KR20080102482A - 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080102482A
KR20080102482A KR1020070049025A KR20070049025A KR20080102482A KR 20080102482 A KR20080102482 A KR 20080102482A KR 1020070049025 A KR1020070049025 A KR 1020070049025A KR 20070049025 A KR20070049025 A KR 20070049025A KR 20080102482 A KR20080102482 A KR 20080102482A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
refractive
conductive semiconductor
light emitting
emitting device
Prior art date
Application number
KR1020070049025A
Other languages
English (en)
Inventor
김희진
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020070049025A priority Critical patent/KR20080102482A/ko
Priority to US12/123,801 priority patent/US7915628B2/en
Publication of KR20080102482A publication Critical patent/KR20080102482A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

실시예에서는 발광 소자 및 그 제조방법에 관해 개시된다.
실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형의 반도체층; 상기 제1도전형의 반도체층 상에 형성되어 빛이 발생되는 활성층; 상기 활성층 상에 형성되어 상기 빛의 진행 방향을 변화시키는 굴절층; 및 상기 굴절층 상에 형성된 제2도전형의 반도체층이 포함된다.
발광 소자

Description

발광 소자 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2는 굴절층에 의한 입사각과 굴절각의 변화를 설명하는 도면.
도 3과 도 4는 실시예에 따른 발광 소자 제조방법을 설명하는 도면.
실시예에서는 발광 소자 및 그 제조방법에 관해 개시된다.
발광 소자로써 발광 다이오드가 많이 사용되고 있다.
발광 다이오드는 N형 반도체층, 활성층, P형 반도체층이 적층되어, 인가되는 전원에 따라 상기 활성층에서 빛이 발생되어 외부로 방출된다.
실시예는 발광 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형의 반도체층; 상기 제1도전형의 반도체층 상에 형성되어 빛이 발생되는 활성층; 상기 활성층 상에 형성되어 상기 빛의 진 행 방향을 변화시키는 굴절층; 및 상기 굴절층 상에 형성된 제2도전형의 반도체층이 포함된다.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 제2도전형의 반도체층을 형성하는 단계; 상기 제2도전형의 반도체층 상에 빛의 진행 방향을 변화시키는 굴절층을 형성하는 단계; 상기 굴절층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 상기 활성층 상에 제1도전형의 반도체층을 형성하는 단계가 포함된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자(100)는 제1전극층(10), 반사층(20), 제1도전형의 반도체층(30), 활성층(40), 굴절층(50), 제2도전형의 반도체층(60) 및 제2전극층(70)이 포함된다.
상기 제1전극층(10)은 금속 재질로써 구리(Cu)가 사용될 수 있다.
상기 반사층(20)은 Ni, Ag, Cu, Al 및 Ti 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서 상기 반사층(20)은 Ni, Ag, Ni 및 Cu가 순서대로 적층된 구조로 형성된다.
상기 반사층(20)은 상기 활성층(40)에서 발생된 빛을 상측 방향으로 반사시켜 상기 발광 소자(100)의 광 효율을 증대시킨다.
상기 제1도전형의 반도체층(30)은 P형의 반도체층이 될 수 있으며, 본 실시예에서 상기 제1도전형의 반도체층(30)은 Mg이 도핑된 P형 GaN층으로 형성된다.
상기 활성층(40)은 전자와 정공의 결합에 의해 빛이 발생되는 층으로, 단일양자우물구조 또는 다중양자우물구조로 형성될 수 있으며, InGaN우물층/InGaN장벽층의 구조로 형성될 수 있다.
상기 굴절층(50)은 상기 활성층(40) 및 상기 제2도전형의 반도체층(60)과 굴절율이 상이한 복수의 층으로 형성되거나, 상기 활성층(40) 및 상기 제2도전형의 반도체층(60)과 굴절율이 상이한 단일층으로 형성된다.
본 실시예에서 상기 굴절층(50)은 제1굴절층(51), 제2굴절층(52), 제3굴절층(53) 및 제4굴절층(54)으로 형성된 것이 도시되어 있다.
상기 굴절층(50)은 AlxGa1-xN로 형성되며, Al의 양에 따라 상이한 굴절율을 가진다. 즉, Al의 양이 증가되면 상기 굴절층(50)의 굴절율은 증가된다.
예를 들어, 상기 제1굴절층(51)은 x의 값이 0.02보다 크고 0.04보다 작거나 같은 값을 가지고, 상기 제2굴절층(52)은 x의 값이 0.04보다 크고 0.06보다 작거나 같은 값을 가지고, 상기 제3굴절층(53)은 x의 값이 0.06보다 크고 0.08보다 작거나 같은 값을 가지고, 상기 제4굴절층(51)은 x의 값이 0.08보다 크고 0.1보다 작거나 같은 값을 가진다.
따라서, 상기 제1굴절층(51)은 2.6~2.7의 굴절율을 가지고, 상기 제2굴절층(52)은 2.7~2.8의 굴절율을 가지고, 상기 제3굴절층(53)은 2.8~2.9의 굴절율을 가지고, 상기 제4굴절층(54)은 2.9~3.0의 굴절율을 가질 수 있다.
상기 활성층(40)의 굴절율은 대략 2.5 정도이고, 상기 굴절층(50)은 상기 활성층(40)보다 굴절율이 크게 형성된다.
한편, 상기 AlxGa1-xN은 x의 값이 0.2 이상인 경우, 굴절율이 3.5가 넘게 되어 빛의 반사량이 많아지게 되므로, x의 값은 0.2 미만이 되도록 한다.
상기 굴절층(50)은 상기 제2도전형의 반도체층(60)에 인접할수록 굴절율이 증가되도록 형성된다.
하부층에 비해 상부층의 굴절율이 큰 경우, 하부층에서 상부층으로 진행하는 빛은 입사각에 비해 굴절각이 작아지게 된다.
따라서, 빛이 상기 굴절층(50)을 통과함에 따라 굴절각이 작아지게 되어, 점차 수직 방향으로 변화되어 진행한다.
상기 제2도전형의 반도체층(60)은 N형의 반도체층이 될 수 있으며, 본 실시예에서는 In이 도핑된 N형 GaN층으로 형성된다.
상기 제2전극층(70)은 금속 재질로써 구리(Cu)가 사용될 수 있다.
한편, 상기 제2도전형의 반도체층(60)은 굴절율이 대략 2.5 정도이고, 상기 제2도전형의 반도체층(60) 상측의 공기의 굴절율은 대략 1 정도이므로, 상기 제2도전형의 반도체층(60)에서 공기 중으로 빛이 방출되기 위해서는 입사각이 대략 23.6도 이하가 되어야 한다.
상기 제2도전형의 반도체층(60)에서 공기 중으로 입사되는 빛의 입사각이 23.6도 보다 큰 경우, 빛은 상기 제2도전형의 반도체층(60)과 공기의 경계면에서 반사되어 다시 상기 발광 소자(100)의 내부로 진행하게 되며, 상기 발광 소자(100)의 내부에서 소멸될 수 있다.
따라서, 실시예에서는 상기 활성층(40)에서 방출된 빛이 상기 발광 소 자(100)의 내부에서 소멸되지 않고 외부로 방출될 수 있도록 상기 반사층(20) 및 굴절층(50)을 형성한다.
특히, 상기 굴절층(50)은 상측 방향으로 진행하는 빛의 굴절각을 감소시킴으로써 상기 제2도전형의 반도체층(60)을 지나 공기 중으로 입사될 때 입사각이 23.6도 이하가 될 가능성을 증대시킬 수 있다.
도 2는 굴절층에 의한 입사각과 굴절각의 변화를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 굴절층(50)은 상측 방향으로 갈수록 굴절율이 증가되는 복수의 층으로 형성되며, 실시예에서는 2.6~2.7의 굴절율을 가진 제1굴절층(51), 2.7~2.8의 굴절율을 가진 제2굴절층(52), 2.8~2.9의 굴절율을 가진 제3굴절층(53) 및 2.9~3.0의 굴절율을 가진 제4굴절층(54)이 형성된다.
상기 제1굴절층(51)의 굴절율에 비해 상기 제2굴절층(52)의 굴절율이 크기 때문에, 상기 제1굴절층(51)과 제2굴절층(52)의 경계면에 입사되는 빛의 굴절각(θ2)은 입사각(θ1)보다 작다.
따라서, 상기 활성층(40)에서 발생된 빛은 상기 굴절층(50)을 지나면서 굴절각이 점점 작아지게 되어, 상기 제2도전형의 반도체층(60)을 지나 공기 중으로 입사되는 빛의 양은 증가될 수 있다.
도 3과 도 4는 실시예에 따른 발광 소자 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 기판(110)이 준비되고, 상기 기판(110)위에 버퍼층(120)이 형성된다.
상기 기판(110)은 사파이어, SiC, Si 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상 기 버퍼층(120)은 AlInN/GaN 적층 구조, InxGa1-xN/GaN 적층 구조, AlxInyGa1-(x+y)N/InxGa1-xN/GaN의 적층 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(120)의 상측에 Un-doped GaN층(130)을 형성한다.
상기 Un-doped GaN층(130)은 트리메틸갈륨(TMGa)과 NH3를 공급하여 형성한다. 이때, 퍼지(Purge) 가스 및 캐리어 가스로 N2와 H2가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 Un-doped GaN층(130)의 상측에 상기 제2도전형의 반도체층(60), 굴절층(50), 활성층(40) 및 제1도전형의 반도체층(30)이 순차적으로 형성된다.
상기 굴절층(50)은 굴절율이 상이한 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 실시예에서는 2.9~3.0의 굴절율을 가진 제4굴절층(54), 2.8~2.9의 굴절율을 가진 제3굴절층(53), 2.7~2.8의 굴절율을 가진 제2굴절층(52) 및 2.6~2.7의 굴절율을 가진 제1굴절층(51)이 순차적으로 형성된다.
한편, 상기 제1도전형의 반도체층(30) 상에 반사층(20) 및 제1전극층(10)을 형성한다.
상기 반사층(20)은 Ni, Ag, Cu, Al 및 Ti 중 적어도 어느 하나를 E-beam 장비를 통해 증착한다. 그리고, 상기 제1전극층(10)은 상기 반사층(20) 위에 구리(Cu)를 도금함으로써 형성한다.
다음, 상기 기판(110), 버퍼층(120) 및 Un-doped GaN층(130)을 제거하고, 상기 제2도전형의 반도체층(60)에 구리(Cu)를 도금하여 상기 제2전극층(70)을 형성한 다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같은, 발광 소자가 제조된다.
실시예에서는 제1전극층(10) 및 제2전극층(70)이 수직 방향으로 배치되고, 상기 제1전극층(10) 및 제2전극층(70) 사이에 반사층(20), 제1도전형의 반도체층(30), 활성층(40), 굴절층(50) 및 제2도전형의 반도체층(60)이 형성된 발광 소자(100)가 예시되어 있으나, 발광 소자의 형태는 다양하게 설계될 수 있으며, 본 실시예는 다양한 형태를 가진 발광 소자에 적용될 수 있다.
실시예는 발광 효율이 향상된 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1도전형의 반도체층;
    상기 제1도전형의 반도체층 상에 형성되어 빛이 발생되는 활성층;
    상기 활성층 상에 형성되어 상기 빛의 진행 방향을 변화시키는 굴절층; 및
    상기 굴절층 상에 형성된 제2도전형의 반도체층이 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전형의 반도체층의 하측에 위치한 반사층이 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1도전형의 반도체층의 하측에 위치한 제1전극층 및 상기 제2도전형의 반도체층 상에 형성된 제2전극층이 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절층은 굴절율이 상이한 복수의 굴절층으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 굴절층은 상기 제2도전형의 반도체층에 인접할수록 굴절율이 큰 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절층은 AlxGa1-xN로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 AlxGa1-xN에서 x의 값은 0.2 미만인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 굴절층은 상기 활성층보다 굴절율을 큰 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  9. 제2도전형의 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제2도전형의 반도체층 상에 빛의 진행 방향을 변화시키는 굴절층을 형성하는 단계;
    상기 굴절층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
    상기 활성층 상에 제1도전형의 반도체층을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 상에 Un-doped GaN층을 형성하는 단계가 포함되고,
    상기 제2도전형의 반도체층은 상기 Un-doped GaN층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1도전형의 반도체층 상에 반사층을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제1도전형의 반도체층 상에 제1전극층을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제2도전형의 반도체층 상에 제2전극층을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 기판, 버퍼층 및 Un-doped GaN층을 제거하고 상기 제2도전형의 반도체층 상에 제2전극층을 형성하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 굴절층은 굴절율이 상이한 복수의 굴절층으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 굴절층은 상기 제2도전형의 반도체층에 인접할수록 굴절율이 큰 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  17. 제 9항에 있어서,
    상기 굴절층은 AlxGa1-xN로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 AlxGa1-xN에서 x의 값은 0.2 미만인 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
  19. 제 9항에 있어서,
    상기 굴절층은 상기 활성층 보다 굴절율이 큰 것을 특징으로 하는 발광 소자 제조방법.
KR1020070049025A 2007-05-21 2007-05-21 발광 소자 및 그 제조방법 KR20080102482A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070049025A KR20080102482A (ko) 2007-05-21 2007-05-21 발광 소자 및 그 제조방법
US12/123,801 US7915628B2 (en) 2007-05-21 2008-05-20 Light emitting device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070049025A KR20080102482A (ko) 2007-05-21 2007-05-21 발광 소자 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080102482A true KR20080102482A (ko) 2008-11-26

Family

ID=40071571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070049025A KR20080102482A (ko) 2007-05-21 2007-05-21 발광 소자 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7915628B2 (ko)
KR (1) KR20080102482A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140059424A (ko) * 2012-11-08 2014-05-16 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI380481B (en) * 2009-01-13 2012-12-21 Huga Optotech Inc Light-emitting diode with high light-emitting efficiency

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060260671A1 (en) * 2005-05-17 2006-11-23 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor light emitting device
JP4854566B2 (ja) * 2006-06-15 2012-01-18 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子の製造方法および窒化物半導体発光素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140059424A (ko) * 2012-11-08 2014-05-16 엘지이노텍 주식회사 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛

Also Published As

Publication number Publication date
US20080290361A1 (en) 2008-11-27
US7915628B2 (en) 2011-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8624278B2 (en) Light emitting device with current blocking layer
KR101034053B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
CN101017869B (zh) 氮化物基半导体发光器件及其制造方法
KR100999771B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
CN101740695B (zh) 发光器件及其制造方法
KR101125395B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR102519668B1 (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
US7791100B2 (en) Vertical gallium nitride based light emitting diode with multiple electrode branches
KR101034085B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20100095134A (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20110094810A (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
US9812614B2 (en) Light-emitting device
EP2597686B1 (en) Ultraviolet semiconductor light emitting device
JP5989318B2 (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
CN102201513A (zh) 发光器件及其制造方法、发光器件封装以及照明系统
JP4824129B2 (ja) 発光素子
KR101039948B1 (ko) 발광 소자, 발광 소자 제조방법 및 발광 소자 패키지
TWI437731B (zh) 一種具有提升光取出率之半導體光電元件及其製造方法
US20160172540A1 (en) Light-emitting device
KR20080102482A (ko) 발광 소자 및 그 제조방법
KR101745996B1 (ko) 발광소자
US20180287016A1 (en) Semiconductor light-emitting device
JP2004111493A (ja) 窒化物半導体発光素子とその製造方法
KR102260691B1 (ko) 발광 다이오드 및 이의 제조 방법
KR20130074080A (ko) 자외선 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application