KR101154706B1 - Light emitting diode - Google Patents

Light emitting diode Download PDF

Info

Publication number
KR101154706B1
KR101154706B1 KR1020040077828A KR20040077828A KR101154706B1 KR 101154706 B1 KR101154706 B1 KR 101154706B1 KR 1020040077828 A KR1020040077828 A KR 1020040077828A KR 20040077828 A KR20040077828 A KR 20040077828A KR 101154706 B1 KR101154706 B1 KR 101154706B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
nitride semiconductor
light emitting
emitting diode
Prior art date
Application number
KR1020040077828A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060028920A (en
Inventor
추성호
장자순
정환희
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020040077828A priority Critical patent/KR101154706B1/en
Publication of KR20060028920A publication Critical patent/KR20060028920A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101154706B1 publication Critical patent/KR101154706B1/en

Links

Images

Abstract

본 발명은 발광 다이오드의 P형 반사 전극과 P형 반도체층 사이에 굴절률이 높고, 에너지 밴드 갭이 낮은 고굴절층을 삽입함으로써, 광효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드를 개시한다. 개시된 본 발명은 제 1 질화물 반도체층; 상기 제 1 질화물 반도체층 위에 형성되는 활성층; 상기 활성층 위에 형성되는 제 2 질화물 반도체층; 상기 제 2 질화물 반도체층 위에 형성되는 고굴절층; 및 상기 고굴절층 위에 형성된 반사전극과 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a light emitting diode capable of improving light efficiency by inserting a high refractive index layer having a high refractive index and a low energy band gap between a P-type reflective electrode and a P-type semiconductor layer of the light emitting diode. The disclosed invention includes a first nitride semiconductor layer; An active layer formed on the first nitride semiconductor layer; A second nitride semiconductor layer formed on the active layer; A high refractive layer formed on the second nitride semiconductor layer; And a reflective electrode and an electrode formed on the high refractive layer.

여기서, 상기 제 1 질화물 반도체층은 질화물계 물질로된 버퍼층, 도핑되지 않은 질화물 반도체층 및 N형 도핑된 질화물 반도체층으로 구성되고, 상기 고굴절층은 질화갈륨계 물질에 인(P) 또는 비소(As) 성분이 포함되며, 상기 고굴절층은 굴절률이 제 2 질화물 반도체층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 한다.The first nitride semiconductor layer may include a buffer layer made of a nitride material, an undoped nitride semiconductor layer, and an N-type doped nitride semiconductor layer, and the high refractive layer may be formed of phosphorus (P) or arsenic ( As) component, the high refractive index layer is characterized in that the refractive index is larger than the refractive index of the second nitride semiconductor layer.

LED, 굴절, 전반사, 광효율, 반사전극LED, refractive, total reflection, light efficiency, reflective electrode

Description

발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE}[0001] LIGHT EMITTING DIODE [0002]

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면.1 is a view illustrating flip chip bonding of a light emitting diode according to the related art.

도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면.2 is a view illustrating a flip chip bonding of a light emitting diode according to the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 도면.3 is a view according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100: 발광 다이오드 101: 사파이어 기판100: light emitting diode 101: sapphire substrate

103: N형 질화갈륨층 105: 활성층103: N-type gallium nitride layer 105: active layer

106: P형 질화갈륨층 108: P형 반사전극106: P-type gallium nitride layer 108: P-type reflective electrode

120: 고굴절층120: high refractive layer

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발광 다이오드의 P형 반사 전극과 P형 반도체층 사이에 굴절률이 높고, 에너지 밴드 갭이 낮은 고굴절층을 삽입함으로써, 광효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode. More specifically, a light emitting diode having a high refractive index having a high refractive index and a low energy band gap is inserted between a P-type reflective electrode and a P-type semiconductor layer of the light emitting diode, thereby improving light efficiency. It is about.

일반적으로, 발광다이오드(Light Emitting Diode: 이하 LED라고 함)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체의 일종으로 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용된다.In general, a light emitting diode (LED) is a type of semiconductor used to send and receive signals by converting electricity into infrared rays or light using characteristics of a compound semiconductor. It is used for various automation equipment.

상기 LED의 동작원리는 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극(Positive-negative)의 접합(junction) 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데, 전자와 정공의 결합에 의하여 에너지 준위가 떨어지게 되는데 이 에너지 준위가 빛으로 방출되는 것이다.The operation principle of the LED is that when a forward voltage is applied to a semiconductor of a specific element, electrons and holes move and recombine with each other through a junction portion of a positive-negative and a positive-negative, and energy levels are caused by the combination of electrons and holes. Will fall and this energy level is emitted as light.

또한, LED는 보편적으로 작은 크기로 제작되며, 엑폭시 몰드와 리드 프레임 및 PCB에 실장된 구조를 하고 있다. 현재 가장 보편적으로 사용하는 LED는 5㎜(T 1 3/4) 플라스틱 패키지(Package)나 특정 응용 분야에 따라 새로운 형태의 패키지를 개발하고 있다. LED에서 방출하는 빛의 파장은 반도체 칩 구성원소의 배합에 따라 달라지며 이러한 파장이 빛의 색깔을 결정 짓는다.In addition, LEDs are generally manufactured in small sizes and have structures mounted on epoxy molds, lead frames, and PCBs. Currently, the most commonly used LEDs are 5mm (T 1 3/4) plastic packages or new types of packages depending on the specific application. The wavelength of light emitted by an LED depends on the composition of the semiconductor chip components, which determine the color of the light.

특히, LED는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화(slim) 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며 PCB(Printed Circuit Board: 이하 PCB라고 함) 기판에 직접 장착하기 위하여 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다.In particular, LEDs are becoming smaller and smaller, such as resistors, capacitors, and noise filters, due to the trend toward miniaturization and slimming of information and communication devices, and directly mounting them on a PCB (Printed Circuit Board) board. In order to make the surface mount device (Surface Mount Device) type.

이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 SMD 형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다. Accordingly, LED lamps, which are used as display elements, are also being developed in SMD type. Such SMD can replace the existing simple lighting lamp, which is used for lighting indicators of various colors, character display and image display.                         

그리고, 최근 들어 반도체 소자에 대한 고밀도 집적화 기술이 발전되고 수요자들이 보다 컴팩트한 전자제품을 선호함에 따라 표면실장기술(SMT)이 널리 사용되고, 반도체 소자의 패키징 기술도 BGA(Ball Grid Arrary), 와이어 본딩, 플립칩 본딩 등 설치 공간을 최소화하는 기술이 채택되고 있다.In recent years, as high-density integration technologies for semiconductor devices have been developed and consumers have demanded more compact electronic products, surface mount technology (SMT) has been widely used, and packaging technologies for semiconductor devices have also been known as ball grid array (BGA) and wire bonding. Technology to minimize the installation space, such as flip chip bonding.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면이다.1 is a view illustrating flip chip bonding of a light emitting diode according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(1)의 구조는 다음과 같다.As shown in Fig. 1, the structure of the light emitting diode 1 is as follows.

Al2O3 계열의 성분으로 되어있는 사파이어 기판(1) 상에 질화갈륨(GaN)으로된 버퍼층(GaN buffer layer), 도핑되지 않은(Undoped) GaN 층 및 N형 GaN 층으로 구성된 N형 질화갈륨층(3)을 형성한다.N-type gallium nitride composed of a GaN buffer layer, an undoped GaN layer, and an N-type GaN layer on a sapphire substrate 1 composed of Al 2 O 3 series Form layer 3.

상기에서와 같이, 상기 사파이어 기판(1) 상에 3족 계열의 원소를 박막 성장하기 위해서는 일반적으로 금속유기화학기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)을 사용하고, 성장 압력은 200 토르(torr)~ 650 토르(torr)를 유지하면서 레이어(layer)를 형성한다.As described above, in order to grow a thin film of a group III-based element on the sapphire substrate 1, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is generally used, and the growth pressure is 200 torr (torr). Form a layer while maintaining 650 torr.

그리고, 상기 N형 GaN 층은 사수소화 실리콘(Si:H4) 또는 이수소화 실리콘(Si2H6)가스를 이용한 실리콘이 사용된다.As the N-type GaN layer, silicon using silicon tetrahydride (Si: H4) or silicon dihydrogen (Si2H6) gas is used.

상기 N형 질화갈륨층(3)이 성장되면 상기 N형 질화갈륨층(3) 상에 활성층(5)을 성장시킨다. 상기 활성층(5)은 발광 영역으로서 질화인듐갈륨(InGaN)으로된 발광체 물질을 첨가한 반도체 층이다. 상기 활성층(5)이 성장되면 계속해서 P형 질화 갈륨층(6)을 형성한다. 상기 P형 질화갈륨층(6)은 P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분으로 이루어진다.When the N-type gallium nitride layer 3 is grown, an active layer 5 is grown on the N-type gallium nitride layer 3. The active layer 5 is a semiconductor layer to which a light emitting material made of indium gallium nitride (InGaN) is added as a light emitting region. As the active layer 5 is grown, a P-type gallium nitride layer 6 is formed. The P-type gallium nitride layer 6 is made of P-AlGaN (Mg) or P-InGaN component.

상기 P형 질화갈륨층(6)은 상기 N형 질화갈륨층(3)과 대조되는 층으로써, 상기 N형 질화갈륨층(3)은 외부로부터 인가되는 전압에 의하여 전자들을 상기 활성층(5)에 공급한다.The P-type gallium nitride layer 6 is a layer contrasted with the N-type gallium nitride layer 3, and the N-type gallium nitride layer 3 transfers electrons to the active layer 5 by a voltage applied from the outside. Supply.

그리고 상대적으로 상기 P형 질화갈륨층(6)은 외부에 인가되는 전압에 의하여 정공(hole)들을 상기 활성층(5)에 공급함으로써, 상기 활성층(5)에서 정공(hole)과 전자가 서로 결합하여 광을 발생시키도록 한다.Relatively, the P-type gallium nitride layer 6 supplies holes to the active layer 5 by a voltage applied to the outside, whereby holes and electrons in the active layer 5 couple to each other. Generate light.

그리고 상기 P형 질화갈륨층(6) 상에 이후 형성될 P형 전극은 상기 발광 다이오드(10)를 와이어 본딩할 때에는 투명 금속으로된 투과층을 형성한 다음, 와이어와 전기적으로 본딩된 P형 전극을 형성한다. N형 전극도 마찬가지로 상기 N형 질화갈륨층(3) 까지 오픈 시킨 다음, 상기 N형 질화갈륨층(3) 상에 N형 전극을 형성한다.The P-type electrode to be subsequently formed on the P-type gallium nitride layer 6 forms a transparent layer made of a transparent metal when wire-bonding the light emitting diode 10, and then a P-type electrode electrically bonded to the wire. To form. Similarly, the N-type electrode is opened to the N-type gallium nitride layer 3, and then an N-type electrode is formed on the N-type gallium nitride layer 3.

그러나, 상기 사파이어 기판(1)이 광을 투과할 수 있는 기판이므로, 발광 다이오드(10)를 뒤집어 본딩하는 플립칩 본딩을 할 경우에는 상기 P형 질화갈륨층(6) 형성 후에 가장자리 영역을 식각하여 상기 N형 질화갈륨층(3)이 오픈될 수 있도록 하였다.However, since the sapphire substrate 1 is a substrate that can transmit light, the edge region is etched after the p-type gallium nitride layer 6 is formed in flip chip bonding in which the light emitting diode 10 is inverted and bonded. The N-type gallium nitride layer 3 can be opened.

그런 다음, 상기 P형 질화갈륨층(6) 상에 반사율이 높은 금속을 형성하여 P형 전극겸 반사판 역할을 하는 P형 반사전극(8)을 형성한다. N형 전극의 경우에는 광을 발생시키는 활성층(5)이 없으므로 일반적인 금속을 사용하여 전극을 형성한 다.Then, a metal having high reflectance is formed on the P-type gallium nitride layer 6 to form a P-type reflective electrode 8 serving as a P-type electrode and a reflecting plate. In the case of the N-type electrode, since there is no active layer 5 for generating light, the electrode is formed using a general metal.

이와 같이 발광 다이오드(10)가 완성되면, 인쇄회로기판(11) 상에 실장을 하는데, 상기 발광 다이오드(10)가 플립칩 본딩되기 때문에 상기 발광 다이오드(10)가 실장되는 영역의 인쇄회로기판(11) 상에 반사층(12)이 형성되어 있다.When the light emitting diode 10 is completed as described above, the light emitting diode 10 is mounted on the printed circuit board 11. Since the light emitting diode 10 is flip-chip bonded, the printed circuit board of the region in which the light emitting diode 10 is mounted ( The reflective layer 12 is formed on 11).

상기 발광 다이오드(10)는 플립칩 형태로 상기 인쇄회로기판(11) 상에 실장되는데, 상기 인쇄회로기판(11) 상의 실장될 영역에 언더범퍼금속(Under Bumper Metal: UBM, 15)을 상기 발광 다이오드(10)와 인쇄회로기판(11) 상에 형성한 다음, 솔더(solder:16)를 사이에 두고 전기적으로 본딩한다.The light emitting diode 10 is mounted on the printed circuit board 11 in the form of a flip chip, and an under bumper metal (UBM) 15 is emitted to an area to be mounted on the printed circuit board 11. It is formed on the diode 10 and the printed circuit board 11, and then electrically bonded with a solder (16) in between.

상기와 같은 구조로 플립칩 본딩된 발광 다이오드(10)는 인쇄회로기판(11)을 통하여 전원이 발광 다이오드(10)에 인가되면, 상기 활성층(5)에서 전자와 정공이 결합하여 광을 발생한다.In the flip chip bonded light emitting diode 10 having the above structure, when power is applied to the light emitting diode 10 through the printed circuit board 11, electrons and holes are combined in the active layer 5 to generate light. .

이와 같이 상기 활성층(5)에서 발생된 광의 일부는 상기 사파이어 기판(1)을 통하여 외부로 방출되고, 일부의 광은 상기 P형 질화갈륨층(6)과 P형 반사전극(8) 및 상기 인쇄회로기판(11) 상에 형성되어 있는 반사층(12)에서 반사된 후 외부로 방출된다.As described above, part of the light generated in the active layer 5 is emitted to the outside through the sapphire substrate 1, and part of the light is the P-type gallium nitride layer 6, the P-type reflective electrode 8, and the printing. The light is reflected by the reflective layer 12 formed on the circuit board 11 and then emitted to the outside.

특히, 발광 다이오드(10)가 플립칩 본딩된 경우에는 활성층(5)에서 발생된 광이 직접 또는 반사된 후 사파이어 기판(1)을 통하여 외부로 방출되므로, 와이어 본딩에 의하여 실장되는 발광 다이오드에 비해서 광효율이 증가하는 장점이 있다.In particular, when the light emitting diode 10 is flip-chip bonded, since the light generated in the active layer 5 is directly or reflected and then emitted to the outside through the sapphire substrate 1, the light emitting diode 10 may be mounted compared to the light emitting diode mounted by wire bonding. There is an advantage that the light efficiency is increased.

또한, 와이어 본딩에 의해 실장되는 발광 다이오드의 경우에는 와이어에 의해 본딩되는 영역에 P형 전극, N형 전극을 불투명 금속으로 형성하기 때문에 광효 율이 저하되는 문제가 있었지만, 플립칩 본딩 발광 다이오드는 이와 같은 광저하 요인이 없다.In addition, in the case of a light emitting diode mounted by wire bonding, since the P-type electrode and the N-type electrode are formed of an opaque metal in the region bonded by the wire, there is a problem that the light efficiency is lowered. There is no such factor of deterioration.

하지만, 상기와 같이 플립칩 본딩을 하기 위하여 제조된 발광 다이오드는 P형 반사전극 및 인쇄회로기판 상에 형성된 반사층에서 반사되는 50% 광이 굴절률이 낮은 P형 질화갈륨층에 의해 저하되는 문제가 있다.However, a light emitting diode manufactured for flip chip bonding as described above has a problem in that 50% of light reflected from a reflective layer formed on a P-type reflective electrode and a printed circuit board is degraded by a P-type gallium nitride layer having a low refractive index. .

상기 P형 질화갈륨층의 굴절률 2.5 이상이 되어야만, 활성층에서 발생되는 광의 대부분이 P형 반사전극 또는 반사층 등에 의해 반사되는데, P형 질화갈륨층의 경우에는 2 정도의 굴절률을 가지고 있어 광효율을 저하시키는 원인이 된다.When the refractive index of the P-type gallium nitride layer is 2.5 or more, most of the light generated in the active layer is reflected by the P-type reflective electrode or the reflective layer, and the P-type gallium nitride layer has a refractive index of about 2, which reduces the light efficiency. Cause.

본 발명은, 플립칩 본딩을 위한 발광 다이오드의 P형 반사전극과 P형 질화갈륨층 사이에 P형 질화갈륨층과 격자 조합이 유사하고, 밴드 갭 에너지가 낮은 고굴절층을 삽입함으로써, 광반사 효율을 향상시킨 발광 다이오드를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention provides a light reflection efficiency by inserting a high refractive index layer having a similar p-type gallium nitride layer and a lattice combination between a p-type reflective electrode and a p-type gallium nitride layer of a light emitting diode for flip chip bonding, and having a low band gap energy. The purpose is to provide a light emitting diode with improved.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 발광 다이오드는,In order to achieve the above object, a light emitting diode according to the present invention,

제 1 질화물 반도체층;A first nitride semiconductor layer;

상기 제 1 질화물 반도체층 위에 형성되는 활성층;An active layer formed on the first nitride semiconductor layer;

상기 활성층 위에 형성되는 제 2 질화물 반도체층;A second nitride semiconductor layer formed on the active layer;

상기 제 2 질화물 반도체층 위에 형성되며, 상기 제 2 질화물 반도체층의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 굴절층; 및A refractive layer formed on the second nitride semiconductor layer and having a refractive index greater than that of the second nitride semiconductor layer; And

상기 굴절층 위에 형성된 반사전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a reflective electrode formed on the refractive layer.

여기서, 상기 제 1 질화물 반도체층은 질화물계 물질로된 버퍼층, 도핑되지 않은 질화물 반도체층 및 N형 도핑된 질화물 반도체층으로 구성되고, 상기 고굴절층은 질화갈륨계 물질에 인(P) 또는 비소(As) 성분이 포함되며, 상기 고굴절층은 굴절률이 제 2 질화물 반도체층의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 한다.The first nitride semiconductor layer may include a buffer layer made of a nitride material, an undoped nitride semiconductor layer, and an N-type doped nitride semiconductor layer, and the high refractive layer may be formed of phosphorus (P) or arsenic ( As) component, the high refractive index layer is characterized in that the refractive index is larger than the refractive index of the second nitride semiconductor layer.

그리고 상기 고굴절층의 굴절률은 2.5~3의 범위 값을 갖고, 상기 고굴절층의 에너지 밴드 갭은 상기 제 2 질화물 반도체층의 에너지 밴드 갭보다 낮은 값을 갖으며, 상기 전극은 상기 활성층에서 발생하는 광을 반사시키기 위한 반사판 역할과 전원을 공급하는 전극 역할을 하고, 상기 제 2 질화물 반도체층과 고굴절층 사이에는 제 3 질화물 반도체층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The refractive index of the high refractive index layer is in the range of 2.5 to 3, the energy band gap of the high refractive layer has a lower value than the energy band gap of the second nitride semiconductor layer, the electrode is light generated in the active layer It serves as a reflector for reflecting the electrode and supplying power, characterized in that it further comprises a third nitride semiconductor layer between the second nitride semiconductor layer and the high refractive layer.

또한, 상기 제 3 질화물 반도체층은 N형으로 고농도 도핑된 질화물 반도체층인 것을 특징으로 한다.In addition, the third nitride semiconductor layer is characterized in that the nitride semiconductor layer doped with a high concentration of N-type.

본 발명에 의하면, 플립칩 본딩을 위한 발광 다이오드의 P형 반사전극과 P형 질화갈륨층 사이에 P형 질화갈륨층과 격자 조합이 유사하고, 밴드 갭 에너지가 낮은 고굴절층을 삽입함으로써, 광반사 효율을 향상시킨 효과가 있다.According to the present invention, a light reflection is inserted between a P-type gallium nitride layer and a lattice combination between the P-type reflective electrode and the P-type gallium nitride layer of a light emitting diode for flip chip bonding by inserting a high refractive layer with low band gap energy. There is an effect of improving the efficiency.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 플립칩 본딩한 모습을 도시한 도면이다. 2 is a view illustrating flip chip bonding of a light emitting diode according to the present invention.                     

도 2에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(100)의 구조는 Al2O3 계열의 성분으로 되어있는 사파이어 기판(100) 상에 질화갈륨(GaN)으로된 버퍼층(GaN buffer layer), 도핑되지 않은(Undoped) GaN 층 및 N형 GaN 층으로 구성된 N형 질화갈륨층(103)을 형성한다.As shown in FIG. 2, the light emitting diode 100 has a GaN buffer layer made of gallium nitride (GaN) on an sapphire substrate 100 composed of Al 2 O 3 series components, and is not doped. An N-type gallium nitride layer 103 composed of an (undoped) GaN layer and an N-type GaN layer is formed.

상기에서와 같이, 상기 사파이어 기판(101) 상에 3족 계열의 원소를 박막 성장하기 위해서는 일반적으로 금속유기화학기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)을 사용하고, 성장 압력은 200 토르(torr)~ 650 토르(torr)를 유지하면서 레이어(layer)를 형성한다.As described above, in order to grow a thin film of the Group 3 series element on the sapphire substrate 101, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is generally used, and the growth pressure is 200 torr (torr). Form a layer while maintaining 650 torr.

그리고, 상기 N형 GaN 층은 사수소화 실리콘(Si:H4) 또는 이수소화 실리콘(Si2H6)가스를 이용한 실리콘이 사용된다.As the N-type GaN layer, silicon using silicon tetrahydride (Si: H4) or silicon dihydrogen (Si2H6) gas is used.

상기 N형 질화갈륨층(103)이 성장되면 상기 N형 질화갈륨층(103) 상에 활성층(105)을 성장시킨다. 상기 활성층(105)은 발광 영역으로서 질화인듐갈륨(InGaN)으로된 발광체 물질을 첨가한 반도체 층이다.When the N-type gallium nitride layer 103 is grown, an active layer 105 is grown on the N-type gallium nitride layer 103. The active layer 105 is a semiconductor layer to which a light emitting material made of indium gallium nitride (InGaN) is added as a light emitting region.

상기 활성층(105)이 성장되면 계속해서 P형 질화갈륨층(106)을 형성한다. 상기 P형 질화갈륨층(106)은 P-AlGaN(Mg) 또는 P-InGaN 성분으로 이루어진다.As the active layer 105 grows, a P-type gallium nitride layer 106 is formed. The P-type gallium nitride layer 106 is made of P-AlGaN (Mg) or P-InGaN component.

상기 P형 질화갈륨층(106)은 상기 N형 질화갈륨층(103)과 대조되는 층으로써, 상기 N형 질화갈륨층(103)은 외부로부터 인가되는 전압에 의하여 전자들을 상기 활성층(105)에 공급한다.The P-type gallium nitride layer 106 is a layer contrasted with the N-type gallium nitride layer 103, and the N-type gallium nitride layer 103 transmits electrons to the active layer 105 by a voltage applied from the outside. Supply.

그리고 상대적으로 상기 P형 질화갈륨층(106)은 외부에 인가되는 전압에 의 하여 정공(hole)들을 상기 활성층(105)에 공급함으로써, 상기 활성층(105)에서 정공(hole)과 전자가 서로 결합하여 광을 발생시키도록 한다.In addition, the P-type gallium nitride layer 106 supplies holes to the active layer 105 by a voltage applied to the outside, so that holes and electrons are coupled to each other in the active layer 105. To generate light.

상기 P형 질화갈륨층(106)이 형성되면, 상기 P형 질화갈륨층(106)을 형성하는 챔버 내에 인(P) 또는 비소(As) 성분 넣어 굴절률이 2.5 이상인 고굴절층(120)을 형성한다.When the P-type gallium nitride layer 106 is formed, a high refractive index layer 120 having a refractive index of 2.5 or more is formed by inserting a phosphorus (P) or arsenic (As) component into the chamber forming the P-type gallium nitride layer 106. .

따라서, 상기 고굴절층(120)은 질화갈륨계 물질에 P 성분 또는 As 성분이 포함되어 굴절률이 2.5 이상 3 이하의 값을 갖도록 하였다.Therefore, the high refractive index layer 120 includes a P component or an As component in the gallium nitride-based material to have a refractive index of 2.5 or more and 3 or less.

상기와 같이 P형 질화갈륨층(106) 상에 고굴절층(120)이 형성되면, 가장자리 영역을 식각하여 상기 N형 질화갈륨층(103)이 오픈될 수 있도록 하였다.When the high refractive layer 120 is formed on the P-type gallium nitride layer 106 as described above, the edge region is etched to open the N-type gallium nitride layer 103.

그런 다음, 상기 고굴절층(120) 상에 반사율이 높은 금속을 사용하여 P형 질화갈륨층(106)과 전기적으로 연결되는 전극겸 반사판 역할을 하는 반사전극(108)을 형성한다. N형 전극의 경우에는 광을 발생시키는 활성층(105)이 없으므로 일반적인 금속을 사용하여 상기 N형 질화갈륨층(103) 상에 전극을 형성한다.Then, a reflective electrode 108 is formed on the high refractive index layer 120 using a metal having a high reflectance to serve as an electrode and a reflecting plate electrically connected to the P-type gallium nitride layer 106. In the case of the N-type electrode, since there is no active layer 105 that generates light, an electrode is formed on the N-type gallium nitride layer 103 using a general metal.

이와 같이, 발광 다이오드(100)가 완성되면, 인쇄회로기판(111) 상에 실장을 하는데, 상기 발광 다이오드(100)가 플립칩 본딩되기 때문에 상기 발광 다이오드(100)가 실장되는 영역의 인쇄회로기판(111) 상에 반사층(112)이 형성되어 있다.As such, when the light emitting diode 100 is completed, the light emitting diode 100 is mounted on the printed circuit board 111. Since the light emitting diode 100 is flip chip bonded, the printed circuit board in the region where the light emitting diode 100 is mounted is mounted. The reflective layer 112 is formed on the (111).

상기 발광 다이오드(100)는 플립칩 형태로 상기 인쇄회로기판(111) 상에 실장되는데, 상기 인쇄회로기판(111) 상의 실장될 영역에 언더범퍼금속(Under Bumper Metal: UBM, 115)을 상기 발광 다이오드(100)와 인쇄회로기판(111) 상에 형성한 다 음, 솔더(solder:116)를 사이에 두고 인쇄회로기판(111)과 전기적으로 본딩한다.The light emitting diode 100 is mounted on the printed circuit board 111 in the form of a flip chip, and an under bumper metal (UBM, 115) is emitted to an area to be mounted on the printed circuit board 111. It is formed on the diode 100 and the printed circuit board 111, and then electrically bonded to the printed circuit board 111 with a solder (116) in between.

상기와 같은 구조로 플립칩 본딩된 발광 다이오드(100)는 인쇄회로기판(111)을 통하여 전원이 발광 다이오드(100)에 인가되면, 상기 활성층(105)에서 전자와 정공이 결합하여 광을 발생한다.In the flip chip bonded light emitting diode 100 having the above structure, when power is applied to the light emitting diode 100 through the printed circuit board 111, electrons and holes are combined in the active layer 105 to generate light. .

이와 같이 상기 활성층(105)에서 발생된 광의 일부는 상기 사파이어 기판(101)을 통하여 외부로 방출되고, 일부의 광은 상기 P형 질화갈륨층(106), 고굴절층(120) 및 반사전극(108)에서 반사가 일어난다.As described above, part of the light generated by the active layer 105 is emitted to the outside through the sapphire substrate 101, and part of the light is the P-type gallium nitride layer 106, the high refractive layer 120, and the reflective electrode 108. Reflections).

그리고, 상기 인쇄회로기판(111) 상에 형성되어 있는 반사층(112)을 통해서도 광반사가 일어난다.Light reflection also occurs through the reflective layer 112 formed on the printed circuit board 111.

본 발명에서는 P형 질화갈륨층(106)과 반사전극(108) 사이에 고굴절층(120)이 게재되어 있으므로, 상기 P형 질화갈륨층(106)을 통하여 진행한 광이 상기 고굴절층(120)에서 대부분 반사시키고 투과한 일부 광은 상기 반사전극(108)에서 반사된 후에 상기 고굴절층(120)에서 전반사가 일어나 반사효율을 향상시켰다.In the present invention, since the high refractive layer 120 is interposed between the P-type gallium nitride layer 106 and the reflective electrode 108, the light traveling through the P-type gallium nitride layer 106 passes through the high refractive layer 120. Most of the light reflected and transmitted by the light reflected by the reflective electrode 108 is reflected in the high refractive index layer 120 to improve the reflection efficiency.

또한, 반사전극(108)을 통하여 전원이 인가되면, 상기 P형 질화갈륨층(106)보다 에너지 밴드 갭이 낮고 결정구조가 비슷한 고굴절층(120)을 통하여 균일한 캐리어가 주입(injection)어 상기 활성층(105)에서의 발광효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when power is applied through the reflective electrode 108, a uniform carrier is injected through the high refractive layer 120 having a lower energy band gap and similar crystal structure than the P-type gallium nitride layer 106. The luminous efficiency of the active layer 105 can be improved.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 상기 도 2와 유사한 구조를 갖지만, 발광 다이오드의 구조에서 P형 질화갈륨층(106)과 반사전극(108) 사이에 N으로 도핑된 질화갈륨층(170)을 삽입하였다.3 is a diagram according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, but having a structure similar to that of FIG. The doped gallium nitride layer 170 was inserted.

따라서, 발광 다이오드(100)는 사파이어 기판(101), N형 질화갈륨층(103), 활성층(105), P형 질화갈륨층(106), 도핑된 질화갈륨층(170), 고굴절층(120)), 반사전극(108)으로 구성되어 있다.Accordingly, the light emitting diode 100 includes the sapphire substrate 101, the N-type gallium nitride layer 103, the active layer 105, the P-type gallium nitride layer 106, the doped gallium nitride layer 170, and the high refractive layer 120. ), And a reflective electrode 108.

이하, 상기 도 2와 차별되는 부분을 중심으로 설명한다.Hereinafter, a description will be given focusing on a part different from the above-described FIG. 2.

상기 본 발명의 발광 다이오드는 P형 질화갈륨층(106)과 반사전극(108) 사이에 N형으로 고농도 도핑된 질화갈륨층(170)이 형성되어 있는데, 상기 도핑된 질화갈륨층(170)의 두께는 Å단위로 얇은 두께를 가지고 있다.In the light emitting diode of the present invention, an N-type high concentration doped gallium nitride layer 170 is formed between the P-type gallium nitride layer 106 and the reflective electrode 108. The doped gallium nitride layer 170 The thickness is thin in Å unit.

여기서, 상기 반사전극(108)에 전원이 인가되면, 상기 P형 질화갈륨층과 도핑된 질화갈륨층 간에 슈퍼그레이딩(super grading) 효과가 발생하여 정공들이 상기 도핑된 질화갈륨층(170)을 통과하여 상기 P형 질화갈륨층(106)으로 정공이 유입된다.Here, when power is applied to the reflective electrode 108, a super grading effect occurs between the P-type gallium nitride layer and the doped gallium nitride layer, and holes pass through the doped gallium nitride layer 170. Thus, holes are introduced into the P-type gallium nitride layer 106.

상기 P형 질화갈륨층(106)으로부터 유입되는 정공과 N형 질화갈륨층(103)으로부터 유입되는 전자가 상기 활성층(105)에서 결합하여 광을 발생시키게 된다.Holes flowing from the P-type gallium nitride layer 106 and electrons flowing from the N-type gallium nitride layer 103 are combined in the active layer 105 to generate light.

이렇게 상기 활성층(105)에서 발생되는 광은 상기 고굴절층(120)에서 대부분 반사되고 나머지 광은 상기 반사전극(108)에서 반사되는데, 이와 같이 반사된 광은 인(P) 또는 비소(As) 성분 넣어 굴절률이 2.5 이상, 정확하게는 2.5 이상 3 이하의 굴절률을 갖는 고굴절층(120)에서 투과율을 높여 광효율을 향상시켰다.As such, the light generated in the active layer 105 is mostly reflected by the high refractive layer 120 and the remaining light is reflected by the reflective electrode 108. In the high refractive index layer 120 having a refractive index of 2.5 or more and precisely 2.5 or more and 3 or less, the transmittance was increased to improve light efficiency.

또한, 상기 반사전극(108)을 통하여 전원이 인가되면, 상기 P형 질화갈륨층(106)보다 에너지 밴드 갭이 낮고 결정구조가 비슷한 고굴절층(120)을 통하여 균일한 캐리어가 주입(injection)어 상기 활성층(105)에서의 발광효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when power is applied through the reflective electrode 108, a uniform carrier is injected through the high refractive layer 120 having a lower energy band gap and similar crystal structure than the P-type gallium nitride layer 106. The luminous efficiency of the active layer 105 can be improved.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 플립칩 본딩을 위한 발광 다이오드의 반사전극과 P형 질화갈륨층 사이에 P형 질화갈륨층과 격자 조합이 유사하고, 밴드 갭 에너지가 낮은 고굴절층을 삽입함으로써, 광반사 효율을 향상시킨 효과가 있다.As described in detail above, the present invention inserts a high refractive index layer having a similar lattice combination and a low band gap energy between the reflective electrode and the p-type gallium nitride layer of the light emitting diode for flip chip bonding. Thereby, there exists an effect which improved light reflection efficiency.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims.

Claims (9)

제 1 질화물 반도체층 위에 형성되는 활성층;An active layer formed on the first nitride semiconductor layer; 상기 활성층 위에 형성되는 제 2 질화물 반도체층;A second nitride semiconductor layer formed on the active layer; 상기 제 2 질화물 반도체층 상에 제 3 질화물 반도체층;A third nitride semiconductor layer on the second nitride semiconductor layer; 상기 제 3 질화물 반도체층 상에 형성되며, 상기 제 2 질화물 반도체층의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖는 굴절층; 및A refractive layer formed on the third nitride semiconductor layer and having a refractive index greater than that of the second nitride semiconductor layer; And 상기 굴절층 위에 형성된 반사전극과 패드를 포함하며,A reflection electrode and a pad formed on the refractive layer; 상기 제 3 질화물 반도체층은 상기 반사전극에 전원이 인가되면 정공들이 상기 제 3 질화물 반도체층을 통과하여 상기 제 2 질화물 반도체층으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The third nitride semiconductor layer is a light emitting diode, characterized in that when the power is applied to the reflective electrode, holes are introduced into the second nitride semiconductor layer through the third nitride semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 질화물 반도체층은 질화물계 물질로된 버퍼층, 도핑되지 않은 질화물 반도체층 및 N형 도핑된 질화물 반도체층으로 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.And the first nitride semiconductor layer comprises a buffer layer of a nitride material, an undoped nitride semiconductor layer, and an N-type doped nitride semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 굴절층은 질화갈륨계 물질에 인(P) 또는 비소(As) 성분이 포함된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The refractive layer is a light emitting diode, characterized in that the phosphorus (P) or arsenic (As) component is included in the gallium nitride-based material. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 굴절층의 굴절률은 2.5~3의 범위 값을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The refractive index of the refractive layer is a light emitting diode, characterized in that it has a range value of 2.5 ~ 3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 굴절층의 에너지 밴드 갭은 상기 제 2 질화물 반도체층의 에너지 밴드 갭보다 낮은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The energy band gap of the refractive layer has a lower value than the energy band gap of the second nitride semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사전극은 상기 활성층에서 발생하는 광을 반사시키기 위한 반사판 역할과 전원을 공급하는 전극 역할을 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The reflective electrode is a light emitting diode, characterized in that serves as a reflector for reflecting the light generated in the active layer and the electrode for supplying power. 삭제delete 삭제delete
KR1020040077828A 2004-09-30 2004-09-30 Light emitting diode KR101154706B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040077828A KR101154706B1 (en) 2004-09-30 2004-09-30 Light emitting diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040077828A KR101154706B1 (en) 2004-09-30 2004-09-30 Light emitting diode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060028920A KR20060028920A (en) 2006-04-04
KR101154706B1 true KR101154706B1 (en) 2012-06-14

Family

ID=37139444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040077828A KR101154706B1 (en) 2004-09-30 2004-09-30 Light emitting diode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101154706B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020138685A1 (en) * 2018-12-26 2020-07-02 엘지전자 주식회사 Lamp using semiconductor light-emitting device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101712050B1 (en) * 2011-06-10 2017-03-03 엘지이노텍 주식회사 A light emitting device package

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08316581A (en) * 1995-05-18 1996-11-29 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and semiconductor light emitting element
JPH11284282A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Fuji Photo Film Co Ltd Short wavelength light emitting element
JP2001077413A (en) * 1999-09-06 2001-03-23 Showa Denko Kk Group iii nitride semiconductor light-emitting element and manufacture thereof
JP2002176198A (en) * 2000-12-11 2002-06-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd Multi-wavelength light emitting element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08316581A (en) * 1995-05-18 1996-11-29 Sanyo Electric Co Ltd Semiconductor device and semiconductor light emitting element
JPH11284282A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Fuji Photo Film Co Ltd Short wavelength light emitting element
JP2001077413A (en) * 1999-09-06 2001-03-23 Showa Denko Kk Group iii nitride semiconductor light-emitting element and manufacture thereof
JP2002176198A (en) * 2000-12-11 2002-06-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd Multi-wavelength light emitting element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020138685A1 (en) * 2018-12-26 2020-07-02 엘지전자 주식회사 Lamp using semiconductor light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060028920A (en) 2006-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2551903B1 (en) Light emitting device package and lighting system including the same
KR101666442B1 (en) Light emitting diode and Light emitting device comprising the same
CN101814563B (en) Light emitting device, light emitting device package and lighting system including the same
US9343640B2 (en) Light emitting device, light emitting device package and lighting system including the same
CA2530614A1 (en) Light emitting device
KR20120045542A (en) Light emitting device
EP2403019A2 (en) Light emitting device
JP2011135072A (en) Light-emitting element, light-emitting element package, and lighting system
EP2752896A2 (en) Light emitting device package
KR101260000B1 (en) Flip chip Light-emitting device and Method of manufacturing the same
US20110095306A1 (en) Light emitting device, light emitting device package and lighting system
KR20140101130A (en) Ltght emitting device
KR20050049066A (en) Light emitting diode and method for manufacturing light emitting diode
KR101034055B1 (en) Light emitting diode and method for manufacturing light emitting diode
KR101154706B1 (en) Light emitting diode
KR20070063976A (en) Flip chip light-emitting device and method of manufacturing the same
KR100831712B1 (en) LED chip and LED package having the same
KR101039968B1 (en) Light emitting diode and method for manufacturing light emitting diode
KR100707100B1 (en) Light emitting diode and method for manufacturing there of
KR101241533B1 (en) Light emitting diode and method for manufacturing led
KR20060009686A (en) Semiconductor emitting light and method for manufacturing semiconductor emitting light
KR101047680B1 (en) Light emitting diodes and manufacturing method
KR20110127936A (en) Semiconductor light emitting device
KR20040006056A (en) Light emitting diode and method for processing flip chip of led
KR100986464B1 (en) Light emitting diode and method for manufacturing light emitting diode

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150506

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160504

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170512

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180509

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190514

Year of fee payment: 8