KR100631970B1 - Nitride semiconductor light emitting device for flip chip - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플립칩용 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 n형 질화물 반도체층의 중심부에 n측 전극의 본딩패드를 형성하고, 상기 본딩패드로부터 연장된 전극지를 형성함으로써, 전류 확산을 개선하고 전류 크라우딩 현상을 방지할 수 있는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다. 본 발명은, 투광성 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층; 상기 n형 질화물 반도체층 상의 거의 중심부에 형성된 본딩패드 및 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 적어도 하나의 제1 전극지로 이루어진 n측 전극; 상기 n형 질화물 반도체층 상의 상기 n측 전극이 형성되지 않은 영역에 순차적으로 적층된 활성층 및 p형 질화물 반도체층; 및 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 고반사성 오믹콘택층을 포함하는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device for flip chip, and more particularly, forming a bonding pad of an n-side electrode in the center of an n-type nitride semiconductor layer, and forming an electrode finger extending from the bonding pad, thereby improving current spreading. And a nitride semiconductor light emitting device for flip chip which can prevent a current crowding phenomenon. The present invention, n-type nitride semiconductor layer formed on a light-transmissive substrate; An n-side electrode comprising a bonding pad formed at a substantially center portion on the n-type nitride semiconductor layer and at least one first electrode finger extending from the bonding pad; An active layer and a p-type nitride semiconductor layer sequentially stacked on a region where the n-side electrode is not formed on the n-type nitride semiconductor layer; And it provides a nitride semiconductor light emitting device for flip chip comprising a highly reflective ohmic contact layer formed on the p-type nitride semiconductor layer.
질화물 반도체 발광소자, 고반사성 오믹콘택층, 전극, 본딩패드, 전극지 Nitride semiconductor light emitting device, highly reflective ohmic contact layer, electrode, bonding pad, electrode paper
Description
도 1의 (a)는 종래의 질화물 반도체 발광소자를 탑재한 플립칩 구조의 발광 장치를 도시한 단면도이고, (b)는 종래의 질화물 반도체 발광소자의 평면도이다.1A is a cross-sectional view showing a light emitting device having a flip chip structure in which a conventional nitride semiconductor light emitting device is mounted, and (b) is a plan view of a conventional nitride semiconductor light emitting device.
도 2의 (a)는 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 평면도이고, (b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 측단면도이다.2A is a plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention, and (b) is a side cross-sectional view of the nitride semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 평면도이다.3 is a plan view of a nitride semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.
도 4의 (a) 및 (b)는 종래의 질화물 반도체 발광소자와 도 3에 도시한 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구동 전압 특성 및 휘도 특성을 각각 비교한 그래프이다.4A and 4B are graphs comparing the driving voltage characteristics and the luminance characteristics of the conventional nitride semiconductor light emitting device and the nitride semiconductor light emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 3, respectively.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
31 : 투광성 기판 32 : n형 질화물 반도체층31 transparent substrate 32 n-type nitride semiconductor layer
33 : 활성층 34 : p형 질화물 반도체층33: active layer 34: p-type nitride semiconductor layer
35 : 고반사성 오믹콘택층 36a : n측 전극의 본딩패드35: highly reflective
36b : 제1 전극지 36c : 제2 전극지36b:
37 : p측 본딩패드 39 : 패시베이션층37: p-side bonding pad 39: passivation layer
본 발명은 플립칩용 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 n형 질화물 반도체층의 중심부에 n측 전극의 본딩패드를 형성하고, 상기 본딩패드로부터 연장된 전극지를 형성함으로써, 전류 확산을 개선하고 전류 크라우딩 현상을 방지할 수 있는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device for flip chip, and more particularly, forming a bonding pad of an n-side electrode in the center of an n-type nitride semiconductor layer, and forming an electrode finger extending from the bonding pad, thereby improving current spreading. And a nitride semiconductor light emitting device for flip chip which can prevent a current crowding phenomenon.
일반적으로, 질화물 반도체는 GaN, InN, AlN 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체결정으로서, 단파장광(자외선 내지 녹색광), 특히 청색광을 낼 수 있는 발광소자에 널리 사용된다.In general, nitride semiconductors are group III-V semiconductor crystals such as GaN, InN, AlN, and the like, and are widely used in light emitting devices capable of emitting short wavelength light (ultraviolet to green light), especially blue light.
질화물 반도체 발광소자는 결정성장을 위한 격자정합조건을 만족하는 사파이어기판이나 SiC기판 등의 절연성 기판을 이용하여 제조되므로, p형 및 n형 질화물 반도체층에 연결된 2개의 전극이 발광구조의 상면에 거의 수평으로 배열되는 플래너 구조를 취하게 된다. 이러한 구조적인 특징으로 인해, 질화물 반도체 발광소자는 플립칩 구조의 발광장치로 적극적으로 개발되고 있다.Since the nitride semiconductor light emitting device is manufactured using an insulating substrate such as a sapphire substrate or a SiC substrate that satisfies the lattice matching condition for crystal growth, two electrodes connected to the p-type and n-type nitride semiconductor layers are almost on the top surface of the light emitting structure. The planar structure is arranged horizontally. Due to these structural features, nitride semiconductor light emitting devices are being actively developed as light emitting devices having a flip chip structure.
종래의 질화물 반도체 발광소자 발광소자가 탑재된 플립칩 발광장치의 일례가 도 1의 (a)에 도시되어 있다. 도 1의 (a)에 도시된 플립칩 발광장치(20)에 채용된 종래의 질화물 반도체 발광소자(10)는 20mA 이하의 저전류에서 구동하는 400㎛ X 400㎛ 이하의 단면적을 갖는 소형 사이즈를 갖는다. An example of a flip chip light emitting device equipped with a conventional nitride semiconductor light emitting device light emitting device is shown in FIG. The conventional nitride semiconductor
종래의 질화물 반도체 발광소자(10)는, 사파이어 기판(11) 상에 n형 질화물 반도체층(12), 활성층(13), p형 질화물 반도체층(14), 오믹콘택층(15)을 순차적으로 형성하고, n형 질화물 반도체층(13)의 상면 일부를 노출시킨 영역에 n측 전극(16)을 형성하며, 오믹콘택층(15) 상면에 p측 전극(17)을 형성한 구조를 갖는다.In the conventional nitride semiconductor
이와 같은 종래의 질화물 반도체 발광소자(10)를 탑재한 플립칩 발광장치(20)는, 상기 질화물 반도체 발광소자(10)가 지지체용 기판(21) 상에 각 전극(16,17)을 도전성 범프(24a,24b)를 통해 각 리드패턴(22a,22b)상에 융착시킴으로써 탑재된 구조를 갖는다. 이러한 플립칩구조(20)에서 상기 발광소자(10)의 사파이어 기판(11)은 투광성이므로 광 방출면으로 활용될 수 있다. 상기 오믹콘택층(15)은 p형 질화물 반도체층(14)과의 오믹 콘택을 형성하면서도, 상기 활성층(13)으로부터 발광된 광을 광방출면(즉, 사파이어 기판(11))을 향해 반사시킬 수 있는 높은 반사율을 가질 것이 요구된다.In the flip chip
한편, 도 1의 (b)에 도시된 종래 질화물 반도체 발광소자의 평면도를 참조하면, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 대체로 사각형의 형상을 가지며, 사각형의 일모서리 부근에 n측 전극(16)을 형성한다. 이와 같은 종래 질화물 반도체 발광소 자의 전극구조에서, n측 전극(16)과 거리가 멀어질수록 전류가 균일하게 확산되지 않고, n측 전극의 부근에서 전류가 집중되는 전류 크라우딩 현상이 발생하게 된다.Meanwhile, referring to the plan view of the conventional nitride semiconductor light emitting device shown in FIG. 1B, the conventional nitride semiconductor light emitting device has a generally rectangular shape, and the n-
즉, 도 1a를 참조하면, 종래의 질화물 반도체 발광소자(10)는 플래너 전극구조에 가지며, 특히 p형 질화물 반도체층(14)에 비해 p측 오믹콘택층(15)이 낮은 비저항을 가지므로, 화살표로 표시된 바와 같이 전류의 상당부분이 오믹콘택층(15)을 따라 n측 전극의 인접한 부분(A)에 집중되는 전류크라우딩(current crowding)이 발생된다. That is, referring to FIG. 1A, the conventional nitride semiconductor
이러한 전류크라우딩은 순방향 전압을 증가시킬 뿐만 아니라, 상대적으로 n측 전극과 이격된 활성층부분의 발광효율을 저감시켜 휘도특성을 감소시킨다. 또한, 전류가 집중되는 부분(A)에서 발열량이 커져 소자의 신뢰성을 크게 저하시킬 수 있다.This current crowding not only increases the forward voltage, but also reduces the luminance characteristics by relatively reducing the luminous efficiency of the active layer portion spaced from the n-side electrode. In addition, the amount of heat generated in the portion A where the current is concentrated increases the reliability of the device significantly.
이와 같이, 종래의 질화물 반도체 발광소자는, n측 전극(16)이 질화물 반도체 발광소자의 일 모서리 부근에 위치하게 되므로, 2개의 전극이 발광구조물 상하면에 각각 배치된 버티컬 구조(vertical structure) 발광소자에 비해 전류흐름이 전체 발광영역에 균일하게 분포하지 못하므로, 발광에 가담하는 유효면적이 크지 못하고, 발광면적당 발광효율도 낮다는 문제가 있다. 플래너구조 반도체 발광소자에서, 두 전극 사이의 전류흐름은 최단거리인 경로에서 집중되므로, 수직방향으로 전류흐름이 제공되는 버터컬 구조 발광소자에 비해, 전류밀도가 집중되는 전류경로가 협소해지며, 수평방향의 전류흐름을 가지므로 큰 직렬저항으로 인해 구동전압을 높아지는 문제점이 발생한다.As described above, in the conventional nitride semiconductor light emitting device, since the n-
특히, 이러한 문제로 인해, 큰 사이즈(예를 들어, 600㎛ㅧ600㎛)를 갖는 조명장치용 발광소자에서 고출력을 보장하는 것은 매우 어려운 과제로 여겨지고 있다.In particular, due to such a problem, it is considered to be a very difficult problem to ensure high power in a light emitting device for a lighting device having a large size (for example, 600 μm × 600 μm).
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 대형 질화물 반도체 발광소자에 있어서, 전류의 확산을 개선하고 전류 크라우딩의 발생을 방지함으로써, 구동전압 및 발열을 감소시키며 발광효율을 개선할 수 있는 새로운 전극구조를 갖는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to reduce driving voltage and heat generation by improving current spreading and preventing occurrence of current crowding in a large nitride semiconductor light emitting device. The present invention provides a nitride semiconductor light emitting device for flip chip having a novel electrode structure capable of improving the light emitting efficiency.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은,The present invention as a technical configuration for achieving the above object,
투광성 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층;An n-type nitride semiconductor layer formed on the light transmissive substrate;
상기 n형 질화물 반도체층 상의 거의 중심부에 형성된 본딩패드 및 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 적어도 하나의 제1 전극지로 이루어진 n측 전극;An n-side electrode comprising a bonding pad formed at a substantially center portion on the n-type nitride semiconductor layer and at least one first electrode finger extending from the bonding pad;
상기 n형 질화물 반도체층 상의 상기 n측 전극이 형성되지 않은 영역에 순차적으로 적층된 활성층 및 p형 질화물 반도체층; 및An active layer and a p-type nitride semiconductor layer sequentially stacked on a region where the n-side electrode is not formed on the n-type nitride semiconductor layer; And
상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성된 고반사성 오믹콘택층을 포함하는 플 립칩용 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.It provides a nitride semiconductor light emitting device for a flip chip comprising a highly reflective ohmic contact layer formed on the p-type nitride semiconductor layer.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각 형상을 가질 수 있으며, 이 경우 상기 제1 전극지는 상기 본딩패드로부터 n형 질화물 반도체층의 모서리 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the upper surface of the n-type nitride semiconductor layer may have a substantially rectangular shape, in this case, the first electrode finger is preferably extended from the bonding pad in the corner direction of the n-type nitride semiconductor layer. Do.
본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는, 상기 제1 전극지로부터 연장되어 형성된 적어도 하나의 제2 전극지를 더 포함하는 것이 바람직하다.In another embodiment of the present invention, it is preferable that the flip chip nitride semiconductor light emitting device further includes at least one second electrode finger extending from the first electrode finger.
바람직하게, 상기 n측 전극 및 p형 질화물 반도체층의 전기적 아이솔레이션을 위해, 상기 n측 전극 및 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 패시베이션층을 더 형성할 수 있다.Preferably, a passivation layer may be further formed between the n-side electrode and the p-type nitride semiconductor layer for electrical isolation of the n-side electrode and the p-type nitride semiconductor layer.
바람직하게, 상기 반사층은, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층으로 형성될 수 있다.Preferably, the reflective layer may be formed of at least one layer made of a material selected from the group consisting of Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, and combinations thereof.
보다 바람직하게, 상기 반사층은, Ni, Pd, Ir, Pt 및 Zn으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 제1층과, 상기 제1층 상에 형성되어 Ag 및 Al로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 제2층을 포함하는 구조를 가질 수 있다.More preferably, the reflective layer comprises a first layer made of a material selected from the group consisting of Ni, Pd, Ir, Pt and Zn, and a material made of a material selected from the group consisting of Ag and Al formed on the first layer. It may have a structure including two layers.
가장 바람직하게, 상기 반사층은, Ni로 이루어진 제1층과, 상기 제1층 상에 형성된 Ag로 이루어진 제2층과, 상기 제2층 상에 형성된 Pt로 이루어진 제3층을 포함하는 구조를 가질 수 있다.Most preferably, the reflective layer has a structure including a first layer made of Ni, a second layer made of Ag formed on the first layer, and a third layer made of Pt formed on the second layer. Can be.
본 발명에서 사용되는 "플립칩용 질화물 반도체 발광소자"라는 용어는, 플립칩 구조의 발광장치에 채용되는 질화물 반도체 발광소자를 의미하며, p측 본딩패드 및 n측 전극이 형성된 면이 상기 발광장치의 서브마운트에 접합되는 탑재면이 되는 발광소자를 의미한다.The term " nitride semiconductor light emitting device for flip chip " used in the present invention means a nitride semiconductor light emitting device that is employed in a light emitting device having a flip chip structure, and a surface having a p-side bonding pad and an n-side electrode formed thereon It means the light emitting element which becomes a mounting surface joined to a submount.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 대한 설명에서 참조되는 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.Hereinafter, a nitride semiconductor light emitting device for flip chip according to various embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings referred to in the description of the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 평면도 및 단면도이다. 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자(30)는, 투광성 기판(31) 상에 형성된 n형 질화물 반도체층(32); 상기 n형 질화물 반도체층(32) 상의 거의 중심부에 형성된 본딩패드(36a) 및 상기 본딩패드(36a)로부터 연장되어 형성된 적어도 하나의 제1 전극지(36b)로 이루어진 n측 전극; 상기 n형 질화물 반도체층(32) 상의 상기 n측 전극이 형성되지 않은 영역에 순차적으로 적층된 활성층(33) 및 p형 질화물 반도체층(34); 및 상기 p형 질화물 반도체층(34) 상에 형성된 고반사성 오믹콘택층(35)을 포함하여 구성된다.2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a nitride semiconductor light emitting device for flip chip according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 2A and 2B, the nitride semiconductor
상기 투광성 기판(31)은, 그 위에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정과 결정구조가 동일하면서 격자정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문에 격자정합을 고려하여 사파이어 기판이 주로 사용된다. 사파이어 기판은 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 갖는 특징이 있다. 이러한 사파이어 기판의 C면의 경우 비교적 GaN 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 청색 또는 녹색 발광소자용 기판으로 사파이어 기판이 주로 사용된다.Since the
상기 n형 질화물 반도체층(32)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적인 질화물 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, GaInN가 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(32)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(32)은, 상기 반도체 물질을 유기금속 기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD), 분자빔 성장법(Molecular Beam Epitaxy : MBE) 또는 하이브리드 기상증착법(Hybride Vapor Phase Epitaxy : HVPE)과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 상기 투광성 기판(31) 상에 성장시킴으로써 형성된다.The n-type
일반적으로, 상기 투광성 기판(31)과 n형 질화물 반도체층(32) 사이에는 격자부정합을 완화하기 위한 버퍼층이 형성될 수 있다. 이 버퍼층으로는 통상 수 십 ㎚의 두께를 갖는 GaN 또는 AlN 등의 저온핵성장층이 사용될 수 있다.In general, a buffer layer may be formed between the
상기 n측 전극은 상기 n형 질화물 반도체층(32) 상면의 거의 중심부에 형성된 본딩패드(36a)와 상기 본딩 패드(36a)로부터 연장된 적어도 하나의 전극지(36b)로 이루어진다. 상기 본딩 패드(36a)는 플립칩 본딩 시 서브 마운트 상의 리드 패턴에 도전성 범프를 이용하여 연결됨으로써 외부로부터 전류를 공급받을 수 있게 된다. 본 발명에서는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 전류 확산을 향상시키기 위해 n측 전극의 본딩패드(36a)를 n형 질화물 반도체층(32)의 중심부에 형성한다. 이와 같이 n측 전극의 본딩패드(36a)를 질화물 반도체 발광소자의 중심부에 배치함으로써, n측 전극과 고반사성 오믹콘택층(35) 사이의 거리를 감소시킬 수 있다. 즉, 종래의 질화물 반도체 발광소자에서 발광소자의 일측에 n측 전극의 본딩패드를 형성함으로써 n측 전극과 고반사성 오믹콘택층(35)의 거리가 길어짐으로 인해 발생하는 전류가 균일하게 확산되지 않는 문제를 해결할 수 있다.The n-side electrode includes a
또한, 본 발명의 n측 전극은, n형 질화물 반도체층(32) 상의 중심부에 형성된 본딩패드(36a)로부터 연장된 제1 전극지(36b)를 구비함으로써, n측 전극과 고반 사성 오믹콘택층(35) 사이의 거리를 더욱 감소시킬 수 있게 된다.In addition, the n-side electrode of the present invention includes the
상기 제1 전극지(36b)는 그 길이가 길어질수록 빛을 생성하는 활성층(33)의 면적을 감소시킬 수도 있으나, 고반사성 오믹콘택층(35)과의 거리를 더욱 감소시켜 전류 확산을 개선함으로써 순방향 전압(구동 전압)을 낮추고 발열량을 줄일 수 있다. 따라서, 도 2의 (a)에 도시한 것과 같이, 상기 n형 질화물 반도체층(32)의 상면이 실질적으로 사각 형상을 가지는 경우, 상기 제1 전극지(32b)는 상기 본딩패드(32a)로부터 n형 질화물 반도체층(32)의 모서리 방향으로 연장되는 것이, 제1 전극지(32a)의 충분한 길이를 확보하는데 적합하다.The longer the length of the
또한, 도 2의 (a)에서는 상기 제1 전극지(32b)를 각각의 모서리로 연장된 4개로 도시하였으나, 그 개수는 본 발명에 따른 플립칩용 질화물 반도체가 적용되는 분야에 따라 적절하게 조절할 수 있는 것으로 본 발명을 한정하는 사항이 아니다.In addition, in FIG. 2A, the first electrode fingers 32b are illustrated as four extending to each corner. However, the number of the first electrode fingers 32b may be appropriately adjusted according to the application of the flip chip nitride semiconductor according to the present invention. It does not limit the present invention as it exists.
상기 n측 전극이 형성되지 않은 n형 질화물 반도체층(32)의 상면 영역에는 활성층(33) 및 p형 질화물 반도체층(34)이 순차적으로 형성된다.The
상기 활성층(33)은 빛을 발광하기 위한 층으로서, 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖는 GaN 또는 InGaN 등의 질화물 반도체층으로 구성된다. 상기 활성층(33)은 상기 n형 질화물 반도체층(32)과 같이 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 형성될 수 있다. The
상기 p형 질화물 반도체층(34)은 상기 n형 질화물 반도체층(32)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 p 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적인 질화물 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, GaInN가 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(34)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(34)은, 상기 반도체 물질을 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 상기 활성층(33) 상에 성장시킴으로써 형성된다.Like the n-type
상기 고반사성 오믹콘택층(35)은, 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의 구조적 측면을 고려하여 높은 반사율을 가짐과 동시에, 비교적 높은 에너지 밴드갭을 갖는 p형 질화물 반도체층(34)과의 접촉저항을 낮추는데 적절한 물질로 형성될 것이 요구된다. 이러한 고반사율 및 접촉저항 개선의 조건을 만족하기 위해서, 상기 고반사성 오믹콘택층(35)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층으로 형성될 수 있으며, 70% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 고반사성 오믹콘택층(35)은 Ni, Pd, Ir, Pt 및 Zn으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 제1 층과, 상기 제1 층 상에 형성되어 Ag 및 Al로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 제2 층을 포함하는 이층구조로 형성될 수 있다. 가장 바람직하게, 상기 고반사성 오믹콘택층(35)은 Ni로 이루어진 제1 층과, 상기 제 1 층 상에 형성된 Ag로 이루어진 제2 층과, 상기 제2 층 상에 형성된 Pt로 이루어진 제3층을 포함하는 삼층 구조로 형성될 수 있다. 상기 고반사성 오믹콘택층(35)은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition : CVD) 및 전자빔 증발법(E-beam evaporator)과 같은 공지의 증착방법 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 공정에 의해 형성될 수 있으며, 오믹콘택의 특성을 향상시키기 위해서 약 400 내지 900℃의 온도에서 열처리될 수 있다.The highly reflective
상기 고반사성 오믹콘택층(35) 상에는 플립칩 본딩을 위한 p측 본딩패드(37)가 형성될 수 있다. 상기 p측 본딩패드(37)는 필요에 따라 하나 이상 형성될 수 있으며, 플립칩 본딩 시 도전성 범프를 이용하여 지지체용 기판 상의 리드패턴에 융착된다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서 p측 본딩패드(37)는 상기 제1 전극지(36b)의 사이에 위치한 고반사성 오믹콘택층(35)의 상면에 형성할 수 있다.The p-
또한, 상기 p형 질화물 반도체층(34) 및 n측 전극의 전기적 아이솔레이션을 위해 그 사이에 패시베이션층(39)이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(39)은, 상기 p형 질화물 반도체층(34)과 상기 n측 전극을 전기적으로 아이솔레이션 시킨다. 상기 패시베이션층(39)은 전기적 절연성을 갖는 산화물 또는 질화물로 이루어 질 수 있다.In addition, a
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 도시한다. 도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 플립칩용 질화물 반도체 발광소자는, 도 2에 도시된 실시형태의 플립칩용 질화물 반도체 발광소자의, 제1 전극지(36b) 각각에서부터 연장된 제2 전극지(36c)를 더 포함한다. 도 3에는 제1 전극지(36b) 각각으로부터 수직방향으로 연장된 2개의 제2 전극지(36c)를 갖는 구조를 도시하였으나, 상기 제2 전극지(36c)의 연장방향 및 개수는 본 발명을 한정하지 않는다. 상기 제2 전극지(36c)는 상기 본딩패드(36a) 및 제1 전극지(36b)로부터의 거리가 먼 곳으로 연장되는 것이 바람직하다.3 shows a nitride semiconductor light emitting device for flip chip according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the flip chip nitride semiconductor light emitting device according to the present embodiment includes a second electrode finger extending from each of the
도 4의 (a) 및 (b)는 종래의 질화물 반도체 발광소자와 도 3에 도시한 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자의 구동 전압 특성 및 휘도 특성을 비교한 그래프이다.4A and 4B are graphs comparing driving voltage characteristics and luminance characteristics of a nitride semiconductor light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 3 with a conventional nitride semiconductor light emitting device.
먼저, 도 4의 (a)를 참조하면, 종래의 질화물 반도체 발광소자의 전류에 따른 구동전압을 도시한 곡선(31)은 그 구동 전압이 클 뿐만 아니라 전류가 300mA에 이르러 포화상태(saturation)가 됨을 알 수 있다. 또한, 도 4의 (b)에 나타난 바와 같이, 종래의 질화물 반도체 발광소자의 전류에 따른 휘도를 도시한 곡선(33)에서도 휘도가 낮을 뿐만 아니라, 전류가 300mA에 이르러 포화상태(saturation)가 되었다. 이와 같이 종래의 질화물 반도체 발광소자의 전극 구조는 대형 사이즈의 고전력 질화물 반도체 발광소자에 적합하지 않음을 알 수 있다.First, referring to FIG. 4A, the
이에 비해 본 발명의 일실시형태에 따른 질화물 반도체 발광소자는, 도 4의 (a)에 나타난 곡선(32)과 같이 종래의 질화물 반도체 발광소자에 비해 구동전압이 낮고 300mA 이상의 전류에서도 포화상태를 나타내지 않았다. 또한, 도 4의 (b)에 나타난 곡선(34)과 같이 전류가 증가할수록 휘도가 증가하며 포화상태를 나타내지 않았다.In contrast, the nitride semiconductor light emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention has a lower driving voltage and shows a saturation even at a current of 300 mA or more as compared with the conventional nitride semiconductor light emitting device as shown by the
이와 같은 비교 결과는, 본 발명에 따른 질화물 반도체 발광소자가 n측 전극의 본딩패드를 n형 질화물 반도체층의 중심부에 형성하고 본딩패드로부터 연장된 전극지를 형성함으로써, 고반사성 오믹콘택층과 n측 전극 사이의 거리를 감소시켜, 전류가 균일하게 확산되고, n측 전극의 부근에서 전류가 집중되는 전류 크라우딩 현상이 개선된 것에 기인한 것이다.The comparison result shows that the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention forms the bonding pad of the n-side electrode at the center of the n-type nitride semiconductor layer and forms the electrode paper extending from the bonding pad, thereby providing a highly reflective ohmic contact layer and the n-side. This is because the current crowding phenomenon in which the current is uniformly diffused and the current is concentrated in the vicinity of the n-side electrode is reduced by reducing the distance between the electrodes.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is intended to be limited by the appended claims, and various forms of substitution, modification, and within the scope not departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes are possible.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 플립칩용 질화물 반도체 발광소자에 있어서, n측 전극의 본딩패드를 n형 질화물 반도체층의 중심부에 형성하고 상기 본딩패드로부터 연장된 전극지를 형성함으로써, 고반사성 오믹콘택층과 n측 전극 사이의 거리를 감소시켜, 전류가 균일하게 확산되고, n측 전극의 부근에서 전류가 집중되는 전류 크라우딩 현상을 개선하는 효과가 있다. 또한, 이를 통해 구동전압을 크게 감소시킬 수 있으며, 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the nitride semiconductor light emitting device for flip chip, by forming a bonding pad of the n-side electrode in the center of the n-type nitride semiconductor layer and forming an electrode finger extending from the bonding pad, By reducing the distance between the ohmic contact layer and the n-side electrode, there is an effect of improving the current crowding phenomenon that the current is uniformly diffused and the current is concentrated in the vicinity of the n-side electrode. In addition, this can greatly reduce the driving voltage, there is an effect that can improve the brightness.
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