KR100843426B1 - 반도체 발광소자 - Google Patents

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KR100843426B1
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윤상호
이수열
백두고
최석범
장태성
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Abstract

반사층의 전체 반사율을 높여 소자 내로 진입한 빛을 보다 효율적으로 반사시키는 우수한 광추출효율을 갖는 반도체 발광소자가 제안된다. 본 발명에 따른 반도체 발광소자는 기판, 반사전극, 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층이 순차적으로 적층된다. 여기서, 반사전극은 기판상에 형성되어 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는 도전성 반사물질을 포함하는 제1반사층; 및 제1반사층상에 형성되어 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는 하나 또는 그 이상의 유전체부와, 제1도전형 반도체층 및 제1반사층을 전기적으로 연결하도록 도전성 충전재로 충전된 하나 또는 그 이상의 콘택홀을 포함하고, 발생한 빛의 파장보다 큰 두께를 갖는 제2반사층;을 포함한다.
반사전극, 유전체, 광파장

Description

반도체 발광소자{Light emitting device}
본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반사층의 전체 반사율을 높여 소자 내로 진입한 빛을 보다 효율적으로 반사시키는 우수한 광추출효율을 갖고, 유효발광면적을 유지하면서 반사층의 반사율을 높여 동작전압증가를 억제할 수 있는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 반도체 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 예를 들면, LED와 같이 다이오드를 이용하여 반도체를 접합한 형태로 전자/정공 재결합에 따른 에너지를 광으로 변환하여 방출하는 소자가 있다. 이러한 반도체 발광소자는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며, 적은 전력으로 원하는 파장의 빛을 발광하고, 수은과 같은 환경유해물질 방출을 억제할 수 있어서 에너지 절약 및 환경보호 측면을 고려하여 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 LED를 이용한 휴대 폰 키패드, 사이드 뷰어, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화, 높은 신뢰성을 갖는 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.
도1은 일반적인 반도체 발광소자(1)로서, 기판(10)상에 반사전극(20)이 형성된 반도체 발광소자(1)의 단면도이다.
반도체 발광소자(1)는 기판(10), 서로 다른 도전형의 반도체층인 제1도전형 반도체층(30), 제2도전형 반도체층(50) 및 이들 사이에서 광이 발생되는 활성층(40)을 포함한다. 또한, 기판(10)과 제1도전형 반도체층(30) 사이에는 반사전극(20)이 형성된다.
도1에 도시된 반도체 발광소자(1)는 활성층(40)으로부터 발생한 빛이 제2도전형 전극(60)을 향하여 추출되도록 설계되어있다. 그러나 제2도전형 반도체층(50), 제1도전형 반도체층(30) 및 활성층(40)에 전압이 인가되어 전류가 흐르면 활성층(40)의 소정 지점에서 빛은 전방향으로 발생하여 진행하게 된다.
그러므로 실제 발생한 빛이 모두 반도체 발광소자(1)의 외부로 추출되지 않고, 기판(10)을 향하여 진행하는 경우와 같이 바람직하지 않은 방향으로 진행하는 경우 반도체 발광소자(1) 내부에서 소실되어 추출되지 않는 경우가 발생한다. 이렇게 광추출방향과 반대방향으로 진행하여 기판(10)으로 향하는 빛을 다시 광추출방향으로 진행시키기 위하여 반사전극(20)을 구비하게 된다.
부도전성인 사파이어 기판을 이용한 수평 전극형 LED에 비해, 사파이어기판을 제거하고 발광소자의 반대편에 도전성 지지기판을 구비한 수직 전극형 LED는 전기저항 측면과 고전류 동작 시 발열 문제를 비롯한 신뢰성 문제에 있어 더 유리한 구조이다. 수직 전극형 LED의 효율을 향상시킴에 있어서는 표면에 난반사를 유도하는 면을 형성하여 빛의 추출 효율을 높이거나, 반사전극의 반사율을 높여 빛이 전극에 의해 흡수되는 것을 최소화하여야 한다.
그에 따라 반사전극(20)에는 가시광선(특히, 파란색)에 대해 반사율이 높으면서 전류의 원할한 흐름을 위하여 전기적 특성이 우수한 Ag 또는 Al을 주로 사용하고 있으나, 고효율의 LED를 만들기 위해서는 반사율을 더 높일 필요가 있다. 또한, 도1을 참조하면, 반사전극(20)에 반사율이 높은 Ag(21) 이외에 Ni(22)을 더 포함시키고 있는데, Ag(21)이 제1도전형 반도체층(30)과의 접착성이 부족하여 Ni(22)을 접착물질로서 사용한다. 그러나, Ni(22)을 반사전극(20)에 포함시키는 경우, Ni(22)이 활성층(40)으로부터 진행한 빛을 흡수하여 반사전극(20)의 반사율을 낮추는 문제가 발생한다.
도2는 도1에 도시된 반도체 발광소자의 반사전극에서의 입사광의 각도에 따른 반사율을 도시한 그래프이다. 도2에서는 청색LED에 구비된 반사전극을 이용하여 반사율이 측정되었다. 도1 및 도2를 참조하면, Ag(21)만을 사용한 경우에 반사율이 가장 높은 것을 알 수 있다. Ag(21)의 접착성 문제 때문에 Ni(22)을 첨가하는 경우, Ni(22)의 함량이 높아짐에 따라 점점 입사광의 각도에 따른 반사율이 낮아지는 경향을 나타내고 있다.
따라서, 보다 저비용으로 간단하게 반도체 발광소자의 광추출효율을 향상시킬 수 있는 방안이 요청되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 반사층의 전체 반사율을 높여 소자 내로 진입한 빛을 보다 효율적으로 반사시키는 우수한 광추출효율을 갖는 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 유효발광면적을 유지하면서 반사층의 반사율을 높여 동작전압증가를 억제할 수 있는 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 반도체 발광소자는 기판, 기판상에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층이 순차적으로 적층된 적층체, 및 기판 및 적층체 사이에 형성되어 활성층으로부터 발생한 빛을 반사하는 반사전극을 포함한다.
여기서, 반사전극은 기판상에 형성되어 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는 도전성 반사물질을 포함하는 제1반사층; 및 제1반사층상에 형성되어 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는 하나 또는 그 이상의 유전체부와, 제1도전형 반도체층 및 제1반사층을 전기적으로 연결하도록 도전성 충전재로 충전된 하나 또는 그 이상의 콘택홀을 포함하고, 발생한 빛의 파장보다 큰 두께를 갖는 제2반사층;을 포 함한다.
제1반사층은 빛을 반사시키도록 도전성 반사물질인 금속을 이용하는 것이 바람직한데, 비교적 반사율이 높은 Ag 또는 Al를 사용할 수 있다. 또한, 도전성 반사물질과 다른 층과의 접착성 향상을 위하여 표면의 일부영역 또는 전체영역에 접착성 도전물질인 Ni를 포함할 수 있다. Ni는 제1반사층의 반사율을 고려하여 적절한 수준으로서 제1반사층의 전체 중량을 기준으로 10 wt%가 포함될 수 있다.
제2반사층에 포함되는 유전체부의 두께는 활성층으로부터 발생한 빛의 파장과 같거나 클 수 있으나, 2㎛ 또는 그 미만인 것이 바람직하다. 유전체부의 굴절률은 제2도전형 반도체층의 굴절률보다 작아서, 진행하는 빛을 반사시킬 수 있어야 한다. 유전체부는 그 굴절률이 제2도전형 반도체층의 굴절률보다 작은 SiO2 및 SiN 중 어느 하나일 수 있다.
유전체부 또는 복수개의 유전체부 중 어느 하나는 기판을 향하여 수직하향으로 제2도전형 반도체층상에 위치하는 제2도전형 전극과 대응되는 제2반사층상의 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 그리고, 유전체부 중 어느 하나의 면적은 제2도전형 전극의 면적과 동일하거나 큰 것이 바람직하다.
콘택홀에 충전된 도전성 충전재는 제1전극층의 도전성 반사물질과 동일할 수 있다.
반도체 발광소자는 수직형 반도체 발광소자일 수 있는데, 그에 따라 기판은 Ni, Cu 및 Si 중 어느 하나를 포함하는 도전성 기판일 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자는 빛의 파장과 동일하거나 더 큰 두께로 유전체층을 형성하여 금속반사층과 함께 반사전극으로 사용하여 반사층의 전체 반사율을 높여, 소자 내로 진입한 빛을 보다 효율적으로 반사시킬 수 있어 우수한 광추출효율을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 발광소자는 유효발광면적을 유지하면서 반사층의 반사율을 높여 동작전압증가를 억제할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것 이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 발광소자(100)의 단면도이다. 본 도면에서, 반도체 발광소자(100)는 기판(110), 기판(110)상에 제1도전형 반도체층(130), 활성층(140) 및 제2도전형 반도체층(150)이 순차적으로 적층된 적층체(130, 140, 150), 및 기판(110) 및 적층체(130, 140, 150)사이에 형성되어 활성층(140)으로부터 발생한 빛을 반사하는 반사전극(120, 170)을 포함한다.
기판(110)은 적층체(130, 140, 150)를 성장시키기 위한 성장기판이거나 또는 적층체(130, 140, 150)를 지지하기 위한 지지기판일 수 있다. 기판(110)은 사파이어 또는 스피넬(MgAl2O4)과 같은 부도전성 기판, 또는 SiC, Si, ZnO, GaAs, GaN, 및 금속기판과 같은 도전성 기판 등을 이용할 수 있다. 이 중, 수직형 반도체 발광소자의 경우에는 Ni, Cu 또는 Si 기판과 같은 도전성 기판을 이용한다.
기판(110)상에는 제1도전형 반도체층(130), 활성층(140) 및 제2도전형 반도체층(150)이 순차적으로 적층되어 적층체(130, 140, 150)를 형성한다. 각각의 반도체층(130, 150)은, 예를 들면, GaN계반도체, ZnO계반도체, GaAs계반도체, GaP계반도체, 및 GaAsP계반도체와 같은 반도체로 구성되어 각각 p형 반도체층 및 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 반도체층의 형성은 예를 들면, 분자선 에피택 시(Molecular beam epitaxy, MBE)방법을 이용하여 수행될 수 있다. 이외에도, 반도체층들은 III-V 족 반도체, II-VI 족 반도체, 및 Si로 구성된 군으로부터 적절히 선택되어 구현될 수 있다.
n형 반도체층의 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, 및 Sn 중 선택하여 사용할 수 있다. 한편, p형 반도체층의 불순물로는, Mg, Zn, 및 Be 중 선택하여 사용할 수 있다.
활성층(140)은 발광을 활성화시키는 층으로서, 제1도전형 반도체층(130) 및 제2도전형 반도체층(150)의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 이용하여 형성한다. 예를 들어 제1도전형 반도체층(130) 및 제2도전형 반도체층(150)이 GaN계 화합물 반도체인 경우, GaN계 화합물 반도체의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 InGaN계 화합물 반도체를 이용하여 활성층(140)을 형성할 수 있다. 이때, 활성층(140)의 특성상, 불순물은 도핑되지 않는 것이 바람직하며, 장벽의 높이나 우물층의 두께, 조성, 우물의 개수를 조정하여 파장이나 양자효율을 조절할 수 있다.
제2도전형 전극(160)은 제2도전형 반도체층(150)에 전류를 인가하기 위하여 외부전원과 전기적으로 연결하기 위한 전극이다. 제2도전형 전극(160)은 금속으로 구현될 수 있는데, 예를 들면, Pd 또는 Au로 구성될 수 있다. 제1도전형 반도체 층(130)를 위한 전극은 수평형의 경우, 제1도전형 반도체층(130)상에 형성될 수 있고, 수직형의 경우 도3에서와 같이 기판(110)을 통하여 외부전원과 전기적으로 연결될 수 있다.
반사전극(120)은 기판(110)상에 형성되어 활성층(140)으로부터 발생한 빛을 반사시키는 도전성 반사물질을 포함하는 제1반사층(120); 및 제1반사층(120)상에 형성되어 활성층(140)으로부터 발생한 빛을 반사시키는 하나 또는 그 이상의 유전체부(171)와, 제1도전형 반도체층(150) 및 제1반사층(120)을 전기적으로 연결하도록 도전성 충전재로 충전된 하나 또는 그 이상의 콘택홀(172)을 포함하는 제2반사층(170)을 포함한다. 제2반사층(170)은 발생한 빛의 파장보다 큰 두께(d)를 갖는다.
본 발명에서, 반사전극(120, 170)은 일반적으로 사용되는 금속반사층인 제1반사층(120) 및 유전체를 포함하는 제2반사층(170)을 포함한다. 제1반사층(120)은 기판(110)상에 형성되어 활성층(140)으로부터 발생한 빛을 반사시키도록 반사율이 높은 금속과 같은 도전성 반사물질을 포함한다. 이를 위하여 비교적 반사율이 높은 Ag 또는 Al를 사용할 수 있다.
제2반사층(170)은 하나 또는 그 이상의 유전체부(171) 및 하나 또는 그 이상의 콘택홀(172)을 포함한다. 유전체부(171)는 제1반사층(120)상에 형성되어 활성 층(140)으로부터 발생한 빛을 반사시키는 유전체를 포함하는 반사체이다. 따라서, 유전체부(171)의 굴절률은 제2반사층(170)상에 적층되는 제1도전형 반도체층(130)의 굴절률보다 작기 때문에 유전체부(171)는 빛을 반사한다. 유전체부는 그 굴절률이 제2도전형 반도체층의 굴절률보다 작은 유전체로서, 예를 들어, SiO2 또는 SiN과 같은 유전체일 수 있다.
콘택홀(172)은 제1도전형 반도체층(130) 및 제1반사층(120)을 전기적으로 연결하도록 도전성 충전재로 충전되어 있다. 유전체부(171)는 유전체이므로 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 통전을 위하여 전류의 흐름을 유도할 수 있는 영역이 제2반사층(170)에 필요하다. 콘택홀(172)은 유전체부(171)의 개수 및 필요 동작전압에 따라 적절한 수로 구현될 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 콘택홀(272)이 제1반사층(120)과 동일한 금속으로 구현된 반도체 발광소자(200)의 단면도이다. 기판(210), 제1도전형 반도체층(230), 활성층(240), 제2도전형 반도체층(250) 및 제2도전형 전극(260)은 도 1에서 설명한 것과 동일하므로 이하 그 설명은 생략하기로 한다.
도4에서, 반사전극(220, 270)은 도전성 반사물질(221)과 다른 층과의 접착성 향상을 위하여 표면의 일부영역 또는 전체영역에 접착성 도전물질(222)인 Ni를 포 함한다. Ni는 제1반사층(220)의 반사율 및 접착성을 고려하여 적절한 수준으로서 포함되는데, 제1반사층(220)의 전체 중량을 기준으로 10 wt%가 포함될 수 있다. 그 이하의 경우 접착성이 부족할 수 있고, 그 이상의 경우에는 원하는 반사율에 유의한 영향을 미칠 수 있다.
제2반사층(270)에는 3개의 유전체부(271)가 포함되는데, 각각의 유전체부(271) 사이에는 도전성 충전재가 충전된 콘택홀(272)이 형성되어 있다. 이러한 콘택홀(272)은 제1반사층(220)과 서로 다른 물질로 형성될 수 있으나, 도4에서와 같이 동일한 물질인 도전성 반사물질(221)을 이용하여 형성될 수 있다. 접착성 도전물질(222)은 도전성 반사물질(221) 및 유전체부(271) 계면에 형성되거나, 또는 콘택홀(272) 및 제1도전형 반도체층(230) 사이의 계면에 형성되어 접착성을 보완할 수 있다.
다시, 도3을 참조하면, 제2반사층(170)은 수직방향으로 입사하는 빛에 대해서는 빛의 보강간섭을 유도하여 제1반사층(120)의 빛흡수를 줄여 반사율을 높인다. 다만, 활성층(140)에서 발생한 빛은 반사전극(120, 170)에 수직방향으로 입사하는 것뿐만은 아니므로 수직입사광 이외의 빛에 대하여는 임계각 이상일 때 전반사를 유도한다.
수직입사광에 대하여는 보강간섭효과를 극대화하기 위하여 유전체부(171)의 두께는 파장의 1/4정도로 얇아야 한다. 그러나, 수직입사광이 아닌 빛에 대하여는 전반사를 유도하여야 하는데, 수직입사광에 대한 보강간섭효과를 높이기 위한 얇은 두께의 유전체부(171)의 경우, 임계각 이상의 특정각에서 플라즈몬과의 상호작용에 의해 빛의 강한 흡수가 있을 수 있다.
특히, 유전체에 입사하는 빛들 중, 평행한 편광의 빛이 모두 투과하는 부루스터 각(Brewster angle)에서 이러한 흡수가 강하게 발생한다. 유전체를 투과한 빛 또는 에버네슨트파(evanescent wave)는 유전체부(171) 아래의 제1반사층(120)인 금속층에 도달하게 되고, 금속층의 많은 전자들의 진동 양자(plasmon)와 광자(photon)이 결합하여 폴라리톤(polariton)의 형태로 금속에 흡수되는 것이다.
따라서, 이러한 문제점을 고려하여 유전체부(171)의 두께, 즉 제2반사층(170)의 두께(d)를 증가시키는 것이 바람직한데, 수직입사광 및 비수직입사광 모두를 고려하여 제2반사층(170)은 빛의 파장보다 큰 두께(d)를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 유전체부(171)의 두께를 증가시키면, 제1반사층(120)과의 거리가 멀어지므로 투과한 빛과 에버네슨트파(evanescent wave)의 흡수를 막을 수 있다. 즉, 활성층(140)에서 발생한 빛이 임계각보다 큰 각도로 입사할 경우에도 플라즈몬과의 상호작용을 최소화시킬 수 있다.
도5는 제2반사층의 두께별로 입사광의 각도에 따른 반사율을 도시한 그래프 이고, 도6는 제2반사층의 두께에 따른 반사전극의 반사율을 도시한 그래프이다. 이하, 도1, 도5 및 도6를 참조하여 설명하기로 한다.
도5에서 반도체 발광소자(100)가 청색 LED이고, 유전체부(171)는 SiO2로 하여 입사광의 각도에 따른 반사율을 측정하였다. 제2반사층(170), 즉 유전체부(171)의 두께가 각각 79nm, 236nm, 및 550nm인 경우의 반사율 그래프가 도시되어 있다. 먼저, 유전체부(171)의 두께가 79nm인 경우에는 임계각 이상에서 갑자기 반사율 저하를 나타내었다. 그러나, 유전체부(171)의 두께가 236nm인 경우에는 79nm의 경우에서와 같은 급격한 저하는 나타나지 않았다. 즉, 유전체부(171)의 두께가 두꺼워져 임계각 이상의 입사각에서 79nm보다 높은 반사율을 나타내었다.
유전체부(171)의 두께가 550nm로, 청색광의 파장보다 높은 경우, 임계각 이상의 입사각에서 안정적이고 높은 반사율을 나타내었다. 따라서, 유전체부(171)의 두께가 두꺼워질수록 임계각 이상의 입사각에서 바람직한 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다.
도6에서는 제2반사층(170) 즉, 유전체부(171)의 두께에 따른 반사율을 도시한 그래프가 나타나있다. 도6의 그래프는 유전체부(171)의 두께에 따른 반사율을 3차원상에서 적분하여 전체 반사율을 계산한 것이다. 계산 결과에 의하면 청색광의 파장에 해당하는 두께(약 500nm)에 가까워지면서 99%의 전체 반사율을 나타내는 것 을 알 수 있다.
따라서, 제2반사층에 포함되는 유전체부의 두께는 활성층으로부터 발생한 빛의 파장과 같거나 큰 것이 바람직하다. 다만, 2㎛ 또는 그 미만인 것이 바람직한데, 유전체부(171)의 두께가 2㎛를 초과하면 제1도전형 반도체층(130)과의 박리가 발생할 수 있기 때문이다.
도7a 내지 도7b는 제2반사층의 크기 및 위치에 따른 전류흐름 및 광추출을 나타낸 도면들이다. 기판(310, 410), 제1도전형 반도체층(330, 430), 활성층(340, 440), 제2도전형 반도체층(350, 450) 및 제2도전형 전극(360, 460)은 도 1에서 설명한 것과 동일하므로 이하 그 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자에서 유전체부 또는 복수개의 유전체부 중 어느 하나는 기판을 향하여 수직하향으로 제2도전형 전극과 대응되는 제2반사층상의 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 그리고, 유전체부 중 어느 하나의 면적은 제2도전형 전극의 면적과 동일하거나 큰 것이 바람직하다.
일반적으로 반도체 발광소자는 광추출면상에 가능한한 광추출에 불리한 영향을 미치는 물체가 없는 것이 바람직하다. 도7a를 참조하면, 제2도전형 전극(360)은 광추출면에 존재하여, 이에 의해 광추출효율은 불리한 영향을 받을 것이다. 도7a에 서 유전체부(371)는 제2도전형 전극(360)의 수직하향위치와 대응되는 영역에 위치하고 있다. 유전체부(371)는 전류가 통하지 않으므로 제2반사층(370)은 콘택홀(372)로 전류(341)가 흐른다. 따라서, 가능한한 유전체부(371)는 제2도전형 전극(360) 아래에 위치하여, 반사율은 증가시키면서 그 사이의 활성층(340)에서 발광하는 빛을 감소시키는 것이 효율적이다.
유전체부(371)에는 전류가 흐르지 않으므로, A 영역에서는 전류의 분산이 낮은 수준으로 진행될 것으로 예측되고, 가능한한 A 영역이 작아야 전류분산의 측면에서 유리한 효과를 얻을 수 있을 것이다.
그러나, 도7b에서는 유전체부(471)의 면적이 제2도전형 전극(460)에 비하여 작은 제2반사층(470)이 도시되어 있다. 이 경우에는 활성층(440)의 제2도전형 전극(460)의 수직하향영역에서 발광이 일어나게 되므로 발광된 광은 제2도전형 전극(460)에 가려져 다시 반도체 발광소자(400) 내부로 진행하게 된다. 따라서, 유전체부(471)의 면적이 작은 경우, 제2도전형 전극(460)의 수직하향영역에서 발광하여 광손실이 발생하므로 광추출효율에 불리한 영향을 받게 된다.
따라서, 유전체부(371) 중 제2도전형 전극(360) 수직하향 방향에 위치하는 것의 면적은 제2도전형 전극(360)의 면적과 거의 동일한 것이 바람직하다고 할 것이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도1은 일반적인 반도체 발광소자로서, 기판상에 반사전극이 형성된 반도체 발광소자의 단면도이다.
도2는 도1에 도시된 반도체 발광소자의 반사전극에서의 입사광의 각도에 따른 반사율을 도시한 그래프이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 발광소자의 단면도이다.
도5는 제2반사층의 두께별로 입사광의 각도에 따른 반사율을 도시한 그래프이다.
도6는 제2반사층의 두께에 따른 반사전극의 반사율을 도시한 그래프이다.
도7a 및 도7b는 제2반사층의 크기 및 위치에 따른 전류흐름 및 광추출을 나타낸 도면들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 반도체 발광소자 110 기판
120 제1반사층 130 제1도전형 반도체층
140 활성층 150 제2도전형 반도체층
160 제2도전형전극 170 제2반사층
171 유전체부 172 콘택홀
d 제2반사층의 두께

Claims (11)

  1. 기판, 상기 기판상에 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층이 순차적으로 적층된 적층체, 및 상기 기판 및 상기 적층체 사이에 형성되어 활성층으로부터 발생한 빛을 반사하는 반사전극을 포함하는 반도체 발광소자로서,
    상기 반사전극은 상기 기판상에 형성되어 상기 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는 도전성 반사물질을 포함하는 제1반사층; 및
    상기 제1반사층상에 형성되어 상기 활성층으로부터 발생한 빛을 반사시키는하나 또는 그 이상의 유전체부와, 상기 제1도전형 반도체층 및 상기 제1반사층을 전기적으로 연결하도록 도전성 충전재로 충전된 하나 또는 그 이상의 콘택홀을 포함하고, 상기 발생한 빛의 파장보다 큰 두께를 갖는 제2반사층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 반사물질은 Ag 또는 Al인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1반사층은 표면의 일부영역 또는 전체영역에 Ni를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Ni의 함량은 상기 제1반사층의 전체 중량을 기준으로 10 wt%인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체부의 두께는 2㎛ 또는 그 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전체부의 굴절률은 상기 제2도전형 반도체층의 굴절률보다 작은 것을특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체부는 SiO2 및 SiN 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2도전형 반도체층상에 제2도전형 전극을 더 포함하고,
    상기 유전체부 중 어느 하나는 상기 기판을 향하여 수직하향으로 상기 제2도 전형 전극과 대응되는 제2반사층상의 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유전체부 중 어느 하나의 면적은 상기 제2도전형 전극의 면적과 동일하거나 큰 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 콘택홀에 충전된 도전성 충전재는 상기 도전성 반사물질과 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 Ni, Cu 및 Si 중 어느 하나를 포함하는 도전성 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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