KR101926479B1 - 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 제1 영역이 상기 반사전극 아래에 배치되고, 제2 영역이 상기 절연층과 상기 반사전극 사이에 배치된 금속층; 을 포함한다.

Description

발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE, AND LIGHT UNIT}
실시 예는 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광소자의 하나로서 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선, 자외선과 같은 빛의 형태로 변환한다.
발광소자의 광 효율이 증가됨에 따라 표시장치, 조명기기를 비롯한 다양한 분야에 발광소자가 적용되고 있다.
실시 예는 신뢰성이 확보되며 발광구조물 하부에 배치된 절연층에서 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있는 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 제1 영역이 상기 반사전극 아래에 배치되고, 제2 영역이 상기 절연층과 상기 반사전극 사이에 배치된 금속층; 을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 반사전극; 상기 발광구조물과 상기 반사전극 사이에 배치된 오믹접촉층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 전극; 을 포함하고, 상기 반사전극의 제1 영역 또는 상기 오믹접촉층의 제1 영역이 상기 절연층 내에 배치되거나 상기 절연층을 관통하여 상기 발광구조물에 접촉된다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극; 을 포함하고, 상기 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 제1 영역이 상기 반사전극 아래에 배치되고, 제2 영역이 상기 절연층과 상기 반사전극 사이에 배치된 금속층; 을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극; 을 포함하고, 상기 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 반사전극; 상기 발광구조물과 상기 반사전극 사이에 배치된 오믹접촉층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 전극; 을 포함하고, 상기 반사전극의 제1 영역 또는 상기 오믹접촉층의 제1 영역이 상기 절연층 내에 배치되거나 상기 절연층을 관통하여 상기 발광구조물에 접촉된다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재; 를 포함하고, 상기 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극; 제1 영역이 상기 반사전극 아래에 배치되고, 제2 영역이 상기 절연층과 상기 반사전극 사이에 배치된 금속층; 을 포함한다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 기판; 상기 기판 위에 배치된 발광소자; 상기 발광소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재; 를 포함하고, 상기 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층; 상기 발광구조물 아래에 배치되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 반사전극; 상기 발광구조물과 상기 반사전극 사이에 배치된 오믹접촉층; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 전극; 을 포함하고, 상기 반사전극의 제1 영역 또는 상기 오믹접촉층의 제1 영역이 상기 절연층 내에 배치되거나 상기 절연층을 관통하여 상기 발광구조물에 접촉된다.
실시 예에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛은 신뢰성이 확보되며 발광구조물 하부에 배치된 절연층에서 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 8은 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 실시 예에 따른 발광소자의 효과를 설명하는 도면이다.
도 11 내지 도 16은 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 19는 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛 및 발광소자 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광구조물(10), 절연층(40), 금속층(50), 반사전극(17), 전극(80)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 제2 도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예로서 II족-VI족 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.상기 활성층(12)은 예로서 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역(L)은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 오믹접촉층(15) 둘레 및 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)에 접촉될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
상기 금속층(50)은 상기 본딩층(60)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(60)에 포함된 물질이 상기 반사전극(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 본딩층(60)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사전극(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(60)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지부재(70)는 실시 예에 따른 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(60)은 시드층으로 구현될 수도 있다.
상기 지지부재(70)는 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결된 상기 전극(80)이 배치될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11) 위에 상기 전극(80)이 배치될 수 있다. 상기 전극(80)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 상부면에 접촉될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 반사전극(17) 및 상기 전극(80)을 통하여 상기 발광구조물(10)에 전원이 인가될 수 있게 된다.
실시 예에 의하면, 상기 전극(80)은 다층 구조로 구현될 수도 있다. 상기 전극(80)은 오믹층, 중간층, 상부층으로 구현될 수 있다. 상기 오믹층은 Cr, V, W, Ti, Zn 등에서 선택된 물질을 포함하여 오믹 접촉을 구현할 수 있다. 상기 중간층은 Ni, Cu, Al 등에서 선택된 물질로 구현될 수 있다. 상기 상부층은 예컨대 Au를 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)의 상부면에 광 추출 패턴이 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)의 상부면에 요철 패턴이 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)에 제공되는 광 추출 패턴은 하나의 예로서 PEC (Photo Electro Chemical) 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 의하면 외부 광 추출 효과를 상승시킬 수 있게 된다.
실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10) 하부에 상기 절연층(40)이 배치됨에 따라, 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 상기 금속층이 상기 절연층의 하부에만 형성된 경우에는 도 9의 A 영역에서 볼 수 있는 바와 같이 절연층의 측면으로 빛 샘이 발생될 수 있다. 그러나, 실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)에 접촉됨에 따라, 도 10의 B 영역에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 절연층(40)의 측면 방향으로 빛이 전파되는 것을 방지할 수 있게 된다. 도 9 및 도 10은 발광구조물(10)에서 청색 광이 발광되는 경우를 나타낸 것이다.
그러면 도 2 내지 도 6을 참조하여 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 설명하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 제조방법에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(5) 위에 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 형성한다. 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 발광구조물(10)로 정의될 수 있다.
상기 기판(5)은 예를 들어, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 기판(5) 사이에는 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13a)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12a)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 위에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있으며, 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 위에 절연층(40)을 형성한다. 상기 절연층(40)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)의 외곽부 둘레에 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(10) 위에 오믹접촉층(15)과 반사전극(17)이 형성될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반사전극(17) 위에 금속층(50)이 형성될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 오믹접촉층(15) 둘레 및 상기 반사전극(17) 위에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 위에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 상부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)에 접촉될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)의 상부에 접촉될 수 있다.
이때, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 금속층(50)의 제2 영역을 사이에 두고 상기 절연층(40)과 제2 절연층(43)이 배치될 수 있다. 도 7은 상기 발광구조물(10)과 상기 절연층(40)/상기 금속층(50)의 제2 영역/상기 오믹접촉층(15)의 경계면에서의 평면도를 나타낸 것이다.
즉, 실시 예에 의하면, 상기 오믹접촉층(15)을 상기 제2 절연층(43)이 감싸는 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2 절연층(43)은 상기 금속층(50)의 제2 영역이 감싸는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연층(40)이 상기 금속층(50)의 제2 영역을 감싸는 구조로 형성될 수 있다. 이때, 상기 절연층(40)과 상기 제2 절연층(43)은 같은 공정에서 같은 물질로 형성될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)과 상기 제2 절연층(43)은 서로 다른 물질로 형성될 수도 있다.
한편, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 절연층(40)의 일부 영역에 대해서만 상기 금속층(50)의 제2 영역이 관통되어 형성될 수도 있다. 도 8은 상기 발광구조물(10)과 상기 절연층(40)/상기 금속층(50)의 제2 영역/상기 오믹접촉층(15)의 경계면에서의 평면도를 나타낸 것이다.
즉, 실시 예에 의하면, 상기 절연층(40)의 일부 영역에 대해서만 상기 금속층(50)의 제2 영역이 관통되어 형성되므로, 상기 절연층(40)이 상기 금속층(50)의 제2 영역을 기준으로 내부 및 외부에 연결되어 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 절연층(40)의 일부 영역이 상기 오믹접촉층(15)을 감싸는 구조로 형성될 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다.
한편, 위에서 설명된 각 층의 형성 공정은 하나의 예시이며, 그 공정 순서는 다양하게 변형될 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속층(50) 위에 본딩층(60), 지지부재(70)가 형성될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 본딩층(60)이 제공되는 공정에서 상기 본딩층(60)에 포함된 물질이 상기 반사전극(17) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 본딩층(60)에 포함된 주석(Sn) 등의 물질이 상기 반사전극(17)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 본딩층(60)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지부재(70)는 실시 예에 따른 발광구조물(10)을 지지하며 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(60)은 시드층으로 구현될 수도 있다.
상기 지지부재(70)는 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
다음으로 상기 제1 도전형 반도체층(11)으로부터 상기 기판(5)을 제거한다. 하나의 예로서, 상기 기판(5)은 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 공정에 의해 제거될 수 있다. 레이저 리프트 오프 공정(LLO)은 상기 기판(5)의 하면에 레이저를 조사하여, 상기 기판(5)과 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 서로 박리시키는 공정이다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 아이솔레이션 에칭을 수행하여 상기 발광구조물(10)의 측면을 식각하고 상기 절연층(40)의 일부 영역이 노출될 수 있게 된다. 상기 아이솔레이션 에칭은 예를 들어, ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각에 의해 실시될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이때, 상기 절연층(40)은 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수도 있다.
또한, 상기 발광구조물(10)의 상부면에 광 추출 패턴이 제공될 수 있다. 상기 발광구조물(10)의 상부면에 요철 패턴이 제공될 수 있다. 예로서 상기 광 추출 패턴은 PEC 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 의하면 외부 광 추출 효과를 상승시킬 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 발광구조물(10)의 상부면이 N 면으로 형성될 수 있으며, Ga 면으로 형성되는 경우에 비하여 표면 거칠기가 크므로 광 추출 효율이 더 향상될 수 있게 된다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결된 전극(80)이 배치될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11) 위에 상기 전극(80)이 배치될 수 있다. 상기 전극(80)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 상부면에 접촉될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 반사전극(17) 및 상기 전극(80)을 통하여 상기 발광구조물(10)에 전원이 인가될 수 있게 된다.
실시 예에 의하면, 상기 전극(80)은 다층 구조로 구현될 수도 있다. 상기 전극(80)은 오믹층, 중간층, 상부층으로 구현될 수 있다. 상기 오믹층은 Cr, V, W, Ti, Zn 등에서 선택된 물질을 포함하여 오믹 접촉을 구현할 수 있다. 상기 중간층은 Ni, Cu, Al 등에서 선택된 물질로 구현될 수 있다. 상기 상부층은 예컨대 Au를 포함할 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 상기 금속층이 상기 절연층의 하부에만 형성된 경우에는 도 9의 A 영역에서 볼 수 있는 바와 같이 절연층의 측면으로 빛 샘이 발생될 수 있다. 그러나, 실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)에 접촉됨에 따라, 도 10의 B 영역에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 절연층(40)의 측면 방향으로 빛이 전파되는 것을 방지할 수 있게 된다. 도 9 및 도 10은 발광구조물(10)에서 청색 광이 발광되는 경우를 나타낸 것이다.
도 11은 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 11에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어서 도 1을 참조하여 설명된 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 발광구조물(10), 반사전극(17), 절연층(40), 금속층(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 오믹접촉층(15) 둘레 및 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 절연층(40) 내에 배치될 수 있다. 이때, 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 절연층(40)을 관통하지 않을 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 영역에 접촉되지 않고 근접하는 위치까지 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 12는 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 12에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어서 도 1을 참조하여 설명된 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 발광구조물(10), 반사전극(17), 절연층(40), 금속층(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 오믹접촉층(15) 둘레 및 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 영역에 접촉되어 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 절연층(40)과 상기 반사전극(17) 사이에 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다. 실시 예에 의하면 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 있으므로, 상기 반사전극(17)에서 반사된 빛이 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 방출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 13은 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어서 도 1을 참조하여 설명된 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 발광구조물(10), 반사전극(17), 절연층(40), 금속층(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 반사전극(17) 둘레에 배치될 수 있다.
상기 반사전극(17)의 제1 영역이 상기 절연층(40) 내에 배치되고, 상기 반사전극(17)의 제2 영역이 상기 오믹접촉층(15)의 아래에 배치될 수 있다. 상기 반사전극(17)의 제1 영역이 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉될 수 있다. 상기 반사전극(17)의 제1 영역이 상기 절연층(40)을 관통하여 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면 상기 반사전극(17)의 제1 영역이 상기 절연층(40)과 상기 오믹접촉층(15) 사이에 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 14는 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 14에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어서 도 1을 참조하여 설명된 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 발광구조물(10), 반사전극(17), 절연층(40), 금속층(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 반사전극(17) 둘레에 배치될 수 있다.
상기 반사전극(17)의 제1 영역이 상기 절연층(40) 내에 배치되고, 상기 반사전극(17)의 제2 영역이 상기 오믹접촉층(15)의 아래에 배치될 수 있다. 이때, 상기 반사전극(17)의 제1 영역은 상기 절연층(40)을 관통하지 않을 수 있다. 상기 반사전극(17)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 영역에 접촉되지 않고 근접하는 위치까지 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면 상기 반사전극(17)의 제1 영역이 상기 절연층(40)과 상기 오믹접촉층(15) 사이에 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 15는 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 15에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어서 도 1을 참조하여 설명된 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 발광구조물(10), 반사전극(17), 절연층(40), 금속층(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 반사전극(17) 둘레에 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역이 상기 절연층(40) 내에 배치되고, 상기 오믹접촉층(15)의 제2 영역이 상기 반사전극(17) 위에 배치될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역이 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역이 상기 절연층(40)을 관통하여 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면 상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역이 상기 절연층(40)을 관통하여 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되도록 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 16은 실시 예에 따른 발광소자의 변형 예를 나타낸 도면이다. 도 16에 도시된 실시 예에 따른 발광소자를 설명함에 있어서 도 1을 참조하여 설명된 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 발광구조물(10), 반사전극(17), 절연층(40), 금속층(50)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래에 상기 반사전극(17)이 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10)과 상기 반사전극(17) 사이에 오믹접촉층(15)이 더 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 오믹접촉층(15) 둘레에 상기 절연층(40)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)은 상기 반사전극(17)의 둘레에 배치될 수 있다.
상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 수평 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제2 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 둘레 외곽으로 노출될 수 있다. 상기 절연층(40)의 제1 영역은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)의 두께는 예로서 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성될 수 있다.
상기 절연층(40)은 예컨대 산화물 또는 질화물로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(40)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(40)은 채널층으로 지칭될 수도 있다. 또한 상기 절연층(40)은 아이솔레이션층으로 지칭될 수도 있다. 상기 절연층(40)은 추후 상기 발광구조물(10)에 대한 아이솔레이션 공정 시 에칭 스토퍼의 기능을 수행할 수 있으며, 또한 아이솔레이션 공정에 의하여 발광소자의 전기적인 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 발광구조물(10) 아래 및 상기 반사전극(17) 둘레에 금속층(50)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)은 상기 반사전극(17) 아래에 배치될 수 있다. 상기 금속층(50)의 제1 영역이 상기 반사전극(17) 아래에 배치되고, 상기 금속층(50)의 제2 영역이 상기 반사전극(17) 둘레에 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역이 상기 절연층(40) 내에 배치되고, 상기 오믹접촉층(15)의 제2 영역이 상기 반사전극(17) 위에 배치될 수 있다. 이때, 상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역은 상기 절연층(40)을 관통하지 않을 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역은 상기 발광구조물(10)의 하부 영역에 접촉되지 않고 근접하는 위치까지 배치될 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 예컨대 투명 전도성 산화막층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹접촉층(15)은 예로서 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Pt, Ag 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
상기 반사전극(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사전극(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사전극(17)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에서 상기 반사전극(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(15)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉이 되도록 형성될 수 있다. 또한 상기 반사전극(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 금속층(50)은 Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층(50)은 확산장벽층의 기능을 수행할 수도 있다. 상기 금속층(50) 아래에 본딩층(60), 지지부재(70)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면 상기 오믹접촉층(15)의 제1 영역이 상기 절연층(40) 내에 상기 발광구조물(10)의 하부에 근접되도록 배치됨에 따라 상기 절연층(40)을 통하여 측면으로 빛이 새는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 17은 실시 예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 몸체(120)와, 상기 몸체(120)에 배치된 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과, 상기 몸체(120)에 제공되어 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(140)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(120)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(120) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(131) 또는 제2 리드전극(132) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(140)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(140)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 18 및 도 19에 도시된 표시 장치, 도 20에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다.
도 18을 참조하면, 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나가 제공될 수 있으며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 위에서 설명된 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1033) 위에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 위에 제공될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제1 및 제2 기판, 그리고 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041) 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 19는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광소자(100)가 어레이된 기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1020)과 상기 발광소자 패키지(200)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 20은 실시 예에 따른 조명장치의 사시도이다.
도 20을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 제공되는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)는 복수 개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격 되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532)에는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 배치될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
실시 예는 발광소자가 패키징된 후 상기 기판에 탑재되어 발광 모듈로 구현되거나, LED 칩 형태로 탑재되어 패키징하여 발광 모듈로 구현될 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
10: 발광구조물 11: 제1 도전형 반도체층
12: 활성층 13: 제2 도전형 반도체층
15: 오믹접촉층 17: 반사전극
40: 절연층 43: 제2 절연층
50: 금속층 60: 본딩층
70: 지지부재 80: 전극

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 활성층, 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층;
    상기 발광구조물 아래에 배치된 반사전극;
    상기 반사전극 아래에 배치되는 금속층; 및
    상기 발광구조물과 상기 반사전극 사이에 배치된 오믹접촉층;을 포함하고,
    상기 금속층은, 상기 반사전극의 측면 및 하면을 감싸며 배치되고, 상기 반사전극의 하면과 접촉하는 제1 금속 영역; 및 상기 절연층을 관통하는 관통홀 내에 배치되며 상기 발광구조물의 하면과 접촉하는 제2 금속 영역을 포함하고,
    상기 절연층은, 상기 오믹접촉층 및 제2 금속 영역과 접촉하는 제1 절연 영역; 및 상기 제2 금속 영역과 접촉하는 제2 절연 영역을 포함하고,
    상기 오믹접촉층은, 상기 발광구조물의 하면, 상기 제1 절연 영역의 측면 및 상기 제1 절연 영역의 하면과 접촉하고,
    상기 제1 절연 영역의 너비는, 상기 오믹접촉층의 너비와 대응되며 상기 반사전극의 너비보다 크고,
    상기 절연층의 두께는, 상기 오믹접촉층의 최대 높이보다 작고,
    상기 발광구조물의 하면에서 상기 절연층의 하면까지의 거리는, 상기 발광구조물의 하면에서 상기 반사전극의 하면까지의 거리보다 짧은 발광소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연 영역 상기 발광구조물의 하부에 접촉되어 배치되고, 상기 제2 절연 영역은 상기 제1 절연 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치된 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 절연 영역은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성된 발광소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 절연 영역은 상기 발광구조물의 하부 둘레 외곽으로 노출된 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께는 2000 옹스트롬 내지 7000 옹스트롬으로 형성된 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 산화물 또는 질화물을 포함하는 발광소자.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 더 포함하는 발광소자.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연 영역은 상기 제1 절연 영역과 같은 물질로 형성된 발광소자.
  14. 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물의 하부 둘레에 배치된 절연층;
    상기 발광구조물 아래에 배치되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 반사전극;
    상기 반사전극 아래에 배치되는 금속층;
    상기 발광구조물과 상기 반사전극 사이에 배치된 오믹접촉층; 및
    상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 전극;을 포함하고,
    상기 반사전극의 제1 영역 또는 상기 오믹접촉층의 제1 영역이 상기 절연층 내에 배치되거나 상기 절연층을 관통하여 상기 발광구조물에 접촉되고,
    상기 반사전극의 제1 영역의 너비는, 상기 오믹접촉층의 너비보다 크고,
    상기 절연층의 두께는, 상기 오믹접촉층의 최대 높이보다 작고,
    상기 발광구조물의 하면에서 상기 절연층의 하면까지의 거리는, 상기 발광구조물의 하면에서 상기 반사전극의 하면까지의 거리보다 짧은 발광소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연층의 제1 영역은 상기 발광구조물의 하부 영역에 접촉되어 배치되고, 상기 절연층의 제2 영역은 상기 제1 영역으로부터 바깥 방향으로 연장되어 배치된 발광소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 절연층의 제2 영역은 상기 발광구조물의 하부 둘레 외곽으로 노출된 발광소자.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 절연층의 제1 영역은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 길이로 형성된 발광소자.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 절연층은 산화물 또는 질화물을 포함하는 발광소자.
  19. 몸체;
    상기 몸체 위에 배치되며, 제1항, 제5항 내지 제9항, 제11항, 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 의한 발광소자;
    상기 발광소자에 전기적으로 연결된 제1 리드 전극 및 제2 리드 전극;
    을 포함하는 발광소자 패키지.
  20. 기판;
    상기 기판 위에 배치되며, 제1항, 제5항 내지 제9항, 제11항, 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 의한 발광소자;
    상기 발광소자로부터 제공되는 빛이 지나가는 광학 부재;
    를 포함하는 라이트 유닛.
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