KR100812736B1 - High brightness nitride semiconductor light emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것으로서, n형 전극과, 상기 n형 전극 상에 n형 질화물 반도체층과 활성층 및 p형 질화물 반도체층이 위로 순차 형성된 발광 구조물과, 상기 발광 구조물 상에 형성되되, 이와 접하는 표면에 소정 간격 이격되게 형성된 복수의 ODR층을 가지는 p형 반사전극 및 상기 p형 반사전극 상에 형성된 구조지지층을 포함하는 고휘도 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.The present invention relates to a high brightness nitride-based semiconductor light emitting device comprising: an n-type electrode, a light emitting structure in which an n-type nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially formed on the n-type electrode; The present invention provides a high brightness nitride-based semiconductor light emitting device including a p-type reflective electrode having a plurality of ODR layers formed on a surface of the p-type reflective electrode, the structure supporting layer formed on the surface of the p-type reflective electrode.
LED, 반사효율, ODR층, 휘도 LED, reflection efficiency, ODR layer, brightness
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a high brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명이 적용되는 스넬의 법칙을 설명하기 위한 개념도.2 is a conceptual diagram illustrating Snell's law to which the present invention is applied.
도 3은 본 발명에 따른 ODR층의 작용을 보여주기 위한 개념도.3 is a conceptual diagram for showing the operation of the ODR layer according to the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도.4 is a cross-sectional view showing the structure of a high-brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : n형 전극 120 : n형 질화물 반도체층110: n-type electrode 120: n-type nitride semiconductor layer
130 : 활성층 140 : p형 질화물 반도체층130: active layer 140: p-type nitride semiconductor layer
150 : p형 반사전극 160 : ODR층150: p-type reflective electrode 160: ODR layer
본 발명은 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자 내부에서 반사층에 의한 빛의 흡수로 손실되는 빛의 양을 최소화하여 발광효율을 향상시킬 수 있는 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a nitride-based semiconductor light-emitting device, and more particularly to a high-brightness nitride-based semiconductor light-emitting device that can improve the luminous efficiency by minimizing the amount of light lost by the absorption of light by the reflective layer inside the light emitting device will be.
일반적으로, 질화물계 반도체는 비교적 높은 에너지밴드갭을 갖는 물질(예; GaN 반도체의 경우, 약 3.4eV)로서 청색 또는 녹색 등의 단파장광을 생성하기 위한 광소자에 적극적으로 채용되고 있다. 이러한 질화물계 반도체로는 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 물질이 널리 사용되고 있다.In general, nitride semiconductors are actively employed in optical devices for generating short wavelength light such as blue or green as materials having relatively high energy band gaps (for example, about 3.4 eV in GaN semiconductors). As the nitride semiconductor, a material having an Al x In y Ga (1-xy) N composition formula (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ x + y ≦ 1) is widely used.
이러한 질화물 반도체로 이루어진 발광소자는 최근에는 휘도를 증가시키기 위해 반사층 소재로 각광 받고 있는 은(Ag) 등의 금속을 후면 반사층으로 채용하여 전면과는 반대면으로 방출되는 빛을 후면 반사층을 통해 앞쪽으로 반사시키고 이전의 p형 전극의 낮은 투과율로 인해 감소되고 있는 빛을 살려 광 추출 효율을 향상시키고 있다.The light emitting device made of such a nitride semiconductor has recently adopted a metal such as silver (Ag), which has been spotlighted as a reflective layer material in order to increase the brightness, and the light emitted to the opposite side from the front side is moved forward through the rear reflective layer. The light is reflected and reduced light due to the low transmittance of the previous p-type electrode to improve the light extraction efficiency.
그러나, 상기 후면 반사층은 전면과는 반대면으로 방출되는 모든 빛을 반사시킬 수 있는 것이 아니라 그 일부만을 반사시키고 나머지 일부는 흡수하여 소멸시킨다. 예를 들어, 반사율이 가장 우수한 은으로 이루어진 후면 반사층의 경우, 약 80% 내지 85%의 빛은 반사시키는 반면, 나머지 15% 내지 20%의 빛은 흡수하여 소멸시킨다.However, the rear reflective layer is not able to reflect all the light emitted to the opposite side of the front surface, but reflects only a portion thereof and absorbs and dissipates the remaining portion. For example, a back reflective layer of silver with the best reflectance reflects about 80% to 85% of light while absorbing and extinguishing the remaining 15% to 20% of light.
따라서, 후면 반사층을 사용하는 질화물계 반도체 발광소자는 반사층의 사용횟수를 감소시키거나 반사층에서 흡수하는 빛의 흡수율을 최소화시키는 방안이 요 구된다.Therefore, a nitride-based semiconductor light emitting device using a rear reflective layer is required to reduce the number of times of use of the reflective layer or to minimize the absorption of light absorbed by the reflective layer.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 발광 구조물과 접하는 p형 반사전극의 표면에 진공으로 이루어진 무지향성 반사(OmniDirectional Reflective : 이하, 'ODR'이라 칭함)층을 형성함으로써, p형 반사전극으로 향하는 빛의 반사효율을 최대화시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 고휘도 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form an omnidirectional reflective layer (hereinafter referred to as 'ODR') made of a vacuum on the surface of the p-type reflective electrode in contact with the light emitting structure to solve the above problems. To provide a high brightness nitride semiconductor light emitting device that can improve the light extraction efficiency by maximizing the reflection efficiency of the light directed to the p-type reflective electrode.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 n형 전극과, 상기 n형 전극 상에 n형 질화물 반도체층과 활성층 및 p형 질화물 반도체층이 위로 순차 형성된 발광 구조물과, 상기 발광 구조물 상에 형성되되, 이와 접하는 표면에 소정 간격 이격되게 형성된 복수의 ODR층을 가지는 p형 반사전극 및 상기 p형 반사전극 상에 형성된 구조지지층을 포함하는 고휘도 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an n-type electrode, a light emitting structure in which an n-type nitride semiconductor layer, an active layer and a p-type nitride semiconductor layer are sequentially formed on the n-type electrode, and is formed on the light emitting structure It provides a high brightness nitride-based semiconductor light emitting device comprising a p-type reflective electrode having a plurality of ODR layers formed on the surface in contact with the predetermined interval and a structure supporting layer formed on the p-type reflective electrode.
또한, 상기 본 발명의 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 ODR층은 진공으로 이루어진 것이 바람직하며, 이는 상기 p형 질화물 반도체층을 이루는 매질과 굴절률 차이를 크게 하여 광 추출 효율을 감소시키기 위함이다. 즉, 상기 발광구조물 내에서 발광하는 빛을 전반사시켜 반사효율을 증가시킬 수 있다.In addition, in the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device of the present invention, the ODR layer is preferably made of a vacuum, in order to reduce the light extraction efficiency by increasing the difference between the refractive index and the medium constituting the p-type nitride semiconductor layer. That is, the reflection efficiency may be increased by total reflection of the light emitted from the light emitting structure.
또한, 상기 본 발명의 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 발광 구 조물의 측면 및 상면을 덮고, 상기 p형 반사전극의 상면 일부분을 노출하게 형성된 보호막을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable to further include a protective film formed to cover the side surface and the upper surface of the light emitting structure, and to expose a portion of the upper surface of the p-type reflective electrode.
또한, 상기 본 발명의 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 보호막의 외측을 덮고, 상기 p형 반사전극과 구조지지층 사이에 위치하는 도금 시드층을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable to further include a plating seed layer covering the outer side of the protective film and positioned between the p-type reflective electrode and the structure support layer.
또한, 상기 본 발명의 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 금속 시드층은, 접착층과 반사층이 순차 적층되어 있는 이중층으로 이루어진 것이 바람직하다. 이때, 상기 접착층은, Cr, Ni, Ti 및 이들이 하나 이상 혼합된 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속으로 이루어지며, 상기 반사층은, Ag, Al, Pt 및 이들이 하나 이상 혼합된 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.In the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device of the present invention, the metal seed layer is preferably formed of a double layer in which an adhesive layer and a reflective layer are sequentially stacked. In this case, the adhesive layer is made of one metal selected from the group consisting of Cr, Ni, Ti, and alloys of one or more thereof mixed with, and the reflective layer is made of Ag, Al, Pt and alloys of one or more thereof mixed with each other. It is preferred to consist of one metal selected.
상기한 목적을 달성하기 위해, 또 다른 본 발명은 기판 상에 형성된 n형 질화물 반도체층과, 상기 n형 질화물 반도체층 상의 소정 영역에 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 형성된 p형 질화물 반도체층과, 상기 p형 질화물 반도체층 상에 형성되되, 이와 접하는 표면에 소정 간격 이격되게 형성된 복수의 ODR층을 가지는 p형 반사전극 및 상기 활성층이 형성되지 않은 n형 질화물 반도체층 상에 형성된 n형 전극을 포함하는 고휘도 질화물계 반도체 발광소자를 제공한다.Another object of the present invention is to provide an n-type nitride semiconductor layer formed on a substrate, an active layer formed in a predetermined region on the n-type nitride semiconductor layer, a p-type nitride semiconductor layer formed on the active layer, A p-type reflective electrode formed on the p-type nitride semiconductor layer, the p-type reflective electrode having a plurality of ODR layers spaced apart from each other by a predetermined interval, and an n-type electrode formed on the n-type nitride semiconductor layer on which the active layer is not formed; A high brightness nitride-based semiconductor light emitting device is provided.
또한, 상기 본 발명의 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 ODR층은 진공으로 이루어진 것이 바람직하며, 이는 상기 p형 질화물 반도체층을 이루는 매질과 굴절률 차이를 크게 하여 광 추출 효율을 감소시키기 위함이다.In addition, in the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device of the present invention, the ODR layer is preferably made of a vacuum, in order to reduce the light extraction efficiency by increasing the difference between the refractive index and the medium constituting the p-type nitride semiconductor layer.
또한, 상기 본 발명의 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에서, 상기 p형 질화물 반도체층과 상기 p형 반사전극 사이 계면에 투명전극층을 더 포함하여 전류의 흐름을 균일화하는 것이 바람직하다.In addition, in the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable to further include a transparent electrode layer at the interface between the p-type nitride semiconductor layer and the p-type reflective electrode to equalize the flow of current.
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 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a high brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예Example 1 One
먼저, 도 1을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.First, a high brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a high-brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자의 최하부에는 외부 소자와 전기적으로 연결하기 위한 n형 본딩 패드(도시하지 않음)가 형 성되어 있다.Referring to FIG. 1, an n-type bonding pad (not shown) for electrically connecting to an external device is formed at the bottom of the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to the present invention.
상기 n형 본딩 패드 상에는 n형 전극(110)이 형성되어 있다. 이때, 상기 n형 전극(110)은 오믹 접촉하는 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.An n-
상기 n형 전극(110) 상에는 n형 질화물 반도체층(120)이 형성되어 있으며, 보다 상세하게, 상기 n형 질화물 반도체층(120)은 n형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.An n-type
상기 n형 질화갈륨층(120) 상에는 활성층(130) 및 p형 질화물 반도체층(140)이 위로 순차 적층되어 발광 구조물을 이룬다. 이때, 상기 발광 구조물 중 활성층(130)은 InGaN/GaN층으로 구성된 다중양자우물 구조(Multi-Quantum Well)로 형성될 수 있으며, 상기 p형 질화물 반도체층(140)은 상기 n형 질화물 반도체층(120)과 마찬가지로 p형 불순물이 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성될 수 있다.The
상기 발광 구조물의 p형 질화물 반도체층(140) 상에는 p형 반사전극(150)이 형성되어 있다. 상기 p형 반사전극(150)은 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속, 예를 들어 은(Ag)과 같은 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.The p-type
그러나, 상기 p형 반사전극(150)은 전면과는 반대면으로 즉, 상기 p형 반사전극(150)으로 방출되는 모든 빛을 반사시킬 수 있는 것이 아니라 그 일부만을 반사시키고 나머지 일부는 흡수하여 소멸시킨다. 예를 들어, 반사율이 가장 우수한 은으로 이루어질 경우, 약 80% 내지 85%의 빛은 반사시키는 반면, 나머지 15% 내지 20%의 빛은 흡수하여 소멸시킨다.However, the p-type
따라서, 본 발명은 상기 발광 구조물 즉, p형 질화물 반도체층(140)과 접하는 상기 p형 반사전극(150)의 표면에 소정 간격 이격되도록 형성된 복수의 ODR층(160)을 구비하고 있다. 이와 같이, 상기 ODR층(160)이 소정 간격 이격되게 형성된 이유는 상기 p형 반사전극(150)이 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 전기적으로 연결되어야 하기 때문이다.Therefore, the present invention includes a plurality of
그러면, 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 ODR층에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Next, the ODR layer according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
우선, 굴절은, 빛이 투명한 다른 재질에 입사할 때 똑바로 들어가지 못하고 꺾인 후에 다시 똑바로 나아가는 현상을 말한다. 또한, 굴절할 때 꺾이는 정도를 굴절률이라 하며, 진공을 기준으로 정한 굴절률을 절대 굴절률이라 하는데, 이를 흔히 굴절률이라 한다.First of all, refraction refers to the phenomenon that when light enters another transparent material, it does not go straight but goes straight again after bending. In addition, the degree of bending when refracting is referred to as the refractive index, the refractive index determined based on the vacuum is called the absolute refractive index, which is often referred to as the refractive index.
예를 들어, 진공에서 빛의 속도를 C, 매질 내에서의 빛의 속도를 V라 하면, 굴절률은 하기 수학식 1과 같이 나타난다.For example, if the speed of light in vacuum is C and the speed of light in the medium is V, the refractive index is expressed by Equation 1 below.
a : 파장 598nm 빛(나트륨 등의 노란색 빛)에 대한 수치.a: Numerical value for wavelength 598 nm light (yellow light such as sodium).
b : STP (표준상태, 0℃이고, 1기압인 상태)b: STP (standard condition, 0 ℃, 1 atmosphere)
따라서, 굴절률은 위의 표 1에 나타낸 바와 같이 항상 1보다 크게 나타난다.Therefore, the refractive index always appears greater than 1 as shown in Table 1 above.
굴절률이 크다는 것은 밀한 매질이라는 뜻이며, 빛의 속도가 느리다는 의미이다. 그 반대를 소한 매질이라 하는데, 이는 항상 상대적으로 사용하는 말이다.Larger refractive index means dense medium and slower light. The opposite is called minor media, which is always a relative term.
그리고, 어떤 매질에서의 굴절은 입사각과 굴절각 사이에 일정한 규칙이 성립하는데 이를 스넬(Snell)의 법칙이라 한다.In addition, the refraction in a medium has a certain rule between the angle of incidence and the angle of refraction, which is called Snell's law.
도 2는 본 발명이 적용되는 스넬의 법칙을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating Snell's law to which the present invention is applied.
도 2를 참고하면, 굴절률이 큰 매질인 밀한 매질(n1)에서 굴절률이 작은 매질인 소한 매질(n2)로 빛이 방사되는 경우, 어떤 일정 각도 이상으로 입사한 빛이 수평의 경계면에서 스넬의 법칙을 충족할 수 없으므로 굴절되지 못하고 반사되며, 이러한 현상을 전반사라 한다. 또한, 이 경계각을 임계각이라 하는 데, 이때, 두 매질의 굴절률 차이가 클수록 임계각은 작아지며, 그로 인해 입사하는 빛의 전반사도 많아진다.Referring to FIG. 2, when light is emitted from a dense medium n1 having a large refractive index to a small medium n2 having a small refractive index, the light incident at a predetermined angle is Snell's law at a horizontal interface. Because it cannot meet, it is not refracted and reflected. This phenomenon is called total reflection. In addition, this boundary angle is referred to as a critical angle, wherein the larger the difference in refractive index between the two media, the smaller the critical angle, and thus the total reflection of incident light also increases.
다시 말해, 본 발명은 상기 p형 반사전극(150)으로 빛이 흡수되는 것을 방지하기 위해 즉, 빛의 전반사 양을 증가시키기 위하여 서로 다른 매질의 경계면에서 임계각을 작게 해주어야 한다.In other words, in order to prevent the light from being absorbed by the p-type
따라서, 본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 p형 질화물 반도체층(140)과 접하는 p형 반사전극(150)의 표면에 굴절률 2.4인 GaN으로 이루어진 p형 질화물 반도체층(140)보다 작은 굴절률을 가진 매질로 이루어진 ODR층(160)을 구비하고 있다.Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, the p-type
특히, 본 발명에 따른 ODR층(160)은 표 2에 나타낸 바와 같이 상기 p형 질화물 반도체층(150)을 이루는 GaN과의 굴절률 차이가 클수록 임계각이 작고, 광추출율이 낮으므로, 굴절률 2.4인 GaN과 굴절률 차이가 가장 큰 진공(air)으로 이루어지는 것이 바람직하다.In particular, in the
앞서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 p형 반사전극(150)을 향하여 방출되는 모든 빛 중 일부는 상기 p형 반사전극(150)을 통해 반사(화살표 (가) 참조)시키고, 나머지 일부는 ODR층(160)을 통해 반사(화살표 (나) 참조)시킴으로써, 종래 p형 반사전극(150)을 통해 흡수되어 소멸되던 빛의 일부 또한 반사시켜 반사효율을 향상시킬 수 있다.As described above, in the high luminance nitride-based semiconductor light emitting device according to the present invention, as shown in FIG. 1, some of all the light emitted toward the p-type
한편, 도시하지는 않았지만 본 발명의 제1 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자는 외부 회로와 본딩되는 상기 p형 전극(150)의 일부분을 제외한 발광 구조물의 상면 및 측면에는 소자가 그와 이웃하는 소자 간에 서로 전기적으로 단락되는 것을 방지하기 위한 보호막이 형성되는 것이 바람직하다.Although not shown, the high-brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to the first embodiment of the present invention has a surface adjacent to the top and side surfaces of the light emitting structure except for a portion of the p-
또한, 상기 보호막 및 상기 p형 전극(150)의 최외곽 표면에는 도금 시드층이 형성되는 것이 바람직하며, 이는 후술하는 구조지지층을 전해 도금 또는 무전해 도금법을 통해 형성할 때, 도금 공정시, 도금 결정핵 역할을 하는 것으로, Au, Cu, Ta 및 Ni 등과 같은 금속을 사용하여 단일층으로 이루어진다. 한편, 이는 이에 한정되는 것이 아니고, 접착층과 반사층이 순차 적층되어 있는 이중층으로 이루어질 수 있다.In addition, a plating seed layer is preferably formed on the outermost surface of the passivation layer and the p-
이때, 상기 도금 시드층을 구성하는 상기 접착층은, 산화물과 접착성이 우수한 금속 즉, Cr, Ni, Ti 및 이들이 하나 이상 혼합된 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속으로 이루어져 상기 보호막(160)과의 접착력을 더욱 우수하게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 반사층은, 반사율이 높은 금속 즉, Ag, Al, Pt 및 이들이 하나 이상 혼합된 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 금속으로 이루어지며, 이에 따라, 상기 발광 구조물에서 발광하는 광을 반사층을 통해 반사시켜 발광면으로 향하게 하는 것이 가능하여 광 추출 효율을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.In this case, the adhesive layer constituting the plating seed layer is made of a metal selected from the group consisting of oxides and metals having excellent adhesion, that is, Cr, Ni, Ti and alloys of one or more of these
그리고, 상기 도금 시드층에 의해 상기 도금 시드층 상에 형성된 구조지지층(도시하지 않음)은 형성된 최종 고휘도 질화물 반도체 발광소자를 지지하는 지지층 역할을 한다. In addition, the structural support layer (not shown) formed on the plating seed layer by the plating seed layer serves as a support layer for supporting the formed final high brightness nitride semiconductor light emitting device.
실시예Example 2 2
그러면, 이하 도 4를 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자에 대하여 상세히 설명한다.Next, the high brightness nitride-based semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4.
도 4에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 고휘도 질화물계 반도체 발광소자는, 기판(200) 상에 버퍼층(도시하지 않음), n형 질화물 반도체층(210), 활성층(220) 및 p형 질화물 반도체층(230)이 순차 적층되어 있다.As shown in FIG. 4, the high-brightness nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment includes a buffer layer (not shown), an n-type
상기 기판(200)은 바람직하게, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며. 사파이어 이외에, 기판(110)은 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN)로 형성될 수 있다. The
상기 버퍼층(도시하지 않음)은 GaN로 형성되며, 생략 가능하다.The buffer layer (not shown) is formed of GaN and may be omitted.
상기 n형 또는 p형 질화물 반도체층(210, 230)은 각 도전형 불순물 도핑된 GaN층 또는 GaN/AlGaN층으로 형성되며, 상기 활성층(220)은 InGaN/GaN층으로 구성된 다중우물 구조(Multi-Quantum Well)로 형성된다.The n-type or p-type nitride semiconductor layers 210 and 230 are formed of GaN layers or GaN / AlGaN layers doped with each conductive type impurity, and the
상기 활성층(220)과 p형 질화물 반도체층(230)의 일부는 메사 식각(mesa etching)으로 제거되어, 저면에 형성된 n형 질화물 반도체층(210)의 일부를 노출하고 있다.A portion of the
상기 p형 질화물 반도체층(230) 상에는 p형 반사전극(250)이 형성되어 있다. 이때, 상기 p형 반사전극(250)은 전극 역할 및 반사 역할을 동시에 하도록 반사율이 높은 금속, 예를 들어 은(Ag)과 같은 금속으로 이루어진 것이 바람직하다.The p-type
특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고휘도 질화물 반도체 발광소자는 플립칩(flip-chip) 발광소자로써, 기판(200) 방향으로 빛이 방출되므로, 상기 p형 반사전극(250)은 전면과는 반대면으로 즉, 기판(200) 방향으로 상기 p형 반사전극(250)으로 방출되는 모든 빛을 반사시켜 광 추출 효율을 향상시켜야 한다.In particular, the high-brightness nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention is a flip-chip light emitting device, and since light is emitted toward the
그러나, 상기 p형 반사전극(250)은 이로 방출되는 모든 빛을 반사시킬 수 있는 것이 아니라 그 일부만을 반사시키고 나머지 일부는 흡수하여 소멸시킨다.However, the p-type
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고휘도 질화물 반도체 발광소자는 상기 p형 질화물 반도체층(230)과 접하는 상기 p형 반사전극(250)의 표면에 소정 간격 이격되도록 형성된 복수의 ODR층(260)을 구비하고 있다. 이와 같이, 상기 ODR층(260)이 소정 간격 이격되게 형성된 이유는 상기 p형 반사전극(250)이 상기 p형 질화물 반도체층(230)과 전기적으로 연결되어야 하기 때문이다.Therefore, the high brightness nitride semiconductor light emitting device according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of ODR layers 260 formed to be spaced apart from the surface of the p-type
한편, 도시하지는 않았지만, 본 발명은 상기 p형 질화물 반도체층(230)과 상기 p형 반사전극(250) 사이 계면에 전류의 흐름을 균일화시키기 위한 투명전극층을 더 포함할 수 있다.Although not shown, the present invention may further include a transparent electrode layer for equalizing the flow of current at an interface between the p-type
상기 메사 식각에 의해 노출된 n형 질화물 반도체층(210) 상의 소정 부분에는 극 역할을 하는 n형 전극(240)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 n형 전극(240)이 Cr/Au 등으로 이루어져 있다.An n-
즉, 제1 실시예는 수직형 발광소자(vertically structured light emitting diodes)를 예시한 것이며, 제2 실시예는 플립칩 발광소자(fiip chip light emitting diodes)를 예시한 것으로서, 이러한 제2 실시예는 제1 실시예에서와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.That is, the first embodiment illustrates vertically structured light emitting diodes, and the second embodiment illustrates flip chip light emitting diodes. The same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
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 p형 질화물 반도체층과 접하는 p형 반사전극의 표면에 상기 p형 질화물 반도체층과 굴절률 차이가 큰 매질로 이루어진 ODR층을 소정 간격 이격되게 복수개 구비함으로써, 상기 p형 반사전극을 향하여 발광하는 빛을 최대환 반사시켜 p형 반사전극으로 흡수 또는 산란되어 소멸되는 빛을 확보하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention provides a plurality of ODR layers made of a medium having a large refractive index difference with the p-type nitride semiconductor layer on a surface of the p-type reflective electrode in contact with the p-type nitride semiconductor layer, at a predetermined interval apart from the p-type nitride electrode. It is possible to improve the light extraction efficiency by securing the light that is absorbed or scattered by the p-type reflective electrode and extinguished by maximally reflecting the light emitted toward the type reflective electrode.
따라서, 본 발명은 고휘도를 구현하는 질화물 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a nitride semiconductor light emitting device that implements high brightness.
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