KR20070046024A - 반도체 발광 소자 제조 방법 및 반도체 발광 소자 - Google Patents

반도체 발광 소자 제조 방법 및 반도체 발광 소자 Download PDF

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KR20070046024A
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사토시 카미야마
히로시 아마노
모토아키 이와야
이사무 아카사키
히데키 카스가이
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Abstract

광의 평균 광학 파장의 2배 이하의 주기로 형성된 주기 구조(A1)를 반도체 발광 소자(10)의 광의 인출면에 형성함으로써 광의 인출면에 있어서의 굴절율의 차이를 완화할 수 있다. 따라서, 광의 인출면에 있어서의 반사를 방지할 수 있고, 높은 광 인출 효율을 실현할 수 있다. 또한, Au 박막을 가열함으로써 미세한 주기 마스크를 형성할 수 있기 때문에 주기 구조(A1)를 간단하고 저렴하게 형성할 수 있다.
반도체 발광 소자 제조 방법

Description

반도체 발광 소자 제조 방법 및 반도체 발광 소자{PRODUCTION METHOD FOR SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은 반도체 발광 소자 제조 방법 및 반도체 발광 소자에 관한 것이고, 특히, 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자 제조 방법 및 반도체 발광 소자에 관한 것이다.
종래, 이 종류의 반도체 발광 소자로서 저온 퇴적 완충층[1986년 H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki and Y. Toyoda : Appl. Phys. Lett.,48(1986) 353]을 형성한 것이 제안되어 있다. 또한, p형 전도성 제어[1989년 H. Amano, M. Kito, K. Hiramatsu and I. Akasaki : Jpn. J. Appl. Phys. 28(1989) L2112]나 n형 전도성 제어[1991년 H. Amano and I. Akasaki : Mat. Res. Soc. Ext, Abst., EA-21(1991) 165]을 적용한 반도체 발광 소자도 제안되어 있다. 또한, 고효율 발광층의 제작법 [1991년 N. Yoshimoto, T. Matsuoka, T. Sasaki and A. Katsui, Appl. Phys. Lett., 59(1991) 2251]을 적용해서 작성된 반도체 발광 소자도 제안되어 있다.
상기 기술을 적용한 반도체 발광 소자의 일례로서 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구성을 도 13에 도시한다. 동도에 있어서, 3족 질화물 반도체 발광 소자(1) 는 사파이어 기판(2)을 구비하고 있고, 동 사파이어 기판(2) 상에 저온 퇴적 완충층(3)이 적층되어 있다. 그리고, 저온 퇴적 완충층(3) 상에 n-GaN 클래딩층(4)과 GaInN 발광층(5)과 p-AlGaN 장벽층(6)과 p-GaN 콘택트층(7)이 순서대로 적층되어 있다. 또한, 최상층의 p-GaN 콘택트층(7) 상에 p-전극(8)을 적층하고, n-GaN층 상에 n-전극(9)을 적층함으로써, 3족 질화물 반도체 발광 소자(1)가 형성되어 있다.
이상과 같은 구조의 반도체 발광 소자로 대표되는 3족 질화물 반도체 발광 소자에 있어서는 청색, 녹색, 및 백색의 발광을 고휘도로 실현하는 것이 가능했다.또한, 예컨대, AlGaInP나 AlGaAs 등 다른 종류의 반도체 발광 소자에 대해서도 적합한 격자정수를 갖는 기판을 사용함으로써 거의 마찬가지의 층구조를 구성하는 것이 가능해서 높은 발광 효율을 실현하는 것이 가능하다.
이렇게 높은 발광 효율을 갖는 반도체 발광 소자로서도, 반도체 발광 소자 밖으로의 광 인출 효율이 낮으면 반도체 발광 소자 전체로서의 에너지 변환 효율도 낮게 된다. 따라서, 광 인출 효율의 향상이 중요한 과제가 되어 있었다. 광 인출 효율이 낮은 요인의 하나로서 반도체의 굴절율이 공기의 굴절율보다 큰 것을 들 수 있다. 반도체의 굴절율이 공기의 굴절율보다 크기 때문에 발광층에서 발광된 광의 대다수가 전반사하고, 반도체 발광 소자의 내부에 가둬지기 때문이다.
이것에 대하여, 반도체 발광 소자의 굴절율과 공기의 굴절율의 중간 굴절율을 갖는 에폭시 수지 등에 의해 반도체 발광 소자를 몰딩하는 수법이 일반적으로 알려져 있다(예컨대, 비특허문헌 1 참조). 또한, 반도체 발광 소자의 표층에 피크 주기 500㎚ 이상의 돌기를 다수 형성함으로써 광 인출 효율이 향상된 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 전자의 구성에 의하면 반도체 발광 소자와 공기의 극단적인 굴절율의 차이를 완화할 수 있기 때문에 전반사를 저감하고, 광 인출 효율을 향상시키는 것이 가능했다. 한편, 후자의 구성에 있어서는 발광된 광을 요철에 의해 확산 반사시켜 인출할 수 있기 때문에 광 인출 효율을 향상시키는 것이 가능했다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-174191호 공보
[비특허문헌 1] 이시다 테츠로, 시미즈 아즈마 저 : 개정 반도체소자, 코로나사, 1980년
그러나, 전자의 구성에 있어서는 계면에 있어서의 굴절율의 격차가 완전히는 해소되지 않기 때문에 계면에 있어서의 전반사를 완전히 방지할 수 없었다. 또한, 후자의 반도체 발광 소자에 있어서는 광의 입사각에 따라서는 광을 외부로 확산시킬 수 없거나 확산 반사에 의해 에너지가 감쇠하거나 하기 때문에 비약적인 인출 효율의 향상이 실현되지 않고 있었다. 또한, 후자에 있어서 다수의 돌기의 형성 주기를 정확하게 제어하는 것은 곤란하며, 가격도 증대한다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 고려하여 이루어진 것으로서 광 인출 효율이 지극히 높은 반도체 발광 소자 제조 방법 및 반도체 발광 소자의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1에 관련되는 발명에서는 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자를 작성하는 반도체 발광 소자 제조 방법에 있어서, 평균 주기가 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 패턴을 갖는 주기 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과, 동 주기 마스크를 사용하여 평균 주기가 상기 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 주기 구조를 형성하는 주기 구조 형성 공정을 구비하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 1의 발명에 있어서, 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어지는 발광부를 적층함으로써 발광가능한 반도체 발광 소자를 제조할 수 있다. 마스크 형성 공정에 있어서는 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하의 평균 주기가 되는 주기상의 패턴을 갖는 주기 마스크가 형성된다. 주기 구조 형성 공정에 있어서는 상기 주기 마스크를 사용하여 상기 평균 광학 파장의 2배의 평균 주기를 갖는 주기 구조를 형성한다. 여기서, 주기 구조 형성 공정에 있어서는 상기 주기 마스크를 사용해서 상기 주기 구조를 형성하면 좋고, 상기 주기 마스크 이외의 부분을 선택적으로 적층하는 수법이나 상기 주기 마스크 이외의 부분을 선택적으로 제거하는 수법 등을 적용할 수 있다.
또한, 상기 주기 구조 형성 공정의 구체예로서 청구항 2에 의한 발명에서는 상기 주기 구조 형성 공정은 상기 주기 마스크를 에칭 레지스트로서 에칭을 행하는 에칭 공정을 구비하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 2의 발명에 있어서 상기 주기 구조 형성 공정은 상기 주기 마스크를 에칭 레지스트로서 에칭을 행한다. 즉, 상기 주기 구조 형성 공정에 있어서는 상기 주기 마스크를 에칭 레지스트로서 에칭함으로써 상기 주기 구조를 형성하도록 해도 좋다. 에칭의 구체적 수법으로서는 습식 및 건식 중 어느쪽의 수법을 사용해도 좋다.
또한, 상기 주기 구조 형성 공정의 다른 구체예로서 청구항 3에 의한 발명에서는 상기 주기 구조 형성 공정은 상기 주기 마스크 상에 고반사성 금속을 증착하는 고반사성 금속층 형성 공정을 구비하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 3의 발명에 있어서, 상기 주기 구조 형성 공정은 상기 주기 마스크 상에 고반사성 금속을 증착함으로써 고반사성 금속층을 형성한다. 즉, 상기 주기 마스크에 의하면 상기 고반사성 금속을 선택적으로 적층 시킬 수 있기 때문에 상기 고반사성 금속층을 주기적인 형상으로 할 수 있다.
한편, 상기 마스크 형성 공정의 구체예로서 청구항 4에 의한 발명에서는 상기 마스크 형성 공정은 피복재를 증착함으로써 피복층을 형성하는 증착 공정과, 동 피복층에 운동 에너지를 부여하는 운동 에너지 부여 공정을 구비하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 4의 발명에 있어서 상기 마스크 형성 공정은 증착 공정과 운동 에너지 부여 공정을 구비한다. 상기 증착 공정에 있어서는 피복재를 증착함으로써 피복층이 형성된다. 한편, 상기 운동 에너지 부여 공정에서는 상기 증착 공정에 있어서 형성된 상기 피복층에 운동 에너지가 부여된다. 운동 에너지가 부여된 상기 피복층은 다수의 입자로 응집하는 것이 가능하기 때문에 동 응집된 입자를 주기적으로 배열시켜 상기 주기 마스크를 형성할 수 있다.
또한, 상기 운동 에너지 부여 공정의 바람직한 일례로서 청구항 5에 의한 발명에서는 상기 운동 에너지 부여 공정은 상기 피복층을 가열함으로써 상기 피복층에 운동 에너지를 부여하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 5의 발명에 있어서, 상기 피복층을 가열함으로써 상기 피복층에 운동 에너지를 부여할 수 있다. 상기 피복층을 가열할 때에는 어느 정도 균일하게 운동 에너지를 부여할 수 있으면 좋고, 다양한 가열 기구를 이용할 수 있다.
또한, 상기 피복재의 구체예로서 청구항 6에 의한 발명에서는 상기 피복재는 금속인 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 6의 발명에 있어서, 상기 피복재로서 금속소재를 적용할 수 있다.
또한, 상기 피복재의 구체예로서 청구항 7에 의한 발명에서는 상기 피복재는 Au인 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 7의 발명에 있어서, 상기 피복재로서 Au를 적용할 수 있다.
또한, 청구항 8에 의한 발명에서는 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자에 있어서 평균 주기가 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 패턴을 갖는 주기 마스크를 형성하고, 동 주기 마스크를 사용하여 평균 주기가 상기 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 주기 구조가 형성되는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 8의 발명에 있어서, 청구항 1에 기재된 반도체 발광 소자 제조 방법에 의해 작성된 반도체 발광 소자에서는 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하의 평균 주기가 되는 주기상의 주기 구조가 형성된다. 다른 굴절율을 갖는 복수층이 접하는 계면에 상기 주기 구조를 형성함으로써 동 복수층의 평균적인 굴절율을 갖는 층에 있어서의 광의 거동을 동 계면에서 실현할 수 있다. 즉, 상기 반도체 발광 소자에 있어서 상기 계면에 있어서의 급격한 굴절율의 차이가 상기 발광부에서 발광된 광의 인출에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 또한, 청구항 8에 기재된 반도체 발광 소자의 제조에 있어서 청구항 2 ~ 청구항 7의 반도체 제조 방법을 적용해도 좋다.
또한, 청구항 9에 의한 발명에서는 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자에 있어서 다른 굴절율을 갖는 복수층이 접하는 계면에 있어서 형성됨과 아울러 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장 이하의 평균 주기로 형성된 다수의 볼록부로 구성되는 주기 구조를 구비하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 9의 발명에 있어서, 다른 굴절율을 갖는 복수층이 접하는 계면에 있어서 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장 이하의 평균 주기로 형성된 다수의 볼록부로 구성되는 주기 구조가 형성된다. 다른 굴절율을 갖는 복수층이 접하는 계면에 상기 주기 구조를 형성함으로써 동 복수층의 평균적인 굴절율을 갖는 층에 있어서의 광의 거동을 동 계면에서 실현할 수 있다. 즉, 상기 반도체 발광 소자에 있어서 상기 계면에 있어서의 급격한 굴절율의 차이가 상기 발광부에서 발광된 광의 인출에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 주기 구조의 바람직한 구성의 일례로서 청구항 10에 의한 발명에서는 상기 주기 구조를 구성하는 다수의 상기 볼록부의 평균 높이는 상기 평균 광학 파장 이상이 되는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 10의 발명에 있어서, 상기 주기 구조를 구성하는 다수의 상기 볼록부의 평균 높이를 상기 평균 광학 파장 이상으로 함으로써 적어도 동 볼록부의 형성 주기보다도 동 볼록부의 높이를 높게 형성할 수 있다. 이와 같이, 상기 볼록부를 높게 형성함으로써 동 볼록부의 높이 방향에 대하여 거의 직교하도록 입사하는 광에 대하여도 상기 복수층의 평균적인 굴절율을 갖는 층에 있어서의 광의 거동을 실현할 수 있다.
또한, 상기 주기 구조의 바람직한 일례로서 청구항 11에 의한 발명에서는 상기 다수의 볼록부가 형성되는 주기의 표준편차는 상기 평균 주기의 20% 이하인 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 11의 발명에 있어서, 상기 다수의 볼록부가 형성되는 주기의 표준편차를 상기 평균 주기의 20% 이하로 함으로써 상기 주기가 상기 평균 광학 파장을 상회할 가능성을 저감할 수 있어 안정하게 광 인출 효율을 향상시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 주기 구조의 바람직한 일례로서 청구항 12에 의한 발명에서는 상기 다수의 볼록부의 높이 표준편차는 상기 평균 높이의 20% 이하인 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 12의 발명에 있어서, 상기 다수의 볼록부의 높이 표준편차를 상기 평균 높이의 20% 이하로 함으로써 상기 높이가 상기 평균 광학 파장을 밑돌 가능성을 저감할 수 있고, 안정하게 광 인출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 주기 구조를 형성하는 위치의 일례로서 청구항 13에 기재된 발명에서는 상기 주기 구조는 상기 기판에 있어서의 상기 발광부가 적층된 측과 반대측의 면에 형성되는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 13의 발명에 있어서, 상기 기판에 있어서의 상기 발광부가 적층된 측과 반대측의 면에 상기 주기 구조가 형성된다. 이에 따라, 상기 기판에 있어서의 상기 발광부가 적층된 측과 반대측의 면과 다른 층의 계면에 있어서의 굴절율의 급격한 변동을 완화할 수 있다. 예컨대, 상기 기판에 있어서의 상기 발광부가 적층된 측과 반대측의 면을 외부의 공기층과 접하도록 형성했을 경우에 동 공기층과 상기 기판의 굴절율의 차이에 의한 폐해를 억제할 수 있어 양호한 광 인출 효율을 실현할 수 있다.
또한, 상기 주기 구조를 형성하는 위치의 일례로서 청구항 14에 기재된 발명에서 상기 기판과 상기 발광부의 사이에는 3족 질화물 반도체층이 적층됨과 아울러,
상기 주기 구조는 상기 기판과 상기 3족 질화물 반도체층의 계면에 형성되는 구성으로 이루어진다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 14의 발명에 있어서, 상기 기판과 상기 발광부의 중간에 형성되는 3족 질화물 반도체층과, 동 기판의 계면에 있어서 상기 주기 구조를 형성하도록 해도 좋다. 상기 3족 질화물 반도체층과 상기 기판에서는 굴절율이 다르기 때문에 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 주기 구조의 형성 위치의 일례로서 청구항 15에 기재된 발명에서는 상기 주기 구조는 상기 p형 반도체층에 형성되는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 15의 발명에 있어서, 상기 p형 반도체층에 있어서 상기 주기 구조를 형성하도록 해도 좋다. 상기 p형 반도체층도 굴절율이 다른 어느 한쪽의 층과 계면을 접하기 때문에 상기 주기 구조를 형성함으로써 광 인출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 주기 구조의 형성 위치의 일례로서 청구항 16에 기재된 발명에서는 상기 반도체 발광 소자의 일부 또는 전체를 피복하는 밀봉부가 형성됨과 아울러,
상기 주기 구조는 상기 밀봉부의 표면에 형성되는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 16의 발명에 있어서, 상기 반도체 발광 소자의 일부 또는 전체를 피복하는 밀봉부의 표면에 상기 주기 구조를 형성해도 좋다. 이렇게 함으로써 상기 밀봉부와, 상기 밀봉부와 계면을 접하는 층의 굴절율의 차이에 의한 폐해를 완화할 수 있다.
또한, 상기 주기 구조를 구성하는 상기 볼록부의 구체적 형상의 일례로서 청구항 17에 기재된 발명에서는 상기 볼록부는 원뿔형으로 형성되는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 17의 발명에 있어서, 상기 볼록부의 형상을 원뿔형으로 형성하도록 해도 좋다. 상기 볼록부의 형상을 원뿔형으로 형성함으로써 상기 주기 구조에 있어서의 유효 굴절율을 서서히 변동시킬 수 있다.
또한, 상기 주기 구조의 구체적 실시형태의 일례로서 청구항 18에 기재된 발명에서는 상기 주기 구조와 계면을 접해서 고반사성 금속층이 형성되는 구성으로 하고 있다. 즉, 상기 주기 구조와 계면을 접하도록 고반사성 금속층이 형성된다. 고반사성 금속층에 의하면 높은 반사율을 실현할 수 있다. 이 경우라도 상기 주기 구조에 의해 반사율의 급격한 변동을 완화할 수 있고, 고반사율을 실현할 수 있다.
또한, 상기 고반사성 금속층의 구체적 예로서 청구항 19에 기재된 발명에서는 상기 고반사성 금속층은 전극을 구성하는 구성으로 하고 있다.
상기한 바와 같이 구성한 청구항 19의 발명에 있어서, 상기 고반사성 금속층으로서 전극을 이용할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 의한 주기 구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 반도체 발광 소자의 광 출력을 나타내는 히스토그램이다.
도 4는 광의 투과율과 평균 주기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제 1 실시형태에 의한 주기 구조의 공정 설명도이다.
도 6은 제 1 실시형태에 의한 주기 구조의 공정 설명도이다.
도 7은 제 1 실시형태에 의한 주기 구조의 공정 설명도이다.
도 8은 제 2 실시형태에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
도 9는 제 3 실시형태에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
도 10은 제 4 실시형태에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
도 11은 제 5 실시형태에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
도 12는 제 6 실시형태에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
도 13은 종래예에 의한 반도체 발광 소자의 개념도이다.
[부호의 설명]
1, 10, 110, 210, 310, 410 … 반도체 발광 소자
2, 11, 111, 211, 311, 411 … 기판
3, 12, 112, 212, 312, 412 … 저온 퇴적 완충층
4, 13, 113, 213, 313, 413 … 클래딩층
5, 14, 114, 214, 314, 414 … 발광층
6, 15, 115, 215, 315, 415 … 장벽층
7, 16, 116, 216, 316, 416 … 콘택트층
8, 17, 117, 217, 317, 417 … p-전극
9, 18, 118, 218, 318, 418 … n-전극
11a … 볼록부 20 … 피복층
30 … Au 입자(주기 마스크) 60 … 밀봉부
A1 ~ A6 … 주기 구조
여기에서는, 하기의 순서에 따라서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
(1) 제 1 실시형태:
(2) 제 2 실시형태:
(3) 제 3 실시형태:
(4) 제 4 실시형태:
(5) 제 5 실시형태:
(6) 제 6 실시형태:
(7) 요약 :
(1) 제 1 실시형태:
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구조를 개념적으로 나타낸다. 동도에 있어서, 반도체 발광 소자(10)은 각각 거의 판형상으로 형성된 기판(11), 저온 퇴적 완충층(12), 클래딩층(13), 발광층(14), 장벽층(15), 콘택트층(16), p-전극(17), 및 n-전극(18)으로 구성되어 있다. 도면에 있어서 최하층을 구성하는 판형상의 기판(11)은 SiC로 구성되어 있고, 그 정면측의 면 상에 AlGaN(3족 질화물 반도체)로 구성된 저온 퇴적 완충층(12), n-GaN으로 구성된 클래딩층(13), GaInN으로 구성된 발광층(14), p-AlGaN으로 구성된 장벽층(15), 및 p-GaN으로 구성된 콘택트층(16)이 순서대로 적층된 구조로 되어 있다. 또한, 최상층의 콘택트층(16) 상에 판형상의 p-전극(17)이 적층되어 있고, 클래딩층(13) 상에 n-전극(18)이 적층되어 있다. 기판(11)의 이면측에는 주기적인 요철이 형성되어 있다. 또한, n-GaN로 구성된 클래딩층(13)으로부터 p-GaN으로 구성된 콘택트층(16)까지 본 발명의 발광부를 구성한다.
도 2는 기판(11)의 이면측(발광부가 적층된 면과 반대측의 면)을 비스듬하게 본 도면이다. 동도에 있어서, 기판(11)의 이면측으로부터 하방을 향해서 다수의 거의 원뿔형의 볼록부(11a, 11a, 11a …)가 돌출됨으로써 기판(11)의 이면이 기복형상(起伏形狀)으로 되어 있다. 또한, 볼록부(11a, 11a, 11a …)는 기판(11)의 이면 상의 이차원방향에 있어서 주기적으로 분포되어 있고, 볼록부(11a, 11a, 11a …)를 전체적으로 주기 구조(A1)로 하고 있다. 볼록부(11a, 11a, 11a …) 높이의 평균은 약 300㎚가 되고 있고, 그 표준편차는 약 20㎚가 되고 있다. 또한, 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 높이는 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 정점 높이와 베이스 높이의 차이인 것으로 한다. 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 형성 주기의 평균은 약 200㎚가 되고 있고, 동 형성 주기의 표준편차는 약 15㎚가 되어 있다. 또한, 서로 인접하는 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 정점의 간격을 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 형성 주기 또는 주기 구조(A1)의 평균 주기로 한다.
이러한 구성에 있어서, 반도체 발광 소자(10)의 p-전극(17)과 n-전극(18)의 사이에 순 바이어스 방향으로 전압을 부여함으로써 발광층(14)에서 발광시킬 수 있다. 발광층(14)에 있어서는 그 밴드 갭(band gap)에 상응하는 파장광이 발광된다. 본 실시형태의 발광부에 있어서는 그 평균 광학 파장이 약 220㎚가 된다. 또한, 광학 파장은 실제의 파장을 굴절율로 나눈 값을 의미한다. 또한, 발광층(14)에서 발광되는 광의 파장은 수십 ㎚ 폭의 파장 대역 내에 분포되어 있고, 그 평균치가 약 220㎚로 되어 있다. 기판(11), 저온 퇴적 완충층(12), 클래딩층(13), 장벽층(15), 및 콘택트층(16)은 각각 투광성을 가지고 있고, 발광층(14)에서 발광된 광을 기판(11)의 이면측으로부터 인출하는 것이 가능하다. 즉, 기판(11)의 이면은 반도체 발광 소자(10)에 있어서의 광의 인출면을 구성하고, 이 인출면으로부터 인출된 광을 조명 등에 이용하는 것이 가능하다.
발광층(14)에서 발광된 광은 기판(11)의 이면에 형성된 주기 구조(A1)를 관통하고, 반도체 발광 소자(10)의 외부의 공기중으로 방출된다. 반도체 발광 소자(10)의 외부의 공기와 기판(11)을 구성하는 SiC에서는 광의 굴절율이 다르기 때문에 주기 구조(A1)와 공기의 계면이 반사면을 구성한다. 따라서, 임계각을 상회하는 입사각으로 주기 구조(A1)과 공기의 계면에 입사된 광은 동 계면에서 반사되어 반도체 발광 소자(10)의 내부에 가둬지는 경우가 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는 주기 구조(A1)의 평균 주기(약 200㎚)가 발광된 광의 광학 파장(약 220㎚)보다도 작기 때문에 주기 구조(A1)에 도달한 광의 대부분은 공기와 기판(11) 사이의 굴절율을 느끼게 된다.
이 주기 구조(A1)에 있어서의 굴절율은 주기 구조(A1)를 기판(11)의 이면에 평행한 방향으로 슬라이싱(slicing)했을 때의 슬라이스면(sliced surface)에 분포하는 공기층의 면적비에 따라서 변화된다고 생각할 수 있다. 실제로는 슬라이스면에 있어서 공기와 기판(11)의 SiC가 불균일하게 분포되고 있지만, 이 불균일이 평균 광학 파장보다도 짧은 주기로 존재하고 있기 때문에 대부분의 광은 면적비에 의존하는 평균적인 굴절율을 느끼게 된다. 주기 구조(A1)의 베이스 부근의 슬라이스 면에 있어서는 공기층의 점유 면적비가 작기 때문에 주기 구조(A1)의 베이스 부근의 높이에서는 기판(11)의 굴절율의 기여가 크다. 이것에 대하여, 주기 구조(A1)의 정점 부근의 슬라이스면에 있어서는 공기층의 점유 면적비가 크기 때문에 주기 구조(A1)의 정점 높이에서는 공기의 굴절율의 기여가 커진다. 즉, 광이 주기 구조(A1)의 높이 방향으로 깊게 진행함에 따라 기판(11)의 굴절율로부터 점차 공기의 굴절율에 수렴하는 바와 같은 굴절율(유효 굴절율)을 주기 구조(A1)가 가지고 있다고 생각할 수 있다.
주기 구조(A1)의 높이에 따른 굴절율의 추이는 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 형상에 의존하고, 예컨대, 본 실시형태와 같이 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 경사면이 직선적이면 굴절율이 연속적인 포물선상으로 변동된다고 생각할 수 있다. 따라서, 기판(11)과 공기의 계면을 구성하는 주기 구조(A1)에 있어서의 급격한 굴절율의 변화를 방지할 수 있고, 주기 구조(A1)에 있어서 광이 반사되지 않도록 할 수 있다.단, 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 형상은 원뿔형에 한정되는 것은 아니고, 다른 형상이어도 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 높이에 따라서 단면적이 점차 변동하는 형상이면 좋고, 예컨대, 삼각뿔 형상, 사각뿔 형상, 반구 형상, 또는 사다리꼴 형상의 돌기를 형성해도 좋다.
또한, 본 실시형태에 있어서 주기 구조(A1)의 높이(약 400㎚)는 광의 평균 광학 파장(약 220㎚) 및 평균 주기(약 200㎚)보다도 크기 때문에 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 경사면이 기판(11)에 교차하는 각도를 비교적 높은 각도(90도에 가까움)로 할 수 있다. 따라서, 주기 구조(A1)의 높이를 높게 형성함으로써 주기 구조(A1) 의 형성면에 대하여 얕은 각도로 입사하는 광에 대하여도 굴절율의 급격한 변동을 느끼지 않게 할 수 있다. 또한, 주기 구조(A1)의 높이를 높게 형성함으로써 주기 구조(A1)의 높이에 따른 면적비의 변동이 완만하게 되고, 굴절율이 선형적으로 변동하는 경사도 작게 할 수 있다. 즉, 굴절율의 급격한 변화를 보다 억제할 수 있고, 높은 반사 방지성을 실현할 수 있다.
도 3은 본 발명의 효과를 히스토그램에 의해 나타낸다. 동도에 있어서, 도 13에 도시된 바와 같이 형성된 종래품의 광출력에 대한 도 1에 도시된 바와 같이 형성된 본 발명품의 광출력의 비를 횡축에 나타내고, 각 광출력의 비에 해당하는 샘플수를 종축에 나타내고 있다. 또한, 30개의 본 발명품에 대해서 광출력을 조사했다. 그 결과로서, 본 발명을 적용한 샘플은 종래품과 비교해서 3.4 ~ 4.6배(모드 : 3.8배)의 광출력이 얻어진다는 것을 알 수 있었다. 또한, 반도체 발광 소자(10)에 입력한 전기 에너지의 대부분을 손실하지 않고, 광 에너지로서 인출하는 것을 알 수 있었다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 효과는 광의 평균 광학 파장보다도 주기 구조(A1)의 평균 주기가 작을 경우에 발휘되지만 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 형성 주기의 표준편차를 주기 구조(A1)의 평균 주기의 20% 이내(보다 바람직하게는 10% 이내)로 함으로써 확실하게 본 발명의 효과를 발휘시킬 수 있다. 또한, 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 형성 주기의 표준편차는 작을수록 바람직하지만, 볼록부(11a, 11a, 11a …)가 예컨대, 격자형상 등과 같이 질서 바르게 형성되어 있을 필요는 없다. 단, 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 분포에 이방성이 발생하지 않게 하 기 위해서 기판(11)의 이면상의 이차원 방향으로 분포되어 있는 것이 바람직하다. 물론, 효과에 이방성은 발생하지만 주기 구조(A1)를 스트라이프 형상으로 형성하도록 해도 좋다. 또한, 볼록부(11a, 11a, 11a …) 높이의 편차도 평균에 대하여 20% 이내(보다 바람직하게는 10% 이내)로 하는 것이 바람직하다.
도 4는 기판(11)과 공기의 계면에 있어서의 투과율을 그래프에 의해 도시하고 있다. 동도에 있어서, 종축에 광의 투과율을 나타내고, 횡축에 주기 구조(A1)의 평균 주기를 나타내고 있다. 또한, 횡축의 주기 구조(A1)의 평균 주기는 발광되는 광의 평균 광학 파장(약 220㎚)의 배수로 표현되어 있다. 동도에 있어서, 주기 구조(A1)의 평균 주기가 평균 광학 파장(약 220㎚)의 3배인 약 500㎚ 이하가 되는 영역에 있어서 투과율이 향상되는 것을 알 수 있다. 특히, 주기 구조(A1)의 평균 주기가 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 영역에 있어서, 반도체 발광 소자(10)로서 양호한 광 인출 효율을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시형태와 같이, 주기 구조(A1)의 평균 주기가 평균 광학 파장 이하가 되도록 하면, 100%에 가까운 광의 투과율을 실현할 수 있다. 즉, 주기 구조(A1)의 평균 주기는 작으면 작을수록 바람직하다.
발광층(14)에 있어서 발광되는 광은 평균 광학 파장이 약 220㎚가 되지만, 수십 ㎚의 파장 대역폭을 가지고 있기 때문에 주기 구조(A1)의 평균 주기가 작아질수록 발광된 광 중 주기 구조(A1)의 주기보다 광학 파장이 작은 것의 비율이 높아진다. 따라서, 광의 투과율을 주기 구조(A1)의 평균 주기가 발광된 광의 평균 광학 파장의 2 ~ 3배가 되는 영역에서 서서히 향상시켜 주기 구조(A1)의 평균 주기가 발광된 광의 평균 광학 파장 이하의 영역에서는 100%의 부근까지 도달시킬 수 있다.
이어서, 반도체 발광 소자(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 거의 판형상의 기판(11)을 준비한다. 또한, 이 시점에서 기판(11)의 이면측에는 주기 구조(A1)가 형성되어 있지 않다. 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 기판(11)의 정면측에 AlGaN을 균일하게 성장시킴으로써 소정의 두께를 갖는 저온 퇴적 완충층(12)을 형성한다. 마찬가지로, 저온 퇴적 완충층(12) 상에는 클래딩층(13)을 형성하고, 또한, 클래딩층(13) 상에는 발광층(14)을 형성한다. 또한, 발광층(14) 상에 장벽층(15)을 형성하고, 장벽층(15) 상에 p-GaN을 성장시킴으로써 콘택트층(16)을 형성한다.
이상과 같이 하여 각 층을 적층한 후, 도 5에 도시된 바와 같이 기판(11)의 이면측에 피복재로서의 Au를 균일하게 증착함으로써 피복층(20)을 형성한다(증착 공정). Au를 증착할 때, 다양한 증착 수법을 적용할 수 있다. 예컨대, 진공화로 Au를 가열 증산시킴으로써 증착을 행하는 EB 증착 장치 등을 이용해도 좋다. 또한, 어느 정도 기판(11)의 이면측에 Au를 균일하게 분포시킬 수 있으면 좋고, 예컨대, 습식의 수법에 의해 Au를 부착해도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 피복층(20)의 두께가 약 50Å(50m-10)이 되도록 증착이 행하여진다.
피복층(20)을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(10)를 오븐 등에 의해 가열한다(운동 에너지 부여 공정). 그 때, 기판(11)의 이면측에 형성된 피복층(20)이 전면에 걸쳐 균일하게, 예컨대, 약 180℃로 가열되도록 한다. 이렇게 함으로써 피복층(20)을 구성하는 각 Au 원자에 운동 에너지를 부여할 수 있고, 그것에 의해 Au 원자를 기판(11)의 이면 상에서 응집시킬 수 있다. 그리고, 반도체 발광 소자(10)를 냉각함으로써 도 6에 도시된 바와 같이 기판(11)의 이면 상에 다수의 Au 입자(30,30,30…)를 분포시킬 수 있다. 상기한 바와 같이, 피복층(20)은 균일한 두께가 되도록 형성됨과 아울러, 운동 에너지는 전면에 걸쳐 균일하게 부여되기 때문에 Au 원자의 응집 에너지는 기판(11)의 이면측 전체에 있어서 균일한 것으로 생각할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, Au 입자(30,30,30…)를 기판(11)의 이면에서 균일한 주기상으로 분포시킬 수 있다.
또한, Au 입자(30,30,30…)의 분포 주기는 가열 온도나 피복층(20)의 두께 등에 의해 제어될 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 두께가 약 50Å(50m-10)의 피복층(20)을 약 180℃로 가열함으로써 Au 입자(30,30,30…)를 평균 주기가 약 200㎚가 되도록 분포시킬 수 있다. 예컨대, Au 입자(30,30,30…)의 분포 주기를 크게 하고 싶을 경우에는, 가열 온도를 높게 하거나 피복층(20)의 두께를 두껍게 하면 좋다. 반대로, Au 입자(30,30,30…)의 분포 주기를 작게 하고 싶을 경우에는 가열 온도를 낮게 하거나 피복층(20)의 두께를 얇게 하거나 하면 좋다. 또한, 피복층(20)의 응집이 가능한 정도로 운동 에너지를 부여할 수 있으면 좋고, 가열 이외의 수법에 의해 주기상의 Au 입자(30,30,30…)를 형성하도록 해도 좋다. 예컨대, 이온 조사나 전자선 조사 등에 의해서도 피복층에 운동 에너지를 부여할 수 있다. 또한, Au 입자(30,30,30…)는 평균 주기가 평균 광학 파장 이하가 되는 주기상의 패턴이 되기 때문에 Au 입자(30,30,30…)는 전체로서 본 발명의 주기 마스크를 구성한다 (마스크 형성 공정).
이상과 같이 해서 기판(11)의 이면 상에 주기적으로 분포되는 Au 입자(30,30,30…)를 형성한 후에 반응성 이온 에칭 장치에 의해 기판(11)의 이면측을 에칭한다(에칭 공정). 본 실시형태에 있어서는 에칭 매체로서 CF4 가스를 사용하는 것으로 한다. 물론, 다른 에칭 가스를 사용해도 좋고, 에칭액을 사용하여 에칭을 행해도 좋다. Au의 CF4 가스에 대한 에칭 내성은 SiC의 CF4 가스에 대한 에칭 내성보다도 높기 때문에 SiC를 선택적으로 에칭할 수 있다. 에칭 방향은 기판(11)의 이면에 대하여 수직방향이며, 기판(11)의 이면에 있어서의 Au 입자(30,30,30…)가 부착되지 않고 있는 부위만을 에칭할 수 있다.
즉, 다수의 Au 입자(30,30,30…)로 구성되는 주기 마스크를 에칭 레지스트로서 이용하여 에칭을 행할 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같은 주기 구조(A1)를 형성할 수 있다(주기 구조 형성 공정). 또한, 일반적으로 에칭 속도가 빨라지는 조건으로 하면 에칭이 기판(11)의 이면에 대하여 수직으로 진행하기 때문에 볼록부(11a, 11a, 11a …) 경사면의 기판(11) 이면에 대한 경사각도는 수직에 가깝게 된다. 반대로, 에칭 속도가 늦어지는 조건으로 하면 사이드 에칭이 진행하고, 볼록부(11a, 11a, 11a …) 경사면의 기판(11) 이면에 대한 경사각도는 예각이 된다.
이렇게 주기 마스크를 이용해서 에칭을 행함으로써 주기 구조(A1)의 형상을 원하는 형상으로 제어할 수 있다. 또한, 과도하게 에칭을 행하지 않는 한 볼록 부(11a, 11a, 11a …)의 정점 높이를 정렬시킬 수 있다. 따라서, 볼록부(11a, 11a, 11a …)의 높이의 편차를 작게 형성할 수 있다. 단, 의도적으로 사이드 에칭량을 증가시켜 도 7의 왼쪽에서부터 3번째의 볼록부(11a)와 같이 Au 입자(30)를 제거해도 좋다. 또한, Au 입자(30)가 에칭에 의해 소멸되는 바와 같은 에칭 조건을 설정해도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서 Au 입자(30,30,30…)가 반도체 발광 소자(10)의 내부에 잔류하고 있어도 반도체 발광 소자(10)의 성능을 크게 열화시키지 않는다. 그러나, 피복재의 소재에 따라서 성능을 열화시키기도 하기 때문에 그 경우는 주기 마스크를 제거해 두는 것이 바람직하다.
주기 마스크의 소재는 에칭 매체에 대한 에칭 내성이 기판보다도 높으면 좋고, Au에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 주기 마스크와 기판의 에칭 선택비가 0.1 이상이면 좋고, 1 이상인 것이 보다 바람직하다. 예컨대, CF4 가스에 대하여 유효한 주기 마스크의 소재로서, Ga, In, Al, Cu, Ag, Ni, Pt, Pd, SiN, SiO2 또는 절연체 등을 들 수 있다. 물론, 에칭 매체에 따라서 적절한 주기 마스크 소재가 선택되기 때문에 상기 이외의 주기 마스크 소재가 적용될 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 단, 본 실시형태와 같이 주기 마스크를 형성하는 과정에 있어서, 원자 또는 분자의 응집을 이용할 경우에는 Au와 같이 응집가능한 피복재를 선택해 둘 필요가 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 피복층의 응집을 이용해서 주기 마스크를 형성했지만, 다른 수법에 의해 주기상의 마스크를 형성하도록 해도 좋다. 예컨대, 엑 시머 레이저를 사용한 스텝퍼(stepper)를 이용해서 주기상의 마스크 패턴을 형성해도 좋고, 감광성을 갖는 마스크 재료에 대하여 전자 빔 노광 등이나 2광속 간섭 노광을 행함으로써 주기상의 마스크 패턴을 형성해도 좋다.
이상과 같이 해서 주기 구조(A1)를 형성한 후에 n-전극(17) 및 n-전극(18)을 형성하고, 반도체 발광 소자(10)를 패키징한다. 또한, 균일하게 적층된 발광층(14), 장벽층(15), 및 콘택트층(16)을 선택 에칭함으로써 n-전극(18)이 형성되는 클래딩층(13)을 노출시켜도 좋고, 미리 선택적으로 발광층(14), 장벽층(15), 및 콘택트층(16)을 성장시킴으로써 n-전극(18)이 형성되는 클래딩층(13)을 노출시켜도 좋다. 또한, 미리 n-전극(17) 및 n-전극(18)을 형성한 후에 주기 구조(A1)를 형성하도록 해도 좋다.
또한, 미리 기판(11)의 이면측에 주기 구조(A1)를 형성해 두고나서, 기판(11)의 정면측에 각 층을 형성하도록 해도 좋다. 또한, 기판(11)은 투광성을 가지고 있으면 좋고, SiC 이외의 소재에 의해 기판을 형성하도록 해도 좋다. 예컨대, 사파이어 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판, 또는 GaN 기판 등을 적용할 수 있다. 또한, 예컨대, AlGaInP 또는 AlGaAs 등의 다른 종류의 반도체 발광 소자에 대하여도 본 발명이 적용가능한 것은 말할 필요도 없다. 또한, 발광층의 종류에 따라 발광되는 광의 평균 광학 파장이 달라지지만 각각의 평균 광학 파장의 2배 이하(평균 광학 파장 이하가 바람직하다)의 주기를 갖는 주기 구조(A1)를 형성함으로써 높은 광 인출 효율이 실현될 수 있는 것이 상위하지 않다.
(2) 제 2 실시형태:
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구조를 개념적으로 나타낸다. 동도에 있어서, 반도체 발광 소자(110)는 각각 거의 판형상으로 형성된 기판(111), 저온 퇴적 완충층(112), 클래딩층(113), 발광층(114), 장벽층(115), 콘택트층(116), p-전극(117), 및 n-전극(118)으로 구성되어 있다. 최하층을 구성하는 판형상의 기판(111)은 SiC로 구성되고 있고, 그 정면측의 면 상에 AlGaN으로 구성된 저온 퇴적 완충층(112), n-GaN으로 구성된 클래딩층(113), GaInN으로 구성된 발광층(114), p-AlGaN으로 구성된 장벽층(115), 및 p-GaN으로 구성된 콘택트층(116)이 순서대로 적층된 구조로 되어 있다. 또한, 최상층의 콘택트층(116) 상에 주기적으로 배열되는 Au 입자(130,130,130…)에 의해 구성되는 주기 구조(A2)를 가지고 있고, 동 주기 구조(A2)가 형성된 콘택트층(116) 상에 Cu로 구성된 고반사성 금속층으로서의 p-전극(117)이 적층되어 있다. 기판(111)의 이면측은 평평한 면으로 되어 있고, n-전극(118)이 적층되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 반도체 발광 소자(110)에 대하여 순 바이어스 방향으로 전압을 부여함으로써 발광층(114)에서 발광할 수 있다. 발광층(114)에 있어서는 그 밴드 갭에 상응하는 광이 발광되어 그 평균 광학 파장은 약 220㎚가 된다.기판(111), 저온 퇴적 완충층(112), 클래딩층(113), 장벽층(115), 및 콘택트층(116)은 각각 투광성을 가지고 있어 발광층(114)에서 발광된 광을 기판(111)의 이면측으로부터 인출하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 기판(111)의 이면측은 반도체 발광 소자(110)에 있어서의 광의 인출면을 구성하고, 이 인출면으로부터 인출된 광을 조 명 등에 이용하는 것이 가능하게 되어 있다.
한편, 콘택트층(116)의 상면은 반사율이 높은 Cu로 형성된 p-전극(117)에 의해 커버링되어 있기 때문에 발광된 광을 반사시킴으로써 p-전극(117)측으로부터 누출되는 것을 방지하고 있다. 반사된 광은 광의 인출면으로부터 인출되어 조명 등에 이용할 수 있다. 주기 구조(A2)가 형성됨으로써 확산 반사를 촉진시킬 수 있기 때문에 콘택트층(116)과 p-전극(117)의 계면에 있어서의 반사율을 보다 향상시킬 수 있다. 따라서, 최종적으로 반도체 발광 소자(110)에 있어서의 광의 인출면으로부터 인출되는 광량을 증가시켜 광 인출 효율을 통상의 1.3배 정도로 향상시킬 수 있다.
이어서, 반도체 발광 소자(110)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 거의 판형상의 기판(111)을 준비한다. 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 기판(111)의 정면측에 AlGaN을 균일하게 성장시킴으로써 소정 두께를 갖는 저온 퇴적 완충층(112)을 형성한다. 마찬가지로, 저온 퇴적 완충층(112) 상에는 클래딩층(113)을 형성하고, 또한, 클래딩층(113) 상에는 발광층(114)을 형성하고, 장벽층(115)을 발광층(114) 상에 형성한다. 그리고, 장벽층(115) 상에 p-GaN을 성장시킴으로써 콘택트층(116)을 형성한다.
이상과 같이 해서 각 층을 적층한 후에 콘택트층(116)의 표면에 피복재로서의 Au를 균일하게 증착하고, 도 5와 마찬가지의 피복층을 형성한다. Au를 증착할 때 다양한 증착 수법을 적용할 수 있다. 예컨대, 진공화로 Au를 가열 증산시킴으로써 증착을 행하는 EB 증착 장치 등을 이용해도 좋다. 또한, 어느 정도 기판(111)의 이면측에 Au를 균일하게 분포시킬 수 있으면 좋고, 예컨대, 습식의 수법에 의해 Au 를 부착시켜도 좋다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 피복층의 두께가 약 50Å(50m-10)이 되도록 증착이 행하여진다.
피복층을 형성한 후에, 반도체 발광 소자(110)를 오븐 등에 의해 가열한다.그 때, 콘택트층(116)의 표면에 형성된 피복층이 예컨대, 약 180℃로 가열되도록 한다. 이렇게 함으로써, 피복층을 구성하는 각 Au 원자에 운동 에너지를 부여할 수 있고, Au 원자를 콘택트층(116)의 표면 상에서 응집시킬 수 있다. 그리고, 반도체 발광 소자(110)를 냉각함으로써 콘택트층(116)의 표면에 다수의 Au 입자(130,130,130…)를 분포시킬 수 있다. 상기한 바와 같이, 피복층은 균일한 막 두께가 되도록 형성됨과 아울러, 가열시에 응집되는 Au 원자의 응집 에너지는 콘택트층(116)의 표면에 있어서 균일하다고 생각할 수 있기 때문에 도 6과 마찬가지로 Au 입자(130,130,130…)를 콘택트층(116)의 표면에서 균일한 주기상으로 분포시킬 수 있다.
이상과 같이 해서 콘택트층(116)의 표면 상에 주기적으로 분포되는 Au 입자(130,130,130…)를 형성한 후에, 콘택트층(116) 및 Au 입자(130,130,130…) 상에 Cu를 더 증착한다(고반사성 금속층 형성 공정). 여기서 Cu를 증착할 때도 EB 증착 장치 등을 이용할 수 있고, 증착 이외의 수법에 의해 Cu를 콘택트층(116)의 표면에 부착시키도록 해도 좋다. 증착의 초기 단계에 있어서는 콘택트층(116)의 표면이 Au 입자(130,130,130…)에 의해 요철을 이루고 있지만, 증착이 진행됨에 따라 Au 입자(130,130,130…)의 간극이 Cu에 의해 매립되어 최종적으로 평탄한 표면이 형성되 고, p-전극(117)이 형성된다. 즉, Au 입자(130,130,130…)로 구성되는 주기 구조에 계면을 접하는 고반사성 금속층이 p-전극(117)로서 형성된다.
본 실시형태에 있어서의 기판은 투광성을 가지고 있으면 좋고, SiC 이외의 소재에 의해 기판을 형성하도록 해도 좋다. 예컨대, 사파이어 기판, GaN 기판, Ga2O3 기판, 또는 GaN 기판 등을 적용할 수 있다. 또한, 예컨대, AlGaInP 또는 AlGaAs 등의 다른 종류의 반도체 발광 소자에 대하여도 본 발명이 적용가능한 것은 말할 필요도 없다. 또한, 발광층의 종류에 따라 발광되는 광의 평균 광학 파장이 달라지지만, 각각의 평균 광학 파장 이하의 주기를 갖는 주기 구조(A2)를 형성함으로써 높은 광 인출 효율이 실현되는 것은 상위하지 않다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 고반사성 금속층의 일례로서 Cu를 소재로 한 것을 예시했지만, Rh, Ag, Al, Ni, Pt, Cu 및 이것들을 포함하는 합금 등을 고반사성 금속층으로서 형성해도 좋다. 또한, 고반사성 금속층을 전극으로서 이용함으로써 공정의 수의 삭감을 실현하는 것이 가능하지만, 고반사성 금속층과 전극을 개별적으로 형성하도록 해도 좋다.
(3) 제 3 실시형태:
도 9는 제 3 실시형태에 의한 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구조를 개념적으로 나타내고 있다. 동도에 있어서, 반도체 발광 소자(210)는 각각 거의 판형상으로 형성된 기판(211), 저온 퇴적 완충층(212), 클래딩층(213), 발광층(214), 장벽층(215), 콘택트층(216), p-전극(217), 및 n-전극(218)으로 구성되어 있다. 최하층을 구성하는 판형상의 기판(211)은 SiC로 구성되어 있고, 그 정면측의 면 상에 AlGaN으로 구성된 저온 퇴적 완충층(212), n-GaN으로 구성된 클래딩층(213), GaInN으로 구성된 발광층(214), p-AlGaN으로 구성된 장벽층(215), 및 p-GaN으로 구성된 콘택트층(216)이 순서대로 적층된 구조로 되어 있다. 또한, 최상층의 콘택트층(216)으로부터 상방을 향해서 다수의 볼록부를 돌출시킴으로써 주기 구조(A3)(평균 주기 약 200㎚, 평균 높이 400㎚)가 형성되어 있다. 주기 구조(A3) 상에는 Cu로 구성된 p-전극(217)이 적층되어 있고, 기판(211)의 이면측에 n-전극(218)이 적층되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 반도체 발광 소자(210)에 대하여 순 바이어스 방향으로 전압을 부여함으로써 발광층(214)에서 발광할 수 있다. 발광층(214)에 있어서는 그 밴드 갭에 상응하는 광이 발광되고, 그 평균 광학 파장은 약 220㎚가 된다.기판(211), 저온 퇴적 완충층(212), 클래딩층(213), 장벽층(215), 및 콘택트층(216)은 각각 투광성을 가지고 있고, 발광층(214)에서 발광된 광을 기판(211)의 이면측에서 인출하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 기판(211)의 이면측은 반도체 발광 소자(210)에 있어서의 광의 인출면을 구성하고, 이 인출면으로부터 인출된 광을 조명 등에 이용하는 것이 가능하게 되어 있다.
한편, 콘택트층(216)의 상면은 반사율이 높은 Cu로 형성된 p-전극(217)에 의해 커버링되어 있기 때문에 발광된 광을 반사시킴으로써 p-전극(217)측으로부터 광이 누출되는 것을 방지하고 있다. 반사된 광은 광의 인출면으로부터 인출되어 조명 등에 이용할 수 있다. 주기 구조(A3)가 형성됨으로써 확산 반사를 촉진시킬 수 있기 때문에 콘택트층(216)과 p-전극(217)의 계면에 있어서의 반사율을 보다 향상시 킬 수 있다. 따라서, 최종적으로 반도체 발광 소자(210)에 있어서의 광의 인출면으로부터 인출되는 광량을 증가시켜 광 인출 효율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 반도체 발광 소자(210)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 거의 판형상의 기판(211)을 준비한다. 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 기판(211)의 정면측에 AlGaN을 균일하게 성장시킴으로써 소정 두께를 갖는 저온 퇴적 완충층(212)을 형성한다. 마찬가지로, 저온 퇴적 완충층(212) 상에는 클래딩층(213)을 형성하고, 또한 클래딩층(213) 상에는 발광층(214) 및 장벽층(215)을 형성한다.그리고, 장벽층(215) 상에 p-GaN을 성장시킴으로써 콘택트층(216)을 형성한다.
이상과 같이 해서 각 층을 적층한 후에 콘택트층(216)의 표면에 주기 구조(A3)를 형성한다. 주기 구조(A3)를 형성할 때 제 1 실시형태와 마찬가지의 수법을 적용할 수 있기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다. 주기 구조(A3)를 형성할 수 있으면, 또한, 콘택트층(216)의 표면에 대하여 Cu를 증착한다. 증착의 초기 단계에 있어서는 콘택트층(216)의 표면이 주기 구조(A3)에 의해 요철을 이루고 있지만, 증착이 진행됨에 따라 주기 구조(A3)의 간극이 Cu에 의해 매립되고 최종적으로 평탄한 표면이 형성되고, p-전극(217)이 형성된다. 이전 실시형태와 같이, Au 입자를 주기 구조(A2)로서 이용함으로써 공정수를 삭감할 수 있다. 한편, 본 실시형태와 같이 Au 입자를 주기 마스크로서 주기 구조(A3)를 형성함으로써 주기 구조(A3)의 형상을 제어할 수 있다.
(4) 제 4 실시형태:
도 10은 제 4 실시형태에 의한 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구조를 개념적으로 나타내고 있다. 동도에 있어서, 반도체 발광 소자(310)은 각각 거의 판형상으로 형성된 기판(311), 저온 퇴적 완충층(312), 클래딩층(313), 발광층(314), 장벽층(315), 콘택트층(316), p-전극(317), 및 n-전극(318)으로 구성되어 있다. 최하층을 구성하는 판형상의 기판(311)은 SiC로 구성되어 있고, 그 정면측의 면 상에 AlGaN으로 구성된 저온 퇴적 완충층(312), n-GaN으로 구성된 클래딩층(313), GaInN으로 구성된 발광층(314), p-AlGaN으로 구성된 장벽층(315), 및 p-GaN으로 구성된 콘택트층(316)이 순서대로 적층된 구조로 되어 있다. 또한, 최상층의 콘택트층(316)에 p-전극(317)이 적층되어 있고, 기판(311)의 이면측에 n-전극(318)이 적층되어 있다.
기판(311)의 표면측에는 주기적으로 기복되는 주기 구조(A4)가 형성되어 있고, 주기 구조(311a ,311a ,311a …)를 추종하도록 저온 퇴적 완충층(312)과 클래딩층(313)이 형성되어 있다. 한편, 클래딩층(313)의 정면측은 평탄화되어 클래딩층(313)보다 상층은 모두 평탄하게 형성되어 있다.
이와 같이, 기판(311)의 정면측에 주기적으로 기복되는 주기 구조(A4)를 형성함으로써 기판(311)과 저온 퇴적 완충층(312)의 계면에 있어서의 반사율을 저감할 수 있다. 기판(311)의 굴절율과 저온 퇴적 완충층(312)의 굴절율은 다르지만, 주기 구조(A4)에 의해 굴절율의 급격한 변화를 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 저온 퇴적 완충층(312)과 같이 두께가 엷은 층을 형성하면 주기 구조(A4)의 요철형상이 유지되기 때문에 저온 퇴적 완충층(312)과, 그 위에 적층되는 클래딩층(313)의 계면도 주기상으로 기복시킬 수 있다. 따라서, 저온 퇴적 완충층(312)과 클래딩층(313)의 계면에 있어서의 반사율도 저감할 수 있다.
이와 같이, 복수조의 계면에 있어서 주기 구조를 형성함으로써 광 인출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 주기 구조(A4) 상에 동 주기 구조(A4)를 평탄화시키지 않을 정도 두께의 박막층[저온 퇴적 완충층(312)]을 형성함으로써 박막층[저온 퇴적 완충층(312)] 표면에 있어서도 요철형상을 유지할 수 있다. 따라서, 박막층[저온 퇴적 완충층(312)] 표면에 상층[클래딩층(313)]을 적층함으로써 동 박막층[저온 퇴적 완충층(312)]과 동 상층[클래딩층(313)]의 계면에 주기 구조를 형성할 수 있다. 즉, 각 계면에 있어서 개별적으로 주기 구조를 형성하는 공정을 행하지 않아도 되기 때문에 적은 제조 가격으로 높은 광 인출 효율을 갖는 반도체 발광 소자를 제조할 수 있다.
이어서, 반도체 발광 소자(310)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 거의 판형상의 기판(311)을 준비한다. 그리고, 기판(311)의 정면측에 주기 구조(A4)를 형성한다. 주기 구조(A4)를 형성할 때 제 1 실시형태에 있어서 기판(11)의 이면측에 주기 구조(A1)를 형성하는 수법과 마찬가지 수법을 적용할 수 있기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다. 주기 구조(A4)를 형성한 후에, 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 기판(311)의 정면측에 AlGaN을 균일하게 성장시킴으로써 주기 구조(A4)를 추종한 형상의 저온 퇴적 완충층(312)을 형성한다.
그리고, 저온 퇴적 완충층(312)의 정면측에 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 n-GaN을 성장시킴으로써 클래딩층(313)을 형성한다. 클래딩층(313)이 어 느 정도 형성된 경우, 주기 구조(A4)의 오목부가 n-GaN에 의해 매립되어 최종적으로 평탄한 표면이 형성된다. 클래딩층(313)의 평탄표면을 형성하면 클래딩층(313) 상에 발광층(314)을 형성하고, 또한, 발광층(314) 상에 장벽층(315)을 성장시킨다.그리고, 장벽층(315) 상에 p-GaN을 성장시킴으로써 콘택트층(316)을 형성한다. 또한, 최상층의 콘택트층(316)에 p-전극(317)을 적층하고, 기판(311)의 이면측에 n-전극(318)을 적층한다.
(5) 제 5 실시형태:
도 11은 제 5 실시형태에 의한 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구조를 개념적으로 나타내고 있다. 동도에 있어서, 반도체 발광 소자(410)는 각각 거의 판형상으로 형성된 기판(411), 저온 퇴적 완충층(412), 클래딩층(413), 발광층(414), 장벽층(415), 콘택트층(416), p-전극(417), 및 n-전극(418)으로 구성되어 있다. 최하층을 구성하는 판형상의 기판(411)은 SiC로 구성되어 있고, 그 정면측의 면 상에 AlGaN으로 구성된 저온 퇴적 완충층(412), n-GaN으로 구성된 클래딩층(413), GaInN으로 구성된 발광층(414), p-AlGaN으로 구성된 장벽층(415), 및 p-GaN으로 구성된 콘택트층(416)이 순서대로 적층된 구조로 되어 있다. 또한, 콘택트층(416)에 p-전극(417)이 적층되어 있고, 기판(411)의 이면측에 n-전극(318)이 적층되어 있다. 또한, p-전극(417)은 그물 형상의 Ni/Au 등에 의해 반투명하게 형성되어 있고, 광을 투과시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, p-전극(417)은 어느 정도 광을 투과시킬 수 있는 것이 좋고, Ga2O3, ZnO, 또는 ITO 등의 투명전극을 사용해도 좋다.
기판(411), 저온 퇴적 완충층(412), 클래딩층(413), 발광층(414), 장벽층(415), 콘택트층(416), 및 n-전극(418)은 평탄한 판형상으로 적층되어 있다. 콘택트층(416)의 표면에는 주기상으로 기복되는 주기 구조(A5)가 형성되어 있고, 동 주기 구조(A5) 상에 p-전극(417)이 추종해서 적층되어 있다. p-전극(417)의 표면은 주기 구조(A5)의 요철이 유지된 형상으로 되어 있다.
이와 같이, 콘택트층(416)의 표면측에 주기적으로 기복되는 주기 구조(A5)를 형성함으로써 콘택트층(416)과 p-전극(417)의 계면에 있어서의 반사율을 저감할 수 있다. 콘택트층(416)의 굴절율과 p-전극(417)의 굴절율은 다르지만, 주기 구조(A5)에 의해 굴절율의 급격한 변화를 억제할 수 있기 때문이다. 또한, p-전극(417)과 같이 두께가 얇은 층을 형성하면 주기 구조(A5)의 요철형상이 유지되기 때문에 p-전극(417)과 공기의 계면도 주기상으로 기복시킬 수 있다. 따라서, p-전극(417)과 공기의 계면에 있어서의 반사율도 저감할 수 있다.
이어서, 반도체 발광 소자(410)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 거의 판형상의 기판(411)을 준비한다. 그리고, 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 기판(411)의 정면측에 AlGaN을 균일하게 성장시켜 저온 퇴적 완충층(412)을 형성한다. 저온 퇴적 완충층(412)의 정면측에 유기 금속 화합물 기상 성장법을 사용하여 n-GaN을 성장시킴으로써 클래딩층(413)을 형성한다. 또한, 클래딩층(413) 상에 발광층(414)을 형성하고, 발광층(414) 상에는 장벽층(415)을 성장시킨다. 그리고, 장벽층(415) 상에 p-GaN을 성장시킴으로써 콘택트층(416)을 형성한다.
콘택트층(416) 상에는 주기적으로 기복되는 주기 구조(A5)를 형성한다. 주기 구조(A5)를 형성할 때 제 1 실시형태에 있어서 기판(11)의 이면측에 주기 구조(A1)를 형성하는 수법과 마찬가지 수법을 적용할 수 있기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다. 주기 구조(A5)를 형성한 후에, 주기 구조(A5) 상에 도포 또는 증착에 의해 p-전극(417)을 적층한다. 한편, 기판(411)의 이면측에는 n-전극(418)을 적층한다.
(6) 제 6 실시형태:
도 12는 제 6 실시형태에 의한 3족 질화물 반도체 발광 소자의 구조를 개념적으로 나타내고 있다. 동도에 있어서, 거의 반구 돔 형상의 밀봉부(60)가 형성되어 있고, 동 밀봉부(60)의 내부에 제 1 실시형태의 반도체 발광 소자(10)가 광의 인출면을 지면 상방으로 배향하여 매립되어 있다. 밀봉부(60)는 투명한 에폭시 수지 등의 합성 수지에 의해 형성되어 있고, 반도체 발광 소자(10)로부터 외부로 인출된 광을 투과시키는 것이 가능하게 되어 있다. 밀봉부(60)의 표면은 주기적으로 기복되는 주기 구조(A6)가 형성되어 있다. 주기 구조(A6)를 형성할 때 제 1 실시형태에 있어서 기판(11)의 이면측에 주기 구조(A1)를 형성하는 수법과 마찬가지 수법을 적용할 수 있기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
이와 같이, 밀봉부(60)의 표면에 주기적으로 기복되는 주기 구조(A6)를 형성함으로써 밀봉부(60)와 외측 공기의 계면에 있어서의 반사율을 저감할 수 있다. 밀봉부(60)의 공기의 굴절율은 다르지만, 주기 구조(A6)에 의해 굴절율의 급격한 변화를 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 밀봉부(60)에 의해 반도체 발광 소자(10)를 밀봉하는 실시형태는 다양하며, 광의 인출면만을 밀봉부(60)에 의해 밀봉하도록 해도 좋다. 이 경우도, 밀봉부(60)의 표면에 주기 구조(A6)를 형성함으로써 밀봉 부(60)의 외부로의 광 인출 효율을 향상시킬 수 있다.
(7) 요약:
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 광의 평균 광학 파장의 2배 이하의 주기로 형성된 주기 구조(A1)를 반도체 발광 소자(10)의 광의 인출면에 형성함으로써 광의 인출면에 있어서의 굴절율의 차이를 완화할 수 있다. 따라서, 광의 인출면에 있어서의 반사를 방지할 수 있고, 높은 광 인출 효율을 실현할 수 있다. 또한, Au 박막을 가열함으로써 미세한 주기 마스크를 형성할 수 있기 때문에 주기 구조(A1)를 간단하고 저렴하게 형성할 수 있다.
또한, 각 실시형태를 적당히 조합시켜서 반도체 발광 소자를 형성하는 것도 가능하다. 예컨대, 제 1 ~ 제 5 실시형태의 반도체 발광 소자를 제 6 실시형태의 밀봉부(60)로 밀봉해도 좋다. 또한, 예컨대, 제 1 실시형태의 구성과 제 2 또는 제 3 실시형태의 구성을 조합시킨 반도체 발광 소자를 형성하는 것도 가능하다. 이러한 구성에 의하면 광의 인출면에서 높은 투과율을 실현하면서 광의 인출면과 발광부를 끼워 넣은 반대측 면에서 높은 반사율을 실현할 수 있기 때문에 광 인출 효율을 상승적으로 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자를 작성하는 반도체 발광 소자 제조 방법에 있어서,
    평균 주기가 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 패턴을 갖는 주기 마스크를 형성하는 마스크 형성 공정과,
    동 주기 마스크를 사용하여 평균 주기가 상기 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 주기 구조를 형성하는 주기 구조 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주기 구조 형성 공정은,
    상기 주기 마스크를 에칭 레지스트로서 에칭을 행하는 에칭 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주기 구조 형성 공정은,
    상기 주기 마스크 상에 고반사성 금속을 증착하는 고반사성 금속층 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  4. 제 1 항 ~ 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 형성 공정은,
    피복재를 증착함으로써 피복층을 형성하는 증착 공정과,
    동 피복층에 운동 에너지를 부여하는 운동 에너지 부여 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 운동 에너지 부여 공정은,
    상기 피복층을 가열함으로써 상기 피복층에 운동 에너지를 부여하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 피복재는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 피복재는 Au인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자 제조 방법.
  8. 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자에 있어서,
    평균 주기가 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 패턴을 갖는 주기 마스크를 형성하고,
    동 주기 마스크를 사용하여 평균 주기가 상기 평균 광학 파장의 2배 이하가 되는 주기상의 주기 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  9. 기판 상에 적어도 n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어진 발광부를 적층해서 이루어지는 반도체 발광 소자에 있어서,
    다른 굴절율을 갖는 복수층이 접하는 계면에 있어서 형성됨과 아울러, 상기 발광부에서 발광되는 광의 평균 광학 파장의 2배 이하의 평균 주기로 형성된 다수의 볼록부로 구성되는 주기 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 주기 구조를 구성하는 다수의 상기 볼록부의 평균 높이는 상기 평균 광학 파장 이상이 되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 다수의 볼록부가 형성되는 주기의 표준편차는 상기 평균 주기의 20% 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  12. 제 9 항 ~ 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 볼록부의 높이 표준편차는 상기 평균 높이의 20% 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  13. 제 9 항 ~ 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기 구조는 상기 기판에 있어서의 상기 발광부가 적층된 측과 반대측의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  14. 제 9 항 ~ 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 발광부의 사이에는 3족 질화물 반도체층이 적층됨과 아울러,
    상기 주기 구조는 상기 기판과 상기 3족 질화물 반도체층의 계면에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  15. 제 9 항 ~ 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기 구조는 상기 p형 반도체층에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  16. 제 9 항 ~ 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자의 일부 또는 전체를 피복하는 밀봉부가 형성됨과 아 울러,
    상기 주기 구조는 상기 밀봉부의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  17. 제 9 항 ~ 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부는 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  18. 제 9 항 ~ 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기 구조와 계면을 접해서 고반사성 금속층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 고반사성 금속층은 전극을 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
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