KR20120034910A - 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20120034910A
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Abstract

본 발명은 광추출 효율이 향상된 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제 1 도전형 반도체층, 상기 제 1 도전형 반도체층의 일면 상에 형성된 활성층, 상기 활성층 상에 형성되며, 복수의 홀을 포함하는 제 2 도전형 반도체층 및 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성된 투명전극을 포함하는 반도체 발광소자; 및 성장기판 상에 제 2 도전형 반도체층, 활성층 및 제 1 도전형 반도체층을 형성하는 단계, 제 1 도전형 반도체층 상에 도전성 기판을 형성하는 단계, 상기 성장기판을 제 2 도전형 반도체층으로부터 분리하고 제 2 도전형 반도체층에 홀을 형성하는 단계 및 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광 소자의 제조방법에 관한 것이다.

Description

반도체 발광소자 및 이의 제조방법{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND PREPARING THEROF}
본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 수직 구조 반도체 발광소자에 있어서 광 추출 효율이 개선된 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 일 종인 발광 다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 반도체 발광소자는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자를 구성하는 질화물 단결정은 사파이어 또는 SiC 기판과 같이 특정의 성장용 기판 상에서 형성된다. 하지만, 사파이어와 같이 절연성 기판을 사용하는 경우에는 전극의 배열에 큰 제약을 받게 된다. 즉, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 전극이 수평방향으로 배열되는 것이 일반적이므로, 전류흐름이 협소 해지게 된다. 이러한 협소한 전류 흐름으로 인해, 발광소자의 동작 전압(Vf)이 증가하여 전류효율이 저하되며, 이와 더불어 정전기 방전(Electrostatic discharge)에 취약해지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 수직 전극 구조를 갖는 반도체 발광소자가 연구되고 있으며, 사파이어 성장기판 위에 유기금속 기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD) 또는 분자빔 성장(Molecular Beam Epitaxy : MBE) 장비를 이용하여 발광다이오드 소자용 발광구조체를 형성시킨 후에 상기 발광다이오드 소자용 발광구조체의 최상층부에 존재하는 상부 질화물계 반도체층 상부에 반사성 제 1 도전형 오믹접촉 전극구조체를 형성시킨 다음, 상기 성장기판 웨이퍼와 별도로 준비된 도전성 기판을 솔더링 웨이퍼 결합(solder bonding)한 다음, 사파이어 성장기판을 제거하여 반도체 구조의 발광 다이오드를 제조하고 있다.
일반적으로, 수직 전극 구조 반도체 발광소자는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층으로 이루어진 발광구조물의 상면 및 하면에 서로 다른 극성의 전극을 형성한 구조로서, 수평 전극 구조에 비하여 정전기 방전에 강한 장점이 있다. 그러나, 수직 전극 구조에서도 충분한 전류 분산 효과를 얻기 위해서는 전극을 대면적으로 형성할 필요가 있으며, 전극의 면적이 커질수록 발광구조물에서 방출되는 빛의 추출 효율이 저하되는 문제가 있다.
상기 발광소자의 광효율은 내부양자효율(internal quantum efficiedncy)과 광추출효율(light extraction efficiency, 또는 외부양자효율이라고도 함)에 의해 결정된다. 특히, 광추출효율은 발광소자의 광학적 인자, 즉 각 구조물의 굴절률 및/또는 계면의 평활도(flatness) 등에 의해 결정되는데, 발광소자의 내부양자 효율은 거의 100%에 이르지만, 실제 소자 밖으로 나오는 외부양자 효율은 매우 낮다.
이는 소자 내부에서 생성된 빛이 소자 밖으로 나올 때 소자와 공기 사이의 계면에서 굴절률 차이에 의해 일어나는 전반사에 기인한다. 즉, 발광소자를 구성하는 반도체층은 외부 대기나 기판에 비해 큰 굴절률을 가지므로, 빛의 방출가능한 입사각 범위를 결정하는 임계각이 작아지고, 그 결과 활성층으로부터 발생된 광의 상당 부분은 내부전반사되어 실질적으로 측면방향으로 전파되어 일부는 내부에서 손실되거나 원하지 않는 측면방향으로 방출된다. 이렇게 소자 내부에서 발생된 빛이 소자의 표면에 이르렀을 때 입사각이 임계각보다 큰 경우 빛이 밖으로 추출되지 못하고 반사되어 소자 내부로 다시 진행한다.
나아가, 활성층에서 나온 빛은 n형 반도체층을 등방성(isotropic) 방향으로 지나서 외부로 추출되며, 도 1에 도시된 바와 같이 활성층에서 수직 또는 수직에 가깝게 나온 빛(a)은 짧은 광경로를 거쳐 추출이 가능하지만, 활성층으로부터 비스듬하게 나온 빛(b)은 긴 경로를 통해 이동하게 되어 반도체 층 내에서 많은 광의 흡수가 발생한다. 따라서 발광소자의 광 추출 효율이 더욱 낮아질 수 있다.
이에 본 발명의 한 측면은, 광추출 효율이 우수하도록 고안된 구조를 갖는 반도체 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기와 같은 구조의 반도체 발광소자를 효율적으로 제조하는 공정을 제공하는 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
제 1 도전형 반도체층, 상기 제 1 도전형 반도체층의 일면 상에 형성된 활성층, 상기 활성층 상에 형성되며, 복수의 홀을 포함하는 제 2 도전형 반도체층 및 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성된 투명전극을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면은,
성장기판 상에 제 2 도전형 반도체층, 활성층 및 제 1 도전형 반도체층을 형성하는 단계, 제 1 도전형 반도체층 상에 도전성 기판을 형성하는 단계, 상기 성장기판을 제 2 도전형 반도체층으로부터 분리하고 제 2 도전형 반도체층에 홀을 형성하는 단계 및 상기 제 2 도전형 반도체층 상에 광출면에 투명전극을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 복수의 홀은 상기 제2 도전형 반도체층의 두께 방향으로 형성될 수 잇다.
본 발명의 일 실시 예에서, 제 1항에 있어서, 상기 홀은 제 2 도전형 반도체층의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 채워질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 홀은 공기가 채워질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 투명전극은 상기 홀을 채우지 않는 범위 내에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 투명전극은 광출면에 요철이 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 요철은 제 2 도전형 반도체층에 형성된 홀의 상부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 요철은 균일한 형상과 주기를 갖도록 배열될 수 있다.
또한, 상기 요철은, 렌티큘러(lenticular), 반구, 프리즘, 원뿔, 또는 다각뿔 형태일 수 있다.
한편, 상기 투명전극은 상기 홀을 채우지 않도록 형성될 수 있으며, 바람직하게는 경사증착(oblique deposition)에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 제 2 도전형 반도체층에 홀을 형성하여 굴절률 차이에 의해 출광되는 빛의 경로를 단축시켜 제 2 도전형 반도체층 내에서 흡수되는 빛의 양을 감소시킬 수 있으며, 출광면에 요철이 구비된 투명전극으로 전면 n형 전극을 형성하여 전극에 의해 빛이 차단되는 부분을 줄여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 반도체 발광 소자 내 활성층에서 발생한 빛의 광경로를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 홀을 포함하는 제 2 도전형 반도체층 상에 광출면에 요철이 구비된 투명전극이 형성된 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제 2 도전형 반도체층에 홀이 형성된 반도체 내에서의 광경로를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
다만, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 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 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자는 도전성 기판(104) 상에 발광구조물이 형성된다. 발광구조물은 제1 도전형 반도체층(103), 활성층(102) 및 제2 도전형 반도체층(101)을 구비하는 구조로 형성되며, 상기 제 2 도전형 반도체층(101)은 복수의 홀(105)을 포함한다. 이 경우, 반드시 필요한 사항은 아니지만, 복수의 홀(105)은 제2 도전형 반도체층(101) 내에서의 광 경로가 효과적으로 단축되도록 제2 도전형 반도체층(101)의 두께 방향으로 형성될 수 있으며, 이와 관련된 보다 상세한 사항은 후술한다. 상기 제2 도전형 반도체층(101)의 상면에는 전극이 형성되며, 바람직하게는 투명전극(106)으로 형성된다. 상기 투명전극은 홀을 채우지 않도록 형성되며, 바람직하게는 요철을 포함할 수 있다. 추가적으로 부가될 수 있는 구성으로서 투명전극(106) 상에 와이어 본딩 등에 이용되기 위한 본딩 패드(미도시)가 구비될 수 있다.
본 실시 형태에서, 제1 및 제2 도전형 반도체층(103, 101)은 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수 있으며, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 도전형은 각각 p형 및 n형 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(103, 101)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1임)을 가지며, 예컨대, GaN, AlGaN, InGaN 등의 물질이 이에 해당될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(103, 101) 사이에 형성되는 활성층(102)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다.
본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자는 도전성 기판(104) 상에 반사금속층(미도시)이 형성될 수 있다. 반사금속층은 활성층(102)에서 방출된 빛을 반도체 발광소자의 상부, 즉, 제2 도전형 반도체층(101) 방향으로 반사하는 기능을 수행할 수 있으며, 나아가, 제1 도전형 반도체층(103)과 오믹 컨택을 이루는 것이 바람직하다. 이러한 기능을 고려하여, 반사금속층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 반사금속층은 2층 이상의 구조로 채용되어 반사 효율을 향상시킬 수 있으며, 구체적인 예로서, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등을 들 수 있다.
상기 반사금속층에 접합될 수 있는 도전성 기판은 후술할 바와 같이, 레이저 리프트 오프 등의 공정에서 상기 발광구조물을 지지하는 지지체의 역할을 수행하며, Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질, 예컨대, Si 기판에 Al이 도핑된 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 선택된 물질에 따라, 도전성 기판은 도금 또는 본딩 접합 등의 방법으로 형성될 수 있을 것이다. 본 실시 형태의 경우, 도전성 기판(104)은 제1 도전형 반도체층(103)과 전기적으로 연결되며, 이에 따라, 도전성 기판(104)을 통하여 제1 도전형 반도체층(103)에 전기 신호가 인가될 수 있다.
나아가 상기 반사금속층과 도전성 기판 사이에는 접착층이 포함될 수 있고, 상기 접착층은 도전성 기판과 반사금속층의 접착력을 향상시켜 도전성 기판이 반사금속층으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 접착층과 반사금속층 사이에 추가의 확산 방지층이 포함될 수 있으며, 상기 확산 방지층은 접착층 또는 도전성 기판으로부터 금속 원소들이 반사금속층으로 확산되는 것을 방지하여 반사금속층의 반사도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2 도전형 반도체층(101)은 복수의 홀(105)을 포함한다.
상기 홀(105)은 제 2 도전형 반도체층(101)과 투명전극의(106) 계면으로부터 형성되며, 상기 홀(105)의 바람직한 깊이는 상기 제 2 도전형 반도체층(101)과 투명전극의(106) 계면으로부터 제 2 도전형 반도체층 두께의 50% 이상, 바람직하게는 70%이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 깊이를 갖는 것으로, 상기 홀(105)은 활성층에 가깝게 형성될수록 바람직하지만 활성층에 접촉되지 않도록 형성한다.
한편, 상기 홀의 단면의 형상은 원기둥, 다각 기둥 등의 형태일 수 있으며, 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
제 2 도전형 반도체층(101)에 이러한 홀(105)이 형성되는 경우 상기 홀의 굴절률은 공기에 상응하는 1이므로, 예를 들어 약 2.4의 굴절률(GaN의 경우)을 갖는 제 2 도전형 반도체층(101)보다 낮은 굴절률을 갖게 되어 도 3에 도시된 바와 같이 광 경로를 효과적으로 단축시킴으로써 제2 도전형 반도체층(101)에 의한 광 흡수를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 활성층(102)으로부터 방출된 빛 중 홀(105)에 대하여 임계각보다 큰 각으로 입사된 빛은 홀(105)에 의하여 광 손실 없이 전반사되어 제2 도전형 반도체층(101)의 상부로 유도된다. 따라서, 홀(105)이 구비되지 않아 상기 빛이 제2 도전형 반도체층(101)의 측면으로 향하는 경우보다 광 경로가 단축될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(101)의 측면에 도달한 빛은 반사되어 다시 제2 도전형 반도체층(101) 내부로 진행할 수 있기 때문이다. 또한, 활성층(102)으로부터 방출된 빛 중 홀(105)에 대하여 임계각보다 작은 각으로 입사된 빛의 경우, 홀(105)과 제2 도전형 반도체층(101)과의 계면에서 경로가 바뀌어 제2 도전형 반도체층(101)의 상부로 유도된다. 따라서, 이 경우에도 홀(105)이 없어 상기 빛이 제2 도전형 반도체층(101)의 측면으로 향하는 경우보다 광 경로가 단축될 수 있다. 그 결과 제 2 도전형 반도체층에서 흡수되는 빛의 양을 감소시켜 광추출 효율을 개선될 수 있다.
한편, 상기 홀은 SiO2와 같이 제 2 도전형 반도체층의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 채워질 수도 있다. 즉 굴절률이 1을 초과하되 제 2 도전형 반도체층의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 적절한 광투과성 재료로 채워질 수 있으며, 다만 상기 제 2 도전형 반도체층과 홀의 굴절률 차이가 클수록 광경로가 더욱 짧아져서 효과적으로 광추출이 수행될 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(101)의 상면에는 전류의 공급을 위한 n형 전극이 형성된다. 이에 따라, 도전성 기판과 전극을 통해 전류를 공급함으로써 광을 방출할 수 있다. 상기 n형 전극은 Ti, Cr, Al, Cu 및 Au로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은 다양한 실시 형태에서 상기 제 2 도전형 반도체층(101) 및 상기 n형 전극 사이에 형성된 버퍼층을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 나아가 상기 제 2 도전형 반도체층(101) 상에 투명전극(106)을 형성하여 전극에 의해 반사되거나 소멸하는 광자를 감소시키고 전극으로 가려지는 부분을 감소시킬 수 있다. 상기 투명전극층(106)은 전류를 용이하게 확산시킴과 동시에 빛을 잘 투과시키는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 투명전극층은 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐 산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO) 및 인듐-아연계 산화물(IZO)로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화물로 이루어진 적어도 한 개의 층으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 투명전극은 홀을 채우지 않도록 형성된다.
나아가, 상기 본 발명의 투명전극(106)의 광출면은 요철을 포함하며, 상기 요철의 형상 및 주기를 균일하게 함으로써 균일한 성능을 획득할 수 있으므로 상기 요철은 투명전극의 광출면에 규칙적으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 요철의 형상은 렌티큘러(lenticular), 반구, 프리즘, 원뿔, 또는 다각뿔 형태로 형성될 수 있으며, 다만 이에 특히 제한되는 것은 아니다.
상기 요철은 도 2에 도시된 바와 같이 제 2 도전형 반도체층에 형성된 홀의 상부에 대응되는 위치에 형성되는 것이 광추출 효율상 바람직하다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 홀의 간격이 넓어지는 경우(도 2(b)), 투명기판의 광출면 상에 형성되는 요철은 이에 상응하여 넓은 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같은 구조를 갖는 반도체 발광소자를 제조하는 공정을 설명한다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 별 단면도이다.
우선, 도 4에 도시된 것과 같이, 반도체 성장용 기판(100) 위에 제2 도전형 반도체층(101), 활성층(102) 및 제1 도전형 반도체층(103)을 MOCVD, MBE, HVPE 등과 같은 반도체층 성장 공정을 이용하여 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성한다. 반도체 성장용 기판(100)은 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(103) 상에 도전성 기판(104)을 형성한다. 도전성 기판(104)은 도금, 스퍼터링, 증착 등의 공정으로 형성하거나 미리 제조된 도전성 기판(104)을 도전성 접합층(미도시)을 매개로 하여 접합시킬 수도 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(103)과 도전성 기판(104) 사이에 반사금속층이 형성될 수 있으며, 반사금속층은 은 광 반사 기능과 제1 도전형 반도체층과 오믹 컨택 기능을 고려하여 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함하도록 형성할 수 있으며, 당 기술 분야에서 공지된 스퍼터링이나 증착 등의 공정을 적절히 이용할 수 있다.
그 후, 제2 도전형 반도체층(101)이 노출되도록 반도체 성장용 기판(100)을 제거한다. 이 경우, 반도체 성장용 기판(100)은 레이저 리프트 오프나 화학적 리프트 오프 등과 같은 공정을 이용하여 제거될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 제 2 도전성 반도체층(101)의 일부를 에칭하여 홀을 형성한다. 이를 위하여 홈이 형성될 영역을 제외하고 마스크를 형성할 수 있다. 이 경우, 홈 형성을 위한 에칭 공정은 습식 또는 건식 에칭 등 당 기술 분야에서 공지된 다양한 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, ICP-RIE 공정 등을 이용할 수 있다.
상기 홀(105)은 제 2 도전형 반도체층(101)과 투명전극의(106) 계면으로부터 활성층에 가깝게 형성될수록 바람직하지만 활성층에 접촉되지 않도록 형성한다.
나아가, 상기 홀은 SiO2와 같이 제 2 도전형 반도체층의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 채워질 수도 있으며, 다만 상기 제 2 도전형 반도체층과 홀의 굴절률 차이가 클수록 광경로가 더욱 짧아져서 효과적으로 광추출이 수행될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 홀이 메워지도록 따로 투명 물질을 채우지 않고, 상기 홀을 에어 갭(air gap) 상태, 즉, 상기 홀이 공기로 채워진 상태로 유지할 수도 있을 것이다.
상기 제 2 도전형 반도체층(101) 상에는 투명전극(106)을 형성하며, 투명전극(106)으로는 예를 들어, 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐 산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO), 인듐-아연계 산화물(IZO) 등의 물질이 사용될 수 있으며, 이를 증착하는 방법으로는 전자빔 증착법, 스퍼터법, 이온빔 보조 전자빔 증착법 등 당해 기술분야에 알려진 어떠한 방법을 이용할 수 있다. 다만, 제 2 도전형 반도체층에 형성된 홀이 유지되어야 하며, 이를 위해 방향성이 있는 증착 방법을 이용하여 증착 입사각을 줄이는 경우 효과적으로 홀을 유지하면서 상기 투명전극을 홀을 채우지 않도록 형성할 수 있으며, 바람직하게는 경사증착(oblique deposition)을 이용할 수 있다.
나아가, 상기 본 발명의 투명전극(106)의 광출면은 요철을 포함하며, 상기 요철의 형상 및 배치를 균일하게 함으로써 균일한 성능을 획득할 수 있으므로 상기 요철은 투명전극의 광출면에 규칙적으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 요철의 형상은 렌티큘러(lenticular), 반구, 프리즘, 원뿔, 또는 다각뿔 형태로 형성될 수 있으며, 다만 이에 특히 제한되는 것은 아니다.
상기 요철은 제 2 도전형 반도체층에 형성된 홀의 상부에 대응되는 위치에 형성되는 것이 광추출 효율상 바람직하다. 즉, 홀의 간격이 넓어지는 경우, 투명기판의 광출면 상에 형성되는 요철은 이에 상응하여 넓은 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.
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: 성장용 기판 101: 제 2 도전형 반도체층
102: 활성층 103: 제 1 도전형 반도체층
104: 도전성 기판 105: 홀
106: 투명전극

Claims (16)

  1. 제 1 도전형 반도체층;
    상기 제 1 도전형 반도체층의 일면 상에 형성된 활성층;
    상기 활성층 상에 형성되며, 복수의 홀을 포함하는 제 2 도전형 반도체층 및
    상기 제 2 도전형 반도체층 상에 형성된 투명전극을 포함하는 반도체 발광소자.
  2. 제 1항에 있어서, 복수의 홀은 상기 제2 도전형 반도체층의 두께 방향으로 형성된 반도체 발광소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 홀은 제 2 도전형 반도체층의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 채워지는 반도체 발광소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 홀은 공기가 채워지는 반도체 발광소자.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 투명전극은 상기 홀을 채우지 않는 범위 내에서 형성되는 반도체 발광소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 투명전극은 광출면에 요철이 구비된 반도체 발광소자.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 요철은 제 2 도전형 반도체층에 형성된 홀의 상부에 대응되는 위치에 형성되는 반도체 발광소자.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 요철은 균일한 형상과 주기를 갖도록 배열되는 반도체 발광소자.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 요철은, 렌티큘러(lenticular), 반구, 프리즘, 원뿔, 또는 다각뿔 형태인 반도체 발광소자.
  10. 성장기판 상에 제 2 도전형 반도체층, 활성층 및 제 1 도전형 반도체층을 형성하는 단계;
    제 1 도전형 반도체층 상에 도전성 기판을 형성하는 단계;
    상기 성장기판을 제 2 도전형 반도체층으로부터 분리하고 제 2 도전형 반도체층에 홀을 형성하는 단계 및
    상기 제 2 도전형 반도체층 상에 투명전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 복수의 홀은 상기 제2 도전형 반도체층의 두께 방향으로 형성된 반도체 발광소자의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 홀은 제 2 도전형 반도체층의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 채워지는 반도체 발광소자의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 홀은 공기가 채워지는 반도체 발광소자의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 투명전극은 상기 홀을 채우지 않도록 형성되는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 투명전극은 경사증착(oblique deposition)에 의해 형성되는 반도체 발광 소자의 제조방법.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 홀을 제 2 도전형 반도체층의 굴절률 미만의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 채우는 단계를 추가로 포함하는 반도체 발광 소자의 제조방법.
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