KR102261950B1 - 발광소자 및 조명시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 경사부과 하부 평면부를 포함한 리세스를 구비하는 제1 도전형 반도체층; 상기 리세스의 경사부에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층;을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 경사부과 하부 평면부를 포함한 리세스를 구비하는 제1 도전형 반도체층; 상기 리세스의 경사부에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층;을 포함할 수 있다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
최근 고출력 발광소자의 수요에 따라 발광효율이 우수한 발광소자의 요구되고 있다.
실시예는 높은 발광효율을 낼 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한 실시예는 신뢰성 개선 및 광효율이 향상될 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 경사부(A1)과 하부 평면부(A2)를 포함한 리세스(A)를 구비하는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 리세스의 경사부(A1)에 배치된 활성층(114); 및 상기 활성층(114) 상에 배치된 제2 도전형 반도체층(116);을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광모듈을 포함할 수 있다.
실시예는 발광하는 활성층의 영역을 극대화하여 높은 발광효율을 낼 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 고품질의 활성층 영역을 넓게 확보하여 높은 발광효율을 낼 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 활성층 사이에 전류확산이 가능하도록 하여 신뢰성 개선 및 광효율이 향상될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3a 내지 도 7은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 9는 실시예에 따른 조명장치의 사시도.
도 2는 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3a 내지 도 7은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 9는 실시예에 따른 조명장치의 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
(실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 경사부(A1)과 하부 평면부(A2)를 포함한 리세스(A)(도 3a 참조)를 구비하는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 리세스의 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 및 상기 활성층(114) 상에 배치된 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(112)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(115)과 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결되는 제2 전극층(140)을 구비할 수 있다. 상기 제2 전극층(140)은 오믹층(142)과 반사층(144)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 도 1에서와 같이, 제1 도전형 반도체층(112) 표면에 광추출 패턴(119)을 구비하여 외부 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 수직형 발광소자에 대한 예시도이나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2와 같이 수평형 발광소자(102)에도 적용이 가능하다.
제2 실시예에 따른 발광소자는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용하며, 기판(105)에 내부 광추출 패턴(P), 예를 들어 PSS를 구비할 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 오믹층(146)과 제2 전극(148)을 구비할 수 있다.
이하, 도 1 및 도 3a 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 기술적인 특징을 기술하기로 한다.
실시예는 제1 도전형 반도체층(112)에 배치되는 리세스(A)를 포함하며, 상기 리세스(A)는 경사부(A1)과 하부 평면부(A2)를 포함할 수 있다.
실시예는 상기 리세스의 하부 평면부(A2)에 배치된 제1 절연층(130a)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 경사부(A1) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 상기 경사부(A1) 중에 최소 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중에 최대 길이보다 클 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 최소 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 최대 길이보다 클 수 있다.
이에 따라, 수평으로 배치된 종래의 발광소자의 활성층에 비해 활성층의 면적이 증대되어 전체적인 발광효율이 현저히 증대될 수 있다.
또한, 실시예에서 상기 리세스(A)는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 상기 복수의 리세스(A) 사이에 배치되는 상부 평면부(B)를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 상기 상부 평면부(B)에 배치된 제2 절연층(130b)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 경사부(A1) 중 어느 하나의 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 상기 경사부(A1) 중 최소의 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 최대의 길이보다 클 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 어느 하나의 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 최소 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 최대 길이보다 클 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면, 종래의 발광소자의 활성층에 비해 활성층의 면적이 증대되어 전체적인 발광효율이 현저히 증대될 수 있다.
실시예에서 상기 리세스(A)의 하부 평면부(A2)에 상기 활성층(114)이 배치되지 않을 수 있다. 또한 상기 리세스(A)의 상부 평면부(B)와 상기 활성층(114)은 상하간에 중첩되지 않을 수 있다.
실시예에서 활성층(114)은 리세스의 경사부(A1)에 배치될 수 있으며, 상기 리세스의 경사부(A1)는 {11-20}면일 수 있다. 이에 따라, 상기 리세스의 경사부(A1)는 세미 폴라(Semi-polar) 면일 수 있다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면, Semi-polar 면에 성장된 활성층(114)은 격자 상수 차이가 적기 때문에 Piezo electric 및 Spontaneous electric 의 영향을 적게 받고, 박막의 품질(Quality)을 증가 시킬 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 종래대비 고품질의 활성층의 극대화함으로써 발광소자 칩의 광도(chip Po) 및 발광효율 드룹(Efficiency droop)을 현저히 개선시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이와 상기 제2 절연층(130b)중 어느 하나의 길이를 합한 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 경사부(A1) 중 최소 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 최대길이와 상기 제2 절연층(130b)중 최대 길이를 합한 길이보다 클 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이와 상기 제2 절연층(130b)중 어느 하나의 길이를 합한 길이보다 클 수 있다.
예를 들어 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 최소길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 최대길이와 제2 절연층(130b)중 최대길이를 합한 길이보다 클 수 있다.
이를 통해, 실시예에 의하면 고품질의 활성층의 영역을 극대화하여 발광소자 칩의 광도(Po)를 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 제1 절연층(130a)과 상기 제2 절연층(130b)은 절연층(130)으로 칭해질 수 있으며, 상기 절연층(130)은 투광성 절연층일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 절연층(130a) 또는 제2 절연층(130b)은 산화물 등의 투광성 절연층으로 형성됨으로써 발광된 빛의 외부 추출 효율을 증대시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 제1 도전형 반도체층(112)과 제2 도전형 반도체층(116)을 절연시키는(isolation) 제1 절연층(130a) 또는 제2 절연층(130b)이 전류확산층 기능을 수행함으로써 칩의 신뢰성을 개선하고, 전류확산에 의해 광도를 개선할 수 있다.
이하, 도 3a 내지 도 7을 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하면서 실시예의 기술적인 특징을 좀 더 상술하기로 한다.
우선, 도 3a와 같이 기판(105)을 준비한다. 상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(105) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 이후 형성되는 발광구조물(110)의 재료와 기판(105)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 상기 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(112)이 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
실시예는 제1 도전형 반도체층(112) 형성 후, 제1 도전형 반도체층(112)에 경사부(A1)과 하부 평면부(A2)를 포함한 리세스(A)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(112) 형성 후, 건식식각에 의해 텍스쳐링(texturing)하여 도 3a와 같이 리세스(A)를 형성할 수 있다.
실시예에서 상기 리세스(A)는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 상기 복수의 리세스(A) 사이에 배치되는 상부 평면부(B)를 포함할 수 있다.
다음으로 도 3b와 같이, 상기 리세스의 하부 평면부(A2)에 제1 절연층(130a)을 형성하고, 상기 상부 평면부(B)에 제2 절연층(130b)을 형성할 수 있다.
상기 제1 절연층(130a)과 상기 제2 절연층(130b)은 절연층(130)으로 칭해질 수 있으며, 상기 절연층(130)은 투광성 절연층일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 절연층(130a) 또는 제2 절연층(130b)은 SiO2 등의 산화물, SiN등의 질화물 등의 투광성 절연층으로 형성됨으로써 발광된 빛의 외부 추출 효율을 증대시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 제1 도전형 반도체층(112)과 제2 도전형 반도체층(116)을 절연시키는(isolation) 제1 절연층(130a) 또는 제2 절연층(130b)이 전류확산층 기능을 수행함으로써 칩의 신뢰성을 개선하고, 전류확산에 의해 광도를 개선할 수 있다.
실시예에서 상기 경사부(A1) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 상기 경사부(A1) 중에 최소 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중에 최대 길이보다 클 수 있다.
또한 실시예에서 상기 경사부(A1) 중 어느 하나의 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 상기 경사부(A1) 중 최소의 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 최대의 길이보다 클 수 있다.
다음으로 도 4와 같이, 상기 경사부(A1)에 활성층(114)을 형성할 수 있다.
상기 활성층(114)은 UV-A 영역 부터 Blue, Green 영역 까지 발광 가능할 수 있다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
실시예에서 활성층(114)은 리세스의 경사부(A1)에 배치될 수 있으며, 상기 리세스의 경사부(A1)는 {11-20}면일 수 있다. 이에 따라, 상기 리세스의 경사부(A1)는 세미 폴라(Semi-polar) 면일 수 있다.
실시예에서 상기 리세스(A)의 하부 평면부(A2)에 상기 활성층(114)이 배치되지 않을 수 있다. 또한 상기 리세스(A)의 상부 평면부(B)와 상기 활성층(114)은 상하간에 중첩되지 않을 수 있다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면, Semi-polar 면에 성장된 활성층(114)은 격자 상수 차이가 적기 때문에 Piezo electric 및 Spontaneous electric 의 영향을 적게 받고, 박막의 품질(Quality)을 증가 시킬 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면 종래대비 고품질의 활성층의 극대화함으로써 발광소자 칩의 광도(chip Po) 및 발광효율 드룹(Efficiency droop)을 현저히 개선시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 최소 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 최대 길이보다 클 수 있다.
이에 따라, 수평으로 배치된 종래의 발광소자의 활성층에 비해 활성층의 면적이 증대되어 전체적인 발광효율이 현저히 증대될 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 어느 하나의 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 어느 하나의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 최소 길이는 상기 제2 절연층(130b) 중 최대 길이보다 클 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면, 종래의 발광소자의 활성층에 비해 활성층의 면적이 증대되어 전체적인 발광효율이 현저히 증대될 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이와 상기 제2 절연층(130b)중 어느 하나의 길이를 합한 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 경사부(A1) 중 최소 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 최대길이와 상기 제2 절연층(130b)중 최대 길이를 합한 길이보다 클 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 어느 하나의 길이와 상기 제2 절연층(130b)중 어느 하나의 길이를 합한 길이보다 클 수 있다.
예를 들어 실시예에 의하면, 상기 경사부(A1)에 배치된 활성층(114) 중 최소길이는 상기 제1 절연층(130a) 중 최대길이와 제2 절연층(130b)중 최대길이를 합한 길이보다 클 수 있다.
이를 통해, 실시예에 의하면 고품질의 활성층의 영역을 극대화하여 발광소자 칩의 광도(Po)를 현저히 향상시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 경사부(A1) 상에 초격자층(미도시)을 형성한 후에 활성층(114)을 형성함으로써 전위차단 및 결정품질을 향상시킬 수 있다. 상기 초격자층은 AlxGa(1-x)N(0≤x≤1)/GaN 초격자 구조일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 상기 활성층(114) 상에 전자차단층(미도시)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(114)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있다.
다음으로 도 5와 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
다음으로 도 6과 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 제2 전극층(140)을 형성할 수 있다. 상기 제2 전극층(140)은 오믹층(142)과 반사층(144)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 오믹층(142)은 캐리어 주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 오믹층(142)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 오믹층(142)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
상기 반사층(144)은 반사성이 우수하고, 전기적인 접촉이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(144)은 상기 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다.
상기 제2 전극층(140)은 지지기판(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 지지기판은 효율적으로 캐리어 주입할 수 있도록 전기 전도성이 우수한 금속, 금속합금, 혹은 전도성 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 지지기판은 구리(Cu), 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni-nickel), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 지지기판을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 7과 같이 기판(105)이 발광구조물(110)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)을 제거하는 방법은 고출력의 레이저를 이용하여 기판을 분리하거나 화학적 식각 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판(105)은 물리적으로 갈아냄으로써 제거할 수도 있다.
예를 들어, 레이저 리프트 오프 방법은 상온에서 소정의 에너지를 가해주게 되면 상기 기판(105)과 발광구조물의 계면에서 에너지가 흡수되어 발광구조물의 접합표면이 열분해 되어 기판(105)과 발광구조물을 분리할 수 있다.
이때, 제2 전극층(140)이 지지기판을 구비하지 않는 경우, 제2 전극층(140)의 두께는 충분한 두께를 확보하여 기판(105) 제거시 발광구조물(110)을 지지하는 기능을 겸할 수도 있다.
다음으로, 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 표면을 일부 제거하여 외부 광추출 패턴(119)을 형성하고, 제1 전극(115)을 형성할 수 있다. 상기 외부 광추출 패턴(119)은 규칙적인 패턴이거나 불규칙적인 패턴일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
실시예는 발광하는 활성층의 영역을 극대화하여 높은 발광효율을 낼 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 고품질의 활성층 영역을 넓게 확보하여 높은 발광효율을 낼 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 활성층 사이에 전류확산이 가능하도록 하여 신뢰성 개선 및 광효율이 향상될 수 있다.
도 8은 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지를 설명하는 도면이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 9는 실시예에 따른 조명시스템의 분해 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다. 상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다. 상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
경사부(A1), 하부 평면부(A2), 리세스(A),
제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114),
제2 도전형 반도체층(116), 제1 절연층(130a),
상부 평면부(B), 제2 절연층(130b)
제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114),
제2 도전형 반도체층(116), 제1 절연층(130a),
상부 평면부(B), 제2 절연층(130b)
Claims (16)
- 경사부과 하부 평면부를 포함한 리세스를 구비하는 제1 도전형 반도체층;
상기 리세스의 경사부에 배치된 활성층; 및
상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층;을 포함하며,
상기 제1 도전형 반도체층은, 상기 리세스 사이에 배치되는 상부 평면부를 포함하며,
상기 제1 도전형 반도체층의 하부 평면부에 배치된 제1 절연층;
상기 제1 도전형 반도체층의 상부 평면부에 배치된 제2 절연층;을 포함하고,
상기 활성층은 상기 제1 도전형 반도체층의 하부 평면부와 상부 평면부에는 배치되지 않고 서로 분리된 복수의 형태로 상기 제1 도전형 반도체층의 경사부에 배치되며,
상기 제1 도전형 반도체층의 경사부에 배치된 상기 활성층 중 어느 하나의 길이는 상기 제1 절연층 중 어느 하나의 길이와 상기 제2 절연층 중 어느 하나의 길이를 합한 길이보다 큰 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 리세스의 상부 평면부와 상기 활성층은 상하간에 중첩되지 않는 발광소자. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 리세스의 경사부는
세미 폴라(Semi-polar) 면인 발광소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 절연층 또는 제2 절연층은 투광성 절연층인 발광소자. - 제1항, 제12항, 제14항 및 제15항 중 어느 하나의 항에 기재된 발광소자를 구비하는 발광모듈을 포함하는 조명시스템.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |