KR101513947B1 - Nitride semiconductor light emitting device and producing method of the same - Google Patents

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KR101513947B1
KR101513947B1 KR1020130132076A KR20130132076A KR101513947B1 KR 101513947 B1 KR101513947 B1 KR 101513947B1 KR 1020130132076 A KR1020130132076 A KR 1020130132076A KR 20130132076 A KR20130132076 A KR 20130132076A KR 101513947 B1 KR101513947 B1 KR 101513947B1
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김종규
이종원
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same. A reflection structure is formed in the bottom side of an exposure groove to penetrate a part of an n-type semiconductor layer. Thereby, light emitted to the side of an active layer is reflected upwards so that light extraction efficiency can be improved. For this, the nitride semiconductor light emitting device, in a nitride semiconductor light emitting device which includes an n-type semiconductor layer, an active layer, a p-type semiconductor layer which are successively stacked on a substrate, includes: an exposure groove which penetrates part of the p-type semiconductor layer, the active layer, and the n-type semiconductor layer to expose part of the n-type semiconductor layer; and a reflection structure which is formed in the lower side of the exposure groove and has a narrow upper part and a wide lower part to reflect light emitted from the exposure groove in the side of the active layer.

Description

질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND PRODUCING METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device,

본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, n형 반도체층의 일부를 관통하도록 형성된 노출홈의 저면에 반사구조체를 형성함에 따라 활성층의 측방으로 발광된 빛이 상방으로 반사되어 광추출효율을 높일 수 있는 질화물 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a nitride semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, To improve the light extraction efficiency and a method for manufacturing the same.

AlGaNInN 등과 같은 질화물 반도체는 직접 천이형의 에너지 구조를 가지며, Al, In, 및 Ga의 조합을 통하여 0.66eV(InN)에서 6.2eV(AlN)까지의 에너지 밴드갭을 조절할 수 있어서, 적외선 영역에서부터 자외선 영역까지 넓은 파장 영역을 갖는 발광 소자에 사용된다. The nitride semiconductor such as AlGaNInN has a direct transition type energy structure and can control the energy bandgap from 0.66 eV (InN) to 6.2 eV (AlN) through the combination of Al, In, and Ga, And is used for a light-emitting element having a wide wavelength region from the light-emitting region to the region.

질화물계 반도체의 대표적인 응용분야로 풀컬러 디스플레이, 교통 신호등, 일반조명 및 광통신 기기의 광원이 있으며, 자외선, 백색 발광 소자(light emitting diodes) 또는 레이저 다이오드(laser diode)의 형태로 적용된다. Typical applications of nitride-based semiconductors are full-color displays, traffic lights, general lighting, and light sources for optical communication equipment, and are applied in the form of ultraviolet light, white light emitting diodes, or laser diodes.

이러한 질화물계 발광 소자는 n형 및 p형 질화물 반도체층 사이에 위치한 다중양자우물 구조의 활성층을 포함하며, 상기 활성층 내의 양자우물층에서 전자와 정공이 재결합하는 원리로 빛을 생성한다. The nitride based light emitting device includes an active layer having a multiple quantum well structure located between n-type and p-type nitride semiconductor layers, and generates light by recombination of electrons and holes in the quantum well layer in the active layer.

도 1은 종래의 반도체 발광 소자를 설명하기 위한 단면도로서, 도 1을 참조하면, 상기 종래의 반도체 발광 소자는 기판(10), n형 반도체층(100), 활성층(200), 스페이서층(310), 정공주입층(320), 전자차단층(330), p형 반도체층(400), n형금속층(110), p형금속층(410), n-전극(120) 및 p-전극(420)을 포함하여 구성된다. 1, a conventional semiconductor light emitting device includes a substrate 10, an n-type semiconductor layer 100, an active layer 200, a spacer layer 310 The hole injection layer 320, the electron blocking layer 330, the p-type semiconductor layer 400, the n-type metal layer 110, the p-type metal layer 410, the n-electrode 120, ).

이러한 종래의 발광 소자는 n형 반도체층(100)과 p형 반도체층(400) 사이에 다중양자우물 구조의 활성층(200)을 포함하며 내부 양자 효율을 개선하고 있으며, 다중양자우물 구조 내의 InGaN 우물층의 In 함량 또는 AlGaN 우물층의 Al 함량을 조절하여 원하는 파장의 빛을 방출할 수 있다. Such a conventional light emitting device includes an active layer 200 having a multiple quantum well structure between the n-type semiconductor layer 100 and the p-type semiconductor layer 400 to improve the internal quantum efficiency, and the InGaN well The In content of the layer or the Al content of the AlGaN well layer can be controlled to emit light of a desired wavelength.

또한, 전자 차단층(330)이 p형 반도체층(400)과 활성층(200) 사이에 위치하여 전자의 오버플로우를 차단함으로써 발광 재결합율을 향상시킨다. In addition, the electron blocking layer 330 is positioned between the p-type semiconductor layer 400 and the active layer 200 to block the electron overflow, thereby improving the light emitting recombination ratio.

한편, 스페이서층(310)이 활성층(200) 상에 형성되어 전자차단층(330) 형성을 위한 버퍼층으로 사용된다. On the other hand, a spacer layer 310 is formed on the active layer 200 and used as a buffer layer for forming the electron blocking layer 330.

또한, p형 반도체층(400) 상의 투명전극층(410)에 P-전극(420)이 형성되어 전류가 p형 반도체층(400) 내에 균일하게 분산되도록 하고 있다. In addition, a P-electrode 420 is formed on the transparent electrode layer 410 on the p-type semiconductor layer 400 so that current is uniformly dispersed in the p-type semiconductor layer 400.

상술한 바와 같은 구조의 반도체 발광 소자에 전류가 인가되면, n형 반도체층(100)과 p형 반도체층(400)으로부터 각각 전자와 정공이 제공되고, 전자와 정공이 활성층(200)에서 재결합되어 빛이 발생하게 된다. When current is applied to the semiconductor light emitting device having the above-described structure, electrons and holes are provided from the n-type semiconductor layer 100 and the p-type semiconductor layer 400, respectively, and electrons and holes are recombined in the active layer 200 Light is generated.

이때, 발생되는 빛의 추출효율을 높이기 위하여 p형 반도체층(400) 상단부는 건식 에칭 또는 습식 에칭 또는 리소그래피(lithography)를 통하여 거친 표면을 갖도록 하거나 특정한 구조체를 형성할 수 있다. At this time, the upper end of the p-type semiconductor layer 400 may have a rough surface or form a specific structure through dry etching, wet etching or lithography in order to increase extraction efficiency of generated light.

그러나, p형 반도체층(400)의 상단에 형성된 거친 표면 또는 구조체들은 표면 방향으로 발광하는 빛에 대한 광추출 향상에는 효과적이지만, 측면으로 발광하는 소자의 광추출 효율 향상에는 효과적이지 못한 문제점이 있었다. However, although the rough surface or the structures formed on the top of the p-type semiconductor layer 400 is effective for improving the light extraction for the light emitting in the surface direction, it is not effective for improving the light extraction efficiency of the light emitting element on the side .

예를 들어, (0001)면의 방향으로 성장된 심자외선 발광소자, 즉, Al 조성이 큰 질화물반도체 기반 발광소자의 경우 측면 발광이 강한 비등방성 빛이 발생하기 때문에 종래의 표면 러프닝(roughening) 방식에 의한 광추출 향상이 미미한 문제점이 있었으며, 광추출효율 향상 및 외부양자효율의 향상을 위해서 종래와 다른 새로운 방법이 요구되었다. For example, in a deep ultraviolet light emitting device grown in the (0001) plane direction, that is, a nitride semiconductor based light emitting device having a large Al composition, anisotropic light having strong side emission is generated, and therefore conventional surface roughening, There has been a problem that the improvement of the light extraction by the method is insignificant. In order to improve the light extraction efficiency and the external quantum efficiency, a new method different from the conventional one is required.

등록특허 제10-0696194호(2007.03.12)Registration No. 10-0696194 (Mar. 12, 2007)

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, n형 반도체층의 일부를 관통하도록 형성된 노출홈의 저면에 반사구조체를 형성함에 따라 활성층의 측방으로 발광된 빛이 상방으로 반사되어 광추출효율을 높일 수 있는 질화물 반도체 발광소자 및 이의 제조방법를 제공함에 있다. In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the same, And to provide a nitride semiconductor light emitting device capable of enhancing extraction efficiency and a manufacturing method thereof.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 질화물 반도체 발광소자는, 기판상에 순차적으로 적층되는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 n형 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 p형 반도체층, 활성층 및 상기 n형 반도체층의 일부가 식각되어 형성된 노출홈; 및 상기 노출홈의 저면에서 구비되며, 상기 활성층의 측방에서 상기 노출홈으로 발광된 빛을 상방으로 반사하도록 상협하광(上狹下廣) 형상의 반사구조체;를 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a nitride semiconductor light emitting device including an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer sequentially stacked on a substrate, An exposed groove formed by etching a part of the p-type semiconductor layer, the active layer, and the n-type semiconductor layer so as to be partially exposed; And a reflective structure provided on a bottom surface of the exposed groove, the reflective structure being configured to reflect light emitted from the exposed groove to the upper side on the side of the active layer.

바람직하게, 상기 반사구조체는 접착층을 개재해서 상기 노출홈의 저면에 접착고정될 수 있다. Preferably, the reflective structure is adhered and fixed to the bottom surface of the exposure groove via an adhesive layer.

바람직하게, 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 구비될 수 있다. Preferably, at least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be provided on the surface of the reflective structure.

바람직하게, 상기 금속반사층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The metal reflective layer may include at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.

바람직하게, 상기 반사구조체는 상기 노출홈의 저면에 선택영역성장법에 의해 성장될 수 있다. Preferably, the reflective structure may be grown on the bottom surface of the exposure groove by a selective area growth method.

바람직하게, 상기 반사구조체는, 상기 노출홈의 저면에 유전체층을 형성하고, 상기 유전체층의 일부를 개구시킨 후 반도체층을 성장시키는 방법에 의해 성장될 수 있다. Preferably, the reflective structure may be grown by forming a dielectric layer on the bottom surface of the exposed groove, opening a part of the dielectric layer, and then growing the semiconductor layer.

바람직하게, 상기 노출홈 저면에 형성되는 유전체층은 SiO2, SiOx, SiN, SiNx, Al2O3, GaO 중 적어도 어느 하나로 이뤄질 수 있다. Preferably, the dielectric layer formed on the bottom surface of the exposed groove may be made of at least one of SiO 2 , SiO x, SiN, SiN x, Al 2 O 3 , and GaO.

바람직하게, 상기 유전체층의 개구 형상은 스트립 형상, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상, 링 형상 중 적어도 어느 하나의 형상이 개별 또는 열을 이루어 형성될 수 있다. Preferably, the opening shape of the dielectric layer may be formed in a shape of at least one of a strip shape, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, and a ring shape individually or in a row.

바람직하게, 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 구비될 수 있다. Preferably, at least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be provided on the surface of the reflective structure.

바람직하게, 상기 금속반사층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The metal reflective layer may include at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.

바람직하게, 상기 금속반사층이 상기 n형 반도체층의 상면에 구비된 n형금속층과 전기적으로 연결될 수 있다. Preferably, the metal reflection layer may be electrically connected to the n-type metal layer provided on the n-type semiconductor layer.

바람직하게, 상기 노출홈은 복수로 구성되되, 복수의 노출홈은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체는 각 노출홈의 길이방향을 따라 선형 또는 섬형의 형태로 구비될 수 있다. Preferably, the plurality of exposure grooves are formed in a strip shape extending from each other by a predetermined length, and the reflective structure is formed in a linear or island shape along the longitudinal direction of each of the exposure grooves. .

바람직하게, 상기 노출홈은 적어도 하나의 메인 노출홈과 상기 메인 노출홈에서 연장된 복수의 서브 노출홈을 포함하여 구성되되, 상기 복수의 서브 노출홈은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체는 상기 메인 노출홈과 서브 노출홈 중 적어도 어느 하나의 홈의 길이방향을 따라 구비될 수 있다. Preferably, the exposure groove includes at least one main exposure groove and a plurality of subexposure grooves extending from the main exposure groove, wherein the plurality of subexposure grooves extend in a predetermined length to form mutually spaced stripe patterns And the reflective structure may be formed along the longitudinal direction of at least one of the main exposure groove and the sub exposure groove.

바람직하게, 상기 노출홈은 복수로 구성되되, 복수의 노출홈은 각각 환형의 형상으로 형성되어 상호 이격되도록 구성되며, 상기 반사구조체는 각 노출홈의 중심부에 구비될 수 있다. Preferably, the plurality of exposure grooves are formed in an annular shape and are spaced apart from each other, and the reflective structure may be provided at the center of each of the exposure grooves.

바람직하게, 상기 노출홈은 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성의 라인형 노출홈 및 환형 형상으로 형성된 환형 노출홈을 포함하여 구성되되, 상기 반사구조체는 상기 라인형 노출홈의 길이방향을 따라 구비됨과 함께 상기 환형 노출홈의 중심부에 구비될 수 있다. Preferably, the exposure grooves include elongated line-shaped exposed grooves formed in mutually spaced stripes, and annular exposed grooves formed in an annular shape, wherein the reflective structure is formed along the longitudinal direction of the line- And may be provided at the center of the annular exposure groove.

바람직하게, 상기 반사구조체는 n형 도핑된 반도체층일 수 있다. Preferably, the reflective structure may be an n-type doped semiconductor layer.

바람직하게, 상기 반사구조체의 표면에 구조체용 n형 전극이 적층되고, 상기 구조체용 n형 전극의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 증착될 수 있다. Preferably, an n-type electrode for a structure is laminated on the surface of the reflective structure, and at least one layer of a metal reflective layer, an omni-directional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be deposited on the surface of the n-type electrode for the structure .

바람직하게, 상기 금속반사층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The metal reflective layer may include at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.

바람직하게, 상기 구조체용 n형 전극이 상기 n형 반도체층의 상면에 구비된 n형금속층과 전기적으로 연결될 수 있다. Preferably, the n-type electrode for the structure may be electrically connected to the n-type metal layer provided on the n-type semiconductor layer.

바람직하게, 상기 p형 반도체층과 상기 활성층의 사이에는 전자 차단층이 구비될 수 있다. Preferably, an electron blocking layer may be provided between the p-type semiconductor layer and the active layer.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은, (a) 기판상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계; (b) 상기 n형 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 p형 반도체층, 활성층 및 상기 n형 반도체층의 일부를 식각하여 노출홈을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 활성층의 측방에서 상기 노출홈으로 발광된 빛을 상방으로 반사하도록 상기 노출홈의 저면에 상협하광(上狹下廣) 형상의 반사구조체를 형성하는 단계;를 포함하여 구성된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device, including: (a) sequentially laminating an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a substrate; (b) etching the part of the p-type semiconductor layer, the active layer and the n-type semiconductor layer to expose a part of the n-type semiconductor layer to form an exposure groove; And (c) forming a reflecting structure on the bottom surface of the exposed groove so as to reflect light emitted from the exposed groove to the upper side of the active layer.

바람직하게, 상기 (c) 단계에서, 상기 반사구조체는 접착층을 개재해서 상기 노출홈의 저면에 접착고정하거나 상기 노출홈의 저면에 선택영역성장법에 의해 성장시킴에 따라 형성될 수 있다. Preferably, in the step (c), the reflective structure is adhesively fixed to the bottom surface of the exposed groove through an adhesive layer, or may be formed on the bottom surface of the exposed groove by selective growth growing method.

바람직하게, 상기 반사구조체를 상기 노출홈의 저면에 접착고정하기 이전에 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성할 수 있다. Preferably, at least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be formed on the surface of the reflective structure before adhering and fixing the reflective structure to the bottom of the exposure groove.

바람직하게, 상기 (c) 단계 이전에, (pc1) 상기 노출된 n형 반도체층의 상면 일부에 n형금속층을 형성하는 단계; (pc2) 상기 p형 반도체층의 상면에 p형금속층을 형성하는 단계; (pc3) 상기 n형금속층의 상면에 n형 전극을 형성하고, 상기 p형금속층의 상면에 p형 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하며, 상기 (pc1)단계, (pc2)단계, (pc3)단계 중 어느 하나의 단계 이후에 접착층을 개재해서 상기 반사구조체를 상기 노출홈의 저면에 접착고정할 수 있다. Preferably, before step (c), (pc1) forming an n-type metal layer on a part of the upper surface of the exposed n-type semiconductor layer; (pc2) forming a p-type metal layer on an upper surface of the p-type semiconductor layer; (pc3) forming an n-type electrode on an upper surface of the n-type metal layer, and forming a p-type electrode on an upper surface of the p-type metal layer, wherein the (pc1) The reflective structure may be adhesively fixed to the bottom surface of the exposure groove through the adhesive layer.

바람직하게, 상기 (c) 단계 이후에, (d) 상기 노출된 n형 반도체층의 상면 일부에 n형금속층을 형성하는 단계; (e) 상기 p형 반도체층의 상면에 p형금속층을 형성하는 단계; (f) 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성하는 단계; (g) 상기 n형금속층의 상면에 n형 전극을 형성하고, 상기 p형금속층의 상면에 p형 전극을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. Preferably, after the step (c), (d) forming an n-type metal layer on a part of the upper surface of the exposed n-type semiconductor layer; (e) forming a p-type metal layer on the p-type semiconductor layer; (f) forming at least one layer of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer on a surface of the reflective structure; (g) forming an n-type electrode on the upper surface of the n-type metal layer and forming a p-type electrode on the upper surface of the p-type metal layer.

바람직하게, 상기 (d) 단계에서, 상기 n형금속층과 동일한 재질로 상기 반사구조체의 표면에 구조체용 n형 전극을 상기 n형금속층과 함께 형성하고, 상기 (f) 단계에서, 상기 구조체용 n형 전극의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성할 수 있다. Preferably, in the step (d), an n-type electrode for a structure is formed on the surface of the reflective structure with the same material as the n-type metal layer together with the n-type metal layer. In the step (f) At least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be formed on the surface of the electrode.

바람직하게, 상기 (f) 단계가 (g) 단계 이후에 실시될 수 있다. Preferably, step (f) may be performed after step (g).

상술한 바와 같은 본 발명은, n형 반도체층의 일부를 관통하도록 형성된 노출홈의 저면에 반사구조체를 형성함에 따라 활성층의 측방으로 발광된 빛이 상방으로 반사되어 광추출효율을 높일 수 있는 이점이 있다. The present invention as described above has an advantage in that the light emitted laterally of the active layer is reflected upward to increase the light extraction efficiency as the reflective structure is formed on the bottom surface of the exposed groove formed to penetrate a part of the n- have.

또한, 상기 반사구조체를 별도로 제작하여 상기 노출홈에 접착고정하거나 상기 노출홈의 저면에서 재성장하여 형성시키는 바와 같이 다양한 방법으로 제작할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the reflective structure can be manufactured by various methods such as separately fabricating the reflective structure, adhering it to the exposure groove, or regrowing the bottom of the exposure groove.

또한, 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 구비하여 광추출효율을 더욱 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. Also, at least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be provided on the surface of the reflective structure to further improve light extraction efficiency.

또한, 상기 금속반사층이 상기 n형 반도체층의 상면에 구비된 n형금속층과 전기적으로 연결되도록 구성하여 발광효율 및 전기적 특성이 향상되는 이점이 있다. In addition, the metal reflective layer is electrically connected to the n-type metal layer provided on the upper surface of the n-type semiconductor layer, thereby improving luminous efficiency and electrical characteristics.

또한, 상기 노출홈의 경로를 다양하게 형성하고, 상기 노출홈의 경로에 따라 반사구조체를 형성함에 따라 다양한 발광패턴을 형성할 수 있다는 이점이 있다. In addition, it is advantageous that various light emitting patterns can be formed by variously forming the paths of the exposure grooves and forming the reflective structure along the path of the exposure grooves.

또한, 상기 반사구조체를 n형 도핑된 반도체층으로 구성함에 따라 전기적 특성 및 광변환효율이 향상되는 이점이 있다. In addition, since the reflective structure is formed of the n-type doped semiconductor layer, the electrical characteristics and the light conversion efficiency are improved.

또한, p형 반도체층과 활성층의 사이에 전자 차단층이 구비되어 광추출효율을 더욱 높일 수 있는 이점이 있다. In addition, an electron blocking layer is provided between the p-type semiconductor layer and the active layer, so that the light extraction efficiency can be further increased.

도 1은 종래의 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 3차원 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제작과정을 보여주는 사진이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
2 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a three-dimensional cross-sectional shape of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing a manufacturing process of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.The present invention may be embodied in many other forms without departing from its spirit or essential characteristics. Accordingly, the embodiments of the present invention are to be considered in all respects as merely illustrative and not restrictive.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, .

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, components, or combinations of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 순차적으로 적층되는 n형 반도체층(100), 활성층(200), p형 반도체층(400)을 포함하는 질화물 반도체 발광소자이며, 활성층(200)과 p형 반도체층(400)의 사이에는 스페이서층(310), 정공주입층(320), 전자차단층(330)이 더욱 구비될 수 있다. 2, the nitride semiconductor light emitting device according to one embodiment of the present invention includes an n-type semiconductor layer 100, an active layer 200, and a p-type semiconductor layer 400, and a spacer layer 310, a hole injection layer 320, and an electron blocking layer 330 may be further disposed between the active layer 200 and the p-type semiconductor layer 400. The nitride semiconductor light- have.

한편, 본 실시예의 질화물 반도체 발광소자는, 상기 n형 반도체층(100)의 일부가 노출되도록 상기 p형 반도체층(400), 활성층(200) 및 상기 n형 반도체층(100)의 일부를 관통하는 노출홈(H)이 형성된다. In the nitride semiconductor light emitting device of the present embodiment, the p-type semiconductor layer 400, the active layer 200, and a part of the n-type semiconductor layer 100 are partially penetrated to expose a part of the n-type semiconductor layer 100 An exposed groove H is formed.

한편, 질화물 반도체 발광소자에 스페이서층(310), 정공주입층(320), 전자차단층(330)이 구비된 경우에는, 상기 노출홈(H)은 상기 전자차단층(330), 정공주입층(320), 스페이서(310)도 함께 관통하도록 형성된다. When the spacer layer 310, the hole injection layer 320 and the electron blocking layer 330 are provided in the nitride semiconductor light emitting device, the exposure groove H may be formed in the electron blocking layer 330, The spacer 320, and the spacer 310 are formed to penetrate therethrough.

상기 노출홈(H)의 저면, 즉, 상기 n형 반도체층(100)의 노출면에는 상기 활성층(200)의 측방에서 상기 노출홈(H)을 향하여 발광된 빛을 상방으로 반사하기 위한 반사구조체(500)가 구비된다. A reflective structure for reflecting light emitted upward from the side of the active layer 200 toward the exposure groove H is formed on the bottom of the exposed groove H, that is, on the exposed surface of the n- (500).

상기 반사구조체(500)는 상협하광(上狹下廣)의 형상으로 형성되며, 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부가 첨예하도록 단면이 삼각형인 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(200)의 측방에서 상기 노출홈(H)으로 발광된 빛을 상방으로 반사할 수만 있다면 사다리꼴형, 타원형 등 다양한 단면형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 2 and 3, the reflective structure 500 may be formed in a triangular shape in cross section so as to have a sharp top, for example, And may have various cross-sectional shapes such as a trapezoidal shape and an elliptical shape as long as it can reflect light emitted upward from the side of the active layer 200 toward the exposure groove H. [

한편, 상기 반사구조체(500)의 표면에는 반사금속층(510) 또는 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층이 증착될 수 있으며, 본 실시예에서는 반사금속층(510)이 형성된 경우를 예시하여 설명하도록 한다. Meanwhile, a reflective metal layer 510, a forward reflective layer, and a distributed Bragg reflection layer may be deposited on the surface of the reflective structure 500. In this embodiment, a reflective metal layer 510 is formed as an example .

상기 반사금속층(510), 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 등과 같이 상기 반사구조체(500)의 표면에 형성되는 층은, 상기 활성층(200)의 측방에서 상기 노출홈(H)을 향하여 발광된 빛의 반사율을 높여 광추출효율을 더욱 향상시키도록 기능한다. The layer formed on the surface of the reflective structure 500, such as the reflective metal layer 510, the front reflector layer, the distributed Bragg reflection layer, and the like, is emitted from the side of the active layer 200 toward the exposure groove H And functions to improve the light extraction efficiency by increasing the reflectance of light.

예를 들어, 상기 반사금속층(510)은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the reflective metal layer 510 may include at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, no.

한편, 상기 전방향 반사기층은 낮은 굴절률의 물질과 반사도가 높은 금속 층을 포함하여 구성될 수 있다. 낮은 굴절률의 물질은 다공성의 나노구조체를 지닐 수 있다. 반사도가 높은 금속층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the omnidirectional reflector layer may include a low refractive index material and a highly reflective metal layer. Materials with low refractive index can have porous nanostructures. The metal layer having high reflectivity may include at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.

한편, 상기 분포 브래그 반사계층은 굴절률이 서로 다른 두 물질층의 반복적인 층상 구조를 포함 할 수 있으며, 각 층의 두께는 반도체 발광 소자의 발광 파장의 1/4배 근처로 형성 될 수 있다.Meanwhile, the distributed Bragg reflection layer may include a repeated layered structure of two material layers having different refractive indexes, and the thickness of each layer may be about a quarter of the wavelength of the light emitted from the semiconductor light emitting device.

한편, 상술한 바와 같은 반사구조체(500)는 반도체 소자와 별도로 제작된 후 접착층(미도시)을 통해 상기 노출홈(H)의 저면인 n형 반도체층(100)의 노출면에 접착식으로 고정되거나 상기 노출홈(H)의 저면인 n형 반도체층(100)의 노출면에 선택영역성장법에 의해 성장됨에 따라 구성될 수 있다. The reflective structure 500 may be formed separately from the semiconductor device and may be adhesively fixed to the exposed surface of the n-type semiconductor layer 100 which is the bottom surface of the exposure groove H through an adhesive layer (not shown) Type semiconductor layer 100 is grown on the exposed surface of the n-type semiconductor layer 100, which is the bottom surface of the exposed groove H, by a selective region growing method.

구체적으로, 상기 반사구조체는, 상기 노출홈의 저면에 유전체층을 형성하고, 상기 유전체층의 일부를 개구시킨 후 반도체층을 성장시키는 선택영역성장법에 의해 성장될 수 있으며, 상기 노출홈 저면에 형성되는 유전체층은 SiO2, SiOx, SiN, SiNx, Al2O3, GaO 중 적어도 어느 하나로 이뤄질 수 있다. Specifically, the reflective structure may be grown by a selective area growth method in which a dielectric layer is formed on the bottom surface of the exposed groove, a part of the dielectric layer is opened, and then a semiconductor layer is grown. The dielectric layer may be made of at least one of SiO 2 , SiO x, SiN, SiN x, Al 2 O 3 , and GaO.

또한, 상기 유전체층의 개구 형상은 스트립 형상, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상, 링 형상 중 적어도 어느 하나의 형상이 개별 또는 열을 이루어 형성될 수 있으며, 상술한 형상 이외에도 다양한 형상이 적용될 수 있음을 배제하지 않는다. The opening shape of the dielectric layer may be formed in a shape of at least one of a strip shape, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, and a ring shape individually or in a row, and various shapes other than the above- Do not exclude.

한편, 접찹층을 개재해서 상기 반사구조체(500)를 접착고정하는 경우에는 메탈을 이용한 접착이나 수지를 이용한 접착 등과 같의 공지의 다양한 접착방식으로 접합하여 고정할 수 있다. On the other hand, when the reflective structure 500 is bonded and fixed via the adhesive layer, it can be bonded and fixed by various known bonding methods such as adhesion using a metal or adhesion using a resin.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노출홈(H)은 복수로 구성될 수 있으며, 복수의 노출홈(H)은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체(500)는 각 노출홈(H)의 길이방향을 따라 구비될 수 있다. 3, the exposure grooves H may have a plurality of exposed grooves H, and the plurality of exposure grooves H may be formed in a striped shape extending from a predetermined length and spaced apart from each other, (500) may be provided along the longitudinal direction of each exposure groove (H).

이때, 반사구조체(500)는 각 노출홈(H)의 길이방향을 따라 선형 또는 섬형의 형태로 구비될 수 있으며, 구체적으로, 상기 반사구조체는 상기 노출홈(H)의 길이방향과 대응하는 선의 형태로 구비되거나, 다각형상 또는 환형의 하면을 갖는 상협하광(上狹下廣) 형상인 섬형(예를 들어, 하면이 사각이고 상부 일부가 절단(truncated)된 피라미드, 하면이 육각이고 상부 일부가 절단(truncated)된 피라미드, 상부로 향할수록 폭이 좁아지는 사다리꼴)으로 구비될 수 있다. At this time, the reflective structure 500 may be provided in a linear or island shape along the longitudinal direction of each of the exposure grooves H. Specifically, the reflective structure 500 may have a line shape corresponding to the longitudinal direction of the exposure groove H (For example, a pyramid whose lower surface is rectangular and whose upper part is truncated, lower surface is hexagonal, and upper part is upper surface) A truncated pyramid, and a trapezoid with a narrower width toward the top).

특히, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 노출홈(H)은 적어도 하나의 메인 노출홈(H1)과 상기 메인 노출홈(H1)에서 연장된 복수의 서브 노출홈(H2)을 포함하여 구성되되, 상기 복수의 서브 노출홈(H2)은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체(500)는 상기 메인 노출홈(H1)과 서브 노출홈(H2) 중 적어도 어느 하나의 홈의 길이방향을 따라 구비될 수 있으며, 도 4 및 도 5에서는 서브 노출홈(H2)에만 반사구조체(500)가 구비된 경우에 대해 도시하였다. 4 and 5, the exposure groove H includes at least one main exposure groove H1 and a plurality of sub exposure grooves H2 extending from the main exposure groove H1 The sub-exposure grooves H2 and the sub-exposure grooves H2 are formed to extend in a predetermined length and are spaced apart from each other. The reflective structure 500 includes the main exposure groove H1 and the sub exposure groove H2, 4 and 5 illustrate the case where the reflective structure 500 is provided only in the sub-exposure groove H2.

한편, 도 3 내지 도 5에는 상기 노출홈(H)이 직선인 형태에 대해 도시하였지만, 상기 노출홈은 곡선의 형태로도 형성될 수 있으며, 예를 들어, 구불구불하게 절곡된 형태, C자형태로 절곡된 형태 등 다양한 곡선의 형태로도 형성될 수 있음은 물론이다. 3 to 5, the exposed grooves H may be formed in a curved shape. For example, the exposed grooves may be bent in a serpentine shape, And may be formed in various curved shapes such as a curved shape.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 노출홈(H)은 각각 환형의 형상으로 형성되어 상호 이격되도록 복수로 구성될 수 있으며, 상기 반사구조체(500)는 각 노출홈(H)의 중심부에 구비될 수 있다. Although not shown in the drawings, the exposure grooves H may be formed in a plurality of annular shapes and spaced apart from each other. The reflective structure 500 may be provided at a central portion of each of the exposure grooves H .

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 노출홈(H)은 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성의 라인형 노출홈(H3) 및 환형 형상으로 형성된 환형 노출홈(H4)을 포함하여 구성되되, 상기 반사구조체(500)는 상기 라인형 노출홈(H3)의 길이방향을 따라 구비됨과 함께 상기 환형 노출홈(H4)의 중심부에 구비될 수 있다. 6, the exposed grooves H include line-shaped exposed grooves H3 formed in mutually spaced stripes, and annular-shaped exposed grooves H4 formed in an annular shape, The reflective structure 500 may be provided along the longitudinal direction of the line-shaped exposure groove H3 and at the center of the annular exposure groove H4.

상술한 바와 같이, 상기 노출홈(H)은 반도체 발광소자의 평면상에서 다양한 배열과 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 이러한 노출홈(H)의 다양한 배열 및 형상에 대응하여 반사구조체(500)가 구비될 수 있다. 이처럼, 상기 노출홈(H)의 다양한 배열 및 형상에 따라 반사구조체(500)를 다양한 형태로 형성함에 따라 다양한 발광패턴의 구현이 가능하게 된다. As described above, the exposure grooves H may be formed to have various arrangements and shapes on the plane of the semiconductor light emitting device, and the reflective structures 500 may be provided corresponding to various arrangements and shapes of the exposure grooves H. . As the reflective structure 500 is formed in various shapes according to various arrangements and shapes of the exposure grooves H, various light emission patterns can be realized.

예를 들어, 상기 노출홈을 라인형으로 형성되고, 상기 반사구조체가 하면이 사각이 피라미드, 하면이 육각인 피라미드, 하면이 사각이고 상부 일부가 절단(truncated)된 피라미드, 하면이 육각이고 상부 일부가 절단(truncated)된 피라미드, 상부로 향할수록 폭이 좁아지는 사다리꼴 중 적어도 어느 하나의 형상으로 형성되어 상기 라인형의 노출홈을 따라 배열되어 구성될 수도 있다. For example, the exposure grooves are formed in a line shape, and the reflective structure has a hexagonal pyramid having a square at a lower surface, a hexagonal lower surface, a pyramid having a lower surface and a truncated upper portion, A truncated pyramid, and a trapezoid with a narrow width toward the top, and may be arranged along the line-shaped exposure groove.

한편, 상기 반사구조체(500)는 n형 도핑된 반도체층으로 구성될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 n형 도핑된 반도체층으로 구성된 반사구조체(500)의 표면에 구조체용 n형 전극(520)이 적층되고, 상기 구조체용 n형 전극(520)의 표면에 반사금속층(510), 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 증착되도록 구성될 수 있다. 5, the reflective structure 500 may include an n-type doped semiconductor layer. On the surface of the reflective structure 500 formed of the n-type doped semiconductor layer, an n-type Electrodes 520 are stacked and a layer of at least one of a reflective metal layer 510, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is deposited on the surface of the n-type electrode 520 for the structure.

상기 구조체용 n형 전극(520)의 표면에 증착된 반사금속층(510)은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The reflective metal layer 510 deposited on the surface of the n-type electrode 520 for the structure includes at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, But is not limited thereto.

한편, 구조체용 n형 전극(520)은 n형금속층(110)과 동일한 재질의 금속층 일 수 있으며, 증착 공정을 동시에 진행할 수 있다. Meanwhile, the n-type electrode 520 for the structure may be a metal layer of the same material as the n-type metal layer 110, and the deposition process can be performed at the same time.

상술한 바와 같이, 상기 반사구조체(500)가 n형 도핑된 반도체층으로 구성되고, 이러한 반사구조체(500)의 표면에 구조체용 n형 전극(520)이 적층되도록 구성된 경우에는 전기적 특성이 향상되고, 광변환 효율이 개선되어 광추출효율을 높일 수 있게 된다. As described above, when the reflective structure 500 is formed of an n-type doped semiconductor layer and the n-type electrode 520 for the structure is formed on the surface of the reflective structure 500, the electrical characteristics are improved , The light conversion efficiency is improved and the light extraction efficiency can be increased.

구체적으로, Al 조성이 높은 n형 반도체층(100)의 상부에 Al 조성이 상대적으로 낮은 n형 도핑된 반도체층으로 구성된 반사구조체(500)를 형성함에 따라 전기적 특성이 향상되고, 광변환 효율이 개선되어 광추출효율을 높일 수 있는 것이다. Specifically, the reflective structure 500 formed of the n-type doped semiconductor layer having a relatively low Al composition is formed on the n-type semiconductor layer 100 having a high Al composition, So that the light extraction efficiency can be improved.

한편, 상술한 바와 같이, 반사구조체(500), 구조체용 n형 전극(520), 반사금속층(510)이 순차적으로 형성된 구조에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구조체용 n형 전극(520)이 상기 n형 반도체층(100)의 상면에 구비된 n형금속층(110)과 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 전극의 면적이 전체적으로 늘어남에 따라 발광효율을 높일 수 있게 된다. 5, in the structure in which the reflective structure 500, the n-type electrode 520 for the structure, and the reflective metal layer 510 are sequentially formed as described above, the n-type electrode 520 for the structure Type semiconductor layer 100 may be electrically connected to the n-type metal layer 110 provided on the top surface of the n-type semiconductor layer 100. As a result, the area of the electrode is increased to increase the luminous efficiency.

한편, 상기에서는, 상기 반사구조체가 상기 노출홈(H)의 저면에 대응하는 위치에 구비되는 경우에 대해 설명하였지만, 상기 반사구조체는 n-전극(120)의 형성을 위해 메사 식각되는 부분에도 구비될 수도 있음은 물론이다. In the above description, the reflective structure is provided at a position corresponding to the bottom surface of the exposure groove H, but the reflective structure may also be provided on the mesa-etched portion for forming the n- Of course.

즉, 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 질화물 반도체 발광소자에서, n-전극(120)의 형성을 위해 노출되는 n형 반도체층의 노출면에도 반사구조체가 구비될 수 있으며, 이와 같은 구조로 반사구조체를 형성하는 경우에는 기존의 질화물 반도체 발광소자의 형상을 변경하지 않는 상태로 적용이 가능하다는 이점이 있다.
That is, in the nitride semiconductor light emitting device of the type shown in FIG. 2, the reflective structure may be provided on the exposed surface of the n-type semiconductor layer exposed for forming the n-electrode 120, There is an advantage that the nitride semiconductor light emitting device can be applied without changing the shape of the conventional nitride semiconductor light emitting device.

이하에서는, 상술한 바와 같이 구성된 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device constructed as described above will be described.

먼저, 기판상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계를 수행한다. First, a step of sequentially laminating an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a substrate is performed.

다음으로, 상기 n형 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 p형 반도체층, 활성층 및 상기 n형 반도체층의 일부를 식각하여 노출홈을 형성하는 단계를 수행한다.(도 7의 (a))Next, a step of etching the p-type semiconductor layer, the active layer and a part of the n-type semiconductor layer to form an exposure groove is performed to expose a part of the n-type semiconductor layer (FIG. 7A)

다음으로, 상기 활성층의 측방에서 상기 노출홈으로 발광된 빛을 상방으로 반사하도록 상기 노출홈의 저면에 상협하광(上狹下廣) 형상의 반사구조체를 형성하는 단계를 수행한다.(도 7의 (b))Next, a step of forming a vertically downward reflective structure on the bottom surface of the exposure groove to reflect the light emitted from the exposure groove at the side of the active layer upward (FIG. 7 (b))

상기 단계에서, 상기 반사구조체는 접착층을 개재해서 상기 노출홈의 저면에 접착고정하거나 상기 노출홈의 저면에 선택영역성장법에 의해 성장시킴에 따라 형성될 수 있다. In the above step, the reflective structure may be formed by adhering or fixing to the bottom surface of the exposure groove through an adhesive layer or by growing the selective exposure area on the bottom surface of the exposure groove.

다음으로, 상기 노출된 n형 반도체층의 상면 일부에 n형금속층을 형성하는 단계를 수행한다.(도 7의 (c))Next, a step of forming an n-type metal layer on a part of the upper surface of the exposed n-type semiconductor layer is performed (Fig. 7 (c)).

한편, 상기 단계에서, 상기 n형금속층과 동일한 재질로 상기 반사구조체의 표면에 구조체용 n형 전극을 상기 n형금속층과 함께 형성할 수 있다. Meanwhile, in the above step, an n-type electrode for a structure may be formed together with the n-type metal layer on the surface of the reflective structure with the same material as the n-type metal layer.

다음으로, 상기 p형 반도체층의 상면에 p형금속층을 형성하는 단계를 수행한다.(도 7의 (d))Next, a step of forming a p-type metal layer on the upper surface of the p-type semiconductor layer is performed (Fig. 7 (d)).

다음으로, 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성하는 단계를 수행한다.(도 7의 (e))Next, a step of forming at least one layer of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is performed on the surface of the reflective structure (Fig. 7 (e)).

한편, 상기 n형금속층과 동일한 재질로 상기 반사구조체의 표면에 구조체용 n형 전극을 상기 n형금속층과 함께 형성한 경우에, 상기 단계에서는, 상기 구조체용 n형 전극의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성할 수 있다. On the other hand, when an n-type electrode for a structure is formed on the surface of the reflective structure with the same material as the n-type metal layer together with the n-type metal layer, the metal reflective layer, A directional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be formed.

다음으로, 상기 n형금속층의 상면에 n형 전극을 형성하고, 상기 p형금속층의 상면에 p형 전극을 형성하는 단계를 수행한다.(도 7의 (f))
Next, an n-type electrode is formed on the top surface of the n-type metal layer and a p-type electrode is formed on the top surface of the p-type metal layer (FIG. 7 (f)).

상술한 바와 같이, 질화물 반도체 발광소자의 제조방법의 일예에 대해 설명하였지만, 반사구조체를 형성하는 단계 이후의 과정은 필요에 따라 적절하게 변경적용될 수도 있음은 물론이다. As described above, an example of the method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device has been described. However, it goes without saying that the process after the step of forming the reflective structure may be appropriately changed as needed.

예를 들어, 재성장을 통해 형성된 상기 반사구조체 상면에 반사금속층을 형성하는 과정은 n형 및 p형 전극 형성 후에 진행할 수 있다.For example, the process of forming the reflective metal layer on the upper surface of the reflective structure formed through regrowth may proceed after the formation of the n-type and p-type electrodes.

예를 들어, 접착층을 이용해 반사구조체를 접착고정할 때, 상기 반사구조체는 일부 n형 반도체가 식각에 의해 드러난 이후에는 공정과정에 상관없이 반도체 발광 소자에 접착고정될 수 있다. For example, when the reflective structure is adhered and fixed using an adhesive layer, the reflective structure may be adhesively fixed to the semiconductor light emitting device regardless of the process after some n-type semiconductor is exposed by etching.

예를 들어, 접착층을 이용해 반사구조체를 접착고정할 때, 반사금속층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층과 같은 층은 반사구조체를 반도체 발광소자에 접착고정하기 이전에 형성할 수도 있으며, 상기 반사금속층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층과 같은 층을 포함한 반사구조체는 일부 n형 반도체가 식각에 의해 드러난 이후에는 공정과정에 상관없이 반도체 발광 소자에 접착고정될 수 있다.
For example, when a reflective structure is adhered and fixed using an adhesive layer, a layer such as a reflective metal layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be formed before the reflective structure is adhered and fixed to the semiconductor light- A reflective structure including a layer such as a metal layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer may be adhesively fixed to the semiconductor light emitting device regardless of the process after some n-type semiconductor is exposed by etching.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many other obvious modifications can be made therein without departing from the scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention should be interpreted by the appended claims to cover many such variations.

10:기판
100:n형 반도체층
110:n형금속층
120:n형 전극
200:활성층
310:전자차단층
320:정공주입층
330:스페이서
400:p형 반도체층
410:p형금속층
420:P형 전극
500:반사구조체
510:반사금속층
520:구조체용 n형 전극
H:노출홈
10: substrate
100: n-type semiconductor layer
110: n-type metal layer
120: n-type electrode
200: active layer
310: electron blocking layer
320: Hole injection layer
330: Spacer
400: a p-type semiconductor layer
410: p-type metal layer
420: P-type electrode
500: reflective structure
510: reflective metal layer
520: n-type electrode for structure
H: Exposed groove

Claims (28)

기판상에 순차적으로 적층되는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 포함하는 질화물 반도체 발광소자에 있어서,
상기 n형 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 p형 반도체층, 활성층 및 상기 n형 반도체층의 일부가 식각되어 형성된 노출홈; 및
상기 노출홈의 저면에서 구비되며, 상기 활성층의 측방에서 상기 노출홈으로 발광된 빛을 상방으로 반사하도록 상협하광(上狹下廣) 형상의 반사구조체;를 포함하여 구성되며,
상기 반사구조체는 접착층을 개재해서 상기 노출홈의 저면에 접착고정되거나 상기 노출홈의 저면에 선택영역성장법에 의해 성장된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
1. A nitride semiconductor light emitting device comprising an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer which are sequentially stacked on a substrate,
An exposed groove formed by etching a part of the p-type semiconductor layer, the active layer, and the n-type semiconductor layer such that a part of the n-type semiconductor layer is exposed; And
And a reflective structure provided on a bottom surface of the exposed groove and adapted to reflect upward the light emitted from the exposed groove on the side of the active layer,
Wherein the reflective structure is adhered to the bottom surface of the exposed groove through an adhesive layer or grown on a bottom surface of the exposed groove by a selective area growth method.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein at least one layer of a metal reflective layer, a front reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is provided on a surface of the reflective structure.
제3항에 있어서,
상기 금속반사층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method of claim 3,
Wherein the metal reflective layer comprises at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반사구조체는,
상기 노출홈의 저면에 유전체층을 형성하고, 상기 유전체층의 일부를 개구시킨 후 반도체층을 성장시키는 방법에 의해 성장된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
The reflective structure may include:
Forming a dielectric layer on a bottom surface of the exposed groove, and opening a part of the dielectric layer to grow the semiconductor layer.
제6항에 있어서,
상기 노출홈 저면에 형성되는 유전체층은 SiO2, SiOx, SiN, SiNx, Al2O3, GaO 중 적어도 어느 하나로 이뤄진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.
The method according to claim 6,
Wherein the dielectric layer formed on the bottom surface of the exposed groove is made of at least one of SiO 2 , SiO x, SiN, SiN x, Al 2 O 3 , and GaO.
제6항에 있어서,
상기 유전체층의 개구 형상은
스트립 형상, 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상, 링 형상 중 적어도 어느 하나의 형상이 개별 또는 열을 이루어 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광 소자.
The method according to claim 6,
The opening shape of the dielectric layer
Wherein at least one of a strip shape, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, and a ring shape is formed individually or in rows.
제1항에 있어서,
상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein at least one layer of a metal reflective layer, a front reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is provided on a surface of the reflective structure.
제9항에 있어서,
상기 금속반사층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
10. The method of claim 9,
Wherein the metal reflective layer comprises at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.
제4항 또는 제10항에 있어서,
상기 금속반사층이 상기 n형 반도체층의 상면에 구비된 n형금속층과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
11. The method according to claim 4 or 10,
Wherein the metal reflective layer is electrically connected to an n-type metal layer provided on an upper surface of the n-type semiconductor layer.
제1항에 있어서,
상기 노출홈은 복수로 구성되되, 복수의 노출홈은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체는 각 노출홈의 길이방향을 따라 선형 또는 섬형의 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
The plurality of exposure grooves may be formed in a strip shape extending from a predetermined length and spaced apart from each other. The reflective structure may have a linear or island shape along the longitudinal direction of the exposure grooves Wherein the nitride semiconductor light emitting device is a nitride semiconductor light emitting device.
제1항에 있어서,
상기 노출홈은 적어도 하나의 메인 노출홈과 상기 메인 노출홈에서 연장된 복수의 서브 노출홈을 포함하여 구성되되, 상기 복수의 서브 노출홈은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체는 상기 메인 노출홈과 서브 노출홈 중 적어도 어느 하나의 홈의 길이방향을 따라 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
The exposure groove may include at least one main exposure groove and a plurality of subexposure grooves extending from the main exposure groove, wherein the plurality of subexposure grooves are formed to have a predetermined length and are spaced apart from each other Wherein the reflective structure is provided along a longitudinal direction of at least one of the main exposure groove and the sub exposure groove.
제1항에 있어서,
상기 노출홈은 복수로 구성되되, 복수의 노출홈은 각각 환형의 형상으로 형성되어 상호 이격되도록 구성되며, 상기 반사구조체는 각 노출홈의 중심부에 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of exposure grooves are formed in an annular shape and are spaced apart from each other, and the reflective structure is provided at a central portion of each of the exposure grooves.
제1항에 있어서,
상기 노출홈은 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성의 라인형 노출홈 및 환형 형상으로 형성된 환형 노출홈을 포함하여 구성되되, 상기 반사구조체는 상기 라인형 노출홈의 길이방향을 따라 구비됨과 함께 상기 환형 노출홈의 중심부에 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the reflective grooves are formed along the longitudinal direction of the line-shaped exposed grooves, and wherein the reflective grooves are formed along the longitudinal direction of the line-shaped exposed grooves, Wherein the light emitting element is provided at a central portion of the annular exposure groove.
제1항에 있어서,
상기 노출홈은 복수로 구성되되, 복수의 노출홈은 소정 길이로 연장형성되어 상호 이격된 줄무늬 형태로 형성되며, 상기 반사구조체는 각 노출홈의 길이방향을 따라 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of exposure grooves are formed in a strip shape extending from a predetermined length and spaced apart from each other, and the reflective structure is provided along a longitudinal direction of each of the exposure grooves. device.
제1항에 있어서,
상기 반사구조체는 n형 도핑된 반도체층인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
Wherein the reflective structure is an n-type doped semiconductor layer.
제17항에 있어서,
상기 반사구조체의 표면에 구조체용 n형 전극이 적층되고, 상기 구조체용 n형 전극의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층이 증착된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
18. The method of claim 17,
Wherein at least one of a metal reflective layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is deposited on the surface of the n-type electrode for the structure, the n-type electrode for the structure being laminated on the surface of the reflective structure, Semiconductor light emitting device.
제18항에 있어서,
상기 금속반사층은 Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti, Pt 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
19. The method of claim 18,
Wherein the metal reflective layer comprises at least one of Au, Ag, Al, Ni, Cu, Rh, Pd, Zn, Ru, La, Ti and Pt.
제18항에 있어서,
상기 구조체용 n형 전극이 상기 n형 반도체층의 상면에 구비된 n형금속층과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
19. The method of claim 18,
And the n-type electrode for the structure is electrically connected to the n-type metal layer provided on the top surface of the n-type semiconductor layer.
제1항에 있어서,
상기 p형 반도체층과 상기 활성층의 사이에는 전자 차단층이 구비된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
The method according to claim 1,
And an electron blocking layer is provided between the p-type semiconductor layer and the active layer.
(a) 기판상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층을 순차적으로 적층하는 단계;
(b) 상기 n형 반도체층의 일부가 노출되도록 상기 p형 반도체층, 활성층 및 상기 n형 반도체층의 일부를 식각하여 노출홈을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 활성층의 측방에서 상기 노출홈으로 발광된 빛을 상방으로 반사하도록 상기 노출홈의 저면에 상협하광(上狹下廣) 형상의 반사구조체를 형성하는 단계;를 포함하여 구성되며,
상기 (c) 단계에서,
상기 반사구조체는 접착층을 개재해서 상기 노출홈의 저면에 접착고정하거나 상기 노출홈의 저면에 선택영역성장법에 의해 성장시킴에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
(a) sequentially laminating an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer on a substrate;
(b) etching the part of the p-type semiconductor layer, the active layer and the n-type semiconductor layer to expose a part of the n-type semiconductor layer to form an exposure groove; And
(c) forming a reflection structure on the bottom surface of the exposure groove so as to reflect upward the light emitted from the exposure groove at the side of the active layer,
In the step (c)
Wherein the reflective structure is formed by adhering or fixing to the bottom surface of the exposure groove through an adhesive layer or by growing a selective area on the bottom surface of the exposure groove.
삭제delete 제22항에 있어서,
상기 반사구조체를 상기 노출홈의 저면에 접착고정하기 이전에 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
23. The method of claim 22,
Wherein at least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is formed on the surface of the reflective structure before adhering and fixing the reflective structure to the bottom of the exposed groove. ≪ / RTI >
제22항 또는 제24항에 있어서,
상기 (c) 단계 이전에,
(pc1) 상기 노출된 n형 반도체층의 상면 일부에 n형금속층을 형성하는 단계;
(pc2) 상기 p형 반도체층의 상면에 p형금속층을 형성하는 단계;
(pc3) 상기 n형금속층의 상면에 n형 전극을 형성하고, 상기 p형금속층의 상면에 p형 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하며,
상기 (pc1)단계, (pc2)단계, (pc3)단계 중 어느 하나의 단계 이후에 접착층을 개재해서 상기 반사구조체를 상기 노출홈의 저면에 접착고정하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
25. The method of claim 22 or 24,
Prior to step (c)
(pc1) forming an n-type metal layer on a part of the upper surface of the exposed n-type semiconductor layer;
(pc2) forming a p-type metal layer on an upper surface of the p-type semiconductor layer;
(pc3) forming an n-type electrode on an upper surface of the n-type metal layer, and forming a p-type electrode on an upper surface of the p-type metal layer,
Wherein the reflective structure is adhered and fixed to the bottom surface of the exposure groove via an adhesive layer after any one of the steps (pc1), (pc2), and (pc3). .
제22항에 있어서,
상기 (c) 단계 이후에,
(d) 상기 노출된 n형 반도체층의 상면 일부에 n형금속층을 형성하는 단계;
(e) 상기 p형 반도체층의 상면에 p형금속층을 형성하는 단계;
(f) 상기 반사구조체의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성하는 단계;
(g) 상기 n형금속층의 상면에 n형 전극을 형성하고, 상기 p형금속층의 상면에 p형 전극을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
23. The method of claim 22,
After the step (c)
(d) forming an n-type metal layer on a part of the upper surface of the exposed n-type semiconductor layer;
(e) forming a p-type metal layer on the p-type semiconductor layer;
(f) forming at least one layer of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer on a surface of the reflective structure;
(g) forming an n-type electrode on the n-type metal layer and forming a p-type electrode on the p-type metal layer.
제26항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 상기 n형금속층과 동일한 재질로 상기 반사구조체의 표면에 구조체용 n형 전극을 상기 n형금속층과 함께 형성하고,
상기 (f) 단계에서, 상기 구조체용 n형 전극의 표면에 금속반사층, 전방향 반사기층, 분포 브래그 반사계층 중 적어도 어느 하나의 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
27. The method of claim 26,
In the step (d), an n-type electrode for a structure is formed on the surface of the reflective structure with the same n-type metal layer as the n-type metal layer,
Wherein at least one of a metal reflection layer, an omnidirectional reflector layer, and a distributed Bragg reflection layer is formed on the surface of the n-type electrode for the structure in the step (f).
제26항에 있어서,
상기 (f) 단계가 (g) 단계 이후에 실시되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자의 제조방법.
27. The method of claim 26,
Wherein the step (f) is performed after the step (g).
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