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KR100601971B1 - Top emitting light emitting device and method of manufacturing thereof - Google Patents

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KR100601971B1
KR100601971B1 KR1020040088166A KR20040088166A KR100601971B1 KR 100601971 B1 KR100601971 B1 KR 100601971B1 KR 1020040088166 A KR1020040088166 A KR 1020040088166A KR 20040088166 A KR20040088166 A KR 20040088166A KR 100601971 B1 KR100601971 B1 KR 100601971B1
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서 탑에미트형 질화물계 발광소자는 기판, n형 클래드층, 활성층, p형 클래드층, 멀티 오믹컨택트층이 순차적으로 적층되어 있고, 멀티 오믹컨택트층은 개질 금속층/투명 전도성 박막층을 기본 단위로 하여 적어도 한 조이상 반복 적층되어 있고, 개질금속층은 은을 주성분으로 하여 형성되어 있다. 이러한 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 의하면 p형 클래드층과의 오믹접촉 특성이 개선되어 우수한 전류-전압 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 높은 빛 투과성을 제공하여 소자의 발광효율을 높일 수 있다.The present invention relates to a top-emitting nitride-based light emitting device and a method for manufacturing the same, wherein the top-emitting nitride-based light emitting device includes a substrate, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, and a multi-ohmic contact layer sequentially stacked. The multi-ohmic contact layer is repeatedly laminated with at least one group or more on the basis of the modified metal layer / transparent conductive thin film layer, and the modified metal layer is formed mainly of silver. According to the top-emitting nitride-based light emitting device and a method of manufacturing the same, the ohmic contact property with the p-type cladding layer is improved, thereby not only showing excellent current-voltage characteristics, but also providing high light transmittance to increase the luminous efficiency of the device. have.

Description

탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법{Top emitting light emitting device and method of manufacturing thereof}Top-emitting nitride-based light emitting device and method for manufacturing the same

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티 오믹컨택트층이 적용된 탑에미트형 발광소자를 나타내 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a top emission type light emitting device to which a multi-ohmic contact layer according to a first exemplary embodiment of the present invention is applied.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광소자의 빛 투과도를 측정한 결과를 단일 투명전극층과 비교해 나타내 보인 그래프이다.2 is a graph showing the result of measuring the light transmittance of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention compared with a single transparent electrode layer.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광소자의 전류-전압 특성을 측정한 결과를 금을 적용한 경우와 비교해 나타내 보인 그래프이다.3 is a graph showing a result of measuring the current-voltage characteristics of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention compared with the case of applying gold.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티 오믹컨택트층이 적용된 탑에미트형 발광소자를 나타내 보인 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a top emission type light emitting device to which a multi-ohmic contact layer according to a second exemplary embodiment of the present invention is applied.

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티 오믹컨택층이 적용된 탑에미트형 발광소자를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a top emission light emitting device to which a multi-ohmic contact layer according to a third exemplary embodiment of the present invention is applied.

도 6a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광소자의 전류-전압 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.6A is a graph illustrating a result of measuring current-voltage characteristics of a light emitting device according to a third exemplary embodiment of the present invention.

도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광소자의 빛 투과도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.6B is a graph illustrating a result of measuring light transmittance of a light emitting device according to a third exemplary embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110: 기판 150: P형 클래드층110: substrate 150: P-type cladding layer

160: 멀티 오믹컨택트층 160a, 160c: 개질 금속층160: multi-ohmic contact layer 160a, 160c: modified metal layer

160b, 160d: 투명 전도성 박막층 160e: 금속 삽입층160b, 160d: transparent conductive thin film layer 160e: metal insertion layer

본 발명은 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 오믹특성 및 발광효율이 개선된 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a top emitter nitride light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a top emitter nitride light emitting device having improved ohmic characteristics and luminous efficiency and a method of manufacturing the same.

현재 투명 전도성 박막은 광전자분야, 디스플레이 분야 및 에너지 산업 분야에서 다양하게 이용되고 있다. Currently, transparent conductive thin films are widely used in the optoelectronic field, the display field, and the energy industry.

발광소자 분야에서는 원활한 홀 주입(hole injection) 및 고효율의 빛 방출(light emission) 역할을 하는 투명 전도성 박막전극을 개발하기 위해 활발하게 연구 중에 있다.In the field of light emitting devices, researches are being actively conducted to develop transparent conductive thin film electrodes which play a role of smooth hole injection and high efficiency light emission.

현재 가장 활발하게 연구되고 있는 투명 전도성 박막 소재로서는 투명 전도성 산화물(transparent conducting oxide : TCO)과, 투명 전도성 질화물(transparent conducting nitride : TCN)이 있다.Transparent conductive thin film materials currently being actively studied include transparent conducting oxide (TCO) and transparent conducting nitride (TCN).

투명전도성 산화물은 인듐 산화물(In2O3), 주석 산화물(SnO2), 아연 산화물(ZnO), 주석 인듐 산화물(ITO) 등이 있고, 투명전도성 질화물로서는 타이타늄 질화 물(TiN)이 있다.Transparent conductive oxides include indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin indium oxide (ITO), and the like, and titanium nitride (TiN) as the transparent conductive nitride.

그런데 이들 물질은 상대적으로 큰 면저항(sheet resistance)값, 높은 빛 반사율(reflectivity), 그리고 상대적으로 작은 일함수(work function)값을 지니고 있어서 단독으로 탑에미트형 질화갈륨계 발광소자의 p형 투명전극으로 적용하기 어려운 문제점들을 안고 있다.However, these materials have relatively large sheet resistance, high light reflectivity, and relatively small work function, so that they alone are p-type transparent materials of top-emitted gallium nitride-based light emitting devices. There are problems that are difficult to apply as an electrode.

그 문제점을 기술해보면, 첫째, 위에 열거된 투명 전도성 박막들은 스퍼터링(sputtering), 이빔 증착기 또는 열 증착기(e-beam or heat evaporator) 등과 같은 PVD 방법에 의해서 박막 형성 시, 대체적으로 100 Ω/□ 값에 가까운 큰 면저항값을 지니고 있기 때문에, 발광소자의 수평 방향(층간 경계면과 나란한 방향) 으로의 전류 퍼짐(current spreading)을 어렵게 할 뿐만 아니라 수직 방향으로의 원활한 홀 주입(hole injection)도 어렵게 함으로써, 대면적 및 대용량의 고휘도 발광소자를 구현하는데 적용하기 어렵다.To describe the problem, first, the transparent conductive thin films listed above are generally 100 Ω / □ values when forming thin films by PVD methods such as sputtering, e-beam or heat evaporator, etc. Since it has a large sheet resistance value close to, not only makes it difficult to spread current in the horizontal direction (parallel with the interlayer interface) of the light emitting device, but also makes smooth hole injection in the vertical direction difficult, It is difficult to apply to implement a large area and a high-brightness light emitting device of a large capacity.

둘째, 위에 열거된 투명 전도성 박막들은 질화갈륨계 발광 다이오드에서 출사되는 빛에 대해서 높은 빛 반사율(reflectivity)을 갖고 있어 발광효율을 떨어뜨린다.Second, the above-mentioned transparent conductive thin films have high light reflectivity with respect to the light emitted from the gallium nitride-based light emitting diodes, thereby reducing luminous efficiency.

셋째, 주석 인듐 산화물(ITO) 및 타이티늄 질화물(TiN) 등을 비롯한 투명 전도성 박막들은 상대적으로 작은 일함수 값을 갖고 있기 때문에 p형 질화갈륨과의 직접적인 접촉에 의한 오믹접촉을 형성하기 어렵다.Third, transparent conductive thin films, such as tin indium oxide (ITO) and titanium nitride (TiN), have relatively small work function values, making it difficult to form ohmic contact by direct contact with p-type gallium nitride.

마지막으로, 투명 전도성 산화물(TCO)은 질화갈륨계 화합물 반도체와 직접적으로 오믹접촉되게 전극으로 적용할 경우 박막 형성 공정상에서 질화갈륨 표면에서 갈륨의 큰 산화능에 의해 절연성(insulating) 물질인 산화갈륨(Ga2O3) 생성을 유발하여 양질의 오믹접촉 전극을 형성하기가 어려운 문제점이 있다.Finally, transparent conductive oxide (TCO) is a gallium oxide (Ga) oxide insulating material due to the large oxidation ability of gallium on the gallium nitride surface in the thin film formation process when applied as an electrode in direct ohmic contact with gallium nitride compound semiconductor 2 O 3 ) It is difficult to form a good ohmic contact electrode by causing the production.

한편, 질화갈륨계 화합물 반도체를 이용한 발광다이오드(LED) 및 레이저 다이오드(LD) 등과 같은 발광소자를 구현하기 위해서는 반도체와 전극간의 오믹접촉을 형성하는 전극구조가 매우 중요하다.Meanwhile, in order to implement light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) using gallium nitride compound semiconductors, an electrode structure for forming ohmic contact between the semiconductor and the electrodes is very important.

이러한 질화갈륨계 발광소자는 탑에미트형 발광다이오드(top-emitting light emitting diodes; TLEDS)와 플립칩 발광다이오드(flip-chip light emitting diodes: FCLEDS)로 분류된다.Such gallium nitride-based light emitting devices are classified into top-emitting light emitting diodes (TLEDS) and flip-chip light emitting diodes (FCLEDS).

현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 탑에미트형 발광다이오드는 p형 클래드층과 접촉하고 있는 오믹컨택트층을 통해 광이 출사되게 형성된다. 또한, 고휘도의 탑에미트형 발광다이오드를 구현하기 위해서는 낮은 홀농도를 지닌 p형 클래드층의 높은 면저항값을 보상하기 위한 양질의 오믹컨택트층인 커런트 스프레딩 박막(current spreading layer)이 절대적으로 필요하다. 따라서 낮은 면저항 값을 갖고 높은 빛 투과도를 지닌 커런트 스프레딩 박막층을 형성하여 원활한 홀 주입(hole injection), 전류 퍼짐(current spreading), 그리고 우수한 빛 방출(light emission) 역할을 제공할 수 있는 것이 요구된다.Top emitter light emitting diodes, which are currently widely used, are formed to emit light through an ohmic contact layer in contact with a p-type cladding layer. In addition, in order to realize a high brightness top-emitting type light emitting diode, a current spreading layer, which is a high-quality ohmic contact layer to compensate for the high sheet resistance of the p-type cladding layer having a low hole concentration, is absolutely necessary. Do. Therefore, it is required to form a current spreading thin film layer having a low sheet resistance value and high light transmittance to provide smooth hole injection, current spreading, and excellent light emission. .

현재까지 알려진 탑에미트형 발광다이오드는 p형 클래드층 위에 니켈(Ni)층과 금(Au)층을 순차적으로 적층한 구조가 이용되고 있다.The top-emitting light emitting diodes known to date have a structure in which a nickel (Ni) layer and a gold (Au) layer are sequentially stacked on a p-type cladding layer.

니켈/금층은 산소(O2)분위기에서 열처리하여 10-3 ~ 10-4 Ω㎠ 정도의 우수한 비접촉저항을 갖는 반투명 오믹 접촉층(semi-transparent ohmic contact layer)을 형성하는 것으로 알려져 있다.The nickel / gold layer is known to be heat-treated in an oxygen (O 2 ) atmosphere to form a semi-transparent ohmic contact layer having excellent specific contact resistance of about 10 −3 to 10 −4 Ω cm 2 .

이러한 반투명 오믹접촉층의 낮은 비접촉저항은 500℃ 내지 600℃ 정도의 온도 및 산소분위기에서 열처리할 때 p형 클래드층을 이루고 있는 질화갈륨과 오믹접촉층으로 적용된 니켈층의 계면에서 p형 반도체 산화물인 니켈산화물(NiO)이 섬(island) 모양으로 형성되어 있는 금(Au)층 사이 및 상층부에 형성되어 있어 쇼트키 장벽의 높이(Schottky barrier height:SBH)를 감소시키게 되어 p형 클래드층 표면 부근에 다수캐리어인 홀(hole)을 용이하게 공급한다.The low specific contact resistance of the semi-transparent ohmic contact layer is a p-type semiconductor oxide at the interface between gallium nitride forming a p-type cladding layer and a nickel layer applied as an ohmic contact layer when subjected to heat treatment at an temperature of about 500 ° C. to 600 ° C. Nickel oxide (NiO) is formed between the Au layer formed in an island shape and on the upper layer to reduce the Schottky barrier height (SBH), so that it is near the surface of the p-type cladding layer. A hole, which is a multiple carrier, is easily supplied.

또한, 니켈/금층을 p형 클래드층 위에 형성한 후, 열처리하면 Mg-H 금속간 화합물을 제거하여 질화갈륨 표면에서 마그네슘 도판트(dopant) 농도를 증가시키는 재활성화(reactivation) 과정을 통해서 p형 클래드층의 표면에서 이러한 실효캐리어 농도가 1018 이상이 되게 하여 p형 클래드층과 산화니켈을 함유한 오믹컨택트층 사이에 터널링 전도를 일으켜 낮은 비접촉 저항값을 지닌 오믹전도 특성을 보이는 것으로 이해되고 있다.In addition, after the nickel / gold layer is formed on the p-type cladding layer, the heat treatment removes the Mg-H intermetallic compound to increase the magnesium dopant concentration on the gallium nitride surface. It is understood that the effective carrier concentration on the surface of the cladding layer is 10 18 or more, resulting in tunneling conduction between the p-type cladding layer and the ohmic contact layer containing nickel oxide, thereby exhibiting ohmic conductivity characteristics with low specific contact resistance. .

그러나, 니켈/금으로 형성되는 반투명 박막전극을 이용한 탑에미트형 발광다이오드는 빛의 투과도를 저해하고 있는 금(Au)을 포함하고 있어 발광효율이 낮아 차세대 대용량 및 고휘도 발광소자를 구현하는데는 한계점을 드러내고 있다.However, the top-emitting light emitting diode using a semi-transparent thin film electrode formed of nickel / gold contains gold (Au), which hinders light transmittance. Revealing.

또한, 발광다이오드 작동시 발생되는 열의 방출과 빛의 발광 효율을 증가시키고자 반사층을 적용하여 투명 기판인 사파이어를 통해서 빛을 방사하는 플립칩 발광다이오드 구조에서도 반사층의 산화 및 나쁜 접착성에 의해 높은 저항을 갖는 등의 많은 문제점들이 있다.In addition, in order to increase the emission of heat generated during the operation of the light emitting diodes and to increase the light emitting efficiency of the light, by applying a reflective layer to emit light through the sapphire transparent substrate Even flip-chip LED structures have many problems, such as high resistance due to oxidation and poor adhesion of the reflective layer.

따라서, 이러한 탑에미트형 및 플립칩 발광다이오드의 소자의 한계를 극복하고자, 기존에 p형 오믹컨택트층으로 사용되고 있는 기존의 반투명 니켈/금 구조 보다 우수한 빛 투과도를 갖도록 금(Au)을 완전하게 배제한 투명 전도성 산화물, 예를 들면 ITO를 이용하고자 하는 연구내용이 여러 문헌[IEEE PTL, Y. C. Lin, etc. Vol. 14, 1668, IEEE PTL, Shyi-Ming Pan, etc. Vol. 15, 646]을 통해 보고되고 있다. 최근 ITO 오믹컨택층을 이용하여 기존의 니켈/금 구조와 비교시 보다 향상된 출력(output power)을 나타내는 탑에미트형 발광다이오드를 구현하였다는 내용이 문헌[Semicond. Sci. Technol., C S Chang, etc. 18(2003), L21]을 통해 보고되고 있다. 그러나, 이러한 구조의 오믹컨택트층은 발광소자의 출력을 증대시킬 수 있는 반면, 상대적으로 높은 동작전압을 나타내는 문제점을 갖고 있어 고면적 및 대용량의 고휘도 발광소자로의 응용에는 많은 한계점을 지니고 있다. 또 다른 한편으로는 미국의 루미엘이드(LumiLeds Lighting)사는 산화된 얇은 Ni/Au 또는 Ni/Ag 구조와 인듐 주석 산화물(ITO)의 접목을 통한 높은 빛 투과도와 우수한 전기적 특성을 갖는 발광 다이오드를 제작하였다고 보고한 바 있다[Michael J. Ludowise etc., US patent 6,287,947]. 하지만, 이들 공정은 복잡한 오믹접촉 전극 형성 공정과 니켈 금속(Ni)을 비롯한 천이 금속(transitional metal) 또는 원소 주기율표상에 그룹 2족 원소의 산화물들로 형성되는 오믹전극이 높은 면저항을 갖고 있어 고효율의 발광소자를 구현하기가 어렵다. 또한, 니켈(Ni)을 비롯한 산화된 금속들은 높은 빛 투과도를 갖기가 어려운 것으로 알려져 있다.Therefore, in order to overcome the limitations of the devices of the top-emit type and flip chip light emitting diodes, gold (Au) is completely made to have better light transmittance than the conventional translucent nickel / gold structure used as a p-type ohmic contact layer. Research on the use of excluded transparent conductive oxides, such as ITO, has been described in various ways [IEEE PTL, YC Lin, etc.]. Vol. 14, 1668, IEEE PTL, Shyi-Ming Pan, etc Vol. 15, 646]. Recently, ITO ohmic contact layer was used to implement a top-emitting type light emitting diode which exhibits an improved output power compared to a conventional nickel / gold structure [Semicond. Sci. Technol., C S Chang, etc 18 (2003), L21. However, while the ohmic contact layer having such a structure can increase the output of the light emitting device, it has a problem of exhibiting a relatively high operating voltage, and thus has many limitations in application to a high area and a high-brightness light emitting device. On the other hand, Lumieds Lighting of the United States manufactures light emitting diodes with high light transmittance and excellent electrical properties through the grafting of oxidized thin Ni / Au or Ni / Ag structures with indium tin oxide (ITO). (Michael J. Ludowise etc., US patent 6,287,947). However, these processes have a high surface resistance because of the complex ohmic contact electrode formation process and the ohmic electrode formed of oxides of group 2 elements on the transition table or elemental periodic table including nickel metal (Ni). It is difficult to implement a light emitting device. Oxidized metals, including nickel (Ni), are also known to be difficult to have high light transmittance.

이와 같이, 양질의 오믹접촉을 형성하는 투명 전극을 개발하기가 어려운 점이 있는데, 그 근본적인 원인은 다음과 요약할 수 있다.As such, it is difficult to develop a transparent electrode that forms a good ohmic contact. The root cause thereof can be summarized as follows.

첫째, p형 질화갈륨의 낮은 홀 농도와 이로 인해 104 Ω/□ 이상의 높은 면저항(sheet resistance) 값을 갖는 점과,First, the low hole concentration of p-type gallium nitride, which leads to more than 10 4 Ω / □ Point with high sheet resistance,

둘째, p형 질화갈륨의 일함수 값에 비해서 상대적으로 큰 일함수값을 지닌 투명 전극 물질의 부재로 인한 p형 질화갈륨과 전극사이의 계면에 높은 쇼트키 장벽(schottky barrier)이 형성되어 수직 방향으로의 원활한 홀 주입이 어려운 점과,Second, a high Schottky barrier is formed at the interface between the p-type gallium nitride and the electrode due to the absence of a transparent electrode material having a larger work function than the work function value of the p-type gallium nitride. It is difficult to inject a hole smoothly into

셋째, 대부분의 물질들이 전기적 특성과 광학적인 특성간이 상호 반비례 하고, 그에 따라 높은 빛투과도를 갖는 투명 전극들은 대체적으로 큰 면저항(sheet resistance)값을 지니고 있어 수평 방향으로의 전류 퍼짐(current spreading)이 급격하게 저하되는 점과,Third, most materials are inversely proportional to electrical and optical properties, and therefore, transparent electrodes with high light transmittance generally have large sheet resistance, so that current spreading in the horizontal direction is reduced. The sharp drop and

넷째, 투명 전도성 산화물을 p형 질화갈륨 상부에 직접적으로 증착하는 공정에서 질화갈륨 표면에 절연성인 산화 갈륨(Ga2O3) 생성으로 인하여 발광소자의 전기적 특성이 열악해지는 점을 들 수 있다.Fourth, in the process of directly depositing the transparent conductive oxide on the p-type gallium nitride, the electrical properties of the light emitting device is poor due to the generation of gallium oxide (Ga 2 O 3 ) insulating on the gallium nitride surface.

또한, 위에 지적된 문제점들로 인해 p형 질화갈륨과 투명 전극 사이에 열(heat) 발생이 증가하여 소자의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 작동에 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.In addition, due to the above-mentioned problems, heat generation is increased between the p-type gallium nitride and the transparent electrode, thereby shortening the life of the device and making it difficult to secure reliability in operation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 높은 빛 투과도와 낮은 면저항을 갖는 전극구조를 갖는 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.  SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above problems, and an object thereof is to provide a top-emitting nitride-based light emitting device having an electrode structure having high light transmittance and low sheet resistance and a method of manufacturing the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탑에미트형 질화물계 발광소자는 n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖는 탑에미트형 질화물계 발광소자에 있어서, 상기 p형 클래드층 위에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상이 반복 적층된 멀티 오믹컨택트층;을 구비하고, 상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된다.In order to achieve the above object, the top-emitting nitride light emitting device according to the present invention is a top-emitting nitride-based light emitting device having an active layer between an n-type cladding layer and a p-type cladding layer, wherein the p-type cladding layer And a multi-ohmic contact layer in which at least one or more pairs are repeatedly stacked using a modified metal layer / transparent conductive thin film layer as a stacked repeating unit, wherein the modified metal layer is formed of silver (Ag) as a main component.

바람직하게는 상기 투명 전도성 박막층은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)가 결합된 투명 전도성 산화물로 형성된다.Preferably, the transparent conductive thin film layer is indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), gallium (Ga), cadmium (Cd), magnesium (Mg), beryllium (Be), silver (Ag), molybdenum ( Mo), vanadium (V), copper (Cu), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), aluminum It is formed of a transparent conductive oxide in which at least one component and oxygen (O) are bonded among (Al) and lanthanum (La) element series metals.

또 다르게는 상기 투명 전도성 박막층은 타이타늄(Ti)과 질소(N)를 함유하여 형성된 투명전도성 질화물이 적용된다.In another embodiment, the transparent conductive thin film layer is formed of a transparent conductive nitride formed of titanium (Ti) and nitrogen (N).

바람직하게는 상기 개질금속층은 1 나노미터 내지 20나노미터의 두께로 형성된다.Preferably, the modified metal layer is formed to a thickness of 1 nanometer to 20 nanometers.

또한, 상기 투명 전도성 박막층의 두께는 10 나노미터 내지 1000 나노미터로 형성한다.In addition, the thickness of the transparent conductive thin film layer is formed from 10 nanometers to 1000 nanometers.

또한, 상기 개질금속층과 투명 전도성 박막층 사이에는 금속 삽입층이 추가적으로 개재될 수 있다. 상기 금속 삽입층은 플라티늄(Pt), 니켈(Ni), 금(Au), 루세늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 구리(Cu), 코발트(Co), 인듐(In), 주석(Sn), 란탄 계열의 원소, 이들 금속들로 형성된 합금, 고용체 또는 천이금속으로 형성된 질화물들 중에서 선택된 적어도 하나의 재료를 이용하여 적어도 한 층 이상으로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, a metal insertion layer may be additionally interposed between the modified metal layer and the transparent conductive thin film layer. The metal insertion layer is platinum (Pt), nickel (Ni), gold (Au), ruthenium (Ru), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), zinc (Zn), magnesium (Mg) At least one selected from chromium (Cr), copper (Cu), cobalt (Co), indium (In), tin (Sn), and lanthanum-based elements, alloys formed from these metals, nitrides formed from solid solutions, or transition metals Using at least one layer of the material is characterized in that formed.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법은 n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법에 있어서, 기판 위에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차적으로 적층된 발광구조체의 상기 p형 클래드층 위에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상을 적층하여 멀티오믹컨택트층을 형성하는 단계와; 상기 단계를 거친 전극 구조체를 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된다.In addition, in order to achieve the above object, the manufacturing method of the top emitter nitride light emitting device according to the present invention is a manufacturing method of the top emitter nitride light emitting device having an active layer between the n-type cladding layer and the p-type cladding layer. In the multi-layer structure of the n-type cladding layer, the active layer and the p-type cladding layer on the substrate, at least one or more groups are laminated on the p-type cladding layer of the light emitting structure by laminating a modified metal layer / transparent conductive thin film layer. Forming an ohmic contact layer; And heat treating the electrode structure subjected to the above steps, wherein the modified metal layer is formed of silver (Ag) as a main component.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면 상기 투명 전도성 박막은 상기 투명 전도성 산화물 및 투명 전도성 질화물에 대해 전기적 특성을 조절하기 위한 도판트(dopant)를 첨가할 수 있다. 여기서 도판트로 적용되는 물질은 원소 주기율표상에서 금속으로 분류된 원소들 중 적어도 하나가 적용된다.According to another aspect of the present invention, the transparent conductive thin film may include a dopant for controlling electrical properties of the transparent conductive oxide and the transparent conductive nitride. Herein, at least one of the elements classified as metals on the periodic table of the material is applied as a dopant.

상기 열처리단계는 상온 내지 800도에서 10초 내지 3시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.The heat treatment step is preferably performed for 10 seconds to 3 hours at room temperature to 800 degrees.

또한, 상기 열처리 단계는 상기 전극구조체가 내장된 반응기내에 질소, 아르 곤, 헬륨, 산소, 수소, 공기, 진공 중 적어도 하나를 포함하는 기체 분위기에서 수행한다.In addition, the heat treatment step is performed in a gas atmosphere containing at least one of nitrogen, argon, helium, oxygen, hydrogen, air, vacuum in the reactor in which the electrode structure is built.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred top-emitting nitride-based light emitting device and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탑에미트형 발광소자를 나타내 보인 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a top-emitting light emitting device according to a first embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 탑에미트형 발광소자는 기판(110), 버퍼층(120), n형 클래드층(130), 활성층(140), p형 클래드층(150), 멀티 오믹컨택트층(160)이 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다. 참조부호 180은 p형 전극패드이고, 190은 n형 전극패드이다.Referring to the drawings, the top-emitting light emitting device includes a substrate 110, a buffer layer 120, an n-type cladding layer 130, an active layer 140, a p-type cladding layer 150, a multi-ohmic contact layer 160 This structure is laminated sequentially. Reference numeral 180 denotes a p-type electrode pad, and 190 denotes an n-type electrode pad.

멀티오믹컨택트층(160)은 개질 금속층(160a)과 투명 전도성 박막층(160b)이 순차적으로 적층되어 있다.In the multi-ohmic contact layer 160, the modified metal layer 160a and the transparent conductive thin film layer 160b are sequentially stacked.

여기서 기판(110)으로부터 p형클래드층(150)까지가 발광구조체에 해당하고, p형 클래드층(150) 위에 적층된 멀티 오믹컨택트층(160)이 p형 전극구조체에 해당한다. Here, the substrate 110 to the p-type cladding layer 150 correspond to the light emitting structure, and the multi-ohmic contact layer 160 stacked on the p-type cladding layer 150 corresponds to the p-type electrode structure.

기판(110)은 사파이어(Al2O3), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs) 중 어느 하나로 형성된 것이 바람직하다.The substrate 110 may be formed of any one of sapphire (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), silicon (Si), and gallium arsenide (GaAs).

버퍼층(120)은 생략될 수 있다.The buffer layer 120 may be omitted.

버퍼층(120)으로부터 p형 클래드층(150) 까지의 각 층은 Ⅲ족 질화물계 화합 물의 일반식인 AlxInyGazN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, 0≤x+y+z≤1)로 표현되는 화합물 중 선택된 어느 화합물을 기본으로 하여 형성되고, n형 클래드층(130) 및 p형 클래드층(150)은 해당 도펀트가 첨가된다.Each layer from the buffer layer 120 to the p-type cladding layer 150 is Al x In y Ga z N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, which is a general formula of a group III nitride compound). , Based on any compound selected from the compounds represented by 0 ≦ x + y + z ≦ 1), and the dopant is added to the n-type cladding layer 130 and the p-type cladding layer 150.

또한, 활성층(140)은 단층 또는 MQW층 등 공지된 다양한 방식으로 구성될 수 있다.In addition, the active layer 140 may be configured in various known manners, such as a monolayer or an MQW layer.

일 예로서 질화갈륨(GaN)계 화합물을 적용하는 경우, 버퍼층(120)은 GaN으로 형성되고, n형 클래드층(130)은 GaN에 n형 도펀트로서 Si, Ge, Se, Te등이 첨가되어 형성되고, 활성층은 InGaN/GaN MQW 또는 AlGaN/GaN MQW로 형성되며, p형 클래드층(150)은 GaN에 P형 도펀트로서 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등이 첨가되어 형성된다.As an example, when a gallium nitride (GaN) -based compound is applied, the buffer layer 120 is formed of GaN, and the n-type cladding layer 130 is formed of Si, Ge, Se, Te, or the like as n-type dopants to GaN. The active layer is formed of InGaN / GaN MQW or AlGaN / GaN MQW, and the p-type cladding layer 150 is formed by adding Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, etc. to GaN as a P-type dopant.

n형 클래드층(130)과 n형 전극패드(190) 사이에는 n형 오믹컨택트층(미도시)이 개제될 수 있고, n형 오믹컨택트층은 타이타늄(Ti)과 알루미늄(Al)이 순차적으로 적층된 층구조 등 공지된 다양한 구조가 적용될 수 있다.An n-type ohmic contact layer (not shown) may be interposed between the n-type cladding layer 130 and the n-type electrode pad 190, and in the n-type ohmic contact layer, titanium (Ti) and aluminum (Al) may be sequentially formed. Various known structures, such as laminated layer structure, can be applied.

p형 전극패드(180)는 니켈(Ni)/금(Au) 또는 은(Ag)/금(Au)이 순차적으로 적층된 층구조가 적용될 수 있다.The p-type electrode pad 180 may have a layer structure in which nickel (Ni) / gold (Au) or silver (Ag) / gold (Au) is sequentially stacked.

각 층의 형성방법은 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator), 스퍼터링(sputtering) 등 공지된 증착방식에 의해 형성하면 된다.The method of forming each layer is known deposition such as electron beam evaporator, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), plasma laser deposition (PLD), dual-type thermal evaporator, sputtering, etc. What is necessary is just to form by a system.

멀티 오믹컨택트층(160)은 p형 전극구조체로서 p형 클래드층(150) 위에 형성 된 개질 금속층(160a) 및 개질금속층(160a) 위에 형성된 투명 전도성 박막층(160b)로 형성되어 있다.The multi-ohmic contact layer 160 is formed of a modified metal layer 160a formed on the p-type cladding layer 150 and a transparent conductive thin film layer 160b formed on the modified metal layer 160a as a p-type electrode structure.

개질금속층(160a)은 높은 전기 전도성을 갖으면서, 600 ℃ 이하의 온도와 산소 분위기에서 열처리시 쉽게 전도성 나노상 (nano phase) 입자로 분해하고, 산화가 쉽게 되지 않는 물질이 적용된다.The modified metal layer 160a has a high electrical conductivity, and is easily decomposed into conductive nano phase particles during heat treatment in an oxygen atmosphere at a temperature of 600 ° C. or less, and is not easily oxidized.

이러한 조건을 갖춘 개질금속층(160a)용 소재로는 은(Ag)이 적용된다. Silver (Ag) is applied as a material for the modified metal layer 160a having such a condition.

바람직하게는 개질 금속층(160a)은 은 단독으로 형성된다. 또 다르게는 개질 금속층(160a)은 은(Ag)을 주성분으로 한 합금 또는 고용체로 형성될 수 있다.Preferably, the modified metal layer 160a is formed of silver alone. Alternatively, the modified metal layer 160a may be formed of an alloy or a solid solution mainly containing silver (Ag).

또한, 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성하고 있는 개질 금속층(160a)의 두께는 열처리시 쉽게 전도성 나노상 (nano phase) 입자로 분해할 수 있는 두께인 1 나노미터 내지 20 나노미터 이내로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the modified metal layer 160a forming the multi-ohmic contact layer 160 is less than 1 nanometer to 20 nanometers, which is easily decomposed into conductive nanophase particles during heat treatment. desirable.

투명 전도성 박막층(160b)은 투명 전도성 산화물(TCO) 또는 투명 전도성 질화물(TCN)들 중 어느 하나가 적용된다.The transparent conductive thin film layer 160b is applied to either a transparent conductive oxide (TCO) or a transparent conductive nitride (TCN).

투명 전도성 산화물(TCO)은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열 등의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)로 형성되는 투명 전도성 산화물이 적용된다.Transparent conductive oxides (TCO) are indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), gallium (Ga), cadmium (Cd), magnesium (Mg), beryllium (Be), silver (Ag), molybdenum (Mo) ), Vanadium (V), copper (Cu), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), aluminum ( A transparent conductive oxide formed of at least one or more components and oxygen (O) from metals such as Al) and lanthanum (La) series is used.

투명 전도성 산화물용 소재로는 일함수(work function) 값과 면 저항값(sheet resistance)을 우선적으로 고려하여 선택하면 된다. The material for the transparent conductive oxide may be selected in consideration of a work function value and sheet resistance.

투명 전도성 질화물(TN)은 낮은 면저항(sheet resistance)값과 높은 빛 투과도를 지닌 타이티늄(Ti)과 질소(N)로 형성된 투명 전도성 질화물이 적용되는 것이 바람직하다. The transparent conductive nitride (TN) is preferably a transparent conductive nitride formed of titanium (Ti) and nitrogen (N) having a low sheet resistance and high light transmittance.

또한, 투명 전도성 박막층(160b)으로 적용되는 투명 전도성 산화물(TCO) 및 투명 전도성 질화물(TCN)은 상기 주성분에 대해 전기적 특성을 향상시키기 위해서 원소 주기율표상의 금속 성분 중 적어도 하나 이상의 원소를 도판트로 첨가할 수 있다.In addition, the transparent conductive oxide (TCO) and the transparent conductive nitride (TCN) applied to the transparent conductive thin film layer 160b may add at least one or more of the metal components on the periodic table of the elements to the dopant to improve electrical properties with respect to the main component. Can be.

여기서 투명 전도성 산화물(TCO) 및 투명 전도성 질화물(TCN)에 적절한 전기적 특성을 갖게 하기 위해서 첨가되는 도판트의 첨가비율은 0.001 내지 20 웨이트 퍼센트(weight %) 범위 내에서 적용되는 것이 바람직하다. 여기서 웨이트 퍼센트는 첨가되는 원소 상호간의 중량비율을 말한다. Herein, the addition ratio of the dopant added in order to have appropriate electrical properties to the transparent conductive oxide (TCO) and the transparent conductive nitride (TCN) is preferably applied within the range of 0.001 to 20 weight percent. The weight percentage refers to the weight ratio between the elements added.

또한, 투명 전도성 박막층(160b)의 두께는 적절한 빛투과도와 전기 전도성을 갖는 10 나노미터 내지 1000 나노미터의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the transparent conductive thin film layer 160b is preferably formed to a thickness of 10 nanometers to 1000 nanometers having a suitable light transmittance and electrical conductivity.

이러한 멀티 오믹컨택트층(160)은 전자빔 증착기(e-beam evaporator), 열 증착기(thermal evaporator), 스퍼터링 증착기(sputtering deposition), 레이저 증착기(pulsed laser deposition) 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.The multi-ohmic contact layer 160 may be formed of any one of an e-beam evaporator, a thermal evaporator, a sputtering deposition, and a pulsed laser deposition.

또한, 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성하기 위해 적용되는 증착온도는 20℃ 내지 1500℃ 범위내에서, 증착기 내의 압력은 대기압 내지 10-12 토르 정도에서 수행한다.In addition, the deposition temperature applied to form the multi-ohmic contact layer 160 is in the range of 20 ℃ to 1500 ℃, the pressure in the deposition machine is carried out at atmospheric pressure to about 10 -12 Torr.

또한, 멀티 오믹컨택트층(160)을 형성한 후에는 열처리(annealing)과정을 거치는 것이 바람직하다.In addition, after the multi-ohmic contact layer 160 is formed, it is preferable to undergo an annealing process.

열처리(annealing)는 반응기내의 온도를 100℃ 내지 800℃에서 진공 또는 가스 분위기에서 10초 내지 3시간 정도 수행한다.Annealing is performed for 10 seconds to 3 hours in a vacuum or gas atmosphere at 100 ℃ to 800 ℃ temperature in the reactor.

열처리시 반응기 내에 투입되는 가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 산소, 수소, 공기 중 적어도 하나 이상의 기체가 적용될 수 있다.At least one gas of nitrogen, argon, helium, oxygen, hydrogen, or air may be applied to the gas introduced into the reactor during the heat treatment.

도 2에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 p형 전극구조체로서 p형 클래드층(150) 위에 개질금속층(160a)으로 은(Ag)을 3나노미터(nm) 적층하고, 그 위에 투명전도성 박막층(160b)으로 ITO를 200나노미터 적층한 후 530℃에서 열처리한 결과물과, p형 클래드층(150) 위에 ITO 단독으로 200나노미터 적층한 후 동일 온도(530℃)에서 열처리한 결과물에 대해 각각 빛 투과도를 측정한 결과가 도시되어 있다. FIG. 2 illustrates that a p-type electrode structure according to the first embodiment of the present invention is laminated with 3 nm of silver (Ag) on the p-type cladding layer 150 with the modified metal layer 160a, and a transparent conductive thin film layer thereon. 200 nanometers of ITO and then heat-treated at 530 ° C, and 200 nanometers of ITO alone on the p-type cladding layer 150 and then heat-treated at the same temperature (530 ° C). The results of measuring light transmittance are shown.

도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이 전극을 ITO 단독으로 적용한 경우 보다 본 실시예에서와 같이 멀티 오믹컨택층(160)으로 형성한 경우가 빛투과도가 높음을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 2, it can be seen that the case where the electrode is formed of the multi-ohmic contact layer 160 as in the present embodiment is higher than the case where the ITO is applied alone.

또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 p형 클래드층(150) 위에 개질금속층(160a)으로 은(Ag)을 3나노미터 적층하고, 그 위에 투명전도성 박막층(160b)으로 SnO2를 200나노미터 적층한 후 530℃에서 열처리한 결과물과, p형 클래드층(150) 위에 금(Au)을 3나노미터 적층하고, 그 위에 투명전도성 박막층으로 SnO2를 200나노미터 적층한 후 동일 온도(530℃)에서 열처리한 결과물에 대해 각각 전압-전류 특성 을 측정한 결과가 도시되어 있다. In addition, FIG. 3 illustrates a three nanometer (Ag) layer of silver (Ag) on the p-type cladding layer 150 as the modified metal layer 160a, and SnO 2 as 200 on the transparent conductive thin film layer 160b. After the nanometer lamination, the result of heat-treatment at 530 ° C. and gold (Au) were stacked on the p-type cladding layer 150 by 3 nanometers, and 200 nm of SnO 2 was deposited on the transparent conductive thin film layer at the same temperature ( The voltage-current characteristics of each of the heat-treated products at 530 ° C.) are shown.

도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이 개질 금속층(150a)을 은(Ag)으로 사용한 경우가 금(Au)으로 대체한 경우 보다 전기적 특성이 월등히 우수함을 확인 할 수 있다.As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the use of the modified metal layer 150a as silver (Ag) is significantly superior in electrical properties than when gold is replaced with Au.

도 2및 도 3의 결과로부터 은을 주성분으로한 개질금속층(160a)과 투명 전도성 박막층(160b)을 순차적으로 적층한 후 열처리를 수행하여 형성된 멀티 오믹컨택트층(160)은 다음과 같은 장점을 제공한다. 즉, p형 클래드층(150)과 개질금속층(160a) 사이에 갈륨관련 화합물(gallide)이 형성되어 유효 표면 홀농도가 증가되고, 갈륨 산화물(Ga2O3)의 생성은 억제되어 쇼트키 장벽 폭이 감소되고, 오믹접촉 형성에 유리한 터널링(tunneling) 현상을 유발하며, 600 ℃ 이하의 낮은 온도에서 열처리시 높은 빛 투과도를 유지하며, 10 Ω/□ 이하의 낮은 면저항(sheet resistance)값을 갖는 특성을 제공한다.From the results of FIGS. 2 and 3, the multi-ohmic contact layer 160 formed by sequentially stacking the modified metal layer 160a and the transparent conductive thin film layer 160b mainly composed of silver and performing heat treatment provides the following advantages. do. That is, gallium-related compounds (gallides) are formed between the p-type cladding layer 150 and the modified metal layer 160a to increase the effective surface hole concentration, and the generation of gallium oxide (Ga 2 O 3 ) is suppressed, thereby preventing Schottky barriers. Its width is reduced, it causes tunneling which is favorable for forming ohmic contact, maintains high light transmittance when heat-treated at low temperature below 600 ℃, and has low sheet resistance below 10 Ω / □. Provide the characteristics.

한편, 멀티 오믹컨택트층(160)은 이러한 개질금속층(160a)/투명 전도성 박막층(160b)을 단위로 하여 반복 적층되어 형성될 수 있음은 물론이다.On the other hand, the multi-ohmic contact layer 160 may be formed by repeatedly stacked on the basis of the modified metal layer (160a) / transparent conductive thin film layer (160b).

이러한 반복 적층구조의 예가 도 4에 도시되어 있다. 앞서 도 1에 도시된 도면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.An example of such a repeat laminate structure is shown in FIG. Elements having the same function as in the drawing shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

도면을 참조하면, 멀티 오믹컨택트층(160)은 제 1 개질 금속층(160a)/제 1 투명 전도성 박막층(160b)/제 2 개질 금속층(160c)/제 2 투명 전도성 박막층(160d)으로 형성되어 있다.Referring to the drawings, the multi-ohmic contact layer 160 is formed of the first modified metal layer 160a / the first transparent conductive thin film layer 160b / the second modified metal layer 160c / the second transparent conductive thin film layer 160d. .

제 1 및 제 2 개질 금속층(160a, 160c)는 앞서 설명된 소재인 은 또는 은을 주성분으로 한 합금 또는 고용체로 1 내지 20 나노미터 이내의 두께로 각각 형성되며, 제 1 및 제 2 투명 전도성 박막층(160b,160d)도 앞서 설명된 소재로 10 내지 1000 나노미터의 두께로 각각 형성한다.The first and second modified metal layers 160a and 160c are formed of silver or a silver-based alloy or solid solution, which are the aforementioned materials, and are formed to a thickness of 1 to 20 nanometers, respectively, and the first and second transparent conductive thin film layers. 160b and 160d are also formed with the above-described materials at a thickness of 10 to 1000 nanometers, respectively.

도 4를 통해 설명된 발광소자는 기판(110)위에 p형 클래드층(150)까지 적층된 발광 구조체에 앞서 도 1을 통해 설명된 증착 방법으로 해당 p형 전극구조체를 증착하여 형성한 후 열처리과정을 거쳐 제조하면 된다.The light emitting device described with reference to FIG. 4 is formed by depositing the corresponding p-type electrode structure by the deposition method described with reference to FIG. 1 prior to the light emitting structure stacked up to the p-type cladding layer 150 on the substrate 110 and then performing a heat treatment process. What is necessary is to manufacture through.

열처리과정을 거치게 되면 열처리과정 이전 보다 광학적 특성인 빛 투과도 및 전기적 특성인 전류-전압특성이 향상된다.Through the heat treatment process, optical transmittance and electrical current-voltage characteristics, which are optical properties, are improved than before the heat treatment process.

한편, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탑에미트형 발광소자의 p형 전극 구조체를 도시하는 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 p형 전극 구조체는, 개질 금속층(160a)과 투명 전도성 박막층(160b) 사이에 금속 삽입층(160e)를 추가적으로 개재하고 있다. 상기 금속 삽입층(160e)은 하부에 있는 개질 금속층(160a)과 실질적으로 거의 동일한 역할을 하는 제 2 개질 금속층으로서 형성된다.5 is a cross-sectional view illustrating a p-type electrode structure of a top emission light emitting device according to still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the p-type electrode structure according to the present exemplary embodiment additionally includes a metal insertion layer 160e between the modified metal layer 160a and the transparent conductive thin film layer 160b. The metal insertion layer 160e is formed as a second modified metal layer that serves substantially the same role as the modified metal layer 160a below.

이러한 상기 금속 삽입층(160e)으로서 사용할 수 있는 금속 재료로는 플라티늄(Pt), 니켈(Ni), 금(Au), 루세늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 구리(Cu), 코발트(Co), 인듐(In), 주석(Sn), 란탄 계열의 원소, 이들 금속들로 형성된 합금, 고용체 또는 천이금속으로 형성된 질화물들 중에서 적어도 하나를 선택하여 사용할 수 있다.Metal materials that can be used as the metal insertion layer 160e include platinum (Pt), nickel (Ni), gold (Au), ruthenium (Ru), palladium (Pd), rhodium (Rh), and iridium (Ir). ), Zinc (Zn), magnesium (Mg), chromium (Cr), copper (Cu), cobalt (Co), indium (In), tin (Sn), lanthanum-based elements, alloys formed of these metals, solid solutions Alternatively, at least one selected from nitrides formed of transition metals may be used.

도 6a는 금속 삽입층(160e)을 추가한 경우에 대한 발광소자의 전류-전압 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 개질 금속층(160a)으로는 은(Ag)을 1nm 두께로 적층하고, 금속 삽입층(160e)으로는 플라티늄(Pt)을 역시 1nm 두께로 적층하였으며, 투명 전도성 박막층(160b)으로는 ITO를 200nm 두께로 적층하였다. 도 6a는, 이렇게 형성한 p형 전극 구조체를 열처리 전(■) 및, 공기 분위기에서 각각 500℃(●), 600℃(▲), 700℃(▼)로 열처리한 경우에 대한 전류-전압 특성을 보여주고 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 특히 600℃ 이상으로 열처리한 경우에 매우 우수한 전기적 특성을 보여주고 있다.FIG. 6A is a graph illustrating a result of measuring current-voltage characteristics of a light emitting device when a metal insertion layer 160e is added. Silver (Ag) was deposited to a thickness of 1 nm with the modified metal layer 160a, and platinum (Pt) was also stacked with a thickness of 1 nm as the metal insertion layer 160e, and 200 nm thick of ITO as the transparent conductive thin film layer 160b. Laminated. Fig. 6A shows the current-voltage characteristics of the p-type electrode structure thus formed before heat treatment (■) and in the air atmosphere at 500 ° C., 600 ° C., and 700 ° C., respectively. Is showing. As shown in Figure 6a, especially when the heat treatment at 600 ℃ or more shows very excellent electrical properties.

도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 p형 전극 구조체의 빛 투과도를 종래의 전극과 비교하여 나태나는 그래프이다. 여기서, 도 6a의 경우에서와 같이, p형 전극 구조체는, 개질 금속층(160a)으로 은(Ag)을 1nm 두께로 적층하고, 금속 삽입층(160e)으로 플라티늄(Pt)을 역시 1nm 두께로 적층하고, 투명 전도성 박막층(160b)으로 ITO를 200nm 두께로 적층한 후, 공기 분위기에서 약 600℃로 1분간 열처리하여 형성하였다. 비교 대상이 되는 종래의 전극은, 니켈(Ni)과 금(Au) 층을 각각 5nm 로 적층한 후, 공기 분위기에서 530℃로 1분간 열처리하여 형성하였다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 450 내지 500nm 의 파장 범위에서 종래의 전극을 사용한 경우, 빛 투과도가 약 73% 내지 81% 정도였다. 그러나, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 경우, 동일한 파장 범위 내에서 거의 90%를 넘은 높은 빛 투과도를 나타내고 있다.6B is a graph showing light transmittance of a p-type electrode structure according to a third exemplary embodiment of the present invention compared with a conventional electrode. Here, as in the case of FIG. 6A, the p-type electrode structure is formed by stacking silver (Ag) in a thickness of 1 nm with the modified metal layer 160a and stacking platinum (Pt) with a metal insertion layer 160e in a thickness of 1 nm. Then, ITO was laminated to a thickness of 200 nm with the transparent conductive thin film layer 160b, and then formed by heat treatment at about 600 ° C. for 1 minute in an air atmosphere. The conventional electrode to be compared was formed by laminating a nickel (Ni) and a gold (Au) layer at 5 nm, respectively, and then performing heat treatment at 530 ° C. for 1 minute in an air atmosphere. As shown in FIG. 6B, when the conventional electrode was used in the wavelength range of 450 nm to 500 nm, light transmittance was about 73% to 81%. However, according to the third embodiment of the present invention, it exhibits high light transmittance of almost 90% within the same wavelength range.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 탑에미트형 질화물계 발광소자 및 그 제조방법에 의하면, p형 클래드층과의 오믹접촉 특성이 개선되어 우수한 전류-전압 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 높은 빛 투과성을 제공하여 소자의 발광효율을 높일 수 있다. As described so far, according to the top-emitted nitride light emitting device according to the present invention and a method of manufacturing the same, the ohmic contact property with the p-type cladding layer is improved, thereby not only showing excellent current-voltage characteristics but also high light. The luminous efficiency of the device can be improved by providing transparency.

Claims (13)

n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖는 탑에미트형 질화물계 발광소자에 있어서,In a top-emit type nitride light emitting device having an active layer between an n-type cladding layer and a p-type cladding layer, 상기 p형 클래드층 위에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상이 반복 적층된 멀티 오믹컨택트층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자.And a multi-ohmic contact layer in which at least one or more pairs are repeatedly stacked on the p-type cladding layer using a modified metal layer / transparent conductive thin film layer as a repeating repeating unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자.The modified metal layer is a top emission type nitride light emitting device, characterized in that formed mainly of silver (Ag). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 투명 전도성 박막층은 투명 전도성 산화물(TCO)과 투명 전도성 질화물(TCN) 중 어느 하나로 형성되고, The transparent conductive thin film layer is formed of any one of a transparent conductive oxide (TCO) and a transparent conductive nitride (TCN), 상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드 뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)가 결합되어 형성된 것을 포함하고,The transparent conductive oxide is indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), gallium (Ga), cadmium (Cd), magnesium (Mg), beryllium (Be), silver (Ag), molybdenum (Mo) , Vanadium (V), copper (Cu), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), aluminum (Al ), And includes a lanthanum (La) element-based metal formed by combining at least one component and oxygen (O), 상기 투명 전도성 박막층은 타이타늄(Ti)과 질소(N)를 함유하여 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자.The transparent conductive thin film layer is a top emission type nitride light emitting device, characterized in that formed by containing titanium (Ti) and nitrogen (N). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질금속층은 1 나노미터 내지 20나노미터의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자. The modified metal layer is a top emission type nitride light emitting device, characterized in that formed in a thickness of 1 nanometer to 20 nanometers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 투명 전도성 박막층은 10 나노미터 내지 1000나노미터의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자.The transparent conductive thin film layer is a top emission type nitride-based light emitting device, characterized in that formed in a thickness of 10 nanometers to 1000 nanometers. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개질금속층과 투명 전도성 박막층 사이에 금속 삽입층이 추가적으로 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자.Top-emitting nitride-based light emitting device, characterized in that the metal insertion layer is additionally interposed between the modified metal layer and the transparent conductive thin film layer. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 금속 삽입층은 플라티늄(Pt), 니켈(Ni), 금(Au), 루세늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 구리(Cu), 코발트(Co), 인듐(In), 주석(Sn), 란탄 계열의 원소, 이들 금속들로 형성된 합금, 고용체 또는 천이금속으로 형성된 질화물들 중에서 선택된 적어도 하나의 재료를 이용하여 적어도 한 층 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자.The metal insertion layer is platinum (Pt), nickel (Ni), gold (Au), ruthenium (Ru), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), zinc (Zn), magnesium (Mg) At least one selected from chromium (Cr), copper (Cu), cobalt (Co), indium (In), tin (Sn), and lanthanum-based elements, alloys formed from these metals, nitrides formed from solid solutions, or transition metals Top-emitting nitride-based light emitting device, characterized in that formed in at least one layer using a material of. n형 클래드층과 p형 클래드층 사이에 활성층을 갖는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the top-emit type nitride light emitting device having an active layer between the n-type cladding layer and the p-type cladding layer, 기판 위에 n형 클래드층, 활성층 및 p형 클래드층이 순차적으로 적층된 발광구조체의 상기 p형 클래드층 위에 개질금속층/투명 전도성 박막층을 적층 반복 단위로 하여 적어도 한 조 이상을 적층하여 멀티 오믹컨택트층을 형성하는 단계와;Multi-ohmic contact layer by laminating at least one group on the p-type cladding layer of the light emitting structure in which the n-type cladding layer, the active layer and the p-type cladding layer are sequentially stacked on the substrate by using a modified metal layer / transparent conductive thin film layer as a repeating repeating unit. Forming a; 상기 단계에서 형성된 멀티 오미컨택트층을 열처리하는 단계;를 포함하고,And heat-treating the multi-omi contact layer formed in the step; 상기 개질 금속층은 은(Ag)을 주성분으로 하여 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법.The modified metal layer is a manufacturing method of the top-emitting type nitride light emitting device, characterized in that the silver (Ag) as a main component. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 투명 전도성 박막층은 투명 전도성 산화물(TCO)과 투명 전도성 질화물(TCN) 중 어느 하나로 형성되고, The transparent conductive thin film layer is formed of any one of a transparent conductive oxide (TCO) and a transparent conductive nitride (TCN), 상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 카드 뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 란탄(La) 원소계열의 금속 중에서 적어도 하나 이상의 성분과 산소(O)가 결합되어 형성된 것을 포함하고,The transparent conductive oxide is indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), gallium (Ga), cadmium (Cd), magnesium (Mg), beryllium (Be), silver (Ag), molybdenum (Mo) , Vanadium (V), copper (Cu), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), tungsten (W), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), aluminum (Al ), And includes a lanthanum (La) element-based metal formed by combining at least one component and oxygen (O), 상기 투명 전도성 박막층은 타이타늄(Ti)과 질소(N)를 함유하여 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법.The transparent conductive thin film layer is a method of manufacturing a top-emitting nitride light emitting device, characterized in that formed by containing titanium (Ti) and nitrogen (N). 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 개질금속층은 1 나노미터 내지 20나노미터의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법.The modified metal layer is a manufacturing method of the top emission type nitride light emitting device, characterized in that formed in a thickness of 1 nanometer to 20 nanometers. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 투명 전도성 박막층은 10 나노미터 내지 1000나노미터의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법.The transparent conductive thin film layer is a manufacturing method of the top emission type nitride light emitting device, characterized in that formed in a thickness of 10 nanometers to 1000 nanometers. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 개질금속층과 투명 전도성 박막층 사이에 금속 삽입층이 추가적으로 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법.A method of manufacturing a top emitter nitride light emitting device, characterized in that a metal insertion layer is additionally interposed between the modified metal layer and the transparent conductive thin film layer. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 금속 삽입층은 플라티늄(Pt), 니켈(Ni), 금(Au), 루세늄(Ru), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 크롬(Cr), 구리(Cu), 코발트(Co), 인듐(In), 주석(Sn), 란탄 계열의 원소, 이들 금속들로 형성된 합금, 고용체 또는 천이금속으로 형성된 질화물들 중에서 선택된 적어도 하나의 재료를 이용하여 적어도 한 층 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 탑에미트형 질화물계 발광소자의 제조방법.The metal insertion layer is platinum (Pt), nickel (Ni), gold (Au), ruthenium (Ru), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), zinc (Zn), magnesium (Mg) At least one selected from chromium (Cr), copper (Cu), cobalt (Co), indium (In), tin (Sn), and lanthanum-based elements, alloys formed from these metals, nitrides formed from solid solutions, or transition metals Method for producing a top-emitting nitride-based light emitting device, characterized in that formed in at least one layer using a material of.
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