KR20080010964A

KR20080010964A - Iii-nitride semiconductor light emitting device

Info

Publication number: KR20080010964A
Application number: KR20060071700A
Authority: KR
Inventors: 김창태; 정현민; 남기연; 김현석
Original assignee: 주식회사 에피밸리
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2008-01-31

Abstract

A III-nitride semiconductor light emitting device is provided to improve an outer quantum efficiency of the light emitting device by having a light scattering layer near an active layer. A III-nitride semiconductor light emitting device includes a plurality of nitride semiconductor layers. Each of the nitride semiconductor layers includes a substrate(10) and an active layer(40). The active layer generates light by recoupling an electron and a hole between a first conductive nitride semiconductor layer(30) and a second conductive nitride semiconductor layer(50) having a conductivity different from that of the first conductive nitride semiconductor layer. The III-nitride semiconductor light emitting device further includes a light scattering layer(90). The light scattering layer is formed on the substrate and has a light transmitting property and a non-conductivity. The light scattering layer has a thickness of an interface between the first conductive nitride semiconductor layer and the active layer and is formed in a projection type.

Description

Group III nitride semiconductor light emitting device {Ⅲ-NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional Group III nitride semiconductor light emitting device;

도 2는 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 활성층에서 발생한 빛의 경로를 설명하는 도면,2 is a view illustrating a path of light generated in an active layer of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device;

도 3은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 단면도,3 is a cross-sectional view showing still another example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the related art;

도 4는 대한민국공개특허공보 제2005-38207호의 대표 도면,4 is a representative view of the Republic of Korea Patent Publication No. 2005-38207,

도 5는 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 단면도,5 is a cross-sectional view showing still another example of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the related art;

도 6은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자를 나타내는 단면도,6 is a cross-sectional view showing a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 실시예를 설명하는 도면,7 is a view for explaining another embodiment of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 실시예를 설명하는 도면.8 is a view for explaining another embodiment of a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention;

본 발명은 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 기판 위에 투명하고, 전기적으로 절연된 광 산란층을 형성하여 활성층에서 발생한 빛이 외부로 용이하게 취출 되도록 하는 3족 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a group III nitride semiconductor light emitting device, and more particularly, to a group III nitride semiconductor light emitting device which forms a transparent and electrically insulated light scattering layer on a substrate so that light generated in the active layer is easily taken out to the outside. .

도 1은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 단면도로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 에피성장되는 버퍼층(200), 버퍼층(200) 위에 에피성장되는 n형 질화물 반도체층(300), n형 질화물 반도체층(300) 위에 에피성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 에피성장되는 p형 질화물 반도체층(500), p형 질화물 반도체층(500) 위에 형성되는 p측 전극(600), p측 전극(600) 위에 형성되는 p측 본딩 패드(700), p형 질화물 반도체층(500)과 활성층(400)이 메사 식각되어 노출된 n형 질화물 반도체층(301) 위에 형성되는 n측 전극(800)을 포함한다. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device, wherein the group III nitride semiconductor light emitting device is epitaxially grown on the substrate 100, the substrate 100, and the buffer layer 200. N-type nitride semiconductor layer 300 to be grown, active layer 400 epitaxially grown on n-type nitride semiconductor layer 300, p-type nitride semiconductor layer 500 and p-type nitride semiconductor layer to be epitaxially grown on active layer 400 The p-side electrode 600 formed on the 500, the p-side bonding pad 700 formed on the p-side electrode 600, the p-type nitride semiconductor layer 500 and the active layer 400 are exposed by mesa etching. And an n-side electrode 800 formed on the type nitride semiconductor layer 301.

기판(100)은 동종기판으로 GaN계 기판이 이용되며, 이종기판으로 사피이어 기판, SiC 기판 또는 Si 기판 등이 이용되지만, 질화물 반도체층이 성장될 수 있는 기판이라면 어떠한 형태이어도 좋다.As the substrate 100, a GaN-based substrate is used as the homogeneous substrate, and a sapphire substrate, a SiC substrate, or a Si substrate is used as the heterogeneous substrate. Any substrate may be used as long as the nitride semiconductor layer can be grown.

기판(100) 위에 에피성장되는 질화물 반도체층들은 주로 MOCVD(유기금속기상성장법)에 의해 성장된다.The nitride semiconductor layers epitaxially grown on the substrate 100 are mainly grown by MOCVD (organic metal vapor growth method).

버퍼층(200)은 이종기판(100)과 질화물 반도체 사이의 격자상수 및 열팽창계수의 차이를 극복하기 위한 것이며, 미국특허 제5,122,845호에는 사파이어 기판 위에 380℃에서 800℃의 온도에서 100Å에서 500Å의 두께를 가지는 AlN 버퍼층을 성 장시키는 기술이 개시되어 있으며, 미국특허 제5,290,393호에는 사파이어 기판 위에 200℃에서 900℃의 온도에서 10Å에서 5000Å의 두께를 가지는 Al(x)Ga(1-x)N (0≤x<1) 버퍼층을 성장시키는 기술이 개시되어 있고, 국제공개공보 WO/05/053042호에는 600℃에서 990℃의 온도에서 SiC 버퍼층(씨앗층)을 성장시킨 다음 그 위에 In(x)Ga(1-x)N (0<x≤1) 층을 성장시키는 기술이 개시되어 있다.The buffer layer 200 is for overcoming the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient between the dissimilar substrate 100 and the nitride semiconductor, and US Pat. No. 5,122,845 has a thickness of 100Å to 500Å at a temperature of 380 ℃ to 800 800 on a sapphire substrate. A technique for growing an AlN buffer layer is disclosed. U.S. Pat. 0≤x <1) A technique for growing a buffer layer is disclosed. International Publication No. WO / 05/053042 discloses growing a SiC buffer layer (seed layer) at a temperature of 600 ° C to 990 ° C and then placing In (x) thereon. A technique for growing a Ga (1-x) N (0 <x≤1) layer is disclosed.

n형 질화물 반도체층(300)은 적어도 n측 전극(800)이 형성된 영역(n형 컨택층)이 불순물로 도핑되며, n형 컨택층은 바람직하게는 GaN로 이루어지고, Si으로 도핑된다. 미국특허 제5,733,796호에는 Si과 다른 소스 물질의 혼합비를 조절함으로써 원하는 도핑농도로 n형 컨택층을 도핑하는 기술이 개시되어 있다.In the n-type nitride semiconductor layer 300, at least a region (n-type contact layer) on which the n-side electrode 800 is formed is doped with an impurity, and the n-type contact layer is preferably made of GaN and doped with Si. U.S. Patent No. 5,733,796 discloses a technique for doping an n-type contact layer to a desired doping concentration by controlling the mixing ratio of Si and other source materials.

활성층(400)은 전자와 정공의 재결합을 통해 광자(빛)를 생성하는 층으로서, 주로 In(x)Ga(1-x)N (0<x≤1)로 이루어지고, 하나의 양자우물층(single quantum well)이나 복수개의 양자우물층들(multi quantum wells)로 구성된다. 국제공개공보 WO/02/021121호에는 복수개의 양자우물층들과 장벽층들의 일부에만 도핑을 하는 기술이 개시되어 있다.The active layer 400 is a layer that generates photons (light) through recombination of electrons and holes, and is mainly composed of In (x) Ga (1-x) N (0 <x≤1), and one quantum well layer (single quantum wells) or multiple quantum wells. International Publication WO / 02/021121 discloses a technique for doping only a plurality of quantum well layers and a part of barrier layers.

p형 질화물 반도체층(500)은 Mg과 같은 적절한 불순물을 이용해 도핑되며, 활성화(activation) 공정을 거쳐 p형 전도성을 가진다. 미국특허 제5,247,533호에는 전자빔 조사에 의해 p형 질화물 반도체층을 활성화시키는 기술이 개시되어 있으며, 미국특허 제5,306,662호에는 400℃ 이상의 온도에서 열처리(annealing)함으로써 p형 질화물 반도체층을 활성화시키는 기술이 개시되어 있고, 국제공개공보 WO/05/022655호에는 p형 질화물 반도체층 성장의 질소전구체로서 암모니아와 하이 드라진계 소스 물질을 함께 사용함으로써 활성화 공정없이 p형 질화물 반도체층이 p형 전도성을 가지게 하는 기술이 개시되어 있다.The p-type nitride semiconductor layer 500 is doped with an appropriate impurity such as Mg, and has an p-type conductivity through an activation process. US Patent No. 5,247,533 discloses a technique for activating a p-type nitride semiconductor layer by electron beam irradiation, and US Patent No. 5,306,662 discloses a technique for activating a p-type nitride semiconductor layer by annealing at a temperature of 400 ° C or higher. International Publication No. WO / 05/022655 discloses the use of ammonia and a hydrazine-based source material as a nitrogen precursor for growth of a p-type nitride semiconductor layer so that the p-type nitride semiconductor layer has p-type conductivity without an activation process. Techniques are disclosed.

도 2는 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 활성층에서 발생한 빛의 경로를 설명하는 도면으로서, 빛이 발광소자의 내부에서 반사를 반복하다가 소멸하는 과정을 설명하고 있으며, 기판(100), n형 질화물 반도체층(300), 활성층(400), p형 질화물 반도체층(500)으로 이루어지며, 활성층(400)에서 나온 빛이 광 경로 1로 표시한 바와 같이 공기(굴절률=1.0) 중으로 나가려면, 즉 상측으로 탈출하려면, p형 질화물 반도체층(500)이 예컨대 GaN(굴절률=2.5)로 이루어질 경우 입사각이 임계각 23.6˚이하이어야 한다. 따라서, 23.6°보다 큰 입사각을 가지는 빛은 광 경로 2로 표시한 바와 같이 발광소자의 내부로 반사되어 외부로 탈출하지 못한다.FIG. 2 is a view illustrating a path of light generated in an active layer of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device, and illustrates a process in which light is repeatedly reflected and disappeared within the light emitting device. It is composed of a nitride semiconductor layer 300, an active layer 400, a p-type nitride semiconductor layer 500, if the light from the active layer 400 to go out in the air (refractive index = 1.0), as shown by the optical path 1, That is, in order to escape upward, when the p-type nitride semiconductor layer 500 is made of GaN (refractive index = 2.5), the incident angle should be 23.6 ° or less of the critical angle. Therefore, light having an angle of incidence greater than 23.6 ° is reflected inside the light emitting device as indicated by the optical path 2 and does not escape to the outside.

같은 현상이 n형 질화물 반도체층(300)과 기판(100) 사이에서도 일어난다. 기판(100)이 사파이어(굴절률= 1.8)인 경우에 임계각은 46.1°로서 비교적 크긴 하지만 역시 46.1°보다 큰 입사각을 가지는 빛은 광 경로 3으로 표시한 바와 같이 n형 질화물 반도체층(300) 내부로 다시 돌아가게 된다.The same phenomenon occurs between the n-type nitride semiconductor layer 300 and the substrate 100. When the substrate 100 is sapphire (refractive index = 1.8), the critical angle is 46.1 °, but the light having an angle of incidence greater than 46.1 ° is also introduced into the n-type nitride semiconductor layer 300 as indicated by the optical path 3. You will go back.

따라서, 아주 적은 양의 빛만 외부로 탈출하고, 나머지는 발광소자의 내부에 갇히게 되며 이러한 과정이 여러 차례 일어나면서 광은 발광소자 내부에서 소멸하여 많은 열을 발생하여 발광소자의 신뢰성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.Therefore, only a small amount of light escapes to the outside, and the rest is trapped inside the light emitting device. As the process occurs several times, the light is dissipated inside the light emitting device to generate a lot of heat, which adversely affects the reliability of the light emitting device. Given.

도 3은 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 단면도로서, 복수개의 질화물 반도체층이 성장되는 기판에 요철(900)을 형성한 것이다. 이러한 요철(900) 구조는 활성층(400)에서 발생하는 빛의 반사각에 변화를 주 어 외부양자효율에는 높이기는 하지만, 요철(900) 구조 부분에 성장되는 질화물 반도체층의 결정 구조가 다르게 되며, 이러한 질화물 반도체층의 결정 구조의 차이로 인하여 전위 결함이 발생하는 문제점을 가진다.3 is a cross-sectional view showing still another example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device, in which the unevenness 900 is formed on a substrate on which a plurality of nitride semiconductor layers are grown. The uneven structure 900 increases the external quantum efficiency by changing the reflection angle of light generated in the active layer 400, but the crystal structure of the nitride semiconductor layer grown in the uneven structure 900 is different. Dislocation defects occur due to differences in the crystal structure of the nitride semiconductor layer.

대한민국공개특허공보 제2005-38207호는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 질화물 반도체층이 성장되는 기판(100)에 곡률을 가지는 반구 형태의 요철(901) 구조를 형성하여 활성층(400)에서 생성된 빛이 발광소자 외부로 빠져나올 수 있는 확률을 높인 구조를 제시하고 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 2005-38207 is to solve this problem, as shown in Figure 4, a hemispherical concave-convex structure 901 having a curvature on the substrate 100, a plurality of nitride semiconductor layer is grown Forming the structure is proposed to increase the probability that the light generated in the active layer 400 can escape to the outside of the light emitting device.

도 5는 종래의 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 일 예를 나타내는 단면도로서, 제2 스프레더층(601) 위에 광 적출 구조체(902)를 형성하여 활성층(400)에서 생성된 빛을 취출함으로써 발광소자의 외부양자효율을 높인다. 대한민국공개특허공보 제2003-17462호에는 3족 질화물 반도체 발광소자에 이러한 광 적출 구조체(902)를 다양한 형태 및 다양한 위치에 적용한 기술이 개시되어 있다. FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of a conventional group III nitride semiconductor light emitting device. The light extracting structure 902 is formed on the second spreader layer 601 to extract light generated by the active layer 400. Increase the external quantum efficiency of the device. Korean Laid-Open Patent Publication No. 2003-17462 discloses a technique in which such a light extraction structure 902 is applied to a group III nitride semiconductor light emitting device in various forms and at various positions.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부양자효율을 향상 시키기 위해서 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층에 근접하거나 또는 관통하는 형태의 광 산란층을 포함하는 3족 질화물 반도체 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, in order to improve the external quantum efficiency, the group III nitride semiconductor light-emitting including a light scattering layer of the form close to or penetrating the active layer to generate light by recombination of electrons and holes It is an object to provide an element.

이를 위해 본 발명은 기판; 기판 위에 성장되며 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층과 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 질화물 반도체층 사이에 전자 와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층을 구비하는 복수개의 질화물 반도체층을 포함하는 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 상기 기판 위에 형성되고 투광성 및 비도전성을 가지며, 기판으로부터 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층과 활성층이 만나는 계면까지의 두께를 가지는 돌기 형태의 광 산란층을 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다. 바람직하게는 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층과 기판 사이에 GaN과 물질로 된 버퍼층이 위치된다.To this end, the present invention is a substrate; A plurality of nitride semiconductor layers comprising an active layer that is grown on a substrate and generates light by recombination of electrons and holes between a nitride semiconductor layer having a first conductivity and a nitride semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity; A group III nitride semiconductor light emitting device comprising: a projection-shaped light scattering layer formed on the substrate, having a light transmission and non-conductivity, and having a thickness from the substrate to an interface where the nitride semiconductor layer having the first conductivity and the active layer meet; A group III nitride semiconductor light emitting device is provided. Preferably, a buffer layer of GaN and a material is positioned between the nitride semiconductor layer having the first conductivity and the substrate.

또한 본 발명은 광 산란층이 기판으로부터 활성층과 제2 도전성 질화물 반도체층 사이의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the light scattering layer has a thickness between the active layer and the second conductive nitride semiconductor layer from the substrate.

또한 본 발명은 광 산란층이 질화물 반도체층보다 낮은 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the light scattering layer has a lower refractive index than the nitride semiconductor layer.

또한 본 발명은 광 산란층이 SiO₂, SiN_x 및 TiO₂로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the light scattering layer is one selected from the group consisting of SiO ₂ , SiN _x and TiO ₂ .

또한 본 발명은 광 산란층이 복수개의 질화물 반도체층의 두께의 합보다 더 큰 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다. 이는 복수개의 질화물 반도체층 밖으로 돌출된 광 산란층이 렌즈의 역할을 하여 더욱 많은 광을 취출하기 위함이다.In another aspect, the present invention provides a Group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the light scattering layer has a thickness larger than the sum of the thickness of the plurality of nitride semiconductor layers. This is for the light scattering layer protruding out of the plurality of nitride semiconductor layers to serve as a lens to extract more light.

또한 본 발명은 제1 도전성 질화물 반도체층이 n형 도전성을 가지는 것을 특 징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.The present invention also provides a group III nitride semiconductor light emitting device characterized in that the first conductive nitride semiconductor layer has n-type conductivity.

또한 본 발명은 제1 도전성 질화물 반도체층이 활성층의 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device, characterized in that the first conductive nitride semiconductor layer is located below the active layer.

또한 본 발명은 기판; 기판 위에 성장되며, 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층과 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 질화물 반도체층 사이에 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층을 구비하는 복수개의 질화물 반도체층을 포함하는 3족 질화물 반도체 발광소자로서, 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층에 제1 전극층이 형성되는 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 기판으로부터 적어도 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층에 이르는 광 산란층을 구비하는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다. 일반적인 3족 질화물 반도체 발광소자는 n측 컨택층 바로 위에 활성층이 위치되는 것이 보통이다. 따라서 이러한 구성을 통해 활성층의 가까이에 광 산란층을 위치시킬 수 있게 된다. 물론 제1 도전성을 가지는 질화물 반도체층과 활성층 사이에 추가의 층이 위치되어 좋다.The present invention also provides a substrate; A plurality of nitride semiconductor layers grown on a substrate, the nitride semiconductor layer having an active layer that generates light by recombination of electrons and holes between a nitride semiconductor layer having a first conductivity and a nitride semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity; A group III nitride semiconductor light emitting device comprising: a light scattering layer from a substrate to a nitride semiconductor layer having at least a first conductivity in a group III nitride semiconductor light emitting device having a first electrode layer formed on a nitride semiconductor layer having a first conductivity; It provides a group III nitride semiconductor light emitting device comprising a. In general Group III nitride semiconductor light emitting devices, the active layer is usually located directly above the n-side contact layer. Therefore, through this configuration, it is possible to position the light scattering layer near the active layer. Of course, an additional layer may be located between the nitride semiconductor layer having the first conductivity and the active layer.

또한 본 발명은 광 산란층이 복수개의 질화물 반도체층 중에서 활성층의 바로 아래 층에까지 이르는 것을 특징으로 하는 3족 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a group III nitride semiconductor light emitting device characterized in that the light scattering layer reaches the layer just below the active layer of the plurality of nitride semiconductor layers.

이하 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자를 나타내는 단면도로서, 3족 질화물 반도체 발광소자는 기판(10), 기판(10) 위에 형성되는 광 산란층(90), 광 산란층(90)이 형성된 기판(10) 위에 성장되는 n형 질화물 반도체층(30), n형 질화물 반도체층(30) 위에 성장되며 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 생성하는 활성층(40), 활성층(40) 위에 성장되는 p형 질화물 반도체층(50)을 포함한다.6 is a cross-sectional view illustrating a group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, wherein the group III nitride semiconductor light emitting device includes a substrate 10, a light scattering layer 90, and a light scattering layer 90 formed on the substrate 10. On the n-type nitride semiconductor layer 30 and the n-type nitride semiconductor layer 30 grown on the formed substrate 10 and on the active layer 40 and the active layer 40 that generate light by recombination of electrons and holes. The p-type nitride semiconductor layer 50 is grown.

기판(10) 위에 형성되는 광 산란층(90)은 SiO₂, SiN_x 및 TiO₂로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 것으로 형성되며, 질화물 반도체층보다 낮은 굴절률을 가진다. 본 발명의 실시예에서는 광 산란층(90)으로 SiO₂를 사용하였으며, 굴절률 n은 1.5이다.The light scattering layer 90 formed on the substrate 10 is formed of one selected from the group consisting of SiO ₂ , SiN _x, and TiO ₂ , and has a lower refractive index than that of the nitride semiconductor layer. In an embodiment of the present invention, SiO ₂ was used as the light scattering layer 90, and the refractive index n is 1.5.

광 산란층(90)의 두께는 기판(10)으로부터 n형 질화물 반도체층(30)과 활성층(40)이 만나는 계면까지의 두께를 가지는데 이는 광 산란층(90)이 활성층(40)에 가까울수록 활성층(40)에서 발생하는 빛이 광 산란층(90)과 만나는 경로가 짧게되어 발생된 빛이 외부로 탈출할 확률이 높아지게 되는 것이다. 또한, 활성층(40)에서 발생한 빛은 질화물 반도체층(n=2.5), 기판(10:n=1.5) 및 광 산란층(90)의 굴절률(n=1.5)의 차이로 인하여 빛의 반사각의 변하게 되어 더욱 많은 빛이 외부로 탈출할 수 있게 되는 것이다.The thickness of the light scattering layer 90 has a thickness from the substrate 10 to an interface where the n-type nitride semiconductor layer 30 and the active layer 40 meet each other, so that the light scattering layer 90 is close to the active layer 40. As the path generated by the active layer 40 meets the light scattering layer 90 is shortened, the probability that the generated light escapes to the outside becomes high. In addition, the light generated in the active layer 40 changes the reflection angle of light due to the difference in refractive index (n = 1.5) of the nitride semiconductor layer (n = 2.5), the substrate (10: n = 1.5) and the light scattering layer 90. So that more light can escape to the outside.

광 산란층(90)의 형태는 곡면 형태를 가지는 것이 바람직하지만 이에 국한하는 것은 아니다. 요철,뿔 및 사다리꼴 형태 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.The shape of the light scattering layer 90 preferably has a curved shape, but is not limited thereto. It may have various forms such as irregularities, horns and trapezoidal shapes.

도 7은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 실시예를 설명하는 도면으로서, 광 산란층(91)의 두께는 기판(10)으로부터 활성층(40)과 p형 질화물 반도체층(50) 사이의 두께를 가진다.7 is a view for explaining another embodiment of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, wherein the thickness of the light scattering layer 91 is from the substrate 10 to the active layer 40 and the p-type nitride semiconductor layer 50. ) Has a thickness between.

광 산란층(91)이 활성층(40)을 관통하는 형태를 가지는 경우, n형 질화물 반도체층(30)과 p형 질화물 반도체층(50) 및 활성층(40)의 조성의 차이로 인한 굴절률 차이로 인하여 활성층(40) 내부에 갇혀 있던 빛들이 광 산란층(91)과 접하게 되어 외부로 탈출하게 되어 외부양자효율에 큰 영향을 준다.When the light scattering layer 91 has a form penetrating through the active layer 40, the refractive index difference due to the difference in the composition of the n-type nitride semiconductor layer 30, p-type nitride semiconductor layer 50 and the active layer 40 Due to the light trapped inside the active layer 40 is in contact with the light scattering layer 91 to escape to the outside has a great effect on the external quantum efficiency.

도 8은 본 발명에 따른 3족 질화물 반도체 발광소자의 또 다른 실시예를 설명하는 도면으로서, 광 산란층(92)의 두께는 기판(10) 위에 성장되는 복수개의 질화물 반도체층 두께의 총합보다 큰 두께를 가진다.8 is a view for explaining another embodiment of the group III nitride semiconductor light emitting device according to the present invention, wherein the thickness of the light scattering layer 92 is greater than the sum of the thicknesses of the plurality of nitride semiconductor layers grown on the substrate 10. Has a thickness.

광 산란층(92)이 복수개의 질화물 반도체층을 관통하는 형태를 가지는 경우, p형 질화물 반도체층(50) 위에 돌출된 광 산란층(92)은 렌즈의 역할을 할 수 있기 때문에 활성층(40)에서 발생한 빛을 더욱 많이 외부로 취출할 수 있게 된다.When the light scattering layer 92 has a form penetrating through the plurality of nitride semiconductor layers, the light scattering layer 92 protruding on the p-type nitride semiconductor layer 50 may act as a lens, and thus the active layer 40 It is possible to extract more light from the outside.

다음으로, 광 산란층(92)의 형성방법에 대하여 설명한다.Next, the formation method of the light scattering layer 92 is demonstrated.

먼저 기판(10) 위에 SiO₂를 PECVD와 같은 장비를 이용하여 형성한다. 다음으로, 포토리소그라피 공정을 이용하여, SiO₂를 요철 형상으로 식각함으로써 광 산란층(92)이 형성된다. 바람직하게는 형성된 요철 형상의 SiO₂에 열처리를 행하여 요철을 도 6에서와 같이 둥근 형상으로 할 수 있다. 또한 SiO₂의 일부만을 식각한 다음, 이를 열처리하여 둥글게 하고, 이를 열처리하여 도 6에서와 같은 형상을 만들어도 좋다.First, SiO ₂ is formed on the substrate 10 using equipment such as PECVD. Next, the light scattering layer 92 is formed by etching SiO ₂ into an uneven shape using a photolithography process. Preferably, the formed irregularities of SiO ₂ are heat-treated to form irregularities as shown in FIG. 6. In addition, only a part of SiO ₂ may be etched, then heat-treated to round it, and then heat-treated to form a shape as shown in FIG. 6.

본 발명에 의하면, 활성층에 가까운 위치에 광 산란층을 구비함으로써, 발광 소자의 외부양자효율을 개선할 수 있다.According to the present invention, by providing the light scattering layer near the active layer, the external quantum efficiency of the light emitting device can be improved.

Claims

Board; A plurality of nitride semiconductor layers comprising an active layer grown on a substrate and having light generated by recombination of electrons and holes between a nitride semiconductor layer having a first conductivity and a nitride semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity; In the group III nitride semiconductor light emitting device

A group III nitride semiconductor light emitting layer formed on the substrate and having a light scattering layer having a thickness from the substrate to an interface where the nitride semiconductor layer having the first conductivity and the active layer meets the substrate; device.

The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light scattering layer has a thickness between the active layer and the second conductive nitride semiconductor layer from the substrate.

The group III nitride semiconductor light emitting device of claim 1, wherein the light scattering layer has a lower refractive index than that of the nitride semiconductor layer.

The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light scattering layer is one selected from the group consisting of SiO ₂ , SiN _x, and TiO ₂ .

The group III nitride semiconductor light emitting device of claim 1, wherein the light scattering layer has a thickness greater than the sum of the thicknesses of the plurality of nitride semiconductor layers.

The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the first conductive nitride semiconductor layer has n-type conductivity.

The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the first conductive nitride semiconductor layer is located under the active layer.

Board; A plurality of nitride semiconductor layers grown on a substrate, the nitride semiconductor layer having an active layer that generates light by recombination of electrons and holes between a nitride semiconductor layer having a first conductivity and a nitride semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity; A group III nitride semiconductor light emitting device comprising: a group III nitride semiconductor light emitting device in which a first electrode layer is formed on a nitride semiconductor layer having a first conductivity,

A group III nitride semiconductor light emitting device comprising: a light scattering layer from a substrate to a nitride semiconductor layer having at least a first conductivity.

9. The group III nitride semiconductor light emitting device according to claim 8, wherein the light scattering layer reaches a layer directly below the active layer among the plurality of nitride semiconductor layers.