대면적 및 대용량의 고휘도 질화물계 발광소자 document_id 1020050086007

[청구항 1] 절연성 성장기판인 사파이어(sapphire) 상층부에 (1) 핵생성층(nucleation layer) / 완충층 역할 하는 언돕드 버퍼링 질화물계층(un-doped buffering nitride-based layer) /제 1 터널 정션층 ( first tunnel junction layer )/ n형 질화물계 클래드층(n-type nitride-based cladding layer) / 다중양자우물 질화물계 활성층(multi quantum well nitride-based active layer) / p형 질화물계 클래드층(p-type nitride-based cladding layer), 또는 (2) 핵생성층(nucleation layer) / 완충층 역할 하는 언돕드 버퍼링 질화물계층(un-doped buffering nitride-based layer) / n형 질화물계 클래드층(n-type nitride-based cladding layer) / 다중양자우물 질화물계 활성층(multi quantum well nitride-based active layer) / p형 질화물계 클래드층(p-type nitride-based cladding layer) /제 2 터널 정션층( second tunnel junction layer ) , 또는 (3) 절연성 성장기판인 사파이어(sapphire) 상부에 핵생성층(nucleation layer) / 완충층 역할 하는 언돕드 버퍼링 질화물계층(un-doped buffering nitride-based layer) /제 1 터널 정션층(first tunnel junction layer )/ n형 질화물계 클래드층(n-type nitride-based cladding layer) / 다중양자우물 질화물계 활성층(multi quantum well nitride-based active layer) / p형 질화물계 클래드층(p-type nitride-based cladding layer) /제 2 터널 정션층( second tunnel junction layer)을 갖는 양질의 질화물계 발광구조체를 갖는 고휘도 질화물계 발광소자 [청구항 2] 제 1항에 있어서,레이저 빔을 이용한 절연성 성장기판인 사파이어 제거, n형 또는 p형 오믹 커런트스프래드층, 얇은 질화물계 발광구조체를 보호하기 위한 지지기판(supporting substrate) 본딩 또는 디본딩, 또는 n형 또는 p형 고반사성 오믹컨택트층을 적층하고 열처리하는공정거쳐서제작된수직구조의 질화물계 발광소자(vertical structured nitride-based light emitting device). [청구항 3] 제 1, 2항에 있어서, 수직구조의 질화물계 발광소자(vertical structured nitride-based light emitting device)의 외부발광효율(eqe)을 최대화하기 위해서 n형 또는 p형 질화물계 클래드층, n형 또는 p형 반사 오믹컨택트층, 터널 정션층, 또는 n형 또는 p형 오믹 커런트스프래드층 표면에 표면 거칠기 및 포토닉크리스탈 효과를 위한 10nm 이하 크기의 닷(dot), 홀(hole), 피라미드(pyramid), 나노라드(nano-rod), 나노기 둥(nano-columnar), 또는 다양한 형상를 도입켜서 제작한 수직구조의 질화물계 발광다이오드(vertical structured nitride-based light emitting device) [청구항 4] 제 1항에 있어서,터널 정션층은 그룹 3-5족 원소로 구성되는 alainbgacnxpyasz (a, b, c, x, y, z ; 정수)로 표현한 화합물 중 선택된 어느 화합물을 기본으로 하여 50nm 이하의 두께로 형성된 단층(single layer), 바람직하게는 이중층(bi-layer), 삼중층(tri-layer), 또는 그 이상의 적층구조로 형성되며, 더욱 바람직하게는 슈퍼래티스 구조(superlattice structure)로서 ingan/gan, algan/gan, alinn/gan, algan/ingan, alinn/ingan, aln/gan, 또는 algaas/ingaas 등처럼 그룹 3-5족 원소들로 형성된 얇은 적층구조로서 반복적으로 최대 30쌍(30 pairs)까지를 적층할 수 있으며, 그룹 2족 원소(mg, be, zn) 또는 그룹 4족 원소(si, ge)가 첨가된 단결정(epitaxy), 다결정(poly-crystal), 또는 비정질(amorphous)물질층갖는것하는수직구조의 질화물계 발광다이오드(vertical structured nitride-based light emitting device). [청구항 5] 제 2항에 있어서,발광구조체의 보호 및 열 발산체인 히트 씽크(heat sink)로 사용되는 지지기판(supporting substrate)은 기존의 일반적으로 사용되고 있는 실리콘(si) 기판이 아닌 실리콘 기판 상층부에 금속간화합물(intermetallic compound)인 실리사이드(silicide)가 형성되어 있는 실리콘(si), 알루미늄(al), 알루미늄 합금 또는 고용체(al-related alloy or solid solution), 구리(cu), 구리계 합금 또는 고용체(cu-related alloy or solid solution), 은(ag), 또는 은계 합금 또는 고용체(ag-related alloy or solid solution) 등을 비롯한 전기 및 열적 전도성이 우수한 금속, 합금, 또는 고용체사용하는수직구조의 질화물계 발광다이오드(vertical structured nitride-based light emitting device). [청구항 6] 제 2항에 있어서,반사성 금속인 알루미늄(al), 은(ag), 또는 로듐(rh)을 두껍게 단독으로 사용하거나, 이들 고반사성 금속을 모체로 하는 합금(alloy) 또는 고용체(solid solution), 상기한 고반사성 금속과 니켈(ni), 팔라듐(pd), 백금(pt), 아연(zn), 마그네슘(mg), 또는 금(au) 금속들과 이중, 또는 3중층으로 형성된 반사막을 사용하거나, 공지된 얇은 투명전도성 박막층인 투명전도성산화물(tco) 또는 천이금속계 투명전도성질화물(tcn)과 상기한 고반사성 금속을 순차적으로 접목한 구조를 이용한다. 특히 다른 고반사성 금속, 합금, 또는 고용체를 사용하는 것보다는 알루미늄(al) 금속, 합금, 또는 고용체를 우선적적용한수직구조의 질화물계 발광다이오드(vertical structured nitride-based light emitting device). [청구항 7] 제 2항에 있어서,투명성 오믹 커런트스프래드층으로 도입된 고투명전도성 박막층은 투명전도성산화물(tco) 또는 천이금속계 투명전도성질화물(tcn)을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 투명전도성산화물(tco)은 인듐(in), 주석(sn), 아연(zn), 갈륨(ga), 카드뮴(cd), 마그네슘(mg), 베릴륨(be), 은(ag), 몰리브덴(mo), 바나듐(v), 구리(cu), 이리듐(ir), 로듐(rh), 루세늄(ru), 텅스텐(w), 티타늄(ti), 탄탈륨(ta), 코발트(co), 니켈(ni), 망간(mn), 백금(pt), 팔라듐(pd), 알루미늄(al), 및 란탄(la) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(o)가 결합된 투명전도성 화합물과, 또한 천이금속계 투명전도성질화물(tcn)은 티타늄(ti), 텅스텐(w), 탄탈륨(ta), 바나듐(v), 크롬(cr), 지르코늄(zr), 니오븀(nb), 하프늄(hf), 레늄(re), 또는 몰리브덴늄(mo) 금속과 질소(n)가 결합된 투명전도성 화합물, 더 바람직하게는 n형 및 p형 질화물계 클래드층 상부에 적층되는 커런트스프레드층으로는 상기한 투명전도성 박막층과 n형 및 p형 질화물계 클래드층과의 질소(n2) 또는 산소(o2) 분위기에서 열처리시 새로운 투명전도성 박막을 형성할 수 있는금속성분들결합할수있는 것을특징으로 한 수직구조의 질화물계 발광다이오드(vertical structured nitride-based light emitting device). [청구항 8] 제 2항에 있어서,투명성 오믹 커런트스프래드층의 품질을 향상시키기 위해서 산소(o2), 질소(n2), 아르곤(ar), 또는 수소(h2) 등의 플라즈마(plasma)를 이용한 스퍼터링 증착(sputtering deposition)과 강한 레이저 빔을 에너지원으로 하는 레이저 증착(pulsed laser deposition : pld)방법을우선적이용하는것을특징으로 하는수직구조의 질화물계 발광다이오드(vertical structured nitride-based light emitting device). [청구항 9] 제 2항에 있어서,열처리 공정은 양질의 n형 및 p형 오믹컨택트층 형성과 표면 거칠기 및 포토닉크리스탈 효과를 도입하기 위한 것으로서, 반응기내에 질소(n2), 아르곤(ar), 헬륨(he), 산소(o2), 수소(h2), 공기(air), 또는 진공(vacuum) 중 적어도 한 조건에서 상온 내지 800도 이내에서 10초 내지 3시간 동안수행하는 것이 바람직하다.