KR102223036B1 - 나노구조 반도체 발광소자 - Google Patents

나노구조 반도체 발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 영역과 제2 영역을 가지며 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층; 상기 베이스층의 상면에 배치되며, 제1 도전형 반도체로 이루어진 복수의 나노 코어, 상기 복수의 나노 코어 상에 순차적으로 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물; 및 상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치된 콘택 전극을 포함하며, 상기 제1 영역에 배치된 나노 발광구조물의 상단은, 상기 콘택 전극이 배치되지 않는 부분을 가지며, 상기 제2 영역에 배치된 나노 발광구조물의 상단은, 상기 콘택 전극으로 덮히므로, 나노 발광구조물의 상단에 위치한 활성층 영역에서 발생되는 누설전류에 대한 영향을 방지할 수 있으며, 나노 발광구조물의 동작전압이 상승하는 것을 방지할 수 있다.

Description

나노구조 반도체 발광소자{NANO STURUCTURE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 나노구조 반도체 발광소자에 관한 것이다.
발광다이오드(Light emitting diode: LED)와 같은 반도체 발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 LED는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
최근에는, 결정성 향상과 제1 영역의 증대를 통한 광 효율 증가를 위해, 나노구조물을 이용한 반도체 발광소자 및 그 제조 기술이 제안되었다. 나노구조물을 이용한 반도체 발광소자는, 상대적으로 열 발생이 작을 뿐만 아니라, 나노구조물에 의해 표면적이 증가되므로, 발광면적을 증가되어 발광효율을 높일 수 있다. 또한, 비극성면 또는 반극성면에서 활성층을 얻을 수 있으므로, 분극에 의한 효율저하를 방지할 수 있으며, 드루프(droop)특성도 개선할 수 있다.
나노구조물의 상단에 위치한 활성층 영역은 상대적으로 얇은 두께를 가지므로 누설전류의 발생가능성이 높다는 문제가 있었으며, 이를 해결하기 위해 나노구조물의 상단에 접하는 콘택 전극을 제거할 경우 나노구조물의 동작전압이 상승하는 문제가 있었다.
당 기술분야에서는 나노구조물의 상단에서 야기될 수 있는 방출광의 파장변화 문제, 누설전류 문제 및 동작전압 상승 문제를 해결하여 보다 안정적인 발광특성을 갖는 새로운 나노 반도체 발광소자 및 제조방법이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자는 제1 영역과 제2 영역을 가지며 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층; 상기 베이스층의 상면에 배치되며, 제1 도전형 반도체로 이루어진 복수의 나노 코어, 상기 복수의 나노 코어 상에 순차적으로 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물; 및 상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치된 콘택 전극을 포함하며, 상기 제1 영역에 배치된 나노 발광구조물의 상단은, 상기 콘택 전극이 배치되지 않는 부분을 가지며, 상기 제2 영역에 배치된 나노 발광구조물의 상단은, 상기 콘택 전극으로 덮힌다.
상기 제2 영역에 배치된 상기 복수의 나노 발광구조물과 상기 콘택 전극의 사이에는 전류 차단층이 게재될 수 있다.
상기 전류 차단층은 상기 베이스층의 상부영역까지 연장될 수 있다.
상기 전류 차단층은 SiO2, SiN, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO를 포함하는 절연성 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 영역에 배치된 제2 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 콘택 전극과 접하도록 배치될 수 있다.
상기 나노 발광구조물의 상단은 비평탄한 면을 가지며, 상기 나노 발광구조물의 측면과 다른 극성면을 가질 수 있다.
상기 복수의 나노 발광 구조물 사이에 충전된 절연성 보호층를 더 포함할 수 있다.
상기 절연성 보호층은 상기 제1 영역에만 충전될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자는 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층; 상기 베이스층 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체로 이루어진 복수의 나노 코어, 상기 복수의 나노 코어 상에 순차적으로 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물; 상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치된 콘택전극; 상기 베이스층과 전기적으로 접속된 제1 전극; 및 상기 콘택전극 중 일 영역을 덮도록 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제2 전극이 덮힌 일 영역의 상기 콘택 전극은 상기 복수의 나노 발광구조물의 상단을 포함하는 영역을 덮으며, 상기 제2 전극이 덮히지 않은 타 영역의 상기 콘택 전극은 상기 복수의 나노 발광구조물의 상단을 포함하는 영역이 노출된다.
나노 발광구조물의 상단에 위치한 활성층 영역에서 발생되는 누설전류에 대한 영향을 방지할 수 있다. 또한, 나노 발광구조물의 동작전압이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단 및 효과는, 상술된 것에 한정되지는 않는다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 나노구조 반도체 발광소자를 A-A'를 따라 절개한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 변형예이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 채용되는 나노 코어의 예를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 5a 내지 도 5h는 도 1의 나노구조 반도체 발광소자의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 7은 도 1의 나노구조 반도체 발광소자를 채용한 백라이트의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 1의 나노구조 반도체 발광소자를 채용한 백라이트의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 1의 나노구조 반도체 발광소자를 조명장치에 적용한 예이다.
도 10은 도 1의 나노구조 반도체 발광소자를 헤드 램프에 적용한 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 패키지가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자(100)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자의 평면도이고, 도 2는 도 1의 나노구조 반도체 발광소자를 A-A'를 따라 절개한 측단면도이다. 이해를 돕기 위해 도 1 및 도 2는 동일한 스케일로 도시하지 않고, 일부 영역을 확대하거나 축소하여 도시한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자(100)는, 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층(120), 상기 베이스층(120) 상에 배치된 복수의 나노 발광구조물(140), 상기 복수의 나노 발광구조물(140)의 표면에 배치된 콘택 전극(160a, 160b)을 포함한다.
상기 베이스층(120)은 기판(110) 상에 형성되어, 나노 발광구조물(140)의 성장면을 제공할 뿐만 아니라, 복수의 나노 발광구조물(140)의 일측 극성을 전기적으로 연결시키는 역할을 할 수 있다.
상기 베이스층(120)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2, A3)을 가질 수 있다. 상기 제1 영역(A1)은 전기 신호를 인가받아 광을 방출하는 영역으로 정의될 수 있으며, 제2 영역(A2, A3)은 전기 신호를 인가하여도 광을 방출하지 못하는 영역으로 정의될 수 있다. 이러한 제2 영역에는 복수의 나노 발광구조물이 배치되었으나 광을 방출하지 못하는 영역(A3)과 나노 발광구조물이 배치되지 않은 영역(A2)을 포함할 수 있다.
상기 기판(110)은 절연성, 도전성 또는 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. 상기 베이스층(120)은 AlxInyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, 특정 도전형을 갖도록 Si와 같은 n형 불순물로 도프될 수 있다.
상기 베이스층(120) 상에는 나노 발광구조물(140)(특히, 나노 코어) 성장을 위한 개구(131)를 갖는 절연막(130)이 형성될 수 있다. 상기 개구(131)를 통해서 상기 베이스층(120)이 노출되며, 그 노출된 영역에 나노 코어(141)가 형성될 수 있다. 상기 절연막(130)은 나노 코어(141)를 성장하기 위한 마스크로서 사용된다. 상기 절연막(130)은 반도체 공정에 사용될 수 있는 SiO2 또는 SiNx와 같은 절연물질일 수 있다.
상기 나노 발광구조물(140)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 나노 코어(141)와, 상기 나노 코어(141)의 표면에 순차적으로 형성된 활성층(142) 및 제2 도전형 반도체층(143)을 갖는다.
상기 활성층(142)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수도 있을 것이다. 상기 제2 도전형 반도체층(143)은 p형 AlxInyGa1-x-yN을 만족하는 결정일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(143)은 활성층(142)과 인접한 부분에 전자 차단층을 포함할 수 있다. 상기 전자차단층은 복수의 서로 다른 조성의 n형 AlxInyGa1 -x- yN을 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(142)보다 밴드갭이 커서 p형의 제2 도전형 반도체층(143)으로 전자가 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
상기 나노 발광구조물(140)의 상단(T)은 비평탄한 면을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 나노 발광구조물(140)의 상단은 단면이 삼각형인 각뿔형상일 수 있다.
본 실시예에 채용될 수 있는 나노 코어 구조에 대해서, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 4a에 도시된 나노 코어(141)는 성장방향을 따라, 제1 결정면을 갖는 측면을 제공하는 메인부(M)와 상기 제1 결정면과 다른 제2 결정면을 갖는 표면을 제공하는 상단(T)으로 구분될 수 있다.
상기 나노 코어(141)가 질화물 단결정과 같은 육방정계 결정구조일 경우, 상기 제1 결정면은 비극성면(m면)이고, 상기 제2 결정면은 복수의 반극성면(r면)일 수 있다. 상기 나노 코어(141)는 상단(T)이 육각 피라미드인 로드구조로 이해할 수 있다.
상기 나노 코어(141)의 표면에 동일한 공정을 이용하여 활성층을 성장하더라도, 각 결정면의 특성 차이로 인하여 활성층의 조성(특히, InGaN층 성장시에 인듐함량)의 차이가 발생되며, 나노 코어(141)의 상단(T)인 r면에 성장된 활성층 부분에서 생성되는 광의 파장과 나노 코어(141)의 측면(m면)에서 생성되는 광의 파장이 상이해질 수 있다. 그 결과, 발광파장의 산포가 증가되고, 원하는 파장의 광을 정확히 설계하는 어려움이 될 수 있다. 또한, 반극성면인 상단에서 반도체층(활성층, 제2 도전형 반도체층)이 상대적으로 얇게 성장되므로, 누설전류가 집중되는 문제가 있을 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 나노 코어의 상단에 위치한 활성층이 발광하지 않게 하도록 나노 발광구조물의 상단 영역에 접하는 콘택 전극을 제거하였다. 따라서, 나노 발광구조물의 상단 영역에 접하는 콘택 전극을 제거함으로써, 발광파장의 산포를 감소시키고, 누설전류를 저감시킬 수 있으며, 그 결과, 발광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 그 상단에 위치한 활성층 부분이 발광에 가담하지 않게 함으로써 광의 발광파장을 정확히 설계할 수 있다. 아울러, 나노 발광구조물의 상부가 노출되므로, 하나의 나노 발광구조물에서 방출된 광은 인접한 나노 발광구조물에 배치된 콘택전극에 의해 다중반사되거나 흡수되기 전에 나노 발광구조물에서 방출될 수 있는 효과가 있다.
상술된 나노 코어의 상단이 그 측면과 다른 결정면을 갖는다면, 도 4a에 도시된 나노 코어 외에도 다양한 결정구조와 형상을 갖는 나노 코어에도 유익하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 나노 코어의 상단이 비극성면이 아닌 형태에도 유사하게 적용될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 나노 코어(141')는 도 4a와 유사하게, 제1 결정면(r)을 갖는 측면을 제공하는 메인부(M)를 갖지만, 상단(T)이 상기 제1 결정면과 다른 결정면이지만, 완전한 반극성면이 아닌 면(c)으로 예시되어 있다.
이러한 형태에서도, 각 결정면의 특성 차이로 인하여 활성층의 조성 또는 성장되는 반도체층의 두께가 달라지고, 발광파장의 차이와 누설전류 발생의 원인이 될 수 있다. 도 4a에서 설명된 바와 같이, 상기 나노 코어(141)의 상단(T)에 배치된 콘택 전극을 제거함으로써, 상기 나노 코어(141)의 상단(T)에 활성층과의 전류흐름을 억제할 수 있다. 그 결과, 누설전류 발생과 발광 파장의 차이로 인한 문제를 해결하여 고효율 나노구조 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
그러나, 이와 같이 나노 발광구조물(140) 상단(T)의 콘택 전극(160a)을 일부 제거하게 되면, 콘택 전극(160a)의 면적이 감소하여, 나노 발광구조물(140)의 동작전압이 상승되고, 콘택 전극(160a)의 접촉저항이 증가하는 문제점이 발생하게 된다. 본 일실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 콘택 전극(160)이 배치된 나노 발광구조물(140)이 제1 영역과 제2 영역 중 어느 영역에 배치되었는지에 따라, 나노 발광구조물(140) 상단(T)의 콘택 전극(160a)을 선택적으로 제거한다.
이러한 콘택 전극(160a, 160b)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
상기 나노 발광구조물(140)의 표면에는 콘택 전극(160a, 160b)이 배치된다. 콘택 전극(160a, 160b)은 제2 도전형 반도체층(143)과 오믹콘택을 실현할 수 있는 오믹컨택 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일층 또는 복수의 층으로 제공될 수 있다. 이러한 전극물질 외에도, 상기 콘택 전극(160)은 ITO와 같은 투명 전극물질을 채용할 수 있으며, 필요에 따라 ZnO 또는 그래핀도 사용될 수도 있다.
본 실시예에 채용된 나노구조 반도체 발광소자(100)는 나노 발광구조물(140)의 표면에 배치된 콘택 전극(160a, 160b)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 콘택 전극(160a, 160b)은 나노 발광구조물(140)의 표면에 배치되나, 나노 발광구조물(140)이 제1 영역(A1)과 제2 영역(A3) 중 어느 영역에 배치되었는지에 따라 그 형상이 상이할 수 있다.
제1 영역(A1)에 배치된 콘택 전극(160a)은 나노 발광구조물(140)의 측면에만 형성되며, 나노 발광구조물(140)의 상단(T)에는 형성되지 않을 수 있다. 이때, 나노 발광구조물(140)의 측면에 배치된 콘택 전극(160a)은, 제조공정 상의 오차를 감안하여 나노 발광구조물(140)의 상단(T)과 소정의 간격(W)으로 이격되어 배치될 수 있다.
이와 같이 나노 발광구조물(140)의 상면에 콘택 전극을 배치하지 않으면, 나노 발광구조물(140)의 상단에 누설전류가 집중되는 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 콘택 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극(190)과의 접촉 면적이 감소되어 접촉저항이 증가되고 나노 발광구조물(140)의 동작전압이 상승하게 되는 문제점이 발생될 수 있다.
본 실시예에 따른 구조에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 제2 영역(A3)에 배치된 나노 발광구조물(140)의 상단(T)을 덮는 콘택 전극(160b)을 형성하여, 콘택 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극(190)과의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 콘택 전극(160)과 제2 전극(190)과의 접촉저항이 감소되고 나노 발광구조물(140)의 동작전압이 낮아지는 효과가 있다. 또한, 제2 영역(A3)은 광을 방출하지 못하는 영역이므로, 나노 발광구조물(140)의 상단(T)에 콘택 전극(160b)를 형성하더라도 방출되는 광의 산포가 증가되는 문제점이 발생하지 않는다.
나노 발광구조물(140)의 상단과 측면에 모두 콘택 전극을 형성한 경우(EF), 나노 발광구조물의 측면에만 콘택 전극을 형성한 경우(EP), 및 본 실시예(SEP)를 비교한 결과 아래의 표 1과 같은 측정값을 얻을 수 있었다.
EF EP SEP
동작전압 상승 0 +0.8V 0
역방향 누설전류 0 -53% -74%
인가전류 65㎃ 120㎃ 120㎃
파장 변화 0 -66% -28%
광출력 0 +35% +8.3%
본 실시예(SEP)의 경우, 나노 발광구조물의 측면에만 콘택 전극을 형성한 경우(EP)에서 문제되었던 동작전압의 상승문제가 해결된 것을 확인할 수 있으며, 역방향 누설 전류도 나노 발광구조물의 측면에만 콘택 전극을 형성한 경우(EP)에 비해 21%가 더 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
상기 제2 영역(A3)에 배치된 복수의 나노 발광구조물(140)과 상기 콘택 전극(160b)의 사이에는 전류 차단층(150)이 게재될 수 있다. 상기 전류 차단층(150)은 SiO2, SiN, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO 과 같은 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 나노 발광구조물(140)과 콘택 전극(160b) 사이의 전류를 차단하여 제2 영역(A3)에 배치된 나노 발광구조물(140)의 활성층(142)에서 광이 방출하는 것을 방지할 수 있다.
페시베이션으로서, 상기 나노 발광구조물(140)의 상면에 절연성 보호층(170)이 형성될 수 있다. 이러한 절연성 보호층은 상기 활성층(142) 등과 같은 나노 발광구조물(140)의 원하지 않는 노출을 방지하고 보호할 수 있다. 이러한 절연성 보호층(170)은 제1 영역(A1)에 배치된 나노 발광구조물(140) 상에만 균일한 두께로 형성할 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 영역(A3)에 배치된 나노 발광구조물(140)의 상면을 제외한 측면을 감싸도록 나노 발광구조물(140) 측면에 대응되는 높이(h)로 변형하여 형성할 수도 있다. 도 3과 같이, 제2 영역(A3)에 배치된 나노 발광구조물(140)의 측면을 포함한 영역에 절연성 보호층(170')을 형성하면, 제조공정에서 나노 발광구조물(140)이 부러지는 현상을 완화시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 절연성 보호층(170)은 반도체 공정으로 페시베이션 구조를 제공할 수 있는 전기적 절연물질이면 사용될 수 있다. 이러한 절연성 보호층(170)으로는 나노 발광구조물(15) 사이의 공간의 충전을 용이한 SiO2, SiNx, TEOS(TetraEthylOrthoSilane), BPSG(BoroPhospho Silicate Glass), CVD-SiO2, SOG(Spin-on Glass) 및 SOD(Spin-on Delectric)과 같은 물질을 포함하는 보호층이 사용될 수 있다. 다만, 상기 절연성 보호층(170)은 나노 발광구조물(140)의 상단이 노출되는 영역을 갖도록 배치될 수도 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 나노구조 반도체 발광소자(100)는 제1 및 제2 전극(180, 190)을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(180)은 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층(120)의 일부가 노출된 영역에 배치될 수 있으며, 상기 제2 전극(190)은 상단이 콘택 전극(160)이 노출된 제2 영역(A3)에 배치될 수 있다.
제1 전극(180)과 제2 전극(190)은 각각 패드부(180a, 190a), 및 패드부(180a, 190a)로부터 연장되는 하나 이상의 핑거부(180b, 190b)를 갖는 것으로 도 1에 도시하였으나, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것이 아님은 물론이다.
이와 같은 새로운 구조의 나노구조 반도체 발광소자(100)는, 다양한 제조방법을 이용하여 구현될 수 있다. 도 5a 내지 도 5h는 도 1의 나노구조 반도체 발광소자의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체로 베이스층(120) 상에 마스크로서 절연막(130)을 형성하고, 상기 베이스층(120) 상에 복수의 나노 발광구조물(140)을 형성한다.
상기 베이스층(120)은 기판(110) 상에 형성되며, 나노 발광구조물을 성장시키는 결정 성장면을 제공할 뿐만 아니라, 나노 발광구조물의 일측 극성을 서로 전기적으로 연결하는 구조로서 제공될 수 있다. 따라서, 상기 베이스층(120)은 전기적 도전성을 갖는 반도체 단결정으로 형성된다. 이러한 베이스층(120)은 직접 성장하는 경우에, 상기 기판(110)은 결정성장용 기판일 수 있다.
상기 베이스층(120)은 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 질화물 반도체일 수 있으며, Si와 같은 n형 불순물로 도프될 수 있다. 이 경우에 상기 기판(110)은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다.
상기 절연막(130)은 상기 베이스층(120)의 일 영역이 노출되는 복수의 개구(131)를 갖는다. 이러한 절연막(130)은 절연물질을 베이스층(120) 상에 증착한 후에, 복수의 개구(131)를 형성하여 상기 베이스층(120) 영역을 노출시킬 수 있다. 상기 절연막(130)은 SiO2 또는 SiNx와 같은 절연물질일 수 있다. 개구(131)의 크기는 성장시키려는 나노 발광구조물의 단면을 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 개구(131)는 폭의 500㎚이하, 나아가 200㎚가 되도록 형성될 수 있다. 이러한 개구(131)의 평면 형상과 배열은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 평면 형상의 경우에는, 다각형, 사각형, 타원형, 원형과 같이 다양하게 구현될 수 있다.
본 나노 코어(141)는 상기 절연막(130)을 마스크로 이용하여 제1 도전형 반도체를 선택적으로 성장시킴으로써 얻어질 수 있다. 상기 나노 코어(141)의 제1 도전형 반도체는 n형 질화물 반도체일 수 있으며, 예를 들어, n형 AlxInyGa1 -x- yN (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)을 만족하는 결정일 수 있다. 상기 나노 코어(141)를 구성하는 제1 도전형 반도체는 상기 베이스층(120)의 제1 도전형 반도체와 동일한 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스층(120)과 상기 나노 코어(141)는 n형 GaN으로 형성될 수 있다.
상기 나노 코어(141)를 구성하는 질화물 단결정은 MOCVD 또는 MBE 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 절연막(130) 상에는 성막되지 않고 개구(131)에 의해 노출된 베이스층(120) 영역에 한하여 결정이 성장되므로, 원하는 나노 코어(141)를 제공할 수 있다. 상기 나노 코어(141)의 상단(T)은 상기 나노 코어(141)의 측면과 다른 결정면을 갖는다. 본 실시예에서는 나노 코어를 로드구조로 예시하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어, 육각뿔과 같은 다각뿔 구조일 수 있다. 이는 성장조건(예, 성장온도, 성장압력, 소스유량)을 조절하여 구현될 수 있다.
상기 복수의 나노 코어(141)의 표면에 활성층(142) 및 제2 도전형 반도체층(143)을 순차적으로 성장시킨다. 이러한 공정을 통해서, 나노 발광구조물(140)은 제1 도전형 반도체가 나노 코어(141)로 제공되고, 나노 코어(141)를 감싸는 활성층(142) 및 제2 도전형 반도체층(143)이 쉘층으로 제공되는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다.
상기 활성층(142)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, 질화물 반도체일 경우, GaN/InGaN 구조가 사용될 수 있으며, 다만, 단일 양자우물(SQW) 구조를 사용할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(143)은 p형 AlxInyGa1 -x- yN을 만족하는 결정일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(143)은 활성층(142)과 인접한 부분에 전자 차단층을 포함할 수 있다. 이러한 전자차단층은 복수의 서로 다른 조성의 n형 AlxInyGa1 -x-yN을 적층한 구조 또는 AlyGa(1-y)N로 구성된 1층 이상의 층을 가질 수 있으며, 활성층(142)보다 밴드갭이 커서 제2 도전형 반도체층(143)으로 전자가 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
상기 나노 발광구조물(140) 중 일 영역(A3)에 배치된 나노 발광구조물(140)의 표면에는 전류 차단층(150)이 더 형성될 수 있다. A3 영역은 후속 공정에서 제2 전극이 배치될 위치일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 전류 차단층(150)은 나노 발광구조물과 상기 콘택 전극의 사이의 전류를 차단하여 제2 영역(A3)에서 광이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 전류 차단층(150)은 적어도 10㎚의 두께를 갖도록 형성할 수 있으며, 상기 베이스층(120)의 상부영역, 즉 절연막(130)의 상부 표면까지 연장하여 형성될 수 있다.
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 나노 발광구조물(140)의 표면에 콘택 전극(160)을 형성한다. 이전 공정에서 전류 차단층(150)을 형성한 경우에는 상기 전류 차단층(150)의 표면에 콘택 전극(160)이 형성될 수 있다. 상기 콘택 전극(160)은 제2 도전형 반도체층(143)과 오믹컨택을 이루는 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있으며, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등과 같이 2층 이상의 구조로 채용될 수 있다. 이러한 전극물질 외에도, 상기 콘택 전극(160)은 ITO와 같은 투명 전극물질을 채용할 수 있으며, 필요에 따라 그래핀이 사용될 수도 있다.
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 나노 발광구조물(140) 중 일 영역(A3)에 배치된 콘택 전극(160)의 표면에 식각 저지층(151)을 형성한다. 상기 식각 저지층(151)은 후속 공정에서 A3 영역에 배치된 콘택 전극(160)의 상단이 식각되는 것을 방지하기 위한 것으로, 앞서 설명한 전류 차단층(150)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 콘택 전극(160) 및 식각 저지층(151)을 덮도록 포토레지스트(photoresist)를 도포하고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택 전극(160) 및 식각 저지층(151)의 상단이 노출되는 두께까지 포토레지스트를 식각한다. 이러한 식각공정은 CF4 플라즈마 처리 또는 O2 플라즈마 처리와 같은 건식식각을 통하여 수행될 수 있다.
다음으로, 노출된 콘택 전극(160a)의 상단을 제거한 후, 포토레지스트를 제거하면, 도 5e에 도시된 바와 같이, 발광영역(A1)에 배치된 콘택 전극(160a)의 상단이 선택적으로 제거된다. 이때, 제2 영역인 A2영역에 배치된 콘택 전극(160a)의 상단도 선택적으로 제거될 수 있다. 상기 콘택 전극(160a, 160b)을 ITO로 형성한 경우에는 LCE-12K와 같은 ITO-에천트를 이용하여 콘택 전극(160a)의 상단을 선택적으로 제거할 수 있다.
이러한 선택적 식각 공정에 의해 나노 발광구조물(140)의 상단에 배치된 콘택 전극이 제거되어 발광구조물(140)이 상단(T)이 노출될 수 있다. 따라서, 콘택 전극(160a)은 나노 발광구조물(140)의 측면에만 형성될 수 있다. 이와 같이, 콘택 전극이 제거된 영역은 제2 도전형 반도체층(143)이 노출되므로 접촉저항이 증가하여 전류의 흐름이 제한되는 효과가 있다. 따라서, 나노 발광구조물(140)의 상단을 통하여 누설전류가 집중되는 현상을 방지할 수 있다.
다음으로, 식각저지층(151)을 제거하고, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 나노 발광구조물(140)의 상단을 덮도록 절연성 보호층(170)을 충전한다. 상기 식각저지층(151)의 제거는 화학적 식각 공정을 통하여 수행될 수 있다. 구체적으로 상기 식각저지층(151)은 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용한 습식 식각 공정을 통하여 제거될 수 있다.
상기 절연성 보호층(170)은 반도체 공정으로 페시베이션구조를 제공할 수 있는 전기적 절연물질이면 사용될 수 있다. 이러한 절연성 보호층(170)으로는 SiO2 또는 SiNx과 같은 절연성 보호층이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연성 보호층(170)으로서, 나노 발광구조물(140) 사이의 공간의 충전을 용이하게 실현하도록, TEOS(TetraEthylOrthoSilane), BPSG(BoroPhospho Silicate Glass), CVD-SiO2, SOG(Spin-on Glass), SOD(Spin-on Delectric)물질이 사용될 수 있다.
다음으로, 도 5g에 도시된 바와 같이, 제2 영역 중 제2 전극이 형성될 영역(A3)의 절연성 보호층(170)을 선택적으로 식각하여 제2 전극이 배치될 영역(e2)을 정의한다. 본 절연성 보호층(170)에 대한 선택적 식각공정은 건식식각 또는 습식식각을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연성 보호층(170)이 산화막 또는 그와 유사한 계열일 경우에, 건식식각은 CF계열의 플라즈마를 활용할 수 있으며, 습식식각일 경우에는, BOE와 같은 HF 함유 에천트를 사용할 수 있다.
다음으로, 도 5h에 도시된 바와 같이, 제1 전극이 형성될 영역(e1)을 정의할 수 있다. 본 공정에서, 상기 제1 전극이 형성될 영역(e1)은 베이스층(120)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 노출된 영역(e1)은 제1 전극을 형성할 영역으로 제공될 수 있다. 이러한 제거공정은 포토 리소그래피 공정을 이용하여 구현될 수 있다. 본 공정에서, 원하는 노출영역(e1)에 위치한 나노 발광구조물(140)의 일부가 제거될 수 있으나, 전극이 형성될 영역에 나노 코어(140)를 성장시키지 않음으로써 본 공정에서 나노 발광구조물(140)을 함께 제거하지 않을 수도 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, e1영역 및 e2영역에 각각 제1 전극(180)및 제2 전극(190)을 형성할 수 있다. 본 공정에서 사용되는 전극 물질은 제1 및 제2 전극(180, 190)의 공통 전극물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전극(180, 190)을 위한 물질은 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, Sn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법은 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 예를 들어, 상술된 제조방법의 예와 달리, 나노 발광구조물 상단의 콘택 전극을 제거하기 위해 별도의 식각 저지층을 사용하지 않고, 절연성 보호층을 이용하여 나노 발광구조물 상단의 콘택 전극을 제거할 수도 있다. 도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 나노구조 반도체 발광소자 제조방법의 다른 예를 설명하기 위한 주요 공정별 단면도이다.
본 실시예의 경우, 앞서 설명한 제조방법의 일 실시예와 비교하여, 별도의 식각 저지층을 없이, 절연성 보호층을 마스크로 사용하여 콘택전극의 상부를 제거한 차이점이 있다. 그 외의 구성은 앞서 설명한 실시예와 같으므로, 이와 다른 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층(220) 상에 마스크로서 절연막(230)을 형성하고, 상기 베이스층(220) 상에 제1 및 제2 도전형 반도체층(241, 243)과 활성층(242)을 갖는 복수의 나노 발광구조물(240)을 형성한다. 상기 나노 발광구조물(240) 중 일 영역(A3)에 배치된 나노 발광구조물(240)의 표면에는 전류 차단층(250)이 더 형성될 수 있다. 이러한 나노 발광구조물(240)의 표면에 콘택 전극(260)을 형성한다. 전류 차단층(250)을 형성한 경우에는 상기 전류 차단층(250)의 표면에 콘택 전극(260)을 형성할 수 있다. 이러한 콘택 전극(260)을 덮도록 절연성 보호층(270)을 충전한다. 본 실시예에서는 절연성 보호층(270)으로 TEOS와 같은 물질이 사용될 수 있다.
다음으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 나노 발광구조물(240)의 상단에 배치된 콘택 전극(260a, 260b)의 상단이 노출되도록 절연성 보호층(270)의 일부 영역을 식각하여 제거한다. 이러한 식각공정은 CF4 플라즈마 처리 또는 O2 플라즈마 처리와 같은 건식식각을 통하여 수행될 수 있다.
다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제2 전극이 형성될 영역(A3)에 포토레지스트(254)를 도포하고, 나머지 영역(A2, A3)에 배치된 콘택 전극(260a)의 상단을 선택적으로 식각하여 제거한다. 이러한 선택적 식각은 LCE-12K와 같은 ITO-에천트를 이용하여 수행될 수 있다.
다음으로, 포토레지스트(254)를 제거하고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 제1 전극이 형성될 영역(e1)을 정의한다. 본 공정에서, 상기 제1 전극이 형성될 영역(e1)은 베이스층(220)의 일부를 노출시킬 수 있다.
상기 노출된 영역(e1)은 제1 전극을 형성할 영역으로 제공될 수 있다. 이러한 제거공정은 포토 리소그래피 공정을 이용하여 구현될 수 있다. 본 공정에서, 원하는 노출영역(e1)에 위치한 나노 발광구조물(240)의 일부가 제거될 수 있으나, 전극이 형성될 영역에 나노 코어(240)를 성장시키지 않음으로써 본 공정에서 나노 발광구조물(240)을 함께 제거하지 않을 수도 있다.
다음으로, 도 6e에 도시된 바와 같이, e1영역 및 A3영역에 각각 제1 및 제2 전극(280a, 290')을 형성할 수 있다. 본 공정에서 사용되는 전극 물질은 제1 및 제2 전극(280a, 290')의 공통 전극물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전극(280a, 290')을 위한 물질은 Au, Ag, Al, Ti, W, Cu, Sn, Ni, Pt, Cr, Sn, TiW, AuSn 또는 이들의 공융 금속을 포함할 수 있다.
본 실시예의 제조방법은 나노 발광구조물 상단의 콘택 전극을 제거하기 위해 별도의 식각 저지층을 사용하지 않고, 절연성 보호층(270)을 이용하여 나노 발광구조물(240) 상단의 콘택 전극(260)을 선택적으로 제거하므로, 앞서 설명한 일 실시예에 비해 제조공정이 단축되는 효과가 있다.
상술된 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 다양한 응용제품에 유익하게 적용될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 백라이트 유닛의 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 백라이트 유닛(1000)은 기판(1002) 상에 광원(1001)이 실장되며, 그 상부에 배치된 하나 이상의 광학 시트(1003)를 구비한다. 광원(1001)은 상술한 반도체 발광소자 또는 그 반도체 발광소자를 구비한 패키지를 사용할 수 있다.
도 7의 백라이트 유닛(1000)에서 광원(1001)은 액정표시장치가 배치된 상부를 향하여 광을 방출하는 방식과 달리, 도 8에 도시된 다른 예의 백라이트 유닛(2000)은 기판(2002) 위에 실장된 광원(2001)이 측 방향으로 광을 방출하며, 이렇게 방출된 광은 도광판(2003)에 입사되어 면광원의 형태로 전환될 수 있다. 도광판(2003)을 거친 광은 상부로 방출되며, 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 도광판(2003)의 하면에는 반사층(2004)이 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 나노구조 반도체 발광소자가 채용된 조명 장치의 예를 나타낸 분해사시도이다.
도 9에 도시된 조명장치(3000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광모듈(3003)과 구동부(3008)와 외부접속부(3010)를 포함한다.
또한, 외부 및 내부 하우징(3006, 3009)과 커버부(3007)와 같은 외형구조물을 추가로 포함할 수 있다. 발광모듈(3003)은 상술한 반도체 발광다이오드 패키지 구조 또는 이와 유사한 구조를 갖는 광원(3001)과 그 광원(3001)이 탑재된 회로기판(3002)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 앞선 설명된 반도체 발광소자의 제1 및 제2 전극이 회로기판(3002)의 전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서는, 하나의 광원(3001)이 회로기판(3002) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개로 장착될 수 있다.
외부 하우징(3006)은 열방출부로 작용할 수 있으며, 발광모듈(3003)과 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 열방출판(3004) 및 조명장치(3000)의 측면을 둘러싸는 방열핀(3005)을 포함할 수 있다. 커버부(3007)는 발광모듈(3003) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 가질 수 있다. 구동부(3008)는 내부 하우징(3009)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부 접속부(3010)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 또한, 구동부(3008)는 발광모듈(3003)의 반도체 발광소자(3001)를 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 구동부(3008)는 AC-DC 컨버터 또는 정류회로부품 등으로 구성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 의한 나노구조 반도체 발광소자를 헤드 램프에 적용한 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 차량용 라이트 등으로 이용되는 헤드 램프(4000)는 광원(4001), 반사부(4005), 렌즈 커버부(4004)를 포함하며, 렌즈 커버부(4004)는 중공형의 가이드(4003) 및 렌즈(4002)를 포함할 수 있다. 광원(4001)은 상술한 나노구조 반도체 발광소자 또는 그 나노구조 반도체 발광소자를 갖는 패키지를 포함할 수 있다.
헤드 램프(4000)는 광원(4001)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부(4012)를 더 포함할 수 있으며, 방열부(4012)는 효과적인 방열이 수행되도록 히트싱크(4010)와 냉각팬(4011)을 포함할 수 있다. 또한, 헤드 램프(4000)는 방열부(4012) 및 반사부(4005)를 고정시켜 지지하는 하우징(4009)을 더 포함할 수 있으며, 하우징(4009)은 본체부(4006)와, 일면에 방열부(4012)가 결합하여 장착되기 위한 중앙홀(4008)을 구비할 수 있다.
하우징(4009)은 상기 일면과 일체로 연결되어 직각방향으로 절곡되는 타면에 반사부(4005)가 광원(4001)의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀(4007)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 반사부(4005)에 의하여 전방측은 개방되며, 개방된 전방이 전방홀(4007)과 대응되도록 반사부(4005)가 하우징(4009)에 고정되어 반사부(4005)를 통해 반사된 광이 전방홀(4007)을 통과하여 외부로 출사될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 나노구조 반도체 발광소자
110: 기판
120: 베이스층
130: 절연막
140: 나노 발광구조물
141: 제1 도전형 반도체층
142: 활성층
142: 제2 도전형 반도체층
150: 전류 차단층
160: 콘택 전극
170: 절연성 보호층
180: 제1 전극
180: 제2 전극

Claims (10)

  1. 제1 영역과 제2 영역을 가지며 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층;
    상기 베이스층의 상면에 배치되며, 제1 도전형 반도체로 이루어진 복수의 나노 코어, 상기 복수의 나노 코어 상에 순차적으로 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물; 및
    상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치된 콘택 전극을 포함하며,
    상기 제1 영역에 배치된 나노 발광구조물의 측면의 적어도 일부에 상기 콘택 전극이 배치되고, 상기 제1 영역에 배치된 나노 발광구조물의 상단은 상기 콘택 전극이 배치되지 않는 부분을 가지며,
    상기 제2 영역에 배치된 나노 발광구조물의 측면 및 상단은, 상기 콘택 전극으로 덮인 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역에 배치된 상기 복수의 나노 발광구조물과 상기 콘택 전극의 사이에는 전류 차단층이 게재된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류 차단층은 상기 베이스층의 상부영역까지 연장된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전류 차단층은 SiO2, SiN, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO를 포함하는 절연성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역에 배치된 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 콘택 전극과 접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노 발광구조물의 상단은 비평탄한 면을 가지며, 상기 나노 발광구조물의 측면과 다른 극성면을 갖는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 나노 발광 구조물 사이에 충전된 절연성 보호층를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 보호층은 상기 제1 영역에만 충전된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
  10. 제1 도전형 반도체로 이루어진 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체로 이루어진 복수의 나노 코어, 상기 복수의 나노 코어 상에 순차적으로 배치된 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 복수의 나노 발광구조물;
    상기 복수의 나노 발광구조물의 표면에 배치된 콘택 전극;
    상기 베이스층과 전기적으로 접속된 제1 전극; 및
    상기 콘택 전극 중 일 영역을 덮도록 배치되는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제2 전극이 덮인 일 영역의 상기 콘택 전극은 상기 복수의 나노 발광구조물의 상단 및 측면을 덮으며,
    상기 제2 전극이 덮이지 않은 타 영역의 상기 콘택 전극은 상기 복수의 나노 발광구조물의 측면의 적어도 일부를 덮고, 상기 복수의 나노 발광구조물의 상단을 포함하는 영역이 노출되도록 배치된 것을 특징으로 하는 나노구조 반도체 발광소자.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102203461B1 (ko) * 2014-07-10 2021-01-18 삼성전자주식회사 나노 구조 반도체 발광 소자
KR101672781B1 (ko) * 2014-11-18 2016-11-07 피에스아이 주식회사 수평배열 어셈블리용 초소형 led 소자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 수평배열 어셈블리
KR101713818B1 (ko) 2014-11-18 2017-03-10 피에스아이 주식회사 초소형 led 소자를 포함하는 전극어셈블리 및 그 제조방법
KR101730977B1 (ko) 2016-01-14 2017-04-28 피에스아이 주식회사 초소형 led 전극어셈블리
JP7137066B2 (ja) * 2018-10-23 2022-09-14 日亜化学工業株式会社 発光素子の製造方法
JP7227463B2 (ja) * 2018-12-27 2023-02-22 日亜化学工業株式会社 発光素子及びその製造方法

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69737086T2 (de) 1996-08-27 2007-05-16 Seiko Epson Corp. Trennverfahren, verfahren zur übertragung eines dünnfilmbauelements, und unter verwendung des übertragungsverfahrens hergestelltes flüssigkristall-anzeigebauelement
USRE38466E1 (en) 1996-11-12 2004-03-16 Seiko Epson Corporation Manufacturing method of active matrix substrate, active matrix substrate and liquid crystal display device
US7208725B2 (en) 1998-11-25 2007-04-24 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Optoelectronic component with encapsulant
JP3906654B2 (ja) 2000-07-18 2007-04-18 ソニー株式会社 半導体発光素子及び半導体発光装置
KR20040029301A (ko) 2001-08-22 2004-04-06 소니 가부시끼 가이샤 질화물 반도체소자 및 질화물 반도체소자의 제조방법
JP2003218034A (ja) 2002-01-17 2003-07-31 Sony Corp 選択成長方法、半導体発光素子及びその製造方法
JP3815335B2 (ja) 2002-01-18 2006-08-30 ソニー株式会社 半導体発光素子及びその製造方法
KR100499129B1 (ko) 2002-09-02 2005-07-04 삼성전기주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
US7002182B2 (en) 2002-09-06 2006-02-21 Sony Corporation Semiconductor light emitting device integral type semiconductor light emitting unit image display unit and illuminating unit
KR100714639B1 (ko) 2003-10-21 2007-05-07 삼성전기주식회사 발광 소자
KR100506740B1 (ko) 2003-12-23 2005-08-08 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100664985B1 (ko) 2004-10-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 소자
KR100665222B1 (ko) 2005-07-26 2007-01-09 삼성전기주식회사 확산재료를 이용한 엘이디 패키지 및 그 제조 방법
US8022432B2 (en) 2005-08-19 2011-09-20 Lg Display Co., Ltd. Light-emitting device comprising conductive nanorods as transparent electrodes
KR100668965B1 (ko) 2005-09-27 2007-01-12 엘지전자 주식회사 발광 소자 및 그의 제조 방법
KR100661614B1 (ko) 2005-10-07 2006-12-26 삼성전기주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100723247B1 (ko) 2006-01-10 2007-05-29 삼성전기주식회사 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
KR100735325B1 (ko) 2006-04-17 2007-07-04 삼성전기주식회사 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법
KR100930171B1 (ko) 2006-12-05 2009-12-07 삼성전기주식회사 백색 발광장치 및 이를 이용한 백색 광원 모듈
KR100855065B1 (ko) 2007-04-24 2008-08-29 삼성전기주식회사 발광 다이오드 패키지
KR100982980B1 (ko) 2007-05-15 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 면 광원 장치 및 이를 구비하는 ｌｃｄ 백라이트 유닛
KR101164026B1 (ko) 2007-07-12 2012-07-18 삼성전자주식회사 질화물계 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100891761B1 (ko) 2007-10-19 2009-04-07 삼성전기주식회사 반도체 발광소자, 그의 제조방법 및 이를 이용한 반도체발광소자 패키지
CN101971369B (zh) 2008-03-14 2012-05-23 松下电器产业株式会社 化合物半导体发光元件、采用该化合物半导体发光元件的照明装置以及化合物半导体发光元件的制造方法
KR101332794B1 (ko) 2008-08-05 2013-11-25 삼성전자주식회사 발광 장치, 이를 포함하는 발광 시스템, 상기 발광 장치 및발광 시스템의 제조 방법
KR20100030470A (ko) 2008-09-10 2010-03-18 삼성전자주식회사 다양한 색 온도의 백색광을 제공할 수 있는 발광 장치 및 발광 시스템
KR101530876B1 (ko) 2008-09-16 2015-06-23 삼성전자 주식회사 발광량이 증가된 발광 소자, 이를 포함하는 발광 장치, 상기 발광 소자 및 발광 장치의 제조 방법
US8008683B2 (en) 2008-10-22 2011-08-30 Samsung Led Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
US8895958B2 (en) 2009-12-01 2014-11-25 National University Corporation Hokkaido University Light emitting element and method for manufacturing same
KR20110132163A (ko) * 2010-06-01 2011-12-07 삼성엘이디 주식회사 반도체 발광 소자
AU2011268135B2 (en) 2010-06-18 2014-06-12 Glo Ab Nanowire LED structure and method for manufacturing the same
JP5404596B2 (ja) * 2010-12-27 2014-02-05 株式会社東芝 発光素子およびその製造方法
CN102760800B (zh) 2011-04-29 2015-06-03 清华大学 发光二极管的制备方法
CN103035785B (zh) 2011-10-07 2015-11-25 清华大学 发光二极管的制备方法
US8937297B2 (en) 2011-12-02 2015-01-20 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Optoelectronic device including nanowires with a core/shell structure
KR101356701B1 (ko) 2012-03-22 2014-02-04 삼성전자주식회사 발광소자 및 그 제조방법
KR101373152B1 (ko) 2012-06-12 2014-03-13 순천대학교 산학협력단 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20150103661A (ko) 2012-10-26 2015-09-11 글로 에이비 나노와이어 led 구조 및 이를 제조하는 방법
KR101554032B1 (ko) * 2013-01-29 2015-09-18 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
US9099573B2 (en) * 2013-10-31 2015-08-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano-structure semiconductor light emitting device
KR102188496B1 (ko) 2013-11-25 2020-12-09 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
US9190563B2 (en) 2013-11-25 2015-11-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Nanostructure semiconductor light emitting device
KR102132651B1 (ko) 2013-12-03 2020-07-10 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자

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