KR101158075B1 - Light emitting diode having distributed bragg reflector - Google Patents

Light emitting diode having distributed bragg reflector Download PDF

Info

Publication number
KR101158075B1
KR101158075B1 KR1020100076914A KR20100076914A KR101158075B1 KR 101158075 B1 KR101158075 B1 KR 101158075B1 KR 1020100076914 A KR1020100076914 A KR 1020100076914A KR 20100076914 A KR20100076914 A KR 20100076914A KR 101158075 B1 KR101158075 B1 KR 101158075B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
layer
emitting diode
light
bragg reflector
Prior art date
Application number
KR1020100076914A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120014750A (en
Inventor
서덕일
김재무
김경완
윤여진
김예슬
오상현
이진웅
Original Assignee
서울옵토디바이스주식회사
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
Priority to KR1020100076914A priority Critical patent/KR101158075B1/en
Application filed by 서울옵토디바이스주식회사 filed Critical 서울옵토디바이스주식회사
Priority to EP11812684.6A priority patent/EP2599133A2/en
Priority to DE112011102506.8T priority patent/DE112011102506B4/en
Priority to CN201180037028.7A priority patent/CN103053036B/en
Priority to PCT/KR2011/003266 priority patent/WO2012015153A2/en
Priority to US13/100,879 priority patent/US8373188B2/en
Publication of KR20120014750A publication Critical patent/KR20120014750A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101158075B1 publication Critical patent/KR101158075B1/en
Priority to US13/760,637 priority patent/US8963183B2/en
Priority to US14/608,150 priority patent/US20150144981A1/en
Priority to US15/263,000 priority patent/US20160380157A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/10Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40Materials therefor
    • H01L33/42Transparent materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0016Processes relating to electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008Processes
    • H01L2933/0033Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0058Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

분포 브래그 반사기를 갖는 발광 다이오드가 개시된다. 이 발광 다이오드는 기판과, 기판 상부에 위치하고, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광 구조체와, 발광 구조체를 덮는 상부 절연층과, 기판 하부에 위치하고, 발광 구조체에서 방출된 광을 반사하는 분포 브래그 반사기와, 분포 브래그 반사기 하부에 위치하는 금속 반사층을 포함한다. 여기서, 분포 브래그 반사기는 청색 파장 영역의 제1 파장의 광, 녹색 파장 영역의 제2 파장의 광 및 적색 파장 영역의 제3 파장의 광에 대해 90% 이상의 반사율을 갖는다. 이에 따라, 백색광을 구현하는 발광 다이오드 패키지의 광 추출 효율을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.A light emitting diode having a distributed Bragg reflector is disclosed. The light emitting diode is positioned above the substrate, the light emitting structure including an active layer interposed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, an upper insulating layer covering the light emitting structure, and positioned below the substrate. And a distributed Bragg reflector for reflecting light emitted from the light emitting structure, and a metal reflective layer positioned below the Distributed Bragg reflector. Here, the distributed Bragg reflector has a reflectivity of 90% or more for light of the first wavelength in the blue wavelength region, light of the second wavelength in the green wavelength region, and light of the third wavelength in the red wavelength region. Accordingly, a light emitting diode capable of improving light extraction efficiency of a light emitting diode package implementing white light may be provided.

Description

분포 브래그 반사기를 갖는 발광 다이오드{LIGHT EMITTING DIODE HAVING DISTRIBUTED BRAGG REFLECTOR}LIGHT EMITTING DIODE HAVING DISTRIBUTED BRAGG REFLECTOR}

본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분포 브래그 반사기를 갖는 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to light emitting diodes, and more particularly to light emitting diodes having a distributed Bragg reflector.

청색 또는 자외선을 방출하는 질화갈륨 계열의 발광 다이오드가 다양한 응용에 적용되고 있으며, 특히, 백라이트 유닛 또는 일반 조명 등에 요구되는 혼색광, 예컨대 백색광을 방출하는 다양한 종류의 발광 다이오드 패키지가 시판되고 있다.BACKGROUND ART A gallium nitride-based light emitting diode emitting blue or ultraviolet rays is applied to various applications, and various kinds of light emitting diode packages emitting mixed color light, for example, white light, required for a backlight unit or general lighting, are commercially available.

발광 다이오드 패키지의 광 출력은 주로 발광 다이오드의 광 효율에 의존하기 때문에 발광 다이오드의 광 효율을 개선하려는 노력이 계속되고 있다. 특히, 발광 다이오드의 광 추출 효율을 개선하려는 노력이 계속되고 있으며, 이러한 노력의 하나로, 사파이어와 같은 투명기판의 하부면에 금속 반사기를 형성하는 기술이 알려져 있다.Since the light output of the light emitting diode package mainly depends on the light efficiency of the light emitting diode, efforts are being made to improve the light efficiency of the light emitting diode. In particular, efforts have been made to improve light extraction efficiency of light emitting diodes. As one of these efforts, a technique of forming a metal reflector on a lower surface of a transparent substrate such as sapphire is known.

도 1은 종래 사파이어 기판의 하부면에 알루미늄층을 형성하여 측정한 반사율을 나타낸다.1 shows a reflectance measured by forming an aluminum layer on a lower surface of a conventional sapphire substrate.

도 1을 참조하면, 알루미늄층을 형성하지 않은 사파이어 기판의 경우 약 20%의 반사율을 나타내지만, 알루미늄층을 형성한 경우, 가시광선 영역의 전 파장에 걸쳐 약 80%의 반사율을 나타내는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 1, the sapphire substrate without the aluminum layer shows a reflectance of about 20%, but when the aluminum layer is formed, it shows that the reflectance is about 80% over the entire wavelength of the visible light region. have.

한편, 도 2는 사파이어 기판의 하부면에 TiO2/SiO2를 주기적으로 반복하여 분포 브래그 반사기를 형성하여 측정한 반사율을 나타낸다.2 shows a reflectance measured by periodically distributing TiO 2 / SiO 2 on the lower surface of the sapphire substrate to form a distributed Bragg reflector.

알루미늄층 대신에, 발광 다이오드에서 방출되는 광, 예컨대 460nm의 피크 파장의 광에 대한 분포 브래그 반사기(DBR)를 설치한 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 청색 파장 영역, 예컨대 400~500nm의 파장 영역에서 반사율이 거의 100%에 도달함을 알 수 있다.Instead of the aluminum layer, when a distributed Bragg reflector (DBR) is provided for light emitted from a light emitting diode, for example, light having a peak wavelength of 460 nm, as shown in FIG. 2, a blue wavelength region, for example, a wavelength of 400 to 500 nm. It can be seen that the reflectance reaches almost 100% in the region.

그러나 상기 DBR은 가시광선 영역 중 일부 영역에 대해 반사율을 높일 수 있을 뿐이며 다른 영역에 대한 반사율은 상당히 낮다. 즉, 도 2에 보이듯이, 약 520nm 이상의 파장에 대해 반사율이 급격히 감소하며, 550nm 이상에서는 대부분 반사율이 50% 미만이 된다.However, the DBR can only increase the reflectance of some regions of the visible light region and the reflectance of the other regions is considerably low. That is, as shown in Figure 2, the reflectance is rapidly reduced for a wavelength of about 520nm or more, the reflectance is less than 50% in most 550nm or more.

따라서 DBR을 적용한 발광 다이오드를 백색광을 구현하는 발광 다이오드 패키지에 실장할 경우, 발광 다이오드에서 방출된 청색 파장 영역의 광에 대해서는 높은 반사율을 나타내지만, 녹색 및/또는 적색 파장 영역의 광에 대해서는 DBR이 효과적인 반사 특성을 나타내지 못하며 따라서 패키지에서의 광 효율 개선에 한계가 있다.Therefore, when the LEDR is applied to a light emitting diode package that implements white light, the LEDR shows high reflectance for light in the blue wavelength region emitted from the light emitting diode, but the DBR for light in the green and / or red wavelength region is high. It does not exhibit effective reflective properties and therefore has limitations in improving light efficiency in the package.

한편, 질화갈륨 계열의 반도체는 약 2.4 정도의 굴절률을 갖는다. 따라서 외부의 공기 또는 몰딩 수지에 대한 굴절률 차이가 상대적으로 크기 때문에, 이들과의 계면에서 내부 전반사에 의해 활성층에서 생성된 광의 상당 부분이 반도체층 내에 갇혀 외부로 방출되지 못한다. 따라서, 내부 전반사에 의한 광 손실을 감소시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 기술이 요구된다.On the other hand, gallium nitride-based semiconductor has a refractive index of about 2.4. Therefore, since the refractive index difference with respect to external air or molding resin is relatively large, a large part of the light generated in the active layer by total internal reflection at the interface with them is trapped in the semiconductor layer and cannot be emitted to the outside. Accordingly, there is a need for a technology capable of improving light extraction efficiency by reducing light loss due to total internal reflection.

본 발명이 해결하려는 과제는, 혼색광, 특히 백색광을 구현하는 패키지에 적합한 발광 다이오드를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting diode suitable for a package that implements mixed light, in particular white light.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 패키지에서의 광 효율을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode capable of improving the light efficiency in a package.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 내부 전반사에 의한 광 손실을 감소시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a light emitting diode capable of reducing light loss due to total internal reflection.

본 발명의 실시예들에 따른 발광 다이오드는, 기판; 상기 기판 상부에 위치하고, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 발광 구조체를 덮는 상부 절연층; 상기 기판 하부에 위치하고, 상기 발광 구조체에서 방출된 광을 반사하는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector); 및 상기 분포 브래그 반사기 하부에 위치하는 금속 반사층을 포함한다. 여기서, 상기 분포 브래그 반사기는 청색 파장 영역의 제1 파장의 광, 녹색 파장 영역의 제2 파장의 광 및 적색 파장 영역의 제3 파장의 광에 대해 90% 이상의 반사율을 갖는다.A light emitting diode according to embodiments of the present invention includes a substrate; A light emitting structure disposed on the substrate and including an active layer interposed between a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor layer; An upper insulating layer covering the light emitting structure; A distributed bragg reflector positioned below the substrate and reflecting light emitted from the light emitting structure; And a metal reflecting layer positioned below the distributed Bragg reflector. Here, the distributed Bragg reflector has a reflectivity of 90% or more for light of the first wavelength in the blue wavelength region, light of the second wavelength in the green wavelength region, and light of the third wavelength in the red wavelength region.

상기 상부 절연층은 상기 발광 구조체를 덮어 발광 구조체를 보호한다. 또한, 상기 금속 반사층은 다양한 입사각으로 입사되어 상기 분포 브래그 반사기를 투과하는 광을 반사시킴으로써 광 반사율을 높여 광 추출 효율을 개선한다. 상기 금속 반사층은, 예컨대 알루미늄층 또는 은(Ag)층을 포함할 수 있다.The upper insulating layer covers the light emitting structure to protect the light emitting structure. In addition, the metal reflective layer is incident at various incidence angles to reflect the light passing through the distributed Bragg reflector to increase the light reflectance to improve the light extraction efficiency. The metal reflective layer may include, for example, an aluminum layer or a silver (Ag) layer.

한편, 상기 분포 브래그 반사기는 굴절률이 서로 다른 적어도 두개의 층을 교대로 반복하여 적층한 구조를 갖는다. 예컨대, 상기 분포 브래그 반사기는 SiO2층과, TiO2층 또는 Nb2O5층 중 적어도 하나의 층을 교대로 반복하여 적층한 구조를 가질 수 있다.The distributed Bragg reflector has a structure in which at least two layers having different refractive indices are alternately stacked. For example, the distributed Bragg reflector may have a structure in which an SiO 2 layer and at least one layer of a TiO 2 layer or an Nb 2 O 5 layer are alternately and repeatedly stacked.

본 출원인의 2009년 11월 13일자 출원한 출원번호 제10-2009-0109870호는 청색, 녹색 및 적색 영역의 파장의 광에 대해 반사율이 90% 이상인 분포 브래그 반사기를 갖는 발광 다이오드를 개시하고 있다. 상기 출원은 굴절률이 서로 다른 층, 예컨대 TiO2/SiO2를 반복하여 적층함으로써 청색 영역뿐만 아니라 녹색 또는 적색 영역의 파장의 광에 대해서도 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기를 제공하고 있다. 본 발명자들은 TiO2/SiO2의 반복 적층(41층)에 의해 형성된 분포 브래그 반사기에 Ag 에폭시 페이스트를 도포하여 경화시킬 경우, 분포 브래그 반사기의 반사율이 Ag 에폭시 페이스트 경화전에 비해 감소되는 것을 발견하였다. 이는 분포 브래그 반사기를 이루는 층의 적층수가 상대적으로 적어 분포 브래그 반사기와 Ag 에폭시 계면에서의 광 산란 또는 Ag 에폭시에 의한 광 흡수에 의해 반사율이 떨어지기 때문으로 예상된다. 이를 방지하기 위해, 분포 브래그 반사기의 적층수를 더 증가시킬 필요가 있다. 한편, 분포 브래그 반사기의 적층수 증가는 분포 브래그 반사기와 Ag 에폭시 계면의 상태에 의한 영향을 줄일 수는 있으나, 분포 브래그 반사기를 이루는 각 층의 광 흡수율에 의해 광 손실이 유발되어 반사율이 감소될 수 있다.Appl. No. 10-2009-0109870, filed November 13, 2009 of the applicant, discloses a light emitting diode having a distributed Bragg reflector having a reflectance of 90% or more for light in the wavelengths of blue, green and red regions. This application provides a distributed Bragg reflector having a high reflectance not only for the blue region but also for light in the wavelength of the green or red region by repeatedly stacking layers having different refractive indices, such as TiO 2 / SiO 2 . The present inventors have found that when the Ag epoxy paste is applied to the distributed Bragg reflector formed by repeated stacking of TiO 2 / SiO 2 (41 layers) and cured, the reflectance of the distributed Bragg reflector is reduced compared to before Ag epoxy paste curing. This is expected because the number of layers constituting the distributed Bragg reflector is relatively small, so that the reflectance decreases due to light scattering at the Interface Bragg reflector and Ag epoxy interface or light absorption by Ag epoxy. In order to prevent this, it is necessary to further increase the number of stacked Bragg reflectors. On the other hand, the increase in the number of stacked Bragg reflectors can reduce the influence due to the state of the distributed Bragg reflector and Ag epoxy interface, but the light loss can be caused by the light absorption of each layer constituting the distributed Bragg reflector, thereby reducing the reflectance. have.

따라서, TiO2보다 광 흡수율이 낮은 Nb2O5를 채택하여 SiO2/Nb2O5의 분포 브래그 반사기를 형성함으로써 적층 수 증가에 따른 광 손실을 방지할 수 있다.Therefore, by adopting Nb 2 O 5 having a lower light absorption than TiO 2 to form a distributed Bragg reflector of SiO 2 / Nb 2 O 5 , it is possible to prevent light loss due to an increase in the number of stacked layers.

바람직하게, 상기 분포 브래그 반사기는 적어도 25쌍의 굴절률이 서로 다른 층, 예컨대, SiO2/Nb2O5를 포함할 수 있다.Preferably, the distributed Bragg reflector may comprise at least 25 pairs of layers having different refractive indices, for example, SiO 2 / Nb 2 O 5 .

상기 분포 브래그 반사기는 상기 기판의 하부면과 접촉할 수 있으며, 바람직하게 SiO2가 상기 기판의 하부면에 접촉할 수 있다. 기판 하부면에 SiO2를 먼저 형성함으로써 분포 브래그 반사기의 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 분포 브래그 반사기의 마지막층은 SiO2일 수 있다. 상기 마지막층은 분포 브래그 반사기를 보호하는 보호층의 기능을 수행한다.The distributed Bragg reflector may be in contact with the bottom surface of the substrate, preferably SiO 2 may be in contact with the bottom surface of the substrate. By forming SiO 2 first on the lower surface of the substrate, the adhesion of the distributed Bragg reflector can be improved. In addition, the last layer of the distributed Bragg reflector may be SiO 2 . The last layer functions as a protective layer that protects the distributed Bragg reflector.

또한, 보호층이 상기 금속 반사층 하부에 위치할 수 있다. 상기 보호층은 금속 반사층을 덮어 금속 반사층이 산화되거나 확산되는 것을 방지한다.In addition, a protective layer may be located under the metal reflective layer. The protective layer covers the metal reflective layer to prevent the metal reflective layer from oxidizing or diffusing.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 상부 절연층은 상기 발광 구조체측으로부터 굴절률이 점진적으로 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층일 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 절연층을 통해 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 상기 상부 절연층은 SiO2일 수 있다.In some embodiments, the upper insulating layer may be a refractive index grading layer in which the refractive index is gradually or gradually reduced from the light emitting structure side. Accordingly, light extraction efficiency may be improved through the upper insulating layer. The upper insulating layer may be SiO 2 .

한편, 상기 발광 다이오드는 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 상부 절연층 사이에 개재된 투명 도전층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 투명 도전층은 상기 제2 도전형 반도체층측으로부터 굴절률이 점진적으로 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층일 수 있다. 따라서, 제2 도전형 반도체층과 상기 투명 도전층 사이의 계면에서 굴절률 차이에 의한 내부 전반사를 감소시킬 수 있으며, 나아가, 상기 투명 도전층과 공기 또는 투명 도전층과 상부 절연층 사이의 계면에서 굴절률 차이에 의한 내부 전반사를 감소시킬 수 있다. 상기 투명 도전층은 ITO 또는 ZnO일 수 있다.The light emitting diode may further include a transparent conductive layer interposed between the second conductive semiconductor layer and the upper insulating layer. The transparent conductive layer may be a refractive index grading layer in which the refractive index is gradually or gradually reduced from the second conductive semiconductor layer side. Therefore, total internal reflection due to the difference in refractive index at the interface between the second conductive semiconductor layer and the transparent conductive layer can be reduced, and furthermore, the refractive index at the interface between the transparent conductive layer and air or the transparent conductive layer and the upper insulating layer is reduced. The total internal reflection due to the difference can be reduced. The transparent conductive layer may be ITO or ZnO.

한편, 상기 투명 도전층은 종래의 통상적으로 형성된 투명 도전층에 비해 상대적으로 굴절률이 낮은 층일 수 있다. 예컨대, 상기 투명 도전층은 열증착법, 전자빔 증착법, 이온빔 보조 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있으며, 이때, 상기 투명 도전층은 소스 또는 타겟에 대해 기판면을 경사 배치하여 증착함으로써 소스 또는 타겟에 대해 기판면을 정상 위치로 배치하여 증착한 경우에 비해 상대적으로 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 투명 도전층을 증착하는 동안 기판을 회전시키는 경우, 기판 회전 속도를 시간에 따라 변화하거나 기판 회전을 중지시킴으로써 투명 도전층이 기판 상에서 비대칭적으로 형성되도록 하여 전체적으로 낮은 굴절률을 갖는 투명 도전층을 증착할 수 있다. 이러한 투명 도전층은 광의 방출을 도와 발광 다이오드의 광추출 효율을 개선한다.On the other hand, the transparent conductive layer may be a layer having a relatively low refractive index compared to the conventional transparent conductive layer formed. For example, the transparent conductive layer may be formed by thermal evaporation, electron beam deposition, ion beam assisted deposition, or sputtering, wherein the transparent conductive layer is deposited on the source or target by tilting the substrate surface relative to the source or target. It may have a relatively low refractive index compared to the case where the substrate surface is disposed in the normal position with respect to the deposition. In addition, when the substrate is rotated during the deposition of the transparent conductive layer, the transparent conductive layer is formed asymmetrically on the substrate by changing the substrate rotational speed over time or stopping the rotation of the substrate to form a transparent conductive layer having a low refractive index as a whole. Can be deposited. The transparent conductive layer helps to emit light to improve the light extraction efficiency of the light emitting diode.

본 발명은 또한 혼색광 예컨대 백색광을 구현하기 위한 발광 다이오드 패키지를 제공한다. 이 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드를 실장하기 위한 실장면을 가지며, 앞에서 설명한 발광 다이오드가 상기 실장면 상에 실장된다. 상기 패키지는 또한 발광 다이오드에서 방출된 광을 파장변환시키는 형광체를 포함하며, 상기 발광 다이오드를 실장면에 부착하기 위한 접착제, 예컨대 Ag 에폭시를 포함할 수 있다.The present invention also provides a light emitting diode package for implementing mixed light such as white light. The light emitting diode package has a mounting surface for mounting a light emitting diode, and the light emitting diode described above is mounted on the mounting surface. The package also includes a phosphor for wavelength converting light emitted from the light emitting diode, and may include an adhesive, such as Ag epoxy, for attaching the light emitting diode to the mounting surface.

본 발명의 실시예들에 따르면, 가시광선의 넓은 파장 영역에 걸쳐 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기를 채택함으로써 혼색광, 예컨대 백색광을 구현하는 발광 다이오드 패키지의 광 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, SiO2/Nb2O5를 반복 적층한 분포 브래그 반사기를 채택함으로써 분포 브래그 반사기에 의한 광 흡수를 줄일 수 있어 분포 브래그 반사기의 적층 수를 더욱 증가시킬 수 있으며, 발광 다이오드 패키지에 실장한 후에도 높은 반사율을 유지할 수 있다. 더욱이, 분포 브래그 반사기의 하부에 금속 반사층과 함께 보호층을 형성함으로써 패키지에 실장할 때 분포 브래그 반사기 및 금속 반사층이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 상부 절연층 및/또는 투명 도전층을 굴절률 그레이딩층으로 형성함으로써 발광 다이오드의 광 추출 효율을 개선할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by employing a distributed Bragg reflector having a high reflectance over a wide wavelength region of visible light, it is possible to improve the light efficiency of a light emitting diode package that implements mixed light, for example, white light. Furthermore, by adopting a distributed Bragg reflector that repeatedly stacks SiO 2 / Nb 2 O 5 , the absorption of light by the Distributed Bragg reflector can be reduced, further increasing the number of stacked Bragg reflectors, even after being mounted in a light emitting diode package. High reflectance can be maintained. Further, by forming a protective layer together with the metal reflective layer under the distributed Bragg reflector, it is possible to prevent the distributed Bragg reflector and the metal reflective layer from being deformed when mounted in the package. Furthermore, the light extraction efficiency of the light emitting diode can be improved by forming the upper insulating layer and / or the transparent conductive layer as the refractive index grading layer.

도 1은 사파이어 기판 상의 알루미늄의 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 2는 사파이어 기판 상의 분포 브래그 반사기의 반사율을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분포 브래그 반사기를 갖는 발광 다이오드를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 TiO2와 Nb2O5의 광 흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 투명 도전층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 전자빔 증착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사 굴절률을 갖는 투명 도전층을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드를 실장한 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
1 is a graph showing the reflectance of aluminum on a sapphire substrate.
2 is a graph showing the reflectance of a distributed Bragg reflector on a sapphire substrate.
3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode having a distributed Bragg reflector according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the light absorption of TiO 2 and Nb 2 O 5 .
5 is a schematic cross-sectional view of an electron beam deposition apparatus for explaining a method of forming a transparent conductive layer having a relatively low refractive index according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view for describing a transparent conductive layer having a gradient refractive index according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode package mounted with a light emitting diode according to the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. And in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분포 브래그 반사기(40)를 갖는 발광 다이오드(20)를 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a light emitting diode 20 having a distributed Bragg reflector 40 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 발광 다이오드(20)는 기판(21), 발광 구조체(30), 분포 브래그 반사기(40), 상부 절연층(37) 및 금속 반사층(41)을 포함한다. 또한, 상기 발광 다이오드(20)는 버퍼층(23), 투명 전극(31), 제1 전극 패드(33) 및 제2 전극 패드(35)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the light emitting diode 20 includes a substrate 21, a light emitting structure 30, a distributed Bragg reflector 40, an upper insulating layer 37, and a metal reflecting layer 41. In addition, the light emitting diode 20 may include a buffer layer 23, a transparent electrode 31, a first electrode pad 33, and a second electrode pad 35.

상기 기판(21)은 투명 기판이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 사파이어 또는 SiC 기판일 수 있다. 상기 기판(21)은 또한, 상부면에 패터닝된 사파이어 기판(PSS)과 같이 소정의 패턴을 가질 수 있다. 한편, 상기 기판(21)의 면적은 칩의 전체 면적을 결정한다. 상기 기판(21)의 면적은 90,000㎛2 이상일 수 있으며, 1㎜2 이상일 수 있다.The substrate 21 is not particularly limited as long as it is a transparent substrate. For example, the substrate 21 may be a sapphire or SiC substrate. The substrate 21 may also have a predetermined pattern, such as a sapphire substrate (PSS) patterned on an upper surface thereof. Meanwhile, the area of the substrate 21 determines the total area of the chip. The area of the substrate 21 may be 90,000 μm 2 or more, and may be 1 mm 2 or more.

상기 기판(21) 상부에 발광 구조체(30)가 위치한다. 상기 발광 구조체(30)는 제1 도전형 반도체층(25), 제2 도전형 반도체층(29) 및 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층들(25, 29) 사이에 개재된 활성층(27)을 포함한다. 여기서, 제1 도전형과 제2 도전형은 서로 반대의 도전형으로, 제1 도전형이 n형이고, 제2 도전형이 p형일 수 있으며, 또는 그 반대일 수 있다.The light emitting structure 30 is positioned on the substrate 21. The light emitting structure 30 includes an active layer 27 interposed between the first conductive semiconductor layer 25, the second conductive semiconductor layer 29, and the first and second conductive semiconductor layers 25 and 29. ). Here, the first conductivity type and the second conductivity type may be opposite conductivity types, and the first conductivity type may be n type, the second conductivity type may be p type, or vice versa.

상기 제1 도전형 반도체층(25), 활성층(27) 및 제2 도전형 반도체층(29)은 질화갈륨 계열의 화합물 반도체 물질, 즉, (Al, In, Ga)N으로 형성될 수 있다. 상기 활성층(27)은 요구되는 파장의 광 예컨대 자외선 또는 청색광을 방출하도록 조성 원소 및 조성비가 결정된다. 상기 제1 도전형 반도체층(25) 및/또는 제2 도전형 반도체층(29)은, 도시한 바와 같이, 단일층으로 형성될 수 있으나, 다층 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 활성층(27)은 단일 양자웰 또는 다중 양자웰 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판(21)과 제1 도전형 반도체층(25) 사이에 버퍼층(23)이 개재될 수 있다.The first conductive semiconductor layer 25, the active layer 27, and the second conductive semiconductor layer 29 may be formed of a gallium nitride-based compound semiconductor material, that is, (Al, In, Ga) N. The active layer 27 has a composition element and composition ratio determined so as to emit light of a required wavelength such as ultraviolet light or blue light. The first conductive semiconductor layer 25 and / or the second conductive semiconductor layer 29 may be formed as a single layer, as shown, but may be formed in a multilayer structure. In addition, the active layer 27 may be formed of a single quantum well or multiple quantum well structures. In addition, a buffer layer 23 may be interposed between the substrate 21 and the first conductivity-type semiconductor layer 25.

상기 반도체층들(25, 27, 29)은 MOCVD 또는 MBE 기술을 사용하여 형성될 수 있으며, 사진 및 식각 공정을 사용하여 상기 제1 도전형 반도체층(25)의 일부 영역이 노출되도록 패터닝될 수 있다.The semiconductor layers 25, 27, and 29 may be formed using a MOCVD or MBE technique, and may be patterned to expose a portion of the first conductive semiconductor layer 25 using photolithography and etching processes. have.

한편, 상기 기판(21)의 하부에 분포 브래그 반사기(40)가 위치한다. 상기 분포 브래그 반사기(40)는 굴절률이 서로 다른 층들을 교대로 반복 적층함으로써 형성되며, 청색 파장 영역의 광, 예컨대 활성층(27)에서 생성된 광뿐만 아니라, 황색 파장 영역의 광 혹은 녹색 및/또는 적색 파장 영역의 광에 대해서도 상대적으로 높은, 바람직하게 90% 이상의 반사율을 갖는다. 나아가, 상기 분포 브래그 반사기(40)는 예컨대 400~700nm의 파장 범위에 걸쳐 전체적으로 90% 이상의 반사율을 가질 수도 있다.On the other hand, the distribution Bragg reflector 40 is located under the substrate 21. The distribution Bragg reflector 40 is formed by alternately stacking layers having different refractive indices, and in addition to light generated in the blue wavelength region, for example, light generated in the active layer 27, light in the yellow wavelength region or green and / or The light in the red wavelength region also has a relatively high reflectivity of 90% or more. Further, the distributed Bragg reflector 40 may have a reflectivity of at least 90% over a wavelength range of, for example, 400-700 nm.

넓은 파장 영역에 걸쳐 상대적으로 높은 반사율을 갖는 분포 브래그 반사기(40)는 반복 적층되는 재료층들의 각 광학 두께를 제어함으로써 형성된다. 상기 분포 브래그 반사기(40)는 예컨대, SiO2의 제1층과 TiO2의 제2층을 교대로 적층하여 형성될 수 있으나, 바람직하게 SiO2의 제1층과 Nb2O5의 제2층을 교대로 적층하여 형성한다.A distributed Bragg reflector 40 having a relatively high reflectance over a wide wavelength range is formed by controlling the respective optical thicknesses of the layers of material that are repeatedly stacked. The distributed Bragg reflector 40 may be formed, for example, by alternately stacking a first layer of SiO 2 and a second layer of TiO 2 , but preferably, a first layer of SiO 2 and a second layer of Nb 2 O 5 . Alternately laminated.

제1층과 제2층의 적층수가 증가할수록 분포 브래그 반사기(40)의 하부면에 접하는 다른 재료층의 영향을 감소시킬 수 있다. 적층수가 적을 경우, 예컨대 Ag 에폭시 페이스트와 같은 접착층을 경화시킨 후, 분포 브래그 반사기(40)의 반사율이 감소될 수 있다. 따라서, 분포 브래그 반사기(40)의 적층수는 50층 이상, 즉 25쌍이 바람직하다.As the number of stacked layers of the first layer and the second layer increases, the influence of another material layer in contact with the lower surface of the distributed Bragg reflector 40 may be reduced. When the number of laminated layers is small, after curing the adhesive layer such as Ag epoxy paste, the reflectance of the distributed Bragg reflector 40 can be reduced. Therefore, the number of stacked Bragg reflectors 40 is preferably 50 or more, that is, 25 pairs.

또한, 적층수가 증가함에 따라, 분포 브래그 반사기(40) 내의 재료층들에 의한 광 흡수율이 증가되어 반사율이 감소될 수 있다. 도 4는 TiO2와 Nb2O5의 파장에 따른 흡수 계수(K)의 변화를 나타낸다. TiO2의 경우, 약 600nm 이상에서 흡수계수가 0으로 되며, 활성층(27)에서 생성되는 광, 예컨대 청색 파장의 광에 대해 약 0.2 정도의 흡수 계수를 나타낸다. 이에 반해, Nb2O5는 가시광선 영역에 걸쳐 흡수계수가 거의 0이다. 따라서, 상기 분포 브래그 반사기(40)는 SiO2/Nb2O5를 반복 적층하여 형성함으로써 적층수를 증가시키더라도 광 흡수에 의한 손실을 방지할 수 있다.In addition, as the number of stacks increases, the light absorption by the material layers in the distributed Bragg reflector 40 may be increased, thereby reducing the reflectance. 4 shows changes in absorption coefficient K according to wavelengths of TiO 2 and Nb 2 O 5 . In the case of TiO 2 , the absorption coefficient becomes zero at about 600 nm or more, and an absorption coefficient of about 0.2 is shown for light generated in the active layer 27, for example, light having a blue wavelength. In contrast, Nb 2 O 5 has an absorption coefficient of nearly zero over the visible range. Therefore, the distributed Bragg reflector 40 can be formed by repeatedly stacking SiO 2 / Nb 2 O 5 to prevent loss due to light absorption even if the number of stacked layers is increased.

교대로 적층되는 제1층들 또는 제2층들이 모두 동일한 두께를 가질 필요는 없으며, 활성층(27)에서 생성된 광의 파장뿐만 아니라 가시영역의 다른 파장에 대해서도 상대적으로 높은 반사율을 갖도록 제1층들 및 제2층들의 두께가 선택된다. 또한, 특정 파장 대역에 대해 반사율이 높은 복수의 분포 브래그 반사기들을 적층하여 상기 분포 브래그 반사기를 형성할 수도 있다. The first or second layers stacked alternately do not have to have the same thickness, and the first layers and the first layers and the first layers and the second layers do not have to have the same thickness, but have relatively high reflectance not only for the wavelength of the light generated in the active layer 27 but also for other wavelengths in the visible region. The thickness of the two layers is chosen. In addition, the distributed Bragg reflector may be formed by stacking a plurality of distributed Bragg reflectors having a high reflectance for a specific wavelength band.

예컨대, 본 발명에 따른 발광 다이오드를 실장하여 백색광을 구현하는 패키지의 경우, 상기 발광 다이오드에서 방출되는 광 이외의 다른 파장의 광이 상기 발광 다이오드로 입사될 수 있으며, 이때 상기 다른 파장의 광을 상기 분포 브래그 반사기를 이용하여 다시 반사시킬 수 있어 패키지의 광추출 효율을 개선할 수 있다. For example, in a package in which the light emitting diode according to the present invention is mounted to implement white light, light having a wavelength other than the light emitted from the light emitting diode may be incident to the light emitting diode, and the light having the different wavelength may be incident on the light emitting diode. It can be reflected back using a distributed Bragg reflector to improve the light extraction efficiency of the package.

한편, 상기 분포 브래그 반사기(40)의 첫째층 및 마지막층은 SiO2일 수 있다. SiO2를 분포 브래그 반사기(40)의 첫째층 및 마지막층에 배치함으로써 분포 브래그 반사기(40)를 기판(21)에 안정하게 부착할 수 있고, 또한, 상기 마지막 SiO2층을 이용하여 분포 브래그 반사기(40)를 보호할 수 있다.Meanwhile, the first and last layers of the distribution Bragg reflector 40 may be SiO 2 . By placing SiO 2 on the first layer and the last layer of the distributed Bragg reflector 40, the distributed Bragg reflector 40 can be stably attached to the substrate 21, and the distributed Bragg reflector using the last SiO 2 layer. 40 can be protected.

다시, 도 3을 참조하면, 상기 분포 브래그 반사기(40)의 하부에 금속 반사층(41)이 위치한다. 상기 금속 반사층(41)은 반사율이 높은 금속 반사층으로 예컨대, 알루미늄층 또는 은(Ag)층일 수 있다. 금속 반사층(41)은 입사각이 커서 상기 분포 브래그 반사기(40)를 투과한 광을 반사시킨다.Referring again to FIG. 3, the metal reflective layer 41 is positioned below the distributed Bragg reflector 40. The metal reflective layer 41 is a metal reflective layer having a high reflectance, and may be, for example, an aluminum layer or a silver (Ag) layer. The metal reflecting layer 41 reflects light transmitted through the distribution Bragg reflector 40 because the incident angle is large.

또한, 상기 금속 반사층(41) 하부에 보호층(43)이 위치할 수 있다. 보호층(43)은 금속 반사층(41)을 덮어 금속 반사층(41)이 산화 또는 확산에 의해 변형되는 것을 방지한다. 보호층(43)은 금속층 또는 절연층으로 형성될 수 있으나, 발광 다이오드의 열방출 특성을 개선하기 위해 금속층으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, a protective layer 43 may be located under the metal reflective layer 41. The protective layer 43 covers the metal reflective layer 41 to prevent the metal reflective layer 41 from being deformed by oxidation or diffusion. The protective layer 43 may be formed of a metal layer or an insulating layer, but is preferably formed of a metal layer in order to improve heat dissipation characteristics of the light emitting diode.

한편, 발광 구조체(30) 상부에 상부 절연층(37)이 위치할 수 있다. 상기 상부 절연층(37)은 발광 구조체(30)를 덮어 외부 환경으로부터 발광 구조체(30)를 보호한다. 상기 상부 절연층(37)은 도시된 바와 같이, 투명 전극층(31)을 덮을 수 있으며, 또한, 메사 식각에 의해 형성된 메사의 측면 및 제1 도전형 반도체층(25)의 노출면을 덮을 수 있다.Meanwhile, the upper insulating layer 37 may be positioned on the light emitting structure 30. The upper insulating layer 37 covers the light emitting structure 30 to protect the light emitting structure 30 from the external environment. As illustrated, the upper insulating layer 37 may cover the transparent electrode layer 31, and may also cover the side surface of the mesa formed by mesa etching and the exposed surface of the first conductivity-type semiconductor layer 25. .

상기 상부 절연층(37)은 활성층(27)에서 생성된 광을 투과시키는 투명한 절연층, 예컨대 SiO2로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 상부 절연층(37)은 발광 구조체(30)측으로부터 굴절률이 점진적으로 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층일 수 있다. 예컨대, 상부 절연층(37)을 화학기상성장법을 이용하여 형성하는 동안, 증착률, 온도, 압력, 반응 가스 유량 또는 플라즈마 파워 등의 공정 변수를 변화시켜 밀도가 높은 층을 우선 증착하고 이어서 점차적으로 밀도가 낮은 층을 증착시킴으로써 굴절률 그레이딩 층을 형성할 수 있다. 상부 절연층(37)의 굴절률이 발광 구조체층(30)측으로부터 바깥쪽으로 향해 낮아지기 때문에, 상부 절연층(37)을 통해 방출되는 광의 내부 전반사를 감소시킬 수 있다.The upper insulating layer 37 may be formed of a transparent insulating layer, for example, SiO 2 , which transmits light generated by the active layer 27. Furthermore, the upper insulating layer 37 may be a refractive index grading layer in which the refractive index is gradually or gradually reduced from the light emitting structure 30 side. For example, while the upper insulating layer 37 is formed using chemical vapor deposition, process variables such as deposition rate, temperature, pressure, reactant gas flow rate, or plasma power may be varied to first deposit a dense layer and then gradually The refractive index grading layer can be formed by depositing a low density layer. Since the refractive index of the upper insulating layer 37 is lowered outward from the light emitting structure layer 30 side, total internal reflection of light emitted through the upper insulating layer 37 can be reduced.

한편, 투명전극층(31)이 제2 도전형 반도체층(29) 상에, 예컨대, ITO 또는 ZnO로 형성될 수 있다. 투명전극층(31)은 제2 도전형 반도체층(29)과 상부 절연층(37) 사이에 개재될 수 있다. 투명 전극층(31)은 제2 도전형 반도체층(29)에 비해 비저항이 낮아 전류를 분산시킨다. 한편, 제1 도전형 반도체층(25) 상에 제1 전극 패드(33), 예컨대 n-전극 패드(33)가 형성되고, 상기 투명전극층(31) 상에 제2 전극 패드(35), 예컨대 p-전극 패드(35)가 형성된다. 상기 p-전극 패드(35)는 도시한 바와 같이, 투명전극층(31)을 통해 제2 도전형 반도체층(29)에 전기적으로 접속될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 도전형 반도체층(29)에 직접 접할 수 있다.Meanwhile, the transparent electrode layer 31 may be formed of, for example, ITO or ZnO on the second conductive semiconductor layer 29. The transparent electrode layer 31 may be interposed between the second conductive semiconductor layer 29 and the upper insulating layer 37. The transparent electrode layer 31 has a lower specific resistance than the second conductive semiconductor layer 29 to disperse current. Meanwhile, a first electrode pad 33, for example, an n-electrode pad 33, is formed on the first conductive semiconductor layer 25, and a second electrode pad 35, for example, is formed on the transparent electrode layer 31. The p-electrode pad 35 is formed. As illustrated, the p-electrode pad 35 may be electrically connected to the second conductive semiconductor layer 29 through the transparent electrode layer 31, but is not limited thereto. Directly to (29).

상기 투명 전극층(31)은 열 증착법, 전자빔 증착법, 이온빔 보조 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 투명 전극층(31)은 굴절률이 상대적으로 낮은 저굴절률층 또는 굴절률이 제2 도전형 반도체층(29)측으로부터 점진적으로 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층일 수 있다.The transparent electrode layer 31 may be formed using thermal deposition, electron beam deposition, ion beam assisted deposition, or sputtering. In this case, the transparent electrode layer 31 may be a low refractive index layer having a relatively low refractive index or a refractive index grading layer in which the refractive index is gradually or gradually reduced from the second conductive semiconductor layer 29.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극층(31)의 일 예로서 굴절률이 상대적으로 낮은 투명 전극층(31)을 형성하는 방법을 설명하기 위해 전자빔 증착 장치(50)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.5 is a schematic cross-sectional view of an electron beam deposition apparatus 50 to explain a method of forming a transparent electrode layer 31 having a relatively low refractive index as an example of the transparent electrode layer 31 according to an embodiment of the present invention. .

도 5를 참조하면, 전자빔 증착 장치는 진공 챔버(51), 기판 지지대(55), 회전기(rotator, 52), 샤프트(53), 전자빔 증발기(57) 및 소스(59)를 포함하며 가스 주입구(51a) 및 배기구(51b)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the electron beam deposition apparatus includes a vacuum chamber 51, a substrate support 55, a rotator 52, a shaft 53, an electron beam evaporator 57, and a source 59, and a gas inlet ( 51a) and an exhaust port 51b.

기판(10)은 통상 사파이어와 같은 기판(21) 상에 반도체층들이 성장되어 제2 도전형 반도체층(29)을 상부에 갖는다. 상기 기판(10)이 기판 지지대(55) 상에 배치된다. 일반적으로 복수개의 기판(10)이 기판 지지대(55) 상에 배열되며, 각각의 기판(10)은 그 상부면이 소스(59)를 향하도록 배열된다. 즉, 기판(10)면에 수직하며 기판(10) 중심을 지나는 선 상에 소스(59)가 배치된다. 복수개의 기판(10) 각각이 소스에 대해 정상 위치(점선으로 표시)로 배치하기 위해 기판 지지대(55)는 오목한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 기판 지지대(55)는 회전기(52)에 의해 회전될 수 있다. 즉, 회전기(52)는 샤프트(53)를 회전시키고, 상기 샤프트(53)에 의해 기판 지지대(55)가 회전될 수 있다. 상기 회전에 의해 기판(10) 특히 복수의 기판(10)에 균일한 투명 전극층(31)을 증착할 수 있다. In the substrate 10, semiconductor layers are typically grown on a substrate 21 such as sapphire to have a second conductive semiconductor layer 29 thereon. The substrate 10 is disposed on the substrate support 55. In general, a plurality of substrates 10 are arranged on the substrate support 55, with each substrate 10 arranged such that its top surface faces the source 59. That is, the source 59 is disposed on a line perpendicular to the surface of the substrate 10 and passing through the center of the substrate 10. The substrate support 55 may have a concave shape so that each of the plurality of substrates 10 is disposed in a normal position (indicated by a dotted line) with respect to the source. In addition, the substrate support 55 may be rotated by the rotator 52. That is, the rotator 52 rotates the shaft 53, and the substrate support 55 may be rotated by the shaft 53. By the rotation, a uniform transparent electrode layer 31 may be deposited on the substrate 10, particularly the plurality of substrates 10.

다만, 본 실시예에 있어서, 기판(10)은 정상 위치(점선으로 표시)로 배치되지 않고 소스(59)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 즉, 소스(59)는 기판(10)면에 대해 수직하고 기판(10)의 중심을 지나는 직선에서 벗어나 있다. 복수의 기판(10)을 배치하는 경우, 각 기판(10)은 동일한 정도로 소스에 대해 경사지게 배치될 수 있다.However, in the present embodiment, the substrate 10 may be disposed to be inclined with respect to the source 59 without being disposed at the normal position (indicated by the dotted lines). That is, the source 59 is perpendicular to the plane of the substrate 10 and deviates from the straight line passing through the center of the substrate 10. When arranging a plurality of substrates 10, each substrate 10 may be disposed to be inclined with respect to the source to the same extent.

전자빔에 의해 소스를 증발시켜 투명 전극층을 기판(10) 상에 증착할 경우, 투명 전극층(31)이 기판(10)면에 대해 수직 방향으로 증착이 진행되지 않고 경사진 방향으로 증착이 진행된다. 그 결과, 기판(10)을 정상 위치에 배치하고 증착한 경우에 비해, 투명 전극층(31)의 밀도를 상대적으로 낮출 수 있어, 투명 전극층(31)의 굴절률을 상대적으로 낮출 수 있다. 따라서, 투명 전극층(31)과 공기 사이의 계면 또는 투명 전극층(31)과 상부 절연층(37) 사이의 계면에서 내부 전반사에 의한 광 손실을 감소시킬 수 있다.When the source is evaporated by the electron beam and the transparent electrode layer is deposited on the substrate 10, the transparent electrode layer 31 is deposited in an inclined direction rather than in a vertical direction with respect to the surface of the substrate 10. As a result, the density of the transparent electrode layer 31 can be lowered relatively, and the refractive index of the transparent electrode layer 31 can be lowered relatively, compared with the case where the substrate 10 is disposed at the normal position and deposited. Therefore, light loss due to total internal reflection at the interface between the transparent electrode layer 31 and the air or at the interface between the transparent electrode layer 31 and the upper insulating layer 37 can be reduced.

더욱이, 본 실시예에 있어서, 회전기(52)에 의한 기판(10)의 회전을 의도적으로 중지하거나, 회전 상태를 변화시킴으로써 기판(10)에 증착되는 투명 전극층(31)을 비대칭적으로 증착시킬 수 있다. 이에 따라, 전체적으로 굴절률이 낮은 투명 전극층(31)을 증착할 수 있다.Furthermore, in this embodiment, the transparent electrode layer 31 deposited on the substrate 10 can be asymmetrically deposited by intentionally stopping the rotation of the substrate 10 by the rotator 52 or changing the rotation state. have. Accordingly, the transparent electrode layer 31 having a low refractive index as a whole can be deposited.

본 실시예에 있어서, 전자빔 증착 장치를 예로서 설명하였지만, 열 증착법, 이온빔 보조 증착법에서도 기판을 경사지게 배치하거나 기판의 회전을 조절하는 것을 동일하게 채택할 수 있다. 나아가, 스퍼터링법을 이용한 투명 전극층 증착 기술에서도 기판을 타겟에 대해 경사지게 배치함으로써 저굴절률의 투명 전극층을 증착할 수 있다.In the present embodiment, the electron beam evaporation apparatus has been described as an example, but the thermal evaporation method and the ion beam assisted evaporation method may be similarly adopted to arrange the substrate inclinedly or to adjust the rotation of the substrate. Furthermore, in the transparent electrode layer deposition technique using the sputtering method, the transparent electrode layer having a low refractive index can be deposited by inclining the substrate with respect to the target.

한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극층(31)의 또 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.6 is a cross-sectional view for describing another example of the transparent electrode layer 31 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 1을 참조하여 설명한 발광 다이오드와 대체로 유사하나, 투명 전극층(31a)이 굴절률 그레이딩층인 것에 차이가 있다. 즉, 투명 전극층(31a)은 제2 도전형 반도체층(29)측으로부터 굴절률이 점진적 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층이다.Referring to FIG. 6, it is generally similar to the light emitting diode described with reference to FIG. 1, except that the transparent electrode layer 31a is a refractive index grading layer. That is, the transparent electrode layer 31a is a refractive index grading layer in which the refractive index is gradually or gradually reduced from the second conductive semiconductor layer 29 side.

상기 투명 전극층(31a)은 열 증착법, 전자빔 증착법, 이온빔 보조 증착법 또는 스퍼터링법을 사용하여 형성될 수 있으며, 이때, 증착률, 온도, 압력, 반응 가스 유량 또는 플라즈마 파워 등의 공정 변수를 변화시켜 밀도가 높은 층을 우선 증착하고 이어서 점차적으로 밀도가 낮은 층을 증착시킴으로써 굴절률 그레이딩 층을 형성할 수 있다. 투명 전극층(31a)의 굴절률이 제2 도전형 반도체층(29)측으로부터 바깥쪽을 향해 낮아지기 때문에, 투명 전극층(31a)을 통해 방출되는 광의 내부 전반사를 감소시킬 수 있다.The transparent electrode layer 31a may be formed using a thermal evaporation method, an electron beam evaporation method, an ion beam assisted evaporation method, or a sputtering method, and at this time, by changing process parameters such as deposition rate, temperature, pressure, reactive gas flow rate, or plasma power, density The refractive index grading layer can be formed by first depositing a high layer and then gradually depositing a lower density layer. Since the refractive index of the transparent electrode layer 31a is lowered outward from the second conductive semiconductor layer 29 side, total internal reflection of light emitted through the transparent electrode layer 31a can be reduced.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드(20)를 실장한 발광 다이오드 패키지를 나타내는 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a light emitting diode package mounted with a light emitting diode 20 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 발광 다이오드 패키지는 패키지 본체(60), 리드들(61a, 61b), 발광 다이오드(20) 및 몰딩부(63)를 포함한다. 상기 패키지 본체(60)는 플라스틱 수지로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the light emitting diode package includes a package body 60, leads 61a and 61b, a light emitting diode 20, and a molding part 63. The package body 60 may be formed of a plastic resin.

상기 패키지 본체(60)는 발광 다이오드(20)를 실장하기 위한 실장면(M)을 가지며 또한 발광 다이오드(20)에서 방출된 광이 반사되는 반사면(R)을 가질 수 있다. 한편, 상기 발광 다이오드(20)는 실장면(M) 상에 실장되며, 본딩 와이어들을 통해 리드들(61a, 61b)에 전기적으로 연결된다. 상기 발광 다이오드(20)는 접착제(62)에 의해 실장면(M)에 부착될 수 있으며, 상기 접착제는 예컨대 Ag 에폭시 페이스트를 경화시켜 형성될 수 있다.The package body 60 may have a mounting surface M for mounting the light emitting diode 20 and may have a reflective surface R on which light emitted from the light emitting diode 20 is reflected. Meanwhile, the light emitting diode 20 is mounted on the mounting surface M and is electrically connected to the leads 61a and 61b through bonding wires. The light emitting diode 20 may be attached to the mounting surface M by an adhesive 62, and the adhesive may be formed by, for example, curing an Ag epoxy paste.

상기 발광 다이오드는(20)는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 분포 브래그 반사기(40)를 가지며, 금속 반사층(41) 및 상부 절연층(37)을 갖는다.The light emitting diode 20 has a distributed Bragg reflector 40, as described with reference to FIG. 3, and has a metal reflective layer 41 and an upper insulating layer 37.

한편, 상기 발광 다이오드 패키지는 혼색광, 예컨대 백색광을 방출하며, 이를 위해 발광 다이오드(20)에서 방출된 광을 파장변환시키기 위한 형광체를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 몰딩부(63) 내에 함유될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The light emitting diode package may emit mixed color light, for example, white light, and may include a phosphor for wavelength converting light emitted from the light emitting diode 20. The phosphor may be contained in the molding part 63, but is not limited thereto.

상기 발광 다이오드(20)는 분포 브래그 반사기(40)를 포함하기 때문에, 상기 형광체에서 파장 변환된 광이 발광 다이오드(20)를 통해 실장면(M)으로 향할 경우, 파장 변환된 광이 분포 브래그 반사기(40)에 의해 높은 반사율로 반사되어 외부로 방출된다. 이에 따라, 종래 발광 다이오드 패키지에 비해 광 효율이 높은 발광 다이오드 패키지가 제공될 수 있다.Since the light emitting diode 20 includes a distribution Bragg reflector 40, when the wavelength-converted light from the phosphor is directed to the mounting surface M through the light-emitting diode 20, the wavelength-converted light is distributed Bragg reflector. It is reflected by the high reflectance by 40 and emitted to the outside. Accordingly, a light emitting diode package having higher light efficiency than a conventional light emitting diode package may be provided.

나아가, 상부 절연층(37) 및/또는 투명 전극층(31)이 굴절률 그레이딩층일 경우, 발광 다이오드(20)에서 광 추출 효율을 더 높일 수 있어 발광 다이오드(20) 내부에서 광 손실을 더욱 감소시킬 수 있다.Furthermore, when the upper insulating layer 37 and / or the transparent electrode layer 31 is a refractive index grading layer, the light extraction efficiency may be further increased in the light emitting diode 20 to further reduce light loss inside the light emitting diode 20. have.

본 실시예에 있어서, 백색광을 구현하기 위해 발광 다이오드(20)와 함께 형광체를 포함하는 패키지에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 백색광을 방출하기 위한 다양한 패키지가 공지되어 있으며, 상기 발광 다이오드(20)는 어느 패키지에도 적용가능하다.In the present embodiment, a package including a phosphor together with the light emitting diode 20 to implement white light is described, but the present invention is not limited thereto. Various packages are known for emitting white light, and the light emitting diode 20 is applicable to any package.

Claims (13)

기판;
상기 기판 상부에 위치하고, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 개재된 활성층을 포함하는 발광 구조체;
상기 발광 구조체를 덮는 상부 절연층;
상기 기판 하부에 위치하고, 상기 발광 구조체에서 방출된 광을 반사하는 분포 브래그 반사기(distributed bragg reflector); 및
상기 분포 브래그 반사기 하부에 위치하는 금속 반사층을 포함하되,
상기 분포 브래그 반사기는 청색 파장 영역의 제1 파장의 광, 녹색 파장 영역의 제2 파장의 광 및 적색 파장 영역의 제3 파장의 광에 대해 90% 이상의 반사율을 갖는 발광 다이오드.
Board;
A light emitting structure disposed on the substrate and including an active layer interposed between a first conductive semiconductor layer and a second conductive semiconductor layer;
An upper insulating layer covering the light emitting structure;
A distributed bragg reflector positioned below the substrate and reflecting light emitted from the light emitting structure; And
It includes a metal reflective layer located below the distribution Bragg reflector,
The distributed Bragg reflector has a reflectivity of at least 90% for light at a first wavelength in a blue wavelength region, light at a second wavelength in a green wavelength region, and light at a third wavelength in a red wavelength region.
청구항 1에 있어서, 상기 분포 브래그 반사기는 SiO2층과, TiO2층 또는 Nb2O5층 중 적어도 하나의 층을 교대로 반복하여 적층한 구조를 갖는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the distributed Bragg reflector has a structure in which an SiO 2 layer and at least one layer of a TiO 2 layer or an Nb 2 O 5 layer are alternately stacked. 청구항 1에 있어서, 상기 분포 브래그 반사기는 적어도 25쌍의 SiO2/Nb2O5를 포함하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the distributed Bragg reflector comprises at least 25 pairs of SiO 2 / Nb 2 O 5 . 청구항 1에 있어서, 상기 분포 브래그 반사기는 상기 기판의 하부면과 접촉하되, SiO2가 상기 기판의 하부면에 접촉하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the distributed Bragg reflector is in contact with the bottom surface of the substrate, wherein SiO 2 is in contact with the bottom surface of the substrate. 청구항 4에 있어서, 상기 분포 브래그 반사기의 마지막층은 SiO2인 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 4, wherein the last layer of the distributed Bragg reflector is SiO 2 . 청구항 1에 있어서, 상기 금속 반사층 하부에 위치하는 보호층을 더 포함하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, further comprising a protective layer under the metal reflective layer. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 절연층은 상기 발광 구조체측으로부터 굴절률이 점진적으로 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층인 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, wherein the upper insulating layer is a refractive index grading layer in which the refractive index is gradually or gradually reduced from the light emitting structure side. 청구항 7에 있어서, 상기 상부 절연층은 SiO2인 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 7, wherein the upper insulating layer is SiO 2 . 청구항 1에 있어서, 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 상부 절연층 사이에 개재된 투명 도전층을 더 포함하는 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 1, further comprising a transparent conductive layer interposed between the second conductive semiconductor layer and the upper insulating layer. 청구항 9에 있어서, 상기 투명 도전층은 상기 제2 도전형 반도체층측으로부터 굴절률이 점진적으로 또는 단계적으로 감소하는 굴절률 그레이딩층인 발광 다이오드.10. The light emitting diode of claim 9, wherein the transparent conductive layer is a refractive index grading layer whose refractive index is gradually or gradually reduced from the second conductive semiconductor layer side. 청구항 10에 있어서, 상기 투명 도전층은 ITO 또는 ZnO인 발광 다이오드.The light emitting diode of claim 10, wherein the transparent conductive layer is ITO or ZnO. 청구항 9에 있어서, 상기 투명 도전층은 열증착법, 전자빔 증착법, 이온빔 보조 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 형성되고,
상기 투명 도전층은 소스 또는 타겟에 대해 기판면을 경사 배치하여 증착함으로써 소스 또는 타겟에 대해 기판면을 정상 위치로 배치하여 증착한 경우에 비해 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 발광 다이오드.
The method of claim 9, wherein the transparent conductive layer is formed by thermal evaporation, electron beam evaporation, ion beam assisted evaporation or sputtering,
The transparent conductive layer is a light emitting diode having a relatively low refractive index compared to the case of depositing by placing the substrate surface in a normal position relative to the source or target by depositing the substrate surface relative to the source or target.
발광 다이오드를 실장하기 위한 실장면;
상기 실장면 상에 실장된 청구항 1 내지 12의 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드; 및
상기 발광 다이오드에서 방출된 광을 파장변환시키는 형광체를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
A mounting surface for mounting the light emitting diode;
The light emitting diode according to any one of claims 1 to 12 mounted on the mounting surface; And
A light emitting diode package comprising a phosphor for wavelength conversion of light emitted from the light emitting diode.
KR1020100076914A 2010-07-28 2010-08-10 Light emitting diode having distributed bragg reflector KR101158075B1 (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100076914A KR101158075B1 (en) 2010-08-10 2010-08-10 Light emitting diode having distributed bragg reflector
DE112011102506.8T DE112011102506B4 (en) 2010-07-28 2011-05-02 Light emitting diode and light emitting diode unit
CN201180037028.7A CN103053036B (en) 2010-07-28 2011-05-02 There is the light-emitting diode of distributed Bragg reflector
PCT/KR2011/003266 WO2012015153A2 (en) 2010-07-28 2011-05-02 Light emitting diode having distributed bragg reflector
EP11812684.6A EP2599133A2 (en) 2010-07-28 2011-05-02 Light emitting diode having distributed bragg reflector
US13/100,879 US8373188B2 (en) 2010-07-28 2011-05-04 Light emitting diode having distributed Bragg reflector
US13/760,637 US8963183B2 (en) 2010-07-28 2013-02-06 Light emitting diode having distributed Bragg reflector
US14/608,150 US20150144981A1 (en) 2010-07-28 2015-01-28 Light emitting diode having distributed bragg reflector
US15/263,000 US20160380157A1 (en) 2010-07-28 2016-09-12 Light emitting diode having distributed bragg reflector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100076914A KR101158075B1 (en) 2010-08-10 2010-08-10 Light emitting diode having distributed bragg reflector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120014750A KR20120014750A (en) 2012-02-20
KR101158075B1 true KR101158075B1 (en) 2012-06-22

Family

ID=45837709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100076914A KR101158075B1 (en) 2010-07-28 2010-08-10 Light emitting diode having distributed bragg reflector

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101158075B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103988322B (en) 2012-07-18 2016-10-12 世迈克琉明有限公司 Light emitting semiconductor device
WO2014014298A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 주식회사 세미콘라이트 Method for manufacturing semiconductor light-emitting element
CN108598229A (en) 2012-07-18 2018-09-28 世迈克琉明有限公司 Light emitting semiconductor device
JP7125720B2 (en) 2017-03-28 2022-08-25 東芝マテリアル株式会社 semiconductor light emitting device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11126925A (en) * 1997-10-21 1999-05-11 Toyoda Gosei Co Ltd Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element
KR20050014343A (en) * 2003-07-30 2005-02-07 에피밸리 주식회사 Semiconductor Light Emitting Device
KR20050096010A (en) * 2004-03-29 2005-10-05 삼성전기주식회사 Nitride semiconductor light emitting diode and fabrication method thereof
KR20070072826A (en) * 2006-01-02 2007-07-05 삼성전기주식회사 Gan type light emitting diode device and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11126925A (en) * 1997-10-21 1999-05-11 Toyoda Gosei Co Ltd Gallium nitride compound semiconductor light-emitting element
KR20050014343A (en) * 2003-07-30 2005-02-07 에피밸리 주식회사 Semiconductor Light Emitting Device
KR20050096010A (en) * 2004-03-29 2005-10-05 삼성전기주식회사 Nitride semiconductor light emitting diode and fabrication method thereof
KR20070072826A (en) * 2006-01-02 2007-07-05 삼성전기주식회사 Gan type light emitting diode device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120014750A (en) 2012-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8963183B2 (en) Light emitting diode having distributed Bragg reflector
JP6368061B2 (en) Light emitting diode package
TWI819258B (en) Light emitting diode chip
JP5855344B2 (en) Light emitting diode chip having distributed Bragg reflector and method of manufacturing the same
KR20190022326A (en) Light emitting diode having distributed bragg reflector
CN112272872B (en) Semiconductor light-emitting element
KR20190136272A (en) Light emitting diode chip having distributed bragg reflector
KR20110067311A (en) Light emitting diode chip having reflectors
KR101158075B1 (en) Light emitting diode having distributed bragg reflector
KR101562375B1 (en) Light emitting diode chip and light emitting diode package each having distributed bragg reflector
KR20120011172A (en) Light emitting diode having distributed bragg reflector
CN113874768B (en) Polarizing element, light emitting diode, and light emitting device
KR101873502B1 (en) Light emitting diode chip and method of fabricating the same
KR101590585B1 (en) Light emitting diode chip and method of fabricating the same
KR101562377B1 (en) Light emitting diode chip and method of fabricating the same
KR101562376B1 (en) Light emitting diode chip and method of fabricating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170308

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 8