KR20120128961A - 반도체 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

반도체 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20120128961A
KR20120128961A KR1020110046932A KR20110046932A KR20120128961A KR 20120128961 A KR20120128961 A KR 20120128961A KR 1020110046932 A KR1020110046932 A KR 1020110046932A KR 20110046932 A KR20110046932 A KR 20110046932A KR 20120128961 A KR20120128961 A KR 20120128961A
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신영철
김태훈
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신동익
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 반도체 발광소자에 관한 것으로, 기판; 상기 기판 상에 상기 기판과 상이한 물질로 형성되며, 상기 기판으로부터 돌출된 복수의 볼록부와, 상기 복수의 볼록부 주위에 상기 기판의 일부가 식각되어 형성된 오목부를 포함하는 요철 구조; 및 상기 요철 구조 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물;을 포함하는 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

반도체 발광소자 및 그 제조방법{Semiconductor Light Emitting Device and Manufacturing Method of The Same}
본 발명은 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 발광 소자(light emitting diode: LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여, 전기 에너지를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시킨 신호를 발신하는데 사용되는 소자이다. 발광 다이오드는 EL의 일종이며, 현재 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 이용한 발광 다이오드가 실용화 되고 있다. Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체는 통상 사파이어(sapphire: Al2O3)를 기판으로 이용하여 그 위에 형성되는 것이 일반적이며, 발광 효율, 즉 광의 추출 효율의 향상시키기 위하여 다양한 구조의 발광 다이오드에 관한 연구가 진행되고 있다. 이러한 시도 중의 하나로, 발광 소자의 광 추출 영역에 요철 구조를 형성시켜 광 추출 효율을 향상시키고자 하는 연구가 진행되고 있다.
서로 다른 굴절율을 지닌 물질층들의 계면에서는 각 물질층의 굴절율에 따른 광의 진행이 제한을 받는다. 평탄한 계면의 경우, 굴절률이 큰 반도체층으로부터 굴절률이 작은 공기층(n=1)으로 광이 진행되는 경우 계면의 법선 방향에 대해 소정 각도 이하로 평탄한 계면에 입사해야 한다. 소정 각도 이상으로 입사하는 경우 평탄한 계면에서 전반사가 되어 광 추출 효율이 크게 감소하게 된다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 계면에 요철 구조를 도입하는 방법이 시도되고 있다.
또한, 사파이어 기판 상에 GaN계 화합물 반도체층을 형성시키는 경우 격자 부정합에 의한 결함이 발생하여 활성층 내부까지 전이될 수 있으며, 이와 같은 반도체 소자의 내부적인 결정 결함에 의해 광추출 효율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 내부 양자 효율 및 외부 광 추출 효율이 향상된 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
기판; 상기 기판 상에 상기 기판과 상이한 물질로 형성되며, 상기 기판으로부터 돌출된 복수의 볼록부와, 상기 복수의 볼록부 주위에 상기 기판의 일부가 식각되어 형성된 오목부를 포함하는 요철 구조; 및 상기 요철 구조 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 상기 기판과 상이한 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 원뿔형, 반구형 및 피라미드 형상 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 오목부는 상기 볼록부 주위를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부의 표면 중 적어도 일부는 곡면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 오목부 중 적어도 일부는 곡면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 오목부는 평탄한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부 밑면의 형상은 10nm 내지 20㎛의 평균 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부의 높이는 10nm내지 10㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
기판 상에, 상기 기판과 상이한 물질로 이루어진 복수의 볼록부와 상기 복수의 볼록부 주위에 상기 기판의 적어도 일부를 식각하여 이루어진 오목부를 형성하는 단계; 및 상기 볼록부 및 오목부가 형성된 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계; 를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 상기 기판과 상이한 굴절률을 가질 수 있다. .
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부 및 오목부를 형성하는 단계는 건식 식각 공정을 통해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부 및 오목부를 형성하는 단계는, 서로 다른 식각 가스가 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 볼록부 및 오목부를 형성하는 단계는, 동일한 식각 가스가 적용되어 연속하여 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 건식 식각 공정은, 플루오린(Fluorine) 계열, 염소(Chlorine) 계열 및 아르곤(Ar) 중 적어도 하나의 식각 가스를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 오목부는 상기 볼록부의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
본 발명은 내부 전위 결함이 감소 되고 내부 양자효율이 증가된 고 품질의 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판과 반도체층의 계면에 요철 구조를 포함함으로써 외부 광 추출 효율 및 광 출력이 향상된 반도체 발광소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 반도체 발광소자를 AA' 라인으로 자른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 요철 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내기 위한 도면이다.
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 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 반도체 발광소자를 AA' 라인으로 자른 개략적인 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 기판(10) 상에, 상기 기판(10)과 상이한 물질로 형성되며, 상기 기판(10)으로부터 돌출된 복수의 볼록부(30a)와, 상기 볼록부(30a) 주위에 상기 기판(10)의 일부가 식각되어 형성된 오목부(30b)를 갖는 요철 구조(30)를 포함한다. 상기 기판(10)과 요철 구조(30) 상에는 제1 도전형 반도체층(21), 활성층(22) 및 제2 도전형 반도체층(23)을 포함하는 발광구조물(20)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(23), 활성층(22) 및 제1 도전형 반도체층(21)의 일부가 식각되어 노출된 제1 도전형 반도체층(21) 상에 제1 도전형 전극(21a)이 형성될 수 있고, 상기 제2 도전형 반도체층(23) 상에는 제2 도전형 전극(23a)이 형성될 수 있다.
본 실시형태에서, 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)은 각각 n형 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 도전형은 각각 n형 및 p형을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)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(21, 23) 사이에 형성되는 활성층(22)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조로 이루어질 수 있다. 다중 양자우물 구조의 경우, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(21, 23)과 활성층(22)은 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 등과 같은 반도체층 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있을 것이다.
상기 기판(10)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 a축 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.
상기 기판(10) 상에는, 상기 기판(10)과 상이한 물질로 이루어지며, 상기 기판(10)으로부터 돌출된 복수의 볼록부(30a)와, 상기 볼록부(30a) 주위에 상기 기판(10)의 일부가 식각되어 형성된 오목부(30b)를 포함하는 요철 구조(30)가 형성될 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 기판(10)과 상기 제1 도전형 반도체층(21)의 계면에 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 갖는 요철구조(30)를 형성함으로써, 발광구조물(20)의 활성층(22)으로부터 방출된 광의 경로가 다양해 지므로, 빛이 반도체층 내부에서 흡수되는 비율이 감소하고, 광 산란 비율이 증가하여 외부 광 추출 효율이 증대될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 볼록부(30a)는 상기 기판(10)과 상이한 굴절률을 가지는 이종 물질로 형성될 수 있으며, 이 경우, 기판(10), 제1 도전형 반도체층(21) 및 볼록부(30a)의 굴절률 차이로 인해 광 진행 변경 효과를 극대화할 수 있다. 상기 볼록부(30a)를 구성하는 물질은 투명 전도체나 투명 절연체를 사용할 수 있다. 투명 절연체로는 SiO2, SiNx, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO와 같은 물질을 사용할 수 있으며, 투명 전도체는 ZnO이나 첨가물(Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Sn)이 함유된 In Oxide 등과 같은 투명 전도성 산화물(TCOs)을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 요철 구조(30)를 이루는 오목부(30b)는 상기 기판(10)의 일부가 식각되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 기판(10)을 식각하여 형성된 오목부(30b)와 상기 기판으로부터 돌출된 볼록부(30a)로 구성된 요철 구조(30)를 구비함으로써 기판(10) 상에 패턴이 이중으로 형성되므로, 기판(10)과 그 상부의 제1 도전형 반도체층(21) 사이의 계면에서 광 산란 효과로 인해 외부 광 추출 효율이 향상될 수 있으며, 따라서, 반도체 발광소자의 광 출력을 향상시킬 수 있다. 상기 볼록부(30a)는 원뿔형, 반구형 및 피라미드 형상 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 측면에 경사진 구조를 가짐으로써 활성층(22)으로부터 방출된 광의 산란을 보다 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 기판(10)과 제1 도전형 반도체층(21) 사이에 요철 구조(30)를 형성함으로써, 상기 기판(10)과 제1 도전형 반도체층(21) 사이 계면에서의 결정 상수 차이에 의한 스트레스를 완화시킬 수 있다. 예를 들면, 질화물 반도체 성장용 기판인, 사파이어 기판(10) 상에 3족 질화물계 제1 도전형 반도체층(21)을 성장시키는 경우, 상기 사파이어 기판(10)과 3족 질화물계 화합물 반도체층(21)과의 격자 상수의 차이로 인해, 전위 결함이 발생하게 되고, 이러한 전위 결함은 상부로 전파되어 제1 도전형 반도체층(21)의 결정 품질이 저하된다. 본 실시형태의 경우, 상기 기판(10) 상에 경사진 측면을 갖는 볼록부(30a)를 형성함으로써, 제1 도전형 반도체층(21)이 상기 볼록부(30a)의 측면에서 성장하게 되어, 전위 결함이 상부로 전파되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고품질의 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있으며, 이로 인해 내부 양자 효율이 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 앞서 설명한 광 산란 효과와 전위 결함 전파 방지 기능을 고려할 때, 상기 볼록부(30a) 밑면의 직경은 10nm 내지 20㎛일 수 있으며, 높이는 10nm내지 10㎛일 수 있다. 여기서 직경이라는 용어는 상기 볼록부(30a) 밑면의 형상을 원형으로 제한하는 것은 아니며, 볼록부(30a) 밑면의 평균적인 폭의 길이를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 요철 구조를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 기판(10) 상에 형성된 요철 구조(30)는 상기 기판(10)과 상이한 물질로 형성되며, 상기 기판(10)으로부터 돌출된 복수의 볼록부(30a)와, 상기 볼록부(30a) 주위에 형성되며, 상기 기판(10)의 일부가 식각되어 형성되는 오목부(30b)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 오목부(30b)는 상기 볼록부(30a)의 외주면을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 요철 구조(30)의 볼록부(30a)를 형성하기 위한 식각 공정과 연속하여 상기 오목부(30b)를 형성할 수 있으며, 상기 볼록부(30a) 주위를 둘러싸는 형태로 오목부(30b)가 형성되어 기판(10)과 제1 도전형 반도체층(21)의 경계면에서 광 산란 효과를 극대화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다. 도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 실시형태와는 달리, 상기 기판(10) 상에 형성된 요철 구조(30)의 오목부(30b)는 그 밑면이 평탄한 형상을 가질 수 있다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 단면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 기판(10) 상에 형성된 볼록부(30a)는 반구 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 볼록부(30a)를 둘러싸는 형태로 형성된 오목부(30b) 또한, 곡면을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 요철 구조(30)의 볼록부(30a) 및 오목부(30b)는 곡면 형상으로 이루어짐에 따라 광 산란 효과를 증대시킬 수 있으며, 요철 구조(30)의 형상, 크기 및 간격 등을 조절하여 광 추출 효율을 극대화할 수 있다. 다만, 본 발명의 요철 구조(30)는 이러한 형상에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라, 다양한 형상 및 크기를 갖도록 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 제조방법을 나타내기 위한 도면이다. 우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 상기 기판(10)과 다른 물질로 이루어진 물질층(30)을 형성한다. 상기 기판(10)은, 앞서 설명한 바와 같이, 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 상기 기판(10) 상에 형성된 물질층(30)은 상기 기판(10)과 상이한 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 투명 절연체 또는 투명 전도체로 이루어질 수 있다. 투명 절연체로는 SiO2, SiNx, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO와 같은 물질을 사용할 수 있으며, 투명 전도체는 ZnO나 첨가물(Mg, Ag, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Sn)이 함유된 In Oxide 등과 같은 투명 전도성 산화물(TCOs)을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 물질층(30) 상면에 포토 레지스트 층(40)을 형성한다. 상기 포토 레지스트 층(40)은 광조사에 의해서 감광부분이 현상액에 용해하지 않게 되거나(네거티브형) 용해하게 되는(포지티브형) 등의 성질을 가진 것으로, 감광 성분(일반적으로 유기 고분자)이 유기 용제 중에 용해한 것이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 포토 레지스트 층(40)에 광을 조사하여, 패턴(40)을 형성한 한 후, 상기 패턴(40)을 마스크로 상기 물질층(30)을 식각하여, 상기 패턴(40)과 대응하는 영역에 볼록부(30a)를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 물질층(30)의 식각 공정은, CF4, SF6 등의 플루오린(Fluorine) 계열, Cl2, BCl3 등의 염소(Chlorine) 계열, 아르곤(Ar) 등의 식각 가스를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 공지된 다양한 식각 가스가 적용될 수 있다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 볼록부(30a) 주위에 상기 기판(10)의 일부를 식각하여 오목부(30b)를 형성한다. 상기 오목부(30b)는 상기 볼록부(30a)의 외주면을 따라, 상기 볼록부(30a)를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는 복수의 볼록부(30a)를 둘러싸는 형태로 오목부(30b)가 분리되어 형성되고 있으며, 상기 오목부(30b)의 적어도 일부는 곡면을 포함한다. 그러나, 본 실시형태와는 달리, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 오목부(30b)는 평탄한 형상을 가질 수 있으며, 서로 다른 볼록부(30a) 주위에 형성된 오목부(30b)가 연결되는 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 기판(10)의 일부를 식각하여 오목부(30b)를 형성하기 위해, 아르곤(Ar) 등의 식각 가스가 적용될 수 있으며, 이때, 상기 아르곤(Ar) 가스에 Cl2, BCl3 등의 염소(Chlorine) 계열 식각 가스가 혼합될 수 있다. 본 실시형태와 같이, 상기 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 형성하는 단계에서 서로 다른 식각 가스를 적용함으로써, 상기 볼록부(30a)와 오목부(30b)의 형상, 높이 등을 다양하게 변경할 수 있다.
본 실시형태에서는 상기 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 형성하는 공정이 분리하여 이루어지는 것으로 도시하였으나, 상기 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 형성하는 식각 공정은 연속하여 이루어질 수 있으며, 동일한 식각 가스를 이용한 건식 식각 공정이 적용됨으로써 공정을 단순화 할 수 있다. 하나의 공정을 통해 상기 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 형성하는 경우, 식각 가스는 상기 기판(10)을 식각하기 위한 아르곤(Ar) 등이 적용될 수 있으며, 이때, Cl2, BCl3 등의 염소(Chlorine) 계열 식각 가스가 혼합될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 공지된 다양한 식각 가스가 적용될 수 있다.
다음으로, 상기 요철 구조(30)가 형성된 기판(10) 상에 제1 도전형 반도체층(21)을 성장시킬 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전형 반도체층(21)은 상기 볼록부(30a)의 측면으로 성장하게 되므로, 상기 기판(10)과 제1 도전형 반도체층(21) 사이의 격자 상수 차이로 인한 전위 결함이 상부로 전파되지 않고, 전위 결함은 상기 제1 도전형 반도체층(21)의 측면 성장에 수반하여 측면으로 굴곡된다. 따라서, 성장된 제1 도전형 반도체층(21) 내에서, 상기 기판(10)의 주면과 평행한 방향에서의 전위 밀도가 매우 낮아지며, 고품질의 질화물 반도체 발광소자를 제조할 수 있다.
도 12는 측면 성장된 제1 도전형 반도체층(21) 상에 순차적으로 형성된 활성층(22) 및 제2 도전형 반도체층(23)을 포함하는 발광구조물(20)이 형성된 구조를 나타낸다. 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 제2 도전형 반체층(23), 활성층(22) 및 제1 도전형 반도체층(21)의 일부를 식각하여 노출된 제1 도전형 반도체층(21) 상에 제1 도전형 전극을 형성하고, 상기 제2 도전형 반도체층(23) 상에 제2 도전형 전극을 형성한 후, 상기 제1 및 제2 도전형 전극에 전기 신호를 인가하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 고품질, 고출력의 반도체 발광소자를 제조할 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: 반도체 발광소자 10: 기판
20: 발광구조물 21: 제1 도전형 반도체층
21a: 제1 도전형 전극 22: 활성층
23: 제2 도전형 반도체층 23a: 제 도전형 전극
30: 요철 구조 30a: 볼록부
30b: 오목부 40: 포토레지스트 층

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 상기 기판과 상이한 물질로 형성되며, 상기 기판으로부터 돌출된 복수의 볼록부와, 상기 복수의 볼록부 주위에 상기 기판의 일부가 식각되어 형성된 오목부를 포함하는 요철 구조; 및
    상기 요철 구조 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물;
    을 포함하는 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 기판과 상이한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 원뿔형, 반구형 및 피라미드 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 볼록부 주위를 둘러싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부의 표면 중 적어도 일부는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오목부 중 적어도 일부는 곡면을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 평탄한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부 밑면의 형상은 10nm 내지 20㎛의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부의 높이는 10nm 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  11. 기판 상에, 상기 기판과 상이한 물질로 이루어진 복수의 볼록부와 상기 복수의 볼록부 주위에 상기 기판의 적어도 일부를 식각하여 이루어진 오목부를 형성하는 단계; 및
    상기 볼록부 및 오목부가 형성된 기판 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 순차적으로 성장시켜 발광구조물을 형성하는 단계;
    를 포함하는 반도체 발광소자 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 기판과 상이한 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 볼록부는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 볼록부 및 오목부를 형성하는 단계는 건식 식각 공정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 볼록부 및 오목부를 형성하는 단계는, 서로 다른 식각 가스가 적용되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 볼록부 및 오목부를 형성하는 단계는, 동일한 식각 가스가 적용되어 연속하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 건식 식각 공정은, 플루오린(Fluorine) 계열, 염소(Chlorine) 계열 및 아르곤(Ar) 중 적어도 하나의 식각 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 볼록부의 외주면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자 제조방법.
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