KR20090115631A

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Publication number: KR20090115631A
Application number: KR20080041580A
Authority: KR
Inventors: 송준오
Original assignee: 송준오
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-05

Abstract

본 발명은 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 부분 n형 전극구조체; 상기 부분 n형 전극구조체 하면에 하부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층, 상부 질화물계 클래드층으로 구성된 발광다이오드 소자용 발광구조체; 상기 발광구조체 하면에 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체; 상기 p형 전극구조체 하면에 형성된 히트씽크 지지대;로 구비된 것을 주요한 특징으로 함으로써, 질화물계 활성층에서의 빛 생성 효율 및 외부 양자 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure and a method of manufacturing the same, comprising: a partial n-type electrode structure; A light emitting structure for a light emitting diode device comprising a lower nitride based cladding layer, a nitride based active layer, and an upper nitride based cladding layer on a lower surface of the partial n-type electrode structure; A p-type electrode structure comprising a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film body, and a reflective current spreading layer on a lower surface of the light emitting structure; The heat sink support formed on the lower surface of the p-type electrode structure; as a main feature, there is an advantage that can increase the light generation efficiency and the external quantum efficiency in the nitride-based active layer.

또 다른 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 전면 n형 전극구조체; 상기 전면 n형 전극구조체 하면에 하부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층, 상부 질화물계 클래드층으로 구성된 발광다이오드 소자용 발광구조체; 상기 발광구조체 하면에 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체; 상기 p형 전극구조체 하면에 형성된 히트씽크 지지대;로 구비된 것을 주요한 특징으로 함으로써, 질화물계 활성층에서의 빛 생성 효율 및 외부 양자 효율을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.Another vertical structure group III nitride-based semiconductor light emitting diode device and a method for manufacturing the same, the front n-type electrode structure; A light emitting structure for a light emitting diode device comprising a lower nitride based cladding layer, a nitride based active layer, and an upper nitride based cladding layer on a lower surface of the front n-type electrode structure; A p-type electrode structure comprising a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film body, and a reflective current spreading layer on a lower surface of the light emitting structure; The heat sink support formed on the lower surface of the p-type electrode structure; as a main feature, there is an advantage that can increase the light generation efficiency and the external quantum efficiency in the nitride-based active layer.

상세하게는 샌드위치 구조의 웨이퍼 결합(sandwich-structured wafer bonding)과 포톤 빔 (photon-beam)을 이용하여 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도 체 발광다이오드 소자 제조 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In detail, the present invention provides a method for fabricating a group III nitride semiconductor semiconductor device having a vertical structure using sandwich-structured wafer bonding and photon-beam.

Description

Translated fromKorean

수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 제조방법{fabrication of vertical structured light emitting diodes using group 3 nitride-based semiconductors and its related methods}Fabrication of vertical structured light emitting diodes using group 3 nitride-based semiconductors and its related methods

본 발명은 화학식 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표기되는 단결정 그룹 3족 질화물계 반도체(epitaxial group 3 nitride-based semiconductor)를 이용한 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더 상세하게 말하면, 성장 기판 상층부에 p형 전극구조체를 포함한 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체가 성장된 성장 기판 웨이퍼(growth substrate wafer)와 본 발명자에 의해 개발된 샌드위치 구조의 웨이퍼 대 웨이퍼로 결합(wafer to wafer bonding) 공정과 기판 분리(lift-off) 공정을 접목하여 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 제조 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention relates to a vertical structure using an epitaxial group 3 nitride-based semiconductor represented by the formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1). A group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a structure and a method of manufacturing the same. More specifically, a growth substrate wafer in which a light emitting structure for a group III-nitride semiconductor light emitting diode device including a p-type electrode structure is grown on a growth substrate and a sandwich structure wafer developed by the present inventors. A combination of a wafer to wafer bonding process and a lift-off process is provided to manufacture a vertical group III-nitride semiconductor light emitting diode device and a method of manufacturing the same.

최근 그룹 3족 질화물계 반도체 단결정을 이용한 발광다이오드(light emitting diode; LED) 소자는 질화물계 활성층으로 사용되는 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 물질계는 그 에너지 대역폭(band gap)의 범위가 광범위하 다. 특히 In의 조성에 따라 가시광의 전 영역에서의 발광이 가능한 물질로 알려져 있는 동시에 Al의 조성에 따라서는 초단파장 영역인 자외선 빛을 생성할 수 있어, 이를 이용한 제조된 발광다이오드는 전광판, 표시소자, 백라이트용의 소자, 백색광원을 비롯한 의료용 광원 등 그 응용 영역이 매우 넓으며 점차 응용의 범위가 확대 및 증가되는 추세에 있어 양질의 발광다이오드의 개발이 매우 중요시되고 있다.Recently, a light emitting diode (LED) device using a Group III nitride-based semiconductor single crystal is an In x Al y Ga 1-xy N (0≤x, 0≤y, x + y≤1 used as a nitride-based active layer). The material system has a wide range of energy band gaps. In particular, according to the composition of In is known as a material capable of emitting light in all areas of visible light, and according to the composition of Al can generate ultraviolet light, which is an ultra-short wavelength region, and the light emitting diodes manufactured using the same are used for display plates, display devices, Development of high quality light emitting diodes is very important in the application area of backlight, medical light source including white light source and the like, and the range of application is gradually expanded and increased.

이와 같은 그룹 3족 질화물계 반도체 물질계로 제조된 발광다이오드(이하, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드) 소자는 일반적으로 절연성 성장 기판(대표적으로, 사파이어) 상부에 성장되어 제조되기 때문에, 다른 그룹 3-5족 화합물계 반도체 발광다이오드 소자와 같이 성장 기판의 서로 반대면에 대향하는 두 전극을 설치할 수 없어, LED 소자의 두 전극을 결정 성장된 반도체 물질계 상부에 형성해야 한다. 이러한 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 종래 구조가 도 1 내지 도 4에 개략적으로 예시되어 있다.Since a light emitting diode (hereinafter, referred to as a group III nitride semiconductor light emitting diode) device made of such a group III nitride semiconductor material system is generally grown on an insulating growth substrate (typically, sapphire) and manufactured, another group 3 Since two electrodes facing each other of the growth substrate cannot be provided like the Group-5 compound semiconductor light emitting diode device, two electrodes of the LED device must be formed on the crystal-grown semiconductor material system. A conventional structure of such a group III-nitride semiconductor light emitting diode device is schematically illustrated in FIGS. 1 to 4.

우선 먼저 도 1을 참조하면, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 사파이어 성장 기판(10)과 상기 성장 기판(10) 상면에 순차적으로 성장 형성된 n형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30) 및 p형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 상부 질화물계 클래드층(40)을 포함한다. 상기 하부 질화물계 클래드층(20)은 n형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 다층으로 이루어질 수 있으며, 상기 질화물계 활성층(30)은 다중양자우물(multi-quantum well) 구조의 다른 조성으로 구성된 그룹 3족 질화물계 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)인 반도체 다층으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 상부 질화물계 클래드층(40)은 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 다층으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 단결정으로 형성된 하부 질화물계 클래드층/질화물계 활성층/상부 질화물계 클래드층(20, 30, 40)은 MOCVD, MBE, HVPE, sputter, 또는 PLD 등의 장치를 이용하여 성장될 수 있다. 이때, 상기 하부 질화물계 클래드층(20)인 n형 In x Al y Ga 1-x-y N 반도체를 성장하기에 앞서, 사파이어 성장 기판(10)과의 격자정합을 향상시키기 위해, AlN 또는 GaN와 같은 버퍼층(201)을 그 사이에 형성할 수도 있다.First, referring to FIG. 1, a group III-nitride semiconductor light emitting diode device includes a lower nitride-based cladding layer made of asapphire growth substrate 10 and an n-type conductive semiconductor material sequentially grown on an upper surface of thegrowth substrate 10. 20, a nitride-basedactive layer 30 and an upper nitride-basedcladding layer 40 made of a p-type conductive semiconductor material. The lower nitride-basedcladding layer 20 may be formed of an n-type In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor multilayer, and the nitride basedactive layer 30 Is composed of a multi-quantum well-structured semiconductor in which Group III-nitride-based In x Al y Ga 1-xy N (0≤x, 0≤y, x + y≤1) Can be. In addition, the upper nitride-basedcladding layer 40 may be formed of a p-type In x Al y Ga 1-x-y N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor multilayer. In general, the lower nitride-based cladding layer / nitride-based active layer / upper nitride-basedcladding layer 20, 30, or 40 formed of the group III-nitride-based semiconductor single crystal is a device such as MOCVD, MBE, HVPE, sputter, or PLD. Can be grown using. At this time, prior to growing the n-type In x Al y Ga 1-xy N semiconductor, which is the lower nitride-basedcladding layer 20, in order to improve lattice matching with thesapphire growth substrate 10, such as AlN or GaN Thebuffer layer 201 may be formed therebetween.

상기한 바와 같이, 상기 사파이어 성장 기판(10)은 전기절연성 물질이므로, LED 소자의 두 전극을 모두 단결정 반도체 성장방향인 동일한 상면에 형성해야 하며, 이를 위해서는 상부 질화물계 클래드층(40)과 질화물계 활성층(30)의 일부 영역을 에칭(즉, 식각)하여 하부 질화물계 클래드층(20)의 일부 상면 영역을 대기에 노출시키고, 대기에 노출된 상기 하부 질화물계 클래드층(20)인 n형 In x Al y Ga 1-x-y N 반도체 상면에 n형 오믹접촉(ohmic contact interface) 전극 및 전극패드(80)를 형성한다.As described above, since thesapphire growth substrate 10 is an electrically insulating material, both electrodes of the LED device should be formed on the same upper surface of the single crystal semiconductor growth direction. For this purpose, the upper nitride-basedcladding layer 40 and the nitride-based A portion of theactive layer 30 is etched (ie, etched) to expose a portion of the upper nitride claddinglayer 20 to the atmosphere, and the n-type In, the lower nitride-basedcladding layer 20 exposed to the atmosphere, is exposed. An n-type ohmic contact interface electrode and anelectrode pad 80 are formed on the x Al y Ga 1-xy N semiconductor upper surface.

특히, 상기 상부 질화물계 클래드층(40)은 낮은 캐리어 농도(carrier concentration) 및 작은 이동도(mobility)로 인하여 상대적으로 높은 면저항을 갖고 있기 때문에, p형 전극(70)을 형성하기에 앞서, 양질의 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)을 형성할 수 있는 추가적인 물질이 요구된다. 이에 대하여, 미국특허 US5,563,422에서는, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상층부에 위치한 상부 질화물계 클래드층(40)인 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(40) 반 도체 상면에 p형 전극(80)을 형성하기 전, 수직방향으로의 비접촉 저항이 낮은 오믹접촉 계면(ohmic contact interface)을 형성하는 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)을 형성하기 위해 산화시킨 니켈-금(Ni-O-Au)로 구성된 물질을 제안하였다.In particular, since the upper nitride-basedcladding layer 40 has a relatively high sheet resistance due to low carrier concentration and small mobility, prior to forming the p-type electrode 70, There is a need for additional materials capable of forming the ohmic contactcurrent spreading layer 501. In contrast, US Pat. No. 5,563,422 discloses a p-type In x Al y Ga 1-xy N (40) half, which is an upper nitride-basedcladding layer 40 positioned on an upper layer of a light emitting structure for a group III nitride semiconductor light emitting diode device. Nickel-oxidized to form an ohmic contactcurrent spreading layer 501 that forms an ohmic contact interface with a low specific contact resistance in the vertical direction before forming the p-type electrode 80 on the upper surface of the conductor. A material composed of gold (Ni-O-Au) has been proposed.

상기 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)은 상부 질화물계 클래드층(40)인 p형 In x Al y Ga 1-x-y N 반도체 상면에 위치하면서 수평방향으로의 전류 퍼짐(current spreading)을 향상시키면서도 동시에, 수직방향으로의 낮은 비접촉 저항을 갖는 오믹접촉 계면을 형성하여 효과적인 전류 주입(current injection)을 할 수 있어, 발광다이오드 소자의 전기적인 특성을 향상시킨다. 그러나 산화시킨 니켈-금으로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)은 열처리를 거친 후에도 평균 70%의 낮은 투과율을 보이며, 이러한 낮은 빛 투과율은 해당 발광다이오드 소자에서 생성된 빛을 외부로 방출될 때, 많은 양의 빛을 흡수하여 전체 외부 발광 효율을 감소시키게 한다.The ohmic contactcurrent spreading layer 501 is disposed on the upper surface of the p-type In x Al y Ga 1-xy N semiconductor, which is the upper nitride-basedcladding layer 40, while simultaneously improving current spreading in the horizontal direction. In addition, by forming an ohmic contact interface having a low specific contact resistance in the vertical direction, an effective current injection can be performed, thereby improving the electrical characteristics of the light emitting diode device. However, the ohmic contactcurrent spreading layer 501 composed of oxidized nickel-gold has a low transmittance of 70% on average even after the heat treatment, and this low light transmittance is when the light generated by the light emitting diode device is emitted to the outside. It absorbs large amounts of light, reducing the overall external luminous efficiency.

상기한 바와 같이, 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)의 높은 빛 투과율을 통한 고휘도 발광다이오드 소자를 얻기 위한 방안으로, 최근 들어 상기 산화시킨 니켈-금(Ni-O-Au) 물질을 비롯한 각종 반투명성 금속 또는 합금으로 형성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(501) 대신에 투과율이 평균 90% 이상인 것으로 알려진 ITO(indium tin oxide) 또는 ZnO(zinc oxide) 등의 투명 전도성 물질로 형성하는 방안이 제안되었다. 그런데, 상기한 투명 전기전도성 물질은 상부 질화물계 클래드층(40)인 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체(~7.5 eV 이상)에 비해 작은 일함수(4.7~6.1eV), 그리고 p형 In x Al y Ga 1-x-y N 반도체 상면에 직 접적으로 증착하고 열처리를 포함한 후속 공정을 행한 후에 오믹접촉 계면이 아니라 비접촉 저항이 큰 쇼키접촉 계면(schottky contact interface)을 형성하고 있어, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 투명 전도성 물질 또는 제조 공정이 필요하다.As described above, in order to obtain a high-brightness light emitting diode device through high light transmittance of the ohmic contactcurrent spreading layer 501, various kinds of materials including the recently oxidized nickel-gold (Ni-O-Au) material Instead of the ohmic contact current spreadinglayer 501 formed of a transparent metal or alloy, a method of forming a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or zinc oxide (ZnO), which has a transmittance of 90% or more, has been proposed. However, the transparent conductive material is a p-type In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor, which is the upper nitride-based cladding layer 40 (~ 7.5 eV or more). Small work function (4.7 ~ 6.1eV), and direct deposition on top of p-type In x Al y Ga 1-xy N semiconductor and subsequent process including heat treatment have a large specific contact resistance instead of ohmic contact interface. The formation of a schottky contact interface requires a new transparent conductive material or fabrication process that can solve the above problems.

상기한 ITO 또는 ZnO 등의 투명 전도성 물질이 상기 상부 질화물계 클래드층(40)인 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 상면에서의 양호한 오믹접촉 커런트스프레딩층(501)으로서 역할을 이행할 수 있도록, 최근에 Y. K. Su 등은 여러 문헌에서 상기한 투명 전기전도성 물질을 상부 질화물계 클래드층(40)인 p형 In x Al y Ga 1-x-y N (0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 상면에 직접적 증착 형성하기에 앞서, 슈퍼래티스 구조(superlattice structure)를 개재하여 오믹접촉 계면을 갖는 커런트스프레딩층(501) 형성 기술을 제안하였다.The transparent conductive material such as ITO or ZnO is formed on the upper surface of the p-type In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor of the upper nitride-basedcladding layer 40. In order to be able to fulfill its role as a good ohmic contactcurrent spreading layer 501, recently, YK Su et al. Have described the transparent electroconductive material described above in various documents as the p-type In x Al y as the upper nitride-basedcladding layer 40. Prior to the direct deposition of Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductors, a current spreading layer having an ohmic contact interface via a superlattice structure 501) Forming technology is proposed.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 슈퍼래티스 구조(superlattice structure)는 다중양자우물 구조(multi-quantum well structure)에서 우물(well, b1)과 장벽(barrier, a1)의 두층(a1, b1)이 한쌍(one pair)으로 주기적으로 반복된 점은 유사하나, 상기 다중양자우물 구조의 장벽(a1) 두께는 우물(b1) 두께에 비해서 상대적으로 두꺼운 반면에, 상기 슈퍼래티스 구조를 구성하고 있는 두층(a2, b2)은 모두 5nm 이하의 얇은 두께를 지니고 있다. 상기한 특징으로 인하여, 상기 다중양자우물 구조는 캐리어인 전자 또는 정공을 두꺼운 장벽(a1) 사이에 위치하는 우물(b1)에 가두는(confinement) 역할과는 달리, 상기 슈퍼래티스 구조는 전자 또는 정공의 흐름(transport)을 용이하게 도와주는 역할을 한다.As shown in FIG. 2, the superlattice structure includes two wells (b1) and a barrier (a1) of a well (b1) and a barrier (a1) in a multi-quantum well structure. Although the points repeated periodically in one pair are similar, the thickness of the barrier (a1) of the multi-quantum well structure is relatively thick compared to the thickness of the well (b1), while the two layers constituting the superlattice structure ( a2 and b2) both have a thin thickness of 5 nm or less. Due to the above characteristics, the multi-quantum well structure is different from the role of confining electrons or holes, which are carriers, to the well b1 located between the thick barriers a1. It helps to facilitate transport.

Y. K. Su 등이 제안한 슈퍼래티스 구조를 이용하여 오믹접촉 커런트스프레딩층(60)을 구비하고 있는 발광다이오드 소자를 도 3을 참조하여 설명하면, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 사파이어 성장 기판(10)과 상기 성장 기판(10) 상면에 형성된 n형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), p형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 상부 질화물계 클래드층(40), 및 슈퍼래티스 구조(90)를 포함한다. 특히, 상기 슈퍼래티스 구조(90)는 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 및 상부 질화물계 클래드층(40)과 동일한 성장 장비로 인시츄(in-situ) 상태에서 성장 형성한다. 상기 하부 질화물계 클래드층(20)은 n형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 다층으로 이루어질 수 있으며, 상기 질화물계 활성층(30)은 다중양자우물(multi-quantum well)구조의 다른 조성으로 구성된 그룹 3족 질화물계 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 다층으로 이루어질 수 있다. 상기 상부 질화물계 클래드층(40)은 p형 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 다층으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 슈퍼래티스 구조(90)는 다른 조성(composition)으로 구성된 그룹 3족 질화물계 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 또는 다른 도판트(dopant)를 갖는 그룹 3족 질화물계 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체 다층으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, a light emitting diode device having an ohmic contact current spreadinglayer 60 using a superlattice structure proposed by YK Su et al. Is described in detail. 10) an upper nitride-based cladding layer formed of a lower nitride-basedcladding layer 20 formed of an n-type conductive semiconductor material, an nitride-basedactive layer 30, and a p-type conductive semiconductor material formed on an upper surface of the growth substrate 10 ( 40), andsuperlattice structure 90. In particular, thesuperlattice structure 90 is in-situ with the same growth equipment as the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, and the upper nitride-basedcladding layer 40. To grow and form. The lower nitride-basedcladding layer 20 may be formed of an n-type In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor multilayer, and the nitride basedactive layer 30 Is a group III-nitride based In x Al y Ga 1-xy N (0≤x, 0≤y, x + y≤1) semiconductor multilayer composed of different composition of multi-quantum well structure. have. The uppernitride cladding layer 40 may be formed of a p-type In x Al y Ga 1-x-y N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor multilayer. In addition, thesuperlattice structure 90 is a group III-nitride-based In x Al y Ga 1-xy N (0≤x, 0≤y, x + y≤1) semiconductor or other conductive plate composed of different compositions. A group III-nitride-based In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) semiconductor layer having a dopant may be formed.

상기 슈퍼래티스 구조(90)를 구성하고 있는 조성(composition) 및 도판트(dopant) 종류에 따라 상부 질화물계 클래드층(40)인 p형 In x Al y Ga 1-x-y N (0≤x, 0≤y, x+y≤1) 반도체의 도판트 활성화 에너지를 낮추어 유효정공농도(net effective hole concentration)를 증가시키거나, 또는 에너지 밴드갭 조절(band-gap engineering)을 통해서 양자역학적 터널링 전도(quantum-mechanical tunneling transport) 현상을 통해서 오믹접촉 계면(ohmic contact interface)을 형성하는 것으로 알려져 있다.P-type In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0), which is the upper nitride-basedcladding layer 40, according to the composition and dopant type of thesuperlattice structure 90 ≤y, x + y≤1) Lower the dopant activation energy of the semiconductor to increase the net effective hole concentration, or through quantum mechanical tunneling conduction through energy bandgap engineering It is known to form an ohmic contact interface through a mechanical tunneling transport phenomenon.

일반적으로, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 단결정으로 형성된 하부 질화물계 클래드층/질화물계 활성층/상부 질화물계 클래드층/슈퍼래티스 구조(20, 30, 40, 90)는 MOCVD, MBE, HVPE, 또는 sputter, 또는 PLD 등의 장치를 이용하여 성장될 수 있다. 이때, 상기 하부 질화물계 클래드층(20)의 n형 In x Al y Ga 1-x-y N 반도체를 성장하기에 앞서, 사파이어 성장 기판(10)과의 격자정합을 향상시키기 위해, AlN 또는 GaN와 같은 버퍼층(201)을 그 사이에 형성할 수도 있다.In general, the lower nitride-based cladding layer / nitride-based active layer / the upper nitride-based cladding layer /superlattice structure 20, 30, 40, or 90 formed of the group III-nitride semiconductor single crystal is MOCVD, MBE, HVPE, or sputter. Or a device such as a PLD. At this time, prior to growing the n-type In x Al y Ga 1-xy N semiconductor of the lower nitride-basedcladding layer 20, in order to improve lattice matching with thesapphire growth substrate 10, such as AlN or GaN Thebuffer layer 201 may be formed therebetween.

그렇지만, 상기 상부 질화물계 클래드층(40) 상면에 위치하는 투명 전기전도성 물질로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(501 또는 60)에 이용되는 재료는 투과율과 전기전도율이 절충(trade-off) 관계에 있다. 즉, 투과율을 높이기 위해 상기 오믹접촉 커런트스프레딩층(501 또는 60) 두께를 작게 하면, 반대로 전기전도율이 저하해 버려, 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 시리즈 저항(series resistance) 상승과 이로 인해서 소자 신뢰성 저하의 원인으로 된다는 문제가 있었다.However, the material used for the ohmic contactcurrent spreading layer 501 or 60 made of a transparent electroconductive material positioned on the upper nitride-basedcladding layer 40 has a trade-off relationship between transmittance and electrical conductivity. have. In other words, when the thickness of the ohmic contactcurrent spreading layer 501 or 60 is reduced to increase the transmittance, the conductivity decreases conversely, resulting in an increase in the series resistance of the group III nitride semiconductor light emitting diode device. Therefore, there existed a problem that it became the cause of the element reliability fall.

그래서, 투명 전기전도성 물질로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층을 이용하지 않는 방법으로서, 광학적으로 투명한 성장 기판인 경우에 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상부 질화물계 클래드층 상면에 반사율이 높은 전기전도성 물질로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)을 형성하는 구조를 생각할 수 있다. 이것이 도 4에 나타낸 플립칩 구조(flip-chip structure)의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 단면도이다.Thus, a method of not using an ohmic contact current spreading layer composed of a transparent electroconductive material, and in the case of an optically transparent growth substrate, an electrically conductive material having high reflectance on the upper nitride-based cladding layer of the light emitting structure for a light emitting diode device A structure for forming the configured ohmic contactcurrent spreading layer 502 can be considered. This is a cross-sectional view of the group III-nitride semiconductor light emitting diode device of the flip-chip structure shown in FIG.

도시한 바와 같이, 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 광학적으로 투명한 사파이어 성장 기판(10)과 상기 성장 기판(10) 상면에 순차적으로 성장 형성된 n형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30) 및 p형 도전성의 반도체 물질로 이루어진 상부 질화물계 클래드층(40)을 포함한다. 상기 상부 질화물계 클래드층(40) 상면에 높은 반사율을 갖는 전기전도성 물질로 구성된 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)을 형성하고, 발광다이오드 소자용 발광구조체인 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛을 높은 반사율을 갖는 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)을 이용하여 반대방향으로 반사시키고, 광학적으로 투명한 성장 기판(10) 쪽으로 발광시키는 것이다.As shown, the group III nitride semiconductor light emitting diode device of the flip chip structure is formed of an optically transparentsapphire growth substrate 10 and a lower portion of an n-type conductive semiconductor material sequentially grown on the upper surface of thegrowth substrate 10. The nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, and the upper nitride-basedcladding layer 40 made of a p-type conductive semiconductor material are included. An ohmic contactcurrent spreading layer 502 formed of an electrically conductive material having a high reflectance is formed on the upper nitride-basedcladding layer 40, and light generated from the nitride-basedactive layer 30, which is a light emitting structure for a light emitting diode device, is formed. Is reflected in the opposite direction using the ohmic contactcurrent spreading layer 502 having a high reflectance, and emits light toward the opticallytransparent growth substrate 10.

일반적으로, 그룹 3족 질화물계 반도체를 이용하여 널리 실용화되어 있는 발광다이오드 소자는 질화물계 활성층(30)에 InGaN, AlGaN 등을 이용하여 자외선~청색~녹색으로 발생하는 것이고, 사용되고 있는 성장 기판(10)인 사파이어(sapphire)이다. 상기 성장 기판(10)으로 사용되는 사파이어는 상당히 넓은 밴드갭을 갖는 물질이기 때문에 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서 발광하는 빛에 대해 모두 투명하다. 그 때문에, 특히 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서는 상기한 플립칩 구조는 대단히 유효한 수단이라고 말할 수 있지만, p형 도전성을 갖는 상부 질화물계 클래드층(40)과 오믹접촉 계면을 형성하고 높은 반사율을 갖는 물질은 한정적이다. 일반적으로 높은 반사율을 갖고 있는 금속 물질은 은(Ag), 알루미늄(Al), 로듐(Rh)이 대표적이다. 상기 은(Ag)과 로듐(Rh), 그리고 이들과 관련된 합금(alloy)은 상기 상부 질화물계 클래드층(40)과 양호한 오믹접촉 계면을 나타내고 있지만, 이들 물질의 금속 또는 합금은 발광다이오드 소자용 발광구조체 내부로 물질이동인 확산 현상이 발생하고, 발광다이오드 소자의 동작전압의 상승 및 신뢰성을 저하시킨다는 문제가 있었다. 또한, 열적으로 불안정한 은(Ag)과 로듐(Rh), 그리고 이들과 관련된 합금(alloy)은 400nm 이하의 단파장 영역인 자외선(ultraviolet)에 대해 낮은 반사율을 나타내어, 자외선용 발광다이오드 소자의 오믹접촉 커런트스프레딩층(502) 물질로는 바람직하지 않다. 한편, 상기 알루미늄(Al) 및 이와 관련된 합금은 자외선 영역까지 높은 반사율을 갖고 있지만, p형 도전성을 갖는 상부 질화물계 클래드층(40)과 바람직한 오믹접촉 계면이 아닌 쇼키접촉 계면을 형성하기 때문에 사용할 수가 없는 상태이다. 이 때문에, 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자를 실현하기 위해서는 p형 도전성을 갖는 상부 질화물계 클래드층(40) 상면에서 오믹접촉 계면과 높은 반사율을 갖는 오믹접촉 커런트스프레딩층(502)을 형성할 수 있는 물질 또는 구조를 개발할 필요가 있다.In general, a light emitting diode device that is widely used using a group III nitride semiconductor is generated using ultraviolet light, blue light, or green light using InGaN, AlGaN, etc. in the nitrideactive layer 30, and is used as a growth substrate 10. ) Is sapphire. Since the sapphire used as thegrowth substrate 10 is a material having a fairly wide band gap, all of the sapphire is transparent to the light emitted from the group III nitride semiconductor light emitting diode device. For this reason, in particular, in the group III-nitride semiconductor light emitting diode device, the above-described flip chip structure can be said to be a very effective means. However, the uppernitride cladding layer 40 having p-type conductivity forms an ohmic contact interface and has high reflectance. The substance having is limited. In general, metal materials having high reflectivity are silver (Ag), aluminum (Al), and rhodium (Rh). The silver (Ag) and rhodium (Rh) and alloys associated with them exhibit good ohmic contact interfaces with the upper nitride basedcladding layer 40, but the metals or alloys of these materials emit light for the light emitting diode device. There is a problem in that a diffusion phenomenon of material movement occurs inside the structure, and the operation voltage of the light emitting diode device is lowered and the reliability is lowered. In addition, thermally unstable silver (Ag), rhodium (Rh), and their associated alloys exhibit low reflectance to ultraviolet light, which is a short wavelength region of 400 nm or less, resulting in ohmic contact current of the light emitting diode device for ultraviolet light. It is not desirable as the spreadinglayer 502 material. On the other hand, although the aluminum (Al) and its related alloys have a high reflectance up to the ultraviolet region, they can be used because they form a schottky contact interface with the upper nitride-basedcladding layer 40 having a p-type conductivity, which is not a desirable ohmic contact interface. There is no state. Therefore, in order to realize a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a flip chip structure, an ohmic contact current spreading layer having an ohmic contact interface and a high reflectance on the uppernitride cladding layer 40 having p-type conductivity ( There is a need to develop materials or structures capable of forming 502.

한편, 상기의 일반적인 구조 및 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자는 수평구조로서, 낮은 열전도 및 전기절연성인 사파이어 성장 기판(10)에 제조되기 때문에, 발광다이오드 소자 구동 시 필연적으로 발생하는 다량의 열을 원활히 방출하는데 어려움이 있어 소자의 전체적인 특성을 저하시키는 문 제점이 있다.On the other hand, the group III-nitride semiconductor light emitting diode device of the general structure and the flip chip structure is produced in thesapphire growth substrate 10 having a low thermal conductivity and electrical insulation as a horizontal structure, and thus inevitably occurs when driving the light emitting diode device. There is a problem in that it is difficult to discharge a large amount of heat to reduce the overall characteristics of the device.

또한, 도시 및 설명한 바와 같이, 두 오믹접촉 전극 및 전극패드 형성을 위해서는 질화물계 활성층(40)의 일부 영역을 제거해야 하며, 이에 따라 발광면적이 감소하여 양질의 발광다이오드소자를 실현하기 어렵고, 동일한 사이즈 웨이퍼에서 칩의 개수가 줄어들어 단가 경쟁력에서 뒤처지게 된다.In addition, as shown and described, in order to form two ohmic contact electrodes and electrode pads, a part of the nitride-basedactive layer 40 needs to be removed, and thus the light emitting area is reduced, making it difficult to realize a high quality light emitting diode device. The smaller number of chips in a sized wafer lags behind the cost competitiveness.

또한, 웨이퍼 상부에 발광다이오드 소자의 제조 공정이 완료된 후, 단일화된 발광다이오드 소자로 분리하기위해 하는 래핑(lapping), 폴리싱(polishing), 스크라이빙(scribing), 소잉(sawing), 및 브레이킹(breaking) 등의 기계적인 공정 시에 사파이어 성장 기판(10)과 그룹 3족 질화물계 반도체의 벽개면(cleavage plane)의 불일치로 인하여 불량률이 높아 전체적인 제품수율이 떨어지는 단점도 갖고 있다.In addition, after the manufacturing process of the light emitting diode device on the wafer is completed, lapping, polishing, scribing, sawing, and braking to separate into a single light emitting diode device Due to the mismatch between thesapphire growth substrate 10 and the cleavage plane of the group III-nitride semiconductor during mechanical processes such as breaking, the defect rate is high and the overall product yield is deteriorated.

최근 들어, 상기 수평구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 성장 기판(10)을 제거하여 두 오믹접촉 전극 및 전극패드가 발광다이오드 소자의 상/하부에 대향되게 위치시켜, 외부에서 인가된 전류가 한 방향으로 흐르게 되어 발광효율이 향상된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자가 많은 문헌들(미국특허, US 6,071,795, US 6,335,263, US 20060189098)에서 개시되고 있다.Recently, in order to solve the problem of the group III-nitride-based semiconductor LED device having a horizontal structure, thegrowth substrate 10 is removed so that the two ohmic contact electrodes and the electrode pads face the upper and lower parts of the LED device. A group III-nitride-based semiconductor light emitting diode device having a vertical structure in which a current is applied from outside and flows in one direction to improve luminous efficiency is disclosed in many documents (US Patent, US 6,071,795, US 6,335,263, US 20060189098). have.

도 47은 종래 기술의 일예로서, 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 일반적인 제조 공정을 보인 단면도이다. 도 47에 도시된 바와 같이, 일반적인 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 방법은 사파이어 성장 기판(10) 위에 MOCVD 또는 MBE 성장 장비를 이용하여 발광다이오드 소자용 발광구조체를 형 성시킨 후에 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체의 최상층부에 존재하는 상부 질화물계 클래드층(50) 상부에 반사성 p형 오믹접촉 전극구조체(90)를 형성시킨 다음, 상기 성장 기판 웨이퍼와 별도로 준비된 지지 기판 웨이퍼를 300℃ 미만의 온도에서 솔더링 웨이퍼 결합(solder bonding)한 다음, 사파이어 성장 기판을 제거하여 수직구조의 발광다이오드 소자를 제조하는 것이다.FIG. 47 is a sectional view showing a general manufacturing process of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure as an example of the prior art. As illustrated in FIG. 47, in the method of manufacturing a light emitting diode device having a general vertical structure, the light emitting diode light emitting device is formed on thesapphire growth substrate 10 using MOCVD or MBE growth equipment, and then light emitting the light emitting diode device. After forming the reflective p-type ohmiccontact electrode structure 90 on the upper nitride-basedcladding layer 50 on the uppermost layer of the structure, the support substrate wafer prepared separately from the growth substrate wafer is soldered at a temperature of less than 300 ° C. After solder bonding, the sapphire growth substrate is removed to manufacture a light emitting diode device having a vertical structure.

도 47을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면, 먼저 사파이어 기판(10)의 상부에 MOCVD 성장 장비를 이용하여, 언도프(undope)된 GaN 또는 InGaN 버퍼층(20), 하부 질화물계 클래드층(30), InGaN 및 GaN으로 형성된 질화물계 활성층(40), 상부 질화물계 클래드층(50)을 순차적으로 성장한 발광다이오드 소자용 발광구조체를 형성한 다음(도 47A), 상기 상부 질화물계 클래드층(50)의 상부에 반사성 p형 오믹접촉 전극구조체(90), 및 솔더링 반응 방지층(100)을 순차적으로 형성하여 성장 기판 웨이퍼(growth substrate wafer)를 준비한다(도 47B). 그런 다음, 도 47C에 나타난 바와 같이, 전기전도성인 지지 기판(110)의 상부와 하부 각각에 두 오믹접촉 전극(120, 130)을 형성하고, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체을 결합시키기 위한 솔더링 물질(140)을 증착하여 지지 기판 웨이퍼를 준비한다. 그런 후에, 제조된 성장 기판 웨이퍼의솔더링 물질 확산방지층(100)과 지기기판 웨이퍼의 솔더링 물질(140)을 도 47D에 도시된 바와 같이 맞닿게 하여 솔더링 웨이퍼 결합한다. 그 후, 상기 단일화된 다수개의 발광다이오드 소자들이 제조된 성장 기판 웨이퍼의 후면인 사파이어 성장 기판(10) 후면에 강한 에너지를 갖는 레이저를 조사하여 사파이어 성장 기판(10)을 다수개의 발광다이오드 소자들로부터 분리시키고(레이저 리 프트오프;LLO), 레이저에 의해 손상된 언도프(undope)된 GaN 또는 InGaN 버퍼층(20)은 건식식각 공정을 이용하여 하부 질화물계 클래드층(30)이 노출될 때까지 전면으로 식각하고(도 47E), 상기 다수개의 발광다이오드 소자들에 해당하는 하부 질화물계 클래드층(30)의 상부에 n형 오믹접촉 전극구조체(80)를 형성한다(도 47F). 마지막으로, 상기 다수개의 발광다이오드 소자들과 전기전도성 지지 기판(110)에 래핑(lapping), 폴리싱(polishing), 스크라이빙(scribing), 소잉(sawing), 및 브레이킹(breaking) 등의 기계적인 절단공정을 수행하여 단일화된 발광다이오드 소자로 분리한다(도 47G).Referring to FIG. 47, the undoped GaN orInGaN buffer layer 20, the lower nitride-basedcladding layer 30, using MOCVD growth equipment on thesapphire substrate 10 first. After forming a light emitting structure for a light emitting diode device in which the nitride-basedactive layer 40 formed of InGaN and GaN and the upper nitride-basedcladding layer 50 were sequentially grown (FIG. 47A), an upper portion of the upper nitride-basedcladding layer 50 was formed. The reflective p-type ohmiccontact electrode structure 90 and the solderingreaction prevention layer 100 are sequentially formed to prepare a growth substrate wafer (FIG. 47B). Next, as shown in FIG. 47C, twoohmic contact electrodes 120 and 130 are formed on upper and lower portions of the electricallyconductive support substrate 110, and a soldering material for bonding the light emitting structure for the LED device. 140 is deposited to prepare a supporting substrate wafer. Then, the grown substrate wafer The soldering materialdiffusion barrier layer 100 and thesoldering material 140 of the substrate wafer are brought into contact with each other to bond the soldering wafers as shown in FIG. 47D. Subsequently, thesapphire growth substrate 10 is irradiated with a strong energy laser on the back surface of thesapphire growth substrate 10, which is a rear surface of the growth substrate wafer on which the unified plurality of light emitting diode elements are manufactured. The undoped GaN orInGaN buffer layer 20, which was separated (laserliftoff;LLO ) and damaged by the laser, was brought to the front until the lower nitride basedcladding layer 30 was exposed using a dry etching process. Etching (FIG. 47E) and forming an n-type ohmiccontact electrode structure 80 on the lower nitride-basedcladding layer 30 corresponding to the plurality of light emitting diode elements (FIG. 47F). Finally, the plurality of light emitting diode devices and theconductive support substrate 110 may be mechanically wrapped, polished, scribed, sawed, and broken. The cleavage process is performed to separate a single light emitting diode device (FIG. 47G).

하지만, 상기한 종래 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 공정 기술은 하기와 같은 여러 문제점이 있어, 단일화된 수직구조의 발광다이오드 소자를 대량으로 안전하게 확보하기가 어렵다. 즉, 상기 솔더링 웨이퍼 결합을 낮은 온도 범위 내에서 수행하기 때문에, 그 이후에 행해지는 공정에서는 솔더링 웨이퍼 결합 온도보다 높은 고온 공정을 행할 수 없어, 열적으로 안정한 발광다이오드 소자 구현이 어렵다. 더 나아가서, 열팽창계수와 격자상수가 다른 이종 웨이퍼(dissimilar wafer) 사이에 결합을 하기 때문에, 결합 시에 열적 응력을 발생시켜 발광다이오드 소자의 신뢰성에 치명적인 영향을 미친다.However, the conventional vertical light emitting diode manufacturing process technology has a number of problems as described below, it is difficult to secure a large amount of a secure light emitting diode device of a single vertical structure. That is, since the soldering wafer bonding is performed within a low temperature range, a subsequent high temperature process cannot be performed at a higher temperature than the soldering wafer bonding temperature, and thus it is difficult to implement a thermally stable light emitting diode device. Furthermore, since the bonding is performed between dissimilar wafers having different thermal expansion coefficients and lattice constants, thermal stress is generated during the bonding, which has a critical effect on the reliability of the light emitting diode device.

더 최근 들어, 상기한 솔더링 웨이퍼 결합에 의해 제조되는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해서, 솔더링 웨이퍼 결합에 의해서 형성된 전기전도성 지지 기판 대신에 Cu, Ni 등의 금속 후막을 전기도금(electroplating) 공정에 의해 상기 반사성 p형 오믹접촉 전극 구조체(90) 상부에 형성시키는 기술이 개발되어 부분적으로 제품 생산에 이용되고 있다.More recently, in order to solve the problems occurring in the vertical group III-nitride semiconductor light emitting diode device manufactured by the soldering wafer bonding, Cu, Ni, and the like instead of the electroconductive supporting substrate formed by the soldering wafer bonding. A technique for forming a thick metal film on the reflective p-type ohmiccontact electrode structure 90 by an electroplating process has been developed and partially used for product production.

그러나, 상기 전기도금 공정과 접목되어 제조된 수직구조의 발광다이오드 제조 공정에서 발생하는 후속 공정들, 즉 고온 열처리, 래핑, 폴리싱, 스크라이빙, 소잉(sawing), 및 브레이킹 등의 기계적인 절단공정이 행해질 때 소자의 성능 저하 및 불량 발생 등의 문제점이 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.However, subsequent processes arising in the vertical structured light emitting diode manufacturing process combined with the electroplating process, ie, mechanical cutting processes such as high temperature heat treatment, lapping, polishing, scribing, sawing, and braking. When this is done, problems such as deterioration of the device and occurrence of defects still remain problems to be solved.

본 발명은 상기 지적된 문제들을 인식하여 이루어진 것으로, 성장 기판(growth substrate) 상면에 화학식 In x Al y Ga 1-x-y N(0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표기되는 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체와, 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체를 구비한 성장 기판 웨이퍼(growth substrate wafer)와 본 발명자에 의해 개발된 샌드위치 구조의 웨이퍼 결합(sandwich-structured wafer bonding) 공정을 접목시켜 수직구조의 발광다이오드 소자 및 제조 방법에 관한 것이다.The present invention has been made in recognition of the above-mentioned problems, and is a group represented by the formula In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) on the growth substrate. A growth substrate wafer having a p-type electrode structure composed of a light emitting structure for a group III nitride semiconductor light emitting diode device, a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film body, and a reflective current spreading layer. And a sandwich-structured wafer bonding process developed by the present inventors, and a light emitting diode device having a vertical structure and a manufacturing method thereof.

상세하게는, 성장 기판 상층부에 p형 전극구조체를 포함한 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체가 준비된 성장 기판 웨이퍼(growth substrate wafer), 히트씽크 지지대인 이종 기판 웨이퍼(dissimilar support substrate), 및 임시 기판 웨이퍼(temporary substrate wafer)를 샌드위치 구조로 웨이퍼 결합을 수행한 다음, 기판 분리(lift-off) 공정을 통해 상기 성장 기판 및 임시 기판을 각각 제거하여 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.Specifically, a growth substrate wafer having a light emitting structure for a group III nitride semiconductor light emitting diode device including a p-type electrode structure in an upper portion of the growth substrate, a dissimilar support substrate as a heatsink support, And performing wafer bonding on a temporary substrate wafer in a sandwich structure, and then removing the growth substrate and the temporary substrate through a substrate lift-off process to emit light of a group III-nitride semiconductor having a vertical structure. SUMMARY To provide a diode device and a method of manufacturing the same.

상기의 목적을 달성하기 위해,In order to achieve the above object,

부분 n형 전극구조체; 상기 부분 n형 전극구조체 하면에 하부 질화물계 클래 드층, 질화물계 활성층, 및 상부 질화물계 클래드층으로 구성된 발광다이오드 소자용 발광구조체; 상기 발광구조체 하면에 형성된 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체; 상기 p형 전극구조체 하면에 형성된 히트씽크 지지대; 상기 히트씽크 지지대 하면에 형성된 p형 오믹접촉 전극패드;를 포함하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자를 제공한다.Partial n-type electrode structures; A light emitting structure for a light emitting diode device comprising a lower nitride based cladding layer, a nitride based active layer, and an upper nitride based cladding layer on a lower surface of the partial n-type electrode structure; A p-type electrode structure including a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film body, and a reflective current spreading layer formed on a lower surface of the light emitting structure; A heat sink support formed on a bottom surface of the p-type electrode structure; A p-type ohmic contact electrode pad formed on a bottom surface of the heat sink supporter is provided.

상기 부분 n형 전극구조체(partialn-type electrode system)는 상기 하부 질화물계 클래드층 상면 일부 영역에 소정의 형상 및 치수를 갖고 있으며, 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 오믹접촉 전극(reflective ohmic contacting electrode) 및 반사성 전극패드(reflective electrode pad)로 구성한다.The partial n-type electrode structure (partialn -type electrode system) is a reflective ohmic contact electrode having a reflectance of 50% or more, and has a predetermined shape and dimensions of the upper surface on a portion of the lower nitride-based cladding layer, at the wavelength band of 600nm or less It consists of a reflective ohmic contacting electrode and a reflective electrode pad.

또 다른 한편으로, 상기 부분 n형 전극구조체(partialn-type electrode system)는 상기 하부 질화물계 클래드층 상면 일부 영역에 소정의 형상 및 치수를 갖고 있으며, 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 쇼키접촉 전극(reflective schottky contacting electrode) 및 반사성 전극패드(reflective electrode pad)로 구성한다.On the other hand, the partial n-type electrode structure (partialn- type electrode system) has a predetermined shape and dimensions in a portion of the upper surface of the lower nitride-based cladding layer, and has a reflectance of 50% or more in the wavelength band of 600nm or less And a reflective schottky contacting electrode and a reflective electrode pad.

상기 투명성 커런트인젝션층(transparent current inection layer)은 상기 상부 질화물계 클래드층과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 형성하여 수직방향으로의 용이한 전류 주입(current injecting)하는 역할을 한다.The transparent current injection layer forms an ohmic contacting interface with the upper nitride-based cladding layer to facilitate easy current injecting in the vertical direction.

상기 투명성 커런트인젝션층은 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 전기전도성 물질로 구성된 단층막 또는 다층막이다.The transparent current injection layer is a single layer film or a multilayer film made of an electrically conductive material having a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less on an upper surface of the light emitting structure for a light emitting diode device.

상기 제1 패시베이션층(first passivation layer)은 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상면을 보호하는 동시에, 상기 반사성 커런트스프레딩층을 구성하는 물질이 상기 투명성 커런트인젝션층 및 발광구조체 내부로의 확산 이동을 방지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.The first passivation layer protects an upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device, and prevents the material constituting the reflective current spreading layer from diffusing into the transparent current injection layer and the light emitting structure. (diffusion barrier)

상기 제1 패시베이션층은 전기적으로 절연성이면서 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 물질로 구성된 단층막 또는 다층막이다.The first passivation layer is a single layer film or a multilayer film made of a material which is electrically insulating and has a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less.

상기 제1 패시베이션층은 전체 영역의 50% 이하 영역이 비아홀(via-hole) 형태로 패터닝된 다음, 상기 제1 패시베이션층 상/하면에 위치한 상기 투명성 커런트인젝션층과 상기 반사성 커런트스프레딩층을 전기적으로 연결하는 도전선막체로 충진(filling)되어 있다.In the first passivation layer, 50% or less of the entire area is patterned in the form of via-holes, and then the transparent current injection layer and the reflective current spreading layer are disposed on the upper and lower surfaces of the first passivation layer. It is filled with a conductive wire to connect to.

또 다른 한편으로, 상기 투명성 커런트인젝션층과 제1 패시베이션층은 전체 영역의 50% 이하 영역이 비아홀(via-hole) 형태로 패터닝된 다음, 상기 제1 패시베이션층 상/하면에 위치한 상기 투명성 커런트인젝션층과 상기 반사성 커런트스프레딩층을 전기적으로 연결하는 도전선막체로 충진(filling)함과 동시에, 상기 도전선막체는 상부 질화물계 클래드층과 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface) 또는 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 형성하면서 직접적으로 접촉하고 있다.On the other hand, the transparent current injection layer and the first passivation layer is less than 50% of the entire area is patterned in the form of via-holes (via-hole), then the transparent current injection located on the upper / lower surface of the first passivation layer The conductive wire film is filled with a conductive wire film electrically connecting the layer and the reflective current spreading layer, and the conductive wire film has a schottky contacting interface or an ohmic contacting interface with the upper nitride cladding layer. direct contact, forming an interface).

상기 반사성 커런트스프레딩층(reflective current spreading layer)은 상기 제1 패시베이션층 상면에서 수평방향으로의 전류 퍼짐과 도전선막체를 통해 상기 상부 질화물계 클래드층 또는 투명성 커런트인젝션층에 전류를 전도하는 동시에, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체에서 생성된 빛을 반대방향으로 반사시키는 역할을 한다.The reflective current spreading layer spreads current in the horizontal direction on the upper surface of the first passivation layer and conducts current to the upper nitride based cladding layer or transparent current injection layer through a conductive wire film. It serves to reflect the light generated in the light emitting structure for the light emitting diode device in the opposite direction.

상기 반사성 커런트스프레딩층은 상기 제1 패시베이션층 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 전기전도성 물질로 구성된 단층막 또는 다층막이다.The reflective current spreading layer is a single layer film or a multilayer film made of an electrically conductive material having a reflectivity of 80% or more in a wavelength band of 600 nm or less on an upper surface of the first passivation layer.

상기 히트씽크 지지대(heat-sink support)는 전기 또는 열적으로 우수한 전도율을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 히트씽크 지지대는 Si, GaAs, Ge, SiGe, AlN, GaN, AlGaN, SiC, AlSiC 등의 웨이퍼(wafer)와 Ni, Cu, Nb, CuW, NiW, NiCu 등의 플레이트(plate) 또는 호일(foil)을 우선적으로 선택한다.The heat-sink support preferably has good electrical or thermal conductivity. In this case, the heat sink support may be a wafer such as Si, GaAs, Ge, SiGe, AlN, GaN, AlGaN, SiC, AlSiC, or a plate such as Ni, Cu, Nb, CuW, NiW, NiCu, or the like. The foil is selected first.

본 발명의 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서, p형 전극구조체는 수직방향으로의 전류 집중 방지와 빛에 대한 반사체 역할 이외에도, 물질의 확산 방지, 물질간의 결합 및 결합성 향상, 또는 물질의 산화 방지 역할을 수행할 수 있는 별도의 박막층을 포함하는 것이 바람직하다.In the group III-nitride semiconductor light-emitting diode device of the vertical structure of the present invention, the p-type electrode structure, in addition to preventing current concentration in the vertical direction and acting as a reflector for light, prevents diffusion of materials, improves bonding and bonding between materials, Or it is preferable to include a separate thin film layer that can perform the role of preventing the oxidation of the material.

또 다른 한편, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체는 상기 투명성 커런트인젝션층을 형성하기에 앞서, 널리 공지된 5nm 이하의 두께를 갖는 n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN 단층, 5nm 이하의 두께를 갖는 p형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN 단층, 다른 도판트(dopant)와 조성(composition) 원소를 갖는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소의 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 슈퍼래티스 구조(superlattice)도 포함할 수 있다.On the other hand, the light emitting structure for the group III-nitride semiconductor light emitting diode device is a n-type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, having a thickness of 5 nm or less well known prior to forming the transparent current injection layer InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN single layer, p type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN single layer, other dopants and compositions It may also include a superlattice consisting of a nitride or carbon nitride of thegroup 2, 3, or 4 elements having the element ()).

상기의 또 다른 목적을 달성하기 위해,In order to achieve the above another object,

전면 n형 전극구조체; 상기 전면 n형 전극구조체 하면에 하부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층, 및 상부 질화물계 클래드층으로 구성된 발광다이오드 소자용 발광구조체; 상기 발광구조체 하면에 형성된 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체; 상기 p형 전극구조체 하면에 형성된 히트씽크 지지대; 상기 히트씽크 지지대 하면에 형성된 p형 오믹접촉 전극패드;를 포함하는 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자를 제공한다.Front n-type electrode structure; A light emitting structure for a light emitting diode device comprising a lower nitride based cladding layer, a nitride based active layer, and an upper nitride based cladding layer on a lower surface of the front n-type electrode structure; A p-type electrode structure including a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film body, and a reflective current spreading layer formed on a lower surface of the light emitting structure; A heat sink support formed on a bottom surface of the p-type electrode structure; A p-type ohmic contact electrode pad formed on a bottom surface of the heat sink supporter is provided.

상기 전면 n형 전극구조체(fulln-type electrode system)는 상기 하부 질화물계 클래드층 상면의 전체 영역과 오믹접촉 계면을 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 투명성 오믹접촉 전극(transparent ohmic contacting electrode)과 상기 투명성 오믹접촉 전극 상면에 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 오믹접촉 전극패드(reflective ohmic contacting electrode pad)로 구성한다.The front n-type electrode structure (fulln -type electrode system) is transparent ohmic contact electrode (transparent with a transmittance of 70% or more in the wavelength band below and forming the entire area of the upper surface of the bottom nitride-based cladding layer and the ohmic contact interface 600nm Ohmic contacting electrode and a transparent ohmic contact electrode formed on the upper surface and comprises a reflective ohmic contacting electrode pad (reflective ohmic contacting electrode pad) having a reflectance of 50% or more in the wavelength band of 600nm or less.

또 다른 한편으로, 상기 전면 n형 전극구조체(fulln-type electrode system)는 상기 하부 질화물계 클래드층 상면의 전체 영역과 오믹접촉 계면을 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 투명성 오믹접촉 전극(transparent ohmic contacting electrode)과 상기 투명성 오믹접촉 전극 상면에 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 쇼키접촉 전극패드(reflective schottky contacting electrode pad)로 구성한다.Further, on the other hand, the front-side n-type electrode structure (fulln -type electrode system) is transparent with a transmittance of 70% or more in the wavelength band below and forming the entire area of the upper surface of the bottom nitride-based cladding layer and the ohmic contact interface 600nm A transparent ohmic contacting electrode and a reflective schottky contacting electrode pad are formed on the transparent ohmic contact electrode and have a reflectivity of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less.

또 다른 한편으로, 상기 투명성 커런트인젝션층과 제1 패시베이션층은 전체 영역의 50% 이하 영역이 비아홀(via-hole) 형태로 패터닝된 다음, 상기 제1 패시베 이션층 상/하면에 위치한 상기 투명성 커런트인젝션층과 상기 반사성 커런트스프레딩층을 전기적으로 연결하는 도전선막체로 충진(filling)함과 동시에, 상기 도전선막체는 상부 질화물계 클래드층과 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface) 또는 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 형성하면서 직접적으로 접촉하고 있다.On the other hand, the transparency current injection layer and the first passivation layer is a region in which 50% or less of the entire area is patterned in the form of via-holes (via-hole), and then the transparency located on the upper and lower surfaces of the first passivation layer While filling the conductive injection layer and the reflective current spreading layer electrically connecting the current injection layer and the conductive wire layer, the conductive wire layer has a schottky contact interface or an ohmic contact interface with the upper nitride-based cladding layer. They are in direct contact, forming an ohmic contacting interface.

본 발명의 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서, p형 전극구조체는 수직방향으로의 전류 집중 방지(current blocking)와 빛에 대한 반사체(reflecting) 역할 이외에도, 물질의 확산 방지(diffusion barrier), 물질간 의 결합 및 결합성 향상, 또는 물질의 산화 방지 역할을 수행할 수 있는 별도의 박막층을 포함하는 것이 바람직하다.In the group III-nitride-based semiconductor light emitting diode device of the vertical structure of the present invention, the p-type electrode structure prevents diffusion of materials in addition to the current blocking in the vertical direction and the reflecting of light. barrier), it is preferable to include a separate thin film layer that can serve to improve the bonding and bonding between materials, or to prevent the oxidation of the material.

상기의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)로, 본 발명은 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체를 이용한 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 방법에 있어서,In a preferred aspect for achieving the above object, the present invention provides a light emitting diode device manufacturing method of the vertical structure using a light emitting structure for group III nitride semiconductor light emitting diode device,

성장 기판 상면에 버퍼층을 포함한 하부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층, 및 상부 질화물계 클래드층으로 구성된 그룹 3족 질화물계 발광다이오드 소자용 발광구조체를 순차적으로 성장시킨 성장 기판 웨이퍼를 준비하는 단계와; 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체의 최상층부인 상부 질화물계 클래드층 상면에 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체와, 물질 확산 장벽층, 웨이퍼 결합층을 순차적으로 형성하는 단계와; 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 상/하면에 웨이퍼 결합층을 적층 형성하는 단계; 상기 임시 기판 상면에 희생분리층 및 웨이퍼 결합층을 적층 형 성하는 단계; 상기 이종 지지 기판의 상/하면에 상기 성장 기판과 임시 기판을 위치시킨 샌드위치 구조로 웨이퍼를 결합시켜 복합체를 형성시키는 단계; 상기 샌드위치 구조로 웨이퍼 결합된 복합체에서 상기 성장 기판 및 임시 기판을 각각 분리(lift-off)시키는 단계; 상기 성장 기판이 제거된 복합체의 하부 질화물계 클래드층 상면에 표면 요철과 부분 n형 전극구조체를 형성하는 단계와; 상기 임시 기판이 제거된 복합체의 이종 지지 기판 후면에 p형 오믹접촉 전극패드를 형성하는 단계;를 포함한다.Preparing a growth substrate wafer in which a light emitting structure for a group III nitride-based light emitting diode device comprising a lower nitride-based cladding layer including a buffer layer, a nitride-based active layer, and an upper nitride-based cladding layer is sequentially grown on a growth substrate; A p-type electrode structure comprising a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film, and a reflective current spreading layer on an upper surface of the upper nitride-based cladding layer, which is the uppermost layer of the light emitting structure for the light emitting diode device, a material diffusion barrier layer, Sequentially forming a wafer bonding layer; Stacking a wafer bonding layer on the upper and lower surfaces of the heterogeneous supporting substrate which is a heat sink support; Stacking a sacrificial separation layer and a wafer bonding layer on an upper surface of the temporary substrate; Bonding a wafer to a sandwich structure in which the growth substrate and the temporary substrate are positioned on upper and lower surfaces of the heterogeneous supporting substrate to form a composite; Lifting off the growth substrate and the temporary substrate in the wafer-bonded composite with the sandwich structure, respectively; Forming surface irregularities and a partial n-type electrode structure on an upper surface of the lower nitride-based cladding layer of the composite from which the growth substrate is removed; And forming a p-type ohmic contact electrode pad on a rear surface of the heterogeneous supporting substrate of the composite from which the temporary substrate is removed.

상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체는 상기 투명성 커런트인젝션층을 형성하기에 앞서, 널리 공지된 5nm 이하의 두께를 갖는 n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN 단층, 5nm 이하의 두께를 갖는 p형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN 단층, 다른 도판트(dopant)와 조성(composition) 원소를 갖는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소의 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 슈퍼래티스 구조(superlattice)도 포함할 수 있다.The light emitting structure for group III-nitride semiconductor light emitting diode device is n-type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, which have a thickness of 5 nm or less, well-known before forming the transparent current injection layer. AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN single layer, p-type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN single layer with other dopants and composition elements It may also include a superlattice composed of nitrides or carbon nitrides ofgroup 2, 3, or 4 elements.

상기 p형 전극구조체(p-type electrode system)를 구성하고 있는 상기 투명성 커런트인젝션층과 반사성 커런트스프레딩층은 비아홀 형태로 패터닝된 상기 제1 패시베이션층을 전기전도성인 도전선막체로 충진되어 전기적으로 연결되어 있다.The p-type electrode structure(p -type electrode system) the configuration and the transparent current injection layer and the reflective current spreading layer, which is filled with the first passivation layer patterned to form a via hole electrically conductive body of the conductive line film electrically connected to It is.

상기 임시 기판 웨이퍼의 희생분리층(sacrificial separation layer)은 지지 기판을 분리하는데 유리한 물질로 이루어진다. 이때, 강한 에너지를 갖는 특정 파장 대역의 포톤 빔(photon-beam)을 조사하여 분리할 경우는 ZnO, GaN, InGaN, InN, ITO, AlInN, AlGaN, ZnInN, ZnGaN, MgGaN, 또는 습식 식각 용액(wet etching solution) 내에서 식각하여 분리할 경우는 Au, Ag, Pd, SiO2, SiNx로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The sacrificial separation layer of the temporary substrate wafer is made of a material that is advantageous for separating the support substrate. In this case, when the photon-beam of a specific wavelength band having a strong energy is irradiated and separated, ZnO, GaN, InGaN, InN, ITO, AlInN, AlGaN, ZnInN, ZnGaN, MgGaN, or wet etching solution (wet) In the case of etching and separating in the etching solution) is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Pd, SiO2, SiNx.

상기 히트씽크 지지대(heat-sink support)인 이종 지지 기판은 전기 또는 열적으로 우수한 전도율을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 히트씽크 지지대는 Si, GaAs, Ge, SiGe, AlN, GaN, AlGaN, SiC, AlSiC 등의 웨이퍼(wafer)와 Ni, Cu, Nb, CuW, NiW, NiCu 등의 플레이트(plate) 또는 호일(foil)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The heterogeneous support substrate, which is the heat-sink support, preferably has excellent electrical or thermal conductivity. In this case, the heat sink support may be a wafer such as Si, GaAs, Ge, SiGe, AlN, GaN, AlGaN, SiC, AlSiC, or a plate such as Ni, Cu, Nb, CuW, NiW, NiCu, or the like. It is formed of any one selected from the group consisting of foils.

상기 성장 기판, 이종 지지 기판, 및 임시 기판 상부에 존재하는 웨이퍼 결합층(wafer bonding layer)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이때, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The wafer bonding layer on the growth substrate, the heterogeneous supporting substrate, and the temporary substrate is formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or more. At this time, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, metallic silicide.

상기 성장 기판 및 임시 기판 분리하는 공정은 화학-기계적인 연마(CMP), 습식 식각 용액을 이용한 화학적 식각 분해, 또는 강한 에너지를 갖는 포톤 빔을 조사하여 열-화학 분해 반응을 이용한다.The process of separating the growth substrate and the temporary substrate utilizes a thermal-chemical decomposition reaction by chemical-mechanical polishing (CMP), chemical etching decomposition using a wet etching solution, or photon beam having a strong energy.

상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 전기 및 광학적 특성뿐만이 아니라, 각 층간의 기계적 결합력을 강화시키기 위한 수단으로서 어닐링(annealing) 및 표면처리(surface treatment)와 같은 공정들을 각 단계 전/후에 도입하는 것이 바람직하다.In addition to the electrical and optical properties of the group III-nitride semiconductor light emitting diode devices, processes such as annealing and surface treatment are introduced before and after each step as a means for enhancing the mechanical bonding between the layers. It is desirable to.

상기의 또 다른 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)로, 본 발명은 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체를 이용한 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 방법에 있어서,In a preferred aspect for achieving the above another object, the present invention provides a light emitting diode device manufacturing method of the vertical structure using a light emitting structure for group III nitride semiconductor light emitting diode device,

성장 기판 상면에 버퍼층을 포함한 하부 질화물계 클래드층, 질화물계 활성층, 및 상부 질화물계 클래드층으로 구성된 그룹 3족 질화물계 발광다이오드 소자용 발광구조체를 순차적으로 성장시킨 성장 기판 웨이퍼를 준비하는 단계와; 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체의 최상층부인 상부 질화물계 클래드층 상면에 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체와, 물질 확산 장벽층, 웨이퍼 결합층을 순차적으로 형성하는 단계와; 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 상/하면에 웨이퍼 결합층을 적층 형성하는 단계; 상기 임시 기판 상면에 희생분리층 및 웨이퍼 결합층을 적층 형성하는 단계; 상기 이종 지지 기판의 상/하면에 상기 성장 기판과 임시 기판을 위치시킨 샌드위치 구조로 웨이퍼를 결합시켜 복합체를 형성시키는 단계; 상기 샌드위치 구조로 웨이퍼 결합된 복합체에서 상기 성장 기판 및 임시 기판을 각각 분리(lift-off)시키는 단계; 상기 성장 기판이 제거된 복합체의 하부 질화물계 클래드층 상면에 표면 요철과 전면 n형 전극구조체를 형성하는 단계와; 상기 임시 기판이 제거된 복합체의 이종 지지 기판 후면에 p형 오믹접촉 전극패드를 형성하는 단계;를 포함한다.Preparing a growth substrate wafer in which a light emitting structure for a group III nitride-based light emitting diode device comprising a lower nitride-based cladding layer including a buffer layer, a nitride-based active layer, and an upper nitride-based cladding layer is sequentially grown on a growth substrate; A p-type electrode structure comprising a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film, and a reflective current spreading layer on an upper surface of the upper nitride-based cladding layer, which is the uppermost layer of the light emitting structure for the light emitting diode device, a material diffusion barrier layer, Sequentially forming a wafer bonding layer; Stacking a wafer bonding layer on the upper and lower surfaces of the heterogeneous supporting substrate which is a heat sink support; Stacking a sacrificial separation layer and a wafer bonding layer on an upper surface of the temporary substrate; Bonding a wafer to a sandwich structure in which the growth substrate and the temporary substrate are positioned on upper and lower surfaces of the heterogeneous supporting substrate to form a composite; Lifting off the growth substrate and the temporary substrate in the wafer-bonded composite with the sandwich structure, respectively; Forming surface irregularities and a front n-type electrode structure on an upper surface of a lower nitride-based cladding layer of the composite from which the growth substrate is removed; And forming a p-type ohmic contact electrode pad on a rear surface of the heterogeneous supporting substrate of the composite from which the temporary substrate is removed.

상기 성장 기판, 이종 지지 기판, 및 임시 기판 상부에 존재하는 웨이퍼 결 합층(wafer bonding layer)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이때, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The wafer bonding layer on the growth substrate, the heterogeneous support substrate, and the temporary substrate is formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or more. At this time, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, metallic silicide.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드는 투명성 커런트인젝션층, 제1 패시베이션층, 도전선막체, 및 반사성 커런트스프레딩층으로 구성된 p형 전극구조체를 구비하고 있기 때문에 수직구조의 발광다이오드 소자 구동 시에 일방적인 수직방향으로의 전류 주입(vertical current injecting)을 막고, 평방향으로의 전류 퍼짐(horizontal current spreading)을 촉진시켜 수직구조의 LED 소자의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the vertical group III-nitride semiconductor light emitting diode manufactured by the present invention comprises a p-type electrode structure composed of a transparent current injection layer, a first passivation layer, a conductive line film body, and a reflective current spreading layer. This prevents unidirectional vertical current injecting when driving a vertical light emitting diode device, and promotes horizontal current spreading in a horizontal direction, thereby improving the overall structure of the vertical LED device. It can improve performance.

이와 더불어서, 본 발명에 의한 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광 다이오드의 제조 방법에 의하면, 웨이퍼 대 웨이퍼 결합 시에 웨이퍼 휨(bending) 현상과 단일 칩의 발광다이오드 소자의 발광구조체에 아무런 손상 없이 제조할 수 있기 때문에 팹(fab) 공정의 가공성 및 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the method of manufacturing a group III-nitride semiconductor light emitting diode having a vertical structure according to the present invention, there is no wafer bending during wafer-to-wafer bonding and no damage to the light emitting structure of a single chip light emitting diode device. Since it can be manufactured, there is an effect that can improve the processability and yield of the fab process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따라 제조된 그룹 3족 질화물계 반도체 광전자 소자인 발광다이오드 및 소자 제조에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail with respect to the light emitting diode and the device manufacturing a group III nitride-based semiconductor optoelectronic device manufactured according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제1 실시예를 보인 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention.

도시한 바와 같이, 부분 n형 전극구조체(230a) 하면에 표면 요철(220)을 갖고 있는 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)으로 구성된 p형 전극구조체(400), 물질 확산 장벽층(150), 두층의 웨이퍼 결합층(160a, 160b), 히트씽크 지지대(190), 및 p형 오믹접촉 전극패드(300)를 포함하는 수직구조의 발광 소자인 발광다이오드가 형성되어 있다. 더 나아가서, 상기 수직구조의 발광다이도 소자를 외부의 전도성 불순물과 수분으로부터 보호하기 위해서 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 및 투명성 커런트인젝션층(100)을 완전히 감싸고, 상기 제1 패시베이션층(110)과 연속적으로 연결된 제2 패시베이션층(280)이 형성되어 있다.As shown, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, the upper nitride-basedcladding layer 40, and the transparent current having thesurface irregularities 220 on the lower surface of the partial n-type electrode structure 230a. The p-type electrode structure 400, the materialdiffusion barrier layer 150, and the two layers, each including theinjection layer 100, thefirst passivation layer 110, theconductive line film 130, and the reflective current spreadinglayer 140. A light emitting diode, which is a vertical light emitting device including thewafer bonding layers 160a and 160b, theheat sink support 190, and the p-type ohmiccontact electrode pad 300, is formed. Further, the lower nitride basedcladding layer 20, the nitride basedactive layer 30, the upper nitride basedcladding layer 40, and the transparent current are provided to protect the vertical light emitting diode device from external conductive impurities and moisture. Asecond passivation layer 280 is formed that completely surrounds theinjection layer 100 and is continuously connected to thefirst passivation layer 110.

보다 상세하게 설명하면, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 방출하는데 유리하게 발광면인 상기 하부 질화물계 클래드층(20)의 표면에 요철(220)이 형성되어 있고, 상기 하부 질화물계 클래드층(20)과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface) 또는 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface)을 갖는 부분 n형 전극구조체(230a)가 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면 일부 영역에 형성되어 있다.In more detail, theunevenness 220 is formed on the surface of the lower nitride-basedcladding layer 20, which is an emission surface, in order to effectively emit light generated from the nitride-basedactive layer 30 to the outside. A partial n-type electrode structure 230a having an ohmic contacting interface or a schottky contacting interface with the lower nitride-basedcladding layer 20 is formed on a portion of the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20. Formed.

상기 부분 n형 전극구조체(230a)가 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면 일부 영역에 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 오믹접촉 전극 및 반사성 전극패드로 구성한다. 이 경우, 부분 n형 전극구조체(230a)는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The partial n-type electrode structure 230a includes a reflective ohmic contact electrode and a reflective electrode pad having a reflectivity of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less in a portion of an upper surface of the lower nitride basedcladding layer 20. In this case, the partial n-type electrode structure 230a is formed of Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, and metal silicide. It is formed of any one selected.

상기 수직구조의 발광다이오드 소자의 측면에는 측면을 통해 노출된 상기 질화물계 활성층(30)을 보호하기 위한 측면 제2 패시베이션층(second passivation layer: 280)이 형성되어 있다. 이때, 상기 측면 제2 패시베이션층(280)은 전기절연성인 금속산화물(metallic oxide), 금속질화물(metallic nitride), 금속불화물(metallic fluoride)로 형성되어 있으며, 구체적으로 SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. Asecond passivation layer 280 is formed on a side surface of the vertical light emitting diode device to protect the nitride basedactive layer 30 exposed through the side surface. In this case, the sidesecond passivation layer 280 is formed of an electrically insulating metal oxide (metallic oxide), metal nitride (metallic nitride), metal fluoride (metallic fluoride), specifically, SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, It is formed of any one selected from the group consisting of AlF3, LaF3, MgF2.

상기 상부 질화물계 클래드층(40) 하면의 p형 전극구조체(400)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 상기 상부 질화물계 클래드층(20)과 오믹접촉 계면을 형성하여 수직방향으로의 용이한 전류 주입(current injecting)하는 역할을 한다.The transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 400 on the lower surface of the upper nitride basedcladding layer 40 forms an ohmic contact interface with the upper nitride basedcladding layer 20 to facilitate an easy current in the vertical direction. It is responsible for injecting current.

상기 p형 전극구조체(400)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 전기전도성 물질로 구성한다. 이 경우, 상기 p형 전극구조체(400)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 400 is formed of an electrically conductive material having a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less on the upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device. In this case, the transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 400 is Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, It is formed of any one selected from the group consisting of ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2.

상기 p형 전극구조체(400)의 제1 패시베이션층(first passivation layer: 110)은 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상면을 보호하는 동시에, 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)을 구성하는 물질이 상기 투명성 커런트인젝션층(100) 및 발광구조체 내부로의 확산 이동을 방지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.Thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 400 protects an upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device, and at the same time, the material forming the reflective current spreadinglayer 140 is transparent. It serves to prevent diffusion movement into thecurrent injection layer 100 and the light emitting structure (diffusion barrier).

상기 p형 전극구조체(400)의 제1 패시베이션층(110)은 전기적으로 절연성이면서 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 물질로 구성한다. 이 경우, 상기 p형 전극구조체(400)의 제1 패시베이션층(110)은 금속산화물(metallic oxide), 금속질화물(metallic nitride), 금속불화물(metallic fluoride)로 형성되어 있으며, 구체적으로 SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 400 is made of a material that is electrically insulating and has a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 400 is formed of a metal oxide (metallic oxide), a metal nitride (metallic nitride), a metal fluoride (metallic fluoride), specifically SiNx, SiO2 , Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2 It is formed of any one selected from the group consisting of.

상기 p형 전극구조체(400)의 제1 패시베이션층(110)은 전체 영역의 50% 이하 영역이 비아홀(via-hole) 형태로 패터닝된 다음, 상기 제1 패시베이션층(110) 상/하면에 위치한 상기 투명성 커런트인젝션층(100)과 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)을 전기적으로 연결하는 도전선막체(130)로 충진(filling)되어 있다. 이때, 상기 도전선막체(130)는 Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.In thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 400, 50% or less of the entire area is patterned in the form of via-holes, and then located on the upper and lower surfaces of thefirst passivation layer 110. The transparentcurrent injection layer 100 and the reflective current spreadinglayer 140 are filled with aconductive line film 130 that electrically connects them. At this time, theconductive wire film 130 is Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, It is formed of any one selected from the group consisting of Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf.

상기 도전선막체(130)는 투명성 커런트인젝션층(100) 상면과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface) 또는 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface)을 형성하고 있다.Theconductive line film 130 forms an ohmic contacting interface or a schottky contacting interface with an upper surface of the transparentcurrent injection layer 100.

상기 p형 전극구조체(400)의 반사성 커런트스프레딩층(reflective current spreading layer: 140)은 상기 제1 패시베이션층(110) 상면에서 수평방향으로의 전류 퍼짐과 도전선막체(130)를 통해 상기 투명성 커런트인젝션층(100)에 전류를 전도하는 동시에, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체에서 생성된 빛을 반대방향으로 반사시키는 역할을 한다.The reflective current spreadinglayer 140 of the p-type electrode structure 400 has a current spreading in a horizontal direction from the upper surface of thefirst passivation layer 110 and the transparency through theconductive line film 130. At the same time, it conducts a current to thecurrent injection layer 100 and reflects light generated in the light emitting structure for the light emitting diode device in the opposite direction.

상기 p형 전극구조체(400)의 반사성 커런트스프레딩층(140)은 상기 제1 패시베이션층(110) 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 전기전도성 물질로 구성한다. 이 경우, 반사성 커런트스프레딩층(140)은 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The reflective current spreadinglayer 140 of the p-type electrode structure 400 is formed of an electrically conductive material having a reflectivity of 80% or more on the upper surface of thefirst passivation layer 110 in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, the reflective current spreadinglayer 140 is formed of Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, and metal silicide. It is formed of any one selected.

상기 물질 확산 장벽층(150)은 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 시에 p형 전극구조체(400)와 웨이퍼 결합층(160a, 160b) 사이에 발생하는 물질 확산 이동을 방지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.The materialdiffusion barrier layer 150 serves to prevent material diffusion movement occurring between the p-type electrode structure 400 and thewafer bonding layers 160a and 160b when manufacturing the vertical light emitting diode device. do.

상기 물질 확산 장벽층(150)을 구성하는 물질은 상기 p형 전극구조체(400)와 웨이퍼 결합층(160a, 160b)을 구성하고 있는 물질의 종류에 따라서 결정되지만, 일예로, Pt, Pd, Cu, Rh, Re, Ti, W, Cr, Ni, Si, Ta, TiW, TiNi, NiCr, TiN, WN, CrN, TaN, TiWN, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The material constituting the materialdiffusion barrier layer 150 is determined according to the type of the material constituting the p-type electrode structure 400 and thewafer bonding layers 160a and 160b. For example, Pt, Pd, and Cu , Rh, Re, Ti, W, Cr, Ni, Si, Ta, TiW, TiNi, NiCr, TiN, WN, CrN, TaN, TiWN, is formed of any one selected from the group consisting of metal silicide (metallic silicide).

상기 웨이퍼 결합층(160a, 160b)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이 경우, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thewafer bonding layers 160a and 160b are formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or higher. In this case, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, and metallic silicide.

본 발명의 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서, p형 전극구조체(400)는 수직방향으로의 전류 집중 방지(current blocking)와 빛에 대한 반사체(reflecting) 역할 이외에도, 물질의 확산 방지(diffusion barrier), 물질간의 결합 및 결합성 향상, 또는 물질의 산화 방지 역할을 수행할 수 있는 별도의 박막층을 포함하는 것이 바람직하다.In the group III-nitride semiconductor light emitting diode device of the vertical structure of the present invention, the p-type electrode structure 400 is a diffusion of a material, in addition to the role of current blocking in the vertical direction and reflecting light (light) It is desirable to include a separate thin film layer that can serve as a diffusion barrier, to improve the binding and bonding between the materials, or to prevent the oxidation of the material.

또 다른 한편, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체는 상기 투명성 커런트인젝션층(100)을 형성하기에 앞서, 널리 공지된 5nm 이 하의 두께를 갖는 n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN 단층, 5nm 이하의 두께를 갖는 p형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN 단층, 다른 도판트(dopant)와 조성(composition) 원소를 갖는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소의 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 슈퍼래티스 구조(superlattice)도 포함할 수 있다.On the other hand, the light emitting structure for the group III-nitride semiconductor light emitting diode device is n-type conductive InGaN, GaN, AlInN having a thickness of less than 5nm well known prior to forming the transparentcurrent injection layer 100 , AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN single layer, p type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN single layer with other dopants It may also include a superlattice composed of nitride or carbon nitride ofgroup 2, 3, or 4 elements having a composition element.

도 6은 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제2 실시예를 보인 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention.

도시한 바와 같이, 부분 n형 전극구조체(230b) 하면에 표면 요철(220)을 갖고 있는 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)으로 구성된 p형 전극구조체(500), 물질 확산 장벽층(150), 두층의 웨이퍼 결합층(160a, 160b), 히트씽크 지지대(190), 및 p형 오믹접촉 전극패드(300)를 포함하는 수직구조의 발광 소자인 발광다이오드가 형성되어 있다. 더 나아가서, 상기 수직구조의 발광다이도 소자를 외부의 전도성 불순물과 수분으로부터 보호하기 위해서 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 및 투명성 커런트인젝션층(100)을 완전히 감싸고, 상기 제1 패시베이션층(110)과 연속적으로 연결된 제2 패시베이션층(280)이 형성되어 있다.As shown, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, the upper nitride-basedcladding layer 40, and the transparent current having thesurface irregularities 220 on the lower surface of the partial n-type electrode structure 230b. The p-type electrode structure 500, the materialdiffusion barrier layer 150, and the two layers including theinjection layer 100, thefirst passivation layer 110, theconductive line member 130, and the reflective current spreadinglayer 140. A light emitting diode, which is a vertical light emitting device including thewafer bonding layers 160a and 160b, theheat sink support 190, and the p-type ohmiccontact electrode pad 300, is formed. Further, the lower nitride basedcladding layer 20, the nitride basedactive layer 30, the upper nitride basedcladding layer 40, and the transparent current are provided to protect the vertical light emitting diode device from external conductive impurities and moisture. Asecond passivation layer 280 is formed that completely surrounds theinjection layer 100 and is continuously connected to thefirst passivation layer 110.

보다 상세하게 설명하면, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 방출하는데 유리하게 발광면인 상기 하부 질화물계 클래드층(20)의 표 면에 요철(220)이 형성되어 있고, 상기 하부 질화물계 클래드층(20)과 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface) 또는 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 갖는 부분 n형 전극구조체(230b)가 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면 일부 영역에 형성되어 있다.In more detail, theunevenness 220 is formed on the surface of the lower nitride-basedcladding layer 20, which is a light emitting surface, in order to effectively emit light generated from the nitride-basedactive layer 30 to the outside. A partial n-type electrode structure 230b having a lower nitride-basedcladding layer 20 and a schottky contacting interface or an ohmic contacting interface is partially formed on the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20. It is formed in.

상기 부분 n형 전극구조체(230b)는 상기 도전선막체(130)와 동일한 형상 및 치수로 형성되어, 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상/하에 대향되어 있다.The partial n-type electrode structure 230b is formed in the same shape and dimensions as the conductivewire film body 130 and faces up and down the light emitting structure for the light emitting diode device.

상기 부분 n형 전극구조체(230b)가 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면 일부 영역에 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 오믹접촉 전극 및 반사성 전극패드로 구성한다. 이 경우, 부분 n형 전극구조체(230b)는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The partial n-type electrode structure 230b includes a reflective ohmic contact electrode and a reflective electrode pad having a reflectivity of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less in a portion of the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20. In this case, the partial n-type electrode structure 230b is formed from a group consisting of Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, and metallic silicide. It is formed of any one selected.

상기 p형 전극구조체(500)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 전기전도성 물질로 구성한다. 이 경우, 상기 p형 전극구조체(400)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 500 is formed of an electrically conductive material having a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less on the upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device. In this case, the transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 400 is Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, It is formed of any one selected from the group consisting of ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2.

상기 p형 전극구조체(500)의 제1 패시베이션층(first passivation layer: 110)은 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상면을 보호하는 동시에, 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)을 구성하는 물질이 상기 투명성 커런트인젝션층(100) 및 발광구조체 내부로의 확산 이동을 방지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.Thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 500 protects an upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device, and at the same time, the material forming the reflective current spreadinglayer 140 is transparent. It serves to prevent diffusion movement into thecurrent injection layer 100 and the light emitting structure (diffusion barrier).

상기 p형 전극구조체(500)의 제1 패시베이션층(110)은 전기적으로 절연성이면서 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 물질로 구성한다. 이 경우, 상기 p형 전극구조체(400)의 제1 패시베이션층(110)은 금속산화물(metallic oxide), 금속질화물(metallic nitride), 금속불화물(metallic fluoride)로 형성되어 있으며, 구체적으로 SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 500 is made of a material that is electrically insulating and has a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 400 is formed of a metal oxide (metallic oxide), a metal nitride (metallic nitride), a metal fluoride (metallic fluoride), specifically SiNx, SiO2 , Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2 It is formed of any one selected from the group consisting of.

상기 p형 전극구조체(500)의 제1 패시베이션층(110)은 전체 영역의 50% 이하 영역이 비아홀(via-hole) 형태로 패터닝된 다음, 상기 제1 패시베이션층(110) 상/하면에 위치한 상기 투명성 커런트인젝션층(100)과 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)을 전기적으로 연결하는 도전선막체(130)로 충진(filling)되어 있다. 이때, 상기 도전선막체(130)는 Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.In thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 500, 50% or less of the entire area is patterned in the form of via-holes, and then located on the upper and lower surfaces of thefirst passivation layer 110. The transparentcurrent injection layer 100 and the reflective current spreadinglayer 140 are filled with aconductive line film 130 that electrically connects them. At this time, theconductive wire film 130 is Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, It is formed of any one selected from the group consisting of Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf.

상기 p형 전극구조체(500)의 도전선막체(130)는 상부 질화물계 클래드층(40) 상면과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface) 또는 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface)을 형성하고 있다.Theconductive wire membrane 130 of the p-type electrode structure 500 forms an ohmic contact interface or a schottky contact interface with an upper surface of the upper nitride-basedcladding layer 40.

상기 p형 전극구조체(500)의 반사성 커런트스프레딩층(reflective current spreading layer: 140)은 상기 제1 패시베이션층(110) 상면에서 수평방향으로의 전류 퍼짐과 도전선막체(130)를 통해 상기 투명성 커런트인젝션층(100)에 전류를 전도하는 동시에, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체에서 생성된 빛을 반대방향으로 반사시키는 역할을 한다.The reflective current spreadinglayer 140 of the p-type electrode structure 500 has a current spreading in a horizontal direction from the upper surface of thefirst passivation layer 110 and the transparency through theconductive line film 130. At the same time, it conducts a current to thecurrent injection layer 100 and reflects light generated in the light emitting structure for the light emitting diode device in the opposite direction.

상기 p형 전극구조체(500)의 반사성 커런트스프레딩층(140)은 상기 제1 패시베이션층(110) 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 전기전도성 물질로 구성한다. 이 경우, 반사성 커런트스프레딩층(140)은 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The reflective current spreadinglayer 140 of the p-type electrode structure 500 is formed of an electrically conductive material having a reflectivity of 80% or more on the upper surface of thefirst passivation layer 110 in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, the reflective current spreadinglayer 140 is formed of Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, and metal silicide. It is formed of any one selected.

상기 물질 확산 장벽층(150)은 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 시에 p형 전극구조체(500)와 웨이퍼 결합층(160a, 160b) 사이에 발생하는 물질 확산 이동을 방지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.The materialdiffusion barrier layer 150 serves to prevent a material diffusion movement occurring between the p-type electrode structure 500 and thewafer bonding layers 160a and 160b when manufacturing a vertical light emitting diode device. do.

상기 물질 확산 장벽층(150)을 구성하는 물질은 상기 p형 전극구조체(500)와 웨이퍼 결합층(160a, 160b)을 구성하고 있는 물질의 종류에 따라서 결정되지만, 일예로, Pt, Pd, Cu, Rh, Re, Ti, W, Cr, Ni, Si, Ta, TiW, TiNi, NiCr, TiN, WN, CrN, TaN, TiWN, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The material constituting the materialdiffusion barrier layer 150 is determined according to the type of the material constituting the p-type electrode structure 500 and thewafer bonding layers 160a and 160b. For example, Pt, Pd and Cu , Rh, Re, Ti, W, Cr, Ni, Si, Ta, TiW, TiNi, NiCr, TiN, WN, CrN, TaN, TiWN, is formed of any one selected from the group consisting of metal silicide (metallic silicide).

본 발명의 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자에서, p형 전극구조체(500)는 수직방향으로의 전류 집중 방지(current blocking)와 빛에 대한 반사체(reflecting) 역할 이외에도, 물질의 확산 방지(diffusion barrier), 물질간의 결합 및 결합성 향상, 또는 물질의 산화 방지 역할을 수행할 수 있는 별도의 박막층을 포함하는 것이 바람직하다.In the group III-nitride semiconductor light emitting diode device of the vertical structure of the present invention, the p-type electrode structure 500 is a diffusion of material, in addition to the current blocking in the vertical direction and reflecting the light (light) It is desirable to include a separate thin film layer that can serve as a diffusion barrier, to improve the binding and bonding between the materials, or to prevent the oxidation of the material.

도 7은 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제3 실시예를 보인 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention.

도시한 바와 같이, 전면 n형 전극구조체(260, 270a) 하면에 표면 요철(220)을 갖고 있는 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)으로 구성된 p형 전극구조체(400), 물질 확산 장벽층(150), 두층의 웨이퍼 결합층(160a, 160b), 히트씽크 지지대(190), p형 오믹접촉 전극패드(300)를 포함하는 수직구조의 발광 소자인 발광다이오드가 형성되어 있다. 더 나아가서, 상기 수직구조의 발광다이도 소자를 외부의 전도성 불순물과 수분으로부터 보호하기 위해서 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 및 투명성 커런트인젝션층(100)을 완전히 감싸고, 상기 제1 패시베이션층(110)과 연속적으로 연결된 제2 패시베이션층(280)이 형성되어 있다.As shown, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, the upper nitride-basedcladding layer 40 havingsurface irregularities 220 on the lower surface of the front n-type electrode structures 260 and 270a, A p-type electrode structure 400, a materialdiffusion barrier layer 150, which is composed of a transparentcurrent injection layer 100, afirst passivation layer 110, a conductiveline film body 130, and a reflective current spreadinglayer 140. A light emitting diode, which is a vertical light emitting device including twowafer bonding layers 160a and 160b, aheat sink support 190, and a p-type ohmiccontact electrode pad 300, is formed. Further, the lower nitride basedcladding layer 20, the nitride basedactive layer 30, the upper nitride basedcladding layer 40, and the transparent current are provided to protect the vertical light emitting diode device from external conductive impurities and moisture. Asecond passivation layer 280 is formed that completely surrounds theinjection layer 100 and is continuously connected to thefirst passivation layer 110.

보다 상세하게 설명하면, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 방출하는데 유리하게 발광면인 상기 하부 질화물계 클래드층(20)의 표 면에 요철(220)이 형성되어 있고, 상기 전면 n형 전극구조체(260, 270a)가 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면에 형성되어 있다.In more detail, theunevenness 220 is formed on the surface of the lower nitride-basedcladding layer 20, which is a light emitting surface, in order to effectively emit light generated from the nitride-basedactive layer 30 to the outside. The front n-type electrode structures 260 and 270a are formed on an upper surface of the lower nitride basedcladding layer 20.

상기 전면 n형 전극구조체(fulln-type electrode system: 260, 270a)는 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면의 전체 영역과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 투명성 오믹접촉 전극(260)과 상기 투명성 오믹접촉 전극(260) 상면에 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 전극패드(270a)로 구성한다. 이 경우, 상기 전면 n형 전극구조체의 투명성 오믹접촉 전극(260)은 Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되고, 상기 전면 n형 전극구조체의 n형 오믹접촉 전극구조체(270a)는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The front n-type electrode structure(full n -type electrode system: 260 , 270a) is formed in the lower nitride-basedcladding layer 20, the entire area of the upper surface and the ohmic contact interface (ohmic contacting interface) and in a wavelength band of 600nm or less A transparentohmic contact electrode 260 having a transmittance of 70% or more and areflective electrode pad 270a having a reflectance of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less are formed on the upper surface of the transparentohmic contact electrode 260. In this case, the transparentohmic contact electrode 260 of the front n-type electrode structure is Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, It is formed of any one selected from the group consisting of Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2, the n-type ohmiccontact electrode structure 270a of the front n-type electrode structure is Al, Ag, Rh, Ti, Cr, It is formed of any one selected from the group consisting of V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, metal silicide (metallic silicide).

상기 상부 질화물계 클래드층(40) 하면의 p형 전극구조체(400)의 투명성 커 런트인젝션층(100)은 상기 상부 질화물계 클래드층(20)과 오믹접촉 계면을 형성하여 수직방향으로의 용이한 전류 주입(current injecting)하는 역할을 한다.The transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 400 on the lower surface of the uppernitride cladding layer 40 forms an ohmic contact interface with the uppernitride cladding layer 20 to facilitate the vertical direction. It serves to inject current.

상기 p형 전극구조체(400)의 제1 패시베이션층(110)은 전체 영역의 50% 이하 영역이 비아홀(via-hole) 형태로 패터닝된 다음, 상기 제1 패시베이션층(110) 상/ 하면에 위치한 상기 투명성 커런트인젝션층(100)과 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)을 전기적으로 연결하는 도전선막체(130)로 충진(filling)되어 있다. 이때, 상기 도전선막체(130)는 Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.In thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 400, 50% or less of the entire area is patterned in the form of via-holes, and then located on the upper and lower surfaces of thefirst passivation layer 110. The transparentcurrent injection layer 100 and the reflective current spreadinglayer 140 are filled with aconductive line film 130 that electrically connects them. At this time, theconductive wire film 130 is Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, It is formed of any one selected from the group consisting of Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf.

상기 물질 확산 장벽층(150)은 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 시에 p형 전극구조체(400)와 웨이퍼 결합층(160, 200) 사이에 발생하는 물질 확산 이동을 방 지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.The materialdiffusion barrier layer 150 prevents material diffusion movement occurring between the p-type electrode structure 400 and the wafer bonding layers 160 and 200 in manufacturing a vertical light emitting diode device. Do it.

또 다른 한편, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체는 상기 투명성 커런트인젝션층(100)을 형성하기에 앞서, 널리 공지된 5nm 이하의 두께를 갖는 n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN 단층, 5nm 이하의 두께를 갖는 p형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN 단층, 다른 도판트(dopant)와 조성(composition) 원소를 갖는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소의 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 슈퍼래티스 구조(superlattice)도 포함할 수 있다.On the other hand, the light emitting structure for the group III-nitride semiconductor light emitting diode device is n-type conductive InGaN, GaN, AlInN having a thickness of less than 5nm prior to forming the transparentcurrent injection layer 100 , AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN single layer, p type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN single layer with other dopants It may also include a superlattice composed of nitride or carbon nitride ofgroup 2, 3, or 4 elements having a composition element.

8은 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제4 실시예를 보인 단면도이다. 8 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention.

도시한 바와 같이, 전면 n형 전극구조체(260, 270b) 하면에 표면 요철(220)을 갖고 있는 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)으로 구성된 p형 전극구조체(500), 물질 확산 장벽층(150), 두층의 웨이퍼 결합층(160a, 160b), 히트씽크 지지대(190), p형 오믹접촉 전극패드(300)를 포함하는 수직구조의 발광 소자인 발광다이오드가 형성되어 있다. 더 나아가서, 상기 수직구조의 발광다이도 소자를 외부의 전도성 불순물과 수분으로부터 보호하기 위해서 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 및 투명성 커런트인젝션층(100)을 완전히 감싸고, 상기 제1 패시베이션층(110)과 연속적으로 연결된 제2 패시베이션층(280)이 형성되어 있다.As shown, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, the upper nitride-basedcladding layer 40 having thesurface irregularities 220 on the lower surface of the front n-type electrode structures 260 and 270b, A p-type electrode structure 500 composed of a transparentcurrent injection layer 100, afirst passivation layer 110, a conductivefront film body 130, and a reflective current spreadinglayer 140, a materialdiffusion barrier layer 150, A light emitting diode, which is a vertical light emitting device including twowafer bonding layers 160a and 160b, aheat sink support 190, and a p-type ohmiccontact electrode pad 300, is formed. Further, the lower nitride basedcladding layer 20, the nitride basedactive layer 30, the upper nitride basedcladding layer 40, and the transparent current are provided to protect the vertical light emitting diode device from external conductive impurities and moisture. Asecond passivation layer 280 is formed that completely surrounds theinjection layer 100 and is continuously connected to thefirst passivation layer 110.

보다 상세하게 설명하면, 상기 질화물계 활성층(30)에서 생성된 빛이 효과적으로 외부로 방출하는데 유리하게 발광면인 상기 하부 질화물계 클래드층(20)의 표면에 요철(220)이 형성되어 있고, 상기 전면 n형 전극구조체(260, 270b)가 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면에 형성되어 있다.In more detail, theunevenness 220 is formed on the surface of the lower nitride-basedcladding layer 20, which is an emission surface, in order to effectively emit light generated from the nitride-basedactive layer 30 to the outside. Front n-type electrode structures 260 and 270b are formed on an upper surface of the lowernitride cladding layer 20.

상기 전면 n형 전극구조체(fulln-type electrode system: 260, 270b)는 상기 하부 질화물계 클래드층(20) 상면의 전체 영역과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 투명성 오믹접촉 전극(260)과 상기 투명성 오믹접촉 전극(260) 상면에 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 전극패드(270b)로 구성한다. 이 경우, 상기 전면 n형 전극구조체의 투명성 오믹접촉 전극(260)은 Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되고, 상기 전면 n형 전극구조체의 n형 오믹접촉 전극구조체(270b)는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 또한, 전면 n형 전극구조체의 n형 오믹접촉 전극구조체(270b)는 상기 도전선막체(130)와 동일한 형상 및 치수로 형성되어, 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상/하에 대향되어 있다.The front n-type electrode structure(full n -type electrode system: 260 , 270b) is formed in the lower nitride-basedcladding layer 20, the entire area of the upper surface and the ohmic contact interface (ohmic contacting interface) and in a wavelength band of 600nm or less A transparentohmic contact electrode 260 having a transmittance of 70% or more and areflective electrode pad 270b having a reflectance of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less are formed on an upper surface of the transparentohmic contact electrode 260. In this case, the transparentohmic contact electrode 260 of the front n-type electrode structure is Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, It is formed of any one selected from the group consisting of Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2, the n-type ohmiccontact electrode structure 270b of the front n-type electrode structure is Al, Ag, Rh, Ti, Cr, It is formed of any one selected from the group consisting of V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, metal silicide (metallic silicide). In addition, the n-type ohmiccontact electrode structure 270b of the front n-type electrode structure is formed in the same shape and dimensions as theconductive line film 130, and faces up and down the light emitting structure for the light emitting diode device.

상기 상부 질화물계 클래드층(40) 하면의 p형 전극구조체(500)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 상기 상부 질화물계 클래드층(20)과 오믹접촉 계면을 형성하여 수직방향으로의 용이한 전류 주입(current injecting)하는 역할을 한다.The transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 500 under the uppernitride cladding layer 40 forms an ohmic contact interface with the uppernitride cladding layer 20 to facilitate an easy current in the vertical direction. It is responsible for injecting current.

상기 p형 전극구조체(500)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 전기전도성 물질로 구성한다. 이 경우, 상기 p형 전극구조체(500)의 투명성 커런트인젝션층(100)은 Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 500 is formed of an electrically conductive material having a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less on the upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device. In this case, the transparentcurrent injection layer 100 of the p-type electrode structure 500 is Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, It is formed of any one selected from the group consisting of ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2.

상기 p형 전극구조체(500)의 제1 패시베이션층(110)은 전기적으로 절연성이면서 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 물질로 구성한다. 이 경우, 상기 p형 전극구조체(500)의 제1 패시베이션층(110)은 금속산화물(metallic oxide), 금속질화물(metallic nitride), 금속불화물(metallic fluoride)로 형성되어 있으며, 구체적으로 SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 500 is made of a material that is electrically insulating and has a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, thefirst passivation layer 110 of the p-type electrode structure 500 is formed of a metal oxide (metallic oxide), a metal nitride (metallic nitride), a metal fluoride (metallic fluoride), specifically SiNx, SiO2 , Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2 It is formed of any one selected from the group consisting of.

상기 p형 전극구조체(500)의 반사성 커런트스프레딩층(140)은 상기 제1 패시베이션층(110) 상면에 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 전기 전도성 물질로 구성한다. 이 경우, 반사성 커런트스프레딩층(140)은 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The reflective current spreadinglayer 140 of the p-type electrode structure 500 is formed of an electrically conductive material having a reflectivity of 80% or more on the upper surface of thefirst passivation layer 110 in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, the reflective current spreadinglayer 140 is formed of Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, and metal silicide. It is formed of any one selected.

상기 물질 확산 장벽층(150)은 수직구조의 발광다이오드 소자 제조 시에 p형 전극구조체(500)와 웨이퍼 결합층(160, 200) 사이에 발생하는 물질 확산 이동을 방지(diffusion barrier)하는 역할을 한다.The materialdiffusion barrier layer 150 serves to prevent material diffusion movement occurring between the p-type electrode structure 500 and the wafer bonding layers 160 and 200 when manufacturing a vertical light emitting diode device. do.

도 9 내지 도 27은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제조 방법을 보인 단면도이다.9 to 27 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure as an embodiment according to the present invention.

도 9는 성장 기판(growth substrate) 상면에 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체가 성장된 성장 기판 웨이퍼(growth substrate wafer)를 보인 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a growth substrate wafer on which a light emitting structure for a group III nitride semiconductor light emitting diode device is grown on a growth substrate.

도 9을 참조하면, 상기 성장 기판(growth substrate; 10) 상부에 기본적으로 n형 도전성의 단결정 반도체 물질로 이루어진 하부 질화물계 클래드층(20)과, 질화물계 활성층(30)과, 및 p형 도전성의 단결정 반도체 물질로 이루어진 상부 질화물계 클래드층(40)을 포함한다.Referring to FIG. 9, a lower nitride-basedcladding layer 20, a nitride-basedactive layer 30, and a p-type conductive layer formed of an n-type conductive single crystal semiconductor material on thegrowth substrate 10 are basically formed. And an upper nitride-basedcladding layer 40 made of a single crystal semiconductor material.

더욱 구체적인 설명을 하자면, 상기 하부 질화물계 클래드층(20)은 n형 도전성의 GaN층과 AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, 상기 질화물계 활성층(30)은 다중양자우물구조(multi-quantum well)의 언도프(undope)된 InGaN층과 GaN층으로 이루어질 수 있다. 또한, 상부 질화물계 클래드층(40)은 p형 도전성의 GaN층과 AlGaN층으로 구성될 수 있다. 상술한 그룹 3족 질화물계 반도체층으로 구성된 기본적인 발광다이오드 소자용 발광구조체를 이미 널리 공지된 MOCVD 또는 MBE 단결정 성장법 등의 공정을 이용하여 성장하기에 앞서, 하부 질화물계 클래드층(20)과 상기 성장 기판(10)의 최상층부인 성장면과의 격자정합을 향상시키기 위해, 상기 성장 기판(10)의 최상층부인 성장면의 상부에 InGaN, AlN, SiC, SiCN, 또는 GaN와 같은 또 다른 버퍼층(미도시)을 더 형성하는 것이 바람직하다.More specifically, the lower nitride-basedcladding layer 20 may be formed of an n-type conductive GaN layer and an AlGaN layer, and the nitride-basedactive layer 30 may be formed of a multi-quantum well structure. It may be formed of an undoped InGaN layer and a GaN layer. In addition, the upper nitride-basedcladding layer 40 may be composed of a p-type conductive GaN layer and an AlGaN layer. Prior to growing the light emitting structure for a basic light emitting diode device composed of the group III-nitride-based semiconductor layer described above using a well-known process such as MOCVD or MBE single crystal growth method, the lower nitride-basedcladding layer 20 and the Another buffer layer such as InGaN, AlN, SiC, SiCN, or GaN on top of the growth surface, which is the top layer of thegrowth substrate 10, to improve the lattice matching with the growth surface, which is the top layer of thegrowth substrate 10 It is preferable to further form).

또 다른 한편, 상기 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체는 상기 상부 질화물계 클래드층(40) 상면에 널리 공지된 5nm 이하의 두께를 갖는 n형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN 단층, 5nm 이하의 두께를 갖는 p형 도전성의 InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN 단층, 다른 도판트(dopant)와 조성(composition) 원소를 갖는 그룹 2족, 3족, 또는 4족 원소의 질화물(nitride) 또는 탄소질화물(carbon nitride)로 구성된 슈퍼래티스 구조(superlattice)도 포함할 수 있다.On the other hand, the light emitting structure for the Group III nitride semiconductor light emitting diode device is n-type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, having a thickness of 5 nm or less on the upper surface of the upper nitride-basedcladding layer 40 InN, AlGaN, AlInGaN, SiC, SiCN, MgN, ZnN single layer, p type conductive InGaN, GaN, AlInN, AlN, InN, AlGaN, AlInGaN single layer, other dopants and compositions It may also include a superlattice consisting of a nitride or carbon nitride of thegroup 2, 3, or 4 elements having the element ()).

도 10은 성장 기판 웨이퍼의 상층부에 투명성 커런트인젝션층을 형성한 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a transparent current injection layer formed on an upper layer of a growth substrate wafer.

도시된 바와 같이, 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상기 상부 질화물계 클래드층(40) 상면에 투명성 커런트인젝션층(100)을 형성한다. 이 경우, 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상의 투과율을 갖는 Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 투명성 커런트인젝션층(100)을 형성하는 물질을 물리-화학적 증착 장비를 이용하여 증착한 다음, 산소(oxygen), 질소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한다.As illustrated, a transparentcurrent injection layer 100 is formed on an upper surface of the upper nitride basedcladding layer 40 of the light emitting structure for the light emitting diode device. In this case, Ni, Au, Pd, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Ag, AgO, Ru, RuO2, Ir, IrO2, Zn, ZnO, Ga, Ga2O3 having transmittance of 70% or more in the wavelength band of 600 nm or less It is formed of any one selected from the group consisting of, In, ITO, In2O3, Sn, SnO2. More preferably, the material forming the transparentcurrent injection layer 100 is deposited using a physical-chemical deposition apparatus, and then oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon Heat treatment is performed at a gas atmosphere such as (argon) and at a temperature of from room temperature to 700 ° C or lower.

도 11은 투명성 커런트인젝션층이 형성된 발광다이오드 소자용 발광구조체를 단일 수직구조의 발광다이오드 소자의 형상과 치수로 아이솔레이션 식각을 수행한 단면도이다.FIG. 11 is a cross-sectional view of the light emitting structure for the light emitting diode device having the transparent current injection layer formed thereon by etching the shape and dimensions of the light emitting diode device having a single vertical structure.

도시된 바와 같이, 일반적인 포토리쏘(photo-lithography)와 건식 식각(dry etching) 공정을 이용하여 소정의 형상(shape)과 치수(dimensions)를 갖는 구조로 상기 성장 기판(10)이 대기에 완전히 노출될 때까지 아이솔레이션 식각(isolation etching: 290) 공정을 수행한다.As shown, thegrowth substrate 10 is completely exposed to the atmosphere in a structure having a predetermined shape and dimensions using general photo-lithography and dry etching processes. Isolation etching (290) is performed until the process is performed.

도 12는 아이솔레이션 식각된 발광다이오드 소자용 발광구조체 상층부에 제1 및 제2 패시베이션층이 형성한 단면도이다.FIG. 12 is a cross-sectional view of first and second passivation layers formed on an upper layer of a light emitting structure for an isolation-etched light emitting diode device.

도시된 바와 같이, 상기 성장 기판(10) 상부에 소정의 형상과 치수로 아이솔레이션 식각된 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상면과 측면을 전기절연성인 금속산화물, 금속질화물, 금속불화물로 완전하게 감싸고 있는 패시베이션층(110, 280)을 형성한다. 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체의 질화물계 활성층을 외부로부터 보호하기 위해서 측면(side)에 형성된 제1 패시베이션층(280)과 상기 투명성 커런트인젝션층(100) 상면에 형성된 제2 패시베이션층(110)은 연속적으로 연결되어 있다. 상기 연속적으로 연결된 두 패시베이션층(110, 280)은 외부의 도전성 물질과 수분으로부터 완전하게 발광다이오드 소자용 발광구조체를 보호한다. 이때, 상기 두 패시베이션층(110, 280)은 PECVD, sputter, evaporator 등의 증착 장비를 이용하여 SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 두 패시베이션층(110, 280)을 형성하는 물질을 증착한 다음, 산소(oxygen), 질소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한다.As shown, a passivation that completely surrounds the top and side surfaces of the light emitting structure for a light emitting diode device, which is etched in a predetermined shape and dimension on thegrowth substrate 10, with metal oxides, metal nitrides, and metal fluorides electrically insulating. Form layers 110 and 280. Thefirst passivation layer 280 formed on the side and thesecond passivation layer 110 formed on the transparentcurrent injection layer 100 in order to protect the nitride-based active layer of the light emitting diode light emitting structure from the outside is It is connected continuously. The twopassivation layers 110 and 280 connected in series protect the light emitting structure for the light emitting diode device from the external conductive material and moisture. At this time, the two passivation layer (110, 280) is formed of any one selected from the group consisting of SiNx, SiO2, Al2O3, AlN, AlF3, LaF3, MgF2 using a deposition equipment such as PECVD, sputter, evaporator. More preferably, a material forming the twopassivation layers 110 and 280 is deposited, and then a gas atmosphere such as oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon, or the like is formed. Heat treatment is performed at a temperature of room temperature to 700 ° C. or less.

도 13은 발광다이오드 소자용 발광구조체 상층부에 형성된 제1 패시베이션층을 비아홀(via-hole) 형태로 식각을 수행한 단면도이다.FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating etching of a first passivation layer formed on an upper layer of a light emitting structure for a light emitting diode device in a via-hole shape.

도시된 바와 같이, 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상면에 형성된 제1 패시베이션층(110)을 일반적인 포토리쏘(photo-lithography)와 건식/습식 식각(dry/wet etching) 공정을 이용하여 소정의 형상(shape)과 치수(dimensions)를 갖는 구조로 상기 투명성 커런트인젝션층(100)이 대기에 완전히 노출될 때까지 비 아홀 형태로 식각(120) 공정을 수행한다.As illustrated, thefirst passivation layer 110 formed on the upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device may be formed in a predetermined shape by using general photo-lithography and dry / wet etching processes. In a structure having a shape and dimensions, the etching current 120 is performed in the form of a via hole until the transparentcurrent injection layer 100 is completely exposed to the atmosphere.

도 14는 제1 패시베이션층에 형성된 비아홀을 도전선막체로 충진한 단면도이다.14 is a cross-sectional view of a via hole formed in a first passivation layer with a conductive line film.

도시된 바와 같이, 상기 제1 패시베이션층(110)에 형성된 비아홀(120)을 sputter 또는 evaporator 증착 장비를 이용하여 전기전도성인 도전선막체(130)를 충진(filling)한다. 상기 비아홀(120)을 충진하고 있는 도전선막체(130)는 상기 투명성 커런트인젝션층(100)과 반사성 커런트스프레딩층(140)을 전기적으로 연결시켜 준다. 이때, 상기 전기전도성인 도전선막체(130)은 Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 도전선막체(130)를 형성하는 물질을 증착한 다음, 산소(oxygen), 질소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한다.As shown in the drawing, the viahole 120 formed in thefirst passivation layer 110 is filled with an electrically conductiveconductive film body 130 using a sputter or evaporator deposition equipment. Theconductive line film 130 filling the viahole 120 electrically connects the transparentcurrent injection layer 100 and the reflective current spreadinglayer 140. In this case, the conductiveconductive film 130 is Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge It is formed of any one selected from the group consisting of, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf. More preferably, the material forming theconductive wire body 130 is deposited, and then a gas atmosphere and room temperature, such as oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon, and the like, are deposited. The heat treatment is carried out at a temperature of not more than 700 ℃.

도 15는 도전선막체로 충진된 제1 패시베이션층 상면에 반사성 커런트스프레딩층, 물질 확산 장벽층, 및 웨이퍼 결합층이 순차적으로 형성된 단면도이다.FIG. 15 is a cross-sectional view of a reflective current spreading layer, a material diffusion barrier layer, and a wafer bonding layer sequentially formed on an upper surface of a first passivation layer filled with a conductive line film.

도시된 바와 같이, 투명성 커런트인젝션층(100)까지 도전선막체(130)로 충진된 제1 패시베이션층(110) 상면에 우선 먼저 반사성 커런트스프레딩층(140)을 형성한다. 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)은 수평방향으로의 전류 퍼짐과 도전선막체(130)를 통해 상기 투명성 커런트인젝션층(100)에 전류를 전도하는 동시에, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체에서 생성된 빛을 반대방향으로 반사시키는 역할을 한다. 이때, 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)은 상기 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 도전선막체(130)를 형성하는 물질을 증착한 다음, 산소(oxygen), 질소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한다.As shown, first, the reflective current spreadinglayer 140 is first formed on the upper surface of thefirst passivation layer 110 filled with the conductivecurrent film 130 to the transparentcurrent injection layer 100. The reflective current spreadinglayer 140 spreads current in the horizontal direction and conducts current to the transparentcurrent injection layer 100 through theconductive line film 130, and is generated in the light emitting structure for the light emitting diode device. It reflects light in the opposite direction. In this case, the reflective current spreadinglayer 140 has Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd having a reflectivity of 80% or more in the wavelength band of 600 nm or less. It is formed of any one selected from the group consisting of Ru, metal silicide (metallic silicide). More preferably, the material forming theconductive wire body 130 is deposited, and then a gas atmosphere and room temperature, such as oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon, and the like, are deposited. The heat treatment is carried out at a temperature of not more than 700 ℃.

상기 반사성 커런트스프레딩층(140) 상면에 형성된 물질 확산 장벽층(150)은 상기 웨이퍼 결합층(160a)을 구성하고 있는 물질의 종류에 따라서 결정되지만, 일예로, Pt, Pd, Cu, Rh, Re, Ti, W, Cr, Ni, Si, Ta, TiW, TiNi, NiCr, TiN, WN, CrN, TaN, TiWN, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The materialdiffusion barrier layer 150 formed on the reflective current spreadinglayer 140 is determined according to the type of material constituting thewafer bonding layer 160a. For example, Pt, Pd, Cu, Rh, Re, Ti, W, Cr, Ni, Si, Ta, TiW, TiNi, NiCr, TiN, WN, CrN, TaN, TiWN, is formed of any one selected from the group consisting of metal silicide (metallic silicide).

상기 물질 확산 장벽층(150) 상면에 형성된 웨이퍼 결합층(160a)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이 경우, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thewafer bonding layer 160a formed on the upper surface of the materialdiffusion barrier layer 150 is formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or higher. In this case, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, and metallic silicide.

상기 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)로 구성된 p형 전극구조체(400)를 상세하게 보면, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 투명성 커런트인젝션층(100) 상면에 직접적으로 접촉하고 있는 도전선막체(130)의 계면 성질에 따라서 세 가지로 구분될 수 있다. 다시 말하자면, 첫째(400A)는 도전선막체(130)와 투명성 커런트인젝션층(100) 간의 전체 계면이 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface: a)을 형성하는 경우와, 둘째(400B)는 오믹접촉 계면(b)과 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface: b)을 동시에 갖고 있는 경우와, 셋째(400C)는 전체 계면이 오믹접촉 계면(b)을 형성하는 경우가 있다.The p-type electrode structure 400 including the transparentcurrent injection layer 100, thefirst passivation layer 110, theconductive line film 130, and the reflective current spreadinglayer 140 will be described in detail with reference to FIG. 15. As shown in the drawing, the transparentcurrent injection layer 100 may be classified into three types according to the interface property of theconductive line film 130 directly contacting the upper surface. In other words, the first 400A is a case where the entire interface between theconductive line member 130 and the transparentcurrent injection layer 100 forms an ohmic contacting interface a, and the second 400B is an ohmic contact interface. In the case where (b) and the schottky contacting interface (b) are simultaneously provided, and the third 400C, the entire interface may form the ohmic contacting interface (b).

도 16은 도전선막체로 충진된 제1 패시베이션층 상면에 반사성 커런트스프레딩층, 물질 확산 장벽층, 및 웨이퍼 결합층이 순차적으로 형성된 또 다른 단면도이다.FIG. 16 is another cross-sectional view of sequentially forming a reflective current spreading layer, a material diffusion barrier layer, and a wafer bonding layer on an upper surface of the first passivation layer filled with the conductive line film.

도시된 바와 같이, 상부 질화물계 클래드층(40) 상면까지 도전선막체(130)로 충진된 제1 패시베이션층(110) 상면에 우선 먼저 반사성 커런트스프레딩층(140)을 형성한다. 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)은 수평방향으로의 전류 퍼짐과 도전선막체(130)를 통해 상기 투명성 커런트인젝션층(100)에 전류를 전도하는 동시에, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체에서 생성된 빛을 반대방향으로 반사시키는 역할을 한다. 이때, 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)은 상기 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 도전선막체(130)를 형성하는 물질을 증착한 다음, 산소(oxygen), 질소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한 다.As shown, first, the reflective current spreadinglayer 140 is first formed on the upper surface of thefirst passivation layer 110 filled with theconductive line film 130 to the upper surface of the upper nitride-basedcladding layer 40. The reflective current spreadinglayer 140 spreads current in the horizontal direction and conducts current to the transparentcurrent injection layer 100 through theconductive line film 130, and is generated in the light emitting structure for the light emitting diode device. It reflects light in the opposite direction. In this case, the reflective current spreadinglayer 140 has Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd having a reflectivity of 80% or more in the wavelength band of 600 nm or less. It is formed of any one selected from the group consisting of Ru, metal silicide (metallic silicide). More preferably, the material forming theconductive wire body 130 is deposited, and then a gas atmosphere and room temperature, such as oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon, and the like, are deposited. The heat treatment is carried out at a temperature of not more than 700 ℃.

상기 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)로 구성된 p형 전극구조체(500)를 상세하게 보면, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 상부 질화물계 클래드층(40) 상면에 직접적으로 접촉하고 있는 도전선막체(130)의 계면 성질에 따라서 세 가지로 구분될 수 있다. 다시 말하자면, 첫째(500A)는 도전선막체(130)와 상부 질화물계 클래드층(40) 간의 전체 계면이 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface: a)을 형성하는 경우와, 둘째(500B)는 오믹접촉 계면(b)과 쇼키접촉 계면(schottky contacting interface: b)을 동시에 갖고 있는 경우와, 셋째(500C)는 전체 계면이 오믹접촉 계면(b)을 형성하는 경우가 있다.The p-type electrode structure 500 including the transparentcurrent injection layer 100, thefirst passivation layer 110, theconductive line film 130, and the reflective current spreadinglayer 140 will be described in detail with reference to FIG. 16. As shown in the drawing, three kinds may be classified according to the interface property of theconductive line film 130 directly contacting the upper surface of the upper nitride-basedcladding layer 40. In other words, the first 500A is in the case where the entire interface between theconductive line member 130 and the upper nitride-basedcladding layer 40 forms an ohmic contacting interface a, and the second 500B is the ohmic contact. In the case where the interface b and the schottky contacting interface b are simultaneously provided, and in the third 500C, the entire interface may form the ohmic contact interface b.

도 17은 본 발명자에 의해 개발된 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 웨이퍼와 임시 기판 웨이퍼를 각각 준비한 단면도이다.17 is a cross-sectional view of preparing a heterogeneous supporting substrate wafer and a temporary substrate wafer, which are heat sink supports developed by the present inventors, respectively.

도 17A에 도시된 바와 같이, 이종 지지 기판 웨이퍼는 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190)과 상기 이종 지지 기판(190) 상/하면에 형성된 두층의 웨이퍼 결합층(160b, 160c)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 17A, the hetero support substrate wafer is composed of ahetero support substrate 190, which is a heatsink support, and two wafer bonding layers 160b and 160c formed on and under thehetero support substrate 190. .

상기 이종 지지 기판 웨이퍼의 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190)은 전기 또는 열적으로 우수한 전도율을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 히트씽크 지지대는 Si, GaAs, Ge, SiGe, AlN, GaN, AlGaN, SiC, AlSiC 등의 웨이퍼(wafer)와 Ni, Cu, Nb, CuW, NiW, NiCu 등의 플레이트(plate) 또는 호일(foil)을 우선적으로 선택한다.Theheterogeneous support substrate 190, which is a heatsink supporter of the heterogeneous support substrate wafer, preferably has excellent electrical or thermal conductivity. In this case, the heat sink support may be a wafer such as Si, GaAs, Ge, SiGe, AlN, GaN, AlGaN, SiC, AlSiC, or a plate such as Ni, Cu, Nb, CuW, NiW, NiCu, or the like. The foil is selected first.

상기 이종 지지 기판 웨이퍼의 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190) 상/하면에 형성된 웨이퍼 결합층(160b, 160c)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이때, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The wafer bonding layers 160b and 160c formed on the upper and lower surfaces of thehetero supporting substrate 190, which are heat sink supports of the hetero supporting substrate wafer, are formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or higher. . At this time, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, metallic silicide.

도 17B에 도시된 바와 같이, 임시 기판 웨이퍼는 임시 기판(170), 희생분리층(180), 웨이퍼 결합층(160d)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 17B, the temporary substrate wafer is composed of atemporary substrate 170, asacrificial separation layer 180, and awafer bonding layer 160d.

상기 임시 기판 웨이퍼의 임시 기판(170)은 500 나노미터(nm) 이하 파장 영역대에서 광학적으로 70 퍼센트(%) 이상의 투과율을 갖거나, 상기 성장 기판(10)과의 열팽창 계수 차이가 2 피피엠(ppm/℃) 이하인 물질이 바람직하다. 이 경우, 임 시 기판(170)은 사파이어(Al₂O₃), 실리콘카바이드(SiC), 질화갈륨(GaN), 질화인듐갈륨(InGaN), 질화알루미늄갈륨(AlGaN), 질화알루미늄(AlN), 스피넬(spinel), 리튬니오베이트(lithium niobate), 네오듐갈라이트(neodymium gallate), 갈륨산화물(Ga₂O₃)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thetemporary substrate 170 of the temporary substrate wafer has optical transmittance of 70% (%) or more in the wavelength range of 500 nanometers (nm) or less, or the thermal expansion coefficient difference between thegrowth substrate 10 and 2 PPM ( ppm / ° C.) are preferred. In this case, thetemporary substrate 170 may include sapphire (Al₂ O₃ ), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), indium gallium nitride (InGaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), aluminum nitride (AlN), It is formed of one selected from the group consisting of spinel, lithium niobate, neodymium gallate, and gallium oxide (Ga₂ O₃ ).

상기 임시 기판 웨이퍼의 희생분리층(180)은 지지 기판을 분리하는데 유리한 물질로 이루어진다. 이때, 강한 에너지를 갖는 특정 파장 대역의 포톤 빔(photon-beam)을 조사하여 분리할 경우는 ZnO, GaN, InGaN, InN, ITO, AlInN, AlGaN, ZnInN, ZnGaN, MgGaN, 또는 습식 식각 용액(wet etching solution) 내에서 식각하여 분리할 경우는 Au, Ag, Pd, SiO2, SiNx로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thesacrificial separation layer 180 of the temporary substrate wafer is made of a material advantageous for separating the support substrate. In this case, when the photon-beam of a specific wavelength band having a strong energy is irradiated and separated, ZnO, GaN, InGaN, InN, ITO, AlInN, AlGaN, ZnInN, ZnGaN, MgGaN, or wet etching solution (wet) In the case of etching and separating in the etching solution) is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Pd, SiO2, SiNx.

상기 임시 기판 웨이퍼의 웨이퍼 결합층(160d)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이때, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thewafer bonding layer 160d of the temporary substrate wafer is formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or more. At this time, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, metallic silicide.

도 18은 이종 지지 기판의 상/하면의 웨이퍼 결합층과 성장 기판과 임시 기판의 웨이퍼 결합층을 각각 맞대어 정렬시킨 후에 샌드위치 구조로 웨이퍼를 결합시켜 복합체를 형성한 단면도이다.FIG. 18 is a cross-sectional view of a composite substrate formed by bonding wafers in a sandwich structure after the top and bottom wafer bonding layers of the heterogeneous supporting substrate are aligned with the wafer bonding layers of the growth substrate and the temporary substrate, respectively.

도 18을 참조하면, 상기 성장 기판 웨이퍼의 웨이퍼 결합층(160a)과 상기 이종 지지 기판 웨이퍼상면의 웨이퍼 결합층(160b), 상기 상기 이종 지지 기판 웨이 퍼 하면의 웨이퍼 결합층(160c)와 상기 임시 기판 웨이퍼의 웨이퍼 결합층(160d)을 각각 맞대어 웨이퍼 결합 공정에 의해 샌드위치 구조의 복합체(C)를 형성한다.Referring to FIG. 18, thewafer bonding layer 160a of the growth substrate wafer, thewafer bonding layer 160b of the upper surface of the heterogeneous supporting substrate wafer, thewafer bonding layer 160c of the lower surface of the heterogeneous supporting substrate wafer, and the temporary portion Each of the wafer bonding layers 160d of the substrate wafer are opposed to each other to form a composite C having a sandwich structure by a wafer bonding process.

상기 웨이퍼 결합은 상온 내지 700℃ 이하의 온도 및 진공(vacuum), 산소(oxygen), 아르곤(argon), 또는 질소(nitrogen) 가스 분위기 하에서 소정의 정압력(hydrostatic pressure)을 인가하여 형성하는 것이 바람직하다.The wafer bond is preferably formed by applying a predetermined hydrostatic pressure under a temperature of room temperature to 700 ° C. and under a vacuum, oxygen, argon, or nitrogen gas atmosphere. Do.

더 나아가서, 상기 웨이퍼 결합 공정을 수행하기 전/후에 두 물질 간(160a/160b, 160c/160d)의 기계적인 결합력 및 오믹접촉 계면 형성을 향상시키기 위해서 표면처리(surface treatment) 및 열처리(heat treatment) 공정이 도입될 수도 있다.Furthermore, surface treatment and heat treatment to improve the mechanical bonding force and ohmic contact interface formation between the two materials (160a / 160b, 160c / 160d) before and after performing the wafer bonding process. Processes may be introduced.

도 19는 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체에서 성장 기판을 분리(lift-off)하는 공정을 보인 단면도이다.19 is a cross-sectional view illustrating a process of lifting off a growth substrate in a wafer bonded sandwich structure composite.

도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체(C)에서 성장 기판 웨이퍼의 일부인 성장 기판(10)을 분리(lift-off)하는 공정은 강한 에너지를 갖는 포톤 빔인 레이저 빔(210)을 상기 광학적으로 투명한 성장 기판(10) 후면에 조사하여, 상기 성장 기판(10)과 발광다이오드 소자용 발광구조체의 하부 질화물계 클래드층 간의 계면에서 열-화학 분해 반응을 발생시켜 상기 성장 기판(10)을 분리한다. 또한, 상기 성장 기판(10)의 물리 및 화학적 물성에 따라서 화학-기계적인 연마 또는 식각 용액을 이용한 화학 습식 식각을 이용할 수 있다.As shown in the drawing, the process of lifting off thegrowth substrate 10 which is part of the growth substrate wafer in the wafer-bonded sandwich structure C is performed by thelaser beam 210 being a photon beam having a strong energy. Irradiating the rear surface of the opticallytransparent growth substrate 10 to generate a thermo-chemical decomposition reaction at the interface between thegrowth substrate 10 and the lower nitride-based cladding layer of the light emitting structure for a light emitting diode device. Separate. In addition, chemical wet etching using a chemical-mechanical polishing or etching solution may be used according to the physical and chemical properties of thegrowth substrate 10.

도 20은 성장 기판을 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체로부터 분리시킨 다음에 발광다이오드 소자용 발광구조체의 하부 질화물계 클래드층를 대기에 노출 시킨 단면도이다.FIG. 20 is a cross-sectional view of the growth substrate separated from the wafer-bonded sandwich structure composite and then exposed to the atmosphere a lower nitride-based cladding layer of the light emitting structure for a light emitting diode device.

도시된 바와 같이, 상기 성장 기판(10)을 분리한 다음, 발광다이오드 소자용 발광구조체의 하부 질화물계 클래드층(20) 상면에 남아 있는 잔류 이물질을 완전히 제거하고 상기 하부 질화물계 클래드층(20)의 질소 극성 표면(nitrogen-polar surface)을 대기에 노출시킨다.As shown in the drawing, after thegrowth substrate 10 is separated, remaining foreign substances remaining on the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20 of the light emitting structure for the light emitting diode device are completely removed and the lower nitride-basedcladding layer 20 is removed. Expose the nitrogen-polar surface of the substrate to the atmosphere.

도 21은 성장 기판이 분리 제거된 샌드위치 구조의 복합체에서 임시 기판을 분리(lift-off)하는 공정을 보인 단면도이다.FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a process of lifting-off a temporary substrate in a sandwich structure composite in which a growth substrate is separated and removed.

도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체(C)에서 성장 기판 웨이퍼의 일부인 임시 기판(170)을 분리(lift-off)하는 공정은 강한 에너지를 갖는 포톤 빔인 레이저 빔(250)을 상기 광학적으로 투명한 임시 기판(170) 후면에 조사하여, 상기 임시 기판(170)과 희생분리층(180) 간의 계면에서 열-화학 분해 반응을 발생시켜 상기 임시 기판(170)을 분리 제거한다. 또한, 상기 임시 기판(170)의 물리 및 화학적 물성에 따라서 화학-기계적인 연마 또는 식각 용액을 이용한 화학 습식 식각을 이용할 수 있다.As shown, the process of lifting-off thetemporary substrate 170 which is part of the growth substrate wafer in the wafer-bonded sandwich structure C includes thelaser beam 250 which is a photon beam having strong energy. Irradiating the optically transparent backside of thetemporary substrate 170 to generate a thermal-chemical decomposition reaction at the interface between thetemporary substrate 170 and thesacrificial separation layer 180 to remove and remove thetemporary substrate 170. In addition, chemical wet etching using a chemical-mechanical polishing or etching solution may be used according to the physical and chemical properties of thetemporary substrate 170.

도 22는 임시 기판을 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체로부터 분리시킨 다음에 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판의 후면을 대기에 노출시킨 단면도이다.22 is a cross-sectional view of the temporary substrate separated from the wafer bonded sandwich structure composite and then exposed to the atmosphere the backside of the heterogeneous support substrate that is a heatsink support.

도시된 바와 같이, 상기 임시 기판(170)을 분리 제거한 다음, 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190)의 후면에 남아 있는 잔류 이물질을 완전히 제거하고 대기에 노출시킨다.As shown in the drawing, thetemporary substrate 170 is separated and removed, and then the remaining foreign matter remaining on the rear surface of theheterogeneous support substrate 190, which is a heatsink supporter, is completely removed and exposed to the atmosphere.

도 23은 대기에 노출된 하부 질화물계 클래드층 상면에 표면 요철이 도입된 복합체의 단면도이다.FIG. 23 is a cross-sectional view of a composite in which surface irregularities are introduced into an upper surface of a lower nitride clad layer exposed to the atmosphere. FIG.

도 23을 참조하면, 화학적 습식 식각 또는 건식 식각을 이용하여 하부 질화물계 클래드층(20)이 대기(air)에 노출되도록 식각하고, 습식 또는 건식 식각을 이용하여 대기에 노출된 질소 극성 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 하부 질화물계 클래드층(20)의 표면에 요철(corrugation: 220)을 수행한다.Referring to FIG. 23, the lower nitride-basedcladding layer 20 is etched to be exposed to air using chemical wet etching or dry etching, and the nitrogen polar surface exposed to the atmosphere using wet or dry etching (nitrogen).Corrugation 220 is performed on the surface of the lower nitride basedcladding layer 20 having a polar surface.

도 24는 표면 요철이 형성된 하부 질화물계 클래드층 상면 일부 영역에 부분 n형 전극구조체를 형성한 복합체의 단면도이다.24 is a cross-sectional view of a composite in which a partial n-type electrode structure is formed in a portion of the upper surface of the lower nitride-based cladding layer having surface irregularities.

도 24를 참조하면, 표면 요철(220)이 형성된 질소 극성 표면을 갖는 하부 질화물계 클래드층(20) 상면 일부 영역에 부분 n형 전극구조체(230a)를 형성시킨다. 상기 부분 n형 전극구조체(230a)는 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 물질로 형성된 전극 및 전극패드로 구성된다. 이 경우, 부분 n형 전극구조체(230a)는 Cr/Al/Cr/Au으로 구성할 수 있다.Referring to FIG. 24, a partial n-type electrode structure 230a is formed in a portion of the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20 having a nitrogen polarity surface havingsurface irregularities 220 formed thereon. The partial n-type electrode structure 230a includes an electrode and an electrode pad formed of a reflective material having a reflectivity of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, the partial n-type electrode structure 230a may be formed of Cr / Al / Cr / Au.

또한, 상기 질소 극성 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 하부 질화물계 클래드층(20) 상면에 부분 n형 전극구조체(230a)를 형성하기 전/후에 수직구조의 발광다이오드 소자 성능을 향상시키기 위해서 별도의 표면처리(surface treatment) 또는 열처리(heat treatment)를 행할 수도 있다.In addition, before or after forming the partial n-type electrode structure 230a on the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20 having the nitrogen-polar surface, the structure of the light emitting diode of the vertical structure is additionally improved. Surface treatment or heat treatment may be performed.

도 25는 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 후면에 p형 오믹접촉 전극패드를 형성한 단면도이다.FIG. 25 is a cross-sectional view of a p-type ohmic contact electrode pad formed on a rear surface of a heterogeneous supporting substrate that is a heat sink supporter.

도시한 바와 같이, 외부에서 수직구조의 발광다이오드 소자에 전류를 인가하기 위한 p형 오믹접촉 전극패드(300)가 상기 히트씽크 지지대인 이종 지지 기 판(190) 후면에 형성되어 있다.As illustrated, a p-type ohmiccontact electrode pad 300 for applying current to the light emitting diode device having a vertical structure from the outside is formed on the rear surface of the heterogeneous supportingsubstrate 190, which is the heat sink support.

또한, 상기 p형 오믹접촉 전극패드(300)를 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190) 후면에 증착한 다음, 수직구조의 발광다이오드 소자 성능을 향상시키기 위해서 별도의 표면처리(surface treatment) 또는 열처리(heat treatment)를 행할 수도 있다.In addition, the p-type ohmiccontact electrode pad 300 is deposited on the back surface of the heterogeneous supportingsubstrate 190, which is a heatsink support, and then a separate surface treatment or heat treatment is performed to improve the performance of the vertical light emitting diode device. (heat treatment) may be performed.

도 26은 단일 칩을 제조하기 위해 수직방향으로 절단하는 공정을 보인 단면도이다.FIG. 26 is a cross-sectional view illustrating a process of vertically cutting a single chip. FIG.

도시된 바와 같이, 단일 칩(unit chip)의 발광다이오드 소자를 제조하기 위해서 단일 칩 사이에 기계적 소잉(sawing), 레이저 스크라이빙(laser scribing), 또는 식각(etching) 공정(240)을 수직방향으로 수행한다.As shown, a vertical sawing, laser scribing, or etching process 240 is performed between the single chips in order to fabricate a single chip light emitting diode device. To do it.

도 27은 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 상면에 최종적으로 완성시킨 수직구조의 발광다이오드 소자를 보인 단면도이다.FIG. 27 is a cross-sectional view of a light emitting diode device having a vertical structure finally completed on an upper surface of a heterogeneous supporting substrate as a heat sink support.

도 27을 참조하면, 부분 n형 전극구조체(230a) 하면에 표면 요철(220)을 갖고 있는 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)으로 구성된 p형 전극구조체(400), 물질 확산 장벽층(150), 두층의 웨이퍼 결합층(160a, 160b), 히트씽크 지지대(190), 및 p형 오믹접촉 전극패드(300)를 포함하는 수직구조의 발광 소자인 발광다이오드가 형성되어 있다. 더 나아가서, 상기 수직구조의 발광다이도 소자를 외부의 전도성 불순물과 수분으로부터 보호하기 위해서 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활 성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 및 투명성 커런트인젝션층(100)을 완전히 감싸고, 상기 제1 패시베이션층(110)과 연속적으로 연결된 제2 패시베이션층(280)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 27, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, and the upper nitride-basedcladding layer 40 having thesurface unevenness 220 on the lower surface of the partial n-type electrode structure 230a are transparent. The p-type electrode structure 400, the materialdiffusion barrier layer 150, and the two layers including thecurrent injection layer 100, thefirst passivation layer 110, theconductive line film 130, and the reflective current spreadinglayer 140. The light emitting diode, which is a vertical light emitting device including thewafer bonding layers 160a and 160b, theheat sink support 190, and the p-type ohmiccontact electrode pad 300, is formed. Furthermore, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, the upper nitride-basedcladding layer 40, and transparency to protect the vertical light emitting diode device from external conductive impurities and moisture. Asecond passivation layer 280 is formed to completely surround thecurrent injection layer 100 and continuously connect with thefirst passivation layer 110.

도 28 내지 도 46은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제조 방법을 보인 단면도이다.28 to 46 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure as an embodiment according to the present invention.

도 28은 성장 기판(growth substrate) 상면에 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자용 발광구조체가 성장된 성장 기판 웨이퍼(growth substrate wafer)를 보인 단면도이다.FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating a growth substrate wafer on which a light emitting structure for a group III nitride semiconductor light emitting diode device is grown on a growth substrate.

도 28을 참조하면, 상기 성장 기판(growth substrate; 10) 상부에 기본적으로 n형 도전성의 단결정 반도체 물질로 이루어진 하부 질화물계 클래드층(20)과, 질화물계 활성층(30)과, 및 p형 도전성의 단결정 반도체 물질로 이루어진 상부 질화물계 클래드층(40)을 포함한다.Referring to FIG. 28, a lower nitride-basedcladding layer 20, a nitride-basedactive layer 30, and a p-type conductive layer formed of an n-type conductive single crystal semiconductor material on thegrowth substrate 10 are basically formed. And an upper nitride-basedcladding layer 40 made of a single crystal semiconductor material.

더욱 구체적인 설명을 하자면, 상기 하부 질화물계 클래드층(20)은 n형 도전성의 GaN층과 AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, 상기 질화물계 활성층(30)은 다중양자우물구조(multi-quantum well)의 언도프(undope)된 InGaN층과 GaN층으로 이루어질 수 있다. 또한, 상부 질화물계 클래드층(40)은 p형 도전성의 GaN층과 AlGaN층으로 구성될 수 있다. 상술한 그룹 3족 질화물계 반도체층으로 구성된 기본적인 발광다이오드 소자용 발광구조체를 이미 널리 공지된 MOCVD 또는 MBE 단결정 성장법 등의 공정을 이용하여 성장하기에 앞서, 하부 질화물계 클래드층(20)과 상기 성장 기판(10)의 최상층부인 성장면과의 격자정합을 향상시키기 위해, 상기 성장 기 판(10)의 최상층부인 성장면의 상부에 InGaN, AlN, SiC, SiCN, 또는 GaN와 같은 또 다른 버퍼층(미도시)을 더 형성하는 것이 바람직하다.More specifically, the lower nitride-basedcladding layer 20 may be formed of an n-type conductive GaN layer and an AlGaN layer, and the nitride-basedactive layer 30 may be formed of a multi-quantum well structure. It may be formed of an undoped InGaN layer and a GaN layer. In addition, the upper nitride-basedcladding layer 40 may be composed of a p-type conductive GaN layer and an AlGaN layer. Prior to growing the light emitting structure for a basic light emitting diode device composed of the group III-nitride-based semiconductor layer described above using a well-known process such as MOCVD or MBE single crystal growth method, the lower nitride-basedcladding layer 20 and the Another buffer layer such as InGaN, AlN, SiC, SiCN, or GaN is formed on top of the growth surface, which is the uppermost layer of thegrowth substrate 10, to improve lattice matching with the growth surface, which is the uppermost layer of thegrowth substrate 10. It is preferable to further form).

도 29는 성장 기판 웨이퍼의 상층부에 투명성 커런트인젝션층을 형성한 단면도이다.29 is a cross-sectional view of a transparent current injection layer formed on an upper layer of a growth substrate wafer.

도 30은 투명성 커런트인젝션층이 형성된 발광다이오드 소자용 발광구조체를 단일 수직구조의 발광다이오드 소자의 형상과 치수로 아이솔레이션 식각을 수행한 단면도이다.FIG. 30 is a cross-sectional view of the light emitting structure for a light emitting diode device having the transparent current injection layer formed thereon by etching the shape and dimensions of the light emitting diode device having a single vertical structure.

도 31은 아이솔레이션 식각된 발광다이오드 소자용 발광구조체 상층부에 제1 및 제2 패시베이션층이 형성한 단면도이다.FIG. 31 is a cross-sectional view of first and second passivation layers formed on an upper layer of a light emitting structure for an isolation-etched light emitting diode device.

도 32는 발광다이오드 소자용 발광구조체 상층부에 형성된 제1 패시베이션층을 비아홀(via-hole) 형태로 식각을 수행한 단면도이다.FIG. 32 is a cross-sectional view illustrating etching of a first passivation layer formed on an upper layer of a light emitting structure for a light emitting diode device in a via-hole shape.

도시된 바와 같이, 발광다이오드 소자용 발광구조체의 상면에 형성된 제1 패시베이션층(110)을 일반적인 포토리쏘(photo-lithography)와 건식/습식 식각(dry/wet etching) 공정을 이용하여 소정의 형상(shape)과 치수(dimensions)를 갖는 구조로 상기 투명성 커런트인젝션층(100)이 대기에 완전히 노출될 때까지 비아홀 형태로 식각(120) 공정을 수행한다.As illustrated, thefirst passivation layer 110 formed on the upper surface of the light emitting structure for the light emitting diode device may be formed in a predetermined shape by using general photo-lithography and dry / wet etching processes. In the structure having the shape and dimensions, theetching 120 process is performed in the form of a via hole until the transparentcurrent injection layer 100 is completely exposed to the atmosphere.

도 33은 제1 패시베이션층에 형성된 비아홀을 도전선막체로 충진한 단면도이다.33 is a cross-sectional view of a via hole formed in a first passivation layer with a conductive line film.

도시된 바와 같이, 상기 제1 패시베이션층(110)에 형성된 비아홀(120)을 sputter 또는 evaporator 증착 장비를 이용하여 전기전도성인 도전선막체(130)를 충진(filling)한다. 상기 비아홀(120)을 충진하고 있는 도전선막체(130)는 상기 투명성 커런트인젝션층(100)과 반사성 커런트스프레딩층(140)을 전기적으로 연결시켜 준다. 이때, 상기 전기전도성인 도전선막체(130)은 Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 도전선막체(130)를 형성하는 물질을 증착한 다음, 산소(oxygen), 질 소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한다.As shown in the drawing, the viahole 120 formed in thefirst passivation layer 110 is filled with an electrically conductiveconductive film body 130 using a sputter or evaporator deposition equipment. Theconductive line film 130 filling the viahole 120 electrically connects the transparentcurrent injection layer 100 and the reflective current spreadinglayer 140. In this case, the conductiveconductive film 130 is Pt, Pd, Au, Al, Rh, Ag, Ni, Cu, Ru, V, Cr, Re, Nb, Ir, Zn, Sn, In, Si, Ge It is formed of any one selected from the group consisting of, Ga, Mn, Fe, Mo, W, Ta, Ti, Zr, Sc, Hf. More preferably, the material forming theconductive wire body 130 is deposited, and then a gas atmosphere such as oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon, and the like is used. Heat treatment is performed at room temperature to 700 ° C or lower.

도 34는 도전선막체로 충진된 제1 패시베이션층 상면에 반사성 커런트스프레딩층, 물질 확산 장벽층, 및 웨이퍼 결합층이 순차적으로 형성된 단면도이다.34 is a cross-sectional view of sequentially forming a reflective current spreading layer, a material diffusion barrier layer, and a wafer bonding layer on an upper surface of a first passivation layer filled with a conductive line film.

도 35는 도전선막체로 충진된 제1 패시베이션층 상면에 반사성 커런트스프레딩층, 물질 확산 장벽층, 및 웨이퍼 결합층이 순차적으로 형성된 또 다른 단면도이다.35 is another cross-sectional view of sequentially forming a reflective current spreading layer, a material diffusion barrier layer, and a wafer bonding layer on an upper surface of the first passivation layer filled with the conductive line film.

도시된 바와 같이, 상부 질화물계 클래드층(40) 상면까지 도전선막체(130)로 충진된 제1 패시베이션층(110) 상면에 우선 먼저 반사성 커런트스프레딩층(140)을 형성한다. 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)은 수평방향으로의 전류 퍼짐과 도전선막체(130)를 통해 상기 투명성 커런트인젝션층(100)에 전류를 전도하는 동시에, 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체에서 생성된 빛을 반대방향으로 반사시키는 역할을 한다. 이때, 상기 반사성 커런트스프레딩층(140)은 상기 600nm 이하의 파장대역에서 80% 이상의 반사율을 갖는 Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd, Ru, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 더욱 바람직하게는 상기 도전선막체(130)를 형성하는 물질을 증착한 다음, 산소(oxygen), 질소(nitrogen), 대기(air), 진공(vacuum), 아르곤(argon) 등의 개스 분위기와 상온 내지 700℃ 이하의 온도에서 열처리를 수행한다.As shown, first, the reflective current spreadinglayer 140 is first formed on the upper surface of thefirst passivation layer 110 filled with theconductive line film 130 to the upper surface of the upper nitride-basedcladding layer 40. The reflective current spreadinglayer 140 spreads current in the horizontal direction and conducts current to the transparentcurrent injection layer 100 through theconductive line film 130, and is generated in the light emitting structure for the light emitting diode device. It reflects light in the opposite direction. In this case, the reflective current spreadinglayer 140 has Al, Ag, Rh, Ti, Cr, V, Nb, TiN, Cu, Ta, Au, Pt, Pd having a reflectivity of 80% or more in the wavelength band of 600 nm or less. It is formed of any one selected from the group consisting of Ru, metal silicide (metallic silicide). More preferably, the material forming theconductive wire body 130 is deposited, and then a gas atmosphere and room temperature, such as oxygen, nitrogen, air, vacuum, argon, and the like, are deposited. The heat treatment is carried out at a temperature of not more than 700 ℃.

도 36은 본 발명자에 의해 개발된 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 웨이퍼와 임시 기판 웨이퍼를 각각 준비한 단면도이다.36 is a cross-sectional view of preparing a heterogeneous supporting substrate wafer and a temporary substrate wafer, which are heat sink supports developed by the present inventors, respectively.

도 36A에 도시된 바와 같이, 이종 지지 기판 웨이퍼는 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190)과 상기 이종 지지 기판(190) 상/하면에 형성된 두층의 웨이퍼 결합층(160b, 160c)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 36A, the hetero support substrate wafer is composed of ahetero support substrate 190 which is a heatsink support and two wafer bonding layers 160b and 160c formed on and under thehetero support substrate 190. .

상기 이종 지지 기판 웨이퍼의 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190) 상/ 하면에 형성된 웨이퍼 결합층(160b, 160c)은 소정의 압력 및 200℃ 이상의 온도에서 강한 결합력을 갖는 전기전도성 물질막으로 형성한다. 이때, Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, 금속 실리사이드(metallic silicide)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.The wafer bonding layers 160b and 160c formed on the upper and lower surfaces of thehetero supporting substrate 190, which are heat sink supports of the hetero supporting substrate wafer, are formed of an electrically conductive material film having a strong bonding force at a predetermined pressure and a temperature of 200 ° C. or higher. . At this time, it is formed of any one selected from the group consisting of Au, Ag, Al, Rh, Cu, Ni, Ti, Pd, Pt, Cr, Sn, In, Si, Ge, metallic silicide.

도 36B에 도시된 바와 같이, 임시 기판 웨이퍼는 임시 기판(170), 희생분리층(180), 웨이퍼 결합층(160d)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 36B, the temporary substrate wafer is composed of atemporary substrate 170, asacrificial separation layer 180, and awafer bonding layer 160d.

상기 임시 기판 웨이퍼의 임시 기판(170)은 500 나노미터(nm) 이하 파장 영역대에서 광학적으로 70 퍼센트(%) 이상의 투과율을 갖거나, 상기 성장 기판(10)과의 열팽창 계수 차이가 2 피피엠(ppm/℃) 이하인 물질이 바람직하다. 이 경우, 임시 기판(170)은 사파이어(Al₂O₃), 실리콘카바이드(SiC), 질화갈륨(GaN), 질화인듐갈륨(InGaN), 질화알루미늄갈륨(AlGaN), 질화알루미늄(AlN), 스피넬(spinel), 리튬니오베이트(lithium niobate), 네오듐갈라이트(neodymium gallate), 갈륨산화물(Ga₂O₃)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.Thetemporary substrate 170 of the temporary substrate wafer has optical transmittance of 70% (%) or more in the wavelength range of 500 nanometers (nm) or less, or the thermal expansion coefficient difference between thegrowth substrate 10 and 2 PPM ( ppm / ° C.) are preferred. In this case, thetemporary substrate 170 may include sapphire (Al₂ O₃ ), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), indium gallium nitride (InGaN), aluminum gallium nitride (AlGaN), aluminum nitride (AlN), and spinel. (spinel), lithium niobate (lithium niobate), neodymium gallate (neodymium gallate), gallium oxide (Ga₂ O₃ ) It is formed of any one selected from the group consisting of.

도 37은 이종 지지 기판의 상/하면의 웨이퍼 결합층과 성장 기판과 임시 기판의 웨이퍼 결합층을 각각 맞대어 정렬시킨 후에 샌드위치 구조로 웨이퍼를 결합시켜 복합체를 형성한 단면도이다.FIG. 37 is a cross-sectional view of a composite substrate formed by sandwiching wafers in a sandwich structure after the top and bottom wafer bonding layers of the heterogeneous supporting substrate are aligned with the wafer bonding layers of the growth substrate and the temporary substrate, respectively.

도 37을 참조하면, 상기 성장 기판 웨이퍼의 웨이퍼 결합층(160a)과 상기 이종 지지 기판 웨이퍼상면의 웨이퍼 결합층(160b), 상기 상기 이종 지지 기판 웨이퍼 하면의 웨이퍼 결합층(160c)와 상기 임시 기판 웨이퍼의 웨이퍼 결합층(160d)을 각각 맞대어 웨이퍼 결합 공정에 의해 샌드위치 구조의 복합체(C)를 형성한다.Referring to FIG. 37, thewafer bonding layer 160a of the growth substrate wafer, thewafer bonding layer 160b of the upper surface of the heterogeneous supporting substrate wafer, thewafer bonding layer 160c of the lower surface of the heterogeneous supporting substrate wafer, and the temporary substrate Each of the wafer bonding layers 160d of the wafer is opposed to each other to form a composite C having a sandwich structure by a wafer bonding process.

도 38은 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체에서 성장 기판을 분리(lift-off)하는 공정을 보인 단면도이다.FIG. 38 is a cross-sectional view illustrating a process of lifting off a growth substrate in a wafer bonded sandwich structure composite. FIG.

도 39는 성장 기판을 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체로부터 분리시킨 다음에 발광다이오드 소자용 발광구조체의 하부 질화물계 클래드층을 대기에 노출시킨 단면도이다.FIG. 39 is a cross-sectional view of a growth substrate separated from a wafer-bonded sandwich structure composite and then exposed to the atmosphere a lower nitride-based cladding layer of the light emitting structure for a light emitting diode device.

도 40은 성장 기판이 분리 제거된 샌드위치 구조의 복합체에서 임시 기판을 분리(lift-off)하는 공정을 보인 단면도이다.40 is a cross-sectional view illustrating a process of lifting a temporary substrate from a sandwich structure composite in which a growth substrate is separated and removed.

도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체(C)에서 성장 기판 웨이퍼의 일부인 임시 기판(170)을 분리(lift-off)하는 공정은 강한 에너지를 갖는 포톤 빔인 레이저 빔(250)을 상기 광학적으로 투명한 임시 기판(170) 후면에 조사하여, 상기 임시 기판(170)과 희생분리층(180) 간의 계면에서 열-화학 분해 반 응을 발생시켜 상기 임시 기판(170)을 분리 제거한다. 또한, 상기 임시 기판(170)의 물리 및 화학적 물성에 따라서 화학-기계적인 연마 또는 식각 용액을 이용한 화학 습식 식각을 이용할 수 있다.As shown, the process of lifting-off thetemporary substrate 170 which is part of the growth substrate wafer in the wafer-bonded sandwich structure C includes thelaser beam 250 which is a photon beam having strong energy. Irradiating to the optically transparent backside of thetemporary substrate 170, a thermal-chemical decomposition reaction is generated at the interface between thetemporary substrate 170 and thesacrificial separation layer 180 to remove and remove thetemporary substrate 170. In addition, chemical wet etching using a chemical-mechanical polishing or etching solution may be used according to the physical and chemical properties of thetemporary substrate 170.

도 41은 임시 기판을 웨이퍼 결합된 샌드위치 구조의 복합체로부터 분리시킨 다음에 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판의 후면을 대기에 노출시킨 단면도이다.FIG. 41 is a cross-sectional view of the temporary substrate separated from the wafer bonded sandwich structure composite and then exposed to the atmosphere the backside of the heterogeneous support substrate that is a heatsink support.

도 42는 대기에 노출된 하부 질화물계 클래드층 상면에 표면 요철이 도입된 복합체의 단면도이다.42 is a cross-sectional view of a composite in which surface irregularities are introduced into an upper surface of a lower nitride clad layer exposed to the atmosphere.

도 42를 참조하면, 화학적 습식 식각 또는 건식 식각을 이용하여 하부 질화물계 클래드층(20)이 대기(air)에 노출되도록 식각하고, 습식 또는 건식 식각을 이용하여 대기에 노출된 질소 극성 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 하부 질화물계 클래드층(20)의 표면에 요철(corrugation: 220)을 수행한다.Referring to FIG. 42, the lower nitride-basedcladding layer 20 is etched to be exposed to the air using chemical wet etching or dry etching, and the nitrogen polar surface exposed to the atmosphere using wet or dry etching (nitrogen).Corrugation 220 is performed on the surface of the lower nitride basedcladding layer 20 having a polar surface.

도 43은 표면 요철이 형성된 질화물계 클래드층 상면에 전면 n형 전극구조체를 형성한 복합체의 단면도이다.FIG. 43 is a cross-sectional view of a composite body in which a front surface n-type electrode structure is formed on an upper surface of a nitride cladding layer having surface irregularities.

도 43을 참조하면, 표면 요철(220)이 형성된 하부 질화물계 클래드층(20) 상면에 전면 n형 전극구조체(260, 270b)를 형성시킨다. 상기 전면 n형 전극구조체(260, 270b)는 하부 질화물계 클래드층(20) 상면의 전체 영역과 오믹접촉 계면(ohmic contacting interface)을 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 70% 이상 의 투과율을 갖는 투명성 오믹접촉 전극(260)과 상기 투명성 오믹접촉 전극 상면에 형성하고 600nm 이하의 파장대역에서 50% 이상의 반사율을 갖는 반사성 전극패드(270b)로 구성한다. 이 경우, 투명성 오믹접촉 전극(260)은 ITO, InZnO, 또는 ZnInO으로 구성할 수 있고, 반사성 전극패드(270b)는 Ag/Ti/Pt/Au로 구성할 수 있다.Referring to FIG. 43, front n-type electrode structures 260 and 270b are formed on the upper surface of the lower nitride basedcladding layer 20 on which thesurface irregularities 220 are formed. The front n-type electrode structures 260 and 270b form an ohmic contacting interface with the entire region of the upper surface of the lower nitride-basedcladding layer 20 and have a transmittance of 70% or more in a wavelength band of 600 nm or less. Theohmic contact electrode 260 and the transparent ohmic contact electrode are formed on an upper surface thereof, and are formed of areflective electrode pad 270b having a reflectance of 50% or more in a wavelength band of 600 nm or less. In this case, the transparentohmic contact electrode 260 may be made of ITO, InZnO, or ZnInO, and thereflective electrode pad 270b may be made of Ag / Ti / Pt / Au.

또한, 상기 질소 극성 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 하부 질화물계 클래드층(20) 상면에 전면 n형 전극구조체(260, 270b)를 형성하기 전/후에 수직구조의 발광다이오드 소자 성능을 향상시키기 위해서 별도의 표면처리(surface treatment) 또는 열처리(heat treatment)를 행할 수도 있다.In addition, before and after forming the front n-type electrode structures 260 and 270b on the upper surface of the lower nitride basedcladding layer 20 having the nitrogen-polar surface, the vertical structure of the light emitting diode device may be improved. In order to do this, a separate surface treatment or heat treatment may be performed.

도 44는 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 후면에 p형 오믹접촉 전극패드를 형성한 단면도이다.FIG. 44 is a cross-sectional view of a p-type ohmic contact electrode pad formed on a back surface of a heterogeneous supporting substrate that is a heat sink supporter. FIG.

도시한 바와 같이, 외부에서 수직구조의 발광다이오드 소자에 전류를 인가하기 위한 p형 오믹접촉 전극패드(300)가 상기 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판(190) 후면에 형성되어 있다.As illustrated, a p-type ohmiccontact electrode pad 300 for applying a current to the light emitting diode device having a vertical structure from the outside is formed on the rear surface of the heterogeneous supportingsubstrate 190 which is the heat sink support.

도 45는 단일 칩을 제조하기 위해 수직방향으로 절단하는 공정을 보인 단면도이다.45 is a cross-sectional view illustrating a process of vertically cutting a single chip.

도 46은 히트씽크 지지대인 이종 지지 기판 상면에 최종적으로 완성시킨 수직구조의 발광다이오드 소자를 보인 단면도이다.FIG. 46 is a cross-sectional view of a vertical light emitting diode device finally completed on an upper surface of a heterogeneous supporting substrate that is a heat sink support. FIG.

도 46을 참조하면, 전면 n형 전극구조체(260, 270a) 하면에 표면 요철(220)을 갖고 있는 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 투명성 커런트인젝션층(100), 제1 패시베이션층(110), 도전선막체(130), 및 반사성 커런트스프레딩층(140)으로 구성된 p형 전극구조체(400), 물질 확산 장벽층(150), 두층의 웨이퍼 결합층(160a, 160b), 히트씽크 지지대(190), p형 오믹접촉 전극패드(300)를 포함하는 수직구조의 발광 소자인 발광다이오드가 형성되어 있다. 더 나아가서, 상기 수직구조의 발광다이도 소자를 외부의 전도성 불순물과 수분으로부터 보호하기 위해서 상기 하부 질화물계 클래드층(20), 질화물계 활성층(30), 상부 질화물계 클래드층(40), 및 투명성 커런트인젝션층(100)을 완전히 감싸고, 상기 제1 패시베이션층(110)과 연속적으로 연결된 제2 패시베이션층(280)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 46, the lower nitride-basedcladding layer 20, the nitride-basedactive layer 30, and the upper nitride-basedcladding layer 40 havingsurface irregularities 220 on the lower surfaces of the front n-type electrode structures 260 and 270a may be provided. , A p-type electrode structure 400 composed of a transparentcurrent injection layer 100, afirst passivation layer 110, a conductiveline film body 130, and a reflective current spreadinglayer 140, and a materialdiffusion barrier layer 150. The light emitting diode, which is a vertical light emitting device including twowafer bonding layers 160a and 160b, aheat sink support 190, and a p-type ohmiccontact electrode pad 300, is formed. Further, the lower nitride basedcladding layer 20, the nitride basedactive layer 30, the upper nitride basedcladding layer 40, and the transparent current are provided to protect the vertical light emitting diode device from external conductive impurities and moisture. Asecond passivation layer 280 is formed that completely surrounds theinjection layer 100 and is continuously connected to thefirst passivation layer 110.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified and changed by those skilled in the art, which should be regarded as included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims. something to do.

도 1은 종래 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 대표적인 예를 보인 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a representative example of a conventional Group 3 nitride-based semiconductor light emitting diode device,

도 2는 다중양자우물(multi-quantum well) 구조와 슈퍼래티스(superlattice) 구조를 비교 설명하기 위한 단면도이고,2 is a cross-sectional view for comparing and comparing a multi-quantum well structure and a superlattice structure,

도 3은 종래 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 대표적인 예를 보인 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a representative example of a conventional Group 3 nitride-based semiconductor LED device,

도 4는 종래 플립칩 구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 대표적인 예를 보인 단면도이고,4 is a cross-sectional view showing a representative example of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a conventional flip chip structure;

도 5는 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제1 실시예를 보인 단면도이고,5 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a group III nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention;

도 6은 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제2 실시예를 보인 단면도이고,6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention.

도 7은 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제3 실시예를 보인 단면도이고,7 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a group III nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure manufactured according to the present invention.

도 8은 본 발명에 의해 따라 제조된 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제4 실시예를 보인 단면도이고,8 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of a vertical group III-nitride semiconductor light emitting diode device manufactured according to the present invention;

도 9 내지 도 27은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제조 방법을 보인 단면도이고,9 to 27 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a group III-nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure as an embodiment according to the present invention.

도 28 내지 도 46은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수직구조의 그룹 3족 질 화물계 반도체 발광다이오드 소자의 제조 방법을 보인 단면도이고,28 to 46 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a group III nitride semiconductor light emitting diode device having a vertical structure as an embodiment according to the present invention.

도 47은 종래기술에 따른 수직구조의 그룹 3족 질화물계 반도체 발광다이오드의 제조 공정 단면도이다.47 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the group III nitride semiconductor light emitting diode of the vertical structure according to the prior art.