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KR102188496B1 - Nano-sturucture semiconductor light emitting device - Google Patents

Nano-sturucture semiconductor light emitting device Download PDF

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KR102188496B1
KR102188496B1 KR1020140035168A KR20140035168A KR102188496B1 KR 102188496 B1 KR102188496 B1 KR 102188496B1 KR 1020140035168 A KR1020140035168 A KR 1020140035168A KR 20140035168 A KR20140035168 A KR 20140035168A KR 102188496 B1 KR102188496 B1 KR 102188496B1
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KR
South Korea
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refractive index
light emitting
nano
layer
index layer
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KR1020140035168A
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Inventor
황경욱
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 각각, 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노코어와 상기 나노 코어의 표면에 순차적으로 위치한 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물과, 상기 복수의 나노 발광구조물의 제2 도전형 반도체층의 표면에 배치되며, 투명 전도성 물질로 이루어진 콘택 전극과, 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 공간에 충전되며, 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층과, 상기 복수의 나노 발광구조물을 덮도록 상기 저굴절률층 상에 배치되며, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층을 포함하는 나노구조 반도체 발광소자를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a plurality of nano light emitting structures each having a nanocore made of a first conductivity type semiconductor, an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially positioned on the surface of the nano core, and the plurality of nano A contact electrode made of a transparent conductive material, a contact electrode made of a transparent conductive material, a low refractive index layer having a first refractive index, and filling a space between the plurality of nano light emitting structures, and the plurality of A nanostructured semiconductor light emitting device including a high refractive index layer disposed on the low refractive index layer to cover the nano light emitting structure and having a second refractive index greater than the first refractive index may be provided.

Description

나노구조 반도체 발광소자{NANO-STURUCTURE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}Nano structure semiconductor light emitting device {NANO-STURUCTURE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

본 발명은 3차원 나노구조 반도체 발광소자에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional nanostructure semiconductor light emitting device.

최근에는 새로운 반도체 발광소자 기술로서, 나노 구조물을 이용한 반도체 발광소자의 개발되고 있다. 나노 구조물을 이용한 반도체 발광소자(이하, '나노 구조 반도체 발광소자'라 함)는, 결정성이 크게 개선될 뿐만 아니라, 비극성면 또는 반극성면에서 활성층을 얻을 수 있으므로, 분극에 의한 효율저하를 방지할 수 있다. 또한, 넓은 표면적을 통해 발광할 수 있으므로, 광효율을 크게 향상시킬 수 있다. 이러한 향상된 광효율을 유효하게 유지하기 위해서, 나노구조 반도체 발광소자는 외부 양자효율, 즉 광추출효율을 더욱 향상시킬 필요가 있다. Recently, as a new semiconductor light emitting device technology, semiconductor light emitting devices using nanostructures have been developed. A semiconductor light emitting device using a nano structure (hereinafter referred to as a'nano structure semiconductor light emitting device') not only greatly improves crystallinity, but also can obtain an active layer on a non-polar or semi-polar surface, thereby reducing efficiency due to polarization. Can be prevented. In addition, since it can emit light through a large surface area, light efficiency can be greatly improved. In order to effectively maintain such improved light efficiency, the nanostructure semiconductor light emitting device needs to further improve external quantum efficiency, that is, light extraction efficiency.

당 기술분야에서는, 복수의 나노 발광구조물을 배열된 고유한 형태에 적합하게 구성된 광추출 구조가 갖추어진 3차원 나노구조 반도체 발광소자가 요구되고 있다.
In the art, there is a need for a three-dimensional nanostructure semiconductor light emitting device equipped with a light extraction structure configured to suit a unique shape in which a plurality of nano light emitting structures are arranged.

본 발명의 일 실시예는, 각각, 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노코어와 상기 나노 코어의 표면에 순차적으로 위치한 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물과, 상기 복수의 나노 발광구조물의 제2 도전형 반도체층의 표면에 배치되며, 투명 전도성 물질로 이루어진 콘택 전극과, 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 공간에 충전되며, 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층과, 상기 복수의 나노 발광구조물을 덮도록 상기 저굴절률층 상에 배치되며, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층을 포함하는 나노구조 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a plurality of nano light emitting structures each having a nanocore made of a first conductivity type semiconductor, an active layer and a second conductivity type semiconductor layer sequentially positioned on the surface of the nano core, and the plurality of nano A contact electrode made of a transparent conductive material, a contact electrode made of a transparent conductive material, a low refractive index layer having a first refractive index, and filling a space between the plurality of nano light emitting structures, and the plurality of A nanostructured semiconductor light emitting device including a high refractive index layer disposed on the low refractive index layer to cover the nano light emitting structure and having a second refractive index greater than the first refractive index may be provided.

상기 저굴절률층은 상기 나노 발광구조물의 높이보다 낮은 레벨을 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 저굴절률층과 접촉하는 계면을 가질 수 있다.The low refractive index layer may have a level lower than the height of the nano light emitting structure. In this case, a part of the high refractive index layer may be filled between the nano light emitting structures to have an interface in contact with the low refractive index layer.

상기 콘택 전극은 상기 저굴절률층의 상면과 상기 나노 발광구조물 중 상기 저굴절률층의 상면보다 높은 영역의 표면에 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 콘택 전극과 접촉하는 계면을 가질 수 있다.
The contact electrode may be disposed on an upper surface of the low refractive index layer and a surface of an area higher than the upper surface of the low refractive index layer of the nano light emitting structure. In this case, a part of the high refractive index layer may be filled between the nano light emitting structures to have an interface in contact with the contact electrode.

특정 예에서, 상기 나노 발광구조물은 제1 결정면인 측면을 갖는 메인부와 상기 제1 결정면과 다른 제2 결정면인 표면을 갖는 상단부를 포함할 수 있다. In a specific example, the nano light emitting structure may include a main portion having a side surface that is a first crystal plane and an upper end portion having a surface that is a second crystal surface different from the first crystal surface.

상기 제1 결정면은 m면이며, 상기 제2 결정면은 r면일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 결정면은 m면이며, 상기 제2 결정면은 c면일 수 있다. The first crystal plane may be an m plane, and the second crystal plane may be an r plane. Alternatively, the first crystal plane may be an m plane, and the second crystal plane may be a c plane.

상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 저굴절률층과 계면을 가지며, 상기 계면은 상기 나노 발광구조물의 측면 상에 위치할 수 있다. A part of the high refractive index layer is filled between the nano light emitting structures to have an interface with the low refractive index layer, and the interface may be located on a side surface of the nano light emitting structure.

상기 계면이 상기 나노 발광구조물의 메인부의 높이에서 50% 이상의 범위에 위치할 수 있다.
The interface may be located in a range of 50% or more from the height of the main part of the nano light emitting structure.

상기 콘택 전극은 상기 나노 발광구조물의 상단부가 노출되도록 상기 나노 발광구조물의 측면에 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 콘택 전극은 상기 저굴절률층의 레벨과 실질적으로 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
The contact electrode may be disposed on the side of the nano light-emitting structure so that the upper end of the nano light-emitting structure is exposed. In this case, the contact electrode may be formed to have substantially the same height as the level of the low refractive index layer.

상기 제1 굴절률은 1.5 이하이며, 상기 제2 굴절률은 1.7 이상일 수 있다. The first refractive index may be 1.5 or less, and the second refractive index may be 1.7 or more.

상기 제1 굴절률은 상기 나노 발광구조물의 굴절률보다 작으며, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이는 0.2 이상일 수 있다.
The first refractive index may be smaller than the refractive index of the nano light emitting structure, and a difference between the first refractive index and the second refractive index may be 0.2 or more.

상기 저굴절률층과 상기 고굴절률층 사이에 배치되며, 제1 및 제2 굴절률 사이의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 중간 굴절률층을 더 포함할 수 있다.
At least one intermediate refractive index layer disposed between the low refractive index layer and the high refractive index layer and having a refractive index between the first and second refractive indexes may be further included.

상기 고굴절률층의 상면에는 광추출용 패턴이 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 광추출용 패턴은 상기 고굴절률층과 일체화된 요철구조일 수 있다.
A pattern for light extraction may be disposed on the upper surface of the high refractive index layer. In this case, the light extraction pattern may have an uneven structure integrated with the high refractive index layer.

본 발명의 일 실시예는, 복수의 나노 발광구조물과, 상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치되며, 투명 전도성 물질로 이루어진 콘택 전극과, 투명한 물질로 이루어진 광투과성 보호부를 포함하는 나노구조 반도체 발광소자를 제공할 수 있다. 상기 광투과성 보호부는 상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 공간에 충전되며, 제1 굴절률을 갖는 저굴절률과 상기 복수의 나노 발광구조물의 상부에 배치되며, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층을 구비할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a nanostructure semiconductor light emission including a plurality of nano light-emitting structures, a contact electrode made of a transparent conductive material, and a light-transmitting protection part made of a transparent material, disposed on the surface of the plurality of nano light-emitting structures Device can be provided. The light-transmitting protection part is filled in the space between the plurality of nano light-emitting structures, is a low refractive index having a first refractive index, and is disposed on the plurality of nano light-emitting structures, and has a second refractive index greater than the first refractive index. A refractive index layer may be provided.

상기 저굴절률층은 상기 나노 발광구조물의 높이보다 낮은 레벨을 가지며, 상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 저굴절률층과 계면을 가질 수 있다. The low refractive index layer may have a level lower than the height of the nano light emitting structure, and a part of the high refractive index layer may be filled between the nano light emitting structures to have an interface with the low refractive index layer.

상기 제1 굴절률은 상기 나노 발광구조물의 굴절률보다 작을 수 있다.
The first refractive index may be smaller than the refractive index of the nano light emitting structure.

본 발명의 일 실시예는, 상술된 나노구조 반도체 발광소자를 구비한 발광모듈과, 상기 발광 모듈을 구동하도록 구성된 구동부와, 상기 구동부에 외부 전압을 공급하도록 구성된 외부접속부를 포함하는 조명장치를 제공할 수 있다.
An embodiment of the present invention provides a lighting device comprising a light emitting module having the above-described nanostructure semiconductor light emitting device, a driving unit configured to drive the light emitting module, and an external connection unit configured to supply an external voltage to the driving unit. can do.

서로 다른 굴절률을 갖는 층을 다른 영역에 배치함으로써 원하는 방향으로의 광추출효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 나노 발광구조물 사이에 상대적으로 낮은 굴절율을 갖는 물질을 충진하거나 비움(에어 충진)으로써 측면 방향으로 진행하는 광을 억제시켜 광추출 효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 상부 방향으로는 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 물질을 적용함으로써 원하는 상부 방향으로의 큰 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
By disposing layers having different refractive indices in different regions, it is possible to improve light extraction efficiency in a desired direction. For example, by filling or emptying (air filling) a material having a relatively low refractive index between the nano light-emitting structures, light traveling in the lateral direction can be suppressed, thereby increasing light extraction efficiency. In addition, by applying a material having a relatively high refractive index toward the upper direction, it is possible to improve the efficiency of light extraction toward a desired upper direction.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도2는 도1에 채용가능한 나노코어의 일 예를 나타내는 개략 사시도이다.
도3은 나노 코어의 다른 예를 나타내는 개략 사시도이다.
도4a 및 도4b는 도1에 도시된 실시형태에서 광추출효율이 향상되는 원리를 설명하기 위한 나노 발광구조물의 단면도이다.
도5a 내지 도5e는 도1에 도시된 나노구조 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도6은 저굴절률층과 고굴절률층의 굴절률 조건에 따른 광추출효율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도7은 저굴절률층과 고굴절률층의 계면 위치에 따른 광추출효율의 변화를 나타내는 그래프이다.
도8a 내지 도8e는 나노구조 반도체 발광소자 제조방법의 다른 예를 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
도9a 및 도9b는 개구의 형상의 다양한 예를 나타내는 마스크의 평면도이다.
도10a 및 도10b는 개구의 형상의 다양한 예를 나타내는 마스크의 측단면도이다.
도11a 및 도11b는 도8d에서 적용될 수 있는 열처리공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도12a 내지 도12d는 도10a에 도시된 마스크를 이용하여 나노 코어를 얻기 위한 과정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도15는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도16은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도18은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
도19 및 도20은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 반도체 발광소자 패키지의 다양한 예를 나타낸다.
도21 및 도22는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 백라이트 유닛의 예를 나타낸다.
도23은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 조명 장치의 예를 나타낸다.
도24는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 헤드 램프의 예를 나타낸다.
1 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a nanocore employable in FIG. 1.
3 is a schematic perspective view showing another example of a nano core.
4A and 4B are cross-sectional views of a nano light emitting structure for explaining the principle of improving light extraction efficiency in the embodiment shown in FIG. 1.
5A to 5E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the nanostructured semiconductor light emitting device shown in FIG. 1.
6 is a graph showing changes in light extraction efficiency according to refractive index conditions of a low refractive index layer and a high refractive index layer.
7 is a graph showing a change in light extraction efficiency according to an interface position between a low refractive index layer and a high refractive index layer.
8A to 8E are cross-sectional views according to major processes for explaining another example of a method of manufacturing a nanostructured semiconductor light emitting device.
9A and 9B are plan views of masks showing various examples of opening shapes.
10A and 10B are side cross-sectional views of a mask showing various examples of the shape of an opening.
11A and 11B are schematic diagrams for explaining a heat treatment process applicable to FIG. 8D.
12A to 12D are cross-sectional views for explaining a process for obtaining a nano core using the mask shown in FIG. 10A.
13 is a cross-sectional view of a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
17 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
18 is a cross-sectional view of a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
19 and 20 show various examples of a semiconductor light emitting device package employing a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
21 and 22 show examples of a backlight unit employing a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
23 shows an example of a lighting device employing a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
24 shows an example of a headlamp employing a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.These embodiments may be modified in different forms or may be combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the present embodiments are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. For example, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
On the other hand, the expression "one example" used in the present specification does not mean the same embodiment, and is provided to emphasize and describe different unique features. However, the embodiments presented in the description below do not exclude that they are implemented in combination with features of other embodiments. For example, even if a matter described in a specific embodiment is not described in another embodiment, it may be understood as a description related to another embodiment unless there is a description contradicting or contradicting the matter in another embodiment.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다.
1 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도1에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(10)는, 제1 도전형 반도체 물질로 이루어진 베이스층(12)과 그 위에 배치된 다수의 나노 발광구조물(15)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 나노구조 반도체 발광소자(10)는 상기 베이스층(12)이 배치된 상면을 갖는 기판(11)을 포함할 수 있다.
The nanostructure semiconductor light emitting device 10 illustrated in FIG. 1 may include a base layer 12 made of a first conductivity type semiconductor material and a plurality of nano light emitting structures 15 disposed thereon. In addition, the nanostructured semiconductor light emitting device 10 may include a substrate 11 having an upper surface on which the base layer 12 is disposed.

상기 기판(11)의 상면에는 볼록한 패턴(R)이 형성될 수 있다. 상기 요철(R)은 광추출효율을 개선하면서 성장되는 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 기판(11)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(11)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. A convex pattern R may be formed on the upper surface of the substrate 11. The irregularities R may improve the quality of a single crystal grown while improving light extraction efficiency. The substrate 11 may be an insulating, conductive, or semiconductor substrate. For example, the substrate 11 may be sapphire, SiC, Si, MgAl 2 O 4 , MgO, LiAlO 2 , LiGaO 2 , or GaN.

상기 베이스층(12)은 상기 나노 발광구조물(15)의 성장면을 제공할 수 있다. 상기 베이스층(12)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, 특정 도전형 불순물로 도프될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스층(12)은 Si와 같은 n형 불순물로 도프될 수 있다.The base layer 12 may provide a growth surface of the nano light emitting structure 15. The base layer 12 may be a nitride semiconductor satisfying Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1), and a specific conductivity It can be doped with type impurities. For example, the base layer 12 may be doped with n-type impurities such as Si.

상기 베이스층(12) 상에는 나노 발광구조물(15)(특히, 나노 코어) 성장을 위한 개구를 갖는 절연막(13)가 형성될 수 있다. 상기 개구에 의해 노출된 상기 베이스층(12) 영역에 나노 코어(15a)가 형성될 수 있다. 상기 절연막(13)은 나노 코어(15a)를 성장하기 위한 마스크로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연막(13)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 절연물질일 수 있다. An insulating film 13 having an opening for growing a nano light emitting structure 15 (especially, a nano core) may be formed on the base layer 12. A nano core 15a may be formed in the area of the base layer 12 exposed by the opening. The insulating layer 13 may be used as a mask for growing the nano core 15a. For example, the insulating layer 13 may be an insulating material such as SiO 2 or SiN x .

상기 나노 발광구조물(15)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노 코어(15a)와, 상기 나노 코어(15a)의 표면에 순차적으로 형성된 활성층(15b) 및 제2 도전형 반도체층(15c)을 가질 수 있다. 상기 나노 코어(15a)는 상기 베이스층(12)과 유사한 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 코어(15a)는 n형 GaN일 수 있다. 상기 활성층(15b)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN인 다중양자우물구조일 수 있다. 필요에 따라, 상기 활성층(15b)은 단일 양자우물(SQW) 구조를 가질 수도 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15c)은 p형 AlxInyGa1 -x-yN(0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 결정이며 필요에 따라 복수의 층으로 구성될 수 있다.The nano light emitting structure 15 has a nano core 15a made of a first conductivity type semiconductor, an active layer 15b sequentially formed on the surface of the nano core 15a, and a second conductivity type semiconductor layer 15c. I can. The nano core 15a satisfies Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1) similar to the base layer 12 It may be a nitride semiconductor. For example, the nano core 15a may be n-type GaN. The active layer 15b may have a multiple quantum well (MQW) structure in which a quantum well layer and a quantum barrier layer are alternately stacked with each other. For example, in the case of a nitride semiconductor, it may have a multiple quantum well structure of GaN/InGaN. If necessary, the active layer 15b may have a single quantum well (SQW) structure. The second conductivity type semiconductor layer 15c is a crystal satisfying p-type Al x In y Ga 1 -xy N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1), and Accordingly, it may be composed of a plurality of layers.

도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 채용된 나노 발광구조물(15)은 육각기둥 구조를 갖는 메인부(M)와 상기 메인부(M) 상에 위치한 상단부(T)를 포함할 수 있다. 상기 나노 발광구조물(15)의 메인부(M)는 동일한 결정면인 측면들을 가지며, 상기 나노 발광구조물(15)의 상단부(T)는 상기 나노 발광구조물(15)의 측면들의 결정면과 다른 결정면을 가질 수 있다. 상기 나노 발광구조물(15)의 상단부(T)는 육각 피라미드형상을 가질 수 있다. As shown in FIG. 2, the nano light emitting structure 15 employed in the present embodiment may include a main portion M having a hexagonal column structure and an upper end T positioned on the main portion M. . The main part M of the nano light-emitting structure 15 has sides that are the same crystal plane, and the upper part T of the nano light-emitting structure 15 has a crystal plane different from that of the side surfaces of the nano light-emitting structure 15. I can. The upper end portion T of the nano light emitting structure 15 may have a hexagonal pyramid shape.

이러한 나노 발광구조물(15)의 형상 및 각 결정면은 상기 나노 코어(15a)의 형상 및 각 결정면에 의해 결정될 수 있으며, 본 실시예에 채용가능한 나노 발광구조물(15)도 다양한 형태로 변경될 수 있다. 즉, 성장된 나노 코어 또는 후속 공정에 따라, 나노 발광구조물(15)은 다른 형태와 다른 결정면을 가질 수 있다. The shape of the nano light-emitting structure 15 and each crystal plane may be determined by the shape and each crystal plane of the nano core 15a, and the nano light-emitting structure 15 employable in the present embodiment may also be changed in various forms. . That is, according to the grown nano core or subsequent process, the nano light emitting structure 15 may have a different shape and a different crystal plane.

예를 들어, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 나노 발광구조물(25)은 도2와 유사하게, 제1 결정면(r)을 갖는 측면을 제공하는 메인부(M)를 갖지만, 상단부(T)가 상기 제1 결정면과 다른 결정면이지만, 완전한 반극성면이 아닌 면(c')을 가질 수 있다. 또한, 특정 예(도17 참조)에서는, 평탄화 공정 등을 이용하여 나노 발광구조물의 상면이 평탄한 면을 가질 수도 있다.
For example, as shown in Figure 3, the nano light-emitting structure 25, similar to Figure 2, has a main portion (M) providing a side surface having a first crystal plane (r), but the upper end (T) Is a crystal plane different from the first crystal plane, but may have a plane (c') that is not a completely semi-polar plane. In addition, in a specific example (see FIG. 17), the top surface of the nano light emitting structure may have a flat surface by using a planarization process or the like.

상기 나노구조 반도체 발광소자(10)는 상기 제2 도전형 반도체층(15c)과 접속된 콘택 전극(16)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 채용되는 콘택 전극(16)은 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 이에 한정되지 않으나, 상기 콘택 전극(16)은 나노 발광구조물 측(기판측과 반대인 방향)으로 광을 방출하기 위해서 투명 전도성 산화물층 또는 질화물층 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), ZITO(Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), ZTO(Zinc TinOxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide),In4Sn3O12 또는 Zn(1-x)MgxO(Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. 필요에 따라, 상기 콘택 전극(16)은 그래핀(graphene)을 포함할 수도 있다.
The nanostructured semiconductor light emitting device 10 may include a contact electrode 16 connected to the second conductivity type semiconductor layer 15c. The contact electrode 16 employed in this embodiment may be made of a transparent conductive material. Although not limited thereto, the contact electrode 16 may be one of a transparent conductive oxide layer or a nitride layer in order to emit light toward the nano light emitting structure side (a direction opposite to the substrate side). For example, ITO (Indium Tin Oxide), ZITO (Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), FTO (Fluorine-doped Tin Oxide), AZO (Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO (Gallium-doped Zinc Oxide), In 4 Sn 3 O 12 or Zn (1-x) Mg x O (Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1) selected from the group consisting of There may be at least one. If necessary, the contact electrode 16 may include graphene.

상기 나노구조 반도체 발광소자(10)는 상기 나노 발광구조물(15)의 상면에 형성된 광투과성 보호층(17)을 포함할 수 있다. 이러한 광투과성 보호층(17)은 상기 나노 발광구조물(15)을 보호할 수 있는 페시베이션 역할을 할 수 있다. The nanostructured semiconductor light emitting device 10 may include a light-transmitting protective layer 17 formed on an upper surface of the nano light emitting structure 15. This light-transmitting protective layer 17 may serve as a passivation capable of protecting the nano light-emitting structure 15.

본 실시예에 채용된 광투과성 보호층(17)은 나노 발광구조물(15)에 적합하게 광추출효율을 향상시키도록 제공될 수 있다. 상기 광투과성 보호층(17)은 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층(17a)과 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층(17b)을 포함할 수 있다. 상기 저굴절률층(17a)은 상기 복수의 나노 발광구조물(15) 사이의 공간에 충전되며, 상기 고굴절률층(17b)은 상기 복수의 나노 발광구조물(15)의 상부에 위치할 수 있다. The light-transmitting protective layer 17 employed in the present embodiment may be provided to improve light extraction efficiency suitable for the nano light-emitting structure 15. The light-transmitting protective layer 17 may include a low refractive index layer 17a having a first refractive index and a high refractive index layer 17b having a second refractive index greater than the first refractive index. The low refractive index layer 17a may be filled in the space between the plurality of nano light emitting structures 15, and the high refractive index layer 17b may be positioned on the plurality of nano light emitting structures 15.

도1에 도시된 바와 같이, 상기 고굴절률층(17b)은 상기 복수의 나노 발광구조물(15)을 덮도록 상기 저굴절률층(17a) 상에 배치될 수 있다. 이러한 광투과성 보호층(17)에 의해서 상부 방향으로 광추출효율을 크게 향상시킬 수 있다. 1, the high refractive index layer 17b may be disposed on the low refractive index layer 17a to cover the plurality of nano light emitting structures 15. Light extraction efficiency in the upper direction can be greatly improved by the light-transmitting protective layer 17.

구체적으로 설명하면, 스넬 법칙(snell's law)에 의해, 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 영역으로 진행되는 빛은 전반사되는 입사각 범위가 커지므로, 진행되는 광량이 억제될 수 있다. 이와 반대로, 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 영역으로 진행되는 빛에 비해 전반사되는 입사각 범위가 작아지므로, 진행되는 광량이 증대될 수 있다. Specifically, according to Snell's law, since light traveling to a region having a relatively low refractive index increases an incidence angle range for total reflection, the amount of light traveling can be suppressed. On the contrary, since the incident angle range of total reflection is smaller than that of light traveling to a region having a relatively high refractive index, the amount of light traveling can be increased.

따라서, 단일한 굴절률층을 갖는 형태(도4a 참조)와 비교하여 볼 때에, 본 실시예(도4b 참조)에 채용된 광투과성 보호층(17)에서, 고굴절률층(17b)을 나노 발광구조물(15) 상부에 배치하여 상부로 진행되는 광량을 증가시키고, 반면에 저굴절률층(17a)을 나노 발광구조물(15) 사이의 공간에 배치하여 나노 발광구조물(15)의 측방향으로 진행되는 광을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 나노 발광구조물(15)의 측방향으로의 광 진행을 억제하고 상부 방향으로 광을 효과적으로 추출시킴으로써, 원하는 상부방향에서의 유효 발광효율을 크게 향상시킬 수 있다. Therefore, when compared with a form having a single refractive index layer (see Fig. 4a), in the light-transmitting protective layer 17 employed in this embodiment (see Fig. 4b), the high refractive index layer 17b is a nano light emitting structure. (15) Arranged on the top to increase the amount of light that proceeds upward, while the low refractive index layer (17a) is disposed in the space between the nano light-emitting structures (15) to proceed in the lateral direction of the nano-light-emitting structures (15) Can be reduced. In this way, by suppressing the propagation of light in the lateral direction of the nano light-emitting structure 15 and effectively extracting light in the upper direction, effective luminous efficiency in a desired upper direction can be greatly improved.

도4a에서 단일한 굴절률층을 저굴절률층(17a)으로 예시하여 대비하였으나, 고굴절률층(17b)으로 변경하는 경우에도 마찬가지이다. 즉, 도4a에서 단일 굴절률층으로 고굴절률층(17b)을 도입하는 경우에도, 나노 발광구조물(15)의 측방향으로 진행되는 광이 많아지므로, 도4b의 구조에 비해서 나노 발광구조물(15)의 상부방향으로 진행되는 광이 감소될 수 밖에 없다.
In FIG. 4A, a single refractive index layer was exemplified as a low refractive index layer 17a to prepare, but the same applies to the case of changing to a high refractive index layer 17b. That is, even when the high refractive index layer 17b is introduced as a single refractive index layer in FIG. 4A, since the amount of light propagating in the lateral direction of the nano light emitting structure 15 increases, the nano light emitting structure 15 is compared with the structure of FIG. 4B. The light propagating in the upper direction of is inevitably reduced.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 나노 발광구조물(15)은 GaN(굴절률: 약 2.4)을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상부에 배치되는 고굴절률층(17b)의 제2 굴절률(약 1.7∼ 약 3의 범위)은 나노 발광구조물(15)의 굴절률과 유사한 범위를 갖는 물질로 형성하고, 그 측면에 배치되는 저굴절률층(17a)은 상기 제2 굴절률보다 낮은 제1 굴절률(약 1.5 이하)을 갖는 물질로 형성할 수 있다. 달리 표현하면, 상기 제1 굴절률은 상기 나노 발광구조물의 굴절률보다 작고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이는 0.2 이상일 수 있다. 특정예에서, 저굴절률층(17a)은 다른 물질층이 충전되지 않은 에어(air)일 수 있다. As described above, the nano light emitting structure 15 may include GaN (refractive index: about 2.4). In this case, the second refractive index (in the range of about 1.7 to about 3) of the high refractive index layer 17b disposed on the top is formed of a material having a range similar to the refractive index of the nano light-emitting structure 15, and is disposed on the side thereof. The low refractive index layer 17a may be formed of a material having a first refractive index (about 1.5 or less) lower than the second refractive index. In other words, the first refractive index may be smaller than the refractive index of the nano light emitting structure, and a difference between the first refractive index and the second refractive index may be 0.2 or more. In a specific example, the low refractive index layer 17a may be air not filled with another material layer.

이와 같이, 나노 발광구조물(15)의 굴절률을 고려하여, 저굴절률층(17a)과 고굴절률층(17b)의 굴절률도 설계하고, 적절한 물질을 선택하여 원하는 광투과성 흡수층을 형성할 수 있다. 저굴절률층(17a)과 고굴절률층(17b)의 굴절률 조건에 대해서는, 도8 및 도9에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
In this way, in consideration of the refractive index of the nano light-emitting structure 15, the refractive index of the low refractive index layer 17a and the high refractive index layer 17b is also designed, and a desired light-transmitting absorption layer can be formed by selecting an appropriate material. Refractive index conditions of the low refractive index layer 17a and the high refractive index layer 17b will be described in more detail with reference to FIGS. 8 and 9.

상기 나노구조 반도체 발광소자(10)는 제1 및 제2 전극(19a,19b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(19a)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층(12)의 일부가 노출된 영역에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(19b)은 상기 콘택 전극(16)이 연장되어 노출된 영역에 배치될 수 있다.
The nanostructured semiconductor light emitting device 10 may include first and second electrodes 19a and 19b. The first electrode 19a may be disposed in a region where a portion of the base layer 12 made of a first conductivity type semiconductor is exposed. In addition, the second electrode 19b may be disposed in a region where the contact electrode 16 is extended and exposed.

도5a 내지 도5e는 도1에 도시된 나노구조 반도체 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 5A to 5E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the nanostructured semiconductor light emitting device shown in FIG. 1.

도5a에 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층(12) 상에 복수의 나노 코어(15a)를 형성할 수 있다. As shown in FIG. 5A, a plurality of nano cores 15a may be formed on the base layer 12 made of a first conductivity type semiconductor.

상기 기판(11)은 요부(R)가 형성된 상면을 가질 수 있다. 상기 베이스층(12)은 상기 기판(11) 상면에 형성될 수 있다. 상기 베이스층(12) 상에는 개구부를 갖는 절연막(13)이 형성된다. 상기 절연막(13)을 마스크로 이용하여 상기 베이스층(12)의 노출된 영역에 원하는 나노 코어(15a)를 성장시킬 수 있다. The substrate 11 may have an upper surface on which the concave portion R is formed. The base layer 12 may be formed on the upper surface of the substrate 11. An insulating film 13 having an opening is formed on the base layer 12. Using the insulating layer 13 as a mask, a desired nano core 15a may be grown in the exposed area of the base layer 12.

본 실시예에서는 선택적인 성장을 이용하여 형성된 나노 코어(15)를 설명하였으나, 이와 달리 원하는 나노 코어에 대응되는 개구영역을 갖는 몰드를 이용하여 나노코어를 성장하고 몰드를 제거하는 방법으로 원하는 나노 코어를 얻을 수 있다.
In this embodiment, the nanocore 15 formed using selective growth was described, but unlike this, a desired nanocore is grown by using a mold having an opening area corresponding to the desired nanocore and removing the mold. Can be obtained.

도5b에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 나노 코어(15a)의 표면에 활성층(15b) 및 제2 도전형 반도체층(15c)을 순차적으로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 5B, an active layer 15b and a second conductivity type semiconductor layer 15c may be sequentially formed on the surfaces of the plurality of nano cores 15a.

이러한 공정을 통해서, 원하는 복수의 나노 발광구조물(15)을 형성할 수 있다. 상기 활성층(15b)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조일 수 있다. 예를 들어, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN인 다중양자우물구조일 수 있다. 필요에 따라, 상기 활성층(15b)은 단일 양자우물(SQW) 구조를 가질 수도 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(15c)은 p형 AlxInyGa1 -x-yN(0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 결정이며 필요에 따라 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(15c)은 AlGaN 전자차단층과 GaN 콘택층을 포함할 수 있다.
Through this process, a plurality of desired nano light-emitting structures 15 can be formed. The active layer 15b may have a multiple quantum well (MQW) structure in which a quantum well layer and a quantum barrier layer are alternately stacked with each other. For example, in the case of a nitride semiconductor, it may have a multiple quantum well structure of GaN/InGaN. If necessary, the active layer 15b may have a single quantum well (SQW) structure. The second conductivity type semiconductor layer 15c is a crystal satisfying p-type Al x In y Ga 1 -xy N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1), and Accordingly, it may be composed of a plurality of layers. For example, the second conductivity type semiconductor layer 15c may include an AlGaN electron blocking layer and a GaN contact layer.

다음으로, 도5c에 도시된 바와 같이, 상기 나노 발광구조물(15)에 콘택 전극(16)을 형성할 수 있다. Next, as shown in FIG. 5C, a contact electrode 16 may be formed on the nano light emitting structure 15.

상기 콘택 전극(16)은 상기 제2 도전형 반도체층(15c)의 표면에 형성될 수 있다. 이에 한정되지 않으나, 본 실시예에서 채용되는 콘택 전극(16)은 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 콘택 전극(16)은 투명 전도성 산화물층 또는 질화물층 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), ZITO(Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), ZTO(Zinc TinOxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide),In4Sn3O12 또는 Zn(1-x)MgxO(Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. 필요에 따라, 상기 콘택 전극(16)은 그래핀(graphene)을 포함할 수도 있다. 상기 나노 발광구조물(15) 사이에는 공간(S)이 존재할 수 있다.
The contact electrode 16 may be formed on the surface of the second conductivity type semiconductor layer 15c. Although not limited thereto, the contact electrode 16 employed in this embodiment may be made of a transparent conductive material. The contact electrode 16 may be either a transparent conductive oxide layer or a nitride layer. For example, ITO (Indium Tin Oxide), ZITO (Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO (Zinc Indium Oxide), GIO (Gallium Indium Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), FTO (Fluorine-doped Tin Oxide), AZO (Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO (Gallium-doped Zinc Oxide), In 4 Sn 3 O 12 or Zn (1-x) Mg x O (Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1) selected from the group consisting of There may be at least one. If necessary, the contact electrode 16 may include graphene. A space S may exist between the nano light emitting structures 15.

이어, 도5d에 도시된 바와 같이, 상기 나노 발광구조물(15) 사이의 공간(S)이 충전되도록 저굴절률층(17a)을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 5D, a low refractive index layer 17a may be formed to fill the space S between the nano light emitting structures 15.

상기 저굴절률층(17a)은 SiO2(1.46)과 같은 낮은 굴절률을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 상기 저굴절률층(17a)은 화학 기상 증착 공정(CVD) 또는 물리적 기상 증착 공정(PVD)와 같은 증착공정에 의해 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 나노 발광구조물(15) 사이의 공간에 용이하게 충전될 수 있는 물질과 다른 공정을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 저굴절률층(17a)은 TEOS(TetraEthylOrthoSilane), BPSG(BoroPhospho Silicate Glass), CVD-SiO2, SOG(Spin-on Glass), SOD(Spin-on Delectric) 물질을 사용할 수 있다. 이 경우에, 각 물질의 유동성을 이용하므로, 스핀 코팅 또는 리플로우 공정으로 충전공정을 용이하게 수행할 수 있다. As the low refractive index layer 17a, a material having a low refractive index such as SiO 2 (1.46) may be used. The low refractive index layer 17a may be formed by a deposition process such as a chemical vapor deposition process (CVD) or a physical vapor deposition process (PVD). Alternatively, a process different from a material that can be easily filled in the space between the nano light emitting structures 15 may be used. For example, the low refractive index layer 17a may be made of TEOS (TetraEthylOrthoSilane), BPSG (BoroPhospho Silicate Glass), CVD-SiO 2 , SOG (Spin-on Glass), SOD (Spin-on Delectric) materials. In this case, since the fluidity of each material is used, the filling process can be easily performed by spin coating or reflow process.

한편, 상기 저굴절률층(17a)으로 상대적으로 낮은 굴절률(1.4∼1.7)을 갖고 작업성이 우수한 광투과성 수지도 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 광투과성 수지로는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리에틸렌 및 폴리카보네이트로부터 선택된 적어도 하나의 수지가 사용될 수 있다. 상기 저굴절률층(17a)은 보다 낮은 굴절률을 구현하기 위해서 다공성 구조를 채용할 수 있다. 예를 들어, 다공성 실리콘을 사용할 경우에는 약 1.2 수준의 굴절률을 구현할 수 있다. Meanwhile, a light-transmitting resin having a relatively low refractive index (1.4 to 1.7) and excellent in workability may also be used as the low refractive index layer 17a. For example, as the light-transmitting resin, at least one resin selected from epoxy resin, silicone resin, polyethylene, and polycarbonate may be used. The low refractive index layer 17a may employ a porous structure in order to implement a lower refractive index. For example, when porous silicon is used, a refractive index of about 1.2 levels can be achieved.

상기 저굴절률층(17a)은 상기 나노 발광구조물의 높이보다 낮은 레벨(L1)을 갖도록 형성될 수 있다. 이로써, 상기 나노 발광구조물(15) 상부에 고굴절률층(도9의 17b)이 위치할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 저굴절률층(17a)의 레벨(L1)은 상기 나노 발광구조물(15)의 메인부로 정의되는 높이(H)의 50% 이상이 되는 지점에 위치할 수 있다. .
The low refractive index layer 17a may be formed to have a level L1 lower than the height of the nano light emitting structure. Accordingly, a space in which a high refractive index layer (17b in FIG. 9) can be positioned on the nano light emitting structure 15 may be provided. The level L1 of the low refractive index layer 17a may be located at a point equal to or greater than 50% of the height H defined as the main portion of the nano light emitting structure 15. .

이어, 도5e에 도시된 바와 같이, 저굴절률층(17a) 상에 고굴절률층(17b)을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 5E, a high refractive index layer 17b may be formed on the low refractive index layer 17a.

상기 고굴절률층(17b)은 상기 나노 발광구조물(15)을 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 고굴절률층(17b)의 레벨(L2)을 상기 나노 발광구조물(15)의 전체 높이보다 높게 형성할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 고굴절률층(17b)은 상기 저굴절률층(17a)과 직접 접촉하여 계면을 가질 수 있다. 또한, 상기 고굴절률층(17b)의 일부는 상기 나노 발광구조물(15) 사이의 공간을 충전하도록 형성될 수 있다. 이로써, 상기 나노 발광구조물(15)의 메인부의 일부 영역에 위치할 수 있다. 이러한 고굴절률층(17b)의 배치를 통해서 상기 나노 발광구조물(15)로부터 상기 고굴절률층(17b)을 통해서 상부로 더 많은 광을 추출시킬 수 있다. 도9에 도시된 바와 같이, 상기 고굴절률층(17b) 중 상기 나노 발광구조물(15)의 메인부에 위치한 부분의 두께(t)를 갖도록 형성할 수 있다. 이러한 두께(t)는 상기 나노 발광구조물(15)의 메인부로 정의되는 높이(H)의 50% 이하일 수 있다. .
The high refractive index layer 17b may be formed to cover the nano light emitting structure 15. That is, the level L2 of the high refractive index layer 17b may be formed higher than the total height of the nano light emitting structure 15. In this embodiment, the high refractive index layer 17b may directly contact the low refractive index layer 17a to have an interface. In addition, a part of the high refractive index layer 17b may be formed to fill the space between the nano light emitting structures 15. Accordingly, it may be located in a partial area of the main part of the nano light emitting structure 15. Through the arrangement of the high refractive index layer 17b, more light can be extracted from the nano light emitting structure 15 to the upper portion through the high refractive index layer 17b. As shown in FIG. 9, the high refractive index layer 17b may be formed to have a thickness t of a portion located in the main portion of the nano light emitting structure 15. This thickness (t) may be 50% or less of the height (H) defined as the main portion of the nano light emitting structure (15). .

상기 고굴절률층(17b)은 화학 기상 증착 공정(CVD) 또는 물리적 기상 증착 공정(PVD)와 같은 증착공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 고굴절률층(17b)은 상기 저굴절률층(17a)보다 큰 굴절률을 갖는다. 상기 고굴절률층(17b)의 굴절률은 상기 저굴절률층(17a)의 굴절률에 따라 결정되나, 상기 저굴절률층(17a)의 굴절률층이 약 1.5 이하인 경우에, 상기 고굴절률층(17b)의 굴절률은 약 1.7 이상일 수 있다. The high refractive index layer 17b may be formed by a deposition process such as a chemical vapor deposition process (CVD) or a physical vapor deposition process (PVD). The high refractive index layer 17b has a larger refractive index than the low refractive index layer 17a. The refractive index of the high refractive index layer 17b is determined according to the refractive index of the low refractive index layer 17a, but when the refractive index layer of the low refractive index layer 17a is about 1.5 or less, the refractive index of the high refractive index layer 17b May be greater than or equal to about 1.7.

상부 방향으로 광추출효율을 향상시키기 위해서, 상기 고굴절률층(17b)은 상기 나노 발광구조물(15)의 굴절률과 유사하거나 그보다도 높은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 나노 발광구조물(15)이 GaN(약 2.4)인 경우에, 1.9 이상, 바람직하게는 2.0 이상일 수 있다. In order to improve light extraction efficiency in the upper direction, the high refractive index layer 17b may have a refractive index similar to or higher than that of the nano light emitting structure 15. For example, when the nano light-emitting structure 15 is GaN (about 2.4), it may be 1.9 or more, preferably 2.0 or more.

예를 들어, 상기 고굴절률층(17b)은 TiO2(2.8), SiC(2.69), ZnO(2.1), ZrO2(2.23), ZnS(2.66), SiN(2.05), HfO2(1.95) 및 다이아몬드(2.44) 중 적어도 하나일 수 있다(괄호안은 굴절률(@450㎚)).
For example, the high refractive index layer 17b is TiO 2 (2.8), SiC (2.69), ZnO (2.1), ZrO 2 (2.23), ZnS (2.66), SiN (2.05), HfO 2 (1.95) and It may be at least one of the diamonds (2.44) (refractive index (@450nm) in parentheses).

도6은 저굴절률층과 고굴절률층의 굴절률 조건에 따른 광추출효율의 변화를 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing changes in light extraction efficiency according to refractive index conditions of a low refractive index layer and a high refractive index layer.

x축은 고굴절률층의 굴절률인 제2 굴절률이며, y축은 광추출효율을 나타낸다. 기준값(Ref)은 광투과성 보호층을 적용하지 않았을 때에 광추출효율을 나타낸다. The x-axis represents the second refractive index, which is the refractive index of the high refractive index layer, and the y-axis represents light extraction efficiency. The reference value Ref represents the light extraction efficiency when the light-transmitting protective layer is not applied.

저굴절률층의 굴절률인 제1 굴절률이 1(Air), 1.5, 2, 2.5일 때에, 제2 굴절률을 변화시키면서 나노 발광구조물의 상부 방향에서의 광추출효율을 측정하였다. 저굴절률층에 해당하는 제1 굴절률(n1)이 제2 굴절률(n2)보다 높을 때는, 대체로 광추출효율이 기준값 이하로 나타났다. 제1 및 제2 굴절률이 동일한 경우에는 동일한 굴절률 값이 나노 발광구조물의 굴절률(2.4)보다 높을 때(2.5)에 한하여 광추출효율이 다소 증가하는 것으로 나타났다. When the first refractive index, which is the refractive index of the low refractive index layer, is 1 (Air), 1.5, 2, and 2.5, the light extraction efficiency in the upper direction of the nano light emitting structure was measured while changing the second refractive index. When the first refractive index (n 1 ) corresponding to the low refractive index layer is higher than the second refractive index (n 2 ), the light extraction efficiency is generally less than the reference value. When the first and second refractive indices are the same, the light extraction efficiency slightly increases only when the same refractive index value is higher than the refractive index of the nano light emitting structure (2.4) (2.5).

반면에, 본 발명의 조건에 따라, 제2 굴절률이 제1 굴절률보다 클 때에는 광추출효율이 높은 굴절률의 단일층(n2/n1=2.5/2.5)을 채용한 형태보다 크게 개선된 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 굴절률 조건(n2/n1)이, 2.5/2.0, 2.4/1, 2.0/1.5, 2.5/1.5, 3.0/1.5일 때에, 5∼7% 정도 광추출효율이 개선된 것으로 나타났다. 특히, 저굴절률층(제1 굴절률)이 2.0일 때보다 1.5 이하일 때에, 광추출효율의 개선효과가 크다는 것을 확인할 수 있었다.
On the other hand, according to the conditions of the present invention, when the second refractive index is greater than the first refractive index, it is confirmed that the light extraction efficiency is significantly improved than that of a single layer having a high refractive index (n 2 /n 1 =2.5/2.5). I can. For example, when the refractive index condition (n 2 /n 1 ) was 2.5/2.0, 2.4/1, 2.0/1.5, 2.5/1.5, 3.0/1.5, it was found that the light extraction efficiency was improved by 5-7%. . In particular, when the low refractive index layer (first refractive index) was 1.5 or less than when 2.0, it was confirmed that the effect of improving the light extraction efficiency was large.

도5d 및 도5e에서 설명된 바와 같이, 나노 발광구조물의 상단부를 덮는 고굴절률층은 상기 나노 발광구조물의 메인부까지 연장되어 그 측면을 덮을 수 있다. 이와 같이, 고굴절률층이 메인부까지 연장된 부분을 통해서 상부로 더 많은 광을 추출시킬 수 있다. As described in FIGS. 5D and 5E, the high refractive index layer covering the upper end of the nano light-emitting structure may extend to the main part of the nano light-emitting structure and cover the side surface thereof. In this way, more light can be extracted upward through the portion in which the high refractive index layer extends to the main portion.

도7은 저굴절률층과 고굴절률층의 계면 위치에 따른 광추출효율의 변화를 나타내는 그래프이다. 나노 발광구조물의 메인부 높이(H)에 대한 고굴절률층의 메인부를 덮는 부분의 두께(t)의 비율로 도포율(%)을 정의할 때에, 약 50%까지 증가시킬 때에 기준값(REF)보다 증가된 것을 알 수 있다. 여기서, 기준값(REF)은 고굴절률층을 채용하되, 나노 발광구조물의 상단부만에만 위치하고, 메인부까지 연장되지 않을 때에 얻어진 광추출효율을 말한다. 7 is a graph showing a change in light extraction efficiency according to an interface position between a low refractive index layer and a high refractive index layer. When defining the coating rate (%) as the ratio of the thickness (t) of the part covering the main part of the high refractive index layer to the height (H) of the main part of the nano light-emitting structure, when it is increased to about 50%, it is higher than the reference value (REF). It can be seen that it has increased. Here, the reference value REF refers to the light extraction efficiency obtained when a high refractive index layer is employed, and is located only at the upper end of the nano light emitting structure and does not extend to the main part.

이와 같이, 상기 고굴절률층을 적정한 수준으로 상기 나노 발광구조물의 메인부까지 연장시킴으로써 광추출효율을 크게 개선시킬 수 있다.
In this way, light extraction efficiency can be greatly improved by extending the high refractive index layer to the main portion of the nano light emitting structure at an appropriate level.

본 실시형태에 따른 나노구조 반도체 발광소자는 다양한 제조방법으로 제조될 수 있다. 도8a 내지 도8e는 나노구조 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예로서, 마스크를 몰드구조로 이용하여 나노 코어를 충전시키는 방식으로 성장시키는 공정을 나타낸다. 본 공정은 도5a 및 도5b에 도시된 나노 발광구조물을 형성하는 공정을 대체하는 공정으로 이해될 수 있다. The nanostructure semiconductor light emitting device according to the present embodiment may be manufactured by various manufacturing methods. 8A to 8E are examples of a method of manufacturing a nanostructured semiconductor light emitting device, showing a process of growing a nanocore by using a mask as a mold structure. This process may be understood as a process replacing the process of forming the nano light-emitting structure shown in FIGS. 5A and 5B.

도8a에 도시된 바와 같이, 상기 기판(31) 상에 제1 도전형 반도체를 성장시켜 베이스층(32)을 제공할 수 있다. As shown in FIG. 8A, a base layer 32 may be provided by growing a first conductivity type semiconductor on the substrate 31.

상기 베이스층(32)은 나노 발광구조물을 성장시키는 결정 성장면을 제공할 뿐만 아니라, 나노 발광구조물의 일측 극성을 서로 전기적으로 연결하는 구조로서 제공된다. 따라서, 상기 베이스층(32)은 전기적 도전성을 갖는 반도체 단결정으로 형성될 수 있다. 이러한 베이스층(32)은 직접 성장하는 경우에, 상기 기판(31)은 결정성장용 기판일 수 있다. 상기 베이스층(32) 성장 전에 상기 기판(31) 상에 AlxInyGa1-x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 구성된 버퍼층을 포함해 다층막 구조가 추가로 형성될 수 있다. 상기 다층막 구조에는 상기 베이스층(32)으로부터 상기 버퍼층쪽으로의 전류 누설을 막고, 상기 베이스층(32)의 결정 품질 향상을 위한 언도핑 GaN층 및 AlGaN층 또는 이들 층의 조합으로 구성된 중간층들이 포함된다.
The base layer 32 not only provides a crystal growth surface for growing the nano light emitting structure, but also provides a structure electrically connecting the polarities of one side of the nano light emitting structure to each other. Accordingly, the base layer 32 may be formed of a semiconductor single crystal having electrical conductivity. When the base layer 32 is directly grown, the substrate 31 may be a substrate for crystal growth. A buffer layer composed of Al x In y Ga 1-xy N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) on the substrate 31 before growth of the base layer 32 is included. Thus, a multilayer structure may be additionally formed. The multilayer structure includes an undoped GaN layer and an AlGaN layer or an intermediate layer composed of a combination of these layers to prevent current leakage from the base layer 32 to the buffer layer and improve the crystal quality of the base layer 32. .

이어, 도8b에 도시된 바와 같이, 상기 베이스층(32) 상에 복수의 개구(H)를 가지며 식각정지층을 포함하는 마스크(33)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 8B, a mask 33 having a plurality of openings H and including an etch stop layer is formed on the base layer 32.

본 예에 채용된 마스크(33)는 상기 베이스층(32) 상에 형성된 제1 물질층(33a)과, 상기 제1 물질층(33a) 상에 형성되며 상기 제1 물질층(33a)의 식각률보다 큰 식각률을 갖는 제2 물질층(33b)을 포함할 수 있다.The mask 33 employed in this example includes a first material layer 33a formed on the base layer 32 and an etch rate of the first material layer 33a formed on the first material layer 33a. A second material layer 33b having a higher etch rate may be included.

상기 제1 물질층(33a)은 상기 식각 정지층으로 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 물질층(33a)은 상기 제2 물질층의 식각조건에서 상기 제2 물질층(33b)의 식각률보다 낮은 식각률을 갖는다. 적어도 상기 제1 물질층(33a)은 전기적인 절연성을 갖는 물질이며, 필요에 따라 상기 제2 물질층(33b)도 절연 물질일 수 있다. The first material layer 33a may be provided as the etch stop layer. That is, the first material layer 33a has an etch rate lower than that of the second material layer 33b under the etching conditions of the second material layer. At least the first material layer 33a is a material having electrical insulation properties, and if necessary, the second material layer 33b may also be an insulation material.

상기 제1 및 제2 물질층(33a,33b)은 원하는 식각률 차이를 얻기 위해서 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질층(33a)은 SiN계 물질이며, 상기 제2 물질층(33b)은 SiO2일 수 있다. 이와 달리, 이러한 식각률의 차이는 공극밀도를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 제2 물질층(33b)을 또는 제1 및 제2 물질층(33a,33b) 모두를 다공성 구조의 물질로 채용하여 그 공극률의 차이를 조절하여 제1 및 제2 물질층(33a,33b)의 식각률의 차이를 확보할 수 있다. 이 경우에는 제1 및 제2 물질층(33a,33b)은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 물질층(33a)은 제1 공극률을 갖는 SiO2이며, 제2 물질층(33b)은 제1 물질층(33a)과 동일한 SiO2로 이루어지되 상기 제1 공극률보다 큰 제2 공극률을 가질 수 있다. 이로써, 상기 제2 물질층(33a)이 식각되는 조건에서 상기 제1 물질층(33a)은 상기 제2 물질층(33b)의 식각률보다 낮은 식각률을 가질 수 있다.The first and second material layers 33a and 33b may be formed of different materials to obtain a desired difference in etch rate. For example, the first material layer 33a may be a SiN-based material, and the second material layer 33b may be SiO 2 . Alternatively, the difference in the etch rate may be implemented using the pore density. The second material layer 33b or both the first and second material layers 33a and 33b are used as a material having a porous structure, and the difference in porosity is adjusted to form the first and second material layers 33a and 33b. It is possible to secure a difference in the etch rate of. In this case, the first and second material layers 33a and 33b may be formed of the same material. For example, the first material layer 33a is made of SiO 2 having a first porosity, and the second material layer 33b is made of the same SiO 2 as the first material layer 33a, but is larger than the first porosity. It can have 2 porosity. Accordingly, under the condition that the second material layer 33a is etched, the first material layer 33a may have an etch rate lower than that of the second material layer 33b.

상기 제1 및 제2 물질층(33a,33b)의 총 두께는 원하는 나노 발광구조물의 높이를 고려하여 설계될 수 있다. 상기 제1 물질층(33a)에 의한 식각 정지 레벨은 상기 베이스층(32) 표면으로부터 상기 마스크(33)의 전체 높이를 고려하여 설계될 수 있다. 상기 제1 및 제2 물질층(33a,33b)을 순차적으로 베이스층(32) 상에 형성한 후에, 복수의 개구(H)를 형성하여 상기 베이스층(32) 영역을 노출시킬 수 있다. 상기 개구(H)의 형성은 상기 마스크층(33) 상부에 포토레지스트를 형성하고, 이를 이용한 리소그래피 및 습식/건식 에칭 공정으로 수행될 수 있다. 각 개구(H)의 사이즈는 원하는 나노 발광구조물의 사이즈를 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스층(32)의 표면을 노출하는 개구(H)는 폭(직경)의 600㎚이하, 나아가 50∼500㎚이하일 수 있다. The total thickness of the first and second material layers 33a and 33b may be designed in consideration of a desired height of the nano light-emitting structure. The etch stop level by the first material layer 33a may be designed in consideration of the total height of the mask 33 from the surface of the base layer 32. After the first and second material layers 33a and 33b are sequentially formed on the base layer 32, a plurality of openings H may be formed to expose the base layer 32 region. The formation of the opening (H) may be performed by forming a photoresist on the mask layer 33 and using the photoresist and a wet/dry etching process using the same. The size of each opening H may be designed in consideration of the size of the desired nano light emitting structure. For example, the opening H exposing the surface of the base layer 32 may be 600 nm or less of the width (diameter), and further 50 to 500 nm or less.

상기 개구(H)는 반도체 공정을 이용하여 제조될 수 있으며, 예를 들어, 딥 에칭(deep-etching)공정을 이용하여 높은 종횡비를 갖는 개구(H)를 형성할 수 있다. 상기 개구(H)의 종횡비는 5:1 이상, 나아가 10:1 이상일 수 있다. The opening H may be manufactured using a semiconductor process, and for example, the opening H having a high aspect ratio may be formed using a deep-etching process. The aspect ratio of the opening H may be 5:1 or more, and further 10:1 or more.

식각 조건에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 상기 제1 및 제2 물질층(33a,33b)에서의 상기 개구(H)는 베이스층(32) 방향으로 갈수록 작아지는 폭을 가질 수 있다. Although it may vary depending on the etching conditions, in general, the opening H in the first and second material layers 33a and 33b may have a width that decreases toward the base layer 32.

일반적으로, 딥 에칭 공정은 건식식각 공정이 사용되며, 플라즈마로부터 발생되는 반응성 이온을 이용하거나 높은 진공에서 발생되는 이온빔을 이용할 수 있다. 이러한 건식 식각은 습식 식각과 비교하여 미세구조를 기하학적 제한 없이 정밀한 가공을 진행할 수 있다. 상기 마스크(33)의 산화막 에칭에는 CF 계열 가스가 이용될 수 있다. 예를 들어 CF4, C2F6, C3F8, C4F8, CHF3와 같은 가스에 O2 및 Ar 중 적어도 하나를 조합한 에천트가 이용될 수 있다.
In general, a dry etching process is used for the deep etching process, and reactive ions generated from plasma may be used or an ion beam generated in a high vacuum may be used. Compared with wet etching, such dry etching can perform precise processing of microstructures without geometric limitations. A CF-based gas may be used for etching the oxide layer of the mask 33. For example, an etchant in which at least one of O 2 and Ar is combined with a gas such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , and CHF 3 may be used.

이러한 개구(H)의 평면 형상과 배열은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 평면 형상의 경우에는, 다각형, 사각형, 타원형, 원형과 같이 다양하게 구현될 수 있다. 도8b에 도시된 마스크(33)는 도9a에 도시된 바와 같이, 단면이 원형인 개구(H)의 어레이를 가질 수 있으나, 필요에 따라 다른 형상 및 다른 배열을 가질 수 있다. 예를 들어, 도9b에 도시된 마스크(33')와 같이, 단면이 정육각형인 개구의 어레이를 가질 수 있다. The planar shape and arrangement of the opening H may be variously implemented. For example, in the case of a flat shape, it may be implemented in various ways such as a polygon, a square, an oval, and a circle. The mask 33 shown in FIG. 8B may have an array of openings H having a circular cross section, as shown in FIG. 9A, but may have different shapes and arrangements as needed. For example, like the mask 33' shown in FIG. 9B, an array of openings having a regular hexagonal cross section may be provided.

도8b에 도시된 개구(H)는 직경(또는 폭)이 일정한 로드(rod) 구조로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 적절한 에칭공정을 이용하여 다양한 구조를 가질 수 있다. 이러한 예로서, 도10a 및 도10b에 다른 형상의 개구를 갖는 마스크가 도시되어 있다. 도10a의 경우에, 제1 및 제2 물질층(43a,43b)로 이루어진 마스크(43)는 상부로 갈수록 단면적이 증가하는 형상의 기둥구조의 개구(H)를 가지며, 도10b의 경우에는, 제1 및 제2 물질층(43a',43b')으로 이루어진 마스크(43')는 상부로 갈수록 단면적이 감소하는 형상의 기둥구조의 개구(H)를 가질 수 있다.
The opening H shown in FIG. 8B is illustrated as a rod structure having a constant diameter (or width), but is not limited thereto, and may have various structures using an appropriate etching process. As such an example, masks having openings of different shapes are shown in Figs. 10A and 10B. In the case of FIG. 10A, the mask 43 made of the first and second material layers 43a and 43b has an opening H of a column structure having a shape of increasing cross-sectional area as it goes upward, and in the case of FIG. 10B, The mask 43 ′ formed of the first and second material layers 43a ′ and 43b ′ may have a columnar opening H having a shape whose cross-sectional area decreases toward the top.

다음으로, 도8c에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 개구(H)가 충전되도록 상기 베이스층(32)의 노출된 영역에 제1 도전형 반도체를 성장시킴으로써 복수의 나노 코어(35a)를 형성하고, 이어 상기 나노 코어(35a)의 상단부(T)에 전류차단 중간층(34)을 형성한다. Next, as shown in Fig. 8C, a plurality of nano cores 35a are formed by growing a first conductivity type semiconductor in the exposed area of the base layer 32 so that the plurality of openings H are filled. Then, a current blocking intermediate layer 34 is formed on the upper end (T) of the nano core 35a.

상기 나노 코어(35a)의 제1 도전형 반도체는 n형 질화물 반도체일 수 있으며, 상기 베이스층(32)의 제1 도전형 반도체와 동일한 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스층(32)과 상기 나노 코어(35a)는 n형 GaN으로 형성될 수 있다. The first conductivity type semiconductor of the nano core 35a may be an n-type nitride semiconductor, and may be the same material as the first conductivity type semiconductor of the base layer 32. For example, the base layer 32 and the nano core 35a may be formed of n-type GaN.

상기 나노 코어(35a)를 구성하는 질화물 단결정은 MOCVD 또는 MBE 공정을 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 마스크(33)는 성장되는 질화물 단결정의 몰드로 작용하여 개구(H)의 형상에 대응되는 나노 코어(35a)를 제공할 수 있다. 즉, 질화물 단결정은 상기 마스크(33)에 의해 상기 개구(H)에 노출된 베이스층(32) 영역에 선택적으로 성장되면서, 상기 개구(H)를 충전하게 되고, 충전되는 질화물 단결정은 그 개구(H)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. The nitride single crystal constituting the nano core 35a may be formed by using an MOCVD or MBE process, and the mask 33 acts as a mold for the grown nitride single crystal to correspond to the shape of the opening (H). (35a) can be provided. That is, the nitride single crystal is selectively grown in the region of the base layer 32 exposed to the opening H by the mask 33, filling the opening H, and the nitride single crystal to be filled is the opening ( It may have a shape corresponding to the shape of H).

상기 마스크(33)를 그대로 둔 채로 상기 나노 코어(35a)의 상단부(T) 표면에 전류차단 중간층(34)을 형성한다. 따라서, 별도의 마스크를 형성하는 공정 없이도 원하는 상단부에 전류차단 중간층(34)을 용이하게 형성할 수 있다. A current blocking intermediate layer 34 is formed on the surface of the upper end portion T of the nano core 35a while leaving the mask 33 as it is. Therefore, it is possible to easily form the current blocking intermediate layer 34 on a desired upper end without a separate mask forming process.

상기 전류차단 중간층(34)은 고의적으로 도프되지 않거나 상기 나노 코어(35a)와 반대되는 제2 도전형 불순물로 도프된 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 코어(35a)가 n형 GaN일 경우에, 상기 전류차단 중간층(34)은 언도프 GaN 또는 Mg와 같은 p형 불순물이 도프된 GaN일 수 있다. 이 경우에, 동일한 성장공정에서 불순물의 종류만을 전환함으로써 나노 코어(35a)와 전류차단 중간층(34)을 연속적으로 형성할 수 있다. 이와 같이, 전류차단 중간층(34)의 형성 공정과 몰드 공정을 결합하여 전체 공정을 더욱 간소화할 수 있다.
The current blocking intermediate layer 34 may be a semiconductor layer that is not intentionally doped or is doped with a second conductivity type impurity opposite to the nano core 35a. For example, when the nanocore 35a is n-type GaN, the current blocking intermediate layer 34 may be undoped GaN or GaN doped with p-type impurities such as Mg. In this case, the nano core 35a and the current blocking intermediate layer 34 can be continuously formed by switching only the types of impurities in the same growth process. In this way, the entire process may be further simplified by combining the forming process of the current blocking intermediate layer 34 and the molding process.

이어, 도8d에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 나노 코어(35a)의 측면이 부분적으로 노출되도록 상기 식각정지층인 제1 물질층(33a)까지 상기 마스크(33)를 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 8D, the mask 33 is removed to the first material layer 33a as the etch stop layer so that the side surfaces of the plurality of nano cores 35a are partially exposed.

본 실시예에서는, 상기 제2 물질층(33b)이 선택적으로 제거될 수 있는 식각 공정을 적용함으로써, 상기 제2 물질층(33b)만을 제거하고 상기 제1 물질층(33a)이 잔류시킬 수 있다. 상기 잔류한 제1 물질층(33a)은 후속 성장공정에서는 활성층(35b) 및 제2 도전형 반도체층(35c)이 상기 베이스층(32)과 접속되는 것을 방지할 수 있다. In the present embodiment, by applying an etching process in which the second material layer 33b can be selectively removed, only the second material layer 33b may be removed and the first material layer 33a may remain. . The remaining first material layer 33a may prevent the active layer 35b and the second conductivity type semiconductor layer 35c from being connected to the base layer 32 in a subsequent growth process.

본 예와 같이, 개구를 갖는 마스크를 몰드로 이용한 나노 발광구조물의 제조공정에서, 결정성을 향상시키기 위해서 추가적인 열처리공정을 도입할 수 있다. As in this example, in the manufacturing process of the nano light emitting structure using a mask having an opening as a mold, an additional heat treatment process may be introduced to improve crystallinity.

먼저, 상기 전류차단 중간층(34)을 형성하기 전인 나노 코어(35a)의 성장 중간에 나노 코어의 결정 품질을 향상시키기 위해서, 나노 코어(35a)의 안정화 공정(열처리공정)을 추가로 실시할 수 있다. 즉, 원하는 나노 코어(35a)의 성장 중간지점(베이스 층으로 약 0.2 ~ 1.8㎛ 높이)으로 성장될 때에, GaN의 III족 원소 공급원인 TMGa 소스 공급을 중단하고, NH3 분위기에서 약 5 초 ∼ 약 5분 동안을 성장 중 기판의 온도와 유사한 온도(약 1000 ~ 1200℃)에서 열처리를 실시할 수 있다. First, in order to improve the crystal quality of the nanocore during the growth of the nanocore 35a before the current blocking intermediate layer 34 is formed, a stabilization process (heat treatment process) of the nanocore 35a may be additionally performed. have. That is, when growing to the midpoint of growth of the desired nanocore 35a (about 0.2 to 1.8 μm in height as the base layer), the supply of the TMGa source, which is a supply source of the group III element of GaN, is stopped, and about 5 seconds in the NH 3 atmosphere. Heat treatment may be performed for about 5 minutes at a temperature similar to that of the substrate during growth (about 1000 to 1200°C).

또한, 상기 나노 코어(35a)의 성장을 완료하고, 상기 마스크의 상층(33b)을 제거한 후에, 나노 코어(35a)의 표면을 일정한 조건에서 열처리하여 나노 코어(35a)의 결정면을 반극성 또는 비극성 결정면과 같이 결정성장에 유리한 안정적인 면으로 전환시킬 수 있다. 이러한 공정은 도11a 및 도11b를 참조하여 설명할 수 있다. In addition, after completing the growth of the nano core (35a) and removing the upper layer (33b) of the mask, the surface of the nanocore (35a) is heat-treated under certain conditions to make the crystal plane of the nanocore (35a) semi-polar or non-polar. It can be converted into a stable surface that is advantageous for crystal growth, such as a crystal surface. This process can be described with reference to FIGS. 11A and 11B.

도11a 및 도11b는 도8d의 공정에서 적용될 수 있는 열처리공정을 설명하기 위한 모식도이다. 11A and 11B are schematic diagrams for explaining a heat treatment process applicable to the process of FIG. 8D.

도11a는 도8d에서 얻어진 나노 코어(35a)로 이해할 수 있다. 상기 나노 코어(35a)는 개구의 형상에 따라 정해지는 결정면을 갖는다. 개구의 형상에 따라 달리하지만, 대체로 이렇게 얻어진 나노 코어(35a)의 표면은 상대적으로 안정적이지 못한 결정면을 가지며, 후속 결정성장에 유리한 조건이 아닐 수 있다. Fig. 11A can be understood as the nanocore 35a obtained in Fig. 8D. The nano core 35a has a crystal plane determined according to the shape of the opening. Although it varies depending on the shape of the opening, in general, the surface of the nanocore 35a thus obtained has a relatively unstable crystal plane, and may not be a favorable condition for subsequent crystal growth.

본 실시예와 같이, 개구가 원기둥인 로드형상일 경우에, 도11a에 도시된 바와 같이, 나노 코어(35a)의 측면은 특정한 결정면이 아닌 곡면을 가질 수 있다. As in the present embodiment, when the opening has a cylindrical rod shape, as shown in Fig. 11A, the side surface of the nano core 35a may have a curved surface other than a specific crystal surface.

이러한 나노 코어(35a)를 열처리하면 그 표면의 불안정한 결정이 재배열되면서 도11b에 도시된 바와 같이, 반극성 또는 비극성과 같은 안정적인 결정면을 가질 수 있다. 열처리 조건은 600℃이상, 특정 예에서는 800∼1200℃에서 수초 내지 수십분(1초∼60분) 실행함으로써 원하는 안정된 결정면으로 전환시킬 수 있다. When the nano-core 35a is heat-treated, unstable crystals on the surface thereof are rearranged, and as shown in FIG. 11B, a stable crystal plane such as semi-polar or non-polar can be obtained. The heat treatment conditions can be converted to a desired stable crystal plane by performing the heat treatment conditions at 600°C or higher, and in a specific example, 800 to 1200°C for several seconds to tens of minutes (1 second to 60 minutes).

본 열처리 공정은 기판 온도가 600℃보다 낮으면 나노 코어의 결정 성장 및 재배열이 어려워 열처리 효과를 기대하기 힘들며, 1200℃보다 높으면 GaN 결정면으로부터 질소(N)가 증발하여 결정 품질이 저하될 수 있다. 또한, 1초보다 짧은 시간에서는 충분한 열처리 효과를 기대하기 어려우며, 수십분, 예를 들어 60분보다 긴 시간 동안의 열처리는 제조 공정의 효율을 저하시킬 수 있다.In this heat treatment process, if the substrate temperature is lower than 600°C, crystal growth and rearrangement of the nano-core are difficult, making it difficult to expect a heat treatment effect. If the temperature is higher than 1200°C, nitrogen (N) evaporates from the GaN crystal plane, resulting in a decrease in crystal quality . In addition, it is difficult to expect a sufficient heat treatment effect for a time shorter than 1 second, and heat treatment for a time longer than several tens of minutes, for example, 60 minutes may reduce the efficiency of the manufacturing process.

예를 들어, 상기 사파이어 기판의 C(0001)면(실리콘기판일 경우에 (111)면)상에 성장시킨 경우에, 도6a에 도시된 원기둥 형상인 나노 코어(35a)를 상술된 적정한 온도 범위에서 열처리함으로써 불안정한 결정면인 곡면(측면)은 안정적인 결정면인 비극성면(m면)을 갖는 육각형 결정 기둥(도11b의 35a')으로 전환될 수 있다. 이러한 결정면의 안정화 과정은 고온의 열처리과정에 의해 실현될 수 있다. For example, when grown on the C (0001) plane ((111) plane in the case of a silicon substrate) of the sapphire substrate, the nano-core 35a having a cylindrical shape shown in FIG. 6A is in the appropriate temperature range described above. By heat treatment at, the curved surface (side surface), which is an unstable crystal surface, can be converted into a hexagonal crystal column (35a' in Fig. 11B) having a non-polar surface (m surface) that is a stable crystal surface. The stabilization process of such a crystal plane can be realized by a high-temperature heat treatment process.

이러한 원리는 명확히 설명되기 어려우나, 고온에서 표면에 위치한 결정이 재배열되거나 챔버 내에서 소스가스가 잔류하는 경우에 이러한 잔류 소스가스가 증착되어 안정적인 결정면을 갖도록 부분적인 재성장이 진행되는 것으로 이해할 수 있다. This principle is difficult to clearly explain, but it can be understood that partial regrowth proceeds so as to have a stable crystal plane by depositing such residual source gas when crystals located on the surface are rearranged at high temperatures or when the source gas remains in the chamber.

특히, 재성장 관점에서 설명하면, 챔버 내에서 소스 가스가 잔류한 분위기에서 열처리 공정이 수행되거나 소량의 소스가스를 의도적으로 공급하는 조건에서 열처리될 수 있다. 예를 들어, 도11a에 도시된 바와 같이, MOCVD 챔버의 경우에, TMGa과 NH3가 잔류하고, 이러한 잔류 분위기에서 열처리함으로써 나노 코어의 표면에 소스가스가 반응하여 안정적인 결정면을 갖도록 부분적인 재성장이 이루어질 수 있다. 이러한 재성장으로 인하여, 열처리된 나노 코어(35a')의 폭이 열처리 전의 나노 코어(35a)의 폭보다 다소 커질 수 있다(도11a 및 도11b 참조). In particular, in terms of regrowth, the heat treatment process may be performed in an atmosphere in which the source gas remains in the chamber, or the heat treatment may be performed under conditions of intentionally supplying a small amount of source gas. For example, as shown in FIG. 11A, in the case of the MOCVD chamber, TMGa and NH 3 remain, and by heat treatment in such a residual atmosphere, the source gas reacts on the surface of the nanocore, and partial regrowth is performed to have a stable crystal plane. Can be done. Due to this regrowth, the width of the heat-treated nanocore 35a' may be slightly larger than the width of the nanocore 35a before the heat treatment (see FIGS. 11A and 11B).

이와 같이, 추가적인 열처리 공정을 도입함으로써, 나노 코어의 결정성을 향상시키는데 기여할 수 있다. 즉, 이러한 열처리 공정을 통해 마스크 제거 후 나노 코어의 표면에 존재하는 비균일성(예, 결함(defect) 등)을 제거할 뿐만 아니라 내부 결정의 재배열을 통해서 결정의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다. 이러한 열처리 공정은 마스크를 제거한 후 챔버 안에서 나노 코어의 성장공정과 유사한 조건으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 열처리 온도(예, 기판 온도)는 800∼1200℃ 사이에서 수행될 수 있으나, 600℃ 이상의 열처리공정에서도 유사한 효과를 기대할 수 있다.
In this way, by introducing an additional heat treatment process, it may contribute to improving the crystallinity of the nanocore. That is, through such a heat treatment process, non-uniformities (eg, defects, etc.) existing on the surface of the nanocore after removing the mask can be removed, and stability of the crystal can be greatly improved through rearrangement of the internal crystals. . This heat treatment process may be performed under conditions similar to the growth process of the nano core in the chamber after removing the mask. For example, the heat treatment temperature (eg, the substrate temperature) may be performed between 800 and 1200° C., but similar effects can be expected in a heat treatment process of 600° C. or higher.

이어, 도8e에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 나노 코어(35a')의 표면에 활성층(35b) 및 제2 도전형 반도체층(35c)을 순차적으로 성장시킨다. Subsequently, as shown in FIG. 8E, an active layer 35b and a second conductivity type semiconductor layer 35c are sequentially grown on the surfaces of the plurality of nano cores 35a'.

이러한 공정을 통해서, 나노 발광구조물(35)은 제1 도전형 반도체가 나노 코어(35a')와, 나노 코어(35a')를 감싸는 활성층(35b) 및 제2 도전형 반도체층(35b)으로 이루어진 쉘층을 구비한 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다.Through this process, the nano light-emitting structure 35 is composed of a first conductivity type semiconductor nano core 35a', an active layer 35b surrounding the nano core 35a', and a second conductivity type semiconductor layer 35b. It may have a core-shell structure including a shell layer.

상기 나노 코어(35a')는 그 측면과 다른 결정면을 갖는 상단부를 포함하며, 앞서 설명한 바와 같이, 상단부에 형성된 활성층과 제2 도전형 반도체층의 부분(Ⅱ)은, 측면에 형성된 활성층 및 제2 도전형 반도체층의 부분(Ⅰ)과 다른 조성 및/또는 두께를 가질 수 있다. 이로 인해 발생되는 누설전류 및 발광파장의 문제를 해결하기 위해서, 상기 전류차단 중간층(34)이 상기 나노 코어(35a')의 상단부에 배치된다. 이러한 전류차단 중간층(34)의 선택적인 배치로 인해, 상기 나노 코어(35a')의 측면에 형성된 활성층 영역을 통한 전류의 흐름은 정상적으로 보장하면서, 상기 나노 코어(35a')의 상단부에 형성된 활성층 영역을 통한 전류의 흐름은 상기 전류차단 중간층(34)에 의해 차단될 수 있다. The nano-core 35a' includes an upper end having a crystal plane different from its side surface, and as described above, the active layer formed on the upper end and the portion (II) of the second conductivity type semiconductor layer are formed on the side surfaces of the active layer and the second It may have a composition and/or thickness different from that of the portion (I) of the conductive type semiconductor layer. In order to solve the problem of leakage current and emission wavelength caused by this, the current blocking intermediate layer 34 is disposed on the upper end of the nano core 35a'. Due to the selective arrangement of the current blocking intermediate layer 34, the active layer region formed on the upper end of the nano core 35a ′ while ensuring the flow of current normally through the active layer region formed on the side of the nano core 35a ′. The flow of current through the current may be blocked by the current blocking intermediate layer 34.

이로써, 상기 나노 코어(35a')의 상단부에 집중되는 누설전류를 억제하여 효율을 향상시키는 동시에, 원하는 발광파장을 정확히 설계할 수 있다.
Accordingly, it is possible to improve efficiency by suppressing leakage current concentrated on the upper end of the nano core 35a', and to accurately design a desired emission wavelength.

상술된 실시형태에 채용된 마스크는 2개의 물질층으로 구성된 형태를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 3개 이상의 물질층을 채용한 형태로도 구현될 수 있다. The mask employed in the above-described embodiment has exemplified a form composed of two material layers, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in a form employing three or more material layers.

예를 들어, 베이스층으로부터 순차적으로 형성된 제1 내지 제3 물질층을 갖는 마스크의 경우에는, 상기 제2 물질층은 식각 정지층으로서, 상기 제1 및 제3 물질층과 다른 물질로 이루어진다. 필요에 따라, 상기 제1 및 제3 물질층은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.For example, in the case of a mask having first to third material layers sequentially formed from the base layer, the second material layer is an etch stop layer and is made of a material different from the first and third material layers. If necessary, the first and third material layers may be made of the same material.

상기 제3 물질층의 식각조건에서 적어도 상기 제2 물질층은 제3 물질층의 식각률보다 낮은 식각률을 가지므로, 식각정지층으로 작용할 수 있다. 적어도 상기 제1 물질층은 전기적인 절연성을 갖는 물질이며, 필요에 따라 상기 제2 또는 제3 물질층도 절연 물질일 수 있다.
In the etching condition of the third material layer, at least the second material layer has an etch rate lower than that of the third material layer, and thus may function as an etch stop layer. At least the first material layer is a material having electrical insulating properties, and if necessary, the second or third material layer may also be an insulating material.

도12a 내지 도12d는 도10a에 도시된 마스크(43)를 이용하여 나노 발광구조물을 형성하는 공정을 설명하는 주요공정별 단면도이다. 12A to 12D are cross-sectional views for each main process illustrating a process of forming a nano light emitting structure using the mask 43 shown in FIG. 10A.

도12a에 도시된 바와 같이, 마스크(43)를 이용하여 베이스층(42) 상에 나노 코어(45a)를 성장시킬 수 있다. 상기 베이스층(42)은 기판(41) 상에 형성될 수 있다. 상기 마스크(43)는 아래로 갈수록 좁아지는 폭의 개구를 갖는다. 상기 나노 코어(45a)는 상기 개구의 형상에 대응되는 형상으로 성장될 수 있다. As shown in FIG. 12A, a nano core 45a may be grown on the base layer 42 using the mask 43. The base layer 42 may be formed on the substrate 41. The mask 43 has an opening having a width that becomes narrower downward. The nano core 45a may be grown in a shape corresponding to the shape of the opening.

상기 나노 코어(45a)의 결정 품질을 더 향상시키기 위해서, 성장 중 1회 이상의 열처리 공정을 도입할 수 있다. 특히, 성장 중 나노 코어(45a)의 상단 표면이 육각 피라미드의 결정면으로 재배열시킴으로써 보다 안정적인 결정구조를 갖출 수 있으며, 후속 성장되는 결정의 높은 품질을 보장할 수 있다.In order to further improve the crystal quality of the nano core 45a, one or more heat treatment processes may be introduced during growth. In particular, by rearranging the top surface of the nano core 45a into a crystal plane of a hexagonal pyramid during growth, a more stable crystal structure can be obtained, and high quality of crystals to be grown afterwards can be ensured.

이러한 열처리 공정은 앞서 설명된 온도 조건에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 공정 편의를 위해서 나노 코어(45a)의 성장온도와 동일하거나 유사한 온도 조건에서 수행될 수 있다. 또한, NH3 분위기에서 상기 나노 코어(45a)의 성장 압력과 온도와 동일하거나 유사한 수준의 압력/온도를 유지하면서 TMGa와 같은 금속 소스를 중단하는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 열처리공정은 수 초 내지 수십 분(예, 5초∼30분)동안에 지속될 수 있으나, 약 10초 ∼ 약 60초의 지속시간으로도 충분한 효과를 얻을 수 있다. This heat treatment process may be performed under the temperature conditions described above. For example, it may be performed under a temperature condition that is the same as or similar to the growth temperature of the nano core 45a for convenience of processing. In addition, it may be performed in a manner in which a metal source such as TMGa is stopped while maintaining a pressure/temperature equal to or similar to the growth pressure and temperature of the nano core 45a in an NH 3 atmosphere. This heat treatment process may last for several seconds to tens of minutes (eg, 5 seconds to 30 minutes), but a sufficient effect can be obtained even with a duration of about 10 seconds to about 60 seconds.

이와 같이, 나노 코어(45a)의 성장과정에서 도입되는 열처리공정은 나노 코어(45a)를 빠른 속도로 성장될 때에 야기되는 결정성의 퇴보를 방지할 수 있으므로, 빠른 결정 성장과 함께 우수한 결정품질을 함께 도모할 수 있다. In this way, the heat treatment process introduced in the process of growing the nano core 45a can prevent the deterioration of crystallinity caused when the nano core 45a is grown at a high speed, so that the crystal quality can be improved with fast crystal growth. I can plan.

이러한 안정화를 위한 열처리 공정 구간의 시간과 횟수는 최종 나노 코어의 높이와 직경에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 개구의 폭이 300∼400㎚이고, 개구의 높이(마스크 두께)가 약 2.0㎛인 경우에, 중간지점인 약 1.0㎛에서 약 10 초 ∼ 약 60 초의 안정화 시간을 삽입하여 원하는 고품질의 코어를 성장시킬 수 있다. 물론, 이러한 안정화 공정은 코어 성장 조건에 따라 생략할 수도 있다.
The time and frequency of the heat treatment process section for stabilization may be variously changed according to the height and diameter of the final nano core. For example, if the width of the opening is 300 to 400 nm and the height (mask thickness) of the opening is about 2.0 μm, a stabilization time of about 10 seconds to about 60 seconds is inserted at the midpoint of about 1.0 μm to provide desired high quality. Can grow its core. Of course, this stabilization process may be omitted depending on the core growth conditions.

이어, 도12b에 도시된 바와 같이, 상기 나노 코어(45a)의 상단에 전류차단 중간층(44)을 형성할 수 있다. Subsequently, as shown in FIG. 12B, a current blocking intermediate layer 44 may be formed on the upper end of the nano core 45a.

상기 나노 코어(45a)를 원하는 높이로 형성한 후에, 상기 마스크(43)를 그대로 둔 채로 상기 나노 코어(45a)의 상단 표면에 전류차단 중간층(44)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 마스크(43)를 그대로 이용함으로써 별도의 마스크를 형성하는 공정 없이, 나노 코어(45a)의 원하는 영역(상단의 표면)에 전류차단 중간층(44)을 용이하게 형성할 수 있다. After forming the nano-core 45a to a desired height, a current blocking intermediate layer 44 may be formed on the upper surface of the nano-core 45a while leaving the mask 43 as it is. As described above, by using the mask 43 as it is, the current blocking intermediate layer 44 can be easily formed in a desired region (top surface) of the nano core 45a without a separate mask forming process.

상기 전류차단 중간층(44)은 고의적으로 도프되지 않거나 상기 나노 코어(45a)와 반대되는 제2 도전형 불순물로 도프된 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 코어(45a)가 n형 GaN일 경우에, 상기 전류차단 중간층(44)은 언도프 GaN 또는 p형 불순물인 Mg를 도프한 GaN일 수 있다. 이 경우에, 동일한 성장공정에서 불순물의 종류만을 전환함으로써 나노 코어(45a)와 전류차단 중간층(44)을 연속적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, n형 GaN 나노 코어의 성장과 동일한 조건에서 Si 도핑을 중지하고 Mg을 주입하여 약 1분 정도 성장시킬 경우 약 200㎚ ∼ 약 300㎚의 두께를 가지는 전류차단 중간층(44)을 형성할 수 있으며, 이러한 전류차단 중간층(44)은 수 ㎂ 이상의 누설전류를 효과적으로 차단시킬 수 있다. 이와 같이, 본 실시예와 같은 몰드방식 공정에서는 전류차단 중간층(44)의 도입공정이 간소화하게 구현될 수 있다.
The current blocking intermediate layer 44 may be a semiconductor layer that is not intentionally doped or doped with a second conductivity type impurity opposite to the nano core 45a. For example, when the nanocore 45a is n-type GaN, the current blocking intermediate layer 44 may be undoped GaN or GaN doped with p-type impurity Mg. In this case, the nanocore 45a and the current blocking intermediate layer 44 can be continuously formed by switching only the types of impurities in the same growth process. For example, if Si doping is stopped under the same conditions as the growth of n-type GaN nanocores, and Mg is injected and grown for about 1 minute, the current blocking intermediate layer 44 having a thickness of about 200 nm to about 300 nm is formed. The current blocking intermediate layer 44 can effectively block a leakage current of several ㎂ or more. As described above, in the mold method process as in the present embodiment, the introduction process of the current blocking intermediate layer 44 can be simplified.

이어, 도12c에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 나노 코어(45a)의 측면이 노출되도록 상기 식각정지층인 제1 물질층(43a)까지 상기 마스크(43)를 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 12C, the mask 43 is removed up to the first material layer 43a as the etch stop layer so that the side surfaces of the plurality of nano cores 45a are exposed.

본 실시예에서는, 상기 제2 물질층(43b)이 선택적으로 제거될 수 있는 식각 공정을 적용함으로써, 상기 제2 물질층(43b)만을 제거하고 상기 제1 물질층(43a)이 잔류시킬 수 있다. 상기 잔류한 제1 물질층(43a)은 후속 성장공정에서는 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 상기 베이스층(42)과 접속되는 것을 방지할 수 있다. In the present embodiment, by applying an etching process in which the second material layer 43b can be selectively removed, only the second material layer 43b may be removed and the first material layer 43a may remain. . The remaining first material layer 43a may prevent the active layer and the second conductive type semiconductor layer from being connected to the base layer 42 in a subsequent growth process.

본 실시예와 같이, 개구를 갖는 마스크를 몰드로 이용한 나노 발광구조물의 제조공정에서, 결정성을 향상시키기 위해서 추가적인 열처리공정을 도입할 수 있다. As in the present embodiment, in the manufacturing process of the nano light-emitting structure using the mask having an opening as a mold, an additional heat treatment process may be introduced to improve crystallinity.

상기 마스크의 제2 물질층(43b)을 제거한 후에, 나노 코어(45a)의 표면을 일정한 조건에서 열처리하여 나노 코어(45a)의 불안정한 결정면을 안정적인 결정면으로 전환시킬 수 있다(도11a 및 도11b 참조). 특히, 본 실시예와 같이, 나노 코어(45a)가 경사진 측벽을 갖는 개구에서 성장되므로, 그 형상에 대응하여 경사진 측벽을 갖는 형태를 가졌으나, 도12d에 도시된 바와 같이, 열처리 공정 후의 나노 코어(45a')는 결정의 재배열과 함께 재성장이 일어나서 거의 균일한 직경(또는 폭)을 가질 수 있다. 또한, 성장된 직후의 나노 코어(45a)의 상단도 불완전한 육각 피리미드 형상을 가질 수 있으나, 열처리 공정 후의 나노 코어(45a')는 균일한 표면을 갖는 육각 피라미드 형상으로 변화될 수 있다. 이와 같이, 마스크 제거 후에 불균일한 폭을 갖던 나노 코어는 열처리 공정을 통해서 균일한 폭을 갖는 육각 피라미드 기둥 구조로 재성장(및 재배열)될 수 있다.
After removing the second material layer 43b of the mask, the surface of the nanocore 45a may be heat-treated under certain conditions to convert the unstable crystal plane of the nanocore 45a into a stable crystal plane (see FIGS. 11A and 11B. ). In particular, as in this embodiment, since the nano core 45a is grown in an opening having an inclined sidewall, it has a shape having an inclined sidewall corresponding to the shape, but as shown in FIG. 12D, after the heat treatment process The nano-core 45a' may have a substantially uniform diameter (or width) due to regrowth with rearrangement of crystals. In addition, the upper end of the nanocore 45a immediately after growth may also have an incomplete hexagonal pyrimide shape, but the nanocore 45a' after the heat treatment process may be changed into a hexagonal pyramid shape having a uniform surface. As described above, after removing the mask, the nanocore having an uneven width may be regrown (and rearranged) into a hexagonal pyramidal column structure having a uniform width through a heat treatment process.

앞서 설명한 바와 같이, 본 공정에 의해 얻어진 나노 발광구조물은 도5c 내지 도5e에 광투과성 보호층 형성공정을 통해서 원하는 나노구조 반도체 발광소자를 제공할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 다른 실시예에 개시된 바와 같이, 저굴절률층/고굴절률층이 결합된 다양한 광투과성 보호층을 구비할 수 있다. 특히, 도13, 도14 및 도18에 도시된 실시예는 본 공정에서 얻어진 구조와 유사하게 고저항 요소인 전류차단 중간층(54)을 포함하는 것으로 예시되어 있다.
As described above, the nano light-emitting structure obtained by the present process can provide a desired nano-structure semiconductor light-emitting device through the process of forming a light-transmitting protective layer in FIGS. 5C to 5E, but is not limited thereto, and disclosed in other embodiments. As described above, various light-transmitting protective layers in which a low refractive index layer/high refractive index layer are combined may be provided. In particular, the embodiments shown in Figs. 13, 14 and 18 are illustrated as including a current blocking intermediate layer 54 which is a high resistance element similar to the structure obtained in this process.

도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다. 13 is a cross-sectional view of a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도13에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(50)는, 볼록 패턴(R)을 갖는 기판(51)과 상기 기판(51) 상에 형성되며 제1 도전형 반도체 물질로 이루어진 베이스층(52)과 그 위에 배치된 다수의 나노 발광구조물(55)을 포함할 수 있다.
The nanostructure semiconductor light emitting device 50 shown in FIG. 13 includes a substrate 51 having a convex pattern R, a base layer 52 formed on the substrate 51 and made of a first conductivity type semiconductor material, and It may include a plurality of nano light emitting structures 55 disposed thereon.

상기 기판(51)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(51)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. 상기 베이스층(52)은 상기 나노 발광구조물(55)의 성장면을 제공할 수 있다. 상기 베이스층(52)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)을 만족하는 n형 질화물 반도체일 수 있다. The substrate 51 may be an insulating, conductive, or semiconductor substrate. For example, the substrate 51 may be sapphire, SiC, Si, MgAl 2 O 4 , MgO, LiAlO 2 , LiGaO 2 , or GaN. The base layer 52 may provide a growth surface of the nano light emitting structure 55. The base layer 52 may be an n-type nitride semiconductor satisfying Al x In y Ga 1 -x- y N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1).

절연막(53)의 개구(H)에 의해 노출된 상기 베이스층(52) 영역에 나노 코어(55a)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연막(53)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 절연물질일 수 있다. 상기 나노 발광구조물(55)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노 코어(55a)와, 상기 나노 코어(55a)의 표면에 순차적으로 형성된 활성층(55b) 및 제2 도전형 반도체층(55c)을 가질 수 있다. The nano core 55a may be formed in the area of the base layer 52 exposed by the opening H of the insulating layer 53. For example, the insulating layer 53 may be an insulating material such as SiO 2 or SiN x . The nano light emitting structure 55 has a nano core 55a made of a first conductivity type semiconductor, an active layer 55b sequentially formed on the surface of the nano core 55a, and a second conductivity type semiconductor layer 55c. I can.

상기 나노구조 반도체 발광소자(50)는 상기 제2 도전형 반도체층(55c)과 접속하는 콘택 전극(56)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 채용되는 콘택 전극(56)은 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. The nanostructured semiconductor light emitting device 50 may include a contact electrode 56 connected to the second conductivity type semiconductor layer 55c. The contact electrode 56 employed in this embodiment may be made of a transparent conductive material.

상기 광투과성 보호층(57)은 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층(57a)과 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층(57b)을 포함할 수 있다. 상기 저굴절률층(57a)은 상기 복수의 나노 발광구조물(55) 사이의 공간에 충전되며, 상기 고굴절률층(57b)은 상기 복수의 나노 발광구조물(55)의 상부에 위치할 수 있다. The light-transmitting protective layer 57 may include a low refractive index layer 57a having a first refractive index and a high refractive index layer 57b having a second refractive index greater than the first refractive index. The low refractive index layer 57a may be filled in the space between the plurality of nano light emitting structures 55, and the high refractive index layer 57b may be located on the plurality of nano light emitting structures 55.

본 실시예에서는, 상기 콘택전극(56)은 상기 나노 발광구조물(55)의 상단부(T)가 노출되도록 상기 나노 발광구조물(55)의 측면에 배치될 수 있다. 이러한 구조에서는 콘택전극(56) 없이 상기 고굴절률층(57b)이 상기 나노 발광구조물(55)의 상단부(T)에 직접 접촉할 수 있다. 이러한 공정은 콘택전극(56)을 형성한 후에 선택적인 제거를 위한 에치백 공정을 적용하여 수행될 수 있다. In this embodiment, the contact electrode 56 may be disposed on the side of the nano light-emitting structure 55 so that the upper end T of the nano light-emitting structure 55 is exposed. In this structure, the high refractive index layer 57b may directly contact the upper end portion T of the nano light emitting structure 55 without the contact electrode 56. This process may be performed by applying an etch back process for selective removal after forming the contact electrode 56.

필요한 경우에, 저굴절률층(57a)을 형성한 후에 저굴절률층(57b)의 레벨을 콘택 전극(56)의 선택적인 제거 공정과 함께 조절할 수 있다. 이 경우에, 상기 콘택 전극(56)은 상기 저굴절률층(57a)의 레벨과 실질적으로 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다.If necessary, after forming the low refractive index layer 57a, the level of the low refractive index layer 57b can be adjusted together with the selective removal process of the contact electrode 56. In this case, the contact electrode 56 may be formed to have substantially the same height as the level of the low refractive index layer 57a.

상술된 저굴절률층(57a)과 고굴절률층(57b)의 배치에 의해서, 나노 발광구조물(55)의 측방향으로의 광 진행을 억제하고 상부 방향으로 광을 효과적으로 추출시킬 수 있으며, 그 결과 원하는 상부방향에서의 유효 발광효율을 크게 향상시킬 수 있다. By the arrangement of the low-refractive-index layer 57a and the high-refractive-index layer 57b described above, light progression in the lateral direction of the nano light-emitting structure 55 can be suppressed and light can be effectively extracted in the upper direction. Effective luminous efficiency in the upper direction can be greatly improved.

본 실시예에서는. 상기 나노 코어(55a)는 다른 영역의 표면과 다른 결정면을 갖는 상단부(T)를 포함한다. 상기 나노 코어(55a)의 상단부(T)는 상기 나노 코어(55a)의 측면과 달리, 경사진 결정면을 가질 수 있다. In this embodiment. The nano core 55a includes an upper end portion T having a crystal plane different from a surface of another region. Unlike the side surface of the nano-core 55a, the upper end T of the nano-core 55a may have an inclined crystal surface.

도13에 도시된 바와 같이, 상기 나노 코어(55a)의 상단부(T) 표면에는 전류차단 중간층(54)이 형성될 수 있다. 상기 전류차단 중간층(54)은 상기 활성층(55b)과 상기 나노 코어(55a)의 사이에 위치할 수 있다. As shown in FIG. 13, a current blocking intermediate layer 54 may be formed on the surface of the upper end (T) of the nano core 55a. The current blocking intermediate layer 54 may be positioned between the active layer 55b and the nano core 55a.

상기 전류차단 중간층(54)은 상기 나노 코어(55a)의 상단부(T)에서 야기될 수 있는 누설전류를 차단하도록 전기적 저항이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전류차단 중간층(54)은 고의적으로 도프되지 않거나 상기 나노 코어(55a)와 반대되는 제2 도전형 불순물로 도프된 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 코어(55a)가 n형 GaN일 경우에, 상기 전류차단 중간층(54)은 언도프 GaN 또는 Mg와 같은 p형 불순물이 도프된 GaN일 수 있다. 이러한 전류차단 중간층(54)은 주위에 다른 층과 특별히 구별되지 않으며, 동일한 물질(예, GaN)로 이루어지면서도 도핑 농도 또는 도핑 물질의 차이로 구현되는 고저항 영역일 수 있다. 예를 들어, n형 불순물을 공급하면서 GaN을 성장시켜 나노 코어(55a)를 형성하고 GaN의 성장은 중단 없이 연속적으로 진행하면서 n형 불순물의 공급을 차단하거나 Mg와 같은 p형 불순물을 공급하여 원하는 전류차단 중간층(54)을 형성할 수 있다. 물론, 나노 코어인 GaN을 성장하다가 Al 및/또는 In의 소스를 추가 공급하여 다른 조성인 AlxInyGa1-x-yN(0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)로 이루어진 전류차단 중간층을 형성할 수도 있다.The current blocking intermediate layer 54 may be made of a material having high electrical resistance so as to block a leakage current that may be caused in the upper portion T of the nano core 55a. For example, the current blocking intermediate layer 54 may be a semiconductor layer that is not intentionally doped or is doped with a second conductivity type impurity opposite to the nano core 55a. For example, when the nanocore 55a is n-type GaN, the current blocking intermediate layer 54 may be undoped GaN or GaN doped with p-type impurities such as Mg. The current blocking intermediate layer 54 is not particularly distinguished from other layers around it, and may be a high-resistance region made of the same material (eg, GaN) and implemented by a difference in doping concentration or doping material. For example, while supplying n-type impurities, GaN is grown to form a nano core 55a, and the growth of GaN continues without interruption, blocking the supply of n-type impurities or supplying p-type impurities such as Mg to The current blocking intermediate layer 54 may be formed. Of course, while growing GaN, which is a nano core, another composition of Al x In y Ga 1-xy N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y) is supplied by additionally supplying sources of Al and/or In. A current blocking intermediate layer made of <1) may also be formed.

반도체층으로 형성될 경우에, 상기 전류차단 중간층(54)은 충분한 전기적 저항을 위해서 약 50㎚ 이상의 두께를 가질 수 있다. 상기 전류차단 중간층(54)의 제2 도전형 불순물은 약 1.0×1016/㎤이상일 수 있다. 상기 제2 도전형 불순물로 도프된 전류차단 중간층(54)의 경우에, 그 두께와 농도가 적절하게 상보적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 두께가 얇은 경우에 도핑농도를 높여 저항성을 확보할 수 있으며, 반대의 경우에도 마찬가지다. When formed as a semiconductor layer, the current blocking intermediate layer 54 may have a thickness of about 50 nm or more for sufficient electrical resistance. The second conductivity type impurity of the current blocking intermediate layer 54 may be about 1.0×10 16 /cm 3 or more. In the case of the current blocking intermediate layer 54 doped with the second conductivity type impurity, the thickness and concentration may be appropriately complementary. For example, when the thickness is thin, resistance can be secured by increasing the doping concentration, and vice versa.

본 실시예에서는, 상기 나노 코어(55a)의 상단부(T)에 형성된 활성층 영역을 통한 전류의 흐름은 상기 전류차단 중간층(54)에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 나노 코어(55a)의 상단에서 발생되는 누설전류 발생을 효과적으로 차단시킬 수 있다.
In this embodiment, the flow of current through the active layer region formed on the upper end portion T of the nano core 55a may be blocked by the current blocking intermediate layer 54. Accordingly, it is possible to effectively block the occurrence of leakage current generated at the top of the nano core 55a.

도14에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(50')는 도13에 도시된 나노구조 반도체 발광소자와 유사한 구조를 가지며, 동일한 도면 부호로 표시된 요소는 도13의 설명을 참조하여 이해될 수 있다. 다만, 상기 나노구조 반도체 발광소자(50')는 도13에 도시된 형태와 상이한 콘택전극(56')의 형성영역을 구비한다.The nanostructure semiconductor light emitting device 50' shown in FIG. 14 has a structure similar to that of the nanostructure semiconductor light emitting device shown in FIG. 13, and elements denoted by the same reference numerals may be understood with reference to the description of FIG. However, the nanostructured semiconductor light emitting device 50 ′ has a region in which a contact electrode 56 ′ is formed different from the shape shown in FIG. 13.

도14에 도시된 바와 같이, 상기 콘택 전극(56')은 상기 나노 발광구조물(55)의 측면 중 상부영역에도 위치하지 않을 수 있다. 상기 나노 발광구조물(55)의 측면 중 상기 콘택전극(56')이 위치하지 않는 상부영역은 광투과성 보호층(57')과 접촉할 수 있다. As shown in FIG. 14, the contact electrode 56 ′ may not be located in the upper region of the side surface of the nano light emitting structure 55. An upper region of the side surface of the nano light emitting structure 55 in which the contact electrode 56 ′ is not located may contact the light-transmitting protective layer 57 ′.

또한, 본 실시예와 같이, 상기 저굴절률층(57')이 상기 콘택전극(56')의 높이와 유사한 레벨로 형성될 수 있다. 상기 나노 발광구조물(55) 측면 중 상기 콘택전극(56')이 형성되지 않은 영역(T')에는 상기 고굴절률층(57b')이 위치할 수 있다. 이러한 영역(T')에서, 고굴절률층(57b')으로 진행되는 광의 대부분은 상기 콘택전극(56')의 간섭 없이 진행될 수 있으므로, 광추출효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
Also, as in the present embodiment, the low refractive index layer 57 ′ may be formed at a level similar to the height of the contact electrode 56 ′. The high refractive index layer 57b' may be positioned in a region T'of the side surface of the nano light emitting structure 55 where the contact electrode 56' is not formed. In this region T', since most of the light traveling to the high refractive index layer 57b' can proceed without interference from the contact electrode 56', the light extraction efficiency can be further improved.

도15는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다. 반대되는 설명이 없는 한, 앞선 실시예들에 관련된 설명이 본 실시예에 대한 설명에 결합될 수 있다. 15 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. Unless there is a description to the contrary, descriptions related to the preceding embodiments may be combined with the description of this embodiment.

도15에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(60)는, 볼록 패턴(R)을 갖는 기판(61)과 상기 기판(61) 상에 형성되며 제1 도전형 반도체 물질로 이루어진 베이스층(62)과 그 위에 배치된 다수의 나노 발광구조물(65)을 포함할 수 있다.The nanostructure semiconductor light emitting device 60 shown in FIG. 15 includes a substrate 61 having a convex pattern R, a base layer 62 formed on the substrate 61 and made of a first conductivity type semiconductor material, and It may include a plurality of nano light-emitting structures 65 disposed thereon.

상기 기판(61)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 상기 베이스층(62)은 상기 나노 발광구조물(65)의 성장면을 제공할 수 있다. 상기 베이스층(62)은 n형 질화물 반도체일 수 있다. 절연막(63)의 개구에 의해 노출된 상기 베이스층(62) 영역에 나노 코어(65a)가 형성될 수 있다.The substrate 61 may be an insulating, conductive, or semiconductor substrate. The base layer 62 may provide a growth surface of the nano light emitting structure 65. The base layer 62 may be an n-type nitride semiconductor. The nano core 65a may be formed in the area of the base layer 62 exposed by the opening of the insulating layer 63.

상기 나노 발광구조물(65)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노 코어(65a)와, 상기 나노 코어(65a)의 표면에 순차적으로 형성된 활성층(65b) 및 제2 도전형 반도체층(65c)을 가질 수 있다. The nano light emitting structure 65 has a nano core 65a made of a first conductivity type semiconductor, an active layer 65b sequentially formed on the surface of the nano core 65a, and a second conductivity type semiconductor layer 65c. I can.

상기 광투과성 보호층(67)은 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층(67a)과 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층(67c)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 광투과성 보호층(67)은 저굴절률층(67a) 및 고굴절률층(67c) 사이에 중간 굴절률층(67b)을 더 포함할 수 있다. 상기 중간 굴절률층(67b)은 제1 굴절률보다 높고 제2 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 상기 저굴절률층(67a)은 상기 복수의 나노 발광구조물(65) 사이의 공간에 충전될 수 있다. 본 실시예에 채용된 저굴절률층(67a)은 앞선 실시예보다 낮은 레벨을 가질 수 있다. 본 실시예에 채용된 중간 굴절률층(67b)은 단일 층 구조로 예시되어 있으나, 복수의 중간 굴절률층으로 구성될 수 있으며, 각 중간 굴절률층은 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 중간 굴절률층은 아래로부터 상부로 갈수록 굴절률이 높아지도록 배치될 수 있다. The light-transmitting protective layer 67 may include a low refractive index layer 67a having a first refractive index and a high refractive index layer 67c having a second refractive index greater than the first refractive index. In this embodiment, the light-transmitting protective layer 67 may further include an intermediate refractive index layer 67b between the low refractive index layer 67a and the high refractive index layer 67c. The intermediate refractive index layer 67b may have a refractive index higher than a first refractive index and smaller than a second refractive index. The low refractive index layer 67a may be filled in the space between the plurality of nano light emitting structures 65. The low refractive index layer 67a employed in this embodiment may have a lower level than the previous embodiment. The intermediate refractive index layer 67b employed in this embodiment is illustrated as a single layer structure, but may be formed of a plurality of intermediate refractive index layers, and each intermediate refractive index layer may have a different refractive index. For example, the plurality of intermediate refractive index layers may be disposed such that the refractive index increases from the bottom to the top.

콘택 전극(66)은 상기 저굴절률층(67a)의 상면과 상기 나노 발광구조물(65) 중 상기 저굴절률층(67a)의 상면보다 높은 영역의 표면에 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 중간 굴절률층(67b)의 일부는 상기 나노 발광구조물(65) 사이에 충전되어 상기 콘택 전극(66)과 접촉하는 계면을 가질 수 있다. 본 실시예와 달리, 중간 굴절률층(67b)을 채용하지 않은 경우에는, 상기 고굴절률층(67c)의 일부는 상기 나노 발광구조물(65) 사이에 충전되어 상기 콘택 전극(66)과 접촉하는 계면을 가질 수 있다.The contact electrode 66 may be disposed on an upper surface of the low refractive index layer 67a and a surface of the nano light emitting structure 65 that is higher than the upper surface of the low refractive index layer 67a. In this case, a part of the intermediate refractive index layer 67b may be filled between the nano light emitting structures 65 to have an interface in contact with the contact electrode 66. Unlike the present embodiment, when the intermediate refractive index layer 67b is not employed, a part of the high refractive index layer 67c is filled between the nano light-emitting structures 65 to be in contact with the contact electrode 66. Can have

상기 고굴절률층(67c)은 상기 중간 굴절률층(67b) 상에 형성되며 상기 복수의 나노 발광구조물(65)를 덮을 수 있다.
The high refractive index layer 67c is formed on the intermediate refractive index layer 67b and may cover the plurality of nano light emitting structures 65.

도16은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다. 반대되는 설명이 없는 한, 앞선 실시예들에 관련된 설명이 본 실시예에 대한 설명에 결합될 수 있다. 16 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. Unless there is a description to the contrary, descriptions related to the preceding embodiments may be combined with the description of this embodiment.

도16에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(60')는 콘택전극(66')이 나노 발광구조물(65)의 상단부(T)가 노출되도록 형성된 점을 제외하고, 도15에 도시된 발광소자(60)와 유사한 구조를 갖는다. The nanostructure semiconductor light emitting device 60' shown in FIG. 16 is the light emitting device shown in FIG. 15 except that the contact electrode 66' is formed so that the upper end T of the nano light emitting structure 65 is exposed. It has a structure similar to 60).

즉, 본 실시예에서는, 상기 콘택전극(66')은 상기 나노 발광구조물(65)의 상단부(T)가 노출되도록 상기 나노 발광구조물(65)의 측면에 배치될 수 있다. 이러한 구조에서는 콘택전극(66) 없이 상기 고굴절률층(67c)이 상기 나노 발광구조물(65)의 상단부(T)에 직접 접촉할 수 있다. 이러한 공정에 대한 설명은 도12에서 설명된 해당 부분을 참고하여 이해할 수 있다.
That is, in this embodiment, the contact electrode 66 ′ may be disposed on the side of the nano light-emitting structure 65 so that the upper end T of the nano light-emitting structure 65 is exposed. In this structure, the high refractive index layer 67c may directly contact the upper end portion T of the nano light emitting structure 65 without the contact electrode 66. A description of such a process can be understood by referring to the corresponding part described in FIG. 12.

도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다. 반대되는 설명이 없는 한, 앞선 실시예들에 관련된 설명이 본 실시예에 대한 설명에 결합될 수 있다17 is a cross-sectional view of a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. Unless there is a description to the contrary, descriptions related to the preceding embodiments may be combined with the description of this embodiment.

도17에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(70)는 나노 발광구조물(75)의 상단부(T)가 평탄한 구조를 갖는다. . The nanostructure semiconductor light emitting device 70 shown in FIG. 17 has a structure in which the upper end T of the nano light emitting structure 75 is flat. .

즉, 상기 나노 발광구조물(75)의 상단부(T)는 평탄한 상면을 갖는다. 이러한 구조는 나노 코어(75a)의 성장 후에 나노 코어(75a) 상단부(T)에 평탄화 공정을 적용한 후에, 활성층(75b) 및 제2 도전형 반도체층(75c)을 순차적으로 형성함으로써 얻어질 수 있다. 이와 같이, 나노 발광구조물(75)의 형상과 결정면은 다양한 다른 형상과 결정면을 가질 수 있다.
That is, the upper end portion T of the nano light emitting structure 75 has a flat top surface. This structure can be obtained by sequentially forming an active layer 75b and a second conductivity type semiconductor layer 75c after applying a planarization process to the upper end portion T of the nano core 75a after growth of the nano core 75a. . As such, the shape and crystal plane of the nano light-emitting structure 75 may have various other shapes and crystal planes.

도18은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 단면도이다. 반대되는 설명이 없는 한, 앞선 실시예들에 관련된 설명이 본 실시예에 대한 설명에 결합될 수 있다. 18 is a cross-sectional view of a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention. Unless there is a description to the contrary, descriptions related to the preceding embodiments may be combined with the description of this embodiment.

도18에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(50")는 고굴절률층(57b")의 상면에 광추출패턴으로서 요철구조(P)을 갖는 점을 제외하고, 도13에 도시된 발광소자(50)와 유사한 구조를 갖는다. The nanostructured semiconductor light emitting device 50" shown in FIG. 18 is the light emitting device 50 shown in FIG. 13, except that it has an uneven structure P as a light extraction pattern on the upper surface of the high refractive index layer 57b". ) Has a similar structure.

상기 고굴절률층(57b")은, 외부로 광추출 효율을 향상시키기 위해서 비평탄한 표면으로 이루어진 광추출용 패턴을 가질 수 있다. 이러한 광추출용 패턴은 규칙적이거나 불규칙적인 요철구조(P)로 이루어질 수 있다. 이러한 요철구조(P)는 별도의 층(다른 굴절률을 가질 수 있음)으로 형성될 수 있다. 본 실시예와 같이, 상기 고굴절률층(57b")의 표면을 가공하여 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 요철구조(P)는 고굴절률층(57b")과 일체화된 구조를 갖는 것으로 이해될 수 있다.
The high refractive index layer 57b" may have a light extraction pattern made of a non-flat surface in order to improve light extraction efficiency to the outside. This light extraction pattern is made of a regular or irregular irregular structure (P). The uneven structure P may be formed as a separate layer (which may have a different refractive index), and may be formed by processing the surface of the high refractive index layer 57b", as in the present embodiment. . In this case, the uneven structure P may be understood to have a structure integrated with the high refractive index layer 57b".

도19 및 도20은 상술된 반도체 발광소자를 채용한 패키지의 일 예를 나타낸다. 19 and 20 show an example of a package employing the above-described semiconductor light emitting device.

도19에 도시된 반도체 발광소자 패키지(500)는 도1에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(10), 패키지 본체(502) 및 한 쌍의 리드 프레임(503)일 수 있다. The semiconductor light emitting device package 500 illustrated in FIG. 19 may be a nanostructured semiconductor light emitting device 10, a package body 502, and a pair of lead frames 503 illustrated in FIG. 1.

상기 나노구조 반도체 발광소자(10)는 리드 프레임(503)에 실장되어, 각 전극이 리드 프레임(503)에 전기적으로 연결될 수 있다. 필요에 따라, 나노구조 반도체 발광소자(10)는 리드 프레임(503) 아닌 다른 영역, 예를 들어, 패키지 본체(502)에 실장될 수 있다. 또한, 패키지 본체(502)는 빛의 반사 효율이 향상되도록 컵 형상을 가질 수 있으며, 이러한 반사컵에는 나노구조 반도체 발광소자(10)와 와이어(W) 등을 봉지하도록 투광성 물질로 이루어진 봉지체(505)가 형성될 수 있다.The nanostructured semiconductor light emitting device 10 may be mounted on the lead frame 503 so that each electrode may be electrically connected to the lead frame 503. If necessary, the nanostructured semiconductor light emitting device 10 may be mounted in a region other than the lead frame 503, for example, in the package body 502. In addition, the package body 502 may have a cup shape to improve light reflection efficiency, and the reflective cup includes an encapsulant made of a light-transmitting material to encapsulate the nanostructure semiconductor light emitting device 10 and the wire W. 505) can be formed.

도20에 도시된 반도체 발광소자 패키지(600)는 도1에 도시된 나노구조 반도체 발광소자(10), 실장 기판(610) 및 봉지체(603)를 포함할 수 있다. The semiconductor light emitting device package 600 illustrated in FIG. 20 may include a nanostructured semiconductor light emitting device 10, a mounting substrate 610, and an encapsulant 603 illustrated in FIG. 1.

상기 나노구조 반도체 발광소자(10)는 실장 기판(610)에 실장되어 와이어(W)를 통하여 실장 기판(610)과 전기적으로 연결될 수 있다. The nanostructured semiconductor light emitting device 10 may be mounted on a mounting substrate 610 and electrically connected to the mounting substrate 610 through a wire W.

실장 기판(610)은 기판 본체(611), 상부 전극(613) 및 하부 전극(614)과 상부 전극(613)과 하부 전극(614)을 연결하는 관통 전극(612)을 포함할 수 있다. 실장 기판(610)은 PCB, MCPCB, MPCB, FPCB 등의 기판으로 제공될 수 있으며, 실장 기판(610)의 구조는 다양한 형태로 응용될 수 있다. The mounting substrate 610 may include a substrate body 611, an upper electrode 613 and a lower electrode 614, and a through electrode 612 connecting the upper electrode 613 and the lower electrode 614. The mounting substrate 610 may be provided as a substrate such as a PCB, MCPCB, MPCB, or FPCB, and the structure of the mounting substrate 610 may be applied in various forms.

봉지체(603)는 상면이 볼록한 돔 형상의 렌즈 구조로 형성될 수 있지만, 실시 형태에 따라, 표면을 볼록 또는 오목한 형상의 렌즈 구조로 형성함으로써 봉지체(603) 상면을 통해 방출되는 빛의 지향각을 조절하는 것이 가능하다. 필요에 따라, 상기 봉지체(603) 또는 상기 나노구조 반도체 발광소자(10) 표면에 형광체나 양자점 등과 같은 파장변환물질이 배치될 수 있다.
The encapsulant 603 may be formed in a dome-shaped lens structure having a convex top surface, but according to an embodiment, the direction of light emitted through the top surface of the encapsulant 603 is formed by forming the surface into a convex or concave lens structure. It is possible to adjust the angle. If necessary, a wavelength conversion material such as a phosphor or a quantum dot may be disposed on the surface of the encapsulant 603 or the nanostructured semiconductor light emitting device 10.

상술된 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자 및 이를 구비한 패키지는 다양한 응용제품에 유익하게 적용될 수 있다.
The nanostructure semiconductor light emitting device according to the above-described embodiment and a package including the same can be advantageously applied to various application products.

상술된 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자는 다양한 응용제품의 광원으로 채용될 수 있다. 도21 내지 도24에는 나노구조 반도체 발광소자가 채용될 수 있는 다양한 응용제품이 예시되어 있다.
The nanostructured semiconductor light emitting device according to the above-described embodiment may be employed as a light source for various applications. 21 to 24 illustrate various application products in which a nanostructured semiconductor light emitting device can be employed.

도21 및 도22는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 백라이트 유닛의 예를 나타낸다. 21 and 22 show examples of a backlight unit employing a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도21을 참조하면, 백라이트 유닛(1000)은 기판(1002) 상에 광원(1001)이 실장되며, 그 상부에 배치된 하나 이상의 광학 시트(1003)를 구비한다. 상기 광원(1001)은 상술한 나노구조 반도체 발광소자 또는 그 나노구조 반도체 발광소자를 구비한 패키지를 이용할 수 있다. Referring to FIG. 21, the backlight unit 1000 includes a light source 1001 mounted on a substrate 1002 and at least one optical sheet 1003 disposed thereon. The light source 1001 may use the above-described nanostructure semiconductor light emitting device or a package including the nanostructure semiconductor light emitting device.

도21에 도시된 백라이트 유닛(1000)에서 광원(1001)은 액정표시장치가 배치된 상부를 향하여 빛을 방출하는 방식과 달리, 도22에 도시된 다른 예의 백라이트 유닛(2000)은 기판(2002) 위에 실장된 광원(2001)이 측 방향으로 빛을 방사하며, 이렇게 방사된 빛은 도광판(2003)에 입사되어 면광원의 형태로 전환될 수 있다. 도광판(2003)을 거친 빛은 상부로 방출되며, 광추출 효율을 향상시키기 위하여 도광판(2003)의 하면에는 반사층(2004)이 배치될 수 있다.
In the backlight unit 1000 shown in FIG. 21, the light source 1001 emits light toward an upper portion on which the liquid crystal display device is disposed, whereas the backlight unit 2000 of the other example shown in FIG. 22 is a substrate 2002. The light source 2001 mounted thereon emits light in the lateral direction, and the emitted light is incident on the light guide plate 2003 to be converted into a surface light source. Light passing through the light guide plate 2003 is emitted upward, and a reflective layer 2004 may be disposed on the lower surface of the light guide plate 2003 in order to improve light extraction efficiency.

도23은 본 발명의 실시형태에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 조명 장치의 예를 나타낸 분해사시도이다. 23 is an exploded perspective view showing an example of a lighting device employing a nanostructured semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도23에 도시된 조명장치(3000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광모듈(3003)과 구동부(3008)와 외부접속부(3010)를 포함한다. The lighting device 3000 shown in FIG. 23 is shown as a bulb type lamp as an example, and includes a light emitting module 3003, a driving part 3008, and an external connection part 3010.

또한, 외부 및 내부 하우징(3006, 3009)과 커버부(3007)와 같은 외형 구조물을 추가적으로 포함할 수 있다. 발광모듈(3003)은 상술된 나노구조 반도체 발광소자 또는 그 나노구조 반도체 발광소자를 구비한 패키지일 수 있는 광원(3001)과 그 광원(3001)이 탑재된 회로기판(3002)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 나노구조 반도체 발광소자의 제1 및 제2 전극이 회로기판(3002)의 전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예서는, 하나의 광원(3001)이 회로기판(3002) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개로 장착될 수 있다.In addition, external structures such as external and internal housings 3006 and 3009 and a cover part 3007 may be additionally included. The light emitting module 3003 may include a light source 3001 which may be the above-described nanostructure semiconductor light emitting device or a package including the nanostructure semiconductor light emitting device and a circuit board 3002 on which the light source 3001 is mounted. . For example, the first and second electrodes of the nanostructure semiconductor light emitting device may be electrically connected to the electrode pattern of the circuit board 3002. In the present embodiment, one light source 3001 is illustrated as being mounted on the circuit board 3002, but a plurality of light sources 3001 may be mounted as necessary.

외부 하우징(3006)은 열방출부로 작용할 수 있으며, 발광모듈(3003)과 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 열방출판(3004) 및 조명장치(3000)의 측면을 둘러싸는 방열핀(3005)을 포함할 수 있다. 커버부(3007)는 발광모듈(3003) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 가질 수 있다. 구동부(3008)는 내부 하우징(3009)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부접속부(3010)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. The outer housing 3006 may act as a heat dissipation unit, and includes a heat dissipation plate 3004 that directly contacts the light emitting module 3003 to improve a heat dissipation effect, and a heat dissipation fin 3005 surrounding the side of the lighting device 3000. I can. The cover part 3007 is mounted on the light emitting module 3003 and may have a convex lens shape. The driving unit 3008 may be mounted on the inner housing 3009 and connected to an external connection unit 3010 such as a socket structure to receive power from an external power source.

또한, 구동부(3008)는 발광모듈(3003)의 반도체 발광소자(3001)를 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 구동부(3008)는 AC-DC 컨버터 또는 정류회로부품 등으로 구성될 수 있다.
Further, the driving unit 3008 serves to convert and provide an appropriate current source capable of driving the semiconductor light emitting device 3001 of the light emitting module 3003. For example, the driving unit 3008 may be composed of an AC-DC converter or a rectifying circuit component.

도24는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자를 헤드 램프에 적용한 예를 나타낸다. 24 shows an example in which a nanostructure semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention is applied to a head lamp.

도24를 참조하면, 차량용 라이트 등으로 이용되는 헤드 램프(4000)는 광원(4001), 반사부(4005), 렌즈 커버부(4004)를 포함하며, 렌즈 커버부(4004)는 중공형의 가이드(4003) 및 렌즈(4002)를 포함할 수 있다. 광원(4001)은 상술한 나노구조 반도체 발광소자 또는 그 나노구조 반도체 발광소자를 구비한 패키지를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 24, a headlamp 4000 used as a vehicle light, etc. includes a light source 4001, a reflective part 4005, and a lens cover part 4004, and the lens cover part 4004 is a hollow guide. It may include 4003 and a lens 4002. The light source 4001 may include the above-described nanostructure semiconductor light emitting device or a package including the nanostructure semiconductor light emitting device.

헤드 램드(4000)는 광원(4001)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부(4012)를 더 포함할 수 있으며, 방열부(4012)는 효과적인 방열이 수행되도록 히트싱크(4010)와 냉각팬(4011)을 포함할 수 있다. 또한, 헤드 램프(4000)는 방열부(4012) 및 반사부(4005)를 고정시켜 지지하는 하우징(4009)을 더 포함할 수 있다. 하우징(4009)은 일면에 방열부(4012)가 결합하여 장착되기 위한 중앙홀(4008)을 구비할 수 있다. The head lamp 4000 may further include a heat dissipation unit 4012 that discharges heat generated from the light source 4001 to the outside, and the heat dissipation unit 4012 includes a heat sink 4010 and a cooling fan so that effective heat dissipation is performed. (4011) may be included. In addition, the headlamp 4000 may further include a housing 4009 that fixes and supports the heat dissipation part 4012 and the reflective part 4005. The housing 4009 may include a central hole 4008 for mounting the heat dissipation unit 4012 on one surface thereof.

하우징(4009)은 상기 일면과 일체로 연결되어 직각방향으로 절곡되는 타면에 반사부(4005)가 광원(4001)의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀(4007)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 반사부(4005)에 의하여 전방측은 개방되며, 개방된 전방이 전방홀(4007)과 대응되도록 반사부(4005)가 하우징(4009)에 고정되어 반사부(4005)를 통해 반사된 빛이 전방홀(4007)을 통과하여 외부로 출사될 수 있다.
The housing 4009 may include a front hole 4007 that is integrally connected to the one surface and fixed to the other surface bent in a right angle direction so that the reflective part 4005 is positioned on the upper side of the light source 4001. Accordingly, the front side is opened by the reflecting unit 4005, and the reflecting unit 4005 is fixed to the housing 4009 so that the opened front corresponds to the front hole 4007 to reflect light reflected through the reflecting unit 4005. It may pass through the front hole 4007 and be emitted to the outside.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and that various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.

Claims (20)

각각, 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노 코어와 상기 나노 코어의 표면에 순차적으로 위치한 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물;
상기 복수의 나노 발광구조물의 제2 도전형 반도체층의 표면에 배치되며, 투명 전도성 물질로 이루어진 콘택 전극;
상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 공간에 충전되며, 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층; 및
상기 복수의 나노 발광구조물을 덮도록 상기 저굴절률층 상에 배치되며, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층을 포함하는 나노구조 반도체 발광소자.
A plurality of nano light emitting structures each having a nanocore made of a first conductivity type semiconductor, an active layer sequentially positioned on the surface of the nanocore, and a second conductivity type semiconductor layer;
A contact electrode disposed on the surface of the second conductive semiconductor layer of the plurality of nano light emitting structures and made of a transparent conductive material;
A low refractive index layer filled in the space between the plurality of nano light emitting structures and having a first refractive index; And
A nanostructured semiconductor light emitting device comprising a high refractive index layer disposed on the low refractive index layer to cover the plurality of nano light emitting structures and having a second refractive index greater than the first refractive index.
제1항에 있어서,
상기 저굴절률층은 상기 나노 발광구조물의 높이보다 낮은 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 1,
The nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the low refractive index layer has a level lower than the height of the nano light emitting structure.
제2항에 있어서,
상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 저굴절률층과 접촉하는 계면을 갖는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 2,
Part of the high refractive index layer is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the interface is filled between the nano light-emitting structure and in contact with the low refractive index layer.
제2항에 있어서,
상기 콘택 전극은 상기 저굴절률층의 상면과 상기 나노 발광구조물 중 상기 저굴절률층의 상면보다 높은 영역의 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 2,
The contact electrode is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that disposed on the upper surface of the low refractive index layer and a surface of the nano light emitting structure higher than the upper surface of the low refractive index layer.
제4항에 있어서,
상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 콘택 전극과 접촉하는 계면을 갖는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 4,
Part of the high refractive index layer is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that it has an interface in contact with the contact electrode by filling between the nano light emitting structure.
제5항에 있어서,
상기 나노 발광구조물은 제1 결정면인 측면을 갖는 메인부와 상기 제1 결정면과 다른 제2 결정면인 표면을 갖는 상단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 5,
The nano-structured semiconductor light-emitting device, wherein the nano light-emitting structure includes a main portion having a side surface that is a first crystal plane and an upper end portion having a surface that is a second crystal surface different from the first crystal surface.
제6항에 있어서,
상기 계면이 상기 나노 발광구조물의 메인부의 높이에서 50% 이상의 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 6,
The nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the interface is located at a point of 50% or more from the height of the main portion of the nano light emitting structure.
제6항에 있어서,
상기 제1 결정면은 m면이며, 상기 제2 결정면은 r면인 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 6,
The first crystal plane is an m plane, and the second crystal plane is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the r plane.
제6항에 있어서,
상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 저굴절률층과 계면을 가지며,
상기 계면은 상기 나노 발광구조물의 측면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 6,
Part of the high refractive index layer is filled between the nano light emitting structures to have an interface with the low refractive index layer,
The interface is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that located on the side of the nano light emitting structure.
제9항에 있어서,
상기 콘택 전극은 상기 나노 발광구조물의 상단부가 노출되도록 상기 나노 발광구조물의 측면에 배치되는 것으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 9,
The contact electrode is a nanostructure semiconductor light emitting device, wherein the contact electrode is disposed on the side of the nano light emitting structure to expose the upper end of the nano light emitting structure.
제10항에 있어서,
상기 콘택 전극은 상기 저굴절률층의 레벨과 동일한 높이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 10,
The contact electrode is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that formed to have the same height as the level of the low refractive index layer.
제1항에 있어서,
상기 제1 굴절률은 1.5 이하이며, 상기 제2 굴절률은 1.7 이상인 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 1,
The first refractive index is 1.5 or less, and the second refractive index is 1.7 or more.
제1항에 있어서,
상기 제1 굴절률은 상기 나노 발광구조물의 굴절률보다 작으며,
상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이는 0.2 이상인 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 1,
The first refractive index is less than the refractive index of the nano light emitting structure,
Nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the difference between the first refractive index and the second refractive index is 0.2 or more.
제1항에 있어서,
상기 저굴절률층과 상기 고굴절률층 사이에 배치되며, 제1 및 제2 굴절률 사이의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 중간 굴절률층을 더 포함하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 1,
A nanostructure semiconductor light emitting device further comprising at least one intermediate refractive index layer disposed between the low refractive index layer and the high refractive index layer and having a refractive index between the first and second refractive indexes.
제1항에 있어서,
상기 고굴절률층의 상면에는 광추출용 패턴이 배치되는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 1,
Nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the light extraction pattern is disposed on the upper surface of the high refractive index layer.
제15항에 있어서,
상기 광추출용 패턴은 상기 고굴절률층과 일체화된 요철구조인 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 15,
The light extraction pattern is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that the uneven structure integrated with the high refractive index layer.
복수의 나노 발광구조물;
상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치되며, 투명 전도성 물질로 이루어진 콘택 전극; 및
상기 복수의 나노 발광구조물 사이의 공간에 충전되며, 제1 굴절률을 갖는 저굴절률층과, 상기 복수의 나노 발광구조물의 상부에 배치되며, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 고굴절률층을 구비한 광투과성 보호부를 포함하는 나노구조 반도체 발광소자.
A plurality of nano light emitting structures;
A contact electrode disposed on the surface of the plurality of nano light-emitting structures and made of a transparent conductive material; And
A low refractive index layer filled in the space between the plurality of nano light emitting structures and having a first refractive index, and a high refractive index layer disposed on the plurality of nano light emitting structures and having a second refractive index greater than the first refractive index. A nanostructured semiconductor light emitting device including a light-transmitting protection unit provided.
제17항에 있어서,
상기 저굴절률층은 상기 나노 발광구조물의 높이보다 낮은 레벨을 가지며,
상기 고굴절률층의 일부는 상기 나노 발광구조물 사이에 충전되어 상기 저굴절률층과 계면을 갖는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 17,
The low refractive index layer has a level lower than the height of the nano light emitting structure,
A nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that a part of the high refractive index layer is filled between the nano light emitting structures to have an interface with the low refractive index layer.
제17항에 있어서,
상기 제1 굴절률은 상기 나노 발광구조물의 굴절률보다 작은 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
The method of claim 17,
The first refractive index is a nanostructure semiconductor light emitting device, characterized in that less than the refractive index of the nano light emitting structure.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 나노구조 반도체 발광소자를 구비한 발광모듈;
상기 발광 모듈을 구동하도록 구성된 구동부; 및
상기 구동부에 외부 전압을 공급하도록 구성된 외부접속부를 포함하는 조명장치.
A light emitting module including the nanostructured semiconductor light emitting device according to any one of claims 1 to 19;
A driving unit configured to drive the light emitting module; And
A lighting device comprising an external connection unit configured to supply an external voltage to the driving unit.
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