KR20140061901A - 반사방지막을 갖는 에피성장기판, 이를 구비한 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

반사방지막을 갖는 에피성장기판, 이를 구비한 발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 발광소자는 발광층을 구비하는 반도체층과 빛이 통과하는 기판을 구비하는 발광소자에 있어서, 상기 반도체층과 상기 기판 사이에 형성되는 반사방지막을 포함하고, 상기 반사방지막은, 상기 빛이 입사되는 기판 표면에 형성되는 다수의 나노로드로 이루어진 광투과패턴, 상기 광투과패턴을 덮는 보호층을 포함하되, 상기 나노로드의 높이는 상기 발광층에서 발산되는 빛의 파장보다 길고, 상기 나노로드의 배치간격은 상기 발광층에서 발산되는 빛의 파장보다 짧은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광소자에 따르면 넓은 파장영역에서 매우 낮은 반사율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 넓은 입사각 범위에 구애받지 않고 높은 투과율을 보이는 광파장 이하의 주기를 갖는 나노로드를 갖는 반사방지막을 기판과 반도체층 사이에 배치하기 때문에 광손실을 최소화시킴으로써 광효율을 향상시키고 선명한 색상을 발산하는 발광장치의 광원으로 이용할 수 있다.

Description

반사방지막을 갖는 에피성장기판, 이를 구비한 발광소자 및 그 제조방법 {Epitaxial growth substrate have anti-reflector, Light emitting device have the same and method of manufacturing thereof}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로, 특히 반사방지막을 이용하여 광효율이 향상된 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광소자(Lihgt Emitting Device)는 빛을 발하는 반도체 소자로서 친환경, 저 전압, 긴 수명 및 저 가격 등의 특징이 있으며, 종래에는 표시용 램프나 숫자와 같은 단순 정보표시에 많이 응용되어 왔으나, 최근에는 산업기술의 발전, 특히 정보표시 기술과 반도체 기술의 발전으로 디스플레이 분야, 조명 장치, 자동차 헤드램프, 프로젝터 등 다양한 방면에 걸쳐서 사용되고 있다.
발광소자는 P형 반도체와 N형 반도체의 접합인 PN 접합 다이오드로 전기에너지를 빛에너지로 변환시킨다.
도 1은 종래의 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광장치(1000)는 회로기판(1100) 상에 발광소자(100)가 형성되어 있다. 여기서 용이한 설명을 위해 플립칩(Flip Chip) 형상의 발광장치(1000)를 도시한다.
회로기판(1100)은 발광소자(100)에 전기에너지를 전달하기 위한 회로들이 형성되어 있고, 이 회로들과 발광소자(100)는 솔더범프(1200)에 의해서 연결된다. 솔더범프(1200)는 전도성 페이스트 등을 사용할 수 있다.
발광소자(100)는 사파이어로 형성된 기판(110) 하부에 n형 반도체층(120), 활성층(150), p형 반도체층(180)이 순차적으로 형성된다. 그리고 p,n형 반도체층(120, 180)에는 각각 p,n 형 전극(130, 190)들이 형성된다. p,n 형 전극(130, 190)들에는 각각 솔더범프(1200)가 연결되어 회로기판(110)의 전기신호를 발광소자(100)에 전달할 수 있게 된다.
활성층(150)은 빛을 발산하는 영역이고, 빛이 발산하는 것을 설명하면 PN 접합부로 이동된 전자는 전도대(conduction band)에서 가전대(valence band)로 떨어지면서 정공과 결합하게 된다. 이때 상기 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 차이에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 상기 에너지가 빛 또는 열 형태로 방출된다.
이때, 발산되는 빛은 전방향으로 발산하게 되고, 일부는 활성층(150)의 횡방향 등으로 발산하게 되다. 횡방향 등으로 통과하는 빛은 유효영역(빛을 볼 수 있는 영역)을 통과하지 못하고 결국 광손실로 이어져 광효율이 저하의 원인이 된다.
또한 발산되는 빛은 n형 반도체층(120)을 통과하고 기판(110)을 통과하게 된다. 여기서 기판(110)과 n형 반도체층(120)은 서로 다른 굴절률을 가진 재료로 형성되어 있다. 따라서 서로 다른 굴절률에 의해서 상기 빛의 일부는 기판(110)을 통과하고(T), 일부는 기판(110)을 통과하지 못하고 다시 발광소자 내부로 재진입하게 된다.(R)
이와 같이, 유효영역 이외 영역으로 발산되는 빛으로 인해 광효율이 저하되고 또는 서로 다른 굴절율을 가진 층을 통과하면서 일부가 전반사되어 재진입된 빛이 발생함으로써 발광소자의 열화를 발생시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 공개특허 10-2005-0038207, 공개특허 10-2012-0090493 및 공개특허 10-2010-0009210에서 광효율을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.
선행발명1(공개특허10-2005-0038207, 도 3c 참조)에서는 기판 면을 식각하는 PSS(Patterned Sapphire Substrate) 방법을 제안하였다. 여기서 기판 면을 식각하여 기판 면에 패턴을 형성하기 때문에 공정이 복잡하고 공정시간이 길며 대량 생산이 어려울 뿐만 아니라, 고가의 진공 장비와 추가 설비를 필요로 하는 등의 단점 때문에 상업적으로 이용하기에 적합하지 않다는 한계를 가지고 있다.
그리고 선행발명2(공개특허10-2012-0090493, 식별부호 46,47)에서 기판의 일측 표면을 식각하여 나방눈 패턴을 형성하였다. 여기서 기판의 일측은 공기 또는 패시베이션막과 접하는 계면(interface)을 말한다. 다시 말해서, 출광면인 공기 또는 패시베이션막의 계면에 나방눈 패턴이 형성되어 있기 때문에 출광면에서 광효율은 향상시킬 수 있으나, 출광면 이외의 내부의 광손실은 여전히 존재한다.
따라서 선행발명2에 따르면 활성층에서 발광하는 빛은 반도체층과 기판의 계면을 통과해야 하고 이에 따라 반도체층과 기판의 서로 다른 굴절률 때문에 발생되는 광손실을 막을 수 없는 문제점이 있다.
그리고 선행발명3(공개특허 10-2010-0009210 도1 식별부호 19)에서는 광추출패턴을 반도체층에 형성하고 있다. 선행발명 3의 도 1을 참조하면, 언도프트 반도체층 또는 제1 도전형 반도체 층에 광추출패턴을 형성하였다.
이와 같이. 반도체층에 광추출패턴을 형성함으로써 반도체층 방향으로 출광하는 빛은 광추출효율을 증가시킬 수 있으나, 기판 방향으로 출광하는 빛에 대해서는 광추출효율을 향상시키기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2005-0038207호 (2005.04.27) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0074163호 (2011.06.30) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0009210호 (2010.02.01)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공정이 복잡하고 대량생산이 어려운 기판식각공정이 생략됨으로써 공정이 용이하고 저렴한 제조비용으로 광효율을 향상시킬 수 있는 에피성장기판 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판과 반도체층의 서로 다른 굴절률 차이로 인해 발생되는 전반사를 최소화하기 위해 반사방지막을 배치하여 계면에서 발생되는 광손실을 최소화시킴으로써 광효율이 향상된 에피성장기판을 제공하는데 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 계면에서의 반사방지막이 빛이 들어오는 방향에 따라 투과도를 달리함으로써, 반도체층에서 발광된 빛은 기판으로 용이하게 통과되고, 기판에서 반사된 빛은 소자 내부로 재진입하는 것을 억제하여 소자가 열화되는 것을 방지하는 발광소자를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 에피성장기판은 입사되는 빛을 통과시키는 기판에 있어서, 상기 빛이 입사되는 방향의 기판 표면에 형성되는 다수의 나노로드(nano-rod)로 이루어진 광투과패턴 및 상기 광투과패턴을 덮는 보호층을 구비하는 반사방지막을 포함하되, 상기 나노로드의 높이는 상기 입사되는 빛의 파장보다 길고, 상기 나노로드의 배치간격은 상기 입사되는 빛의 파장보다 짧은 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기판과 상기 반사방지막은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나노로드는 원기둥 또는 원뿔 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노로드는 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 나노로드의 높이는 165nm 내지 195 nm 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나노로드의 배치간격은 195nm 내지 210nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 기판은 반사방지패턴을 구비하는 PSS(Patterned Sapphire Substrate) 기판인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 발광소자는 발광층을 구비하는 반도체층과 빛이 통과하는 기판을 구비하는 발광소자에 있어서, 상기 반도체층과 상기 기판 사이에 형성되는 반사방지막을 포함하고, 상기 반사방지막은, 상기 빛이 입사되는 기판 표면에 형성되는 다수의 나노로드로 이루어진 광투과패턴, 상기 광투과패턴을 덮는 보호층을 포함하되, 상기 나노로드의 높이는 상기 발광층에서 발산되는 빛의 파장보다 길고, 상기 나노로드의 배치간격은 상기 발광층에서 발산되는 빛의 파장보다 짧은 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 발광층은 청색(440 내지 460nm)이상의 긴 파장을 발산하는 것을 특징으로 한다.
상기 나노로드는 기판과 반도체층의 계면에 형성되며, 상기 기판 상에서 반도체층 방향으로 입사되는 파장의 길이보다 높은 높이를 가지고 있어, 기판상에서 재진입하는 빛에 대해서는 반사방지막의 특성을 보이지 않아 재진입하는 빛을 억제하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기판과 상기 반사방지막은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나노로드는 원기둥 또는 원뿔의 형상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
또한, 상기 나노로드는 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 형성되는 것을 특징으로한다.
한편, 상기 나노로드의 높이는 165nm 내지 195 nm 이상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노로드의 배치간격은 195nm 내지 210nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
한편, 상기 보호층은 질화물계 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
본 발명의 일 태양에 따른 발광소자 제조방법은 입사되는 빛을 투과시키는 기판 일면에 희생층을 형성하는 1단계, 상기 희생층 상에 금속층을 형성하고 열처리하여 나노마스크를 형성하는 2단계, 상기 나노마스크에 노출된 희생층을 식각하는 3단계, 상기 나노마스크를 제거하여 다수의 나노로드로 이루어진 광투과패턴을 형성하는 4단계 및 상기 광투과패턴을 덮는 보호층을 형성하여 반사방지막을 형성하는 5단계를 포함하되, 상기 나노로드는 상기 입사되는 빛의 파장보다 긴 높이를 갖으며, 상기 나노로드는 상기 입사되는 빛의 파장보다 짧은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 보호층 상에 제1반도체층을 형성하고, 상기 제1반도체층 상에 발광층을 형성하고, 상기 발광층 상에 제2반도체층을 형성하여 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 특징으로 한다.
그리고, 상기 금속층은 Ni, Au 메탈 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질로 형성되는 특징으로 한다.
그리고, 제 2단계에 있어서, 상기 금속층을 200℃ 내지 900℃에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 금속층 열처리하는 단계 이후, 상기 나노마스크의 패턴형성을 위한 상기 금속층을 도금하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 나노마스크에 형성된 패턴 간의 이격된 간격은 195nm 내지 210nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 희생층은 165nm 내지 195nm 이상의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 나노마스크를 제거하는 제4단계 있어서, 상기 나노로드 상에 형성된 상기 나노마스크를 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 희생층은 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기판과 상기 반사방지막은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 광투과패턴은 원기둥, 원뿔의 나노 로드 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 보호층은 질화물계 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 에피성장기판 제조방법은 기판 면을 식각하는 어려운 공정이 아닌 기판 상에 광투과패턴을 형성함으로써 공정이 쉬워지고 제조단가를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 넓은 파장영역에서 매우 낮은 반사율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 넓은 입사각 범위에 구애받지 않고 높은 투과율을 보이는 광파장 이하의 주기를 갖는 나노패턴(Subwavelength Nano-pattern)을 갖는 반사방지막을 기판과 반도체층 사이에 배치하여 광손실을 최소화시킴으로써 광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예들에 따르면, 발광소자는 기판과 반도체층 사이의 계면에 반사방지막을 구비하고 상기 계면에서의 반사방지막이 빛이 들어오는 방향에 따라 투과도를 달리함으로써, 반도체층에서 발광된 빛은 기판으로 용이하게 통과되고, 기판에서 반사된 빛은 소자 내부로 재진입하는 것을 억제하여 소자가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2 본 발명의 일 실시예에 따른 에피성장기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 본 발명에 일 실시예에 따른 광투과패턴을 촬영한 SEM 사진이다.
도 3b는 도 3a의 K영역을 확대한 확대단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에피성장기판의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광소자를 포함하는 발광장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발광소자의 반도체층, 반사방지막 및 기판의 계면 영역을 확대한 단면도이다.
도 7a 내지 7e는 본 발명에 따른 에피성장기판의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 에피성장기판 제조방법의 다른 실시예를 도시한 공정도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
먼저, 도 2 내지 도 8e를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 에피성장기판에 대해서 설명한다. 본 실시예들에 있어서, 반사방지막을 포함하는 에피성장기판에 대해서 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 분야에서 에피성장기판이 이용될 수 있다.
도 2 본 발명의 일 실시예에 따른 에피성장기판을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3a 본 발명에 일 실시예에 따른 광투과패턴을 촬영한 SEM 사진이고, 도 3b는 도 3a의 K영역을 확대한 확대단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에피성장기판(200)은 기판(210) 상에 형성된 반사방지막(Anti-Reflecting layer; 250)을 포함한다.
기판(210)은 입사되는 광을 투과할 수 있으면서, 에피를 성장할 수 있는 기판이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 질화물계 반도체를 성장시킬 수 있는 사파이어 기판, GaN 기판, SiC 기판 등과 같은 성장기판일 수 있다.
반사방지막(250)은 빛의 반사를 감소시켜 광투과 손실을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 반사방지막(250)은 빛이 입사되는 방향의 기판(210) 표면에 형성되는 다수의 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260), 광투과패턴(260)을 덮는 보호층(270)을 구비한다. 반사방지막(250)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
먼저, 보호층(270)은 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260)을 보호할 수 있으며, 추후에 에피성장기판(200) 상에 형성되는 구조물을 용이하게 형성할 수 있도록 표면을 평탄화시키는 역할을 할 수 있다.
예를 들면 보호층(270) 상에 형성되는 구조물이 질화물계 발광소자인 경우, 보호층(270)을 질화물계 반도체로 형성하여 표면을 평탄화시킬 수 있다. 게다가 보호층(270)은 서로 다른 격자상수 차이로 발생되는 반도체물질과 기판(210)의 격자상수 불일치를 줄이는 등의 버퍼효과를 갖도록 할 수 있다.
또한 질화물계 발광소자에 반사방지막(250)을 사용할 경우, 보호층(270)은 질화물계 반도체층과 굴절률 차이 및 격자상수 차이가 크지 않기 때문에 발광소자의 반사율을 낮추고 격자불일치에 의한 결정결함을 줄일 수 있다.
여기서 반사방지막(250)과 기판(210)은 서로 다른 굴절률을 갖는 물질로 형성되어 있다. 이에 따라, 입사되는 빛의 일부는 투과되고, 일부는 투과되지 못하고 반사될 수 있다. 여기서 반사되는 빛은 서로 다른 물질이 접하고 있는 기판(210)의 계면영역에서 반사하게 된다.
특히, 입사된 광 중에 측부 방향에서 입사되는 빛은 굴절률 차이로 인해 굴절되지 못하고 전반사하게 된다. 다시 말해 측부에서 입사하는 빛은 넓은 입사각으로 인해 넓은 굴절각을 이루며 굴절되어야 하는데, 굴절각이 크게 형성되면 굴절하지 못하고 반사하게 된다.
그래서 본 발명에 따른 에피성장기판(200)은 상기와 같이 반사되는 빛이 투과될 수 있도록 광투과패턴(260)을 기판(21) 일면의 계면영역에 형성한다.
광투과패턴(260)은 기판(210)과 보호층(270) 사이에 형성되어 서로 다른 굴절률을 가지는 물질 간의 계면에서 반사되는 빛을 투과할 수 있도록 해 준다. 이처럼 반사방지막(250)은 광투과패턴(260)으로 인해 광투과효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 에피성장기판(200)은 서로 다른 굴절률을 갖는 물질 사이에 반사방지막(250)을 배치하여 넓은 입사각 범위에서도 낮은 반사율로 빛을 투과시킴으로써 광투과효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.
다시 도 2에 도시된 바와 같이, 에피성장기판(200)은 제1매질, 제2매질, 계면, 제3매질, 제4매질로 구분할 수 있다. 다시 말해, 제1매질은 공기 일수 있고, 제2매질은 반사방지막(250), 그리고 제3매질은 반사방지막(250) 상에 기판(210)이며 제3매질과 제2매질이 접하는 영역은 계면이 된다. 그리고 제4매질은 공기일 수 있다.
여기서 제1매질에서 빛이 입광하는 것으로 설명하면, 입광된 빛(A, B)은 제1매질-> 제2매질-> 계면->제3매질을 통과하여 제4매질로 출광하게 된다.(a,b)
이때, 입광된 빛의 일부(B)는 제2매질과 계면 사이에서 일부가 반사하게 된다.(b') 이는 결국 출광하는 광량을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 그래서 본 발명에 따른 에피성장기판(200)은 제2매질과 계면 사이에 반사되는 빛을 투과할 수 있도록 입사면에 광투과패턴(260)을 마련한다.
광투과패턴(260)을 용이한 설명을 위해서 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 빛이 입사되는 방향의 기판(210)면에 다수의 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260)을 마련한다.
나노로드(265)는 기판(210) 일면 상에 원뿔, 원기둥 형상 등의 나노로드(nano rod)로 형성할 수 있다. 나노로드(265)은 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 사용할 수 있다.
나노로드(265)은 입사되는 광파장에 대해 광파장보다 긴 높이(h)를 가지고, 배치간격(P)은 광파장보다 짧은 간격을 가진다. 이와 같은 나노구조를 갖는 광투과패턴(260)은 넓은 파장범위에 걸쳐 반사율을 감소시키는 효과가 있다. 이와 같은 나노구조로 형성되어 반사율이 감소하는 효과를 모스아이(Moth eye) 효과라 한다. 상기 모스아이 구조를 가지는 광투과패턴(260)을 이용하여 반사율을 급격하게 감소시킬 수 있다.
이와 같이 모스아이 구조를 갖기 위해서 광투과패턴(260)은 다수의 나노로드(265)로 이루어져 있다. 다수의 나노로드의 배치간격(Pitch; P)는 입사되는 광파장(λ)보다 작게 형성된다. 여기서, λ는 빛의 파장을 나타낸다. 그리고 다수의 나노로드의 높이(Hight: h)는 입사되는 광파장(λ)보다 크게 형성된다.
여기서 광투과패턴(260)은 광파장 이하의 주기를 갖는 나노로드(265)를 형성하여 입사된 파장보다 긴 파장을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 청색의 440nm의 파장을 투과하게 광투과패턴(260)을 형성하면, 이하 550nm의 녹색파장, 630nm의 적색파장 모두를 투과시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 에피성장기판(200)은 모스아이 효과를 가지는 광투과패턴(260)을 광파장 주기 보다 작은 크기의 패턴으로 형성하여 효과적으로 투과효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 에피성장기판(200)은 반사방지막(250)에 광투과패턴(260)을 광파장의 주기보다 보다 작은 크기의 나노구조를 갖도록 형성함으로써 넓은 파장 영역, 넓은 입사각에 구애받지 않고 광투과효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명에 따른 에피성장기판의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 여기서, 도 3a, 도 3b 및 도 2를 인용하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 에피성장기판(200)에서 광투과효율을 증가시키기 위해서 기판의 표면에 표면 텍스터링(texturing)하는 방법이 있다. 이처럼 표면을 텍스터링하는 방법 중에 기판 면을 식각하여 패턴을 형성하는 방법을 PSS(Patterned Sapphire Substrate; 410)라 한다.
이 PPS(410)는 기판 표면을 기계적 식각 또는 화학적 식각 등을 통해 반사방지패턴(450)을 구현할 수 있다. 또한 PSS(410)의 반사방지패턴(450)은 광투과효율을 증가시키면서 에피성장 시에 격자 불일치를 줄일 있는 효과가 있다.
여기서 PSS(410)에 형성된 반사방지패턴(450) 상에 광투과패턴(260)을 형성하고 광투과패턴(260)을 덮는 보호층(270)을 형성하여 반사방지막(250)을 형성할 수 있다.
이와 같이, PSS(410)의 반사방지패턴(450) 상에 광투과패턴(260)을 더 형성함으로써 광효율을 더 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명에 따른 발광소자를 포함하는 발광장치의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 발광소자의 반도체층, 반사방지막 및 기판의 계면 영역을 확대한 단면도이다. 여기서 용이한 설명을 위해서 플립칩 형상의 발광소자를 실시예로 설명하기로 한다.
먼저 도 5를 참조하여 발광장치(50)를 설명하면, 발광장치(50)는 발광소자(500)와 연결되는 회로기판(55)과 회로기판(55)과 발광소자(500)를 전기적으로 연결하는 솔더범프(58)를 구비한다. 회로기판(55)은 발광소자(500)에 전기적 신호를 전달할 수 있는 회로가 형성된 기판이고, 솔더범프(58)는 도전성 페이스트 등으로 발광소자(500)와 회로기판(52) 사이에 배치된다.
한편, 발광소자(500)는 기판(210)과 발광층(550)을 구비하는 반도체층(505), 기판(210)과 반도체층(505) 사이에 배치되는 반사방지막(250)을 포함한다.
기판(210)은 사파이어 기판, GaN 기판, SiC 기판 등과 같은 성장 기판일 수 있으며, 질화물계 반도체를 성장시킬 수 있는 기판이면 특별히 한정되지 않는다.
반도체층(505)은 제1반도체층(520), 제2반도체층(570) 및 빛을 발산하는 발광층(550)을 포함한다. 이때, 제1반도체층(520)은 그 일부가 노출된 형태로 구비될 수 있는데, 이는 발광층(550) 및 제2반도체층(570)의 일부를 메사 식각하여 노출될 수 있다. 상기 메사 식각 시 제1반도체층(520)의 일부도 식각될 수 있다.
반도체층(505)은 질화물계 반도체로 형성될 수 있으며 예를 들어 언도프 GaN또는 InN 등과 같은 2성분계, AlGaN 또는InGaN 등과 같은 3성분계, AlInGaN과 같은 4성분계 질화물 반도체일 수 있고 또한, n형 또는 p형으로 도핑되거나, 미도핑된 질화물계 반도체일 수 있다.
발광소자(500)는 제1반도체층(520)에 접촉형성되는 제1전극(52), 제2반도체층(570)에 접촉형성되는 제2전극(57)을 구비한다. 제1, 2전극(52, 57)은 Ni, Cr, Ti, Al, Ag 또는 Au 등을 포함하여 이루어질 수 있으며 상기 도전성 물질에 한정되지 않는다.
특히, 발광소자(500)는 기판(210)과 반도체층(505) 사이에 반사방지막(250)을 구비한다.
반사방지막(250)은 다수의 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260)과, 광투과패턴(260)을 덮는 보호층(270)을 포함한다. 여기서 광투과패턴(260)은 기판(210) 표면에 형성되고 이에 따라 광투과패턴(260)을 덮는 보호층(270)의 일측은 기판(210) 면에 접하면서 타측은 제1반도체층(520)과 접하게 된다. 여기서 보호층(270)은 발광층(550)에서 입사되는 광의 반사도가 최소화되는 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
보호층(270)은 질화물계 반도체로 형성할 수 있다. 예를 들면, 언도프 GaN또는 InN 등과 같은 2성분계, AlGaN 또는InGaN 등과 같은 3성분계, AlInGaN과 같은 4성분계 질화물 반도체일 수 있고 또한, n형 또는 p형으로 도핑되거나, 미도핑된 질화물계 반도체일 수 있다.
이와 같이 보호층(270)을 질화물계 반도체층으로 형성함으로써 보호층(270) 상에 형성되는 반도체층(505)에서 발생할 수 있는 격자 불일치 현상을 완화시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같은 구조에서 발광층(550)에서 발광한 빛이 외부로 출광되기 위해 제1반도체층(520), 반사방지막(250) 및 기판(210)을 순차적으로 투과되어야 한다.
여기서 제1반도체층(520), 기판(210)은 서로 다른 굴절률을 가진 물질이다. 이로 인해 물질 간의 계면에서 일부의 빛은 통과하고 일부는 전반사되어 발광장치(50)의 광효율을 저하시키는 원인이 될 수 있었다.
그래서 본 발명에 따른 발광장치(50)는 발광소자(500)의 제1반도체층(520)과 기판(210) 사이에 반사방지막(250)을 배치함으로써 입사된 광이 전반사되는 광손실을 최소화할 수 있다. 반사방지막(250)을 통해서 매질 간의 서로 다른 굴절률에 구애받지 않고 입사되는 광을 투과시킬 수 있다
도 6에 도시된 바와 같이, 보호층(270) 하부에 배치된 발광층(550)에서 발산되는 빛은 모든 방향 발산하게 됨에 따라 일부는 넓은 입사각(D)으로 들어오고 일부는 작은 입사각(C)으로 진입하게 된다. 작은 입사각으로 진입한 빛(C)은 반사방지막(250), 기판(210)을 투과할 수 있다.(c)
도 2를 인용하면, 작은 입사각으로 진입한 빛(C)은 제1매질-> 제2매질-> 계면->제3매질을 통과하여 제4매질로 출광하게 된다. 여기서 제1매질은 n형 반도체층, 제2매질은 보호층, 계면은 보호층과 기판이 접하는 계면이 된다. 여기서 계면에는 보호층과 기판 사이에 빛의 반사를 저하시키는 나노로드가 형성되어 있다, 제3매질은 기판이 된다. 그리고 제3매질을 통과하여 4매질 공기 중으로 출광하게 된다.
일반적으로 서로 다른 굴절률을 갖는 물질에서 넓은 입사각(D)으로 진입한 빛은 두 물질의 계면에서 빛의 일부는 반사(참조 도2의 b')하게 된다. 그러나 본 발명에 따른 에피성장기판(200)은 서로 다른 굴절율을 갖는 물질 사이에 반사방지막(250)을 배치시킴으로써 넓은 입사각으로 진입한 빛(D)도 기판(210)을 투과(D')할 수 있게 된다.
한편, 넓은 입사각(D)으로 진입한 빛은 기판(210)의 출광면과 공기가 서로 다른 굴절률로 인해 두 물질의 계면에서는 일부의 빛은 통과하고(d) 일부는 반사되어 돌아오는 빛(d')이 발생할 수 있다.
여기서 도 2를 참조하여 설명하면 넓은 입사각으로 진입한 빛은 반사되어 재진입된 빛은 기판(210)-> 계면 ->반사방지막(250)->반도체층(550)으로 진입하게 된다. 여기서 계면에서 기판의 반대방향으로 광투과패턴(260)이 형성되어 있어, 기판으로부터 재진입하는 빛에 대해서는 반사방지막(250) 효과가 낮아진다.
발광소자(500)는 전기에너지를 열과 빛에너지로 전환하는 소자이고, 이때 발광소자(500)에 빛에너지가 전달되면 빛에너지가 열에너지로 변환되어 발광소자(500)의 열화를 발생시킬 수 있다. 그래서, 본 발명에 따른 광투과패턴(260)이 재진입하는 빛(d')을 억제하여 발광소자(500)가 열화되는 것을 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 발광장치(50)는 반사방지막(250)을 반도체층(505)과 기판(210) 사이에 형성함으로써 서로 다른 굴절률을 가지는 물질의 계면에서 전반사되는 광을 최소화시켜 광투과효율을 향상시키고 소자가 열화되는 것을 줄일 수 있다.
한편, 광투과패턴(260)은 광이 제공되는 방향의 기판 표면에 다수의 나노로드(265)로 이루어지며 원기둥, 원뿔 등의 형상으로 형성할 수 있다. 나노로드(265)은 발광소자에서 제공된 광의 파장에 대해 큰 높이를 가지고, 배치간격에서는 짧은 간격을 가진다. 나노로드(265)가 광파장의 주기보다 작은 나노구조를 갖으므로써 반사율을 급격하게 감소시킬 수 있다.
그래서, 나노로드(265)의 배치간격(Pitch; P)는 발광소자(500)에서 발산된 광파장(λ) 이하로 형성된다. 여기서, λ는 발광층(550)에서 발광된 광파장을 나타낸다. 그리고 나노로드(260)의 높이(Hight: h)는 발광소자(500)에서 발산된 광파장(λ)보다 큰 높이로 형성된다.
광투과패턴(260)에서 광파장의 굴절률은 λ/n으로 나타낼 수 있으며, 여기서 n은 물질의 굴절률을 나타낸다. 여기서 반도체층을 형성하는 질화물인 GaN은 굴절률이 2.49이고, 사파이어 기판은 굴절률이 1.78이다. 나노로드(265)의 높이(h)는 굴절률 λ/n에 이상이고, 나노로드(265)의 피치(P)가 굴절률 λ/n에 이하이면 광을 투과시킬 수 있다.
여기서 용이한 설명을 위해 청색(Blue)의 색상을 예를 들어 설명하면, 청색은 440nm 내지 460nm 파장대를 갖는다. 이에 따라 질화물 GaN층의 투과파장은 180nm 내지 188nm 범위에서 광이 투과하게 된다. 이와 같은 파장대를 투과하기 위해서는 나노로드(265)은 광파장 주기보다 작은 크기로 형성되어야 광이 투과될 수 있다.
따라서 청색파장이 투과되기 위해서 나노로드(265)의 높이(h)는 165nm 내지 195nm 이상, 배치간격(P)는 195nm 내지 210nm 이하로 형성되어야 청색파장 투과할 수 있다.
이와 같은 패턴 크기에서 청색파장 이상의 장파장대 색상들은 투과될 수 있다. 따라서 청색파장보다 장파장인 녹(Green), 적(Red) 파장대 또한 투과할 수 있게 된다. 즉, 광투과패턴(260)은 발광층(550)에서 발산되는 청색(Blue) 이상의 파장(430nm 내지 460nm 이상의 파장)을 가지는 가시광선 영역의 파장을 투과시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 광투과패턴(260)은 발광층(550)에서 발산되는 청색 영역대의 파장을 투과할 수 있으므로 청색 이상의 파장영역 색상을 발산하는 발광소자에 즉, R, G, B색상을 각각 발산하는 발광소자에 모두 적용하여 사용할 수 있다.
한편, 반사방지막(250)을 구비한 발광소자(500)를 회로기판(55)에 배치하여 백색광을 구현할 수 있다. 발광소자(500)에 형광체를 더 마련하여 백색광을 구현할 수도 있고, 빛의 3원색인 RGB색상을 조합하여 백색광을 구현할 수도 있다.
빛의 3원색인 RGB색상을 조합하여 백색광을 구현하는 것을 계략적으로 설명하면, R, G, B 색상을 발광하는 각각의 발광소자(500)들을 하나의 회로기판(55)에 구비할 수 있고 또는, R, G, B, 중 어느 하나의 색을 발산하는 각각의 발광소자들을 서로 다른 회로기판에 배치할 수 있다. 이 때, R, G, B색상이 혼색되는 것을 방지하기 위해 블랙메탈 등을 발광소자들 사이 배치할 수도 있다.
이와 같이 배치되는 발광소자들의 색상을 조합하여 백색광 및 다양한 색상을 구현할 수 있다. 따라서 반사방지막(250)으로 광투과율이 향상된 발광소자(500)를 마련함으로써 RGB 색상을 조합하여 선명한 백색광 및 각 R, G, B 각각의 색상을 선명하게 구현할 수 있다.
도 7a 내지 7e는 본 발명에 따른 에피성장기판의 제조방법을 도시한 공정도이다.
여기서 본 발명에 따른 에피성장기판 제조방법을 설명하면서 용이한 설명을 위해 도 2를 인용하여 설명하기로 한다. 그리고 에피성장기판 제조방법은 실시예로써 설명하기 위함이고 실시예의 제조방법에 한정하는 것은 아니다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(210) 상에 희생층(260a)을 형성한다. 희생층(60a)은 기판(210)의 굴절률과 상이한 물질로 형성할 수 있다.
여기서 나노로드(265)의 높이는 진입하는 광파장 이상의 높이를 가져야 광이 투과될 수 있기 때문에 희생층(260a)은 165nm 내지 195nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
희생층(260a)은 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 사용할 수 있다. 여기서 희생층(260a)은 기판(210)의 굴절률과 서로 다른 물질을 형성하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 희생층(260a) 상에 형성되는 구조물이 질화물계 발광소자인 경우 질화물계 반도체와 기판(210)의 굴절률에 대해서 중간의 굴절률을 갖는 물질을 사용할 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 희생층(260a)이 형성된 기판(210) 상에 금속을 증착시켜 금속층을 형성한다. 그리고 금속이 증착된 기판을 200℃ 내지 900℃ 에서 열처리한다. 이때, 열처리 공정으로 인해 증착된 금속은 나노 응집(agglomeration)하게 된다. 나노응집 공정에서 열에너지가 금속층에 전달되면 나노입자의 표면은 매우 높은 표면에너지(Surface Energy)를 가지게 된다. 그래서 나노입자는 안정상태(stable)로 돌아가기 위해서 주변에 나노입자와 응집함으로써 표면에너지를 낮추어 안정화되려고 한다.
나노입자가 응집되어 입자 간의 이격거리는 195nm 내지 210nm 이하의 이격거리를 가지도록 형성할 수 있다. 여기서 나노입자가 응집되어 이격거리가 상기와 같이 형성되도록 도금공정을 더 실시할 수 있다.
이와 같이 열처리공정을 통해서 금속층으로 형성된 나노마스크(710)를 형성할 수 있다. 여기서 금속층은 Au, Ni 등을 포함하는 금속이고, 이에 한정하지 않으며 나노응집으로 나노패턴을 형성할 수 있는 어떤 금속으로도 사용할 수 있다.
도 7c에 도시된 바와 같이. 희생층(260a) 상에 나노마스크(710)가 형성된 상태에서 희생층(260a)을 식각하여 나노로드(265)를 형성한다. 이때 나노로드(265) 상에는 금속층으로 형성된 나노마스크(710)가 존재할 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 나노로드(265) 상에 남아 있는 나노마스크(710)를 습식식각으로 제거하여 다수의 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260)을 형성한다.
도 7e에 도시된 바와 같이, 광투과패턴(260) 상에 보호층(270)을 형성한다. 보호층(270)은 질화물계 물질을 사용할 수 있다. 그리고 보호층(270)은 형성되는 물질의 굴절률에 따라 두께를 조절할 수 있다. 여기서 보호층을 질화물계 물질로 사용하면 보호층(270) 상에 형성되는 발광소자, 특히 질화물계 발광소자를 형성하는데 있어 보호층(270)은 격자의 불일치 등을 줄이는 버퍼층 역활을 할 수 있다.
이와 같이 광투과패턴(260)을 덮는 보호층(270)을 형성함으로써 반사방지막(250)을 형성할 수 있다.
따라서 기판(210) 면을 식각하는 어려운 공정이 아닌 기판(210) 상에 다수의 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260)을 형성함으로써 공정이 쉬워지고 제조단가를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 에피성장기판 제조방법의 다른 실시예를 도시한 공정도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(210) 상에 희생층(260a)을 형성한다. 희생층은 전술한 물질들 중 어느 하나를 포함하는 물질로 형성할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이. 나노형상의 패턴을 가지는 스탬프(800)를 마련하고 스탬프(800)를 희생층(260a)에 접촉시킨다. 스탬프(800)에는 요철형상의 나노패턴이 형성되어 있다.
여기서 스탬프(800)는 희생층(260a)에 소수성(hydro phobic)을 특성을 갖는 물질을 선택할 수 있다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 희생층(260a)에 접촉하는 스탬프(800)는 접촉면에 요철형상의 나노패턴이 형성되어 있기 때문에 모세관현상이 일어나 요철영역(850)으로 희생층의 물질이 물질이동을 하게 된다.
게다가 스탬프(800)와 접촉한 희생층(260a)은 서로 소수성이기 때문에 접촉을 시키면 두 물질 간에 물질은 서로 밀쳐 내려는 경향이 있어 희생층의 물질은 요철영역(850)으로 물질이동을 하게 된다.
도 8d에 도시된 바와 같이. 스탬프(800)와 희생층(260a)을 지속적으로 접촉을 시키면 희생층의 물질이 요철영역(850)으로 물질 이동하여 요철영역(850)에는 광투과물질이 채워지게 된다. 그리고 스탬프(800)를 기판(210)에서 탈착시면 희생층의 물질이 스탬프(800)의 요철영역(850)의 형상만 남아 다수의 나노로드(265)를 용이하게 형성할 수 있다. 이처럼 다수의 나노로드(265)로 이루어진 광투과패턴(260)을 형성하게 된다.
도 8e에 도시된 바와 같이, 광투과패턴(260)이 형성된 기판(210) 상에 보호층(270)을 형성하여 방사방지막(250)을 형성한다.
이와 같이, 에피성장기판 제조방법은 기판(210) 면을 식각하는 어려운 공정이 아닌 기판(210) 상에 광투과패턴(260)을 형성함으로써 공정이 쉬워지고 제조단가를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
200: 에피성장기판 210: 기판
250: 반사방지막 260: 광투과패턴
270: 보호층 500: 발광소자
550: 발광층

Claims (27)

  1. 입사되는 빛을 통과시키는 기판에 있어서,
    상기 빛이 입사되는 방향의 기판 표면에 형성되는 다수의 나노로드(nano-rod)로 이루어진 광투과패턴; 및
    상기 광투과패턴을 덮는 보호층; 을 구비하는 반사방지막을 포함하되,
    상기 나노로드의 높이는 상기 입사되는 빛의 파장보다 길고, 상기 나노로드의 배치간격은 상기 입사되는 빛의 파장보다 짧은 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 반사방지막은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 나노로드는 원기둥 또는 원뿔 형상인 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 나노로드는 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 형성되는 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 나노로드의 높이는 165nm 내지 195 nm 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 나노로드의 배치간격은 195nm 내지 210nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 반사방지패턴을 구비하는 PSS(Patterned Sapphire Substrate) 기판인 것을 특징으로 하는 에피성장기판.
  8. 발광층을 구비하는 반도체층과 빛이 통과하는 기판을 구비하는 발광소자에 있어서, 상기 반도체층과 상기 기판 사이에 형성되는 반사방지막을 포함하고,
    상기 반사방지막은,
    상기 빛이 입사되는 기판 표면에 형성되는 다수의 나노로드로 이루어진 광투과패턴, 상기 광투과패턴을 덮는 보호층을 포함하되,
    상기 나노로드의 높이는 상기 발광층에서 발산되는 빛의 파장보다 길고, 상기 나노로드의 배치간격은 상기 발광층에서 발산되는 빛의 파장보다 짧은 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광층은 청색(440 내지 460nm)이상의 긴 파장을 발산하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 기판과 상기 반사방지막은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 나노로드는 원기둥 또는 원뿔의 형상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 나노로드는 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 나노로드의 높이는 165nm 내지 195 nm 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 나노로드의 배치간격은 195nm 내지 210nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 보호층은 질화물계 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  16. 입사되는 빛을 투과시키는 기판 일면에 희생층을 형성하는 1단계;
    상기 희생층 상에 금속층을 형성하고 열처리하여 나노마스크를 형성하는 2단계;
    상기 나노마스크에 노출된 희생층을 식각하는 3단계;
    상기 나노마스크를 제거하여 다수의 나노로드로 이루어진 광투과패턴을 형성하는 4단계; 및
    상기 광투과패턴을 덮는 보호층을 형성하여 반사방지막을 형성하는 5단계를 포함하되,
    상기 나노로드는 상기 입사되는 빛의 파장보다 긴 높이를 갖으며,
    상기 나노로드는 상기 입사되는 빛의 파장보다 짧은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 보호층 상에 제1반도체층을 형성하고,
    상기 제1반도체층 상에 발광층을 형성하고,
    상기 발광층 상에 제2반도체층을 형성하여 반도체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 금속층은 Ni, Au 메탈 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질로 형성되는 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    제 2단계에 있어서,
    상기 금속층을 200℃ 내지 900℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 금속층 열처리하는 단계 이후,
    상기 나노마스크의 패턴형성을 위한 상기 금속층을 도금하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 나노마스크에 형성된 패턴 간의 이격된 간격은 195nm 내지 210nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  22. 제 16항에 있어서,
    상기 희생층은 165nm 내지 195nm 이상의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  23. 제 16항에 있어서,
    상기 나노마스크를 제거하는 제4단계에서,
    상기 나노로드 상에 형성된 상기 나노마스크를 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  24. 제 16항에 있어서,
    상기 희생층은 SiO2, TiO2, ZnO 등을 포함하는 산화물 계열, MgF2, CaF2 등을 포함하는 불소(Floride)계열, AlN, SiNx 등을 포함하는 질화물 계열, 도핑된 알루미늄(doped Aluminum) 등을 포함하는 금속(Metal) 계열, Ni，Pt 등을 포함하는 비용해 내화금속(Refractory metal)계열 및 이들의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 물질을 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  25. 제 16항에 있어서,
    상기 기판과 상기 반사방지막은 서로 다른 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  26. 제 16항에 있어서,
    상기 광투과패턴은 원기둥, 원뿔의 나노 로드 형상인 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
  27. 제 16항에 있어서,
    상기 보호층은 질화물계 반도체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 제조방법.
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