KR20070041151A - Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 외부 발광 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and has an effect of increasing external light emitting efficiency.
이를 위한 본 발명에 의한 질화물 반도체 발광소자는, 일측 끝단에 경사진 메사 월이 형성된 사파이어 기판; 상기 사파이어 기판 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월과 연장되는 메사 월이 형성된 n형 질화물 반도체층; 상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월과 연장되는 메사 월이 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층; 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 및 상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함한다.The nitride semiconductor light emitting device according to the present invention for this purpose, the sapphire substrate is formed inclined mesa wall at one end; An n-type nitride semiconductor layer formed on the sapphire substrate and having a mesa wall extending from the mesa wall at one end thereof; An active layer and a p-type nitride semiconductor layer, which are sequentially formed on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer and have mesa walls extending from the mesa walls at one end thereof; A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; And an n-type electrode formed on the n-type nitride semiconductor layer on which the active layer is not formed.
발광 효율, 경사, 메사 월(mesa wall) Luminous Efficiency, Slope, Mesa Wall
Description
도 1은 종래기술에 따른 일반적인 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 평면도.1 is a plan view showing the structure of a conventional nitride semiconductor light emitting device according to the prior art.
도 2는 도 1의 Ⅰ- Ⅱ선을 절단하여 나타낸 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.4 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the first modification of the first embodiment;
도 5는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.Fig. 5 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the second modification of the first embodiment.
도 6은 제 1 실시예의 제 3 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.6 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the third modification of the first embodiment;
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.7A to 7C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나 타낸 단면도.8 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
도 9는 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.Fig. 9 is a sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the second modification of the second embodiment.
도 10은 제 2 실시예의 제 3 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.10 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the third modification of the second embodiment;
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.11A to 11C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.12 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.13A to 13C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
도 14는 메사 월 형태에 따른 측면 방출 광량을 비교한 도면.14 is a view comparing side emission light amount according to mesa wall shape.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
201: 사파이어 기판 202: n형 질화물 반도체층201: sapphire substrate 202: n-type nitride semiconductor layer
203: 활성층 204: p형 질화물 반도체층203: active layer 204: p-type nitride semiconductor layer
205: p형 전극 206: n형 전극205: p-type electrode 206: n-type electrode
207: 반사막 210: 홈207: reflecting film 210: groove
M2: 경사진 메사 월 M3: 수직인 메사 월M 2 : Inclined Mesa Wall M 3 : Vertical Mesa Wall
본 발명은 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 외부 발광 효율을 높일 수 있는 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention 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 capable of increasing external light emitting efficiency and a method of manufacturing the same.
최근, GaN 등의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는, 우수한 물리적, 화화적 특성으로 인해 발광 다이오드(light emitting diode: LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode: LD) 등의 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD는 청색 또는 녹색 파장대의 광을 얻기 위한 발광소자에 많이 사용되고 있으며, 이러한 발광소자는 가전제품, 전광판 및 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다. 여기서, 상기 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는, 통상적으로, InXAlYGa1-X-YN (0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)의 조성식을 갖는 GaN계 물질로 이루어진다.Recently, III-V nitride semiconductors such as GaN have been spotlighted as core materials of light emitting devices such as light emitting diodes (LEDs) or laser diodes (LDs) due to their excellent physical and chemical properties. have. LEDs or LDs using III-V nitride semiconductor materials are widely used in light emitting devices for obtaining light in the blue or green wavelength band, and these light emitting devices are applied as light sources of various products such as home appliances, electronic displays, and lighting devices. Here, the group III-V nitride semiconductor is typically made of a GaN-based material having a composition formula of In X Al Y Ga 1-XY N (0≤X, 0≤Y, X + Y≤1).
일반적으로, 상기 GaN계 물질을 사용하는 질화물 반도체 발광소자는, GaN의 벌크 단결정체를 형성할 수 없기 때문에, GaN 결정의 성장에 적합한 기판을 사용하여야 하며, 대표적으로 사파이어 기판이 사용되고 있다.In general, in the nitride semiconductor light emitting device using the GaN-based material, since the bulk single crystal of GaN cannot be formed, a substrate suitable for the growth of GaN crystals should be used, and a sapphire substrate is typically used.
그러면, 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 질화물 반도체 발광 소자에 대해 설명한다.Next, a nitride semiconductor light emitting device according to the related art will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 종래기술에 따른 일반적인 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ- Ⅱ선을 절단하여 나타낸 단면도이다.1 is a plan view showing the structure of a conventional nitride semiconductor light emitting device according to the prior art, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line I-II of FIG.
종래기술에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, GaN계 반도체 물질의 성장을 위한 사파이어 기판(101)과, 상기 사파이어 기판(101) 상에 순차적으로 형성된 n형 질화물 반도체층(102), 활성층(103) 및 p형 질화물 반도체층(104)을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층(104)과 활성층(103)은 메사 식각(mesa etching) 공정에 의하여 그 일부영역이 제거되는 바, 상기 n형 질화물 반도체층(102)의 일부상면을 노출한 구조를 갖는다.As shown in FIGS. 1 and 2, a nitride semiconductor light emitting device according to the related art includes a
상기 메사 식각 공정에 의해 식각되지 않은 p형 질화물 반도체층(104) 상에는 p형 전극(105)이 형성되어 있고, 상기 메사 식각 공정을 통해 노출된 n형 질화물 반도체층(102) 상에는 n형 전극(106)이 형성되어 있다.The p-
이러한 종래기술에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은 다음과 같다. 우선, 사파이어 기판(101) 상에 n형 질화물 반도체층(102), 활성층(103) 및 p형 질화물 반도체층(104)을 순차적으로 성장시킨다. 이어서, 상기 p형 질화물 반도체층(104), 활성층(103) 및 n형 질화물 반도체층(102)의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(102)의 일부를 드러낸다. 그런 후에, 상기 투명 전극 상에 p형 전극(105)을 형성하고, 상기 n형 질화물 반도체층(102) 상에 n형 전극(106)을 형성한다.The manufacturing method of the nitride semiconductor light emitting device according to the prior art is as follows. First, the n-type
그러나, 전술한 바와 같은 종래기술에 따른 질화물 반도체 발광소자에 있어 서는, 상기 메사 식각 공정에 의해 식각되는 면(M1: 이하, "메사 월(mesa wall)"이라 칭함)이, 도 2에 도시된 바와 같이 수직 프로파일을 갖는 것으로 인해, 활성층(103)으로부터 상기 메사 월(M1)로 향하는 빛이 발광소자의 측면으로 그대로 방출됨으로써, 발광소자의 외부 발광 효율이 저하되는 문제가 있다.However, in the nitride semiconductor light emitting device according to the related art as described above, the surface (M 1 : hereinafter referred to as "mesa wall") etched by the mesa etching process is shown in FIG. 2. As described above, the light emitted from the
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 외부 발광 효율을 높일 수 있는 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, which can increase external light emitting efficiency.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자는,The nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object,
일측 끝단에 경사진 메사 월이 형성된 사파이어 기판;A sapphire substrate having an inclined mesa wall formed at one end;
상기 사파이어 기판 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월과 연장되는 메사 월이 형성된 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the sapphire substrate and having a mesa wall extending from the mesa wall at one end thereof;
상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월과 연장되는 메사 월이 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층;An active layer and a p-type nitride semiconductor layer, which are sequentially formed on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer and have mesa walls extending from the mesa walls at one end thereof;
상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; And
상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함한다.And an n-type electrode formed on the n-type nitride semiconductor layer on which the active layer is not formed.
여기서, 상기 경사진 메사 월과 상기 p형 전극 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층에 형성된 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include grooves formed in a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer, and the n-type nitride semiconductor layer between the inclined mesa wall and the p-type electrode.
그리고, 상기 홈은 상기 n형 질화물 반도체층 하부의 상기 사파이어 기판의 소정 깊이까지 연장된 것을 특징으로 한다.The groove may be extended to a predetermined depth of the sapphire substrate under the n-type nitride semiconductor layer.
또한, 상기 경사진 메사 월의 표면에 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a reflective film formed on the surface of the inclined mesa wall.
또한, 상기 홈의 표면에 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a reflective film formed on the surface of the groove.
또한, 상기 반사막은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the reflective film is characterized by consisting of one metal or an alloy of two or more metals selected from the group consisting of Rh, Al, Ag, Pt, Pd and Ti.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자는,In addition, the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention for achieving the above object,
사파이어 기판;Sapphire substrates;
상기 사파이어 기판 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 경사진 메사 월이 형성된 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the sapphire substrate and having a mesa wall inclined at one end thereof;
상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월과 연장되는 메사 월이 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층;An active layer and a p-type nitride semiconductor layer, which are sequentially formed on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer and have mesa walls extending from the mesa walls at one end thereof;
상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer; And
상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함한다.And an n-type electrode formed on the n-type nitride semiconductor layer on which the active layer is not formed.
여기서, 상기 경사진 메사 월과 상기 p형 전극 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층에 형성된 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include grooves formed in a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer, and the n-type nitride semiconductor layer between the inclined mesa wall and the p-type electrode.
그리고, 상기 홈은 상기 n형 질화물 반도체층 하부의 상기 사파이어 기판의 소정 깊이까지 연장된 것을 특징으로 한다.The groove may be extended to a predetermined depth of the sapphire substrate under the n-type nitride semiconductor layer.
또한, 상기 경사진 메사 월의 표면에 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a reflective film formed on the surface of the inclined mesa wall.
또한, 상기 홈의 표면에 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a reflective film formed on the surface of the groove.
또한, 상기 반사막은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the reflective film is characterized by consisting of one metal or an alloy of two or more metals selected from the group consisting of Rh, Al, Ag, Pt, Pd and Ti.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자는,In addition, the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention for achieving the above object,
사파이어 기판;Sapphire substrates;
상기 사파이어 기판 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 수직인 메사 월이 형성된 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the sapphire substrate and having a mesa wall perpendicular to one end thereof;
상기 n형 질화물 반도체층의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단 에 상기 메사 월과 연장되는 메사 월이 형성된 활성층 및 p형 질화물 반도체층;An active layer and a p-type nitride semiconductor layer, which are sequentially formed on a predetermined region of the n-type nitride semiconductor layer, and have a mesa wall extending from the mesa wall at one end thereof;
상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 p형 전극;A p-type electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer;
상기 활성층이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극; 및An n-type electrode formed on the n-type nitride semiconductor layer on which the active layer is not formed; And
상기 메사 월과 상기 p형 전극 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층에 형성되며, 적어도 일측벽이 경사진 홈을 포함한다.A portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer, and the n-type nitride semiconductor layer between the mesa wall and the p-type electrode is formed, and at least one side wall includes an inclined groove.
여기서, 상기 홈의 표면에 형성된 반사막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the reflective film formed on the surface of the groove further comprises.
그리고, 상기 반사막은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The reflective film is made of one metal or an alloy of two or more metals selected from the group consisting of Rh, Al, Ag, Pt, Pd, and Ti.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은,In addition, the method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object,
사파이어 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on the sapphire substrate;
상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 노출시키는 단계;Mesa etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer and the n-type nitride semiconductor layer to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer;
상기 노출된 n형 질화물 반도체층 반대측의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층, n형 질화물 반도체층 및 사파이어 기판 끝단을 경사 식각하여 경사진 메사 월을 형성하는 단계; 및Diagonally etching the ends of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer, the n-type nitride semiconductor layer, and the sapphire substrate opposite the exposed n-type nitride semiconductor layer to form an inclined mesa wall; And
상기 p형 질화물 반도체층 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 p형 전극 및 n형 전극을 각각 형성하는 단계를 포함한다.Forming a p-type electrode and an n-type electrode on the p-type nitride semiconductor layer and the exposed n-type nitride semiconductor layer, respectively.
여기서, 상기 경사진 메사 월을 형성하기 전 또는 후에, 상기 경사진 메사 월과 상기 p형 전극 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층을 식각하여 홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, before or after forming the inclined mesa wall, forming a groove by etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer and the n-type nitride semiconductor layer between the inclined mesa wall and the p-type electrode. It further comprises.
그리고, 상기 홈을 형성한 후에, 상기 홈 하부의 사파이어 기판 부분을 소정 깊이로 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the formation of the groove, the method may further include etching the sapphire substrate portion under the groove to a predetermined depth.
또한, 상기 경사진 메사 월을 형성한 후에, 상기 경사진 메사 월의 표면에 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include forming a reflective film on the surface of the inclined mesa wall after the inclined mesa wall is formed.
또한, 상기 홈을 형성한 후에, 상기 홈의 표면에 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include forming a reflective film on the surface of the groove after the groove is formed.
또한, 상기 반사막은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflective film is formed using an alloy of one metal or two or more metals selected from the group consisting of Rh, Al, Ag, Pt, Pd and Ti.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은,In addition, the method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention for achieving the above object,
사파이어 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on the sapphire substrate;
상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 노출시키는 단계;Mesa etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer and the n-type nitride semiconductor layer to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer;
상기 노출된 n형 질화물 반도체층 반대측의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 끝단을 경사 식각하여 경사진 메사 월을 형성하는 단계; 및Diagonally etching the ends of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer, and the n-type nitride semiconductor layer opposite the exposed n-type nitride semiconductor layer to form an inclined mesa wall; And
상기 p형 질화물 반도체층 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 p형 전극 및 n형 전극을 각각 형성하는 단계를 포함한다.Forming a p-type electrode and an n-type electrode on the p-type nitride semiconductor layer and the exposed n-type nitride semiconductor layer, respectively.
여기서, 상기 경사진 메사 월을 형성하기 전 또는 후에, 상기 경사진 메사 월과 상기 p형 전극 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층을 식각하여 홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, before or after forming the inclined mesa wall, forming a groove by etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer and the n-type nitride semiconductor layer between the inclined mesa wall and the p-type electrode. It further comprises.
그리고, 상기 홈을 형성한 후에, 상기 홈 하부의 사파이어 기판 부분을 소정 깊이로 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.After the formation of the groove, the method may further include etching the sapphire substrate portion under the groove to a predetermined depth.
또한, 상기 경사진 메사 월을 형성한 후에, 상기 경사진 메사 월의 표면에 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include forming a reflective film on the surface of the inclined mesa wall after the inclined mesa wall is formed.
또한, 상기 홈을 형성한 후에, 상기 홈의 표면에 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include forming a reflective film on the surface of the groove after the groove is formed.
또한, 상기 반사막은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflective film is formed using an alloy of one metal or two or more metals selected from the group consisting of Rh, Al, Ag, Pt, Pd and Ti.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 실시예에 의한 질화물 반도체 발광소자의 제조방법은,In addition, the method for manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention for achieving the above object,
사파이어 기판 상에 n형 질화물 반도체층, 활성층 및 p형 질화물 반도체층을 차례로 형성하는 단계;Sequentially forming an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer on the sapphire substrate;
상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 노출시키는 단계;Mesa etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer and the n-type nitride semiconductor layer to expose a portion of the n-type nitride semiconductor layer;
상기 노출된 n형 질화물 반도체층 반대측의 상기 p형 질화물 반도체층, 활성층 및 n형 질화물 반도체층의 일부분을 경사 식각하여 적어도 일측벽이 경사진 홈을 형성하는 단계; 및Obliquely etching a portion of the p-type nitride semiconductor layer, the active layer, and the n-type nitride semiconductor layer opposite the exposed n-type nitride semiconductor layer to form a groove in which at least one side wall is inclined; And
상기 p형 질화물 반도체층 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 상에 p형 전극 및 n형 전극을 각각 형성하는 단계를 포함한다.Forming a p-type electrode and an n-type electrode on the p-type nitride semiconductor layer and the exposed n-type nitride semiconductor layer, respectively.
여기서, 상기 홈을 형성한 후에, 상기 홈의 표면에 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, after forming the groove, further comprising forming a reflective film on the surface of the groove.
그리고, 상기 반사막은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.The reflective film is formed using one metal selected from the group consisting of Rh, Al, Ag, Pt, Pd and Ti or an alloy of two or more metals.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
< 제 1 실시예 ><First Embodiment>
제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조Structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment
도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.The nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도 3에 도시한 바와 같이, 일측 끝단에 경사진 메사 월(M2)이 형성된 사파이어 기판(201)과, 상기 사파이어 기판(201) 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월(M2)과 연장되는 메사 월(M2)이 형성된 n형 질화물 반도체층(202)과, 상기 n형 질화물 반도체층(202)의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월(M2)과 연장되는 메사 월(M2)이 형성된 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)을 포함한다.In the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a
여기서, 상기 경사진 메사 월(M2)은, 약 45도 내외의 경사각을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 n형 질화물 반도체층(202), 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)은, InXAlYGa1-X-YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1)을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(202)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 예를 들어, Si, Ge, Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다. 또한, 상기 p형 질화물 반도체층(204)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 예를 들어, Mg, Zn, Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다. 그리고, 상기 활성층(203)은 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조의 InGaN/GaN층으로 이루어질 수 있다.Here, the inclined mesa wall M 2 preferably has an inclination angle of about 45 degrees. In addition, the n-type
상기 p형 질화물 반도체층(204) 상에는 p형 전극(205)이 형성되어 있고, 상기 활성층(203)이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층(202) 상에는 n형 전극(206)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 p형 및 n형 전극(205, 206)은 Au 또는 Cr/Au 등과 같은 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 p형 질화물 반도체층(204)의 상면에 상기 p형 전극(205)이 형성되기 전에, 전류 주입 면적을 증가시키면서, 오믹 콘택을 형성하기 위해 투명 전극(도시안함)이 형성될 수도 있다. 상기 투명 전극은 주로 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진다.A p-
상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예에서는, 상기 사파이어 기판(201), n형 질화물 반도체층(202), 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(203)의 일측 끝단에 경사진 메사 월(M2)이 형성되어 있기 때문에, 활성층(203)으로부터 상기 경사진 메사 월(M2)로 향하는 빛이, 상기 경사진 메사 월(M2)과 부딪히면서 그 진행 방향이 발광소자의 표면인 상측으로 변하게 된다. 즉, 본 발명은 발광소자의 측면으로 향하는 빛의 경로를 발광소자의 표면으로 변경시킴으로써, 발광소자의 외부 발광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the first embodiment of the present invention as described above, the mesa wall inclined at one end of the
변형예 1Modification 1
도 4를 참조하여 제 1 실시예의 제 1 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제 1 실시예의 제 1 변형예의 구성 중 제 1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제 1 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.A first modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. 4. However, the description of the same parts as the first embodiment among the configurations of the first modification of the first embodiment will be omitted, and only the configurations that differ in the first modification will be described in detail.
도 4는 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the first modification of the first embodiment.
도 4에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예의 제 1 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 경사진 메사 월(M2)의 표면에 형성된 반사막(207)을 더 포함한다는 점에서만 제 1 실시예와 다르다. 여기서, 상기 반사막(207)은, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속으로 이루어지거나, 또는, 상기 그룹으로부터 선택된 둘 이상 금속의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 반사막(207)은, 활성층(203)으로부터 발생되어 상기 경사진 메사 월(M2)로 향하는 빛이 발광소자의 표면으로 반사되도록 해준다.As shown in FIG. 4, the nitride semiconductor light emitting device according to the first modification of the first embodiment has the same configuration as that of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment as described above, but is inclined. It differs from the first embodiment only in that it further includes a
따라서, 이러한 제 1 실시예의 제 1 변형예는, 제 1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 반사막(207)이 추가로 형성됨으로써, 발광소자의 표면으로 방출되는 빛의 반사율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.Therefore, the first modification of the first embodiment can not only obtain the same operation and effect as in the first embodiment, but also form the
변형예 2Modification 2
도 5를 참조하여 제 1 실시예의 제 2 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제 1 실시예의 제 2 변형예의 구성 중 제 1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제 2 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.A second modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. 5. However, the description of the same parts as the first embodiment in the configuration of the second modification of the first embodiment will be omitted, and only the configuration different from the second modification will be described in detail.
도 5는 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.5 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the second modification of the first embodiment.
도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예의 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 경사진 메사 월(M2)과 상기 p형 전극(205) 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)에 형성된 홈(210)을 더 포함한다는 점에서만 제 1 실시예와 다르다. 여기서, 상기 홈(210)은 상기 경사진 메사 월(M2)과 함께, 발광소자의 측면으로 향하는 빛의 경로를 발광소자의 표면으로 변경시켜 준다.As shown in Fig. 5, the nitride semiconductor light emitting device according to the second modification of the first embodiment has the same configuration as most of the semiconductor light emitting device according to the first embodiment as described above, except that the inclined And a
따라서, 제 2 변형예는 제 1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 홈(210)이 추가로 형성된 것으로 인해, 발광소자의 외부 발광 효율을 더욱 높일 수 있다.Therefore, the second modification can not only obtain the same functions and effects as in the first embodiment, but also further increase the external light emitting efficiency of the light emitting device due to the
그리고, 도면에 도시하지는 않았지만, 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자에서도 역시, 상기 제 1 변형예에서와 같은 반사막(207)이 상기 경사진 메사 월(M2) 및 홈(210)의 표면에 추가로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 빛의 반사율을 향상시킬 수 있다.Although not shown in the drawing, also in the nitride semiconductor light emitting device according to the second modification, the same
변형예 3Modification 3
도 6을 참조하여 제 1 실시예의 제 3 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제 3 변형예의 구성 중 제 2 변형예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제 3 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.A third modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. 6. However, the description of the same parts as the second modification of the configuration of the third modification will be omitted, and only the configuration that is different from the third modification will be described in detail.
도 6은 제 1 실시예의 제 3 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.6 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the third modification of the first embodiment.
도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예의 제 3 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 상술한 바와 같은 제 2 변형예에 따른 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 홈(210)이 상기 n형 질화물 반도체층(202) 하부의 사파이어 기판(201)의 소정 깊이까지 연장된다는 점에서만 제 2 변형예와 다르다.As shown in Fig. 6, the nitride semiconductor light emitting device according to the third modification of the first embodiment has the same structure as most of the semiconductor light emitting device according to the second modification as described above, except that the groove ( The second modification differs only in that 210 extends to a predetermined depth of the
따라서, 제 3 변형예는 제 2 변형예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.Thus, the third modification can obtain the same effects and effects as in the second modification.
제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment
이하에서는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.7A to 7C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, GaN계 반도체 물질의 성장을 위한 사파이어 기판(201) 상에, n형 질화물 반도체층(202), 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)을 차례로 형성한다. 여기서, 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(202, 204), 및 상기 활성층(203)은, InXAlYGa1-X-YN 조성식(여기서, 0≤X, 0≤Y, X+Y≤1임)을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 n형 질화물 반도체층(202)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있고, 상기 p형 질화물 반도체층(204)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(203)은 다중 양자 우물 구조의 GaN/InGaN층으로 형성될 수 있다.First, as shown in FIG. 7A, the n-type
상기한 바와 같은 n형 및 p형 질화물 반도체층(202, 204)과 활성층(203)은, 일반적으로, 유기 금속 화학 기상 증착(metal organic chemical vapor deposition: MOCVD) 등의 공정을 통해 형성될 수 있다.The n-type and p-type nitride semiconductor layers 202 and 204 and the
다음으로, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(202)의 일부를 노출시킨다. 이어서, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(202) 반대측의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203), n형 질화물 반도체층(202) 및 사파이어 기판(201) 끝단을 경사 식각하여 경사진 메사 월(M2)을 형성한 다. 상기 경사진 메사 월(M2)은 약 45도 내외의 경사각을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 도 7b에 도시하지는 않았지만, 상기 경사진 메사 월(M2)을 형성한 다음, 상기 경사진 메사 월(M2)의 표면에, 도 4에 도시한 바와 같은 반사막(207)을 추가로 형성할 수 있다. 이때, 상기 반사막(207)은, 상술한 바와 같이 Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7B, a portion of the p-type
그런 다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(204) 상에 p형 전극(205)을 형성하고, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(202) 상에 n형 전극(206)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 7C, a p-
한편, 상기 경사진 메사 월(M2)을 형성하기 전 또는 후에, 상기 경사진 메사 월(M2)과 상기 p형 전극(205) 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)을 식각하여, 도 5에 도시한 바와 같은 홈(210)을 형성할 수도 있다.On the other hand, before or after forming the inclined mesa month (M 2), the inclined mesa month (M 2) and the p-
그리고, 상기 홈(210)을 형성한 후에는, 상기 홈(210)의 표면에, 상술한 바와 같은 반사막(207)을 형성할 수도 있으며, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 홈(210) 하부의 사파이어 기판(201) 부분을 소정 깊이로 추가 식각하여, 상기 홈(210)을 더욱 깊게 형성할 수도 있다.After the
< 제 2 실시예 >Second Embodiment
제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조Structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment
도 8을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 제 2 실시예의 구성 중 제 1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제 2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.A nitride semiconductor light emitting device according to a second exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8. However, the description of the same parts as the first embodiment of the configuration of the second embodiment will be omitted, and only the configuration that is different from the second embodiment will be described in detail.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 경사진 메사 월(M2)이, 상기 사파이어 기판(201)에서부터 상기 사파이어 기판(201) 상의 n형 질화물 반도체층(202), 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)까지 형성되어 있지 않고, 상기 사파이어 기판(201) 상의 n형 질화물 반도체층(202)에서부터 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)까지 형성되어 있다는 점에서만 제 1 실시예와 다르다.As shown in FIG. 8, the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention has the same structure as that of the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment, except that the inclined mesa wall (M). 2 ) the sapphire substrate (20) is not formed from the
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 사파이어 기판(201)과, 상기 사파이어 기판(201) 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 경사진 메사 월(M2)이 형성된 n형 질화물 반도체층(202)과, 상기 n형 질화물 반도체층(202)의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 메사 월(M2)과 연장되는 메사 월(M2)이 형성된 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)을 포함하며, 상기 p형 질화물 반도체층(204) 및 상기 활성층(203)이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층(204) 상에는, p형 전극(205) 및 n형 전극(206)이 각각 형성되어 있다.That is, in the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention, n is formed on the
이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 앞서 상술한 제 1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.The nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention can obtain the same operation and effect as in the first embodiment described above.
변형예 1Modification 1
제 2 실시예의 제 1 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도면에 도시하지는 않았지만, 상술한 바와 같은 제 2 실시예에 따른 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 경사진 메사 월(M2)의 표면에 형성된 반사막을 더 포함한다는 점에서만 제 2 실시예와 다르다.Although not shown in the drawings, the nitride semiconductor light emitting device according to the first modification of the second embodiment has the same configuration as that of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment as described above, except that the inclined mesa wall It differs from the second embodiment only in that it further includes a reflective film formed on the surface of (M 2 ).
이러한 제 2 실시예의 제 1 변형예는, 제 2 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 반사막이 추가로 형성됨으로써, 빛의 반사율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The first modification of this second embodiment has the advantage that not only the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained, but also the reflection film is further formed, thereby improving the reflectance of light.
변형예 2Modification 2
도 9를 참조하여 제 2 실시예의 제 2 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제 2 실시예의 제 2 변형예의 구성 중 제 2 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제 2 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.A second modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. 9. However, the description of the same parts as the second embodiment in the configuration of the second modification of the second embodiment will be omitted, and only the configuration that is different in the second modification will be described in detail.
도 9는 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.9 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the second modification of the second embodiment.
도 9에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 상술한 바와 같은 제 2 실시예에 따른 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 경사진 메사 월(M2)과 상기 p형 전극(205) 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)에 형성된 홈(210)을 더 포함한다는 점에서만 제 2 실시예와 다르다.As shown in Fig. 9, the nitride semiconductor light emitting device according to the second modification of the second embodiment has the same structure as most of the semiconductor light emitting device according to the second embodiment as described above, except that the inclined And a
이러한 제 2 실시예의 제 2 변형예는 제 2 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 홈(210)이 추가로 형성된 것으로 인해, 발광소자의 외부 발광 효율을 더욱 높일 수 있다.In the second modification of the second embodiment, not only the same operation and effect as in the second embodiment can be obtained, but also the
그리고, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제 2 실시예의 제 2 변형예에서도 역시, 상기 제 2 실시예의 제 1 변형예에서와 같은 반사막이 상기 경사진 메사 월(M2) 및 홈(210)의 표면에 추가로 형성될 수 있고, 이에 따라, 빛의 반사율을 향상시킬 수 있다.Although not shown in the drawings, also in the second modification of the second embodiment, the same reflective film as in the first modification of the second embodiment is the surface of the inclined mesa wall M 2 and the
변형예 3Modification 3
도 10을 참조하여 제 2 실시예의 제 3 변형예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제 2 실시예의 제 3 변형예의 구성 중 제 2 실시예의 제 2 변형예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제 3 변형예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기 로 한다.A third modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. 10. However, the description of the same parts as the second modification of the second embodiment of the configuration of the third modification of the second embodiment will be omitted, and only the configuration different from the third modification will be described in detail.
도 10은 제 2 실시예의 제 3 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.10 is a sectional view showing the structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the third modification of the second embodiment.
도 10에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예의 제 3 변형예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 상술한 바와 같은 제 2 실시예의 제 2 변형예에 따른 반도체 발광소자와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 홈(210)이 상기 n형 질화물 반도체층(202) 하부의 사파이어 기판(201)의 소정 깊이까지 연장된다는 점에서만 제 2 변형예와 다르다. 따라서, 제 2 실시예의 제 3 변형예는 제 2 변형예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.As shown in Fig. 10, the nitride semiconductor light emitting device according to the third modification of the second embodiment has the same configuration as most of the semiconductor light emitting device according to the second modification of the second embodiment as described above, The second modification differs only in that the
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 제 1 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 변형예들과 동일한 변형예를 가질 수 있으며, 그에 따라, 상기 제 1 실시예의 변형예들과 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.That is, the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention may have the same modifications as those of the nitride semiconductor light emitting device according to the first embodiment, and accordingly, the modification of the first embodiment The same action and effect can be obtained.
제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention will be described.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.11A to 11C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
먼저, 도 11a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(201) 상에 n형 질화물 반도체층(202), 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)을 차례로 형성한다.First, as shown in FIG. 11A, an n-type
그런 다음, 도 11b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층의 일부를 노출시킨다. 이어서, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(202) 반대측의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)의 끝단을 경사 식각하여 경사진 메사 월(M2)을 형성한다. 여기서, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 경사진 메사 월(M2)을 형성한 다음, 상기 경사진 메사 월(M2)의 표면에, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 이용하여 반사막(207)을 형성할 수 있다.Then, as shown in FIG. 11B, a portion of the p-type
그런 다음, 도 11c에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(204) 상에 p형 전극(205)을 형성하고, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(202) 상에 n형 전극(206)을 형성한다.Then, as illustrated in FIG. 11C, a p-
한편, 상기 경사진 메사 월(M2)을 형성하기 전 또는 후에, 상기 경사진 메사 월(M2)과 상기 p형 전극(205) 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)을 식각하여, 도 9에 도시한 바와 같은 홈(210)을 형성할 수도 있다.On the other hand, before or after forming the inclined mesa month (M 2), the inclined mesa month (M 2) and the p-
그리고, 상기 홈(210)을 형성한 후에는, 상기 홈(210)의 표면에, 상술한 바와 같은 반사막을 형성할 수도 있으며, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 홈(210) 하부의 사파이어 기판(201) 부분을 소정 깊이로 추가 식각하여, 상기 홈(210)을 더 욱 깊게 형성할 수도 있다.After the
< 제 3 실시예 >Third Embodiment
제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조Structure of the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment
도 12를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.A nitride semiconductor light emitting device according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 12.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.12 is a cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도 12에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(201)과, 상기 사파이어 기판(201) 상에 형성되며, 그 일측 끝단에 수직인 메사 월(M3)이 형성된 n형 질화물 반도체층(202)과, 상기 n형 질화물 반도체층(202)의 소정 영역 상에 차례로 형성되며, 그 일측 끝단에 상기 수직인 메사 월(M3)과 연장되는 메사 월(M3)이 형성된 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)을 포함한다. 상기 p형 질화물 반도체층(204) 및 상기 활성층(203)이 형성되지 않은 상기 n형 질화물 반도체층(202) 상에는 p형 전극(205) 및 n형 전극(206)이 각각 형성되어 있고, 상기 메사 월(M3)과 상기 p형 전극(205) 사이 일부의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)에는, 적어도 일측벽이 경사진 홈(210)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 12, the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention is formed on the
이러한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 발광소자 의 메사 월(M3)이 수직으로 형성되더라도, 상기 수직인 메사 월(M3)의 내측에 경사진 홈(210)이 형성되어 있기 때문에, 발광소자의 측면으로 향하는 빛의 경로를 발광소자의 표면으로 변경시킬 수 있다.In the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention, even if the mesa wall M 3 of the light emitting device is vertically formed, the
여기서, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 홈(210)의 표면에는, Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금으로 이루어진 반사막이 추가로 형성될 수도 있다.Although not shown in the drawings, a surface of the
따라서, 본 발명의 제 3 실시예는 상술한 제 1 및 제 2 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the third embodiment of the present invention can obtain the same operation and effect as those of the first and second embodiments described above.
제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법Method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device according to third embodiment
이하에서는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention will be described.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.13A to 13C are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing the nitride semiconductor light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
먼저, 도 13a에 도시한 바와 같이, 사파이어 기판(201) 상에 n형 질화물 반도체층(202), 활성층(203) 및 p형 질화물 반도체층(204)을 차례로 형성한다.First, as shown in FIG. 13A, an n-type
다음으로, 도 13b에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)의 일부를 메사 식각하여 상기 n형 질화물 반도체층(202)의 일부를 노출시킨다. 이어서, 상기 노출된 n형 질화물 반도체층 (202) 반대측의 상기 p형 질화물 반도체층(204), 활성층(203) 및 n형 질화물 반도체층(202)의 일부분을 경사 식각하여 적어도 일측벽이 경사진 홈(210)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 13B, a portion of the p-type
여기서, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 홈(210)을 형성한 다음, 상기 홈(210)의 표면에 Rh, Al, Ag, Pt, Pd 및 Ti로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 금속 또는 둘 이상 금속의 합금을 이용하여 반사막을 형성할 수 있다.Although not shown in the drawings, the
그런 다음, 도 13c에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(204) 및 상기 노출된 n형 질화물 반도체층(202) 상에 p형 전극(205) 및 n형 전극(206)을 각각 형성한다.Then, as shown in FIG. 13C, p-
한편, 도 14는 메사 월 형태에 따른 측면 방출 광량을 비교한 도면으로서, 도 14의 (a)는 일반적인 종래기술에 따라 메사 월이 수직 프로파일을 갖도록 형성된 경우의 측면 방출 광량을 시뮬레이션화하여 나타낸 것이고, (b)는 본 발명의 실시예에 따라 메사 월이 경사지도록 형성된 경우의 측면 방출 광량을 시뮬레이션화하여 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 14 is a view comparing the amount of side emission light according to the mesa wall shape, Figure 14 (a) is a simulated side emission light when the mesa wall is formed to have a vertical profile according to the conventional prior art , (b) simulates and shows the amount of side emission light when the mesa wall is formed to be inclined according to an embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 메사 월이 경사지도록 형성된 경우(b)와 수직으로 형성된 경우(a)의 측면 방출 광량(도면부호 "R" 참조)을 비교하였을 때, 경사지도록 형성된 경우(b)에, 측면으로 방출되는 광량이 상대적으로 적다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 14, in the case where the mesa wall is formed to be inclined (b) and when the side emission light amount (refer to reference numeral “R”) is formed at the vertical (a), when the mesa wall is formed to be inclined (b), It can be seen that the amount of light emitted to the side is relatively small.
그리고, 아래의 표 1은 메사 월 형태 변경에 따른 발광효율의 증가율을 나타낸 것이다.And, Table 1 below shows the increase rate of the luminous efficiency according to the change in mesa wall shape.
표 1을 참조하면, 메사 월 형태를 수직에서 경사지게 변경할 경우, 발광소자로부터 외부로 방출되는 빛의 방사강도 및 방사선속이 모두 10% 정도씩 증가됨을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that when changing the mesa wall shape from vertical to inclined, both the radiation intensity and the radiation flux of the light emitted from the light emitting device to the outside increases by about 10%.
즉, 도 14 및 표 1로부터, 경사진 메사 월을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 발광소자의 측면으로 향하는 빛의 경로를 발광소자의 표면으로 변경시킴으로써, 발광소자의 외부 발광 효율을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.That is, from FIG. 14 and Table 1, in the nitride semiconductor light emitting device according to the embodiment of the present invention having an inclined mesa wall, the light path toward the side of the light emitting device is changed to the surface of the light emitting device, thereby It can be seen that the luminous efficiency can be improved.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법에 의하면, 발광소자의 끝단에 경사진 메사 월 및 홈을 형성함으로써, 활성층으로부터 상기 경사진 메사 월 또는 홈으로 향하는 빛이, 상기 경사진 메사 월 또는 홈과 부딪히면서 측면으로 그대로 방출되지 않고, 발광소자의 표면으로 방출되도록 할 수 있다. 또한, 상기 경사진 메사 월 및 홈의 표면에 반사막을 형성함으로써, 발광소자의 표면으로 방출되는 빛의 반사율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention and the method of manufacturing the same, by forming the inclined mesa wall and the groove at the end of the light emitting device, the light from the active layer toward the inclined mesa wall or groove, While hitting the inclined mesa wall or groove may not be emitted to the side as it is, to be emitted to the surface of the light emitting device. In addition, by forming a reflective film on the surface of the inclined mesa wall and the groove, it is possible to improve the reflectance of the light emitted to the surface of the light emitting device.
따라서, 본 발명에 따르면 발광소자의 외부 발광 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, there is an effect that can improve the external light emitting efficiency of the light emitting device.
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