KR102142714B1 - Ultraviolet light emitting device and ultraviolet light emitting device package having the same - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 자외선 발광소자는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되어, 세포의 DNA를 흡수하는 제1 파장범위의 자외선과, 세포의 단백질을 흡수하는 제2 파장범위의 자외선을 동시에 발생시키는 활성층과, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층;을 포함하고, 상기 활성층은 다수의 웰/베리어층으로 이루어지며, 최상위에 배치된 웰층의 Al의 함량은 다른 웰층의 Al의 조성보다 클 수 있다.
실시예는 DNA 흡수 파장을 가지는 자외선과 단백질 흡수파장을 가지는 자외선을 동시에 발생시킴으로써, 살균력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The ultraviolet light emitting device according to the embodiment has a first conductivity type semiconductor layer, and is disposed under the first conductivity type semiconductor layer, and absorbs the DNA of the cell in the first wavelength range of ultraviolet light, and the second absorbs the protein of the cell And an active layer that simultaneously generates ultraviolet rays in a wavelength range and a second conductivity type semiconductor layer disposed under the active layer, wherein the active layer is composed of a plurality of well/barrier layers, and the content of Al in the well layer disposed at the top May be larger than the composition of Al in another well layer.
The embodiment has an effect of improving the sterilizing power by simultaneously generating ultraviolet rays having a DNA absorption wavelength and ultraviolet rays having a protein absorption wavelength.
Description
실시예는 자외선 발광소자에 관한 것이다.The embodiment relates to an ultraviolet light emitting device.
일반적으로, 발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 화합물 반도체로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.In general, a light emitting device (Light Emitting Device) is a compound semiconductor that is characterized in that the electrical energy is converted to light energy, can be produced by a compound semiconductor of Group III and V groups on the periodic table, and various colors by adjusting the composition ratio of the compound semiconductor Implementation is possible.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 된다.When the forward voltage is applied, the n-layer electrons and the p-layer holes are combined to emit energy corresponding to the band gap energy of the conduction band and the valance band. Is mainly emitted in the form of heat or light, and when emitted in the form of light, becomes a light emitting device.
최근에는 자외선을 이용한 자외선 발광소자가 개발되고 있으며, 이러한 자외선 발광소자는 치료, 살균 등의 목적으로 다양한 분야에서 사용되고 있다.Recently, ultraviolet light emitting devices using ultraviolet light have been developed, and these ultraviolet light emitting devices are used in various fields for the purpose of treatment, sterilization, and the like.
살균용 자외선 발광소자는 DNA에 손상을 입혀 살균력을 발휘하게 된다. 이를 위해 자외선 발광소자는 DNA 흡수 파장을 이용하여 살균을 수행하게 된다.The ultraviolet light emitting device for sterilization damages DNA and exerts a sterilizing power. To this end, the ultraviolet light emitting device is sterilized using a DNA absorption wavelength.
하지만, 종래 살균용 자외선 발광소자는 DNA를 손상시키기 위한 단일의 파장을 가지도록 형성되었기 때문에 단백질로 덮여 있는 세균일 경우, 살균 효과가 저감되는 문제점이 발생된다.However, since the conventional ultraviolet light emitting device for sterilization is formed to have a single wavelength for damaging DNA, in the case of bacteria covered with protein, a problem that the sterilization effect is reduced occurs.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 살균 효율을 향상시키기 위한 자외선 발광소자 및 이를 구비하는 플립칩 발광소자 패키지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an embodiment is to provide an ultraviolet light emitting device for improving the sterilization efficiency and a flip chip light emitting device package having the same.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 실시예에 따른 자외선 발광소자는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되어, 세포의 DNA를 흡수하는 제1 파장범위의 자외선과, 세포의 단백질을 흡수하는 제2 파장범위의 자외선을 동시에 발생시키는 활성층과, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층;을 포함하고, 상기 활성층은 다수의 웰/베리어층으로 이루어지며, 최상위에 배치된 웰층의 Al의 함량은 다른 웰층의 Al의 조성보다 클 수 있다.In order to achieve the above object, the ultraviolet light emitting device according to the embodiment is disposed under the first conductive type semiconductor layer, the first conductive type semiconductor layer, and ultraviolet rays in a first wavelength range for absorbing DNA of cells, And an active layer that simultaneously generates ultraviolet rays in a second wavelength range that absorbs the protein of the cell, and a second conductive type semiconductor layer disposed under the active layer, wherein the active layer consists of a plurality of well/barrier layers, The content of Al in the well layer disposed in may be greater than the composition of Al in the other well layer.
실시예는 활성층의 Al 조성을 다르게 형성함으로써, 두 파장범위의 자외선을 방생시킬 수 있다.In the embodiment, by forming the Al composition of the active layer differently, ultraviolet rays in two wavelength ranges can be generated.
또한, 실시예는 DNA 흡수 파장을 가지는 자외선과 단백질 흡수파장을 가지는 자외선을 동시에 발생시킴으로써, 살균력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the embodiment has an effect of improving the sterilizing power by simultaneously generating ultraviolet rays having a DNA absorption wavelength and ultraviolet rays having a protein absorption wavelength.
도 1은 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자의 활성층을 나타낸 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 활성층의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자의 제1 자외선 영역과 제2 자외선 영역을 나타낸 그래프이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 자외선 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view showing the active layer of the ultraviolet light emitting device according to the first embodiment.
3 is a view showing the energy band gap of the active layer according to the first embodiment.
4 is a graph showing a first ultraviolet region and a second ultraviolet region of the ultraviolet light emitting device according to the first embodiment.
5 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to a second embodiment.
6 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to an embodiment.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자를 나타낸 단면도이고, 도 2는 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자의 활성층을 나타낸 단면도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 활성층의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이고, 도 4는 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자의 제1 자외선 영역과 제2 자외선 영역을 나타낸 그래프이다.
1 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an active layer of the ultraviolet light emitting device according to the first embodiment, and FIG. 3 is an energy band gap of the active layer according to the first embodiment 4 is a graph showing a first ultraviolet region and a second ultraviolet region of the ultraviolet light emitting device according to the first embodiment.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자는 제1 도전형 반도체층(110)과, 상기 제1 도전형 반도체층(110) 아래에 배치된 활성층(120)과, 상기 활성층(120)의 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(130)을 포함하는 발광 구조물과, 상기 발광 구조물(130) 위에 배치된 전극(140)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the ultraviolet light emitting device according to the first embodiment includes a first conductivity
상기 제1 도전형 반도체층(110)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 상기 제1 도전형 반도체층(110)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층(110)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함하는 층들의 적층 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(110)은 n형 반도체층이며, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다. The first conductivity
상기 제1 도전형 반도체층(110)의 아래에는 활성층(120)이 배치될 수 있다.The
활성층(120)은 상기 제1 도전형 반도체층(110)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(130)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(130)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(120)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the
활성층(120)은 자외선을 생성하는 층일 수 있다. 활성층(120)은 제1 자외선과 제2 자외선을 동시에 발생시키는 층일 수 있다. 활성층에 대해서는 이후 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The
상기 활성층(120)의 아래에는 제2 도전형 반도체층(130)이 배치될 수 있다.A second conductivity
상기 제2 도전형 반도체층(130)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함한다. 상기 제2 도전형 반도체층(130)은, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(130)이 p형 반도체층이고, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다. The second conductivity
상기 제2 도전형 반도체층(130)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(130)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(120)을 보호할 수 있다.The second conductivity
상기 발광 구조물의 도전형을 반대로 배치할 수 있으며, 예컨대 제1 도전형 반도체층(110)은 P형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(130)은 n형 반도체층으로 배치할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(130) 위에는 상기 제2 도전형 반도체층(130)과 반대의 극성을 갖는 제1 도전형의 반도체층이 더 배치될 수도 있다. The conductivity type of the light emitting structure may be reversed, for example, the first conductivity
상기 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. 여기서, 상기 p는 p형 반도체층이며, 상기 n은 n형 반도체층이며, 상기 -은 p형 반도체층과 n형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다.The light emitting structure may be implemented as any one of n-p junction structure, p-n junction structure, n-p-n junction structure, and p-n-p junction structure. Here, p is a p-type semiconductor layer, n is an n-type semiconductor layer, and-includes a structure in which the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are in direct or indirect contact.
제2 도전형 반도체층(130) 아래에 접촉층(150)이 형성되며, 상기 접촉층(150) 아래에 반사층(170)이 형성되며, 상기 반사층(170) 아래에 지지부재(180)가 형성된다. 상기 반사층(170)과 상기 발광 구조물의 둘레에는 보호층(160)이 형성될 수 있다.A
제2 도전형 반도체층(130) 아래에 접촉층(150) 및 보호층(160), 반사층(170) 및 지지부재(180)를 형성한 다음, 성장 기판을 제거하여 자외선 발광소자를 형성될 수 있다. After forming the
상기 접촉층(150)은 발광 구조물의 하층 예컨대 제2 도전형 반도체층(130)에 오믹 접촉될 수 있다. 그 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 절연물질, 전도성 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 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), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. The
상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 상기 접촉층(150) 내부는 전극(140)과 대응되도록 전류를 블록킹하는 층이 더 형성될 수 있다.The metal material and light-transmitting conductive materials such as IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, and ATO can be formed in multiple layers, for example, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/ Ag/Ni or the like. Inside the
상기 보호층(160)은 금속 산화물 또는 절연 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 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), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 에서 선택적으로 형성될 수 있다. The
상기 보호층(160)은 스퍼터링 방법 또는 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반사층(170)과 같은 금속이 발광 구조물의 층들을 쇼트시키는 것을 방지할 수 있다.The
상기 반사층(170)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사층(170)은 상기 발광 구조물의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 이는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기의 반사층(170)과 상기 지지부재(180) 사이에 접합을 위한 금속층과, 열 확산을 위한 금속층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
상기 지지부재(180)는 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W)와 같은 금속이거나 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC)으로 구현될 수 있다. The
상기 지지부재(180)와 상기 반사층(170) 사이에는 접합층(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 상기 접합층은 두 층을 서로 접합시켜 줄 수 있다. 상기의 개시된 발광 칩은 일 예이며, 상기에 개시된 특징으로 한정하지는 않는다. 상기의 발광 칩은 상기의 발광 소자의 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.A bonding layer (not shown) may be further formed between the
도 2에 도시된 바와 같이, 활성층(120)은 웰/베리어층으로 이루어지는 구조일 수 있다. 활성층(120)은 다수의 웰/베리어층이 적층되는 구조일 수 있다. 여기서, 웰층은 우물층일 수 있으며, 베리어층은 장벽층일 수 있다. 이하에서는 우물층 및 장벽층을 웰층 및 베리어층으로 설명하기로 한다.As shown in FIG. 2, the
웰층은 Al를 포함하는 층일 수 있다. 웰층은 AlGaN, InAlGaN 을 포함할 수 있다. 베리어층은 GaN, InGaN, AlGaN, AlGaAs, AlGaP를 포함할 수 있다.The well layer may be a layer containing Al. The well layer may include AlGaN and InAlGaN. The barrier layer may include GaN, InGaN, AlGaN, AlGaAs, AlGaP.
웰층은 아래로부터 제1 웰층(121)과 제2 웰층(123)과 제3 웰층(125)과 제4 웰층(127)을 포함할 수 있다. 제1 웰층(121)과 제2 웰층(123) 사이에는 제1 베리어층(122)이 배치될 수 있다. 제2 웰층(123)과 제3 웰층(125) 사이에는 제2 베리어 층(124)이 배치될 수 있다. 제3 웰층(125)과 제4 웰층(127) 사이에는 제3 베리어층(126)이 배치될 수 있다. 여기서, 제1 웰층(121)의 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(130)의 최상층은 베리어층일 수 있으며, 제4 웰층(127)의 상부에 배치된 제1 도전형 반도체층(110)의 최하층은 베리어층일 수 있다.The well layer may include a
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 웰층 내지 제3 웰층(121,123,125)의 Al 조성은 35% 내지 40%일 수 있다. 제4 웰층(127)의 Al 조성은 45% 내지 50%일 수 있다. 제4 웰층(127)이 Al 조성은 제1 웰층 내지 제3 웰층(121,123,125)의 10% 이상일 수 있다. 즉, 최상층에 배치된 웰층이 Al 조성이 다른 웰층의 Al 조성보다 클 수 있다. 제1 웰층 내지 제4 웰층(121,123,125,127)의 Al 조성비는 하부 구조나 캐리어 농도 등에 따라 실조성비가 달라질 수 있다.3, the Al composition of the first well layer to the
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 웰층 내지 제3 웰층(121,123,125)과 제4 웰층(127)의 Al 조성을 다르게 함으로써, 제1 파장범위의 자외선과 제2 파장범위의 자외선을 발생시킬 수 있다. 제1 파장범위는 253nm 내지 267nm일 수 있다. 제1 파장범위는 세균의 DNA 파괴시키는 파장범위 일 수 있다. 제2 파장범위는 268nm 내지 282nm일 수 있다. 제2 파장범위는 세균의 단백질을 제거할 수 있는 파장범위일 수 있다.As illustrated in FIG. 4, by varying the Al composition of the first to third well layers 121, 123, 125 and the
실시예는 세포의 DNA를 흡수하는 제1 파장범위의 제1 자외선과 세포의 단백질을 흡수하는 제2 파장범위를 가지는 제2 자외선을 동시에 발생시킴으로써, 253nm 내지 282nm의 넓은 영역대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.In the embodiment, UV rays having a wide range of 253 nm to 282 nm are generated by simultaneously generating the first UV light in the first wavelength range that absorbs the DNA of the cell and the second UV light having the second wavelength range that absorbs the protein of the cell. I can do it.
상기에서는 최상위에 배치된 제4 웰층(127)의 Al 조성이 다른 웰층에 비해 Al 조성이 높은 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, Al 조성이 높은 웰층을 최하위에 배치할 수도 있다. 하지만, Al 조성이 높은 웰층을 최하위에 배치하게 되면, 제2 파장범위의 자외선이 제1 파장범위의 자외선에 의해 흡수될 수 있기 때문에 Al조성이 높은 웰층을 최상위에 배치함이 효과적이다.In the above, although the Al composition of the
도 2로 돌아가서, 제1 웰층 내지 제3 웰층(121,123,125)의 두께(tw1,tw2,tw3)는 2nm 내지 4nm의 두께로 형성될 수 있다. 제4 웰층(127)의 두께(tw4)는 제1 웰층 내지 제3 웰층(121,123,125)의 두께(tw1,tw2,tw3)보다 작을 수 있다. 제4 웰층(127)의 두께(tw4)는 1.5nm 내지 3.5nm일 수 있다. Al 조성이 높은 웰층의 두께가 Al 조성이 낮은 다른 웰층의 두께보다 작으면 양자제한스타크(Quantum Confined Stark Effect; QCSE)를 감소시킬 수 있게 된다.2, the thicknesses tw1, tw2, and tw3 of the first to third well layers 121, 123, and 125 may be formed to a thickness of 2 nm to 4 nm. The thickness tw4 of the
상기와 같이, 실시예에 따른 자외선 발광소자는 활성층의 Al 조성을 다르게 형성함으로써, 두 파장범위의 자외선을 방생시킬 수 있다.
As described above, the ultraviolet light emitting device according to the embodiment can generate ultraviolet rays in two wavelength ranges by differently forming the Al composition of the active layer.
도 5는 제2 실시예에 따른 자외선 발광소자를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device according to a second embodiment.
도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 자외선 발광소자는 기판(210)과, 상기 기판(210) 상에 배치된 버퍼층(271)과, 상기 버퍼층(271) 상에 배치된 제1 도전형 반도체층(220)과, 상기 제1 도전형 반도체층(220) 상에 배치된 전류 확산층(272)과, 상기 전류 확산층(272) 상에 배치된 스트레인 제어층(273)과, 상기 스트레인 제어층(273) 상에 배치된 활성층(230)과, 상기 활성층(230) 상에 배치된 전자 차단층(274)과, 상기 전자 차단층(274) 상에 배치된 제2 도전형 반도체층(240)과, 상기 제2 도전형 반도체층(240) 상에 배치된 오믹층(275)과, 상기 제1 도전형 반도체층(220) 상에 배치된 제1 전극(250)과, 상기 오믹층(275) 상에 배치된 제2 전극(260)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the ultraviolet light emitting device according to the second embodiment includes a
기판(210)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. The
상기 기판(210) 상에는 버퍼층(271)이 배치될 수 있다.A
버퍼층(271)은 상기 발광구조물의 재료와 기판(210)의 격자 부정합을 완화시켜 주는 역할을 한다. 버퍼층(271)으로는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 버퍼층(271)은 다수의 패턴부를 이루도록 기판(110) 상에 일정 간격으로 형성될 수 있다.The
상기 버퍼층(271) 상에는 제1 도전형 반도체층(220)이 배치될 수 있다.A first conductivity
상기 제1 도전형 반도체층(220)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(220)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(220)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다. The first conductivity-
상기 제1 도전형 반도체층(220)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(220)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. The first
상기 전류 확산층(272)은 내부 양자 효율을 향상시켜 광 효율을 증대시킬 수 있으며, 언도프트 질화갈륨층(undoped GaN layer)일 수 있다. 전류 확산층(272) 상에는 전자 주입층(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 상기 전자 주입층은 도전형 질화갈륨층일 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 주입층은 n형 도핑원소가 6.0x1018atoms/cm3~3.0x1019atoms/cm3의 농도로 도핑 됨으로써 효율적으로 전자주입을 할 수 있다.The
상기 전자 확산층(272) 상에는 스트레인 제어층(273)이 형성될 수 있다.A
스트레인 제어층(273)은 제1 도전형 반도체층(220)과 활성층(230) 사이의 격자 불일치에 기이한 응력을 효과적으로 완화시키는 역할을 한다. The
상기 스트레인 제어층(273)의 격자상수는 상기 제1 도전형 반도체층(220)의 격자 상수보다는 크되, 상기 활성층(230)의 격자 상수보다는 작을 수 있다. 이에 따라 활성층(230)과 제1 도전형 반도체층(220) 사이에 격자상수 차이에 의한 스트레스를 최소화할 수 있다.The lattice constant of the
상기 스트레인 제어층(273)은 다층(multi-layer)으로 형성될 수 있으며, 예컨대, 스트레인 제어층(273)은 AlxInyGa1 -x- yN 및 GaN을 복수의 쌍(pair)으로 구비할 수 있다.The
상기 스트레인 제어층(273) 상에는 활성층(230)이 배치될 수 있다.The
활성층(230)은 자외선을 생성하는 층일 수 있다. 활성층(230)은 제1 자외선과 제2 자외선을 동시에 발생시키는 층일 수 있다. 활성층(230)은 제1 실시예에 따른 자외선 발광소자의 활성층 구조와 동일할 수 있다.The
예컨대, 활성층(230)은 웰/베리어층이 다수의 페어를 이루도록 형성될 수 있다. 활성층의 최상위에 배치된 웰층(231)은 다른 층에 배치된 웰층에 비해 Al 조성이 높을 수 있다. 최상위에 배치된 웰층(231)의 Al 조성은 45% 내지 50%일 수 있다. 최상위에 배치된 웰층(231)의 두께는 다른 웰층의 두께보다 작게 형성될 수 있다.For example, the
이러한 활성층(230)은 Al 조성을 다르게 형성함으로써, 제1 파장범위의 자외선과 제2 파장범위의 자외선을 발생시킬 수 있다.By forming the Al composition differently, the
상기 활성층(230) 상에는 전자 차단층(274)이 배치될 수 있다.An
전자 차단층(274)은 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 하며, 이로 인해 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 전자 차단층(274)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(230)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있으며, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 달리, 상기 전자 차단층(274)은 AlzGa(1-z)N/GaN(0≤z≤1) 초격자(superlattice)로 형성될 수 있다.The
상기 전자 차단층(274) 상에는 제2 도전형 반도체층(240)이 배치될 수 있다.A second conductivity
상기 제2 도전형 반도체층(240)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(240)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(240)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.The second conductivity
상기 제2 도전형 반도체층(240)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(240)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.The second conductivity
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(220)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(240)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(240) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광 구조물은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. Meanwhile, the first conductivity
상기 제1 도전형 반도체층(220) 및 상기 제2 도전형 반도체층(240) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광 구조물의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The doping concentrations of impurities in the first conductivity
제2 도전형 반도체층(240) 상에는 오믹층(275)이 배치될 수 있다.The
오믹층(275)은 캐리어 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 또는 금속합금, 금속 산화물 등을 다중으로 적층할 수도 있다. 예컨대, 오믹층(275)은 반도체와 전기적인 접촉이 우수한 물질로 형성될 수 있으며, 오믹층(275)으로는 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, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.The
오믹층(275) 상에는 제2 전극(260)이 배치되며, 상부 일부가 노출된 제1 도전형 반도체층(220) 상에는 제1 전극(250)이 형성된다. 이후, 최종적으로 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)이 서로 연결됨으로써 발광 소자의 제작이 완료될 수 있다.
The
도 6은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 발광소자가 장착될 수 있다. 이하에서는 제2 실시예에 따른 발광소자가 장착된 구조를 일 예로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 6, the light emitting device package according to the embodiment may be equipped with the light emitting devices according to the first embodiment and the second embodiment. Hereinafter, a structure in which the light emitting device according to the second embodiment is mounted will be described as an example.
발광소자 패키지(300)는 서브마운트 기판(310)과, 상기 서브마운트 기판(310) 상에 배치된 본딩 패드(320,330)와, 상기 서브 마운트 기판(310) 상에 범프(340,350)에 의해 플립칩 본딩되는 발광소자를 포함할 수 있다.The light emitting
발광소자(100)는 실시예들에 따른 발광소자가 사용될 수 있으며, 발광소자(100)가 뒤집어진 상태로 서브마운틴 기판(310)에 배치될 수 있다.The
서브마운틴 기판(310)은 열전도성이 우수한 SiC, Si, Ge, SiGe, AlN, 금속 등이 사용될 수 있다. 서브마운틴 기판(310) 상에는 본딩 패드(320,330)가 배치될 수 있다. 본딩 패드(320,330)는 발광소자(110)에 전원을 공급한다.The
본딩 패드(320,330)는 전기 전도성이 우수한 금속을 사용할 수 있으며, 스크린 인쇄법 또는 마스크 패턴을 이용한 증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 본딩 패드(320,330)는 제1 본딩패드(320)와 제2 본딩패드(330)를 포함할 수 있다. 제1 본딩 패드(320)와 제2 본딩 패드(330)는 전기적으로 분리시킬 수 있다.The
본딩 패드(320,330) 상에는 범프(340,350)가 배치될 수 있다. 상기 범프(340,350)는 Pb, Sn, Au, Ge, Cu, Bi, Cd, Zn, Ag, Ni 및 Ti 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으며, 이들의 합금을 사용할 수 있다. 상기 범프(340,350)는 제1 범프(340)와 제2 범프(350)를 포함할 수 있다.
제1 범프(340)와 제2 범프(350)는 본딩 패드(320,330) 상에 배치되어 발광소자(100)의 제1 전극과 제2 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
The
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and examples, those skilled in the art understand that the embodiments can be variously modified and changed without departing from the technical spirit of the embodiments described in the claims below. Will be able to.
110: 제1 도전형 반도체층 120: 활성층
121,123,125,127: 웰층 122,124,126: 베리어층
130: 제2 도전형 반도체층 140: 전극
150: 접촉층 160: 보호층
170: 반사층 180: 지지부재110: first conductive semiconductor layer 120: active layer
121,123,125,127: Well layer 122,124,126: Barrier layer
130: second conductive semiconductor layer 140: electrode
150: contact layer 160: protective layer
170: reflective layer 180: support member
Claims (6)
상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치되어, 제1 파장범위의 자외선과, 제2 파장범위의 자외선을 동시에 발생시키는 활성층; 및
상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층;을 포함하고,
상기 활성층은 다수의 우물층 및 장벽층으로 이루어지며, 최상위에 배치된 우물층의 Al의 함량은 다른 우물층의 Al의 조성보다 크고,
상기 다른 우물층의 Al 조성은 35% 내지 40%이고,
상기 최상위에 배치된 우물층의 Al의 조성은 상기 다른 우물층의 Al 조성의 10% 이상인 자외선 발광소자.A first conductivity type semiconductor layer;
An active layer disposed under the first conductivity type semiconductor layer and simultaneously generating ultraviolet rays in a first wavelength range and ultraviolet rays in a second wavelength range; And
It includes; a second conductive type semiconductor layer disposed under the active layer;
The active layer is composed of a plurality of well layers and a barrier layer, the content of Al in the well layer disposed on the top is larger than the composition of Al in other well layers,
The Al composition of the other well layer is 35% to 40%,
The composition of Al in the well layer disposed at the top is 10% or more of the Al composition of the other well layer.
상기 제1 파장범위는 253nm 내지 267nm이고, 제2 파장범위는 268nm 내지 282nm의 파장범위인 자외선 발광소자.According to claim 1,
The first wavelength range is 253nm to 267nm, the second wavelength range is an ultraviolet light emitting device having a wavelength range of 268nm to 282nm.
상기 최상위에 배치된 우물층의 두께는 다른 우물층의 두께보다 작은 자외선 발광소자.According to claim 2,
The thickness of the well layer disposed on the top of the ultraviolet light emitting device is smaller than the thickness of other well layers.
상기 최상위에 배치된 우물층의 두께는 1.5nm 내지 3.5nm인 자외선 발광소자.The method of claim 4,
The thickness of the well layer disposed on the top is 1.5nm to 3.5nm ultraviolet light emitting device.
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