KR102328477B1 - Light emitting device and light unit having thereof - Google Patents
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Abstract
실시 예는 발광소자에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전성 반도체층; 상기 제1도전성 반도체층 상에 배치되며 복수의 우물층 및 복수의 장벽층을 갖는 활성층; 상기 활성층 위에 배치된 전자 차단층; 상기 전자 차단층 위에 배치된 제2도전성 반도체층; 상기 활성층 내에 배치된 복수의 홀; 상기 복수의 홀에 배치된 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부는 전도성 반도체를 포함하며, 상기 복수의 우물층 및 복수의 장벽층의 내 측면에 접촉된다.The embodiment relates to a light emitting device.
A light emitting device according to an embodiment includes a first conductive semiconductor layer; an active layer disposed on the first conductive semiconductor layer and having a plurality of well layers and a plurality of barrier layers; an electron blocking layer disposed on the active layer; a second conductive semiconductor layer disposed on the electron blocking layer; a plurality of holes disposed in the active layer; a contact portion disposed in the plurality of holes, the contact portion including a conductive semiconductor, and contacting inner side surfaces of the plurality of well layers and the plurality of barrier layers.
Description
실시 예는 발광소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a light emitting device.
실시 예는 자외선 발광 소자에 관한 것이다.The embodiment relates to an ultraviolet light emitting device.
실시 예는 자외선 발광 소자를 갖는 라이트 유닛에 관한 것이다.The embodiment relates to a light unit having an ultraviolet light emitting device.
일반적으로 질소(N)와 같은 Ⅴ족 소스와, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 또는 인듐(In)과 같은 Ⅲ족 소스를 포함하는 질화물 반도체 소재는 열적 안정성이 우수하고 직접 천이형의 에너지 밴드(band) 구조를 갖고 있어, 질화물계 반도체 소자 예컨대, 자외선 영역의 질화물계 반도체 발광소자 및 태양전지용 물질로 많이 사용되고 있다. In general, a nitride semiconductor material including a group V source such as nitrogen (N) and a group III source such as gallium (Ga), aluminum (Al), or indium (In) has excellent thermal stability and is a direct transition type energy source. Since it has a band structure, it is widely used as a material for nitride-based semiconductor devices, for example, nitride-based semiconductor light emitting devices in the ultraviolet region and solar cells.
질화물계 물질은 0.7eV에서 6.2eV의 폭넓은 에너지 밴드갭을 가지고 있어 태양광스펙트럼 영역과 일치하는 특성으로 인하여 태양전지소자용 물질로 많이 사용되고 있다. 특히, 자외선 발광소자는 경화기 장치, 의료분석기 및 치료기기 및 살균, 정수, 정화시스템 등 다양한 산업분야에서 활용되고 있으며, 향후 반도체 조명 광원으로써 일반조명에 사용 가능한 물질로서 주목을 받고 있다.
Nitride-based materials have a wide energy bandgap of 0.7eV to 6.2eV, and are widely used as materials for solar cell devices due to their characteristics matching the solar spectrum region. In particular, the ultraviolet light emitting device is used in various industrial fields such as curing devices, medical analyzers and treatment devices, sterilization, water purification, and purification systems, and is attracting attention as a material usable for general lighting as a semiconductor lighting light source in the future.
실시 예는 활성층과 제2도전성의 반도체층과의 접촉 면적을 증가시켜 줄 수 있는 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device capable of increasing a contact area between an active layer and a second conductive semiconductor layer, and a light unit having the same.
실시 예는 활성층과 전자 차단층과의 접촉 면적을 증가시켜 줄 수 있는 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device capable of increasing a contact area between an active layer and an electron blocking layer, and a light unit having the same.
실시 예는 활성층과 제2도전성 반도체층 사이의 경로에서의 접촉 저항을 줄여줄 수 있는 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device capable of reducing contact resistance in a path between an active layer and a second conductive semiconductor layer, and a light unit having the same.
실시 예는 자외선 파장을 방출하는 발광 소자 및 이를 구비하 라이트 유닛을 제공한다.The embodiment provides a light emitting device emitting an ultraviolet wavelength and a light unit having the same.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1도전성 반도체층; 상기 제1도전성 반도체층 상에 배치되며 복수의 우물층 및 복수의 장벽층을 갖는 활성층; 상기 활성층 위에 배치된 전자 차단층; 상기 전자 차단층 위에 배치된 제2도전성 반도체층; 상기 활성층 내에 배치된 복수의 홀; 상기 복수의 홀에 배치된 접촉부를 포함하며, 상기 접촉부는 전도성 반도체를 포함하며, 상기 복수의 우물층 및 복수의 장벽층의 내 측면에 접촉된다.A light emitting device according to an embodiment includes a first conductive semiconductor layer; an active layer disposed on the first conductive semiconductor layer and having a plurality of well layers and a plurality of barrier layers; an electron blocking layer disposed on the active layer; a second conductive semiconductor layer disposed on the electron blocking layer; a plurality of holes disposed in the active layer; a contact portion disposed in the plurality of holes, the contact portion including a conductive semiconductor, and contacting inner side surfaces of the plurality of well layers and the plurality of barrier layers.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치된 상기의 발광 소자; 및 상기 캐비티 상에 윈도우층을 포함한다. A light emitting device package according to an embodiment includes a body having a cavity; the light emitting element disposed in the cavity; and a window layer on the cavity.
실시 예에 따른 발광 소자에 의하면, 제2도전성 반도체층과 활성층의 접촉 면적의 개선으로 동작 전압이 감소될 수 있다. According to the light emitting device according to the embodiment, the operating voltage may be reduced by improving the contact area between the second conductive semiconductor layer and the active layer.
실시 예에 따른 발광 소자에 의하면, 광 출력이 개선될 수 있다.According to the light emitting device according to the embodiment, light output may be improved.
실시 예에 의하면, 동작 전압이 낮은 자외선 발광 소자를 제공할 수 있다.According to the embodiment, it is possible to provide an ultraviolet light emitting device having a low operating voltage.
실시 예는 자외선 발광 소자의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.The embodiment may improve the reliability of the ultraviolet light emitting device.
실시 예는 자외선 발광 소자를 갖는 발광소자 패키지 및 자외선 램프와 같은 라이트 유닛을 제공할 수 있다.The embodiment may provide a light emitting device package having an ultraviolet light emitting device and a light unit such as an ultraviolet lamp.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 탑뷰 형상을 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)-(c)는 도 1의 발광 소자의 홀의 다른 형상을 나타낸 도면이다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 발광 소자의 부분 확대도이다.
도 7은 제3실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 8은 도 7의 발광 소자의 다른 예이다.
도 9는 제4실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 10은 도 9의 발광 소자의 다른 예이다.
도 11은 제5실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 12는 도 11의 발광 소자의 다른 예이다.
도 13은 제6실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자에 전극을 배치한 예이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자에 전극을 배치한 다른 예이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 1 is a side cross-sectional view showing a light emitting device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the light emitting device of FIG. 1 .
3 is a diagram illustrating a top view shape of the light emitting device of FIG. 1 .
4 (a)-(c) are views showing other shapes of holes of the light emitting device of FIG. 1 .
5 is a view showing a light emitting device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a partially enlarged view of the light emitting device of FIG. 5 .
7 is a side cross-sectional view of a light emitting device according to a third embodiment.
8 is another example of the light emitting device of FIG.
9 is a side cross-sectional view of a light emitting device according to a fourth embodiment.
10 is another example of the light emitting device of FIG.
11 is a side cross-sectional view of a light emitting device according to a fifth embodiment.
12 is another example of the light emitting device of FIG.
13 is a side cross-sectional view of a light emitting device according to a sixth embodiment.
14 is an example in which electrodes are disposed in a light emitting device according to an embodiment.
15 is another example in which electrodes are disposed in the light emitting device according to the embodiment.
16 is a view showing a light emitting device package having a light emitting device according to an embodiment.
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 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"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.In the description of the embodiment, each layer (film), region, pattern or structure is “on/over” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad or patterns. )", "on/over" and "under/under" are "directly" or "indirectly" formed through another layer. includes all that is In addition, the criteria for the upper / upper or lower / lower of each layer will be described with reference to the drawings.
<발광소자><Light emitting element>
도 1는 제1실시예에 따른 발광소자의 단면도이며, 도 2는 도 1의 발광소자의 부분 확대도이고, 도 3은 도 1의 발광 소자의 탑뷰 형상을 나타낸 도면이다. 1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a first embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged view of the light emitting device of FIG. 1 , and FIG. 3 is a view showing a top view shape of the light emitting device of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 배치된 버퍼층(31), 상기 버퍼층(31) 상에 배치된 제1도전성 반도체층(41)과, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 배치된 활성층(51)과, 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53)과, 상기 활성층(51) 상에 배치된 전자 차단층(61), 상기 복수의 홀(53)에 배치된 접촉부(63)와, 상기 전자 차단층(61) 상에 배치된 제2 도전성 반도체층(71)을 포함할 수 있다.1 to 3 , the light emitting device according to the embodiment includes a
상기 발광 소자는 자외선 파장의 광을 방출하게 된다. 상기 발광 소자는 300nm 파장 이하의 파장을 발광할 수 있다. 상기 발광 소자는 다른 예로서, 청색 녹색 또는 적색 광을 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
The light emitting device emits light having an ultraviolet wavelength. The light emitting device may emit light with a wavelength of 300 nm or less. As another example, the light emitting device may emit blue, green or red light, but is not limited thereto.
상기 기판(21)은 예를 들어, 투광성, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(21)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, 및 Ga2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판(21)의 상면 및/또는 하면에는 복수의 돌출부(미도시)를 구비할 수 있으며, 상기 복수의 돌출부 각각은 측 단면이, 반구형 형상, 다각형 형상, 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하며 스트라이프 형태 또는 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 돌출부는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.The
상기 기판(21) 위에는 복수의 화합물 반도체층이 성장될 수 있으며, 상기 복수의 화합물 반도체층의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 복수의 화합물 반도체층은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 예컨대 II족-VI족 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
A plurality of compound semiconductor layers may be grown on the
상기 기판(21)과 상기 제1도전성 반도체층(41) 사이에는 버퍼층(31)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, ZnO와 같은 재료 중 적어도 하나를 포함한다. A
상기 버퍼층(31)은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자(super lattice) 구조로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 상기 기판(21)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 상기 기판(21)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자상수 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 버퍼층(31)과 상기 제1도전성 반도체층(41) 사이에는 전도층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 전도층은 언도프드 반도체층으로서, 제1도전성 반도체층(41) 보다 낮은 전기 전도성을 가질 수 있다. 상기 전도층은 II족 내지 VI족 화합물 반도체 예컨대, III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전도층은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
A conductive layer (not shown) may be disposed between the
상기 제1도전성 반도체층(41)은 상기 기판(21), 상기 버퍼층(31), 상기 전도층 중 적어도 하나와 상기 활성층(51) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(41)은 제1도전형의 도펀트가 도핑된 III족-V족 및 II족-VI족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. The first
상기 제1도전성 반도체층(41)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(41)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층이 될 수 있다. The first
상기 제1도전성 반도체층(41)은 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(41)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(41)은 제1전극의 접촉층이 될 수 있다.
The first
상기 제1도전성 반도체층(41)과 활성층(51) 사이에 제1클래드층(미도시)이 배치될 수 있으며, 상기 제1클래드층은 GaN계 반도체를 포함할 수 있으며, 제1도전형의 도펀트 예컨대, n형 도펀트를 갖는 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제1클래드층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층이 될 수 있다. A first clad layer (not shown) may be disposed between the first
여기서, 상기 활성층(51)과 기판(21) 사이의 반도체층 예컨대, 제1도전성 반도체층(41)은 자외선 파장의 흡수를 방지하기 위해, AlGaN계 반도체로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
Here, the semiconductor layer between the
상기 활성층(51)은 단일 우물, 단일 양자우물, 다중 우물, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. The
상기 활성층(51)은 상기 제1도전성 반도체층(41)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2도전성 반도체층(71)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(51)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. In the
상기 활성층(51)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(51)은 예로서 II족-VI족 및 III족-V족 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.The
상기 활성층(51)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 도 2와 같이 복수의 우물층(5)과 복수의 장벽층(6)을 포함한다. 상기 활성층(51)은 우물층(5)과 장벽층(6)이 교대로 배치된다. 상기 우물층(5)과 상기 장벽층(6)의 페어는 2~30주기로 형성될 수 있다. When the
상기 우물층(5)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 상기 장벽층(6)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. The
상기 우물층(5)/장벽층(6)의 주기는 예를 들어, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어 중 적어도 하나를 포함한다. The period of the
실시 예에 따른 활성층(51)의 우물층(5)은 AlGaN계 반도체로 구현될 수 있으며, 상기 장벽층(6)은 AlGaN계 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(51)은 자외선 파장을 발광할 수 있다. 상기 장벽층(6)의 알루미늄 조성은 상기 우물층(5)의 알루미늄의 조성보다 높은 조성을 갖는다. 상기 우물층(5)의 알루미늄 조성은 20% 내지 40% 범위일 수 있으며, 상기 장벽층(6)의 알루미늄 조성은 40% 내지 95% 범위일 수 있다. 상기 우물층(5)의 알루미늄의 조성은 상기 장벽층(6)의 알루미늄의 조성보다 낮을 수 있다. 이러한 상기 장벽층(6)의 에너지 밴드 갭은 장벽층(5)의 에너지 밴드 갭보다 넓게 배치될 수 있다. The
상기 우물층(5)의 두께는 3nm 내지 5nm 범위일 수 있으며, 예컨대 2nm 내지 4nm 범위일 수 있다. 상기 우물층(5)의 두께가 상기 범위보다 얇으면 캐리어의 구속 효율이 낮아지고, 상기 범위보다 두꺼우면 캐리어를 과도하게 구속하게 되는 문제가 있다. 상기 장벽층(6)의 두께는 4nm 내지 20nm 범위일 수 있으며, 예컨대 4nm 내지 10nm 범위일 수 있다. 상기 장벽층(6)의 두께가 상기 범위보다 얇은 경우 전자의 차단 효율이 낮아지고, 상기 범위보다 두꺼우면 전자를 과도하게 차단하게 되는 문제가 있다. 이러한 장벽층(6)의 두께, 광의 파장과 양자 우물 구조에 따라 각 캐리어를 우물층(5)에 효과적으로 구속시켜 줄 수 있다.The thickness of the
상기 장벽층(6)은 도펀트를 포함할 수 있으며, 예컨대 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 장벽층(6)은 n형 도펀트가 첨가되므로, n형의 반도체층이 될 수 있다. 상기 장벽층(6)이 n형 반도체층인 경우, 활성층(51)으로 주입되는 전자의 주입 효율이 증가될 수 있다. The
상기 활성층(51)의 최상측은 장벽층(6)일 수 있으며, 최상측 장벽층(6)은 전자 차단 구조층(61)에 접촉될 수 있다. 상기 마지막 장벽층(6)은 다른 장벽층과 다른 두께 또는 다른 알루미늄의 조성을 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
The uppermost layer of the
상기 전자 차단층(61)은 상기 활성층(51) 상에 배치될 수 있다. 상기 전자 차단층(61)은 GaN계, 예컨대 AlGaN계 반도체로 배치될 수 있으며, 상기 활성층(51)의 장벽층(6)보다 높은 알루미늄의 조성을 가질 수 있다. 상기 전자 차단층(61)의 알루미늄의 조성은 50% 이상일 수 있다.The
상기 전자 차단층(61)은 제2도전형의 도펀트 예컨대, p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다. 상기 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba와 같은 도펀트를 포함할 수 있다. The
상기 전자 차단층(61)은 다른 예로서, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, 또는 AlGaInP 중에서 적어도 하나 또는 2개 이상을 포함할 수 있다. As another example, the
상기 전자 차단층(61)은 다층 구조를 포함하며, 예컨대 알루미늄의 조성이 서로 다른 복수의 반도체층을 포함할 수 있으며, 적어도 한 층은 알루미늄의 조성은 50% 이상일 수 있다.The
상기 제2도전성 반도체층(71)은 상기 전자 차단층(61) 위에 배치된다. 상기 제2도전성 반도체층(71)은 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2도전성 반도체층(71)은 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층이 될 수 있다. The second
상기 제2도전성 반도체층(71)은 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 상기 제2도전성 반도체층(71)은 서로 다른 적어도 두 층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2도전성 반도체층(71)은 제2전극(81)의 접촉층이 될 수 있다.The second
상기 제2도전성 반도체층(71)은 GaN계 반도체 예컨대, AlGaN계 반도체를 포함할 수 있다. 상기 제2도전성 반도체층(71)은 알루미늄의 조성이 50% 이상일 수 있으며, p형 도펀트가 첨가될 수 있다. The second
실시 예는 제1도전형 반도체층(31)부터 제2도전성 반도체층(71)까지의 층 구조는 발광 구조층으로 정의할 수 있다. 실시 예는 제1도전성은 n형 및 제2도전성은 p형으로 설명하였으나, 다른 예로서, 제1도전성은 p형 및 제2도전성은 n형일 수 있다. 이에 따라 발광 구조층은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조를 포함할 수 있다.In the embodiment, the layer structure from the first
상기 제2도전성 반도체층(71) 상에 제2전극(81)이 배치될 수 있다. 상기 제2전극(81)은 단층 또는 다층 구조를 포함할 수 있으며, 금속 예컨대, Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.A
상기 제2전극(81)과 상기 제2도전성 반도체층(71) 사이에는 전류 확산층(미도시)이 배치될 수 있으며, 상기 전류 확산층은 금속 또는 비 금속 재질일 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), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Al, Ag, Pd, Rh, Pt, Ir 중 선택적으로 형성될 수 있다.
A current diffusion layer (not shown) may be disposed between the
한편, 상기 활성층(51)에는 다수의 홀(hole, 53)이 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 홀(53)의 바닥에는 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상부 예컨대, 상면(41A)이 노출될 수 있다. 상기 홀(53)의 측벽에는 도 2와 같이, 활성층(51)의 내 측면 예컨대, 우물층(5) 및 장벽층(6)의 내 측면이 노출될 수 있다. Meanwhile, in the
상기 홀(53)은 탑뷰 형상이 원 형상일 수 있으며, 다른 예로서 도 4의 (a)(b)(c)와 같은 육각형, 삼각형 또는 사각형과 같은 다각형 형상이거나, 타원 형상일 수 있다. 상기 홀(53)은 탑뷰 형상이 가로 및 세로의 길이가 서로 다른 길이를 갖는 형상일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
상기 홀(53)에는 복수의 접촉부(63)가 배치될 수 있다. 상기 접촉부(63)는 전자 차단층(61)과 동일한 반도체이거나 다른 반도체일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 접촉부(63)는 전도성 반도체 예컨대, 제2도전형의 도펀트를 갖는 반도체 예컨대, p형 반도체로 형성될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 접촉부(63)은 전자 차단층(61)으로부터 돌출된 부분으로 설명하기로 한다. A plurality of
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 상기 홀(53) 내에 각각 배치되며, 상기 활성층(51)의 내 측면에 접촉될 수 있다. 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 예컨대, 상기 복수의 우물층(5) 및 복수의 장벽층(6)의 내 측면에 접촉되고 상기 우물층(5) 및 장벽층(6)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 제1도전성 반도체층(41)의 상면에 접촉될 수 있다. 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 예컨대, 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상면(41A)에 접촉될 수 있다. The
여기서, 상기 활성층(51)의 최상측 장벽층(6)은 알루미늄 조성이 큰 AlGaN계 반도체로 형성되므로, 높은 저항을 가지게 된다. 만약, 실시 예와 같은 홀(53)이 없는 비교 예의 활성층에서 최상측 장벽층의 상면에 전자 차단층이 접촉되고 이를 통해 동작 전압이 공급될 경우, 상기 동작 전압은 상승하게 된다. 이러한 동작 전압의 상승은 정공 주입 효율을 낮추어줄 수 있다. Here, since the
실시 예는 상기 복수의 홀(53)에 의해 상기 전자 차단층(61)과 활성층(51) 사이의 접촉 면적은 상기 홀을 제공하지 않는 경우에 비해 더 넓을 수 있다. 이러한 활성층(51)의 복수의 홀(53)을 통해 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 복수의 우물층(5) 및 복수의 장벽층(6)의 내 측면에 접촉될 수 있다. 이에 따라 활성층(51)과 전자 차단층(61) 사이에 걸리는 동작 전압을 낮추어 줄 수 있어, 활성층(51)으로의 정공 주입 효율은 개선될 수 있다.In an embodiment, the contact area between the
상기 홀(53)은 활성층(51)의 상면부터 소정 깊이를 갖고 배치될 수 있다. 상기 홀(53)의 깊이는 상기 활성층(51)의 두께와 동일하거나 다를 수 있다. 상기 홀(53)의 깊이는 상기 활성층(51)의 적어도 하나의 장벽층(6)의 두께 이상의 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 홀(53)의 너비(D1)는 200nm 이하 예컨대, 20nm 내지 200nm 범위를 포함할 수 있다. 상기 홀(53)의 너비(D1)가 상기 범위보다 작은 경우, 상기 홀(53)을 통해 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 형성되더라도 전자 차단층(61)과 활성층(51) 간의 접촉 면적이 줄어 접촉 저항이 감소되지 않고 정공 주입 효율도 개선되지 않는 문제가 있다. 또한 상기 홀(53)의 너비(D1)가 상기 범위보다 큰 경우, 상기 활성층(51)의 발광 면적이 감소될 뿐만 아니라, 전류가 활성층(51)을 통해 흐르지 않고 전자 차단층(61)의 접촉부(63)를 통해 제1도전성 반도체층 (41)으로 누설되는 문제가 있다. 2 and 3 , the width D1 of the
상기 홀(53)들의 밀도는 1E+9cm2 이하 예컨대, 1E+8/cm2 내지 1E+9cm2 범위를 포함한다. 상기 홀(53)들 간의 간격(D2)은 1㎛ 이하 예컨대, 0.316㎛ 내지 1㎛ 범위일 수 있다. 상기 홀(53)들의 밀도가 상기의 범위를 초과하고 상기 홀(53)들 간의 간격(D2)이 상기 범위 미만인 경우, 동작 전압의 감소 효과보다 발광 면적이 더 크게 감소되는 문제가 있다. 상기 홀(53)들의 밀도가 상기의 범위 미만이고 상기 홀(53)들 간의 간격(D2)이 상기 범위 초과인 경우, 동작 전압의 감소 효과가 미미할 수 있다. The density of the
상기 활성층(51)은 상기 홀(53)이 존재하는 비 발광 영역과 홀(53)이 없는 발광 영역으로 구분될 수 있다. 상기 비 발광 영역/발광 영역의 면적 비율은 홀(53)들의 밀도 및 홀(53)들 간의 간격(D2)에 의해 달라질 수 있으며, 예컨대 0.314이하 예컨대, 0.001 내지 0.314 범위로 배치될 수 있다. 이러한 비 발광영역/발광 영역의 면적 비율은 상기 발광 면적 및 동작 전압의 감소 비율을 고려한 비율로 설정될 수 있다.
The
상기 홀(53)의 형성 방법은, 상기 활성층(51)을 형성한 다음, 나노패터닝 공정을 통해 형성하거나, 소정의 필름 예컨대, PMMA(polymethyl methacrylate)에 패터닝한 후 에칭 예컨대, 건식 에칭을 하는 공정으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
In the method of forming the
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 상기 홀(53)의 표면을 따라 배치된 경우, 리세스를 포함할 수 있다. 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63) 상에는 상기 제2도전성 반도체층(71)의 돌출부(73)가 배치될 수 있다. 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63) 및 상기 제2도전성 반도체층(71)의 돌출부(73)는 동일 방향 예컨대, 제1도전성 반도체층의 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 돌출부(73)는 상기 접촉부(63)에 접촉될 수 있다. 상기 돌출부(73)는 상기 제1도전성 반도체층(41)의 방향으로 돌출되거나 연장되어 상기 활성층(51)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. The
상기 제2도전성 반도체층(71)을 통해 전류가 공급되면, 상기 전류는 전자 차단층(61)을 통해 상기 활성층(51)의 상면 및 활성층(51)의 내 측면의 경로(P1,P2)를 통해 흐르게 된다. 이에 따라 캐리어 예컨대, 정공들은 상기 활성층(51)의 상면 및 측면을 통해 장벽층(6) 및 우물층(5)으로 공급될 수 있다. 또한 복수의 우물층(5) 중에서 활성층(51)의 상면보다 활성층(51)의 하면에 인접한 층들도 전자 차단층(61)의 접촉부(63)를 통해 캐리어 예컨대, 정공들을 주입받아 전자와 결합될 수 있다. 이에 따라 정공 주입 효율은 개선될 수 있다.When a current is supplied through the second
이에 따라 활성층(51)의 하면에 인접한 우물층(5)들도 광을 발생하게 되므로, 내부 양자 효율도 개선될 수 있다. 자외선 발광소자인 경우, 동작 전압을 낮추어줄 수 있어, 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
Accordingly, since the well layers 5 adjacent to the lower surface of the
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제2전극(81)은 적어도 하나 또는 복수의 암(Arm) 구조 또는 핑거(finger) 구조를 갖는 전류 확산 패턴을 구비할 수 있다. 상기 전류 확산 패턴을 갖는 제2전극(81)은 상기 홀들(53)과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제2전극(81)으로 공급된 전류는 전류 확산 패턴에 의해 확산되고, 상기 홀(53)들을 통한 전류 세기를 제어할 수 있다.
1 and 3 , the
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이며, 도 6은 도 5의 발광 소자의 부분 확대도이다. 제2실시 예의 설명에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 부분은 상기의 설명을 참조하기로 한다.5 is a side cross-sectional view illustrating a light emitting device according to a second embodiment, and FIG. 6 is a partially enlarged view of the light emitting device of FIG. 5 . In the description of the second embodiment, the same parts as those of the configuration disclosed above will be referred to above.
도 5 및 도 6을 참조하면, 발광 소자는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 배치된 버퍼층(31), 상기 버퍼층(31) 상에 배치된 제1도전성 반도체층(41)과, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 배치된 활성층(51)과, 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53)과, 상기 활성층(51) 상에 배치된 전자 차단층(61)과, 상기 복수의 홀(53)에 배치된 접촉부(63)와, 상기 접촉부(63)와 상기 제1도전성 반도체층(41) 사이에 배치된 절연층(55)과, 상기 전자 차단층(61) 상에 배치된 제2 도전성 반도체층(71)을 포함할 수 있다.5 and 6 , the light emitting device includes a
상기 활성층(51)은 복수의 홀(53)을 포함하며, 상기 복수의 홀(53)에는 도 6과 같이 우물층(5) 및 장벽층(6)의 내 측면이 노출될 수 있다.The
상기 전자 차단층(61)은 복수의 접촉부(63)를 포함하며, 상기 접촉부(63)는 상기 홀(53) 내에 배치되고 상기 복수의 우물층(5) 및 장벽층(6)의 내 측면에 접촉될 수 있다. The
상기 홀(53)에는 절연층(55)이 배치되며, 상기 절연층(55)은 상기 접촉부(63)와 상기 제1도전성 반도체층(41) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접촉부(63)는 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상면으로부터 이격될 수 있다. 상기 절연층(55)은 상기 활성층(51)의 하면에 인접한 우물층(5) 및 장벽층(6)에 접촉될 수 있다. 상기 절연층(55)은 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상면(41A)에 접촉될 수 있다. An insulating
상기 절연층(55)은 절연 물질 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(55)은 언도프드 반도체층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이러한 절연층(55)은 전류 블록킹층으로 기능할 수 있다.The insulating
상기 절연층(55)은 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 제1도전성 반도체층(41)과 접촉되는 것을 차단하게 된다. 이러한 절연층(55)이 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)와 제1도전성 반도체층(41) 사이에 배치된 경우, 상기 홀(53)의 영역을 통한 전류 누설을 고려하지 않아도 되므로, 상기 홀(53) 각각의 너비 또는 사이즈는 변경될 수 있다. The insulating
상기 절연층(55)의 두께는 상기 활성층(51)의 두께의 1/2 이하로 배치될 수 있다. 상기 절연층(55)의 두께가 상기 활성층(51)의 두께의 1/2를 초과한 경우 상기 활성층(51)에 대한 접촉 저항의 감소 효과가 미미하고 동작 전압을 낮추는 데 한계가 있다. The thickness of the insulating
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 절연층(55) 상에서 상기 활성층(51)의 내 측면에 접촉되므로, 발광 소자의 누설 전류를 차단할 수 있고, 활성층(53)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
Since the
도 7은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이며, 도 8은 도 7의 다른 예이다. 제3실시 예의 설명에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 부분은 상기의 설명을 참조하기로 한다.7 is a side cross-sectional view illustrating a light emitting device according to a third embodiment, and FIG. 8 is another example of FIG. 7 . In the description of the third embodiment, the same parts as those of the configuration disclosed above will be referred to above.
도 7 및 도 8과 같이, 활성층(51)의 홀(53) 바닥에는 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상면에 인접한 우물층(5) 및 장벽층(6) 중 어느 하나의 영역이 배치되며, 상기 접촉부(63)의 바닥은 상기 우물층 및 장벽층 중 어느 하나의 영역과 접촉될 수 있다. 7 and 8 , at the bottom of the
도 7을 참조하면, 발광 소자는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 배치된 버퍼층(31), 상기 버퍼층(31) 상에 배치된 제1도전성 반도체층(41)과, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 배치된 활성층(51)과, 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53)과, 상기 활성층(51) 상에 배치된 전자 차단층(61)과, 상기 복수의 홀(53)에 배치된 접촉부(63)와, 상기 전자 차단층(61) 상에 배치된 제2 도전성 반도체층(71)을 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 7 , the light emitting device includes a
상기 활성층(51)은 복수의 홀(53)을 포함한다. 상기 복수의 홀(53)은 상기 활성층(51)의 두께보다 낮은 깊이로 배치될 수 있다. 상기 복수의 홀(53)에는 활성층(51)의 우물층(5) 중 어느 하나의 층 예컨대, 최하측 우물층(5)의 제1영역(5A)이 배치될 수 있다. 상기 제1영역(5A)은 상기 활성층(51)의 최 하층인 우물층(5)의 일부 영역으로서, 제1도전성 반도체층(41) 상에 접촉될 수 있다. The
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 활성층(51)의 홀(53)을 통해 복수의 우물층(5) 및 복수의 장벽층(6)에 접촉될 수 있으며, 상기 접촉부(63)는 홀(53) 바닥에 배치된 우물층(5)의 제1영역(5A)에 접촉될 수 있다. The
상기 우물층(5)의 제1영역(5A)은 상기 홀(53) 내에 배치되어, 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(63)와 접촉될 수 있다. 이러한 우물층(5)의 제1영역(5A)은 전류 블록킹의 역할을 수행할 수 있다. The
실시 예는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 활성층(51)의 홀(53)을 통해 복수의 우물층(5) 및 복수의 장벽층에 접촉될 수 있어, 활성층(53)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
In the embodiment, the
도 8은 도 7의 발광 소자의 다른 예이다.8 is another example of the light emitting device of FIG.
도 8을 참조하면, 활성층(51)은 복수의 홀(53)을 포함한다. 상기 복수의 홀(53)은 상기 활성층(51)의 두께보다 낮은 깊이로 배치될 수 있다. 상기 복수의 홀(53)에는 활성층(51)의 장벽층(6)의 제2영역(6A)이 배치될 수 있다. 상기 제2영역(6A)은 상기 활성층(51)의 장벽층(6) 중에서 어느 한 장벽층(6) 예컨대, 최 하측에 배치된 장벽층(6)의 일부 영역일 수 있다. 상기 제2영역(6A) 아래에는 우물층(5)의 일부 영역이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the
상기 홀(53) 내에는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 배치되며, 상기 접촉부(63)는 상기 홀(53)을 통해 복수의 장벽층(6) 및 복수의 우물층(5)에 접촉될 수 있다. 상기 접촉부(63)는 상기 장벽층(6)의 제2영역(6A) 상에 접촉될 수 있다. 상기 접촉부(63) 아래에 배치된 장벽층(6)의 제2영역(6A)과 우물층(5)의 일부 영역은 홀(53) 아래에서 광을 발생할 수 있다. A
상기 접촉부(63)는 우물층(5)과의 접촉 면적보다는 장벽층(6)과의 접촉 면적이 클 수 있다. 이에 따라 장벽층(6)을 통한 정공 주입 효율은 개선될 수 있다. The
실시 예는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 활성층(51)의 홀(53)을 통해 복수의 우물층(5) 및 복수의 장벽층(6)에 접촉될 수 있어, 활성층(53)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
In the embodiment, the
도 9는 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예의 설명에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 부분은 상기의 설명을 참조하기로 한다.9 is a side cross-sectional view illustrating a light emitting device according to a fourth embodiment. In the description of the fourth embodiment, the same parts as those of the above-described configuration will be referred to above.
도 9를 참조하면, 발광 소자는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 배치된 버퍼층(31), 상기 버퍼층(31) 상에 배치된 제1도전성 반도체층(41)과, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 배치된 활성층(51)과, 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53)과, 상기 활성층(51) 상에 배치된 전자 차단층(61)과, 상기 복수의 홀(53)에 배치된 접촉부(63)와, 상기 전자 차단층(61) 상에 배치된 제2 도전성 반도체층(71)을 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 9 , the light emitting device includes a
상기 활성층(51)은 복수의 홀(53)을 포함한다. 상기 복수의 홀(53)은 상기 활성층(51)의 두께보다 두꺼운 깊이로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 홀(53)의 바닥은 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상면(41A)보다 낮게 배치될 수 있다. The
상기 홀(53)에는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 배치되며, 상기 접촉부(63)는 상기 홀(53)을 통해 활성층(51)의 내측면에 접촉될 수 있다. 상기 접촉부(63)는 상기 제1도전성 반도체층(41) 내에 배치될 수 있다. 상기 접촉부(63)의 바닥은 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상면(41A)보다 낮은 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상부 영역(43)까지 연장될 수 있다. 상기 제1도전성 반도체층(41)의 상부 영역(43)은 상기 홀(53)의 에칭 시 에칭 깊이를 조절하여 형성될 수 있는 영역이 될 수 있다. A
실시 예는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 상기 홀(53)에 의해 활성층(51)과의 접촉 면적이 증가될 수 있어, 활성층(51)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
In the embodiment, the contact area of the
도 10은 도 9의 발광 소자의 다른 예이다. 10 is another example of the light emitting device of FIG.
도 10을 참조하면, 활성층(51)은 복수의 홀(53)을 포함하며, 상기 홀(53)은 상기 활성층(51)의 두께보다 두꺼운 깊이로 배치될 수 있다. 이러한 홀(53)의 바닥은 상기 제1도전성 반도체층 (41)의 상부 영역(43)까지 연장될 수 있다. 상기 상부 영역(43)에는 절연층(57)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(57)은 홀(53)의 바닥에서 제1도전성 반도체층 (41)과 전자 차단층(61)의 접촉부(63) 사이의 접촉을 차단할 수 있다. 상기 절연층(57)은 전류 블록킹층이 될 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
상기 홀(53)에는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 배치되며, 상기 접촉부(63)는 상기 홀(53)을 통해 활성층(51)의 내측면 및 절연층(57)에 접촉될 수 있다. 실시 예는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 활성층(51)과의 접촉 면적이 증가되므로, 활성층(51)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
A
도 11은 제5실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이며, 도 12는 도 11의 발광 소자의 부분 확대도이다. 제5실시 예의 설명에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 부분은 상기의 설명을 참조하기로 한다.11 is a cross-sectional side view of the light emitting device according to the fifth embodiment, and FIG. 12 is a partially enlarged view of the light emitting device of FIG. 11 . In the description of the fifth embodiment, the same parts as those of the above-described configuration will be referred to above.
도 11 및 도 12를 참조하면, 발광 소자는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 배치된 버퍼층(31), 상기 버퍼층(31) 상에 배치된 제1도전성 반도체층(41)과, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 배치된 활성층(51)과, 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53)과, 상기 활성층(51) 상에 배치된 전자 차단층(61), 상기 복수의 홀(53)에 배치된 접촉부(63)와, 상기 전자 차단층(61) 상에 배치된 제2 도전성 반도체층(71)을 포함할 수 있다.
11 and 12 , the light emitting device includes a
상기 활성층(51)에는 복수의 홀(53)이 배치되며, 상기 홀(53)에는 전자 차단층(61)의 접촉부(64)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 전자 차단층(61)의 접촉부(64)는 상기 홀(53)에 채워질 수 있다. 상기 접촉부(64)는 상기 홀(53)의 너비와 동일한 너비를 갖고 상기 홀(53)의 깊이와 동일한 높이를 갖고 배치될 수 있다. A plurality of
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(64)는 성장 시 ELOG(epitaxial lateral overgrowth) 성장 방법으로 성장하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
상기 전자 차단층(61)의 상면 중에서 상기 접촉부(64)에 대응되는 영역(62)은 전자 차단층(61)의 상면보다 낮은 오목한 영역으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 이러한 오목한 영역(62)은 제2도전성 반도체층(71)과의 접촉 면적을 개선시켜 줄 수 있다. Among the upper surfaces of the
상기 전자 차단층(61)의 접촉부(64)가 활성층(51)과의 접촉 면적이 증가되므로, 활성층(51)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
Since the contact area of the
도 13은 제6실시 예에 따른 발광 소자의 측 단면도이다. 제6실시 예는 상기에 개시된 실시 예들에 선택적으로 적용될 수 있으며, 제6실시 예의 설명에 있어서, 상기에 개시된 구성과 동일한 부분은 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.13 is a side cross-sectional view of a light emitting device according to a sixth embodiment. The sixth embodiment can be selectively applied to the embodiments disclosed above, and in the description of the sixth embodiment, the same parts as those of the configuration disclosed above will be referred to the description of the embodiment disclosed above.
도 13을 참조하면, 발광 소자는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 배치된 버퍼층(31), 상기 버퍼층(31) 상에 배치된 제1도전성 반도체층(41)과, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 배치된 활성층(51)과, 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53)과, 상기 활성층(51) 상에 배치된 전자 차단층(61)과, 상기 복수의 홀(53)에 배치된 접촉부(63)와, 상기 전자 차단층(61) 상에 배치된 제2 도전성 반도체층(71)을 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 13 , the light emitting device includes a
상기 활성층(51)은 복수의 홀(53)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 홀(53) 중 적어도 하나 또는 모두는 상부 너비가 넓고 하부 너비가 좁은 너비를 가질 수 있다. 상기 복수의 홀(53) 중 적어도 하나 또는 모두는 상기 제1도전성 반도체층 (41)에 가까울수록 점차 너비가 좁아질 수 있다. 상기 홀(53)의 바닥에는 제1도전성 반도체층 (41)의 상면(41A)이 노출되거나 노출되지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 홀(53)에는 전자 차단층(61)의 접촉부(63)가 배치된다. 상기 접촉부(63)는 상기 홀(53)을 통해 활성층(51)의 내 측면 예컨대, 복수의 우물층(5) 및 장벽층(6)의 내 측면에 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 홀(53)의 경사진 측면에 의해 상기 우물층(5) 및 장벽층(6)의 내 측면은 경사진 면으로 제공될 수 있고, 상기 경사진 면을 갖는 우물층(5) 및 장벽층(6)은 접촉부(63)와의 접촉 면적이 증가될 수 있다. A
상기 접촉부(63)의 아래에는 절연층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.An insulating layer may be further disposed under the
이러한 전자 차단층(61)의 접촉부(63)는 활성층(51)과의 접촉 면적이 증가되므로, 활성층(51)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
Since the
상기 제2도전성 반도체층(71)과 제2전극(81) 사이에는 전류 확산층(83)이 배치될 수 있으며, 상기 전류 확산층(83)은 투명 전극층 또는 반사 전극층일 수 있다. 이러한 전류 확산층(83)은 제2전극(81)으로부터 공급되는 전류를 확산시켜 줄 수 있다. 이러한 전류 확산층(83)은 형성하지 않을 수 있다.
A
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자 예컨대, 도 1의 발광 소자에 전극을 배치한 예이다.14 is an example in which electrodes are disposed in the light emitting device according to the embodiment, for example, the light emitting device of FIG. 1 .
도 14를 참조하면, 발광 소자(100)은 제1도전성 반도체층(41) 상에 제1전극(91)이 배치되고, 상기 제2도전성 반도체층(71) 상에 제2전극(81)이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 14 , in the
상기 제1 및 제2전극(91,81)은 금속 예컨대, Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있고 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The first and
상기 제1전극(91) 및 상기 제2전극(81)은 암(arm) 구조 또는 핑거(finger) 구조의 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 제1전극(91) 및 제2전극(81)은 오믹 접촉, 접착층, 본딩층의 특성을 갖는 금속으로 비 투광성으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. The
자외선 파장의 발광 소자(100)에서 상기 활성층(51)과 전자 차단층(61) 사이의 접촉 면적을 증가시켜 주어, 활성층(51)의 정공 주입 효율은 증가될 수 있고 발광 소자의 동작 전압은 낮추어 줄 수 있다.
By increasing the contact area between the
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자 예컨대, 도 1의 발광 소자에 전극을 배치한 다른 예이다.15 is another example in which electrodes are disposed in the light emitting device according to the embodiment, for example, the light emitting device of FIG. 1 .
도 15를 참조하면, 발광 소자는 제1도전성 반도체층(41), 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 제1전극(91), 상기 제1도전성 반도체층(41) 아래에 활성층(51), 상기 활성층(51) 내에 복수의 홀(53), 상기 활성층(51) 상에 전자 차단층(61), 상기 홀(53) 내에 접촉부(63), 상기 전자 차단층(63) 아래에 제2도전성 반도체층(71)을 포함한다.15 , the light emitting device includes a first
실시 예는 상기 제2도전성 반도체층(71) 아래에 전류 블록킹층(161), 보호층(163) 및 제2전극(170)이 배치된다. 상기 전류 블록킹층(161)은 절연 재질 또는 저 전도성 재질일 수 있으며, 예컨대 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(161)은 상기 보호층(163)의 내측 영역에 적어도 하나 또는 복수개가 형성될 수 있다. In the embodiment, a
상기 전류 블록킹층(161)은 상기 제2도전성 반도체층(71) 위에 배치된 제1전극(91)과 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 전류 블록킹층(161)은 상기 제2전극(170)으로부터 공급되는 전류를 차단하여, 다른 경로로 확산시켜 줄 수 있다. The
상기 보호층(163)은 상기 제2도전성 반도체층(71)의 하면 에지(edge)를 따라 형성되며, 링 형상, 루프 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(163)은 전도성 재질 또는 절연성 재질을 포함할 수 있으며, 예컨대 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(163)의 내측부는 상기 제2도전성 반도체층(71) 아래에 배치되고, 외측부는 상기 반도체층들(41-71)의 측면보다 더 외측에 배치된다. The
상기 제2도전성 반도체층(71) 아래에 제2전극(170)이 형성될 수 있다. 상기 제2전극(170)은 복수의 전도층(165,167,169)을 포함할 수 있다.A
상기 제2전극(170)은 접촉층(165), 반사층(167), 및 본딩층(169)을 포함한다. 상기 접촉층(165)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등과 같은 저 전도성 물질이거나 Ni, Ag의 금속을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 접촉층(165) 아래에 반사층(167)이 형성되며, 상기 반사층(167)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층(167)은 상기 제2도전성 반도체층(71) 아래에 접촉될 수 있으며, 금속으로 오믹 접촉하거나 ITO와 같은 저 전도 물질로 오믹 접촉할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 반사층(167) 아래에는 본딩층(169)이 형성되며, 상기 본딩층(169)은 베리어 금속 또는 본딩 금속으로 사용될 수 있으며, 그 물질은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta와 선택적인 합금 중에서 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. A
상기 본딩층(169) 아래에는 지지 부재(173)가 형성되며, 상기 지지 부재(173)는 금속 또는 반도체 재질의 전도성 부재로 형성될 수 있으며, 그 물질은 구리(Cu-copper), 금(Au-gold), 니켈(Ni-nickel), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 등)와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 지지부재(173)는 다른 예로서, 전도성 시트로 구현될 수 있다.A
여기서, 상기 도 1의 기판은 제거될 수 있다. 상기 성장 기판의 제거 방법은 물리적 방법(예: Laser lift off) 또는/및 화학적 방법(습식 에칭 등)으로 제거할 수 있으며, 상기 제1도전성 반도체층(41)을 노출시켜 준다. 상기 기판이 제거된 방향을 통해 아이솔레이션 에칭을 수행하여, 상기 제1도전성 반도체층(41) 상에 제1전극(91)을 형성하게 된다. Here, the substrate of FIG. 1 may be removed. The growth substrate may be removed by a physical method (eg, laser lift off) and/or a chemical method (eg, wet etching) to expose the first
상기 제1도전성 반도체층(117)의 상면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조(47)로 형성될 수 있다. 이에 따라 반도체층(41-71) 위에 제1전극(181) 및 아래에 지지 부재(173)를 갖는 수직형 전극 구조를 갖는 발광 소자가 제공할 수 있다.
A
<발광소자 패키지><Light emitting device package>
도 16는 도 14의 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.16 is a side cross-sectional view illustrating a light emitting device package having the light emitting device of FIG. 14 .
도 16을 참조하면, 발광 소자 패키지는 몸체(121)와, 상기 몸체(121)에 배치된 제1 리드전극(111) 및 제2 리드전극(113)과, 상기 몸체(121) 상에 배치되고 상기 제1 리드전극(111) 및 제2 리드전극(113)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100) 상에 배치된 윈도우층(140)을 포함한다.Referring to FIG. 16 , the light emitting device package includes a
상기 몸체(121)는 세라믹 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(121)는 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면을 갖는 캐비티(125)을 제공할 수 있다. 상기 몸체(121)는 다른 예로서, 수지 재질을 포함할 수 있으며, 상기 캐비티(125)에 몰딩 부재가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
The
상기 제1 리드전극(111) 및 제2 리드전극(113)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(111) 및 제2 리드전극(113)은 상기 캐비티(125)의 바닥에 배치될 수 있으며, 상기 발광소자(100)로부터 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)로부터 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The first
상기 발광소자(100)의 상기 제2 리드전극(113) 위에 배치되고 상기 제1리드 전극(111)과 와이어(143)로 연결된다. 상기 발광소자(100)는 플립 칩 방식으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. It is disposed on the second
상기 윈도우층(140)은 상기 캐비티(125) 상에 배치될 수 있다. 상기 윈도우층(140)은 몸체(121)의 상면에 접착되거나 결합될 수 있다. 상기 윈도우층(140)은 글래스(glass) 재질 예컨대, 석영 글래스를 포함한다. 상기 윈도우층(140)은 발광 소자(100)로부터 방출된 광을 방출하게 된다. 상기 윈도우층(140)은 형광체층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
The
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.
A plurality of light emitting devices or light emitting device packages according to the embodiment may be arrayed on a substrate, and optical members such as lenses, light guide plates, prism sheets, diffusion sheets, etc. may be disposed on a light path of the light emitting device package. Such a light emitting device package, a substrate, and an optical member may function as a light unit. The light unit may be implemented as a top view or side view type, and may be provided to display devices such as portable terminals and notebook computers, or may be variously applied to lighting devices and indicating devices. Another embodiment may be implemented as a lighting device including the light emitting device or the light emitting device package described in the above-described embodiments. For example, the lighting device may include a lamp, a street lamp, an electric billboard, and a headlamp.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the embodiment has been described above, it is merely an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
21: 기판 31: 버퍼층
41: 제1도전성 반도체층 51: 활성층
53: 홀 61: 전자 차단층
63,64: 접촉부 71: 제2도전성 반도체층
91: 제1전극 81: 제2전극21: substrate 31: buffer layer
41: first conductive semiconductor layer 51: active layer
53: hole 61: electron blocking layer
63,64: contact portion 71: second conductive semiconductor layer
91: first electrode 81: second electrode
Claims (11)
상기 제1도전성 반도체층 상에 배치되며 복수의 우물층 및 복수의 장벽층을 갖는 활성층;
상기 활성층 위에 배치된 전자 차단층;
상기 전자 차단층 위에 배치된 제2도전성 반도체층;
상기 활성층 내에 배치된 복수의 홀; 및상기 복수의 홀 각각에 배치된 접촉부를 포함하며,
상기 복수의 홀은 상기 활성층의 상면에서 하면을 향해 연장되며,
상기 활성층은 300nm 이하의 파장을 발광하며,
상기 접촉부는 전도성 반도체를 포함하며, 상기 복수의 홀 각각에 노출된 복수의 우물층 및 복수의 장벽층에 접촉되며,
상기 우물층, 상기 장벽층 및 상기 전자 차단층은 AlGaN계 반도체를 포함하며,
상기 접촉부는 상기 전자 차단층으로부터 연장되며,
상기 홀은 상기 제1도전성 반도체층의 상면보다 낮은 깊이로 배치되며,
상기 접촉부는 상기 제1도전성 반도체층에 접촉되는 발광 소자. a first conductive semiconductor layer;
an active layer disposed on the first conductive semiconductor layer and having a plurality of well layers and a plurality of barrier layers;
an electron blocking layer disposed on the active layer;
a second conductive semiconductor layer disposed on the electron blocking layer;
a plurality of holes disposed in the active layer; and a contact portion disposed in each of the plurality of holes,
The plurality of holes extend from the upper surface to the lower surface of the active layer,
The active layer emits light with a wavelength of 300 nm or less,
The contact portion includes a conductive semiconductor and is in contact with a plurality of well layers and a plurality of barrier layers exposed to each of the plurality of holes,
The well layer, the barrier layer, and the electron blocking layer include an AlGaN-based semiconductor,
The contact portion extends from the electron blocking layer,
The hole is disposed to a depth lower than the upper surface of the first conductive semiconductor layer,
The contact portion is a light emitting device in contact with the first conductive semiconductor layer.
상기 제1도전성 반도체층 상에 배치되며 복수의 우물층 및 복수의 장벽층을 갖는 활성층;
상기 활성층 위에 배치된 전자 차단층;
상기 전자 차단층 위에 배치된 제2도전성 반도체층;
상기 활성층 내에 배치된 복수의 홀; 및
상기 복수의 홀 각각에 배치된 접촉부를 포함하며,
상기 복수의 홀은 상기 활성층의 상면에서 하면을 향해 연장되며,
상기 활성층은 300nm 이하의 파장을 발광하며,
상기 접촉부는 전도성 반도체를 포함하며, 상기 복수의 홀 각각에 노출된 복수의 우물층 및 복수의 장벽층에 접촉되며,
상기 우물층, 상기 장벽층 및 상기 전자 차단층은 AlGaN계 반도체를 포함하며,
상기 접촉부는 상기 전자 차단층으로부터 연장되며,
상기 홀은 상기 제1도전성 반도체층의 상면보다 낮은 깊이로 배치되며,
상기 접촉부와 상기 제1도전성 반도체층 사이에 절연층, 우물층 및 장벽층 중 어느 하나가 배치되는 발광 소자.a first conductive semiconductor layer;
an active layer disposed on the first conductive semiconductor layer and having a plurality of well layers and a plurality of barrier layers;
an electron blocking layer disposed on the active layer;
a second conductive semiconductor layer disposed on the electron blocking layer;
a plurality of holes disposed in the active layer; and
It includes a contact portion disposed in each of the plurality of holes,
The plurality of holes extend from the upper surface to the lower surface of the active layer,
The active layer emits light with a wavelength of 300 nm or less,
The contact portion includes a conductive semiconductor and is in contact with a plurality of well layers and a plurality of barrier layers exposed to each of the plurality of holes,
The well layer, the barrier layer, and the electron blocking layer include an AlGaN-based semiconductor,
The contact portion extends from the electron blocking layer,
The hole is disposed to a depth lower than the upper surface of the first conductive semiconductor layer,
Any one of an insulating layer, a well layer, and a barrier layer is disposed between the contact portion and the first conductive semiconductor layer.
상기 복수의 홀 중 적어도 하나 또는 모두는 상부 너비가 하부 너비보다 넓으며,
상기 제2도전성 반도체층은 상기 접촉부 상에 배치된 돌출부를 포함하는 발광 소자.4. The method of claim 1 or 3,
At least one or all of the plurality of holes has an upper width wider than a lower width,
The second conductive semiconductor layer may include a protrusion disposed on the contact portion.
상기 제2도전성 반도체층 위에 배치된 전류 확산 패턴을 갖는 전극을 포함하며,
상기 전극은 상기 복수의 홀과 수직 방향으로 오버랩되지 않는 영역에 배치되는 발광 소자.
4. The method of claim 1 or 3,
and an electrode having a current diffusion pattern disposed on the second conductive semiconductor layer,
The electrode is a light emitting device disposed in a region that does not overlap the plurality of holes in a vertical direction.
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