KR101719623B1 - 발광소자 - Google Patents

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Abstract

실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상의 적어도 일부분에 위치하는 오믹층; 상기 오믹층과 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 규소화합물층; 및 상기 규소 화합물층 상에 위치하는 도전성 지지기판을 포함하는 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자{Light emitting diode}
실시예는 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하다.
이러한 기술의 발달로 디스플레이 소자뿐만 아니라 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL : Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
여기서, LED의 구조는 기판 상에 P 전극, 활성층, N 전극이 순차적으로 적층되고, 기판과 N 전극이 와이어 본딩되어 있으므로 전류가 상호 통전될 수 있다.
이때, 기판에 전류를 인가하면, 전류가 P전극과 N전극에 공급되기 때문에, P전극으로부터 활성층으로 정공(+)이 방출되고, N 전극으로부터 활성층으로 전자(-)가 방출된다. 따라서, 활성층에서 정공과 전자가 결합하면서 에너지 준위가 낮아지게 되고, 에너지 준위가 낮아짐과 동시에 방출되는 에너지가 빛의 형태로 발산된다.
실시예는 발광소자의 광 손실을 줄이고, 소자 안정성을 확보하고자 하는 것이다.
실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상의 일부분에 위치하는 오믹층; 상기 오믹층과 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 규소화합물층; 및 상기 규소 화합물층 상에 위치하는 도전성 지지기판을 포함하는 발광소자를 제공한다.
여기서, 상기 오믹층은 상기 제2 도전형 반도체층의 일부가 노출되도록 위치하고, 상기 규소 화합물층은 상기 노출된 제2 도전형 반도체층의 적어도 일부 상에 위치하고 상기 오믹층을 감쌀 수 있다.
그리고, 상기 규소 화합물층은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 규소 화합물층은 Ni, Pt, Ti, W, Cu, V, Fe 및 Mo 중 적어도 하나의 물질과 Si의 화합물일 수 있다.
그리고, 상기 규소 화합물층은 상기 제1 전극과 대응하는 제2 도전형 반도체층 상의 적어도 일부 영역과 직접 접촉할 수 있다.
그리고, 상기 발광소자는 상기 오믹층과 상기 규소화합물층 상에 위치하는 반사층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 발광소자는 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 오믹층 사이에 위치하는 전류 저지층을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 규소 화합물층은 상기 제1 전극과 대응하는 상기 오믹층 상의 영역과 적어도 일부 영역에서 직접 접촉할 수 있다.
그리고, 상기 발광 소자는 규소화합물층과 상기 도전성 지지기판 사이에 위치하는 결합층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 규소화합물층은 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 광 손실이 감소하고, 소자의 안정성이 향상된다.
도 1a 내지 도 1g는 발광소자의 제1 실시예의 제조방법을 나타낸 도면이고,
도 2a 내지 도 2h는 발광소자의 제2 실시예의 제조방법을 나타낸 도면이고,
도 3a 내지 도 3g는 발광소자의 제3 실시예의 제조방법을 나타낸 도면이고,
도 4는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 5 및 도 6은 실시예들에 따른 발광소자의 효과를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
상기의 실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1g는 발광소자의 제1 실시예의 제조방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 기판(100)을 준비하다. 상기 기판(100)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하며, 예컨대 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(100) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(100)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
그리고, 상기 기판(100) 상에 제1도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광구조물(120)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 발광구조물(120)과 기판(100) 사이에는 버퍼층(미도시)을 성장시킬 수 있는데, 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 상기 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층 위에는 언도프드(undoped) 반도체층이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 발광 구조물(120)은, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)법과 같은 기상 증착법에 의해 성장될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도퍼트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 N형 GaN층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
상기 활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(124)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN , GaAs,/AlGaAs(InGaAs), GaP/AlGaP(InGaP) 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(124)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 도전형 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(124)의 밴드 갭보다는 높은 밴드 갭을 갖을 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(126)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(126)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 P형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(126)은 N형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(126) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 상기 제 2도전형 반도체층이 P형 반도체층일 경우 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 발광구조물(120) 상에 마스크(200)를 씌우고, 오믹층(140)과 반사층(145)를 형성한다. 이때, 상기 오믹층(140)과 반사층(145)는 발광구조물(120)의 중앙에 대응되는 부분에는 형성되지 않을 수 있으며, 이 부분은 후술할 제1 전극(180)이 형성될 부분과 대응할 수도 있다.
상기 오믹층(140)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다. 그리고, 상기 오믹층(140)은 스퍼터링법이나 전자빔 증착법에 의하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 반사층(145)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 상기 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
그리고, 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 반사층(145) 상에 규소 화합물층(150)을 형성한다. 상기 규소 화합물층(150)은 Ni, Pt, Ti, W, Cu, V, Fe 및 Mo 로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질과 Si의 화합물인데, 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 증착될 수 있으며, 도 1d에서는 하나의 레이어(Layer)로 증착되어 있으나 복수 개의 레이어로 증착될 수도 있으나, 소자 특성을 고려하면 100 옹스트롱 이하의 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 도시된 바와 같이 상기 규소화합물층(150)은 노출된 제2 도전형 반도체층(126)과 일부 접촉하여 구비될 수 있다.
그리고, 상기 규소 화합물층(150) 상에 도전성 지지기판(170)을 형성할 수 있다. 상기 도전성 지지기판(170)은 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni-nickel), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 도전성 지지기판(170)을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 반사층(150)과 상기 도전성 지지기판(170)과의 결합을 위하여, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 결합층(160)을 형성할 수 있다.
그리고, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)을 분리하다.
상기 기판(100)의 제거는 엑시머 레이저 등을 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off: LLO)의 방법으로 할 수도 있으며, 건식 및 습식 식각의 방법으로 할 수도 있다.
레이저 리프트 오프법을 예로 들면, 상기 기판(100) 방향으로 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 상기 기판(100)과 발광 구조물(120)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 경계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(100)의 분리가 일어난다.
그리고, 도 1f에 도시된 바와 같이 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극을 형성한다. 상기 제1 전극(180)은 몰리브덴, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 백금(Pt), 바나듐(V), 텅스텐(W), 납(Pd), 구리(Cu), 로듐(Rh) 및 이리듐(Ir) 중에서 선택된 어느 하나의 금속 또는 상기 금속들의 합금으로 이루어진다. 상기 제1 전극(180)은 상기 제2 도전형 반도체층(126) 상의 오믹층(140)이 구비되지 않은 오픈 영역과 대응되어 구비될 수도 있다. 도 1f에서는 칩 간의 다이싱(dicing)가 종료된 발광소자가 도시되어 있다.
그리고, 도 1g에 도시된 바와 같이 상기 발광구조물(120)의 측면에 패시베이션층(Passivation layer, 190)을 증착할 수 있다. 여기서, 상기 패시베이션층(190)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 상기 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(200)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
도 2a 내지 도 2h는 발광소자의 제2 실시예의 제조방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 발광 구조물(120)을 성장시키는데, 도 1a에 도시된 것과 동일하다.
그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제2 도전형 반도체층(126) 상에 마스크(200)를 사용하여 전류 저지층(Current blocking layer, 130)을 패터닝한다. 상기 전류 저지층(130)은 발광 구조물(120)의 중앙에 전류가 집중되는 것을 막기 위하여 유전체 또는 금속으로 형성될 수 있다.
그리고, 도 2c에 도시된 바와 같이 마스크(200)를 사용하여, 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 전류 저지층(130) 상에 오믹층(140)과 반사층(145)를 형성할 수 있다. 여기서, 오믹층(140)과 반사층(145)의 조성등은 상술한 제1 실시예와 동일하다. 이때, 도시된 바와 같이 상기 제2 도전형 반도체층(126)의 가장 자리는 오픈될 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 반사층(145) 상에 규소 화합물층(150)을 형성한다. 상기 규소 화합물층(150)은 Ni, Pt, Ti, W, Cu, V, Fe 및 Mo 로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질과 Si의 화합물인데, 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 증착될 수 있으며, 도 1d에서는 하나의 레이어(Layer)로 증착되어 있으나 복수 개의 레이어로 증착될 수도 있다. 그리고, 도시된 바와 같이 상기 규소화합물층(150)은 노출된 제2 도전형 반도체층(126)과 일부 접촉하여 구비될 수 있다.
그리고, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 규소 화합물층(150) 상에 반사층(결합층(160)과 도전성 지지기판(170)을 형성할 수 있는데, 구체적인 조성은 제1 실시예와 동일하다.
그리고, 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 기판(100)을 레이저 리프트 오프법 등으로 제거하고, 도 2g에 도시된 바와 같이 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(180)을 형성한다. 이때 상기 제1 전극(180)은 상기 전류 저지층(130)과 대응되는 영역에 구비될 수도 있다.
그리고, 도 2h에 도시된 바와 같이 상기 발광구조물(120)의 측면에 패시베이션층(Passivation layer, 190)을 증착할 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 발광소자의 제3 실시예의 제조방법을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 발광 구조물(120)을 성장시키는데, 도 1a에 도시된 것과 동일하다.
그리고, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 제2 도전형 반도체층(126) 상에 전류 저지층(Current blocking layer, 130)을 패터닝하고, 상기 전류 저지층(130)을 덮도록 오믹층(140)을 형성한다. 오믹층(140)의 조성은은 상술한 바와 같다.
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 오믹층(140) 상에 마스크를 씌우고 반사층(145)을 패터닝하여 증착하는데, 상기 반사층(145)은 상기 전류 저지층(130)에 대응되는 영역에는 구비되지 않게 증착될 수 있다. 상기 반사층(145)의 조성 등은 상술한 바와 동일하다.
그리고, 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 제2 도전형 반도체층(126)과 오믹층(140) 및 반사층(145)을 덮도록 규소 화합물층(150)을 형성한다. 상기 규소 화합물층(150)은 Ni, Pt, Ti, W, Cu, V, Fe 및 Mo 로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질과 Si의 화합물인데, 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 증착될 수 있으며, 도 1d에서는 하나의 레이어(Layer)로 증착되어 있으나 복수 개의 레이어로 증착될 수도 있다.
여기서, 상기 반사층(145)은 상기 발광 구조물(120)의 중앙 영역에 대응되는 영역에는 구비되지 않고, 상기 영역에서 상기 오믹층(140)이 상기 규소 화합물층(150)과 접촉한다.
그리고, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 규소 화합물(150) 상에 결합층(160)과 도전성 지지기판(170)을 형성할 수 있는데, 결합층(160)과 도전성 지지기판(170)의 조성 등은 상술한 바와 동일하다.
그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이 기판(100)을 제거하고, 도 3g에 도시된 바와 같이 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(180)을 형성한다. 본 실시예에서, 상기 제1 도전형 반도체층(122)의 표면에는 요철을 형성할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)의 표면의 요철 형상은, PEC 방법이나 마스크를 형성한 후 에칭을 통하여 형성할 수 있다. 여기서, 식각액(가령, KOH)의 양, UV(자외선)의 세기 및 노출 시간, Gallium-polar, Nitrogen-polar의 식각 속도 차이, GaN 결정성에 의한 식각 속도 차이 등을 조절함으로써, 미세 크기의 요철의 형상을 조절할 수 있다.
마스크를 이용한 에칭 공정은, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 포토레지스트를 코팅한 다음, 마스크를 사용하여 노광 공정을 진행한다. 그리고, 노광 공정이 진행되면, 이를 현상하여 식각 패턴을 형성한다. 상술한 공정에 따라 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 식각 패턴이 형성되며, 식각 공정을 진행하여 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 요철 구조를 형성한다. 상기 요철 구조는 상기 제1 도전형 반도체층(122)의 표면적을 증가시키기 위한 것이므로, 통상적으로 마루와 골의 개수가 많을수록 좋다.
그리고, 도 3h에 도시된 바와 같이 상기 발광 구조물(120)의 측면에 패시베이션층(190)을 형성할 수 있다.
상술한 발광소자의 실시예들은 규소 화합물층이 발광 구조물 상의 오믹층과 반사층을 모두 감싸고 구비되며, 반사층과 결합층과의 사이에서 배리어(Barrier)로서 작용할 수도 있다. 또한, 제1 실시예에서는 발광 구조물의 중앙 영역에 오믹층과 반사층이 구비되지 않고 상기 규소 화합물층이 배리어로서 전류 저지층의 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 규소 화합물층이 오믹층이나 반사층 내의 물질의 디퓨전(duffusion)을 방지할 수 있으므로 소자의 안정성을 기대할 수 있다.
도 4는 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도이다. 이하에서, 도 4를 참조하여 발광 소자 패키지의 일실시예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체(320)와, 상기 패키지 몸체(320)에 설치된 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)과, 상기 패키지 몸체(320)에 설치되어 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)과 전기적으로 연결되는 상술한 실시예들에 따른 발광 소자(300)와, 상기 발광 소자(300)를 포위하는 충진재(340)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(320)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(300)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(300)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)은 상기 발광 소자(300)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(300)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(300)는 상기 패키지 몸체(320) 상에 설치되거나 상기 제1 전극층(311) 또는 제2 전극층(312) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(300)는 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 충진재(340)는 상기 발광 소자(300)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 충진재(340)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(300)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상기 발광 소자 패키지는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 적어도 하나를 하나 또는 복수개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6은 실시예들에 따른 발광소자의 효과를 나타낸 도면이다. 도 5는 규소 화합물층이 구비된 수직형 발광소자의 전압과 전류의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 6은 규소 화합물층이 구비되지 않은 발광소자의 전압과 전류의 관계를 나타낸 그래프이다.
1.5 A(암페어)의 전류에서 시간을 달리하여 테스트하면, 규소 화합물층이 없는 구조에서는 저전류 영역에서 degration이 발행함을 알 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기판 120 : 발광 구조물
122 : 제1 도전형 반도체층 124 : 활성층
126 : 제2 도전형 반도체층 130 : 전류 저지층
140 : 오믹층 145 : 반사층
150 : 규소 화합물층 160 : 결합층
170 : 도전성 지지기판 180 : 제1 전극
190 : 패시베이션층

Claims (14)

  1. 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 제1 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층 상의 일부분에 위치하는 오믹층;
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 오믹층 사이에서, 상기 제1 전극과 수직 방향으로 중첩되는 전류 저지층;
    상기 오믹층과 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 규소화합물층;
    상기 오믹층과 상기 규소 화합물층 사이에 배치되는 반사층; 및
    상기 규소 화합물층 상에 위치하는 도전성 지지기판을 포함하고,
    상기 규소 화합물층은 상기 제1 전극과 대응하는 상기 오믹층의 일부 영역과 직접 접촉하고, 상기 오믹층은 상기 제2 도전형 반도체층과 직접 접촉하고, 상기 규소 화합물층은 상기 제2도전형 반도체층의 가장자리 영역과 직접 접촉하고 상기 발광구조물의 외측으로 돌출된 영역을 갖는 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 규소 화합물층은. 상기 반사층의 하부와 직접 접촉하고 상기 반사층과 상기 오믹층의 적어도 일부 측면을 감싸는 발광소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 규소 화합물층은 복수의 층으로 이루어진 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 규소 화합물층은,
    Ni, Pt, Ti, W, Cu, V, Fe 및 Mo 중 적어도 하나의 물질과 Si의 화합물인 발광소자.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 규소 화합물층과 상기 도전성 지지기판 사이에 배치되는 결합층을 더 포함하고, 상기 규소 화합출층의 돌출된 영역의 측면 끝단과 상기 도전성 지지기판의 측면 끝단이 수직 방향으로 동일한 평면 상에 배치되는 발광소자.
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 측면 및 규소 화합물층의 상기 돌출된 영역과 직접 접촉하는 패시베이션층을 더 포함하는 발광소자.
  13. 삭제
  14. 삭제
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