KR20160108029A - 광 추출 효율이 향상된 발광 소자 - Google Patents
광 추출 효율이 향상된 발광 소자 Download PDFInfo
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Abstract
발광 소자가 개시된다. 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하되, 제1 도전형 반도체층의 일 면에 대응하는 제1 면 및 제2 도전형 반도체층의 일 면에 대응하는 제2 면을 포함하는 발광 구조체; 및 제1 및 제2 도전형 반도체층 각각에 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 포함하고, 발광 구조체는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖고, 발광 구조체의 제1 면은 복수의 돌출부들을 갖는 거칠어진 표면을 포함하며, 돌출부는, 제1 면과 이루는 각이 서로 다른, 적어도 세 개의 측면을 포함한다.
Description
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 거칠기가 증가된 광 출사면을 가져 광 추출 효율이 향상된 발광 소자에 관한 것이다.
최근 소형 고출력 발광 장치에 대한 요구가 증가하면서, 고출력 발광 장치에 적용 가능한 고방열 효율의 대면적 플립칩형 발광 소자 및 수직형 발광 소자의 수요가 증가하고 있다. 플립칩형 발광 소자 및 수직형 발광 소자의 전극은 직접 2차 기판에 접합되므로, 수평형 발광 소자에 비해 열 방출 효율이 매우 높다. 따라서 고밀도 전류를 인가하더라도 효과적으로 열을 2차 기판 측으로 전도시킬 수 있어서, 플립칩형 발광 소자 및 수직형 발광 소자는 고출력 발광 장치의 발광원으로 적합하다.
한편, 일반적인 질화물계 발광 소자는 C면의 성장면을 갖는 사파이어 기판과 같은 성장 기판 상에 성장시켜 제조되었다. 그러나, C면의 성장면은 전자와 정공이 결합하는 방향에 대해 극성을 가지므로, 성장된 질화물계 반도체층에 자발 분극 및 압전 분극이 발생한다. 이러한 분극 현상에 의해 발광 소자의 내부 양자 효율이 떨어지며, 효율 드룹이 발생한다. 또한, 성장기판으로 사용되는 사파이어 기판은 열 전도율이 낮아, 발광 소자의 발열 효율을 떨어뜨려 발광 소자의 수명 및 발광 효율을 감소시킨다. 이러한 종래의 발광 소자에 있어서, 고전류로 구동 시 효율 저하가 더욱 극명하게 나타난다.
이러한 점을 개선하기 위하여, 비극성 또는 반극성을 갖는 동종(homogeneous)의 성장 기판을 이용하여 발광 소자를 제조하는 방법이 제시되었다. 동종의 기판 상에 비극성 또는 반극성의 질화물 반도체를 성장시킴으로써, 자발 분극 및 압전 분극으로 인한 효율 저하를 최소화할 수 있다. 질화물계 반도체의 비극성 면으로, a면({11-20})과 m면({1-100}) 등이 있으며, m면 비극성 기판 상에 질화물계 반도체층들이 성장되어 제조된 발광소자는 종래에 다수 개시된바 있다.
그러나 이러한 m면을 성장면으로 성장된 비극성 질화물계 반도체층은 c면을 성장면으로 성장된 비극성 질화물계 반도체층과 성장 특성, 광학적 특성, 식각 특성 등이 다르다. 특히, 광 추출 효율을 향상시키기 위하여, c면 성장된 반도체층에 적용되는 표면 처리 기술은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 반도체층에 적용시키기 어렵다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비극성 또는 반극성의 성장면을 따라 성장되어 제조된 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하되, 상기 제1 도전형 반도체층의 일 면에 대응하는 제1 면 및 상기 제2 도전형 반도체층의 일 면에 대응하는 제2 면을 포함하는 발광 구조체; 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층 각각에 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 포함하고, 상기 발광 구조체는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖고, 상기 발광 구조체의 제1 면은 복수의 돌출부들을 갖는 거칠어진 표면을 포함하며, 상기 돌출부는, 상기 제1 면과 이루는 각이 서로 다른, 적어도 세 개의 측면을 포함한다.
상기 돌출부는 제1 내지 제3 측면을 포함할 수 있고, 상기 제1 측면과 상기 제1 면이 이루는 각은 상기 제2 측면과 상기 제1 면이 이루는 각보다 클 수 있고, 상기 제3 측면과 상기 제1 면이 이루는 각은 상기 제1 측면과 상기 제1 면이 이루는 각보다 클 수 있다.
나아가, 상기 제1 측면은 상기 제2 측면과 제3 측면의 사이에 위치할 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 그 수평 단면 형상이 오각형일 수 있다.
상기 돌출부는 2개의 제1 측면, 2개의 제2 측면 및 1개의 제3 측면을 가질 수 있다.
상기 2개의 제1 측면들은 서로 이격될 수 있고, 상기 2개의 제2 측면들은 서로 인접하여 위치할 수 있다.
상기 발광 구조체는 m면의 성장면을 가질 수 있다.
상기 돌출부의 측면은, 곡률을 갖는 면을 포함할 수 있다.
상기 돌출부의 높이는 3㎛ 이상일 수 있다.
상기 제1 면의 전체 면적 대비, 상기 돌출부들이 차지하는 부분의 면적은 80% 이상일 수 있다.
상기 돌출부들 중 적어도 일부는 서로 접할 수 있다.
상기 적어도 세 개의 측면들의 기울기 각각은 상기 제1 면에 대해 40도 이상일 수 있다.
상기 발광 구조체의 제1 면은 그 표면에 형성된 서브 돌출부들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 서브 돌출부들은 나노 스케일의 크기를 가질 수 있다.
상기 돌출부들의 측면은 적어도 하나의 결정면을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 질화물계 기판을 포함할 수 있으며, 상기 제1 면은 상기 질화물계 기판의 일 면일 수 있다.
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 면 상에 위치할 수 있고, 상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 면 상에 위치할 수 있으며, 상기 제1 면은 표면 처리에 의해 표면 특성이 변화된 영역을 포함할 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 표면 특성이 변화된 영역 상에 위치하여 상기 제1 도전형 반도체층과 오믹 컨택할 수 있다.
상기 표면 처리는 CF4 플라즈마를 이용한 화학적 반응 건식 식각 및/또는 KrF 레이저를 이용한 표면 처리를 포함할 수 있다.
상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 면 상에 위치할 수 있고, 상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 도전성 산화물층, 및 상기 도전성 산화물층 상에 위치하는 반사 전극층을 포함할 수 있다.
상기 도전성 산화물층은 ITO를 포함할 수 있고, 상기 반사 전극층은 Ag를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 발광 구조체의 표면에 복수의 돌출부들을 형성하는 방법을 제공함으로써, 광 추출 효율이 향상된 발광 소자를 제공할 수 있다. 특히, 종래의 c면 성장된 반도체층에 적용되는 표면 처리 방법이 아닌 신규한 방법을 통해 발광 소자 표면을 처리하는 방법을 제공함으로써, 더욱 향상된 발광 효율을 갖는 발광 소자가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면에 형성된 돌출부를 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면에 형성된 돌출부를 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
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 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면을 설명하기 위한 평면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자의 표면에 형성된 돌출부를 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130) 및 제2 컨택 전극(140)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자는 연결 전극(145), 절연층(150, 160), 제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 활성층(123), 및 활성층(123) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 도전형 반도체층(121)은 성장 기판(121a) 및 성장 기판(121a)에 위치하는 상부 제1 도전형 반도체층(121b)을 포함할 수 있다. 발광 구조체(120)는 제1 면과 상기 제1 면에 반대하여 위치하는 제2 면을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제1 도전형 반도체층(121)의 일 면에 대응하는, 즉, 발광 구조체(120)의 하면(210)은 제1 면으로 정의한다. 또한, 이와 유사하게, 제2 도전형 반도체층(125)의 일 면에 대응하는, 즉, 발광 구조체(120)의 상면은 제2 면으로 정의한다.
제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)은 각각 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 불순물 (예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 특히, 제1 도전형 반도체층(121)의 상부 제1 도전형 반도체층(121b)은 인위적으로 도핑된 n형 불순물을 포함함으로써, n형의 도전형을 가질 수 있다. 또한, 이와 달리, 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 125)의 도전형은 상술한 바와 반대일 수도 있다. 활성층(123)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있다.
성장 기판(121a)은 질화물계 반도체를 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판, 또는 스피넬 기판과 같은 이종 기판을 포함할 수 있고, 또한, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등과 같은 동종 기판을 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 성장 기판(121a)은 질화갈륨 기판과 같이, 상부 제1 도전형 반도체층(121b)과 동종의 기판을 포함할 수 있다. 성장 기판(121a)이 질화물계 기판인 경우, 성장 기판(121a)은 단결정 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 성장 기판(121a)은 n형 도펀트를 포함하여 n형으로 도핑되거나, 도펀트를 포함하지 않고 언도핑 상태로 형성될 수 있다. 다만, 질화물계 반도체는 언도핑 상태에서도 질소 공공(nitrogen vacancy)와 같은 자체 결함으로 인하여 n형의 도전형을 가지므로, 언도핑 상태의 성장 기판(121a) 역시 n형의 도전형을 갖는다. 따라서, 언도핑 상태의 성장 기판(121a)은 n형으로 도핑된 상부 제1 도전형 반도체층(121b)과 동일한 도전형을 가질 수 있다.
발광 구조체(120)의 반도체층들은 성장 기판(121a)으로부터 성장된 것일 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 발광 구조체(120)의 반도체층들의 성장면은 모두 동일할 수 있다. 한편, 성장 기판(121a)은 상부 제1 도전형 반도체층(121b), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)의 성장 후, 상부 제1 도전형 반도체층(121b)으로부터 분리 및/또는 제거될 수도 있다.
발광 구조체(120)는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(123)은 비극성 또는 반극성의 성장면을 가질 수 있다. 특히, 제2 도전형 반도체층(123)의 상면은 비극성 또는 반극성의 면을 포함한다. 이에 따라, 발광 구조체(120) 내에서 전자와 정공의 결합 과정에서 발생하는 에너지 밴드의 분리가 감소된다. 구체적으로, 발광 구조체(120)의 반도체층들의 성장면은 a면 또는 m면과 같은 비극성 면 또는 반극성 면(예를 들어, {20-2-1} 또는 {30-3-1} 등)일 수 있다. 이러한 발광 구조체(120)의 반도체층들의 비극성 또는 반극성의 성장면은, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 성장 기판(121a) 상에 상부 제1 도전형 반도체층(121b), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 성장시킴으로써 구현될 수 있다.
또한, 성장 기판(121a)의 상면, 즉, 성장 기판(121a)의 성장면은 소정의 오프컷 각을 가질 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(121a)이 m면의 성장면을 갖는 경우, m면을 기준으로 c-방향(<0001> 패밀리 방향) 및/또는 a-방향(<11-20> 패밀리 방향)으로 소정의 오프컷(off-cut) 각을 가질 수 있다. 이때, c-방향과 a-방향은 각각 c면과 a면에 수직한(normal) 방향이다. 오프컷 각은 제한되지 않으나, 예를 들어, -10° 내지 +10°의 범위 내의 각도 일 수 있다. 오프컷 각을 갖는 성장면 역시 비극성 또는 반극성 면일 수 있다. 오프컷 각을 갖는 성장면(예컨대, m면)에는 미세한 계단이 표면에 형성되며, 상기 계단의 측면에 다른 결정면(예컨대, c면)이 노출될 수 있다. 이러한 성장 기판(121a) 상에 질화물 반도체를 기상 성장할 경우, 상기 계단 표면에서의 결합 에너지가 높아 반도체층의 성장이 촉진된다. 따라서, 성장 기판(121a) 표면의 오프컷 각을 조절하여 질화물 반도체층의 성장 속도를 높일 수 있다.
본 명세서에서, '특정 성장면'은 상기 특정 성장면으로부터 소정의 오프컷 각이 형성된 경우까지 포함하는 것으로 기술된다.
한편, 성장 기판(121a)의 두께(T)는 소정 값 이상의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)는 약 100㎛이상일 수 있고, 또한, 약 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께일 수 있으며, 나아가, 약 270 내지 330㎛ 범위 내의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)가 상술한 두께로 형성됨으로써, 상기 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 성장 기판(121a)이 질화갈륨계 기판인 경우, 성장 기판(121a)의 두께(T)가 상기 소정 값 이상으로 형성됨으로써, 열 방출 효율 및 열 분배 효율을 향상시켜 발광 소자의 접합 온도(Tj, junction temperature)를 낮출 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 발광 파워 및 신뢰성이 향상된다.
한편, 본 실시예에서, 발광 구조체(120)는 반극성 또는 비극성의 동종 질화물계 기판을 포함하거나, 반극성 또는 비극성의 동종 질화물계 기판으로부터 성장된 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 발광 구조체(120)가 반극성 또는 비극성의 성장면을 갖도록 발광 구조체(120)를 성장시킬 수 있는 기판이면 동종 기판에 한정되지 않고 본 발명에 적용될 수 있다. 나아가, 이종 기판이 성장 기판으로 이용되는 경우, 발광 구조체(120)의 성장 완료 후 발광 구조체(120)로부터 분리 및 제거될 수 있다. 이때, 성장 기판을 발광 구조체(120)로부터 분리하더라도, 상기 이종 기판 상에 성장되어 형성된 제1 도전형 반도체층(121)의 두께를 상술한 성장 기판(121a)의 두께(T) 이상의 두께로 형성함으로써, 성장 기판(121a)의 두께에 따라 발광 파워가 증가하는 효과를 유사하게 구현할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121)의 상면이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(121)의 상면이 부분적으로 노출된 영역은 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)이 부분적으로 제거되어 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)을 관통하는 홀을 통해 제1 도전형 반도체층(121)의 상면이 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 홀은 경사진 측면을 가질 수 있다. 홀은 복수로 형성될 수도 있으며, 홀의 형태 및 배치가 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 도전형 반도체층(121)이 부분적으로 노출된 영역은, 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 부분적으로 제거하여 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 포함하는 메사를 형성함으로써 제공될 수도 있다.
또한, 발광 구조체(120)는 거칠기가 증가되어 형성된 거칠어진 표면을 더 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 거칠기가 증가된 표면은 발광 구조체(120)의 제1 면, 즉, 발광 구조체(120)의 하면(210)일 수 있다. 따라서 상기 제1 면은 제1 도전형 반도체층(121)의 일 면에 대응한다. 이하, 발광 구조체(120)의 제1 면에 포함된 거칠기가 증가된 표면에 대하여, 도 2 내지 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 구조체(120)는 거칠기가 증가된 하면(210)을 포함하고, 상기 발광 구조체(120)의 하면(210)은 돌출부(211) 및 돌출부(211) 주변에 위치하는 오목부(212)를 포함한다.
발광 구조체(120)의 하면(210)은 복수의 돌출부(211)를 포함할 수 있으며, 복수의 돌출부(211)들은, 도시된 바와 같이, 규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 돌출부(211)들은 서로 이격될 수 있고, 이와 달리, 복수의 돌출부(211)들 중 적어도 일부는 서로 접할 수도 있다. 돌출부(211)는 발광 구조체(120)의 하면(210), 즉, 발광 구조체(120)의 제1 면과 이루는 각이 서로 다른 측면들을 포함한다. 특히, 돌출부(211)는 발광 구조체(120)의 하면(210)과 이루는 각이 서로 다른, 적어도 세 개의 측면을 포함할 수 있다. 이때, 상기 돌출부(211)의 측면들은 적어도 하나의 결정면을 포함할 수 있다. 다만, 돌출부(211)의 측면들 중 하나의 측면에 있어서, 상기 하나의 측면 전체가 모두 동일한 결정면으로 형성된 것은 아닐 수도 있다. 따라서, 돌출부(211)의 측면들 중 적어도 하나는 곡면을 포함할 수 있고, 나아가, 돌출부(211)의 측면들이 접하는 모서리 역시 곡률을 갖도록 형성될 수도 있다.
돌출부(211)는 다양한 형태의 수평 단면을 가질 수 있다. 돌출부(211)의 수평 단면은 다각형 형태일 수 있고, 상기 다각형은 정다각형이 아닐 수 있다. 또한, 돌출부(211)들의 측면이 발광 구조체(120)의 하면(210)과 이루는 각은 약 40°이상일 수 있고, 돌출부(211)들은 약 3㎛이상의 높이를 가질 수 있다.
돌출부(211)는 건식 식각을 통해서 형성될 수 있다. 또한, 돌출부(211)는 SiO2를 식각 마스크로 이용한 건식 식각을 통해 형성될 수 있다. 일례로, PECVD를 이용하여 발광 구조체(120)의 하면(210)에 SiO2를 형성하고, 포토리소그래피 공정을 통해 상기 SiO2를 패터닝하여 식각 마스크를 형성하고, 상기 식각 마스크를 이용하여 발광 구조체(120)를 부분적으로 건식 식각함으로써 돌출부(211)를 형성할 수 있다. 또 다른 예로서, 발광 구조체(120) 상에 패터닝된 포토 마스크를 형성하고, 상기 포토 마스크와 발광 구조체(120)의 하면(210)을 덮는 SiO2를 형성하고, 상기 포토 마스크를 리프트 오프하여 SiO2를 패터닝하고, 상기 패터닝된 SiO2를 식각 마스크로 발광 구조체(120)를 부분적으로 건식 식각함으로써 돌출부(211)를 형성할 수도 있다. 상술한 예시들은 식각 마스크를 형성하는 방법에 있어서 차이가 있으며, 식각 마스크의 형성 방법에 따라 식각 마스크의 형태가 달라진다. 식각 마스크의 형태에 따라서 돌출부(211)의 형상에도 차이가 발생할 수 있으나, 본 발명이 특정 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들과 같이, 식각 마스크로 SiO2를 이용하는 경우, 포토레지스트를 식각 마스크로 이용하는 경우에 비해 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 동일한 형태의 마스킹부와 오프닝부를 갖는 포토레지스트 마스크와 SiO2 마스크를 이용하여 제조된 발광 소자들을 비교하면, SiO2 마스크를 이용하여 제조된 발광 소자의 광 출력이 포토레지스트 마스크를 이용하여 제조된 발광 소자에 비해 20% 이상 높게 나타난다.
한편, 상기 건식 식각은 반응성 건식 식각을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 반응성 건식 식각은 BCl3 및 Cl2 가스를 이용한 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 식각(ICP-RIE)을 포함할 수 있다. 반응성 건식 식각을 이용하여 발광 구조체(120)의 하면(210)을 식각하는 경우, 식각 마스크의 개구부에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 일부가 식각된다. 이때, 건식 식각 과정에서의 화학적 반응이 동반되어, 돌출부(211)는 적어도 세 개의 측면을 포함할 수 있다. 상기 적어도 세 개의 측면은 식각 마스크의 개구부 형태에 대응하는 것이 아닐 수 있다. 예컨대, 식각 마스크의 개구부는 원형인 경우에도, 돌출부(211)는 복수의 측면을 포함하여 수평 단면이 다각형 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 화학적 반응에 의해 형성되는 상기 세 개의 측면은 소정의 방향성을 가질 수 있고, 상기 방향성은 반도체층의 결정면에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 돌출부(211)의 측면은 적어도 하나의 결정면을 포함할 수 있다. 다만, 상기 하나의 측면의 전체가 하나의 결정면만으로 이루어진 것은 아닐 수도 있으며, 돌출부(211)의 측면의 적어도 일부 영역에는 곡률을 갖는 면이 형성될 수도 있다. 나아가, 돌출부(211)의 측면들이 접하는 모서리 부분 역시 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
상술한 식각 마스크의 제조 방법, 식각 마스크의 형태, 건식 식각의 조건 등에 따라 돌출부(211)의 형태가 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 상술한 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 식각과 같은 방법을 이용하여 돌출부(211)를 형성하는 경우, 발광 구조체(120) 하면(210)의 결정면에 따라 돌출부(211)의 형태가 달라질 수 있다.
예컨대, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, m면 인 발광 구조체(120)의 하면(210)에는 제1 내지 제3 측면(211a, 211b, 211c)을 포함하는 돌출부(211)가 형성될 수 있다. 이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 돌출부(211)와 관련하여 더욱 구체적으로 설명한다. 도 3a는 돌출부(211)를 확대 도시하는 평면도이고, 도 3b의 (a)는 도 3a의 A-C-A'선에 대응하는 부분의 단면을 도시하고, 도 3b의 (b)는 도 3a의 B-C-B'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 다만, 도 3a 및 도 3b을 참조하여 설명하는 돌출부(211)는 예시적인 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 돌출부(211)는 발광 구조체(120)의 하면(210)과 이루는 각이 서로 다른, 제1 내지 제3 측면(211a, 211b, 211c)을 포함한다. 또한, 돌출부(211)는 상면(211d)을 더 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 측면(211a, 211b, 211c) 각각과 발광 구조체(120)의 하면(210)이 이루는 각은 각각 제1 내지 제3 각도(α, β, γ)로 정의될 수 있다. 제1 각도(α)는 제2 각도(β)보다 크고, 제3 각도(γ)는 제1 각도(α)보다 크다. 제1 측면(211a)은 제2 및 제3 측면(211b, 211c)의 사이에 위치할 수 있다. 제1 내지 제3 각도(α, β, γ)는 약 40°이상일 수 있고, 이에 따라 방출광이 내부 전반사를 일으키는 임계각 이상의 각도로 발광 소자 표면에 도달할 수 있어, 발광 소자의 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 또한, 돌출부(211)의 높이(H)는, 예를 들어, 약 2㎛ 이상일 수 있고, 나아가, 2 내지 4.5㎛ 범위 내의 높이일 수 있다. 돌출부(211)의 높이(H)가 2㎛ 이상으로 형성됨으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 돌출부(211)는 다양한 형태의 수평 단면을 가질 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 돌출부(211)는 수평 단면이 대체로 오각형의 형태로 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(211)는 2개의 제1 측면(211a), 2개의 제2 측면(211b) 및 1개의 제3 측면(211c)으로 이루어질 수 있다. 2개의 제1 측면(211a)들은 서로 이격될 수 있으며, 2개의 제2 측면(211b)들은 서로 인접하여 위치할 수 있다. 이러한 돌출부(211)는, 예컨대, m면인 발광 구조체(120)의 하면(210) 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예의 돌출부(211)의 형태가 발광 구조체(120)의 하면(210)이 m면인 경우에 한정되는 것은 아니다. m면이 아닌 비극성 또는 반극성의 특성을 갖는 발광 구조체(120)의 하면(210) 상에 형성되는 경우에도 상술한 돌출부(211)의 형태가 구현될 수도 있으며, 또한, 다른 형태의 돌출부(211) 역시 구현될 수도 있다.
나아가, 돌출부(211)는 대체로 평평한 상면(211d)을 더 포함할 수 있다. 돌출부(211)의 상면(211d)은 돌출부(211)의 하면과 대체로 평행하도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 돌출부(211)의 상면(211d)은 볼록한 면으로 형성될 수도 있다. 나아가, 돌출부(211)는 가시적인(예컨대, 마이크로 스케일의) 상면이 형성되지 않은, 다각뿔 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 돌출부(211)의 발광 구조체(120)의 하면(210)에 대해, 일정 비율 이상의 면적을 차지하도록 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 돌출부(211)가 차지하는 면적(211AR)은 발광 구조체 하면(210)의 면적(210AR)의 80% 이상일 수 있다. 돌출부(211)가 발광 구조체의 하면(210)에서 차지하는 면적(211AR)을 상술한 범위가 되도록 돌출부(211)를 형성함으로써, 발광 소자의 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
종래에, 질화물계 반도체층의 표면의 거칠기를 증가시키는 방법으로 건식 및/또는 습식 식각을 이용하였다. 예컨대, 건식 식각을 통해 마이크로(micro) 스케일의 표면 패턴을 형성하고, 추가적으로 습식 식각을 이용하여 더 작은 스케일의 미세 요철들을 형성하는 기술을 이용하였다. 그러나 종래의 이러한 표면 처리 방법은 전위 밀도가 높고, c면 성장되어 표면이 Ga-면(face)이거나 N-면(face)인 경우에 가능한 것이다. 즉, 표면에 대한 습식 식각은 반도체층의 표면에 결함이 다수 존재하거나 표면 원자의 결합이 식각 용액을 통해 분리되기 쉬운 경우에 적용가능하다. 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 발광 구조체(120)를 포함하므로, 발광 구조체(120)는 상대적으로 전위 밀도가 낮고, 발광 구조체(120)의 표면 역시 비극성 또는 반극성 면에 해당하여 극성면에 비해 표면 원자의 결합이 분리되기 어렵다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 발광 소자에 대해서 종래의 표면 처리 기술을 적용하더라도 미세 요철이 잘 형성되지 않아 광 추출 효율의 증가를 기대하기 어렵다. 또한, 발광 구조체(120)의 성장 방향이 종래의 경우와 달라, 종래의 기술을 이용하여 표면 요철을 설계하는 경우 임계각 특성이 다른 요철이 형성되어 큰 광 추출 효율의 증가를 기대하기 어렵다.
반면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 반응성 건식 식각을 이용하여 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 발광 구조체(120)의 표면을 패터닝함으로써, 마이크로 스케일의 돌출부(211)들을 갖는 발광 구조체(120)를 구현할 수 있다. 따라서, 비극성 또는 반극성 특성을 갖는 표면에 대해서도 광 추출 효율을 증가시킬 수 있는 요철 구조를 형성할 수 있다. 특히, 상술한 실시예들에 따라, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 크기, 측면 각도, 및 높이를 갖는 돌출부(211)를 구현할 수 있어, 종래의 방법에 따라 형성된 요철 구조에 비해 월등한 광 추출 효율을 갖는 표면 구조가 제공될 수 있다.
한편, 다른 실시예들에 있어서, 발광 구조체(120)의 제1 면, 즉 발광 구조체(120)의 하면(210)은 그 표면에 형성된 서브 돌출부(211S)들을 더 포함할 수 있다. 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 서브 돌출부(211S)들은 돌출부(211)의 상면 및 측면에 형성될 수 있다. 나아가, 서브 돌출부(211S)들은 오목부(212)의 표면에도 형성될 수 있다. 서브 돌출부(211S)는 돌출부(211)에 비해 작은 스케일로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 서브 돌출부(211S)는 나노 스케일의 크기로 형성될 수 있다. 서브 돌출부(211S)를 통해 광이 산란되어 발광 소자의 광 추출 효율이 더욱 향상될 수 있다.
서브 돌출부(211S)는 건식 식각을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 돌출부(211)가 형성된 발광 구조체(120)의 하면(210) 상에 전자선 증착과 같은 방법을 통해, Ni, Au등의 금속 박막층을 형성한다. 이어서, 레이저를 이용한 열처리 공정을 통해 금속 박막층을 응집시켜, 복수의 금속 입자들을 형성한다. 이때, 복수의 금속 입자들은 나노 스케일의 크기를 가질 수 있다. 상기 복수의 금속 입자들을 식각 마스크로 하여, 건식 식각을 통해 발광 구조체(120)의 하면(210)을 식각함으로써, 서브 돌출부(211S)들을 형성할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 1을 참조하면, 제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택한다. 제2 컨택 전극(140)은 도전성 산화물층(141) 및 도전성 산화물층(141) 상에 위치하는 반사 전극층(143)을 포함한다. 이때, 도전성 산화물층(141)은 제2 도전형 반도체층(125)과 접촉할 수 있으며, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택할 수 있다. 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141) 상에 위치하며, 반사 전극층(143)의 면적은 도전성 산화물층(141)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 외곽 테두리 영역 내에 위치할 수 있다.
도전성 산화물층(141)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, IrOx, RuOx, RuOx/ITO, MgO, ZnO 등을 포함할 수 있고, 특히, ITO로 형성될 수 있다. 이때, 도전성 산화물층(141)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항은 금속(예를 들어, Ag)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항보다 낮을 수 있다. 도전성 산화물층(141)의 두께는 제한되지 않으나, 제2 컨택 전극(140)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항이 낮고, 발광 효율이 크게 저하되지 않는 수준에서 최적화될 수 있다. 예를 들어, 도전성 산화물층(141)의 두께는 약 50Å 내지 400Å 범위 내일 수 있고, 특히, 도전성 산화물층(141)은 50Å 내지 150Å 범위 내의 두께를 갖는 ITO로 형성될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
반사 전극층(143)은 광에 대한 반사도가 높은 금속 물질을 포함할 수 있고, 상기 금속 물질은 발광 소자의 발광 파장에 따라 다양하게 선택 및 적용될 수 있다. 반사 전극층(143)은 반사층 및 반사층을 덮는 커버층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반사층은 스퍼터링, 전자선 증착 등의 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사층이 스퍼터링을 통해 형성되는 경우, 상기 반사층은 외곽 테두리 주변 부분에서 테두리 부분으로 갈수록 두께가 감소하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 상기 커버층은 상기 반사층과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 상기 반사층에 확산하여 상기 반사층이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 커버층은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, Cr, Pt, W 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(125)은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는데, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 p형 질화물계 반도체층은 금속 물질과의 오믹 컨택이 잘 형성되지 않거나, 오믹 컨택이 형성되더라도 접촉 저항이 높다. 본 실시예에 따르면, 제2 컨택 전극(140)이 제2 도전형 반도체층(125)과 접촉하는 도전성 산화물층(141)을 포함하여, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 제2 도전형 반도체층(125)에 대해서도 낮은 접촉 저항을 갖는 오믹 컨택이 형성될 수 있다. 또한, 반사 전극층(143)이 제2 도전형 반도체층(125)과 직접적인 오믹 컨택을 형성할 필요가 없으므로, 반사 전극층(143)이 제2 도전형 반도체층(125)에 오믹 컨택할 수 있도록 열처리를 수행하는 공정이 생략될 수 있다. 따라서, 열처리 과정에서 반사 전극층(143)이 손상되어 반사율 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있으며, 나아가, 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 전반적으로 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 발광 구조체(120)의 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역이 형성된 위치를 제외한 나머지 영역에서 단일체로 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)의 전체에 대해 전류를 균일하게 공급하여, 전류 분산 효율이 향상될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 컨택 전극(140)은 복수의 단위 전극들을 포함할 수도 있다.
특히, 제2 컨택 전극(140)의 도전성 산화물층(141)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 거의 전부 커버할 수 있다. 예를 들어, 도전성 산화물층(141)은 제2 도전형 반도체층(125) 상면의 90% 이상을 덮을 수 있다. 도전성 산화물층(141)은, 발광 구조체(120) 형성 후에 발광 구조체(120)의 상면 상에 전체적으로 형성된 후, 제1 도전형 반도체층(121)을 노출시키는 식각 공정에서 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)과 동시에 식각되어 형성될 수 있다. 반면, 제2 도전형 반도체층(125) 상에 증착 또는 도금 방식을 이용하여 금속 물질의 컨택 전극을 형성하는 경우, 마스크의 공정 마진 때문에 제2 도전형 반도체층(125)의 상면의 외곽 테두리로부터 소정 거리 이격된 영역 내에만 컨택 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 컨택 전극(140)의 오믹 컨택을 형성하는 부분으로서 도전성 산화물층(141)을 형성하면, 금속 물질로 컨택 전극을 형성하는 경우에 비해 컨택 전극과 제2 도전형 반도체층(125)의 상면의 외곽 테두리까지의 거리를 감소시킬 수 있다. 제2 도전형 반도체층(125)과 제2 컨택 전극(140)의 접촉 면적이 상대적으로 증가됨으로써, 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 감소될 수 있다. 또한, 도전성 산화물층(141)이 금속 물질에 비해 제2 도전형 반도체층(125)의 테두리에 더 가깝게 위치할 수 있으므로, 제2 컨택 전극(140)과 제2 도전형 반도체층(125)이 접촉하는 부분으로부터 제1 컨택 전극(130)과 제1 도전형 반도체층(121)이 접촉하는 부분까지의 최단 거리 역시 감소되어, 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 더욱 감소될 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 절연층(150, 160)은 제1 컨택 전극(130)과 제2 컨택 전극(140)을 서로 절연시킨다. 절연층(150, 160)은 발광 구조체(120) 상에 위치하며, 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 절연층(150, 160)은 제1 절연층(150) 및 제2 절연층(160)을 포함할 수 있다. 이하 제1 절연층(150)에 관하여 먼저 설명하며, 제2 절연층(160)과 관련된 내용은 후술하여 설명한다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 홀의 측면을 덮되, 홀에 노출된 제1 도전형 반도체층(121)을 적어도 부분적으로 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(150)은 상기 홀에 대응하는 부분에 위치하는 개구부와 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부들을 통해 제1 도전형 반도체층(121) 및 제2 컨택 전극(140)이 부분적으로 노출될 수 있다. 특히, 제2 컨택 전극(140)의 반사 전극층(143)의 일부가 노출될 수 있다.
제1 절연층(150)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(150)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
나아가, 도시된 바와 달리, 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 적어도 일부의 측면을 더 덮을 수 있다. 제1 절연층(150)이 발광 구조체(120)의 측면을 덮는 정도는, 발광 소자의 제조 과정에서 칩 단위 개별화(isolation)의 여부에 따라 달라질 수 있다. 즉, 본 실시예와 같이 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면만 덮도록 형성될 수도 있고, 이와 달리, 발광 소자의 제조 과정에서 웨이퍼를 칩 단위로 개별화한 후에 제1 절연층(150)을 형성하는 경우에는 발광 구조체(120)의 측면까지 제1 절연층(150)에 덮일 수 있다.
한편, 제1 절연층(150)은 예비 절연층(pre-insulation layer; 150a) 및 주 절연층(main insulation layer; 150b)을 포함할 수 있다. 제1 절연층(150)의 형성 과정에서, 예비 절연층(150a)은 주 절연층(150a)에 앞서 형성될 수 있고, 따라서 예비 절연층(150a)은 제1 절연층(150)의 하부에 위치할 수 있다.
구체적으로, 예비 절연층(150a)은 발광 구조체(120)의 일부를 덮을 수 있으며, 나아가, 제2 컨택 전극(140)의 상면의 일부 및 제2 컨택 전극(140)의 측면을 덮을 수 있다. 이때, 예비 절연층(150a)은 제2 컨택 전극(140)의 도전성 산화물층(141)의 측면 및 상면 일부를 덮을 수 있고, 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141)의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 상기 개구부에 노출된 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)이 형성될 수 있다. 이때, 반사 전극층(143)은 예비 절연층(150a)으로부터 이격되어 서로 접하지 않을 수 있으나, 반사 전극층(143)의 형성 공정에 따라 예비 절연층(150a)과 반사 전극층(143)이 접할 수도 있다. 주 절연층(150b)은 예비 절연층(150a) 상에 위치하고, 나아가, 반사 전극층(143)을 부분적으로 덮는다. 반사 전극층(143)이 예비 절연층(150a)과 접하지 않는 경우, 반사 전극층(143)과 주 절연층(150b) 사이에는 예비 절연층(150a)이 개재되지 않는다.
예비 절연층(150a)과 주 절연층(150b)은 서로 동일한 물질로 형성될 수 있고, 예컨대 SiO2를 포함할 수 있다. 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
예비 절연층(150a)은 제2 컨택 전극(140)의 형성 과정 중에 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(125) 상에 도전성 산화물층(141)을 형성하고, 반사 전극층(143)을 형성하기 전에 예비 절연층(150a)을 형성한다. 이때, 약 1000Å의 두께로 형성될 수 있다. 예비 절연층(150a)은 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 홀의 측면 및 도전성 산화물층(141)의 일부를 덮도록 형성된다. 이때, 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141)의 상부에 제2 컨택 전극(143)이 형성되는 영역을 제외하고, 도전성 산화물층(141)을 부분적으로 덮어 도전성 산화물층(141)이 부분적으로 노출되는 개구부가 형성된다. 이후, 도전성 산화물층(141)이 노출된 개구부에 반사 전극층(143)이 형성된다. 반사 전극층(143)은 예비 절연층(150a)으로부터 이격될 수도 있고, 접합 수도 있다. 이와 같이 반사 전극층(143)의 형성 전에 예비 절연층(150a)을 형성함으로써, 반사 전극층(143)과 발광 구조체(120) 상호 간의 물질 확산에 의해 반사 전극층(143)의 광 반사율 감소 및 저항 증가를 방지할 수 있다. 이어서, 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)을 형성 한 후, 예비 절연층(150a) 상에 반사 전극층(143)을 부분적으로 덮는 주 절연층(150b)을 형성함으로써, 제1 절연층(150)이 형성될 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 부분적으로 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 표면을 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택한다. 본 실시예와 같이, 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역이 홀 형태로 형성되는 경우, 상기 홀에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택된다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150)의 일부 영역을 제외한 다른 부분을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 컨택 전극(130)을 통해 광이 반사될 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150)에 의해 제2 컨택 전극(140)과 이격되어 전기적으로 절연될 수 있다.
제1 컨택 전극(130)이 일부 영역을 제외하고 발광 구조체(120)의 상면을 전반적으로 덮도록 형성됨으로써, 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 제2 컨택 전극(140)에 의해 덮이지 않는 부분을 제1 컨택 전극(130)이 커버할 수 있으므로, 광을 더욱 효과적으로 반사시켜 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택함과 아울러, 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 컨택 전극(130)은 Al층과 같은 고반사성 금속층을 포함할 수 있다. 이때, 제1 컨택 전극(130)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 상기 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 컨택 전극(130)은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다. 제1 컨택 전극(130)이 발광 구조체(120)의 측면에도 형성되는 경우, 활성층(123)으로부터 측면으로 방출되는 광을 상부로 반사시켜 발광 소자의 상면으로 방출되는 광의 비율을 증가시킨다. 제1 컨택 전극(130)의 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성되는 경우, 발광 구조체(120)의 측면과 제1 컨택 전극(130) 사이에는 제1 절연층(150)이 개재될 수 있다.
한편, 상기 발광 소자는 연결 전극(145)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140)과 제2 패드 전극(173)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 절연층(150)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)과 서로 이격되어 절연될 수 있다. 연결 전극(145)의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(160)은 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a), 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있다.
제2 절연층(160)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2을 포함할 수 있다. 나아가, 제2 절연층(160)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 제2 절연층(160)이 다중층으로 이루어진 경우, 제2 절연층(160)의 최상부층은 SiNx로 형성될 수 있다. 제2 절연층(160)의 최상부층이 SiNx로 형성됨으로써, 발광 구조체(120)로 습기가 침투하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 달리, 제2 절연층(160)은 SiNx 단일층으로 형성될 수도 있다.제1 절연층(150)이 SiO2로 형성되고, 제2 절연층(160)이 SiNx로 형성되는 경우, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킴과 동시에 신뢰성을 향상시킬 수 있다. SiO2로 형성된 제1 절연층(150)이 제1 컨택 전극(130)의 하부에 위치함으로써, 제1 컨택 전극(130) 및 제2 컨택 전극(140)을 통한 광 반사 효율을 극대화시킬 수 있음과 동시에, SiNx로 형성되는 제2 절연층(160)을 통해 외부의 습기 등으로부터 발광 소자를 효율적으로 보호할 수 있다.
한편, 제1 절연층(150)의 두께는 제2 절연층(160)의 두께보다 클 수 있다. 제1 절연층(150)은 예비 절연층(150a)을 포함하여 2단계에 걸쳐 형성됨으로써, 제2 절연층(160)보다 두꺼운 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 절연층(150)의 주 절연층(150b)의 두께는 제2 절연층(160)의 두께와 대체로 동일할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 발광 구조체(120) 상에 위치한다. 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 각각 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 발광 구조체(120)에 외부 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 비극성 또는 반극성 성장면을 갖는 발광 구조체(120) 및 상기 발광 구조체(120)와 오믹 컨택하는 도전성 산화물층(141)을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 이에 따라, 고전류 구동 시 수평 방향 전류 분산 효율이 높고, 컨택 전극과 반도체층들간의 접촉 저항이 낮아 순방향 전압(Vf)이 상대적으로 낮으며, 소정 두께 이상의 질화물계 성장 기판을 포함하여 전류 분산 효율 및 열 분배 효율이 우수하여 발광 파워가 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다. 또한, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 발광 구조체(120)의 하면(210)의 돌출부(211)들을 형성하여, 광 추출 효율이 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 6a의 (a)는 본 실시예의 발광 소자의 평면도이고, (b)는 메사(M)의 위치 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 컨택 전극(130)이 오믹 컨택하는 컨택 영역(120a)을 도시하는 평면도이다. 도 6b는 도 6a의 A-A'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 6a 및 도 6b의 발광 소자는 도 1의 발광 소자와 비교하여, 발광 구조체(120)가 복수의 메사(M) 및 메사(M)들 주변에 형성된 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역을 포함하는 점에서 차이가 있으며, 발광 구조체(120)의 구조에 따라 다른 구성들의 배치에 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140) 및 절연층(150, 160)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자는 연결 전극(145), 제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 활성층(123), 및 활성층(123) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 도전형 반도체층(121)은 성장 기판(121a) 및 성장 기판(121a)에 위치하는 상부 제1 도전형 반도체층(121b)을 포함할 수 있다. 한편, 성장 기판(121a)의 두께(T)는 소정 값 이상의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)는 소정 값 이상의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)는 약 100㎛이상일 수 있고, 또한, 약 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께일 수 있으며, 나아가, 약 270 내지 330㎛ 범위 내의 두께일 수 있다. 발광 구조체(120)의 반도체층들은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는다. 또한, 발광 구조체(120)는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 복수의 돌출부(211)들을 포함하는 거칠기가 증가된 하면(210)을 포함한다.
또한, 발광 구조체(120)는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 포함하는 복수의 메사(M)를 포함한다. 복수의 메사(M)는 경사진 측면을 가질 수 있고, 발광 구조체(120)의 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 각각의 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 더 포함할 수 있다. 복수의 메사(M)들은 다양한 형태로 제1 도전형 반도체층(121) 상에 배치될 수 있고, 예컨대, 도시된 바와 같이 서로 이격되어, 일 방향을 따라 서로 대체로 평행하게 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다. 다만, 메사(M)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 메사(M)들 주변에는 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역들이 형성된다.
제2 컨택 전극(140)은 복수의 메사(M)들 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택한다. 제2 컨택 전극(140)은 도전성 산화물층(141) 및 도전성 산화물층(141) 상에 위치하는 반사 전극층(143)을 포함한다. 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141) 상에 위치하며, 반사 전극층(143)의 면적은 도전성 산화물층(141)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 외곽 테두리 영역 내에 위치할 수 있다. 이와 달리, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
절연층(150, 160)은 제1 컨택 전극(130)과 제2 컨택 전극(140)을 서로 절연시킨다. 절연층(150, 160)은 발광 구조체(120) 상에 위치하며, 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 절연층(150, 160)은 제1 절연층(150) 및 제2 절연층(160)을 포함할 수 있다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮고, 또한, 제1 절연층(150)은 메사(M)의 측면을 덮는다. 나아가, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 영역을 부분적으로 덮되, 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 노출시킬 수 있다. 즉, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부들을 포함할 수 있다.
제1 절연층(150)의 개구부에 의해 노출되는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역은 제1 컨택 전극(130)과 오믹 컨택될 수 있는 영역으로서, 컨택 영역(120a)으로 정의될 수 있다. 상기 컨택 영역(120a)은 복수의 메사(M)들 주변에 위치할 수 있으며, 예를 들어, 메사(M)들이 연장되는 방향을 따라 연장된 기다란 형상을 가질 수 있다. 또한, 컨택 영역(120a)들의 사이에는 메사(M)들이 위치할 수 있다.
제1 절연층(150)은 예비 절연층(150a) 및 주 절연층(150b)을 포함할 수 있고, 예비 절연층(150a)은 발광 구조체(120) 및 도전성 산화물층(141)을 부분적으로 덮을 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150) 상에 위치할 수 있고, 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 부분적으로 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 표면, 즉 컨택 영역(120a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택한다. 제1 컨택 전극(130)이 일부 영역을 제외하고 발광 구조체(120)의 상면을 전반적으로 덮도록 형성됨으로써, 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기 발광 소자는 연결 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 전극의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(160)은 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a), 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있고, 제2 개구부(160b)는 메사(M) 상에 위치할 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 각각 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다.
이하, 본 실시예의 발광 소자 제조 방법에 대해 설명한다. 아래 설명되는 발광 소자의 제조 방법은 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따르면, 복수의 메사(M)들 및 메사들 주변에 위치하는 컨택 영역(120a)들을 형성함으로써, 고전류 구동 시 더욱 효과적으로 전류를 수평방향으로 분산시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 7a의 (a)는 본 실시예의 발광 소자의 평면도이고, (b)는 메사(M)의 위치 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 컨택 전극(130)이 오믹 컨택하는 컨택 영역(120a)을 도시하는 평면도이다. 도 7b는 도 7a의 B-B'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 7a 및 도 7b의 발광 소자는 도 6a 및 도 6b의 발광 소자와 비교하여, 제2 절연층(160)이 생략되어 있는 점, 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)이 생략되어 있는 점 등에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 제1 절연층(150) 및 연결 전극(145)을 포함한다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮고, 또한, 제1 절연층(150)은 메사(M)의 측면을 덮는다. 나아가, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 영역을 부분적으로 덮되, 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 노출시킬 수 있다. 즉, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부들을 포함할 수 있다. 제1 절연층(150)의 개구부에 의해 노출되는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역은 제1 컨택 전극(130)과 오믹 컨택될 수 있는 영역으로서, 컨택 영역(120a)으로 정의될 수 있다. 제1 절연층(150)은 예비 절연층(150a)을 포함할 수 있고, 예비 절연층(150a)은 발광 구조체(120) 및 도전성 산화물층(141)을 부분적으로 덮을 수 있다.
이때, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역, 즉 컨택 영역(120a)을 노출시키는 제1 개구부(150a)와 제2 컨택 전극(140)의 일부 영역을 노출시키는 제2 개구부(150b)를 포함할 수 있다. 발광 구조체(120)를 적어도 2개 이상의 영역으로 구분하였을 때, 제1 개구부(150a)와 제2 개구부는(150b) 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다.
예를 들어, 제2 개구부(150b)는 각각의 메사(M)들 상에 위치하여 복수로 형성될 수 있고, 제2 개구부(150b)들은 발광 구조체(120)의 일 측면에 치우쳐 위치할 수 있다. 반대로, 제1 개구부(150a)는 메사(M)들의 상대적으로 길이가 긴 측면 주변에 위치하되, 발광 구조체(120)의 상기 일 측면에 반대하여 위치하는 타 측면에 치우쳐 위치할 수 있다. 메사(M)들이 연장되는 방향에 수직하는 방향으로 정의되는 가상선(I)을 기준으로 발광 구조체(120)를 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 구분하면, 제1 개구부(150a)들은 제1 영역(R1) 내에 위치하고, 제2 개구부(150b)들은 제2 영역(R1) 내에 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 영역(R1, R2)은 서로 중첩되지 않는다. 따라서, 제1 개구부(150a)와 제2 개구부(150b)는 같은 일 영역 내에 위치하지 않고, 각각 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150) 상에 위치할 수 있고, 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 부분적으로 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 표면, 즉 컨택 영역(120a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택한다. 한편, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 전극(145)의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
이때, 발광 구조체(120)를 적어도 2개 이상의 영역으로 구분하였을 때, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 컨택 전극(130) 제1 영역(R1) 내에 위치할 수 있고, 연결 전극(145)은 제2 영역(R2) 내에 위치할 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 서로 이격된다. 이와 같이, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)이 서로 다른 영역 내에 이격되어 형성됨으로써, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 각각 상기 발광 소자에 있어서 패드 전극들과 같은 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택하는 역할을 함과 아울러, 제1 패드 전극과 같은 역할을 할 수 있고, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결되어 제2 패드 전극에 대응할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 절연층, 제1 및 제2 패드 전극 제조 공정이 생략되어, 발광 소자의 제조 공정이 단순화될 수 있으며, 특히, 공정상 필요한 마스크 수가 감소될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 8a의 (a)는 본 실시예의 발광 소자의 평면도이고, (b)는 메사(M)의 위치 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 컨택 전극(130)이 오믹 컨택하는 컨택 영역(120a)을 도시하는 평면도이다. 도 8b는 도 8a의 C-C'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 8a 및 도 8b의 발광 소자는 도 7a 및 도 7b의 발광 소자와 비교하여, 제1 패드 전극(181) 및 제2 패드 전극(183)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 제1 절연층(150), 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)을 포함한다.
제1 컨택 전극(130)은 컨택 영역(120a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)에 오믹 컨택한다. 제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하되, 메사(M)의 사이 영역에 위치한다. 따라서, 본 실시예의 발광 소자는, 상술한 다른 실시예들의 발광 소자와 달리 제1 컨택 전극(130)이 메사(M) 상에 위치하지 않는다.
제1 패드 전극(181)은 제1 절연층(150) 상에 위치할 수 있고, 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 패드 전극(181)은 메사들(M)을 부분적으로 덮을 수 있고, 컨택 영역(120a) 상에 위치하는 제1 컨택 전극(130)과 전기적으로 연결된다. 제2 패드 전극(183)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 제2 개구부(150b)를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 패드 전극(183)의 상면은 제1 패드 전극(183)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)은 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
이때, 발광 구조체(120)를 적어도 2개 이상의 영역으로 구분하였을 때, 제1 패드 전극(181)과 제2 패드 전극(183)은 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 패드 전극(181) 제1 영역(R1) 내에 위치할 수 있고, 제2 패드 전극(183)은 제2 영역(R2) 내에 위치할 수 있으며, 제1 패드 전극(181)과 제2 패드 전극(183)은 서로 이격된다.
본 실시예에 따르면, 제2 절연층의 형성 공정이 생략되어, 발광 소자의 제조 공정이 단순화될 수 있으며, 특히, 공정상 필요한 마스크 수가 감소될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9의 발광 소자는, 상술한 실시예들에서 설명한 발광 소자들과 달리 컨택 전극이 상, 하로 배치된 수직형 구조의 발광 소자일 수 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123), 제2 도전형 반도체층(125)을 포함하는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(191) 및 제2 컨택 전극(140)을 포함한다. 나아가, 상기 발광 소자는, 절연층(150) 및 지지 전극(193)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는다. 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121)의 일면에 대응하는 제1 면 및 상기 제1 면에 반대하여 위치하며 제2 도전형 반도체층(125)의 일 면에 대응하는 제2 면을 포함한다. 상기 제1 면은 표면 처리에 의해 표면 특성이 변화된 영역(121s)을 포함하고, 제1 컨택 전극(191)은 상기 표면 특성이 변화된 영역(121s)상에 위치하여 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택할 수 있다. 또한, 발광 구조체(120)의 제1 면은 거칠기가 증가된 표면(210)을 포함하며, 상기 표면(210)은 복수의 돌출부(211)들을 포함한다. 한편, 복수의 돌출부(211)들은 표면 특성이 변화된 영역(121s) 내에 형성될 수도 있고, 형성되지 않을 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(121)은 표면 처리되어 표면 특성이 변화된 영역(121s)을 포함한다. 이때, 상기 표면 특성이 변화된 영역(121s)을 제1 영역으로 정의하는 경우, 상기 영역(121s)을 제외한 나머지 영역은 제2 영역으로 정의될 수 있다. 따라서, 제1 영역과 제2 영역은 서로 다른 표면 특성을 가질 수 있다. 표면 특성이 변화된 영역(121s)은 후술하는 공정에서 형성되는 제1 컨택 전극(191)이 형성되는 영역(121e)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
표면 처리를 통해 표면 특성이 변화된 영역(121s)을 형성하는 것은, 화학적 반응 건식 식각을 이용하는 것과 레이저를 이용하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 화학적 반응 건식 식각은 CF4 플라즈마를 이용한 화학적 반응 건식 식각을 포함할 수 있고, 레이저를 이용하는 것은 KrF 레이저를 이용한 표면 처리를 포함할 수 있다. 상기 CF4 플라즈마 화학적 반응 건식 식각과 KrF 레이저를 이용한 표면 처리는 순서에 상관없이 두 가지 공정이 모두 수행될 수도 있다. 예를 들어, 전처리 공정으로 CF4 플라즈마 화학적 반응 건식 식각 공정을 수행하고, 본 공정으로 KrF 레이저를 이용한 표면 처리 공정이 수행될 수 있다. 이와 달리, CF4 플라즈마 화학적 반응 건식 식각 공정만으로 표면 특성이 변화된 영역(121s)을 형성할 수도 있다.
제1 컨택 전극(191)은 표면 특성이 변화된 영역(121s) 상에 형성되어, 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택을 형성한다. 즉, 제1 컨택 전극(191)과 제1 도전형 반도체층(121)의 제1 영역(표면 특성이 변화된 영역(121s)) 간의 접촉 저항은 제1 컨택 전극(191)과 제2 영역(표면 특성이 변화된 영역(121s)외에 다른 영역) 간의 접촉 저항보다 낮다.
제1 컨택 전극(191)은 단일층 또는 다중층으로 이루어진 금속을 포함할 수 있고, Ni, W, Pt, Cu, Ti, Pd, Ta, Au, Ag, Al, Sn 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨택 전극(191)은 Ti/Al, Ni/Al, Cr/Al, Pt/Al과 같은 다중층으로 이루어진 금속층들을 포함할 수 있고, 상기 다중층 상에 Al의 응집을 방지할 수 있는 Ni, W, Pt, Cu, Ti, Pd, Ta, Au등을 포함하는 층이 추가로 형성될 수 있다. 제1 컨택 전극(191)은 도금 또는 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 나아가, 제1 컨택 전극(191) 형성 후, 추가적인 열처리 공정이 더 수행될 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(121)이 비극성 또는 반극성의 성장면을 가지며, n형의 도전형을 갖는 경우, 이러한 비극성 또는 반극성의 n형 질화물계 반도체와 금속 간에 오믹 컨택이 잘 형성되지 않는다. 또한 오믹 컨택이 형성되더라도 그 접촉 저항이 높아 발광 소자의 순방향 전압(Vf)를 증가시킨다. 본 실시예에 따르면, 제1 컨택 전극(191)을 제1 도전형 반도체층(121)의 표면 특성이 변화된 영역(121s)과 접촉하도록 형성하여, 제1 컨택 전극(191)과 제1 도전형 반도체층(121) 간에 접촉 저항이 상대적으로 낮은 오믹 컨택을 형성할 수 있다.
지지 전극(193)은 제2 컨택 전극(140)의 하부에 위치하여, 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 지지 전극(193)을 형성하기 전에, 제2 컨택 전극(140) 상에 본딩층(미도시)을 더 형성할 수 있다. 상기 본딩층은 지지 전극(193)과 제2 컨택 전극(140)을 서로 본딩하며, 또한, 전기적 연결을 형성할 수 있다.
본딩층(미도시)은 지지 전극(193)과 제2 컨택 전극(140)을 본딩하기 위하여 개재될 수 있으며, 이들을 본딩할 수 있으면 한정되지 않는다. 예를 들어, AuSn을 이용하여 제2 컨택 전극(140)과 지지 전극(193)을 공정 본딩할 수 있고, 이에 따라, 본딩층(150)은 AuSn을 포함할 수 있다. AuSn을 이용한 공정 본딩은, AuSn을 AuSn의 공정 온도(Eutectic temperature, 약 280℃) 이상의 온도(예컨대, 약 350℃)로 가열한 후, 상기 가열된 AuSn을 제2 컨택 전극(140)과 지지 전극(193) 사이에 배치하고, 상기 AuSn을 냉각시켜 수행될 수 있다. 또한, 상기 본딩층은 제2 컨택 전극(140)과 지지 전극(193)을 전기적으로 연결할 수 있고, 이에 따라, 지지 전극(193)과 제2 도전형 반도체층(125)은 전기적으로 접속될 수 있다. 이 경우, 지지 전극(193)은 제2 컨택 전극(140)에 전기적으로 연결된 전극 패드와 같은 역할을 할 수 있다. 이때, 지지 전극(193)은 발광 구조체(120) 상면의 전면에 걸쳐 형성되므로, 발광 소자 구동 시 발생하는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다.
지지 전극(193)은 전기적 도전성을 갖는 금속성 물질을 포함할 수 있다. 지지 전극(193)은, 예를 들어, Mo, Cu, Ag, Au, Ni, Ti, Al 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 상기 금속성 물질을 포함하는 지지 전극(193)은 도금, 증착 등의 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 소자는, 도전성 산화물층(141)을 포함하는 제2 컨택 전극(140)과 표면 특성이 변화된 영역(121s) 상에 형성되는 제1 컨택 전극(191)을 포함함으로써, n형 및 p형 반도체층과 전극들 간에 접촉 저항이 상대적으로 낮은 오믹 컨택이 형성된다. 따라서, 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 낮아지고, 전기적 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 제1 도전형 반도체층(121)의 상면에 복수의 돌출부(211)들을 포함하는 거칠어진 표면(210)이 형성되어, 발광 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 소자(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 소자(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 소자(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 소자(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB(2112, 2113)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 소자(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 소자(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 소자(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 소자(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 소자(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 소자(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 소자(2160) 상에 위치한다. 발광 소자(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 소자(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 소자(3110)를 지지하고 발광 소자(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 소자(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 소자(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 소자(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 소자(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 소자(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 소자(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 소자(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 소자(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 소자(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 소자(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 소자(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 소자(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 각각의 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예들에서 설명하는 기술적 특징들의 결합 및 치환을 통하여 변경된 발명 역시 본 발명의 범위에 모두 포함되며, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.
Claims (20)
- 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하되, 상기 제1 도전형 반도체층의 일 면에 대응하는 제1 면 및 상기 제2 도전형 반도체층의 일 면에 대응하는 제2 면을 포함하는 발광 구조체; 및
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층 각각에 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 포함하고,
상기 발광 구조체는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖고, 상기 발광 구조체의 제1 면은 복수의 돌출부들을 갖는 거칠어진 표면을 포함하며,
상기 돌출부는, 상기 제1 면과 이루는 각이 서로 다른, 적어도 세 개의 측면을 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부는 제1 내지 제3 측면을 포함하고,
상기 제1 측면과 상기 제1 면이 이루는 각은 상기 제2 측면과 상기 제1 면이 이루는 각보다 크고,
상기 제3 측면과 상기 제1 면이 이루는 각은 상기 제1 측면과 상기 제1 면이 이루는 각보다 큰 발광 소자.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제1 측면은 상기 제2 측면과 제3 측면의 사이에 위치하는 발광 소자.
- 청구항 2에 있어서,
상기 돌출부는 그 수평 단면 형상이 오각형인 발광 소자.
- 청구항 4에 있어서,
상기 돌출부는 2개의 제1 측면, 2개의 제2 측면 및 1개의 제3 측면을 갖는 발광 소자.
- 청구항 5에 있어서,
상기 2개의 제1 측면들은 서로 이격되고, 상기 2개의 제2 측면들은 서로 인접하여 위치하는 발광 소자.
- 청구항 4에 있어서,
상기 발광 구조체는 m면의 성장면을 갖는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부의 측면은, 곡률을 갖는 면을 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부의 높이는 3㎛ 이상인 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 면의 전체 면적 대비, 상기 돌출부들이 차지하는 부분의 면적은 80% 이상인 발광 소자.
- 청구항 10에 있어서,
상기 돌출부들 중 적어도 일부는 서로 접하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 세 개의 측면들의 기울기 각각은 상기 제1 면에 대해 40도 이상인 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 발광 구조체의 제1 면은 그 표면에 형성된 서브 돌출부들을 더 포함하는 발광 소자.
- 청구항 13에 있어서,
상기 서브 돌출부들은 나노 스케일의 크기를 갖는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 돌출부들의 측면은 적어도 하나의 결정면을 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 도전형 반도체층은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 질화물계 기판을 포함하며,
상기 제1 면은 상기 질화물계 기판의 일 면인 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 면 상에 위치하고, 상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 면 상에 위치하며,
상기 제1 면은 표면 처리에 의해 표면 특성이 변화된 영역을 포함하고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 표면 특성이 변화된 영역 상에 위치하여 상기 제1 도전형 반도체층과 오믹 컨택하는 발광 소자.
- 청구항 17에 있어서,
상기 표면 처리는 CF4 플라즈마를 이용한 화학적 반응 건식 식각 및/또는 KrF 레이저를 이용한 표면 처리를 포함하는 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 면 상에 위치하고,
상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 도전성 산화물층, 및 상기 도전성 산화물층 상에 위치하는 반사 전극층을 포함하는 발광 소자.
- 청구항 19에 있어서,
상기 도전성 산화물층은 ITO를 포함하고, 상기 반사 전극층은 Ag를 포함하는 발광 소자.
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