KR101862407B1 - Nitride semiconductor light emitting device and Method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질화물계 반도체 발광 소자 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제 1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성된 투명산화물층; 및 상기 투명산화물층 상에 형성된 제1 전극들과 상기 활성층이 제거된 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 제 2 전극들을 포함하고, 상기 기판의 내부 3차원 공간에는 다수개의 산란 패턴들이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 활성층과 반도체층들을 성장시키는 기판 내부에 레이저를 이용한 다수의 산란 패턴들을 형성하여 광추출 효율을 개선한 효과가 있다.The present invention discloses a nitride-based semiconductor light-emitting device and a method of manufacturing the same. The nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention includes: a substrate; A first conductive semiconductor layer formed on the substrate; An active layer formed on the first conductive semiconductor layer; A second conductive semiconductor layer on the active layer; A transparent oxide layer formed on the second conductive semiconductor layer; And second electrodes formed on the first conductive type semiconductor layer from which the active layer is removed, wherein a plurality of scattering patterns are formed in an internal three-dimensional space of the substrate .
The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention has an effect of improving light extraction efficiency by forming a plurality of scattering patterns using a laser inside a substrate for growing the active layer and the semiconductor layers.
Description
본 발명은 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 내부에 다수개의 산란 패턴들을 형성하여 발광 효율을 개선한 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a nitride-based semiconductor light-emitting device, and more particularly, to a nitride-based semiconductor light-emitting device in which a plurality of scattering patterns are formed in a substrate to improve luminous efficiency and a method of manufacturing the same.
일반적으로 질화물 반도체 발광 소자에 사용되는 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN) 등과 같은 Ⅲ족 원소의 질화물은 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조로 되어 있어, 최근 청색 및 자외선 영역의 광전소자용 물질로 많은 각광을 받고 있다. 특히, 질화갈륨(GaN)을 이용한 청색 및 녹색 발광 소자는 대규모 천연색 평판 표시 장치, 신호등, 실내 조명, 고밀도광원, 고해상도 출력 시스템과 광통신 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다.In general, nitrides of a Group III element such as gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN) used in a nitride semiconductor light emitting device have excellent thermal stability and have a direct transition type energy band structure. Recently, And are attracting much attention as materials for photoelectric elements in the ultraviolet region. In particular, blue and green light emitting devices using gallium nitride (GaN) have been used in various applications such as large-scale color flat panel displays, traffic lights, indoor lighting, high-density light sources, high resolution output systems and optical communication.
또한, 질화물계 반도체 발광 소자는 보통 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)로 불리며, 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 발광 다이오드에 의해 방출되는 빛의 파장은 상기 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 반도체 재료에 따라 결정된다. 이는 방출된 빛의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band-gap)에 따라 결정되기 때문이다.The nitride-based semiconductor light-emitting device is generally called a light emitting diode (LED), and is a semiconductor light-emitting device that converts current into light. The wavelength of the light emitted by the light emitting diode is determined according to the semiconductor material used to manufacture the light emitting diode. This is because the wavelength of the emitted light is determined by the band gap of the semiconductor material, which represents the energy difference between the valence band electrons and the conduction band electrons.
상기 질화물계 반도체 발광소자는, 사파이어, 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등과 같은 기판 상에 버퍼층, N형 반도체층, 활성층 및 P형 반도체층들을 적층하고, 외부로 노출된 N형 반도체층과 P형 반도체층 상에는 각각 전극들이 형성된다.The nitride-based semiconductor light-emitting device is formed on a substrate such as sapphire, zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), and aluminum nitride , An N-type semiconductor layer, an active layer, and a P-type semiconductor layer are stacked, and electrodes are formed on the N-type semiconductor layer and the P-type semiconductor layer exposed to the outside, respectively.
상기와 같은 구조를 갖는 질화물계 반도체 발광 소자는, 광추출 효율을 개선하기 위해 다양한 방법이 고안되고 있다.Various methods have been devised to improve the light extraction efficiency of the nitride-based semiconductor light emitting device having the above-described structure.
예를 들어, 발광 소자 표면에 다양한 패턴들을 형성하거나, 전류가 균일하게 퍼지도록 전극 구조를 변경하여 광추출 효율 및 캐리어(정공 및 전자)들의 결합 효율을 개선하는 방법이 제안되었다.For example, a method has been proposed in which various patterns are formed on the surface of a light emitting element, or the electrode extraction structure is changed to uniformly spread the current, thereby improving light extraction efficiency and coupling efficiency of carriers (holes and electrons).
또한, 질화물계 반도체 발광 소자의 활성층을 포함하는 반도체층들을 역 메사구조(Reverse Mesa)로 형성하거나, 발광 소자의 형태를 변경하여 활성층에서 발생하는 광이 내부에서 전반사되지 않고 쉽게 빠져나올 수 있도록 하는 방법 등이 제안되었다.In addition, the semiconductor layers including the active layer of the nitride-based semiconductor light-emitting device may be formed in a reverse mesa structure or the shape of the light-emitting device may be changed so that light generated in the active layer can easily escape And so on.
하지만, 발광 소자의 표면을 거칠게 하는 방법은 발광 소자의 측면 또는 하측면에서의 광추출 효율은 개선되지 않고, 역 메사 구조 패턴과 발광 소자의 형태를 변경하는 방법은 활성층에서 발생된 일부 광에 대해서만 적용되고 다른 광들은 여전히 소자 내부에 머물게 되는 단점이 있다.However, the method of roughening the surface of the light emitting device does not improve the light extraction efficiency on the side surface or the bottom surface of the light emitting device, and the method of changing the shape of the reverse mesa structure pattern and the light emitting device is only There is a drawback that other lights are still applied inside the device.
특히, 발광 소자의 형태 또는 구조 변경으로 임계각을 변화시키는 방법은 활성층에서 발생된 광을 외부로 추출하는데, 크게 기여하지 못한다. 또한, 이러한 방법은 포토마스크를 이용한 추가 공정을 진행해야하기 때문에 공정이 복잡하고 생산비용이 증가하는 단점이 있다.
Particularly, the method of changing the critical angle by changing the shape or structure of the light emitting device does not greatly contribute to extracting light generated in the active layer to the outside. In addition, this method has a disadvantage in that the process is complicated and the production cost is increased because an additional process using a photomask must be performed.
본 발명은, 활성층과 반도체층들을 성장시키는 기판 내부에 레이저를 이용한 다수의 산란 패턴들을 형성하여 광추출 효율을 개선한 질화물계 반도체 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a nitride-based semiconductor light emitting device in which a plurality of scattering patterns using a laser are formed in a substrate for growing active layers and semiconductor layers, thereby improving light extraction efficiency and a manufacturing method thereof.
또한, 본 발명은, 굴절율이 높은 기판 내부에 다수의 산란 패턴들을 형성하여, 반도체층들을 성장시킬 때 결정 구조 불일치로 발생되는 결함을 방지하면서 기판 내부에 머물고 있는 광을 외부로 추출시켜 광효율을 개선한 질화물계 반도체 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
The present invention also provides a method of forming a plurality of scattering patterns in a substrate having a high refractive index to prevent defects caused by crystal structure mismatching when semiconductor layers are grown and extracting light staying inside the substrate to improve light efficiency Another object of the present invention is to provide a nitride-based semiconductor light-emitting device and a manufacturing method thereof.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제 1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층; 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성된 투명산화물층; 및 상기 투명산화물층 상에 형성된 제1 전극들과 상기 활성층이 제거된 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 제 2 전극들을 포함하고, 상기 기판의 내부 3차원 공간에는 다수개의 산란 패턴들이 형성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nitride based semiconductor light emitting device comprising: a substrate; A first conductive semiconductor layer formed on the substrate; An active layer formed on the first conductive semiconductor layer; A second conductive semiconductor layer on the active layer; A transparent oxide layer formed on the second conductive semiconductor layer; And second electrodes formed on the first conductive type semiconductor layer from which the active layer is removed, wherein a plurality of scattering patterns are formed in an internal three-dimensional space of the substrate .
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자 제조방법은, 기판 상에 버퍼층, 제 1 도전형 반도체층, 활성층, 제 2 도전형 반도체층 및 투명산화물층을 형성하는 단계와, 상기 투명산화물층이 형성된 기판 상에 제 1 전극들을 형성하고, 상기 활성층이 제거된 제 1 도전형 반도체층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계와, 상기 기판의 내부 3차원 공간에는 레이저를 이용하여 다수개의 산란 패턴들이 형성하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention includes the steps of: forming a buffer layer, a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, a second conductivity type semiconductor layer, and a transparent oxide layer on a substrate; Forming a first electrode on a substrate, forming a second electrode on the first conductive semiconductor layer from which the active layer is removed, and forming a plurality of scattering patterns using a laser in an internal three- .
본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 활성층과 반도체층들을 성장시키는 기판 내부에 레이저를 이용한 다수의 산란 패턴들을 형성하여 광추출 효율을 개선한 효과가 있다.The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention has an effect of improving light extraction efficiency by forming a plurality of scattering patterns using a laser inside a substrate for growing the active layer and the semiconductor layers.
또한, 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 굴절율이 높은 기판 내부에 다수의 산란 패턴들을 형성하여, 반도체층들을 성장시킬 때 결정 구조 불일치로 발생되는 결함을 방지하면서 기판 내부에 머물고 있는 광을 외부로 추출시켜 광효율을 개선한 효과가 있다.
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention may be formed by forming a plurality of scattering patterns in a substrate having a high refractive index so as to prevent a defect caused by crystal structure mismatching when growing semiconductor layers, And the light efficiency is improved by extracting the light to the outside.
도 1은 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자의 기판 내부에 산란 패턴들을 형성하는 공정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자의 기판 내에 형성된 산란 패턴들에서 광추출이 이루어지는 모습을 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of a nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention.
2 is a view showing a method of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention.
3 is a view illustrating a process of forming scattering patterns in a substrate of a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.
4 is a view showing a state where light is extracted from scattering patterns formed in a substrate of the nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of a nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자는, 기판(120), 버퍼층(111), 언도프트 층(112), 제1 도전형 반도체층(113), 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(115), 투명산화물층(116), 제1 전극들(117a, 117b, 117c) 및 제 2 전극들(118a, 118b)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자의 기판(120) 상에는 광추출 효율 향상을 위한 다수개의 돌기패턴들(120a)이 형성되어 있다.1, the nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention includes a
상기 버퍼층(111), 언도프트 층(112), 제1 도전형 반도체층(113), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(115)은 화학증착방법(CVD), 분자선 에피택시법(MBE), 스퍼터링법(Sputtering), 수산화물 증기상 에피택시법(HVPE) 등의 방법에 의해 상기 기판(120) 상에 형성될 수 있으며 이에 대해 한정되지는 않는다.The
상기 기판(120)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.At least one of sapphire (Al 2 O 3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP and Ge can be used as the
상기 버퍼층(111)은 상기 기판(120)과 상기 언도프트층(112) 사이의 격자 상수 차이를 줄이기 위해 형성될 수 있으며 예를 들어, GaN, AlN, AlGaN,InGaN, AlInGaN 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.The
상기 언도프트 층(112)은 예를 들어, 언도프트(Undoped) GaN 층일 수 있으며 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 제1 도전형 반도체층(113)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑된다.The first
상기 제1 도전형 반도체층(113)은 챔버에 트리메틸 갈륨(TMGa), 트리에틸 갈륨(TEGa), 암모니아(NH3), 질소(N2) 및 상기 n형 도펀트가 주입되어 형성될 수 있다.The first
상기 제1 도전형 반도체층(113) 상에는 상기 활성층(114)이 형성될 수 있다.The
상기 활성층(114)은 제1, 제 2 활성층들과 같이 복수개의 활성층들을 적층하여 형성할 수 있다. 상기 활성층(114)은 제1 도전형 반도체층(113)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(115)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.The
상기 활성층(114)은 복수개의 활성층들로 형성될 경우, 380nm 내지 500nm의 파장대의 빛을 방출할 수 있다.When the
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.The
또한, 상기 투명산화물층(116)은 ITO, ITZO 또는 IZO 중 어느 하나의 물질로 형성될 수 있고, 제1 전극들(117a, 117b, 117c)과 제 2 전극들(118a, 118b)은 물리적으로 일체로 형성되어 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 상기 제1 전극들(117a, 117b, 117c)은 질화물 반도체 발광 소자의 양극(또는 음극)일 수 있고, 상기 제 2 전극들(118a, 118b)은 음극(또는 양극)일 수 있다.The
상기 제 1 전극들(117a, 117b, 117c)은 상기 투명산화물층(116) 상에 형성되는데, 더욱 정확하게는 투명산화물층(116) 중 제 2 도전형 반도체층(115)이 노출된 영역에 형성된다.The
또한, 상기 제 2 전극들(118a, 118b)은 상기 활성층(114)이 제거되고, 제1 도전형 반도체층(113)이 노출된 영역에 형성된다.
Also, the
도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자는 상하면 및 측면들의 보호를 위해 절연물질로 된 보호막이 더 형성될 수 있다.Although not shown in the drawings, the nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention may further include a protective film made of an insulating material for protecting the upper and lower surfaces and sides.
또한, 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자의 기판(120) 내부에는 다수개의 산란 패턴들(150)이 형성되어 있다. 종래 질화물계 반도체 발광 소자가 기판 또는 반도체층의 외측 표면에 요철 패턴 형성 또는 표면 처리를 하여 광추출 효율을 개선하였으나, 본 발명에서는 기판(120) 내부에 레이저(laser)에 의해 형성된 다수의 산란 패턴들(150)을 형성하여 광추출 효율을 개선하였다.In addition, a plurality of
즉, 일반적으로 활성층(114)에서 발생된 광이 고굴절율을 갖는 기판(120) 내부에서는 외부로 추출되지 않고 머물러 있어 광효율을 저해하는데, 본 발명에서는 기판(120)의 내부의 3차원 공간에 랜덤하게 다수개의 산란 패턴들(150)을 형성하여, 기판(120) 내부로 진행한 광들이 산란 또는 굴절에 의해 외부로 용이하게 추출될 수 있도록 하였다.That is, in general, light generated in the
본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 활성층과 반도체층들을 성장시키는 기판 내부에 레이저를 이용한 다수의 산란 패턴들을 형성하여 광추출 효율을 개선한 효과가 있다. The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention has an effect of improving light extraction efficiency by forming a plurality of scattering patterns using a laser inside a substrate for growing the active layer and the semiconductor layers.
또한, 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 굴절율이 높은 기판 내부에 다수의 산란 패턴들을 형성하여, 반도체층들을 성장시킬 때 결정 구조 불일치로 발생되는 결함을 방지하면서 기판 내부에 머물고 있는 광을 외부로 추출시켜 광효율을 개선한 효과가 있다.
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention may be formed by forming a plurality of scattering patterns in a substrate having a high refractive index so as to prevent a defect caused by crystal structure mismatching when growing semiconductor layers, And the light efficiency is improved by extracting the light to the outside.
도 2는 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자의 제조방법을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자의 기판 내부에 산란 패턴들을 형성하는 공정을 도시한 도면이다.FIG. 2 illustrates a method of manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, and FIG. 3 illustrates a process of forming scattering patterns in a substrate of a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 상에 반도체층 및 활성층이 성장되면 노출된 반도체층 상에 전극을 형성하는 공정을 진행한다(TME:Transparent Metal Electrode: S201). 상기 TME 공정시 광추출 개선을 위해 표면 요철 패턴을 형성할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, when a semiconductor layer and an active layer are grown on a substrate, an electrode is formed on the exposed semiconductor layer (TME: Transparent Metal Electrode: S201). A surface irregularity pattern may be formed to improve light extraction in the TME process.
상기와 같이, TME 공정이 완료되면, 적층된 반도체층들을 특정한 형태로 패터닝하는 메사(MESA) 공정을 진행한다.(S202) 그런 다음, 회로기판과의 실장을 위해 패드(PAD)를 형성하고, 이후 레이저 장비를 이용하여 질화물계 반도체 발광 소자의 기판(120) 내부에 산란패턴들(150)을 형성한다.(S203, S204)After the TME process is completed, a MESA process is performed to pattern the stacked semiconductor layers into a specific shape (S202). Then, a pad (PAD) is formed for mounting on the circuit board, Thereafter, scattering
상기 산란 패턴들(150)은 기판(120) 내부의 3차원 공간에 다수개의 요철구조의 라인패턴들(3~8개의 라인들)이 하나의 그룹을 이루는 방식으로 형성될 수 있다.The scattering
상기 산란 패턴들(150) 형성 공정은 패드 형성 후, 후공정 진행 중 어느 하나의 단계에서 진행될 수 있다.The formation of the scattering
상기와 같은 산란 패턴들(150)은 질화물계 반도체 발광 소자의 활성층에서 발생된 광이 기판(120) 내부로 들어오면 외부로 추출될 수 있는 임계각 범위의 방향으로 산란시키는 기능을 한다.The scattering
따라서, 질화물계 반도체 발광 소자의 활성층에서 발생된 광은 기판(120) 외부로 추출될 확률이 높아 광효율이 개선된다.
Therefore, the light generated from the active layer of the nitride-based semiconductor light emitting device has a high probability of being extracted to the outside of the
도 4는 본 발명의 질화물계 반도체 발광 소자의 기판 내에 형성된 산란 패턴들에서 광추출이 이루어지는 모습을 도시한 도면이다.4 is a view showing a state where light is extracted from scattering patterns formed in a substrate of the nitride-based semiconductor light-emitting device of the present invention.
도 1과 함께, 도 4를 참조하면, 본 발명의 질화물계 반도체 발광소자의 기판(120) 내부에는 다수개의 산란 패턴들(150)이 형성되어 있고, 활성층(114)에서 발생된 광은 버퍼층(111), 언도프트 층(112) 및 제1 도전형 반도체층(113)을 통과하여 기판(120) 내부로 들어온다.4, a plurality of scattering
고굴절율의 기판(120) 내부에서는 광이 외부로 추출되기 어렵지만, 본 발명의 기판(120) 내부에 형성된 다수개의 산란 패턴들(150)에 의해 광은 외부로 추출될 수 있는 임계각 범위의 방향으로 산란된다.The light is hardly extracted from the inside of the
이와 같이, 기판(120) 내부에서 광산란이 발생되면, 활성층(114)에서 발생된 광이 외부로 추출되기 쉬워 광효율이 개선된다. When light scattering occurs in the
본 발명에서는 추가 공정 없이, 레이저에 의해 기판(120) 내부에 산란패턴들(150)을 형성할 수 있어, 반도체 공정이 필요없다.In the present invention, scattering
본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 활성층과 반도체층들을 성장시키는 기판 내부에 레이저를 이용한 다수의 산란 패턴들을 형성하여 광추출 효율을 개선한 효과가 있다.The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention has an effect of improving light extraction efficiency by forming a plurality of scattering patterns using a laser inside a substrate for growing the active layer and the semiconductor layers.
또한, 본 발명에 따른 질화물계 반도체 발광 소자는, 굴절율이 높은 기판 내부에 다수의 산란 패턴들을 형성하여, 반도체층들을 성장시킬 때 결정 구조 불일치로 발생되는 결함을 방지하면서 기판 내부에 머물고 있는 광을 외부로 추출시켜 광효율을 개선한 효과가 있다.The nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention may be formed by forming a plurality of scattering patterns in a substrate having a high refractive index so as to prevent a defect caused by crystal structure mismatching when growing semiconductor layers, And the light efficiency is improved by extracting the light to the outside.
120: 기판 120a: 돌기 패턴
111: 버퍼층 112 언도프트 층
113: 제 1 도전형 반도체층 114: 활성층
115: 제 2 도전형 반도체층 116: 투명산화물층120:
111:
113: first conductivity type semiconductor layer 114: active layer
115: second conductive type semiconductor layer 116: transparent oxide layer
Claims (7)
상기 기판 상에 형성된 제 1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층;
상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;
상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성된 투명산화물층; 및
상기 투명산화물층 상에 형성된 제1 전극들과 상기 활성층이 제거된 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 제 2 전극들을 포함하고,
상기 기판의 내부 3차원 공간에는 다수개의 산란 패턴들이 랜덤하게 형성되고,
상기 각각의 산란 패턴들은 다수개의 요철형 라인패턴들이 하나의 그룹 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자.
Board;
A first conductive semiconductor layer formed on the substrate;
An active layer formed on the first conductive semiconductor layer;
A second conductive semiconductor layer on the active layer;
A transparent oxide layer formed on the second conductive semiconductor layer; And
And a first electrode formed on the transparent oxide layer and a second electrode formed on the first conductive semiconductor layer from which the active layer is removed,
A plurality of scattering patterns are randomly formed in the three-dimensional space of the substrate,
Wherein each of the scattering patterns has a plurality of concavo-convex line patterns formed in one group.
The nitride based semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a plurality of protrusion patterns are formed on the substrate.
The nitride based semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a buffer layer and an undoped layer are further formed between the substrate and the first conductivity type semiconductor layer.
상기 투명산화물층 상에 제 1 전극들을 형성하고, 상기 활성층이 제거된 제 1 도전형 반도체층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계와,
상기 기판의 내부 3차원 공간에는 레이저를 이용하여 다수개의 산란 패턴들을 랜덤하게 형성하는 단계를 포함하고,
상기 각각의 산란 패턴들은 다수개의 요철형 라인패턴들이 하나의 그룹 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 질화물계 반도체 발광 소자 제조방법.
Forming a buffer layer, a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, a second conductivity type semiconductor layer, and a transparent oxide layer on a substrate;
Forming first electrodes on the transparent oxide layer, forming a second electrode on the first conductive semiconductor layer from which the active layer is removed,
And randomly forming a plurality of scattering patterns using a laser in an internal three-dimensional space of the substrate,
Wherein each of the scattering patterns has a plurality of concavo-convex line patterns formed in a single group.
6. The method of claim 5, further comprising forming a plurality of protrusion patterns on the substrate.
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