KR20120133834A - 발광소자 및 발광소자 제조방법 - Google Patents

발광소자 및 발광소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층과, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 형성되는 활성층을 포함한 발광 구조물; 및 제2 반도체층 상에 형성된 제1 광 추출 구조;를 포함하며, 제1 광 추출 구조는 복수의 요철부를 포함하고, 요철부의 측 단면은, 양 측변의 기울기가 서로 상이한 비등성 삼각형을 형성한다.

Description

발광소자 및 발광소자 제조방법{Light emitting device and Manufacturing method for light emitting device}
실시예는 발광소자 및 발광소자 제조방법에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 점차 LED의 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광휘도를 증가시키는 것이 중요하다.
실시예는 내부 양자효율 및 광 추출효율이 향상된 발광소자를 제공하는 데 있다.
실시예에 따른 발광소자는, 제1 반도체층과, 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 형성되는 활성층을 포함한 발광 구조물; 및 제2 반도체층 상에 형성된 제1 광 추출 구조;를 포함하며, 제1 광 추출 구조는 복수의 요철부를 포함하고, 요철부의 측 단면은, 양 측변의 기울기가 서로 상이한 비등성 삼각형을 형성한다.
실시예에 따른 발광소자는, 서로 상이한 측변 기울기를 갖는 광 추출 구조가 형성됨으로써, 발광소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 광 추출 구조가 조밀하게 형성됨으로써, 발광소자의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 반도체층 성장 과정에서 광 추출 구조의 형성이 함께 이루어지므로, 광 추출 구조의 형성을 위한 식각 공정이 생략될 수 있어서 제조 단가 및 제조 시간이 절감될 수 있고, 식각 공정에 의한 발광소자의 대미지 및 손상이 방지될 수 있다.
또한, 발광소자의 발광 구조물이 비극성 또는 반극성 성장면을 갖도록 형성됨으로써, 발광소자의 양자 효율 및 결정결함이 개선될 수 있다.
또한, 발광 구조물의 측면이 극성을 갖게 형성되어 습식 식각 공정을 통해서 발광소자의 측면에 광 추출 구조를 용이하게 형성할 수 있어서 발광소자 및 발광소자 제조 공정의 경제성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d 는 기판, 및 질화물 반도체층의 결정 구조를 설명하기 위한 참조도면으로서 육방결정구조의 각 면을 도시한 도면,
도 2a 및 도 2b 는 제2 성장면을 갖는 성장 기판 상에 제1 성장면을 갖는 반도체층을 성장할 때 성장 형태를 나타낸 도면,
도 3a 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도,
도 3b 는 도 3a 의 A 영역을 나타낸 부분 확대도,
도 3c 는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 형성하는 요철부를 나타낸 개념도,
도 3d 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도,
도 4 는 종래기술에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 나타낸 도,
도 5 는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 나타낸 도,
도 6a 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도,
도 6b 는 도 6a 의 B 영역을 나타낸 부분 확대도,
도 6c 는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 형성하는 요철부를 나타낸 개념도,
도 6d 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도,
도 6e 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도,
도 7 은 성장 기판상에 질화물 반도체층이 성장되어 발광 구조물이 형성된 단계를 나타낸 도,
도 8 은 발광 구조물 상에 제1 광 추출 구조가 형성된 단계를 나타낸 도,
도 9a 는 발광 구조물의 일부를 제거하여 전극을 형성한 단계를 나타낸 도,
도 9b 는 발광 구조물을 식각하여 제2 광 추출 구조를 형성한 단계를 나타낸 도,
도 10 은 성장 기판상에 질화물 반도체층이 성장되어 발광 구조물이 형성된 단계를 나타낸 도,
도 11 은 발광 구조물 상에 제1 광 추출 구조가 형성된 단계를 나타낸 도,
도 12 는 발광 구조물 상에 지지 기판을 본딩하고 성장 기판을 제거하는 단계를 나타낸 도,
도 13a 는 발광 구조물 상에 제2 전극층을 형성한 단계를 나타낸 도,
도 13b 는 발광 구조물 상에 제2 광 추출 구조를 형성한 단계를 나타낸 도,
도 13c 는 발광 구조물 상에 제3 광 추출 구조를 형성한 단계를 나타낸 도,
도 14a 는 실시예에 따른 발광소자를 포함한 발광소자 패키지의 사시도,
도 14b 는 도 14a 에 나타난 발광소자 패키지의 단면도,
도 15a 는 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 조명 시스템을 도시한 사시도,
도 15b 는 도 15a의 조명 시스템의 C-C' 단면을 도시한 단면도,
도 16 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도, 그리고
도 17 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
실시예에 대한 설명에서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴이나 타 구조물의 "위(on)"에, "아래(under)"에, 상측(upper)에, 또는 하측(lower)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)", "아래(under)", 상측(upper), 및 하측(lower)은 "직접(directly)" 또는 "다른 층, 또는 구조물을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 각 층, 또는 구조물들간의 위치관계에 대한 설명은 본 명세서, 또는 본 명세서에 첨부되는 도면을 참조하도록 한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광소자에 대해 설명하도록 한다.
도 1a 내지 1d 는 성장 기판, 및 질화물 반도체층의 결정 구조를 설명하기 위한 참조도면으로서, 육방결정구조의 C-면{0001}, A-면{11-20}, R-면{1-102}, M-면{1-100}을 도시한다.
질화물 반도체층 및 그의 합금들은 육방정계 결정구조(특히, hexagonal wurzite structure)에서 가장 안정적이다. 이러한 결정구조는 도 1a 내지 도 1d에서 도시하는 바와 같이, 서로에 대하여 120도 회전 대칭을 가지고, 수직방향인 C-축[0001]에 대하여 모두 수직인 세 개의 기본 축[a1, a2, a3]들로 표시된다.
결정방향지수는 [0000], 한 결정방향지수와 등가인 결정방향지수의 Family지수는 <0000>로 표시하고, 면방향지수는 (0000), 한 면방향지수와 등가인 면방향지수의 Family지수는 {0000}로 표시한다.
따라서, 위에서 설명한 A-면{11-20}은 (11-20)면 뿐만 아니라, 육방정계 결정구조를 C-축[0001]을 축으로 60도씩 회전시켰을 때 나오는 결정면, 즉 (-1-120), (-12-10), (1-210), (-2110), (2-1-10) 면도 A-면{11-20}에 속한다.
마찬가지로, R-면{1-102}은 (1-102)면 뿐만 아니라, 육방정계 결정구조를 C-축[0001]을 축으로 60도씩 회전시켰을 때 나오는 결정면, 즉 (-1102), (10-12),(-1012), (01-12),(0-112) 면도 R-면{1-102} 에 속한다.
마찬가지로, M-면{1-100}은 (1-100)면 뿐만 아니라, 육방정계 결정구조를 C-축[0001]을 축으로 60도씩 회전시켰을 때 나오는 결정면, 즉 (-1100), (10-10), (-1010), (01-10), (0-110) 면도 R-면{1-102} 에 속한다.
도 1a 내지 도 1d 를 참조하면, 성장 기판과 질화물 반도체층은 육방결정구조를 갖는다. 즉, 성장 기판은 육방결정구조를 갖는 물질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO 등의 물질로 형성될 수 있다.
도시된 결정 구조의 기판에서 질화물 반도체층을 성장할 때, 질화물 반도체층을 C-면{0001} 방향으로 성장 시 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 하지만 C-면{0001} 방향으로 성장되는 질화물 반도체층은 분극효과(polarization effect)가 발생한다. 이러한 분극효과에는 갈륨층과 질소층이 반복되게 적층되면서 결정구조내에 포함된 대칭 요소들이 C축을 따라서 생성되는 자발분극(spontaneous polarizaion)과 이종접합 구조를 형성할 때 질화물 간의 격자상수 차이 및 같은 C축 배향성을 가진다는 특성으로 인한 응력이 발생하여 생기는 압전분극(piezoelectric polariziton)이 있다. 질화물의 압전계수는 거의 모든 반도체 재료에 비하여 큰 값을 가지므로 작은 변형(strain)에도 매우 큰 분극을 초래할 수 있다. 두 개의 분극으로 유발된 정전기장(electric field)은 양자우물 구조의 에너지 밴드 구조를 변화시켜 이에 따른 전자와 정공의 분포를 왜곡시키게 된다. 이러한 효과를 양자 구속 스타크 효과(quantum confined stark effect, QCSE)라고 하는데 이는 전자와 정공의 재결합으로 빛을 방생시키는 발광소자에 있어서 낮은 내부양자효율을 유발하고 발광 스펙트럼의 적색 편이(red shift) 등 발광소자의 전기적, 광학적 특성에 악영향을 끼칠 수 있다. 또한, C-면{0001}의 빠른 성장 속도는 질화물 반도체층의 결정 결함을 증가시키는 경향이 있다.
육방 결정구조에서 A-면{11-20}, R-면{1-102}, 및 M-면{1-100}은 비극성 또는 반극성의 특징을 가지는 면으로서, C-면{0001}에 비해 질화물 반도체층의 성장이 어려우나, C-면{0001}에서 발생하는 분극 효과에 의한 정전기장을 생성하지 않거나 정전기장의 생성이 감소하는 특징이 있다.
한편, 갈륨나이트라이드(GaN) 결정구조에서 비극성 면은 C-축[0001]에 평행한 M-면{1-100}과 A-면{11-20}이고, 반극성 면은 C-축[0001]과 경사를 갖는 R-면{1-102}이다.
도 2a 및 도 2b 는 제2 성장면을 갖는 성장 기판 상에 제1 성장면을 갖는 반도체층을 성장할 때 성장 형태를 나타낸 도면이다.
여기서 제2 성장면(240)은 질화물 반도체층(220)이 성장되는 성장 기판(210)의 일면을 의미하고, 제1 성장면(230)은 성장 기판(210) 상에 성장되는 질화물 반도체층(220)의 성장방향과 수직을 이루는 면을 의미한다.
실시예에서는 발광소자를 제조하기 위해 성장 기판(210)으로서 사파이어 기판을 사용하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 SiC 등의 전도성 또는 절연성 기판이 사용될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 제1 성장면(230)은 A-면{11-20}일 수 있으며, 제2 성장면(240)은 R-면{1-120}일 수 있다. 제1 성장면(230)은 제1 결정 방향 d1 을 형성하며, 제2 성장면(240)은 제2 결정 방향 d2 를 형성할 수 있다. 제1 성장면(230)이 A-면{11-20}임에 따라서, 제1 결정 방향 d1 은 <11-20>방향일 수 있다.
질화물 반도체층(220)의 제1 성장면(230) 및 성장 기판(210)의 제2 성장면(240)이 비극성 또는 반극성 면이므로, 압전분극 효과가 억제되어 발광소자의 내부양자효율이 향상되고 결정 결함이 개선될 수 있다.
한편, 질화물 반도체층(220)의 제1 성장면(230)이 비극성 또는 반극성 결정면이므로, C-면{0001}이 질화물 반도체층(220)의 측면(226)에 형성될 수 있으며, 따라서 C-면{0001}의 Ga-face 또는 N-face가 질화물 반도체층(220)의 측면(226)에 형성될 수 있다.
C-면{0001}의 Ga-face 및 N-face는 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으므로, 질화물 반도체층(220)의 제1 성장면(230)이 비극성 또는 반극성 결정면일 경우 질화물 반도체층(220)의 측면(226)은 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으며, 따라서 요철 구조와 같은 광 추출 구조가 질화물 반도체층(220)의 측면(226)에 형성될 수 있다.
한편, 질화물 반도체층(220)의 성장 공정 중, 성장 압력, 성장 온도, 소정의 첨가제 투입 조건, 및 소스 투입 조건 중 적어도 하나를 가변함으로써, 질화물 반도체층(220)의 상면은 도 2b 에 도시된 바와 같이 평탄하게 형성되거나, 또는 도 2a 에 도시된 바와 같이 제1 결정 방향 d1 으로 요철을 형성하는 첨두(224)가 돌출되게 형성될 수 있다. 한편, 도에 도시된 바와 같이 반도체층의 상면이 제1 결정 방향 d1 으로 요철을 형성하는 첨두(224)가 형성됨으로써, 질화물 반도체층(220)의 성장 과정에서 질화물 반도체층(220)의 상면이 거칠기를 가질 수 있게 되며 광 추출 구조를 형성하는 요철부가 형성될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
도 3a 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도이며, 도 3b 는 도 3a 의 A 영역을 나타낸 부분 확대도이고, 도 3c 는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 형성하는 요철부를 나타낸 개념도이며, 도 3d 및 도 3e 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 3a 를 참조하면, 발광소자(300)는 지지부재(310), 지지부재(310) 상에 배치되는 발광구조물(360)을 포함할 수 있으며, 발광구조물(360)은 제1 반도체층(320), 활성층(330), 중간층(340), 및 제2 반도체층(350)을 포함할 수 있다.
지지부재(310)는 광 투과적 성질을 가지는 재질, 예를 들어 사파이어(Al2O3), GaN, ZnO, AlO 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 사파이어(Al2O3)에 비해 열전도성이 큰 SiC 지지부재일 수 있다.
한편, 지지부재(310)의 상측 면에는 광 추출 효율을 높이기 위해 PSS(PSS : Patterned SubStrate) 구조가 마련될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 지지부재 (310)는 PSS 구조를 가지거나, 또는 가지지 않을 수 있다.
한편, 지지부재(310) 상에는 지지부재(310)와 제1 반도체층(320) 사이의 격자 부정합을 완화하고 반도체층이 용이하게 성장될 수 있도록 하는 버퍼층(미도시)이 위치할 수 있다. 버퍼층(미도시)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, 반도체층과 지지부재와의 격자상수 차이를 완화시켜 줄 수 있는 물질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 재질 중 선택할 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 버퍼층(미도시)은 지지부재(310)상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층(미도시)은 버퍼층(미도시)상에 성장하는 제1 반도체층(320)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
버퍼층(미도시) 상에는 제1 반도체층(320), 활성층(330), 및 제2 반도체층(350)을 포함한 발광 구조물(360)이 형성될 수 있다.
버퍼층(미도시) 상에는 제1 반도체층(320)이 위치할 수 있다. 제1 반도체층(320)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 활성층(330)에 전자를 제공할 수 있다. 제1 반도체층(320)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
또한, 제1 반도체층(320)아래에 언도프트 반도체층(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 언도프트 반도체층은 제1 반도체층(320)의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 반도체층(320)에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1 반도체층(320)과 같을 수 있다.
상기 제1 반도체층(320) 상에는 활성층(330)이 형성될 수 있다. 활성층(330)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(330)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0=a=1, 0 =b=1, 0=a+b=1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(330)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(330)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.
제2 반도체층(350)은 활성층(330)에 정공을 주입하도록 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제2 반도체층(350)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 활성층(330)과 제2 반도체층(350) 사이에 중간층(340)이 형성될 수 있으며, 중간층(340)은 고 전류 인가시 제1 반도체층(320)으로부터 활성층(330)으로 주입되는 전자가 활성층(330)에서 재결합되지 않고, 제2 반도체층(350)으로 흐르는 현상을 방지하는 전자 차단층(Electron blocking layer)일 수 있다. 중간층(340)은 활성층(330)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제1 반도체층(330)으로부터 주입된 전자가 활성층(330)에서 재결합되지 않고 제2 반도체층(350)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(340)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
한편, 상술한 중간층(340)은 활성층(330)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, p 형 AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
상술한 제1 반도체층(320), 활성층(330), 중간층(340), 및 제2 반도체층(350)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 제1 반도체층(320) 및 제2 반도체층(350) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층은 다양한 도핑 농도 분포를 갖도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 제1 반도체층(320)이 p형 반도체층으로 구현되고, 제2 반도체층(350)이 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 제2 반도체층(350) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 소자(300)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.
한편, 활성층(330)과 제2 반도체층(350)은 일부가 제거되어 제1 반도체층(320)의 일부가 노출될 수 있고, 노출된 제1 반도체층(320) 상에는 제1 전극(372)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 반도체층(320)은 활성층(330)을 향하는 상면과 지지부재(310)을 향하는 하면을 포함하고, 상면은 적어도 일 영역이 노출된 영역을 포함하며, 제1 전극(372)은 상면의 노출된 영역 상에 배치될 수 있다.
한편, 제1 반도체층(320)의 일부가 노출되게 하는 방법은 소정의 식각 방법을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 또한, 식각방법은 습식 식각, 건식 식각방법을 사용할 수 있다.
또한, 제2 반도체층(350) 상에는 제2 전극(374), 및 제1 광 추출 구조(380)가 형성될 수 있다.
한편, 제1 및 2 전극(372, 374)은 전도성 물질, 예를 들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속을 포함할 수 있으며, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다.
제1 광 추출 구조(380)는 제2 반도체층(350)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다.
제1 광 추출 구조(380)는 제2 반도체층(350)의 성장 과정에서 성장 온도, 성장 압력, 소스 투입 조건, 및 기타 첨가제 공급 조건 중 적어도 하나를 가변함으로써 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 제2 반도체층(350)의 상부에 제1 광 추출 구조(380)가 형성됨으로써, 제2 반도체층(350)은 제1 광 추출 구조(380)를 형성하는 요철부를 포함할 수 있다.
요철부는 랜덤한 크기로 불규칙하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 요철부는 평탄하지 않는 상면으로서, 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 광 추출 구조(380)가 투광성 전극층(미도시)의 또는 제2 반도체층(350)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(330)으로부터 생성된 빛이 제2 반도체층(350)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(300)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.
한편, 요철부는 도 3b에 도시된 바와 같이 양 측변의 기울기가 상이한 비등성 삼각형의 형태를 가질 수 있다. 즉, 각 θ1 과 θ2 는 서로 상이한 값을 가질 수 있다.
양 측변의 기울기가 상이한 비등성 삼각형 형태의 단면을 갖는 요철부가 형성됨으로써, 활성층(330)에서 생성된 광의 전반사가 방지되는 입사각의 범위가 더욱 넓어질 수 있으며, 따라서 발광소자(300)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
한편, 요철부의 측 변의 기울기 θ1 과 θ2 는 각각 30° 내지 60° 의 기울기를 가질 수 있으며, 요철부의 첨두 θ3 는 직각으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 제1 광 추출 구조(380)를 형성하는 요철부의 높이 h1 은 100 nm 내지 500 nm 일 수 있으며, 요철부의 폭 w1 은 요철부의 높이 h1 의 1.5 내지 1.8 배의 값을 가질 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 도 3b 에 도시된 바와 같이 제1 광 추출 구조(380)를 형성하는 요철부는 일 방향으로 편향되게 형성될 수 있고, 또는 각각의 요철부는 서로 상이한 방향으로 편향되게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 요철부는 도 3c에 도시된 바와 같이 밑면 S1 이 사각형의 형상을 가질 수 있다. 요철부의 밑면 S1 이 사각형의 형상을 갖게 형성됨으로써, 요철부는 예컨대 사각뿔, 사각 피라미드와 같은 형상을 가질 수 있다.
요철부의 밑면 S1 이 사각형으로 형성됨으로써, 더욱 조밀한 구조를 갖는 제1 광 추출 구조(380)가 형성될 수 있으며, 따라서 발광소자(300)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 예컨대, 1 um2 의 면적에 4 내지 10 개의 요철부가 형성될 수 있다.
한편, 도 3d 에 도시된 바와 같이 발광 구조물(360)의 측면에 제2 광 추출 구조(382)가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 구조물(360)을 형성하는 질화물 반도체층의 제1 성장면이 비극성 또는 반극성 결정면이므로, C-면{0001}이 발광 구조물(360)의 측면에 형성될 수 있으며, 따라서 C-면{0001}의 Ga-face 또는 N-face가 발광 구조물(360)의 측면에 형성될 수 있다.
C-면{0001}의 Ga-face 및 N-face는 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으므로, 발광 구조물(360)의 측면은 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으며, 따라서 요철부를 포함한 제2 광 추출 구조(382)가 발광 구조물(360)의 측면에 형성될 수 있다.
도 4 는 종래 기술에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 나타낸 도이며, 도 5 는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 나타낸 도이다.
먼저, 도 4 를 참조하면, 종래 기술에 따른 발광소자의 광 추출 구조는 비교적 조밀하지 않은 분포를 가짐으로써, 발광 구조물 상의 평탄한 영역이 광범위하게 잔류함을 파악할 수 있다. 따라서, 활성층에서 생성된 광이 발광 구조물의 상의 계면에서 전반사되어 발광소자의 광 추출 효율 및 발광 효율이 저하될 수 있다.
이어서, 도 5 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 비교적 조밀한 분포를 갖는 요철부가 형성된 광 추출 구조를 확인할 수 있다. 따라서, 활성층에서 생성된 광이 발광 구조물 상의 계면에서 전반사되는 것이 방지되어 발광소자의 광 추출 효율 및 발광 효율이 개선될 수 있다.
도 6a 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도이며, 도 6b 는 도 6a 의 B 영역을 나타낸 부분 확대도이고, 도 6c 는 실시예에 따른 발광소자의 광 추출 구조를 형성하는 요철부를 나타낸 개념도이며, 도 6d 및 도 6e 는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 6a를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(400)는 지지부재(410), 지지부재(410) 상에 배치되는 제1 전극층(420), 제1 반도체층(430), 활성층(450), 및 제2 반도체층(460)을 포함한 발광 구조물(470), 및 제2 전극층(480)을 포함할 수 있다.
지지부재(410)는 열전도성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 또한 전도성 물질로 형성할 수 있는데, 금속 물질 또는 전도성 세라믹을 이용하여 형성할 수 있다. 지지부재(410)는 단일층으로 형성될 수 있고, 이중 구조 또는 그 이상의 다중 구조로 형성될 수 있다.
즉, 지지부재(410)는 금속, 예를 들어 Au, Ni, W, Mo, Cu, Al, Ta, Ag, Pt, Cr중에서 선택된 어느 하나로 형성하거나 둘 이상의 합금으로 형성할 수 있으며, 서로 다른 둘 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다. 또한 지지부재(410)는 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN, Ga2O3 와 같은 캐리어 웨이퍼로 구현될 수 있다.
이와 같은 지지부재(410)는 발광소자(400)에서 발생하는 열의 방출을 용이하게 하여 발광소자(400)의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 지지부재(410) 상에는 제1 전극층(420)이 형성될 수 있으며, 제1 전극층(420)은 오믹층(ohmic layer)(미도시), 반사층(reflective layer)(미도시), 본딩층(bonding layer)(미도시) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극층(420)은 오믹층/반사층/본딩층의 구조이거나, 오믹층/반사층의 적층 구조이거나, 반사층(오믹 포함)/본딩층의 구조일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 제1 전극층(420)은 절연층상에 반사층 및 오믹층이 순차로 적층된 형태일 수 있다.
반사층(미도시)은 오믹층(미도시) 및 절연층(미도시) 사이에 배치될 수 있으며, 반사특성이 우수한 물질, 예를들어 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(미도시)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 또한 반사층(미도시)을 발광 구조물(470)(예컨대, 제1 반도체층(430))과 오믹 접촉하는 물질로 형성할 경우, 오믹층(미도시)은 별도로 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
오믹층(미도시)은 발광 구조물(470)의 하면에 오믹 접촉되며, 층 또는 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 오믹층(미도시)은 투광성 전극층과 금속이 선택적으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다. 오믹층(미도시)은 제1 반도체층(430)에 캐리어의 주입을 원활히 하기 위한 것으로, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.
또한 제1 전극층(420)은 본딩층(미도시)을 포함할 수 있으며, 이때 본딩층(미도시)은 배리어 금속(barrier metal), 또는 본딩 금속, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
발광 구조물(470)은 적어도 제1 반도체층(430), 활성층(450) 및 제2 반도체층(460)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(430)과 제2 반도체층(460) 사이에 활성층(450)이 게재된 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극층(420) 상에는 제1 반도체층(430)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반도체층(430)은 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 제1 반도체층(430) 하부에는 제1 광 추출 구조(492)가 형성될 수 있다.
제1 광 추출 구조(492)는 제1 반도체층(430)의 하부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 제1 광 추출 구조(492)는 제1 반도체층(430)의 성장 과정에서 성장 온도, 성장 압력, 소스 투입 조건, 및 소정의 첨가제 투입 조건 중 적어도 하나를 가변함으로써 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 제1 반도체층(430)의 하부에 제1 광 추출 구조(492)가 형성됨으로써, 제1 반도체층(430)은 제1 광 추출 구조(492)를 형성하는 요철부를 포함할 수 있다.
요철부는 제1 반도체층(430)의 하부로 돌출되는 수개의 돌출부 및 돌출부 사이에 형성된 함몰부를 포함하며, 랜덤한 크기로 불규칙하게 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
제1 반도체층(430)의 하부에 제1 광 추출 구조(492)가 형성됨으로써, 활성층(450)에서 생성된 광이 하부의 제1 반도체층(430)과 제1 전극층(420) 사이의 계면에서 흡수, 또는 소실되는 것이 방지될 수 있다. 또한 활성층(450)에서 생성된 광이 하방으로 진행할 때, 하부의 제1 광 추출 구조(492)에 의해서 더욱 큰 지향각을 가지며 반사될 수 있고, 또는 하부의 제1 전극층(420)에 의해 반사된 광이 제1 광 추출 구조(492)를 통과할 때 더욱 큰 지향각을 가질 수 있으므로, 발광소자(400)의 광 추출 효율, 발광 휘도 및 배광 분포가 개선될 수 있다.
한편, 요철부는 도 6b에 도시된 바와 같이 양 측변의 기울기가 상이한 비등성 삼각형 형태의 단면을 가질 수 있다. 즉, 각 θ4 와 θ5 는 서로 상이한 값을 가질 수 있다.
양 측변의 기울기가 상이한 비등성 삼각형 형태의 단면을 갖는 요철부가 형성됨으로써, 활성층(450)에서 생성된 광의 전반사가 방지되는 입사각의 범위가 더욱 넓어질 수 있으며, 따라서 발광소자(400)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
한편, 도 6b 에 도시된 바와 같이 제1 광 추출 구조(492)는 일 방향으로 편향되게 형성될 수 있고, 또는 서로 상이한 방향으로 편향되게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 한편, 각각의 요철부의 측 변의 기울기 θ4 와 θ5 는 각각 30° 내지 60° 의 기울기를 가질 수 있으며, 각각의 요철부의 첨두 θ6 은 직각으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 요철부의 크기가 크거나, 또는 작을 경우 발광소자(400)의 광 추출 효율이 저하될 수 있으므로, 요철부의 높이 h2 는 100 nm 내지 500 nm 일 수 있으며, 요철부의 폭 w2 는 요철부의 높이 h2 의 1.5 내지 1.8 배의 값을 가질 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 도 6c 에 도시된 바와 같이 각각의 요철부는 밑면 S2 가 사각형의 형상을 가질 수 있다. 요철부의 밑면 S2 가 사각형의 형상을 갖게 형성됨으로써, 요철부는 예컨대 뒤집어진 사각뿔, 사각 피라미드의 형태를 가질 수 있다.
요철부의 밑면 S2 가 사각형으로 형성됨으로써, 더욱 조밀한 구조를 갖는 제1 광 추출 구조(492)가 형성될 수 있으며, 따라서 발광소자(400)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 예컨대, 1 um2 의 면적에 4 내지 10 개의 요철부가 형성될 수 있다.
한편, 제1 반도체층(430)의 하부에 요철부를 포함하는 제1 광 추출 구조(492)가 형성됨으로써, 제1 반도체층(430)과 제1 반도체층(430) 하부의 제1 전극층(420) 사이의 접촉 면적이 증가하여, 발광 구조물(470)과 제1 전극층(420) 사이의 본딩이 더욱 신뢰성있게 형성될 수 있다.
또한, 제1 광 추출 구조(492)는 제1 반도체층(430) 성장 과정에서 형성되어 별도의 식각 공정이 생략될 수 있으므로, 발광소자(400)의 제조 공정 단가 및 제조 시간이 절감될 수 있다. 또한, 제1 광 추출 구조(492)의 형성을 위한 식각 공정에서 발생하는 대미지 및 손상이 방지되어 발광소자(400)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
제1 반도체층(430) 상에는 활성층(450)이 형성될 수 있다. 활성층(450)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(450)이 양자우물구조로 형성된 경우 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0=a=1, 0 =b=1, 0=a+b=1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(450)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 활성층(450)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.
한편, 활성층(450)과 제1 반도체층(430) 사이에 중간층(440)이 형성될 수 있으며, 중간층(440)은 고 전류 인가시 제2 반도체층(460)으로부터 활성층(450)으로 주입되는 전자가 활성층(450)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(430)으로 흐르는 현상을 방지하는 전자 차단층(Electron blocking layer)일 수 있다. 중간층(미도시)은 활성층(450)보다 상대적으로 큰 밴드갭을 가짐으로써, 제2 반도체층(460)으로부터 주입된 전자가 활성층(450)에서 재결합되지 않고 제1 반도체층(430)으로 주입되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 활성층(450)에서 전자와 정공의 재결합 확률을 높이고 누설전류를 방지할 수 있다.
한편, 상술한 중간층(440)은 활성층(450)에 포함된 장벽층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 가질 수 있으며, p 형 AlGaN 과 같은 Al 을 포함한 반도체층으로 형성될 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
활성층(450) 상에는 제2 반도체층(460)이 형성될 수 있다. 제2 반도체층(460)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, n형 반도체층은 예컨데, InxAlyGa1 -x-yN (0=x=1, 0 =y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 반도체층(460)상에는 제2 반도체층(460)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(480)이 형성될 수 있으며, 제2 전극층(480)은 적어도 하나의 패드 또는/및 소정 패턴을 갖는 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극층(480)은 제2 반도체층(460)의 상면 중 센터 영역, 외측 영역 또는 모서리 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 한편, 제2 전극층(480)은 상기 제2 반도체층(460)의 위가 아닌 다른 영역에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제2 전극층(480)은 전도성 물질, 예를들어 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
한편, 발광 구조물(470)은 제2 반도체층(460) 상에 제2 반도체층(460)과 반대의 극성을 갖는 제3 반도체층(미도시)을 포함할 수 있다. 또한 제1 반도체층(430)이 n 형 반도체층이고, 제2 반도체층(460)이 p 형 반도체층으로 구현될 수도 있다. 이에 따라 발광 구조층(470)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합 및 P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 도 6d 에 도시된 바와 같이 발광 구조물(470)의 측면에 제2 광 추출 구조(494)가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 구조물(470)을 형성하는 질화물 반도체층의 제1 성장면이 비극성 또는 반극성 결정면이므로, C-면{0001}이 발광 구조물(470)의 측면에 형성될 수 있으며, 따라서 C-면{0001}의 Ga-face 또는 N-face가 발광 구조물(470)의 측면에 형성될 수 있다.
C-면{0001}의 Ga-face 및 N-face는 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으므로, 발광 구조물(470)의 측면은 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으며, 따라서 요철부를 포함한 제2 광 추출 구조(494)가 발광 구조물(470)의 측면에 형성될 수 있다.
한편, 도 6e 에 도시된 바와 같이 발광 구조물(470)의 상면에 제3 광 추출 구조(496)가 형성될 수 있다.
제3 광 추출 구조(496)는 제2 반도체층(460)의 상부 표면의 일부 또는 전체 영역에 형성될 수 있다. 제3 광 추출 구조(496)는 제2 반도체층(460)의 상면의 적어도 일 영역에 대해 에칭을 수행함으로써 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 상기 에칭 과정은 습식 또는/및 건식 에칭 공정을 포함하며, 에칭 과정을 거침에 따라서, 투광성 전극층(미도시)의 상면 또는 제2 반도체층(460)의 상면은 제3 광 추출 구조(496)를 형성하는 러프니스를 포함할 수 있다. 러프니스는 랜덤한 크기로 불규칙하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 러프니스는 평탄하지 않는 상면으로서, 텍스쳐(texture) 패턴, 요철 패턴, 평탄하지 않는 패턴(uneven pattern) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
러프니스는 측 단면이 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 다각뿔대 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 바람직하게 뿔 형상을 포함한다.
한편, 상기 제3 광 추출 구조(496)는 PEC(photo electro chemical) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 제3 광 추출 구조(496)가 투광성 제2 반도체층(460)의 상부면에 형성됨에 따라서 활성층(450)으로부터 생성된 빛이 투광성 전극층(미도시), 또는 제2 반도체층(460)의 상부면으로부터 전반사되어 재흡수되거나 산란되는 것이 방지될 수 있으므로, 발광소자(400)의 광 추출 효율의 향상에 기여할 수 있다.
한편, 제2 광 추출 구조(494), 및 제3 광 추출 구조(496)는 서로 선택적으로, 또는 중복해서 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
도 7 내지 도 9b 는 실시예에 따른 발광소자의 제조 공정을 설명한 도면이다.
이하에서는, 도 7 내지 도 9b 를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조 공정을 설명한다.
도 7은 성장 기판(510)상에 반도체층이 성장되어 발광 구조물(520)이 형성된 단계를 나타낸 도면이다.
성장 기판(510)상에 소정의 성장 압력, 및 성장 온도 분위기에서 소스를 공급하여 발광 구조물(520)이 성장될 수 있다. 한편, 발광 구조물(520)은 예컨대 질화물 반도체층으로 형성될 수 있으며, 제1 반도체층(522), 활성층(524), 및 제2 반도체층(526)을 포함할 수 있다.
또한, 발광 구조물(520)은 상술한 바와 같이 비극성 성장면을 가지며 성장될 수 있다.
이어서 도 8 에 도시된 바와 같이, 제2 반도체층(526)의 성장면 상에 거칠기를 형성할 수 있으며, 상기 거칠기는 제2 반도체층(526) 성장 단계에서 성장 압력, 성장 온도, 소스 공급 조건 및 첨가제 투입 조건 등을 가변하여 형성할 수 있고, 이에 한정하지 아니한다.
예컨대, 제2 반도체층(526) 성장 중 성장 압력을 높여서 거칠기가 형성되도록 할 수 있다. 즉, 제2 반도체층(526) 성장 단계는 제1 성장 압력을 갖는 제1 단계, 및 제1 단계 후에 수행되며 제2 성장 압력을 갖는 제2 단계를 포함하며, 제2 성장 압력은 제1 성장 압력보다 높을 수 있다.
또는, 예컨대 제2 반도체층(526) 성장 중 성장 온도를 낮춰서 거칠기가 형성되도록 할 수 있다. 즉, 제2 반도체층(526) 성장 단계는 제1 성장 온도를 갖는 제3 단계, 및 제3 단계 후에 수행되며 제2 성장 온도를 갖는 제4 단계를 포함하며, 제2 성장 온도는 제1 성장 온도보다 낮을 수 있다.
또는, 예컨대 제2 반도체층(526) 성장 중 질화물 반도체층의 성장면을 균일하게 하는 소정의 첨가제, 예컨대 소정의 계면 활성제의 투입량을 가변함으로써 제2 반도체층(526)의 성장면에 거칠기가 형성되게 할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 제2 반도체층(526)의 성장 온도, 성장 압력, 및 소정의 첨가제 투입 조건에 따라서 소스 투입 조건은 가변일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
이에 따라서 소정의 거칠기를 갖는 제1 광 추출 구조(530)가 제2 반도체층(526) 상에 형성될 수 있으며, 제2 반도체층(526) 상에 형성된 제1 광 추출 구조(530)는 발광소자(500)의 광 추출 효율을 개선할 수 있다.
제2 반도체층(526) 성장 과정에서 제1 광 추출 구조(530)가 형성될 수 있으므로, 제1 광 추출 구조(530)의 형성을 위한 별도의 에칭 공정이 생략될 수 있고, 따라서 발광소자(500) 제조 공정이 단축되며 제조 단가가 절감될 수 있다. 또한 에칭 공정을 수행할 경우 발광 구조물(520)에 발생할 수 있는 대미지가 방지되어 발광소자(500)의 신뢰성이 개선될 수 있다. 아울러, 상술한 바와 같이 조밀한 구조를 갖는 제1 광 추출 구조(530)가 형성될 수 있으므로 발광소자(500)의 광 추출 효율 및 발광 효율이 향상될 수 있다.
이어서, 도 9a 에 도시된 바와 같이 제2 반도체층(526) 및 활성층(524)의 일 영역을 제거하고, 제1 반도체층(522)의 일 영역을 노출시킨 후, 제2 반도체층(526) 상에 제2 전극(544)을 형성하며 제1 반도체층(522) 상에 제1 전극(542)을 형성할 수 있다. 이때, 제2 반도체층(526) 및 활성층(524)의 일 영역의 제거는 소정의 식각 공정을 통해 이루어질 수 있다.
한편, 도 9b 에 도시된 바와 같이 발광 구조물(520)을 식각하여 제2 광 추출 구조(532)를 형성할 수 있다.
제2 광 추출 구조(532)는 예컨대 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 식각액이 담겨져 있는 용기에 상기 결과물을 담금으로써 이루어지는 습식 식각 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
상술한 바와 같이 C-면{0001}의 Ga-face 또는 N-face가 발광 구조물(520)의 측면에 형성되며, C-면{0001}의 Ga-face 및 N-face는 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으므로, 발광 구조물(520)의 측면이 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있다.
도 10 내지 도 13c 는 실시예에 따른 발광소자의 제조 공정을 설명한 도면이다.
다른 실시예에서, 먼저 도 10 에 도시된 바와 같이 성장 기판(610) 상에 제1 반도체층(622), 활성층(624) 및 제2 반도체층(626)을 포함한 발광 구조물(620)을 성장할 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이 제2 반도체층(626)의 성장 과정에서 제2 반도체층(626) 상에 제1 광 추출 구조(632)를 형성할 수 있다.
제1 광 추출 구조(632)는 상술한 바와 같이 성장 압력, 성장 온도, 소스 투입 조건 및 소정의 첨가제 투입 조건을 가변하여 형성할 수 있다.
이어서, 도 12에 도시된 바와 같이 제1 반도체층(622) 상에 금속 또는 도전성 재질의 지지 기판(650)을 형성하며, 성장 기판(610)을 제거할 수 있다. 지지 기판(650)은 별도의 시트(sheet)로 준비되어 본딩 방식에 의해 형성되거나, 도금 방식, 증착 방식 등에 의해 형성될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 한편, 지지 기판(650)과 제1 반도체층(622) 사이에는 제1 전극층(640)이 형성될 수 있다.
한편, 성장 기판(610)은 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off) 또는 에칭 중 적어도 하나의 방법에 의해 제거될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
제2 반도체층(626) 상에 지지 기판(610)이 형성됨으로써, 제2 반도체층(626) 상에 형성된 제1 광 추출 구조(632)는 제2 반도체층(626)과 지지 기판(640) 사이에 배치될 수 있다. 제2 반도체층(626) 상에 형성된 제1 광 추출 구조(632)는 발광소자(600)의 광 추출 효율을 개선할 수 있다.
한편, 도 13a 에 도시된 바와 같이 제2 반도체층(626) 상면에 제2 전극층(660)을 형성할 수 있다.
한편, 도 13b 에 도시된 바와 같이 발광 구조물(620)의 측면에 제2 광 추출 구조(634)를 형성할 수 있다.
제2 광 추출 구조(634)는 예컨대 수산화칼륨(KOH), 또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 식각액이 담겨져 있는 용기에 상기 결과물을 담금으로써 이루어지는 습식 식각 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
상술한 바와 같이 C-면{0001}의 Ga-face 또는 N-face가 발광 구조물(620)의 측면에 형성되며, C-면{0001}의 Ga-face 및 N-face는 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있으므로, 발광 구조물(620)의 측면이 습식 식각 공정을 통해서 용이하게 식각될 수 있다.
한편, 도 13c 에 도시된 바와 같이 발광 구조물(620) 상면에 제3 광 추출 구조(636)를 형성할 수 있으며, 제3 광 추출 구조(636)는 소정의 식각공정을 통해서 형성될 수 있다.
한편, 제2 광 추출 구조(634), 및 제3 광 추출 구조(636)는 선택적으로, 또는 중복하여 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
도 14a 및 도 14b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 14a 및 도 14b 를 참조하면, 발광소자 패키지(700)는 캐비티(720)가 형성된 몸체(710), 몸체(710)에 실장되는 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)과, 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)과 전기적으로 연결되는 발광소자(730), 및 발광소자(730)를 덮도록 캐비티(720)에 형성되는 수지층(미도시)을 포함할 수 있다.
몸체(710)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 몸체(710)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
몸체(710)의 내면은 경사면이 형성될 수 있다. 이러한 경사면의 각도에 따라 발광소자(730)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 이에 따라 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다.
광의 지향각이 줄어들수록 발광소자(730)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 증가하고, 반대로 광의 지향각이 클수록 발광소자(730)에서 외부로 방출되는 광의 집중성은 감소한다.
한편, 몸체(710)에 형성되는 캐비티(720)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자(730)는 제1 리드 프레임(740) 상에 실장되며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 발광소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 발광소자(730)는 한 개 이상 실장될 수 있다.
또한, 발광소자(730)는 그 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형 타입(Horizontal type)이거나, 또는 상, 하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type), 또는 플립 칩(flip chip) 모두에 적용 가능하다.
한편, 실시예에 따른 발광소자(730)는 측변의 기울기가 상이한 요철부를 포함한 광 추출 구조(미도시)를 포함하여, 광 추출 효율이 개선될 수 있으며, 따라서 발광소자 패키지(700)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
수지층(미도시)은 발광소자(730)를 덮도록 캐비티(720)에 충진될 수 있다.
수지층(미도시)은 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있으며, 캐비티(720) 내에 충진한 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다.
또한 수지층(미도시)은 형광체를 포함할 수 있으며, 형광체는 발광소자(730)에서 방출되는 광의 파장에 종류가 선택되어 발광소자 패키지(700)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
이러한 형광체는 발광소자(730)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체중 하나가 적용될 수 있다.
즉, 형광체는 발광소자(730)에서 방출되는 제1 빛을 가지는 광에 의해 여기 되어 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(730)가 청색 발광 다이오드이고 형광체가 황색 형광체인 경우, 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 황색 빛을 방출할 수 있으며, 청색 발광 다이오드에서 발생한 청색 빛 및 청색 빛에 의해 여기 되어 발생한 황색 빛이 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(700)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
이와 유사하게, 발광소자(730)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체를 혼용하는 경우, 발광소자(730)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하는 경우를 예로 들 수 있다.
이러한 형광체는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 형광체일 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 제2 리드 프레임(740, 750)은 서로 이격되어 서로 전기적으로 분리된다. 발광소자(730)는 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)상에 실장되며, 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)은 발광소자(730)와 직접 접촉하거나 또는 솔더링 부재(미도시)와 같은 전도성을 갖는 재료를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광소자(730)는 와이어 본딩을 통해 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 따라서 제1 및 제2 리드 프레임(740, 750)에 전원이 연결되면 발광소자(730)에 전원이 인가될 수 있다. 한편, 수개의 리드 프레임(미도시)이 몸체(710)내에 실장되고 각각의 리드 프레임(미도시)이 발광소자(730)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(700)는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광소자 패키지(700)의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 15a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이며, 도 15b 는 도 15a 의 조명장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다.
도 15a 및 도 15b 를 참조하면, 조명장치(800)는 몸체(810), 몸체(810)와 체결되는 커버(830) 및 몸체(810)의 양단에 위치하는 마감캡(850)을 포함할 수 있다.
몸체(810)의 하부면에는 발광소자 모듈(840)이 체결되며, 몸체(810)는 발광소자 패키지(844)에서 발생된 열이 몸체(810)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 금속재질로 형성될 수 있다.
발광소자 패키지(844)는 PCB(842) 상에 다색, 다열로 실장되어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 PCB(842)로 MPPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(844)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 측변의 기울기가 상이한 요철부를 포함한 광 추출 구조(미도시)를 포함하여, 광 추출 효율이 개선될 수 있으므로, 따라서 발광소자 패키지(844), 및 조명 장치(800)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
커버(830)는 몸체(810)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
커버(830)는 내부의 발광소자 모듈(840)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(830)는 발광소자 패키지(844)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(830)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(830)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자 패키지(844)에서 발생한 광은 커버(830)를 통해 외부로 방출되므로 커버(830)는 광 투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(844)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(830)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(850)은 몸체(810)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(850)에는 전원핀(852)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(800)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 16 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다.
도 16 은 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(900)는 액정표시패널(910)과 액정표시패널(910)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(970)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(910)은 백라이트 유닛(970)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(910)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(912) 및 박막 트랜지스터 기판(914)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(912)은 액정표시패널(910)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(914)은 구동 필름(917)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(918)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(914)은 인쇄회로 기판(918)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(918)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(914)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(970)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(920), 발광소자 모듈(920)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(910)로 제공하는 도광판(930), 도광판(930)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(950, 966, 964) 및 도광판(930)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(930)으로 반사시키는 반사 시트(947)로 구성된다.
발광소자 모듈(920)은 복수의 발광소자 패키지(924)와 복수의 발광소자 패키지(924)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(922)을 포함할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(9224)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 측변의 기울기가 상이한 요철부를 포함한 광 추출 구조(미도시)를 포함하여, 광 추출 효율이 개선될 수 있으므로, 따라서 발광소자 패키지(924), 및 백라이트 유닛(970)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(970)은 도광판(930)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(910) 방향으로 확산시키는 확산필름(966)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(950)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(950)를 보호하기 위한 보호필름(964)을 포함할 수 있다.
도 17 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 16 에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 17 은 직하 방식으로, 액정표시장치(1000)는 액정표시패널(1010)과 액정표시패널(1010)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(1070)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(1010)은 도 16 에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(1070)은 복수의 발광소자 모듈(1023), 반사시트(1024), 발광소자 모듈(1023)과 반사시트(1024)가 수납되는 하부 섀시(1030), 발광소자 모듈(1023)의 상부에 배치되는 확산판(1040) 및 다수의 광학필름(1060)을 포함할 수 있다.
발광소자 모듈(1023) 복수의 발광소자 패키지(1022)와 복수의 발광소자 패키지(1022)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 PCB기판(1021)을 포함할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자 패키지(1022)는 발광소자(미도시)를 포함하며,발광소자(미도시)는 측변의 기울기가 상이한 요철부를 포함한 광 추출 구조(미도시)를 포함하여, 광 추출 효율이 개선될 수 있으므로, 따라서 발광소자 패키지(1022), 및 백라이트 유닛(1070)의 발광 효율이 개선될 수 있다.
반사 시트(1024)는 발광소자 패키지(1022)에서 발생한 빛을 액정표시패널(1010)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자 모듈(1023)에서 발생한 빛은 확산판(1040)에 입사하며, 확산판(1040)의 상부에는 광학 필름(1060)이 배치된다. 광학 필름(1060)은 확산 필름(1066), 프리즘필름(1050) 및 보호필름(1064)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
300 : 발광소자 310 : 지지 기판
320 : 제1 반도체층 330 : 활성층
340 : 중간층 350 : 제2 반도체층
360 : 발광 구조물 380 : 제1 광 추출 구조

Claims (18)

  1. 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층 사이에 형성되는 활성층을 포함한 발광 구조물; 및
    상기 발광구조물의 제1 성장면 상에 형성된 제1 광 추출 구조;를 포함하며,
    상기 제1 광 추출 구조는 복수의 요철부를 포함하고,
    상기 요철부의 측 단면은,
    양 측변의 기울기가 서로 상이한 비등성 삼각형을 형성하는 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성장면은
    비극성 결정면 및 반극성 결정면 중 적어도 하나인 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 성장면은 A-면{11-20}, R-면{1102}, M-면{1-100}중 어느 하나인 발광소자
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측변의 기울기는,
    30°내지 60° 인 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 요철부의 높이는,
    100 nm 내지 500 nm 인 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 요철부의 폭은,
    상기 요철부의 높이의 1.5 배 내지 1.8 배인 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 요철부는,
    1 um2 당 4 내지 10 개의 개수를 갖도록 형성된 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반도체층 및 상기 제2 반도체층 상에 형성된 지지 기판;을 더 포함한 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광 구조물 측면에 형성된 제2 광 추출 구조;를 더 포함한 발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광 구조물은 질화물 반도체층으로 형성되며,
    상기 질화물 반도체층은 C-면{0001} 을 포함하고,
    상기 제2 광 추출 구조는,
    상기 C-면{0001} 상에 형성되는 발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 광 추출 구조는,
    상기 질화물 반도체층의 Ga-face 또는 N-face 상에 형성되는 발광소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 상면에 형성된 제3 광 추출 구조;를 더 포함한 발광소자.
  13. 성장 기판을 마련하는 제1 단계;
    상기 성장 기판상에 질화물 반도체층을 성장하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 제2 단계는,
    상기 성장 기판상에 제1 반도체층을 성장하는 제3 단계;
    상기 제1 반도체층 상에 활성층을 성장하는 제4 단계; 및
    상기 활성층 상에 제2 반도체층을 성장하는 제5 단계;를 포함하며,
    상기 제5 단계는,
    제6단계, 및 제 7 단계를 포함하고,
    상기 제6 단계 및 제 7 단계는,
    성장온도, 성장압력, 첨가제 투입량, 및 소스 투입량 중 적어도 하나가 서로 상이한 발광소자 제조방법.
  14. 제13항에 있어서.
    제6 단계는 제1 성장온도를 갖고, 제7 단계는 제2 성장온도를 가지며,
    상기 제2 성장온도는 상기 제1 성장온도보다 낮은 발광소자 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    제6 단계는 제1 성장압력을 갖고, 제7 단계는 제2 성장압력을 가지며,
    상기 제2 성장압력은 상기 제1 성장압력보다 높은 발광소자 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 질화물 반도체층은 제1 성장면을 포함하고, 상기 성장 기판은 제2 성장면을 포함하며,
    상기 제1 성장면 및 상기 제2 성장면은 비극성 결정면 및 반극성 결정면 중 어느 하나인 발광소자 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 성장면은 A-면{11-20}, R-면{1102}, M-면{1-100}중 어느 하나인 발광소자 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 성장면은 A-면{11-20}, R-면{1102}, M-면{1-100}중 어느 하나인 발광소자 제조방법.
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