KR102403958B1 - 발광소자 - Google Patents

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Abstract

실시예는 표면에 요철이 배치된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상의 활성층; 및 상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고, 상기 요철은 상기 활성층 방향의 영역의 알루미늄 농도가 상기 표면 방향의 영역의 알루미늄 농도보다 큰 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광소자에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있으며, 최근에는 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자가 각종 살균 장치에 사용되고 있다.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이다.
종래의 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광구조물(120)이 형성되고, 제2 도전형 반도체층(126)은 제2 전극(150)의 위에 배치되고, 제1 도전형 반도체층(122) 위에는 제1 전극(162)이 배치될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)의 표면에는 요철이 형성되고, 발광 구조물(120)의 측면과 상부면에는 패시베이션층(190)이 배치될 수 있다.
발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(124)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층(124)에서 방출되는 빛은 활성층(124)을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.
발광 구조물(120)의 표면에는 요철이 형성되어 발광 구조물(120)로부터 방출되는 광의 광추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 요철 구조는 발광 구조물(120)의 표면 특히 제1 도전형 반도체층(120)의 표면의 식각에 의하여 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 식각 시간에 따른 발광 구조물 표면의 요철 형성을 나타낸 도면이다.
도 2a가 식각 시간이 가장 짧은 경우의 발광 구조물 표면의 요철 형상이고, 도 2c가 시각 시간이 가장 긴 경우의 발광 구조물 표면의 요철 형상을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c로부터 식각 시간이 증가할수록 요철의 사이즈가 증가하는데, 요철의 사이즈가 작을수록 광추출 효율 향상에 유리하나 식각 시간이 작으면 요철의 사이즈가 작아지는 외에 요철의 균일성(uniformity)가 나빠질 수 있다.
즉, 요철이 발광 구조물의 표면 전체에 형성되려면 일정 시간 이상의 식각 시간이 필요한데, 요철의 밀도 조절에 어려움이 있을 수 있다.
특히, 요철 구조가 작게 형성되어야 하는 자외선 발광소자의 경우 이러한 문제점은 더욱 크다.
실시예는 발광소자 특히 자외선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드에서, 발광 구조물 표면에 요철을 작은 크기로 조밀하게 형성하고자 한다.
실시예는 표면에 요철이 배치된 제1 도전형 반도체층; 기 제1 도전형 반도체층 상의 활성층; 및 상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층과 접하는 제1 층, 상기 표면에 노출되는 제3 층 및 상기 제1 층과 상기 제3 층 사이에 배치되는 제2 층을 포함하고, 상기 요철은 상기 제3 층과 상기 제2 층에 형성되고,상기 제1 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고, 상기 요철은 제2 층의 알루미늄 농도가 상기 제3 층의 알루미늄 농도보다 높은 발광소자를 제공한다.
요철은 상기 제2 층의 알루미늄 농도가 상기 제3 층의 알루미늄 농도보다 10~20% 더 클 수 있다.
제1 도전형 반도체층은 AlGaN을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층은, 상기 활성층과 접촉하는 제1 층의 알루미늄 농도가 35~55 %(퍼센트)일 수 있다.
요철은 상기 활성층 방향의 영역인 제2 층의 알루미늄 농도가 55~65%일 수 있다.
요철은 상기 표면 방향의 영역인 제3 층의 알루미늄 농도가 35~55%일 수 있다.
제1 도전형 반도체층은, 상기 활성층과 접촉하는 제1 층의 알루미늄 농도가 상기 요철의 표면의 알루미늄 농도와 동일할 수 있다.
활성층은 자외선 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.
요철의 요부는 상기 제2 층에 배치되고, 상기 요철의 철부는 상기 제3 층에 배치될 수 있다.
요철은 상기 활성층 방향의 영역의 두께가 100 나노미터 내지 200 나노미터일 수 있다.
요철은 상기 제2 층의 두께가, 상기 제3 층의 두께보다 작을 수 있다.
요철 내에서, 제1 층의 두께 상기 활성층 방향의 영역의 두께 및 상기 표면 방향의 영역의 두께보다 클 수 있다.
다른 실시예는 제1 도전형 반도체층과, 상기 제1 도전형 반도체층 상의 활성; 및 상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층 방향으로부터 상기 표면으로 제1 층과 제2 층 및 제3 층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층 방향으로부터 상기 표면으로 제1 층과 제2 층 및 제3 층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 표면에 요철이 형성된 발광소자를 제공한다.
제1 도전형 반도체층은 제1 도펀트가 도핑된 AlGaN으로 이루어지고, 상기 요철의 요부는 상기 제2 층에 배치되고 철부는 상기 제3 층에 배치될 수 있다.
제2 층의 알루미늄 농도는 상기 제1 층과 상기 제3 층의 알루미늄 농도보다 각각 10% 내지 20% 클 수 있다.
실시예들에 따른 발광소자는, 발광 구조물 표면의 AlGaN 조성의 제1 도전형 반도체층에서 요철 구조 표면의 알루미늄 조성비가 요철 구조 하부의 알루미늄 조성비보다 작아서, 표면에서 빠른 식각의 진행 후에 하부에서 요철의 측면으로 식각이 진행될 수 있고, 따라서 요철이 충분히 크게 성장되되 밀도도 커질 수 있어서 광추출 효율이 우수할 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이고,
도 2a 내지 도 2c는 식각 시간에 따른 발광 구조물 표면의 요철 형성을 나타낸 도면이다.
도 3은 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 발광소자의 제1 도전형 반도체층을 상세히 나타낸 도면이고,
도 5a는 도 4의 발광소자의 제1 도전형 반도체층의 알루미늄 조성비를 나타낸 도면이고,
도 5b 및 도 5c는 도 4의 발광소자의 제1 도전형 반도체층의 식각 공정을 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 3의 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 상(위) 또는 하(아래)(on or under) 등으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 3은 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광소자(200)는 지지기판(258) 상에 접합층(256)과 반사층(254) 및 오믹층(252)이 배치되고, 오믹층(252) 상에 발광 구조물(220)이 배치될 수 있다.
지지기판(258)은 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W) 등 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 또한 지지기판(380)은 캐리어 웨이퍼, 예를 들어 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, Ga2O3, GaN 등으로 구현될 수 있다.
지지기판(258)상에는 접합층(256)이 배치될 수 있다. 접합층(256)은 지지기판(258)에 반사층(254)을 접합시킬 수 있다. 접합층(256)는 예를 들어 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
접합층(256)상에는 반사층(254)이 형성될 수 있다. 반사층(254)은 반사특성이 우수한 물질, 예를 들어 은(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 루비듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 백금(Pt), 금(Au), 하프늄(Hf) 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성되거나, 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있다. 또한 반사층(260)은 IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
반사층(254)상에는 오믹층(252)이 배치될 수 있다. 오믹층(252)은 예를 들면 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-GaZnO), IGZO(In-GaZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
발광 구조물(220)의 하부에는 제1 전극(262)과 대응하여 전류 차단층(280, current blocking layer)이 배치될 수 있는데, 전류 차단층(280)은 절연성 물질로 이루어질 수 있으며, 전류 차단층(280)에 의하여 지지기판(258) 방향에서 공급되는 전류가 제2 도전형 반도체층(226)의 전 영역으로 고루 공급될 수 있다. 전류 차단층(280)은 제1 전극(262)과 수직적으로 중첩하는 영역에 배치될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
발광 구조물(22)의 가장 자리의 하부에는 채널층(270)이 배치될 수 있다. 채널층(270)은 투광성 물질로 형성될 수 있으며 예컨대 금속 산화물, 금속 질화물, 투광성 질화물, 투광성 산화물 또는 투광성 절연층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 채널층(370)는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.
오믹층(252)의 상부에는 발광 구조물(220)이 배치되고, 발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어질 수 있다.
제1 도전형 반도체층(222)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상세하게는 제1 도전형 반도체층(222)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)과 제2 도전형 반도체층(226) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들면 다중 양자 우물 구조로 이루어질 수 있다.
활성층(224)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP, InGaN/AlGaN 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있다.
우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(226)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 반도체층(226)이 AlxGa(1-x)N으로 이루어질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(220)은 특히 AlGaN으로 이루어져서 자외선 파장 영역의 광을 방출할 수 있으며 특히 UV-BE 또는 UV-C 영역의 광을 방출할 수 있다. 자외선은 파장대에 따라 세가지(UVA, UVB, UVC)로 구분될 수 있는데, UVA는 파장대가 320nm 내지 400nm인 자외선이고, UVB는 파장대가 290nm 내지 320nm인 자외선이며, UVC는 파장대가 290nm이하인 자외선이다.
제1 도전형 반도체층(222)의 표면에는 요철이 형성되어 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 도전형 반도체층(222) 상에는 제1 전극(262)이 배치될 수 있다. 제1 전극(262)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Cu) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 발광 구조물(220)의 측면은 경사를 이루며 배치될 수 있고, 패시베이션층(290)이 발광 구조물(220)의 둘레에 배치되어 발광 구조물(220)을 보호할 수 있다. 패시베이션층(290)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 패시베이션층(290)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
도 4는 도 3의 발광소자의 제1 도전형 반도체층을 상세히 나타낸 도면이다.
제1 도전형 반도체층(222)은 하부로부터 제1 층(222a)과 제2 층(222b) 및 제3 층(222c)을 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 층(222a)은 활성층(224)과 접촉할 수 있고, 제3 층(222c)은 표면의 노출되는 층일 수 있고, 제2 층(222b)과 제3 층(222c)에는 요철 구조가 형성될 수 있다.
도 4에서 요철 구조는 제1 도전형 반도체층(222)에 형성되되, 상세하게는 요부는 제2 층(222b)에 형성되고, 철부는 제3 층(222c)에 형성될 수 있다.
제1 층(222a)의 두께(h1)는 제2 층(222b)의 두께(h2)보다 클 수 있고, 제3 층(222c)의 두께(h3)는 제1 층(222a)의 두께(h1)보다 작고 제2 층(222b)의 두께(h2)보다 클 수 있다. 그리고, 제2 층(222b)의 두께(h2)는 100 나노미터 내지 200 나노미터일 수 있다.
여기서, 요철이 제2 층(222b)의 중간으로부터 제3 층(222c)에 형성되므로, 요철 구조의 깊이(t)는 제3 층(222c)의 두께(h3)보다 클 수 있다.
도 5a는 도 4의 발광소자의 제1 도전형 반도체층의 알루미늄 조성비를 나타낸 도면이다.
제1 도전형 반도체층(222)은 알루미늄을 포함하고, 요철은 활성층 방향의 영역인 제2 층(222b)의 알루미늄 농도가 표면 방향의 영역인 제3 층(222c)의 알루미늄 농도보다 클 수 있다. 상세하게는, 활성층(224) 방향의 영역인 제2 층(222b)의 알루미늄 농도가 표면 방향의 영역인 제3 층(222c)의 알루미늄 농도보다 10% 내지 20% 클 수 있다.
즉, 제1 도전형 반도체층(222)은 하부에 알루미늄 농도가 작은 제1 층(222a)이 배치되고, 중간에 알루미늄 농도가 큰 제2 층(222b)이 배치되며, 상부에 알루미늄 농도가 작은 제3 층(222c)이 배치될 수 있다.
제1 층(222a)과 제3 층(222c)의 알루미늄 농도는 동일할 수 있고 상세하게는 35% 내지 55%일 수 있고, 제2 층(222b)의 알루미늄 농도는 55% 내지 65%일 수 있다.
도 5b 및 도 5c는 도 4의 발광소자의 제1 도전형 반도체층의 식각 공정을 나타낸 도면이다.
제1 도전형 반도체층은 알루미늄(Al)의 조성비가 다른 AlGaN층으로 이루어지고, 제3 층(222c)의 알루미늄 조성비가 제2 층(222b)의 알루미늄 조성비보다 작을 수 있다.
AlGaN의 식각 속도는 알루미늄 조성비가 커질수록 느려질 수 있다. 따라서, 도 5b의 구조에서, 상부의 제3 층(222c)에서는 AlGaN의 식각 속도(Etching speed 1)가 빠르고 하부의 제2 층(222b)에서는 AlGaN의 식각 속도(Etching speed 2)가 느릴 수 있다. 이때, 상부에서는 빠른 식각 속도로 인하여 제3 층(222c)의 요철의 사이즈(size)가 커질 수 있는데, 하부의 제2 층(222b)의 식각 속도가 느리므로, 제3 층(222c)에서 AlGaN의 식각이 측면으로 진행되어 요철의 사이즈가 작아지며 요철들의 밀도가 커질 수 있다.
도 5c에서 식각 공정 후의 제1 도전형 반도체층이 도시되고 있으며, 하부로부터 차례대로 제1 층(222a)과 제2 층(222b) 및 제3 층(222c)이 도시되고 있으며, 활성층 방향의 영역인 제2 층(222b)의 알루미늄 농도(Alb)가 표면 방향의 영역인 제3 층(222c)의 알루미늄 농도(Alc)보다 클 수 있다.
상술한 실시예에 따른 발광소자는, 발광 구조물 표면의 AlGaN 조성의 제1 도전형 반도체층에서 요철 구조 표면의 알루미늄 조성비가 요철 구조 하부의 알루미늄 조성비보다 작아서, 표면에서 빠른 식각의 진행 후에 하부에서 요철의 측면으로 식각이 진행될 수 있고, 따라서 요철이 충분히 크게 성장되되 밀도도 커질 수 있어서 광추출 효율이 우수할 수 있다.
상술한 발광 구조물 내에서의 제1 도전형 반도체층의 알루미늄 농도 차이에 따른 요철 구조의 형성은, 다른 구조의 발광소자에도 적용될 수 있다.
도 6은 발광소자의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광소자(300)는 도 3의 발광소자와 상이하게 제1 전극(262)이 발광 구조물(320)의 하부에서 발광 구조물(320)을 관통하며 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자(300)는 지지기판(358) 상에 접합층(356)과 반사층(354) 및 오믹층(352)이 배치되되, 채널층(370)이 접합층(356) 상에서 오믹층(352)과 반사층(354)을 둘러싸고 배치될 수 있다. 지기판(358)과 접합층(356)과 반사층(354)과 오믹층(352) 및 채널층(370)의 조성은 도 3의 실시예와 동일할 수 있다.
오믹층(352) 상에는 제1 전극(362)이 배치될 수 있고, 제1 전극(362)은 베이스층(362a)과 베이스층(362a)으로부터 돌출된 접촉 전극(362b)을 포함할 수 있다. 접촉 전극(362b)은 제2 도전형 반도체층(326)과 활성층(324)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(322)과 접촉할 수 있다.
제1 전극(362)을 이루는 베이스층(362a)의 상부면과 접촉 전극(362b)의 측면에는 절연층(380)이 배치되어, 제1 전극(362)을 제2 도전형 반도체층(326)과 전기적으로 절연할 수 있다.
절연층(380)의 상부에는 도전성 물질로 이루어진 도전층(360)이 배치되는데, 발광 구조물(320)의 측면에 제2 전극(366)이 도전층(360) 상에 배치되어 제2 도전형 반도체층(326)에 전류를 공급할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(322)은 하부로부터 제1 층(322a)과 제2 층(322b)과 제3 층(322c)으로 이루어질 수 있고, 구체적인 구성은 상술한 실시예와 동일할 수 있다.
그리고, 발광 구조물(320)의 측면과 상부에는 패시베이션층(390)이 배치될 수 있다.
도 7은 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.
발광소자 패키지(400)는 캐비티(cavity)를 가지는 패키지 몸체(410)에 제1 리드 프레임(421) 및 제2 리드 프레임(422)이 배치될 수 있으며, 제1 리드 프레임(421) 및 제2 리드 프레임(422)이 패키지 몸체(410)를 관통하며 배치되고 있으나 다른 형상으로 배치될 수도 있다.
발광 소자(200)는 제1 리드 프레임(421) 및 제2 리드 프레임(422)와 와이어(430)로 전기적으로 연결되며 배치되고, 캐비티 내에는 몰딩부(440)가 채워지며, 몰딩부(440)는 형광체(445)를 포함할 수 있다.
도 7의 발광소자 패키지(400)에서, 발광소자(200)에서 제1 파장 영역의 광 예를 들면 청색 파장 영역의 광이 방출되고, 형광체(445)가 제1 파장 영역의 광에 의하여 여기되어 보다 장파장인 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있으며, 제1 파장 영역의 광과 제2 파장 영역의 광이 혼합되어 제3 파장 영역의 광 예를 들면 백색광을 구현할 수 있다.
발광소자 패키지는 상술한 실시예들에 따른 발광소자를 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상술한 발광소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있으며, 예를 들면 영상표시장치와 조명장치에 사용될 수 있다.
상술한 발광소자 패키지는 회로 기판 상에 하나의 라인(line) 형상으로 배치되어 조명 장치에 사용되거나 영상표시장치에서 에지 타입의 광원으로 사용될 수 있다.
그리고, 발광소자 패키지는 회로 기판에 복수 개의 발광소자가 복수 개의 열과 행으로 배치될 수도 있으며, 특히 영상표시장치에서 직하 타입의 광원으로 사용될 수 있다.
상술한 발광소자들이 영상표시장치나 조명장치의 광원으로 사용될 때, 발광 소자 내의 발광 구조물 표면에서 요철이 충분히 크게 성장되되 밀도도 커질 수 있어서 광추출 효율이 우수할 수 있다.
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.
100, 200, 300: 발광소자 120, 220, 320: 발광 구조물
122, 222, 322: 제1 도전형 반도체층
124, 224, 324: 활성층 126, 226, 326: 제2 도전형 반도체층
150: 제2 전극 162, 262, 362: 제1 전극
190, 290, 390: 패시베이션층 222a, 322a: 제1 층
222b, 322b: 제2 층 222c, 322c: 제3 층
252, 352: 오믹층 254, 354: 반사층
256, 356: 접합층 258, 358: 지지 기판
270, 370: 채널층 280: 전류 차단층
380: 도전층 400: 발광소자 패키지
410: 패키지 몸체 421: 제1 리드 프레임
422: 제2 리드 프레임 430: 와이어
440: 몰딩부 445: 형광체

Claims (15)

  1. 표면에 요철이 배치된 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상의 활성층; 및
    상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층;으로 구성된 발광 구조물을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 상기 활성층과 접하는 제1 층, 상기 표면에 노출되는 제3 층 및 상기 제1 층과 상기 제3 층 사이에 배치되는 제2 층을 포함하고,
    상기 요철은 상기 제3 층과 상기 제2 층에 형성되고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 알루미늄을 포함하고,
    상기 요철은 상기 제2 층의 알루미늄 농도가 상기 제3 층의 알루미늄 농도보다 높고,
    상기 발광 구조물은 자외선 파장 영역의 광을 방출하는, 발광소자.
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  4. 제1 항에 있어서,
    상기 요철의 요부는 상기 제2 층에 배치되고, 상기 요철의 철부는 상기 제3 층에 배치되는, 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 층의 두께가 상기 제3 층의 두께보다 작은, 발광소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 요철은 상기 제2 층의 알루미늄 농도가 상기 제3 층의 알루미늄 농도보다 10~20% 더 큰, 발광소자.
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