본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광소자(1)는 성장 기판(10) 상에 버퍼층(110), 제1 도전형의 반도체층(20), 활성층(30), 제2 도전형의 반도체층(40), 전류 퍼짐층(current spreading layer)(50), 결합층(80) 및 광 추출 구조층(90)이 형성된다. 또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(20) 상에 제1 전극층(70)이 형성되며, 상기 전류 퍼짐층(50) 상에 제2 전극층(60)이 형성된다.

상기 성장 기판(10)은 예를 들어, 사파이어(sapphire) 또는 실리콘카바이드(SiC)와 같은 재질로 형성될 수 있다.

상기 버퍼층(110)은 상기 성장 기판(10)과 발광 반도체층의 격자 정합을 향상시키기 위한 것으로 AlN 또는 GaN과 같은 물질로 형성될 수 있다.

상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 n형 질화물계 클래드층이 될 수 있고, 상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 p형 질화물계 클래드층이 될 수 있다. 반대로, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 p형 질화물계 클래드층이 될 수도 있고, 상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 n형 질화물계 클래드층이 될 수도 있다.

상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 형성될 수 있으며, 실리콘(Si)을 도핑(doping)하여 형성할 수 있다.

상기 활성층(30)은 전자(electron) 및 정공(hole)이 재결합되는 영역으로서, 예를 들어, InGaN, AlGaN, GaN, 또는 AlInGaN 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 활성층(30)을 사용되는 물질의 종류에 따라 상기 발광소자(1)에서 방출되는 빛의 파장이 결정된다.

상기 활성층(30)은 양자 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 질화물계 반도체층일 수 있다. 또한, 상기 장벽층과 우물층은 실리콘(Si) 또는 마그네슘(Mg) 등을 도핑하여 형성할 수 있다.

상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 형성될 수 있으며, 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도핑(doping)하여 형성할 수 있다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 제2 도전형의 반도체층(40) 상에는 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), 제1 도전형의 InGaN층, 제2 도전형의 InGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 질화물층 등이 형성될 수도 있다.

상기 발광소자(1)는 상기 제1 도전형의 반도체층(20), 상기 활성층(30), 그리고 상기 제2 도전형의 반도체층(40)이 연속적으로 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 상기 활성층(30)은 상기 제1 도전형의 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 활성층(30) 상에 제2 도전형의 반도체층(40)이 형성된다. 따라서, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)의 상면 일부 영역은 상기 활성층(30)과 접합되어 있으며, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)의 상면 나머지 영역은 외부로 노출된다.

한편, 상기 전류 퍼짐층(50)은 상기 제2 도전형의 반도체층(40)의 상면의 일부 또는 전체 영역에 형성되며, 상기 활성층(30)에서 방출된 빛을 높은 투과율로 투과시킨다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 예를 들어, 산화된 니켈금(Ni-Au-O), 인디움틴산화막(ITO), 또는 아연산화막(ZnO) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있으며 상기 제2 도전형의 반도체층(40)과 오믹접촉을 형성한다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 600nm 이하의 파장 영역 대에서 70% 이상의 높은 빛 투과율 특성을 지니며, 물리적 증기 증착(physical vapor deposition; PVD) 또는 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 상기 제1 전극층(70) 및 제2 전극층(60)을 통해 인가되는 전류를 골고루 분산시킴으로써 발광소자(1)의 발광 효율을 높이는 역할을 한다.

상기 결합층(80)은 상기 전류 퍼짐층(50)의 상면 일부 영역 상에 형성되며, 광 투과율이 높은 재질로 형성되어 상기 활성층(30)에서 발생된 빛을 외부로 투과되도록 할 수 있다.

또한, 상기 결합층(80)은 상기 광 추출 구조층(90)과 상기 전류 퍼짐층(50)을 기계적 및 열적으로 안정적으로 결합시켜 준다.

예를 들어, 상기 결합층(80)은 SiO ₂ , SiN _x , Al ₂ O ₃ , ZnO, ZnS, MgF ₂ , 또는 SOG(spin on glass) 중 어느 하나로 물리적 증기 증착(PVD) 또는 화학적 증기 증착(CVD) 방법에 의해 형성될 수 있으며, 전기 절연성 물질로 형성될 수 있다.

상기 광 추출 구조층(90)은 상기 결합층(80) 상에 형성되고, 상기 활성층(30)에서 발생된 빛이 효과적으로 추출될 수 있도록 한다. 즉, 상기 광 추출 구조층(90)은 상기 발광소자(1) 내부에서 생성된 빛이 외부로 추출되지 못하고 내부로 전반사되는 양을 감소시켜 광 추출 효율을 증가시킨다.

상기 광 추출 구조층(90)은 표면 요철 또는 패터닝이 도입되지 않은 제1 광 추출 구조층(901)과 표면 요철 또는 패터닝이 도입된 제2 광 추출 구조층(902)으로 구분할 수 있다. 특히, 상기 제2 광 추출 구조층(902)은 대기(air)와 접한 부분으로서 빛의 입사각을 변화시켜 보다 많은 빛이 외부로 방출될 수 있도록 한다.

상기 광추출 구조층(90)은 식각(etching) 가능한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 육방정계의 구조를 갖는 GaN을 포함하는 그룹 3족 질화물계 또는 ZnO을 포함하는 그룹 2족 산화물계와 같이 투명성 단결정 육방정계 구조의 물질계로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 광 추출 구조층(902)은 금속성 표면(metallic surface)인 양성 극성을 갖는 단결정 육방정계 결정 표면(epitaxial positive polarity hexagonal surface)보다는 비금속성 표면(non-metallic surface)인 음성 극성을 갖는 단결정 육방정계 결정 표면(epitaxial negative polarity hexagonal surface) 또는 상기 양성 극성 및 음성 극성이 혼합된 극성을 갖는 단결정 육방정계 결정 표면(epitaxial mixed polarity hexagonal surface)이 바람직하다.

예를 들어, 상기 제2 광 추출 구조층(902)은 식각 용액 속에서 용이하게 피라미드 형상으로 표면 요철 또는 패터닝이 형성되는 질소 극성(nitrogen polarity)을 갖는 그룹 3족 질화물계 또는 산소 극성(oxygen polarity)을 갖는 그룹 2족 산화물계와 같은 투명성 단결정 육방정계 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 광 추출 구조층(90)은 단결정(epitaxy) 이외에도, 다결정체(poly-crystal) 또는 비정질(amorphous)의 투명성 육방정계 구조로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 광 추출 구조층(90)은 형광성(luminescent), 비반사성(anti-reflective), 또는 광 필터링(light filtering) 역할을 수행 할 수 있도록 도판트(dopant) 원소 내지 또 다른 층(layer)을 포함하고 있는 투명성 육방정계 구조로 형성될 수 있다.

상기 제2 전극층(60)은 상기 결합층(80) 및 상기 광 추출 구조층(90)의 일부 영역을 제거한 후, 대기 중에 노출된 상기 전류 퍼짐층(50)의 상부에 형성된다. 상기 제2 전극층(60)은 적어도 일부분이 상기 결합층(80)과 수평 방향에서 오버랩된다.

상기 제2 전극층(60)은 Cr, Al, Ag, Ti, Au, Pt, 또는 Pd 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 예를 들어 Cr-Au 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

상기 제2 전극층(60)은 상기 전류 퍼짐층(50)과 쇼키접촉(schottky contact)을 형성하는 것이 바람직하나, 오믹접촉(ohmic contact)을 형성하는 것도 가능하다.

상기 제2 전극층(60)이 Cr-Au 합금으로 형성된 경우, 상기 전류 퍼짐층(50)과 접착력(adhesion)이 개선될 수 있을 뿐만 아니라 상기 전류 퍼짐층(50)과 쇼키접촉 계면을 형성할 수 있다.

상기 제1 전극층(70)은 상기 제1 도전형의 반도체층(20) 상에 형성된다. 상기 제1 전극층(70)은 적어도 일부분이 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과 수평 방향에서 오버랩된다.

상기 제1 전극층(70)은 Cr, Al, Ag, Ti, Au, Pt, 또는 Pd 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, Cr-Al 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

상기 제1 전극층(60)은 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact)을 형성한다.

상기 제1 전극층(70)은 Cr-Al 합금으로 형성된 경우, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과 접착력(adhesion)이 개선될 뿐만 아니라 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과의 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 형성할 수 있다.

도 2는 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광소자(2)는 성장 기판(10) 상에 버퍼층(110), 제1 도전형의 반도체층(20), 활성층(30), 제2 도전형의 반도체층(40), 전류 퍼짐층(current spreading layer)(50), 결합층(80), 광 추출 구조층(90), 도전비아(903) 및 제3 광 추출 구조층(904)이 형성된다. 또한, 상기 제1 도전형의 반도체층(20) 상에 제1 전극층(70)이 형성되며, 상기 제3 광 추출 구조층(90) 상에 제2 전극층(60)이 형성된다.

상기 성장 기판(10)은 예를 들어, 사파이어(sapphire) 또는 실리콘카바이드(SiC)와 같은 재질로 형성될 수 있다.

상기 버퍼층(110)은 상기 성장 기판(10)과 발광 반도체층의 격자 정합을 향상시키기 위한 것으로 AlN 또는 GaN과 같은 물질로 형성될 수 있다.

상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 n형 질화물계 클래드층이 될 수 있고, 상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 p형 질화물계 클래드층이 될 수 있다. 반대로, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 p형 질화물계 클래드층이 될 수도 있고, 상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 n형 질화물계 클래드층이 될 수도 있다.

상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 형성될 수 있으며, 실리콘(Si)을 도핑(doping)하여 형성할 수 있다.

상기 활성층(30)은 전자(electron) 및 정공(hole)이 재결합되는 영역으로서, 예를 들어, InGaN, AlGaN, GaN, 또는 AlInGaN 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 활성층(30)을 사용되는 물질의 종류에 따라 상기 발광소자(2)에서 방출되는 빛의 파장이 결정된다.

상기 활성층(30)은 양자 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 질화물계 반도체층일 수 있다. 또한, 상기 장벽층과 우물층은 실리콘(Si) 또는 마그네슘(Mg) 등을 도핑하여 형성할 수 있다.

상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 형성될 수 있으며, 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도핑(doping)하여 형성할 수 있다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 제2 도전형의 반도체층(40) 상에는 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), 제1 도전형의 InGaN층, 제2 도전형의 InGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 질화물층 등이 형성될 수도 있다.

상기 발광소자(2)는 상기 제1 도전형의 반도체층(20), 상기 활성층(30), 그리고 상기 제2 도전형의 반도체층(40)이 연속적으로 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 상기 활성층(30)은 상기 제1 도전형의 반도체층(20)의 일부 영역 상에 형성되며, 상기 활성층(30) 상에 제2 도전형의 반도체층(40)이 형성된다. 따라서, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)의 상면 일부 영역은 상기 활성층(30)과 접합되어 있으며, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)의 상면 나머지 영역은 외부로 노출된다.

한편, 상기 전류 퍼짐층(50)은 상기 제2 도전형의 반도체층(40)의 상면의 전체 영역에 형성될 수 있으며, 상기 활성층(30)에서 방출된 빛을 높은 투과율로 투과시킨다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 예를 들어, 산화된 니켈금(Ni-Au-O), 인디움틴산화막(ITO), 또는 아연산화막(ZnO) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있으며 상기 제2 도전형의 반도체층(40)과 오믹접촉을 형성한다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 600nm 이하의 파장 영역 대에서 70% 이상의 높은 빛 투과율 특성을 지니며, 물리적 증기 증착(physical vapor deposition; PVD) 또는 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 상기 제1 전극층(70) 및 제2 전극층(60)을 통해 인가되는 전류를 골고루 분산시킴으로써 발광소자(1)의 발광 효율을 높이는 역할을 한다.

상기 결합층(80)은 상기 전류 퍼짐층(50) 상에 형성되며, 광 투과율이 높은 재질로 형성되어 상기 활성층(30)에서 발생된 빛을 외부로 투과되도록 할 수 있다.

또한, 상기 결합층(80)은 상기 광 추출 구조층(90)과 상기 전류 퍼짐층(50)을 기계적 및 열적으로 안정적으로 결합시켜 준다.

예를 들어, 상기 결합층(80)은 SiO ₂ , SiN _x , Al ₂ O ₃ , ZnO, ZnS, MgF ₂ , 또는 SOG(spin on glass) 중 어느 하나로 물리적 증기 증착(PVD) 또는 화학적 증기 증착(CVD) 방법에 의해 형성될 수 있으며, 전기 절연성 물질로 형성될 수 있다.

상기 광 추출 구조층(90)은 상기 결합층(80) 상에 형성되고, 상기 활성층(30)에서 발생된 빛이 효과적으로 추출될 수 있도록 한다. 즉, 상기 광 추출 구조층(90)은 상기 발광소자(2) 내부에서 생성된 빛이 외부로 추출되지 못하고 내부로 전반사되는 양을 감소시켜 광 추출 효율을 증가시킨다.

상기 광 추출 구조층(90)은 표면 요철 또는 패터닝이 도입되지 않은 제1 광 추출 구조층(901)과 표면 요철 또는 패터닝이 도입된 제2 광 추출 구조층(902)으로 구분할 수 있다. 특히, 상기 제2 광 추출 구조층(902)은 대기(air)와 접한 부분으로서 빛의 입사각을 변화시켜 보다 많은 빛이 외부로 방출될 수 있도록 한다.

상기 광추출 구조층(90)은 식각(etching) 가능한 전기 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 육방정계의 구조를 갖는 GaN을 포함하는 그룹 3족 질화물계 또는 ZnO을 포함하는 그룹 2족 산화물계와 같이 투명성 단결정 육방정계 구조의 물질계로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 광 추출 구조층(902)은 금속성 표면(metallic surface)인 양성 극성을 갖는 단결정 육방정계 결정 표면(epitaxial positive polarity hexagonal surface)보다는 비금속성 표면(non-metallic surface)인 음성 극성을 갖는 단결정 육방정계 결정 표면(epitaxial negative polarity hexagonal surface) 또는 상기 양성 극성 및 음성 극성이 혼합된 극성을 갖는 단결정 육방정계 결정 표면(epitaxial mixed polarity hexagonal surface)이 바람직하다.

예를 들어, 상기 제2 광 추출 구조층(902)은 식각 용액 속에서 용이하게 피라미드 형상으로 표면 요철 또는 패터닝이 형성되는 질소 극성(nitrogen polarity)을 갖는 그룹 3족 질화물계 또는 산소 극성(oxygen polarity)을 갖는 그룹 2족 산화물계와 같은 투명성 단결정 육방정계 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 광 추출 구조층(90)은 단결정(epitaxy) 이외에도, 다결정체(poly-crystal) 또는 비정질(amorphous)의 투명성 육방정계 구조로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 광 추출 구조층(90)은 형광성(luminescent), 비반사성(anti-reflective), 또는 광 필터링(light filtering) 역할을 수행 할 수 있도록 도판트(dopant) 원소 내지 또 다른 층(layer)을 포함하고 있는 투명성 육방정계 구조로 형성될 수 있다.

상기 도전비아(903)는 상기 결합층(80)을 관통하여 형성되며, 상기 결합층(80)의 상부 구조와 하부 구조를 전기적으로 연결한다. 즉, 상기 도전비아(903)은 상기 전류 퍼짐층(50)을 상기 제1 광 추출 구조층(901), 제2 광 추출 구조층(902), 또는 제3 광 추출 구조층(903) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결한다.

상기 도전비아(903)는 상기 결합층(80) 및 제1 광 추출 구조층(901)에 형성된 비아홀에 투명하고 전기전도성을 갖는 ITO 또는 ZnO와 같은 물질을 충진함으로써 형성될 수 있다.

상기 제3 광 추출 구조층(904)은 상기 제2 광 추출 구조층(902) 상에 형성되며, 광학적으로 투명하고 전기전도성을 갖는 ITO 또는 ZnO와 같은 물질로 형성될 수도 있다.

상기 제3 광 추출 구조층(904)는 반드시 형성되어야 하는 것은 아니며, 상기 제3 광 추출 구조층(904)이 형성되지 않은 경우에 상기 제2 전극층(60)은 상기 제2 광 추출 구조층(902) 상에 형성될 수 있다.

상기 제2 전극층(60)은 상기 제3 광 추출 구조층(904) 상에 형성된다. 상기 제2 전극층(60)은 Cr, Al, Ag, Ti, Au, Pt, 또는 Pd 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 예를 들어 Cr-Au 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

상기 제2 전극층(60)은 상기 제3 광 추출 구조층(904)과 쇼키접촉(schottky contact)을 형성하는 것이 바람직하나, 오믹접촉(ohmic contact)을 형성하는 것도 가능하다.

상기 제2 전극층(60)이 Cr-Au 합금으로 형성된 경우, 상기 제3 광 추출 구조층(904)과 접착력(adhesion)이 개선될 수 있을 뿐만 아니라 상기 제3 광 추출 구조층(904)과 쇼키접촉 계면을 형성할 수 있다.

상기 제1 전극층(70)은 상기 제1 도전형의 반도체층(20) 상에 형성된다. 상기 제1 전극층(70)은 Cr, Al, Ag, Ti, Au, Pt, 또는 Pd 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, Cr-Al 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

상기 제1 전극층(60)은 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과 오믹접촉(ohmic contact)을 형성한다.

상기 제1 전극층(70)은 Cr-Al 합금으로 형성된 경우, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과 접착력(adhesion)이 개선될 뿐만 아니라 상기 제1 도전형의 반도체층(20)과의 오믹접촉(ohmic contact) 계면을 형성할 수 있다.

도 3 내지 도 14는 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 성장 기판(10) 상에 버퍼층(101)을 형성하고, 상기 버퍼층(101) 상에 제1 도전형의 반도체층(20), 활성층(30) 및 제2 도전형의 반도체층(40)을 포함하는 발광 반도체층을 형성한다.

상기 성장 기판(10)은 사파이어(sapphire) 또는 실리콘카바이드(SiC)와 같은 재질로 형성될 수 있으며, 패터닝된 또는 주름진 표면을 갖는 기판(patterned or corrugated substrate)이 사용될 수도 있다.

상기 버퍼층(110)은 상기 성장 기판(10)과 발광 반도체층의 격자 정합을 향상시키기 위한 것으로 AlN 또는 GaN과 같은 물질로 형성될 수 있다.

상기 제1 도전형의 반도체층(20)은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 형성될 수 있으며, 실리콘(Si)을 도핑(doping)하여 형성할 수 있다.

상기 활성층(30)은 전자(electron) 및 정공(hole)이 재결합되는 영역으로서, 예를 들어, InGaN, AlGaN, GaN, 또는 AlInGaN 중 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 활성층(30)은 양자 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)이 반복적으로 형성된 다층막일 수 있다. 상기 장벽층과 우물층은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 표현되는 2원 내지 4원 화합물 질화물계 반도체층일 수 있다. 또한, 상기 장벽층과 우물층은 실리콘(Si) 또는 마그네슘(Mg) 등을 도핑하여 형성할 수 있다.

상기 제2 도전형의 반도체층(40)은 In _x Al _y Ga _(1-x-y) N (0≤x, 0≤y, x+y≤1)으로 형성될 수 있으며, 아연(Zn) 또는 마그네슘(Mg)을 도핑(doping)하여 형성할 수 있다.

또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 제2 도전형의 반도체층(40) 상에는 슈퍼래티스 구조(spuerlattice structure), 제1 도전형의 InGaN층, 제2 도전형의 InGaN, 또는 질소 극성으로 형성된 표면(nitrogen-polar surface)을 갖는 질화물층 등이 형성될 수도 있다.

도 4를 참조하면, 상기 제2 도전형의 반도체층(40) 상에 전류 퍼짐층(50)을 형성한다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 예를 들어, 산화된 니켈금(Ni-Au-O), 인디움틴산화막(ITO), 또는 아연산화막(ZnO) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있으며 상기 제2 도전형의 반도체층(40)과 오믹접촉을 형성한다.

상기 전류 퍼짐층(50)은 600nm 이하의 파장 영역 대에서 70% 이상의 높은 빛 투과율 특성을 지니며, 상온 내지 600℃ 이하의 온도 범위에서 물리적 증기 증착(physical vapor deposition; PVD) 또는 화학적 증기 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 전류 퍼짐층(50)의 전기적 특성 및 광학적 특성을 향상시키기 위하여 상기 제2 도전형의 반도체층(40)상에 상기 전류 퍼짐층(50)을 증착한 후 추가적인 열처리(annealing) 공정을 수행할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 임시 기판(11)을 준비하고, 상기 임시 기판(11) 상에 희생 분리층(sacrificial separation layer)(120)과, 광 추출 구조층의 형성을 위한 광 추출층(91)을 형성한다.

상기 임시 기판(11)은 상기 성장 기판(10)과 동일한 물질로 선택되는 것이 바람직하나, 반드시 동일한 물질로 선택되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 임시 기판(11)은 Al ₂ O ₃ , SiC, 유리, AlGaN, AlN, GaN, InGaN 등과 같이 600nm 이하의 파장 영역 대에서 50% 이상의 빛 투과율 특성을 갖는 물질, 또는 GaAs, Si 등과 같이 용이하게 식각이 되는 물질이 사용될 수 있다.

상기 희생 분리층(120)은 상기 임시 기판(11)을 식각 용액(etching solution)에 의한 화학 반응 또는 포톤 빔(photo-beam)에 의한 열-화학 분해(chemical and thermo-chemical decomposition) 반응을 통해 상기 광 추출층(91)으로부터 분리(lift-off)하는데 유리한 물질계로 형성될 수 있다.

상기 광추출층(91)은 식각(etching) 가능한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 육방정계의 구조를 갖는 GaN을 포함하는 그룹 3족 질화물계 또는 ZnO을 포함하는 그룹 2족 산화물계와 같이 투명성 단결정 육방정계 구조의 물질계로서 MOCVD, MBE, PVD, CVD 등의 방법으로 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 도 4에 도시된 구조물과 도 5에 도시된 구조물을 결합층(80)을 매개로 결합시킨 복합체(3)를 형성한다.

즉, 상기 전류 퍼짐층(5)과 상기 광 추출층(91) 사이에 상기 결합층(80)을 배치한 후 본딩하여 상기 복합체(3)를 형성한다.

상기 결합층(80)은 상기 전류 퍼짐층(50)과 광 추출층(91) 사이에 위치하며, 상기 전류 퍼짐층(50)과 광 추출층(91)이 기계적 및 열적으로 안정적으로 결합되도록 한다. 예를 들어, 상기 결합층(80)은 SiO ₂ , SiN _x , Al ₂ O ₃ , ZnO, ZnS, MgF ₂ , SOG(spin on glass) 등의 전기 절연성인 물질계를 물리적 증기 증착(PVD) 또는 화학적 증기 증착(CVD) 방법을 통해 형성할 수 있다.

한편, 상기 복합체(3)를 형성하기 전, 상기 성장 기판(10) 상에 형성된 구조물 및 상기 임시 기판(11) 상에 형성된 구조물에 대해 아이솔레이션(isolation) 식각 공정을 수행하여 미리 설정된 디멘젼(demiension)과 형상(shape)의 단위 소자로 분리할 수도 있다.

도 7과 도 8을 참조하면, 도 6에 도시된 상기 복합체(3)에서 상기 임시 기판(11)을 분리한다. 도 7과 도 8에는 상기 임시 기판(11)을 분리하는 두가지 방법에 예시되어 있다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 임시 기판(11)의 후면(back-side)에 포톤 빔(12)을 조사하여 상기 희생 분리층을 열-화학 분해 반응을 통해 제거함으로써 상기 임시 기판(11)을 분리한다.

상기 포톤 빔(12)은 특정 파장의 빔이 선택되어 사용되며, 상기 임시 기판(11)은 투과하되, 상기 희생 분리층에서 강한 흡수가 일어나는 동시에 높은 열이 발생하게 되어 상기 희생 분리층을 구성하는 물질을 분해한다.

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 식각 용액(13)을 이용하여 상기 희생 분리층(120)을 선택적으로 화학 분해 반응을 통해 제거함으로써 상기 임시 기판(11)을 분리한다.

비록 도시되지는 않았지만, 상기 지지 기판(11)은 폴리싱(polishing) 공정 또는 화학-기계적 가공인 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 통해 제거될 수도 있다.

도 9를 참조하면, 상기 임시 기판(11)을 분리함에 따라 상기 광 추출층(91)이 노출되고, 상기 광 추출층(91)의 표면에 요철(surface texturing) 또는 패터닝(patterning)을 형성함으로써 제2 광 추출 구조층(902)을 형성한다.

도 10을 참조하면, 상기 제2 광 추출 구조층(902)부터 상기 버퍼층(110)까지 선택적으로 제거함으로써 상기 성장 기판(10)이 노출되도록 하는 아이솔레이션 식각을 수행한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 도 9의 구조물은 상기 아이솔레이션 식각 공정을 통해 미리 설정된 디멘젼(demiension)과 형상(shape)의 단위 소자로 분리된다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 복합체(3)를 형성하기 전 미리 아이솔레이션 식각 공정이 수행되는 것도 가능하다.

도 11과 도 12를 참조하면, 상기 전류 퍼짐층(50) 및 상기 제1 도전형의 반도체층(20)이 부분적으로 노출되도록 식각 공정을 수행하고, 상기 전류 퍼짐층(50) 상에 제2 전극층(60)을 형성한다.

도 13과 도 14를 참조하면, 상기 제1 도전형의 반도체층(20) 상에 제1 전극층(70)을 형성한다.

참고로, 도 12 및 도 14는 상기 아이솔레이션 식각 공정에 의해 분리된 하나의 단위 소자의 단면도이다.

따라서, 제1 실시예에 따른 발광소자(1)가 제조될 수 있다.

한편, 제2 실시예에 따른 발광소자(2)의 제조방법은 도 3 내지 도 14에서 설명한 제1 실시예에 따른 발광소자(1)의 제조방법과 유사하다.

다만, 제2 실시예에 따른 발광소자(2)의 제조방법은 제1 실시예의 도 9와 대응되는 공정에서 상기 제1 광 추출 구조층(901) 및 결합층(80)을 관통하여 비아홀을 형성한 후, 상기 비아홀에 전기 전도성 물질을 충진하여 도전비아(903)를 형성한다.

이후, 제1 실시예의 도 11 내지 도 14에 대응되는 공정에서, 상기 제2 광 추출 구조층(902) 상에 제3 광 추출 구조층(904)을 형성하고, 상기 제1 도전형의 반도체층(20)만 부분적으로 노출되도록 식각한다. 그리고, 상기 제3 광 추출 구조층(904) 상에 제2 전극층(60)을 형성하고, 상기 제1 도전형의 반도체층(20) 상에 제1 전극층(70)을 형성한다.

따라서, 제2 실시예에 따른 발광소자(2)가 제조될 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.