KR101661621B1 - Substrate formed pattern and light emitting device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부광추출효율이 우수한 패턴이 형성되어 있는 기판 및 이를 이용한 발광소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판은 상면에 복수의 패턴이 형성되어 있는 기판으로서, 패턴의 단면의 형상은 중심에서 외측 방향으로 3개 이상의 돌출부가 형성되어 있는 형태이다. 이러한 패턴을 갖는 기판을 이용하여 발광소자를 제작하게 되면, 외부광추출효율이 현저히 우수한 발광소자를 제조할 수 있다.The present invention relates to a substrate on which a pattern having excellent external light extraction efficiency is formed and a light emitting device using the same. A substrate according to the present invention is a substrate having a plurality of patterns formed on an upper surface thereof. The shape of a cross section of the pattern is a shape in which at least three protrusions are formed in the outward direction from the center. When a light emitting device is manufactured using a substrate having such a pattern, a light emitting device having a remarkably excellent external light extraction efficiency can be manufactured.

Description

패턴이 형성되어 있는 기판 및 이를 이용한 발광소자{Substrate formed pattern and light emitting device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate having a pattern formed thereon,

본 발명은 패턴이 형성되어 있는 기판 및 이를 이용한 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부광추출효율이 우수한 패턴이 형성되어 있는 기판 및 이를 이용한 발광소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate on which a pattern is formed, and a light emitting device using the same, and more particularly, to a substrate on which a pattern with excellent external light extraction efficiency is formed and a light emitting device using the same.

LED 시장은 핸드폰 등 휴대형 통신기기나 소형가전제품의 키패드, 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트 유닛(back light unit) 등에 사용되는 저출력 LED를 기반으로 성장하였다. 최근에는 인테리어 조명, 외부 조명, 자동차 내외장, 대형 LCD의 백라이트 유닛 등에 사용되는 고출력, 고효율 광원의 필요성이 대두되면서, LED 시장 또한 고출력 제품 중심으로 옮겨 가고 있다. The LED market has grown on the basis of low-power LEDs used for portable communication devices such as mobile phones, keypads for small household appliances, and backlight units for liquid crystal displays (LCDs). In recent years, the need for high-power, high-efficiency light sources used in interior lighting, exterior lighting, automotive interior and exterior, and backlight units of large-sized LCDs has increased, and the LED market is also shifting to high-power products.

LED에 있어서 가장 큰 문제점은 낮은 발광 효율이다. 일반적으로, 발광 효율은 빛의 생성 효율(내부양자효율)과, 소자 밖으로 방출되는 효율(외부광추출효율), 및 형광체에 의해 빛이 전환되는 효율에 의하여 결정된다. LED의 고출력화를 위해서는 내부양자효율의 측면에서 활성층 특성을 향상시키는 방법도 중요하지만, 실제 발생된 광의 외부광추출효율을 증가시키는 것이 매우 중요하다. The biggest problem with LEDs is low luminous efficiency. In general, the efficiency of light emission is determined by the efficiency of light generation (internal quantum efficiency), the efficiency of emitting light outside the device (external light extraction efficiency), and the efficiency of light conversion by the phosphor. In order to increase the output of the LED, it is important to improve the active layer characteristics in terms of internal quantum efficiency, but it is very important to increase the external light extraction efficiency of the actually generated light.

LED 외부로 빛이 방출되는 데 있어서의 가장 큰 장애요인은 LED 각 층간의 굴절률 차에 의한 내부 전반사(internal total reflection)이다. LED 각 층간의 굴절률 차에 의하여, 계면 밖으로 빠져나가는 빛은 생성된 빛의 일부인 20% 정도에 해당된다. 더구나, 계면을 빠져나가지 못한 빛은 LED 내부를 이동하다가 열로 바뀌어, 결과적으로 발광효율은 낮으면서 소자의 열 발생량을 늘려, LED의 수명을 단축시키게 된다.The biggest obstacle to emitting light to the outside of the LED is the internal total reflection due to the refractive index difference between the LED layers. Due to the refractive index difference between the LED layers, the light escaping from the interface corresponds to about 20% of the generated light. Moreover, the light that does not pass through the interface is converted into heat when it moves inside the LED, resulting in a low luminous efficiency and an increase in heat generation of the device, thereby shortening the lifetime of the LED.

외부광추출효율 향상을 위해서는 p-GaN 표면이나 n-GaN 표면의 거칠기를 증가시키는 방법, 소자의 기저 부분인 기판의 표면을 거칠게 하거나 굴곡이 있는 패턴을 형성하는 방법 등이 제시되고 있다. In order to improve the external light extraction efficiency, a method of increasing the roughness of the p-GaN surface or the n-GaN surface, and a method of forming a rough or curved pattern on the substrate surface, which is the base portion of the device, are suggested.

도 1은 종래의 GaN 발광다이오드의 단면도이고, 도 2는 패턴이 형성되어 있는 기판의 사시도이다. GaN 발광다이오드(10)는 사파이어 기판(11)과 사파이어 기판(11) 상에 형성된 GaN 발광구조물(15)을 포함한다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional GaN light-emitting diode, and FIG. 2 is a perspective view of a substrate on which a pattern is formed. The GaN light emitting diode 10 includes a sapphire substrate 11 and a GaN light emitting structure 15 formed on the sapphire substrate 11.

GaN 발광구조물(15)은 사파이어 기판(11) 상에 n형 GaN 클래드층(15a)과 다중양자우물(Multi-Quantum Well)구조의 활성층(15b)과 p형 GaN 클래드층(15c)이 순차적으로 적층된 형태의 구조를 갖는다. 이러한 GaN 발광구조물(15)은 MOCVD 등의 공정을 이용하여 성장될 수 있다. 이때, n형 GaN 클래드층(15a)을 성장하기 전에, n형 GaN 클래드층(15a)과 사파이어 기판(11)과의 격자 부정합(lattice mismatch)을 감소시키기 위해, AlN/GaN으로 이루어진 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다. 그리고 소정의 영역에 해당하는 p형 GaN 클래드층(15c)과 활성층(15b)을 건식에칭하여 n형 GaN 클래드층(15a) 상면 일부를 노출시키고, 그 노출된 n형 GaN 클래드층(15a)의 상면과 p형 클래드층(15c)의 상면에 각각 전압을 인가하기 위한 n형 접촉 전극(19)과 p형 접촉 전극(17)을 형성한다. 일반적으로 전류주입면적을 증가시키면서도 휘도에 악영향을 주지 않기 위해서, p형 클래드층(15c) 상면에는 p형 접촉 전극(17)을 형성하기 전에 투명 전극(transparent electrode)(16)을 형성할 수도 있다.The GaN light emitting structure 15 includes an n-type GaN cladding layer 15a, an active layer 15b of a multi-quantum well structure and a p-type GaN cladding layer 15c sequentially on a sapphire substrate 11 And has a laminated structure. The GaN light emitting structure 15 may be grown using a process such as MOCVD. In order to reduce the lattice mismatch between the n-type GaN cladding layer 15a and the sapphire substrate 11 before growing the n-type GaN cladding layer 15a, a buffer layer made of AlN / GaN May be formed. The p-type GaN cladding layer 15c and the active layer 15b corresponding to the predetermined region are dry-etched to expose a part of the upper surface of the n-type GaN cladding layer 15a and the exposed part of the exposed n-type GaN cladding layer 15a An n-type contact electrode 19 and a p-type contact electrode 17 for applying a voltage are formed on the upper surface and the upper surface of the p-type cladding layer 15c, respectively. A transparent electrode 16 may be formed on the upper surface of the p-type cladding layer 15c before the p-type contact electrode 17 is formed so as not to adversely affect the luminance while increasing the current injection area .

그리고, 사파이어 기판(11)에는 외부광추출효율을 증가시키기 위해 패턴(12)이 형성되어 있다. 이때, 종래의 GaN 발광다이오드(10)에 이용되는 패턴(12)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 반구형이거나 원뿔형(미도시)인 것이 대부분이었다. 사파이어 기판(11) 상에 패턴(12)이 형성되면, 패턴이 형성되어 있지 않은 경우에 비해 외부광추출효율이 증가하나, 더욱 외부광추출효율을 증가시킬 필요가 있다.A pattern 12 is formed on the sapphire substrate 11 to increase external light extraction efficiency. At this time, the shape of the pattern 12 used in the conventional GaN light emitting diode 10 is mostly hemispherical or conical (not shown) as shown in FIG. When the pattern 12 is formed on the sapphire substrate 11, the external light extraction efficiency is increased as compared with the case where no pattern is formed, but it is necessary to further increase the external light extraction efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 외부광추출효율이 증가되도록 새로운 형태의 패턴이 형성되어 있는 기판을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a substrate in which a new pattern is formed to increase external light extraction efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 새로운 형태의 패턴이 형성되어 있는 기판을 이용하여 외부광추출효율이 증가된 발광소자를 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a light emitting device having increased external light extraction efficiency by using a substrate on which a new pattern is formed.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 기판은 상면에 복수의 패턴이 형성되어 있는 기판으로서, 상기 패턴의 단면의 형상은 중심에서 외측 방향으로 3개 이상의 돌출부가 형성되어 있는 형태이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate having a plurality of patterns formed on an upper surface thereof, wherein at least three protrusions are formed in the shape of a cross section of the pattern from the center to the outer side.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 발광소자는 상면에 복수의 패턴이 형성되어 있는 기판; 및 상기 기판 상에 형성되며, p형 화합물 반도체층, 활성층 및 n형 화합물 반도체층를 포함하여 이루어진 화합물 반도체 구조물;을 포함하며, 상기 패턴의 단면의 형상은 중심에서 외측 방향으로 3개 이상의 돌출부가 형성되어 있는 형태이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a light emitting device including: a substrate having a plurality of patterns formed on an upper surface thereof; And a compound semiconductor structure formed on the substrate, the compound semiconductor structure including a p-type compound semiconductor layer, an active layer, and an n-type compound semiconductor layer, wherein a cross-sectional shape of the pattern is formed by three or more protrusions .

상기 패턴의 단면의 크기는 상부로 갈수록 작아질 수 있으며, 상기 패턴의 상면 중앙부에는 꼭지점이 형성되어 있을 수 있다.The size of the cross section of the pattern may become smaller toward the upper portion, and a vertex may be formed at the center of the upper surface of the pattern.

상기 돌출부와 돌출부 사이 부분은 상기 패턴의 단면 중심을 향해 함입되어 있을 수 있다. 상기 패턴은 곡면형 옆면을 가질 수 있다. 상기 돌출부는 5개일 수 있다. The portion between the protrusion and the protrusion may be embedded toward the center of the cross-section of the pattern. The pattern may have a curved side surface. The number of the protrusions may be five.

본 발명과 같이, 단면의 형상이 돌출되어 있는 형태의 패턴이 형성되어 있는 기판을 이용하여 발광소자를 제작하게 되면, 외부광추출효율이 종래에 비해 현저히 증가하게 된다.When a light emitting device is fabricated using a substrate having a pattern in which the shape of a cross section is protruded as in the present invention, the external light extraction efficiency is significantly increased as compared with the prior art.

도 1은 종래의 GaN 발광다이오드를 개략적으로 나타낸 도면이다
도 2는 종래의 GaN 발광다이오드에 이용되는 패턴이 형성되어 있는 기판의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 패턴이 형성되어 있는 기판에 대한 바람직한 일 실시예를 나타낸 도면으로, 도 3a는 사시도이고, 도 3b는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 패턴이 형성되어 있는 기판에 대한 바람직한 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 도 4a는 사시도이고, 도 4b는 평면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 패턴의 형상을 나타내는 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 사진들이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광소자에 대한 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a conventional GaN light emitting diode
2 is a perspective view of a substrate on which a pattern used in a conventional GaN light emitting diode is formed.
FIG. 3 is a view showing a preferred embodiment of a substrate on which a pattern according to the present invention is formed, wherein FIG. 3A is a perspective view and FIG. 3B is a plan view.
4 is a view showing another preferred embodiment of a substrate on which a pattern according to the present invention is formed, wherein FIG. 4A is a perspective view and FIG. 4B is a plan view.
Figs. 5 and 6 are scanning electron microscope (SEM) photographs showing the shape of the pattern shown in Fig.
7 is a schematic view showing a preferred embodiment of a light emitting device according to the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 패턴이 형성되어 있는 기판 및 이를 이용한 발광소자의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, a substrate on which a pattern according to the present invention is formed and a light emitting device using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.

도 3은 본 발명에 따른 패턴이 형성되어 있는 기판에 대한 바람직한 일 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 패턴이 형성되어 있는 기판에 대한 바람직한 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 3a와 도 4a는 사시도이고, 도 3b와 도 4b는 각각 도 3a와 도 4a의 평면도이다.FIG. 3 is a view showing a preferred embodiment of a substrate on which a pattern is formed according to the present invention, and FIG. 4 is a view showing another preferred embodiment of a substrate on which a pattern according to the present invention is formed. Here, FIGS. 3A and 4A are perspective views, and FIGS. 3B and 4B are plan views of FIGS. 3A and 4A, respectively.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴이 형성되어 있는 기판(100, 200)은 기저 기판(110, 210)과 복수의 패턴(120, 220)을 구비한다. 3 and 4, the substrate 100, 200 on which the pattern according to the present invention is formed includes a base substrate 110, 210 and a plurality of patterns 120, 220.

기저 기판(110, 210)의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 사파이어 기판이 이용될 수 있다. 특히, GaN계 화합물 반도체를 이용하여 발광소자를 제조하고 할 경우, 사파이어 기판이 이용될 수 있다.The types of the base substrates 110 and 210 are not particularly limited, but a sapphire substrate can be used. Particularly, when a light emitting device is manufactured using a GaN compound semiconductor, a sapphire substrate can be used.

복수의 패턴(120, 220)은 기저 기판(110, 210)의 상면에 형성된다. 패턴(120, 220)은 서로 이격되어 있는 독립적인 형태의 패턴이다. 패턴(120, 220)의 단면의 형상은 중심에서 외측 방향으로 3개 이상의 돌출부가 형성되어 있는 형태이다. 이 돌출부는 도 3b에 도시된 바와 같이 5개일 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 4개일 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 이 돌출부는 3개, 6개 그리고 6개 이상일 수도 있다. 그리고 돌출부와 돌출부 사이 부분은 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 단면 중심을 향해 함입되어 있을 수 있다. 도 3 및 도 4에서는 이 돌출부가 곡선 형태인 경우에 대해 나타내었으나, 이에 한정된 것은 아니고, 돌출부는 직선 형태일 수도 있으며, 돌출부의 끝 부분은 뾰족한 형상일 수도 있다. 또한, 도 3 및 도 4에서는 돌출부와 돌출부 사이의 함입된 부분이 곡선 형태인 경우에 대해 나타내었으나, 이에 한정된 것은 아니고, 함입된 부분이 직선 형태일 수 있다.A plurality of patterns 120 and 220 are formed on the upper surfaces of the base substrates 110 and 210. The patterns 120 and 220 are independent patterns separated from each other. The shape of the cross section of the patterns 120 and 220 is a shape in which at least three protrusions are formed in the outward direction from the center. The protrusion may be five as shown in FIG. 3B, or may be four as shown in FIG. 4B. Although not shown, these protrusions may be three, six, and six or more. And the portion between the projecting portion and the projecting portion may be embedded toward the center of the cross-section, as shown in Figs. 3B and 4B. In Figs. 3 and 4, the protrusion is shown as being curved, but not limited thereto, the protrusion may be linear, and the end of the protrusion may be pointed. In FIGS. 3 and 4, the inclined portion between the protruding portion and the protruding portion is curved. However, the present invention is not limited thereto, and the inclined portion may be straight.

패턴(120, 220)의 단면의 크기는 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이 상부로 갈수록 작아질 수 있으며, 패턴(120, 220)의 상면 중앙부에는 꼭지점이 형성되어 있을 수 있다. 그리고 패턴(120, 220)은 곡면형의 옆면을 가질 수 있다. 3A and 4A, the size of the cross section of the patterns 120 and 220 may be reduced toward the upper part, and vertices may be formed at the center of the upper surface of the patterns 120 and 220. The patterns 120 and 220 may have a curved side surface.

도 3에 도시된 실시예와 같이 패턴(120)의 단면의 형상이 돌출부가 5개인 별과 같은 형태인 경우의 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 사진들을 도 5 및 도 6에 나타내었다. 도 5 및 도 6을 살펴보면, 기저 기판(110)의 상면에 돌출부가 5개인 별과 같은 형태의 단면을 갖는 패턴(120)이 균일하게 형성되었음을 알 수 있다. 도 5는 패턴(120)의 높이는 1.44μm이고, 크기는 3.09μm인 경우이다.Scanning electron microscope (SEM) photographs are shown in FIGS. 5 and 6 in the case where the shape of the cross section of the pattern 120 is a star-like shape having five projections as in the embodiment shown in FIG. 5 and 6, it can be seen that a pattern 120 having a star-like cross section having five protrusions on the top surface of the base substrate 110 is uniformly formed. 5 shows the pattern 120 having a height of 1.44 mu m and a size of 3.09 mu m.

도 3 및 도 4에 도시된 기판(100, 200)을 이용하여 발광소자를 제작하면 외부광추출효율이 우수하게 된다.When the light emitting device is manufactured using the substrates 100 and 200 shown in FIGS. 3 and 4, the external light extraction efficiency is excellent.

도 7은 본 발명에 따른 발광소자에 대한 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.7 is a schematic view showing a preferred embodiment of a light emitting device according to the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 발광소자(500)는 기저 기판(510), 복수의 패턴(520), 화합물 반도체 구조물(530), 투명 전극(540), p형 접촉 전극(550) 및 n형 접촉 전극(560)을 구비한다.7, the light emitting device 500 of the present embodiment includes a base substrate 510, a plurality of patterns 520, a compound semiconductor structure 530, a transparent electrode 540, a p-type contact electrode 550, and n Type contact electrodes 560 are provided.

기저 기판(510)의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 사파이어 기판이 이용될 수 있다. 특히, GaN계 화합물 반도체를 이용하여 발광소자를 제조하고 할 경우, 사파이어 기판이 이용될 수 있다.The type of the base substrate 510 is not particularly limited, but a sapphire substrate can be used. Particularly, when a light emitting device is manufactured using a GaN compound semiconductor, a sapphire substrate can be used.

복수의 패턴(520)은 기저 기판(510)의 상면에 서로 이격되어 있는 독립적인 형태로 형성되어, 외부광추출효율을 향상시킨다. 이를 위해, 패턴(520)의 단면의 형상은 중심에서 외측 방향으로 3개 이상의 돌출부가 형성되어 있는 형태를 갖는다. 즉, 복수의 패턴(520)은 도 3에 도시된 패턴(120)이거나 도 4에 도시된 패턴(220)일 수 있다. 즉, 돌출부는 도 3b에 도시된 바와 같이 5개일 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 4개일 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 이 돌출부는 3개, 6개 그리고 6개 이상일 수도 있다. 그리고 돌출부와 돌출부 사이 부분은 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 단면 중심을 향해 함입되어 있을 수 있다. 그리고 패턴(520)의 단면의 크기는 상술한 바와 같이 상부로 갈수록 작아질 수 있으며, 패턴(520)의 상면 중앙부에는 꼭지점이 형성되어 있을 수 있다. 그리고 패턴(520)은 곡면형의 옆면을 가질 수 있다. The plurality of patterns 520 are formed on the upper surface of the base substrate 510 so as to be spaced apart from each other, thereby improving external light extraction efficiency. To this end, the shape of the cross section of the pattern 520 has a shape in which three or more protrusions are formed in the direction from the center to the outside. That is, the plurality of patterns 520 may be the pattern 120 shown in FIG. 3 or the pattern 220 shown in FIG. That is, the protrusions may be five as shown in FIG. 3B or may be four as shown in FIG. 4B. Although not shown, these protrusions may be three, six, and six or more. And the portion between the projecting portion and the projecting portion may be embedded toward the center of the cross-section, as shown in Figs. 3B and 4B. As described above, the size of the cross section of the pattern 520 may become smaller as it goes up, and a vertex may be formed at the center of the upper surface of the pattern 520. The pattern 520 may have a curved side surface.

화합물 반도체 구조물(530)은 화합물 반도체로 이루어져 전기적 신호를 광신호로 전환하는 발광소자로서, n형 화합물 반도체층(또는 제1 도전형 반도체층)(531), 활성층(532) 및 p형 화합물 반도체층(또는 제2 도전형 반도체층)(533)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. The compound semiconductor structure 530 is a light emitting device that is made of a compound semiconductor and converts an electrical signal into an optical signal. The compound semiconductor structure 530 includes an n-type compound semiconductor layer (or a first conductivity type semiconductor layer) 531, an active layer 532, (Or the second conductivity type semiconductor layer) 533 are sequentially stacked.

n형 화합물 반도체층(531)은 기저 기판(510) 상에 형성되며, InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루질 수 있다. 일반적으로 n형 화합물 반도체층(531)은 수 μm 정도의 n형 도펀트가 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어진다. 이때 n형 도펀트는 주로 4족 원소가 사용되며, 실리콘(Si)이 사용될 수 있다. n형 화합물 반도체층(531)은 p형 화합물 반도체층(533)과 p-n 결합을 형성하며, 전자를 활성층(532)에 공급하는 역할을 한다. The n-type compound semiconductor layer 531 is formed on the base substrate 510 and is made of In x Al y Ga 1 -x- y N (0? x? 1, 0? y? 1, 0? x + ) ≪ / RTI > composition formula. In general, the n-type compound semiconductor layer 531 is made of GaN or GaN / AlGaN doped with an n-type dopant of about several micrometers. At this time, the n-type dopant mainly uses a Group 4 element, and silicon (Si) can be used. The n-type compound semiconductor layer 531 forms a pn-bond with the p-type compound semiconductor layer 533 and serves to supply electrons to the active layer 532.

활성층(532)은 n형 화합물 반도체층(531) 상에 형성되며, 광이 생성 및 방출되는 층으로, InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루질 수 있다. 활성층(532)은 n형 반도체층(531)으로부터 주입된 전자와 p형 화합물 반도체층(533)으로부터 주입된 정공이 결합되어 전기적 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 외부로 광을 방출하는 역할을 한다. 이를 위해, 활성층(532)은 양자 우물층과 배리어층이 교번적으로 적층된 양자우물(quantum well) 구조로 형성될 수 있다. 양자 우물층에 전하들이 모이는 감금(confinement) 효율을 증대시키기 위하여, 활성층(532)은 복수의 배리어층과 복수의 양자 우물층이 교번적으로 적층되어 있는 다중양자우물(Multi Quantum Well, MQW) 구조를 가질 수 있다. 이때 양자 우물층은 InGaN과 같이 상대적으로 에너지 밴드갭이 작은 물질로 이루어지며, 배리어층은 GaN과 같이 상대적으로 에너지 밴드갭이 큰 물질로 이루어질 수 있다. 활성층(532)으로부터 방출되는 광의 파장은 In의 조성에 따라 결정된다. The active layer 532 is formed on the n-type compound semiconductor layer 531 and is a layer in which light is generated and emitted. The active layer 532 includes In x Al y Ga 1 -x- y N (0? X? 1, 0? , 0? X + y? 1). The active layer 532 is formed by combining electrons injected from the n-type semiconductor layer 531 and holes injected from the p-type compound semiconductor layer 533 to convert electrical energy into light energy and emit light to the outside. For this purpose, the active layer 532 may be formed of a quantum well structure in which a quantum well layer and a barrier layer are alternately stacked. In order to increase the confinement efficiency in which charges are collected on the quantum well layer, the active layer 532 may include a multi quantum well (MQW) structure in which a plurality of barrier layers and a plurality of quantum well layers are alternately stacked Lt; / RTI > In this case, the quantum well layer is made of a material having a relatively small energy bandgap, such as InGaN, and the barrier layer can be made of a material having a relatively large energy bandgap, such as GaN. The wavelength of the light emitted from the active layer 532 is determined according to the composition of In.

p형 화합물 반도체층(533)은 활성층(532) 상에 형성되며, InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루질 수 있다. 일반적으로 p형 화합물 반도체층(533)은 수천 Å 정도의 p형 도펀트가 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어진다. 이때 p형 도펀트는 주로 2족 원소가 사용되며, 마그네슘(Mg)이 사용될 수 있다. p형 화합물 반도체층(533)은 n형 화합물 반도체층(531)과 p-n 결합(junction)을 형성하며, 정공을 활성층(532)에 공급한다. The p-type compound semiconductor layer 533 is formed on the active layer 532 and is composed of In x Al y Ga 1 -x- y N (0? x? 1, 0? y? 1, 0? x + And a semiconductor material having a composition formula. In general, the p-type compound semiconductor layer 533 is made of GaN or GaN / AlGaN doped with a p-type dopant of several thousand angstroms. In this case, the p-type dopant is mainly a Group 2 element, and magnesium (Mg) may be used. The p-type compound semiconductor layer 533 forms a pn junction with the n-type compound semiconductor layer 531 and supplies holes to the active layer 532.

화합물 반도체 구조물(530)의 상면에는 투명 전극(540)과 p형 접촉 전극(550)이 순차적으로 형성된다. 투명 전극(540)은 전류주입면적을 증가시키면서도 휘도에 악영향을 주지 않기 위해서, 화합물 반도체 구조물(530)과 p형 접촉 전극(550) 사이에 형성된다. 투명 전극(550)은 ITO(indium-tin oxide)와 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)로 이루어질 수 있다. 그리고 n형 화합물 반도체층(531)의 일부 영역에는 n형 접촉 전극(560)이 형성된다. n형 접촉 금속(150)은 Ti, Cr, Al, Pd, V, W 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. On the upper surface of the compound semiconductor structure 530, a transparent electrode 540 and a p-type contact electrode 550 are sequentially formed. The transparent electrode 540 is formed between the compound semiconductor structure 530 and the p-type contact electrode 550 so as not to adversely affect luminance while increasing the current injection area. The transparent electrode 550 may be formed of a transparent conductive oxide (TCO) such as indium-tin oxide (ITO). An n-type contact electrode 560 is formed in a part of the n-type compound semiconductor layer 531. The n-type contact metal 150 may be made of Ti, Cr, Al, Pd, V, W, and combinations thereof.

이상에서, 화합물 반도체 구조물(530)이 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어진 GaN계 반도체 발광다이오드에 대해 설명하였지만, 다른 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 물질로 이루어진 경우에도 본 발명이 적용될 수 있다. 예컨대, 화합물 반도체 구조물(530)은 AlxGayIn1 -x- yP(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 또 다른 실시 형태로서, 화합물 반도체 구조물(530)은 AlxGa1 - xAs(0≤x≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 그리고 화합물 반도체 구조물(530) 외에 빛을 생성할 수 있는 다른 적층 구조물을 이용할 수도 있다. 어떤 실시형태이든지 기저 기판(510) 상에 상술한 형태의 패턴(520)이 형성되면, 외부광추출효율이 우수하다.As described above, the compound semiconductor structure 530 is made of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + GaN-based semiconductor light emitting diode. However, the present invention can also be applied to the case of other III-V compound semiconductor materials. For example, the compound semiconductor structure 530 may be made of a semiconductor material having a composition formula of Al x Ga y In 1 -x- y P (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + have. In another embodiment, the compound semiconductor structure 530 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of Al x Ga 1 - x As (0 ? X ? 1). In addition to the compound semiconductor structure 530, another stacked structure capable of generating light may be used. When the pattern 520 of the above-described type is formed on the base substrate 510 in any of the embodiments, the external light extraction efficiency is excellent.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

Claims (7)

반도체 발광소자를 제조하기 위한 기판에 있어서,
상기 기판의 상면에는 복수의 패턴이 형성되어 있고,
상기 패턴의 단면의 형상은 중심에서 외측 방향으로 3개 이상의 돌출부가 형성되어 있고,
상기 패턴의 단면의 크기는 상부로 갈수록 작아지고,
상기 패턴의 옆면은 곡선형 옆면을 가지며,
상기 패턴의 상면 중앙부에는 꼭지점이 형성되어 있고,
상기 돌출부는 직선 또는 곡선 형태로 형성되어 상기 돌출부와 돌출부 사이 부분은 상기 패턴의 단면 중심을 향해 함입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제조하기 위한 기판.A substrate for manufacturing a semiconductor light emitting device,
A plurality of patterns are formed on an upper surface of the substrate,
Wherein the shape of the cross section of the pattern is formed with three or more projections in the outward direction from the center,
The size of the cross section of the pattern becomes smaller toward the upper part,
Wherein the side surface of the pattern has a curved side surface,
A vertex is formed at the center of the upper surface of the pattern,
Wherein the protrusions are formed in a straight line or a curved shape, and the protrusions and the protrusions are formed so as to be embedded toward the center of the cross-section of the pattern. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 돌출부는 5개인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제조하기 위한 기판.The method according to claim 1,
Wherein the protrusions are five in number. 제1항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 반도체 발광소자를 제조하기 위한 기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성되는 활성층;
상기 활성층 상에 형성되는 제2 도전형 반도체층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.A substrate for manufacturing the semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 6;
A first conductive semiconductor layer formed on the substrate;
An active layer formed on the first conductive semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer formed on the active layer;
Emitting element.
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