KR20160070047A

KR20160070047A - Semiconductor light emitting device

Info

Publication number: KR20160070047A
Application number: KR1020160070320A
Authority: KR
Inventors: 박은현; 전수근; 최일균; 진근모
Original assignee: 주식회사 세미콘라이트
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2016-06-17

Abstract

Disclosed is a semiconductor light emitting device, comprising: a plurality of semiconductor layers; a reflection layer disposed on one side of the semiconductor layers, and reflecting light generated in an active layer; a first electrode and a second electrode for supplying an electron and a hole, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is electrically insulated from the semiconductor layers, and electrically communicates with the semiconductor layers by an electrical connection; and a growth substrate having the length of more than or equal to 75um and equal to or less than 200um such that increase of light extraction efficiency compensates for decrease of inner quantum efficiency, compared to external quantum efficiency when an upper surface thereof has the length of 200um. According to the semiconductor light emitting device of the present invention, absorption of light in the semiconductor light emitting device is reduced, thereby improving the light extraction efficiency.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a semiconductor light emitting device,

본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 발광효율을 높인 반도체 발광소자 및 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates generally to a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a semiconductor light emitting device having a high light emitting efficiency and a manufacturing method thereof.

여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.Here, the semiconductor light emitting element means a semiconductor light emitting element that generates light through recombination of electrons and holes, for example, a group III nitride semiconductor light emitting element. The Group III nitride semiconductor is made of a compound of Al (x) Ga (y) In (1-x-y) N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? A GaAs-based semiconductor light-emitting element used for red light emission, and the like.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Herein, the background art relating to the present disclosure is provided, and these are not necessarily meant to be known arts.

도 1 내지 도 3은 미국 등록특허공보 제5,233,204호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자(100)는 지지 기판(105), 발광부(103), 투광성 윈도우 층(102), 하부 본딩 패드 전극(106) 그리고 상부 본딩 패드 전극(101)을 포함한다. 상면(110)의 길이(A)가 주어진 상태에서, 측면(111)의 길이(D)를 증가시킴으로써, 지지 기판(105)에 의한 광 흡수를 감소시켜 발광효율을 높이는 기술을 제시하고 있다. 즉, 측면(111)의 길이(D)가 (A/2)*tan(θ_c) 이상으로 되도록 함으로써(θ_c는 투광성 윈도우 층(102)과 외부와의 임계각), 지지 기판(105)에 의한 광 흡수를 줄이고 있다. 도 3을 참조하면, 반도체 발광소자(100)에서 발광되는 빛을 기준으로 할 때, 영역(R1)의 빛은 상면(110)을 통해 방출되며, 영역(R2)의 빛은 내부 전반사되고, 영역(R3)의 빛(L)은 측면(111)을 통해서 또는 상면(110)에 반사된 다음 측면(111)을 통해 방출된다. 빛(L)이 측면(111)에 입사하는 각은 θ_eb이며, 각(θ_eb)은 임계각(θ_c)보다 작으므로, 영역(R3)의 빛은 하면에 부딪혀서 흡수됨없이 측면(111)을 통해 외부로 방출된다. 이러한 원리는 측면(111)의 길이(D)를 그대로 둔 상태에서, 상면(110)의 길이(A)를 줄이는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있지만, 상면(110)에는 상부 본딩 패드 전극(101)이 존재하므로, 상부 본딩 패드 전극(101)의 크기에 의해 상면(110)의 길이(A)를 줄이는데는 한계가 있으며(이 기술에서 100㎛ 직경의 상부 본딩 패드 전극(101)이 사용되고 있다.), 또한 상면(110)을 통해서도 일정 이상의 광이 외부로 방출되어야 하므로 이러한 요소 또한 상면(110)의 길이(A)를 줄이는데 제약으로 작용한다(이 기술에서 상면(110)의 길이(A)는 250㎛로 예시되어 있다.).1 to 3 are views showing an example of a semiconductor light emitting device disclosed in U.S. Patent No. 5,233,204. The semiconductor light emitting device 100 includes a support substrate 105, a light emitting portion 103, a light transmitting window layer 102 ), A lower bonding pad electrode 106, and an upper bonding pad electrode 101. A technique of increasing light emission efficiency by reducing light absorption by the support substrate 105 by increasing the length D of the side surface 111 in a state where the length A of the upper surface 110 is given. That is, by making the length D of the side surface 111 equal to or larger than (A / 2) * tan (? _C ) (? _C is a critical angle between the transmissive window layer 102 and the outside) Is reduced. Referring to FIG. 3, when light emitted from the semiconductor light emitting device 100 is referred to, the light of the region R1 is emitted through the top surface 110, the light of the region R2 is totally internally reflected, The light L of the light source R3 is emitted through the side surface 111 or after being reflected on the top surface 110 and then through the side surface 111. [ Since the angle of incidence of the light L on the side surface 111 is? _Eb and the angle? _Eb is smaller than the critical angle? _C , the light of the region R3 is reflected by the side surface 111 . This principle can be applied to the case where the length A of the top surface 110 is reduced while maintaining the length D of the side surface 111. The upper bonding pad electrode 101 is present on the upper surface 110 There is a limit in reducing the length A of the upper surface 110 due to the size of the upper bonding pad electrode 101 (the upper bonding pad electrode 101 having a diameter of 100 μm is used in the technique), and Since a certain amount of light must be emitted to the outside through the upper surface 110 as well, these elements also constrain the reduction of the length A of the upper surface 110 (the length A of the upper surface 110 in this technique is 250 m .

도 4는 미국 등록특허공보 제6,784,463호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자(200)는 성장 기판(210; 예: 사파이어, SiC, ZnO), 버퍼층(220; 예: GaN), 제1 반도체층(230; 예: Si-doped GaN), 전자와 정공의 재결합을 이용하여 광을 생성하는 활성층(240; 예: InGaN/GaN 다중양자우물구조), 제2 반도체층(250; Mg-doped GaN), 제1 본딩 패드 전극(280) 그리고 활성층(240)에서 생성된 광을 성장 기판(210) 측으로 반사하는 반사막을 가지는 제2 본딩 패드 전극(270)을 포함한다. 도 4에 제시된 반도체 발광소자(200)는 광을 성장 기판(210) 측으로 방출시킨다는 점과 본딩 패드 전극(270,280)이 성장 기판(210) 반대측에 함께 구비된다는 점에서 도 1에 제시된 반도체 발광소자(100)와 차이점이 있으나, 외부와의 전기적 연결을 위해 본딩 패드 전극(270,280)을 구비해야 한다는 점에서는 변함이 없으며, 마찬가지로 성장 기판(210)의 상면 길이를 줄이는데는 한계가 있다.4A and 4B show an example of a semiconductor light emitting device disclosed in U.S. Patent No. 6,784,463. The semiconductor light emitting device 200 includes a growth substrate 210 (e.g., sapphire, SiC, or ZnO), a buffer layer 220 (E.g., InGaN / GaN multiple quantum well structure) for generating light by recombination of electrons and holes, a second semiconductor layer 230 (e.g., GaN), a first semiconductor layer 230 A first bonding pad electrode 280 and a second bonding pad electrode 270 having a reflective layer for reflecting the light generated from the active layer 240 toward the growth substrate 210. The Mg- The semiconductor light emitting device 200 shown in FIG. 4 emits light toward the growth substrate 210 and the bonding pad electrodes 270 and 280 are provided together on the opposite side of the growth substrate 210, 100, however, there is no difference in that the bonding pad electrodes 270 and 280 are provided for electrical connection to the outside. Similarly, there is a limit in reducing the length of the top surface of the growth substrate 210.

도 5는 일본 공개특허공보 제2009-164423호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 성장 기판(310), 제1 반도체층(330), 전자와 정공의 재결합을 이용하여 광을 생성하는 활성층(340), 제2 반도체층(350), 제1 본딩 패드 전극(380), 전류 확산을 위한 투광성 전극(360; 예: ITO), 그리고 제2 본딩 패드 전극(370)을 포함한다. 추가적으로, 활성층(340)에서 생성된 광을 성장 기판(310) 측으로 반사하는 절연성 반사막(390; SiO₂/TiO₂로 된 DBR(Distributed Bragg Reflector)을 더 구비하며, 제2 본딩 패드 전극(370)은 절연성 반사막(371)에 구비된 복수의 개구(391)를 통해 제2 반도체층(350)과 전기적으로 연통한다. 본딩 패드 전극(370,380)과 반도체층(330,350) 사이에 절연성 반사막(390)이 구비되며, 본딩 패드 전극(370,380)에 의한 광 흡수를 줄일 수 있는 이점을 가지지만, 복수의 개구(391)에서 제2 본딩 패드 전극(380)에 의한 광 흡수는 여전히 문제가 된다.5 shows an example of a semiconductor light emitting device disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-164423. The semiconductor light emitting device includes a growth substrate 310, a first semiconductor layer 330, A second semiconductor layer 350, a first bonding pad electrode 380, a transmissive electrode 360 (e.g., ITO) for current diffusion, and a second bonding pad electrode 370. The active layer 340 generates light, . In addition, a DBR (Distributed Bragg Reflector) made of SiO ₂ / TiO ₂ is further included to reflect the light generated in the active layer 340 toward the growth substrate 310, and the second bonding pad electrode 370, Is electrically connected to the second semiconductor layer 350 through a plurality of openings 391 provided in the insulating reflective film 371. An insulating reflective film 390 is formed between the bonding pad electrodes 370 and 380 and the semiconductor layers 330 and 350 And has the advantage that light absorption by the bonding pad electrodes 370 and 380 can be reduced. However, light absorption by the second bonding pad electrode 380 in the plurality of openings 391 is still a problem.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a general summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층 및 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층이 순차로 적층된 복수의 반도체층; 복수의 반도체층의 일 측에 구비되며, 활성층에서 생성된 빛을 반사시키는 반사층; 전자와 정공을 공급하는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 제1 전극 및 제2 전극 중의 적어도 하나는 복수의 반도체층으로부터 전기적으로 절연되어 있으며, 전기적 연결(an electrical connection)에 의해 복수의 반도체층과 전기적으로 연통하는 제1 전극 및 제2 전극; 그리고, 복수의 반도체층을 기준으로 반사층의 반대 측에 구비되며, 육면체 형상을 가지는 성장 기판;으로서, 육면체의 일면(a face)이 복수의 반도체층이 형성되는 하면(a lower side), 하면과 대향하는 상면(an upper side), 및 하면과 상면을 이어주는 두 개의 측면(lateral sides)을 가지고, 상면은 그 길이가 200㎛일 때의 외부양자효율과 비교하여 내부양자효율의 감소를 광취출효율의 증가가 상쇄할 수 있도록 75㎛이상 200㎛이하의 길이를 가지는 성장 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.According to one aspect of the present disclosure, there is provided a semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity; an active layer that generates light through recombination of electrons and holes; A plurality of semiconductor layers in which a second semiconductor layer having conductivity and a second conductivity different from that of the first semiconductor layer are sequentially stacked; A reflective layer provided on one side of the plurality of semiconductor layers, the reflective layer reflecting light generated in the active layer; At least one of a first electrode and a second electrode being electrically insulated from a plurality of semiconductor layers and electrically connected to a plurality of semiconductors by an electrical connection, A first electrode and a second electrode in electrical communication with the layer; A growth substrate having a hexahedral shape and provided on the opposite side of the reflective layer with respect to the plurality of semiconductor layers, wherein a face of the hexahedron has a lower side on which a plurality of semiconductor layers are formed, And an upper side has two opposing upper sides and lateral sides connecting the lower side and the upper side and the upper side has a reduction in internal quantum efficiency compared to the external quantum efficiency when the length is 200 mu m, And a growth substrate having a length of 75 [mu] m or more and 200 [micro] m or less so as to offset the increase of the thickness of the growth substrate.

도 1 내지 도 3은 미국 등록특허공보 제5,233,204호에 제시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 미국 등록특허공보 제6,784,463호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 일본 공개특허공보 제2009-164423호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 6 및 도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 특징을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면,
도 9 및 도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면,
도 11 내지 도 13은 성장 기판의 굴절률에 따른 상면과 측면의 관계를 나타내는 도면,
도 14는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면,
도 15 및 도 16은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면,
도 18 및 도 19는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 20은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 21은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 22는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면,
도 23 및 도 24는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 표.FIGS. 1 to 3 are views showing an example of a semiconductor light emitting device disclosed in U.S. Patent No. 5,233,204,
4 is a view showing an example of a semiconductor light emitting device disclosed in U.S. Patent No. 6,784,463,
5 is a view showing an example of a semiconductor light emitting element disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2009-164423,
FIGS. 6 and 7 are views for explaining one feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
8 is a view for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
FIGS. 9 and 10 are views for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
11 to 13 are diagrams showing the relationship between the top surface and the side surface according to the refractive index of the growth substrate,
14 is a view for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
15 and 16 are views showing an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
17 is a view for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
FIGS. 18 and 19 are views showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure;
20 is a view showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
21 is a view showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
22 is a view showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure,
23 and 24 are views for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure;

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6 및 도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 특징을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 1에 도시된 반도체 발광소자를 위에서 본 도면으로서, 본딩 패드 전극(101)의 반지름(r)이 50㎛이고, 변(111,112)의 길이가 각각 250㎛인 반도체 발광소자가 도시되어 있다. 변(111,112)의 길이가 직경(2r)의 2배, 그러니까 변(111,112)의 길이가 각각 4r(=200㎛)인 경우를 가정한다면, 본딩 패드 전극(101)의 면적은 πr²이고, 반도체 발광소자의 상면 면적은 (4r)*(4r) = 16r²이 되어, 본딩 패드 전극(101)이 차지하는 면적(πr²)이 전체 면적(16r²)의 π/16 = 19.625%에 이르게 되며, 실제 소자의 형성에서 고려되는 메사 식각면 등을 고려한다면, 20% 이상의 비중을 차지하게 된다. 도 7에는 두 개의 본딩 패드 전극(401,402)이 동일 면 측에 위치하는 래터럴 타입(lateral type) 반도체 발광소자가 예시되어 있다. 본딩 패드 전극(401,402)의 반지름이 r인 경우에, 도 7의 좌측에 도시된 반도체 발광소자의 경우에, 변(411,412)의 길이는 각각 (2+√2)r ≒ 3.414r이 되고, 양자의 면적 비는 2*(πr²)/(3.414r)² ≒ 53.9%에 이르게 되며, 이러한 소자는 상용의 소자로서 생각하기 어렵다. 도 7의 우측에 도시된 반도체 발광소자의 경우에, 변(411,412)의 길이는 각각 2r과 (3.414)²r이 되고, 양자의 면적 비는 마찬가지로 53.9%에 이르게 된다. 예를 들어, 현재 반도체 발광소자에서 사용되는 본딩 패드 전극의 최소 직경인 70㎛를 가정하는 경우에, 좌측의 소자의 경우에, 변(411,412)의 길이가 각각 119.49㎛가 되고, 우측의 소자의 경우에, 변(411, 412)의 길이가 각각 70㎛와 203.97㎛가 되지만, 이러한 소자는 상용의 반도체 발광소자로서는 기능하지 못한다. 좌측의 소자의 경우에, 양자의 면적 비가 20%이하로 되려고만 하여도, 변(411,412)의 길이가 196㎛가 되어야 하며, 우측의 소자의 경우에도 변(412)의 길이를 그대로 두고, 변(411)의 길이를 70㎛로부터 204㎛로 늘려야 양자의 면적 비가 겨우 18.5%가 된다. 따라서, 본딩 패드 전극을 반도체 발광소자의 상부에 두는 경우에, 단변의 길이를 200㎛이하로 한다는 것은 효율적인 소자를 구성할 수 없다.6 and 7 are views for explaining one feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. 6 is a top view of the semiconductor light emitting device shown in Fig. 1, in which a semiconductor light emitting device having a bonding pad electrode 101 with a radius r of 50 m and sides 111 and 112 having a length of 250 m is shown have. And if the length of the sides 111 and 112 assume the twice the diameter (2r), so that the length of the sides 111 and 112, respectively 4r (= 200㎛), the area of the bonding pad electrode 101 is πr ^2, the semiconductor The area of the top surface of the light emitting device becomes (4r) * (4r) = 16r ² , and the area (? R ² ) occupied by the bonding pad electrode 101 reaches? / 16 = 19.625% of the total area 16r ² , Considering the mesa etched surface considered in the actual device formation, it takes up more than 20%. FIG. 7 illustrates a lateral type semiconductor light emitting device in which two bonding pad electrodes 401 and 402 are disposed on the same surface side. In the case of the semiconductor light emitting device shown in the left side of FIG. 7, the lengths of the sides 411 and 412 are (2 + 2) r 3.414 r, respectively, when the radius of the bonding pad electrodes 401 and 402 is r, Is 2 * (? R ² ) / (3.414 r) ² ? 53.9%, and such an element is difficult to be considered as a commercial element. For the semiconductor light-emitting device shown on the right side of Figure 7, the length of the sides (411 412) are respectively and 2r (3.414) ² r, the area ratio of the both are brought similarly to 53.9%. For example, assuming that the minimum diameter of the bonding pad electrode used in the current semiconductor light emitting device is 70 mu m, the lengths of the sides 411 and 412 are 119.49 mu m respectively in the case of the left device, The lengths of the sides 411 and 412 are 70 mu m and 203.97 mu m, respectively, but these devices do not function as commercial semiconductor light emitting devices. In the case of the element on the left side, the length of the sides 411 and 412 should be 196 mu m, and the length of the side 412 should be the same in case of the element on the right side, The length ratio of the first electrode 411 and the second electrode 411 must be increased from 70 m to 204 m to obtain an area ratio of only 18.5%. Therefore, when the bonding pad electrode is placed on top of the semiconductor light emitting element, it is not possible to construct an efficient device by setting the length of the short side to 200 mu m or less.

도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면으로서, 본 개시에 따른 반도체 발광소자는 전자와 정공을 이용하여 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중 양자우물 구조), 활성층(40)이 성장되는 성장 기판(10; 예: Al₂O₃) 그리고 활성층(40)에서 생성된 빛을 성장 기판(10) 측으로 반사하는 반사층(R)을 포함한다. 따라서 빛이 방출되는 측인 상면(110)에는 본딩 패드 전극이 구비되지 않으므로, 광 방출면 측에서의 본딩 패드 전극에 의한 설계상의 제약을 근본적으로 제거할 수 있게 된다.8 is a view for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. The semiconductor light emitting device according to the present disclosure includes an active layer 40 (e.g., InGaN / (In)) for generating light using electrons and holes, A growth substrate 10 (e.g. Al ₂ O ₃ ) on which the active layer 40 is grown, and a reflection layer R that reflects light generated in the active layer 40 to the growth substrate 10 side do. Therefore, since the bonding pad electrode is not provided on the upper surface 110 on which the light is emitted, it is possible to fundamentally eliminate the design restriction due to the bonding pad electrode on the light emitting surface side.

도 9 및 도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3에서 제한적인 상면(110)의 길이(A)에 대해 측면(111)의 길이(D)를 (A/2)*tan(θ_c) 이상이 되도록 한 반도체 발광소자에서 한 걸음 더 나아가, 도 9에 도시된 바와 같이, 상면(110)의 길이(B)가 도 3에서의 상면(110)의 길이(A; 2D/tan(θ_c))의 절반 이하가 되도록 구성한 반도체 발광소자가 제시되어 있다. 이러한 구성을 통해, 영역(R2)에서 내부 전반사되는 빛(L)의 적어도 일부가 반도체 발광소자의 하면에 부딪히지 않고, 반도체 발광소자의 측면(111)에 부딪히게 된다. 실제 반도체 발광소자에서, 측면(111)은 스크라이빙 및/또는 브레이킹에 의해 형성되는 면이므로, 완전한 평탄면이 아니며, 바람직하게는 레이저 또는 식각을 통해 광 산란을 위한 거친 표면이 형성되므로, 임계각(θ_c) 이상의 입사각으로 측면(111)에 입사되는 광의 경우에도 측면(111)을 통해 외부로 방출되는 것이 가능하며, 따라서 발광효율을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는 상면(110)의 길이(B)를 길이(C = (2D)*tan(θ_c)) 이하로 함으로써, 영역(R2)의 빛 모두가 상면(110)에 반사된 후 측면(111)으로 입사하도록 하는 것이 가능하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 측면(111)의 길이(D)를 도 9에서 주어진 (B/2))*tan(θ_c) 이상으로 높이면, 영역(R2)에서의 빛(L)의 적어도 일부가 상면에 부딪힘없이 직접 측면(111)으로 입사할 수 있게 된다. 측면(111)의 길이(D)의 상한과 하한에 대해서 살피면, 특별히 제한이 있는 것은 아니지만, 너무 얇으면, 복수의 반도체층을 지지하는데 문제를 야기할 수 있고, 너무 두꺼우면, 소자의 브레이킹 공정에서 문제를 야기할 수 있으므로, 70㎛이상 180㎛이하의 길이를 가지는 것이 적합하며, 바람직하게는 80㎛이상 150㎛이하의 길이를 가진다.9 and 10 are views for explaining another feature of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. In FIG. 3, the length D of the side surface 111 is set to be longer than the length A of the limited upper surface 110 The length B of the top surface 110 is greater than the length (A / 2) * tan (? _C ) of the top surface 110 of the semiconductor light emitting device, Is less than or equal to half the length A (2D / tan (? _C )) of the semiconductor light emitting device. With this configuration, at least a part of the light L totally internally reflected in the region R2 does not hit the bottom surface of the semiconductor light emitting element but strikes the side surface 111 of the semiconductor light emitting element. In a practical semiconductor light emitting device, since the side surface 111 is a surface formed by scribing and / or braking, it is not a perfect flat surface and preferably a rough surface for light scattering is formed through laser or etching, it is possible to emit light to the outside through the side surface 111 even in the case of light incident on the side surface 111 at an incident angle equal to or greater than the incident angle? _c . Preferably all of the light in the region R2 is reflected on the upper surface 110 and the side surface 111 (see FIG. 11 ( _c )) after the length B of the upper surface 110 is equal to or smaller than the length As shown in Fig. 10, if the length D of the side surface 111 is increased to not less than (B / 2)) * tan (? _C given in FIG. 9) It is possible to directly enter the side face 111 without hitting the upper face. There is no particular limitation as long as the upper limit and the lower limit of the length D of the side surface 111 are considered. However, if it is too thin, it may cause problems in supporting a plurality of semiconductor layers, It is preferable to have a length of 70 mu m or more and 180 mu m or less, and preferably a length of 80 mu m or more and 150 mu m or less.

도 11 내지 도 13은 성장 기판의 굴절률에 따른 상면과 측면의 관계를 나타내는 도면으로서, 도 11에는 성장 기판(10)이 굴절률이 1.8 정도인 사파이어로 이루어진 경우에 상면(110)과 측면(111)의 길이 관계가 제시되어 있다. 측면(111)의 길이(D)가 70㎛인 경우에 상면(110)의 길이(B)가 102㎛이하여야 도 9에 제시된 관계를 만족하지만(도 9의 경우에, 성장 기판의 좌측 코너에서 빛이 나오는 것으로 가정하였다.), 도 14에 도시된 바와 같이, 실제 반도체 발광소자의 경우에, 활성층(40)이 성장 기판(10)으로부터 거리를 두고 위치하고, 스크라이빙&브레이킹 공정을 위해, 소자의 둘레를 따라, 적어도 제2 반도체층(50)과 활성층(40)을 에칭하여 제1 반도체층(30)에 메사식각면(31)을 형성하는 것이 일반적이다. 메사식각면(31)의 총 길이(M)가 20~40㎛ 정도(한 쪽의 폭이 10~20㎛ 정도)이고, 성장 기판(10)의 하면(113)에서 활성층(40)에 이르는 거리가 3~10㎛ 정도인 것을 감안하면(이는 3족 질화물 반도체를 기준으로 한 것이며, 반도체 발광소자를 구성하는 물질에 따라 차이가 있을 수 있다. 즉 10㎛이상이 되는 경우도 있을 수 있다.), 측면(111)의 길이(B)가 70㎛인 경우에, 활성층(40)까지의 거리가 3~10㎛인 점을 고려하면 상면(110)의 길이(B)의 상한치 102㎛가 14㎛정도까지 확장될 수 있고, 메사식각면의 총 길이(M)를 고려하면 또한 20~40㎛정도까지 확장될 수 있다. 따라서, 성장 기판(10)의 측면(111)의 길이(D)가 70㎛일 때, 상면(110)의 길이(B)가 150㎛인 경우에도 도 9에서 설명된 관계가 만족될 수 있음을 알 수 있다. 도 12에는 성장 기판(10)의 굴절률이 2인 경우에 상면(110)과 측면(111)의 길이 관계가 제시되어 있다. ZnO가 이러한 굴절률에 근접한다. 도 13에는 성장 기판(10)의 굴절률이 1.5인 경우에 상면(110)과 측면(111)의 길이 관계가 제시되어 있다. 이 경우에 임계각이 40°를 넘는 이점이 있으나, 반도체 발광소자를 이루는 반도체 물질(예: GaN)과의 굴절률의 차이가 커진다는 단점도 함께 가진다. 굴절률이 1.4가 되면 임계각이 45°보다 커지게 되나, 마찬가지의 문제점을 가진다.11 to 13 show the relationship between the top surface and the side surface according to the refractive index of the growth substrate. In Fig. 11, when the growth substrate 10 is made of sapphire with a refractive index of 1.8, Is shown in Fig. The length B of the top surface 110 should be 102 mu m or less in the case where the length D of the side surface 111 is 70 mu m to satisfy the relationship shown in Fig. 9 (in the case of Fig. 9, 14, in the case of a semiconductor light emitting device, the active layer 40 is located at a distance from the growth substrate 10, and for the scribing and braking process, The mesa etching surface 31 is generally formed on the first semiconductor layer 30 by etching at least the second semiconductor layer 50 and the active layer 40 along the periphery of the device. The distance M from the lower surface 113 of the growth substrate 10 to the active layer 40 and the total length M of the mesa etched surface 31 is about 20 to 40 μm (the width of one side is about 10 to 20 μm) Is about 3 to 10 mu m (this is based on a Group III nitride semiconductor, and may be different depending on materials constituting the semiconductor light emitting device, that is, it may be 10 mu m or more). The upper limit of the length B of the upper surface 110 is 102 占 퐉 is 14 占 퐉 when the length B of the side surface 111 is 70 占 퐉 and the distance to the active layer 40 is 3 占 퐉 to 10 占 퐉, And can be extended to about 20 to 40 mu m in consideration of the total length M of the mesa etching surface. 9 can be satisfied even when the length D of the side surface 111 of the growth substrate 10 is 70 占 퐉 and the length B of the top surface 110 is 150 占 퐉 Able to know. 12 shows a relationship between the lengths of the upper surface 110 and the side surfaces 111 when the refractive index of the growth substrate 10 is 2. In FIG. ZnO approaches this refractive index. 13 shows a relationship between the lengths of the upper surface 110 and the side surfaces 111 when the refractive index of the growth substrate 10 is 1.5. In this case, there is a disadvantage in that the critical angle exceeds 40 DEG, but the refractive index difference with a semiconductor material (for example, GaN) constituting the semiconductor light emitting element becomes large. When the refractive index is 1.4, the critical angle becomes larger than 45 DEG, but has the same problem.

도 15 및 도 16은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 전체적으로 육면체 형상을 가지는 성장 기판(10; 예: 사파이어 기판), 제1 반도체층(30; 예: n형 GaN), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물 구조) 및 제2 반도체층(50; p형 GaN), 활성층(40)에서 생성된 빛을 반사시키는 반사층(R; 예: SiO₂/TiO₂과 같은 절연 물질로 된 DBR 또는 ODR, 유전체막의 반복 적층 구조, 단일층(예: SiO₂) 또는 복수층 유전체막 등), 그리고, 전자와 정공을 공급하는 전극(70) 및 전극(80)을 포함한다. 전극(70,80)은 복수의 반도체층(30,40,50)으로부터 절연되어 있으며, 반사층(R)을 관통하여 형성된 전기적 연결(71,81; Electrical Connections)을 통해 복수의 반도체층(30,40,50)과 전기적으로 연통 또는 연결된다. 전기적 연결(81)은 적어도 제2 반도체층(50)과 활성층(40)을 관통하여 제1 반도체층(30)까지 이어져 있다. 반도체 발광소자의 둘레를 따라 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 반도체층(30)이 노출되는 메사식각면(31)을 추가로 구비하는 것이 일반적이며, 복수의 반도체층(30,40,50)은 성장 기판(10)과 제1 반도체층(30) 사이에 버퍼층을 더 포함할 수 있고, 제1 반도체층과 제2 반도체층의 도전성은 서로 바뀔 수 있으며, 필요에 따라 추가의 층들이 구비될 수 있다. 반도체 발광소자는 이를 구성하는 물질에 따라, 자외선부터 적외선까지의 빛을 방출할 수 있다. 또한 반사층(R)과 제2 반도체층(50) 사이에 전류 확산을 위한 전류 확산 전극(예: ITO)을 더 구비할 수 있으며, 전기적 연결(71,81)과 반도체층(30,50) 사이에 구동 전압을 낮추기 위한 20~30㎛ 정도의 직경을 가지는 오믹 전극을 구비할 수도 있다. 전기적 연결(71,81)은 전극(70,80)과 함께 형성되어도 좋고, 전극(70,80)과 별도로 형성될 수도 있다. 성장 기판(10)의 일면(12; a face)은 복수의 반도체층(30,40,50)이 형성되는 하면(112; a lower side), 하면(112)과 대향하는 상면(110; an upper side), 및 하면(112)과 상면(110) 이어주는 두 개의 측면(111; lateral sides)을 가진다. 또한 성장 기판(10)은 일면(12)의 일 측면(111)으로부터 이어진 타면(13; another face)을 가지며, 타면(13)은 복수의 반도체층(30,40,50)이 형성되는 하면(113) 및 하면(113)과 대향하는 상면(114)을 가진다.15 and 16 are views showing an example of a semiconductor light emitting device according to the present disclosure. The semiconductor light emitting device includes a growth substrate 10 (for example, sapphire substrate) having a hexahedral shape as a whole, a first semiconductor layer 30 (InGaN / (In) GaN multiple quantum well structure) and the second semiconductor layer 50 (p-type GaN), the active layer 40, and the active layer 40, which generate light through recombination of electrons and holes, a reflective layer for reflecting the generated light in the (R; example: SiO _₂ / TiO ₂ and the DBR or ODR, the dielectric film is repeated with an insulating material such as a laminated structure, a single layer (for example: SiO ₂₎ or a plurality of layers of dielectric film or the like), And includes an electrode 70 and an electrode 80 for supplying electrons and holes. The electrodes 70 and 80 are insulated from the plurality of semiconductor layers 30 and 40 and 50 and are electrically connected to the plurality of semiconductor layers 30 and 40 through electrical connections 71 and 81 formed through the reflective layer R. [ 40, and 50, respectively. The electrical connection 81 extends at least through the second semiconductor layer 50 and the active layer 40 to the first semiconductor layer 30. As shown in FIG. 14 along the periphery of the semiconductor light emitting device, it is common to further include a mesa etching surface 31 on which the first semiconductor layer 30 is exposed, and a plurality of semiconductor layers 30, May further include a buffer layer between the growth substrate 10 and the first semiconductor layer 30 and the conductivity of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be interchanged with each other, . The semiconductor light emitting device can emit light from ultraviolet rays to infrared rays, depending on materials constituting the semiconductor light emitting device. A current diffusion electrode (e.g., ITO) for current diffusion may be further provided between the reflective layer R and the second semiconductor layer 50, and a current diffusion electrode may be formed between the electrical connection 71 and the semiconductor layer 30 And an ohmic electrode having a diameter of about 20 to 30 mu m for lowering the driving voltage. The electrical connections 71 and 81 may be formed with the electrodes 70 and 80 or may be formed separately from the electrodes 70 and 80. A face of the growth substrate 10 has a lower side 112 on which a plurality of semiconductor layers 30, 40 and 50 are formed and a lower side 110 on which an upper side 110 and two lateral sides (111) connecting the lower surface (112) and the upper surface (110). The growth substrate 10 has another face 13 extending from one side 111 of the one face 12 and the other face 13 is formed on the lower face on which the plurality of semiconductor layers 30, 113 and an upper surface 114 opposed to the lower surface 113.

일면(12)의 상면(110)은 150㎛이하의 길이를 가지며, 따라서 도 9에서 설명된 본 개시에 따른 특징이 그대로 적용된다. 한편 타면(13)의 상면(114)의 길이 방향을 따라 전극(70,80)이 배치되며, 타면(13)의 상면(114)을 일면(12)의 상면(110) 보다 길게 형성함으로써, 반도체 발광소자 전체의 발광량을 결정할 수 있게 된다. 이러한 구성을 통해, 광이 방출되는 측에서 전극(70,80)이 위치함으로써 발생하는 여러 제약을 제거할 수 있으며, 나아가 적어도 일면(12)의 상면(110)의 길이 방향을 따라 위치되는 전기적 연결(71,81)의 수를 최소화하여 이들에 의한 광 흡수를 줄이는 것이 가능해진다.The top surface 110 of one face 12 has a length of 150 mu m or less, and thus the features according to the present disclosure described in Fig. 9 are applied as is. The electrodes 70 and 80 are arranged along the longitudinal direction of the upper surface 114 of the other surface 13 and the upper surface 114 of the other surface 13 is formed longer than the upper surface 110 of the other surface 12, It is possible to determine the light emission amount of the entire light emitting element. With such a configuration, it is possible to eliminate various restrictions caused by the positions of the electrodes 70 and 80 on the side from which the light is emitted, and furthermore, It is possible to minimize the number of light absorbing members 71 and 81 and to reduce light absorption by these members.

도 17은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 도면으로서, DBR과 같은 절연성 반사막(R) 위에 전극(70,80)을 구비한 반도체 발광소자에 있어서, 전극(70)과 전극(80) 사이의 간격(G; 150㎛, 300㎛, 450㎛, 600㎛)을 넓혀가면서, 발광효율을 확인한 결과이다(여기서, w는 1200㎛, c는 600㎛, A는 520㎛, B는 485㎛, 410㎛, 355㎛, 260㎛이 사용되었으며, 효과상의 차이를 확실히 하기 위해 큰 사이크의 칩이 사용되었다). 일반적으로 전극(70,80)에 의해 빛이 흡수되지만, 전극(70,80)을 Ag, Al과 같이 반사율이 높은 금속으로 구성하는 경우에 반사율을 높일 수 있는 것으로 알려져 왔다. 또한 전극(70,80)은 본딩 패드, 반도체 발광소자의 방열을 위해서도 기능해야 하므로, 이러한 요소를 고려하여 그 크기를 결정해야 한다. 그러나, 본 발명자들은 위 실험에서와 같이, DBR과 같은 절연성 반사막(R)이 이용되는 경우에 그 위에 놓이는 전극(70,80)의 크기를 줄일수록, 절연성 반사막(R)에 의한 광 반사율이 높아진다는 것을 확인하였으며, 이러한 실험 결과는 본 개시에서 전극(70,80)의 크기를 종래에 생략할 수 없었던 범위로 줄일 수 있는 일 계기를 제공하였다.17 is a view for explaining another characteristic of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. In the semiconductor light emitting device having the electrodes 70 and 80 on the insulating reflective film R such as a DBR, (Where w is 1200 占 퐉, c is 600 占 퐉, A is 520 占 퐉, A is 800 占 퐉, A is 800 占 퐉, B was used at 485 탆, 410 탆, 355 탆 and 260 탆, and a chip of a large CYK was used to ensure the effect difference). Generally, light is absorbed by the electrodes 70 and 80, but it has been known that the reflectance can be increased when the electrodes 70 and 80 are made of a metal having high reflectance such as Ag or Al. In addition, since the electrodes 70 and 80 must also function for heat dissipation of the bonding pads and the semiconductor light emitting device, their sizes must be determined in consideration of these factors. However, as in the above experiment, when the insulating reflective film R such as a DBR is used, the present inventors have found that the smaller the size of the electrodes 70 and 80 placed thereon, the higher the light reflectance by the insulating reflective film R And the experimental results provide an opportunity to reduce the size of the electrodes 70 and 80 to the extent that the electrodes 70 and 80 could not be omitted in the present disclosure.

도 18 및 도 19는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 도 15에 도시된 반도체 발광소자와 달리 반사막(R)이 별도로 구비되지 않고, 전극(70)이 반사막으로 기능한다. 전극(70)이 Al, Ag과 같이 반사율이 높은 금속을 함유함으로써, 금속 반사막으로 기능할 수 있다. 전극(80)과 복수의 반도체층(30,40,50)의 전기적 절연을 위해 절연막(90; 예: SiO₂)이 구비되어 있으며, 절연막(90)을 관통하여 전기적 연결(81)이 형성되어 있다. 절연막(90)이 전극(70) 위로 걸쳐서 형성될 수 있음은 물론이며, 절연막(90)이 단일층의 유전체막, 복수층의 유전체막, DBR, ODR(Omni-Directional Reflector)로 구성될 수 있음도 물론이다.18 and 19 are views showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. The semiconductor light emitting device is different from the semiconductor light emitting device shown in FIG. 15 in that a reflective film R is not separately provided, And functions as a reflective film. Since the electrode 70 contains a metal having a high reflectance such as Al or Ag, it can function as a metal reflective film. An insulating film 90 (for example, SiO ₂ ) is provided for electrical insulation between the electrode 80 and the plurality of semiconductor layers 30, 40 and 50, and an electrical connection 81 is formed through the insulating film 90 have. The insulating film 90 may be formed over the electrode 70 and the insulating film 90 may be formed of a single layer dielectric film, a plurality of dielectric films, a DBR, and an Omni-Directional Reflector (ODR). Of course.

도 20은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30,40,50) 위에 금속 반사막(R)을 구비하며, 절연막(90)을 통해 전극(70,80)을 복수의 반도체층(30,40,50)으로부터 전기적으로 절연한 다음, 전기적 연결(71,81)을 통해 전극(70,80)과 복수의 반도체층(30,40,50)을 전기적으로 연통시킨 구조가 제시되어 있다.20 is a view showing another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. The semiconductor light emitting device includes a metal reflection film R on a plurality of semiconductor layers 30, 40, and 50, The electrodes 70 and 80 are electrically insulated from the plurality of semiconductor layers 30,40 and 50 and then the electrodes 70 and 80 and the plurality of semiconductor layers 30 and 40, 50 are electrically connected to each other.

도 21은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 반사막(R) 위에 전극(70,80)이 형성되어 있으며, 전극(70,80)의 배치 방향을 따라 복수 개의 전기적 연결(71,71,81)이 형성되어 있다. 전극(80)이 복수 개 형성될 수 있음은 물론이다. 전극(70,80)의 배치 방향을 따라 소자가 길어짐에 따라 소자로의 전류 공급을 원활히 하기 위함이다.21 is a view showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present invention in which electrodes 70 and 80 are formed on a reflective film R and a plurality of electrical connections 71, 71, 81 are formed. Needless to say, a plurality of electrodes 80 may be formed. The current is supplied to the element smoothly as the element becomes longer along the arrangement direction of the electrodes 70 and 80.

도 22는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 나타내는 도면으로서, 전극(70,80)과 별개로 방열패드(72)가 구비되어 있다. 열방출이 필요한 경우에, 전기적 연결을 갖지 않는 방열패드(72)를 구비함으로써, 열방출을 도모할 수 있다.22 is a view showing still another example of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure, and is provided with a heat dissipation pad 72 separately from the electrodes 70 and 80. [ When heat dissipation is required, heat dissipation pads 72 having no electrical connection are provided, so that heat dissipation can be achieved.

도 23 및 도 24는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 특징을 설명하기 위한 표로서, 종래의 반도체 발광소자에서는 측면(111)의 길이(D)를 상면(110)의 길이(B)에 비해 상대적으로 길게 함으로써 소자 내 광흡수를 줄였다면, 본 개시에서는 상면(110)의 길이(B)를 줄임으로써 소자 내 광흡수를 줄이는 것을 기술사상으로 한다. 측면(111)의 길이(D)를 높이는 것, 즉, 성장 기판(10)의 두께를 높이거나 반도체층(30,40,40)의 두께를 높이는 것은 발광 영역 즉, 활성층(40)의 면적 감소를 수반하지 않는다. 그러나, 상면(110)의 길이(B)를 줄인다는 것은 활성층(40)의 면적을 감소시킨다는 것을 의미하여, 이는 발광량이 감소한다는 것을 의미한다. 본 발명자들은 상면(110)의 길이(B) 감소에도 불구하고, 소자 내부로부터 방출되는 총 광량에 감소가 크지 않는 영역이 존재한다는 것을 실험을 통해 확인하였다. 이하, 이 점에 대해 살핀다.23 and 24 are tables for explaining another characteristic of the semiconductor light emitting device according to the present disclosure. In the conventional semiconductor light emitting device, the length D of the side surface 111 is set to be equal to the length B of the top surface 110 The light absorption in the device is reduced by decreasing the length B of the top surface 110 in the present disclosure. It is necessary to increase the length D of the side surface 111 or increase the thickness of the semiconductor substrate 30 or 40 or 40 by increasing the thickness of the growth substrate 10 or reducing the area of the active layer 40 . However, reducing the length B of the upper surface 110 means reducing the area of the active layer 40, which means that the amount of emitted light is reduced. The inventors have confirmed through experiments that there is a region where the decrease in the total light amount emitted from the inside of the device is not large despite the decrease in the length (B) of the top surface 110. Hereinafter, this point will be discussed.

도 15에 도시된 바와 같이, 반도체 발광소자는 성장 기판(10), 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40) 및 제2 반도체층(50), 활성층(40)에서 생성된 빛을 반사시키는 반사층(R)을 가지는 구조로 하였다. 상면(114; 800㎛)의 길이를 고정하고, 상면(110)의 길이(50㎛, 75㎛, 100㎛, 125㎛, 150㎛, 175㎛, 200㎛, 225㎛, 250㎛, 275㎛, 300㎛, 325㎛)를 변경하면서, 외부양자효율(EQE; External Quantum Efficiency)의 변화를 살펴 보았다. 외부양자효율은 내부양자효율(IQE; Internal Quantum Efficiency)과 광취출효율(LEE; Light Extraction Efficiency)의 곱으로 정의된다. 내부양자효율은 얼마나 많은 빛이 활성층(40)에서 생성되느냐와 관련이 있고, 광취출효율은 이렇게 생성된 빛이 얼마나 많이 소자 외부로 방출되느냐와 관련이 있다. 상면(110)의 길이(B)가 감소함에 따라, 활성층(40)의 면적이 감소하고, 활성층(40)의 면적이 감소함에 따라 전류밀도(A/㎠)가 증가하며, 전류밀도의 영향을 받는 내부양자효율은 감소하는 경향을 보였다. 한편, 상면(110)의 길이(B)가 감소함에 따라 광취출효율은 증가하는 경향을 보였다. 그러나, 이들을 통합적으로 살펴본 결과(외부양자효율의 관점에서 파악한 결과), 다음과 같은 결론을 얻게 되었다. 325㎛로부터 상면(110)의 길이가 감소함에 따라, 내부양자효율은 지속적으로 감소하는 경향을 보였으며, 전류밀도가 급격히 감소하는 영역(본 예에서, 75㎛이하, 50A/㎠이상의 전류밀도)에서 내부양자효율 또한 급격히 감소하는 경향을 보였다. 광취출효율은 반대로 지속적으로 상승하는 경향을 보였다. 이들의 곱인 외부양자효율은 200㎛까지 증가하는 경향을 보였으며, 200㎛이후에도 거의 변동이 없다가 내부양자효율이 급격히 떨어지면서, 광취출효율이 그 증가폭이 커지면서 상승함에도 불구하고, 큰 변동을 보였다. 이러한 시뮬레이션 결과는 상면(110)의 길이(B)가 200㎛보다 큰 종래의 반도체 발광소자와 비교하여 상면(110)의 길이(B)가 200㎛이하인 본 개시에 따른 반도체 발광소자로부터 외부로 방출되는 총광량이 동등한 수준을 유지할 수 있다는 것을 의미한다.15, the semiconductor light emitting device includes a growth substrate 10, a first semiconductor layer 30, an active layer 40 and a second semiconductor layer 50 that generate light through recombination of electrons and holes, And a reflective layer (R) for reflecting light generated in the active layer (40). The length of the upper surface 114 (800 탆) was fixed and the length of the upper surface 110 (50 탆, 75 탆, 100 탆, 125 탆, 150 탆, 175 탆, 200 탆, 225 탆, 250 탆, 300 탆, and 325 탆), the variation of the external quantum efficiency (EQE) was examined. External quantum efficiency is defined as the product of internal quantum efficiency (IQE) and light extraction efficiency (LEE). The internal quantum efficiency is related to how much light is generated in the active layer 40, and the light extraction efficiency relates to how much light is emitted to the outside of the device. As the length B of the upper surface 110 decreases, the area of the active layer 40 decreases and the area of the active layer 40 decreases, the current density (A / cm 2) increases and the influence of the current density And the internal quantum efficiency which is received tends to decrease. On the other hand, the light extraction efficiency tends to increase as the length B of the top surface 110 decreases. However, as a result of an integrated study (from the perspective of external quantum efficiency), the following conclusions were drawn. The internal quantum efficiency showed a tendency to decrease continuously as the length of the upper surface 110 from 325 m decreased. In the region where the current density sharply decreases (in this example, 75 mu m or less and the current density is 50 A / cm2 or more) The internal quantum efficiency also showed a tendency to decrease rapidly. The light extraction efficiency showed a tendency to increase continuously. The external quantum efficiency, which is a product of these quantum efficiencies, tended to increase up to 200 μm. There was no change even after 200 μm, but the internal quantum efficiency dropped sharply, and the light extraction efficiency increased greatly, . The simulation result shows that the semiconductor light emitting device according to the present disclosure having the length B of the top surface 110 of 200 mu m or less as compared with the conventional semiconductor light emitting device in which the length (B) of the top surface 110 is larger than 200 mu m The total amount of light being emitted can be maintained at an equivalent level.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.Various embodiments of the present disclosure will be described below.

(1) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층 및 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층이 순차로 적층된 복수의 반도체층; 복수의 반도체층의 일 측에 구비되며, 활성층에서 생성된 빛을 반사시키는 반사층; 전자와 정공을 공급하는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 제1 전극 및 제2 전극 중의 적어도 하나는 복수의 반도체층으로부터 전기적으로 절연되어 있으며, 전기적 연결(an electrical connection)에 의해 복수의 반도체층과 전기적으로 연통하는 제1 전극 및 제2 전극; 그리고, 복수의 반도체층을 기준으로 반사층의 반대 측에 구비되며, 육면체 형상을 가지는 성장 기판;으로서, 육면체의 일면(a face)이 복수의 반도체층이 형성되는 하면(a lower side), 하면과 대향하는 상면(an upper side), 및 하면과 상면 이어주는 두 개의 측면(lateral sides)을 가지고, 상면이 150㎛이하의 길이를 가지는 성장 기판;을 포함하는 것을 특징으로 반도체 발광소자.(1) A semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity; an active layer generating light through recombination of electrons and holes; and a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, A plurality of semiconductor layers; A reflective layer provided on one side of the plurality of semiconductor layers, the reflective layer reflecting light generated in the active layer; At least one of a first electrode and a second electrode being electrically insulated from a plurality of semiconductor layers and electrically connected to a plurality of semiconductors by an electrical connection, A first electrode and a second electrode in electrical communication with the layer; A growth substrate having a hexahedral shape and provided on the opposite side of the reflective layer with respect to the plurality of semiconductor layers, wherein a face of the hexahedron has a lower side on which a plurality of semiconductor layers are formed, And a growth substrate having an opposite upper side and two lateral sides connecting the lower side to the upper side and having a top surface of 150 mu m or less in length.

(2) 성장 기판은 상기 일면의 일 측면으로부터 이어진 타면(another face)을 가지며, 타면은 복수의 반도체층이 형성되는 하면(a lower side) 및 하면과 대향하는 상면(an upper side)을 가지고, 타면의 상면은 상기 일면의 상면보다 긴 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(2) The growth substrate has another face extending from one side of the one face, and the other face has a lower side on which a plurality of semiconductor layers are formed and an upper side opposite to the lower face, And the upper surface of the other surface is longer than the upper surface of the one surface.

(3) 제1 전극과 제2 전극은 타면의 상면을 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(3) The semiconductor light emitting device according to any one of (1) to (3), wherein the first electrode and the second electrode are provided along the upper surface of the other surface.

(4) 제1 전극과 제2 전극 각각이 전기적 연결을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(4) The semiconductor light emitting device of claim 1, wherein the first electrode and the second electrode each have an electrical connection.

(5) 반사층은 절연성 반사층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. 예를 들어, 절연성 반사층은 SiO₂/TiO₂로 된 DBR(Distributed Bragg Reflector)로 이루어질 수 있으며, 이외에도 다양한 절연성 물질, 유전체 물질 등으로 이루어질 수 있다.(5) The semiconductor light emitting device according to (5), wherein the reflective layer comprises an insulating reflective layer. For example, the insulating reflection layer may be formed of a DBR (Distributed Bragg Reflector) made of SiO ₂ / TiO ₂ , and may be formed of various insulating materials, dielectric materials, and the like.

(6) 성장 기판은 상기 일면의 일 측면으로부터 이어진 타면(another face)을 가지며, 타면은 복수의 반도체층이 형성되는 하면(a lower side) 및 하면과 대향하는 상면(an upper side)을 가지고, 제1 전극과 제2 전극은 타면의 상면을 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(6) The growth substrate has another face extending from one side of the one face, the other face having a lower side on which a plurality of semiconductor layers are formed and an upper side opposing the lower face, Wherein the first electrode and the second electrode are provided along the upper surface of the other surface.

(7) 두 개의 측면이 70㎛이상의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. 두 개의 측면의 길이는 일반적으로 동일하나, 약간의 높이차가 있는 경우에, 이들의 평균 값을 이용할 수 있다.(7) The semiconductor light emitting device according to any one of (1) to (7), wherein the two side surfaces have a length of 70 m or more. The lengths of the two sides are generally the same, but if there is a slight difference in height, their average value can be used.

(8) 두 개의 측면이 180㎛이하의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(8) The semiconductor light emitting device as claimed in claim 1, wherein the two side surfaces have a length of 180 mu m or less.

(9) 두 개의 측면이 70㎛이상 180㎛이하의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(9) The semiconductor light emitting device according to any one of (1) to (7), wherein the two side surfaces have a length of not less than 70 μm and not more than 180 μm.

(10) 두 개의 측면이 80㎛이상 150㎛이하의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(10) has a length of 80 占 퐉 or more and 150 占 퐉 or less on two sides.

(11) 성장 기판은 1.5이상의 굴절률을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(11) The semiconductor light emitting device according to (11), wherein the growth substrate has a refractive index of 1.5 or more.

(12) 성장 기판의 공기에 대한 전반사 임계각(θ_c)이 45°미만인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(12) The semiconductor light emitting device according to any one of (12) to (20), wherein the total reflection critical angle (? _C )

(13) 성장 기판은 사파이어로 이루어진 것을 특징으로 하는 하는 반도체 발광소자.(13) The semiconductor light emitting device according to (13), wherein the growth substrate is made of sapphire.

(14) 상면의 길이(B)는 2D/2*tan(θ_c)보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자(여기서, D는 두 개의 측면의 길이, θ_c는 전반사 임계각).Wherein the length (B) of the upper surface of the semiconductor light emitting device (14) is smaller than 2D / 2 * tan (? _C ) where D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

(15) 상면의 길이(B)는 (2D)*tan(θ_c)이하인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자(여기서, D는 두 개의 측면의 길이, θ_c는 전반사 임계각).Wherein the length B of the upper surface of the semiconductor light emitting element 15 is equal to or less than (2D) * tan (? _C ), where D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

(16) 두 개의 측면이 70㎛이상 180㎛이하의 길이(D)를 가지며, 적어도 제2 반도체층 및 활성층이 메사식각되어 제1 반도체층이 노출되어 있고, 상면의 길이(B)는 (2D/2*tan(θ_c)+M)보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자(여기서, θ_c는 전반사 임계각, M은 메사식각되어 노출된 제1 반도체층의 총 길이).(16) has a length D of not less than 70 μm and not more than 180 μm, at least the second semiconductor layer and the active layer are mesa-etched so that the first semiconductor layer is exposed, and the length B of the top surface is / 2 * tan (? _C ) + M) where? _C is the total reflection critical angle, and M is the total length of the first semiconductor layer exposed by mesa etching.

(17) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층 및 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층이 순차로 적층된 복수의 반도체층; 복수의 반도체층의 일 측에 구비되며, 활성층에서 생성된 빛을 반사시키는 반사층; 전자와 정공을 공급하는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 제1 전극 및 제2 전극 중의 적어도 하나는 복수의 반도체층으로부터 전기적으로 절연되어 있으며, 전기적 연결(an electrical connection)에 의해 복수의 반도체층과 전기적으로 연통하는 제1 전극 및 제2 전극; 그리고, 복수의 반도체층을 기준으로 반사층의 반대 측에 구비되며, 육면체 형상을 가지는 성장 기판;으로서, 육면체의 일면(a face)이 복수의 반도체층이 형성되는 하면(a lower side), 하면과 대향하는 상면(an upper side), 및 하면과 상면을 이어주는 두 개의 측면(lateral sides)을 가지고, 상면은 그 길이가 200㎛일 때의 외부양자효율과 비교하여 내부양자효율의 감소를 광취출효율의 증가가 상쇄할 수 있도록 75㎛이상 200㎛이하의 길이를 가지는 성장 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.(17) A semiconductor light emitting device comprising: a first semiconductor layer having a first conductivity; an active layer generating light through recombination of electrons and holes; and a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity, A plurality of semiconductor layers; A reflective layer provided on one side of the plurality of semiconductor layers, the reflective layer reflecting light generated in the active layer; At least one of a first electrode and a second electrode being electrically insulated from a plurality of semiconductor layers and electrically connected to a plurality of semiconductors by an electrical connection, A first electrode and a second electrode in electrical communication with the layer; A growth substrate having a hexahedral shape and provided on the opposite side of the reflective layer with respect to the plurality of semiconductor layers, wherein a face of the hexahedron has a lower side on which a plurality of semiconductor layers are formed, And an upper side has two opposing upper sides and lateral sides connecting the lower side and the upper side and the upper side has a reduction in internal quantum efficiency compared to the external quantum efficiency when the length is 200 mu m, And a growth substrate having a length of 75 占 퐉 or more and 200 占 퐉 or less so as to offset the increase of the thickness of the semiconductor substrate.

(18) 상기한 예들의 다양한 조합 및 이들을 제조하는 방법.(18) Various combinations of the above examples and methods of making them.

본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 반도체 발광소자 내의 광 흡수를 줄여 광취출효율을 향상할 수 있게 된다.According to one semiconductor light emitting device according to the present disclosure, light absorption in the semiconductor light emitting device can be reduced, and light extraction efficiency can be improved.

성장 기판(10), 제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50)The growth substrate 10, the first semiconductor layer 30, the active layer 40, the second semiconductor layer 50,

Claims

In the semiconductor light emitting device,
A plurality of semiconductor layers in which a first semiconductor layer having a first conductivity, an active layer generating light through recombination of electrons and holes, and a second semiconductor layer having a second conductivity different from the first conductivity are sequentially stacked;
A reflective layer provided on one side of the plurality of semiconductor layers, the reflective layer reflecting light generated in the active layer;
At least one of a first electrode and a second electrode being electrically insulated from a plurality of semiconductor layers and electrically connected to a plurality of semiconductors by an electrical connection, A first electrode and a second electrode in electrical communication with the layer; And,
A growth substrate having a hexahedron shape provided on a side opposite to a reflective layer with respect to a plurality of semiconductor layers, wherein a face of the hexahedron has a lower side on which a plurality of semiconductor layers are formed, An upper side, and lateral sides connecting the lower surface and the upper surface, and the upper surface has a decrease in internal quantum efficiency as compared with the external quantum efficiency when the length is 200 m, And a growth substrate having a length of 75 占 퐉 or more and 200 占 퐉 or less so as to be able to offset the light emitted from the semiconductor light emitting element.

The method according to claim 1,
Wherein the length (B) of the upper surface is smaller than 2D / 2 * tan (? _C ), where D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

The method according to claim 1,
Wherein the length (B) of the upper surface is not more than (2D) * tan (? _C ), wherein D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

The method according to claim 1,
And the upper surface has a length of 150 mu m or less.

The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the two side surfaces have a length of 70 mu m or more.

The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the two side surfaces have a length of 180 mu m or less.

The method of claim 6,
And the two side surfaces have a length of 80 占 퐉 or more and 150 占 퐉 or less.

The method according to claim 1,
The growth substrate has another face extending from one side of the one face and an upper face opposing the lower face and a lower side where a plurality of semiconductor layers are formed on the other face, Is longer than the upper surface of the one surface.

The method of claim 8,
Wherein the first electrode and the second electrode are provided along the upper surface of the other surface.

The method of claim 9,
Wherein the first electrode and the second electrode each have an electrical connection.

The method of claim 10,
Wherein the reflective layer comprises an insulating reflective layer.

The method of claim 11,
Wherein the growth substrate is a sapphire substrate.

The method according to any one of claims 8 to 12,
And the upper surface has a length of 150 mu m or less.

14. The method of claim 13,
Wherein the length (B) of the upper surface is smaller than 2D / 2 * tan (? _C ), where D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

15. The method of claim 14,
Wherein the length (B) of the upper surface is not more than (2D) * tan (? _C ), wherein D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

14. The method of claim 13,
And the two side surfaces have a length of 70 mu m or more and 180 mu m or less.

18. The method of claim 16,
And the two side surfaces have a length of 80 占 퐉 or more and 150 占 퐉 or less.

18. The method of claim 17,
Wherein the length (B) of the upper surface is smaller than 2D / 2 * tan (? _C ), where D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.

19. The method of claim 18,
Wherein the length (B) of the upper surface is not more than (2D) * tan (? _C ), wherein D is the length of two sides and? _C is the total reflection critical angle.