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KR20130125871A - Flip-chip type light emitting device comprising magnetic layer and method for fabricating the same - Google Patents

Flip-chip type light emitting device comprising magnetic layer and method for fabricating the same Download PDF

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KR20130125871A
KR20130125871A KR1020120049443A KR20120049443A KR20130125871A KR 20130125871 A KR20130125871 A KR 20130125871A KR 1020120049443 A KR1020120049443 A KR 1020120049443A KR 20120049443 A KR20120049443 A KR 20120049443A KR 20130125871 A KR20130125871 A KR 20130125871A
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layer
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magnetic
conductive semiconductor
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박성주
김재준
강장원
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광주과학기술원
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Abstract

자성층을 구비한 플립칩형 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다. 플립칩형 발광소자는 투광성 기판 상에 순차 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 상에 각각 배치된 제1 전극 및 제2 전극; 및 제2 전극 상에 배치된 자성층을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극으로 직접 주입되는 전류에 의해 활성층에서 방출되는 광이 투광성 기판을 통해 출사되는 구조를 갖는다. 이에 따르면, 활성층에서 전자와 정공의 재결합 효율을 향상시킬 수 있으며, 외부에서 인가되는 전류는 자성층을 경유하지 않고 직접 전극으로 주입되므로 자기저항에 의한 오믹 특성 저하를 방지하고, 소자의 직렬저항을 감소시킬 수 있다.Provided is a flip chip type light emitting device having a magnetic layer and a method of manufacturing the same. A flip chip type light emitting device includes: a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer sequentially disposed on a light transmissive substrate; First and second electrodes disposed on the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively; And a magnetic layer disposed on the second electrode, and has a structure in which light emitted from the active layer is emitted through the light transmissive substrate by a current injected directly into the first electrode and the second electrode. According to this, the recombination efficiency of electrons and holes in the active layer can be improved, and the current applied from the outside is injected directly into the electrode without passing through the magnetic layer, thereby preventing deterioration of ohmic characteristics due to magnetic resistance and reducing the series resistance of the device. You can.

Description

자성층을 구비한 플립칩형 발광소자 및 그 제조방법{Flip-chip type light emitting device comprising magnetic layer and method for fabricating the same}Flip-chip type light emitting device comprising a magnetic layer and a method of manufacturing the same {Flip-chip type light emitting device comprising magnetic layer and method for fabricating the same}

본 발명은 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활성층 내부로 자기장을 인가하는 자성층을 구비한 플립칩형 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 a flip chip type light emitting device having a magnetic layer for applying a magnetic field into the active layer and a method of manufacturing the same.

발광소자는 p-n 접합 반도체의 특성을 이용하여 외부에서 인가된 전류에 의해 빛을 방출하는 소자로서, 낮은 소비전력, 긴 수명, 소형 경량화 및 친환경성 등의 장점을 바탕으로 각종 표시장치, 백라이트 광원 및 조명 등에 이상적인 발광원으로 주목받고 있다.A light emitting device emits light by an externally applied current using characteristics of a pn junction semiconductor, and is based on advantages such as low power consumption, long life, small size, light weight, and eco-friendliness. It is attracting attention as an ideal light emitting source for lighting.

이러한 발광소자는 일반적으로 유기금속화학증착법 등과 같은 증착 공정을 이용하여 기판에 수직한 방향으로 다층의 박막물질층(도핑된 반도체층 및 활성층을 포함)을 형성함으로써 제조된다. 또한 소자 내에 인가되는 전류의 방향은 상기 박막물질의 결정축 (001)방향과 같이 기판에 수직한 방향을 갖는다. 그러나 이러한 경우 전자에 비해 정공의 이동도(mobility)가 상대적으로 낮으므로 활성층에서 전자와 정공의 효과적인 재결합이 이루어지지 못하며, 결과적으로 발광소자가 나타내는 광 효율은 제한적일 수밖에 없다.Such a light emitting device is generally manufactured by forming a multilayer thin film material layer (including a doped semiconductor layer and an active layer) in a direction perpendicular to the substrate using a deposition process such as organometallic chemical vapor deposition. In addition, the direction of the current applied in the device has a direction perpendicular to the substrate, such as the crystal axis (001) direction of the thin film material. However, in this case, since the mobility of holes is relatively lower than that of electrons, effective recombination of electrons and holes is not performed in the active layer, and as a result, light efficiency of the light emitting device is limited.

이러한 문제를 개선하기 위한 노력의 일환으로 발광소자 내부에 전자차단층(electron blocking layer, EBL)을 삽입하거나 표면플라즈몬 공명현상을 이용하여 내부 양자효율을 개선하려는 등의 노력을 하고 있다. 그러나 이러한 방법들에 비하여 보다 간단하고 저렴한 비용으로 발광소자의 내부 양자효율을 효과적으로 증가시킬 필요가 있다.In an effort to solve such a problem, efforts have been made to insert an electron blocking layer (EBL) into the light emitting device or to improve internal quantum efficiency using surface plasmon resonance. However, there is a need to effectively increase the internal quantum efficiency of the light emitting device at a simpler and lower cost than these methods.

한국공개특허 제10-2010-0092116호Korean Patent Publication No. 10-2010-0092116

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 소자 내에 자성층을 구비하는 발광효율이 향상된 플립칩형 발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a flip-chip type light emitting device having improved luminous efficiency having a magnetic layer in the device and a method of manufacturing the same.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은 자성층을 구비한 플립칩형 발광소자를 제공한다.In order to solve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a flip chip type light emitting device having a magnetic layer.

상기 발광소자는 투광성 기판; 상기 투광성 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 상기 제1 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록 순차 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 부분 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 각각 배치된 제1 전극 및 제2 전극; 및 상기 제2 전극 상에 상기 제2 전극의 일부가 노출되도록 배치된 자성층을 포함하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로 직접 주입되는 전류에 의해 상기 활성층에서 방출되는 광이 상기 투광성 기판을 통해 출사되는 구조를 가진다.The light emitting device is a light transmissive substrate; A first conductivity type semiconductor layer disposed on the light transmissive substrate; An active layer and a second conductive semiconductor layer sequentially disposed to expose a portion of the first conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor layer; First and second electrodes disposed on the exposed portion of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively; And a magnetic layer disposed to expose a portion of the second electrode on the second electrode, wherein light emitted from the active layer by the current injected directly into the first electrode and the second electrode receives the light-transmitting substrate. It has a structure that is emitted through.

상기 제2 전극은 상기 자성층에 형성된 콘택홀을 통해 노출될 수 있다. 상기 제2 전극은 반사형 오믹 전극일 수 있으며, Ag, Al, Rh 및 이들의 2 이상의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.The second electrode may be exposed through a contact hole formed in the magnetic layer. The second electrode may be a reflective ohmic electrode, and may include at least one metal of Ag, Al, Rh, and two or more alloys thereof.

상기 자성층은 상기 투광성 기판에 수직 또는 수평한 자화 방향을 가질 수 있으며, Co, Fe, Ni, Nd 및 이들의 2 이상의 합금 중에서 중 적어도 어느 하나의 강자성 물질을 포함할 수 있다.The magnetic layer may have a magnetization direction perpendicular to or horizontal to the light transmissive substrate, and may include at least one ferromagnetic material among Co, Fe, Ni, Nd, and two or more alloys thereof.

상기 제1 및 제2 전극은 각각 제1 및 제2 도전성 범프에 의해 서브마운트 기판에 전기적으로 접속될 수 있다.The first and second electrodes may be electrically connected to the submount substrate by first and second conductive bumps, respectively.

한편, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 적어도 하나는 자성 물질을 포함할 수 있으며, 상기 자성 물질은 상기 기판에 수직 또는 수평한 자화 방향을 가질 수 있다.Meanwhile, at least one of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer may include a magnetic material, and the magnetic material may have a magnetization direction perpendicular or horizontal to the substrate.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면은 자성층을 구비한 플립칩형 발광소자의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, another aspect of the present invention provides a method of manufacturing a flip chip type light emitting device having a magnetic layer.

상기 방법은 투광성 기판 상에 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 상기 제1 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차 형성하는 단계; 상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 부분 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 상기 제2 전극의 일부가 노출되도록 자성층을 형성하는 단계를 포함한다.The method includes forming a first conductivity type semiconductor layer on a light transmissive substrate; Sequentially forming an active layer and a second conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor layer to expose a portion of the first conductive semiconductor layer; Forming a first electrode and a second electrode on the exposed portion of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively; And forming a magnetic layer on the second electrode such that a portion of the second electrode is exposed.

상기 자성층을 형성하는 단계는 상기 제2 전극 상에 제2 전극의 상면을 덮도록 자성박막을 증착한 후, 상기 자성박막에 콘택홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 콘택홀을 형성하는 단계는 습식 식각에 의해 수행할 수 있다.The forming of the magnetic layer may include depositing a magnetic thin film on the second electrode to cover the top surface of the second electrode, and then forming a contact hole in the magnetic thin film. The step can be performed by wet etching.

또한, 상기 자성층을 형성하는 단계는 상기 투광성 기판에 수직 또는 수평한 방향으로 외부 자기장을 인가하여 상기 자성층을 자화 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the forming of the magnetic layer may include magnetizing heat treatment of the magnetic layer by applying an external magnetic field in a vertical or horizontal direction to the translucent substrate.

한편, 상기 방법은 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 적어도 한 층을 형성하는 단계에서 자성 물질을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the method may further include adding a magnetic material in the step of forming at least one of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 발광소자의 전극 상에 자성층을 형성함으로써 활성층에서 전자와 정공의 재결합 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 외부에서 인가되는 전류는 자성층을 경유하지 않고 직접 전극으로 주입되므로 자기저항에 의한 오믹 특성 저하를 방지하고, 소자의 직렬저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 자성층에 형성된 콘택홀을 이용하여 플립칩 본딩에 사용되는 도전성 범프을 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention as described above, by forming a magnetic layer on the electrode of the light emitting device it is possible to improve the recombination efficiency of electrons and holes in the active layer. In addition, since the current applied from the outside is directly injected into the electrode without passing through the magnetic layer, it is possible to prevent deterioration of the ohmic characteristics due to the magnetic resistance and to reduce the series resistance of the device. In addition, there is an advantage in that the conductive bumps used for flip chip bonding can be easily formed using the contact holes formed in the magnetic layer.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1a 내지 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a 및 2b는 자성층에 콘택홀을 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 발광 구조체에 자기장(B)이 인가된 경우 전자(e)와 정공(h)의 이동 경로를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 플립칩형 발광소자가 도전성 패드가 형성된 서브마운트 기판에 실장된 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 실험예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 발광소자의 광 출력 특성을 나타낸 그래프이다.
1A through 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flip chip light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.
2A and 2B are cross-sectional views illustrating a process of forming a contact hole in a magnetic layer.
FIG. 3 schematically illustrates a movement path of electrons e and holes h when a magnetic field B is applied to the light emitting structure.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a flip chip type light emitting device according to the present invention mounted on a submount substrate on which a conductive pad is formed.
5 is a graph showing light output characteristics of light emitting devices manufactured according to Experimental Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms and includes all equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 위쪽, 상(부), 상면 등의 방향적인 표현은 그 기준에 따라 아래쪽, 하(부), 하면 등의 의미로 이해될 수 있다. 즉, 공간적인 방향의 표현은 상대적인 방향으로 이해되어야 하며 절대적인 방향을 의미하는 것으로 한정 해석되어서는 안된다. 또한, "제1", "제2" 또는 "제3" 등의 용어는 구성요소들에 어떠한 한정을 가하려는 것이 아니라, 구성요소들을 구별하기 위해 사용되는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a layer is referred to herein as being "on" another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. In the present specification, directional expressions of the upper side, upper side, upper side, and the like can be understood as meaning lower, lower, lower, and the like according to the standard. That is, the expression of the spatial direction should be understood as a relative direction and should not be construed as limiting the absolute direction. Also, it is to be understood that the terms “first”, “second” or “third” are used to distinguish between elements, rather than to impose any limitation on the elements.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장 또는 축소된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In the drawings, the thicknesses of the layers and regions may be exaggerated or reduced for clarity. Like numbers refer to like elements throughout.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1a 내지 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩형 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A through 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flip chip light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 투광성 기판(100) 상에 순차 배치된 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120) 및 제2 도전형 반도층(130)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, the first conductive semiconductor layer 110, the active layer 120, and the second conductive semiconductor layer 130 are sequentially formed on the light transmissive substrate 100.

상기 투광성 기판(100)은 발광소자를 제조하거나 제조된 발광소자를 지지하는 기초가 되는 구조체로서, 적어도 가시광 영역에서 광 투과가 가능한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 투광성 기판(100)은 사파이어 기판, ZnO 기판, GaN 기판, SiC 기판, LiAl2O3 기판 등일 수 있으며, 바람직하게는 사파이어 기판일 수 있다.The light transmissive substrate 100 is a structure that serves as a basis for manufacturing a light emitting device or supporting a manufactured light emitting device, and may be made of a material capable of transmitting light in at least the visible light region. The light transmissive substrate 100 may be a sapphire substrate, a ZnO substrate, a GaN substrate, a SiC substrate, a LiAl 2 O 3 substrate, or the like, and preferably a sapphire substrate.

상기 제1 도전형 반도체층(110) 및 상기 제2 도전형 반도체층(130)은 각각 p형 및 n형으로(또는 그 반대로) 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체는 GaN, AlxGa1 - xN (0≤x≤1) 또는 AlxInyGazN (x+y+z=1, 0≤x, y, z≤1)일 수 있으며, 상기 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체는 ZnO 또는 MgxZnyCdZO (x+y+z=1, 0≤x, y, z≤1)일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.The first conductivity type semiconductor layer 110 and the second conductivity type semiconductor layer 130 may be a group III-V compound semiconductor or a group II-VI compound semiconductor doped with p-type and n-type (or vice versa), respectively. It may include. The III-V compound semiconductor may be formed of GaN, Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x ≦ 1) or Al x In y Ga z N (x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1 ), And the group II-VI compound semiconductor may be ZnO or Mg x Zn y Cd Z O (x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1). However, the present invention is not limited thereto.

한편, 투광성 기판(100) 상에 제1 도전형 반도체층(110)을 에피 성장(epitaxial growth)시키는 경우, 투광성 기판(100)과 제1 도전형 반도체층(110)의 격자 상수의 차이에 따른 격자 부정합을 최소화하기 위하여, 제1 도전형 반도체층(110)을 성장시키기 전에 버퍼층(미도시)을 먼저 성장시킬 수 있다. 예를 들어, 투광성 기판(100)인 사파이어 기판 상에 제1 도전형 반도체층(110)으로 p형 GaN층을 형성하는 경우, 사파이어 기판과 p형 GaN층 사이에 비도핑(undoped) GaN층을 소정의 두께로 형성하여 결함 밀도를 감소시킬 수 있다.On the other hand, when epitaxial growth of the first conductivity-type semiconductor layer 110 on the light transmissive substrate 100, according to the difference in the lattice constant of the light-transmissive substrate 100 and the first conductivity-type semiconductor layer 110 In order to minimize the lattice mismatch, the buffer layer (not shown) may be first grown before the first conductivity-type semiconductor layer 110 is grown. For example, when the p-type GaN layer is formed of the first conductive semiconductor layer 110 on the sapphire substrate, which is the light transmissive substrate 100, an undoped GaN layer is formed between the sapphire substrate and the p-type GaN layer. It can be formed to a predetermined thickness to reduce the defect density.

상기 활성층(120)은 제1 및 제2 도전형 반도체층들(110, 130)로부터 주입된 전자와 정공이 결합되어 빛이 생성되는 영역으로서, 양자점(quantum dot) 구조 또는 다중양자우물(multiple quantum well, MQW) 구조를 가질 수 있다. 상기 활성층(120)이 다중양자우물 구조를 갖는 경우, 우물층 및 장벽층은 각각 InGaN 및 GaN을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 요구되는 발광파장에 따라 다양한 물질들을 사용할 수 있다.The active layer 120 is a region where light is generated by combining electrons and holes injected from the first and second conductivity-type semiconductor layers 110 and 130, and may include a quantum dot structure or a multiple quantum well. well, MQW) structure. When the active layer 120 has a multi-quantum well structure, the well layer and the barrier layer may include InGaN and GaN, respectively. However, the present invention is not limited thereto, and various materials may be used according to the emission wavelength required.

상기 도전형 반도체층들(110, 130) 및 상기 활성층(120)은 유기금속화학증착법(MOCVD), 분자선에피택시법(MBE), 수소화물 기상 성장법(HVPE) 등 공지된 다양한 증착 및 성장 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The conductive semiconductor layers 110 and 130 and the active layer 120 have various known deposition and growth methods such as organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE), and hydride vapor deposition (HVPE). It can be formed using.

본 실시예에서 상기 활성층(120) 및 상기 제2 도전형 반도체층(130)은 상기 제1 도전형 반도체층(110) 상에서 제1 도전형 반도체층(110)의 일부가 노출되도록 형성된다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(110) 상에 활성층(120) 및 제2 도전형 반도체층(130)을 순차로 성장시킨 후, 제2 도전형 반도체층(130) 및 활성층(120)을 메사 식각(mesa etching)하여 제1 도전형 반도체층(110)의 일부가 드러나도록 할 수 있다. 이때, 제1 도전형 반도체층(110)의 확실한 노출을 위해 제1 도전형 반도체층(110)의 상부까지 더 식각할 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the active layer 120 and the second conductive semiconductor layer 130 are formed to expose a portion of the first conductive semiconductor layer 110 on the first conductive semiconductor layer 110. For example, after the active layer 120 and the second conductive semiconductor layer 130 are sequentially grown on the first conductive semiconductor layer 110, the second conductive semiconductor layer 130 and the active layer 120 are sequentially grown. Mesa etching may be used to expose a portion of the first conductivity-type semiconductor layer 110. In this case, in order to reliably expose the first conductive semiconductor layer 110, the first conductive semiconductor layer 110 may be further etched.

도 1b를 참조하면, 상기 제2 도전형 반도체층(130) 상에 제2 전극(150)을 형성한다. 상기 제2 전극(150)은 제2 도전형 반도체층(130)과 오믹 접촉을 형성하는 동시에 높은 반사율을 갖는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제2 전극(150)을 반사형 오믹 전극으로 형성함으로써 전류의 주입을 용이하게 할 수 있으며, 활성층(120)에서 생성되는 광을 투광성 기판(100) 방향으로 반사시킬 수 있으므로 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 1B, a second electrode 150 is formed on the second conductive semiconductor layer 130. The second electrode 150 may be formed of a material having high reflectance while forming ohmic contact with the second conductivity-type semiconductor layer 130. By forming the second electrode 150 as a reflective ohmic electrode, injection of current can be facilitated, and light generated in the active layer 120 can be reflected toward the light transmissive substrate 100, thereby improving light extraction efficiency. You can.

상기 제2 전극(150)은 예를 들어, Ni, Ag, Au, Al, Rh 및 이들의 2 이상의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 제2 전극(150)은 각 층이 서로 다른 물질 또는 조성을 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제2 전극(150)은 Ni/Ag가 순차적으로 적층된 구조를 포함하는 반사형 오믹 전극일 수 있다.The second electrode 150 may include, for example, at least one metal of Ni, Ag, Au, Al, Rh, and two or more alloys thereof. In addition, the second electrode 150 may have a multilayer structure in which each layer includes a different material or composition. For example, the second electrode 150 may be a reflective ohmic electrode including a structure in which Ni / Ag is sequentially stacked.

상기 제2 전극(150) 상에는 제2 전극(150)의 일부가 노출되도록 자성층(200)을 형성한다. 상기 자성층(200)은 제2 전극(150)보다 작은 너비(투광성 기판(100)에 평행한 방향으로 측정된 길이)를 갖는 박막형태로 형성되어 제2 전극(150)의 일부를 노출시키거나, 도 1c에 도시된 바와 같이 자성층(200)에 형성된 콘택홀(H)을 통해 제2 전극(150)의 일부를 노출시킬 수 있다. 본 실시예에서는 자성층(200)에 콘택홀(H)을 형성한 경우를 기준으로 설명한다.The magnetic layer 200 is formed on the second electrode 150 to expose a portion of the second electrode 150. The magnetic layer 200 is formed in a thin film form having a width smaller than the second electrode 150 (length measured in a direction parallel to the transparent substrate 100) to expose a portion of the second electrode 150, As illustrated in FIG. 1C, a portion of the second electrode 150 may be exposed through the contact hole H formed in the magnetic layer 200. In the present exemplary embodiment, the contact hole H is formed in the magnetic layer 200.

상기 콘택홀(H)은 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 및 포토리소그래피를 이용하여 자성박막(200') 상에 콘택홀 마스크(M)를 형성한 후(도 2a 참조), 상기 마스크(M)를 통해 자성박막(200')을 식각함으로써 형성할 수 있다(도 2b 참조). 상기 자성박막(200')을 식각하는 과정은 습식 또는 건식 식각법을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 습식 식각을 이용할 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the contact hole H is formed by forming a contact hole mask M on the magnetic thin film 200 ′ using photoresist and photolithography (see FIG. 2A). The magnetic thin film 200 'may be etched through the mask M (see FIG. 2B). The etching of the magnetic thin film 200 ′ may be performed using a wet or dry etching method, and preferably, wet etching may be used.

상기 제2 전극(150)은 상기 콘택홀(H)을 통해 외부 단자와 전기적으로 접속된다. 구체적으로는, 후술하는 바와 같이 콘택홀(H)에 형성된 도전성 범프를 통해 제2 전극(150)이 서브마운트 기판에 전기적으로 연결된다. 따라서, 자성층(200)에 구비된 콘택홀(H)은 도전성 범프가 형성되는 영역을 제공할 수 있으며, 범프 재료의 확산을 방지할 수 있으므로 공정상 용이성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.The second electrode 150 is electrically connected to an external terminal through the contact hole H. Specifically, as described later, the second electrode 150 is electrically connected to the submount substrate through the conductive bumps formed in the contact holes H. Therefore, the contact hole H provided in the magnetic layer 200 may provide a region in which the conductive bumps are formed, and may prevent diffusion of the bump material, thereby improving process ease and stability.

다만, 상기 자성층(200)은 상술한 구조에 한정되지 아니하며, 그 하부에 위치하는 제2 전극(150)의 일부를 노출시킬 수 있다면 다른 형태의 구조로 형성되는 것을 배제하는 것이 아니다.However, the magnetic layer 200 is not limited to the above-described structure, and the magnetic layer 200 is not excluded from being formed in another structure if it is possible to expose a part of the second electrode 150 located below.

상기 자성층(200)이 형성된 소자에 자기장이 인가되는 경우 자기저항(magnetoresistence)으로 인해 소자를 구성하는 물질층들의 전기저항이 변할 수 있다. 이에 따라 오믹 특성이 저하될 수 있으므로, 만일 외부에서 인가되는 전류가 자성층(200)을 경유하여 소자 내부로 주입되는 경우에는 캐리어(전자 또는 정공)의 주입 효율이 감소하는 문제가 발생한다.When a magnetic field is applied to the device on which the magnetic layer 200 is formed, the electrical resistance of the material layers constituting the device may change due to magnetoresistence. As a result, the ohmic characteristics may be deteriorated, and thus, when an external current is injected into the device via the magnetic layer 200, a problem of reducing the injection efficiency of the carrier (electron or hole) may occur.

그러나 본 실시예에 따르면, 소정 크기로 노출된 제2 전극(150)의 부분을 외부 회로에 전기적으로 접속하고, 외부에서 인가되는 전류가 자성층(200)을 경유하지 않고 직접 소자 내부로 주입되도록 함으로써 자기저항에 의한 특성 저하를 방지할 수 있다. 이는 자성층(200) 및 제2 전극(150) 간의 직렬저항을 감소시킬 수 있으므로 발광소자의 전기적 특성을 보다 향상시킬 수 있다.However, according to the present exemplary embodiment, the portion of the second electrode 150 exposed to a predetermined size is electrically connected to an external circuit, and the current applied from the outside is directly injected into the device without passing through the magnetic layer 200. The characteristic deterioration by a magnetoresistance can be prevented. This can reduce the series resistance between the magnetic layer 200 and the second electrode 150 can further improve the electrical characteristics of the light emitting device.

상기 자성층(200)은 Co, Fe, Ni, Nd 및 이들의 2 이상의 합금 중 적어도 어느 하나의 강자성 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 자성층(200)은 적어도 하나의 강자성 물질을 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, Ni/Co가 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.The magnetic layer 200 may include, but is not limited to, at least one ferromagnetic material of Co, Fe, Ni, Nd, or two or more alloys thereof. In addition, the magnetic layer 200 may have a multi-layered structure including at least one ferromagnetic material. For example, the magnetic layer 200 may have a structure in which Ni / Co are sequentially stacked.

또한, 상기 제2 전극(150)과 상기 자성층(200) 사이에는 다른 기능층(미도시)이 단층 또는 다층 구조로 더 포함될 수 있다. 상기 기능층은 제2 전극(150)과 자성층(200)의 용이한 접착을 위한 접착층일 수 있다. 또한, 상기 기능층은 자성층(200)을 습식 식각하는 과정에서 그 하부에 위치하는 제2 전극(150)의 손상을 방지하기 위한 식각 정지층일 수 있다. 상기 접착층은 Ni, Ti 또는 Ta을 포함할 수 있으며, 상기 식각 정지층은 Au을 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, another functional layer (not shown) may be further included as a single layer or a multilayer structure between the second electrode 150 and the magnetic layer 200. The functional layer may be an adhesive layer for easy adhesion between the second electrode 150 and the magnetic layer 200. In addition, the functional layer may be an etch stop layer for preventing damage to the second electrode 150 disposed below the wet layer in the process of wet etching the magnetic layer 200. The adhesive layer may include Ni, Ti, or Ta, and the etch stop layer may include Au. However, it is not limited thereto.

한편, 상기 자성층(200)은 그 자화 방향이 균일한 방향성을 갖도록 정렬될 수 있다. 상기 자화 방향은 상기 투광성 기판(100)에 수직 방향이거나 수평 방향이거나 또는 소정의 각도를 갖는 방향일 수 있으며, 바람직하게는 투광성 기판(100)에 수직 또는 수평한 방향일 수 있다. 자성층(200)의 자화 방향은 소정의 조건에서 자성층(200)을 자화 열처리함으로써 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(150) 상에 자성층(200)을 형성한 후, 투광성 기판(100)에 수직(또는 수평)한 방향으로 외부 자기장을 인가한 상태에서 상기 자성층(200)을 자화 열처리함으로써, 자성층(200)의 자화 방향을 투광성 기판(100)에 수직(또는 수평)하게 정렬시킬 수 있다. 상기 열처리 온도는 상온 내지 430℃, 바람직하게는 100℃ 내지 360℃일 수 있다.On the other hand, the magnetic layer 200 may be aligned so that the magnetization direction has a uniform direction. The magnetization direction may be a direction perpendicular to the light transmissive substrate 100, a horizontal direction, or a direction having a predetermined angle, and preferably, a direction perpendicular or horizontal to the light transmissive substrate 100. The magnetization direction of the magnetic layer 200 may be formed by magnetizing heat treatment of the magnetic layer 200 under predetermined conditions. For example, after the magnetic layer 200 is formed on the second electrode 150, the magnetic layer 200 is magnetized in a state in which an external magnetic field is applied in a direction perpendicular (or horizontal) to the translucent substrate 100. By the heat treatment, the magnetization direction of the magnetic layer 200 can be aligned vertically (or horizontally) with the light transmissive substrate 100. The heat treatment temperature may be from room temperature to 430 ℃, preferably 100 ℃ to 360 ℃.

한편, 상기 자화 열처리는 자성층(200)을 형성한 후뿐만 아니라 자성층(200)을 형성하는 과정 중에서 일체로 수행될 수 있다. 즉, 제2 전극(150) 상에 자성 물질을 증착하는 과정에서 외부 자기장을 인가하는 경우, 자성층(200)의 형성과 동시에 자성층(200)의 자화 방향을 외부 자기장이 인가된 방향으로 정렬시킬 수 있다.Meanwhile, the magnetization heat treatment may be performed integrally in the process of forming the magnetic layer 200 as well as after forming the magnetic layer 200. That is, when an external magnetic field is applied in the process of depositing a magnetic material on the second electrode 150, the magnetization direction of the magnetic layer 200 may be aligned with the direction in which the external magnetic field is applied simultaneously with the formation of the magnetic layer 200. have.

상기 투광성 기판(100) 상에, 예를 들어, 수직한 방향([001] 방향)으로 자기장이 인가된 경우, 소자 내로 주입된 전자 및 정공이 로렌츠 힘(Lorentz force)을 받게 되므로 캐리어(전자 또는 정공)의 이동 경로는 투광성 기판(100)에 평행한 방향으로의 국소화(localization)가 일어나게 된다. 도 3은 n형 반도체층(310), 활성층(320) 및 p형 반도체층(330)으로 이루어진 발광 구조체에 자기장(B)이 인가된 경우 전자(e)와 정공(h)의 이동 경로를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 구조체에 수직한 방향으로 자기장(B)이 인가되는 경우, 로렌츠 힘에 의해 활성층(320) 내 캐리어(전자 및 정공)의 진행경로가 길어지는 것을 알 수 있으며, 이는 활성층(3200) 내에 캐리어가 존재할 확률을 증가시키므로 더 많은 전자(e)와 정공(h)이 활성층(320)에서 결합될 수 있다. 따라서, 전자(e)와 정공(h)이 효율적으로 재결합 발광(L)에 참여할 수 있으므로 광 효율이 향상될 수 있다.When a magnetic field is applied to the light-transmitting substrate 100 in, for example, a vertical direction ([001] direction), electrons and holes injected into the device are subjected to a Lorentz force, so that carriers (electrons or The movement path of the hole) is localized in a direction parallel to the light transmissive substrate 100. 3 is a schematic diagram illustrating a movement path of electrons e and holes h when a magnetic field B is applied to a light emitting structure including an n-type semiconductor layer 310, an active layer 320, and a p-type semiconductor layer 330. It is shown as. As shown in FIG. 3, when the magnetic field B is applied in a direction perpendicular to the light emitting structure, it can be seen that the traveling path of the carriers (electrons and holes) in the active layer 320 is long due to the Lorentz force. This increases the probability that carriers exist in the active layer 3200, so that more electrons e and holes h may be combined in the active layer 320. Therefore, the electron (e) and the hole (h) can effectively participate in the recombination light emission (L), the light efficiency can be improved.

도 1d를 참조하면, 제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(110)의 노출된 부분에 형성된다. 상기 제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(110)과 오믹 접촉을 형성하는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하며, 예를 들어, Cr/Au가 순차적으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1D, the first electrode 140 is formed on the exposed portion of the first conductivity type semiconductor layer 110. The first electrode 140 may be made of a metal forming ohmic contact with the first conductivity-type semiconductor layer 110. For example, the first electrode 140 may include a structure in which Cr / Au is sequentially stacked. However, it is not limited thereto.

한편, 본 실시예에서는 제2 전극(150) 및 자성층(140)을 형성한 후에 제1 전극(140)을 형성하는 순서로 설명하였으나, 이러한 순서는 공정상의 편의를 위해 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(140)을 제2 전극(150)보다 먼저 형성하거나, 제2 전극(150)을 형성한 후 자성층(200)을 형성하기 전에 제1 전극(140)을 형성할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 있어서 어느 한 층이 다른 층과 구조적으로 연관된 것이 아니라면, 각 층들을 제조하는 순서는 임의로 변경될 수 있으며 특정 제조 순서에 제한되는 것이 아니다.In the present embodiment, the first electrode 140 is formed after forming the second electrode 150 and the magnetic layer 140, but the order may be variously changed for convenience of the process. For example, the first electrode 140 may be formed before the second electrode 150 or the first electrode 140 may be formed after the second electrode 150 is formed but before the magnetic layer 200 is formed. have. Thus, in the present invention, unless one layer is structurally associated with another layer, the order of manufacturing each layer may be arbitrarily changed and is not limited to a specific manufacturing order.

상술한 전극들(140, 150) 및 자성층(200)은 전자빔 증착법(e-beam evaporation), 스퍼터링법(sputtering), 열 증착법(thermal evaporation), 펄스 레이저 증착법(pulsed laser deposition), 레이저 분자빔 증착법(laser molecular beam epitaxy) 등 공지된 다양한 증착 방법을 통해 형성할 수 있다.The electrodes 140 and 150 and the magnetic layer 200 may be formed by e-beam evaporation, sputtering, thermal evaporation, pulsed laser deposition, and laser molecular beam deposition. It can be formed through various known deposition methods such as laser molecular beam epitaxy.

또한, 도 1d에 도시된 발광소자에서 상기 제1 도전형 반도체층(110) 및 상기 제2 도전형 반도체층(130) 중 적어도 하나는 자성 물질을 포함하는 자성 반도체층일 수 있다. 즉, 상기 자성층(200) 뿐만 아니라 제1 및 제2 도전형 반도체층(110, 130) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 자성 물질이 포함될 수 있다. 이때, 도전형 반도체층(110, 130)에 포함된 자성 물질은 자성층(200)에 포함된 자성 물질과 같거나 다를 수 있다.In addition, in the light emitting device illustrated in FIG. 1D, at least one of the first conductive semiconductor layer 110 and the second conductive semiconductor layer 130 may be a magnetic semiconductor layer including a magnetic material. That is, the magnetic material may be included in any one or both of the first and second conductivity-type semiconductor layers 110 and 130 as well as the magnetic layer 200. In this case, the magnetic material included in the conductive semiconductor layers 110 and 130 may be the same as or different from the magnetic material included in the magnetic layer 200.

상기 자성 물질은 도전형 반도체층(110, 130)을 형성하는 단계에서 첨가될 수 있다. 예를 들어, n형 반도체층을 자성 반도체층으로 구성하는 경우, n형 반도체층을 형성하는 과정에서 n형 도펀트와 함께 자성 물질을 첨가하여 n형 반도체층을 자기적 성질을 갖는 묽은 자성 반도체(dilute magnetic semiconduntor, DMS)층으로 형성할 수 있다.The magnetic material may be added in forming the conductive semiconductor layers 110 and 130. For example, when the n-type semiconductor layer is formed of a magnetic semiconductor layer, a thin magnetic semiconductor having magnetic properties may be formed by adding a magnetic material together with an n-type dopant in the process of forming the n-type semiconductor layer ( dilute magnetic semiconduntor (DMS) layer.

또한, 상기 자성 반도체층은 자성층(200)의 경우와 마찬가지로 자화 열처리를 통해 투광성 기판(100)에 소정의 자화 방향을 갖도록 정렬시킬 수 있다. 상기 자성 반도체층의 자화 방향은 자성층(200)의 자화 방향과 같거나 다를 수 있다. 다만, 바람직하게는 자성 반도체층은 자성층(200)과 동일한 자화 방향을 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 자성 반도체층 및 자성층(200)은 모두 투광성 기판(100)에 수직 또는 수평한 자화 방향을 가질 수 있다.
In addition, as in the case of the magnetic layer 200, the magnetic semiconductor layer may be aligned to have a predetermined magnetization direction on the transparent substrate 100 through magnetization heat treatment. The magnetization direction of the magnetic semiconductor layer may be the same as or different from the magnetization direction of the magnetic layer 200. However, preferably, the magnetic semiconductor layer may have the same magnetization direction as that of the magnetic layer 200, and more preferably, both the magnetic semiconductor layer and the magnetic layer 200 may have a magnetization direction perpendicular or horizontal to the light transmissive substrate 100. Can be.

도 4는 본 발명에 따른 발광소자가 도전성 패드가 형성된 서브마운트 기판에 실장된 모습을 개략적으로 나타낸 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of a light emitting device mounted on a submount substrate on which conductive pads are formed.

도 4를 참조하면, 본 발명의 발광소자는 투광성 기판(100) 상에 순차 배치된 제1 도전형 반도체층(110), 활성층(120), 제2 도전형 반도체층(130), 제2 전극(150) 및 자성층(200)을 포함하고, 메사 구조에 의해 노출된 상기 제1 도전형 반도체층(110)의 부분에 제1 전극(140)이 배치된다.Referring to FIG. 4, in the light emitting device of the present invention, the first conductive semiconductor layer 110, the active layer 120, the second conductive semiconductor layer 130, and the second electrode are sequentially disposed on the light transmissive substrate 100. The first electrode 140 is disposed on the portion of the first conductivity-type semiconductor layer 110 including the 150 and the magnetic layer 200 and exposed by the mesa structure.

상기 발광소자는 서브마운트 기판(400) 상에 플립칩 본딩에 의해 결합되며, 구체적으로는 상기 제1 및 제2 전극(140, 150)이 제1 및 제2 도전성 범프(160, 170)에 의해 서브마운트 기판(400)의 도전성 패드(420, 430)에 각각 전기적으로 접속된다.The light emitting device is coupled to the submount substrate 400 by flip chip bonding. Specifically, the first and second electrodes 140 and 150 are connected to each other by the first and second conductive bumps 160 and 170. It is electrically connected to the conductive pads 420 and 430 of the submount substrate 400, respectively.

상기 도전성 범프(160, 170)는 Pb, Sn, Cu, Zn, Au, Ag, Ni, Ti 및 이들의 2 이상의 합금을 포함할 수 있다. 상기 서브마운트 기판(400)은 Si 및 SiC와 같은 반도체 기판, AlN과 같은 부도체 기판 또는 금속 기판을 사용할 수 있으며, 특히 방열 특성이 우수한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 도전성 패드(420, 430)는 Cu, Al, Ag, W, Pt, Ti, Zn, Ni 및 이들의 2 이상의 합금을 포함할 수 있으며, 서로 다른 물질로 이루어진 다층 구조를 가질 수 있다.The conductive bumps 160 and 170 may include Pb, Sn, Cu, Zn, Au, Ag, Ni, Ti, and two or more alloys thereof. The submount substrate 400 may use a semiconductor substrate such as Si and SiC, an insulator substrate such as AlN, or a metal substrate, and is preferably made of a material having excellent heat dissipation characteristics. The conductive pads 420 and 430 may include Cu, Al, Ag, W, Pt, Ti, Zn, Ni, and two or more alloys thereof, and may have a multilayer structure made of different materials.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전성 범프(170)는 자성층(200)에 구비된 콘택홀을 통해 제2 전극(150)과 접촉된다. 이 경우, 상기 자성층(200)은 제2 도전성 범프(170)가 형성되는 구조적 공간을 제공할 수 있으며, 범프 재료의 확산을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4, the second conductive bumps 170 are in contact with the second electrode 150 through contact holes provided in the magnetic layer 200. In this case, the magnetic layer 200 may provide a structural space in which the second conductive bumps 170 are formed, and may prevent diffusion of the bump material.

상기 도전성 패드(420, 430)에서 인가된 전류는 제1 및 제2 도전성 범프(160, 170)를 통해 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(110, 150)으로 주입되고, 활성층(130)에서는 전자와 정공의 재결합에 의해 발광이 일어난다. 이 과정에서 적어도 자성층(200)에 의해 형성된 자기장은 로렌츠의 힘에 의해 소자 내부의 전자 및 정공의 이동 경로가 길어지도록 변화시키며, 이에 따라 실질적으로 활성층(130) 내에 전자 및 정공이 존재할 확률을 증가시켜 발광 재결합 효율을 향상시킨다. 생성된 빛은 투광성 기판(100)을 통해 출사되며, 소자에서 발생하는 열은 도전성 범프(160, 170)를 통해 전달되어 서브마운트 기판(400)에서 방출될 수 있다.
Currents applied from the conductive pads 420 and 430 are injected into the first and second conductive semiconductor layers 110 and 150 through the first and second conductive bumps 160 and 170, respectively, and the active layer 130. In, light emission is caused by recombination of electrons and holes. In this process, at least the magnetic field formed by the magnetic layer 200 changes so that the movement path of electrons and holes in the device is lengthened by the force of Lorentz, thereby substantially increasing the probability that electrons and holes exist in the active layer 130. To improve the efficiency of light recombination. The generated light is emitted through the light transmissive substrate 100, and heat generated in the device may be transmitted through the conductive bumps 160 and 170 to be emitted from the submount substrate 400.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred examples for the understanding of the present invention will be described. It should be understood, however, that the following examples are intended to aid in the understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실험예 1><Experimental Example 1>

1. 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용하여 양면 연마된 사파이어 기판에 비도핑 GaN층, n-GaN층, 다중양자우물층 및 p-GaN층을 순차적으로 성장시킨 후, p-GaN층 위에 포토레지스트를 이용하여 메사 패턴을 형성하고, p-GaN층에서부터 n-GaN층의 일부가 드러날 때까지 이온결합플라즈마(ICP)(식각 가스: Cl2/H2/CH4/Ar)를 이용하여 메사 식각 공정을 수행하였다.1. An undoped GaN layer, an n-GaN layer, a multi-quantum well layer, and a p-GaN layer are sequentially grown on a double-side polished sapphire substrate by organometallic chemical vapor deposition (MOCVD), and then the photo on the p-GaN layer. A mesa pattern is formed using a resist, and a mesa is formed using an ion-bonded plasma (ICP) (etch gas: Cl 2 / H 2 / CH 4 / Ar) until a part of the n-GaN layer is exposed from the p-GaN layer. An etching process was performed.

2. p-GaN층 위에 전자빔 증착법을 이용하여 Ni/Ag/Ni(5nm/120nm/2nm)을 순차적으로 증착한 후, O2 가스 유량 50 sccm 분위기에서 500℃로 1분간 급속 열처리하여 반사형 p-오믹 전극을 형성하였다.2. After sequentially depositing Ni / Ag / Ni (5 nm / 120 nm / 2 nm) on the p-GaN layer by using an electron beam deposition method, it was rapidly heat-treated at 500 ° C. for 1 minute in an O 2 gas flow rate of 50 sccm to reflect a reflective p. -An ohmic electrode was formed.

3. p-오믹 전극 위에 전자빔 증착법을 이용하여 Au/Ni/Co(20nm/10nm/300nm)를 순차적으로 증착하여 자성층을 형성하였다. Co층의 일부만 드러나도록 포토레지스트를 이용하여 콘택홀 마스크를 형성하고, CR-7 식각 용액에 4초간 넣었다 빼낸 후, 탈이온수로 세정하여 자성층에 전류 콘택홀을 형성하였다. 콘택홀은 Ni/Co 층을 관통하여 형성되었으며, Au층은 CR-7 식각 용액의 식각을 멈추게 하는 식각 정지층 역할을 하였다.3. Au / Ni / Co (20 nm / 10 nm / 300 nm) was sequentially deposited on the p-omic electrode to form a magnetic layer. A contact hole mask was formed using a photoresist to expose only a portion of the Co layer, and then placed in a CR-7 etching solution for 4 seconds and then taken out, and then washed with deionized water to form a current contact hole in the magnetic layer. The contact holes were formed through the Ni / Co layer, and the Au layer served as an etch stop layer to stop etching of the CR-7 etching solution.

4. n-GaN층 위에 전자빔 증착법을 이용하여 Cr/Au를 순차적으로 증착하여 n-오믹 전극을 형성하였다.4. An n-omic electrode was formed by sequentially depositing Cr / Au on the n-GaN layer by using an electron beam deposition method.

5. 자화 열처리로에 Co층이 형성된 발광소자를 위치시키고, 1시간 동안 상온에서 180℃로 승온시킨 후, 이 온도에서 1시간 동안 유지하고, 상온으로 천천히 냉각시켜 어닐링(annealing)을 수행하였다. 이때, 열처리로 외부에 전자석을 위치시키고, 질화갈륨(GaN) 성장 방향과 수직한 방향(즉, 사파이어 기판에 수평한 방향)으로 자기장을 인가하여 자화시켰다.
5. A light emitting device having a Co layer formed on the magnetization heat treatment furnace was placed, and heated to 180 ° C. at room temperature for 1 hour, then maintained at this temperature for 1 hour, and slowly cooled to room temperature to perform annealing. At this time, the electromagnet was placed outside the heat treatment furnace and magnetized by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the gallium nitride (GaN) growth direction (that is, a direction horizontal to the sapphire substrate).

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

자화 열처리 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 동일한 공정을 수행하여 발광소자를 제조하였다.
Except not performing the magnetization heat treatment process, the light emitting device was manufactured by the same process as Experimental Example 1.

<비교예 2>Comparative Example 2

자화 열처리 공정 중 외부 자기장을 인가하지 않은 상태에서 어닐링을 수행한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 동일한 공정을 수행하여 발광소자를 제조하였다.
A light emitting device was manufactured by the same process as Experimental Example 1, except that annealing was performed while no external magnetic field was applied during the magnetization heat treatment process.

도 5는 실험예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 발광소자의 광 출력 특성을 나타낸 그래프이다. 도 5의 위아래에 삽입된 이미지는 각각 실험예 1과 비교예 1의 발광 이미지이다.5 is a graph showing light output characteristics of light emitting devices manufactured according to Experimental Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG. Images inserted above and below FIG. 5 are light emission images of Experimental Example 1 and Comparative Example 1, respectively.

도 5를 참조하면, 자화 열처리를 수행한 경우가 자화 열처리를 수행하지 않은 경우 및 열처리(어닐링)만 수행한 경우보다 20mA에서 약 13% 정도 향상된 광 출력을 나타내며, 또한 인가 전류가 높을수록 광 출력의 차이는 더욱 커지는 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 5, the case where the magnetization heat treatment is performed does not perform the magnetization heat treatment and when the heat treatment (annealing) is performed alone, the light output is improved by about 13% at 20 mA, and the higher the applied current, the higher the light output. It can be seen that the difference is greater.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Change is possible.

100: 투광성 기판 110, 310: 제1 도전형 반도체층
120: 활성층 130, 330: 제2 도전형 반도체층
140: 제1 전극 150: 제2 전극
160: 제1 도전성 범프 170: 제2 도전성 범프
200: 자성층 400: 서브마운트 기판
410: 제1 도전성 패드 420: 제2 도전성 패드
100: translucent substrate 110, 310: first conductive semiconductor layer
120: active layer 130, 330: second conductive semiconductor layer
140: first electrode 150: second electrode
160: first conductive bump 170: second conductive bump
200: magnetic layer 400: submount substrate
410: first conductive pad 420: second conductive pad

Claims (14)

투광성 기판;
상기 투광성 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 상기 제1 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록 순차 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 부분 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 각각 배치된 제1 전극 및 제2 전극; 및
상기 제2 전극 상에 상기 제2 전극의 일부가 노출되도록 배치된 자성층을 포함하고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로 직접 주입되는 전류에 의해 상기 활성층에서 방출되는 광이 상기 투광성 기판을 통해 출사되는 플립칩형 발광소자.
A translucent substrate;
A first conductivity type semiconductor layer disposed on the light transmissive substrate;
An active layer and a second conductive semiconductor layer sequentially disposed to expose a portion of the first conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor layer;
First and second electrodes disposed on the exposed portion of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively; And
A magnetic layer disposed on the second electrode such that a portion of the second electrode is exposed;
And a light emitted from the active layer by the current injected directly into the first electrode and the second electrode is emitted through the light-transmissive substrate.
제1항에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 자성층에 형성된 콘택홀을 통해 노출되는 플립칩형 발광소자.
The method of claim 1,
And the second electrode is exposed through a contact hole formed in the magnetic layer.
제1항에 있어서,
상기 자성층은 상기 투광성 기판에 수직 또는 수평한 자화 방향을 갖는 플립칩형 발광소자.
The method of claim 1,
And the magnetic layer has a magnetization direction perpendicular to or horizontal to the light transmissive substrate.
제1항에 있어서,
상기 자성층은 Co, Fe, Ni, Nd 및 이들의 2 이상의 합금 중에서 중 적어도 어느 하나의 강자성 물질을 포함하는 것인 플립칩형 발광소자.
The method of claim 1,
The magnetic layer is a flip chip type light emitting device comprising at least one of a ferromagnetic material of Co, Fe, Ni, Nd and two or more alloys thereof.
제1항에 있어서,
상기 제2 전극은 반사형 오믹 전극인 플립칩형 발광소자.
The method of claim 1,
And the second electrode is a reflective ohmic electrode.
제5항에 있어서,
상기 반사형 오믹 전극은 Ag, Al, Rh 및 이들의 2 이상의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 플립칩형 발광소자.
The method of claim 5,
The reflective ohmic electrode includes at least one metal of Ag, Al, Rh, and two or more alloys thereof.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극은 각각 제1 및 제2 도전성 범프에 의해 서브마운트 기판에 전기적으로 접속되는 플립칩형 발광소자.
The method of claim 1,
And the first and second electrodes are electrically connected to the submount substrate by first and second conductive bumps, respectively.
제1항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 적어도 하나는 자성 물질을 포함하는 플립칩형 발광소자.
The method of claim 1,
And at least one of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer includes a magnetic material.
제8항에 있어서,
상기 자성 물질은 상기 기판에 수직 또는 수평한 자화 방향을 갖는 플립칩형 발광소자.
9. The method of claim 8,
And the magnetic material has a magnetization direction perpendicular or horizontal to the substrate.
투광성 기판 상에 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 상기 제1 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차 형성하는 단계;
상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 부분 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제2 전극 상에 상기 제2 전극의 일부가 노출되도록 자성층을 형성하는 단계를 포함하는 플립칩형 발광소자 제조방법.
Forming a first conductivity type semiconductor layer on the light transmissive substrate;
Sequentially forming an active layer and a second conductive semiconductor layer on the first conductive semiconductor layer to expose a portion of the first conductive semiconductor layer;
Forming a first electrode and a second electrode on the exposed portion of the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively; And
And forming a magnetic layer to expose a portion of the second electrode on the second electrode.
제10항에 있어서, 상기 자성층을 형성하는 단계는,
상기 제2 전극 상에 제2 전극의 상면을 덮도록 자성박막을 증착한 후, 상기 자성박막에 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 플립칩형 발광소자 제조방법.
The method of claim 10, wherein the forming of the magnetic layer comprises:
And depositing a magnetic thin film on the second electrode to cover the top surface of the second electrode, and forming a contact hole in the magnetic thin film.
제11항에 있어서,
상기 콘택홀을 형성하는 단계는 습식 식각에 의해 수행하는 플립칩형 발광소자 제조방법.
12. The method of claim 11,
The forming of the contact hole is a flip chip type light emitting device manufacturing method performed by wet etching.
제10항에 있어서, 상기 자성층을 형성하는 단계는,
상기 투광성 기판에 수직 또는 수평한 방향으로 외부 자기장을 인가하여 상기 자성층을 자화 열처리하는 단계를 포함하는 플립칩형 발광소자 제조방법.
The method of claim 10, wherein the forming of the magnetic layer comprises:
And magnetizing heat treatment of the magnetic layer by applying an external magnetic field in a vertical or horizontal direction to the light transmissive substrate.
제10항에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 적어도 한 층을 형성하는 단계에서 자성 물질을 첨가하는 단계를 더 포함하는 플립칩형 발광소자 제조방법.
The method of claim 10,
And adding a magnetic material in the step of forming at least one of the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer.
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