[논문]p-contact 저항에 따른 GaN기반 LED의 device-reliability 특성

박민정; 김진철; 김세민; 장선호; 박일규; 박시현; 조용; 장자순

p-contact 저항에 따른 GaN기반 LED의 device-reliability 특성
p-contact resistivity influence on device-reliability characteristics of GaN-based LEDs 원문보기

박민정 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 김진철 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 김세민 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 장선호 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 박일규 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 박시현 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 조용 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터) , 장자순 (영남대학교 & LED-IT 융합산업화센터)

We conducted bum-in test by current stress to evaluate acceleration reliability characteristics about p-resistivity influence of GaN-based light-emitting diodes. The LEDs used in this study are the polarization field-induced LED(PF-LED) having low p-resistivity and the highly resistive LED(HR-LED) having high p-resistivity. The result of high stress experiment shows that current crowding phenomenon is occurred from the center of between p-bonding pad and n-bonding pad to either electrodes. In addition, series resistance and optical power decrease dramatically. These results means that the resistance of between p-bonding pad and p-GaN affect reliability. That's why we need to consider the ohmic contact of p-bonding pad when design the high efficiency and high reliability LEDs.

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문제 정의

위하여 매우 중요하다. 본 연구에서는 지금까지 신뢰성 연구가 주로 p형 투명전극과 p-GaN 사이에서 이루어져왔던 것과는 달리, p-bonding pad와 직접 contact되어있는 p-GaN 기반 층과의 저항이 실제 소자 신뢰성에 미치는 영향을 조사하고 이에 관한 고장원인을 분석하고자 한다.

제안 방법

Sapphire(OOOl)기판 위에 MOCVD를 이용하여 n-GaN, MQW, p-GaN, p-InGaN/GaN 초격자층 순으로 성장된 Epi위에 ITO로 투명전극과 n형 전극으로 Cr/Au로 형성한 다음, PF.LED의 경우, ITO 전극위에 Cr/Ni/Au bonding 전극을 형성하고 HR・LED의 경우 Ti 전극을 p-GaN 계열증위에 바로 증착하여 p-bonding 전극을 형성하였다.

성능/효과

250m厶에서 시간에 따른 광출력을 조사한 결과, PF・LED의 경우 시간에 따른 광출력의 변화가 없었고, current crowding 현상이 관찰되지 않았으며, 더 높은 전류에서 실험해본 결과 일정시간 경과 후 current crowding아 p와 a전극의 중앙에서 시작되어 서서히 영역이 확대됨을 관찰하였다. 하지만 HR-LED2I 경우 주입 30초도 안되어 MTTF가 50% 이내로 Fail모드에 접어들었고 current crowding현상도 p・bonding 전극 주위에서 시작되어 n-bonding 전극 방향으로 확대됨을 관찰할 수 있었다.
15 Q 이었다. 이를 통해서 p-bonding 전극과 p형 질화물 사이에서의 전기적 contact 특성이 I-V 특성에 직접적인 영향을 주는 핵심 Factor임을 알 수 였다.
이번 실험을 통해 p-contact resistivity가 질화물 LED소자 신뢰성에 큰 영향을 미치는 每ctor임믈 알 수 있었다.
영역이 확대됨을 관찰하였다. 하지만 HR-LED2I 경우 주입 30초도 안되어 MTTF가 50% 이내로 Fail모드에 접어들었고 current crowding현상도 p・bonding 전극 주위에서 시작되어 n-bonding 전극 방향으로 확대됨을 관찰할 수 있었다. 이러한 경향은 질화물 LED에서 p-bonding 전극과 p형 반도체 사이에서의 저항성분에 의하여 LED의 구동에 심각한 영향을 줄 정도의 열이 발생하며, 이때 발생된 열이 degradation mechanism의 변화를 초래함을 알 수 있었다.

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