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KR100734809B1 - Method for manufacturing zinc sulfide light emitting device and zinc sulfide light emitting device manufactured thereby - Google Patents

Method for manufacturing zinc sulfide light emitting device and zinc sulfide light emitting device manufactured thereby Download PDF

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KR100734809B1
KR100734809B1 KR1020060048737A KR20060048737A KR100734809B1 KR 100734809 B1 KR100734809 B1 KR 100734809B1 KR 1020060048737 A KR1020060048737 A KR 1020060048737A KR 20060048737 A KR20060048737 A KR 20060048737A KR 100734809 B1 KR100734809 B1 KR 100734809B1
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KR
South Korea
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semiconductor layer
type
zinc sulfide
layer
emitting device
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Inventor
한창석
김경해
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서울옵토디바이스주식회사
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Abstract

본 발명은 포러스 실리콘(porous silicon) 기판을 준비하는 단계와, 포러스 실리콘 기판위에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1) 화합물 반도체인 p형 반도체층을 형성하는 단계와, p형 반도체층위에 산화아연(ZnO)계 활성층을 형성하는 단계와, 산화아연계 활성층위에 n형 황화아연 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a step of preparing a porous silicon substrate, and a p-type semiconductor which is an Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) compound semiconductor on the porous silicon substrate. Forming a layer, forming a zinc oxide (ZnO) -based active layer on the p-type semiconductor layer, and forming an n-type zinc sulfide semiconductor layer on the zinc oxide-based active layer Provide a method.

본 발명에 의하면, 포러스 실리콘 기판위에 GaN 반도체층을 성장시킴으로써 격자 부정합을 줄일 수 있고, 황화아연의 물질 특성상 p형 화합물을 형성하기 힘들고 n형 화합물 특징을 나타냄에 따라 황화아연으로 n형 반도체층을 형성하고, 황화아연과 유사한 물질 특성을 가지는 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1) 화합물 반도체 물질인 p형 반도체층을 형성함으로써 발광 소자를 위한 pn접합 구조를 구현하여 발광 소자에 황화아연의 물질 특성을 이용할 수 있게 되었다.According to the present invention, a lattice mismatch can be reduced by growing a GaN semiconductor layer on a porous silicon substrate, and it is difficult to form a p-type compound due to the material properties of zinc sulfide, and the n-type semiconductor layer is formed of zinc sulfide according to the characteristics of the n-type compound. and forming, with similar material properties and zinc sulfide Al x in y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) for a light-emitting device by forming a p-type compound semiconductor layer of semiconductor material By implementing the pn junction structure it is possible to use the material properties of zinc sulfide in the light emitting device.

Description

황화아연계 발광 소자의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 황화아연계 발광 소자{METHOD FOR FABRICATING A ZnS BASED LIGHT EMITTING DEVICE AND A ZnS BASED LIGHT EMITTING DEVICE FABRICATED BY THE METHOD}METHOD FOR FABRICATING A ZnS BASED LIGHT EMITTING DEVICE AND A ZnS BASED LIGHT EMITTING DEVICE FABRICATED BY THE METHOD

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnS계 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 공정 순서도.1 is a process flowchart illustrating a manufacturing process of a ZnS-based light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnS계 발광 소자에 사용되는 포러스 실리콘 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 공정 순서도.2 is a process flow chart for explaining the manufacturing process of the porous silicon substrate used in the ZnS-based light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5는 도 1의 제조 공정에 따른 공정 단면도.3 to 5 are cross-sectional views of the manufacturing process of FIG. 1.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 포러스 실리콘 기판 200 : GaN 버퍼층100: porous silicon substrate 200: GaN buffer layer

300 : 언도프트 GaN 반도체층 400 : p형 GaN 반도체층300: undoped GaN semiconductor layer 400: p-type GaN semiconductor layer

500 : ZnO계 활성층 600 : n형 ZnS 반도체층500: ZnO-based active layer 600: n-type ZnS semiconductor layer

700 : 상부 전극 800 : 하부전극700: upper electrode 800: lower electrode

본 발명은 황화아연(ZnO)계 발광 소자 제조에 관한 것으로, 상세하게는 포러스 실리콘 기판위에 GaN 반도체층을 성장시킴으로써 격자 부정합을 줄이고, 황화아연(ZnS)의 물질 특성상 p형 화합물을 형성하기 힘들고 n형 화합물 특징을 나타냄에 따라 황화아연(ZnS)으로 n형 반도체층을 형성하고, ZnS와 유사한 물질 특성을 가지는 III-V족 화합물 반도체 물질로 p형 반도체층을 형성함으로써 발광 소자를 위한 pn접합 구조를 구현하여 발광 소자에 황화아연(ZnS)의 물질 특성을 이용할 수 있게 하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 황화아연계 발광 소자에 관한 것이다.The present invention relates to the production of zinc sulfide (ZnO) -based light emitting device, and in particular, by growing a GaN semiconductor layer on a porous silicon substrate to reduce lattice mismatch, it is difficult to form a p-type compound due to the material properties of zinc sulfide (ZnS) n Pn junction structure for light emitting device by forming n-type semiconductor layer with zinc sulfide (ZnS) and forming p-type semiconductor layer with group III-V compound semiconductor material with similar material properties as ZnS The present invention relates to a method for manufacturing a zinc sulfide-based light emitting device and to a zinc sulfide-based light emitting device manufactured thereby enabling to utilize the material properties of zinc sulfide (ZnS) in the light emitting device.

일반적으로, 발광소자는 제 1 도전형 반도체층과 제 2 도전형 반도체층 및 이들 반도체층 사이에 개재된 활성층을 갖는 발광 다이오드를 구비한다. 활성층에서 전자와 정공의 재결합에 의해 광이 발생되어 외부로 방출된다.In general, a light emitting device includes a light emitting diode having a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, and an active layer interposed between these semiconductor layers. Light is generated by the recombination of electrons and holes in the active layer and emitted to the outside.

발광 다이오드는 III-V족 화합물 반도체 계열로 발전을 해왔다. III-V족 화합물 반도체는 고속 및 고온 전자제품들, 광 방출기 및 광 검출기 등의 응용제품들에서 우수한 성능을 제공한다. Light emitting diodes have developed into a group III-V compound semiconductor. Group III-V compound semiconductors provide superior performance in applications such as high speed and high temperature electronics, light emitters and photo detectors.

특히, III-V족 화합물 반도체중에서 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), 질화인디움(InN) 및 그 얼로이(alloy)와 같은 질화물 화합물 반도체가 많이 사용되어 왔다. In particular, nitride compound semiconductors such as gallium nitride (GaN), aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), and alloys thereof have been used in III-V group compound semiconductors.

질화물 화합물 반도체중에서 질화갈륨(GaN)은 청색 레이저 및 청색 파장의 스펙트럼을 방출하는 발광 다이오드에 요구되는 밴드갭을 가지고 있어, 이에 대한 연구가 많이 진행되어 왔으며, 그 사용이 증가하고 있다.Among nitride compound semiconductors, gallium nitride (GaN) has a bandgap required for a light emitting diode emitting a blue laser and a spectrum having a blue wavelength. Therefore, much research has been conducted on the use of the nitride compound semiconductor.

질화갈륨(GaN)를 대체하기 위한 II-VI 계열의 대표적인 화합물 반도체 물질로 황화아연(ZnS)이 있다. 황화아연(ZnS)의 물질 특성은 갈륨 나이트라이드(GaN)의 특성과 거의 유사한 특성을 가지고 있으며, 더욱이 발광소자로서 매우 중요한 요소인 엑시톤(exciton) 결합에너지가 상온에서 약 60 meV로 약 25meV인 질화갈륨(GaN) 보다 매우 높게 나타나기 때문에 발광 소자로서 무한한 가능성을 가지고 있는 물질이다. Zinc sulfide (ZnS) is a representative compound semiconductor material of the II-VI series to replace gallium nitride (GaN). The material properties of zinc sulfide (ZnS) have characteristics similar to those of gallium nitride (GaN), and furthermore, nitrided exciton binding energy, which is a very important factor as a light emitting device, is about 25 meV at room temperature of about 60 meV. Since it appears much higher than gallium (GaN), it is a material having infinite possibilities as a light emitting device.

이로 인해 최근 황화아연(ZnS)을 이용한 발광소자에 많은 연구가 이루어지고 있다. Because of this, a lot of research has recently been made on light emitting devices using zinc sulfide (ZnS).

그러나, 이러한 무한한 가능성을 가진 황화아연(ZnS)의 물질적 특성에도 불구하고 아직까지 발광 소자로서 이렇다 할만한 성과를 이루지 못하고 있다. 이는 황화아연(ZnS)이 가지고 있는 고유의 물질적인 특성으로 인해 p-형 황화아연(p-ZnS)의 형성이 매우 어려워 발광 소자로써 특성을 보이기 힘들기 때문이다.However, despite the material properties of zinc sulfide (ZnS) having such an infinite potential, it has not yet achieved such a result as a light emitting device. This is because p-type zinc sulfide (p-ZnS) is very difficult to form due to the inherent material properties of zinc sulfide (ZnS), and thus it is difficult to show characteristics as a light emitting device.

또한, 종래의 발광 소자에서는 실리콘 기판위에 GaN 반도체층을 성장시킴으로써 실리콘 기판과 GaN 반도체층사이의 큰 열팽창 계수와 격자 상수의 차이에 따라 격자 부정합이 생기는 문제점이 있다.In addition, in the conventional light emitting device, there is a problem in that a lattice mismatch occurs due to a difference between a large thermal expansion coefficient and a lattice constant between the silicon substrate and the GaN semiconductor layer by growing the GaN semiconductor layer on the silicon substrate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, GaN 반도체층과 기판의 이종 접합에 따른 격자 부정합을 줄이고, 제 1 도전형 반도체층과 제 2 도전형 반도체층 및 이들 반도체층 사이에 개재된 활성층을 가지는 발광 소자에 황화아연을 적용하여 황화 아연의 특성에 의해 개선된 성능을 가지는 발광소자를 제작할 수 있게 하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the lattice mismatch due to heterojunction between the GaN semiconductor layer and the substrate, and to have a light emitting device having a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer and an active layer interposed between these semiconductor layers. The application of zinc sulfide to the manufacture of a light emitting device having improved performance by the properties of zinc sulfide.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 포러스 실리콘(porous silicon) 기판을 준비하는 단계와, 포러스 실리콘 기판위에 AlxInyGa1 -x-yN(0≤x,y,x+y≤1) 화합물 반도체인 p형 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 p형 반도체층위에 산화아연(ZnO)계 활성층을 형성하는 단계와, 상기 산화아연계 활성층위에 n형 황화아연 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the technical problem, a step of preparing a porous silicon substrate, and Al x In y Ga 1 -xy N (0≤x, y, x + on the porous silicon substrate) y≤1) forming a p-type semiconductor layer which is a compound semiconductor, forming a zinc oxide (ZnO) active layer on the p-type semiconductor layer, and forming an n-type zinc sulfide semiconductor layer on the zinc oxide-based active layer It provides a method of manufacturing a zinc sulfide-based light emitting device comprising the step of.

상기 n형 황화아연 반도체층은, 황화아연내에 Pb와 Cu가 도핑된 것일 수 있다.The n-type zinc sulfide semiconductor layer may be doped with Pb and Cu in zinc sulfide.

상기 n형 황화아연 반도체층, 산화아연계 활성층, p형 반도체층의 일부를 식각하여 상기 p형 반도체층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 n형 황화아연 반도체층과 노출된 p형 반도체층에 전극을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.Etching a portion of the n-type zinc sulfide semiconductor layer, a zinc oxide-based active layer, and a p-type semiconductor layer to expose a portion of the p-type semiconductor layer, and to the n-type zinc sulfide semiconductor layer and the exposed p-type semiconductor layer Forming an electrode may be further included.

바람직하게 상기 포러스 실리콘 기판과 상기 p형 반도체층 사이에 AlxGa1 -xN(0≤x≤1)계 버퍼층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.The method may further include forming an Al x Ga 1- x N (0 ≦ x1 ) buffer layer between the porous silicon substrate and the p-type semiconductor layer.

바람직하게 상기 버퍼층과 상기 p형 반도체층 사이에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)계 버퍼층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.Preferably the step of forming the buffer layer and the p-type semiconductor layer between the Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) based buffer layer may be further included.

바람직하게 상기 산화아연계 활성층을 형성하는 단계는, 일반식 ZnxMgyCd1-x- yO(0≤x,y,x+y≤1)으로 표현되는 2 원 내지 4 원 화합물 반도체층의 양자우물층과 장벽층을 반복적으로 적층하여 다층막을 형성할 수 있다.Preferably, the forming of the zinc oxide-based active layer may include a binary to quaternary compound semiconductor layer represented by general formula Zn x Mg y Cd 1-x- y O (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1). The quantum well layer and the barrier layer may be repeatedly stacked to form a multilayer film.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 포러스 실리콘(porous silicon) 기판과, 상기 포러스 실리콘 기판위에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1) 화합물 반도체인 p형 반도체층과, 상기 p형 반도체층위에 형성된 산화아연(ZnO)계 활성층과, 상기 산화아연계 활성층위에 형성된 n형 황화아연 반도체층을 포함하는 황화아연계 발광 소자를 제공한다.According to still another aspect of the present invention, the porous silicon (porous silicon) substrate, the porous Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) semiconductor compound on a silicon substrate, A zinc sulfide type light emitting device comprising a p type semiconductor layer, a zinc oxide (ZnO) based active layer formed on the p type semiconductor layer, and an n type zinc sulfide semiconductor layer formed on the zinc oxide based active layer.

상기 n형 황화아연 반도체층은, 황화아연내에 Pb와 Cu가 도핑된 것일 수 있다.The n-type zinc sulfide semiconductor layer may be doped with Pb and Cu in zinc sulfide.

상기 황화아연계 발광 소자는 상기 n형 황화아연 반도체층, 산화아연계 활성층, p형 반도체층의 일부를 식각하여 상기 p형 반도체층의 일부가 노출된 상태에서 상기 n형 황화아연 반도체층과 노출된 p형 반도체층에 형성된 전극을 더 포함할 수 있다.The zinc sulfide-based light emitting device is exposed by etching the portion of the n-type zinc sulfide semiconductor layer, the zinc oxide-based active layer, and the p-type semiconductor layer to expose the n-type zinc sulfide semiconductor layer and a portion of the p-type semiconductor layer. It may further include an electrode formed on the p-type semiconductor layer.

상기 황화아연계 발광 소자는 상기 포러스 실리콘 기판과 상기 p형 반도체층 사이에 (AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)계 버퍼층을 더 포함할 수 있다.The zinc sulfide based light emitting device may further include an (Al x In y Ga 1 −x− y N (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1) based buffer layer between the porous silicon substrate and the p-type semiconductor layer. Can be.

상기 황화아연계 발광 소자는 상기 버퍼층과 상기 p형 반도체층 사이에 (AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y,x+y≤1)계 언도프트 반도체층을 더 포함할 수 있다.The zinc sulfide light emitting device may further include an (Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1) based undoped semiconductor layer between the buffer layer and the p-type semiconductor layer. have.

상기 산화아연계 활성층은, 일반식 ZnxMgyCd1 -x- yO(0≤x,y,x+y≤1)으로 표현되는 2 원 내지 4 원 화합물 반도체층의 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 적층되어 형성된 다층막인 것을 특징으로 한다.The zinc oxide based active layer has the general formula Zn x Mg y Cd 1 -x- y O (0≤x, y, x + y≤1) 2 -to 4 won compound quantum well layer of the semiconductor layer and a barrier which is represented by The layer is a multilayer film formed by laminating repeatedly.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, lengths, thicknesses, and the like of layers and regions may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnS계 발광 소자의 제조 공정을 설명하기 위한 공정 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ZnS계 발광 소자에 사용되는 포러스 실리콘 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 공정 순서도이고, 도 3 내지 도 5는 그 제조 공정에 따른 공정 단면도이다. 여기에서는 발광 소자중에서 질화물 및 황화아연으로 이루어지는 반도체층을 이용한 발광 소자의 제조 공정을 설명하도록 한다.1 is a process flow chart illustrating a manufacturing process of a ZnS-based light emitting device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a manufacturing process of a porous silicon substrate used in the ZnS-based light emitting device according to an embodiment of the present invention 3 to 5 are process cross-sectional views according to the manufacturing process thereof. Here, the manufacturing process of the light emitting element using the semiconductor layer which consists of nitride and zinc sulfide among light emitting elements is demonstrated.

도 1 및 도 3을 참조하면, 질화물 및 산화아연(ZnO) 및 황화아연(ZnS) 반도 체층을 형성하기 위한 공정 챔버(미도시됨)내에 포러스 실리콘(porous Si) 기판(100)을 준비한다(S1). 포러스 실리콘 기판(100)은 그 위에 형성될 질화물 반도체층과 유사한 격자상수를 갖는다. 1 and 3, a porous Si substrate 100 is prepared in a process chamber (not shown) for forming nitride and zinc oxide (ZnO) and zinc sulfide (ZnS) semiconductor layers ( S1). The porous silicon substrate 100 has a lattice constant similar to that of the nitride semiconductor layer to be formed thereon.

포러스 실리콘 기판을 제조하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 비다공질 실리콘 기판을 준비한다(S11). 비다공질 실리콘 기판으로는 (100) 평면배향을 갖는 P형 Si 기판이 사용된다. 또한, 비다공질 실리콘 기판은 T.C.E(Trichloroethylane), 아세톤 및 메탄올을 포함하는 세정액에 의해 세정된 후 다음 단계를 위해 준비된다. 이 때, 충분한 세정효과를 얻기 위해, 대략 120℃ 온도의 세정액에 비다공질 실리콘 기판을 약 10분 동안 유지시킨다.In order to manufacture a porous silicon substrate, a non-porous silicon substrate is prepared as shown in FIG. 2 (S11). As the non-porous silicon substrate, a P-type Si substrate having a (100) planar orientation is used. In addition, the non-porous silicon substrate is cleaned with a cleaning solution comprising Trichloroethylane (T.C.E), acetone and methanol and then prepared for the next step. At this time, in order to obtain a sufficient cleaning effect, the non-porous silicon substrate is held for about 10 minutes in a cleaning liquid at a temperature of approximately 120 ° C.

그 다음, 비다공질 실리콘 기판에 포러스(porous)를 형성하기 위한 전단계로 KOH 에칭 공정이 수행된다(S12). 본 실시예에서, KOH 에칭은 1.5mole, 3mol, 5mol의 수산화칼륨 용액이 담긴 전해조들에 비다공질 실리콘 기판을 각각 1분씩 순서대로 담그는 방식으로 이루어지며, 이 때, 상기 수산화칼륨 용액의 온도는 약 75℃로 유지된다.Next, a KOH etching process is performed as a previous step for forming a porous on the non-porous silicon substrate (S12). In this embodiment, the KOH etching is performed by immersing the non-porous silicon substrate in order of 1 minute each in electrolyzers containing 1.5 mole, 3 mol, and 5 mol of potassium hydroxide solution, wherein the temperature of the potassium hydroxide solution is about Maintained at 75 ° C.

위와 같은 KOH 에칭 공정에 의해, 비다공질 실리콘 기판의 표면에는 대략 피라미드 형태를 갖는 거친 표면이 형성되는데, 이러한 거친 표면은 포러스 실리콘 기판의 포러스(porous) 자리를 한정하는 역할을 하여, 이후의 단계에서 제작되는 포러스 실리콘 기판이 균일하면서도 밀도 높은 포러스(porous)를 갖도록 해준다.By the KOH etching process as described above, a rough surface having a roughly pyramid shape is formed on the surface of the non-porous silicon substrate, which serves to define a porous site of the porous silicon substrate. The porous silicon substrate to be produced has a uniform and dense porous.

그 다음, 비다공질 실리콘 기판에 양극 전극을 형성하는 공정이 수행된다(S13).이 공정은 이후 이루어지는 공정에서 비다공질 실리콘 기판에 전원을 인가 하기 위한 전극을 형성하기 위한 것으로, 본 실시예에서는, 알루미늄(Al)을 비다공질 실리콘 기판의 일면에 증착하는 방식으로 이루어진다. 이에 더하여, 양극 전극이 형성된 비다공질 실리콘 기판을 약 400℃ 온도로 1분간 열처리할 수 있다.Thereafter, a process of forming an anode electrode on the non-porous silicon substrate is performed (S13). This process is for forming an electrode for applying power to the non-porous silicon substrate in a subsequent process. Aluminum (Al) is formed by depositing on one surface of the non-porous silicon substrate. In addition, the non-porous silicon substrate on which the anode electrode is formed may be heat treated at a temperature of about 400 ° C. for 1 minute.

마지막으로, 비다공질 실리콘 기판을 양극산화법에 의해 포러스 실리콘 기판으로 형성하는 공정이 수행된다(S14). 이 공정에서, 전해액으로는 50wt%의 HF 용액과 에탄올(C2H5OH)을 1.5: 1의 비율로 혼합한 용액이 사용된다. 전해액을 담을 전해조는 HF 용액에 견딜 수 있는 테프론 비커(teflon beaker)를 사용한다. 이 때, 에탄올은 양극산화시 수소 기포의 생성을 최소화하여 실리콘 기판에 균일한 다공이 형성될 수 있도록 돕는다. 전해액이 준비되면, 그 전해액이 채워진 전해조 내에 위 단계들로부터 준비된 비다공질 실리콘 기판을 위치시킨 후 비다공질 실리콘 기판을 양극으로 하고 백금(Pt) 등의 금속을 음극으로 하여 전류밀도 10㎃/㎠의 전류를 흘려준다. 이에 따라, 전해액 내에서는 양극산화 반응이 활발히 일어나서 기판의 표면에 무수한 포러스(porous)를 가지는 포러스 실리콘 기판이 형성된다.Finally, a process of forming a non-porous silicon substrate into a porous silicon substrate by anodization is performed (S14). In this step, a solution in which a 50 wt% HF solution and ethanol (C 2 H 5 OH) is mixed at a ratio of 1.5: 1 is used as the electrolyte. Use a Teflon beaker that can withstand the HF solution to hold the electrolyte. At this time, ethanol helps to form a uniform pore in the silicon substrate by minimizing the generation of hydrogen bubbles during anodization. When the electrolyte is prepared, the non-porous silicon substrate prepared from the above steps is placed in the electrolyzer filled with the electrolyte, and then the non-porous silicon substrate is used as the anode and the metal such as platinum (Pt) is used as the cathode. Flow the current. As a result, an anodization reaction takes place actively in the electrolyte, thereby forming a porous silicon substrate having a myriad of porous on the surface of the substrate.

전해액내에서 양극 산화가 활발히 일어나게 하게 하기 위해서는 50W의 할로겐 램프를 사용하고, 기본적으로 외부의 빛 영향을 최대한 줄인다.A 50 W halogen lamp is used to actively anodic oxidation in the electrolyte, and basically minimizes the influence of external light.

위 공정을 거친 포러스 실리콘 기판을 대략 400~700℃ 의 온도로 약 30분간 열처리하는 공정이 추가로 수행될 수 있으며, 이러한 열처리 공정은 포러스 실리콘 기판에 열적 안정성을 부여하기 위한 것이다.A process of heat-treating the porous silicon substrate subjected to the above process at a temperature of approximately 400 to 700 ° C. for about 30 minutes may be additionally performed, and this heat treatment process is to provide thermal stability to the porous silicon substrate.

포러스 실리콘 기판의 제조공정이 일 예로 설명되었지만 위와 다른 방식 또 는 조건에 의해 포러스 실리콘 기판을 제조하는 것도 가능하다.Although the manufacturing process of the porous silicon substrate has been described as an example, it is also possible to manufacture the porous silicon substrate by different methods or conditions from the above.

그 후, 포러스 실리콘 기판(100)위에 GaN 버퍼층(200)을 형성한다(S2). Thereafter, a GaN buffer layer 200 is formed on the porous silicon substrate 100 (S2).

GaN 버퍼층(200)은 그 상부에 형성될 반도체층들과 포러스 실리콘 기판(100) 사이의 격자 불일치를 완화하기 위해 사용된다. GaN 버퍼층(200)은 저온, 예를 들어 약 400 내지 약 700 ℃의 온도와 50 Torr 내지 700 Torr의 압력 아래서 20 nm 내지 50 nm의 두께로 성장될 수 있다.The GaN buffer layer 200 is used to mitigate the lattice mismatch between the semiconductor layers to be formed thereon and the porous silicon substrate 100. The GaN buffer layer 200 may be grown to a thickness of 20 nm to 50 nm at a low temperature, for example, at a temperature of about 400 to about 700 ° C. and a pressure of 50 Torr to 700 Torr.

그 후, GaN 버퍼층(200)위에 언도프트 GaN 반도체층(300)을 형성한다(S3).Thereafter, an undoped GaN semiconductor layer 300 is formed on the GaN buffer layer 200 (S3).

언도프트 GaN 반도체층(300)은 GaN 버퍼층(200)과 p형 GaN 반도체층(400) 사이에 개재되고 언도프트(undoped) GaN으로 이루어진다.The undoped GaN semiconductor layer 300 is interposed between the GaN buffer layer 200 and the p-type GaN semiconductor layer 400 and is made of undoped GaN.

언도프트 GaN 반도체층(300)은 그 위에 GaN계 물질로 구성되는 p형 GaN 반도체층(400)을 고품질로 효과적으로 형성시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.The undoped GaN semiconductor layer 300 is intended to effectively form a high-quality p-type GaN semiconductor layer 400 made of a GaN-based material thereon.

GaN 버퍼층(200) 및 언도프트 GaN 반도체층(300)은 금속 유기 화학 기상 증착법(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD), 수소화물 기상 성장법(hydride vapor phase epitaxy, HVPE) 또는 분자선 성장법(molecular beam epitaxy, MBE) 등을 사용하여 형성할 수 있다.The GaN buffer layer 200 and the undoped GaN semiconductor layer 300 may include metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxy (HVPE), or molecular beam growth (molecular beam). epitaxy, MBE) and the like.

언도프트 GaN 반도체층(300) 위에 p형 GaN 반도체층(400), ZnO계 활성층(500) 및 n형 ZnO 반도체층(600)을 차례로 형성한다(S4). The p-type GaN semiconductor layer 400, the ZnO-based active layer 500, and the n-type ZnO semiconductor layer 600 are sequentially formed on the undoped GaN semiconductor layer 300 (S4).

p형 GaN 반도체층(400)은 마그네슘(Mg) 또는 아연(Zn)을 도우핑하여 형성할 수 있으며, p형 클래드층을 포함할 수 있다. The p-type GaN semiconductor layer 400 may be formed by doping magnesium (Mg) or zinc (Zn), and may include a p-type cladding layer.

ZnO계 활성층(500)은 전자 및 정공이 재결합되는 영역으로서, ZnMgO 또는 ZnCdO를 포함하여 이루어진다. ZnO계 활성층(500)을 이루는 물질의 종류에 따라 발광 다이오드에서 방출되는 발광 파장이 결정된다. The ZnO-based active layer 500 is a region where electrons and holes are recombined, and includes ZnMgO or ZnCdO. The emission wavelength emitted from the light emitting diode is determined according to the type of material constituting the ZnO-based active layer 500.

즉, ZnO계 활성층(500)은 산화아연(ZnO)에 Zn2 +와 이온 반경이 유사한 마그네슘(Mg)이나 카드늄(Cd)등을 첨가하면 밴드갭이 2.8eV 내지 4eV까지 조절이 가능하기 때문에 마그네슘(Mg)이나 카드늄(Cd)의 몰분율을 조절해서 원하는 발광 파장을 결정할 수 있다.That is, ZnO-based active layer 500 is magnesium because it can be controlled with the addition of Zn 2 + ions with a radius of magnesium (Mg) or cadmium (Cd), etc. Similar to zinc oxide (ZnO) to the band gap 2.8eV to 4eV The desired emission wavelength can be determined by adjusting the mole fraction of (Mg) or cadmium (Cd).

즉, 마그네슘(Mg)의 함량이 증가하면 밴드갭 에너지가 증가하게 되고, 카드늄(Cd) 함량이 증가하게 되면 밴드갭 에너지가 감소하게 된다. 이에 따라 GaN 계열의 발광 소자와 같이 자외선에서 적외선까지 다양한 파장의 빛을 발생시킬 수 있다.That is, as the content of magnesium (Mg) increases, the band gap energy increases, and as the content of cadmium (Cd) increases, the band gap energy decreases. Accordingly, like GaN-based light emitting devices, light of various wavelengths may be generated from ultraviolet rays to infrared rays.

ZnO계 활성층(500)은 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 장벽층과 우물층은 일반식 ZnxMgyCd1-x-yO(0≤x,y,x+y≤1)으로 표현되는 2 원 내지 4 원 화합물 반도체층일 수 있다.The ZnO-based active layer 500 may be a multilayer film in which a quantum well layer and a barrier layer are repeatedly formed. The barrier layer and the well layer may be binary to quaternary compound semiconductor layers represented by the general formula Zn x Mg y Cd 1-xy O (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1).

구체적으로 산화아연(ZnO)과, 산화아연(ZnO)에 마그네슘(Mg) 또는 카드늄(Cd)을 첨가하여 밴드갭을 조절할 수 있는 산화아연마그네슘(Zn1 - xMgxO(0≤x≤1)) 또는 산화아연카드늄(Zn1 - xCdxO(0≤x≤1)을 교대로 적층하여 ZnO계 활성층(500)의 장벽층과 우물층을 형성할 수 있다.Specifically, zinc oxide (ZnO) and zinc oxide (Zn 1 - x Mg x O (0 ≦ x1) capable of adjusting a band gap by adding magnesium (Mg) or cadmium (Cd) to zinc oxide (ZnO) and zinc oxide (ZnO). ) Or zinc cadmium oxide (Zn 1 - x Cd x O (0 ≦ x ≦ 1)) may be alternately stacked to form a barrier layer and a well layer of the ZnO-based active layer 500.

이를 위해 반응 전구체로 아연이 함유된 유기 금속인 디메틸 아 연[Zn(CH3)2], 마그네슘이 함유된 유기금속인 비스사이클로펜타디에닐 마그네슘(bis-cyclopentadienyl-Mg;(C5H5)2Mg)과 산소(O2)가스를 이용하며, 아르곤을 수송기체로 사용한다.For this purpose, dimethyl zinc [Zn (CH 3 ) 2 ], an organic metal containing zinc as a reaction precursor, and bis-cyclopentadienyl magnesium (bis-cyclopentadienyl-Mg; (C 5 H 5 )) 2 Mg) and oxygen (O 2 ) gas, and argon is used as a transport gas.

분리된 라인들을 통해 디에틸아연과 비스사이클로펜타디에닐 마그네슘을 운송하는 아르곤, 및 O2의 흐름을 적절히 조절하여 금속 촉매를 사용하지 않는 유기금속 화학 증착법에 의해 교대로 증착한다.Argon, which transports diethylzinc and biscyclopentadienyl magnesium, through separate lines, and O 2 , are appropriately controlled and deposited alternately by organometallic chemical vapor deposition without a metal catalyst.

증착을 위한 반응기내의 바람직한 압력 및 온도는 각각 10-5㎜Hg 내지 760㎜Hg, 400 내지 700℃이다. 산화아연(ZnO)을 성장시킨 후 그 위에 전구체들인 디에틸아연 및 비스사이클로펜타디에닐 마그네슘의 흐름을 배기라인에서 반응기로 적절히 바꿔서 산화아연마그네슘/산화아연을 성장시킨다. 산화아연마그네슘의 마그네슘 함량은 12 at.%(atomic percent)이다.Preferred pressures and temperatures in the reactor for deposition are 10 −5 mmHg to 760 mmHg and 400 to 700 ° C., respectively. After growing zinc oxide (ZnO), zinc magnesium / zinc oxide is grown by appropriately changing the flow of precursors, diethyl zinc and biscyclopentadienyl magnesium, from the exhaust line to the reactor. The magnesium content of zinc magnesium oxide is 12 at.% (Atomic percent).

n형 ZnS 반도체층(600)은 ZnO계 활성층(500)위에 금속 촉매를 사용하지 않는 유기금속 화학 증착법에 의해 형성된다.The n-type ZnS semiconductor layer 600 is formed on the ZnO-based active layer 500 by organometallic chemical vapor deposition without using a metal catalyst.

구체적으로는 n형 ZnS 반도체층(600)은 ZnO계 활성층(500)이 형성된 기판이 있는 반응기내로 아연 함유 유기 금속 및 황 함유 기체 또는 황 함유 유기물을 별개의 라인을 통해 각각 주입하고, 0.1 내지 10torr의 압력 및 온도 400 내지 700℃의 반응 조건하에서 반응물의 전구체들을 화학반응시키는 유기금속 화학증착법에 의해 ZnO계 활성층(500)위에 형성된다.Specifically, the n-type ZnS semiconductor layer 600 injects zinc-containing organic metal and sulfur-containing gas or sulfur-containing organic material through separate lines into the reactor in which the ZnO-based active layer 500 is formed. It is formed on the ZnO-based active layer 500 by organometallic chemical vapor deposition which chemically reacts the precursors of the reactants under a pressure of 10 torr and a reaction condition of 400 to 700 ° C.

n형 ZnS 반도체층(600)의 증착에 사용되는 아연 함유 유기 금속으로는 디메 틸아연[Zn(CH3)2], 디에틸아연[ZnC2H5)2], 아연아세테이트[Zn(OOCCH3)2ㆍH2O], 아연아세테이트 무수물[Zn(OOCCH3)2], 아연 아세틸아세토네이트[Zn(C5H7O2)2]등을 예로 들 수 있고, 황 함유 기체로는 황화수소(H2S)를 예로 들을 수 있다.Zinc-containing organic metals used for the deposition of the n-type ZnS semiconductor layer 600 include dimethyl zinc [Zn (CH 3 ) 2 ], diethyl zinc [ZnC 2 H 5 ) 2 ], and zinc acetate [Zn (OOCCH 3). 2 ) H 2 O], zinc acetate anhydride [Zn (OOCCH 3 ) 2 ], zinc acetylacetonate [Zn (C 5 H 7 O 2 ) 2 ], and the like. For example, H 2 S).

이때, ZnS내에 Pb와 Cu를 함께 도핑하여 Pb와 Cu 가 함께 도핑된 ZnS(ZnS co-doped with Pb2 + and Cu2 +)를 생성할 수 있다. ZnS의 Pb, Cu 의 도핑은 상온에서 ZnS의 광 특성을 개선하고, Pb와 Cu의 상대적인 도핑량 조절에 의해 형광 강도의 조절이 가능하다는 점에서 매우 유용하다. At this time, Pb and Cu are doped together in ZnS. ZnS co-doped with Pb 2 + and Cu 2 + may be generated together. ZnS, Pb, Cu The doping of is very useful in improving the optical properties of ZnS at room temperature and the fluorescence intensity can be controlled by controlling the relative doping amount of Pb and Cu.

Cu, Pb 도핑된 ZnS는 발광 피크가 대략 500~550㎛ 범위 내에 있고 상대적으로 폭 넓은 방사 밴드를 갖는다.Cu, Pb doped ZnS has an emission peak in the range of approximately 500 to 550 μm and has a relatively broad emission band.

도 1 및 도 4를 참조하면, n형 ZnS 반도체층(600)이 형성된 상태에서 n형 ZnS 반도체층(600), ZnO계 활성층(500), p형 GaN 반도체층(400)의 일부를 부분적으로 에칭하여, p형 GaN 반도체층(400)의 일부를 노출시킨다(S5).1 and 4, a portion of the n-type ZnS semiconductor layer 600, the ZnO-based active layer 500, and the p-type GaN semiconductor layer 400 in a state where the n-type ZnS semiconductor layer 600 is formed. By etching, a portion of the p-type GaN semiconductor layer 400 is exposed (S5).

도 1 및 도 5를 참조하면, n형 ZnS 반도체층(600) 및 노출된 p형 GaN 반도체층(400)에 상부 전극 및 하부 전극(700, 800)을 각각 형성한다(S6). 1 and 5, upper and lower electrodes 700 and 800 are formed in the n-type ZnS semiconductor layer 600 and the exposed p-type GaN semiconductor layer 400, respectively (S6).

상부 전극(700)은 예를 들면 열 혹은 전자빔 증발법을 이용하여 타이타늄(Ti)(10㎚)과 금(Au)(50㎚)을 순차적으로 증착시켜 형성한다.The upper electrode 700 is formed by sequentially depositing titanium (Ti) (10 nm) and gold (Au) (50 nm) using, for example, heat or electron beam evaporation.

하부 전극(800)은 p형 GaN 반도체층(400)에 열 혹은 전자빔 증발법을 이용하여 플래티늄(Pt)(10㎚)과 금(Au)(50㎚)을 순차적으로 증착시켜 형성한다.The lower electrode 800 is formed by sequentially depositing platinum (Pt) (10 nm) and gold (Au) (50 nm) on the p-type GaN semiconductor layer 400 by heat or electron beam evaporation.

상하부 전극(700, 800)의 제조시 금속 증발을 위한 전자빔의 가속 전압과 발산 전류(emission current)는 각각 4 내지 20㎸ 및 40 내지 400㎃로 금속 증착시 반응기의 압력은 약 10-5㎜Hg로 반응기내의 온도는 상온으로 유지하였다.In the manufacture of the upper and lower electrodes 700 and 800, the acceleration voltage and emission current of the electron beam for metal evaporation are 4 to 20 mA and 40 to 400 mA, respectively, and the pressure of the reactor is about 10 -5 mmHg when the metal is deposited. The temperature in the reactor was kept at room temperature.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above described embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

예를 들어 본 발명의 일 실시예에서는 황화아연을 이용한 발광소자의 제작을 위해 n형 ZnO 반도체층과 대응하여 p형 반도체층으로 III-V족 화합물 반도체중에서 질화갈륨(GaN)를 이용하는 것에 대하여 설명하였다.For example, in an embodiment of the present invention, the use of gallium nitride (GaN) in a III-V group compound semiconductor as a p-type semiconductor layer corresponding to an n-type ZnO semiconductor layer for manufacturing a light emitting device using zinc sulfide is described. It was.

그러나, 황화아연을 이용한 발광소자를 제작하기 위한 p형 반도체층으로 질화갈륨(GaN)외에도 질화알루미늄(AlN), 질화인디움(InN) 및 이들의 얼로이(alloy)와 같은 다양한 질화물 화합물 반도체(AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)를 사용할 수 있다. 이외에도 GaP 및 GaAs의 III-V족 화합물 반도체를 사용할 수 도 있다.However, in addition to gallium nitride (GaN), various nitride compound semiconductors such as aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), and alloys thereof may be used as p-type semiconductor layers for manufacturing light emitting devices using zinc sulfide. Al x in y Ga 1 -x- y N may be used (0≤x, y, x + y≤1 ). in addition may be used a Group III-V compound semiconductor of GaP and GaAs.

또한, ZnSe, CdSe, CdS 및 ZnS 등과 같은 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체, SrCu2O2,SiC 및 Si등과 같은 반도체 등을 사용할 수 있으며 이들은 상업적으로 용이하게 구입할 수 있다.In addition, group II-VI compound semiconductors such as ZnSe, CdSe, CdS and ZnS, semiconductors such as SrCu 2 O 2 , SiC, and Si, and the like can be used and these can be easily purchased commercially.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 황화아연을 이용한 발광소자의 제작을 위해 질화갈륨(GaN) 버퍼층 및 언도프트층을 이용하는 것에 대하여 설명하였다.In addition, in an embodiment of the present invention, the use of a gallium nitride (GaN) buffer layer and an undoped layer for manufacturing a light emitting device using zinc sulfide has been described.

그러나, 황화아연을 이용한 발광소자를 제작하기 위한 버퍼층 및 언도프트층 으로 질화갈륨(GaN)외에도 질화알루미늄(AlN), 질화인디움(InN) 및 이들의 얼로이(alloy)와 같은 다양한 질화물 화합물 반도체(AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)를 사용할 수 있다. However, in addition to gallium nitride (GaN), various nitride compound semiconductors such as aluminum nitride (AlN), indium nitride (InN), and alloys thereof may be used as buffer layers and undoped layers for manufacturing light emitting devices using zinc sulfide. (it may be the Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1).

아울러, 본 발명의 일실시예에서는 금속촉매를 이용하지 않는 유기화학 기상증착법에 의해 황화아연을 증착하였지만 그 외에도 스퍼터링이나 펄스레이저 증착법 등 물리적인 성장방법에 의해 가능하며, 금(Au)과 같은 금속촉매를 이용하는 기상이송법(Vapor-phase transport process)에 의해서도 가능하다.In addition, in one embodiment of the present invention, zinc sulfide was deposited by an organic chemical vapor deposition method without using a metal catalyst, but also by physical growth methods such as sputtering or pulsed laser deposition, and the like, such as gold (Au) It is also possible by a vapor-phase transport process using a catalyst.

또한 본 발명의 일실시예에서는 n형 황화아연 반도체층, 산화아연계 활성층, p형 반도체층의 일부를 식각하여 p형 반도체층의 일부를 노출시킨 다음 노출된 p형 반도체층에 하부전극을 형성하는 제작되는 산화아연계 발광 소자에 대하여 설명하였지만, n형 황화아연 반도체층, 산화아연계 활성층, p형 반도체층을 식각하지 않고 기판을 분리한 후 p형 반도체층에 하부전극을 형성하는 수직형 발광 소자에도 적용이 가능하다.In an embodiment of the present invention, the n-type zinc sulfide semiconductor layer, the zinc oxide-based active layer, and the p-type semiconductor layer are etched to expose a portion of the p-type semiconductor layer, and then a lower electrode is formed on the exposed p-type semiconductor layer. The zinc oxide light emitting device fabricated as described above has been described, but the vertical type of forming a lower electrode on the p-type semiconductor layer after separating the substrate without etching the n-type zinc sulfide semiconductor layer, the zinc oxide-based active layer, and the p-type semiconductor layer. It is also applicable to a light emitting element.

본 발명에 의한 황화아연계 발광 소자에서는 포러스 실리콘 기판위에 AlxInyGa1-x-yN(0≤x,y,x+y≤1) 반도체층이 형성된다. AlxInyGa1 -x- yN 반도체층을 성장시키기 위한 기판으로 포러스 실리콘 기판을 사용함으로써 AlxInyGa1 -x- yN 반도체층과 포러스 실리콘 기판사이의 격자 부정합을 효과적으로 줄일 수 있다.In the zinc sulfide based light emitting device according to the present invention, an Al x In y Ga 1-xy N (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1) semiconductor layer is formed on a porous silicon substrate. Al x In y Ga 1 -x- y N by a substrate for growing a semiconductor layer using a porous silicon substrate Al x In y Ga 1 -x- y N is an effective way of reducing the lattice mismatch between the semiconductor layer and the porous silicon substrate have.

또한, 본 발명에 의한 산화아연계 발광 소자에서는 마그네슘(Mg)이 도핑된 p형 AlxInyGa1 -x- yN 반도체층과, ZnO계의 활성층과, n형 ZnS 반도체층이 차례대로 형성된다.Further, in the zinc oxide based light-emitting device according to the present invention, magnesium (Mg) is a p-type Al x In y Ga 1 -x- y doped N semiconductor layer and, as the active layer and the n-type ZnS semiconductor layer of the ZnO-base turn Is formed.

황화아연(ZnS)의 물질 특성상 p형 화합물을 형성하기 힘들고 n형 화합물 특징을 나타냄에 따라 황화아연(ZnS)으로 n형 반도체층을 형성하고, 황화아연(ZnS)과 유사한 물질 특성을 가지는 AlxInyGa1 -x- yN으로 p형 반도체층을 형성함으로써 발광 소자를 위한 pn접합 구조를 구현하여 발광 소자에 황화아연(ZnS)의 물질 특성을 이용할 수 있게 되었다.Due to the material properties of zinc sulfide (ZnS), it is difficult to form a p-type compound and exhibits the characteristics of the n-type compound, thereby forming an n-type semiconductor layer with zinc sulfide (ZnS), and Al x having a material characteristic similar to that of zinc sulfide (ZnS). By forming a p-type semiconductor layer with In y Ga 1 -x- y N, the pn junction structure for the light emitting device can be realized, thereby enabling the use of material properties of zinc sulfide (ZnS) in the light emitting device.

또한, ZnO계 활성층은 산화아연(ZnO)과 산화아연(ZnO)에 마그네슘 또는 카드늄이 도핑된 층을 교차로 적층하여 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 형성함에 따라 마그네슘과 카드늄의 몰분율을 조절하여 자외선에서 적외선까지 다양한 파장의 빛을 발생시킬 수 있다.In addition, the ZnO-based active layer alternately forms a layer doped with magnesium or cadmium in zinc oxide (ZnO) and zinc oxide (ZnO) to form a quantum well layer and a barrier layer repeatedly, thereby controlling the mole fraction of magnesium and cadmium. It can generate light of various wavelengths from to infrared.

또한, 본 발명에 의해 구현된 pn접합구조에서는 n형 ZnS 반도체층이 최상위층에 형성된다. n형 ZnS의 특성상 GaN 계열 발광 소자의 최상위층에 형성된 n형 ZnO는 전자 주입층의 역할뿐 아니라 별도의 전도막 없이 패드 메탈의 증착만으로 메탈 컨택 효과를 나타내 고휘도의 발광소자특성을 나타낼 수 있다.Further, in the pn junction structure implemented by the present invention, an n-type ZnS semiconductor layer is formed on the uppermost layer. Due to the characteristics of the n-type ZnS, the n-type ZnO formed on the uppermost layer of the GaN-based light emitting device can exhibit high brightness light emitting device characteristics by not only acting as an electron injection layer but also by depositing pad metal without a separate conductive film.

Claims (12)

포러스 실리콘(porous silicon) 기판을 준비하는 단계와,Preparing a porous silicon substrate, 상기 포러스 실리콘 기판위에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1) 화합물 반도체 물질인 p형 반도체층을 형성하는 단계와,Forming a p-type semiconductor layer of Al x In y Ga 1 -x- y N (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1) compound semiconductor material on the porous silicon substrate; 상기 p형 반도체층위에 산화아연(ZnO)계 활성층을 형성하는 단계와,Forming a zinc oxide (ZnO) -based active layer on the p-type semiconductor layer; 상기 산화아연계 활성층위에 n형 황화아연 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법.Forming an n-type zinc sulfide semiconductor layer on the zinc oxide-based active layer. 청구항 1에 있어서, 상기 n형 황화아연 반도체층은, 황화아연내에 Pb와 Cu가 도핑된 황화아연계 발광 소자의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the n-type zinc sulfide semiconductor layer is formed of zinc sulfide-based light emitting device in which Pb and Cu are doped in zinc sulfide. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 n형 황화아연 반도체층, 산화아연계 활성층, p형 반도체층의 일부를 식각하여 상기 p형 반도체층의 일부를 노출시키는 단계와,Etching a portion of the n-type zinc sulfide semiconductor layer, a zinc oxide-based active layer, and a p-type semiconductor layer to expose a portion of the p-type semiconductor layer; 상기 n형 황화아연 반도체층과 노출된 p형 반도체층에 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법.And forming an electrode on the n-type zinc sulfide semiconductor layer and the exposed p-type semiconductor layer. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 포러스 실리콘 기판과 상기 p형 반도체층 사이에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)계 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법. Zinc sulfide emission further comprising forming an Al x In y Ga 1- x- y N (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1) buffer layer between the porous silicon substrate and the p-type semiconductor layer Method of manufacturing the device. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 버퍼층과 상기 p형 반도체층 사이에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)계 언도프트 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법. Zinc sulfide type further comprising forming an Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) based undoped semiconductor layer between the buffer layer and the p-type semiconductor layer Method of manufacturing a light emitting device. 청구항 1에 있어서, 상기 산화아연계 활성층을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the zinc oxide based active layer, 일반식 ZnxMgyCd1 -x- yO(0≤x,y,x+y≤1)으로 표현되는 2 원 내지 4 원 화합물 반도체층의 양자우물층과 장벽층을 반복적으로 적층하여 다층막을 형성하는 것을 특징으로 하는 황화아연계 발광 소자의 제조 방법.The multilayer film is formed by repeatedly stacking the quantum well layer and the barrier layer of the binary to quaternary compound semiconductor layer represented by the general formula Zn x Mg y Cd 1 -x- y O (0≤x, y, x + y≤1). A method of manufacturing a zinc sulfide light emitting device, characterized in that to form a. 포러스 실리콘(porous silicon) 기판과,A porous silicon substrate, 상기 포러스 실리콘 기판위에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1) 화합물 반도체 물질인 p형 반도체층과,A p-type semiconductor layer of Al x In y Ga 1 -x- y N (0 ≦ x, y, x + y ≦ 1) compound semiconductor material on the porous silicon substrate; 상기 p형 반도체층위에 형성된 산화아연(ZnO)계 활성층과,A zinc oxide (ZnO) -based active layer formed on the p-type semiconductor layer, 상기 산화아연계 활성층위에 형성된 n형 황화아연 반도체층을 포함하는 황화아연계 발광 소자.Zinc sulfide-based light emitting device comprising an n-type zinc sulfide semiconductor layer formed on the zinc oxide-based active layer. 청구항 7에 있어서, 상기 n형 황화아연 반도체층은, 황화아연내에 Pb와 Cu가 도핑된 황화아연계 발광 소자.The zinc sulfide type light emitting device according to claim 7, wherein the n-type zinc sulfide semiconductor layer is doped with Pb and Cu in zinc sulfide. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 n형 황화아연 반도체층, 산화아연계 활성층, p형 반도체층의 일부를 식각하여 상기 p형 반도체층의 일부가 노출된 상태에서 상기 n형 황화아연 반도체층과 노출된 p형 반도체층에 형성된 전극을 더 포함하는 황화아연계 발광 소자.A portion of the n-type zinc sulfide semiconductor layer, a zinc oxide-based active layer, and a p-type semiconductor layer is etched to be formed on the n-type zinc sulfide semiconductor layer and the exposed p-type semiconductor layer in a state where a portion of the p-type semiconductor layer is exposed. Zinc sulfide light emitting device further comprising an electrode. 청구항 7에 있어서, The method according to claim 7, 상기 포러스 실리콘 기판과 상기 p형 반도체층 사이에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)계 버퍼층을 더 포함하는 황화아연계 발광 소자.Sulfide zinc-based light-emitting device between the porous silicon substrate and the p-type semiconductor layer including a buffer layer based Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) more. 청구항 10에 있어서,The method according to claim 10, 상기 버퍼층과 상기 p형 반도체층 사이에 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x,y,x+y≤1)계 언도프트 반도체층을 더 포함하는 황화아연계 발광 소자.Sulfide zinc-based light-emitting device further comprises a buffer layer and the p-type semiconductor layer between the Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x, y, x + y≤1) type undoped conductive semiconductor layer. 청구항 7에 있어서, 상기 산화아연계 활성층은,The method according to claim 7, wherein the zinc oxide active layer, 일반식 ZnxMgyCd1 -x- yO(0≤x,y,x+y≤1)으로 표현되는 2 원 내지 4 원 화합물 반도체층의 양자우물층과 장벽층이 반복적으로 적층되어 형성된 다층막인 것을 특징으로 하는 황화아연계 발광 소자.A quantum well layer and a barrier layer of a binary to quaternary compound semiconductor layer represented by general formula Zn x Mg y Cd 1 -x- y O (0≤x, y, x + y≤1) are repeatedly stacked. Zinc sulfide light emitting device, characterized in that the multilayer film.
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