent &quot; as used herein means that a band gap is relatively larger than that of an AlGaInP material so as to transmit light without absorbing light emitted from the active layer. The bandgap of the GaN material is about 3.2 eV, while the bandgap of the Al x Ga 1 -x) 1-y In y P material is about 1.7-2.3 eV, depending on the x value.

본 발명에 있어서, 상기 n형 GaN 윈도우층은 디실란(Si2H6)으로 도핑된 n형 GaN으로 이루어진 것이 바람직하지만, 도펀트가 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 p형 GaN 층은 도핑이 어려우므로 저항이 커서 윈도우층으로 사용되기 어려운 반면, n형 GaN 층은 도핑이 잘 되므로 저항이 작은 윈도우층로 제작이 가능하다. 이러한 n형 GaN 층의 비저항은 약 0.005 Ωcm로 AlGaInP 물질의 비저항(약 1 Ωcm)보다 약 200배 작은 저항을 갖는다.In the present invention, the n-type GaN window layer is preferably made of n-type GaN doped with disilane (Si 2 H 6 ), but the dopant is not limited thereto. Generally, since the p-type GaN layer is difficult to be doped because it is difficult to be used as a window layer due to its high resistance, the n-type GaN layer can be formed into a window layer having a small resistance because of its good doping. The resistivity of the n-type GaN layer is about 0.005? Cm, which is about 200 times smaller than the resistivity of the AlGaInP material (about 1? Cm).

상기 n형 GaN 윈도우층은 활성층으로부터의 빛을 발광다이오드의 외부로 방출하는데 방해 요인이 되는 전반사 양을 감소시켜 광 추출 효율을 증가시키기 위해 요철형으로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 용어 “요철형”은 표면에 미세한 요철 패턴이 형성되어 있는 것을 의미하고, 거친 표면 특성을 가지는 것으로도 이해될 수 있다.It is preferable that the n-type GaN window layer is formed in a concavo-convex shape in order to increase the light extraction efficiency by reducing the total reflection amount which is an obstacle to the emission of light from the active layer to the outside of the light emitting diode. As used herein, the term &quot; concavo-convex &quot; means that a fine concavo-convex pattern is formed on the surface, and can be understood to have a rough surface property.

본 발명의 일 측면에 있어서, AlGaInP계 발광다이오드를 제조하는 방법은, n형 기판에 n형 제한층, 활성층, p형 제한층을 성장시키는 단계; 옵션으로 상기 p형 제한층 위에 p형 윈도우층을 성장시키는 단계; 성장된 최상부층에 반사막 구조를 형성하고 p형 기판에 본딩한 후 상기 n형 기판을 제거하는 단계; 및 상기 n형 제한층에 n형 GaN 윈도우층을 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one aspect of the present invention, a method of manufacturing an AlGaInP light emitting diode includes: growing an n-type limiting layer, an active layer, and a p-type limiting layer on an n-type substrate; Optionally growing a p-type window layer over the p-type confinement layer; Forming a reflective layer structure on the grown uppermost layer, bonding to a p-type substrate, and removing the n-type substrate; And growing an n-type GaN window layer on the n-type limiting layer.

본 발명의 일 측면에 있어서, AlGaInP계 발광다이오드를 제조하는 방법은, p형 기판에 p형 제한층, 활성층 및 n형 제한층을 성장시키는 단계; 및 상기 n형 제한층 위에 n형 GaN 윈도우층을 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In one aspect of the present invention, a method of manufacturing an AlGaInP light emitting diode includes the steps of growing a p-type limiting layer, an active layer, and an n-type limiting layer on a p-type substrate; And growing an n-type GaN window layer on the n-type limiting layer.

본 발명에 있어서, 상기 n형 GaN 윈도우층은 고 도핑 환경에서 증착됨으로써 표면에 요철 패턴이 형성되도록 성장될 수 있다.In the present invention, the n-type GaN window layer may be grown to form a concave-convex pattern on the surface by being deposited in a high-doping environment.

본 발명에 따른 AlGaInP계 발광다이오드의 n형 제한층에 성장된 n형 GaN 층은 윈도우층으로서 기능하여 전류 확산에 의한 발광 영역의 확대 및 상부 방출 콘 영역 확보에 의한 광 방출 영역을 확대시킴으로써 발광다이오드의 효율을 크게 증가시킬 수 있다.The n-type GaN layer grown on the n-type limiting layer of the AlGaInP light emitting diode according to the present invention functions as a window layer to enlarge a light emitting region by current diffusion and a light emitting region by securing an upper emitting cone region, Can be greatly increased.

또한, n형 GaN 윈도우층은 그 도핑 조절에 의해 성장 시 표면 요철 형성이 가능하므로, 화학적 에칭 처리 같은 추가적인 공정이나 비용 없이도 광 산란면을 형성함으로써 광 추출 효율을 개선할 수 있다.In addition, since the n-type GaN window layer can be formed by surface irregularities during its growth by doping control, the light extraction efficiency can be improved by forming a light scattering surface without additional process or cost such as chemical etching treatment.

상기 n형 GaN 윈도우층은 높은 밴드갭과 낮은 저항으로 인해 AlGaInP계 발광다이오드의 전압-전류 특성 등에 영향을 주지 않으면서 발광다이오드의 효율을 증가시킬 수 있게 한다.The n-type GaN window layer has a high bandgap and low resistance, thereby increasing the efficiency of the light emitting diode without affecting the voltage-current characteristics of the AlGaInP light emitting diode.

도 1은 종래 기술에 따른 AlGaInP계 발광다이오드 구조를 도식적으로 나타낸 도면으로서 (a)는 흡수 기판형(AS) 발광다이오드이고 (b)는 거울 기판형(MS) 발광다이오드를 나타낸다.
도 2에서 (a)는 종래 기술에 따른 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드를 나타내고 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 n형 GaN 윈도우층이 형성된 AlGaInP계 발광다이오드를 나타낸 도면이다.
도3에서 (a)는 본 발명에 따른 요철형 n형 GaN 윈도우층을 가지는 AlGaInP계 발광다이오드의 전자현미경 표면 사진이고, (b)는 상기 발광다이오드에서 n형 제한층과 n형 GaN 윈도우층의 수직 구조를 나타내는 전자현미경 측면 사진이고, (c)는 (a) 사진의 일부에 대한 정량 분석 데이터를 나타내는 그래프이다.
FIG. 1 schematically shows an AlGaInP light emitting diode structure according to the prior art, wherein (a) shows an absorber plate type (AS) light emitting diode and (b) shows a mirror plate type (MS) light emitting diode.
FIG. 2 (a) shows a wafer-bonding type AlGaInP light emitting diode according to the related art, and FIG. 2 (b) shows an AlGaInP light emitting diode having an n-type GaN window layer according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 (a) is an electron micrograph of a AlGaInP light emitting diode having a concave-convex n-type GaN window layer according to the present invention, and Fig. 3 (b) (C) is a graph showing quantitative analysis data for a part of the photograph (a). Fig.

본 발명의 부가적인 양태, 특징 및 이점은 대표적인 실시예의 하기 설명을 포함하고, 그 설명은 수반하는 도면들과 함께 이해되어야 한다. 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위해, 각 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.Additional aspects, features, and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. In order to facilitate a clear understanding of the present invention, some of the elements in the figures may be exaggerated, omitted or schematically illustrated. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 2는 종래 기술에 따른 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드(a)와 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드에서 본 발명의 일 실시예에 따라 n형 상부 윈도우층이 형성된 AlGaInP계 발광다이오드(b)의 층 구조를 간략하게 도식하여 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional AlGaInP light emitting diode (a) and a wafer bonding AlGaInP light emitting diode according to an embodiment of the present invention. The AlGaInP light emitting diode (b) 2 is a simplified schematic diagram of the structure.

웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드(a)는 n형 GaAs 기판(도시되지 않음)에 n형 AlGaInP 제한층(3), AlGaInP 활성층(4), p형 AlGaInP 제한층(5), p형 GaP 또는 AlGaAs 윈도우층(6)의 순서로 성장된 AlGaInP계 발광다이오드를 제작한 후, 에피층의 최상부층(6)에 ITO(7), 반사층(8), 오믹 솔더링층(9)을 증착한 후, 이것을 본딩 물질인 솔더링층이 증착된 p형 Si 기판(10)에 맞대어 본딩하고 n형 GaAs 기판을 제거한 후, 상부 전극(1)과 하부 전극(11)을 제공한 형태이다. 따라서 상기 발광다이오드(a)는 n형 AlGaInP 제한층(3)이 최상부로 이동한 층 구조를 갖는다.The wafer bonding type AlGaInP light emitting diode (a) includes an n-type AlGaInP limiting layer 3, an AlGaInP active layer 4, a p-type AlGaInP limiting layer 5, a p-type GaP or AlGaAs The reflective layer 8 and the ohmic solder layer 9 are deposited on the uppermost layer 6 of the epi layer 6 and then the ITO layer 7 and the ohmic solder layer 9 are deposited on the uppermost layer 6 of the epi layer, The upper electrode 1 and the lower electrode 11 are provided after the n-type GaAs substrate is removed by bonding to the p-type Si substrate 10 on which the soldering layer as the bonding material is deposited. Therefore, the light emitting diode (a) has a layer structure in which the n-type AlGaInP limiting layer (3) moves to the top.

상기 웨이퍼 본딩형 발광다이오드(a)에서 ITO(7), 반사층(8) 및 솔더링층(9)은 하부 반사막 구조를 이르며, 이것은 활성층(4)으로부터 하부 기판(10) 방향으로 방출되는 광의 대부분을 상부로 반사한다. 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드(a)의 공정 조건 등 좀더 구체적인 제조 공정은 당해 기술분야에서 알려진 AlGaInP 발광다이오드의 제조 기술에 따라 수행될 수 있다.In the wafer bonding type light emitting diode a, the ITO 7, the reflective layer 8 and the soldering layer 9 have a lower reflective film structure. This is because most of the light emitted from the active layer 4 toward the lower substrate 10 And reflects upward. More specific manufacturing processes such as the process conditions of the wafer bonding type AlGaInP light emitting diode (a) can be performed according to a manufacturing technique of an AlGaInP light emitting diode known in the art.

위와 같이 종래의 웨이퍼 본딩형 AlGaInP계 발광다이오드(a)는 상부에 윈도우층이 존재하지 않는 구조를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 발광다이오드(a)의 최상부층인 n형 AlGaInP 제한층(3) 위에 MOCVD를 이용하여 n형 GaN 윈도우층을 안정적으로 성장시킴으로써, 새로운 AlGaInP계 발광다이오드(b)를 제작할 수 있다.As described above, the conventional wafer bonding AlGaInP light emitting diode (a) has a structure in which no window layer is present on the upper part. According to an embodiment of the present invention, an n-type GaN window layer is stably grown on the n-type AlGaInP confinement layer 3 which is the uppermost layer of the light emitting diode (a) by MOCVD, thereby forming a new AlGaInP based light emitting diode b ) Can be produced.

상기 n형 GaN 윈도우층은 MOCVD 시스템에서 AlGaInP 물질의 성장 시보다 비교적 저온에서, 바람직하게는 약 400~700 ℃, 좀더 바람직하게는 약 500~600 ℃에서 성장된다.The n-type GaN window layer is grown at a relatively low temperature, preferably about 400 to 700 ° C, more preferably about 500 to 600 ° C, in the MOCVD system at a temperature lower than that of the growth of the AlGaInP material.

상기 n형 GaN 윈도우층(2)은 표면이 요철 형태가 되도록 성장될 수 있다. 이러한 요철 형태는 상기 윈도우층(2)의 성장 시 일부 상부 구간에서 고 도핑 처리함으로써 간단하게 형성될 수 있다. 상기 고 도핑 처리는 예컨대 디실란(Si2H6) 같은 도펀트의 유동률(flow rate)을 바람직하게는 약 60 sccm 이상, 좀더 바람직하게는 약 80 sccm 이상으로 설정하는 것으로 규정될 수 있다. 도펀트 또는 전구체 가스의 유동률을 증가시킬수록 표면은 더욱 거칠어지는 경향이 있다. MOCVD 시스템에서 일정 두께의 n형 GaN 층을 성장시킨 후 고 도핑된 n++형 GaN 층을 성장시키면 표면이 요철형인 고품질의 n형 GaN 윈도우층을 성장시킬 수 있다.The n-type GaN window layer 2 may be grown so that the surface of the n-type GaN window layer 2 has a concavo-convex shape. Such a concavo-convex form can be simply formed by performing a high doping treatment in a part of the upper section during growth of the window layer 2. The high doping process can be defined to set the flow rate of the dopant, such as disilane (Si 2 H 6 ), to be preferably greater than or equal to about 60 sccm, and more preferably greater than or equal to about 80 sccm. As the flow rate of the dopant or precursor gas increases, the surface tends to be more coarse. In the MOCVD system, a high-quality n-type GaN window layer having a rough surface can be grown by growing a n-type GaN layer with a predetermined thickness and then growing a highly doped n ++ -type GaN layer.

상기 n형 GaN 윈도우층(2)이 요철형으로 형성되면 표면의 미세한 요철 패턴으로 인해 큰 임계각이 제공되므로, 활성층(4)으로부터 상부로 방출된 광이 최상부층의 표면 경계면에서 전반사되어 발광다이오드의 내부로 향하는 것을 줄일 수 있게 된다.When the n-type GaN window layer 2 is formed in a concavo-convex shape, light emitted upward from the active layer 4 is totally reflected at the surface boundary of the uppermost layer, It is possible to reduce the heading toward the inside.

상기 n형 GaN 윈도우층은 매우 작은 비저항을 갖기 때문에 수 내지 수십 μm의 두께로 성장시키더라도 전압-전류 특성에 영향을 주지 않고 전류 확산 효과와 상부 측면 방출 콘 영역 확대의 효과를 가져온다.Since the n-type GaN window layer has a very small resistivity, the current spreading effect and the enlargement of the upper side emission cone region can be achieved without affecting the voltage-current characteristics even if the thickness is increased to several to several tens of micrometers.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 요철형 n형 GaN 윈도우층을 가지는 AlGaInP계 발광다이오드의 전자현미경 사진으로서, (a)는 상부 표면을 나타내는 사진이고 (b)는 n형 AlGaInP 제한층에 성장된 상기 GaN 윈도우층을 나타내는 측면 사진이며, (c)는 표면 사진(a)의 일부에 대한 정량 분석 데이터를 나타낸다.FIG. 3 is an electron micrograph of an AlGaInP light emitting diode having an uneven n-type GaN window layer manufactured according to the present invention, wherein (a) is a photograph showing the upper surface and (b) (C) is a side view showing the GaN window layer, and (c) shows quantitative analysis data on a part of the surface photograph (a).

표면에 요철이 형성된 상기 n형 GaN 윈도우층은 MOCVD 시스템에서 600 ℃, TMGa 150 sccm, NH3 50,000 sccm에서 디실란(Si2H6)을 약 40 sccm으로 흘려주면서 약 400 nm 두께의 고품질 n형 GaN 층을 증착한 후, 동일한 성장 환경에서 상기 디실란을 약 60 sccm 이상의 증가된 유동률로 흘려주면서 고 도핑된 n형 GaN 층을 약 600 nm 두께로 증착함으로써 성장되었다.The n-type GaN window layer having irregularities on its surface was formed by depositing disilane (Si 2 H 6 ) at about 40 sccm at 600 ° C, 150 sccm of TMGa, and 50,000 sccm of NH 3 in a MOCVD system, GaN layer, and then growing the highly doped n-type GaN layer to a thickness of about 600 nm while flowing the disilane at an increased flow rate of about 60 sccm or more in the same growth environment.

표면 사진(a)에서 나타난 같이, 상기 n형 GaN 윈도우층의 표면은 무수히 많은 굴곡이 존재하고 미세한 요철 패턴을 이룬다. 측면 사진(b)에 나타난 바와 같이, n형 AlGaInP 층의 바로 위에 요철형 n형 GaN 윈도우층이 균일하게 성장하였음을 확인할 수 있다. 또한, 그래프(c)에 나타난 바와 같이, 정량 분석 결과 “N”검출 표시가 확인되었다. AlGaInP계 발광다이오드는 성장 시 “N” 물질이 사용되지 않으므로, n형 AlGaInP 제한층 위에 고품질도 성장된 물질이 GaN임을 판단할 수 있다.As shown in the surface photograph (a), the surface of the n-type GaN window layer has innumerable curvatures and forms a fine irregular pattern. As shown in the side view (b), it can be confirmed that the concave-convex n-type GaN window layer is uniformly grown directly on the n-type AlGaInP layer. Further, as shown in the graph (c), the quantitative analysis result "N" detection indication was confirmed. Since the AlGaInP light emitting diode does not use the &quot; N &quot; material during growth, it can be judged that the material grown in high quality on the n-type AlGaInP restricted layer is GaN.

전술한 실시예는 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자가 본 발명을 이해하고 용이하게 실시하기 위해 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 통상의 기술자는 본 발명의 사상과 목적 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함을 인식할 것이고, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 청구항의 모든 범위에서 보호받을 권리가 있음이 이해되어야 할 것이다.The above-described embodiments are intended to illustrate the preferred embodiments of the present invention in order to facilitate understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention. Those skilled in the art will recognize that various changes and modifications can be made within the spirit and scope of the present invention, and that the present invention is entitled to protection within the scope of the claims set forth in the claims.

1: 상부 전극 2: n형 GaN 윈도우층 3: n형 AlGaInP 제한층 4: AlGaInP 활성층 5: p형 AlGaInP 제한층 6: p형 Gap 또는 AlGaAs 윈도우층 7: 투명 전극 8: 반사막 9: 오믹 본딩층 10: p형 Si 기판 11: 하부 전극Type AlGaInP active layer 5: p-type AlGaInP confinement layer 6: p-type Gap or AlGaAs window layer 7: transparent electrode 8: reflective film 9: ohmic bonding layer 5: n-type GaN window layer 4: 10: p-type Si substrate 11: lower electrode

Claims (6)

웨이퍼 본딩이 적용되거나 p형 기판에 성장된 AlGaInP계 발광다이오드로서, n형 제한층 위에 n형 GaN 윈도우층이 성장된 것을 특징으로 하는 AlGaInP계 발광다이오드.An AlGaInP-based light emitting diode having wafer bonding applied thereto or grown on a p-type substrate, wherein an n-type GaN window layer is grown on an n-type limiting layer. 청구항 1에 있어서, 상기 n형 GaN 윈도우층은 디실란(Si2H6)으로 도핑된 것을 특징으로 하는 AlGaInP계 발광다이오드.The AlGaInP-based light emitting diode of claim 1, wherein the n-type GaN window layer is doped with disilane (Si 2 H 6 ). 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 n형 GaN 윈도우층은 요철 패턴의 표면 특성을 가진 것을 특징으로 하는 AlGaInP계 발광다이오드.The AlGaInP-based light emitting diode of claim 1 or 2, wherein the n-type GaN window layer has a surface characteristic of an uneven pattern. n형 기판에 n형 제한층, 활성층, p형 제한층을 성장시키는 단계;
옵션으로 상기 p형 제한층 위에 p형 윈도우층을 성장시키는 단계;
성장된 최상부층에 반사막 구조를 형성하고 p형 기판에 본딩한 후 상기 n형 기판을 제거하는 단계; 및
상기 n형 제한층에 n형 GaN 윈도우층을 성장시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AlGaInP계 발광다이오드 제조 방법.
growing an n-type limiting layer, an active layer and a p-type limiting layer on an n-type substrate;
Optionally growing a p-type window layer over the p-type limiting layer;
Forming a reflective layer structure on the grown uppermost layer, bonding to a p-type substrate, and removing the n-type substrate; And
Growing an n-type GaN window layer on the n-type limiting layer;
Wherein the light emitting diode includes a first electrode and a second electrode.
p형 기판에 p형 제한층, 활성층 및 n형 제한층을 성장시키는 단계; 및
상기 n형 제한층 위에 n형 GaN 윈도우층을 성장시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 AlGaInP계 발광다이오드 제조 방법.
growing a p-type limiting layer, an active layer and an n-type limiting layer on the p-type substrate; And
Growing an n-type GaN window layer on the n-type limiting layer;
Wherein the light emitting diode includes a first electrode and a second electrode.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 n형 GaN 윈도우층을 성장시키는 단계는 표면에 요철 패턴이 형성되도록 고 도핑 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AlGaInP계 발광다이오드 제조 방법.The method of claim 4 or 5, wherein the growing of the n-type GaN window layer comprises a step of highly doping so that a concave-convex pattern is formed on the surface.
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