KR101635907B1 - 반도체 발광소자 - Google Patents

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KR101635907B1
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이성찬
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주식회사 세미콘라이트
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Abstract

본 개시는 반도체 발광소자에 있어서, 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되어 활성층으로부터의 빛을 반사하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 떨어져 형성된 제1 전극, 및 제2 전극; 비도전성 반사막을 관통하여 제1 전극과 제1 반도체층을 전기적으로 연통하는 적어도 하나의 제1 전기적 연결부; 비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 전기적으로 연통하는 적어도 하나의 제2 전기적 연결부; 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되도록 제1 반도체층 위에 형성된 제1 가지 전극;으로서, 제1 전극의 대각방향 코너들 중 제2 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되도록 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에 형성된 제2 가지 전극;으로서, 제2 전극의 대각방향 코너들 중 제1 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극의 대각방향 코너들 사이를 향하여 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자에 관한 것이다.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 금속에 의한 광흡수 손실을 줄이고, 발광의 균일성을 확보한 반도체 발광소자에 관한 것이다.
여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 성장되는 위에 성장되는 n형 반도체층(300), n형 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 반도체층(500), p형 반도체층(500) 위에 형성되는 반사막으로 기능하는 전극(901,902,903) 그리고 식각되어 노출된 n형 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 본딩 패드(800)를 포함한다.
이러한 구조의 칩, 즉 기판(100)의 일 측에 전극(901,902,903) 및 전극(800) 모두가 형성되어 있고, 전극(901,902,903)이 반사막으로 기능하는 형태의 칩을 플립 칩(filp chip)이라 한다. 전극(901,902,903)은 반사율이 높은 전극(901; 예: Ag), 본딩을 위한 전극(903; 예: Au) 그리고 전극(901) 물질과 전극(903) 물질 사이의 확산을 방지하는 전극(902; 예: Ni)으로 이루어진다. 이러한 금속 반사막 구조는 반사율이 높고, 전류 확산에 이점을 가지지만, 금속에 의한 빛 흡수라는 단점을 가진다.
도 2는 일본 공개특허공보 제2006-20913호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 성장되는 버퍼층(200), 버퍼층(200) 위에 성장되는 n형 반도체층(300), n형 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 반도체층(500), p형 반도체층(500) 위에 형성되며, 전류 확산 기능을 하는 투광성 도전막(600), 투광성 도전막(600) 위에 형성되는 p측 본딩 패드(700) 그리고 식각되어 노출된 n형 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 본딩 패드(800)를 포함한다. 그리고 투광성 도전막(600) 위에는 분포 브래그 리플렉터(900; DBR: Distributed Bragg Reflector)와 금속 반사막(904)이 구비되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 금속 반사막(904)에 의한 빛 흡수를 감소하지만, 전극(901,902,903)을 이용하는 것보다 상대적으로 전류 확산이 원활치 못한 단점이 있다.
도 3은 미국 등록특허공보 제6,307,218호에 개시된 전극 구조의 일 예를 나타내는 도면으로서, 발광소자가 대면적화됨(예를 들어, 가로/세로가 1000um/1000um)에 따라, p측 본딩 패드(700)와 n측 본딩 패드로 기능하는 n측 전극(800)에 같은 간격을 가지는 가지 전극을 구비함으로써, 전류 확산을 개선하고 있으며, 더하여 충분한 전류 공급을 위해 p측 본딩 패드(700)와 n측 전극(800)이 각각 두 개씩 마련되어 있다. 복수의 가지 전극(710,810)과 복수의 본딩 패드가 도입되어 있지만, 이들의 도입은 발광 면적의 감소 등을 가져와 발광효율을 감소시키는 역기능을 포함한다.
도 4는 미국 공개특허공보 제2007-0096115호에 개시된 전극 구조의 일 예를 나타내는 도면으로서, 직사각형 형상(예를 들어, 가로/세로가 600um/300um)의 발광소자에 있어서 전류 확산의 도모를 위해 p측 본딩 패드(700)와 n측 본딩 패드로 기능하는 n측 전극(800) 각각에 가지 전극(710)과 가지 전극(810)이 구비되어 있다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되어 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되어 활성층으로부터의 빛을 반사하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 떨어져 형성된 제1 전극, 및 제2 전극; 비도전성 반사막을 관통하여 제1 전극과 제1 반도체층을 전기적으로 연통하는 적어도 하나의 제1 전기적 연결부; 비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 전기적으로 연통하는 적어도 하나의 제2 전기적 연결부; 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되도록 제1 반도체층 위에 형성된 제1 가지 전극;으로서, 제1 전극의 대각방향 코너들 중 제2 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되도록 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에 형성된 제2 가지 전극;으로서, 제2 전극의 대각방향 코너들 중 제1 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극의 대각방향 코너들 사이를 향하여 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 일본 공개특허공보 제2006-20913호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 미국 등록특허공보 제6,307,218호에 개시된 전극 구조의 일 예를 나타내는 도면
도 4는 미국공개특허공보 제2007-0096115호에 개시된 전극 구조의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5에서 A-A 선을 따라 절단한 단면의 일 예를 설명하는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에서 A-A 선을 따라 절단한 단면의 일 예를 설명하는 도면으로서, 반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30,40,50), 비도전성 반사막(R), 제1 전극(80), 제2 전극(70), 제1 전기적 연결부(81a,81b), 제2 전기적 연결부(71a,71b), 제1 가지 전극(85), 및 제2 가지 전극(75)을 포함한다. 복수의 반도체층(30,40,50)은 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50), 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)의 사이에 개재되어 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층(40)을 포함한다. 제1 가지 전극(85)은 제2 반도체층(50), 및 활성층(40)이 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 형성된다. 제2 가지 전극(75)은 제2 반도체층(50) 위에 형성된다. 비도전성 반사막(R)은 제1 가지 전극(85), 및 제2 가지 전극(75)을 덮도록 복수의 반도체층(30,40,50) 위에 형성되어 활성층(40)으로부터의 빛을 반사한다. 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 비도전성 반사막(R) 위에 서로 떨어져 형성되어 있다. 제1 전기적 연결부(81a)는 비도전성 반사막(R)을 관통하여 제1 전극(80)과 제1 가지 전극(85)을 전기적으로 연통하며, 제1 전기적 연결부(81b)는 제1 전극(80)과 제1 반도체층(30)을 전기적으로 연통한다. 제2 전기적 연결부(71a)는 비도전성 반사막(R)을 관통하여 제2 전극(70)과 제2 가지 전극(75)을 전기적으로 연통하며, 제2 전기적 연결부(71b, 71c)는 제2 전극(70)과 제2 반도체층(50)을 전기적으로 연통한다.
본 예에서, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 서로 대향하며, 각각 복수의 코너를 가진다. 제1 전기적 연결부(81a,81b)는 대략 제1 전극(80)의 대각방향(D11)으로 제1 전극(80)의 마주하는 코너들에 각각 형성되어 있다. 여기서 제1 전극(80)의 대각방향(D11)은 제1 전극(80)이 대략 사각형일 때, 사각형의 대각선들 중 하나의 대각선 방향을 의미한다. 제2 전기적 연결부(71a)는 대략 제2 전극(70)의 대각방향(D11)으로 서로 마주하는 코너들 중 하나에 형성되어 있고, 제2 전기적 연결부(71b)는 나머지 다른 코너로부터 약간 떨어져서 형성되어 있다. 또한, 제2 전기적 연결부(71c)는 제2 전극(70)의 다른 대각방향(D44)의 코너에 형성되어 있다. 여기서, 제2 전극(70)이 대략 사각형일 때, 사각형은 대각방향(D33)과 대각방향(D44)를 가질 수 있다.
평면도로 볼때, 제1 가지 전극(85)은 대략 대각방향(D33)으로 위치하는 2개의 제2 전기적 연결부들(71a,71b) 사이로 뻗으며, 다른 코너에 위치한 제2 전기적 연결부(71c)를 향하여 휘어져 있다. 제2 가지 전극(75)은 대략 대각방향(D11)으로 위치하는 2개의 제1 전기적 연결부들(81a,81b) 사이로 뻗으며, 제1 전극(80)의 다른 코너를 향하여 휘어져 있다.
제1 가지 전극(85)과 연결되는 제1 전기적 연결부(81a)는 제2 전극(70)과 인접한 제1 전극(80)의 코너에 위치한다. 따라서, 제1 가지 전극(85)이 제1 전극(80) 아래로 불필요하게 길게 뻗지 않아서 매사식각의 면적의 불필요한 증가가 방지된다. 또한, 제2 가지 전극(75)과 연결되는 제2 전기적 연결부(71a)는 제1 전극(80)과 인접한 제2 전극(70)의 코너에 위치한다. 따라서, 제2 가지 전극(75)이 제2 전극(70) 아래로 불필요하게 길게 뻗지 않아서 금속에 의한 빛흡수가 감소한다.
전기적 연결부 사이로 뻗는 가지 전극의 구성은 p측 가지 전극, 및 n측 가지 전극 중 하나에만 적용될 수 있다. 본 예에서는 p측 가지 전극, 및 n측 가지 전극 모두 이러한 방식의 구성을 가진다.
본 개시에 따른 반도체 발광소자는 가로 및 세로가 비슷하거나, 가로 및 세로 중 하나가 다른 하나보다 길거나 특별히 제한되지는 않는다. 본 예에 따른 반도체 발광소자는 광취출효율 향상을 위한 구조로서, 특히 사이즈가 작은 소자에서 효과적이다.
한편, 도 3 및 도 4에 설명된 반도체 발광소자에서 통상적으로 전류 공급 또는 발광의 균일성을 위해, 여러 개의 가지 전극을 형성하고, 가지 전극을 코너나 자장자리를 따라 길게 연장하는 방법이 사용된다. 그러나 본 예의 반도체 발광소자에서는 상기 통상적인 방식과는 다르게 가지 전극의 개수 및 불필요한 길이를 줄여 금속에 의한 광흡수 손실을 많이 감소하되, 전류 공급 또는 발광의 균일성을 달성하도록 가지 전극과 전기적 연결부의 형태, 위치, 개수 등의 좋은 구성을 만들어 내었다. 본 예에 제시되는 구성은 사이즈가 작고, 저전류로 동작하는 소자에 더욱 효과적일 수 있다. 예를 들어, 복수의 반도체층(30,40,50)은 서로 대향하는 2개의 단변(short edges), 서로 대향하는 2개의 장변(long edges)를 가진다. 단변은 도 4에서 설명된 사이즈 300㎛보다 작을 수 있다. 예를 들어, 단변은 200㎛ 이하일 수 있으며, 이 이상의 사이즈를 배제하는 것은 아니다.
이를 위해 본 예에 따른 반도체 발광소자는 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)을 1개씩만 구비한다. 여기서, 1개씩만 구비한다는 것은 가지 전극의 개수를 가능하면 적게 하는 구성의 좋은 예로서 제시되는 것이며, 2개 이상의 제1 가지 전극(85) 및/또는 2개 이상의 제2 가지 전극(75)과 같은 구성을 배제한다는 의미는 아니다. 또한, 본 예에서 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN)은 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN)보다 전류 확산이 잘되므로 이를 고려하여 설계된다. 단변은 길지 않으므로 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)을 각각 장변 측 및 타 장변 측에 구비하여 제1 가지 전극(85)과 제2 가지 전극(75)의 간격을 확보한다. 또한, 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)을 코너나 변을 따라 길게 연장하지 않아서 금속에 의한 광흡수 손실이 감소한다.
제2 전기적 연결부(71b,71c) 및 제1 전기적 연결부(81b)는 위에서 볼 때, 섬(island) 형태를 가지는 데, 적은 개수가 형성된다. 여기서 섬 형태란 가지 전극과 같이 일 측으로 뻗는 형태가 아니라 원형, 다각형 등의 형상을 가지는 것을 의미한다. 이렇게, 제한적인 개수의 제2 전기적 연결부(71a,71b,71c) 및 제1 전기적 연결부(81a,81b)의 위치는 전류 공급의 균일성 향상에 더 바람직한 위치에 구비되며, 본 예에서는 제1 가지 전극(85)을 기준으로 양측에 제2 전기적 연결부(71a,71b)가 위치하고, 제2 가지 전극(75)를 기준으로 양측에 제1 전기적 연결부(85a,85b)가 위치한다. 도 5를 참조하면, 반도체 발광소자는 제2 반도체층(50)의 전류 확산 정도가 제1 반도체층(30)보다 못하기 때문에, 제2 전기적 연결부(71a,71b,71c)의 개수를 제1 전기적 연결(81a,81b)의 개수보다 많게 구비할 수 있다.
이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(10)은 최종적으로 제거될 수 있다. 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
복수의 반도체층(30,40,50)은 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30,40,50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
복수의 반도체층(30,40,50)은 대략 사각 형상을 가지고, 위에서 볼 때, 서로 대향하는 긴 에지들(long edges)과 서로 대향하는 2개의 짧은 에지들(short edges)을 가진다. 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)이 식각되어 제1 반도체층(30)이 노출되는 n-contact 영역(35)이 형성된다. n-contact 영역(35)에는 제1 가지 전극(85)이 형성된다.
바람직하게는 투광성 도전막(60; 예: ITO,Ni/Au)이 제2 반도체층(50) 위에 형성된다. 기판(10) 상에 제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50), 투광성 도전막(60)을 형성하고, 메사식각하여 전술된 n-contact 영역(35)을 형성할 수 있다. 메사식각은 투광성 도전막(60) 형성 전 또는 이후에 수행될 수도 있다. 투광성 도전막(60)은 생략될 수 있다.
제2 가지 전극(75)은 투광성 도전막(60) 위에 형성된다. 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)은 복수의 금속층으로 이루어질 수 있으며, 제1 반도체층(30) 또는 투광성 도전막(60)과의 전기적 접촉이 좋은 접촉층과 광반사성이 좋은 반사층 등을 구비할 수 있다.
바람직하게는 광흡수 방지막(41)은 SiO2, TiO2 등을 사용하여 제2 반도체층(50)과 투광성 도전막(60) 사이에 제2 가지 전극(75) 및 제2 전기적 연결부(71a,71b,71c)에 대응하여 형성된다. 광흡수 방지막(41)은 활성층(40)에서 발생된 빛의 일부 또는 전부를 반사하는 기능만을 가져도 좋고, 제2 가지 전극(75) 및 제2 전기적 연결부(71a,71b,71c)로부터 바로 아래로 전류가 흐르지 못하도록 하는 기능만을 가져도 좋고, 양자의 기능을 모두 가져도 좋다.
비도전성 반사막(R)은 투광성 도전막(60), 제1 가지 전극(85), 및 제2 가지 전극(75)을 덮도록 형성되며, 활성층(40)으로부터의 빛을 기판(10) 측으로 반사한다. 본 예에서 비도전성 반사막(R)은 금속 반사막에 의한 광흡수 감소를 위해 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector), 전방향 리플렉터(ODR; Omni-Directional Reflector), 등을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
비도전성 반사막(R)은, 다층 구조의 일 예로, 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a) 및 클래드막(91c)을 포함한다. 유전체막(91b)은 높이차를 완화하여 분포 브래그 리플렉터(91a)를 안정적으로 제조할 수 있게 되며, 빛의 반사에도 도움을 줄 수 있다. 유전체막(91b)의 재질은 SiO2가 적당하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는 유전체막(91b) 위에 형성된다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는 반사율이 다른 물질의 반복 적층, 예를 들어, SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다. 클래드막(91c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(91b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 제2 가지 전극(75)은 제1 전극(80)의 대략 대각방향(D11; 도 5 참조)에 위치하는 2개의 제1 전기적 연결부들(81a,81b) 사이로 뻗어 있다. 제1 가지 전극(85)은 제1 전극(80)의 코너 아래에서 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이로 가장자리를 따라 뻗되, 제2 전극(70) 아래로는 뻗지 않는다. 이와 같이, 제1 가지 전극(85)의 길이를 더 짧게 할 수 있다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자는 평면도로 볼 때, 2개의 긴변과 2개의 짧은 변을 가지는 직사각 형상을 가지며, 제1 전극(80)은 하나의 짧은 변 측에, 제2 전극(70)은 나머지 하나의 짧은 변 측에 구비되며, 제1 전극(80)과 제2 전극(70)의 서로 마주하는 에지들은 직사각 형의 긴 변의 대해 각각 사선이 되도록 형성되어 있다. 제1 가지 전극(85)은 제1 전극(80)의 복수의 코너 중에서 제2 전극(70)이 위치한 짧은 변 측으로 더 가까운 제1 전극(80)의 코너에서 제1 전기적 연결부(81a)와 연결된다. 제2 가지 전극(75)은 제2 전극(70)의 복수의 코너 중에서 제1 전극(80)이 위치한 짧은 변 측으로 더 가까운 제2 전극(70)의 코너에서 제2 전기적 연결부(71a)와 연결된다.
제1 가지 전극(85)은 제1 전극(80)의 코너 아래로부터, 제2 전극(70)의 대각방향(D33) 코너들에 각각 형성된 제2 전기적 연결부들(71a,71b) 사이로 뻗는다. 제2 가지 전극(75)은 제2 전극(70)의 코너 아래로부터, 제1 전극(80)의 대각방향(D11) 코너들에 각각 형성된 제1 전기적 연결부들(81a,81b) 사이로 뻗는다. 예를 들어, 제2 가지 전극(75)은 제1 가지(75a), 및 제2 가지(75b)를 포함한다. 제1 가지(75a)는 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이 일 측 긴변을 따라 뻗는다. 제2 가지(75b)는 제1 가지(75a)로부터 꺽여 제1 전극(80)의 대각방향(D11) 코너들에 각각 형성된 제1 전기적 연결부들(81a,81b) 사이로 뻗는다. 제2 가지(75b)는 제1 전극(80)의 다른 대각방향(D22)을 따라 뻗을 수 있다. 제1 가지 전극(85)은 제3 가지(85a), 및 제4 가지(85b)를 포함한다. 제3 가지(85a)는 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이에서 제1 가지(75a)와 대향하며, 타측 긴변을 따라 뻗는다. 제4 가지(85b)는 제3 가지(85a)로부터 꺽여 제2 전극(70)의 대각방향(D33) 코너들에 각각 형성된 제2 전기적 연결부들(71a,71b) 사이로 뻗는다. 제4 가지(85b)는 제2 전극(70)의 다른 대각방향(D44)을 따라 뻗을 수 있다. 대각방향(D11)에 위치하는 2개의 제1 전기적 연결부(81a,81b), 및 대각방향(D11)에 위치하는 2개의 제2 전기적 연결부(71a,71b)는 대략 사변형의 꼭지점에 위치할 수 있다. 제2 가지 전극(75)의 제1 가지(75a)와 제1 가지 전극(85)의 제3 가지(85a)는 서로 나란할 수 있고, 제2 가지 전극(75)의 제2 가지(75b)와 제1 가지 전극(85)의 제4 가지(85b)는 서로 나란할 수 있다.
본 예에서, 제1 전극(80)과 제2 전극(70)의 서로 대향하는 에지들이 복수의 반도체층의 변(또는 에지)에 대해 사선으로 형성되어 있다. 따라서, 대향하는 에지들이 복수의 반도체층(30,40,50)의 변에 나란하거나 수직인 경우에 비하여, 전극(80,70)의 코너 중 일부가 더 중앙에 가깝게 위치할 수 있다. 또는 제1 전극(80)의 코너중 하나가 대향하는 제2 전극(70) 측으로 더 이동하여 위치하며, 제2 전극(70)의 코너중 하나가 대향하는 제1 전극(80) 측으로 더 이동하여 위치한다. 따라서, 이렇게 중앙에 더 가깝거나 대향하는 전극 측으로 더 이동된 코너 아래로부터 가지 전극(85,75)이 형성되면 가지 전극(85,75)의 길이를 그만큼 더 감소할 수 있고, 금속에 의한 빛흡수를 줄일 수 있다. 또한, 전류 공급의 균일성, 또는 발광의 균일성 관점에서 전기적 연결부(71a,71b,71c,81a,81b) 간의 간격을 조절하기에 더 여유를 준다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 제1 가지 전극(85)은 제1 전극(80)의 코너 아래에서 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이로 뻗되, 제2 전극(70) 아래로는 뻗지 않아서 제1 가지 전극(85)의 길이가 전술된 예들보다 더 짧다. 또한, 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)을 메사식각하는 것이 필요한 제1 가지 전극(85)의 경우, 소자의 내측보다는 가장자리, 또는 에지, 또는 변 측에 구비하여 메사식각으로 인한 활성층 면적 감소의 정도를 줄인다. 제1 전극(80)과 제2 전극(70)의 서로 대향하는 에지들이 사선 형태이고, 이로 인해 제1 전기적 연결부(81a) 및 제2 전기적 연결부(71a)가 반도체 발광소자의 가운데로 더 근접하므로, 가지 전극(85,75)의 길이가 또한 더욱 감소한다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되어 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층; 복수의 반도체층 위에 형성되어 활성층으로부터의 빛을 반사하는 비도전성 반사막; 비도전성 반사막 위에 떨어져 형성된 제1 전극, 및 제2 전극; 비도전성 반사막을 관통하여 제1 전극과 제1 반도체층을 전기적으로 연통하는 적어도 하나의 제1 전기적 연결부; 비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 연통하는 적어도 하나의 제2 전기적 연결부; 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되도록 제1 반도체층 위에 형성된 제1 가지 전극;으로서, 제1 전극의 대각방향 코너들 중 제2 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되도록 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에 형성된 제2 가지 전극;으로서, 제2 전극의 대각방향 코너들 중 제1 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극의 대각방향 코너들 사이를 향하여 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
본 개시는 제1 가지 전극이 n측 가지 전극이고, 제2 가지 전극이 p측 가지 전극인 경우와, 제1 가지 전극이 p측 가지 전극이고, 제2 가지 전극이 n측 가지 전극인 경우를 모두 포함한다.
(2) 적어도 하나의 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제1 전기적 연결부들을 포함하며, 제2 가지 전극은 제1 전극과 인접한 제2 전극의 코너 아래에서 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되며, 2개의 제1 전기적 연결부들 사이를 지나가도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 적어도 하나의 제2 전기적 연결부는 제2 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제2 전기적 연결부들을 포함하며, 제1 가지 전극은 제2 전극과 인접한 제1 전극의 코너 아래에서 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되며, 2개의 제2 전기적 연결부들 사이를 지나가도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 제1 가지 전극은 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 일 측 가장자리 인근에서 뻗고, 제2 가지 전극은 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 타 측 가장자리 인근에서 뻗는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 평면도로 볼때, 제1 전극과 제2 전극 사이 중심을 기준으로, 제1 가지 전극의 형상은 제2 가지 전극의 형상과 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 반도체 발광소자는 평면도로 볼 때, 2개의 긴변과 2개의 짧은 변을 가지는 사각 형상을 가지며, 제1 전극은 하나의 짧은 변 측에 위치하고, 제2 전극은 다른 짧은 변 측에 위치하며, 제1 가지 전극, 및 제2 가지 전극은 각각 1개만 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 평면도로 볼 때, 제1 전극과 제2 전극의 서로 마주하는 에지들은 복수의 반도체층의 에지들에 대해 각각 사선(inclined or oblique line)이 되도록 형성되며, 제1 전극의 대각방향 코너들은 사선을 이루는 제1 전극의 에지로 인해 제2 전극 측으로 더 가까운 코너와 이와 대각 방향에 위치하는 코너를 포함하며, 제1 가지 전극은 제1 전극의 대각방향 코너들 중 제2 전극 측으로 더 가까운 코너 아래에서 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되며, 제2 전극의 대각방향 코너들은 사선을 이루는 제2 전극의 에지로 인해 제1 전극 측으로 더 가까운 코너와 이와 대각 방향에 위치하는 코너를 포함하며, 제2 가지 전극은 제2 전극의 대각방향 코너들 중 제1 전극 측으로 더 가까운 코너 아래에서 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(8) 적어도 하나의 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제1 전기적 연결부들을 포함하며, 적어도 하나의 제2 전기적 연결부는 제2 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제2 전기적 연결부들을 포함하며, 제2 가지 전극은 2개의 제1 전기적 연결부들 사이를 지나가도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(9) 제2 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 일 측 가장자리에서 뻗는 제1 가지; 그리고 제1 가지로부터 꺽여 2개의 제1 전기적 연결부들 사이로 뻗는 제2 가지;를 포함하며, 제1 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 타 측 가장자리에서 뻗는 제3 가지; 그리고 제3 가지로부터 꺽여 2개의 제2 전기적 연결부들 사이로 뻗는 제4 가지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(10) 제2 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 일 측 가장자리에서 뻗는 제1 가지; 그리고 제1 가지로부터 꺽여 2개의 제1 전기적 연결부들 사이로 뻗는 제2 가지;를 포함하며, 제1 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 타 측 가장자리에서 뻗으며, 제2 전극 아래로는 뻗지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 금속에 의한 광흡수 손실이 감소한다.
또한, 작은 사이즈의 소자에서 적은 수의 가지 전극과 전기적 연결을 사용하여 전류 공급 및/또는 발광의 균일성을 달성한다.
제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50), 제2 전극(70)
제1 전극(80), n-contact 영역(35), 절연성 반사막(R)
가지 전극(85,75), 전기적 연결부(71a,71b,71c,81a,81b)

Claims (10)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되어 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층;
    복수의 반도체층 위에 형성되어 활성층으로부터의 빛을 반사하는 비도전성 반사막;
    비도전성 반사막 위에 떨어져 형성된 제1 전극, 및 제2 전극;
    비도전성 반사막을 관통하여 제1 전극과 제1 반도체층을 전기적으로 연통하는 적어도 하나의 제1 전기적 연결부;
    비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 연통하는 적어도 하나의 제2 전기적 연결부;
    적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되도록 제1 반도체층 위에 형성된 제1 가지 전극;으로서, 제1 전극의 대각방향 코너들 중 제2 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고
    적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되도록 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에 형성된 제2 가지 전극;으로서, 제2 전극의 대각방향 코너들 중 제1 전극과 인접한 코너 아래로부터 제1 전극의 대각방향 코너들 사이를 향하여 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    적어도 하나의 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제1 전기적 연결부들을 포함하며,
    제2 가지 전극은 제1 전극과 인접한 제2 전극의 코너 아래에서 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되며, 2개의 제1 전기적 연결부들 사이를 지나 제2 가지 전극과 연결된 제2 전기적 연결부에 인접한 제1 전극의 코너의 대각방향에 위치하는 제1 전극의 코너를 향해 뻗어가는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 제2 전기적 연결부는 제2 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제2 전기적 연결부들을 포함하며,
    제1 가지 전극은 제2 전극과 인접한 제1 전극의 코너 아래에서 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되며, 2개의 제2 전기적 연결부들 사이를 지나가도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1 가지 전극은 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 일 측 가장자리 인근에서 뻗고,
    제2 가지 전극은 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 타 측 가장자리 인근에서 뻗는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    평면도로 볼때, 제1 전극과 제2 전극 사이 중심을 기준으로, 제1 가지 전극의 형상은 제2 가지 전극의 형상과 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    반도체 발광소자는 평면도로 볼 때, 2개의 긴변과 2개의 짧은 변을 가지는 사각 형상을 가지며,
    제1 전극은 하나의 짧은 변 측에 위치하고, 제2 전극은 다른 짧은 변 측에 위치하며,
    제1 가지 전극, 및 제2 가지 전극은 각각 1개만 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    평면도로 볼 때, 제1 전극과 제2 전극의 서로 마주하는 에지들은 복수의 반도체층의 에지들에 대해 각각 사선(inclined or oblique line)이 되도록 형성되며,
    제1 전극의 대각방향 코너들은 사선을 이루는 제1 전극의 에지로 인해 제2 전극 측으로 더 가까운 코너와 이와 대각 방향에 위치하는 코너를 포함하며,
    제1 가지 전극은 제1 전극의 대각방향 코너들 중 제2 전극 측으로 더 가까운 코너 아래에서 적어도 하나의 제1 전기적 연결부와 연결되며,
    제2 전극의 대각방향 코너들은 사선을 이루는 제2 전극의 에지로 인해 제1 전극 측으로 더 가까운 코너와 이와 대각 방향에 위치하는 코너를 포함하며,
    제2 가지 전극은 제2 전극의 대각방향 코너들 중 제1 전극 측으로 더 가까운 코너 아래에서 적어도 하나의 제2 전기적 연결부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 청구항 7에 있어서,
    적어도 하나의 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제1 전기적 연결부들을 포함하며,
    적어도 하나의 제2 전기적 연결부는 제2 전극의 대각방향 코너들에 각각 형성된 2개의 제2 전기적 연결부들을 포함하며,
    제2 가지 전극은 2개의 제1 전기적 연결부들 사이를 지나가도록 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제2 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 일 측 가장자리에서 뻗는 제1 가지; 그리고 제1 가지로부터 꺽여 2개의 제1 전기적 연결부들 사이로 뻗는 제2 가지;를 포함하며,
    제1 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 타 측 가장자리에서 뻗는 제3 가지; 그리고 제3 가지로부터 꺽여 2개의 제2 전기적 연결부들 사이로 뻗는 제4 가지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 청구항 8에 있어서,
    제2 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 일 측 가장자리에서 뻗는 제1 가지; 그리고 제1 가지로부터 꺽여 2개의 제1 전기적 연결부들 사이로 뻗는 제2 가지;를 포함하며,
    제1 가지 전극은: 제1 전극과 제2 전극 사이 복수의 반도체층의 타 측 가장자리에서 뻗으며, 제2 전극 아래로는 뻗지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.




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