KR20080073317A - 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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KR20080073317A
KR20080073317A KR1020087013421A KR20087013421A KR20080073317A KR 20080073317 A KR20080073317 A KR 20080073317A KR 1020087013421 A KR1020087013421 A KR 1020087013421A KR 20087013421 A KR20087013421 A KR 20087013421A KR 20080073317 A KR20080073317 A KR 20080073317A
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semiconductor light
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로무 가부시키가이샤
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Abstract

광의 취출 효율을 향상시키는 것이 가능한 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공한다. 반도체 발광 소자(1)는 지지 기판(2)과, 광을 발광하는 MQW 활성층(13) 및 최상층인 n-GaN 층(14)을 포함하는 반도체 적층 구조(6)를 구비하고, 반도체 적층 구조(6)의 n-GaN 층(14)의 상면에는 복수의 콘 형상의 볼록부(14a)가 형성되어 있다. MQW 활성층으로부터 발광되는 광의 파장을
Figure 112008039855428-PCT00023
, n-GaN 층(14)의 굴절률을 n으로 하면, 볼록부(14) 바닥면의 폭 W의 평균치 WA가 WA
Figure 112008039855428-PCT00024
Figure 112008039855428-PCT00025
/n 으로 되도록 볼록부(14a)가 형성되어 있다.

Description

반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은 질화물계의 반도체 적층 구조의 최상층에 복수의 볼록부(凸部)가 형성된 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 GaN 등을 포함하는 질화물계의 반도체 발광 소자가 알려져 있다. 예를 들어, GaN을 포함하는 청색계 LED(발광 다이오드)와 황색의 발광체를 조합한 백색 LED는 휴대 전화 등의 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트로 보급되어 있다. 또, 백색 LED는 낮은 소비 전력, 긴 수명이라고 하는 특징을 갖고 있기 때문에, 앞으로는 보다 더 형광등이나 백열등을 대신할 광원으로 기대되어 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다.
그러나, LED의 출력은 몇 W 정도밖에 되지 않기 때문에 휘도의 향상이 요구되고 있다. 이 휘도를 향상시키는 수단으로는 LED의 내부 양자 효율을 올리거나, 활성층에서 발광된 광을 외부로 취출하는 취출 효율을 향상시키는 것을 생각할 수 있다. 특히, GaN의 광의 굴절률(약 2.5)이 공기의 굴절률(약 1.0)에 비해 매우 높기 때문에, LED와 공기의 계면(界面)에서의 전반사각(全反射角)이 작아져서, 광의 취출 효율이 매우 작아(예를 들어, 약 10 %)진다고 하는 과제가 있다.
따라서, 반도체 발광 소자에 의해 발광된 광의 취출 효율을 향상시키기 위한 여러 가지 기술이 개시되고 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는 반도체 적층 구조의 최상층이 조면화(粗面化)된 반도체 발광 소자가 개시되고 있다.
이 반도체 발광 소자는 기판상에 마련된 p-GaN층, 활성층, n-GaN 층으로 이루어진 반도체 적층 구조를 구비하고 있다. 반도체 적층 구조의 최상층에 형성된 n-GaN 층의 상면은 콘(cone) 형상의 볼록부가 형성되어 조면화되어 있다. 이와 같이 n-GaN 층의 상면을 조면화시키는 것에 의해, 활성층에서 반사된 광이 스넬의 법칙에 의해 n-GaN 층과 공기의 계면에서 반사되는 것을 억제하여 외부로 방출되는 광량을 향상시키고 있다.
이 반도체 발광 소자의 제조 방법에 있어서는 우선 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법을 이용하여, 성장 기판(사파이어 기판)상에 n-GaN 층, 활성층, p-GaN층을 차례로 적층하여 반도체 적층 구조를 형성한다. 이어서, p-GaN층상에 p측 전극을 형성한 후, p측 전극이 지지 기판(실리콘 기판)측으로 되도록 반도체 적층 구조를 지지 기판에 새로 붙인다.
그리고 나서, 지지 기판에 새로 붙여진 반도체 적층 구조의 최상층인 n-GaN 층의 상면에 n측 전극을 형성한다. 그 후, KOH 용액 및 크세논/수은 램프를 이용한 PEC(Photo-Enhanced Chemical) 에칭 기술에 의해 n-GaN 층의 상면을 콘 형상의 볼록부(14a)를 갖는 조면으로 형성한다.
특허 문헌 1 : 국제 공개 제2005/064666호 팸플릿
그러나, n-GaN 층의 굴절률 및 활성층으로부터 발광되는 광의 파장에 따라서는 콘 형상의 볼록부의 형상이 작은 경우에, 콘 형상의 볼록부가 형성되어 있음에도 불구하고, 광에 대해 n-GaN 층의 상면이 평탄한 면과 동일하게 작용한다. 따라서, n-GaN 층의 상면에 있어서, 평탄한 면과 동일하게 광이 반사되기 때문에 반사되는 광의 양이 증가한다. 이 때문에, 외부로의 광의 취출 효율이 떨어진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 창안된 것으로, 광의 취출 효율을 향상시키는 것이 가능한 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 발명은, 기판과; 광을 발광하는 활성층을 포함하고, 상기 기판상에 마련된 반도체 적층 구조를 구비하고, 상기 반도체 적층 구조의 최상층의 광이 방출되는 반도체층의 상면에 하나 또는 복수의 볼록부가 형성되고, 상기 활성층으로부터 발광되는 광의 파장을
Figure 112008039855428-PCT00001
, 상기 최상층의 반도체층의 굴절률을 n으로 한 경우, 상기 복수의 볼록부 바닥면의 폭의 평균치 WA가
WA
Figure 112008039855428-PCT00002
Figure 112008039855428-PCT00003
/n
으로 되도록 상기 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자이다.
또, 청구항 2의 발명은, 상기 최상층의 반도체층은 n-GaN 층인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 반도체 발광 소자이다.
또, 청구항 3의 발명은, 상기 볼록부는 뿔체 형상인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 중 어느 한 항에 기재된 반도체 발광 소자이다.
또, 청구항 4의 발명은, 활성층을 포함하는 반도체 적층 구조를 성장 기판에 형성하는 적층 공정과; 상기 반도체 적층 구조를 지지 기판에 새로 붙이는 새로 붙임 공정과; 상기 반도체 적층 구조의 최상층의 반도체층에, KOH(수산화칼륨) 용액에 침지한 상태에서 UV(자외선)광을 조사하여 하나 또는 복수의 볼록부를 형성하는 것에 의해, 상기 최상층의 반도체층의 표면을 조면화하는 조면화 공정을 구비하고, 상기 조면화 공정에서는 상기 활성층으로부터 발광되는 광의 파장을
Figure 112008039855428-PCT00004
, 상기 최상층의 반도체층의 굴절률을 n으로 한 경우, 상기 복수의 볼록부 바닥면의 폭의 평균치 WA가
WA
Figure 112008039855428-PCT00005
Figure 112008039855428-PCT00006
/n
으로 되도록, 상기 볼록부를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법이다.
또, 청구항 5의 발명은, 상기 조면화 공정에 있어서, 상기 KOH 용액의 농도에 기초하여 상기 볼록부의 형상을 결정하는 것을 특징으로 하는 청구항 4에 기재된 반도체 발광 소자의 제조 방법이다.
본 발명에 의하면, 활성층에서 발광된 광이 용이하게 투과 가능하도록, 상기 식을 만족하는 볼록부를 최상층의 반도체층의 상면에 형성하는 것에 의해, 활성층에서 발광된 많은 광이 최상층의 반도체층과 공기의 계면인 최상층의 반도체층의 상면에서 반사되지 않고 외부로 방출할 수 있다. 이로 인하여, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있기 때문에 반도체 발광 소자의 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타낸다.
도 2는 n-GaN 층상에 형성된 복수의 볼록부의 전자 현미경 사진이다.
도 3은 반도체 발광 소자를 윗쪽에서 촬영한 밝은 시야상(Bright Field Image)에 의한 광학 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 각 제조 공정에 있어서 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 각 제조 공정에 있어서 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 각 제조 공정에 있어서 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 각 제조 공정에 있어서 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 각 제조 공정에 있어서 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
1 반도체 발광 소자
2 지지 기판
3 p측 전극
4 반사층
4a 금속층
5 마스크층
5a 컨택트 홀
6 반도체 적층 구조
7 n측 전극
11 ZnO 전극
12 p-GaN층
13 MQW 활성층
14 n-GaN 층
14a 볼록부
20 성장 기판
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시 형태를 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타낸다. 도 2는 n-GaN 층상에 형성된 복수의 볼록부의 전자 현미경 사진이다. 도 3은 반도체 발광 소자를 윗쪽에서 촬영한 밝은 시야상에 의한 광학 현미경 사진이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 반도체 발광 소자(발광 다이오드)(1)는 지지 기판(2)과, p측 전극(3)과, 반사층(4)과, 마스크층(5)과, 반도체 적층 구조(6)와, n측 전극(7)을 구비하고 있다.
지지 기판(2)은 Cu 기판, 또는 AlN 기판 등의 방열성이 높은 기판에 의해 구성되어 있다. p측 전극(3)은 지지 기판(2)상의 모든 면에 걸쳐 형성되어 있다. p측 전극(3)은 Au-Sn 또는 Au에 의해 구성되어 있다.
반사층(4)은 지지 기판(2)측으로부터 차례대로 Au층, Pt층, Ti층, Al층이 적층되어 있다. 또, Al층 대신에 Ag층 등의 은백색계의 다른 금속층을 사용해도 된다. 또, 반사층(4)은 마스크층(5)에 형성된 컨택트 홀(5a)을 통하여 반도체 적층 구조(6)의 ZnO 전극(11)과 접속되어 있다.
마스크층(5)은 후술하는 제조 공정에 있어서, 반도체 적층 구조(6)를 에칭 할 때에 에칭 마스크로서 기능한다. 마스크층(5)은 SiO2 등의 유전체막, 또는 레지스터막에 의해 구성되어 있다.
반도체 적층 구조(6)는 p측 전극(3), 반사층(4) 및 마스크층(5)을 통하여 지지 기판(2)에 지지되어 있다. 반도체 적층 구조(6)는 ZnO 전극(11)과, p-GaN층(12)과, MQW 활성층(13)과, n-GaN 층(14)을 갖는다.
ZnO 전극(11)은 약 2×10-4 Ω㎝의 낮은 저항률 및 약 1000 Å ~ 약 20000 Å의 두께를 갖는다. 또한, ZnO 전극(11)의 두께는 약 8000 Å 정도가 바람직하다.
p-GaN층(12)에는 p형 도펀트인 Mg가 도핑되어 있다. p-GaN층(12)과 MQW 활성 층(13) 사이에는 언도핑의 GaN층, 또는 약 1 %의 In를 함유하는 InGaN 층이 형성되어 있다(도시 생략).
MQW 활성층(13)은 두께 약 30 Å의 InXGa1 - XN 우물층(도시 생략)과 두께 약 100 Å의 언도핑의 InYGa1 - YN 배리어층(도시 생략)이 번갈아 8 주기 배열되어 있다. 여기서, X 및 Y는 0
Figure 112008039855428-PCT00007
X
Figure 112008039855428-PCT00008
0.3(바람직하게는 0
Figure 112008039855428-PCT00009
X
Figure 112008039855428-PCT00010
0.2), 0
Figure 112008039855428-PCT00011
Y
Figure 112008039855428-PCT00012
0.1, Y
Figure 112008039855428-PCT00013
X 의 각 식을 만족하는 것으로 한다. MQW 활성층(13)과 n-GaN 층(14) 사이에는 Si가 도핑된 InGaN/GaN 초격자층(도시 생략)이 형성되어 있다. n-GaN 층(14)에는 n형 도펀트인 Si가 도핑되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, n-GaN 층(14)의 상면에는 복수의 콘 형상(뿔체 형상)의 볼록부(14a)가 형성되어 있다. 여기서, MQW 활성층(13)으로부터 발광되는 광의 파장을
Figure 112008039855428-PCT00014
, n-GaN 층(14)의 굴절률을 n으로 한 경우, 이 콘 형상의 볼록부(14a)의 바닥면의 폭 W의 평균치 WA는
WA
Figure 112008039855428-PCT00015
Figure 112008039855428-PCT00016
/n···(1)
을 만족하도록 형성되어 있다.
예를 들어, 피크 파장이 460 ㎚인 광을 발광하는 InGaN 층을 우물층으로 하는 청색계의 반도체 발광 소자(1)의 경우, n-GaN 층(14)의 굴절률이 약 2.5 이기 때문에, 상기 평균치 WA는 약 184 ㎚ 이상으로 된다. 또한, 피크 파장이 약 365 ㎚ 이상인 광을 발광하는 GaN층을 우물층으로 하는 반도체 발광 소자의 경우에는 상기 평균치 WA는 약 146 ㎚ 이상으로 된다.
여기서, 도 3에 나타낸 사진에서 알 수 있듯이, 상기 식 (1)을 만족하는 콘 형상의 볼록부(14a)가 형성되어 있는 외주부는 검은 상(像)으로 되기 때문에 광을 투과함을 알 수 있다. 한편, 상기 식 (1)을 만족하는 볼록부가 형성되어 있지 않은 중심부는 흰 상(像)으로 되기 때문에 광을 반사함을 알 수 있다.
n측 전극(7)은 n-GaN 층(14)의 일부를 덮도록 형성되어 있다. n측 전극(7)은 n-GaN 층(14)측으로부터 Al/Ti/Au, 또는 Al/Mo/Au 가 적층되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 반도체 발광 소자(1)는 MQW 활성층(13)에서 발광된 광이 용이하게 투과 가능하도록, 식 (1)을 만족하는 콘 형상의 볼록부(14a)가 n-GaN 층(14)의 상면에 형성되어 있다. 따라서, MQW 활성층(13)에서 발광된 많은 광이 n-GaN 층(14)과 공기의 계면인 n-GaN 층(14)의 상면에서 반사되지 않고 외부로 방출된다. 이로 인하여, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있기 때문에 반도체 발광 소자(1)의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이어서, 도면을 참조하여 상술한 반도체 발광 소자의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 도 4 ~ 도 8은 각 제조 공정에 있어서 반도체 발광 소자의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
우선, 사파이어 기판으로 이루어진 성장 기판(20)을 성장실 안으로 반송한다. 뒤이어, 성장실에 수소 가스를 공급하면서, 성장실 내의 온도를 약 1050 ℃까지 올려 성장 기판(20)을 서멀 클리닝(Thermal Cleaning)한다.
다음에, 도 4에 나타내는 바와 같이, MOCVD법을 이용하여 성장실의 온도를 약 600 ℃까지 내리고, 성장 기판(20)상에 GaN 버퍼층(도시 생략)을 성장시킨 후, 성장실의 온도를 약 1000 ℃까지 올리고, Si를 도펀트로 하는 n-GaN 층(14), Si를 도펀트로 하는 InGaN/GaN 초격자층, MQW 활성층(13), 언도핑의 GaN층 또는 약 1 %의 In을 함유하는 InGaN 층을 차례로 적층한다.
그 후, 성장실의 온도를 올리고 p-GaN층(12)을 성장시킨다. 그리고 나서, p-GaN층(12)을 p형화하기 위해 어닐닝을 하여 p-GaN층(12) 중의 Mg를 활성화시킨다. 이어서, MBE(Molecular Beam Epitaxy : 분자선 에피택시)법을 이용하여 ZnO 전극(11)을 형성한다(적층 공정). 그 후, SiO2로 이루어진 마스크층(5)을 형성한다.
이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이, 포트리소그래피 기술에 의해 레지스터막(21)을 형성한다. 그 후, 레지스터막(21)을 마스크로 하여금 에칭 기술에 의해 마스크층(5)을 패터닝한 후 레지스터막(21)을 제거한다.
다음에, 마스크층(5)을 마스크로 하여금 ICP(유도 결합형 플라즈마) 에칭 기술을 이용하여, 성장 기판(20)에 도달할 때까지 ZnO 전극(11)으로부터 n-GaN 층(14)까지를 메사 에칭(Mesa Etching)한다. 또한, ZnO 전극(11)을 패터닝한 후, SiO2로 이루어진 마스크층(5)을 형성하고 나서 메사 에칭을 행해도 된다.
다음에, 도 6에 나타내는 바와 같이, CF4에 의한 드라이 에칭 기술을 이용하여 마스크층(5)을 에칭하는 것에 의해, 반사층(4)과 ZnO 전극(11)을 접속하기 위한 컨택트 홀(5a)을 마스크층(5)에 형성한다.
여기서, ZnO 전극(11)은 CF4에 의해서는 거의 에칭되지 않기 때문에 에칭 스토퍼로서 기능한다. 이어서, 레지스터막(22)을 형성한 후, Al 또는 Au를 증착하고, 그 후, Ti/Pt/Au 를 차례로 적층한다. 뒤이어, 레지스터막(22)과 함께 레지스터막(22)상의 금속층(4a)을 제거하는 것에 의해 반사층(4)을 형성한다.
다음에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(2)상에 Au-Sn, 또는 Au로 이루어진 p측 전극(3)을 형성하고, p측 전극(3)과 반사층(4)이 접합되도록 하여, 반도체 적층 구조(6)를 열 압착에 의해 지지 기판(2)에 붙인다.
그 후, 약 248 ㎚로 발진하는 KrF 레이저를 성장 기판(20)측으로부터 n-GaN 층(14)을 향하여 조사한다. 이 KrF 레이저의 광은 사파이어 기판인 성장 기판(20)을 거의 완전히 투과하여, n-GaN 층(14)에서 거의 모든 광이 흡수된다. 따라서, 성장 기판(20)과 n-GaN 층(14) 사이의 계면(GaN 버퍼층)의 온도가 급속히 상승하여, 계면 근방의 n-GaN 층(14) 및 GaN 버퍼층이 용해된다. 이로 인하여, 성장 기판(20)을 박리시킬 수 있다(LLO(Laser Lift Off) 공정 : 새로 붙임 공정).
여기서, 성장 기판(20)을 박리시키는데 필요한 KrF 레이저의 에너지는 약 300 mJ/㎠ ~ 약 700 mJ/㎠ 이다. 또한, n-GaN 층(14)이 용해되었을 때에 발생하는 N2는 인접한 반도체 적층 구조(6)의 사이로 빠져나가기 때문에, 반도체 적층 구조(6)에 압력이 작용하지 않으므로 반도체 적층 구조(6)의 크랙(crack)을 억제할 수 있다. 성장 기판(20)의 박리 후, 산이나 알칼리 등에 의한 에칭에 의해, n-GaN 층(14)의 상면에 남은 여분의 Ga 드롭렛(droplet)을 제거한다.
이어서, 레지스터막(도시 생략)을 형성한 후, Al/Ti/Au, 또는 Al/Mo/Au 로 이루어진 금속층(도시 생략)을 적층한다. 그 후, 도 8에 나타내는 바와 같이, 리프트 오프법을 이용하여 금속층을 패터닝하는 것에 의해 n-GaN 층(14)의 상면 일부에 와이어 본딩이 가능한 n측 전극(7)을 형성한다.
여기서, 성장 기판(20)이 박리된 후의 n-GaN 층(14)의 상면은 Ga 극성면이 아니라, 에칭에 의해 이방성이 생기기 쉬운 N 극성면으로 구성되어 있다. 이 상태에서, 도 8에 나타내는 바와 같이, n-GaN 층(14)을 약 62 ℃의 약 4 mol/l의 KOH 용액에 침지하고, 약 3.5 W/㎠의 UV(자외선)광을 약 10분간 조사하는 것에 의해, n-GaN 층(14)의 상면에, 바닥면의 폭 W의 평균치 WA가 식 (1)을 만족하는 복수의 콘 형상의 볼록부를 형성할 수 있다(PEC(Photo Enhanced Chemical Etching)법)(조면화 공정).
또한, 상기 조건으로 형성된 콘 형상의 볼록부(14a)의 애스펙트비(aspect ratio)(높이/바닥면의 폭)의 평균치는 약 1.5로 된다. 여기서, KOH 용액의 몰 농도를 약 2.0 mol/l로 한 경우, 상기 애스펙트비는 약 1.0으로 된다. 이와 같이, KOH 용액의 몰 농도를 변경하는 것에 의해 볼록부(14a)의 콘 형상을 결정할 수 있다.
이에 의해, 반도체 발광 소자(1)가 완성된다.
이상, 상기 실시 형태를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 당업자에게 있어서는 본 발명이 본 명세서 중에서 설명한 실시 형태에 한정되지 않음은 자명하다. 본 발명은 특허청구의 범위의 기재에 의해 정해지는 본 발명의 취지 및 범위를 일탈하지 않고 수정 및 변경 형태로 하여 실시할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 기재는 예시 설명을 목적으로 하는 것이며, 본 발명에 대해 아무런 제한적인 의미를 갖지 않는다. 이하, 상기 실시 형태를 일부 변경한 변경 형태에 대해 설명한다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 볼록부(14a)를 콘 형상으로 형성하였으나, 단면이 사다리꼴 형상으로, 어느 한쪽 방향으로 긴 형상으로 형성해도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는 복수의 볼록부(14a)를 n-GaN 층(14)의 상면에 형성하였으나, 볼록부를 하나만 n-GaN 층상에 형성해도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는 LLO 공정에 있어서 KrF 레이저를 사용하였으나, 다른 엑시머 레이저(ArF : 파장 약 193 ㎚, XeCl : 파장 약 308 ㎚, YAG 3배파 : 파장 약 355 ㎚, 사파이어 - 티탄 3배파 : 파장 약 360 ㎚, He-Cd : 파장 약 325 ㎚) 등에 의해 LLO 공정을 행해도 된다.
또, 상기 반도체 적층 구조(6), 양 전극(3, 7)이 구성하는 재료 등은 적절히 변경 가능하다.
또, 상기 반도체 발광 소자(1)의 제조 공정에 있어서 각 파라미터는 적절히 변경 가능하다.
본 발명에 의하면, 광의 취출 효율을 향상시키는 것이 가능한 반도체 발광 소자 및 반도체 발광 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판과,
    광을 발광하는 활성층을 포함하고, 상기 기판상에 마련된 반도체 적층 구조를 구비하고,
    상기 반도체 적층 구조의 최상층의 광이 방출되는 반도체층의 상면에 하나 또는 복수의 볼록부(凸部)가 형성되고,
    상기 활성층으로부터 발광되는 광의 파장을
    Figure 112008039855428-PCT00017
    , 상기 최상층의 반도체층의 굴절률을 n으로 한 경우,
    상기 복수의 볼록부 바닥면의 폭의 평균치 WA가
    WA
    Figure 112008039855428-PCT00018
    Figure 112008039855428-PCT00019
    /n
    로 되도록, 상기 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 최상층의 반도체층은 n-GaN 층인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 볼록부는 뿔체(cone) 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
  4. 활성층을 포함하는 반도체 적층 구조를 성장 기판에 형성하는 적층 공정과,
    상기 반도체 적층 구조를 지지 기판에 새로 붙이는 새로 붙임 공정과,
    상기 반도체 적층 구조의 최상층의 반도체층에, KOH(수산화칼륨) 용액에 침지한 상태에서 UV(자외선)광을 조사하여 하나 또는 복수의 볼록부를 형성하는 것에 의해, 상기 최상층의 반도체층 표면을 조면화(粗面化)하는 조면화 공정을 구비하고,
    상기 조면화 공정에서는
    상기 활성층으로부터 발광되는 광의 파장을
    Figure 112008039855428-PCT00020
    , 상기 최상층의 반도체층의 굴절률을 n으로 한 경우,
    상기 복수의 볼록부 바닥면의 폭의 평균치 WA가
    WA
    Figure 112008039855428-PCT00021
    Figure 112008039855428-PCT00022
    /n
    으로 되도록, 상기 볼록부를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조면화 공정에 있어서, 상기 KOH 용액의 농도에 기초하여 상기 볼록부의 형상을 결정하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자의 제조 방법.
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