KR101635908B1 - 반도체 발광소자 - Google Patents

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KR101635908B1
KR101635908B1 KR1020150049720A KR20150049720A KR101635908B1 KR 101635908 B1 KR101635908 B1 KR 101635908B1 KR 1020150049720 A KR1020150049720 A KR 1020150049720A KR 20150049720 A KR20150049720 A KR 20150049720A KR 101635908 B1 KR101635908 B1 KR 101635908B1
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진근모
이성찬
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주식회사 세미콘라이트
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Abstract

본 개시는 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 형성되며, 패드부와 패드부로부터 돌출된 돌출부를 가지는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되며 돌출부와 마주하도록 형성된 제2 전극; 제1 반도체층 위에 형성되며, 돌출부 아래에서 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 비도전성 반사막을 관통하여 돌출부와 제1 가지 전극을 연결하는 제1 전기적 연결부; 그리고 비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 전기적으로 연통하는 제2 전기적 연결부;를 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 빛손실을 줄이는 전극 구조를 가지는 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. 또한, 금속 반사막이 전극이면서 방열통로가 될 수 있지만, 금속 반사막이 전극이면서 동시에 좋은 방열 구조를 가지는 데에는 한계가 많다.
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.
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 형성되며, 패드부와 패드부로부터 돌출된 돌출부를 가지는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되며 돌출부와 마주하도록 형성된 제2 전극; 제1 반도체층 위에 형성되며, 돌출부 아래에서 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 비도전성 반사막을 관통하여 돌출부와 제1 가지 전극을 연결하는 제1 전기적 연결부; 그리고 비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 전기적으로 연통하는 제2 전기적 연결부;를 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 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3의 A-A 선을 따른 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 5a는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설명하기 위한 도면,
도 8은 전극의 면적과 반도체 발광소자의 휘도의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 11은 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 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면, 도 4는 도 3의 A-A 선을 따른 단면의 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30,40,50), 비도전성 반사막(R), 제1 전극(80), 제2 전극(70), 제1 가지 전극(85), 제2 가지 전극(75), 제1 전기적 연결부(81), 및 제2 전기적 연결부(71)를 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 가진다. 비도전성 반사막(R)은 복수의 반도체층(30,40,50) 위에 형성되어 활성층(40)으로부터의 빛을 반사한다. 제1 전극(80)은 비도전성 반사막(R) 위에 형성되며, 패드부(83)와 패드부(83)로부터 돌출된 돌출부(88)를 가진다. 제2 전극(70)은 비도전성 반사막(R) 위에 돌출부(88)와 마주하도록 형성된다. 제1 가지 전극(85)은 제2 반도체층(50), 및 활성층(40)이 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 형성된다. 제1 가지 전극(85)은 돌출부(88) 아래에서 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이로 뻗는다. 제2 가지 전극(75)은 제2 반도체층(50)과 비도전성 반사막(R) 사이에서 제2 전극(70) 아래서 제1 전극(80) 아래로 뻗도록 형성된다. 제2 가지 전극(75)은 생략될 수 있다. 제1 전기적 연결부(81)는 비도전성 반사막(R)을 관통하여 돌출부(88)와 제1 가지 전극(85)을 연결한다. 다른 하나의 제1 전기적 연결부(81)는 제1 가지 전극(85)에 의하지 않고 제1 반도체층(30)과 제1 전극(80)을 전기적으로 연통한다. 제2 전기적 연결부(71)는 비도전성 반사막(R)을 관통하여 제2 전극(70)과 제2 반도체층(50)을 전기적으로 연통한다. 다른 하나의 제2 전기적 연결부(71)는 제2 가지 전극(75)에 의하지 않고 제2 반도체층(50)과 제2 전극(70)을 전기적으로 연통한다.
제2 가지 전극(75)은 제1 가지 전극(85)의 양측에 각각 구비되며, 제2 가지 전극(75)과 연결된 각 제2 전기적 연결부(71)는 제1 전극(80)과 마주하는 제2 전극(70)의 에지에 인접하게 위치한다. 평면도로 볼 때, 제1 전기적 연결부(81)는 제1 전극(80)의 패드부(83)의 에지와 교차할 수 있으며, 돌출부(88)는 제1 전기적 연결부(81)에 대응하여 패드부(83)로부터 돌출되어 있다. 제1 가지 전극(85)에 대응하는 메사식각 영역(35; n-contact 영역)의 면적이 증가하면 반도체 발광소자의 휘도가 감소한다. 특히, 사이즈가 작은 반도체 발광소자에서는 메사식각의 면적을 작게할 필요가 더 있다.
도 5b에 제시된 비교예를 참조하면, 제1 가지 전극(85)이 제1 전극(80)의 대략 중앙에서부터 제2 전극(70)의 아래로 길게 뻗어 있다. 반면, 본 예에서는 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70) 아래로 조금만 연장되어 있고, 제1 가지 전극(85)의 일 측 끝이 패드부(83)로부터 돌출된 돌출부(88) 아래에 위치한다. 즉, 제1 가지 전극(85)은 제1 전극(80)의 패드부(83) 아래로 뻗지 않는다. 따라서, 본 예에서 메사식각의 면적이 비교예에 비해 훨씬 감소한다. 가지 전극(85,75)과 연결되지 않는 전기적 연결부(81,71)를 구비하여 전류 공급의 균일성도 달성된다. 또한, 반도체 발광소자를 PCB 등의 기판에 실장하거나, 검사시에 p측(예: 제2 전극)과 n측(예: 제1 전극)을 구분할 수 있도록 할 필요가 있는데, 본 예에서 돌출부(88)는 반도체 발광소자의 외관으로부터 쉽게 식별될 수 있어서 p측과 n측을 구분하는 수단으로 사용할 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.
바람직하게는 전류 확산 전극(60; 예: ITO,Ni/Au)이 제2 반도체층(50) 위에 형성된다. 기판(10) 상에 제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50), 전류 확산 전극(60)을 형성하고, 메사식각하여 전술된 n-contact 영역(35)을 형성할 수 있다. 메사식각은 전류 확산 전극(60) 형성 전 또는 이후에 수행될 수도 있다. 전류 확산 전극(60)은 생략될 수 있다.
제2 가지 전극(75)은 전류 확산 전극(60) 위에 형성된다. 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)은 복수의 금속층으로 이루어질 수 있으며, 제1 반도체층(30) 또는 전류 확산 전극(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 전류 확산 전극(60) 사이에 제2 가지 전극(75) 및 제2 전기적 연결부(71)(71)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(71)로부터 바로 아래로 전류가 흐르지 못하도록 하는 기능만을 가져도 좋고, 양자의 기능을 모두 가져도 좋다.
비도전성 반사막(R)은 전류 확산 전극(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 포함할 수 있다. 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.
비도전성 반사막(R)에 개구를 형성하고, 개구에 전기적 연결을 형성하며, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 전기적 연결과 함께 형성될 수 있다.
도 5a는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 본 예에서 제1 전극(80)은 패드부(83), 및 패드부(83)로부터 돌출된 돌출부(88)를 포함한다. 제2 전극(70)은 패드부(73) 및 패드부(73)로부터 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이로 돌출되는 돌출부(78)를 포함한다. 제2 가지 전극(75)은 제2 반도체층(50)과 비도전성 반사막(R) 사이에서, 제2 전극(70)의 돌출부(78) 아래에서 제1 전극(80) 아래로 뻗는다. 제2 전기적 연결부(71)는 제2 전극(70)의 돌출부(78)와 제2 가지 전극(75)을 연결한다. 제2 가지 전극(75)이 제1 가지 전극(85)의 양측에 각각 구비되며, 각 제2 가지 전극(75)에 대응하여 제2 전극(70)의 패드부(73)로부터 각 돌출부(78)가 형성되어 있다. 본 예에서 제2 가지 전극(75)은 도 5b에 제시된 비교예와 다르게, 돌출부(78) 아래에서 제2 전극(70)의 패드부(73) 아래로는 뻗지 않는다. 따라서, 금속에 의한 빛흡수 손실이 그만큼 더 감소한다. 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 모두 돌출부(88,78)를 가지며, 가지 전극(85,75)이 패드부(83,73) 아래로는 뻗지 않아서 금속에 의한 빛흡수 손실이 감소하고, 메사식각의 면적도 감소하여 발광량 감소를 억제할 수 있다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 제2 가지 전극(75)은 제1 가지 전극(85)의 양측에 각각 구비되며, 각 제2 가지 전극(75)은 끝이 서로를 향하여 휘어져 있다. 이와 같이 휘어짐으로써, 제1 가지 전극(85)과 제2 가지 전극(75) 간이 거리가 위치에 따른 차이가 감소할 수 있고, 전류 공급 또는 발광의 균일성이 향상될 수 있다. 반도체 발광소자는 평면도로 볼 때, 직사각 형상을 가지며, 제1 전극(80)의 돌출부(88)로 인해 제1 가지 전극(85)은 직사각 형상의 대략 가운데에서 직사각형의 긴 변들과 짧은 변들로부터 각각 균등한 위치에 배치될 수 있다. 각 제2 가지 전극(75)도 각 긴 변을 따라 뻗되 끝이 전술된 바와 같이 휘어져 있고, 제1 가지 전극(85)을 기준으로 각 제2 가지 전극(75)은 대칭적으로 배치되어 있다. 따라서, 매우 대칭적 구조를 가지며, 균일성 향상에 좋은 구조가 된다. 이와 같이, 돌출부(88)는 전극 배치의 균등성, 또는 균일성 향상에도 기여한다.
한편, 도 6b에 제시된 예에서, 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70) 아래로 뻗지 않고 제1 전극(80)과 제2 전극(70) 사이에만 위치한다. 따라서, 메사식각의 면적이 더 감소될 수 있고, 대칭성 또는 균등성이 더 향상된다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 본 예에서, 제2 가지 전극(75)은 제1 가지 전극(85)의 양측에 각각 구비되며, 제1 가지 전극(85)의 양측의 각 제2 가지 전극(75)은 제1 전극(80) 및 제2 전극(70) 중 적어도 하나의 아래에서 서로 이어져 하나의 가지 전극을 이루고 있다. 도 7a에서는 제2 전극(70) 아래에서 양측의 제2 가지 전극(75)이 연결되어 있고, 도 7b에서는 제1 전극(80) 및 제2 전극(70) 아래에서 양측의 제2 가지 전극(75)이 연결되어 폐루프를 이루고 있다. 양측의 제2 가지 전극(75)을 연결하여 일체로 형성함으로써, 전류 공급의 균일성과 발광의 균일성을 향상할 수 있다.
도 8은 전극의 면적과 반도체 발광소자의 휘도의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, DBR과 같은 비도전성 반사막(R) 위에 전극(70,80)이 위치하는 경우에, 전극(70,80)에 의해 빛이 흡수되지만, 전극(70,80)을 Ag, Al과 같이 반사율이 높은 금속으로 구성하는 경우에 반사율을 높일 수 있는 것으로 알려져 왔다. 또한, 전극(70,80)은 본딩 패드, 반도체 발광소자의 방열을 위해서도 기능해야 하므로, 이러한 요소를 고려하여 그 크기를 결정해야 한다. 그러나 본 발명자들은 DBR과 같은 비도전성 반사막(R)이 이용되는 경우에 그 위에 놓이는 전극(70,80)의 크기를 줄일수록 비도전성 반사막(R)에 의한 광 반사율이 높아진다는 것을 확인하였으며, 이러한 실험 결과는 본 개시에서 전극(70,80)의 크기를 종래에 생략할 수 없었던 범위로 줄일 수 있는 계기를 제공하였다. 또한, 전극이 돌출부(88,78)를 가짐으로써, 전극의 면적을 감소하면서도 가지 전극의 길이가 증가하는 것을 억제할 수 있었다.
분포 브래그 리플렉터(91a)는 수직 방향에 가까운 빛일 수록 더 잘 반사하여, 대략 99% 이상의 빛을 반사한다. 그러나 비스듬히 입사하는 빛은 분포 브래그 리플렉터(91a)를 통과하며, 클래드 막(91c) 또는 비도전성 반사막(R)의 상면에 입사하며, 전극(80,70)에 의해 덮이지 않은 부분에서는 빛이 거의 반사되지만, 전극(80,70)에 입사하는 빛은 일부가 흡수된다.
한편, 도 8에 제시된 바와 같이, 전극(80,70) 간의 간격(G) 및 면적비를 변경하여 휘도를 테스트하였다. 간격(G)를 150um(도 8a),300um(도 8b),450um(도 8c),600um(도 8d)로 변경하고, 반도체 발광소자의 외곽과 전극(80,70)의 외측 에지와의 겝은 일정하다. 전극(80,70)이 서로 대향하는 방향으로 반도체 발광소자의 에지 간의 거리(W)는 1200um이고, 세로 길이(c)는 600um이고, 전극(80,70)의 가로(B)는 485,410,335,260um이고, 전극(80,70)의 세로(A)는 520um로 일정하다. 반도체 발광소자의 평면적과 전극(80,70)의 면적비는 각각 0.7, 0.59, 0.48, 0.38이된다. 비교 기준으로 전극(80,70) 간격이 80um인 경우, 면적비는 0.75가 된다. 전극(80,70) 면적이 동일하면, 전극(80,70) 간격이 변화해도 휘도에 큰 차이가 없음을 알았다.
도 8에서 상측의 그래프는 설명된 실험예들의 결과를 나타내는 그래프로서, 비교 기준휘도를 100으로 할 때, 106.79(도 8a),108.14(도 8b),109.14(도 8c),111.30(도 8d)의 휘도를 확인하였다. 휘도의 상승이 상당히 높은 것을 확인할 수 있다. 전극(80,70)의 면적비를 0.38 보다 더 작게 하면 휘도 상승이 더 있을 수 있다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70) 각각 패드부(83,73) 및 돌출부(88,78)를 포함한다. 평면도로 볼 때, 제1 전기적 연결부(81)는 제1 전극(80)의 패드부(83)의 에지로부터 제2 전극(70) 측으로 떨어져 있고, 돌출부(88)는 제1 전극(80)의 패드부(83)로부터 제2 전극(70)을 향하여 연장된 후, 돌출부(88)의 말단이 제1 전기적 연결부(81)와 연결되어 있다. 제1 전극(80)의 패드부(83) 및 제2 전극(70)의 패드부(73)는 점선으로 표시된 면적보다 축소되어 있어서, 도 8에서 설명된 바와 같이, 금속에 의한 빛흡수가 감소하여 휘도가 향상된다. 이와 같이 전극(80,70)의 면적이 감소할 때, 제1 가지 전극(85)과 연결되는 제1 전기적 연결부(81)가 제1 전극(80)의 패드부(83) 측으로 따라서 이동하면, 제1 가지 전극(85)의 길이가 증가하고 메사식각 면적이 증가한다. 본 예에서는 돌출부(88)를 길게 형성하여 돌출부(88)의 끝에서 제1 전기적 연결부(81)가 연결되므로 제1 가지 전극(85)의 길이 증가, 및 메사식각의 면적의 증가가 방지된다.
본 예에서, 복수의 반도체층(30,40,50)은 식각 또는 절단된 측면들을 가진다. 예를 들어 복수의 반도체층(30,40,50)의 둘레가 메사식각되어 형성된 테두리를 가진다. 본 예에서, 평면도(top view)로 볼 때, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)과 복수의 반도체층(30,40,50)의 측면들까지의 거리(E)는 50㎛ 이상이어서, 비도전성 반사막(R)에 발생한 크랙(crak)이 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)까지 전파되기가 쉽지 않다. 따라서, 크랙에 의한 전극(80,70)이 벗겨지는(peeling) 것이 방지된다. 또한, 전극(80,70)을 외부 전극에 본딩시 본딜 물질이 복수의 반도체층(30,40,50)의 측면으로 올라오는 것을 억제할 수 있다.
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 돌출부(88)가 길게 형성되어 있고, 돌출부(88)의 끝에 제1 전기적 연결부(81)가 연결되므로, 전극 면적이 감소하여도 제1 가지 전극(85)이 길어지지 않는다. 또한, 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70) 아래로 뻗지 않도록 형성되며, 제1 가지 전극(85)의 양측의 제2 가지 전극(75)은 각 끝이 서로를 향하여 휘어져 있다. 따라서 균등성 또는 대칭성이 향상된다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 복수의 제1 가지 전극(85)과 복수의 제2 가지 전극(75)이 교대로 배치되며, 제1 전극(80)은 각 제1 가지 전극(85)에 대응하여 돌출부(88)를 가지며, 제2 전극(70)은 각 제2 가지 전극(75)에 대응하여 돌출부(88)를 가진다. 반도체 발광소자의 사이즈나 형태에 따라 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)의 개수, 형상, 및 위치를 변경할 수 있고, 돌출부(88)의 길이도 변경가능하다.
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 형성되며, 패드부와 패드부로부터 돌출된 돌출부를 가지는 제1 전극; 비도전성 반사막 위에 형성되며 돌출부와 마주하도록 형성된 제2 전극; 제1 반도체층 위에 형성되며, 돌출부 아래에서 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극; 비도전성 반사막을 관통하여 돌출부와 제1 가지 전극을 연결하는 제1 전기적 연결부; 그리고 비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 전기적으로 연통하는 제2 전기적 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
제1 가지 전극은 n측 가지 전극일 수 있고, p측 가지 전극일 수도 있다.
(2) 제2 전극은: 패드부 및 패드부로부터 제1 전극과 제2 전극 사이로 돌출되는 돌출부를 포함하고, 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서, 제2 전극의 돌출부 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며, 제2 전기적 연결부는 제2 전극의 돌출부와 제2 가지 전극을 연결하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 제1 가지 전극은 제2 반도체층, 및 활성층이 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 형성되며, 제1 전극의 패드부, 및 제2 전극 아래로는 뻗지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서 제2 전기적 연결부에 의해 제2 전극과 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며, 제2 가지 전극은 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며, 각 제2 전기적 연결부는 제1 전극과 마주하는 제2 전극의 에지에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 평면도로 볼 때, 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 패드부의 에지와 교차하며, 돌출부는 제1 전기적 연결에 대응하여 패드부로부터 돌출된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 평면도로 볼 때, 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 패드부의 에지로부터 제2 전극 측으로 떨어져 있고, 돌출부는 제1 전극의 패드부로부터 제2 전극을 향하여 연장된 후, 돌출부의 말단이 제1 전기적 연결부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 제2 가지 전극이 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며, 각 제2 가지 전극에 대응하여 제2 전극의 패드부로부터 각 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(8) 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서 제2 전기적 연결부에 의해 제2 전극과 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며, 제2 가지 전극은 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며, 각 제2 가지 전극은 끝이 서로를 향하여 휘어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(9) 복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서 제2 전기적 연결부에 의해 제2 전극과 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며, 제2 가지 전극은 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며, 제1 가지 전극의 양측의 각 제2 가지 전극은 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 아래에서 서로 이어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(10) 제1 가지 전극은 제1 전극의 패드부 아래로는 뻗지 않고, 제2 가지 전극은 제2 전극의 패드부 아래로는 뻗지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
본 개시에 따른 반도체 발광소자에 의하면, 금속에 의한 빛흡수가 감소하고, 메사식각에 의한 발광면적 감소가 줄어든 반도체 발광소자가 제공된다.
30: 제1 반도체층 40: 활성층 50: 제2 반도체층
R: 비도전성 반사막 80,70: 전극 85,75: 가지 전극
88,78: 돌출부 83,73: 패드부 35; n-contact 영역

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 형성되며, 패드부와 패드부로부터 돌출된 돌출부를 가지는 제1 전극;
    비도전성 반사막 위에 형성되며 돌출부와 마주하도록 형성된 제2 전극;
    제1 반도체층 위에 형성되며, 돌출부 아래에서 제1 전극과 제2 전극 사이로 뻗는 제1 가지 전극;
    비도전성 반사막을 관통하여 돌출부와 제1 가지 전극을 연결하는 제1 전기적 연결부; 그리고
    비도전성 반사막을 관통하여 제2 전극과 제2 반도체층을 전기적으로 연통하는 제2 전기적 연결부;를 포함하며,
    제1 전극의 패드부로부터 돌출된 돌출부만큼 패드부의 면적이 줄어들어 제1 전극이 비도전성 반사막을 덮는 면적이 줄어들고 동시에 제1 가지 전극의 길이가 돌출부가 패드부로부터 돌출된 거리만큼 줄어드는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제2 전극은: 패드부 및 패드부로부터 제1 전극과 제2 전극 사이로 돌출되는 돌출부를 포함하고,
    복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서, 제2 전극의 돌출부 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    제2 전기적 연결부는 제2 전극의 돌출부와 제2 가지 전극을 연결하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 가지 전극은 제2 반도체층, 및 활성층이 식각되어 노출된 제1 반도체층 위에 형성되며, 제1 전극의 패드부, 및 제2 전극 아래로는 뻗지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서 제2 전기적 연결부에 의해 제2 전극과 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    제2 가지 전극은 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며,
    각 제2 전기적 연결부는 제1 전극과 마주하는 제2 전극의 에지에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    평면도로 볼 때, 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 패드부의 에지와 교차하며,
    돌출부는 제1 전기적 연결에 대응하여 패드부로부터 돌출된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    평면도로 볼 때, 제1 전기적 연결부는 제1 전극의 패드부의 에지로부터 제2 전극 측으로 떨어져 있고,
    돌출부는 제1 전극의 패드부로부터 제2 전극을 향하여 연장된 후, 돌출부의 말단이 제1 전기적 연결부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 청구항 2에 있어서,
    제2 가지 전극이 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며,
    각 제2 가지 전극에 대응하여 제2 전극의 패드부로부터 각 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서 제2 전기적 연결부에 의해 제2 전극과 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    제2 가지 전극은 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며,
    각 제2 가지 전극은 끝이 서로를 향하여 휘어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    복수의 반도체층과 비도전성 반사막 사이에서 제2 전기적 연결부에 의해 제2 전극과 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    제2 가지 전극은 제1 가지 전극의 양측에 각각 구비되며,
    제1 가지 전극의 양측의 각 제2 가지 전극은 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 아래에서 서로 이어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 청구항 2에 있어서,
    제1 가지 전극은 제1 전극의 패드부 아래로는 뻗지 않고,
    제2 가지 전극은 제2 전극의 패드부 아래로는 뻗지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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