KR20110093037A - 질화물 반도체 발광소자 - Google Patents

질화물 반도체 발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20110093037A
KR20110093037A KR1020100012823A KR20100012823A KR20110093037A KR 20110093037 A KR20110093037 A KR 20110093037A KR 1020100012823 A KR1020100012823 A KR 1020100012823A KR 20100012823 A KR20100012823 A KR 20100012823A KR 20110093037 A KR20110093037 A KR 20110093037A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
nitride semiconductor
semiconductor layer
emitting device
emitting structure
Prior art date
Application number
KR1020100012823A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101650722B1 (ko
Inventor
황석민
한재호
김재윤
하해수
이수열
김제원
Original Assignee
삼성엘이디 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 삼성엘이디 주식회사 filed Critical 삼성엘이디 주식회사
Priority to KR1020100012823A priority Critical patent/KR101650722B1/ko
Publication of KR20110093037A publication Critical patent/KR20110093037A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101650722B1 publication Critical patent/KR101650722B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 electrodes

Abstract

본 발명은 텍스쳐(texture) 효과를 통해 광추출 효율(Light Extraction Efficiency)이 향상된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 기판 위에 형성되며, 제1 도전형 질화물 반도체층 및 제2 도전형 질화물 반도체층과, 그 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 도전형 질화물 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하며, 상기 발광구조물의 상하면을 관통하도록 형성된 복수개의 관통홀을 구비하는 광추출 패턴;을 포함한다.

Description

질화물 반도체 발광소자{NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히, 텍스쳐(texture) 효과를 통해 광추출 효율(Light Extraction Efficiency)이 향상된 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 p,n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역에서 발광이 가능한 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 반도체 발광소자의 경우, 활성층에서 발생된 광은 공기/GaN 계면에 입사 시, 입사각에 따라 반사되는 정도가 달라진다. 이 경우, 이론적으로 입사각이 약 26° 이상인 경우, 활성층에서 발생된 광은 모두 내부 전반사 되며, 전반사 된 광은 소자의 측면을 통해 빠져나가거나 내부에서 흡수 또는 감쇄되어 발광효율 저하의 주요한 원인이 된다.
따라서, 이러한 문제를 최소화하여 외부 광추출 효율을 향상시키기 위한 방법 중의 하나로, 광이 외부로 출사 되는 면에 요철 패턴을 형성하는 기술이 사용되고 있다. 이와 같이 요철 패턴을 통해 광의 전반사를 줄이는 기술은 어느 정도의 외부 광 추출효율 향상에는 기여할 수 있으나 보다 향상된 발광효율을 위한 구조가 요구된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 발광구조물의 반도체층을 적어도 활성층까지 제거하여 형성된 광추출 패턴을 채용하여 광추출 효율이 보다 향상된 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 측면은, 기판 위에 형성되며, 제1 도전형 질화물 반도체층 및 제2 도전형 질화물 반도체층과, 그 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 도전형 질화물 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하며, 상기 발광구조물의 상하면을 관통하도록 형성된 복수개의 관통홀을 구비하는 광추출 패턴;을 포함하는 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
이 경우, 상기 복수개의 관통홀은 2차원으로 배열된 구조일 수 있으며, 상기 광추출 패턴은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 띠 형상으로 제거되어 형성된 적어도 하나의 제1 분리홈을 더 구비하며, 상기 복수개의 관통홀은 상기 제1 분리홈에 의해 복수개의 어레이로 분리될 수 있으며, 상기 제1 분리홈은 상기 제1 도전형 질화물 반도체층 및 상기 제2 도전형 질화물 반도체층까지 이어진 것일 수 있다.
또한, 상기 발광구조물은 메사에칭된 구조물이며, 상기 제1 전극은 상기 발광구조물 중 적어도 상기 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 노출되는 제1 도전형 질화물 반도체층 위에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 질화물 반도체층이 노출되도록 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함한 일부 영역이 제거되어 형성된 수용홈을 구비하며, 상기 제1 전극은 상기 수용홈에 의해 노출되는 제1 도전형 질화물 반도체층 상에 형성된 것일 수 있으며, 상기 복수개의 관통홀은 2차원으로 배열된 구조일 수 있다.
또한, 상기 광추출 패턴은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 띠 형상으로 형성되며 상기 발광구조물의 측면으로부터 상기 제1 및 제2 전극을 분리하는 제2 분리홈을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 광추출 패턴은 상기 제2 분리홈과 상기 발광구조물의 측면 사이에 상기 발광구조물의 상하면을 관통하도록 형성된 복수개의 제2 관통홀을 더 구비할 수 있으며, 상기 제2 관통홀은 상기 발광구조물의 둘레를 따라 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 관통홀 각각은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 형성된 제1 홈과, 상기 제1 홈의 저면으로부터 상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 관통하도록 형성된 적어도 하나의 제2 홈으로 이루어질 수 있으며, 상기 광추출 패턴은 상기 메사에칭된 구조물의 둘레를 따라 상기 노출된 제1 도전형 질화물 반도체층을 관통하도록 형성된 복수개의 제3 홈을 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 기판은 패턴이 형성된 기판일 수 있다.
본 발명에 따르면, n형 및 p형 전극 사이에 형성되며 발광구조물의 상하면을 관통하는 요철 구조에 따른 텍스쳐링 효과를 통해 광추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 질화물 반도체 발광소자에 대한 다른 실시예를 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)는 기판(110)과, 기판(110) 상에 형성되며 n형 반도체층(120), 활성층(130) 및 p형 반도체층(140)을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물 중 적어도 활성층(130)까지 제거되어 형성된 광추출 패턴(170)으로 구성된다. 그리고, n형 반도체층(120)과 p형 반도체층(140)과 각각 전기적으로 접속되는 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)을 구비한다. 그리고, p형 반도체층(140) 및 활성층(130)은 n형 반도체층(120)의 일영역 상에 위치하도록 메사 식각된다. 이에 따라, n형 반도체층(120)의 일부 영역이 노출되며, 노출된 n형 반도체층(120)의 상면에 n형 전극(150)이 형성된다.
여기서, 기판(110)은 질화물 반도체층의 성장을 위해 제공되는 성장용 기판으로서, 고저항성 기판이며 주로 사파이어 기판을 사용할 수 있다. 사파이어 기판은 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a축 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 하지만, 본 실시예에서 기판(110)은 사파이어 기판으로 제한되는 것은 아니며, 사파이어 기판 대신 SiC, Si, GaN, AlN 등으로 이루어진 기판도 사용 가능하다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 기판(110)과 n형 반도체층(120) 사이의 격자부정합을 완화하기 위해 버퍼층(미도시)이 기판(110) 상에 형성될 수 있으며, 이러한 버퍼층은 III-V족 질화물계 화합물 반도체로 이루어진 n형 물질층 또는 언도프(undoped) 물질층으로서, AlN 또는 n-GaN을 포함하는 저온핵성장층일 수 있다.
그리고, n형 및 p형 반도체층(120, 140)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖고, 각각 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 또한, 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 대표적이다. 상기 n형 및 p형 반도체층(120, 140)은 질화물 반도체층 성장에 관하여 공지된 공정을 이용할 수 있으며, 예컨대, 금속유기화학기상증착법(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition; MOCVD), 분자빔성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE) 및 하이드라이드기상증착법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE) 기술 등이 이에 해당한다.
그리고, 활성층(130)은 전자-정공의 캐리어 재결합에 의해 광방출이 일어나는 물질층으로서, 복수개의 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중양자우물 구조(Multi Quantum Well: MQW)를 갖는 GaN 계열의 III-V족 질화물계 화합물 반도체층이 바람직하며, 그 중에서도 양자장벽층은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0<y≤1, 0<x+y≤1)으로 이루어질 수 있으며, 양자우물층은 InzGa(1-z)N(0≤z≤1)으로 이루어질 수 있다. 이때, 양자장벽층은 p형 반도체층(140)으로부터 주입되는 정공이 터널링가능한 두께를 갖는 초격자구조로 이루어질 수 있다.
그리고, n형 전극(150)은 p형 반도체층(140)과 활성층(130)이 메사 식각되어 노출된 n형 반도체층(120) 위에 형성되며, p형 전극(160)은 p형 반도체층(140) 상에 형성된다. 이러한 n형 전극(150)과 p형 전극(160)은 서로 가장 먼 곳에 위치함으로써 전류 확산을 유도할 수 있다. 또한, n형 전극(150)과 p형 전극(160)은 활성층(130)에서 발생된 광이 각 전극에서 흡수되지 않고 반사되도록 광반사율이 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어, Al, Ag 등이 있다.
그리고, 본 실시예에서 광추출 패턴(170)은 n형 전극(150)과 p형 전극(160) 사이에서 발광구조물의 상하 방향으로 관통되도록 형성된 복수개의 관통홀들을 포함한다. 이러한 복수개의 홀들은 2차원 배열된 구조이며 n형 반도체층(120)에서 p형 반도체층(140)까지 이어지도록 형성되어 있다. 즉, 홀의 저면에는 기판(110)이 노출되어 있다.
그리고, 상기 광추출 패턴(170)은 마스크 패턴을 이용하여 형성할 수도 있고, 식각을 통해 형성할 수도 있다. 이외에도 광추출 패턴(170)의 형성 방법에 대해 특별하나 제한이 있는 것은 아니며, 전자빔 리소그라피(E-beam lithography), 포토리소그라피 방법 등 다양한 식각 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, p형 반도체층(140) 상면에 광추출 패턴을 한정하는 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 p형 반도체층(140), 활성층(130) 및 n형 반도체층(120)을 식각하여 기판이 노출되도록 홀을 형성한다. 그 결과, 광추출 패턴(170)과 발광 영역이 서로 이웃하도록 형성된다. 이때, 홀의 단면은 도시한 바와 같이 원형일 수 있으나, 그 외에 사각형, 육각형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
이러한 광추출 패턴(170)은 내부 전반사 및 반사에 의한 광손실을 감소시켜 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 발광 영역과 이웃하도록 형성된 광추출 패턴(170)을 제공함으로써 내부 반사를 반복하는 광을 광추출 패턴(170)을 통해 외부로 방출시켜 내부 반사에 의한 광 손실을 방지하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 광추출 패턴(170)은 전류 흐름의 방향에 대해 장벽을 형성함으로써 n형 전극(150)과 p형 전극(160) 사이에서 전류가 발광소자의 중심부로 집중되는 현상을 개선하여 전류 분산 역할도 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)에 따르면, 발광구조물의 상면으로부터 활성층(130)까지 제거됨에 따라 발광 영역이 감소되는 경향이 있으나, n형 및 p형 전극 사이에 발광구조물의 전면에 광추출 패턴을 제공함으로써 외부로 방출되는 광량을 증가시켜 전체 광추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 질화물 반도체 발광소자에 대한 다른 실시예를 나타낸 측단면도이다. 여기서, 도 3에 도시된 질화물 반도체 발광소자는 도 1 및 도 2에 도시된 질화물 반도체 발광소자와 그 구성이 실질적으로 동일하다. 다만, 기판으로 패턴이 형성된 기판(Patterned Sapphire Substrate; PSS)를 이용한 점에서 차이가 있으므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 달라지는 구성에 대해서만 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자는 기판으로 PSS(111)을 사용하고 있으며, 이를 통해 활성층(130)에서 발생된 광을 효율적으로 난반사시켜 다시 광의 출사면을 향하여 진행하게 할 수 있다. 이로써, 외부로 빠져나가는 광추출 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 PSS(111)는 임의의 패턴을 규칙적으로 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니며 불규칙하게 형성될 수도 있다. 그리고, 패턴의 단면이 삼각형이나 볼록하게 라운드진 형상을 가지도록 형성될 수도 있다.
도 4 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 제1 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자(100)의 변형된 실시형태에 대해 설명하도록 한다. 여기서, 도 4 내지 도 13에 도시된 질화물 반도체 발광소자에 대해, 도 1 및 도 2에 도시된 제1 실시형태의 질화물 반도체 발광소자(100)와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하며, 달라지는 구성에 대해서만 설명하도록 한다.
먼저, 도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 제2 실시형태의 질화물 반도체 발광소자(200)는 n형 전극(250)과 p형 전극(260) 사이에 형성된 광추출 패턴(270)을 구비한다. 여기서, n형 전극(250)은 발광구조물 중 p형 반도체층(240)과 활성층(230)이 메사 식각되어 노출된 n형 반도체층(220) 위에 형성되며, p형 전극(260)은 p형 반도체층(240) 상에 형성된다.
상기 광추출 패턴(270)은 발광구조물의 상면을 적어도 하나 이상의 영역으로 분리하는 홈(272)과, 상기 홈(272)에 의해 분리된 영역 안에 형성되며 발광구조물 중 적어도 활성층(230)까지 제거된 복수개의 관통홀(271)들을 구비한다. 상기 홈(272)은 복수개의 관통홀(271)을 둘러싸면서 복수개의 어레이로 분리시킨다. 이러한 홈(272)은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층(230)을 포함하는 일부 영역이 제거되어 띠 형상을 갖도록 형성된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 6에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 제3 실시형태의 질화물 반도체 발광소자(300)는 기판(310) 위에 형성된 n형 반도체층(320), 활성층(330) 및 p형 반도체층(340)을 포함하는 발광구조물과, n형 반도체층(320) 및 p형 반도체층(340)에 각각 전기적으로 접속되도록 형성된 n형 전극(350) 및 p형 전극(360)으로 구성된다. 이때, n형 전극(350)은 발광구조물 중 적어도 활성층(330)까지 제거되어 형성된 수용홈(351)의 저면으로부터 노출되는 n형 반도체층(320) 위에 형성된다. 그리고, 본 발명의 질화물 반도체 발광소자(300)는 상기 발광구조물을 중 적어도 활성층(330)까지 제거되어 형성된 광추출 패턴(370)을 구비한다.
본 실시예에서, 광추출 패턴(370)은 n형 전극(350)과 p형 전극(360) 사이에 발광구조물을 상하 방향으로 관통되도록 형성된 복수개의 제1 관통홀(371)들과, 발광구조물의 측면으로부터 이격되며 상기 측면을 따라 띠 형상으로 형성된 홈(373)과, 발광소자의 측면과 상기 홈(373) 사이에 형성된 복수개의 제2 관통홀(374)들을 구비한다. 상기 복수개의 관통홀(371, 374)들은 도시된 바와 같이, 발광구조물의 상하면을 수직 방향으로 관통하도록 형성되어 있으며, 상기 홈(373)은 n형 반도체층(320)이 홈의 저면을 형성하도록 n형 반도체층(320)의 일부 영역이 제거된다. 그리고, 상기 제2 관통홀(374)은 도시된 바와 같이, 발광소자의 측면을 따라 전 둘레에 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 그 일부에 형성될 수도 있다.
이러한 광추출 패턴(370)에 따르면, 활성층(320)에서 발생된 광 중 출사면 방향으로 진행하는 광은 그대로 외부로 추출되거나 내부 전반사 되고, 이때, 반사된 광 및 기판을 향해 진행하는 광은 광추출 패턴(370)에 의해 굴절되거나 출사면 방향으로 편향되어 외부로 추출되게 된다. 이로써 광추출 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 9는 도 8에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자(400)는, 기판(410) 위에 형성된 n형 반도체층(420), 활성층(430) 및 p형 반도체층(440)을 포함하는 발광구조물과, n형 반도체층(420) 및 p형 반도체층(440)에 각각 전기적으로 접속되도록 형성된 n형 전극(450) 및 p형 전극(460)으로 구성된다. 이때, n형 전극(450)은 발광구조물 중 적어도 활성층(430)까지 제거되어 형성된 홈부(451)의 저면으로부터 노출되는 n형 반도체층(420) 위에 형성된다. 그리고, 본 발명의 질화물 반도체 발광소자(400)는 상기 발광구조물 중 적어도 활성층(430)까지 제거되어 형성된 광추출 패턴(470)을 구비한다.
본 실시예에서, 광추출 패턴(470)은 n형 전극(450)과 p형 전극(460) 사이의 발광구조물 상면을 적어도 하나 이상의 영역으로 분리하도록 띠 형상으로 형성된 제1 홈(472)과, 상기 제1 홈(472)에 의해 분리된 영역 안에 형성되며 발광구조물을 상하 방향으로 관통되도록 형성된 복수개의 제1 관통홀(471)들과, 발광구조물의 둘레를 따라 띠 형상으로 형성된 제2 홈(473)과, 발광소자의 측면과 각 전극 사이에 형성된 복수개의 제2 관통홀(474)들을 구비한다. 이때, 상기 제1 홈(472)은 복수개의 제1 관통홀(471)들을 둘러싸면서 복수개의 어레이로 분리시킨다. 그리고, 상기 제2 홈(473)은 발광소자(400)의 측면으로부터 이격되며 둘레를 따라 형성되고 제2 관통홀(474)과 각 전극 사이를 분리한다.
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 11은 도 10에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제5 실시형태의 질화물 반도체 발광소자(500)는 기판(510) 위에 형성된 n형 반도체층(520), 활성층(530) 및 p형 반도체층(540)을 포함하는 발광구조물과, n형 반도체층(520) 및 p형 반도체층(540)에 각각 전기적으로 접속되도록 형성된 n형 전극(550) 및 p형 전극(560)으로 구성된다. 이때, n형 전극(550)은 발광구조물 중 적어도 활성층(530)까지 제거되어 형성된 수용홈(551)의 저면으로부터 노출되는 n형 반도체층(520) 위에 형성된다. 그리고, 본 발명의 질화물 반도체 발광소자(500)는 상기 발광구조물 중 적어도 활성층(530)까지 제거되어 형성된 광추출 패턴(570)을 구비한다.
본 실시예에서, 광추출 패턴(570)은 n형 전극(550)과 p형 전극(560) 사이의 발광구조물을 상하 방향으로 관통하도록 형성되며 이중 구조를 갖는 복수 개의 제1 관통홀과, 각 전극의 외측으로 발광구조물의 둘레를 따라 형성된 띠 형상의 홈(573)과, 발광구조물의 측면과 각 전극 사이에 형성된 복수 개의 제2 관통홀(574)을 구비한다. 이때, 상기 이중 구조를 갖는 제2 관통홀은 발광구조물 중 적어도 활성층(530)까지 제거되어 형성된 제1 홈(575)과, 제1 홈(575)의 저면으로부터 n형 반도체층(520)의 일부 영역이 제거되어 형성된 제2 홈(576)을 구비한다.
도 12는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 13은 도 12에 도시된 질화물 반도체 발광소자를 X-X' 라인을 따라 절단한 측단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제6 실시형태의 질화물 반도체 발광소자(600)는 기판(610) 위에 형성된 n형 반도체층(620), 활성층(630) 및 p형 반도체층(640)을 포함하는 발광구조물과, n형 반도체층(620) 및 p형 반도체층(640)에 각각 전기적으로 접속되도록 형성된 n형 전극(650) 및 p형 전극(660)으로 구성된다. 이때, n형 전극(650)은 발광구조물 중 p형 반도체층(640) 및 활성층(530)을 포함하는 일부 영역이 메사 식각되어 노출된 n형 반도체층(620) 위에 형성된다. 그리고, 본 발명의 질화물 반도체 발광소자(600)는 상기 발광구조물 중 적어도 활성층(630)까지 제거되어 형성된 광추출 패턴(670)을 구비한다.
본 실시예에서, 광추출 패턴(670)은 n형 전극(650)과 p형 전극(660) 사이의 발광구조물을 상하 방향으로 관통되도록 형성되며 이중 구조를 갖는 복수 개의 관통홀과, 상기 메사식각에 의해 노출된 n형 반도체층(620)에 형성된 복수 개의 ㅈ제3 홈(677)을 구비한다. 이때, 상기 이중 구조를 갖는 복수 개의 관통홀 각각은 발광구조물 중 적어도 활성층(630)까지 제거되어 형성된 제1 홈(675)과, 제1 홈(675)의 저면으로부터 n형 반도체층(620)의 일부 영역이 제거되어 형성된 제2 홈(676)을 복수 개 구비한다. 그리고, 상기 복수 개의 제3 홈(677)은 저면에 상기 기판(610)이 노출되도록 형성될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 질화물 반도체 발광소자
110: 기판
120: n형 반도체층
130: 활성층
140: p형 반도체층
150: n형 전극
160: p형 전극
170: 광추출 패턴

Claims (15)

  1. 기판 위에 형성되며, 제1 도전형 질화물 반도체층 및 제2 도전형 질화물 반도체층과, 그 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광구조물;
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극;
    상기 제2 도전형 질화물 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치하며, 상기 발광구조물의 상하면을 관통하도록 형성된 복수개의 관통홀을 구비하는 광추출 패턴;을 포함하는 질화물 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 관통홀은 2차원으로 배열된 구조인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광추출 패턴은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 띠 형상으로 제거되어 형성된 적어도 하나의 제1 분리홈을 더 구비하며, 상기 복수개의 관통홀은 상기 제1 분리홈에 의해 복수개의 어레이로 분리되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 분리홈은 상기 제1 도전형 질화물 반도체층 및 상기 제2 도전형 질화물 반도체층까지 이어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광구조물은 메사에칭된 구조물인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 발광구조물 중 적어도 상기 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 노출되는 제1 도전형 질화물 반도체층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 관통홀 각각은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 형성된 제1 홈과, 상기 제1 홈의 저면으로부터 상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 관통하도록 형성된 적어도 하나의 제2 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광추출 패턴은 상기 메사에칭된 구조물의 둘레를 따라 상기 노출된 제1 도전형 질화물 반도체층을 관통하도록 형성된 복수개의 제3 홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 도전형 질화물 반도체층이 노출되도록 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함한 일부 영역이 제거되어 형성된 수용홈을 구비하며, 상기 제1 전극은 상기 수용홈에 의해 노출되는 제1 도전형 질화물 반도체층 상에 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 관통홀은 2차원으로 배열된 구조인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광추출 패턴은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 띠 형상으로 형성되며 상기 발광구조물의 측면으로부터 상기 제1 및 제2 전극을 분리하는 제2 분리홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광추출 패턴은 상기 제2 분리홈과 상기 발광구조물의 측면 사이에 상기 발광구조물의 상하면을 관통하도록 형성된 복수개의 제2 관통홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 관통홀은 상기 발광구조물의 둘레를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수개의 관통홀 각각은 상기 발광구조물 중 적어도 활성층을 포함하는 일부 영역이 제거되어 형성된 제1 홈과, 상기 홈 저면으로부터 상기 제1 도전형 질화물 반도체층을 관통하도록 형성된 적어도 하나의 제2 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 패턴이 형성된 기판인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 발광소자.
KR1020100012823A 2010-02-11 2010-02-11 질화물 반도체 발광소자 KR101650722B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100012823A KR101650722B1 (ko) 2010-02-11 2010-02-11 질화물 반도체 발광소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100012823A KR101650722B1 (ko) 2010-02-11 2010-02-11 질화물 반도체 발광소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110093037A true KR20110093037A (ko) 2011-08-18
KR101650722B1 KR101650722B1 (ko) 2016-08-24

Family

ID=44929798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100012823A KR101650722B1 (ko) 2010-02-11 2010-02-11 질화물 반도체 발광소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101650722B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079972A (ja) * 2002-08-22 2004-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 面発光型発光素子
KR20070088145A (ko) * 2006-02-24 2007-08-29 엘지전자 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2008159937A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Kyocera Corp 発光素子用集合基板および発光装置集合基板

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079972A (ja) * 2002-08-22 2004-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd 面発光型発光素子
KR20070088145A (ko) * 2006-02-24 2007-08-29 엘지전자 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2008159937A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Kyocera Corp 発光素子用集合基板および発光装置集合基板

Also Published As

Publication number Publication date
KR101650722B1 (ko) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8124990B2 (en) Semiconductor light emitting device having an electron barrier layer between a plurality of active layers
US20130248817A1 (en) White light emitting diode
US20140191192A1 (en) Semiconductor light-emitting device
KR101034085B1 (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20070058612A (ko) 텍스쳐화된 발광 다이오드
KR20110131801A (ko) 발광 소자 및 다중 파장의 광을 만드는 방법
JP2009147140A (ja) 発光素子および発光素子の製造方法
JP2010251714A (ja) 白色発光ダイオード
US10361339B2 (en) Light emitting device and manufacturing method therefor
KR20130042784A (ko) 질화물 반도체 발광소자
KR20130058406A (ko) 반도체 발광소자
JP2009302314A (ja) ＧａＮ系半導体装置
KR20100027411A (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20090027329A (ko) 수직구조 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
KR101322927B1 (ko) 발광 다이오드 소자 및 그의 제조 방법
KR100661960B1 (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
KR101368687B1 (ko) 초격자 구조를 이용한 질화물계 반도체 발광 소자의 제조 방법
KR101425167B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된질화물 반도체 발광소자
KR20120129029A (ko) 발광 소자
KR102264678B1 (ko) 다공성 투명 전극을 포함하는 발광 소자
KR20110117963A (ko) 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조방법
KR102250523B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
US20140191194A1 (en) Nitride semiconductor light-emitting element
JP2013069795A (ja) 半導体発光素子
KR101650722B1 (ko) 질화물 반도체 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant