KR200472973Y1 - 발광 다이오드 기판 및 발광 다이오드 - Google Patents
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Abstract
발광 다이오드(LED : light emitting diode) 기판은 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들로 구성되는 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판을 포함하고, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조의 피치는 10 ㎛보다 작다. 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 대칭적인 단면 평면은 제 1 베이스 각도 및 제 2 베이스 각도를 가지고, 제 2 베이스 각도는 제 1 베이스 각도보다 크고, 제 2 베이스 각도는 50°내지 70°이다. 이 LED 기판은 높은 발광 효율을 가진다.
Description
본 고안은 발광 다이오드(LED) 기판에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 높은 광 추출 효율을 갖는 LED 기판 및 이를 이용한 LED에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 화합물 반도체로 제조된 발광 장치이고, 이 발광 장치에서는 전기 에너지가 전자(electron)들 및 정공(hole)들의 결합을 통해 광으로 변환된다. LED는 냉온 광원의 하나의 유형이고, 낮은 전력 소비, 예열 시간 없음, 긴 수명, 및 고속의 응답 속도 등의 장점들을 가진다. 그것은 또한 작은 크기, 높은 충격 저항(impact resistance)의 특징들을 제공하고, 대량 생산을 위해 적합하다. 그 결과, 발광 다이오드는 극도로 작은 또는 어레이 디바이스들의 제조 시에 응용 요건들을 충족시키도록 용이하게 맞추어진다.
미래에 LED의 응용 범위를 확장하기 위하여, 현재의 연구는 LED의 발광 휘도를 개선시키는 것에 집중하고 있다. 이상적인 LED에서는, 활성 영역 내의 캐리어(carrier)들이 광자(photon)들로 재결합되고 이 광자들 모두가 외부 환경으로 전파된 후, 이러한 LED의 발광 효율은 100%이다. 그러나, 활성 영역에서 발생된 100%가 아닌 광자들이 다양한 고갈 메커니즘(depletion mechanism)들로 인해 외부 환경으로 전파될 수 없다.
LED의 발광 효율을 개선시키기 위하여, 패터닝된 LED 기판(patterned LED substrate), 예를 들어, 복수의 원뿔들 또는 플랫폼 구조들로 구성된 LED기판은 전체 반사를 감소시키기 위하여, LED로부터 방출된 광을 산란시키기 위해 이용된다.
본 고안은 높은 광 추출 효율을 가지는 발광 다이오드 기판 및 이러한 기판을 가지는 발광 다이오드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
고안의 예시적인 실시예는 높은 광 추출 효율을 가지는 발광 다이오드 기판을 제공한다.
고안의 예시적인 실시예는 상기 발광 다이오드 기판을 가지는 발광 다이오드를 제공한다.
고안의 예시적인 실시예는 사파이어 기판을 포함하는 발광 다이오드 기판을 제공하고, 이 사파이어 기판은 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들로 구성된 표면을 갖는 것을 특징으로 하고, 이 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들의 피치(pitch)는 10 ㎛보다 작다. 6각형 피라미드 구조의 대칭적인 단면 평면은 제 1 베이스 각도(base angle) 및 제 2 베이스 각도를 가지고, 제 2 베이스 각도는 제 1 베이스 각도보다 크고, 제 2 베이스 각도는 50 내지 70도 사이이다.
고안의 예시적인 실시예에 따르면, 피치는 약 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛ 사이이다.
고안의 예시적인 실시예에 따르면, 각각의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조의 최대 높이는 1 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이다.
고안의 예시적인 실시예에 따르면, 각각의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조의 상부 부분은 평면 또는 뾰족한 선단부이다.
고안의 예시적인 실시예에 따르면, 사파이어 기판의 상기 표면은 (0001) 표면을 포함하고, (0001) 표면은 표면의 투영 면적의 약 10% 내지 60%이다.
고안의 또 다른 예시적인 실시예는 복수의 피라미드 구조들로 구성된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판을 포함하는 발광 다이오드 기판을 제공하고, 피라미드 구조들 각각은 복수의 예각들을 갖는 하부 표면을 가진다. 하나의 피라미드 구조에서의 예각들 각각은 인접하는 피라미드 구조들에서의 예각들에 근접해 있다.
고안의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 사파이어 기판의 상기 표면은 (0001) 표면을 포함하고, (0001) 표면은 표면의 투영 면적(projected area)의 약 5% 내지 40%이다.
고안의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 피라미드 구조들은 3각형 피라미드(trigonal pyramid) 또는 6각형 피라미드(hexagonal pyramid)를 포함한다.
고안의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 각각의 피라미드 구조의 최대 높이는 1.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이다.
고안의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 각각의 피라미드 구조의 상부는 평면(plane) 또는 뾰족한 선단부(pointed tip)이다.
고안의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 각각의 피라미드 구조의 상부 부분이 평면일 때, 커버층은 각각의 피라미드 구조의 평면 위에 배치되고, 커버층의 물질은 산화물, 질화물 또는 실리콘을 포함한다.
고안의 예시적인 실시예는 상기 사파이어 기판들 중의 하나, 상기 사파이어 기판 위에 배치된 제 1 반도체층, 상기 반도체층 위에 배치된 발광층, 상기 발광층 위에 배치된 제 2 반도체층, 제 1 반도체층과 접촉하는 제 1 오믹층, 및 제 2 반도체층과 접촉하는 제 2 오믹층을 포함하는 발광 다이오드를 추가적으로 제공한다.
고안의 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들로 구성된 사파이어 기판은 발광 표면으로서 작용한다. 광 확산(light diffusion)은 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들의 6개의 면들에 기초하여 증가되고, 기판의 발광 효율은 증대된다. 또한, 피라미드 구조들의 배열은 (0001) 표면의 면적을 적절하게 증가시키도록 정의될 수 있고, 상기 표면에서의 이와 같이 노출된 면적들은 적절하게 수집될 것이다. 따라서, 그것은 추후의 에피택시 처리(epitaxy process)에서의 어려움을 감소시킬 수 있다.
고안 및 고안에 의해 제공되는 어떤 장점들은 고안의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 하는 다음의 예시적인 실시예들 및 첨부 도면들에 의해 더욱 양호하게 이해될 수 있다.
본 고안에 따르면, 높은 광 추출 효율을 가지는 발광 다이오드 기판 및 이러한 기판을 가지는 발광 다이오드를 얻을 수 있다.
도 1은 고안의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드(LED) 기판의 3차원도이다.
도 2a는 고안의 제 1 예시적인 실시예에 따른 단일의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조의 3차원도 도면이다.
도 2b는 도 2a의 불규칙적인 6각형 피라미드의 대칭적인 단면 평면(절단선 B-B를 따르는 단면)이다.
도 3a 내지 도 3d는 고안의 제 1 예시적인 실시예의 LED 기판의 제조 흐름을 예시하는 단면도 도면들이다.
도 4는 상기 예시적인 실시예에 따라 제조된 사파이어 기판의 주사전자 현미경(SEM : scanning electron microscope) 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 4의 LED 기판의 평면도 및 단면도 SEM 사진들이다.
도 6은 고안의 제 2 예시적인 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 7은 시뮬레이션 테스트에서 기존의 플랫폼 구조들을 포함하는 기판의 상세한 치수를 예시한다.
도 8은 시뮬레이션 테스트에서 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들을 포함하는 기판의 상세한 치수를 예시한다.
도 9는 시뮬레이션 테스트의 결과들을 도시하는 곡선의 도면이다.
도 10은 고안의 제 3 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다.
도 11은 고안의 제 4 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다.
도 12는 고안의 제 5 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다.
도 13은 고안의 제 6 예시적인 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 고안의 제 1 예시적인 실시예에 따른 단일의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조의 3차원도 도면이다.
도 2b는 도 2a의 불규칙적인 6각형 피라미드의 대칭적인 단면 평면(절단선 B-B를 따르는 단면)이다.
도 3a 내지 도 3d는 고안의 제 1 예시적인 실시예의 LED 기판의 제조 흐름을 예시하는 단면도 도면들이다.
도 4는 상기 예시적인 실시예에 따라 제조된 사파이어 기판의 주사전자 현미경(SEM : scanning electron microscope) 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 4의 LED 기판의 평면도 및 단면도 SEM 사진들이다.
도 6은 고안의 제 2 예시적인 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 7은 시뮬레이션 테스트에서 기존의 플랫폼 구조들을 포함하는 기판의 상세한 치수를 예시한다.
도 8은 시뮬레이션 테스트에서 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들을 포함하는 기판의 상세한 치수를 예시한다.
도 9는 시뮬레이션 테스트의 결과들을 도시하는 곡선의 도면이다.
도 10은 고안의 제 3 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다.
도 11은 고안의 제 4 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다.
도 12는 고안의 제 5 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다.
도 13은 고안의 제 6 예시적인 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 1은 고안의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드(LED) 기판의 3차원도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(sapphire substrate)(100)이 제공된다. 사파이어 기판(100)은 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(102)로 구성된 표면(104)을 가진다. 고안의 예시적인 실시예의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조는 3개의 예각 부분들 및 3개의 둔각 부분들을 갖는 불규칙적인 6각형형 베이스(base)로부터 직립된 6개의 측면들을 가지는 구조를 지칭하며, 6개의 측면들은 동일한 면족(family of plane)들이다. 이 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(102)의 피치(pitch)(P)는 10 ㎛보다 작다. 하나의 예시적인 실시예에서, 피치는 0.1 ㎛ 및 3 ㎛ 사이이다. 소위 "피치"는 2개의 인접한 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(102) 사이의 거리를 지칭한다.
불규칙적인 6각형 피라미드 구조(200)의 대칭적인 단면 평면은 제 1 베이스 각도(a1) 및 제 2 베이스 각도(a2)를 포함하고, 제 2 베이스 각도(a2)는 제 1 베이스 각도(a1)보다 크다. 제 2 베이스 각도(a2)는 50 내지 70도(degree) 사이이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 그것은 약 55 내지 65도 사이이다.
이 예시적인 실시예에서, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(102)의 상부 부분(102a)은 뾰족한 선단부(pointed tip)이다. 개시 내용의 이 예들은 이 고안의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것은 이 고안을 실시하는 당업자에 의해 이해된다. 상부 부분(102a)은 플랫폼 표면 또는 평면일 수 있다. 사파이어 기판(100)의 표면(104)은 (0001) 표면(도 1에서 점들로 도시된 면)을 포함하고, (0001) 표면의 면적은 표면(104)의 투영 면적(projected area)의 약 10% 내지 60%이다. 하나의 예시적인 실시예에서, (0001) 표면의 면적은 표면(104)의 투영 면적의 약 10% 내지 30%이다. (0001) 표면의 면적이 표면(104)의 투영 면적의 60%보다 크면, 발광 효율의 이득은 아마도 낮고; (0001) 표면의 면적이 표면(104)의 투영 면적의 10%보다 작더라도, 그것은 에피택시(epitaxy)에 있어서 어려움들을 야기할 수 있다.
도 2a는 고안의 제 1 예시적인 실시예에 따른 단일의 불규칙적인 6각형형 피라미드 구조의 3차원도 도면이다. 도 2b는 도 2a의 불규칙적인 6각형 피라미드의 대칭적인 단면 평면(절단선 B-B를 따른 단면)이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(200)의 최대 높이(h)는 예를 들어, 불규칙적인 6각형 피라미드(200)의 피치에 직접 비례한다. 소위 "최대 높이"는 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(200)의 상부 부분(202) 및 베이스 사이의 거리를 지칭한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(200)의 최대 높이는 약 1 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 최대 높이는 약 1.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이다. 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(200)의 최대 높이가 2 ㎛보다 크면, 에피택시가 어렵다. 도 2a 및 도 2b의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조의 상부 부분(202)은 평면이다.
제 1 예시적인 실시예의 발광 다이오드 기판의 제조 방법의 실험적인 예들은 다음의 개시 내용에서 제공된다. 도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 도 3a 내지 도 3d는 고안의 예시적인 실시예에 따른 LED 기판의 제조 흐름을 도시하는 단면도 도면들이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(300)이 제공되고, 산화물층(302)이 사파이어 기판(300) 위에 증착된다.
그 다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 산화물층(302) 위에서 포토리소그래프(photolithograph) 및 에칭을 수행함으로써 패턴을 갖는 하드 마스크(304)가 형성된다. 필요하다면, 하드 마스크(304) 및 사파이어 기판(300) 사이의 접착은 추후의 에칭 처리에서 그 에칭 내성 능력(etching resistance capability)을 증가시키기 위하여, 기존의 기술들을 통해 강화될 수 있다.
몇 분(minute)의 습식 에칭(wet etching)이 수행되고, 그 동안에는, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들의 어레이의 돌출 패턴들(306)이 사파이어 기판(300) 위에 형성된다. 이와 동시에, 하드 마스크(304)는 도 3c에 도시된 바와 같이, 에칭 용액의 에칭으로 인해 점차 더욱 작아진다.
궁극적으로, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(308)이 완전히 형성되고, 하드 마스크(304)의 일부가 남아 있으면, 하드 마스크 제거 단계가 수행된다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 하드 마스크(304)가 남아 있지 않으면, 에칭 처리가 정지될 수 있다. 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(308)은 약 3 ㎛의 피치를 가진다.
위에서 설명된 바와 같은 고안의 LED 기판의 제조 방법의 실험적인 예들은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 다음의 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이 본 고안의 범위로부터 이탈하지 않으면서, 당업자들에 의해 설명되는 실시예들에서 변형들이 행해질 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 4는 상기 예시적인 실시예에 따라 제조된 사파이어 기판의 주사전자 현미경(SEM) 사진이고; 도 5a 및 도 5b는 각각 도 4의 LED 기판의 평면도 및 단면도 SEM 사진들이다. 도 5a에 따르면, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들이 명백하게 관찰된다.
도 6은 고안의 제 2 예시적인 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 예시적인 실시예의 것과 유사한 사파이어 기판(100)(도 1 참조)이 제공된다. 제 1 반도체층(600)은 사파이어 기판(100) 위에 증착되고, 발광층(602)은 제 1 반도체층(600) 위에 증착되고, 제 2 반도체층(604)은 발광층(602) 위에 증착된다. 제 1 오믹 전극(ohmic electrode)(606)은 제 1 반도체층(600)과 접촉하는 반면, 제 2 오믹 전극(608)은 제 2 반도체층(604)과 접촉한다. 이 예시적인 실시예에서, 제 1 반도체층(600), 발광층(602) 및 제 2 반도체층(604)은 각각 질화갈륨 반도체(gallium nitride semiconductor)와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체들이다. 제 1 오믹 전극(606) 및 제 2 오믹 전극(608)은 각각 예를 들어, 니켈(Ni), 납(Pb), 코발트(Co), 철(Fe), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 로듐(Rh), 금(Au), 루테늄(Ru), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 은(Ag), 상기 금속들의 산화물, 및 상기 금속들의 질화물로 형성되는 합금(alloy) 또는 다층막(multi-layer film)을 포함한다. 제 1 오믹 전극(606) 및 제 2 오믹 전극(608)은 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 은(Ag), 또는 알루미늄(Al)으로 형성되는 합금 또는 다층막을 포함할 수도 있다.
상기 예시적인 실시예의 LED 기판의 효과를 확인하기 위하여, 상이한 LED 기판들을 이용하여 도 6의 LED의 발광 효율들이 시뮬레이션 된다.
시뮬레이션 테스트
제 1 반도체층(600)은 n-GaN이고, 발광층(602)은 다중 양자 우물(MQW : multiple quantum well) 구조이고, 제 2 반도체층(604)은 p-GaN이라고 가정한다. 도 7의 기존의 플랫폼 구조들로 구성된 기판 및 (도 8을 참조하는) 제 1 실시예의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들로 구성된 기판을 포함하는 LED 기판들의 2개의 유형들이 제공된다. 상기 도 7에 도시된 LED 기판의 표면 구조들은 모두 건식 에칭 처리를 통해 제조된다.
광 추출 효율(LEE : light extraction efficiency) 및 발광 효율에 대하여, 도 9에 도시된 바와 같은 시뮬레이션 테스트 결과들에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같은 기판 구조는 플랫폼 구조들을 갖는 기존의 기판보다 우수하다.
도 10은 고안의 제 3 예시적인 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(1000)이 제공된다. 사파이어 기판(1000)은 복수의 피라미드 구조들(1004)로 구성된 표면(1002)을 가진다. 피라미드 구조들(1004) 각각은 복수의 예각들(1008)을 갖는 하부 표면(1006)을 가진다. 하나의 피라미드 구조(1004)에서의 예각들(1008) 각각은 인접하는 피라미드 구조들(1004)에서의 예각들(1008) 중의 하나에 근접해 있다. 각각의 피라미드 구조들(1004)의 하부 표면(1006)은 다각형이다. 예를 들어, 도 10에서, 각각의 하부 표면(1006)은 3개의 예각들(1008)이고 2개의 예각들(1008) 사이의 윤곽(outline)은 곡선이다.
사파이어 기판(1000)의 표면(1002)은 (0001) 표면(도 10의 점들로 도시된 면)을 포함한다. 하나의 피라미드 구조(1004)에서의 예각들(1008)이 인접한 피라미드 구조들(1004)에서의 예각들(1008) 중의 하나에 근접해 있을 때, (0001) 표면의 면적이 증가될 수 있다. 예를 들어, 인접한 피라미드 구조들(1004)의 하나의 예각(1008) 및 또 다른 예각(1008) 사이의 거리는 피치(S)와 같거나 작고, 또는 이 2개의 예각들(1008)이 서로 연결된다. 소위 "피치"는 2개의 인접한 피라미드 구조들(1004) 사이의 거리를 지칭한다. (0001) 표면의 면적은 표면(1002)의 투영 면적의 약 5% 내지 40%이고, 바람직하게는 10% 내지 30%이다. (0001) 표면의 면적이 표면(1002)의 투영 면적의 40%보다 많으면, 발광 효율의 이득은 아마도 낮다. 또한, 피라미드 구조(1004)의 상부는 뾰족한 선단부이다. 이 고안을 실시하는 당업자는 개시 내용에서의 이 예들은 이 고안의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 점을 이해한다. 피라미드 구조(1004) 각각의 상부는 플랫폼 표면을 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 피라미드 구조(1004)의 최대 높이는 약 1 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이고, 바람직하게는, 약 1.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이다. 피라미드 구조(1004)의 최대 높이가 2 ㎛보다 크면, 에피택시가 어렵다. 또한, 피치는 피라미드 구조(1004)의 최대 높이에 대해 영향을 가질 수 있다. 예를 들어, 피치가 약 3 ㎛이면, 최대 높이는 바람직하게는 1.5 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이고; 피치가 약 1.5 ㎛이면, 최대 높이는 바람직하게는 0.8 ㎛ 내지 1.5 ㎛ 사이이다. 따라서, 피치가 작을수록, 최대 높이가 더 낮아진다.
도 11은 고안의 제 4 예시적인 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(1100)이 제공된다. 사파이어 기판(1100)은 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(1104)로 구성된 표면(1102)을 가지고, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(1104)는 도 1의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(102)와 동일하다. 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(1104) 각각은 3개의 예각들(1108) 및 3개의 둔각들(1110)을 포함하는 6각형 하부 표면(1006)을 가진다. 하나의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(1104)에서의 예각들(1108) 각각은 인접한 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(1104)에서의 예각들(1108) 중의 하나에 근접해 있다. (0001) 표면의 면적 범위 및 최대 높이는 모두 제 3 실시예를 참조한다.
도 12는 고안의 제 5 예시적인 실시예에 따른 LED 기판의 3차원도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(1200)은 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(1204)로 구성된 표면(1202)을 가진다. 하나의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(1204)에서의 예각들(1206) 각각은 인접한 불규칙적인 6각형 피라미드 구조(1204)에서의 예각들(1206) 중의 하나에 근접해 있다. 제 4 실시예 및 이 실시예 사이의 차이는 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들(1204) 각각의 상부가 평면(1208)이라는 것이다. 또한, 커버층(cover layer)(도시되지 않음)은 각각의 피라미드 구조(1204)의 평면(1208) 위에 배치될 수 있고, 커버층의 물질은 산화물, 질화물 또는 실리콘을 포함하고, 예를 들어, 커버층의 물질은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘을 포함한다. 또한, (0001) 표면의 면적 범위 및 최대 높이는 모두 제 3 실시예를 참조한다.
도 13은 고안의 제 6 예시적인 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제 3 예시적인 실시예의 것과 유사한 사파이어 기판(1000)(도 10 참조)이 제공된다. 제 1 반도체층(600), 발광층(602), 및 제 2 반도체층(604)은 사파이어 기판(1000) 위에 배치된다. 제 1 오믹 전극(606)은 제 1 반도체층(600)과 접촉하는 반면, 제 2 오믹 전극(608)은 제 2 반도체층(604)과 접촉한다. 이 예시적인 실시예에서, 제 1 반도체층(600), 발광층(602), 제 2 반도체층(604), 제 1 오믹 전극(606) 및 제 2 오믹 전극(608)은 제 2 예시적인 실시예와 동일하다.
고안의 LED 기판에 따르면, 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들로 구성된 사파이어 기판은 발광 표면으로서 작용한다. 또한, 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들의 6개의 면들에 의해 광 산란이 증대된다. 결과적으로, 고안의 LED 기판을 이용한 LED의 발광 효율은 개선된다. 그 외에도, 피라미드 구조들은 (0001) 표면의 면적을 적절하게 증가시키도록 배열될 수 있고, 이에 따라, 그것은 추후의 에피택시 처리에 있어서의 어려움을 감소시킬 수 있다.
고안의 범위 또는 취지로부터 이탈하지 않으면서 본 고안의 구조에 대해 다양한 수정 및 변형이 행해질 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 상기한 바를 고려하면, 본 고안의 수정 및 변형이 다음의 청구항들 및 그 등가물들의 범위 내에 속한다면, 본 고안은 이 고안의 수정 및 변형을 포괄하도록 의도된 것이다.
Claims (20)
- 사파이어 기판을 포함하는 발광 다이오드 기판으로서,
상기 사파이어 기판의 표면은 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들을 포함하고, 상기 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들의 피치(pitch)는 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛ 사이이고, 상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 대칭적인 단면 평면은 제 1 베이스 각도 및 제 2 베이스 각도를 포함하고, 상기 제 2 베이스 각도는 상기 제 1 베이스 각도보다 크고, 상기 제 2 베이스 각도는 50 내지 70도(degree) 사이이고, 상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 최대 높이는 1 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이이고,
상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각은 6개의 측면들을 가지고,
상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 상부 부분은 뾰족한 선단부인, 발광 다이오드 기판. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 표면은 (0001) 표면을 포함하고, 상기 (0001) 표면은 상기 표면의 투영 면적의 10% 내지 60%인, 발광 다이오드 기판. - 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들로 구성된 표면을 포함하는 사파이어 기판으로서, 상기 복수의 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들의 피치는 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛ 사이이고, 상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 대칭적인 단면 평면은 제 1 베이스 각도 및 제 2 베이스 각도를 포함하고, 상기 제 2 베이스 각도는 상기 제 1 베이스 각도보다 크고, 상기 제 2 베이스 각도는 50 내지 70도 사이이고, 상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 최대 높이는 1 ㎛ 내지 2 ㎛ 사이인, 상기 사파이어 기판;
상기 사파이어 기판 위에 배치된 제 1 반도체층;
상기 제 1 반도체층 위에 배치된 발광층;
상기 발광층 위에 배치된 제 2 반도체층;
상기 제 1 반도체층과 접촉하는 제 1 오믹 전극; 및
상기 제 2 반도체층과 접촉하는 제 2 오믹 전극을 포함하고,
상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각은 6개의 측면들을 가지고,
상기 불규칙적인 6각형 피라미드 구조들 각각의 상부 부분은 뾰족한 선단부인, 발광 다이오드. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 6에 있어서,
상기 표면은 (0001) 표면을 포함하고, 상기 (0001) 표면은 상기 표면의 투영 면적의 10% 내지 60%인, 발광 다이오드. - 삭제
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