KR102514022B1 - Micro led having omnidirectional reflector structure and manufacturing method of the same - Google Patents

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KR102514022B1 KR1020200094422A KR20200094422A KR102514022B1 KR 102514022 B1 KR102514022 B1 KR 102514022B1 KR 1020200094422 A KR1020200094422 A KR 1020200094422A KR 20200094422 A KR20200094422 A KR 20200094422A KR 102514022 B1 KR102514022 B1 KR 102514022B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 기판; 상기 기판의 상면에 배치되고, 적어도 하나의 활성 영역을 포함하는 제 1 반도체층; 상기 활성 영역에 배치되는 활성층; 상기 활성층의 상면에 상기 제 1 반도체층 및 상기 활성층과 함께 반도체 셀을 이루도록 배치되는 제 2 반도체층; 상기 반도체 셀의 외측면을 둘러싸도록 배치되는 패시베이션층; 및 상기 패시베이션층을 둘러싸도록 배치되고, 상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 반사층을 포함한다.A micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention includes a substrate; a first semiconductor layer disposed on an upper surface of the substrate and including at least one active region; an active layer disposed in the active region; a second semiconductor layer disposed on the upper surface of the active layer to form a semiconductor cell together with the first semiconductor layer and the active layer; a passivation layer disposed to surround an outer surface of the semiconductor cell; and a reflective layer disposed to surround the passivation layer and reflecting light incident from an inner region of the semiconductor cell through the passivation layer toward the inner region of the semiconductor cell.

Description

전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자 및 그 제조방법{MICRO LED HAVING OMNIDIRECTIONAL REFLECTOR STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure and its manufacturing method

본 발명은 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure and a manufacturing method thereof.

마이크로 LED는 전류 분산 효과가 우수하여 전류 주입 시 LED 내부 활성층까지 전류가 효과적으로 주입되어, 기존 대면적 LED보다 단위 면적당 광출력 및 전류밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.Micro LEDs have an excellent current dissipation effect, so that when current is injected, current is effectively injected to the active layer inside the LED, which has the advantage of increasing light output and current density per unit area compared to conventional large-area LEDs.

또한, 기존 대면적 LED 대비 광의 밝기와 명암비가 매우 우수하고 반응속도 또한 매우 빠르므로 저전력, 경량, 박형이 가능하며, 이러한 장점을 가지고 디스플레이에 적용할 경우 저전력, 슬림화, 고신뢰성, 야외 시인성 등의 우수한 특성을 가질 수 있어, 유기발광다이오드(OLED)를 대체할 차세대 디스플레이 광원으로 관심받고 있다.In addition, compared to conventional large-area LEDs, the brightness and contrast ratio of light are very excellent and the reaction speed is also very fast, so low power consumption, light weight, and thinness are possible. Since it can have excellent characteristics, it is attracting attention as a next-generation display light source to replace organic light-emitting diodes (OLED).

그러나, 통상의 마이크로 LED가 디스플레이의 광원으로 사용되는 경우, 100㎛ 이하의 크기를 가지는데, 기존 대면적 LED와 비교하였을 때 발광면적 대비 노출되는 측벽(Sidewall) 면적의 비율이 급격히 증가하게 되고, 상기 측벽에서 존재하는 표면결함준위(Surface Defect States)에 의해 비발광 재결합(Non-radiative Recombination)의 발생이 급격하게 증가하는 문제점이 있다.However, when a conventional micro LED is used as a light source of a display, it has a size of 100 μm or less, and the ratio of the exposed sidewall area to the light emitting area increases rapidly compared to conventional large-area LEDs. There is a problem in that occurrence of non-radiative recombination is rapidly increased due to surface defect states present in the sidewall.

이는 전류밀도가 높아짐에 다라 외부양자효율(EQE)이 감소되는 효율저하(Efficiency Droop) 현상을 발생시켜 고효율의 마이크로 LED 구현에 매우 제한적인 요소로 작용하고 있다.This causes an efficiency droop phenomenon in which the external quantum efficiency (EQE) is reduced as the current density increases, which acts as a very limiting factor in the implementation of high-efficiency micro LEDs.

이를 극복하기 위해, 표면의 결함 준위를 줄이고자 SiOx, SiNx, Al2O3 물질과 같은 투과도가 매우 높은 질화물/산화물 기반의 부도체 물질을 증착하여, 표면의 존재하는 결함 준위를 부동화(Passivate)시키는 연구가 진행되고 있으며, 이러한 효과를 극대화하기 위하여, 부도체 물질 증착 이후에 열처리 공정을 더 진행하여, 표면 결함 준위를 회복시켜주는 연구도 진행되고 있다.In order to overcome this, in order to reduce the defect level on the surface, a nitride/oxide-based insulator material having very high transmittance such as SiO x , SiN x , Al 2 O 3 material is deposited to passivate the existing defect level on the surface. ), research is being conducted, and in order to maximize this effect, research is also being conducted to recover the surface defect level by further proceeding with a heat treatment process after depositing a non-conductive material.

더하여, 최근 연구에는 증착되는 부도체 물질의 굴절률을 고려하여, 소자 내 활성층에서 생성된 광을 보다 효과적으로 마이크로 LED 소자 외부로 추출시키는, 반사 방지 효과를 고려한 부도체 물질의 두께 조절 연구도 진행되고 있다.In addition, recent research has been conducted to adjust the thickness of non-conductive materials in consideration of the antireflection effect, which more effectively extracts the light generated from the active layer in the device to the outside of the micro LED device in consideration of the refractive index of the non-conductive material to be deposited.

그러나, 상기와 같은 연구들은 표면 결함 준위를 산소 또는 질소 원소들과 결합시켜 비발광 재결합의 확률을 줄이는 후공정을 통한 물성의 품질 향상에 불과하며, 소자의 광추출의 향상을 위하여 반사 방지 효과를 활용하고 있지만, 그 효과는 매우 미미한 수준에 그치고 있다.However, the studies as described above are merely improving the quality of physical properties through a post-process that reduces the probability of non-luminous recombination by combining surface defect levels with oxygen or nitrogen elements, and antireflection effects to improve light extraction of devices. However, the effect is very minimal.

이에, 본 발명은 반사막을 통해 마이크로 LED 소자의 측벽 표면에 존재하는 결함 준위를 회복시켜줌과 동시에 공진 효과를 이용하여 마이크로 LED 소자 내부에서 발생하는 광을 증폭시켜 광추출을 극대화할 수 있는 새로운 개념의 마이크로 LED 발광소자 및 그 제조방법을 제안하고자 한다. Therefore, the present invention is a new concept that can maximize light extraction by recovering the defect level present on the surface of the sidewall of the micro LED device through a reflective film and at the same time amplifying the light generated inside the micro LED device by using the resonance effect. A micro LED light emitting device and a manufacturing method thereof are proposed.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 마이크로 LED 발광소자의 측벽에 존재하는 표면 결함 준위를 부동화 또는 회복시켜 효율저하 현상을 극복할 수 있는 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention have been proposed to solve the above problems, and have a micro light emitting structure having an omnidirectional reflector structure capable of overcoming a decrease in efficiency by immobilizing or restoring surface defect levels existing on the sidewall of a micro LED light emitting device. It is intended to provide a device and a manufacturing method thereof.

또한, Micro-cavity 공진효과를 이용하여 마이크로 LED 발광소자에서 발생된 광을 증폭시켜 광추출 효과를 극대화할 수 있는 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure capable of maximizing a light extraction effect by amplifying light generated from a micro LED light emitting device using a micro-cavity resonance effect and a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 기판; 상기 기판의 상면에 배치되고, 적어도 하나의 활성 영역을 포함하는 제 1 반도체층; 상기 활성 영역에 배치되는 활성층; 상기 활성층의 상면에 상기 제 1 반도체층 및 상기 활성층과 함께 반도체 셀을 이루도록 배치되는 제 2 반도체층; 상기 반도체 셀의 외측면을 둘러싸도록 배치되는 패시베이션층; 및 상기 패시베이션층을 둘러싸도록 배치되고, 상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 반사층을 포함한다.A micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention includes a substrate; a first semiconductor layer disposed on an upper surface of the substrate and including at least one active region; an active layer disposed in the active region; a second semiconductor layer disposed on the upper surface of the active layer to form a semiconductor cell together with the first semiconductor layer and the active layer; a passivation layer disposed to surround an outer surface of the semiconductor cell; and a reflective layer disposed to surround the passivation layer and reflecting light incident from an inner region of the semiconductor cell through the passivation layer toward the inner region of the semiconductor cell.

또한, 상기 패시베이션층은, 산화물 또는 질화물을 포함하고, 상기 패시베이션층의 두께는 하기식을 만족하도록 상기 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장과 상기 패시베이션층의 굴절율을 기반으로 설정된다.In addition, the passivation layer includes oxide or nitride, and the thickness of the passivation layer is set based on the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell and the refractive index of the passivation layer to satisfy the following equation.

Figure 112020079494021-pat00001
Figure 112020079494021-pat00001

여기서,

Figure 112020079494021-pat00002
는 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00003
은 패시베이션층의 굴절율.here,
Figure 112020079494021-pat00002
is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell,
Figure 112020079494021-pat00003
is the refractive index of the silver passivation layer.

또한, 상기 반사층은, 상기 패시베이션층의 외측면을 둘러싸도록 배치되되, 상기 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 수직 반사층; 및 상기 수직 반사층과 일체로 형성되되, 상기 수직 반사층과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 포함할 수 있다.The reflective layer may include a vertical reflective layer disposed to surround an outer surface of the passivation layer and reflect the incident light toward an inner region of the semiconductor cell; and an upper electrode layer integrally formed with the vertical reflection layer and electrically connected to the vertical reflection layer.

또한, 상기 반도체 셀의 측벽 영역은 상기 반도체 셀의 일부, 상기 패시베이션층 및 상기 반사층으로 구성된 전방위 반사경 구조를 포함한다.In addition, a sidewall region of the semiconductor cell includes an omnidirectional reflector structure composed of a portion of the semiconductor cell, the passivation layer, and the reflective layer.

또한, 상기 전방위 반사경 구조는, 상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층으로 입사되는 제 1 광 중 일부를 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키고, 상기 제 1 광 중 상기 패시베이션층을 경유하여 상기 반사층으로 입사되는 광을 상기 반사층에 의해 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키고, 상기 패시베이션층에 의해 반사된 제 2 광과, 상기 반사층에 의해 반사된 제 3 광 간에 보강간섭이 일어나도록 설계될 수 있다.In addition, the omnidirectional reflector structure reflects some of the first light incident from the inner region of the semiconductor cell to the passivation layer toward the inner region of the semiconductor cell, and transmits some of the first light through the passivation layer. Light incident on the reflective layer is reflected toward the inner region of the semiconductor cell by the reflective layer, and constructive interference occurs between the second light reflected by the passivation layer and the third light reflected by the reflective layer. can be designed

또한, 상기 전방위 반사경 구조에 의해 반사되는 반사광이 하기식으로 정의되는 공진 조건을 만족함에 따라 공진되는 Micro-cavity 공진 현상이 발생한다.In addition, when the reflected light reflected by the omnidirectional reflector structure satisfies the resonance condition defined by the following formula, a micro-cavity resonance phenomenon occurs.

Figure 112020079494021-pat00004
Figure 112020079494021-pat00004

여기서,

Figure 112020079494021-pat00005
는 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00006
은 활성층의 최대 폭,
Figure 112020079494021-pat00007
은 전방위 반사경 구조로 입사되는 광과 반사광 간의 위상 차이,
Figure 112020079494021-pat00008
은 정수임.here,
Figure 112020079494021-pat00005
is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell,
Figure 112020079494021-pat00006
is the maximum width of the active layer,
Figure 112020079494021-pat00007
is the phase difference between the light incident on the omnidirectional reflector structure and the reflected light,
Figure 112020079494021-pat00008
is an integer.

또한, 상기 Micro-cavity 공진 현상에 의해 증폭된 광은 상기 반도체 셀의 상측 방향으로 방출되고, 상기 활성층의 최대 폭은 상기 공진 조건을 만족하여 발생되는 상기 Micro-cavity 공진 현상이 일어날 수 있도록 설정될 수 있다.In addition, the light amplified by the micro-cavity resonance is emitted upward from the semiconductor cell, and the maximum width of the active layer is set to satisfy the resonance condition so that the micro-cavity resonance can occur. can

본 발명의 실시예들에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자 및 그 제조방법은 마이크로 LED 발광소자의 측벽에 존재하는 표면 결함 준위를 부동화 또는 회복시켜 효율저하 현상을 극복할 수 있다.A micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention can passivate or restore surface defect levels present on the sidewall of the micro LED light emitting device, thereby overcoming a decrease in efficiency.

또한, Micro-cavity 공진효과를 이용하여 마이크로 LED 발광소자에서 발생된 광을 증폭시켜 광추출 효과를 극대화할 수 있다.In addition, the light extraction effect can be maximized by amplifying the light generated from the micro LED light emitting device using the micro-cavity resonance effect.

도 1은 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 공진 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 공진 효과를 세부적으로 나타낸 도면이다
도 5는 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 전산모사 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.1 is a conceptual diagram for explaining a manufacturing process of a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.
2 is a view for explaining a resonance effect of a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.
3 and 4 are views showing in detail the resonance effect of the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.
6 is a view showing simulation simulation results of a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples.

오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In addition, each component in the following drawings is exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term "and/or" includes any one and all combinations of one or more of the listed items.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며,As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, "comprise" and/or "comprising" specifies the presence of the recited shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and/or groups thereof. will,

하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.It does not exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups.

도 1은 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조 공정을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a manufacturing process of a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 기판(100), 제 1 반도체층(200), 활성층(300), 제 2 반도체층(400), n-type 전극(500), 전류 분산층(600), 패시베이션층(700), 반사층(800)으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100, a first semiconductor layer 200, an active layer 300, a second semiconductor layer 400, n It may be composed of a -type electrode 500, a current spreading layer 600, a passivation layer 700, and a reflective layer 800.

도 1(a)를 참조하면, 기판(100)은 수직형 발광소자 형성에 일반적으로 이용되는 사파이어, 실리콘, GaN, SiC 기판이며, 발광소자를 제조하는데 사용할 수 있는 것이면 이에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 1 (a), the substrate 100 is a sapphire, silicon, GaN, or SiC substrate generally used for forming a vertical light emitting device, and is not limited thereto as long as it can be used to manufacture a light emitting device.

또한, 기판(100)은 반도체 구조가 성장되는 성장 기판일 수 있으며, 유연 기판을 더 포함할 수 있다.In addition, the substrate 100 may be a growth substrate on which a semiconductor structure is grown, and may further include a flexible substrate.

제 1 반도체층(200)은 상기 기판(100)의 상면에 배치되고, 적어도 하나의 활성 영역(210)을 포함할 수 있다.The first semiconductor layer 200 may be disposed on the top surface of the substrate 100 and include at least one active region 210 .

구체적으로, 제 1 반도체층(200)은 단위 반도체 셀(10)이 위치하는 활성 영역(210)과 상기 활성 영역(210) 사이에 위치하는 비활성 영역을 포함한다.Specifically, the first semiconductor layer 200 includes an active region 210 where the unit semiconductor cells 10 are located and an inactive region located between the active regions 210 .

이 때, 상기 반도체 셀(10)은 마이크로미터 단위의 크기를 가지며, 마이크로 발광소자에서 광을 발생시키는 단위 구조체를 의미하고, 구체적으로 반도체 셀(10)에 포함된 활성층(300)의 폭은 100 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 활성층(300)의 폭은 2 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 이러한 반도체 셀(10)을 포함하는 마이크로 발광소자는 일반적으로 마이크로 LED라고 칭한다.At this time, the semiconductor cell 10 has a size of a micrometer unit, and means a unit structure for generating light in a micro light emitting device. Specifically, the width of the active layer 300 included in the semiconductor cell 10 is 100 It may be less than μm. In addition, the active layer 300 according to an embodiment of the present invention preferably has a width of 2 μm or less, and a micro light emitting device including the semiconductor cell 10 is generally referred to as a micro LED.

또한, 제 1 반도체층(200)은 질화갈륨(Gallium Nitride, GaN)으로 알려진 질화물 반도체 박막으로 형성될 수 있으며, n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체 박막이다.In addition, the first semiconductor layer 200 may be formed of a nitride semiconductor thin film known as gallium nitride (GaN), and is an n-type semiconductor thin film doped with an n-type dopant.

도 1(b)에 도시된 바와 같이, 활성층(300)은 제 1 반도체층(200)의 활성 영역에 배치될 수 있다.As shown in FIG. 1( b ), the active layer 300 may be disposed in the active region of the first semiconductor layer 200 .

또한, 활성층(300)은 제 1 반도체층(200)에서 생성된 전자와 제 2 반도체층(400)에서 생성된 정공이 만나 재결합하는 층으로서, 전자와 정공의 재결합에 의한 광을 발생시킬 수 있다. 이 때, 발생되는 광을 모든 방향으로 방사될 수 있다.In addition, the active layer 300 is a layer in which electrons generated in the first semiconductor layer 200 and holes generated in the second semiconductor layer 400 meet and recombine, and light can be generated by recombination of electrons and holes. . At this time, the generated light may be radiated in all directions.

또한, 활성층(300)은 단일 양자우물(SQW) 또는 복수 개의 양자우물층을 갖는 다중 양자우물(MQW) 구조로 구현될 수 있다.In addition, the active layer 300 may be implemented as a single quantum well (SQW) structure or a multiple quantum well (MQW) structure having a plurality of quantum well layers.

제 2 반도체층(400)은 상기 활성층(300)의 상면에 제 1 반도체층(200) 및 활성층(300)과 함께 반도체 셀(10)을 이루도록 배치된다.The second semiconductor layer 400 is disposed on the upper surface of the active layer 300 to form the semiconductor cell 10 together with the first semiconductor layer 200 and the active layer 300 .

다시 말해, 제 1 반도체층(200), 활성층(300) 및 제 2 반도체층(400)은 하나의 반도체 셀(10)을 이룰 수 있으며, 상기 반도체 셀(10)에서 발생되는 광의 최대 발광 파장은 상기 활성층(300)을 구성하는 물질에 따라 조절될 수 있으며, 상기 반도체 셀(10)의 크기는 상기 활성층(300)의 최대 폭으로 결정된다.In other words, the first semiconductor layer 200, the active layer 300, and the second semiconductor layer 400 may form one semiconductor cell 10, and the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell 10 is It can be adjusted according to the material constituting the active layer 300 , and the size of the semiconductor cell 10 is determined by the maximum width of the active layer 300 .

뿐만 아니라, 상기 활성층(300)의 최대 폭은 반도체 셀(10)의 광학적 경로 길이를 의미할 수 있다.In addition, the maximum width of the active layer 300 may mean an optical path length of the semiconductor cell 10 .

또한, 제 2 반도체층(400)은 질화갈륨(Gallium Nitride, GaN)으로 알려진 질화물 반도체 박막으로 형성될 수 있으며, p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체 박막이다.In addition, the second semiconductor layer 400 may be formed of a nitride semiconductor thin film known as gallium nitride (GaN), and is a p-type semiconductor thin film doped with a p-type dopant.

n-type 전극(500)은 제 1 반도체층(200) 표면 중 활성 영역(210) 간의 공간에 표면이 드러난 비활성 영역에 배치될 수 있다.The n-type electrode 500 may be disposed in an inactive region whose surface is exposed in a space between the active regions 210 of the surface of the first semiconductor layer 200 .

전류 분산층(600)은 상기 제 2 반도체층(400)의 상면에 배치된다.The current spreading layer 600 is disposed on the upper surface of the second semiconductor layer 400 .

또한, 전류 분산층(600)은 저항 변화 물질인 투명한 전도성 Oxide 계열의 물질일 수 있으며, 가시광선 영역을 포함하는 광에 대한 투과도가 높으면서도 인가된 전계에 의해서 저항상태가 변화되는 물질로 형성된다. In addition, the current spreading layer 600 may be a transparent conductive oxide-based material that is a resistance-changing material, and is formed of a material that has a high transmittance to light including the visible ray region and changes its resistance state by an applied electric field. .

더하여, 전류 분산층(600)은 최초에는 절연체인 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되어 전도성을 나타낼 수 있으며, 투명한 전도성 Oxide 계열의 물질(SiO2, Ga2O3, Al2O-, ZnO, ITO 등), 투명한 전도성 Nitride 계열의 물질(Si3N4, AlN, GaN, InN 등), 투명한 전도성 폴리머 계열의 물질(polyaniline(PANI)), poly(ethylenedioxythiophene)-polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) 등), 및 투명한 전도성 나노 물질(CNT, CNT-oxide, Graphene, Graphene-oxide 등) 등을 사용할 수 있다.In addition, the current spreading layer 600 may exhibit conductivity by changing its resistance state, which is an insulator initially, from a high resistance state to a low resistance state, and may be made of a transparent conductive oxide-based material (SiO 2 , Ga 2 O 3 , Al 2 O -, ZnO, ITO, etc.), transparent conductive Nitride-based materials (Si 3 N 4 , AlN, GaN, InN, etc.), transparent conductive polymer-based materials (polyaniline (PANI)), poly(ethylenedioxythiophene)-polystyrene sulfonate (PEDOT :PSS), etc.), and transparent conductive nanomaterials (CNT, CNT-oxide, Graphene, Graphene-oxide, etc.).

패시베이션층(700)은 반도체 셀(10)의 외측면을 둘러싸도록 배치된다.The passivation layer 700 is disposed to surround the outer surface of the semiconductor cell 10 .

구체적으로, 패시베이션층(700)은 상기 제 1 반도체층(200) 상에 활성층(300), 제 2 반도체층(400) 및 n-type 전극(500)이 배치된 후, 반도체 셀(10)의 외측면 영역과 제 1 반도체층(200)의 비활성 영역과 n-type 전극(500)의 전체 표면에 배치될 수 있다.Specifically, the passivation layer 700 is formed of the semiconductor cell 10 after the active layer 300, the second semiconductor layer 400, and the n-type electrode 500 are disposed on the first semiconductor layer 200. It may be disposed on the outer surface region, the inactive region of the first semiconductor layer 200 and the entire surface of the n-type electrode 500 .

이 때, 상기 반도체 셀(10)의 외측면에 배치되되, 서로 대칭되는 패시베이션층(700)의 최대 이격 거리는 상기 반도체 셀(10)에 포함되는 활성층(300)의 최대 폭과 동일하다.At this time, the maximum separation distance of the passivation layers 700 disposed on the outer surface of the semiconductor cell 10 and being symmetrical with each other is the same as the maximum width of the active layer 300 included in the semiconductor cell 10 .

도 1(c)를 참조하면, 반사층(800)은 상기 패시베이션층(700)을 둘러싸도록 배치되고, 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층(700)을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역을 향하도록 반사시킬 수 있다.Referring to FIG. 1(c) , a reflective layer 800 is disposed to surround the passivation layer 700, and transmits light incident from an inner region of the semiconductor cell 10 through the passivation layer 700 to the passivation layer 700. The reflection may be directed toward the inner region of the semiconductor cell 10 .

여기서, 반사층(800)은 p-type 전극의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 완성된 마이크로 발광소자에서 n-type 전극(500)과 반사층(800) 사이에 전압을 인가하면, 상기 반사층(800)을 통해서 유입된 전류가 제 2 반도체층(400)의 상면에 배치된 전류 분산층(600)을 통해 제 2 반도체층(400)으로 주입되고, 주입된 전류에 의해서 활성층(300)에서 광이 발생한다. 활성층(300)에서 발생된 광은 반사되거나 전류 분산층(600)을 통해서 외부로 방출될 수 있다.Here, the reflective layer 800 may serve as a p-type electrode. For example, when a voltage is applied between the n-type electrode 500 and the reflective layer 800 in the completed micro light emitting device, the current introduced through the reflective layer 800 is applied to the upper surface of the second semiconductor layer 400. Light is injected into the second semiconductor layer 400 through the disposed current spreading layer 600, and light is generated in the active layer 300 by the injected current. Light generated from the active layer 300 may be reflected or emitted to the outside through the current spreading layer 600 .

또한, 반사층(800)은 상기 패시베이션층(700)의 외측면을 둘러싸도록 배치되되, 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층(700)을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 수직 반사층과 상기 수직 반사층과 일체로 형성되되, 상기 수직 반사층과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 포함할 수 있다.In addition, the reflective layer 800 is disposed to surround the outer surface of the passivation layer 700, and transmits light incident from an inner region of the semiconductor cell 10 via the passivation layer 700 to the semiconductor cell 10. ) It may include a vertical reflection layer for reflecting toward the inner region and an upper electrode layer integrally formed with the vertical reflection layer and electrically connected to the vertical reflection layer.

더하여, 상기 상부 전극층은 상기 전류 분산층(600)과 전기적으로 연결된다.In addition, the upper electrode layer is electrically connected to the current spreading layer 600 .

도 2는 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 공진 효과를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a resonance effect of a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.

도 2를 참조하면, 상측으로 광이 방출되는(상측 발광) 마이크로 발광 소자의 구조를 도시하고 있다.Referring to FIG. 2 , a structure of a micro light emitting device in which light is emitted upward (top emission) is shown.

이 때, 패시베이션층(700)은 산화물 또는 질화물을 포함하고, 구체적으로 SiO2, Al2O3, SixNy, SiOxNy 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 물질로 구성될 수 있으며, 증착(Deposition) 방법, 예를 들어, 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD), 플라즈마화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 또는 스퍼터링(Sputtering) 방법 등에 의해 형성될 수 있다.At this time, the passivation layer 700 includes an oxide or a nitride, and may be specifically composed of a material selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , Si x N y , SiO x N y or a mixture thereof, and (Deposition) method, for example, it may be formed by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or sputtering (Sputtering) method.

또한, 패시베이션층(700)의 두께(T)는 수학식 1을 만족하도록 상기 반도체 셀(10)에서 발생되는 광의 최대 발광 파장과 상기 패시베이션층(700)의 굴절율을 기반으로 설정된다.In addition, the thickness T of the passivation layer 700 is set based on the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell 10 and the refractive index of the passivation layer 700 so as to satisfy Equation 1.

Figure 112020079494021-pat00009
Figure 112020079494021-pat00009

여기서,

Figure 112020079494021-pat00010
는 상기 반도체 셀(10)에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00011
은 상기 패시베이션층(700)의 굴절율이다.here,
Figure 112020079494021-pat00010
Is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell 10,
Figure 112020079494021-pat00011
is the refractive index of the passivation layer 700.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자에서 패시베이션층(700)의 두께는 50 ~ 90 ㎚의 범위내에 포함되는 것이 바람직하며, 최대 발광 파장과 굴절율에 따라 상기한 범위를 만족하며 변경될 수 있다.In the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention, the thickness of the passivation layer 700 is preferably in the range of 50 to 90 nm, and the above range is satisfied according to the maximum emission wavelength and refractive index and can be changed.

더하여, 상기 반도체 셀(10)의 최대 발광 파장(

Figure 112020079494021-pat00012
)은 활성층(300)을 구성하는 물질에 따라 변화될 수 있으며, 상기 활성층(300)은 기본적으로 적색광, 녹색광, 청색광을 발생하도록 설계될 수 있다. In addition, the maximum emission wavelength of the semiconductor cell 10 (
Figure 112020079494021-pat00012
) may change depending on the material constituting the active layer 300, and the active layer 300 may be designed to basically generate red light, green light, and blue light.

마찬가지로, 상기 패시베이션층(700)의 굴절율은 상기 패시베이션층(700)을 구성하는 물질에 따라 변화될 수 있으며, 예를 들어, SiO2로 구성된다면, 상기 SiO2의 굴절율일 수 있다.Similarly, the refractive index of the passivation layer 700 may change according to the material constituting the passivation layer 700, and for example, if it is composed of SiO 2 , it may be the refractive index of the SiO 2 .

반사층(800)은 p-type 전극이 될 수 있는 금속 물질을 포함하고, 구체적으로 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 중 선택되는 금속 물질로 구성될 수 있다.The reflective layer 800 includes a metal material that can be a p-type electrode, and specifically includes silver (Ag), gold (Au), aluminum (Al), nickel (Ni), platinum (Pt), and palladium (Pd). It may be composed of a metal material selected from among.

또한, 반사층(800)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전류 분산층(600)과 전기적으로 연결되면서 상기 패시베이션층(700)의 외측면을 둘러싸도록 포토공정 마스크 패턴을 통해 증착된다.In addition, as shown in FIG. 1 , the reflective layer 800 is electrically connected to the current spreading layer 600 and deposited through a photo process mask pattern to surround the outer surface of the passivation layer 700 .

이로써, 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자에 있어서, 반도체 셀(10)의 측벽 영역(20)은 반도체 셀(10)의 일부, 패시베이션층(700) 및 반사층(800)으로 구성된 전방위 반사경 구조를 포함할 수 있다.Thus, in the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention, the sidewall region 20 of the semiconductor cell 10 is composed of a portion of the semiconductor cell 10, the passivation layer 700, and the reflective layer 800. A reflector structure may be included.

구체적으로, 상기 반도체 셀(10)의 측벽에는 패시베이션층(700)과 반사층(800)을 포함하는 반사막이 형성되는 것이며, 상기 박사막은 반도체 셀(10)로부터 발생되는 파장들의 일부 또는 모두를 갖는 광을 반사한다.Specifically, a reflective film including a passivation layer 700 and a reflective layer 800 is formed on the sidewall of the semiconductor cell 10 , and the thin film includes light having some or all of the wavelengths generated from the semiconductor cell 10 . reflects

즉, 상기한 전방위 반사경 구조는, 반도체 셀(10)에서 상기 측벽 영역(20)이 위치한 방향으로 발생되는 광이 다시 반도체 셀(10)의 내부 영역으로 반사시켜 광의 보강간섭을 유도하도록 설계된다.That is, the above-described omnidirectional reflector structure is designed to induce constructive interference of light by reflecting light generated from the semiconductor cell 10 in the direction where the sidewall region 20 is located to the inner region of the semiconductor cell 10 again.

더 구체적으로, 상기 전방위 반사경 구조는 상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층(700)으로 입사되는 제 1 광 중 일부를 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역을 향하도록 반사시키고, 상기 제 1 광 중 상기 패시베이션층(700)을 경유하여 상기 반사층(800)으로 입사되는 광을 상기 반사층(800)에 의해 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역을 향하도록 반사시키고, 상기 패시베이션층(700)에 의해 반사된 제 2 광과, 상기 반사층(800)에 의해 반사된 제 3 광 간에 보강간섭이 일어나도록 설계된다.More specifically, the omnidirectional reflector structure reflects some of the first light incident from the inner region of the semiconductor cell to the passivation layer 700 toward the inner region of the semiconductor cell 10, and Light incident to the reflective layer 800 via the passivation layer 700 is reflected toward the inner region of the semiconductor cell 10 by the reflective layer 800, and It is designed so that constructive interference occurs between the reflected second light and the third light reflected by the reflective layer 800 .

또한, 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역에서는 상기 전방위 반사경 구조에 의해 반사되는 반사광이 수학식 2로 정의되는 공진 조건을 만족함에 따라 공진되는 Micro-cavity 공진 현상이 발생할 수 있다.Also, in the inner region of the semiconductor cell 10, when the reflected light reflected by the omnidirectional reflector structure satisfies the resonance condition defined by Equation 2, a micro-cavity resonance phenomenon may occur.

Figure 112020079494021-pat00013
Figure 112020079494021-pat00013

여기서,

Figure 112020079494021-pat00014
는 상기 반도체 셀(10)에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00015
은 활성층(300)의 최대 폭,
Figure 112020079494021-pat00016
은 전방위 반사경 구조로 입사되는 광과 반사광 간의 위상 차이,
Figure 112020079494021-pat00017
은 정수이다.here,
Figure 112020079494021-pat00014
Is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell 10,
Figure 112020079494021-pat00015
is the maximum width of the active layer 300,
Figure 112020079494021-pat00016
is the phase difference between the light incident on the omnidirectional reflector structure and the reflected light,
Figure 112020079494021-pat00017
is an integer.

이 때, 상기 활성층(300)의 최대 폭(Maximum Width,

Figure 112020079494021-pat00018
)은 발생되는 광이 이동하는 광학적 경로 길이를 의미하며, 상기 활성층(300)의 폭이 커질수록 광학적 경로 길이는 증가하게 된다.At this time, the maximum width of the active layer 300,
Figure 112020079494021-pat00018
) means the optical path length through which the generated light moves, and the optical path length increases as the width of the active layer 300 increases.

더하여, 상기 활성층(300)의 최대 폭은 반도체 셀(10)을 기준으로 서로 대칭되도록 평행하게 형성되는 반사막 사이의 거리와 동일하다.In addition, the maximum width of the active layer 300 is the same as the distance between reflective films formed parallel to each other so as to be symmetrical with respect to the semiconductor cell 10 .

상기 반도체 셀(10)에서 발생되는 광과 상기 반사광 간의 위상 차이(이하, 위상 차이)는 상기 활성층(300)의 최대 폭이 설정되면 자동적으로 결정된다.A phase difference (hereinafter referred to as phase difference) between the light generated from the semiconductor cell 10 and the reflected light is automatically determined when the maximum width of the active layer 300 is set.

구체적으로, 하나의 반도체 셀(10)에서 활성층(300)이 청색광을 발생시키도록 하는 물질을 포함하면 상기 활성층(300)의 최대 발광 파장이 결정되고, 상기 위상 차이는 상기 활성층(300)의 최대 폭에 따라 결정되므로, 상기 활성층(300)의 최대 폭에 따라 공진 조건을 만족하여 Micro-cavity 공진 현상이 발생할 수 있다.Specifically, in one semiconductor cell 10, if the active layer 300 contains a material that generates blue light, the maximum emission wavelength of the active layer 300 is determined, and the phase difference is the maximum of the active layer 300. Since it is determined according to the width, a resonance condition may be satisfied according to the maximum width of the active layer 300, and a micro-cavity resonance phenomenon may occur.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자에서 상기 활성층(300)의 최대 폭은 공진 조건을 만족하여 발생되는 상기 Micro-cavity 공진 현상이 일어날 수 있도록 설정된다.That is, in the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention, the maximum width of the active layer 300 is set to satisfy the resonance condition so that the micro-cavity resonance phenomenon can occur.

본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자에서 활성층(300)의 최대 폭은 0.1 ~ 10 ㎛의 범위내에 포함되는 것이 바람직하다.In the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention, the maximum width of the active layer 300 is preferably included in the range of 0.1 to 10 μm.

더하여, 최대 발광 파장이 커질수록 공진 조건을 만족하도록 하는 상기 활성층(300)의 최대 폭은 증가한다.In addition, as the maximum emission wavelength increases, the maximum width of the active layer 300 to satisfy the resonance condition increases.

이후, 상기 하나의 반도체 셀(10)의 내부 영역에서는 전방위 반사경 구조에 의해 반사되는 반사광이 상기 수학식 2의 공진 조건을 만족하게 되는 경우에 공진을 하게 되고, 공진되는 광은 증폭되어 상기 하나의 반도체 셀(10)의 상측으로 방출될 수 있다.Thereafter, in the inner region of the one semiconductor cell 10, resonance occurs when the reflected light reflected by the omnidirectional reflector structure satisfies the resonance condition of Equation 2, and the resonant light is amplified to obtain the one It may be emitted to the upper side of the semiconductor cell 10 .

더 구체적으로, 상기 Micro-cavity 공진 현상에 의해 증폭된 광은 전류 분산층(600)이 위치한 방향으로 방출된다.More specifically, the light amplified by the micro-cavity resonance phenomenon is emitted in the direction where the current spreading layer 600 is located.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 공진 효과를 세부적으로 나타낸 도면이다3 and 4 are views showing in detail the resonance effect of the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.

도 3을 참조하면, 반도체 셀(10)의 활성층(300)에서 발생되는 광이면서, 패시베이션층(700)으로 입사되는 제 1 광은 패시베이션층(700)을 투과하거나 패시베이션층(700)의 일면에서 반사될 수 있으며, 이때, 상기 제 1 광은 도 3 에 도시된 바와 같은 파형을 가지며 이동한다.Referring to FIG. 3 , the first light generated in the active layer 300 of the semiconductor cell 10 and incident on the passivation layer 700 transmits through the passivation layer 700 or on one side of the passivation layer 700. It may be reflected, and at this time, the first light moves with a waveform as shown in FIG. 3 .

먼저, 제 1 광이 패시베이션층(700)에서 반사되는 경우, 반사된 광인 제 2 광은 위상변화가 일어나지 않으며, 상기 제 1 광과의 위상 차이가 0이 될 수 있다.First, when the first light is reflected from the passivation layer 700, the second light that is the reflected light does not undergo a phase change, and the phase difference with the first light may be zero.

또한, 제 1 광이 패시베이션층(700)을 투과하는 경우, 투과하는 제 1 광 중상기 패시베이션층(700)을 경유하여 상기 반사층으로 입사되는 광은 패시베이션층(700)의 두께(T)인

Figure 112020079494021-pat00019
만큼 이동하게 되고, 이동하는 동안
Figure 112020079494021-pat00020
만큼의 위상변화가 일어나게 된다.In addition, when the first light passes through the passivation layer 700, the light passing through the passivation layer 700 and incident on the reflective layer is the thickness T of the passivation layer 700.
Figure 112020079494021-pat00019
will move as much as, while moving
Figure 112020079494021-pat00020
As much phase change will occur.

이후, 상기 패시베이션층(700)을 경유하여 상기 반사층으로 입사되는 광은 반사층(800)의 일면에서 반사될 수 있으며, 반사에 의해

Figure 112020079494021-pat00021
만큼의 위상변화가 일어나게 된다.Thereafter, light incident to the reflective layer via the passivation layer 700 may be reflected on one surface of the reflective layer 800,
Figure 112020079494021-pat00021
As much phase change will occur.

다음으로, 상기 반사층(800)에서 반사된 광은 다시 패시베이션층(700)의 두께(T)인

Figure 112020079494021-pat00022
만큼 이동하게 되고, 다시 패시베이션층(700)을 이동하는 동안
Figure 112020079494021-pat00023
만큼의 위상변화가 일어나게 된다.Next, the light reflected from the reflective layer 800 is again the thickness T of the passivation layer 700
Figure 112020079494021-pat00022
while moving the passivation layer 700 again
Figure 112020079494021-pat00023
As much phase change will occur.

결국, 반사층(800)에서 반사된 광인 제 3 광은 위상변화가 일어나지 않으며, 상기 제 1 광과의 위상 차이가 0이 될 수 있다.As a result, the third light reflected from the reflective layer 800 does not undergo a phase change, and the phase difference with the first light may be zero.

예를 들어, 패시베이션층(700)으로 투과된 광은 패시베이션층(700)의 두께(T)만큼 진행한 후 반사층(800)에서 반사되며, 반사된 광은 다시 패시베이션층(700)의 두께(T)만큼 진행한 후에 제 3 광으로 반도체 셀(10)의 내부 영역으로 이동합니다. 즉, 패시베이션층(700)의 두께(T)만큼 이동하게 되면 위상변화는

Figure 112020079494021-pat00024
이므로, 최종적으로 2T만큼 이동하였기 때문에 위상변화는
Figure 112020079494021-pat00025
가 된다.For example, the light transmitted through the passivation layer 700 travels as much as the thickness T of the passivation layer 700 and is reflected by the reflective layer 800, and the reflected light is returned to the thickness T of the passivation layer 700. ), it moves to the inner area of the semiconductor cell 10 as the third light. That is, when moving by the thickness T of the passivation layer 700, the phase change
Figure 112020079494021-pat00024
Therefore, since it has finally moved by 2T, the phase change is
Figure 112020079494021-pat00025
becomes

또한, 반사층(800)과의 반사에서 위상변화가

Figure 112020079494021-pat00026
만큼 일어나므로, 상기한 광의 이동거리에 의한 위상변화를 더하며, 상기 제 3 광의 위상변화는
Figure 112020079494021-pat00027
가 되고, 이에 따라 상기 제 1 광과의 위상이 같아져 보강 간섭이 일어나게 될 수 있다. In addition, a phase change in reflection with the reflective layer 800
Figure 112020079494021-pat00026
Since it occurs as much as, the phase change due to the moving distance of the light is added, and the phase change of the third light is
Figure 112020079494021-pat00027
, and accordingly, the phase with the first light is the same, and constructive interference may occur.

도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 셀(10)에서 발생되는 광은 패시베이션층(700)과 반사층(800)에 반사되고, 반사되는 반사광들은 항상 같은 위상을 가짐에 따라 보강간섭이 일어나게 되고, 반사광들이 서로 중첩하여 광의 증폭이 일어날 수 있다.As shown in FIG. 4, the light generated from the semiconductor cell 10 is reflected by the passivation layer 700 and the reflective layer 800, and since the reflected light always has the same phase, constructive interference occurs, and the reflected light Light amplification may occur by overlapping with each other.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 반도체 셀(10)의 측벽에 존재하는 표면 결함 준위를 패시베이션층(700)을 통해 회복시켜줌으로써 마이크로 발광소자에서 발생하는 효율 저하 문제를 해결함과 동시에 상기 반도체 셀(10)에서 방출되는 광을 증폭시켜 마이크로 발광소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention recovers the surface defect level existing on the sidewall of the semiconductor cell 10 through the passivation layer 700, thereby reducing the occurrence of the micro light emitting device. Light extraction efficiency of the micro light emitting device may be improved by amplifying light emitted from the semiconductor cell 10 while solving the problem of reduced efficiency.

도 5는 본 발명에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조방법은 기판의 상면에 적어도 하나의 활성 영역(210)을 포함하는 제 1 반도체층을 형성하는 단계(S100), 상기 활성 영역(210)에 활성층(300)을 배치하는 단계(S200), 상기 활성층(300)의 상면에 상기 제 1 반도체층(200) 및 상기 활성층(300)과 함께 반도체 셀(10)을 이루도록 제 2 반도체층(400)을 배치하는 단계(S300), 상기 제 2 반도체층(400)의 상면에 전류 분산층(600)을 배치하는 단계(S400), 상기 반도체 셀(10)의 외측면을 둘러싸도록 패시베이션층(700)을 배치하는 단계(S500) 및 상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 반사층을 상기 반도체 셀을 둘러싸도록 배치하는 단계 (S600)를 포함한다.Referring to FIG. 5 , a method of manufacturing a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention includes forming a first semiconductor layer including at least one active region 210 on an upper surface of a substrate ( S100), disposing the active layer 300 on the active region 210 (S200), the semiconductor cell 10 together with the first semiconductor layer 200 and the active layer 300 on the upper surface of the active layer 300 ) Disposing the second semiconductor layer 400 to form (S300), disposing the current spreading layer 600 on the upper surface of the second semiconductor layer 400 (S400), of the semiconductor cell 10 Disposing a passivation layer 700 so as to surround an outer surface (S500) and a reflective layer for reflecting light incident from an inner region of the semiconductor cell through the passivation layer toward the inner region of the semiconductor cell. and arranging to surround the cells (S600).

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조방법은 반사층을 배치하는 단계(S600) 이후에, 반도체 셀(10)의 측벽 영역(20)이 반도체 셀(10)의 일부, 패시베이션층(700) 및 반사층(800)으로 구성된 전방위 반사경 구조를 포함하도록 할 수 있다.Thus, in the method of manufacturing a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention, after disposing the reflective layer (S600), the sidewall region 20 of the semiconductor cell 10 is A part of the omnidirectional reflector structure composed of the passivation layer 700 and the reflective layer 800 may be included.

활성 영역에 활성층을 배치하는 단계(S200)는 상기한 수학식 2를 만족하여 발생되는 Micro-cavity 공진 현상이 일어날 수 있도록 상기 활성층(300)의 최대 폭을 설정하는 단계를 더 포함한다.The step of disposing the active layer in the active region (S200) further includes setting the maximum width of the active layer 300 so that the micro-cavity resonance phenomenon generated by satisfying Equation 2 can occur.

패시베이션층을 배치하는 단계(S500) 이전에, n-type 전극(500)을 제 1 반도체층(200) 표면 중 활성 영역(210) 간의 공간에 표면이 드러난 비활성 영역에 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to the step of disposing the passivation layer (S500), the step of disposing the n-type electrode 500 in the inactive region where the surface is exposed in the space between the active regions 210 on the surface of the first semiconductor layer 200 may be further included. can

패시베이션층을 배치하는 단계(S500)는 상기한 수학식 1을 만족하도록 반도체 셀(10)에서 발생되는 광의 최대 발광 파장과 패시베이션층(700)의 굴절율을 기반으로 패시베이션층(700)의 두께를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the step of disposing the passivation layer (S500), the thickness of the passivation layer 700 is set based on the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell 10 and the refractive index of the passivation layer 700 so as to satisfy Equation 1 above. It may further include steps to do.

상기 반사층을 배치하는 단계(S600)는 상기 입사되는 광을 상기 반도체 셀(10)의 내부 영역을 향하도록 반사키는 수직 반사층을 상기 패시베이션층(700)의 외측면을 둘러싸도록 배치하는 단계; 및 상기 수직 반사층과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 상기 수직 반사층과 일체로 형성하는 단계를 더 포함한다.The disposing of the reflective layer (S600) includes disposing a vertical reflective layer for reflecting the incident light toward an inner region of the semiconductor cell 10 to surround an outer surface of the passivation layer 700; and integrally forming an upper electrode layer electrically connected to the vertical reflection layer with the vertical reflection layer.

더하여, 반사층을 배치하는 단계(S600)는 반사층(800)이 전류 분산층(700)과 전기적으로 연결되면서 패시베이션층(700)의 외측면을 둘러싸도록 포토공정 마스크 패턴을 통해 증착되는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step of disposing the reflective layer (S600) further includes depositing the reflective layer 800 through a photoprocess mask pattern so as to surround the outer surface of the passivation layer 700 while being electrically connected to the current spreading layer 700. can do.

구체적으로, 상기 반사층을 배치하는 단계(S600)는 일반적으로 마스크를 이용하여 제 2 반도체층(400) 위에 형성된 전류 분산층(600) 상에 p-type 전극이 될 수 있는 금속을 증착하는 단계이나, 본 발명의 실시예에서는 포토공정 마스크의 패턴을 일부 변형하여 패시베이션층(700)의 외측면에도 p-type 전극이 될 수 있는 금속을 증착시킨다.Specifically, the step of disposing the reflective layer (S600) is generally a step of depositing a metal that can be a p-type electrode on the current spreading layer 600 formed on the second semiconductor layer 400 using a mask, , In the embodiment of the present invention, a metal that can be a p-type electrode is deposited on the outer surface of the passivation layer 700 by partially modifying the pattern of the photo process mask.

<< 실시예Example 1> 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조 1> Manufacture of micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure

S100단계: 기판 위에 적어도 하나의 활성 영역을 포함하는 n-GaN층을 형성한다.Step S100: An n-GaN layer including at least one active region is formed on the substrate.

S200단계: 상기 활성 영역에 활성층(Multi-Quatum Well, MQW층)을 배치하되, 상기 활성층을 구성하는 물질을 결정한 후 상기 활성층의 최대 폭이 수학식 2를 만족하도록 한다.Step S200: An active layer (Multi-Quatum Well, MQW layer) is disposed in the active region, and after determining a material constituting the active layer, the maximum width of the active layer satisfies Equation 2.

S300단계: 상기 MQW층의 상면에 n-GaN층 및 MQW층과 함께 반도체 셀을 이루도록 p-GaN층을 배치한다.Step S300: A p-GaN layer is disposed on the upper surface of the MQW layer to form a semiconductor cell together with the n-GaN layer and the MQW layer.

S400단계: 상기 p-GaN층의 상면에 ITO층을 배치한다.Step S400: An ITO layer is disposed on the upper surface of the p-GaN layer.

S500단계: 상기 반도체 셀의 외측면을 둘러싸도록 SiO2층을 증착하되, 상기 SiO2층의 두께가 상기 수학식 1을 만족하도록 한다. Step S500: A SiO 2 layer is deposited to surround the outer surface of the semiconductor cell, and the thickness of the SiO 2 layer satisfies Equation 1 above.

S600단계: 이후, p-type 전극이 될 수 있는 금속 물질인 Ag를 상기 ITO층과 전기적으로 연결되면서 상기 SiO2층의 외측면을 둘러싸도록 포토공정 마스크 패턴을 통해 증착하여 마이크로 발광소자를 제조하였다.Step S600: Thereafter, Ag, a metal material that can be a p-type electrode, was electrically connected to the ITO layer and deposited through a photo process mask pattern to surround the outer surface of the SiO 2 layer to manufacture a micro light emitting device. .

<< 실험예Experimental example 1> 마이크로 발광소자의 전산모사 시뮬레이션 평가 1> Computational simulation simulation evaluation of micro light emitting device

본 발명의 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 제조방법에 따라 제조된 마이크로 발광소자의 전기장 강도 특정을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1을 통해 제조된 마이크로 발광소자의 전기장 강도를 측정하고, 이를 도 6에 나타내었다.In order to confirm the electric field intensity of the micro light emitting device manufactured according to the manufacturing method of the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention, the electric field strength of the micro light emitting device manufactured in Example 1 was measured, and the shown in Figure 6.

도 6은 본 발명의 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자의 전산모사 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.6 is a view showing simulation simulation results of a micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to the present invention.

도 6(a)은 전산모사 시뮬레이션의 개념도이며, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 본 평가는 상기 실시예 1을 통해 제조된 마이크로 발광소자에서 방출되는 광을 3개의 모니터(1번, 2번, 3번)를 이용하여 3방향에서 전기장 강도를 측정하였다.6(a) is a conceptual diagram of computer simulation simulation, and as shown in FIG. No., No. 3) was used to measure the electric field strength in three directions.

도 6(b)은 1번 모니터 또는 2번 모니터에서 계산된 마이크로 발광소자에 포함된 활성층의 최대 폭과 발광소자에서 방출되는 광의 파장에 따른 전기장 강도의 분포도 나타낸 것이다.6(b) also shows the distribution of the electric field intensity according to the maximum width of the active layer included in the micro light emitting device calculated by the first monitor or the second monitor and the wavelength of light emitted from the light emitting device.

도 6(b)을 참조하면, 450 nm의 파장(청색광)을 기준으로, 활성층의 최대 폭에 따라 광의 세기가 변화하는 것을 볼 수 있으며, 이로써, 활성층의 최대 폭이 공진 조건을 만족하였을 때는 Micro-cavity 공진 현상에 의해 광의 세기가 강해지고, 공진 조건을 만족하지 못하면 Micro-cavity 공진 현상이 일어나지 못해 광의 세기가 약해지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6(b), based on a wavelength of 450 nm (blue light), it can be seen that the intensity of light changes according to the maximum width of the active layer. As a result, when the maximum width of the active layer satisfies the resonance condition, the micro The light intensity is increased by the -cavity resonance phenomenon, and if the resonance condition is not satisfied, the micro-cavity resonance phenomenon does not occur and the light intensity is weakened.

다시 말해, 도 6(b)의 결과를 통하여 최대 발광 파장이 결정되었을 때, 마이크로 발광소자에 포함된 활성층의 특정 폭에서만 발생되는 Micro-cavity 공진 현상을 확인할 수 있다.In other words, when the maximum emission wavelength is determined through the result of FIG. 6(b), it can be confirmed that the micro-cavity resonance phenomenon occurs only in a specific width of the active layer included in the micro light emitting device.

도 6(c)은 1번 모니터 또는 2번 모니터에서 계산된 전기장 강도 그래프이고, 도 6(d)은 3번 모니터에서 계산된 전기장 강도 그래프이다.FIG. 6(c) is a graph of electric field strength calculated by monitor 1 or monitor 2, and FIG. 6(d) is a graph of electric field strength calculated by monitor 3.

도 6(c) 및 도 6(d)을 참조하면, 활성층의 최대 폭이 Micro-cavity 공진 현상을 발생시키는 공진 조건을 만족하게 되면, 발광소자에서 방출되는 광이 증폭되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 6(c) and 6(d) , when the maximum width of the active layer satisfies the resonance condition for generating a micro-cavity resonance phenomenon, it can be seen that the light emitted from the light emitting device is amplified.

다시 말해, 도 6(c) 및 도 6(d)의 결과를 통해 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 방출되는 광이 향상된 전기장 강도를 가지도록 할 수 있다.In other words, through the results of FIGS. 6(c) and 6(d) , the micro light emitting device having the omnidirectional reflector structure can allow emitted light to have enhanced electric field strength.

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 Micro-cavity 효과에 의한 공진 현상으로 인하여 마이크로 발광소자의 자발광 재결합을 유도할 수 있는 효과가 있다.Thus, the micro light emitting device having the omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention has an effect of inducing self-luminous recombination of the micro light emitting device due to a resonance phenomenon caused by the micro-cavity effect.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 Micro-cavity 효과에 의해 광이 증폭되어 방출되기 때문에 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention has an effect of improving light extraction efficiency because light is amplified and emitted by the micro-cavity effect.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 일반적인 스마트폰, TV 등의 디스플레이에 활용할 시 인접 반도체 셀간의 색 간섭현상을 줄여 디스플레이의 색 순도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention has an effect of improving the color purity of the display by reducing color interference between adjacent semiconductor cells when used in displays such as general smartphones and TVs. there is.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자는 공정의 추가 없이 종래의 p-type 전극이 될 수 있는 금속을 증착하는 공정에서 별도의 포토공정 마스크 패턴을 이용하여 전방위 반사경 구조를 형성할 수 있다.In addition, the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure according to an embodiment of the present invention uses a separate photo process mask pattern in the process of depositing a metal that can be a conventional p-type electrode without adding a process to the omnidirectional reflector. structure can be formed.

이상 본 발명의 실시예에 따른 전방위 반사경 구조를 가지는 마이크로 발광소자 및 그 제조방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although the micro light emitting device having an omnidirectional reflector structure and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention have been described as specific embodiments, this is only an example, and the present invention is not limited thereto, and the basic ideas disclosed herein should be construed as having the widest scope that follows. A person skilled in the art may implement a pattern of a shape not indicated by combining or substituting the disclosed embodiments, but this also does not deviate from the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art can easily change or modify the disclosed embodiments based on this specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the present invention.

100: 기판
200: 제 1 반도체층
300: 활성층
400: 제 2 반도체층
500: n-type 전극
600: 전류 분산층
700: 패시베이션층
800: 반사층100: substrate
200: first semiconductor layer
300: active layer
400: second semiconductor layer
500: n-type electrode
600: current dissipation layer
700: passivation layer
800: reflective layer

Claims (12)

기판을 향하는 방향과 반대 방향으로 광을 방출하는 마이크로 발광 소자에 있어서,
기판;
상기 기판의 상면에 배치되고, 적어도 하나의 활성 영역을 포함하는 제 1 반도체층;
상기 활성 영역에 배치되는 활성층;
상기 활성층의 상면에 상기 제 1 반도체층 및 상기 활성층과 함께 반도체 셀을 이루도록 배치되는 제 2 반도체층;
상기 반도체 셀의 외측면을 둘러싸도록 배치되는 패시베이션층; 및
상기 패시베이션층을 둘러싸도록 배치되고, 상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 반사층을 포함하고,
상기 반사층은 상기 반사층에 의해 반사된 광이 상기 반사층에 입사되는 광과 보강 간섭을 일으키도록 설계되는 마이크로 발광소자.
In the micro light emitting device that emits light in a direction opposite to the direction toward the substrate,
Board;
a first semiconductor layer disposed on an upper surface of the substrate and including at least one active region;
an active layer disposed in the active region;
a second semiconductor layer disposed on the upper surface of the active layer to form a semiconductor cell together with the first semiconductor layer and the active layer;
a passivation layer disposed to surround an outer surface of the semiconductor cell; and
a reflective layer disposed to surround the passivation layer and reflecting light incident from an inner region of the semiconductor cell through the passivation layer toward the inner region of the semiconductor cell;
The reflective layer is designed such that light reflected by the reflective layer causes constructive interference with light incident on the reflective layer.
 제 1 항에 있어서,
상기 패시베이션층은,
산화물 또는 질화물을 포함하고,
상기 패시베이션층의 두께는 하기식을 만족하도록 상기 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장과 상기 패시베이션층의 굴절율을 기반으로 설정되는 마이크로 발광소자.
Figure 112020079494021-pat00028

여기서,
Figure 112020079494021-pat00029
는 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00030
은 패시베이션층의 굴절율.
According to claim 1,
The passivation layer,
contain oxides or nitrides;
The thickness of the passivation layer is set based on the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell and the refractive index of the passivation layer to satisfy the following formula.
Figure 112020079494021-pat00028

here,
Figure 112020079494021-pat00029
is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell,
Figure 112020079494021-pat00030
is the refractive index of the silver passivation layer.
 제 1 항에 있어서,
상기 반사층은,
상기 패시베이션층의 외측면을 둘러싸도록 배치되되, 상기 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 수직 반사층; 및
상기 수직 반사층과 일체로 형성되되, 상기 수직 반사층과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 포함하는 마이크로 발광소자.
According to claim 1,
The reflective layer,
a vertical reflection layer disposed to surround an outer surface of the passivation layer and to reflect the incident light toward an inner region of the semiconductor cell; and
A micro light emitting device comprising an upper electrode layer integrally formed with the vertical reflection layer and electrically connected to the vertical reflection layer.
 제 3 항에 있어서,
상기 반도체 셀의 측벽 영역은 상기 반도체 셀의 일부, 상기 패시베이션층 및 상기 반사층으로 구성된 전방위 반사경 구조를 포함하는 마이크로 발광소자.
According to claim 3,
The sidewall region of the semiconductor cell includes an omnidirectional reflector structure composed of a portion of the semiconductor cell, the passivation layer, and the reflective layer.
 제 4 항에 있어서,
상기 전방위 반사경 구조는,
상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층으로 입사되는 제 1 광 중 일부를 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키고,
상기 제 1 광 중 상기 패시베이션층을 경유하여 상기 반사층으로 입사되는 광을 상기 반사층에 의해 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키고,
상기 패시베이션층에 의해 반사된 제 2 광과, 상기 반사층에 의해 반사된 제 3 광 간에 보강간섭이 일어나도록 설계되는 마이크로 발광소자.
According to claim 4,
The omnidirectional reflector structure,
Reflecting some of the first light incident on the passivation layer from an inner region of the semiconductor cell toward the inner region of the semiconductor cell;
Among the first lights, the light passing through the passivation layer and incident on the reflective layer is reflected toward an inner region of the semiconductor cell by the reflective layer;
A micro light emitting device designed so that constructive interference occurs between the second light reflected by the passivation layer and the third light reflected by the reflective layer.
 제 5 항에 있어서,
상기 반도체 셀의 내부 영역에서는,
상기 전방위 반사경 구조에 의해 반사되는 반사광이 하기식으로 정의되는 공진 조건을 만족함에 따라 공진되는 Micro-cavity 공진 현상이 발생하는 마이크로 발광소자.
Figure 112020079494021-pat00031

여기서,
Figure 112020079494021-pat00032
는 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00033
은 활성층의 최대 폭,
Figure 112020079494021-pat00034
은 전방위 반사경 구조로 입사되는 광과 반사광 간의 위상 차이,
Figure 112020079494021-pat00035
은 정수임.
According to claim 5,
In the inner region of the semiconductor cell,
Micro-cavity resonance occurs when the reflected light reflected by the omnidirectional reflector structure satisfies the resonance condition defined by the following formula.
Figure 112020079494021-pat00031

here,
Figure 112020079494021-pat00032
is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell,
Figure 112020079494021-pat00033
is the maximum width of the active layer,
Figure 112020079494021-pat00034
is the phase difference between the light incident on the omnidirectional reflector structure and the reflected light,
Figure 112020079494021-pat00035
is an integer.
 제 6 항에 있어서,
상기 Micro-cavity 공진 현상에 의해 증폭된 광은 상기 반도체 셀의 상측 방향으로 방출되고,
상기 활성층의 최대 폭은 상기 공진 조건을 만족하여 발생되는 상기 Micro-cavity 공진 현상이 일어날 수 있도록 설정되는 마이크로 발광소자.
According to claim 6,
The light amplified by the micro-cavity resonance is emitted upward from the semiconductor cell,
The maximum width of the active layer is set so that the micro-cavity resonance phenomenon generated by satisfying the resonance condition may occur.
 기판을 향하는 방향과 반대 방향으로 광을 방출하는 마이크로 발광소자를 제조하는 방법에 있어서,
기판의 상면에 적어도 하나의 활성 영역을 포함하는 제 1 반도체층을 형성하는 단계;
상기 활성 영역에 활성층을 배치하는 단계;
상기 활성층의 상면에 상기 제 1 반도체층 및 상기 활성층과 함께 반도체 셀을 이루도록 제 2 반도체층을 배치하는 단계;
상기 반도체 셀의 외측면을 둘러싸도록 패시베이션층을 배치하는 단계; 및
상기 반도체 셀의 내부 영역으로부터 상기 패시베이션층을 경유하여 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사시키는 반사층을 상기 반도체 셀을 둘러싸도록 배치하는 단계를 포함하고,
상기 반사층은 상기 반사층에 의해 반사된 광이 상기 반사층에 입사되는 광과 보강 간섭을 일으키도록 설계되는 마이크로 발광소자 제조방법.
A method for manufacturing a micro light emitting device that emits light in a direction opposite to a direction toward a substrate,
forming a first semiconductor layer including at least one active region on an upper surface of a substrate;
disposing an active layer in the active region;
disposing a second semiconductor layer on an upper surface of the active layer to form a semiconductor cell together with the first semiconductor layer and the active layer;
disposing a passivation layer to surround an outer surface of the semiconductor cell; and
disposing a reflective layer surrounding the semiconductor cell to reflect light incident from an inner region of the semiconductor cell through the passivation layer toward the inner region of the semiconductor cell;
The reflective layer is designed such that light reflected by the reflective layer causes constructive interference with light incident on the reflective layer.
 제 8 항에 있어서,
상기 반사층을 배치하는 단계 이후에,
상기 반도체 셀의 측벽 영역은 상기 반도체 셀의 일부, 상기 패시베이션층 및 상기 반사층으로 구성된 전방위 반사경 구조를 포함하는 마이크로 발광소자 제조방법.
According to claim 8,
After disposing the reflective layer,
The method of claim 1 , wherein the sidewall region of the semiconductor cell includes an omnidirectional reflector structure composed of a portion of the semiconductor cell, the passivation layer, and the reflective layer.
 제 8 항에 있어서,
상기 활성 영역에 활성층을 배치하는 단계는,
하기식을 만족하여 발생되는 Micro-cavity 공진 현상이 일어날 수 있도록 상기 활성층의 최대 폭을 설정하는 단계를 포함하는 마이크로 발광소자 제조방법.
Figure 112020079494021-pat00036

여기서,
Figure 112020079494021-pat00037
는 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00038
은 활성층의 최대 폭,
Figure 112020079494021-pat00039
은 전방위 반사경 구조로 입사되는 광과 반사광 간의 위상 차이,
Figure 112020079494021-pat00040
은 정수임.
According to claim 8,
Disposing an active layer in the active region,
A method of manufacturing a micro light emitting device comprising the step of setting a maximum width of the active layer so that a micro-cavity resonance phenomenon occurs by satisfying the following formula.
Figure 112020079494021-pat00036

here,
Figure 112020079494021-pat00037
is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell,
Figure 112020079494021-pat00038
is the maximum width of the active layer,
Figure 112020079494021-pat00039
is the phase difference between the light incident on the omnidirectional reflector structure and the reflected light,
Figure 112020079494021-pat00040
is an integer.
 제 8 항에 있어서,
상기 패시베이션층을 배치하는 단계는,
하기식을 만족하도록 상기 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장과 상기 패시베이션층의 굴절율을 기반으로 상기 패시베이션층의 두께를 설정하는 단계를 포함하는 마이크로 발광소자 제조방법.
Figure 112020079494021-pat00041

여기서,
Figure 112020079494021-pat00042
는 반도체 셀에서 발생되는 광의 최대 발광 파장,
Figure 112020079494021-pat00043
은 패시베이션층의 굴절율.
According to claim 8,
The step of disposing the passivation layer,
and setting a thickness of the passivation layer based on a maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell and a refractive index of the passivation layer to satisfy the following equation.
Figure 112020079494021-pat00041

here,
Figure 112020079494021-pat00042
is the maximum emission wavelength of light generated from the semiconductor cell,
Figure 112020079494021-pat00043
is the refractive index of the silver passivation layer.
 제 8 항에 있어서,
상기 반사층을 배치하는 단계는,
상기 입사되는 광을 상기 반도체 셀의 내부 영역을 향하도록 반사키는 수직 반사층을 상기 패시베이션층의 외측면을 둘러싸도록 배치하는 단계; 및
상기 수직 반사층과 전기적으로 연결되는 상부 전극층을 상기 수직 반사층과 일체로 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 발광소자 제조방법.
According to claim 8,
The step of disposing the reflective layer,
disposing a vertical reflection layer for reflecting the incident light toward an inner region of the semiconductor cell to surround an outer surface of the passivation layer; and
A method of manufacturing a micro light emitting device comprising the step of integrally forming an upper electrode layer electrically connected to the vertical reflection layer and the vertical reflection layer.
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