KR20100021243A - 발광 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판과, 상기 기판 상에 형성되어 발광 영역을 갖는 반도체층 및 상기 반도체층의 외부 표면에 형성되는 복수의 언더컷 편향홈을 포함하고, 상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층의 외부 표면에 형성된 입구의 단면적이 상기 기판에 접하는 영역의 단면적에 비해 좁은 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명은 반도체층의 외부 표면에 편향홈을 다수로 형성한 후 각각의 편향홈 내측 영역을 습식 식각하여 깊이 방향으로 폭이 넓어지는 언더컷 편향홈을 다수로 형성한다. 이러한 언더컷 편향홈들이 반도체층에서 생성된 광 중에서 내부 전반사로 인해 수평 방향으로 진행되는 광을 주기적으로 혹은 비주기적으로 편향 제어함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.

반도체, 편향홈, 습식식각, 선택적 성장, 마스크 패턴, 발광 소자

Description

발광 소자 및 이의 제조 방법{LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 추출 효율을 보다 향상시킬 수 있는 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 MOCVD 법을 이용하여 반도체 발광 소자 구조를 제작할 경우, 먼저 기판 상에 버퍼층, n형층, 활성층, p형층을 순차로 성장시킨 웨이퍼를 만든다. 이어, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 실시하여 발광 소자의 크기와 형태를 만든 다음 메사형의 건식 식각을 실시한다. 이후, 금속 증착, 패터닝 공정을 실시하여 p형층 상에 전류 확산층을 형성한 다음 금속 증착, 패터닝 및 어닐링 공정을 실시하여 n형 전극 패드 및 p형 전극 패드를 형성하여 제작한다.

한편, 일반적인 발광 소자의 내부 구조를 살펴보면, 기판과 소자 표면 사이에 도파로(waveguide)와 같은 구조가 형성되기 때문에 활성층에서 생성된 광이 소자 표면, 혹은 기판 경계면, 혹은 기판 뒷면 경계면에서 내부 전반사되어 상당한 광이 외부로 방출되지 못하고 내부에서 소실됨으로써 광 추출 효율이 낮게 나타내게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 제시된 방법은 p형층 혹은 n형층 표 면에 표면 거칠기를 주는 방법이나 마이크로 단위의 홀(hole)을 건식 식각하는 방법, 혹은 나노 임프린팅(nano-imprinting)방법으로 홀을 구현하거나, 혹은 나노 단위의 광격자를 사용하는 방법, 사파이어 기판을 제거하고 박막 GaN(thin GaN)을 만드는 방법, 혹은 칩 쉐이핑(shaping) 등과 같은 많은 방법 등이 제시되어 왔다.

그러나 상기한 종래의 방법은 에피 성장 후 웨이퍼 공정 시에 이루어지며, 표면 거칠기를 주는 방법은 식각 공정 제어가 까다로워서 소자의 재현성 및 신뢰성에 문제가 있다. 또한 식각면 기울기의 조절이 거의 불가능한 상태이어서 광을 편향시키기에는 문제가 많다. 한편 광격자를 도입할 경우에는 이 빔(e-beam) 리소그래피를 하거나 레이저 홀로그램 리소그래피 공정이 도입이 되는데 이에 따른 복잡한 공정 제어 및 생산성 저하의 문제가 있다. 또한, 마이크로 단위의 홀을 건식 식각하는 방법은 광 추출 효율은 향상시켰으나, 홀 형성에 따른 전류 인가 면적의 저하로 광 출력이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 반도체층의 외부 표면에 편향홈을 다수로 형성한 후 각각의 편향홈 내측 영역에 다시 언더컷(under-cut) 편향홈을 형성함으로써, 언더컷 편향홈이 내부 전반사 효과를 줄여줌으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있도록 한 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 형성되어 발광 영역을 갖는 반도체층; 및 상기 반도체층의 외부 표면에 형성되는 복수의 언더컷 편향홈; 을 포함하고, 상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층의 외부 표면에 형성된 입구의 단면적이 상기 기판에 접하는 영역의 단면적에 비해 좁다.

상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층의 외부 표면에서 상기 기판을 향하는 깊이 방향으로 갈수록 폭이 점차 넓어지는 것이 바람직하다.

상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층과 상기 기판이 접하는 면과 이루는 내측 경사각이 30 내지 70도로 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 발광 소자는 상기 언더컷 편향홈이 위치된 영역에서 상기 기판에 형성되고, 상기 기판의 깊이 방향으로 갈수록 폭이 점차 좁아지는 하부 편향홈을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 언더컷 편향홈은 다각형의 입구를 갖는 것이 바람직하다.

상기 언더컷 편향홈은 벌집 구조의 주기적 배열을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 발광 소자의 제조 방법은, 기판을 마련하는 단계; 상기 기판 상에 복수의 편향홈을 갖는 반도체층을 형성하는 단계; 및 상기 복수의 편향홈의 내측 영역을 습식 식각하여 깊이 방향으로 폭이 점차 넓어지는 언더컷 편향홈을 형성하는 단계; 를 포함한다.

상기 반도체층의 형성 단계 이전에, 상기 기판 상에 분리된 섬 형태의 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 마스크 패턴 상에 복수의 편향홈을 형성하고, 상기 복수의 편향홈은 깊이 방향으로 폭이 점차 좁아지게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 마스크 패턴은 SiOx, SiNx, W, Pt로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 반도체층은 n형층, 활성층 및 p형층을 포함하고, 선택적 MOCVD 법으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 언더컷 편향홈의 형성 단계는, 수산화칼륨, 황산, 인산 및 알루에치(4H₈PO₄+4CH₈COOH+HNO₈+H₂O) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 식각 용액을 이용하여 실시하는 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 반도체층의 외부 표면에 편향홈을 다수로 형성한 후 각각의 편향홈 내측 영역을 습식 식각하여 깊이 방향으로 폭이 넓어지는 언더컷 편향홈을 다수로 형성한다. 이러한 언더컷 편향홈들이 반도체층에서 생성된 광 중에서 내부 전반 사로 인해 수평 방향으로 진행되는 광을 주기적으로 혹은 비주기적으로 편향 제어함으로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A' 선에 따라 절취한 발광 소자의 단면도이며, 도 1c는 본 발명의 변형예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 발광 소자는 기판(100)과, 기판(100) 상에 형성된 반도체층(130,140,150) 및 상기 반도체층(130,140,150)에 전류를 인가하기 위한 전극 패드(171,172)를 포함한다. 또한 상기 발광 소자는 기판(100)과 반도체층(130,140,150) 사이에 형성된 버퍼층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이러한 발광 소자는 전극 패드(171,172)를 통해 외부 전류를 인가하면 반도체층(130,140,150)의 활성층(140)이 발광 영역으로 기능한다.

기판(100)은 사파이어 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, 아연 산화물(ZnO) 기판, 갈륨 비소화물(GaAs) 기판 및 갈륨 인화물(gallium phophide;GaP) 기판 중의 어느 하나를 사용할 수 있으며, 특히 사파이어 기판을 사용하는 것이 바람직하다.

반도체층(130,140,150)은 n형층(130), 활성층(140) 및 p형층(150)을 포함하며, Si 막, GaN 막, AlN 막, InGaN 막, AlGaN 막, AlInGaN 막 및 이들을 포함하는 반도체 박막 중 적어도 하나로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 n형층(130)은 다수 캐리어가 전자인 층으로서, n형 반도체층과 n형 클래드층으로 구성될 수 있다. 이러한 n형 반도체층과 n형 클래드층은 전술한 반도체 박막에 n형 불순물 예를 들어, Si, Ge, Se, Te, C 등을 주입하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 p형층(150)은 다수 캐리어가 정공인 층으로서, p형 반도체층과 p형 클래드층으로 구성될 수 있다. 이러한 p형 반도체층과 p형 클래드층은 전술한 반도체 박막에 p형 불순물 예를 들어, Mg, Zn, Be, Ca, Sr, Ba 등을 주입하여 형성할 수 있다. 그리고, 활성층(140)은 n형층(130)에서 제공된 전자와 p형층(150)에서 제공된 정공이 재결합되면서 소정 파장의 광을 출력하는 층으로서, 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)을 교대로 적층하여 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(multiple quantum well) 구조를 갖는 다층의 반도체 박막으로 형성할 수 있다. 이러한 활성층(140)을 이루는 반도체 재료에 따라 출력되는 광의 파장이 변화되므로, 목표로 하는 출력 파장에 따라 적절한 반도체 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

한편, 반도체층(130,140,150)에는 외부 표면 예를 들어, 상면에 형성된 입구의 단면적이 기판(100)에 접하는 영역의 단면적에 비해 좁은 언더컷 편향홈(230)이 복수로 형성된다. 이때, 언더컷 편향홈(230)은 그 입구가 원형 또는 다각형의 형태로 형성되어, 상기 반도체층(130,140,150)의 상면에서 상기 기판(100)을 향하는 방향 즉, 깊이 방향으로 갈수록 폭이 점차 넓어지는 구조 예를 들어, 피라미드 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 언더컷 편향홈(230)의 내측면은 기판(100)과 소정의 경사각(θ1)을 갖는데, 이러한 경사각(θ1)이 반도체층(130,140,150)의 내부 전반사 효과를 제거해 줌으로써 반도체층(130,140,150)의 내부에서 생성된 광이 반도체층(130,140,150)의 외부 표면으로 추출되는 효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 언더컷 편향홈(230)은 기판(100)을 기준으로 대략 30 내지 70도의 경사각(θ1)을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 도 1c를 참조하면, 언더컷 편향홈들(230)의 형성시에는 하부에 있는 기판(100) 자체도 일부 식각되어 언더컷 편향홈들(230)의 하부에는 깊이 방향으로 갈수록 폭이 점차 좁아지는 형성 즉, 역피라미드 형상의 하부 편향홈(231)이 형성될 수도 있다.

전극 패드(171,172)는 n형층(130)에 접하는 n형 전극 패드(171) 및 p형층(150)에 접하는 p형 전극 패드(172)를 포함하며, Pb, Sn, Au, Ge, Cu, Bi, Cd, Zn, Ag, Ni, Ti 및 이들을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나의 금속으로 이루어진 단일막 또는 다층막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 전극 패드(171,172) 중 p형 전극 패드(172)은 먼저 p형층(150) 상에 전류 확산층(160)을 형성한 다음 그 위에 형성할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다. 후술할 내용 중 전술한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 패턴이 형성된 기판의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 우선 준비된 기판(100) 상에 소정 두께로 마스크 박막을 형성한다. 이때, 마스크 박막은 SiOx, SiNx, W, Pt 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 물질을 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 증착시켜 형성할 수 있으며, 대략 3000Å 이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이어, 상기 마스크 박막을 패터닝하여 복수의 섬 형태로 분리된 마스크 패턴(210)을 형성한다. 이때, 마스크 패턴(210)이 일정한 주기적 배열을 갖도록 형성하는 것이 바람직한데, 본 실시예에서는 육각 형태의 단면을 갖는 미세 패턴들(211)이 육각형의 중심점 및 꼭지점에 위치되어 전체적으로 벌집 구조를 이루도록 배열된다. 물론, 각각의 미세 패턴들(211)은 원형이 아닌 삼각형, 다각형 등 다양한 형상의 수평 단면을 갖도록 형성될 수 있으며, 육각형이 아닌 원형, 삼각형, 오각형 등 다양한 형상의 배열 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 각각의 미세 패턴들(211)은 무작위적으로 배열될 수도 있다. 한편, 상기의 마스크 패턴(210)의 상부에는 결정 씨드(seed)가 존재하지 않으므로, 기판(100)이 노출되는 영역 즉, 미세 패턴들(211)의 사이 영역에만 후속층이 성장될 수 있다. 즉, 상기의 마스크 패턴(210)은 기판(100)을 노출시키는 미세 패턴들(211)의 사이 영역에만 후속층이 성장되도록 규제하는 역할을 하게 된다. 따라서, 전술한 마스크 패턴(210)의 미세 패턴들(211)은 적어도 편향홈이 형성될 영역(A1)을 차폐시키고, 전극 패드가 형성될 영역(A2,A3)을 개방하도록 형성하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 변형예에 따른 마스크 패턴이 형성된 기판의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 우선 준비된 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성하여 하부 박막층을 형성한다. 상기 버퍼층(110)은 기판(100)과 이후 형성할 후속층 즉, n형층 사이의 격자 부정합에 따른 스트레스(stress)를 완화시켜 주어 n형층의 원활한 성장을 도와준다. 이러한 버퍼층(110)은 고온 및 저온에서 형성할 수 있는데, 저온 버퍼층은 대략 500 내지 600도의 온도 범위에서 형성하고, 고온 버퍼층은 대략 500 내지 1100도의 온도 범위에서 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 버퍼층(110)은 필요에 따라 생략할 수 있다. 한편, 버퍼층(110)을 형성한 후에는 발광 파장에 따른 DBR(Distributed Bragg Reflector) 성장 단계를 도입하여 DBR 층(112)을 더 형성할 수 있는데, 이때는 버퍼층(110) 상에 도핑되지 않은 GaN 층(111)을 형성한 다음 상기 GaN 층(111) 상에 DBR 층(112)을 형성하는 것이 바람직하다. 이후, 상기 DBR 층(112)을 포함하는 전체 구조 상에 마스크 박막을 형성한 다음 이를 패터닝하여 복수의 섬 형태로 분리된 마스크 패턴(210)을 형성한다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 단면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 마스크 패턴(110)을 포함한 전체 구조 상에 n형층(130), 활성층(140) 및 p형층(150)을 순차로 적층하여 반도체층을 형성한다. 본 실시예에서는 질화물 박막에 전술한 n형 불순물을 주입하여 n형층(130)을 형성한다. 또한, 장벽층과 우물층을 교대로 증착하여 In_{1 - x}Ga_{1 - y}Al_{1 - z}N/In_{1 - x}Ga_{1 - y}Al_{1 - z}N 구조의 다중 양자 우물을 형성하되 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1 을 조절하여 활성층(140)을 형성하고, 그 위에 다시 질화물 박막을 증착한 후 전술한 p형 불순물을 주입하여 p형층(150)을 형성한다. 여기서, 상부 박막층(130,140,150)은 MOCVD 법을 이용하여 선택적 에피 성장(Selective EPI Growing, SEG)시키는 것이 바람직하다. 선택적 MOCVD 공정시에는 수평 성장율보다 수직 성장율이 우세하기 때문에 결정 씨드(seed)가 없는 마스크 패턴(210)의 상부에는 상부로 갈수록 폭이 점차 폭이 좁아지는 형상 즉, 역피라미드 형상의 편향홈(220)이 형성된다. 따라서, 최종 성장된 반도체층(130,,140,150)의 상면에는 마스크 패턴(210)의 위치에 대응하여 깊이 방향으로 폭이 점차 좁아지는 형상 즉, 역피라미드 형상의 편향홈(220)이 다수로 형성된다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 사시도이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 단면도이며, 도 5c는 본 발명의 변형예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 단면도이다.

도 5a를 참조하면, 상기 반도체층(130,140,150)을 포함한 전체 구조 상에 전류 확산층(160)을 형성한 다음 이를 부분적으로 제거하는 패터닝 공정을 실시한다. 이때, 상기 전류 확산층(160)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide, IZO) 등과 같은 투광성 도전막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기의 패터닝 공정에서는 n형층(150) 및 활성층(140)의 일부 영역을 메사(mesa) 식각하여 n형 전극 패드(171)가 형성될 n형층(130)의 일부 영역을 노출시킨다. 이후, 습식 식각을 실시하여 편향홈(220)을 통해 노출된 마스크 패 턴(210)을 제거하고 편향홈(220)의 내측에 깊이 방향으로 폭이 점차 넓어지는 형상 즉, 피라미드 형상의 언더컷 편향홈(230)을 형성한다. 이때, 식각액은 수산화칼륨(KOH), 황산(H₂SO₄), 인산(H₃PO₄) 및 알루에치(4H₈PO₄+4CH₈COOH+ HNO₈+H₂O) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하고, 마스크 패턴(210)의 제거 및 언더컷 편향홈(230)의 형성은 동일한 식각액을 이용하여 동시에 실시하거나 또는 이종의 식각액을 이용하여 순차로 실시할 수 있다. 상기의 습식 식각시에는 반도체층(130,140,150)과 사파이어 기판(100)의 식각 선택비가 서로 다르게 나타나고, 반도체층(130,140,150)의 갈륨 면인 (0001) 면과 나이트라이드 면인 (000-1) 면의 식각 선택비가 서로 다르게 나타난다. 이로 인해, 반도체층(130,140,150)의 나이트라이드 면인 (000-1) 면의 식각이 상대적으로 빨리 이루어져서 최초 편향홈(220)의 내측면이 갖는 경사과 반대의 경사를 이루는 언더컷 편향홈(230)이 형성된다. 즉, 도 5b와 같이, 수산화칼륨 용액을 이용하여 습식 식각한 반도체층(130,140,150)의 상면에는 최초 편향홈(220)의 위치에 대응하여 깊이 방향으로 폭이 점차 넓어지는 형상 즉, 피라미드 형상의 언더컷 편향홈(230)이 형성된다. 반면, 도 5c와 같이, 황산과 인산의 혼합 용액을 이용하여 습식 식각한 반도체층(130,140,150)의 상면에는 최초 편향홈(220)의 위치에 대응하여 깊이 방향으로 폭이 점차 넓어지는 형상 즉, 피라미드 형상의 언더컷 편향홈(230)이 형성됨과 동시에 최초 편향홈(220)을 통해 노출된 사파이어 기판(100)의 일부 영역도 함께 습식 식각되어 언더컷 편향홈(230)의 하부에는 깊이 방향으로 연장된 하부 편향홈(231)이 형성된다. 이때, 기 판(100)을 기준으로 언더컷 편향홈들(230)의 내측면이 이루는 경사각(θ1)과 하부 편향홈들(231)의 내측면이 이루는 경사각(θ2)은 수산화칼륨의 농도, 또는 황산과 인산의 혼합비, 또는 습식 식각시의 온도 또는 습식 식각시의 시간을 조절하여 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극 패드가 형성된 기판의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 노출된 n형층(150)의 일부 영역 및 전류 확산층(160)의 일부 영역에 금속 증착, 패터닝 및 어닐링(annealing) 공정을 실시하여 n형층(130)의 일부 영역에 접하도록 n형 전극 패드(171)를 형성하고 전류 확산층(160)의 일부 영역에 접하도록 p형 전극 패드(172)를 형성한다. 이때, 상기 전극 패드들(171,172)은 Pb, Sn, Au, Ge, Cu, Bi, Cd, Zn, Ag, Ni, Ti 및 이들을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나의 금속으로 이루어진 단일막 또는 다층막으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 광 추출 효율을 설명하기 위한 개념도이다.

도 7을 참조하면, 활성층(140)에서 생성된 광은 n형층(130) 또는 p형층(150)을 경유하여 외부로 추출된다. 일반적인 경우, 회피 콘 앵글(escape cone angle) 밖에 있는 부분으로 진행된 일부 광은 n형층(130) 또는 p형층(150)의 경계면에서 내부 전반사되어 내부 공간에 갇혀 소실됨으로써 광 추출 효율이 저하된다. 그러나, 본 실시예에 따른 발광 소자는 반도체층(130,140,150)의 상면에 깊이 방향으로 폭이 점차 넓어져서 피라미드 형상을 갖는 언더컷 편향홈(230)이 다수로 형성되어 있으므로, 활성층(140)에서 생성된 광은 언더컷 편향홈들(230)의 내측면 경사각(θ1)에 의하여 상부와 하부, 그리고 측면으로 산란되어 육각형의 언더컷 편향홈들(230) 중심으로 모여 이곳을 중심으로 많은 광이 추출된다. 이때, 시뮬레이션 결과는 언더컷 편향홈들(230)의 내측 경사각(θ1)이 기판(100)을 기준으로 대략 30 내지 70도 범위의 경사각을 가질 때 광 추출 효율이 가장 우수함을 관찰할 수 있었고, 상기의 범위를 벗어난 경사각에서는 점차로 광 추출 효율이 저하됨을 관찰할 수 있었다.

한편, 전술한 실시예에서는 전류 확산층(160)을 형성한 후 편향홈(220)의 내측 영역을 식각하여 언더컷 편향홈(230)을 형성하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 전류 확산층(160)을 형성하기 전에 편향홈(220)의 내측 영역을 식각하여 언더컷 편향홈(230)을 형성할 수 있음은 물론이다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 사시도.

도 1b는 도 1a의 A-A' 선에 따라 절취한 발광 소자의 단면도.

도 1c는 본 발명의 변형예에 따른 발광 소자를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 패턴이 형성된 기판의 사시도.

도 3은 본 발명의 변형예에 따른 마스크 패턴이 형성된 기판의 사시도.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 사시도.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 단면도.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 사시도.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 단면도.

도 5c는 본 발명의 변형예에 따른 편향홈이 형성된 반도체층의 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전극 패드가 형성된 기판의 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자의 광 추출 효율을 설명하기 위한 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 기판 110 : 버퍼층

130 : n형층 140 : 활성층

140 : 활성층 150 : p형층

171 : n형 전극 패드 172 : p형 전극 패드

220 : 편향홈 230 : 언더컷 편향홈

Claims (12)

1. 기판;

   상기 기판 상에 형성되어 발광 영역을 갖는 반도체층; 및

   상기 반도체층의 외부 표면에 형성되는 복수의 언더컷 편향홈; 을 포함하고,

   상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층의 외부 표면에 형성된 입구의 단면적이 상기 기판에 접하는 영역의 단면적에 비해 좁은 발광 소자.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층의 외부 표면에서 상기 기판을 향하는 깊이 방향으로 갈수록 폭이 점차 넓어지는 발광 소자.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 언더컷 편향홈은 상기 반도체층과 상기 기판이 접하는 면과 이루는 내측 경사각이 30 내지 70도로 형성되는 발광 소자.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 언더컷 편향홈이 위치된 영역에서 상기 기판에 형성되고, 상기 기판의 깊이 방향으로 갈수록 폭이 점차 좁아지는 하부 편향홈을 더 포함하는 발광 소자.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 언더컷 편향홈은 다각형의 입구를 갖는 발광 소자.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 언더컷 편향홈은 벌집 구조의 주기적 배열을 갖는 발광 소자.
7. 기판을 마련하는 단계;

   상기 기판 상에 복수의 편향홈을 갖는 반도체층을 형성하는 단계; 및

   상기 복수의 편향홈의 내측 영역을 습식 식각하여 깊이 방향으로 폭이 점차 넓어지는 언더컷 편향홈을 형성하는 단계; 를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 반도체층의 형성 단계 이전에,

   상기 기판 상에 분리된 섬 형태의 마스크 패턴을 형성하는 단계; 를 포함하는 발광 소자의 제조 방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 마스크 패턴 상에 복수의 편향홈을 형성하고, 상기 복수의 편향홈은 깊이 방향으로 폭이 점차 좁아지게 형성하는 발광 소자의 제조 방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 마스크 패턴은 SiOx, SiNx, W, Pt로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나로 형성하는 발광 소자의 제조 방법.
11. 청구항 7에 있어서,

    상기 반도체층은 n형층, 활성층 및 p형층을 포함하고, 선택적 MOCVD 법으로 형성하는 발광 소자의 제조 방법.
12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 언더컷 편향홈의 형성 단계는,

    수산화칼륨, 황산, 인산 및 알루에치(4H₈PO₄+4CH₈COOH+HNO₈+H₂O) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 식각 용액을 이용하여 실시하는 발광 소자의 제조 방법.

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