수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법 document_id A220623045181

본 발명은 수직형 발광 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 P형 전극이 발광 다이오드의 상부에 위치하는 수직형 발광 다이오드 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 발광소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다. 이러한 III족 원소의 질화물 반도체층, 특히 GaN은 그것을 성장시킬 수 있는 동종의 기판을 제작하는 것이 어려워, 유사한 결정 구조를 갖는 이종 기판에서 금속유기화학기상증착법(MOCVD) 또는 분자선 증착법(molecular beam epitaxy; MBE) 등의 공정을 통해 성장된다. 이종기판으로는 육방 정계의 구조를 갖는 사파이어(Sapphire) 기판이 주로 사용된다. 그러나, 사파이어는 전기적으로 부도체이므로, 발광 다이오드 구조를 제한하며, 기계적 화학적으로 매우 안정하여 절단 및 형상화(shaping) 등의 가공이 어렵고, 열전도율이 낮다. 이에 따라, 최근에는 사파이어와 같은 이종기판 상에 질화물 반도체층들을 성장시킨 후, 이종기판을 분리하여 수직형 구조의 발광 다이오드를 제조하는 기술이 연구되고 있다. 도 1은 종래기술에 따른 수직형 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 1을 참조하면, 수직형 발광 다이오드는 도전성 기판(31)을 포함한다. 도전성 기판(31) 상에 N형 반도체층(15), 활성층(17) 및 P형 반도체층(19)을 포함하는 화합물 반도체층들이 위치한다. 또한, 도전성 기판(31)과 P형 반도체층(19)사이에는 금속반사층(23) 및 접착층(27)이 개재된다. 화합물 반도체층들은 일반적으로 사파이어 기판과 같은 희생기판(도시하지 않음) 상에 금속유기화학기상증착법 등을 사용하여 성장된다. 그 후, 화합물 반도체층들 상에 금속반사층(23) 및 접착층(27)이 형성되고, 도전성 기판(31)이 부착된다. 이어서, 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 기술 등을 사용하여 희생기판이 화합물 반도체층들로부터 분리되고, N형 반도체층(15)이 노출된다. 그 후, 노출된 N형 반체층(15) 상에 전극 패드(33)가 형성된다. 이에 따라, 열방출 성능이 우수한 도전성 기판(31)을 채택함으로써, 발광 다이오드의 발광 효율을 개선할 수 있으며, 수직형 구조를 갖는 도 1의 발광 다이오드가 제공될 수 있다. 그러나, 종래의 수직형 구조의 발광 다이오드에서는 도전성 기판(31)과 접합되는 P형 반도체층(19)으로 사용되는 P-GaN의 두께가 약 1000 - 3000Å로 이루어져 있다. 따라서, 얇은 두께의 P-GaN(19)과 도전성 기판(31)과의 접합계면에서 누설전류가 형성될 수 있어 수직형 발광 다이오드의 발광 효율이 저하되는 문제점이 있다.