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KR20170052854A - 자외선 발광 소자 - Google Patents

자외선 발광 소자 Download PDF

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KR20170052854A
KR20170052854A KR1020150154886A KR20150154886A KR20170052854A KR 20170052854 A KR20170052854 A KR 20170052854A KR 1020150154886 A KR1020150154886 A KR 1020150154886A KR 20150154886 A KR20150154886 A KR 20150154886A KR 20170052854 A KR20170052854 A KR 20170052854A
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KR
South Korea
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layer
semiconductor layer
mesa
electrode
type semiconductor
Prior art date
Application number
KR1020150154886A
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English (en)
Inventor
장성규
조홍석
이규호
윤여진
인치현
Original Assignee
서울바이오시스 주식회사
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Publication date
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Priority to TW105135399A priority patent/TWI613836B/zh
Publication of KR20170052854A publication Critical patent/KR20170052854A/ko
Priority to US15/971,974 priority patent/US20180261723A1/en

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Abstract

자외선 발광 소자가 개시된다. 자외선 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사; 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층; 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극; 및 메사 상에 위치하고, 광 반사성 절연층을 덮으며, 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 메사는, 메사의 평면을 기준으로, 제1 폭을 갖는 제1 부분; 및 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 홀의 적어도 일부분을 포함한다.

Description

자외선 발광 소자{UV LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 자외선 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 반도체층에 의한 광 손실이 감소된 자와선 발광 소자에 관한 것이다.
자외선 발광 소자는 UV 경화, 살균, 백색 광원, 의학 분야, 및 장비 부속 부품 등으로 이용될 수 있어서, 그 이용 범위가 증가하고 있다. 특히, 근자외선(약 340nm 내지 약 400nm 범위의 피크 파장을 갖는 광) 발광 소자에 비해, 더 짧은 파장의 광을 방출하는 심자외선(약 340nm 이하의 피크 파장을 갖는 광, 나아가, 약 200nm 내지 약 340nm 범위의 피크 파장을 갖는 광) 발광 소자는 UV-C 영역의 광에 대한 발광 강도가 강하다.
자외선 발광 소자에서 방출되는 광은 가시광 발광 소자에서 방출되는 광에 비해 파장이 짧고, 또한, 자외선 발광 소자를 구현하기 위한 질화물계 반도체는 가시광 발광 소자의 질화물계 반도체에 비해 높은 Al 조성비를 갖는다. 이와 같은 이유 등으로 인하여, 자외선 발광 소자의 전기적 특성 및 광학적 특성은 가시광 발광 소자와 매우 다르다. 이에 따라, 가시광 발광 소자에 적용되는 구조를 동일하게 자외선 발광 소자에 적용하는 경우, 전기적 특성 및 광학적 특성이 매우 떨어진다. 따라서, 발광 효율이 우수한 자외선 발광 소자의 개발이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광 효율이 향상시킬 수 있는 홀을 갖는 메사를 포함하는 자외선 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 메사의 홀을 덮는 분포 브래그 반사기의 반사 효율을 높여, 발광 효율이 향상된 자외선 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 자외선 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사; 상기 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극; 및 상기 메사 상에 위치하고, 상기 광 반사성 절연층을 덮으며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 상기 메사는, 상기 메사의 평면을 기준으로, 제1 폭을 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 홀의 적어도 일부분을 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 자외선 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사; 상기 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층; 상기 메사 상에 위치하고, 상기 광 반사성 절연층을 덮으며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 상기 메사는, 상기 메사의 평면을 기준으로, 임의의 방향을 갖는 벡터선인 x선에 대하여 수직 방향으로의 폭이 제1 폭인 제1 부분; 및 상기 x선에 대하여 수직 방향으로의 폭이 제2 폭인 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크며, 상기 제2 부분은 상기 홀의 적어도 일부분을 포함하고, 상기 제2 부분에 포함된 홀은 상기 x선의 방향을 따라 연장되는 기다란 형상을 갖는다.
실시예들에 따르면, 메사를 적어도 부분적으로 관통하는 홀을 덮는 광 반사성 절연층을 통해, 발광 효율이 향상된 자외선 발광 소자가 제공될 수 있다. 특히, 상기 홀 및 광 반사성 절연층을 통해 제2 도전형 반도체층에 흡수되는 광의 비율을 감소시킬 수 있다. 나아가, 홀이 상대적으로 좁은 폭을 갖는 메사의 제2 부분에 포함되고, 제2 부분에 대해 기다랗게 연장되는 형상을 가짐으로써, 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광 소자를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광 소자의 메사 및 홀을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선 발광 소자를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 자외선 발광 소자의 광 반사성 절연층의 반사도를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 실시예들에 따른 자외선 발광 소자는 다양한 양태로 구현될 수 있다.
실시예들에 따른 자외선 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사; 상기 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극; 및 상기 메사 상에 위치하고, 상기 광 반사성 절연층을 덮으며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 상기 메사는, 상기 메사의 평면을 기준으로, 제1 폭을 갖는 제1 부분; 및 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 홀의 적어도 일부분을 포함한다.
상기 제2 부분에 포함된 홀은 상기 제2 폭에 대해 수직인 방향으로 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다.
상기 메사는, 적어도 두 개의 상기 제1 부분을 포함할 수 있고, 상기 제2 부분은 상기 두 개의 제1 부분의 사이에 위치할 수 있다.
상기 메사는 H형상의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 홀은 H형상의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 메사는 복수의 홀을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 홀들 중 적어도 하나는 상기 제2 부분에 포함될 수 있고, 상기 제2 부분에 포함된 적어도 하나의 홀은 상기 제2 폭에 대해 수직인 방향으로 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다.
상기 광 반사성 절연층은 상기 홀 주변의 메사의 상면을 더 덮을 수 있다.
상기 홀에 노출된 제1 도전형 반도체층의 표면은 상기 광 반사성 절연층에 의해 상기 제2 전극과 이격되어 전기적으로 절연될 수 있다.
상기 광 반사성 절연층의 분포 브래그 반사기는, ZrO2층 및 SiO2층의 반복 적층 구조를 포함할 수 있다.
상기 광 반사성 절연층은 상기 분포 브래그 반사기의 아래에 위치하며, 상기 분포 브래그 반사기의 ZrO2층 및 SiO2층보다 두꺼운 두께를 갖는 SiO2로 형성된 계면층을 더 포함할 수 있다.
상기 광 반사성 절연층은, 상대적으로 장파장의 광을 반사시키는 제1 분포 브래그 반사기; 및 상기 제1 분포 브래그 반사기 상에 위치하며, 상대적으로 단파장의 광을 반사시키는 제2 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층은 3.0eV내지 4.0eV의 밴드갭 에너지를 갖는 질화물계 반도체를 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층은 P-GaN을 포함할 수 있다.
상기 활성층으로부터 방출되는 광의 피크 파장은 300nm 이하일 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면의 50% 이상을 덮을 수 있다.
상기 자외선 발광 소자는, 상기 제1 전극 및 제2 전극을 덮되, 상기 제1 전극 및 제2 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 발광 소자는, 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드 전극 및 상기 제2 개구부를 통해 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 자외선 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사; 상기 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층; 상기 메사 상에 위치하고, 상기 광 반사성 절연층을 덮으며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고, 상기 메사는, 상기 메사의 평면을 기준으로, 임의의 방향을 갖는 벡터선인 x선에 대하여 수직 방향으로의 폭이 제1 폭인 제1 부분; 및 상기 x선에 대하여 수직 방향으로의 폭이 제2 폭인 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크며, 상기 제2 부분은 상기 홀의 적어도 일부분을 포함하고, 상기 제2 부분에 포함된 홀은 상기 x선의 방향을 따라 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다.
상기 제2 전극은 반사층 및 상기 반사층을 덮는 커버층을 포함할 수 있다.
상기 분포 브래그 반사기는, ZrO2층 및 SiO2층의 반복 적층 구조를 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광 소자를 설명하기 위한 단면도들이다. 구체적으로, 도 1은 본 실시예의 발광 소자의 평면을 도시하는 평면도이고, 도 2는 설명의 편의를 위하여 제1 및 제2 패드 전극(171, 173), 절연층(160)을 생략하여 상기 발광 소자의 평면을 도시하는 평면도이며, 도 3은 설명의 편의를 위하여 제1 및 제2 패드 전극(171, 173), 절연층(160), 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)을 생략하여 상기 발광 소자의 평면을 도시하는 평면도이다. 도 4 및 도 5는 각각 도 1 내지 도 3의 A-A'선 및 B-B'선에 대응하는 부분의 단면을 도시하는 단면도들이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시예의 자외선 발광 소자는, 메사(120m)를 포함하는 발광 구조체(120), 광 반사성 절연층(130), 제2 전극(150)을 포함한다. 상기 자외선 발광 소자는, 기판(110), 제1 전극(140), 절연층(160), 제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)을 더 포함할 수 있다.
기판(110)은 절연성 또는 도전성 기판일 수 있다. 기판(110)은 발광 구조체(120)를 성장시키기 위한 성장 기판일 수 있으며, 사파이어 기판, 실리콘 카바이드 기판, 실리콘 기판, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)은 그 상면의 적어도 일부 영역에 형성된 복수의 돌출부들을 포함한다. 기판(110)의 복수의 돌출부들은 규칙적인 및/또는 불규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 상면에 형성된 복수의 돌출부들을 포함하는 패턴된 사파이어 기판(Patterned sapphire substrate; PSS)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 기판(110)의 하부면을 향하는 방향은 상기 자외선 발광 소자의 주(main) 광 출사 방향에 대응할 수 있다.
발광 구조체(120)는 기판(110) 상에 위치한다. 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125), 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제2 도전형 반도체층(125)의 사이에 위치하는 활성층(123)을 포함한다. 또한, 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 적어도 하나의 메사(120m)를 포함할 수 있다. 메사(120m)는 활성층(123) 및 활성층(123) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)은 Ⅲ-Ⅴ 계열 질화물계 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 불순물 (예를 들어, Si, Ge. Sn)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg, Sr, Ba)을 포함할 수 있다. 또한, 그 반대일 수도 있다. 활성층(123)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 파장을 방출하도록 질화물계 반도체의 조성비가 조절될 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 반도체층일 수 있고, 활성층(123)은 자외선 대역의 광을 방출할 수 있다. 활성층(123)에서 방출되는 광의 피크 파장은, 400nm 이하의 피크 파장을 갖는 광일 수 있고, 나아가, 365nm 이하의 피크 파장을 갖는 광일 수 있으며, 더 나아가, 300nm 이하의 피크 파장을 갖는 광일 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 자외선 발광 소자는 약 275nm의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
특히, 본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(121)은 Al을 포함하는 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)의 Al 조성비는 활성층(123)에서 방출되는 광의 피크 파장에 따라 제어될 수 있다. 활성층(123)에서 방출되는 광의 에너지가 제1 도전형 반도체층(121)의 밴드갭 에너지보다 큰 경우, 상기 광이 제1 도전형 반도체층(121)에 흡수되어 광 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(121)은 상기 광을 통과시킬 수 있는 충분한 밴드갭 에너지를 가질 수 있도록, Al의 조성비가 제어될 수 있다. 예를 들어, 활성층(123)에서 방출된 광의 피크 파장이 약 275nm인 경우, 제1 도전형 반도체층(121)은 약 30% 이상의 Al 조성비를 갖는 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 도전형 반도체층(125)은 p-AlGaN, p-AlInGaN, p-GaN 및 p-InGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(125)은 3.0eV내지 4.0eV의 에너지 밴드갭을 갖는 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 도전형 반도체층(125)은 p-GaN을 포함하거나 p-GaN으로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(125)이 p-GaN을 포함하거나 p-GaN으로 형성되는 경우, 제2 전극(150)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 오믹 컨택을 용이하게 형성할 수 있으며, 접촉 저항을 비교적 낮게 할 수 있어, 상기 자외선 발광 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 구조체(120)의 메사(120m)는 제1 도전형 반도체층(121) 상에 부분적으로 위치한다. 메사(120m)는, 그 평면을 기준으로, 폭이 다른 부분을 포함할 수 있다. 메사(120m)는 상대적으로 큰 폭을 갖는 부분과, 상대적으로 작은 폭을 갖는 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메사(120m)는 그 측면으로부터 함입되어 형성된 적어도 하나의 오목한 부분을 포함하는 형상을 가질 수 있고, 이때, 상기 오목한 부분 주변의 영역은 상대적으로 작은 폭을 갖는 부분에 대응될 수 있다. 이러한 형상을 갖는 메사(120m)는 평면적으로, 'H' 형상, 'I' 형상 또는 덤벨 형상 등을 가질 수 있다. 또한, 메사(120m)는 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(121)을 노출시키는 적어도 하나의 홀(120h)을 포함할 수 있다. 이때, 메사(120m)의 상대적으로 작은 폭을 갖는 부분은 상기 홀(120h)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 상대적으로 작은 폭을 갖는 부분에 포함된 홀(120h)은, 상기 폭에 대해 수진인 방향으로 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 메사(120m) 및 홀(120h)에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광 소자의 메사 및 홀을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 메사(120m)는, 메사(120m)의 평면을 기준으로 제1 폭(W1)을 갖는 제1 부분(120m1), 제2 폭(W2)을 갖는 제2 부분(120m2)을 포함할 수 있다. 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)은, 메사(120m)를 관통하는 임의의 벡터선 χ를 기준으로, 상기 χ선에 대해 수직인 방향으로의 폭으로 정의된다. 제1 부분(120m1) 및 제2 부분(120m2)은 각각 그 폭이 변화하는 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(120m2)은 제1 부분(120m1)과 연결되어, 그 폭이 변화하는 부분을 포함할 수 있으며, 이때, 제2 부분(120m2)의 폭이 변화하는 부분의 폭 역시 제1 폭(W1)보다 작을 수 있다. 메사(120m)는 적어도 하나의 제1 부분(120m1) 및 적어도 하나의 제2 부분(120m2)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 메사(120m)는 두 개의 제1 부분(120m1)을 포함할 수 있고, 제2 부분(120m2)은 두 개의 제1 부분(120m1)의 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 메사(120m)는 평면적으로 'H' 형상 내지 'I' 형상을 가질 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 메사(120m)는 원형 또는 타원형 형상이 중첩된 형태로 형성된 형상을 갖거나, 덤벨 형상을 가질 수 있다. 또한, 메사(120m)는 두 개 이상의 제2 부분(120m2)을 포함할 수도 있다.
적어도 하나의 홀(120h)은 메사(120m)를 부분적으로 관통하여 형성되되, 제2 부분(120m2)은 홀(120h)의 적어도 일부분(120h2에 대응)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 부분(120m2)에 포함된 홀(120h)은 제2 폭(W1)에 대해 수직인 방향으로 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 홀(120h)은 메사(120m)의 평면 형상과 유사한 형상을 갖도록 형성될 수 있고, 이에 따라, 홀(120h)은 'I' 형상 내지 'H' 형상을 가질 수 있다. 홀(120h)의 일부는 제1 부분(120m1)들에 포함되며, 홀(120h)의 나머지 일부는 제2 부분(120m2)에 포함될 수 있다. 제2 부분(120m2)에 포함된 홀(120h2)은 제2 폭(W2)에 대해 수직 방향인 벡터선 χ의 방향에 따라 기다랗게 연장되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 벡터선 χ을 따르는 방향을 세로 방향으로 정의할 때, 제2 부분(120m2)에 포함된 홀(120h2)은 세로 폭이 가로 폭보다 큰 형상을 가질 수 있다.
다양한 실시예에서, 메사(120m)는 복수의 홀(120h)을 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 메사(120m)는 복수의 홀(120h)을 포함할 수 있으며, 복수의 홀(120h)들은 대체로 동일한 거리로 이격될 수 있다. 이 경우에도, 복수의 홀(120h)들 중 적어도 하나는 제2 부분(120m2)에 포함될 수 있다. 제2 부분(120m2)에 포함된 홀(120h2)은 벡터선 χ의 방향에 따라 기다랗게 연장되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 다른 다양한 실시예에서, 제2 부분(120m2)은 복수의 홀(120h2)들을 포함할 수도 있다. 이때, 제2 부분(120m2)에 포함된 복수의 홀(120h2)들 중 적어도 하나는 벡터선 χ의 방향에 따라 기다랗게 연장되는 형상을 가질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 6을 참조하면, 광 반사성 절연층(130)은 메사(120m) 상에 위치하되, 적어도 하나의 홀(120h)의 표면을 적어도 부분적으로 덮는다. 즉, 광 반사성 절연층(130)은 홀(120h)에 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 상면 및 홀(120h)의 측면을 덮을 수 있다. 나아가, 광 반사성 절연층(130)은 홀(120h) 주변의 메사(120m)의 상면을 더 덮을 수 있다. 이때, 광 반사성 절연층(130)에 덮이지 않고 노출되는 부분을 통해 제2 전극(150)과 제2 도전형 반도체층(125)이 전기적으로 연결될 수 있다. 광 반사성 절연층(130)이 홀(120h)을 덮음으로써, 제2 전극(150)이 활성층(123) 또는 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결되어 전기적 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
광 반사성 절연층(130)은 전기적 절연성 및 광 반사성을 가질 수 있다. 특히, 본 실시예의 광 반사성 절연층(130)은 자외선 광에 대한 광 반사성을 가질 수 있다. 광 반사성 절연층(130)은 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 상기 분포 브래그 반사기는 굴절률이 서로 다른 유전체층들이 반복 적층되어 형성될 수 있으며, 예컨대, 상기 유전체층들은 TiO2 , SiO2, HfO2, ZrO2, Nb2O5, MgF2등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 광 반사성 절연층(130)은 교대로 적층된 SiO2층/ZrO2층의 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 분포 브래그 반사기의 각 층은 특정 파장의 1/4의 광학 두께를 가질 수 있으며, 4 내지 40 페어(pairs)로 형성할 수 있다. 또한, 상기 분포 브래그 반사기는 상대적으로 장파장의 광을 반사시키는 제1 분포 브래그 반사기와 상대적으로 단파장의 광을 반사시키는 제2 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 분포 브래그 반사기의 최하층은 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 계면층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 광 반사성 절연층(130)은 SiO2로 형성된 계면층, 상기 계면층 상에 형성된 제1 분포 브래그 반사기 및 제1 분포 브래그 반사기 상에 위치하는 제2 분포 브래그 반사기를 포함할 수 있다. 제1 분포 브래그 반사기 및 제2 분포 브래그 반사기는 각각 ZrO2층과 SiO2층이 교대로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 이때, 제1 분포 브래그 반사기는 상대적으로 장파장의 광을 반사시킬 수 있고, 제2 분포 브래그 반사기는 상대적으로 단파장의 광을 반사시킬 수 있다. 따라서, 제1 분포 브래그 반사기의 ZrO2층과 SiO2층의 평균 두께는 제2 분포 브래그 반사기의 ZrO2층과 SiO2층의 평균 두께보다 크다. 또한, 제1 및 제2 분포 브래그 반사기 각각은 10페어의 ZrO2층/SiO2층의 적층 구조를 가질 수 있다. 따라서, 광 반사성 절연층(130)은 SiO2층(계면층)이 최하층에 위치하고, 최상부에는 SiO2층(제2 분포 브래그 반사기의 최상층)이 위치하는 구조를 가지며, ZrO2층과 SiO2층이 총 41층으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 광 반사성 절연층(130)은 약 250nm 내지 375nm의 파장의 광에 대해 90% 이상, 나아가 95% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 특히, 상대적으로 단파장의 광을 반사시키는 제2 분포 브래그 반사기를 상대적으로 장파장의 광을 반사시키는 제1 분포 브래그 반사기 상에 위치시킴으로써, 약 250nm 내지 375nm의 파장의 광 전체에 대해 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기를 구현할 수 있다.
광 반사성 절연층(130)에 의해 활성층(123)에서 방출된 광이 반사된다. 도 5의 확대도에 도시된 바와 같이, 활성층(123)에서 방출된 광(L)은 제2 도전형 반도체층(125)을 완전히 통과하기 전에, 광 반사성 절연층(130)에 의해 반사되어 기판(110)의 하부 방향을 향해 진출한다. 이에 따라, 광(L)이 제2 도전형 반도체층(125)에 흡수되어 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이와 관련하여 후술하여 더욱 상세하게 설명한다.
제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하며, 제1 도전형 반도체층(121)과 전기적으로 연결된다. 나아가, 제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택할 수 있다. 제1 전극(140)은 메사(120m)가 위치하는 부분을 제외한 제1 도전형 반도체층(121)의 상면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(121)의 상면을 덮되, 메사(120m)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 제1 전극(140)은 제1 도전형 반도체층(121)의 상면의 약 50% 이상의 면적을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 자외선 발광 소자의 전류 분산 효율을 높여 전기적 특성을 향상시킬 수 있고, 또한, 제1 도전형 반도체층(121)으로 입사된 광을 기판(110)의 하부 방향으로 반사시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 전극(140)은 금속성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag, Au, Cr 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(140)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전극(140)은 컨택층(141), 패드층(143) 및 전극층(145)을 포함할 수 있다. 컨택층(121)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택을 형성할 수 있고, Cr, Ti, Al 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, Cr/Ti/Al/Ti/Au의 다층구조를 가질 수 있다. 패드층(143)은 Ti 또는 Au를 포함할 수 있으며, 예를 들어, Ti/Au 다층구조를 가질 수 있다. 전극층(145)은 제1 패드 전극(171)과 접합성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극층(145)은 Ti 또는 Au를 포함할 수 있으며, 예를 들어, Ti/Au 다층구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 전극(140)의 측면은 경사를 가질 수도 있다.
제2 전극(150)은 메사(120m) 상에 위치하며, 광 반사성 절연층(130)을 덮는다. 제2 전극(150)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면과 접촉하여 전기적으로 연결되고, 광 반사성 절연층(130)에 의해 홀(120h)의 측면 및 제1 도전형 반도체층(121)과 이격되어 절연된다. 제2 전극(150)은 반사층(151) 및 반사층(151)을 적어도 부분적으로 덮는 커버층(153)을 포함할 수 있다. 반사층(151)은 자외선 광을 반사시키며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택을 형성하는 물질로 형성될 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 반사층(151)은 Al을 포함할 수 있다. 또한, 반사층(151)은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 커버층(153)은 반사층(151)과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 반사층(151)에 확산하여 반사층(151)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 커버층(153)은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, Cr, Pt, W 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다. 이러한 제2 전극(150)을 통해 활성층(123)에서 방출된 광이 반사되어, 상기 광은 기판(110)의 하부를 향하는 방향으로 진출할 수 있다.
절연층(160)은 발광 구조체(120), 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)을 덮되, 제1 전극(140)과 제2 전극(150)을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a) 및 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 절연층(160)은 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 제외한 다른 부분을 덮어, 자외선 발광 소자를 보호할 수 있다. 절연층(160)의 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 및 제2 전극(140, 150) 각각은 외부의 전기적 접속이 허용된다.
절연층(160)은 SiO2, SiNx 등과 같은 절연성 물질을 포함할 수 있고, 또한, 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 절연층(160)은 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있으며, 이에 따라, 자외선 발광 소자의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 예컨대, 절연층(160)은 SiO2층/ZrO2층의 분포 브래그 반사기 및 상기 분포 브래그 반사기 상에 형성된 SiNx층을 포함할 수 있다. SiNx층은 방습성이 높아, 자외선 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연층(160)은 각각 2000 내지 7000Å두께를 갖는 절연성 층들의 적층 구조를 포함할 수도 있다. 절연층(160)의 전체 두께는 1㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)은 절연층(160) 상에 위치하되, 각각 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 전극(140) 및 제2 전극(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제1 패드 전극(171)과 제2 패드 전극(173) 각각은 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 주변의 절연층(160)의 상면을 더 덮을 수 있다. 이 경우, 절연층(160)의 두께만큼 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)의 상면의 일부가 돌출될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 내에 위치하되, 적어도 부분적으로 절연층(160)과 이격될 수도 있다.
제1 패드 전극(171)은 제1 개구부(160a) 상에 위치하며, 메사(120m)로부터 이격된 영역 상에 위치할 수 있다. 제2 패드 전극(173)은 제2 개구부(160b) 상에 위치하며, 메사(120m) 상에 위치할 수 있다. 제2 패드 전극(173)의 평면 형상은 메사(120m)의 형상과 대체로 유사하게 형성될 수 있으며, 나아가, 제2 개구부(160b) 역시 메사(120m)의 형상과 대체로 유사하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 패드 전극(173)의 평면 형상은 'H'형상, 'I'형상, 덤벨 형상 등을 가질 수 있다. 제2 패드 전극(173)이 메사(120m) 및 제2 전극(150)의 평면 형상과 대체로 유사한 평면 형상을 가짐으로써, 전류 분산 효율이 향상되어 자외선 발광 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 다중층으로 형성된 경우, 예컨대, 접착층, 확산방지층 및 본딩층을 포함할 수 있다. 상기 접착층은 예를 들어, Ti, Cr 또는 Ni을 포함할 수 있으며, 확산방지층은 Cr, Ni, Ti, W, TiW, Mo, Pt 또는 이들의 복합층으로 형성될 수 있고, 본딩층은 Au 또는 AuSn을 포함할 수 있다.
상술한 실시예들에 따르면, 상기 자외선 발광 소자는 적어도 하나의 홀(120h)을 포함하는 메사(120m)를 갖는다. 홀(120h)의 표면은 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층(130)에 덮이고, 이러한 광 반사성 절연층(130)에 의해 활성층(123)에서 방출된 광(L)이 반사됨으로써 자외선 발광 소자의 발광 효율이 향상될 수 있다.
이와 관련하여 더욱 구체적으로 설명하면, 자외선 발광 소자에 있어서, 활성층(123)에서 방출되는 자외선 광은 높은 에너지를 갖는다. 이러한 높은 에너지를 갖는 자외선 광은 상기 광의 에너지보다 작은 밴드갭 에너지를 갖는 질화물계 반도체에 적어도 부분적으로 흡수된다. 따라서, 자외선 발광 소자의 p형 반도체층, 즉 제2 도전형 반도체층(125)에서 광이 흡수되는 것을 방지하려면 활성층(123)에서 방출되는 광의 에너지보다 큰 밴드갭 에너지를 갖는 질화물계 반도체로 형성될 것이 요구된다. 예를 들어, 300nm 이하의 피크 파장을 갖는 광이 제2 도전형 반도체층(125)에서 흡수되는 것을 최소화하려면, 제2 도전형 반도체층(125)은 40% 이상의 Al 조성비를 갖는 질화물계 반도체로 형성하는 것이 바람직하다. 그런데 Al 조성비가 높은 질화물계 반도체층은 제2 전극(150)과의 접촉 특성이 좋지 않아, 자외선 발광 소자의 전기적 특성을 떨어뜨려 결과적으로 발광 효율을 저하시킨다. 따라서, 제2 도전형 반도체층(125)에 자외선 광이 일정 비율 흡수되는 것을 고려하더라도, 제2 도전형 반도체층(125)은 약 3.4eV의 밴드갭 에너지를 갖는 p-GaN으로 형성하여 전기적 특성을 향상시키는 경우에 더 높은 발광 효율을 갖는 자외선 발광 소자가 구현될 수 있다.
실시예들에 따르면, 도 5의 확대도에 도시된 바와 같이, 메사(120m)에 홀(120h)을 형성하여, 활성층(123)에서 방출된 광(L)이 제2 도전형 반도체층(125)을 완전히 통과하지 않고 광 반사성 절연층(130)에 의해 반사된다. 이에 따라, 광(L)이 제2 도전형 반도체층(125)을 통과하는 경로의 길이를 감소시킴으로써, 광(L)이 제2 도전형 반도체층(125)에 흡수되어 손실되는 비율을 감소시킨다. 따라서 자외선 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 상대적으로 피크 파장이 짧은 자외선 광의 경우 3.0eV 내지 4.0eV의 밴드갭 에너지를 갖는 제2 도전형 반도체층(125)에 흡수되는 비율이 높으므로, 본 실시예에 따르면, 약 300nm 이하의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 자외선 발광 소자의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
그뿐만 아니라, 상기 자외선 발광 소자는 상대적으로 작은 폭을 갖는 부분, 즉, 제2 부분(120m2)을 포함하는 메사(120m)를 포함한다. 이때, 제2 부분(120m2)은 제2 부분(120m2)의 폭에 수직하는 방향으로 기다랗게 연장되는 형상의 홀(120h2)(벡터선 χ의 방향을 따라 연장되는)을 포함할 수 있다. 제2 부분(120m2)은 제1 부분(120m1)의 사이에 위치하여, 제2 부분(120m2)에 전류가 더욱 집중될 수 있고, 이러한 제2 부분(120m2)에서 발광이 강하게 이루어질 확률이 높다. 따라서, 제2 부분(120m2)의 폭에 수직하는 방향으로 연장되는 홀(120h2)을 형성하고, 상기 홀(120h2)을 덮는 광 반사성 절연층(130)을 형성함으로써, 제2 부분(120m2)의 제2 도전형 반도체층(125)에 흡수되는 광의 비율을 감소시키고 제2 부분(120m2)의 측면으로 광이 더욱 용이하게 방출될 수 있도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 자외선 발광 소자의 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
실험예
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같은 자외선 발광 소자(실시예 1), 도 7에 도시된 바와 같은 자외선 발광 소자(실시예 2) 및 홀을 포함하지 않는 메사를 갖는 자외선 발광 소자(비교예)를 준비하고, 발광 파워 및 전기적 특성을 비교하였다. 비교예의 자외선 발광 소자는 홀을 포함하지 않는 점을 제외하고, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같은 자외선 발광 소자와 대체로 유사한 구조를 갖는다. 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에 따른 자외선 발광 소자들의 특성 및 실험 결과를 아래 표 1에 도시하였다.
　 광 반사성 절연층의 면적
(㎛2)		 발광 면적
(활성층의 면적)
(㎛2)		 전류 밀도
(A/㎠)		 순방향 전압 (Vf)
(@20mA)		 발광 파워 (Po)
(@20mA)
Vf 비율 Po 비율
비교예 　 38380 52.11 6.486 　 2.1439 　
실시예 1 3490 38494 51.96 6.432 -0.833% 2.2593 5.383%
실시예 2 3168 38360 52.14 6.454 -0.493% 2.2349 4.245%
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 2 및 비교예는 대체로 동일한 발광 면적을 가지면서도, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예에 비해 순방향 전압이 감소되고, 발광 파워가 증가한 것을 알 수 있다. 이로부터 실시예들에 따르면, 전기적 특성 및 발광 효율이 향상된 자외선 발광 소자가 제공될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 다양한 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사;
    상기 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층;
    상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극; 및
    상기 메사 상에 위치하고, 상기 광 반사성 절연층을 덮으며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고,
    상기 메사는, 상기 메사의 평면을 기준으로,
    제1 폭을 갖는 제1 부분; 및
    상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분은 상기 홀의 적어도 일부분을 포함하는 자외선 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 부분에 포함된 홀은 상기 제2 폭에 대해 수직인 방향으로 연장되는 기다란 형상을 갖는 자외선 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메사는, 적어도 두 개의 상기 제1 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분은 상기 두 개의 제1 부분의 사이에 위치하는 자외선 발광 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 메사는 H형상의 평면 형상을 갖는 자외선 발광 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 홀은 H형상의 평면 형상을 갖는 자외선 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메사는 복수의 홀을 포함하며, 상기 복수의 홀들 중 적어도 하나는 상기 제2 부분에 포함되고,
    상기 제2 부분에 포함된 적어도 하나의 홀은 상기 제2 폭에 대해 수직인 방향으로 연장되는 기다란 형상을 갖는 자외선 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 반사성 절연층은 상기 홀 주변의 메사의 상면을 더 덮는 자외선 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀에 노출된 제1 도전형 반도체층의 표면은 상기 광 반사성 절연층에 의해 상기 제2 전극과 이격되어 전기적으로 절연된 자외선 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 반사성 절연층의 분포 브래그 반사기는, ZrO2층 및 SiO2층의 반복 적층 구조를 포함하는 자외선 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 광 반사성 절연층은 상기 분포 브래그 반사기의 아래에 위치하며, 상기 분포 브래그 반사기의 ZrO2층 및 SiO2층보다 두꺼운 두께를 갖는 SiO2로 형성된 계면층을 더 포함하는 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 반사성 절연층은,
    상대적으로 장파장의 광을 반사시키는 제1 분포 브래그 반사기; 및
    상기 제1 분포 브래그 반사기 상에 위치하며, 상대적으로 단파장의 광을 반사시키는 제2 분포 브래그 반사기를 포함하는 자외선 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 3.0eV내지 4.0eV의 밴드갭 에너지를 갖는 질화물계 반도체를 포함하는 자외선 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층은 P-GaN을 포함하는 자외선 발광 소자.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 활성층으로부터 방출되는 광의 피크 파장은 300nm 이하인 자외선 발광 소자.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제1 도전형 반도체층의 상면의 50% 이상을 덮는 자외선 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극을 덮되, 상기 제1 전극 및 제2 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 절연층을 더 포함하는 자외선 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드 전극 및 상기 제2 개구부를 통해 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 더 포함하는 자외선 발광 소자.
  18. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 자외선 광을 방출하는 활성층 및 상기 활성층 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층을 부분적으로 노출시키는 적어도 하나의 홀을 포함하는 메사;
    상기 홀의 표면을 적어도 부분적으로 덮으며, 분포 브래그 반사기를 포함하는 광 반사성 절연층;
    상기 메사 상에 위치하고, 상기 광 반사성 절연층을 덮으며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극을 포함하고,
    상기 메사는, 상기 메사의 평면을 기준으로,
    임의의 방향을 갖는 벡터선인 x선에 대하여 수직 방향으로의 폭이 제1 폭인 제1 부분; 및
    상기 x선에 대하여 수직 방향으로의 폭이 제2 폭인 제2 부분을 포함하고,
    상기 제1 폭은 상기 제2 폭보다 크며, 상기 제2 부분은 상기 홀의 적어도 일부분을 포함하고,
    상기 제2 부분에 포함된 홀은 상기 x선의 방향을 따라 연장되는 기다란 형상을 갖는 자외선 발광 소자.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 전극은 반사층 및 상기 반사층을 덮는 커버층을 포함하는 자외선 발광 소자.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 분포 브래그 반사기는, ZrO2층 및 SiO2층의 반복 적층 구조를 포함하는 자외선 발광 소자.
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