KR100891826B1

KR100891826B1 - 반도체 발광소자

Info

Publication number: KR100891826B1
Application number: KR1020070003705A
Authority: KR
Inventors: 김민호; 박길한; 마사요시 코이케
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2009-04-07
Also published as: KR20080066366A

Abstract

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것이며, 본 발명은, 서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 갖는 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 제1 주면 상에 형성된 제1 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 반도체층 및 상기 투광성 기판의 제2 주면에 형성되며, 상기 활성층으로부터 방출되는 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 이루어진 색변환층을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다. 본 발명에 따르면, 형광체를 사용하지 않으면서도 높은 발광효율을 얻을 수 있는 동시에 연색지수가 향상된 백색광을 발광할 수 있는 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.

반도체 발광소자, 백색발광, 색변환, LED

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 측단면도이다.

도2는, 도1의 반도체 발광소자에서 활성층과 색변환층 주변의 에너지 밴드갭을 도시한 것이다.

도3a 내지 도3c는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자에서 색변환층 주변의 에너지 밴드갭을 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

11: 사파이어 기판 12: n형 질화물 반도체층

13a: 양자우물층 13b: 양자장벽층

13: 활성층 14: p형 질화물 반도체층

15: 색변환층 16a,16b: n측 및 p측 전극

31,31`,31``: 사파이어 기판 35,35`,35``: 색변환층

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 특히 형광체를 사용하지 않으면서도 높은 발광효율을 얻을 수 있는 동시에 연색지수가 향상된 백색광을 발광할 수 있는 반도체 발광소자에 관한 것이다.

반도체 발광소자(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면 p,n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 광을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있으며, 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역에서 발광이 가능한 III족 질화물 반도체 발광소자가 각광을 받고 있다.

이러한 LED를 일반 조명으로 사용하기 위해서는 LED를 이용하여 백색광을 얻을 수 있어야 한다. 백색 LED를 구현하는 방법은 크게 3가지로 나눌 수 있다.

첫 번째로, 광의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 내는 3개의 LED를 조합하여 백색을 구현하는 방법이다. 이 방법은 하나의 백색광원을 만드는데 3개의 LED를 사용해야 하며, 각각의 LED를 제어해야하는 번거로움이 수반된다.

두 번째로, 청색 LED를 광원으로 사용하여 황색형광체를 여기 시킴으로써 백색을 구현하는 방법을 들 수 있다. 이 방법은 발광효율이 우수한 반면 연색지수가 낮으며, 전류밀도에 따라 연색지수가 변하는 특징이 있기 때문에 태양광에 가까운 백색광을 얻기 어려운 문제가 있다.

마지막으로, 자외선 발광 LED를 광원으로 이용하여 삼원색 형광체를 여기시키는 방법이 있다. 이 방법은 고전류 하에서 사용이 가능하며, 색감이 우수하여 가장 활발하게 연구가 진행중이다. 그러나, 상기 삼원색 형광체는 무기형광체로 이루어지며, 특히, 적색 무기형광체는 발광효율이 낮은 문제가 있다. 또한, 두 번째 방법과 마찬가지로 발광구조물 외에 형광체를 주입하는 등의 공정이 수반되어야 하므로, 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

따라서, 형광체를 사용하지 않으면서도 연색지수 및 발광효율이 높은 백색광을 얻을 수 있는 반도체 발광소자가 요구된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 형광체를 사용하지 않으면서도 높은 발광효율을 얻을 수 있는 동시에 연색지수가 향상된 백색광을 발광할 수 있는 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에서는,

서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 갖는 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 제1 주면 상에 형성된 제1 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 형 성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 반도체층 및 상기 투광성 기판의 제2 주면에 형성되며, 상기 활성층으로부터 방출되는 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 이루어진 색변환층을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다.

본 발명의 일 목적인 백색광을 얻기 위하여, 바람직하게는, 상기 색변환층은 적어도 2개의 다른 에너지 밴드갭을 갖도록 상기 반도체 물질의 조성이 서로 다른 영역을 포함할 수 있다.

상기 색변환층은 그 두께 방향에 따라 경사진 에너지 밴드갭을 갖도록 상기 반도체 물질의 조성이 변경될 수 있으며, 바람직하게는, 상기 투광성 기판으로부터 멀어질수록 에너지 밴드갭이 증가되는 것일 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층은, 질화물 반도체 또는 Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 활성층은 파장이 350∼470㎚인 광을 발광하는 것일 수 있다. 또한, 상기 기판은 사파이어, SiC, GaN, Ga₂O₃ 및 Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 색변환층은, In_xGa_(1-x)N(0<x≤1), Mg_xZn₁ _-xO(0≤x<1), Al_xGa_1-xAs(0≤x≤1), Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 및 Al_xIn_yGa₁ _-x- _yP(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 색변환층은 상기 투광성 기판의 제2 주면에 직접 성장된 것일 수 있으며, 또한, 상기 색변환층은 상기 투광성 기판의 제2 주면에 웨이퍼 본딩에 의해 접합된 것일 수도 있다.

상기 색변환층의 색변환효율을 고려하였을 때, 상기 색변환층의 두께는 5 ~ 500㎛ 인 것이 바람직하다.

한편, 상기 색변환층은 도핑된 불순물에 의한 도핑 준위를 갖는 것일 수 있으며, 이 경우, 상기 도핑된 불순물은, n형 및 p형 불순물을 모두 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 n형 불순물의 농도는 5×10¹⁶∼5×10¹⁸/㎤ 이며, 상기 p형 불순물의 농도는 5×10¹⁷∼5×10¹⁹/㎤ 인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 p형 불순물은 Be, Mg, Ca 및 Zn으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소인 것이 바람직하며, 상기 n형 불순물은 Si, O 및 C로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태에서는,

제1 및 제2 도전형 반도체층과, 그 사이에 형성된 활성층을 포함한 발광소자에 있어서, 상기 활성층으로부터 방출되는 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 이루어지되, 적어도 2개의 서로 다른 에너지 밴드갭을 갖도록 상기 반도체 물질의 조성이 서로 다른 영역을 구비하는 색변환층을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다.

이 경우에도, 상기 색변환층은 도핑된 불순물에 의한 도핑 준위를 가지며, 상기 도핑된 불순물은, n형 및 p형 불순물을 모두 포함하는 것이 바람직하며, 상기 n형 불순물의 농도는 5×10¹⁶∼5×10¹⁸/㎤ 이며, 상기 p형 불순물의 농도는 5×10¹⁷∼5×10¹⁹/㎤ 인 것일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 보다 상세하게 설명한다.

도1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(10)는, 색변환층(15)과 상기 색변환층(15) 상에 순차적으로 형성된 사파이어 기판(11), n형 질화물 반도체층(12), 활성층(13), p형 질화물 반도체층(14) 및 p측 전극(16b)을 포함한다. 또한, n측 전극(16a)은 메사 에칭을 통해 노출된 상기 n형 질화물 반도체층(12) 상면에 형성된다.

상기 사파이어 기판(11)은, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 방향의 격자상수가 13.001Å, a축 방향으로는 4.765Å의 격자간 거리를 가지며, 사파이어 면방향(orientation plane)으로는 C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이러한 상기 사파이어 기판(11)의 C면의 경우 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 또한, 상기 사파이어 기판(11)은 투광성을 가지므로, 상기 활성층(13)에서 방출된 광은 상기 사파이어 기판(11)을 투과하여 상기 색변환층(15)에 흡수될 수 있다. 다만, 본 발명에서 투광성 기판은 상기 사파이어 기판(11)으로 제한되지 않으며, 질화물 또는 본 실시 형태에서 도시되지는 않았으나 Zn_xMg_yCd_1-x-yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 성장용 기판인, SiC, GaN, Ga₂O₃, Zn_xMg_yCd_1-x-yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 등이 채용될 수 있다.

상기 n형 질화물 반도체층(12) 및 p형 질화물 반도체층(14)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n형 불순물 및 p형 불순물이 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적으로, GaN, AlGaN, InGaN이 있다. 또한, 상기 n형 불순물로 Si, O, C 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Be, Mg, Ca, Zn 등이 대표적이다. 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(12,14)은 공지된 성장 공정인 유기금속 기상증착법(MOCVD), 분자빔성장법(MBE) 및 하이브리드 기상증착법(HVPE) 등으로 성장될 수 있다.

상기 활성층(13)은 전자와 정공의 재결합에 의하여 가시광(약 350∼680㎚ 파장범위), 자외광 등을 방출하는 층으로서, 단일 또는 다중 양자우물 구조를 갖는 반도체층으로 구성된다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서, 상기 활성층(13)에서 방출된 광은 상기 색변환층(15)에 흡수되며, 상기 색변환층(15)은 상기 광보다 장파장의 광을 방출하여, 백색광을 구현한다. 이에 관한 보다 자세한 사항은 도2에서 설명한다.

한편, 상기 활성층(13)은 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(12,14)과 같이 유기금속 기상증착법, 분자빔성장법 및 하이브리드 기상증착법 등으로 성장될 수 있다.

본 발명에서 채용된 상기 색변환층(15)은, 상술한 바와 같이, 상기 활성층(13)에서 방출된 광을 흡수한 후, 장파장 광을 방출하는 기능을 하며, 이에 의하여 백색 반도체 발광소자(10)를 구현할 수 있다. 본 실시 형태에서, 상기 색변환층(15)은 In_xGa_(1-x)N(0<x≤1) 등의 질화물로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 인듐함량에 의하여 에너지 밴드갭이 조절된다. 구체적으로는, 인듐함량이 증가할수록 에너지 밴드갭은 감소하므로, 상기 활성층의 양자우물층보다 에너지 밴드갭이 작도록 인듐함량을 조절하여, 상대적으로 장파장의 광을 방출할 수 있는 것이다.

이 경우, 상기 색변환층의 두께(t)가 너무 얇을 경우에는 높은 발광효율을 갖는 백색광을 얻기 어려우며, 반면에 너무 두꺼울 경우에는, 광추출효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 색변환층(15)의 색변환효율을 고려하였을 때, 상기 색변환층의 두께(t)는 5 ~ 500㎛가 되는 것이 바람직하다.

한편, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 색변환층(15)은 상기 사파이어 기판(11)의 제2 주면(도1 기준으로 사파이어 기판 하면에 해당함)에 형성될 수 있으므로, 상기 색변환층(15)은 웨이퍼 본딩 공정을 통하여 상기 사파이어 기판(11)과 접합될 수 있다. 이와 같이 상기 색변환층(15)을 접합 경우에는, 높은 인듐 함량으로 인해 상대적으로 결정성이 낮은 색변환층(15) 상에 다른 반도체층을 성장시키지 않을 수 있다. 따라서, 상기 색변환층(15)으로 인하여 상기 사파이어 기판(11) 상에 형성된 상기 n형 및 p형 질화물 반도체층(12,14), 활성층(13)의 결정성이 저하되지 않으며, 이에 따라, 상기 반도체 발광소자(10)는 높은 발광효율 및 신뢰성을 기대할 수 있다.

나아가, 상기 색변환층(15)을 접합시켜 형성하는 것이 가능함에 따라, 상기 색변환층(15)은 본 실시 형태와 같이 질화물로 한정되지 않으며, Mg_xZn₁ _-xO(0≤x<1), Al_xGa_1-xAs(0≤x≤1), Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 및 Al_xIn_yGa₁ _-x- _yP(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 등과 같이 단파장 광을 흡수하여 장파장을 방출할 수 있는 에너지 밴드갭 구조를 갖는 다른 물질이 채용될 수도 있다. 다만 본 발명에서 상기 색변환층(15)은 상기 사파이어 기판(11)에 접합 되어 형성되는 경우 외에도 상기 사파이어 기판(11)의 제2 주면에서 직접 성장될 수도 있다.

도2를 참조하면, 상기 활성층(13)은 복수의 양자우물층(13a)과 양자장벽층(13b)이 교대로 적층된 구조이며, 상기 양자우물층(13a)의 에너지 밴드갭에 의하여 상기 활성층(13)에서의 방출하는 광의 파장이 결정된다.

본 실시 형태에서는, 상기 색변환층(15)의 흡수 및 방출에 의한 백색 발광소자를 구현하기 위하여, 상기 활성층(13)에서 방출된 광(L1)은 청색계열의 광, 구체적으로는, 상기 광(L1)의 파장은 350∼470㎚인 것이 바람직하나, 다만, 다른 실시 형태에서는 자외광을 방출할 수도 있다.

상기 활성층(13)에서 방출된 광(L1)은 에너지 밴드갭이 높은 상기 사파이어 기판(11)을 투과하여 상기 색변환층(15)에 흡수된다. 이는, 높은 에너지의 광이 상대적으로 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 영역을 통과할 경우, 상기 광은 상기 영역에 흡수되며, 상기 영역의 에너지 밴드갭에 해당하는 광을 방출하는 원리에 의한 것이다. 즉, 상기 활성층(13)에서 방출된 광(L1)은 상기 양자우물층(13a)에 비하여 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 상기 색변환층(15)에 흡수되며, 이에 따라, 상기 색변환층(15)에서 삼원색에 해당하는 광(L2, L3, L4)을 방출할 수 있는 것이다. 즉, 상기 활성층(13) 및 색변환층(15)에서 각각 방출된 광들(L1, L2, L3, L4)의 조합에 의하여 백색광이 구현된다.

한편, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 색변환층(15)의 에너지 밴드갭은 상기 사파이어 기판(11)에서 멀어지는 방향, 즉, 상기 색변환층(15)의 두께 방향에 따라 점차 증가하는 경향을 보이므로, 파장 변화가 연속적인 광을 방출할 수 있다. 즉, 상기 색변환층(15)은 도2에 도시된 광(L2,L3,L4) 외에도 연속적인 파장 변화를 보이는 다른 광을 방출할 수 있으므로, 상기 색변환층(15)의 에너지 밴드갭 구조는 연색지수가 우수한 백색광을 얻는데 기여할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 색변환층(15)의 에너지 밴드갭 구조는, 상술한 바와 같이, 인듐함량에 의하여 조절될 수 있으며, 상기 색변환층(15)에 포함된 인듐함량은 상기 사파이어 기판(11)에서 멀어지면서, 점차 감소하게 된다.

추가적으로, 상기 색변환층(15)의 에너지 밴드갭에서 점선으로 표시한 에너지 준위를 참조하면, 상기 색변환층(15)은 각각 n형 불순물로 도핑된 도핑 준위 및 p형 불순물이 도핑된 도핑 준위를 갖는다. 이 경우, 상기의 n형 및 p형 불순물이 도핑된 도핑 준위는 전자와 정공의 재결합 효율을 향상시키며, 이에 따라, 상기 색변환층(15)의 색변환효율을 향상시킨다. 이 경우, 상기 n형 불순물은 Si이며, p형 불순물은 Mg인 것이 가장 바람직하며, 또한, 색변환효율 향상 측면을 고려하였을 때, n형 불순물의 농도는 5×10¹⁶∼5×10¹⁸/㎤ 이며, p형 불순물의 농도는 5×10¹⁷∼5×10¹⁹/㎤ 인 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에서는 색변환층(15)은 불순물 도핑에 의하여 색변환효율을 향상시키는 점에서도 고유한 특징이 있으며, 이에 따라, 본 실시 형태와 같이 상기 색변환층(15)의 형성 위치는 상기 사파이어 기판(11)의 제2 주면으로 제한되지 않는다. 즉, 다른 실시 형태에서는, 상기 색변환층(15)은 활성층에서 방출된 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 이루어지며, 광변환효율이 향상되기 위한 도핑준위가 형성되도록 불순물이 도핑된 것일 수 있으며, 상기의 기능을 수행할 수 있는 위치라면 제한없이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 색변환층(15)의 에너지 밴드갭 구조는 본 실시 형태와 같이, 직선형으로 감소하는 형태로 제한되지 않으며, 이를 도3a 내지 도3c를 참조하여 설명한다. 도3a 내지 도3c는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자에서 색변환층 주변의 에너지 밴드갭을 도시한 것이며, n형 및 p형 질화물 반도체층, 활성층 부분은 생략하였다.

도3a 내지 도3c를 참조하면, 색변환층(35,35`,35``)은 도1의 경우와 같이, 사파이어 기판(31,31`,31``)과 인접하여 형성되며, 도3a의 색변환층(35)은 계단형으로 증가하는 형태, 도3b의 색변환층(35`)은 직선형으로 감소하는 형태, 도3c의 색변환층(35``)은 곡선형으로 증가하는 형태의 에너지 밴드갭을 각각 갖는다. 또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명의 일 목적인 연색지수가 높은 백색광을 얻기 위 한 색변환층의 에너지 밴드갭 구조(예, 계단형 감소, 곡선형 감소 등)가 적절히 채택될 수 있다.

상기의 실시 형태들에서는 제1 및 제2 도전형 반도체층, 활성층, 색변환층이 질화물이 되는 경우, 즉, 질화물 반도체 발광소자에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 질화물이 아닌 Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 등과 같은 물질로 이루어진 반도체 발광소자에서도 활성층에서 방출된 광을 색변환층이 흡수하여 다시 방출하는 과정을 통하여 백색광을 방출할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 형광체를 사용하지 않으면서도 높은 발광효율을 얻을 수 있는 동시에 연색지수가 향상된 백색광을 발광할 수 있는 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.

Claims

서로 대향하는 제1 및 제2 주면을 갖는 투광성 기판;

상기 투광성 기판의 제1 주면 상에 형성된 제1 도전형 반도체층;

상기 제1 도전형 반도체층 상에 형성된 활성층;

상기 활성층 상에 형성된 제2 도전형 반도체층; 및

상기 투광성 기판의 제2 주면에 형성되며, 상기 활성층으로부터 방출되는 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 이루어지되, 그 두께 방향에 따라 경사진 에너지 밴드갭을 갖도록 상기 반도체 물질의 조성이 변경되는 영역을 구비하는 색변환층;

을 포함하는 반도체 발광소자.
삭제
제1항에 있어서,

상기 색변환층은 그 두께 방향에 따라 일정한 기울기로 경사진 에너지 밴드갭을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제3항에 있어서,

상기 색변환층은 상기 투광성 기판으로부터 멀어질수록 에너지 밴드갭이 증 가 되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층은, 질화물 반도체 또는 Zn_xMg_yCd_1-x-yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제5항에 있어서,

상기 활성층은 파장이 350∼470㎚인 광을 발광하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제5항에 있어서,

상기 기판은 사파이어, SiC, GaN, Ga₂O₃ 및 Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1항에 있어서,

상기 색변환층은, In_xGa_(1-x)N(0<x≤1), Mg_xZn₁ _-xO(0≤x<1), Al_xGa₁ _- _xAs(0≤x≤1), Zn_xMg_yCd₁ _-x- _yO(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 및 Al_xIn_yGa₁ _-x- _yP(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1항에 있어서,

상기 색변환층은 상기 투광성 기판의 제2 주면에 직접 성장된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1항에 있어서,

상기 색변환층은 상기 투광성 기판의 제2 주면에 웨이퍼 본딩에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1항에 있어서,

상기 색변환층의 두께는 5 ~ 500㎛ 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1항에 있어서,

상기 색변환층은 도핑된 불순물에 의한 도핑 준위를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제12항에 있어서,

상기 도핑된 불순물은, n형 및 p형 불순물을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제13항에 있어서,

상기 n형 불순물의 농도는 5×10¹⁶∼5×10¹⁸/㎤ 이며, 상기 p형 불순물의 농도는 5×10¹⁷∼5×10¹⁹/㎤ 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제13항에 있어서,

상기 p형 불순물은 Be, Mg, Ca 및 Zn으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제13항에 있어서,

상기 n형 불순물은 Si, O 및 C로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1 및 제2 도전형 반도체층과, 그 사이에 형성된 활성층을 포함한 발광소자에 있어서,

상기 활성층으로부터 방출되는 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 변환하기 위한 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질로 이루어지되, 그 두께 방향에 따라 경사진 에너지 밴드갭을 갖도록 상기 반도체 물질의 조성이 변경되는 영역을 구비하는 색변환층을 포함하는 반도체 발광소자.
제17항에 있어서,

상기 색변환층은 도핑된 불순물에 의한 도핑 준위를 가지며,

상기 도핑된 불순물은, n형 및 p형 불순물을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제18항에 있어서,

상기 n형 불순물의 농도는 5×10¹⁶∼5×10¹⁸/㎤ 이며, 상기 p형 불순물의 농도는 5×10¹⁷∼5×10¹⁹/㎤ 인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.