KR100305572B1

KR100305572B1 - 발광다이오드및그제조방법

Info

Publication number: KR100305572B1
Application number: KR1019980052506A
Authority: KR
Inventors: 오명석; 임성욱; 안정환
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2002237616A; US6376865B1; US6794211B2; KR20000037764A; US20020130328A1; TW429635B; JP2000174330A; JP3554235B2

Abstract

본 발명의 발광다이오드는 단결정 사이의 계면특성을 향상시키기 위해 비-단결정물질로 이루어진 중간층을 형성하여 단결정 사이에 발생하는 격자부정합에 의한 결함을 감소시켜 휘도특성과 순방향 전압특성을 대폭 향상시키기 위한 것으로, 반도체기판과, n-AlGaInP로 이루어져 반도체기판위에 형성된 제1제한층과, AlGaInP로 이루어져 제1제한층 위에 형성된 활성층과, p-AlGaInP로 이루어져 활성층위에 형성된 제2제한층과, 단결정물질로 이루어져 활성층의 밴드갭 보다 큰 밴드갭을 보유하고 활성층의 저항 보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어져 제2제한층 위에 형성되며, 그 하부 제2제한층과의 경계영역에 형성되어 활성층과의 계면특성을 향상시켜 계면 사이에 발생하는 결함을 감소시키는 비-단결정물질로 이루어진 중간층을 포함하는 단결정 윈도우층과, 상기 반도체기판과 윈도층에 형성층에 형성된 제1전극 및 제2전극으로 이루어진다.

Description

발광다이오드 및 그 제조방법

본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 특히 제한층과 윈도우층(window layer) 사이에 계면특성을 향상시키는 중간층을 형성하여 상기 제한층과 윈도우층의 서로 다른 격자상수(lattice constant)에 의해 발생하는 격자부정합에 기인하는 고밀도의 결함농도를 감소시킬 수 있는 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

AlGaInP는 III-V족 화합물반도체중에서 넓은 에너지밴드를 가지는 직접 천이형 재료로서, 파장이 약 560-680nm 영역의 발광다이오드 재료로 사용되고 있다. 이러한 화합물은 Ga와 Al의 조성비를 변화시킴으로써 그 파장을 조정할 수 있는데, Al의 조성비를 증가시킬수록 파장이 짧아진다.

상기한 AlGaInP 발광다이오드(Light Emitting Diode)는 LED 디스플레이의 여러 분야에 사용되는 것으로, 제1도에 그 구조가 도시되어 있다. 전형적인 AlGaInP 발광다이오드는 n-GaAs의 반도체기판(semiconductor substrate;1) 위에 여러층의 에피텍셜층을 성장시켜 만든다. 우선, 상기 반도체기판(1) 위에 n-AlGaInP를 엑피텍셜 성장시켜 n형의 제1제한층(3a)을 형성한다. 상기 제1제한층(3a) 위에는 활성층(5)으로서 그 위에 원하는 파장의 광이 생성되도록 선택된 알루미늄과 갈륨의 조성비를 갖는 (Al_XGa_1-X)_0.5I_0.5P를 엑피텍셜 성장시키고, 상기 활성층(5) 위에는 다시 p-AlGaInP를 엑피택셜 성장시켜 p형 제2제한층(3b)을 형성한다. LED의 후면, 즉 반도체기판(1)에는 금속으로 이루어진 제1전극(후면전극;7a)을 형성하고, 빛이 발산되는 LED의 정면에도 상기 제2제한층(3b)의 일부 영역위에 금속으로 이루어진 제2전극(전면전극; 7b)이 형성된다.

LED의 효율적인 동작을 위해서는 제2전극(7b)을 통해 주입되는 전류가 LED칩의 에지방향으로 분산되면서 n형 제한층(3a)과 p형 제한층(3b)의 p-n접합을 가로질러 균일하게 흘러야만 한다. 일반적으로 p형 제한층과 같은 LED의 최고층으로 사용되는 AlGaInP층은 p-도판트레벨에 대한 제한에 기인하는 낮은 홀이동도(hole mobility)로 인해 높은 저항을 가진다. 따라서, 상기 AlGaInP층(3b)에서 전류가 에지방향으로 충분하게 분산되지 않고 제2전극(7b)의 아래쪽만을 향해 국부적으로 흐르게 된다. 이러한 현상을 전류군집(current crowding)현상이라고 한다. 상기 전류군집현상에 의해 대부분의 빛이 불투명한 제2전극(7b) 아래에서 발생하게 되며, 상기 불투명전극(7b)이 외부로 발산되는 빛을 블로킹하게 되어 효율이 저하된다.

이러한 단점을 보완하기 위해 현재 몇가지 방법이 제안되고 있다. 그중 하나는 전면전극의 형상을 그리드형상으로 LED 전면 전체에 걸쳐 형성하여 전류가 p-n접합 전체를 가로질러 균일하게 흐르게 하는 것이다. 그러나, 이러한 경우에도 상기 불투명한 전극 자체에 의해 외부로 발산되는 빛의 일부가 블로킹되어 그 효율이 저하된다.

전류군집현상을 방지하기 위한 다른 방법은 LED의 전면 전체에 불투명한 전극 대신 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 전도성 산화막으로 제2전극을 형성하는 것이다. 이러한 경우에는 비록 빛의 블로킹현상이 발생하지 않지만, 전체 소자의 저항이 커지는 단점이 있다.

전류군집현상을 방지하는 또 다른 방법이 미국특허번호 제5,008,718호에 개시되어 있는, 물질의 밴드갭을 발광영역으로 사용되는 AlGaInP의 밴드갭에 비해 크게 형성하여 방출되는 파장의 빛을 투과시키며 낮은 저항특성을 갖는 AlGaAs, GaAsP 혹은 GaP등으로 이루어진 윈도우층을 제한층 위에 형성하는 방법이다.

상기 방법이 제2도에 도시되어 있다. 도면에 도시된 LED는 윈도우층(9)만을 제외하고는 제1도에 도시된 LED와 동일한 구성으로 되어 있다. 상기 윈도우층(9)을 형성하는 AlGaAs, GaAsP 혹은 GaP 등의 물질은 전기전도도가 높기(즉, 저항이 작기) 때문에, 전극(7a,7b)을 통해 주입되는 전류가 에지영역으로 용이하게 흘러 가게 되어 전류군집현상이 억제되고 따라서 소자의 효율이 증가한다.

그러나, 상기한 방법에 있어서도 윈도우층(9)을 형성하는 GaP층은 제한층(3b)을 형성하는 AlGaInP와 격자상수가 크게 다르기 때문에 계면에서 격자부정합이 발생하게 된다. 이러한 격자부정합은 스트레인(strain)을 야기시킬 뿐만 아니라 윈도우층(9)의 결함(defect)을 증가시켜 AlGaInP의 신뢰성 및 광학적 특성을 저하시키는 문제가 있었다. 또한, 윈도우층(9)으로 AlGaAs나 AlGaInP와 같은 물질을 사용하는 경우에도 층사이의 격자정합은 이루어지지만, 활성층에서 발생되는 빛이 윈도우층(9)을 투과하기 위해서는 Al조성을 크게 증가시켜야만 하기 때문에 윈도우층(9)의 전기저항이 커지게 되어 600nm 이하 파장의 빛을 효과적으로 투과시키지 않는 문제가 있었다.

상기 결함증가의 문제를 해결하기 위해, 이중의 윈도우층을 형성하는 방법도 제시되고 있지만(미국특허번호 제5,359,209), 이 경우에도 격자부정합을 완전히 해소시키기 어렵기 때문에 계면에서 발생하는 결함에 의한 순방향전압(Vf)의 감소효과가 충분하지 못하다. 더욱이, 윈도우층으로 GaAs를 사용하는 경우에는 밴드갭이 AlGaInP의 밴드갭에 비해 작아 광흡수층으로 작동하므로 소자의 휘도를 저하시키는 원인이 되었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 단결정으로 이루어진 제한층과 윈도층 사이에 비-단결정물질로 이루어진 중간층을 형성하여 단결정층 사이의 격자부정합에 의한 결함을 감소시킴으로써 휘도특성과 순방향전압특성을 향상시킨 발광다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 발광다이오드는 반도체기판과, n-AlGaInP로 이루이져 상기한 반도체기판위에 형성된 제1제한층과, AlGaInP로 이루어져 상기 제1제한층 위에 형성된 활성층과, p-AlGaInP로 이루어져 상기 활성층위에 형성된 제2제한층과, 단일결정물질로 이루어져 상기 활성층의 밴드갭 보다 큰 밴드갭을 보유하고 작은 저항을 갖는 물질로 이루어져 상기 활성층 위에 형성되며, 그 하부 활성층과의 경계영역에 형성되어 활성층과의 계면특성을 향상시켜 계면 사이에 발생하는 결함을 감소시키는 비-단결정물질로 이루어진 중간층을 포함하는 윈도우층과, 상기 반도체기판과 윈도층에 형성층에 형성된 제1전극 및 제2전극으로 구성된다.

상기 윈도우층은 p-GaP, GaAsP, Ga_XIn_1-XP로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질로 이루어지며, Ga_XIn_1-XP의 x 범위는 0.7≤ x≤ 1이다. 상기 윈도우층에 형성된 중간층의 두께는 약 0.01-0.5㎛이고 전체 윈도우층의 두께는 5-15㎛이다.

또한, 본 발명의 발광다이오드 제조방법은 반도체층을 제공하는 단계와, 상기 반도체층 위에 빛을 발산하는 AlGaInP로 이루어진 활성 p-n접합층을 형성하는 단계와, 상기 활성 p-n접합층 위에 단일결정 사이의 격자부정합을 감소시키는 비-단결정물질로 이루어진 중간층을 형성하는 단계와, 상기 중간층위에 상기 활성 p-n접합층의 밴드갭 보다 밴드갭이 크고 보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어진 윈도우층을 형성하는 단계와, 상기 반도체기판과 윈도층에 제1전극 및 제2전극을 형성하는 단계로 구성된다.

상기 모든 층들은 MOCVD방법에 의해 적층된다. 중간층과 윈도우층은 동일 공정에 의해 형성되는 것으로, 약 400-700℃의 제1온도에서 p-GaP, GaAsP, Ga_XIn_1-XP로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질을 적층한 후 동일한 분위기에서 온도를 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 상승시키면서 상기 물질을 적층함으로써 형성된다.

제1도는 종래의 발광다이오드의 구조를 나타내는 도면.

제2도는 다른 종래의 발광다이오드의 구조를 나타내는 도면.

제3도는 본 발명에 따른 발광다이오드의 구조를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

51 : 반도체기판 53 : AlGaInP층

55 : 활성층 57 : 전극

59 : 윈도우층 60 : 버퍼층

62 : DBR층 65 : 중간층

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광다이오드를 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 발광다이오드의 일실시예를 나타내는 도면이다. 도면에 나타낸 바와 같이, n-GaAs로 이루어진 반도체기판(51) 위에는 상기 반도체기판(51)과 동일한 물질, 즉 n-GaAs로 이루어진 버퍼층(60)이 형성되어 있다. 버퍼층(60) 위에는 기판으로의 광흡수를 최소화하여 발광효율을 향상시키기 위해 AlAs/GaAs로 이루어진 복수의 층으로 구성된 DBR층(Distributed Bragg Reflector layer;62)이 형성되어 있다. 상기 DBR층(62) 위에는 n-AlGaInP로 이루어진 제1제한층(53a)이 형성되어 있고 그 위에 Al_XGa_1-XInP로 이루어진 복수의 활성층(55)이 형성되어 있다. 또한, 상기 활성층(55) 위에는 p-AlGaInP로 이루어진 제2제한층(53b)이 형성되어 있다.

상기한 실시예에서 반도체기판(51)의 두께는 약 250-350㎛이다. 버퍼층(60), DBR층(62), 제1제한층(53a), 활성층(55) 및 제2제한층(53b)은 모두 고순도의 층 형성이 가능하고 층의 두께와 조성의 제어가 가능하도록 가스의 흐름을 정밀하게 제어할 수 있는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)방법으로 연속 적층 형성한다. 버퍼층(60)은 상기 MOCVD공정중에서 이후에 생성되는 층을 안정시키기 위한 층이다. n-AlGaInP로 이루어진 제1제한층(53a)과 p-AlGaInP로 이루어진 제2제한층(53b)은 각각 약 0.5-1㎛의 두께로 형성되며, n형 불순물로는 실리콘이 첨부되고 p형 불순물로는 아연 또는 마그네슘이 사용된다.

Al_XGa_1-XInP로 이루어진 활성층(55)은 복수의 층으로 이루어져 있다. x값을 변화시키면서 층을 형성함에 따라 활성층(55) 전체에 걸쳐서 다중양자우물(multi quantum well)이 형성된다. 따라서, 더 많은 전자가 상기 다중양자우물속의 낮은 에너지준위로 모이게 되며, 그 결과 전자가 전도대에서 가전자대로 쉽게 전이되어 발광효과가 증대된다.

상기 제1 및 제2제한층(53a,53b) 및 활성층(55)은 LED에서 실제 활성층으로 작용하는 것으로, 약 800-830℃의 온도에서 형성된다.

제2제한층(53b) 위에는 p-GaP의 비정질물질(amorphous-like material)로 이루어진 중간층(65)이 형성되어 있고, 그 위에 p-GaP로 이루어진 윈도우층(59)이 형성된다. 상기 중간층(65)은 하부의 제2제한층(53b)과 윈도우층(59)의 격자부정합을 방지하기 위한 것으로, 하부의 여러층들을 형성하는 MOCVD공정에서 성장온도를 약 800-830℃의 온도에서 약 400-700℃로 급격히 낮추어 연속 성장한다. MOCVD공정에서의 급격한 온도의 저하는 p-GaP가 성장될 때 원자의 활성화에너지(activation energy)를 급격히 감소시켜 원자를 동결(frozen)시키며, 그 결과 상기 p-GaP가 비정질상으로 형성되게 한다. p-GaP의 윈도우층(59)은 상기 중간층(65)이 형성된 후 다시 MOVCD공정에 의해 연속 형성된다.

중간층(65)과 윈도우층(59)의 형성공정은 실제로는 하나의 공정이다. 제2제한층(53b)의 형성후 윈도우층(59)은 형성초기 혼합가스가 주입될 때 성장온도를 약 400-700℃의 온도로 급격히 하강시킨 상태에서 층을 형성하고 다시 서서히 온도를 상승하여 층을 형성하여 중간층(65)과 윈도우층(59)을 연속으로 형성한다. 다시 말해서, 중간층(65)의 형성공정은 윈도우층(59)을 형성하는 공정중 단지 성장온도만을 하강시킨 상태에서 형성하는 것이다.

사실 윈도우층(59)의 두께는 특정화되지 않는다. 실제로 윈도우층(59)의 두께는 클수록 바람직하다. 두께가 클수록 일정한 저항을 갖는 물질에 대하여 LED칩의 에지부분으로의 전류확산이 원활하게 이루어지며 LED칩 내부에서의 전체 내부반사효과를 감소시키고 전극에 의한 블로킹효과가 감소되는 기하학적 효과가 있다. 바람직한 중간층(65)의 두께는 약 0.01-0.5㎛이며, 결국 상기 중간층(65)을 합친 윈도우층(59) 전체의 바람직한 두께는 약 5-15㎛이다.

윈도우층(59)은 p형의 GaAsP 혹은 Ga_XIn_1-XP가 바람직하다. 윈도우층(59)의 밴드갭은 AlGaInP로 이루어진 활성층(55)의 밴드갭 보다 크기 때문에, 상기 활성층(55)으로부터 발생하는 빛을 투과할 뿐만 아니라 상기 갭보다 격자상수 차이가 적기 때문에 격자부정합 정도가 작아진다. 따라서, LED칩의 에지로의 전류확산이 원활하게 이루어진다. 이때, 상기 Ga_XIn_1-XP로 이루어진 윈도우층(59)을 구성하기 위한 x범위는 0.7≤x≤1이다. 이러한 윈도우층(59)을 구성하는 물질은 윈도우층(59)과 중간층(65)이 동일 공정에 의해 형성되기 때문에 중간층(65)의 구성물질 역시 GaAs 혹은 Ga_XIn_1-XP가 바람직하다.

중간층(65)은 비정질물질에 한정되지는 않는다. 중간층(65)의 역할이 단결정으로 이루어진 층 사이에 형성되어 층사이의 격자상수 차이에 의한 격자부정합을 제거하는 것이기 때문에, 계면에서 단결정 사이의 격자부정합을 감소시키는 것이면 단결정구조를 제외한 어떤 구조라도 가능하다. 예를 들면, 비정질 이외에 결정입계(grain boundary)의 크기가 작은 다결정과 같은 구조도 역시 가능하다. 실제 공정상에서 단결정으로 이루어진 윈도우층(59)을 형성하는 과정에서 완전한 단결정을 얻기란 불가능하며, 실질적으로 형성되는 것은 결정입계(grain boundary)가 매우 큰 다결정구조를 얻게 된다. 본 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에서 언급하는 단결정구조란 구조 전체가 단결정으로 이루어진 것 뿐만 아니라 상기와 같이 결정입계가 큰 다결정구조를 의미하며, 비-단결정구조란 상기한 단결정구조가 아닌 비정질구조나 결정입계가 작은 다결정구조를 모두 의미한다. 상기한 결정입계가 큰 다결정구조는 빛의 투과시 심한 산란을 야기시키기 때문에 LED에서 심각한 문제를 발생시킨다. 따라서, 윈도우층(59) 형성시 형성온도를 낮게 유지하며 층을 성장시키면, 결정입계가 작은 구조가 형성되어 상기와 같은 빛의 산란을 방지할 수 있게 된다.

반도체기판(51)과 윈도우층(59)에는 각자 제1전극(57a) 및 제2전극(57b)이 형성되어 있다. 상기 제1전극(57a) 및 제2전극(57b)은 불투명 전극으로 전기저항이 낮은 금합금(gold alloy)과 같은 금속을 증착(evaporation)이나 스퍼터링(sputtering) 방법에 의해 형성한다. 실제 제품에 사용되는 발광다이오드의 제조는 반도체기판(51) 위에 상기와 같이 복수의 층을 형성한 후 정육면체의 칩형태로 절단함으로써 완료된다.

상기한 구성의 발광다이오드에 있어서, 제1전극(57a) 및 제2전극(57b)을 통해 전류가 주입되면, 윈도우층(59)의 높은 전기전도도 특성에 의해 전류가 LED 칩의 에지방향으로 분산되면서 p-n접합을 가로질러 균일하게 흐르게 된다. 따라서, p-n접합 전체에서 빛이 발산하게 된다. 윈도우층(59)과 제2제한층(53b) 사이에 형성된 중간층(65)은 계면에서의 스트레인을 억제하여 계면결함을 최소화하기 때문에 휘도 및 Vf특성이 향상된다.

다음의 표 1은 윈도우층(59)에 중간층(65)이 형성된 발광다이오드와 중간층(65)이 형성되지 않은 발광다이오드의 휘도특성 및 Vf특성을 나타내는 표이다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 윈도우층(59)에 중간층(65)이 형성된 경우의 휘도특성이 65mcd인 반면에 중간층이 형성되지 않은 경우는 휘도특성이 35mcd로 중간층(65)에 의해 휘도특성이 대폭 향상되었음을 알 수 있다. 또한, Vf특성도 2.35V에서 1.88V로 대폭 향상되었다.

본 발명은 상기한 바와 같이, 윈도우층의 하부에 윈도우층의 형성과 동일한 공정에 의해 비정질형태의 중간층을 형성하여 단일결정 사이의 격자부정합에 기인하는 결함을 감소시켜 LED의 휘도특성과 순방향전압특성을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

반도체기판; 상기 반도체기판위에 형성되어 빛을 발산하는 AlGaInP로 이루어진 활성 p-n접합층; 활성 p-n접합층위에 형성되며, 상기 활성 p-n접합층 보다 큰 밴드갭을 보유하고 활성 p-n접합층의 저항 보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어진 윈도우층; 상기 활성 p-n접합층과 윈도우층 사이에 형성되어 활성 p-n접합층과 윈도층 사이의 계면특성을 향상시켜 계면 사이에 발생하는 결함을 감소시키는 비정질로 이루어진 중간층; 및 상기 반도체기판과 윈도층에 형성된 제1전극 및 제2전극으로 이루어진 발광다이오드.
제1항에 있어서, 상기 반도체층과 활성 p-n접합층 사이에 형성된 버퍼층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제2항에 있어서, 상기 버퍼층이 n-GaAs로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제2항에 있어서, 상기 버퍼층과 활성 p-n접합층 사이에 형성되어 활성 p-n접합층으로부터 발산되는 빛을 윈도층으로 반사시키는 DBR층(Distributed Bragg Reflector layer)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제4항에 있어서, 상기 DBR층이 AlAs/GaAs로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제1항에 있어서, 상기 활성 p-n접합층이, n-AlGaInP로 이루어진 제1제한층; AlGaInP로 이루어져 상기 제1제한층 위에 형성된 활성층; 및 p-AlGaInP로 이루어져 상기 활성층위에 형성된 제2제한층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제6항에 있어서, 상기 AlGaInP로 이루어진 활성층이 알루미늄과 갈륨의 조성비가 다른 복수의 층으로 이루어진 다중양자우물을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제1항에 있어서, 상기 윈도우층이 p-GaP, GaAsP, Ga_XIn_1-xP로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제1항에 있어서, Ga_XIn_1-XP의 x 범위가 0.7≤x≤1인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제9항에 있어서, 상기 윈도우층의 두께가 5-15㎛인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제1항에 있어서, 상기 중간층이 p-GaP, GaAsP, Ga_XIn_1-XP로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제11항에 있어서, Ga_XIn_1-XP의 x 범위가 0.7≤x≤1인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제1항에 있어서, 상기 중간층의 두께가 0.001-0.5㎛인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
반도체기판; 상기 반도체기판위에 형성되어 빛을 발산하는 AlGaInP로 이루어진 활성 p-n접합층; 활성 p-n접합층위에 형성되며, 상기 활성 p-n접합층의 밴드갭 보다 큰 밴드갭을 보유하고 활성 p-n접합층의 저항 보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어진 윈도우층; 상기 활성 p-n접합층과 윈도우층 사이에 형성되어 활성 p-n접합층과 윈도층 사이의 계면특성을 향상시켜 계면 사이에 발생하는 결함을 감소시키는 비-단결정물질(non-single crystalline material)로 이루어진 중간층; 및 상기 반도체기판과 윈도층에 형성층에 형성된 제1전극 및 제2전극으로 이루어진 발광다이오드.
반도체기판; n-AlGaInP로 이루어져 상기한 반도체기판위에 형성된 제1제한층; AlGaInP로 이루어져 상기 제1제한층 위에 형성된 활성층; p-AlGaInP로 이루어져 상기 활성층위에 형성된 제2제한층; 단일결정물질로 이루어져 상기 활성층의 밴드갭 보다 큰 밴드갭을 보유하고 보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어져 상기 활성층 위에 형성되며, 그 하부 활성층과의 경게영역에 형성되어 활성층과의 계면특성을 향상시켜 계면 사이에 발생하는 결함을 감소시키는 비-단결정물질(non-single crystalline material)로 이루어진 중간층을 포함하는 윈도우층; 및 상기 반도체기판과 윈도층에 형성층에 형성된 제1전극 및 제2전극으로 이루어진 발광다이오드.
제15항에 있어서, 상기 반도체층과 활성층 사이에 형성된 버퍼층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제16항에 있어서, 상기 버퍼층이 n-GaAs로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제16항에 있어서, 상기 버퍼층과 활성층 사이에 형성되어 활성층으로부터 발산되는 빛을 윈도층으로 반사시키는 DBR층(Distributed Bragg Reflector layer)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제18항에 있어서, 상기 DBR층이 AlAs/GaAs로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제15항에 있어서, 상기 AlGaInP로 이루어진 활성층이 알루미늄과 갈륨의 조성비가 다른 복수의 층으로 이루어진 다중양자우물을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제15항에 있어서, 상기 윈도우층이 p-GaP, GaAsP, Ga_XIn_1-XP로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제15항에 있어서, Ga_XIn_1-XP의 x 범위가 0.7≤ x≤1인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제13항에 있어서, 상기 중간층의 두께가 0.01-0.5㎛이고 전체 윈도우층의 두께가 5-15㎛인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
반도체층을 제공하는 단계; 상기 반도체층 위에 빛을 발산하는 AlGaInP로 이루어진 활성 p-n접합층을 형성하는 단계; 상기 활성 p-n접합층 위에 단일결정 사이의 격자부정합을 감소시키는 비-단결정물질로 이루어진 중간층을 형성하는 단계; 상기 중간층위에 상기 활성 p-n접합층의 밴드갭 보다 밴드갭이 크고 활성 p-n접합층의 저항 보다 작은 저항을 갖는 물질로 이루어진 윈도우층을 형성하는 단계; 상기 반도체기판과 윈도층에 제1전극 및 제2전극을 형성하는 단계로 구성된 발광다이오드 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 층형성단계가 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Depostion)방법에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제24항에 있어서, 반도체층과 활성 p-n접합층 사이에 n-GaAs를 적층하여 버퍼층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제26항에 있어서, 상기 버퍼층과 활성 p-n접합층 사이에 활성 p-n접합층으로부터 발산되는 빛을 윈도층으로 반사시키는 DBR층(Distributed Bragg Reflector layer)을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 활성 p-n접합층을 형성하는 단계가, n-AlGaInP를 적층하여 제1제한층을 형성하는 단계; 상기 제1제한층 위에 알루미늄과 갈륨을 조성을 달리하여 AlGaInP를 적층하여 조성비가 다른 복수의 층으로 이루어진 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 위에 p-AlGaInP를 적층하여 제2제한층을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조방법.
제24항에 있어서, 상기 중간층과 윈도우층을 형성하는 단계가 제1온도에서 p-GaP, GaAsP, Ga_XIn_1-XP로 이루어진 일군으로부터 선택된 물질을 적층한 후 동일한 분위기에서 온도를 상기 제1온도보다 높은 제2온도로 상승시키면서 상기 물질을 적층하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제29항에 있어서, 상기 제1온도가 400-700℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제29항에 있어서, Ga_XIn_1-XP의 x 범위가 0.7≤x≤1인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제29항에 있어서, 형성된 층의 두께가 5-15㎛인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
제32항에 있어서, 상기 중간층이 0.01-0.5㎛인 것을 특징으로 하는 발광다이오드.