KR100752696B1 - VERTICALLY STRUCTURED GaN TYPE LED DEVICE - Google Patents

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KR100752696B1 KR1020060014893A KR20060014893A KR100752696B1 KR 100752696 B1 KR100752696 B1 KR 100752696B1 KR 1020060014893 A KR1020060014893 A KR 1020060014893A KR 20060014893 A KR20060014893 A KR 20060014893A KR 100752696 B1 KR100752696 B1 KR 100752696B1
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Abstract

본 발명은 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자에 관한 것으로서, 특히, n형 본딩 패드와, 상기 n형 본딩 패드 하면에 형성된 n형 전극과, 상기 n형 전극 하면에 형성된 n형 질화갈륨층과, 상기 n형 질화갈륨층 하면에 형성된 활성층과, 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화갈륨층과, 상기 p형 질화갈륨층 하면에 분산 브래그 반사기로 이루어져 소정 간격 이격되게 형성된 두 개 이상의 전류저지층과, 상기 전류저지층이 형성된 결과물 하면에 형성된 p형 전극 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical structure gallium nitride-based light emitting diode device, in particular, an n-type bonding pad, an n-type electrode formed on the lower surface of the n-type bonding pad, an n-type gallium nitride layer formed on the lower surface of the n-type electrode, Two or more current blocking layers formed at a predetermined interval by an active layer formed on the bottom surface of the n-type gallium nitride layer, a p-type gallium nitride layer formed on the bottom surface of the active layer, and a distributed Bragg reflector on the bottom surface of the p-type gallium nitride layer; It relates to a vertical structure gallium nitride-based light emitting diode device comprising a p-type electrode formed on the lower surface of the resultant formed current blocking layer and a structure support layer formed on the lower surface of the p-type electrode.

수직구조, LED, 전류저지층, DBR, 반사, 전류확산층 Vertical structure, LED, current blocking layer, DBR, reflection, current diffusion layer

Description

수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자{VERTICALLY STRUCTURED GaN TYPE LED DEVICE}Vertical structure gallium nitride-based light emitting diode device {VERTICALLY STRUCTURED GaN TYPE LED DEVICE}

도 1은 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical gallium nitride-based LED device according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 또 다른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of another vertical structure gallium nitride based LED device according to the prior art.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical structure gallium nitride-based LED device according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류저지층을 나타낸 부분 단면도.4 is a partial cross-sectional view showing a current blocking layer according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 도시된 전류저지층의 두께 변화에 따른 반사도의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 5 is a graph illustrating a change in reflectivity according to a thickness change of the current blocking layer shown in FIG. 4.

도 6은 도 4에 도시된 전류저지층의 기준 파장에 따른 반사도의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 6 is a graph illustrating a change in reflectance according to a reference wavelength of the current blocking layer shown in FIG. 4.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical structure gallium nitride-based LED device according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

110 : n형 본딩 패드 120 : n형 전극110: n-type bonding pad 120: n-type electrode

130 : n형 투명전극 140 : n형 질화갈륨층130: n-type transparent electrode 140: n-type gallium nitride layer

150 : 활성층 160 : p형 질화갈륨층150: active layer 160: p-type gallium nitride layer

170 : p형 전극 180 : 도금 시드층170: p-type electrode 180: plating seed layer

190 : 구조지지층 200 : 전류저지층190: structural support layer 200: current blocking layer

200a : 저 굴절률막 200b : 고 굴절률막200a: low refractive index film 200b: high refractive index film

210 : 전류확산층210: current diffusion layer

본 발명은 수직구조(수직전극형) 질화갈륨계(GaN) 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라 칭함) 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류저지층을 향하여 발광하는 광자를 발광면으로 반사시키는 동시에 전류확산 효율을 향상시켜 고휘도를 구현하는 수직 구조 질화갈륨계 LED 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical structure (vertical electrode type) gallium nitride based (GaN) light emitting diode (hereinafter referred to as LED) device, and more particularly to photons emitting light toward a current blocking layer. The present invention relates to a vertically structured gallium nitride-based LED device that reflects a plane and improves current diffusion efficiency to realize high brightness.

일반적으로 질화갈륨계 LED는 사파이어 기판 상에 성장하지만, 이러한 사파이어 기판은 단단하고 전기적으로 부도체이며 열전도 특성이 좋지 않아 질화갈륨계 LED의 크기를 줄여 제조원가를 절감하거나, 광출력 및 칩의 특성을 개선시키는데 한계가 있다. 특히, LED의 고출력화를 위해서는 대전류 인가가 필수이기 때문에 LED의 열 방출 문제를 해결하는 것이 중요하다. 이러한 문제를 해결하기 위한 수단 으로, 종래에는 레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off: LLO; 이하, 'LLO' 라 칭함)를 이용하여 사파이어 기판을 제거한 수직구조 질화갈륨계 LED 소자가 제안되었다. In general, gallium nitride-based LEDs grow on sapphire substrates, but these sapphire substrates are hard, electrically nonconducting, and have poor thermal conductivity, reducing the size of gallium nitride-based LEDs, thereby reducing manufacturing costs, or improving light output and chip characteristics. There is a limit to this. In particular, it is important to solve the heat dissipation problem of the LED because a large current is required for the high output of the LED. As a means for solving this problem, a vertical gallium nitride-based LED device has been proposed that removes a sapphire substrate by using a laser lift-off (LLO; hereinafter referred to as 'LLO').

그러면, 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 상세히 설명한다.Next, a vertical gallium nitride based LED device according to the prior art will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

우선, 도 1은 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도로서, 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자는, n형 본딩 패드(110)와, 상기 n형 본딩 패드(110) 하면에 형성된 n형 전극(120)과, 상기 n형 전극(120) 하면에 형성되어 전류확산 효율을 향상시키는 n형 투명전극(130)과, 상기 n형 투명전극(130) 하면에 형성되어 있는 n형 질화갈륨층(140)과, 상기 n형 질화갈륨층(140) 하면에 형성되어 있는 활성층(150)과, 상기 활성층(150) 하면에 형성되어 있는 p형 질화갈륨층(160)과, 상기 p형 질화갈륨층(160) 하면에 형성된 p형 전극(170) 및 상기 p형 전극(170) 하면에 형성된 구조지지층(190)을 포함하여 이루어진다.First, Figure 1 is a cross-sectional view showing a structure of a vertical gallium nitride-based LED device according to the prior art, the vertical gallium nitride-based LED device according to the prior art, the n-type bonding pad 110 and the n-type bonding pad An n-type electrode 120 formed on the bottom surface of the (110), an n-type transparent electrode 130 formed on the bottom surface of the n-type electrode 120 to improve current spreading efficiency, and a bottom surface of the n-type transparent electrode 130 The n-type gallium nitride layer 140 formed, the active layer 150 formed on the lower surface of the n-type gallium nitride layer 140, and the p-type gallium nitride layer 160 formed on the lower surface of the active layer 150 And a p-type electrode 170 formed on the bottom surface of the p-type gallium nitride layer 160 and a structural support layer 190 formed on the bottom surface of the p-type electrode 170.

여기서, 미설명한 도면부호 180은 구조지지층(190)이 전해 도금 또는 무전해 도금법을 통해 형성될 때, 도금 공정시, 도금 결정핵 역할을 하는 도금 시드층(seed layer)이다.Here, reference numeral 180, which is not described, refers to a plating seed layer that serves as a plating crystal nucleus during the plating process when the structural support layer 190 is formed through electrolytic plating or electroless plating.

그런데, 종래 기술에 따른 수직 구조 질화갈륨계 LED 소자는 한 쌍의 전극 즉, n형 전극과 p형 전극은 발광 구조물을 사이에 두고 서로 수직으로 나란하게 배치되어 있으며, 그 중 n형 전극은 전류확산 효율을 향상시키기 위해 발광 구조물의 상면 중심에 배치되어 있기 때문에, 그 구조에 따라 전류는 n형 전극에서 p형 전극 사이의 중심 부분에 해당하는 발광 구조물로 집중된다.However, in the vertical structure gallium nitride-based LED device according to the prior art, a pair of electrodes, that is, the n-type electrode and the p-type electrode are arranged in parallel to each other with the light emitting structure in between, n-type electrode of the current Since the light emitting structure is disposed at the center of the upper surface of the light emitting structure to improve the diffusion efficiency, current is concentrated in the light emitting structure corresponding to the center portion between the n-type electrode and the p-type electrode according to the structure.

그러나, 상기와 같이, 전류가 발광 구조물의 중심 부분에 집중되게 되면, 발광 구조물에서 생성되는 광이 그 부분으로 집중되기 때문에 전체적인 발광효율이 낮아지게 되어 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 휘도를 저하시키는 문제가 있다.However, as described above, when the current is concentrated in the central portion of the light emitting structure, since the light generated in the light emitting structure is concentrated to the portion, the overall luminous efficiency is lowered, which lowers the brightness of the vertical-structure gallium nitride-based LED device. there is a problem.

따라서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 또 다른 종래 기술에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 n형 전극(120)과 p형 전극(170) 사이에 전류가 흐르지 못하도록 하는 저항이 높은 금속 또는 산화물과 같은 절연물로 이루어진 전류저지층(current blocking layer)을 구비하고 있다. Therefore, in order to solve the above problem, in another vertical gallium nitride-based LED device according to the related art, as shown in FIG. 2, a current is generated between the n-type electrode 120 and the p-type electrode 170. A current blocking layer is formed of an insulator such as a metal or oxide having a high resistance to flow.

그런데, 도 2에 도시된 종래의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서는 전류저지층을 구비함으로써, n형 전극과 p형 전극 사이의 중심부로 전류가 집중되던 전류를 그 외의 영역으로 확산(화살표 참조)시켜 전류 확산 효율을 증가시켜 균일한 발광을 구현할 수 있다는 이점은 있으나, 상기 전류저지층은 저항이 높은 금속 또는 산화물과 같은 절연물로 이루어져 있는 바, 상기 발광 구조물에서 발광하는 광의 일부를 흡수하거나 산란시켜 소자의 휘도는 여전히 낮은 문제가 있다.However, in the conventional vertically structured gallium nitride-based LED device shown in Figure 2 by providing a current blocking layer, the current is concentrated in the center between the n-type electrode and the p-type electrode to diffuse the other region (see arrow) The current blocking layer is made of an insulator such as a metal or an oxide having high resistance. However, the current blocking layer absorbs or scatters a part of light emitted from the light emitting structure. The brightness of the device is still low.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 전류저지층을 반사율이 높은 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector; 이하, 'DBR'라 칭함)로 복수개 형성함으로써, 전류확산 효율을 향상시키는 동시에 전 류저지층을 향하여 발광하는 광자를 발광면으로 반사시켜 고휘도를 구현하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, by forming a plurality of the current blocking layer of the high-reflective distributed Bragg reflector (hereinafter referred to as "DBR"), thereby improving the current diffusion efficiency In addition, the present invention provides a vertical gallium nitride-based LED device which realizes high brightness by reflecting photons emitting light toward the current blocking layer to a light emitting surface.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 n형 본딩 패드와, 상기 n형 본딩 패드 하면에 형성된 n형 전극과, 상기 n형 전극 하면에 형성된 n형 질화갈륨층과, 상기 n형 질화갈륨층 하면에 형성된 활성층과, 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화갈륨층과, 상기 p형 질화갈륨층 하면에 분산 브래그 반사기로 이루어져 소정 간격 이격되게 형성된 두 개 이상의 전류저지층과, 상기 전류저지층이 형성된 결과물 하면에 형성된 p형 전극 및 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an n-type bonding pad, an n-type electrode formed on the lower surface of the n-type bonding pad, an n-type gallium nitride layer formed on the lower surface of the n-type electrode, and the n-type gallium nitride layer An active layer formed on a lower surface, a p-type gallium nitride layer formed on a lower surface of the active layer, two or more current blocking layers formed on a lower surface of the p-type gallium nitride layer by a distributed Bragg reflector, and spaced apart by a predetermined interval, and the current blocking layer formed thereon. Provided is a vertical gallium nitride-based light emitting diode device comprising a p-type electrode formed on the bottom surface and a structural support layer formed on the bottom surface of the p-type electrode.

또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 DBR은, 저 굴절률막과 고 굴절률막이 순차 적층된 반도체 패턴이 하나 이상 적층되어 이루어진 것이 바람직하다. 이때, 상기 저 굴절률막은, 고 굴절률막에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 굴절률막을 가리킨다.In the vertical gallium nitride-based LED device of the present invention, the DBR is preferably formed by laminating one or more semiconductor patterns in which a low refractive index film and a high refractive index film are sequentially stacked. In this case, the low refractive index film refers to a refractive index film having a lower refractive index than the high refractive index film.

한편, 상기 DBR을 구성하는 반도체 패턴의 수는 LED 소자에서 발광시키고자 하는 빛의 파장에 따라 조절 가능하며 이에 따라, 상기 DBR로 이루어진 전류저지층의 반사율을 극대화할 수 있다.On the other hand, the number of semiconductor patterns constituting the DBR can be adjusted according to the wavelength of light to emit light from the LED device, thereby maximizing the reflectance of the current blocking layer made of the DBR.

또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 저 굴절률막과 상기 고 굴절률막은, 기준 파장의 λ/4 두께를 가지는 것이 바람직하다.Further, in the vertically structured gallium nitride based LED device of the present invention, the low refractive index film and the high refractive index film preferably have a λ / 4 thickness of a reference wavelength.

또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 고 굴절률막과 상기 저 굴절률막 중 어느 하나의 막은, TCO로 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라 전류의 확산 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, in the vertical structure gallium nitride-based LED device of the present invention, any one of the high refractive index film and the low refractive index film is preferably made of TCO, it is possible to improve the diffusion efficiency of the current.

또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 전류확산 효율을 더욱 증가시키기 위하여 상기 p형 질화갈륨층과 상기 전류저지층 사이에 위치하며, 상기 p형 질화갈륨층의 하면 전체에 형성된 전류확산층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 전류확산층은, TCO로 이루어져 있으며, 기준 파장의 λ/2 두께를 가지는 것이 전류확산 효율을 더욱 효과적으로 얻을 수 있다.Further, in the vertically structured gallium nitride based LED device of the present invention, it is located between the p-type gallium nitride layer and the current blocking layer to further increase the current diffusion efficiency, formed on the entire lower surface of the p-type gallium nitride layer It is preferable to further include a current spreading layer. At this time, the current diffusion layer is made of TCO, having a thickness of λ / 2 of the reference wavelength can be more effectively obtained current diffusion efficiency.

또한, 상기 본 발명의 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에서, 상기 n형 전극과 상기 n형 질화갈륨층 사이에 n형 투명전극을 더 포함하는 것이 바람직하다. In the vertical gallium nitride-based LED device of the present invention, it is preferable to further include an n-type transparent electrode between the n-type electrode and the n-type gallium nitride layer.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제 본 발명의 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a vertical gallium nitride based LED device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예Example 1 One

우선, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자에 대하여 상세히 설명한다.First, a vertical gallium nitride based LED device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전류저지층을 나타낸 부분 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a vertical gallium nitride based LED device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a current blocking layer according to the first embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 최상부에는 외부 소자와 전기적으로 연결하기 위한 n형 본딩 패드(110)가 형성되어 있다.3 and 4, an n-type bonding pad 110 is formed on the top of a vertical gallium nitride based LED device according to an embodiment of the present invention to electrically connect with an external device.

상기 n형 본딩 패드(110)의 하면에는 광 효율을 향상시키기 위한 n형 전극(120)이 형성되어 있다. 이때, 상기 n형 전극(120)은 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.An n-type electrode 120 is formed on the bottom surface of the n-type bonding pad 110 to improve light efficiency. In this case, the n-type electrode 120 is preferably made of a metal having a high reflectance so as to simultaneously serve as an electrode and a reflection.

상기 n형 전극(120) 하면에는 n형 질화갈륨층(140)이 형성되어 있으며, 보다 상세하게, 상기 n형 질화갈륨층(140)은 n형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.An n-type gallium nitride layer 140 is formed on a lower surface of the n-type electrode 120. More specifically, the n-type gallium nitride layer 140 is formed of an n-type impurity doped GaN layer or a GaN / AlGaN layer. Can be.

한편, 전류 퍼짐 현상을 향상시키기 위해, 본 발명은 상기 n형 전극(120)과 접하고 있는 상기 n형 질화갈륨층(140) 상에는 n형 투명전극(130)을 더 구비하고 있으며, 이는 소자의 특성 및 공정 조건에 따라 생략 가능하다.On the other hand, in order to improve the current spreading phenomenon, the present invention further includes an n-type transparent electrode 130 on the n-type gallium nitride layer 140 in contact with the n-type electrode 120, which is a characteristic of the device And depending on the process conditions.

상기 n형 질화갈륨층(140) 하면에는 활성층(150) 및 p형 질화갈륨층(160)이 아래로 순차 적층되어 질화갈륨계 LED 구조물을 이룬다.An active layer 150 and a p-type gallium nitride layer 160 are sequentially stacked on the bottom surface of the n-type gallium nitride layer 140 to form a gallium nitride-based LED structure.

상기 질화갈륨계 LED 구조물 중 활성층(140)은 InGaN/GaN층으로 구성된 다중양자우물 구조(Multi-Quantum Well)로 형성될 수 있으며, 상기 p형 질화갈륨층(160)은 상기 n형 질화갈륨층(140)과 마찬가지로 p형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.The active layer 140 of the gallium nitride based LED structure may be formed of a multi-quantum well structure composed of InGaN / GaN layers, and the p-type gallium nitride layer 160 may be the n-type gallium nitride layer. Like 140, the p-type impurity may be formed of a GaN layer or a GaN / AlGaN layer.

상기 질화갈륨계 LED 구조물의 p형 질화갈륨층(160) 하면에 전류가 질화갈륨계 LED 구조물의 중심부로 집중되는 것을 최소화하기 위해 두 개 이상의 전류저지층(200)이 형성되어 있다. 이때, 상기 두 개 이상의 전류저지층(200)은, 전류확산 효율을 향상시키기 위하여 서로 소정 간격 이격되어 균일하게 형성되어 있는 것이 바람직하며, 이에 따라, 전류는 발광면 전체에 균일하게 확산(화살표 참조)되어 인가된다.Two or more current blocking layers 200 are formed on the bottom surface of the p-type gallium nitride layer 160 of the gallium nitride-based LED structure to minimize the concentration of current into the center of the gallium nitride-based LED structure. In this case, the two or more current blocking layers 200 are preferably uniformly spaced apart from each other by a predetermined interval in order to improve the current spreading efficiency. Accordingly, the current is uniformly spread throughout the light emitting surface (see arrow). Is applied.

특히, 본 발명에 따른 상기 전류저지층(200)은 DBR로 이루어져 있다. 상기 DBR은 λ를 빛의 파장이라 하고, n을 매질의 굴절률이라 하며, m을 홀수라 할 때, 서로 굴절률이 다른 두 매질을 mλ/4n 의 두께로 교대로 적층하여 특정 파장대(λ)의 빛에서 95% 이상의 반사율을 얻을 수 있는 반도체 패턴으로 형성된 반사기로서, 발진 파장보다 밴드갭 에너지(bandgap energy)가 커 흡수가 일어나지 않도록 하고, 상기 반도체 패턴을 이루는 두 매질 간의 굴절률 차이가 클수록 반사율이 커진다.In particular, the current blocking layer 200 according to the present invention is composed of a DBR. In the DBR, when λ is a wavelength of light, n is a refractive index of a medium, and m is an odd number, light having a specific wavelength band λ is formed by alternately stacking two media having different refractive indices with a thickness of mλ / 4n. A reflector formed of a semiconductor pattern capable of obtaining a reflectance of 95% or more at, wherein the bandgap energy is greater than the oscillation wavelength so that absorption does not occur, and the greater the difference in refractive index between the two media forming the semiconductor pattern, the greater the reflectance.

이에 따라서, 본 발명에 따라 DBR로 이루어진 전류저지층(200)은 도 4에 도시한 바와 같이, 저 굴절률막(200a)과 고 굴절률막(200b)이 순차 적층된 반도체 패턴이 하나 이상 적층되어 있다. 이때, 상기 저 굴절률막과 상기 고 굴절률막은 기준 파장의 λ/4 두께를 가진다. 이때, 상기 DBR을 구성하는 저 굴절률막(200a)과 고 굴절률막(200b)이 순차 적층된 반도체 패턴의 수는 LED 소자에서 발광시키고자 하는 빛의 파장에 따라 조절 가능하다. Accordingly, in the current blocking layer 200 made of DBR according to the present invention, as shown in FIG. 4, one or more semiconductor patterns in which the low refractive index film 200a and the high refractive index film 200b are sequentially stacked are stacked. . In this case, the low refractive index film and the high refractive index film has a thickness of λ / 4 of the reference wavelength. In this case, the number of semiconductor patterns in which the low refractive index film 200a and the high refractive index film 200b constituting the DBR are sequentially stacked may be adjusted according to the wavelength of light to emit light in the LED device.

보다 상세하게, 상기 전류저지층(200)을 구성하는 상기 저 굴절률막(200a)은 고 굴절률막(200b)에 비하여 상대적으로 굴절률이 작으면 된다. 예를 들어, 일반적으로 저 굴절률막(200a)으로는 SiO2(n=1.4), Al2O3(n=1.6) 등이 사용되며, 고 굴절률막(200b)으로는 Si3N4(n=2.05~2.25), TiO2(n=2.1), Si-H(n=3.2) 등이 사용된다.More specifically, the low refractive index film 200a constituting the current blocking layer 200 may have a smaller refractive index than the high refractive index film 200b. For example, SiO 2 (n = 1.4), Al 2 O 3 (n = 1.6), etc. are generally used as the low refractive index film 200a, and Si 3 N 4 (n is used as the high refractive index film 200b. = 2.05-2.25), TiO 2 (n = 2.1), Si-H (n = 3.2), and the like.

본 실시예에서는, 전류확산 효율을 더욱 향상시키기 위하여 상기 저 굴절률막(200a)과 고 굴절률막(200b) 중 적어도 어느 하나의 막을 TCO로 사용하고 있다. In this embodiment, in order to further improve the current diffusion efficiency, at least one of the low refractive index film 200a and the high refractive index film 200b is used as the TCO.

상기 TCO는, 전류확산 효과를 극대화하기 위한 투명한 층으로 산화인듐(Indium oxide)에 주석(Sn), 아연(Zn), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 원소를 첨가하여 형성된 혼합물을 이용한다.The TCO is a transparent layer for maximizing the current diffusion effect, indium oxide (Sn), zinc (Zn), silver (Ag), magnesium (Mg), copper (Cu) and aluminum (Al) A mixture formed by adding one or more elements selected from the group consisting of is used.

상기와 같이, 전류저지층(200)을 구성하는 저 굴절률막(200a)과 고 굴절률막(200b) 중 적어도 어느 하나의 막을 TCO로 형성하게 되면, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 DBR로 이루어진 전류저지층(200)의 반사율을 93.65% 까지 극대화시키는 것이 가능하다. As described above, when at least one of the low refractive index film 200a and the high refractive index film 200b constituting the current blocking layer 200 is formed of TCO, as shown in FIGS. 5 and 6, the It is possible to maximize the reflectance of the current blocking layer 200 made of DBR up to 93.65%.

여기서, 도 5 및 도 6은 본 실시예에 따라 고 굴절률막(200b)이 TCO로 이루어진 전류저지층의 두께 변화에 따른 반사도의 변화를 나타낸 그래프 및 본 실시예에 따라 고 굴절률막(200b)이 TCO로 이루어진 전류저지층의 기준 파장에 따른 반사 도의 변화를 나타낸 그래프이다.5 and 6 are graphs showing the change in reflectivity according to the thickness change of the current blocking layer made of TCO in the high refractive index film 200b according to the present embodiment, and the high refractive index film 200b according to the present embodiment. It is a graph showing the change of reflectivity according to the reference wavelength of the current blocking layer made of TCO.

본 실시예서는 전류저지층(200)의 기준 파장으로 460nm의 파장을 가지고 있으며, 그에 따라 전류저지층(200)의 두께를 변화시켰다.In the present embodiment, the reference wavelength of the current blocking layer 200 has a wavelength of 460 nm, and accordingly the thickness of the current blocking layer 200 is changed.

상기 두 개 이상의 전류저지층(200)이 형성된 p형 질화갈륨층(160) 하면에는 p형 전극(170)이 형성되어 있다. 상기 p형 전극(170)도 상기 n형 전극(120)과 마찬가지로 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.The p-type electrode 170 is formed on a lower surface of the p-type gallium nitride layer 160 on which the two or more current blocking layers 200 are formed. Like the n-type electrode 120, the p-type electrode 170 is preferably made of a metal having a high reflectance so as to simultaneously serve as an electrode and a reflection role.

상기 p형 전극(170) 하면에는 도금 결정핵층(180)을 이용하여 전해 도금 또는 무전해 도금하여 형성된 도금층으로 이루어진 구조지지층(190)이 형성되어 있다.The lower surface of the p-type electrode 170 is formed with a structural support layer 190 made of a plating layer formed by electrolytic plating or electroless plating using the plating crystal nucleus layer 180.

한편, 본 실시예에서는 상기 구조지지층(190)으로 도금 결정핵층(180)을 결정핵으로 사용하여 형성된 도금층을 설명하고 있으나, 이는 이에 한정되지 않으며, 상기 구조지지층은 최종적인 LED 소자의 지지층 및 전극으로서의 역할을 수행하는 것으로서, 실리콘(Si) 기판, GaAs 기판, Ge 기판 또는 금속층 등으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the plating layer formed by using the plating crystal nucleus layer 180 as the crystal nucleus as the structure support layer 190 is described. However, the present invention is not limited thereto, and the structure support layer may be a support layer and an electrode of the final LED device. As a role to play, it may be made of a silicon (Si) substrate, a GaAs substrate, a Ge substrate or a metal layer.

또한, 상기 금속층은 열증착(Thermal evaporator), 전자선증착(e-beam evaporator), 스퍼터(Sputter), 화학기상증착(CVD) 등의 방식을 통하여 형성된 것이 사용가능하다.In addition, the metal layer may be formed by a thermal evaporator, an e-beam evaporator, a sputter, a chemical vapor deposition (CVD), or the like.

실시예Example 2 2

도 7을 참고로, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명하기로 한다. 다만, 제2 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.Referring to FIG. 7, a second embodiment of the present invention will be described. However, the description of the same parts as those of the first embodiment of the configuration of the second embodiment will be omitted, and only the configuration that is different from the second embodiment will be described in detail.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing the structure of a vertical gallium nitride based LED device according to a second embodiment of the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자는, 제1 실시예에 따른 수직구조 질화갈륨계 LED 소자(도 3 참조)와 대부분의 구성이 동일하고, 다만, 상기 p형 질화갈륨층(160)과 상기 전류저지층(200) 및 상기 p형 전극(170) 사이에 형성된, 즉, 상기 p형 질화갈륨층의 하면 전체에 형성된 전류확산층(210)을 더 포함하고 있다는 점에서만 제1 실시예와 다르다.As shown in FIG. 7, the vertical gallium nitride based LED device according to the second embodiment has the same structure as that of the vertical gallium nitride based LED device according to the first embodiment (see FIG. 3), except that Further, the current diffusion layer 210 formed between the p-type gallium nitride layer 160 and the current blocking layer 200 and the p-type electrode 170, that is, the entire bottom surface of the p-type gallium nitride layer is further added. It differs from the first embodiment only in that it is included.

여기서, 상기 전류확산층(210)은, TCO로 이루어져 있으며, 기준 파장의 λ/2 두께를 가지는 것이 전류확산 효율을 더욱 효과적으로 얻을 수 있다.Here, the current spreading layer 210 is made of TCO, and having a thickness of λ / 2 of a reference wavelength can more effectively obtain current spreading efficiency.

보다 상세하게, 상기 전류확산층(210)을 이루는 TCO는. 전류확산 효과를 극대화하기 위한 투명한 층으로 산화인듐(Indium oxide)에 주석(Sn), 아연(Zn), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 원소를 첨가하여 형성된 혼합물을 이용한다.In more detail, TCO constituting the current spreading layer 210 is. Transparent layer for maximizing current spreading effect. Indium oxide is composed of tin (Sn), zinc (Zn), silver (Ag), magnesium (Mg), copper (Cu) and aluminum (Al). A mixture formed by adding one or more selected elements is used.

따라서, 제2 실시예 또한, 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 p형 질화갈륨층(160)과 p형 전극(170) 사이에 DBR로 이루어진 두 개 이상의 전류저지층을 포함하고 있기 때문에 제1 실시예서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.Therefore, the second embodiment also includes the first embodiment because, like the first embodiment, two or more current blocking layers made of DBR are included between the p-type gallium nitride layer 160 and the p-type electrode 170. The same effect and effect as the example can be obtained.

또한, 제2 실시예는, 상기 p형 질화갈륨층(160) 하면 전체에 형성된 전류확산층(210)을 통해 제1 실시예에 비해 그 이상의 전류확산 효과를 가지므로, 동작전압을 감소시킬 수 있는 동시에 소자의 발광 면적 또한 극대화할 수 있어 발광 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the second embodiment has a current spreading effect greater than that of the first embodiment through the current spreading layer 210 formed on the bottom surface of the p-type gallium nitride layer 160, thereby reducing the operating voltage. At the same time, the luminous area of the device can also be maximized, thereby improving the luminous efficiency.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

상기한 바와 같이, 본 발명은 상기 전류저지층을 반사율이 높은 DBR로 두 개 이상 형성함으로써, 전류확산효율을 향상시키는 동시에 전류저지층을 향하여 발광하는 광이 전류저지층으로 흡수 또는 산란되어 소멸되는 것을 최소화하여 광추출효율을 향상시켜 외부양자효율의 개선효과를 극대화시킬 수 있다.As described above, the present invention forms two or more of the current blocking layers with a high reflectance DBR, thereby improving current spreading efficiency and simultaneously absorbing or scattering light emitted to the current blocking layer and extinguished. By minimizing this, the light extraction efficiency can be improved to maximize the improvement effect of the external quantum efficiency.

또한, 본 발명은 상기 p형 질화갈륨층과 전류저지층 사이에 TCO로 이루어진 전류확산층을 구비함으로써, 전류확산 효과를 더욱 향상시킬 수 있어, 동작전압을 감소시키는 동시에 소자의 발광 면적 또한 극대화할 수 있다.In addition, the present invention has a current diffusion layer made of TCO between the p-type gallium nitride layer and the current blocking layer, it is possible to further improve the current diffusion effect, reducing the operating voltage and at the same time maximize the light emitting area of the device have.

따라서, 본 발명은 고휘도를 구현하는 수직구조 질화갈륨계 LED 소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a vertical gallium nitride-based LED device that implements high brightness.

Claims (9)

n형 본딩 패드;n-type bonding pads; 상기 n형 본딩 패드 하면에 형성된 n형 전극;An n-type electrode formed on a bottom surface of the n-type bonding pad; 상기 n형 전극 하면에 형성된 n형 질화갈륨층;An n-type gallium nitride layer formed on the bottom of the n-type electrode; 상기 n형 질화갈륨층 하면에 형성된 활성층;An active layer formed on a lower surface of the n-type gallium nitride layer; 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화갈륨층;A p-type gallium nitride layer formed on the lower surface of the active layer; 상기 p형 질화갈륨층 하면에, 고 굴절률막과 상기 고 굴절률막에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 저 굴절률막이 순차 적층된 반도체 패턴이 하나 이상 적층되어 이루어진 분산 브래그 반사기로 이루어져, 소정 간격 이격되게 형성된 두 개 이상의 전류저지층;On the lower surface of the p-type gallium nitride layer, a high-refractive index film and a low-refractive index film having a relatively lower refractive index than the high refractive index film are composed of a distributed Bragg reflector formed by stacking one or more semiconductor patterns each having a predetermined distance from each other. At least one current blocking layer; 상기 전류저지층이 형성된 결과물 하면에 형성된 p형 전극; 및A p-type electrode formed on a lower surface of the resultant product in which the current blocking layer is formed; And 상기 p형 전극 하면에 형성된 구조지지층;A structural support layer formed on the bottom surface of the p-type electrode; 을 포함하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자.Vertical structure gallium nitride-based light emitting diode device comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 저 굴절률막과 상기 고 굴절률막은 기준 파장의 λ/4 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자.And the low refractive index film and the high refractive index film have a thickness of? / 4 of a reference wavelength. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고 굴절률막과 상기 저 굴절률막 중 어느 하나의 막은, TCO로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자.The gallium nitride-based light emitting diode device of any one of the high refractive index film and the low refractive index film, made of TCO. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 p형 질화갈륨층과 상기 전류저지층 사이에 위치하며, 상기 p형 질화갈륨층의 하면 전체에 형성된 전류확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자.And a current diffusion layer disposed between the p-type gallium nitride layer and the current blocking layer and formed on the entire lower surface of the p-type gallium nitride layer. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전류확산층은, 기준 파장의 λ/2 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자.The current diffusion layer has a thickness of lambda / 2 of the reference wavelength, the vertical structure gallium nitride-based light emitting diode device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전류확산층은, TCO로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자.The current diffusion layer, the vertical structure gallium nitride-based light emitting diode device, characterized in that made of TCO. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 n형 전극과 상기 n형 질화갈륨층 사이에 n형 투명전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화갈륨계 발광다이오드 소자. The gallium nitride-based light emitting diode device further comprises an n-type transparent electrode between the n-type electrode and the n-type gallium nitride layer.
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