KR101904324B1 - 발광소자 - Google Patents

발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101904324B1
KR101904324B1 KR1020110093061A KR20110093061A KR101904324B1 KR 101904324 B1 KR101904324 B1 KR 101904324B1 KR 1020110093061 A KR1020110093061 A KR 1020110093061A KR 20110093061 A KR20110093061 A KR 20110093061A KR 101904324 B1 KR101904324 B1 KR 101904324B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
type semiconductor
light emitting
conductivity type
layer
Prior art date
Application number
KR1020110093061A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130029657A (ko
Inventor
심희재
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110093061A priority Critical patent/KR101904324B1/ko
Publication of KR20130029657A publication Critical patent/KR20130029657A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101904324B1 publication Critical patent/KR101904324B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/20—Semiconductor 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
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/12—Semiconductor 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 stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/02—Semiconductor 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
    • H01L33/16—Semiconductor 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 crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous

Landscapes

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

Abstract

실시예는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, a면으로 성장된 GaN을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물과 인접하여 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층 또는 언도프드 반도체층으로 형성되는 인터레이어(interlayer); 및 상기 인터레이어 내에 배치되는 복수의 돌출부;를 포함하는 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자{Light emitting device}
실시예는 발광소자에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 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 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 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.
질화물 반도체 발광소자에는 GaN 등과 같은 질화물 반도체 물질과 결정구조가 동일하면서 격자 정합을 이루는 기판이 존재하지 않고, 절연성 기판인 사파이어 기판이 사용된다. 사파이어 기판과 사파이어 기판 상에 성장되는 GaN층 간에는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이가 발생하게 되어 격자 부정합이 발생하여 GaN층에 많은 결정 결함이 존재하게 된다.
결정 결함은 소자의 누설전류를 증가시키고 외부 정전기가 들어왔을 경우 많은 결정 결함을 가지고 있는 발광소자의 활성층이 강한 필드에 의해서 파괴되게 된다.
일반적으로 GaN 박막에는 1010~1012/cm2 정도의 결정 결함(관통 결함)이 존재하는 것으로 알려져 있다. 이러한 결정 결함을 많이 내포하는 질화물 반도체 발광소자는 전기적 충격에 매우 취약하여 정전기나 낙뢰에 의하여 발광소자가 손상될 수 있다.
실시예는 발광소자의 GaN 내에서의 결정 결함을 줄이고자 한다.
실시예는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, a면으로 성장된 GaN을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물과 인접하여 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층 또는 언도프드 반도체층으로 형성되는 인터레이어(interlayer); 및 상기 인터레이어 내에 배치되는 복수의 돌출부;를 포함하는 발광소자를 제공한다.
돌출부는 적어도 하나 이상의 곡률을 갖는 경사면을 포함할 수 있다.
인터레이어 내의 돌출부는 상기 발광 구조물을 형성하는 a면 GaN 상에 드롭(drop)된 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 - x 를 질화시켜 형성된 고체 상태의 SixAlyN1-x-y 또는 SixAuyN1 -x-y를 포함할 수 있다.
액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x는 유테틱 온도 이상에서 드롭될 수 있다.
액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x의 질화 또는 상기 발광 구조물의 성장은 1100°C 이하에서 수행될 수 있다.
돌출부는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일일 수 있다.
발광소자는 기판 및, 상기 기판과 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 버퍼층을 더 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층 내에서 상기 버퍼층과의 경계면으로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성될 수 있다.
기판은 R-면 사파이어 기판일 수 있다.
제1 도전형 반도체층 내에서 상기 언도프드 반도체층과의 경계면으로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성될 수 있다.
돌출부는 상기 제1 도전형 반도체층의 표면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
돌출부는 상기 언도프드 반도체층의 표면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법은 사파이어 기판에서 결함 밀도가 높은 R-면(plane) 위에 SixAlyN1 -x-y를 선택적으로 배치하고, SixAlyN1 -x-y가 결함의 성장 저지층 내지 흡수층으로 작용하여 특히, A-면(plane) GaN에서의 결정 결함의 성장을 줄일 수 있다.
도 1 내지 도 4는 발광소자의 제1 실시예 내지 제4 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 사파이어 결정의 구조를 도시한 도면이고,
도 6a 내지 도 6f는 도 1의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7a 내지 도 7e는 도 2의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 8a 내지 도 8f는 도 3의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 9a 내지 도 9i는 도 4의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 10는 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 11은 발광소자가 배치된 헤드 램프의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 12은 발광소자가 배치된 백라이트 유닛의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 4는 발광소자의 제1 실시예 내지 제4 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 사파이어 결정의 구조를 도시한 도면이다.
도 1의 발광소자(100)는 기판(110)과, 버퍼층(120)과, 발광 구조물(140)과 제1 전극(160)과 제2 전극(170)을 포함하여 이루어진다. 발광 구조물(140)은 제1 도전형 반도체층(142)과 활성층(144) 및 제2 도전형 반도체층(146)을 포함하여 이루어진다. 제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있다.
기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 일 수 있다. 예를 들어, 사파이어(SiO2), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 및 Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
도 5를 참조하여 기판(110)으로 사파이어 기판을 사용하는 경우의 기판(110)의 결정면을 설명한다.
결함밀도가 높은 R-면(plane)(1-102) 사파이어 기판 위에 A-면(plane) GaN이 성장될 때 결함의 수직 방향으로의 전이가 특히 문제될 수 있으므로, 후술하는 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142) 내에 SixAlyN1 -x-y를 배치하여 결함의 성장 저지층 내지 흡수층으로 작용하게 하여 비극성의 A-면 GaN의 결함을 줄일 수 있다.
버퍼층(120)은, 기판(110)과 발광 구조물(140) 사이의 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 상기 버퍼층(120)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(142)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(142)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(142)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 도전형 반도체층(142)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(142)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조물(140)의 표면, 즉 제2 도전형 반도체층(146)의 표면에는 요철이 형성되어 광추출 효과를 증가시킬 수 있다.
활성층(144)은 제1 도전형 반도체층(142)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(146)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(144)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(144)은 이중 접합 구조(Double Hetero Junction Structure), 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(120)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.
활성층(144)의 우물층/장벽층은 예를 들어, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InAlGaN/InAlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 좁은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(144)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층의 밴드 갭보다 더 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(146)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(146)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(144)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
본 실시예와 후술할 다른 실시예들에서 제1 도전형 반도체층(142)은 P형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(146)은 N형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(146) 위에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 제2 도전형 반도체층이 P형 반도체층일 경우 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 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.
발광 구조물(140)은 상술한 실시예와 같이 제1 도전형 반도체층(142)과 활성층(144) 및 제2 도전형 반도체층(146)을 포함하여 이루어진다. 제1 도전형 반도체층(142)의 일부 영역이 메사 식각되어 있는데, 사파이어 기판과 같이 절연성 기판의 하부에 전극을 형성할 수 없기 때문에, 상술한 식각된 영역에 제1 전극(160)을 배치할 수 있다.
본 실시예에서 발광 구조물(140)이 특히 비극성의 A-면 GaN으로 이루어질 때 제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있고, 복수 개의 SixAlyN1-x-y(150)는 물방울(droplet) 형상으로 배치될 수 있다.상기 물방울은 적어도 하나의 곡률을 갖는 경사면을 포함할 수 있다.
복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)가 포함된 레이어를 인터레이어(interlayer)라고 할 수 있으며, 물방울 형상으로 배치된 복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)는 돌출부를 이룰 수 있으며, 이하의 실시예들에서도 동일하다.
도 1에서 상기 물방울 형상의 SixAlyN1 -x-y(150)는 크기와 형상이 동일하게 도시되어 있으나, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)의 형상과 크기는 상이할 수 있다. SixAlyN1 -x-y(150)는 액체 상태의 SiAl에 질소 처리를 하여 형성되는데, 구체적인 공정은 후술한다.
SixAlyN1 -x-y(150)는 제1 도전형 반도체층(142)과 버퍼층(120)의 경계면으로부터 소정 간격 이격되어 배치되는데, 후술하는 바와 같이 SixAlyN1 -x-y(150)를 제1 도전형 반도체층(142)의 성장 중에 형성하기 때문이다.
각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일의 크기일 수 있는데, 즉 1 나노 미터 내지 수십 마이크로 미터의 크기를 가질 수 있다.
도 1에서 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(a)는 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되고 있으며, 일부(b)는 SixAlyN1-x-y(150)와 대응하지 않아서 계속 성장할 수도 있으며, 일부 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다.
도 2는 도 1의 발광소자와 유사하나, 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142)의 사이에 언도프드(undoped) 반도체층(130)이 배치되어 있다. 그리고, SixAlyN1-x-y(150)가 언도프드 반도체층(130) 내에 배치되어 있으며, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)의 크기와 형상은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.
본 실시예에서도 복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)가 포함된 레이어를 인터레이어라고 할 수 있으며, 이하의 실시예들에서도 동일하다. 그리고, 고체 상태의 SixAlyN1-x-y(150) 대신에 고체 상태의 SixAuyN1 -x-y가 배치되어 돌출부를 이룰 수 있으며, 도 1에 도시된 실시예와 도 3 및 도 4의 실시예들에서도 동일하다.
SixAlyN1 -x-y(150)는 언도프드 반도체층(130)의 성장 중에 형성되므로, 언도프드 반도체층(130)과 버퍼층(120)의 경계면으로부터 소정 간격 이격되어 배치된다.
도 2에서 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130)의 경계면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(e)는 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되고 있으며, 일부(d)는 SixAlyN1-x-y(150)와 대응하지 않아서 계속 성장할 수도 있으며, 일부 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다. 그리고, 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142) 사이의 경계면에서도 일부 결정 결함(b)이 발생할 수 있다.
도 3에 도시된 발광소자(100)는 도 2에 도시된 실시예에 따른 발광소자와 유사하나, SixAlyN1 -x-y(150)가 제1 도전형 반도체층(142) 내에 배치된 점이 상이하다. 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)의 크기와 형상은 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 동일하다.
SixAlyN1 -x-y(150)는 제1 도전형 반도체층(142)의 성장 중에 형성되므로, 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142) 사이의 경계면으로부터 소정 간격 이격되어 배치된다.
도 3에서 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(a)는 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되고 있으며, 결정 결함 중 다른 일부(d)는 언도프드 반도체층(130)과 버퍼층(120)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단될 수 있으며, 일부 SixAlyN1-x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다.
그리고, 결정 결함 중 일부(b)는 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되지 않고 성장할 수 있으며, 결정 결함 중 다른 일부(d)는 언도프드 반도체층(130)과 버퍼층(120)의 경계면에서 발생하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되지 않고 성장할 수 있다.
도 1 내지 도 3에서는 수평형(lateral type) 발광소자를 도시하였으나, 도 4에서는 수직형(vertical) 발광소자를 도시하고 있다.
도 4에 도시된 발광소자(100)는 도전성 지지기판(metal support, 188) 상에 접합층(186)과 반사층(184)과 오믹층(182)과 발광 구조물(140)을 포함하여 이루어진다. 발광 구조물(140)은 제1 도전형 반도체층(142)과 활성층(144) 및 제2 도전형 반도체층(146)을 포함하여 이루어지며, 제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있다.
도전성 지지기판(188)은 제2 전극의 역할을 할 수 있으므로 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 발광 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 금속을 사용할 수 있다.
도전성 지지기판(188)은 금속 또는 반도체 물질등으로 형성될 수 있다. 또한 전기전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 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), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전성 지지기판(188)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.
접합층(186)은 반사층(184)과 도전성 지지기판(188)을 결합하며, 반사층(184)이 결합층(adhesion layer)의 기능을 수행할 수도 있다. 접합층은(186) 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 형성할 수 있다
반사층(184)은 약 2500 옹스르통의 두께일 수 있다. 반사층(184)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 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
발광 구조물(150), 특히 상기 제2 도전형 반도체층(146)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 이러한 오믹 특성을 개선하기 위해 오믹층(182)으로 투명 전극 등을 형성할 수 있다.
오믹층(182)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(182)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.
발광 구조물(140)의 구성은 상술한 실시예들과 동일할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있고, 복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)는 물방울(droplet)이 거꾸로 배치된 형상일 수 있다. 물방울 형상의 SixAlyN1 -x-y(150)의 크기와 형상은 상술한 실시예에 따른 발광소자와 동일하다.
SixAlyN1 -x-y(150)는 제1 도전형 반도체층의 표면으로부터 소정 간격 이격되어 배치되는데, 후술하는 바와 같이 SixAlyN1 -x-y(150)를 제1 도전형 반도체층(142)의 성장 중에 형성하기 때문이다.
도 4에서 제1 도전형 반도체층(142)의 표면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(a)는 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1-x-y(150)에서 차단되고 있으며, 일부(b)는 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하지 않아서 계속 성장할 수도 있으며, 일부 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다.
도시되지는 않앗으나, 상기 발광 구조물(140)의 표면, 즉 제1 도전형 반도체층(142)의 표면에는 요철이 형성되어 광추출 효과를 증가시킬 수 있다.
제1 도전형 반도체층(142) 상에는 제1 전극(160)이 형성될 수 있다. 제1 전극(160)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 발광 구조물(140)의 측면에는 패시베이션층(passivation layer, 190)이 형성될 수 있다. 패시베이션층(190)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 상기 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있으며, 일 예로서 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
도 6a 내지 도 6f는 도 1의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 버퍼층(120) 및 제1 도전형 반도체층(142a)을 성장시킨다.
기판(110)으로 전도성 또는 비전도성 기판(110)을 사용할 수 있는데, 특히 사파이어를 기판(110)으로 사용할 때 결함밀도가 높은 R-면(1-102) 위에 발광 구조물(140) 등의 반도체층을 성장시킬 수 있다.
제1 도전형 반도체층(142a)과 기판(110) 사이에는 버퍼층(120)을 성장시킬 수 있는데, 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 버퍼층(120)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다
제1 도전형 반도체층(142a)의 조성은 상술한 바와 동일하며, 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(142a)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.
특히, 제1 도전형 반도체층(142a)는 GaN의 A-면으로 성장될 수 있는데, 사파이어 기판(110)에서 결함밀도가 높은 R-면(1-102) 위에 A-면 GaN이 성장될 때 결정 결함(a)이 수직 방향으로 전이될 수 있다.
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142a)에 SiAl(155)를 배치한다. SiAl(155)는 예를 들어 Si87 .4Al12 .6이 배치될 수 있는데, 상술한 트리메틸 갈륨 가스와 실란 가스를 주입하여 상기 제1 도전형 반도체층(142a)에 액체 상태의 SiAl(155)이 드롭(drop)되어 형성될 수 있다.
실리콘(Si)의 녹는점은 1400oC이나 적당량의 금(Au)이나 알루미늄(Al)을 함유하게 되면 실리콘의 녹는점이 크게 낮아지는데, 금을 함유하면 359 oC 가 될 수 있고, 상술한 바와 같이 알루미늄을 함유하면 577 oC가 될 수 있다.
상술한 실시예에서 SiAl(155)가 Si87 .4Al12 . 6로 드롭되었는데, SixAl1 -x로 드롭될 수 있다. 그리고, SiAl(155) 외에 액체 상태의 SixAu1 -x를 드롭할 수도 있는데, 다른 실시예들에서도 동일하다.
상술한 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x의 드롭은 유테틱 온도 이상에서 이루어지며, SixAl1 -x는 577 oC 이상에서 SixAu1 -x는 577 oC 이상에서 드롭될 수 있다. 그리고, 상술한 드롭 공정이나 발광 구조물의 성장은 1100 oC 이하의 온도에서 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 실리콘에 알루미늄을 함유하여 SiAl(155)를 형성하면 융해 온도가 577 oC 부근에서 형성되므로, 액체 상태의 SiAl(155)를 얻을 수 있다.
그리고, 도 6c에 도시된 바와 같이 SiAl에 질소(N2) 처리를 하여 SixAlyN1 -x-y(150)를 형성하는데 상온에서 처리할 수 있고, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 발광 구조물(140)이 특히 비극성의 A-면 GaN으로 이루어진 제1 도전형 반도체층(142a) 내에는 배치되며, 고체 상태의 물방울(droplet) 형상으로 배치될 수 있다. 따라서, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)를 리쏘그래피(lithography) 등의 방법으로 패터닝하지 않고도, SixAlyN1 -x-y(150)가 제1 도전형 반도체층(142a)의 일부에 형성될 수 있다.
각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 크기와 형상이 동일하게 도시되어 있으나, 형상과 크기는 상이할 수 있다. SiAl에 질소 처리를 하여 형성된 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일의 크기일 수 있다.
여기서, SixAlyN1 -x-y(150)의 크기는 높이(h)와 폭(w)으로 나타낼 수 있는데, 폭(w)이 나노 미터 스케일 내지 마이크로 미터 스케일일 수 있고, 높이(h)는 폭(w)의 1/2일 수 있다.
상기 SixAl1 -x 대신에 SixAu1 -x를 드롭시킨 후 질소처리를 하면 고체 상태의 SixAuyN1-x-y가 형성될 수 있으며, 이하의 다른 실시예들에서도 동일하다.
도 6c에서 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142a)의 경계면으로부터 성장된 결정 결함(a) 대응하여 SixAlyN1 -x-y(150)이 형성되고 있다. 도 6d에서 제1 도전형 반도체층(142a)과 SixAlyN1 -x-y(150) 위에 제1 도전형 반도체층(142b)를 추가로 성장시킨다.
도 6a에서 성장된 제1 도전형 반도체층(142a)과 도 6d에서 성장된 제1 도전형 반도체층(142b)은 하나의 제1 도전형 반도체층(142)을 이룰 수 있다. SixAlyN1 -x-y(150)에 의하여 성장이 차단된 결정 결함(a)은 제1 도전형 반도체층(142b) 내에서 성장되지 않고 있다.
그리고, 도 6e에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142) 상에 활성층(144)과 제2 도전형 반도체층(146)을 성장시킨다.
활성층(144)의 조성은 상술한 바와 동일하며, 예를 들어 상기 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.
제2 도전형 반도체층(146)의 조성은 상술한 바와 동일하며, 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.
도 6f에 도시된 바와 같이 제2 도전형 반도체층(146)으로부터 활성층(144) 및 제1 도전형 반도체층(142)의 일부를 메사 식각하여, 제1 도전형 반도체층(142)의 일부를 노출시킨다.
그리고, 제1 도전형 반도체층(142)과 제2 도전형 반도체층(146)의 일부 상에 각각 제1 전극(160)과 제2 전극(170)을 형성한다. 각각의 전극(160, 170)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다
도 7a 내지 도 7e는 도 2의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예는 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 유사하나, SiAl의 형성 및 질소 처리를 언도프드 반도체층(130)의 성장 중에 실시하는 점에서 상이하다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 언도프드 반도체층(130a)의 성장 중에 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130a)의 경계면으로부터 결정 결함(e)이 발생하여 성장할 수 있고, 언도프드 반도체층(130a)의 성장 중에 SiAl(155)를 선택적으로 형성한다. SiAl(155)의 형성방법은 상술한 실시예와 동일하다.
도 7b에 도시된 바와 같이 질소 처리를 하여 SixAlyN1 -x-y(150)을 형성되고 있으며, 도 7c에 도시된 바와 같이 언도프드 반도체층(130a) 위에 언도프드 반도체층(130b)을 추가로 성장시킨다.
그리고, 도 7d에 도시된 바와 같이 발광 구조물(140)을 성장시키고, 도 7e에 도시된 바와 같이 발광 구조물(140)의 메사 식각과 제1,2 전극(160, 170) 형성 공정을 진행한다.
본 실시예에 따라 제조된 발광 구조물은 결정 결함(e)이 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130)의 경계면에서 발생하여 성장하다가 SixAlyN1 -x-y(150)에서 성장이 중단되어, GaN으로 이루어진 발광 구조물(140) 특히 제1 도전형 반도체층(142) 내에서 결정 결함의 발생을 없애거나 줄일 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 도 3의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 방법은 도 2에 도시된 실시예와 유사하나 결정 결함(a)이 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)과의 경계면에서 발생하여, 도 8b에서의 SiAl(155) 형성 후 도 8c에서 질소 처리를 하여 형성된 SixAlyN1 -x-y(150)에서 결정 결함의 성장이 차단되고 있다.
도 9a 내지 도 9i는 도 4의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예는 수직형 발광소자의 제조방법을 도시하고 있으며, 도 9a에서 제1 도전형 반도체층(142a) 내에서의 결정 결함(a)의 성장과 도 9b에 도시된 SiAl(155) 형성 후 도 9c에서 질소 처리를 하여 형성된 SixAlyN1 -x-y(150)에 의한 결정 결함의 성장이 차단은 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 동일하다.
도 9f에서 발광 구조물(140) 위에 오믹층(182)과 반사층(184)과 접합층(186) 및 도전성 지지기판(188)을 형성할 수 있다. 오믹층(182)과 반사층(184)의 조성은 상술한 바와 같으며, 스퍼터링법이나 전자빔 증착법에 의하여 형성될 수 있다.
반사층(184) 상에 접합층(186)과 도전성 지지기판(188)을 형성할 수 있는데, 도전성 지지기판(188)을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱(Eutetic) 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용하거나, 별도의 접합층(186)을 형성할 수 있다.
그리고, 도 9g에 도시된 바와 같이 상기 기판(110)을 분리하다. 기판(110)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, 기판(110) 방향으로 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 기판(110)과 발광 구조물(140)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 경계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(110)의 분리가 일어나며, 버퍼층(120)도 함께 분리될 수 있다.
그리고, 도 9h에 도시된 바와 같이 각각의 발광 구조물(140)을 소자 단위로 다이싱(dicing)할 수 있다.
도 9i에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142)의 표면에 제1 전극(160)을 배치하고, 발광 구조물(140)의 둘레에 패시베이션층(190)을 형성할 수 있는데, 제1 전극(160)과 패시베이션층(190)의 조성은 상술한 바와 동일하다.
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(142) 내에 배치된 SixAlyN1 -x-y(150)는 복수 개의 물방울(droplet)이 거꾸로 배치된 형상이며, 물방울 형상의 크기와 형상은 상술한 실시예에 따른 발광소자와 동일하다.
도 10은 발광소자 패키지의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 패키지 몸체(310)와, 상기 패키지 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)과, 상기 패키지 몸체(310)에 설치되어 상기 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)과 전기적으로 연결되는 따른 발광소자(360)와, 상기 발광소자(360)의 표면 또는 측면을 덮는 몰딩부(350)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(360)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.
상기 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(360)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)은 상기 발광소자(360)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(360)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(360)는 상기 패키지 몸체(310) 상에 설치되거나 상기 제1 리드 프레임(321) 또는 제2 리드 프레임(322) 상에 설치될 수 있다. 상기 발광소자(360)는 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 본 실시예에서 발광소자(360)는 제1 리드 프레임(321)과 도전성 접착층(330)으로 연결되고 제2 리드 프레임(322)과 와이어(340) 본딩되고 있다.
몰딩부(350)는 상기 발광소자(360)를 둘러싸며 보호할 수 있다. 또한, 몰디웁(350)에는 형광체(355)가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)에서, 발광소자(360)는 상술한 발광소자(100)와 동일하며 발광 구조물 또는 언도프드 반도체층 내에 선택적으로 SixAlyN1 -x-y이 배치되어 결정 결함의 성장이 감소되고, 따라서 발광소자 패키지(300) 전체의 특성이 향상될 수 있다.
발광소자 패키지(300)는 상술한 실시예들에 따른 발광소자 중 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드 램프와 백라이트 유닛을 설명한다.
도 11은 발광소자 패키지를 포함하는 헤드 램프의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 헤드 램프(400)는 발광소자 패키지가 배치된 발광소자 모듈(401)에서 방출된 빛이 리플렉터(402)와 쉐이드(403)에서 반사된 후 렌즈(404)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 발광소자 모듈(401)에 사용되는 발광소자의 결정 결함이 감소하여, 헤드 램프 전체의 전기적 특성이 향상될 수 있다.
상기 발광소자 모듈(401)에 포함된 발광소자 패키지는 발광소자를 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
도 12는 발광소자 패키지를 포함하는 표시장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)는 도 13에서 설명한 바와 같다.
바텀 커버(510)는 표시 장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.
상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
실시예에 따른 표시장치(500)는 사용되는 발광소자의 결정 결함이 감소하여, 표시 장치 전체의 전기적 특성이 향상될 수 있다.
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, 360 : 발광소자 110 : 기판
120 : 버퍼층
130, 130a, 130b : 언도프드 반도체층
140 : 발광 구조물
142, 142a, 142b : 제1 도전형 반도체층
144 : 활성층 146 : 제2 도전형 반도체층
150 : SixAlyN1-x-y 160 : 제1 전극
170 : 제2 전극 182 : 오믹층
184 : 반사층 186 : 접합층
188 : 도전성 지지기판
300 : 발광소자 패키지 310 : 패키지 몸체
321 : 제1 리드 프레임 322 : 제2 리드 프레임
330 : 도전성 접착층 340 :와이어
350 : 몰딩부 355 : 형광체
400 : 헤드 램프 410 : 발광소자 모듈
420 : 리플렉터 430 : 쉐이드
440 : 렌즈
800 : 표시장치 810 : 바텀 커버
820 : 반사판 830 : 회로 기판 모듈
840 : 도광판 850, 860 : 제1,2 프리즘 시트
870 : 패널 880 : 컬러필터

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 배치되는 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, GaN으로 이루어지고, 상기 GaN은 a면으로 성장된 발광구조물; 및
    상기 제1 도전형 반도체층 내에 배치되는 복수의 돌출부;를 포함하고,
    상기 돌출부는 고체 상태의 SixAlyN1-x-y 또는 SixAuyN1-x-y를 포함하는 발광소자.
  2. 기판;
    상기 기판 위에 배치되는 버퍼층;
    상기 버퍼층 상에 배치되는 언도프드 반도체층;
    상기 언도프드 반도체층 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, GaN으로 이루어지고, 상기 GaN은 a면으로 성장된 발광구조물; 및
    상기 언도프드 반도체층 내에 배치되는 복수의 돌출부;를 포함하고,
    상기 돌출부는 고체 상태의 SixAlyN1-x-y 또는 SixAuyN1-x-y를 포함하는 발광소자.
  3. 제1항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 돌출부는 적어도 하나 이상의 곡률을 갖는 경사면을 포함하는 발광 소자.
  4. 제1항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 고체 상태의 SixAlyN1-x-y 또는 SixAuyN1-x-y는, 드롭(drop)된 액체 상태의 SixAl1-x 또는 SixAu1-x 를 질화시켜 형성된 발광 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체 상태의 SixAl1-x 또는 SixAu1-x는 유테틱 온도 이상 및 1100°C 이하의 온도에서 드롭되는 발광 소자.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 발광 구조물은 1100°C 이하에서 성장된 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌출부는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일인 발광소자.
  8. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판은 R-면 사파이어 기판인 발광소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층과 상기 버퍼층과의 경계로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성된 발광소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 도전형 반도체층의 하면과 상면으로부터 이격되어 배치된 발광소자.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 언도프드 반도체층의 하면과 상면으로부터 이격되어 배치된 발광소자.
KR1020110093061A 2011-09-15 2011-09-15 발광소자 KR101904324B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110093061A KR101904324B1 (ko) 2011-09-15 2011-09-15 발광소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110093061A KR101904324B1 (ko) 2011-09-15 2011-09-15 발광소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130029657A KR20130029657A (ko) 2013-03-25
KR101904324B1 true KR101904324B1 (ko) 2018-10-05

Family

ID=48179512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110093061A KR101904324B1 (ko) 2011-09-15 2011-09-15 발광소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101904324B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005223329A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Lg Electron Inc 発光ダイオード
JP2007103774A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005223329A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Lg Electron Inc 発光ダイオード
JP2007103774A (ja) * 2005-10-06 2007-04-19 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130029657A (ko) 2013-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101827975B1 (ko) 발광소자
KR101908657B1 (ko) 발광소자
KR101998763B1 (ko) 발광소자
KR101791175B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
KR101941029B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR20140089984A (ko) 발광소자 패키지
KR102540645B1 (ko) 발광소자
KR101832314B1 (ko) 발광소자
KR101954202B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR102050052B1 (ko) 발광소자
KR101963220B1 (ko) 발광소자
KR101922529B1 (ko) 발광소자
KR101929933B1 (ko) 발광 소자 및 이를 포함하는 조명 시스템
KR20140027656A (ko) 발광소자
KR101911867B1 (ko) 발광소자
KR20130138416A (ko) 발광소자
KR101941030B1 (ko) 발광소자 패키지
KR102007401B1 (ko) 발광소자
KR101904324B1 (ko) 발광소자
KR20140080992A (ko) 발광소자
KR20130138482A (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR20140046162A (ko) 발광소자
KR101861635B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
KR101934000B1 (ko) 발광 소자
KR101911865B1 (ko) 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right