KR101093118B1 - 균일한 전류밀도 특성을 갖는 발광 다이오드 - Google Patents

Abstract

기판 상에 형성된 하부 반도체층; 상기 하부 반도체층의 가장자리 영역들의 적어도 일부가 노출되도록 상기 하부 반도체층의 상부에 배치된 상부 반도체층; 상기 노출된 상기 하부 반도체층상에 형성된 하부 전극; 상기 상부 반도체층상에 형성된 상부 전극; 상기 노출된 하부 반도체층상에 상기 하부 전극으로부터 연장되어 형성된 전극 연장부를 포함하되; 상기 노출된 하부 반도체층은 상기 전극 연장부가 형성되어 있는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 영역의 적어도 일부 사이에 단차를 가지는 발광 다이오드가 제공된다.

전류밀도, 발광다이오드, LED, 연장부, 상부 전극, 대칭, 대면적

Description

균일한 전류밀도 특성을 갖는 발광 다이오드{A light emitting diode having uniform current density}

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 전류 분포를 유도하여 고출력 및 고휘도를 구현할 수 있는 전극구조를 구비하는 발광 다이오드에 관한 것이다.

질화갈륨(GaN) 계열의 발광 다이오드가 약 10년 이상 적용되고 개발되어 왔다. GaN 계열의 LED는 LED 기술을 상당히 변화시켰으며, 현재 천연색 LED 표시소자, LED 교통 신호기, 백색 LED 등 다양한 응용에 사용되고 있다. 최근, 고효율 백색 LED는 형광 램프를 대체할 것으로 기대되고 있으며, 특히 백색 LED의 효율(efficiency)은 통상의 형광램프의 효율에 유사한 수준에 도달하고 있다.

질화갈륨 계열의 발광 다이오드는 일반적으로 사파이어와 같은 기판 상에 에피층들을 성장시키어 형성되며, N형 반도체층, P형 반도체층 및 이들 사이에 개재된 활성층을 포함한다. 한편, 상기 N형 반도체층 상에 N-전극이 형성되고, 상기 P형 반도체층 상에 P-전극이 형성된다. 상기 발광 다이오드는 상기 전극들을 통해 외부 전원에 전기적으로 연결되어 구동된다. 이때, 전류는 P-전극에서 상기 반도체 층들을 거쳐 N-전극으로 흐른다.

일반적으로 P형 반도체층은 높은 비저항을 가지므로, P형 반도체층 내에서 전류가 고르게 분산되지 못하고, 상기 P-전극이 형성된 부분에 전류가 집중되며, 모서리를 통해 전류가 집중적으로 흐르는 문제점이 발생된다. 전류집중은 발광영역의 감소로 이어지고, 결과적으로 발광효율을 저하시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, P형 반도체층 상에 비저항이 낮은 투명전극층을 형성하여 전류분산을 도모하는 기술이 사용된다. P-전극으로부터 유입된 전류가 투명전극층에서 분산되어 상기 P-형 반도체층으로 유입되기 때문에 발광 다이오드의 발광영역을 넓힐 수 있다.

그러나, 투명전극층은 광을 흡수하기 때문에 그 두께가 제한되며, 따라서 전류분산에 한계가 있다. 특히 고출력을 위해 사용되는 약 1㎟ 이상의 대면적 발광 다이오드에서 투명전극층을 이용한 전류분산은 한계가 있다.

한편, 상기 전류는 반도체층들을 통해 흘러서 N-전극으로 빠져 나간다. 이에 따라, 상기 N형 반도체층에서 N-전극이 형성된 부분에 전류가 집중되며, 이는 반도체층 내에서 흐르는 전류가 N-전극이 형성된 영역 근처에 집중되는 것을 의미한다. 따라서, N형 반도체층 내의 전류집중을 개선할 수 있는 발광 다이오드가 또한 요구된다.

통상적으로 발광 다이오드에 균일한 전류확산을 위하여 도 1에 도시되어 있는 대각선 전극 구조와 도 2에 도시되어 있는 대면형 구조 + 대칭 확장형 구조가 소개되어 있다.

도 1은 종래의 대각선 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래의 대면형 구조 + 대칭 확장형 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이고, 도 4는 도 2의 절취선 B-B를 따라 취해진 단면도이다. 도 1에서 1은 N형 전극이고, 2는 P형 전극이고, 3은 노출된 N형 반도체층이고, 4는 투명전극층이다. 도 2 및 도 3에서 111은 기판이고, 113은 N형 반도체층이고, 115는 활성층이고, 117은 P형 반도체층이고, 119은 투명 전극층이고, 122 및 123은 연장부이다.

도 1을 참조하면, 대각선 전극 구조의 경우 작은 크기의 발광 다이오드에서는 큰 효과를 발휘할 수 있으나, 발광 다이오드의 면적이 커짐에 따라 중앙으로 전류 집중 현상이 강화되어 중앙을 제외하고는 발광을 하지 못하는 문제점이 발생한다. 또한 단순한 대면형 구조의 전극 패턴도 대각선 전극구조와 같은 문제점을 가지고 있다.

한편, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 대면형 구조 + 대칭 연장(extention)형 구조의 경우, 크기가 큰 발광 다이오드에 주로 이용하고 있으나, P 전극(131)의 연장부(132, 133)와 N 전극(121)의 연장부(122, 123)는 자체 저항때문에 전류 스프레이딩 작용이 떨어져서 N 전극(121)에 발생되는 전류 집중 현상을 효과적으로 해소하는데는 미진한 부분이 존재한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 동작시 흐르는 전류를 고르게 분산 시킬 수 있는 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일측면에 의하면, 기판 상에 형성된 하부 반도체층; 상기 하부 반도체층의 가장자리 영역들의 적어도 일부가 노출되도록 상기 하부 반도체층의 상부에 배치된 상부 반도체층; 상기 노출된 상기 하부 반도체층상에 형성된 하부 전극; 상기 상부 반도체층상에 형성된 상부 전극; 상기 노출된 하부 반도체층상에 상기 하부 전극으로부터 연장되어 형성된 전극 연장부를 포함하되; 상기 노출된 하부 반도체층은 상기 전극 연장부가 형성되어 있는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 영역의 적어도 일부 사이에 단차를 가지는 발광 다이오드가 제공된다.

바람직하게는, 상기 노출된 하부 반도체층은 상기 제1 영역과 상기 하부 전극이 형성된 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역이 상기 제2 영역에 비하여 낮은 위치에 있도록 단차를 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 노출된 하부 반도체층은 상기 제1 영역과 상기 하부 전극이 형성된 제2 영역을 포함하며, 상기 제1 영역이 상기 제2 영역에 비하여 불순문이 고농도로 도핑될 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극 연장부는 상기 하부 전극에 비하여 전기 전도도가 높은 재질일 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극 연장부는 상기 하부 전극으로부터 멀어질수록 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다

바람직하게는, 상기 전극 연장부는 상기 상부 반도체층과 이격된 거리는 일 정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극 연장부는 상부가 하부보다 폭이 좁을 수 있다.

바람직하게는, 상기 발광 다이오드는 상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 형성된 활성층을 더 포함하며, 상기 하부 전극 또는 상기 전극 연장부는 상기 활성층보다 낮게 위치하도록 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 반도체층은 가장자리 영역들의 적어도 일부가 노출되어 있으며, 상기 전극 연장부는 상기 가장 자리 영역들의 적어도 일부에 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 반도체층은 중앙 영역들의 적어도 일부가 노출되어 있으며, 상기 전극 연장부는 상기 중앙 영역들의 적어도 일부에 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 전극은 상기 기판의 서로 인접하는 제1 변과 제2 변 사이의 모서리에 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 전극은 상기 제1 변의 중간에 형성되고, 상기 상부 전극은 상기 제2 변의 중간에 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 각각 상기 제1 변 및 상기 제2 변의 중간 부분으로부터 하나는 일측으로 다른 하나는 반대측으로 편향된 위치에 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극 연장부는, 상기 노출된 하부 반도체층상에 상기 하부 전극으로부터 제1 방향으로 연장되어 형성된 제1 하부 전극 연장부 및 상기 하부 전극으로부터 제2 방향으로 연장되어 형성된 제2 하부 전극 연장부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 하부 전극은 상기 제1 하부 전극 연장부 또는 상기 제2 하부 전극 연장부에 형성된 제3 하부 전극 연장부를 더 가질 수 있다.

바람직하게는 상기 발광 다이오드는 상기 상부 반도체층상에 형성된 투명전극층을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 노출된 하부 반도체층은 전극 연장부가 형성되어 있는 제1 영역과 전극 연장부가 형성되어 있지 않은 영역, 예를 들면 하부 전극이 형성되어 있는 제2 영역사이에 단차를 가지도록 함으로써, 하부 전극과 관련하여 형성되는 전류 경로가 전극 연장부와 관련하여 형성되는 전류 경로보다 상대적으로 길어지게 하여 발광 다이오드의 동작시 흐르는 전류를 고르게 분산시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전류 분산을 위한 전극 구조를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이고, 도 6은 도 5의 절취선 C-C를 따라 취해진 단면도이고, 도 7은 도 5의 절취선 D-D를 따라 취해진 단면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 기판(11)상에 제1 도전형 하부 반도체층(13)이 위치한다. 상기 기판(11)은 특정하게 한정되지는 않으며, 사파이어 기판일 수 있다.

상기 제1 도전형 하부 반도체층(13) 상부에 제2 도전형 상부 반도체층(17)이 위치한다. 한편, 상부 반도체층(17)은 상기 하부 반도체층(13)의 가장자리 영역들의 적어도 일부가 노출되도록 하부 반도체층(13)의 가장자리들로 둘러싸인 영역 내에 위치한다. 한편, 상기 하부 반도체층(13)과 상기 상부 반도체층(17)사이에 활성층(15)이 개재된다. 활성층(15)은 상부 반도체층(17) 아래에 위치하여, 상기 하부 반도체층(13)의 가장자리 영역들의 적어도 일부는 여전히 노출된다.

한편, 하부 반도체층(13)은 일부 영역(13a)이 제1 높이로 형성되어 있으며, 다른 일부 영역(13b)은 제2 높이로 형성되어 서로 단차를 가지고 있다. 제1 높이의 일부 영역(13a)는 제2 높이의 다른 일부 영역(13b)보다 낮은 위치에 있다.

상기 하부 반도체층(13)에서 제1 높이를 가지는 일부 영역(13a)과 제2 높이를 가지는 다른 일부 영역(13b)과의 단차는 전류 통과 경로의 길이에 영향을 주게 된다. 전류 통과 경로의 길이는 전류 스프레딩에 영향을 미치게 된다.

상기 하부 반도체층(13), 활성층(15) 및 상부 반도체층(17)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체 물질, 즉 (B, Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 활성층(15)은 요구되는 파장의 광, 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정되며, 하부 반도체층(13) 및 상부 반도체층(17)은 상기 활성층(15)에 비해 밴드갭이 큰 물질로 형성된다.

상기 하부 반도체층(13) 및/또는 상부 반도체층(17)은, 도시된 바와 같이, 단일층으로 형성될 수 있으나, 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 활성층(15)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 기판(11)과 하부 반도체층(13) 사이에 버퍼층(도시되지 않음)이 개재될 수 있다. 버퍼층은 기판(11)과 그 위에 형성될 하부 반도체층(13)간의 격자부정합을 완화사키기 위해 채택된다.

상기 반도체층들(13, 15, 17)은 MOCVD 또는 MBE 기술을 이용하여 형성될 수 있으며, 사진 및 식각 공정을 이용하여 상기 하부 반도체층(13)의 영역들이 노출되도록 패터닝될 수 있다. 이때, 하부 반도체층(13)은 하부 전극(21)이 형성될 부분과 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성될 부분에 단차를 두어 노출되어진다.

한편, 노출된 상기 하부 반도체층(13)상에서 상기 기판(11)의 제1 변에 인접하는 부분(도 5에서 아래쪽 중간)에 하부 전극(21)이 위치한다. 또한, 상부 반도체층(17) 상에 투명전극층(19)이 형성되고, 상기 제1 변에 대향하는 제2 변에 인접하는 부분(도 5에서 윗쪽 중간)의 상기 투명전극층(19) 상에 상부 전극(31)이 위치한다. 이때, 상기 하부 전극(21)은 제2 높이를 가지는 영역(13b)에 형성된다.

노출된 상기 하부 반도체층(13)의 가장자리 영역들 상에는 상기 하부 전극(21)으로부터 제1 변과, 제1 변에 우측방향으로 이웃하고 있는 제 3변에 인접하여 연장된 제1 하부 전극 연장부(22) 및 제1 변과, 제1 변의 좌측방향으로 이웃하고 있는 제4 변에 인접하여 상기 하부 전극(21)으로부터 연장된 제2 하부 전극 연장부(23)가 형성된다. 이때, 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)은 제1 높이를 가지는 영역(13a)에 형성된다. 여기에서, 노출된 상기 하부 반도체층(13)에서 상기 하 부 전극(21)이 형성된 제2 높이를 가지는 영역(13b)에 인접하는 영역(13c)은 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성된 제1 높이를 가지는 영역(13a)과 동일한 높이로 노출된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형이 가능하다.

상기 하부 전극(21)과 제1 하부 전극 연장부(22) 및 제2 하부 전극 연장부(23)는 동일한 물질 및 동일한 공정을 통하여 함께 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 하부 반도체층이 N형인 경우, 상기 하부 전극 및 하부 전극 연장부들은 리프트 오프 기술을 사용하여 Ti/Al로 형성될 수 있다. 다만, 상기 하부 전극(21)와 제1 하부 전극 연장부(22) 및 제2 하부 전극 연장부(23)는 서로 단차를 가지고 노출된 하부 반도체층(13)의 두 영역들(13a, 13b)에 형성되는 것이다.

상기 투명전극층(19)은 상기 기판의 제2 영역 부분의 상부 반도체층(17)의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 가질 수 있다. 이때, 상기 상부 전극(31)은 상기 개구부를 덮어 상기 상부 반도체층(17)과 접한다.

일반적으로, 투명전극층(19)은 ITO 또는 Ni/Au로 형성되어 투광성을 가지며, 아울러 상부 반도체층에 오믹콘택되어 콘택저항을 낮춘다. 그러나, 상부 전극(31)은 투광성을 갖지 못하며, 또한 상부 반도체층에 오믹콘택되지 못한다. 따라서, 상부 전극(31)을 직접 상부 반도체층(17)에 접하게 함으로써, 상부 전극(31) 아래로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 발생된 광이 상부 전극(31)에 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제1 상부 전극 연장부(32)가 제1 하부 전극 연장부(22)에 대응하여 상기 상부 전극(31)으로부터 연장되어 상기 투명전극층(19)상에 형성되고, 제2 상부 전극 연장부(33)가 상기 제2 하부 전극 연장부(23)에 대응하여 상기 상부 전극(31)으로부터 연장되어 상기 투명전극층(19)상에 형성된다. 상기 상부 전극(31), 제1 상부 전극 연장부(32) 및 제2 상부 전극 연장부(33)는 동일한 물질 및 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4와, 도 6 및 도 7을 비교하여 종래의 기술에 의한 발광 다이오드와 본 발명의 일실시예에 의한 발광 다이오드에서의 접촉 저항 및 전류 분포에 관하여 비교하도록 한다.

우선, 도 3 및 도 4에서는 하부 전극(121)과 전극 연장부들(122, 123)이 하부 반도체층(113)의 동일한 높이상에 형성되어 있다. 이러한 경우, 하부 전극(121)을 통해 하부 반도체층(113)에 유입되는 전류 경로는 전극 연장부(122, 123)를 통해 하부 반도체층(113)에 유입되는 전류 통과 경로에 있어 서로 같게 된다. 이러한 상황에서는 전극 연장부(122, 123)는 자체 저항을 가짐에 따라 전극 연장부(122, 123)에서 하부 반도체층(113)으로의 전류 스프레이딩 특성이 하부 전극(121)에서 하부 반도체층(113)으로의 전류 스프레이딩 특성에 비하여 떨어진다.

그러나, 도 6 및 도 7에서는 하부 전극(21)과 전극 연장부들(22, 23)이 단차를 두고 하부 반도체층(13)에 형성되어 있다. 즉, 전극 연장부들(22, 23)은 하부 반도체층(13)의 제1 높이를 가지는 부분(13a)에 형성되고, 하부 전극(21)은 하부 반도체층(13)의 제2 높이를 가지는 부분(13b)에 형성된다. 따라서, 하부 전극(21), 하부 반도체층(13), 활성층(15), 상부 반도체층(17), 투명 전극층(19), 상부 전극(31)에 이르는 전류 통과 경로는 전극 연장부(22, 23), 하부 반도체층(13), 활성 층(15), 상부 반도체층(17), 투명 전극층(19), 상부 전극(31)에 이르는 전류 통과 경로에 비하여 길어진다. 즉, 제1 높이와 제2 높이사이의 단차만큼 전류 통과 경로의 길이가 차이난다.

이러한 상황에서는 전극 연장부(22, 23)가 자체 저항을 가지더라도 전류 통과 경로의 길이 단축에 따른 보상 작용으로 인해 전극 연장부(22, 23)에서 하부 반도체층(13)으로의 전류 스프레이딩 특성이 하부 전극(21)에서 하부 반도체층(13)으로의 전류 스프레이딩 특성에 비하여 떨어지는 것을 효과적으로 보상해줄 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류분산을 위한 전극 연장부 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다. 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 도 5 내지 도 7에서 설명된 실시예와 비교하여 상부 전극 및 하부 전극의 위치가 변형되었으며, 그에 따라 제1 하부 연장부, 제2 하부 연장부의 형태가 변형된 것을 볼 수 있다. 그 외의 기술적 사항은 동일하거나 적절하게 변형되어 적용될 수 있다. 여기에서는, 상부 전극 연장부가 별도로 형성되어 있지 않지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 도 5 내지 도 7에 도시되었던 상부 전극 연장부를 적절하게 변형하여 구비할 수 도 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류분산을 위한 전극 연장부 구조를 가지는 발광 다이오드는 노출된 하부 반도체층(13)상에서 기판의 일측 모서리에 하부 전극(21a)이 형성되어 있고, 상기 모서리를 개재하여 서로 이웃하고 있는 각 변에 인접하여 제1 하부 전극 연장부(22a) 및 제2 하부 전극 연장부(23a)가 형성되어 있다. 이때, 하부 전극 연장부(22a) 및 제2 하부 전극 연장부(23a)의 폭은 서로 동일할 수 있다. 한편, 하부 전극(21a)이 형성되어 있는 모서리의 대각선 방향에 위치하는 모서리부분에 상부 전극(31)이 형성되어 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류분산을 위한 전극 연장부 구조를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 9에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는 도 8에서 설명된 실시예와 비교하여 제1 하부 전극 연장부(22b), 제2 하부 전극 연장부(23b)의 폭이 변형된 것을 볼 수 있다. 그 외의 기술적 사항은 동일하거나 적절하게 변형되어 적용될 수 있다. 즉, 상기 제1 하부 전극 연장부(22b), 제2 하부 전극 연장부(23b)의 폭은 하부 전극(31b)로부터 멀어질 수록 넓어지는 구조를 가지고 있다. 하부 전극(21)으로부터 멀어질수록 하부 전극 연장부(22b, 23b)의 폭이 넓어짐에 따라 하부 전극(21b)으로부터 멀어질수록 자체 저항이 감소됨에 따라 전류 밀도가 하부 전극(21b)에 밀집되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 여기에서, 상기 하부 전극 연장부들(22b, 23b)은 하부 전극(21b)으로부터 멀어질수록 폭이 넓어지면서도 상부 반도체층과 이격된 거리는 일정하도록 형성될 수 있다.

도 10 내지 도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 도 6에 상응하는 단면도이다.

도 10 내지 도 15를 참조하면, 도 6과 관련하여 설명되었던 하부 전극, 하부 전극 연장부들이 형성된 하부 반도체층에서 단차를 가지는 것에 대하여 다양한 변형예가 도시되어 있다. 이들 변형예들은 하부 반도체층(13)에 형성된 다양한 단차에 의해 하부 반도체층(13)의 일부 영역(13a)상에 형성된 하부 전극 연장부들(22, 23)로부터 하부 반도체층(13)을 경유하여 활성층(15)에 이르는 전류 통과 경로의 길이가 하부 반도체층(13)의 다른 일부 영역(13b)상에 형성된 하부 전극(21)으로부터 하부 반도체층(13)을 경유하여 활성층(15)에 이르는 전류 통과 경로의 길이에 비하여 단축되는 구조적 특성을 보여준다.

도 10은 도 6과 비교할 때 하부 전극(21)이 형성된 영역(13b)에 인접하는 영역(13c)이 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성된 제1 높이를 가지는 영역(13a)에 비하여 낮게 위치하고 있으며, 그 외의 사항에 대하여는 동일하거나 유사하다.

도 11은 도 10과 비교할 때, 하부 전극(21)이 형성된 영역(13b)가 상기 하부 전극 연장부들이 형성된 영역(13a)과 동일한 높이로 위치하고 있으며, 그외의 사항에 대하여는 동일하거나 유사하다.

도 12는 도 6과 비교할 때 하부 전극(21)이 형성된 영역(13b)이 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성된 제1 높이를 가지는 영역(13a)과 동일한 높이로 위치하고 있으며, 그 외의 사항에 대하여는 동일하거나 유사하다.

도 13은 도 12와 비교할 때 하부 전극(21)이 형성된 영역(13b) 및 그 인접하는 영역(13c)이 서로 동일한 높이에 위치하며, 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성된 제1 높이를 가지는 영역(13a)에 비하여 낮게 위치하고 있으며, 그 외의 사항에 대하여는 동일하거나 유사하다.

도 14는 하부 전극(21)이 형성된 영역(13b) 및 그 인접하는 영역(13c)이 서로 동일한 높이에 위치하며, 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성된 제1 높이 를 가지는 영역(13a)에 비하여 낮게 위치하고 있고, 상기 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성된 제1 높이를 가지는 영역(13a)이 도 13에 비하여 좀더 낮게 위치하고 있으며, 그 외의 사항에 대하여는 동일하거나 유사하다.

도 15는 도 6에 비하여 하부 전극(21)이 형성된 영역(13b)이 좀더 낮게 위치하고 있으며, 그 외의 사항에 대하여는 동일하거나 유사하다.

본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

예컨대, 본 발명의 변형예로서 도 5를 참조하여 설명된 실시예와 비교하여 상부 전극 및 하부 전극의 위치를 변형시킬 수 있다. 즉, 하부 전극(21)이 도 5와 비교하여 왼쪽으로 편향하여 왼쪽 모서리쪽에 가깝게 위치시킬 수 있고, 상부 전극(31)는 도 5와 비교하여 오른쪽으로 편향하여 오른쪽 모서리에 가깝게 위치하게 할 수 있다.

또 다른 변형예로는 도 5에서 설명된 실시예와 비교하여 상부 전극 및 하부 전극에 각각 제3 하부 전극 연장부, 제3 상부 전극 연장부를 형성할 수 있다. 이 때, 제3 하부 전극 연장부 및 제3 상부 전극 연장부는 서로 대응하는 위치에 형성될 수 있으며, 제3 하부 전극 연장부는 제1 하부 전극 연장부(22) 또는 제2 하부 전극 연장부(23)에 형성될 수 있으며, 제3 상부 전극 연장부는 제1 상부 전극 연장부(32) 또는 제2 상부 전극 연장부(33)에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 변형예로서 도 5를 참조하여 설명된 실시예와 비교하여 하부 반도체층의 불순물 도핑 구조에 변형을 가할 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 하부 반도체층(13)의 불순 도핑 구조에 변형을 가할 수 있다. 예컨대, 하부 전극 연장부들(22, 23)이 형성될 하부 반도체층(13)의 제1 높이를 가지는 부분(13a)의 불순물 도핑 농도를 하부 전극(21)이 형성될 하부 반도체층(13)의 제2 높이를 가지는 부분(13b)의 불순물 도핑 농도보다 더 높게 함으로써, 하부 전극 연장부들(22, 23)과 하부 반도체층(13)간의 오믹 저항 특성을 하부 전극(21)과 하부 반도체층(13)간의 오믹 저항 특성에 비하여 상대적으로 개선된 값을 가질 수 있게 하여 전류 스프레딩을 조절할 수 있다.

또한, 상술된 본 발명의 실시예들에서는 하부 반도체층은 가장자리 영역들의 적어도 일부가 노출되어 있으며, 전극 연장부들은 상기 노출된 가장 자리 영역들의 적어도 일부에 형성되어 있는 것에 대하여 설명되었다. 그러나, 또 다른 변형예에서는 상기 하부 반도체층은 중앙 영역들의 적어도 일부가 노출되어 있으며, 상기 전극 연장부는 상기 중앙 영역들의 적어도 일부에 형성되도록 변형 적용이 가능하다.

또한, 상술된 본 발명의 실시예들에서는 상기 하부 전극과 상기 전극 연장부 들의 재질이 동일한 경우에 대하여 설명되었으나, 또 다른 변형예에서는 상기 전극연장부들의 재질을 상기 하부 전극의 재질에 비하여 전기 전도도가 높은 재질로 구현할 수 도 있다.

또한, 또 다른 변형예에서는 상기 전극 연장부가 높이에 따라 폭이 조절되어 상부가 하부보다 폭이 좁게 할 수 있다. 예컨대, 하부 반도체층에 접하는 부분의 폭이 가장 넓고 윗쪽으로 갈수록 좁게 할 수 도 있다. 이렇게 함으로써 전극 연장부가 측면으로 경사를 가지게 하여 활성층으로부터 방출되는 광을 효과적으로 외부로 반사시킬 수 있다.

또한, 다른 변형예에서는 하부 전극 또는 전극 연장부들이 활성층보다 낮게 위치하도록 형성될 수 있다.

도 1은 종래의 대각선 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 종래의 대면형 구조 + 대칭 확장형 전극 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.

도 4는 도 2의 절취선 B-B를 따라 취해진 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전류 분산을 위한 전극 연장부 구조를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6은 도 5의 절취선 C-C를 따라 취해진 단면도이다.

도 7은 도 5의 절취선 D-D를 따라 취해진 단면도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류분산을 위한 전극 연장부 구조를 가지는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류분산을 위한 전극 연장부 구조를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 평면도이다.

도 10 내지 도 15는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 다이오드를 설명하기 위한 도 6에 상응하는 단면도이다.

Claims (8)

1. 기판 상에 형성된 하부 반도체층;

   상기 하부 반도체층의 가장자리 영역들의 적어도 일부가 노출되도록 상기 하부 반도체층의 상부에 배치된 상부 반도체층;

   상기 하부 반도체층과 상기 상부 반도체층 사이에 형성된 활성층;

   상기 노출된 상기 하부 반도체층상에 형성된 하부 전극;

   상기 상부 반도체층상에 형성된 상부 전극;

   상기 노출된 하부 반도체층상에 상기 하부 전극으로부터 연장되어 형성된 전극 연장부를 포함하되;

   상기 노출된 하부 반도체층은 상기 전극 연장부가 형성되어 있는 제1 영역과 상기 제1 영역을 제외한 영역의 적어도 일부 사이에 단차를 가지는 발광 다이오드.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 노출된 하부 반도체층은 상기 제1 영역과 상기 하부 전극이 형성된 제2 영역을 포함하며,

   상기 제1 영역이 상기 제2 영역에 비하여 낮은 위치에 있도록 단차를 가지는 발광 다이오드.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 노출된 하부 반도체층은 상기 제1 영역과 상기 하부 전극이 형성된 제2 영역을 포함하며,

   상기 제1 영역이 상기 제2 영역에 비하여 불순문이 고농도로 도핑된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 전극 연장부는 상기 하부 전극에 비하여 전기 전도도가 높은 재질인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 전극 연장부는 상기 하부 전극으로부터 멀어질수록 폭이 넓어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 전극 연장부는 상기 상부 반도체층과 이격된 거리는 일정한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 전극 연장부는 상부가 하부보다 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 하부 전극 또는 상기 전극 연장부는 상기 활성층보다 낮게 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.

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