KR101518858B1 - 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 제 1 도전형 반도체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상면에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상면에 형성된 제 2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제 2 도전형 반도체층의 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 반도체 발광 소자는 광 방출면에 형성되는 광 추출용 패턴에 의하여 소자 내부로 반사되는 광의 비율을 줄여 광 추출 효율이 우수하다.
발광소자, LED, 광 추출용 패턴, 전반사, 발광 효율

Description

반도체 발광소자 및 그 제조방법{Semiconductor light emitting device and manufacturing method of the same}
본 발명은 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로전반사에 의하여 소자 내부로 반사되는 광의 비율을 줄여 광 추출 효율이 우수한 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역에서 발광이 가능한 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
그러나, 반도체 발광소자의 문제점 중 하나는 낮은 발광 효율이다. 발광 효율은 빛의 생성 효율과 소자 밖으로 방출되는 효율에 의하여 결정되는데, 발광소자의 내부양자 효율은 거의 100%에 이르지만, 실제 소자 밖으로 나오는 외부양자 효 율은 매우 낮다. 이는 소자 내부에서 생성된 빛이 소자 밖으로 나올 때 소자와 공기 사이의 계면에서 굴절률 차이에 의해 일어나는 전반사에 기인한다. 소자 내부에서 발생된 빛이 소자의 표면에 이르렀을 때 입사각이 임계각보다 큰 경우 빛이 밖으로 추출되지 못하고 반사되어 소자 내부로 다시 진행한다. 따라서 반도체 발광소자의 광 추출 효율은 매우 낮아 진다. 또한 계면을 빠져나가지 못한 빛은 소자 내부를 이동하다가 열로 붕괴되고, 소자의 열 발생량을 늘려 소자의 수명을 단축시킬 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전극의 위치를 변경 시킨 수직 구조형 반도체 발광 소자 또는 플립칩 형 반도체 발광소자가 제안되었으나, 전반사에 의한 낮은 발광 효율의 문제점은 여전히 남아 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전반사에 의해 내부로 진행하는 빛의 손실을 줄여 광 추출효율이 향상된 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로써, 제 1 도전형 반도체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상면에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상면에 형성된 제 2 도전형 반도체층을 포함하며, 상기 제 2 도전형 반도체층의 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제공한다.
상기 반도체 발광소자는 상기 제 1 도전형 반도체층의 하면에 형성된 절연성 기판; 상기 제 2 도전형 반도체층 및 상기 활성층의 일 영역의 제거에 의하여 노출된 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 형성된 제 1 전극; 및 상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 형성된 제 2 전극을 포함할 수 있다.
또는 상기 반도체 발광소자는 상기 제 1 도전형 반도체층의 하면에 형성된 도전성 기판; 및 상기 제 2 도전형 반도체층의 상면에 형성된 제 2 도전형 전극을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로써, 기판 상에 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제 2 도전형 반도체층을 적층하는 제 1 단계; 상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 마스크층을 적층하는 제 2 단계; 열처리를 통하여 상기 마스크 층을 응집시켜 액적 형태의 다수의 마스크 패턴을 형성하는 제 3 단계; 및
상기 마스크 패턴이 형성된 면을 건식 식각하여 상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴을 형성하는 제 4 단계; 를 포함하는 반도체 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
상기 마스크층은 Ni, Ag, Ti, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 마스크층은 ITO, ZnO, SiO2, 및 TCO로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화막인 것이 바람직하다.
상기 마스크 층은 1000 내지 2000Å의 두께로 증착되는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 500 내지 800℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 액적 형태의 다수의 마스크 패턴의 간격은 약 0.05 내지 0.15㎛인 것이 바람직하다.
상기 반도체 발광 소자의 제조방법에 있어서, 제 4 단계 이후에 상기 제 2 도전형 반도체층 및 활성층의 일영역을 식각하여 제 1 도전형 반도체층을 노출시키고, 노출된 영역 상에 제 1 전극을 형성하고, 제 2 도전형 반도체층 상면에 제 2 전극을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
또는 상기 제 1 단계 이전에 절연성 기판에 제 2 도전형 반도체층, 활성층, 및 제 1 도전형 반도체층을 순차적으로 성장 시키고, 상기 제 1 도전형 반도체층에 도전성 기판을 적층 한 후, 상기 절연성 기판을 제거하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제 4 단계 이후에 제 2 도전형 반도체층 상면에 제 2 도전형 전극을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광 방출 면인 제 2 도전형 반도체층 상면에 형성된 광 추출용 패턴에 의해 광 추출 효율이 향상된다. 상기 광 추출용 패턴은 상부가 반구형인 기둥형상을 갖는 것으로, 전반사에 의하여 내부로 진행하는 빛의 비율을 감소시킨다. 또한 이러한 광 추출용 패턴은 광 방출 면에 형성 가능한 것으로, 수평 구조 및 수직 구조의 반도체 발광 소자뿐만 아니라 플립칩 형 반도체 발광 소자에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 다만, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도 이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 제 1 도전형 반도체층(101); 상기 제 1 도전형 반도체층 상면에 형성된 활성층(102); 및 상기 활성층 상면에 형성된 제 2 도전형 반도체층(103)이 구비된 발광 구조물(120)을 포함한다. 또한, 상기 발광 구조물(120)은 절연성 기판(110) 상에 형성된 것으로, 상기 제 2 도전형 반도체층(103) 및 상기 활성층(102)의 일영역을 제거하여 형성된 상기 제 1 도전형 반도체층(101)의 노출 영역 상에 제 1 전극(105)이 형성되고, 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 제 2 전극(104)이 형성된 수평 구조의 반도체 발광소자이다.
상기 발광 구조물(120)을 이루는 제 1 도전형 및 제 2 도전 반도체층(101, 103), 활성층(102)은 이에 제한되지는 않지만, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, '발광 구조물'이라 함은, 제 1 도전형 반도체층(101), 활성층(102), 제 2 도전형 반도체층(103)이 순차적으로 적층되어 형성된 구조물을 의미한다. 상기 제 1 도전형 및 제 2 도전형 반도체층(101, 103)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다. 상기 활성층(102)은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 발생하는 층으로서, 본 실시 형태의 경우, 단일 또는 다중 양자 웰 구조를 갖는 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다.
본 실시 형태에서는 질화물 반도체를 사용하였으나, 이에 제한되지 않으며, 당 기술 분야에서 공지된 다른 종류의 반도체 물질도 얼마든지 사용 가능하다.
상기 발광구조물(120)의 제 2 도전형 반도체층(103)은 상면에 다수의 광 추출용 패턴이 형성된 것으로, 광 추출용 패턴(103a, 103b)은 상부가 반구형(103a)인 기둥 형상(103b)을 갖는다.
상기 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴(103a, 103b)은 제 2 도전형 반도체층(103)의 일부를 식각하여 형성된 것으로, 광 추출용 패턴(103a, 103b)의 둘레에는 공기층이 형성돼 있다.
종래의 반도체 발광소자의 경우, 활성층에서 발생된 빛이 제 2 도전형 반도체층을 통하여 공기(패키지로 구성되는 경우 Si 수지 등)로 방출 될 때 임계각 이상으로 입사되는 빛은 전반사에 의하여 외부로 추출되지 못하고 내부에 갇히게 된다.
그러나 본 발명에 따른 반도체 발광소자는 상기 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴(103a, 103b)에 의하여 외부로 추출되는 비율이 향상된다. 활성층(102)에서 임계각 미만으로 제 2 도전형 반도체(103)에 입사되는 경우에는 소자 외부로 추출된다(a). 임계각 이상으로 입사되는 빛의 일부는 상기 광 추출용 패턴의 기둥 형상부에 갇히게 되나, 기둥 형상부(103b)를 둘러싸고 있는 물질(공기)은 굴절율이 반도체층 보다 작기 때문에 외부로 벗어나지 않고, 기둥 형상부를 통하여 진행되고, 상부의 반구형부(103a)를 통하여 외부로 추출된다(b). 임계각 이상의 빛 중 기둥에 갇히지 못하는 빛은 저 굴절율의 물질을 통해 추출된다(c). 임계각 이상의 빛 중 기둥에 갇히지는 못하였으나, 끝부분의 구형 계면을 만나는 빛은 반구형 계면을 통하여 빛의 추출이 가능하다(d).
상기 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴(103a, 103b)은 이에 제한되는 것은 아니나, 0.05 내지 1.5㎛의 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 광 추출용 패턴(103a, 103b)의 깊이는 활성층(102)이 노출되지 않는 범위라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 제 2 도전형 반도체층의 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴을 형성하는 방법은 후술한다.
상기 절연성 기판(110)은 단결정 성장을 위해 제공된 기판으로써, 예를 들면 반도사파이어 기판일 수 있다. 사파이어 기판은 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 방향의 격자상수가 13.001Å, a축 방향으로는 4.765Å의 격자 간 거리를 가지며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 사파이어 기판은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 또한, 질화물 반도체 성장용 기판으로 제공된 상기 사파이어 기판 대신 SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, 또는 LiGaO2 등으로 이루어진 기판도 사용 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(200)는 제 1 도전형 반도체층(101); 상기 제 1 도전형 반도체층 상면에 형성된 활성층(102); 및 상기 활성층 상면에 형성된 제 2 도전형 반도체층(103)이 구비된 발광구조물(120)을 포함한다. 상기 제 1 도전형 반도체층의 하면에는 도전성 기판(130)이 형성되어 발광구조물(120)을 지지할 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 기판(130)은 제 1 도전형 전극으로 작용하고, 상기 제 2 도전형 반도체층(103) 상에 제 2 전극(104)이 형성된 수직 구조의 반도체 발광소자이다.
상기 제 2 도전형 반도체층(103)의 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴(103a, 103b)이 다수 형성된 것으로, 이에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 같다.
상기 도전성 기판(130)은 제 1 도전형 전극 역할과 함께 상기 발광구조물(120)을 지지하는 지지체의 역할을 수행하고, Si, Cu, Ni, Au, W 및 Ti으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 도전성 기판(130) 상은 반도체 단결정 성장을 위하여 제공된 기판일 수 있고, 단결정 성장에 유리한 사파이어 기판에 반도체 단결정을 성장시킨 후, 사파이어 기판의 제거 전에 반도체 단결정 성장면 반대편에 적층된 기판일 수 있다.
상기 도전성 기판(130) 및 발광구조물(120) 사이에 고반사성 오믹컨택층(131)을 추가로 포함할 수 있다. 고반사성 오믹컨택층(131)은 본 발명에서 반드시 필요한 구성 요소는 아니지만, 제 1 도전형 반도체층(101)과의 오믹컨택 기능과 더불어 상기 활성층(102)에서 발광 된 빛을 상기 제 2 도전형 반도체층(103) 방향으로 반사하는 기능을 수행하여 발광 효율에 기여할 수 있다. 이를 위해 상기 고반사성 오믹컨택층(131)은 70% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하며, 예를 들면, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 따로 도시하지는 않았으나, 상기 고반사성 오믹컨택층(131)은 2층 이상의 구조로 채용되어 반사 효율을 향상시킬 수 있으며, 구체적인 예로서, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등을 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
발광 구조물의 제2 질화물 반도체층(103)의 상면에 광 추출 패턴(103a, 103b)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 기판(110)의 하면에 광 추출 패턴을 형성하여 플립 칩형 반도체 발광소자를 제조할 수 있다.
이하, 상기에서 설명한 반도체 발광소자를 제조하는 방법을 설명한다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방 법을 나타내는 공정별 단면도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 제 1 도전형 반도체층(101), 활성층(102), 및 제 2 도전형 반도체층(103)을 포함하는 발광 구조물(120)을 적층한다. 상기 기판(110) 상에 발광 구조물(120)의 적층은 반도체 성장용 기판(110)에 순차적으로 제 1 도전형 반도체층(101), 활성층(102), 제 2 도전형 반도체층(103)을 성장시키는 방법에 의할 수 있다. 상기 제 1 도전형 및 제 2 도전형 반도체층(101, 103), 활성층(102)의 성장은 공지된 공정을 이용할 수 있으며, 예를 들면, 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔성장법(MBE) 또는 하이브리드 기상증착법(HVPE)을 이용할 수 있다. 또한, 따로 도시하지는 않았으나, 상기 제 1 도전형 질화물 반도층(101)을 성장시키기 이전에 버퍼층을 우선적으로 성장시킬 수도 있다.
이 후, 상기 제 2 도전형 반도체층(103) 표면에 메탈 마스크층(140)을 적층한다. 이 경우, 마스크층(140)은 Ni, Ag, Ti, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 또는 ITO, ZnO, SiO2, 및 TCO로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화막 일 수 있다.
상기 마스크층(140)은 이에 제한되는 것은 아니나, 1000 내지 2000Å의 두께로 증착 될 수 있다.
다음으로, 상기 마스크층(140)을 열처리(anneal)한다. 열 처리 온도 및 시간은 마스크층(140)으로 이용되는 물질의 특성에 따라 상이하게 적용할 수 있다. 일반적으로 500 내지 800℃의 온도에서 1초 이상 수행될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 마스크층(140)을 열처리할 경우, 표면 에너지를 줄이기 위하여 표면 장력에 의해 응집되어(Self agglomeration) 액적 형태의 마스크 패턴(140)이 형성된다. 도 6은 Pt의 마스크 층을 5nm로 적층한 후, 800℃에서 열처리 진행하여 액적 형태의 마스크 패턴이 형성된 상태의 사진이다.
이 경우, 마스크 패턴(140)의 간격은 약 0.05 내지 0.15㎛로 형성될 수 있다.
다음으로, 마스크 패턴이(140)이 형성된 제 2 도전형 반도체층(103)을 건식 식각한다. 이 경우, 건식 식각으로는 ICP(Inductively Coupled Plasma)/RIE(Reactive Ion Etching) 방법을 이용할 수 있다. 건식 식각 공정시, 제 2 도전형 반도체층(103)에서 액적 형태의 마스크 패턴이 형성되지 않은 부분에는 화살표 방향으로 반응 가스가 투입되어 식각된다. 이에 따라, 도 4c에 도시된 바와 같이 제 2 도전형 반도체층(103)에서 마스크 패턴이 형성되지 않은 부분에는 식각으로 인해 일정 두께의 홈이 형성되어, 기둥 형상의 패턴을 형성하고, 액적 형태의 마스크 패턴이 위치하는 상부는 반구형을 형성하게 된다.
한편, 식각 처리를 통해 패턴이 형성되고 난 후, 습식 식각을 이용하여 마스크 패턴을 제거한다. 예를 들어 산 용액(예를 들어, 황산 용액)을 이용하여 마스 크 패턴을 제거할 수 있다. 이 경우, 마스크 층으로 산화막을 이용한 경우 마스크 패턴을 제거하지 않을 수 있다. 산화막의 경우 투명하고, 반도체 층과 굴절율이 유사하기 때문이다.
도 4d는 마스크 패턴이 제거된 상태를 나타낸다. 식각에 의해 홈이 형성됨에 따라, 식각되지 않은 부분은 기둥 형상을 갖게 되고, 기둥 형상의 상부는 반구형을 형성하게 된다.
이 후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 제 2 도전형 반도체층(103) 및 활성층(102)의 일영역을 식각하여 제 1 도전형 반도체층(101)을 노출시키고, 노출된 영역 상에 제 1 전극(05)을 형성하고, 제 2 도전형 반도체층(103) 상면에 제 2 전극(104)을 형성하여 수평 구조의 반도체 발광소자(100)를 제조할 수 있다.
도 5a 내지 5f는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내는 공정별 단면도이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 기판(130) 상에 제 1 도전형 반도체층(101), 활성층(102), 및 제 2 도전형 반도체층(103)을 포함하는 발광 구조물(120)을 적층한다.
상기 기판(130) 상에 발광 구조물(120)을 적층하는 방법은 반도체 결정 성장용 기판(130)에 순차적으로 제 1 도전형 반도체층(101), 활성층(102), 제 2 도전형 반도체층(103)을 성장시킴으로써 수행될 수 있다.
또는 도전성 기판(130)을 이용하는 경우 반도체 결정 성장이 어려우므로, 사 파이어 기판 같은 반도체 결정 성장에 유리한 기판 상에 반도체 결정을 성장 한 후, 외각에 위치하는 제 1 도전형 반도체층(101) 상에 도전성 기판(130)을 형성 시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 우선 성장용 기판(110) 상에 발광 구조물을 성장시킨다. 이때 제 2 도전형 반도체층(103); 활성층(102) 및 제 1 도전형 반도체층(101)이 순차적으로 성장용 기판(110)에 성장되도록 한다. 이후 제 1 도전형 반도체층(101) 상면에 도전성 기판(130)을 적층하고, 성장용 기판(110)을 제거한다. 단결정 성장용으로 제공된 기판(110)의 제거 시에, 상기 도전성 기판(130)에 의해 상대적으로 두께가 얇은 발광구조물(120)을 보다 용이하게 다룰 수 있다.
상기 성장용 기판(110)을 제거하여 상기 제 2 도전형 반도체층(103)의 일면을 외부로 노출시킨다. 본 단계에서는, 대표적으로, 레이저 리프트오프 공정(LLO)을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다른 기계적 또는 화학적 공정을 통하여서도 분리가 가능하다.
상기 도전성 기판(130)의 적층시 고반사성 오믹컨택층(131)을 적층할 수 있다.
상기 고반사성 오믹컨택층(104)의 형성을 위하여 공지된 여러 방법을 이용할 수 있으며, 스퍼터링, 증착 공정 등을 예로 들 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 이 후 상기 제 2 도전형 반도체층(103) 표면에 메탈 마스크층(140)을 적층한다.
이 후, 상술한 바와 같이 열처리 및 식각 공정을 진행한다. 도 5c 내지 도 5e는 이러한 공정을 순서대로 도시한 것으로 도 4와 동일한 과정으로 진행된다.
이 후, 도 5f에 도시된 바와 같이 제 2 도전형 반도체층의 상면에 제 2 도전형 전극을 형성하여 수직 구조의 반도체 발광소자(200)를 제조할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내는는 공정별 단면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내는는 공정별 단면이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 제조 공정 중 액적 형태의 마스크 패턴이 형성된 상태의 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 절연성 기판 101: 제 1 도전형 반도체층
102: 활성층 103: 제 2 도전형 반도체층
104: 제 2 도전형 전극 105: 제 1 전극
130: 도전성 기판 140: 마스크층

Claims (12)

  1. 제 1 도전형 반도체층; 상기 제 1 도전형 반도체층 상면에 형성된 활성층; 상기 활성층 상면에 형성된 제 2 도전형 반도체층;및 상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 형성된 제 2 전극;을 포함하며,
    상기 제 2 도전형 반도체층의 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴이 형성되고, 상기 제 2 전극은 상기 광 추출용 패턴의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전형 반도체층의 하면에 형성된 절연성 기판; 및
    상기 제 2 도전형 반도체층 및 상기 활성층의 일 영역의 제거에 의하여 노출된 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 형성된 제 1 전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전형 반도체층의 하면에 형성된 도전성 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 기판 상에 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제 2 도전형 반도체층을 적층하는 제 1 단계;
    상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 마스크층을 적층하는 제 2 단계;
    열처리를 통하여 상기 마스크 층을 응집시켜 액적 형태의 다수의 마스크 패턴을 형성하는 제 3 단계;
    상기 마스크 패턴이 형성된 면을 건식 식각하여 상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 상부가 반구형인 기둥 형상을 갖는 광 추출용 패턴을 형성하는 제 4 단계; 및
    상기 제 2 도전형 반도체층 상면에 제 2 전극을 형성하는 제 5 단계;
    를 포함하고,
    상기 제 2 전극은 상기 광 추출용 패턴의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크층은 Ni, Ag, Ti, Pt 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크층은 ITO, ZnO, SiO2, 및 TCO로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 마스크 층은 1000 내지 2000Å의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 열처리는 500 내지 800℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 액적 형태의 다수의 마스크 패턴의 간격은 0.05 내지 0.15㎛인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 4 단계 이후에 상기 제 2 도전형 반도체층 및 활성층의 일영역을 식각하여 제 1 도전형 반도체층을 노출시키고, 노출된 영역 상에 제 1 전극을 형성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자의 제조방법.
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