KR102416413B1 - Micro light emitting device - Google Patents

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KR102416413B1
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최원진
김동환
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주식회사 레이아이알
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    • H01L33/30Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system

Abstract

Embodiments disclose a micro light emitting device. The micro light emitting device include: a first conductivity type semiconductor layer; a second conductivity type semiconductor layer; an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; and an optical layer disposed between the second conductivity type semiconductor layer and the active layer. The optical layer includes a current blocking region formed at its edge and a current passing region formed at its center.

Description

마이크로 발광소자{MICRO LIGHT EMITTING DEVICE}Micro light emitting device {MICRO LIGHT EMITTING DEVICE}

실시예는 마이크로 발광소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a micro light emitting device.

발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저 전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정표시장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.A light emitting diode (LED) is one of light emitting devices that emits light when an electric current is applied thereto. Light-emitting diodes can emit high-efficiency light with a low voltage, and thus have an excellent energy-saving effect. Recently, the luminance problem of light emitting diodes has been greatly improved, and it has been applied to various devices such as a backlight unit of a liquid crystal display device, an electric sign board, a display device, and a home appliance.

GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 발광소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.A light emitting device including a compound such as GaN or AlGaN has many advantages, such as having a wide and easily adjustable band gap energy, and thus can be used in various ways as a light emitting device, a light receiving device, and various diodes.

특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 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, 환경 친화성의 장점을 가진다. In particular, light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials of semiconductors have developed red, green, and Various colors such as blue and ultraviolet light can be implemented, and efficient white light can be realized by using fluorescent materials or combining colors. , safety, and environmental friendliness.

최근에는 발광 다이오드의 크기를 마이크로 사이즈로 제작하여 디스플레이의 픽셀로 사용하는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.Recently, research has been conducted on a technology of manufacturing a light emitting diode in a micro size and using it as a pixel of a display.

실시예는 누설 전류를 줄일 수 있는 마이크로 발광소자를 제공할 수 있다.The embodiment may provide a micro light emitting device capable of reducing leakage current.

실시예는 발광 효율이 개선된 마이크로 발광소자를 제공할 수 있다.The embodiment may provide a micro light emitting device having improved luminous efficiency.

실시예는 광 추출 효율이 개선된 마이크로 발광소자를 제공할 수 있다.The embodiment may provide a micro light emitting device with improved light extraction efficiency.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited thereto, and it will be said that the purpose or effect that can be grasped from the method of solving the problem described below or the embodiment is also included.

본 발명의 일 특징에 따른 마이크로 발광소자는, 제1 도전형 반도체층; 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치되는 광학층을 포함하고, 상기 광학층은 가장자리에 형성되는 산화 영역을 포함한다.A micro light emitting device according to one aspect of the present invention includes: a first conductivity type semiconductor layer; a second conductivity type semiconductor layer; an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; and an optical layer disposed between the second conductivity-type semiconductor layer and the active layer, wherein the optical layer includes an oxide region formed at an edge thereof.

상기 광학층은 중앙 영역에 형성된 비산화 영역을 포함할 수 있다.The optical layer may include a non-oxidized region formed in the central region.

상기 산화 영역은 발광소자의 외측면으로 노출되고, 상기 발광소자의 폭과 상기 산화 영역의 두께의 비는 1: 0.002 내지 1: 0.98일 수 있다.The oxide region may be exposed through an outer surface of the light emitting device, and a ratio of a width of the light emitting device to a thickness of the oxide region may be 1:0.002 to 1:0.98.

상기 발광소자에 전류 주입시 발광소자의 측면으로 흐르는 전류량은 발광소자에 주입되는 전체 전류량의 6% 내지 50%일 수 있다.When the current is injected into the light emitting device, the amount of current flowing to the side of the light emitting device may be 6% to 50% of the total amount of current injected into the light emitting device.

상기 광학층은 전자 차단층일 수 있다.The optical layer may be an electron blocking layer.

상기 광학층은 두께 방향으로 알루미늄 조성이 상이할 수 있다.The optical layer may have a different aluminum composition in a thickness direction.

상기 산화 영역은 두께 방향으로 산화도가 상이한 영역을 가질 수 있다.The oxidation region may have a region having a different degree of oxidation in a thickness direction.

상기 산화 영역은 이웃한 제2 반도체층보다 굴절률이 낮을 수 있다.The oxide region may have a lower refractive index than that of an adjacent second semiconductor layer.

상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치된 제2 광학층을 더 포함하고, 상기 제2 광학층은 가장자리에 형성되는 산화 영역을 포함할 수 있다.A second optical layer disposed between the first conductivity-type semiconductor layer and the active layer may be further included, wherein the second optical layer may include an oxide region formed at an edge thereof.

상기 제2 광학층의 산화 영역의 폭은 상기 광학층의 산화 영역의 폭과 상이할 수 있다.A width of the oxidation region of the second optical layer may be different from a width of the oxidation region of the optical layer.

본 발명의 다른 특징에 따른 마이크로 발광소자는, 제1 도전형 반도체층; 제2 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치되는 광학층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 발광 구조물의 폭은 100㎛ 이하이고, 상기 발광 구조물에 전류 주입시 상기 발광 구조물의 측면으로 흐르는 전류량은 상기 발광 구조물의 내부로 주입되는 전류량보다 작을 수 있다.A micro light emitting device according to another aspect of the present invention comprises: a first conductivity type semiconductor layer; a second conductivity type semiconductor layer; an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer; and an optical layer disposed between the second conductivity-type semiconductor layer and the active layer; a first electrode electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer; and a second electrode electrically connected to the second conductivity-type semiconductor layer, wherein the width of the light emitting structure is 100 μm or less, and the amount of current flowing to the side of the light emitting structure when current is injected into the light emitting structure is the light emitting structure It may be smaller than the amount of current injected into the

상기 제2 도전형 반도체층과 상기 활성층 사이의 영역에 배치되는 광학층을 포함하고, 상기 광학층은 중앙 영역 및 가장자리 영역을 포함하고, 상기 가장자리 영역은 상기 중앙 영역보다 저항이 높고 굴절율은 낮을 수 있다.an optical layer disposed in a region between the second conductivity-type semiconductor layer and the active layer, wherein the optical layer includes a central region and an edge region, wherein the edge region has a higher resistance and a lower refractive index than the central region have.

실시예에 따르면, 마이크로 발광소자의 누설전류가 저감되어 발광 효율이 개선될 수 있다. 또한, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.According to the embodiment, the leakage current of the micro light emitting device may be reduced, so that luminous efficiency may be improved. In addition, the light extraction efficiency can be improved.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 단면도이다.
도 2는 마이크로 발광소자의 사이즈 변화에 따른 발광 효율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 3은 전류 주입시 측면 전류 밀도 및 유효 전류 밀도를 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
도 4는 마이크로 발광소자의 사이즈 변화에 따른 측면 누설 전류의 변화를 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
도 5는 일반적인 마이크로 발광소자에 전류 주입시 캐리어의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광소자에 전류 주입시 캐리어의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7a는 산화 영역의 폭 변화에 따른 유효 주입 전류의 변화를 보여주는 시뮬레이션 결과이다.
도 7b는 광학층의 평면도이다.
도 8은 산화 영역의 폭 변화에 따른 측면 누설 전류의 변화를 보여주는 도면이다.
도 9는 산화 영역의 폭 변화에 따른 유효 주입 전류의 변화를 보여주는 도면이다.
도 10은 일반적인 마이크로 발광소자의 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 1의 변형예이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 도면이다.
도 14a 내지 도 14e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자를 제조하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 도면이다.
도 16a 내지 도 16f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자를 제조하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 도면이다.
1 is a cross-sectional view of a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a change in luminous efficiency according to a change in the size of a micro light emitting device.
3 is a simulation result showing lateral current density and effective current density during current injection.
4 is a simulation result showing a change in lateral leakage current according to a change in the size of a micro light emitting device.
5 is a view showing the flow of carriers when a current is injected into a general micro light emitting device.
6 is a view showing the flow of carriers when current is injected into the micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.
7A is a simulation result showing a change in an effective injection current according to a change in the width of an oxidation region.
7B is a plan view of the optical layer.
8 is a view showing a change in side leakage current according to a change in the width of an oxidation region.
9 is a view showing a change in an effective injection current according to a change in the width of an oxidation region.
10 is a view showing light extraction efficiency of a typical micro light emitting device.
11 is a view showing light extraction efficiency of a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.
12 is a modification of FIG. 1 .
13 is a diagram of a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention.
14A to 14E are views illustrating a procedure for manufacturing a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention.
15 is a diagram of a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention.
16A to 16F are views showing a procedure for manufacturing a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention.
17 is a diagram of a display device according to an exemplary embodiment.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention may have various changes and may have various embodiments, specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including an ordinal number such as second, first, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

또한, 본 실시예에 따른 마이크로 발광소자는 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈를 갖는 발광소자일 수 있다. 마이크로 발광소자는 사이즈가 1㎛ 내지 100㎛ 일 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. In addition, the micro light emitting device according to the present embodiment may be a light emitting device having a micro size or a nano size. The micro light emitting device may have a size of 1 μm to 100 μm, but is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 발광소자는 발광구조물(ES1) 및 전극(71, 72)을 포함할 수 있다. 발광구조물(ES1)은 제1 도전형 반도체층(30), 활성층(40), 제2 도전형 반도체층(60)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the micro light emitting device according to the embodiment may include a light emitting structure ES1 and electrodes 71 and 72 . The light emitting structure ES1 may include a first conductivity type semiconductor layer 30 , an active layer 40 , and a second conductivity type semiconductor layer 60 .

발광구조물(ES1)은 제1 도전형 반도체층(30), 활성층(40), 제2 도전형 반도체층(60)이 순서대로 적층된 구조일 수 있다. 또한, 발광구조물(ES1)의 하부에는 기판(10) 및 버퍼층(20)이 형성될 수도 있다.The light emitting structure ES1 may have a structure in which the first conductivity type semiconductor layer 30 , the active layer 40 , and the second conductivity type semiconductor layer 60 are sequentially stacked. In addition, the substrate 10 and the buffer layer 20 may be formed under the light emitting structure ES1.

기판(10)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The substrate 10 may be formed of a material suitable for semiconductor material growth or a carrier wafer, may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may include a conductive substrate or an insulating substrate. For example, at least one of sapphire (Al 2 O 3 ), SiO 2 , SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga 2 0 3 may be used.

버퍼층(20)은 기판(10)과 발광구조물(ES1) 사이에 배치될 수 있다. 기판(10) 상에 발광구조물(ES1)이 배치될 때, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등을 방지할 수 있다. 버퍼층(20)은 InP, GaAs, GaN, AlGaN, AlN 중 적어도 하나일 수 있다.The buffer layer 20 may be disposed between the substrate 10 and the light emitting structure ES1 . When the light emitting structure ES1 is disposed on the substrate 10, dislocation, melt-back, crack, pit, and surface morphology that deteriorate crystallinity defects can be prevented. The buffer layer 20 may be at least one of InP, GaAs, GaN, AlGaN, and AlN.

발광구조물(ES1)은 유기금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD), 화학 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD), 플라즈마 화학 증착법(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD), 분자선 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE), 수소화물 기상 성장법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The light emitting structure ES1 is formed by a Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) method, a Chemical Vapor Deposition (CVD) method, a Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method, and a molecular beam growth method (Molecular Beam). Epitaxy; MBE), hydride vapor phase epitaxy (HVPE), can be formed using a method such as sputtering (Sputtering).

제1 도전형 반도체층(30)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(30)에 제1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(30)은 AxByC(1-x-y)DzE(1-z) (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤z≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질일 수 있다. 여기에서 A, B, C는 Al, Ga, In 중 하나이며, D, E는 As, P, N, Sb 중 하나일 수 있다. The first conductivity type semiconductor layer 30 may be implemented with a group III-V group or group II-VI compound semiconductor, and the first conductivity type semiconductor layer 30 may be doped with a first dopant. The first conductivity type semiconductor layer 30 is A x B y C (1-xy) D z E (1-z) (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0 It may be a semiconductor material having a composition formula of ≤z≤1). Here, A, B, and C may be one of Al, Ga, and In, and D and E may be one of As, P, N, and Sb.

예시적으로 제1 도전형 반도체층(30)은 GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, InGaAsP, InAlGaAs, InAlGaAsP, InGaAsSb 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 제1 도펀트가 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트인 경우, 제1 도전형 반도체층(30)은 n형 반도체층일 수 있다.Exemplarily, the first conductivity type semiconductor layer 30 may be formed of any one or more of GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, InGaAsP, InAlGaAs, InAlGaAsP, and InGaAsSb, but is not limited thereto. . When the first dopant is an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, Te, or the like, the first conductivity-type semiconductor layer 30 may be an n-type semiconductor layer.

활성층(40)은 제1 도전형 반도체층(30)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(60)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(40)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. The active layer 40 is a layer in which electrons (or holes) injected through the first conductivity type semiconductor layer 30 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type semiconductor layer 60 meet. The active layer 40 may transition to a low energy level as electrons and holes recombine, and may generate light having a corresponding wavelength.

활성층(40)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(40)의 구조는 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 활성층(40)은 우물층(41)과 장벽층(42)이 교번 배치된 구조일 수 있다.The active layer 40 may have any one of a single well structure, a multi-well structure, a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum dot structure, or a quantum wire structure, and the active layer 40 The structure of is not limited thereto. For example, the active layer 40 may have a structure in which a well layer 41 and a barrier layer 42 are alternately disposed.

활성층(40)은 가시광 파장대의 광을 생성할 수 있다. 예시적으로 활성층(40)은 청색, 녹색, 및 적색 중 어느 하나의 파장대의 광을 출력할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 활성층(40)은 자외선 파장대의 광 또는 적외선 파장대의 광을 생성할 수도 있다.The active layer 40 may generate light in a visible light wavelength band. Exemplarily, the active layer 40 may output light in any one wavelength band among blue, green, and red. However, the present invention is not limited thereto, and the active layer 40 may generate light in an ultraviolet wavelength band or light in an infrared wavelength band.

제2 도전형 반도체층(60)은 활성층(40) 상에 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(60)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(60)에 제2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(60)은 AxByC(1-x-y)DzE(1-z) (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤z≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 여기에서 A, B, C는 Al, Ga, In 중 하나이며, D, E는 As, P, N, Sb 중 하나일 수 있다.The second conductivity type semiconductor layer 60 may be disposed on the active layer 40 . The second conductivity-type semiconductor layer 60 may be implemented with a group III-V group, II-VI group, or the like compound semiconductor, and the second conductivity-type semiconductor layer 60 may be doped with a second dopant. The second conductivity type semiconductor layer 60 is A x B y C (1-xy) D z E (1-z) (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0 It may be formed of a semiconductor material having a compositional formula of ≤z≤1). Here, A, B, and C may be one of Al, Ga, and In, and D and E may be one of As, P, N, and Sb.

예시적으로 제2 도전형 반도체층(60)은 GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, InGaAsP, InAlGaAs, InAlGaAsP, InGaAsSb 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2 도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(60)은 p형 반도체층일 수 있다.Exemplarily, the second conductivity type semiconductor layer 60 may be formed of any one or more of GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, InGaAsP, InAlGaAs, InAlGaAsP, and InGaAsSb. When the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba, the second conductivity-type semiconductor layer 60 doped with the second dopant may be a p-type semiconductor layer.

제2 도전형 반도체층(60)과 활성층(40) 사이에는 광학층(50)이 배치될 수 있다. 광학층(50)은 상대적으로 높은 Al 조성비(Al 조성비 80% 이상)를 갖으면서 AxByC(1-x-y)DzE(1-z) (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤z≤1)의 조성식(여기에서 A, B, C는 Al, Ga, In 중 하나이며, D, E는 As, P, N, Sb 중 하나)을 갖는 반도체 물질일 수 있다. 광학층(50)은 AlGaN, InAlGaN, AlGaAs, AlAsP, AlGaP, AlGaAsP, AlGaInP, InAlGaAs, InAlGaAsP, AlInGaAsSb 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 광학층(50)은 제2 도전형 반도체층(60)과 동일한 도펀트를 포함할 수 있다. An optical layer 50 may be disposed between the second conductivity-type semiconductor layer 60 and the active layer 40 . The optical layer 50 has a relatively high Al composition ratio (Al composition ratio of 80% or more) while A x B y C (1-xy) D z E (1-z) (0≤x≤1, 0≤y≤ Composition formula of 1, 0≤x+y≤1, 0≤z≤1) It may be a semiconductor material having The optical layer 50 may be formed of at least one of AlGaN, InAlGaN, AlGaAs, AlAsP, AlGaP, AlGaAsP, AlGaInP, InAlGaAs, InAlGaAsP, and AlInGaAsSb. In addition, the optical layer 50 may include the same dopant as the second conductivity type semiconductor layer 60 .

광학층(50)은 제1 도전형 반도체층(30), 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체층(60)에 비해 알루미늄의 조성이 높을 수 있다. 알루미늄의 조성은 80% 내지 100%일 수 있다. 따라서, 수증기와 접촉하면 광학층(50)의 측면부터 산화가 진행될 수 있다. The optical layer 50 may have a higher aluminum composition than the first conductivity-type semiconductor layer 30 , the active layer 40 , and the second conductivity-type semiconductor layer 60 . The composition of aluminum may be 80% to 100%. Therefore, when in contact with water vapor, oxidation may proceed from the side of the optical layer 50 .

실시예에 따르면 광학층(50)의 측면을 수증기에 노출시켜 산화되지 않은 중앙 영역(52) 및 산화된 가장자리 영역(51)을 형성할 수 있다. 가장자리 영역(51)은 산화가 진행되어 중앙 영역(52)에 비해 저항이 높고 굴절률은 낮을 수 있다. 따라서, 가장자리 영역(51)은 전류 차폐 영역으로 기능할 수 있고, 중앙 영역(52)은 전류 패스 영역으로 기능할 수 있다.According to an embodiment, the non-oxidized central region 52 and the oxidized edge region 51 may be formed by exposing the side surface of the optical layer 50 to water vapor. The edge region 51 may be oxidized to have a higher resistance and a lower refractive index than the central region 52 . Accordingly, the edge region 51 may function as a current shielding region, and the center region 52 may function as a current pass region.

제1 전극(71)은 제1 도전형 반도체층(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(71)은 기판의 하부에 배치되는 것으로 도시되었으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 제1 전극(71)은 식각에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(30) 상에 배치될 수도 있다. 이때, 광학층(50)은 제1 도전형 반도체층(30)의 노출면보다 높게 배치될 수 있다.The first electrode 71 may be electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer 30 . Although the first electrode 71 is illustrated as being disposed under the substrate, the present invention is not limited thereto, and the first electrode 71 may be disposed on the first conductivity-type semiconductor layer 30 exposed by etching. . In this case, the optical layer 50 may be disposed higher than the exposed surface of the first conductivity-type semiconductor layer 30 .

제2 전극(72)은 제2 도전형 반도체층(60) 상에 배치되어 제2 도전형 반도체층(60)과 전기적으로 연결될 수 있다.The second electrode 72 may be disposed on the second conductivity-type semiconductor layer 60 to be electrically connected to the second conductivity-type semiconductor layer 60 .

제1 전극(71)과 제2 전극(72)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, Ni/AuGe/Au, Ti/Pt/Au 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다. 예시적으로 제1 전극(71)과 제2 전극(72)은 Ni/AuGe/Au, Ti/Pt/Au 일 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The first electrode 71 and the second electrode 72 include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), and indium gallium zinc oxide (IGZO). ), 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, Ni/AuGe/Au, and Ti/Pt/Au. Exemplarily, the first electrode 71 and the second electrode 72 may be Ni/AuGe/Au or Ti/Pt/Au, but are not limited thereto.

도 2는 마이크로 발광소자의 사이즈 변화에 따른 발광 효율 변화를 보여주는 그래프이고, 도 3은 전류 주입시 측면 전류 밀도 및 유효 전류 밀도를 보여주는 시뮬레이션 결과이고, 도 4는 마이크로 발광소자의 사이즈 변화에 따른 측면 누설 전류의 변화를 보여주는 시뮬레이션 결과이다.2 is a graph showing a change in luminous efficiency according to a change in the size of a micro light emitting device, FIG. 3 is a simulation result showing a side current density and an effective current density when a current is injected, and FIG. 4 is a side view according to a size change of the micro light emitting device It is a simulation result showing the change of leakage current.

도 2를 참조하면, 한 변의 길이가 262㎛인 마이크로 발광소자의 경우 주입되는 전류밀도가 50A/cm2 이상이 되면 약 5% 발광 효율을 갖는 반면, 한 변의 길이가 32㎛인 마이크로 발광소자의 경우 주입되는 전류밀도가 높아져도 발광 효율이 약 2% 정도인 것을 알 수 있다. 즉, 마이크로 발광소자의 사이즈가 작아질수록 발광효율은 감소하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2 , in the case of a micro light emitting device having a side length of 262 μm, when the injected current density is 50 A/cm 2 or more, it has about 5% luminous efficiency, whereas that of a micro light emitting device having a side length of 32 μm In this case, it can be seen that the luminous efficiency is about 2% even when the injected current density is increased. That is, it can be seen that the luminous efficiency decreases as the size of the micro light emitting device decreases.

도 3 및 도 4의 시뮬레이션 결과는 하기 반도체 적층 구조를 기초로 시뮬레이션한 결과이다. 이러한 반도체 적층 구조는 적색 발광소자일 수 있으나 청색 발광소자 및 녹색 발광소자도 동일한 결과를 가질 수 있다.The simulation results of FIGS. 3 and 4 are simulation results based on the following semiconductor stack structure. The semiconductor stack structure may be a red light emitting device, but a blue light emitting device and a green light emitting device may have the same result.

Layer IDLayer ID 물질matter 두께(㎛)Thickness (㎛) 반복 횟수number of repetitions p-contact layerp-contact layer p-GaAs p-GaAs 0.020.02 1One p-cladding layerp-cladding layer p-AlGaAsp-AlGaAs 1~101 to 10 1One 10 MQW for 940nm10 MQW for 940nm i-GaAs/i-InGaAs/i-GaAsi-GaAs/i-InGaAs/i-GaAs 0.015/0.008/0.0150.015/0.008/0.015 10/10/1010/10/10 n-cladding layern-cladding layer n-AlGaAsn-AlGaAs 1~101 to 10 1One n-buffern-buffer n-GaAsn-GaAs 0.30.3 1One n-substraten-substrate n-GaAsn-GaAs 100~500100-500 1One

도 3을 참조하면, 한 변의 길이가 30㎛인 마이크로 발광소자에 전류를 주입하였을 때 마이크로 발광소자의 측면으로 누설되는 전류(이하 측면 누설 전류라 함)와 마이크로 발광소자의 내부에 주입되어 발광에 참여하는 전류(이하 유효 주입 전류라 함)가 존재하는 것을 알 수 있다. 측면 누설 전류와 유효 주입 전류의 합은 마이크로 발광소자에 인가된 전류의 총량일 수 있다. Referring to FIG. 3 , when a current is injected into a micro light emitting device having a side length of 30 μm, a current leaked to the side of the micro light emitting device (hereinafter referred to as a side leakage current) and injected into the micro light emitting device for light emission It can be seen that a participating current (hereinafter referred to as an effective injection current) exists. The sum of the lateral leakage current and the effective injection current may be the total amount of current applied to the micro light emitting device.

측면 누설 전류란 인가된 전류가 마이크로 발광소자의 내부로 주입되지 않고 마이크로 발광소자의 측면을 따라 흐르게 되어 발광에 참여하지 않는 전류일 수 있다. 따라서, 인가된 전류 중 상당부분이 누설되기 때문에 마이크로 발광소자의 사이즈가 작아질수록 발광효율이 감소할 수 있다.The lateral leakage current may be a current that does not participate in light emission because the applied current flows along the side surface of the micro light emitting device without being injected into the interior of the micro light emitting device. Accordingly, since a significant portion of the applied current is leaked, the luminous efficiency may decrease as the size of the micro light emitting device becomes smaller.

도 4를 참조하면, 마이크로 발광소자의 사이즈가 작아질수록 인가된 전류 중 측면 누설 전류의 비율이 높아짐을 알 수 있다. 마이크로 발광소자의 사이즈가 200㎛인 경우 측면 누설 전류의 비율은 약 10% 정도에 불과하나 마이크로 발광소자의 사이즈가 100㎛인 경우 측면 누설 전류의 비율은 약 20%로 2배 가까이 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that as the size of the micro light emitting device decreases, the ratio of the side leakage current among the applied currents increases. It can be seen that when the size of the micro light emitting device is 200 μm, the ratio of the side leakage current is only about 10%, but when the size of the micro light emitting device is 100 μm, the ratio of the side leakage current almost doubles to about 20%. can

더욱이 마이크로 발광소자의 사이즈가 50㎛인 경우 측면 누설 전류의 비율은 약 35%로 증가하고, 마이크로 발광소자의 사이즈가 20㎛인 경우 측면 누설 전류의 비율은 약 85%로 급격히 증가하는 것을 알 수 있다.Moreover, it can be seen that when the size of the micro light emitting device is 50 μm, the ratio of the side leakage current increases to about 35%, and when the size of the micro light emitting device is 20 μm, the ratio of the side leakage current increases rapidly to about 85%. have.

표시장치의 해상도를 높이기 위해서는 마이크로 발광소자의 사이즈는 더 작아질 필요가 있다. 마이크로 발광소자를 고해상도 디스플레이의 픽셀 광원으로 사용하기 위해서는 마이크로 발광소자의 사이즈가 50㎛ 이하로 제작하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 마이크로 발광소자의 크기가 작아짐에 따라 발광효율이 저하되는 것을 방지하는 것이 매우 중요하다.In order to increase the resolution of the display device, the size of the micro light emitting device needs to be smaller. In order to use the micro light emitting device as a pixel light source of a high-resolution display, it may be advantageous to manufacture the micro light emitting device having a size of 50 μm or less. Therefore, it is very important to prevent a decrease in luminous efficiency as the size of the micro light emitting device decreases.

실시예에서는 전술한 바와 같이 마이크로 발광소자의 내부에 광학층을 형성하여 측면 누설 전류를 줄임으로써 마이크로 발광소자의 발광 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.In the embodiment, as described above, the luminous efficiency of the micro light emitting device can be effectively improved by forming an optical layer inside the micro light emitting device to reduce side leakage current.

도 5는 일반적인 마이크로 발광소자에 전류 주입시 캐리어의 흐름을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광소자에 전류 주입시 캐리어의 흐름을 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a flow of carriers when current is injected into a general micro light emitting device, and FIG. 6 is a view showing a flow of carriers when current is injected into a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 일반적인 마이크로 발광소자는 전압 인가시 캐리어(전자 또는 정공)의 일부(CL1)가 발광소자의 측면을 따라 이동함으로써 발광에 참여하지 않을 수 있다. 발광소자의 크기가 작아질수록 측면을 따라 이동하는 캐리어의 밀도는 높아질 수 있다. 따라서, 발광소자의 크기가 작아질수록 측면 누설 전류가 증가할 수 있다.Referring to FIG. 5 , a typical micro light emitting device may not participate in light emission because a portion CL1 of carriers (electrons or holes) moves along the side surface of the light emitting device when a voltage is applied. As the size of the light emitting device decreases, the density of carriers moving along the side surface may increase. Accordingly, as the size of the light emitting device decreases, the lateral leakage current may increase.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 발광소자는 제2 도전형 반도체층(60)과 활성층(40) 사이에 광학층(50)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the micro light emitting device according to the embodiment, an optical layer 50 may be formed between the second conductivity type semiconductor layer 60 and the active layer 40 .

광학층(50)은 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체층(60)에 비해 알루미늄의 조성이 높을 수 있다. 예시적으로 광학층(50)은 높은 Al조성비를 갖는 AlGaN, InAlGaN, AlGaAs, AlGaP, AlAsP, AlGaAsP, AlGaInP, InAlGaAs, InAlGaAsP 또는 AlInGaAsSb 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다. The optical layer 50 may have a higher aluminum composition than the active layer 40 and the second conductivity-type semiconductor layer 60 . Exemplarily, the optical layer 50 may be formed of any one or more of AlGaN, InAlGaN, AlGaAs, AlGaP, AlAsP, AlGaAsP, AlGaInP, InAlGaAs, InAlGaAsP, or AlInGaAsSb having a high Al composition ratio.

광학층(50)은 알루미늄 조성이 높으므로 발광구조물(ES1) 내에서 에너지 밴드갭이 가장 클 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(30)에서 공급된 전자가 제2 도전형 반도체층(60)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(40) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 즉 광학층(50)은 전자 차단층의 역할을 수행할 수 있다.Since the optical layer 50 has a high aluminum composition, the energy bandgap may be the largest in the light emitting structure ES1 . Accordingly, by blocking the flow of electrons supplied from the first conductivity-type semiconductor layer 30 , escaping to the second conductivity-type semiconductor layer 60 , the probability of recombination of electrons and holes in the active layer 40 may be increased. . That is, the optical layer 50 may serve as an electron blocking layer.

광학층(50)은 전자 차단층의 기능을 위해 복수 개의 서브층(미도시)으로 구성될 수 있으며, 각 서브층은 알루미늄 조성이 상이할 수 있다. 따라서, 동일한 산화 조건에서도 각 서브층의 산화 정도는 상이할 수도 있다.The optical layer 50 may be composed of a plurality of sub-layers (not shown) to function as an electron blocking layer, and each sub-layer may have a different aluminum composition. Accordingly, the degree of oxidation of each sub-layer may be different even under the same oxidation condition.

광학층(50)은 산화되지 않은 중앙 영역(52) 및 산화된 가장자리 영역(51)을 포함할 수 있다. 가장자리 영역(51)은 산화가 진행되어 중앙 영역(52)에 비해 저항이 높고 굴절률은 낮을 수 있다. 따라서, 주입된 캐리어(CL1)는 저항이 높은 가장자리 영역에 막혀 발광소자의 측면을 따라 이동하지 못하고 저항이 낮은 중앙 영역(52)으로 휘어질 수 있다. 따라서, 실시예에 다르면 측면으로 누설되는 전류를 줄일 수 있다. The optical layer 50 may include an unoxidized central region 52 and an oxidized edge region 51 . The edge region 51 may be oxidized to have a higher resistance and a lower refractive index than the central region 52 . Accordingly, the injected carrier CL1 is blocked by the edge region having high resistance, so that it cannot move along the side surface of the light emitting device and may be bent into the central region 52 having low resistance. Therefore, according to the embodiment, it is possible to reduce the current leaking to the side.

산화된 가장자리 영역(51)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 가장자리 영역(51)의 두께가 1㎛ 보다 작으면 두께가 너무 얇기 때문에 캐리어가 가장자리 영역(51)을 통과하여 발광소자의 측면을 따라 이동할 수 있으며, 가장자리 영역의 두께가 10㎛보다 커지면 산화 시간이 증가하게 되어 다른 반도체층까지 산화될 위험이 있다.The thickness of the oxidized edge region 51 may be 1 μm to 10 μm. If the thickness of the edge region 51 is less than 1 μm, the carrier may pass through the edge region 51 and move along the side of the light emitting device because the thickness is too thin. increased, and there is a risk of oxidation to other semiconductor layers.

발광소자의 폭(W2)과 가장자리 영역의 두께의 비는 1: 0.01 내지 1: 0.9일 수 있다. 발광소자의 폭은 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 발광소자의 폭과 가장자리 영역의 두께의 비가 1: 0.01 내지 1: 0.9를 만족하지 못하면 캐리어가 발광소자의 측면을 따라 이동하여 누설 전류가 커지거나, 산화 시간이 증가하고 발광소자의 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.A ratio of the width W2 of the light emitting device to the thickness of the edge region may be 1:0.01 to 1:0.9. The width of the light emitting device may be 1 μm to 100 μm. If the ratio of the width of the light emitting device to the thickness of the edge region does not satisfy 1: 0.01 to 1: 0.9, the carrier moves along the side of the light emitting device to increase the leakage current, increase the oxidation time, and increase the thickness of the light emitting device. there is a problem.

실시예에 따르면, 광학층의 가장자리 영역을 산화시킴으로써 저항과 굴절률을 변화시키는 것을 예시하였으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 중앙 영역과 가장자리 영역의 저항과 굴절률이 달라지도록 제어할 수 있는 방법이 다양하게 적용될 수 있다. 예시적으로 중앙 영역과 가장자리 영역의 조성을 다르게 제어하거나 중앙 영역을 제거하여 개구부를 형성할 수도 있다.According to the embodiment, it is exemplified that the resistance and refractive index are changed by oxidizing the edge region of the optical layer, but the present invention is not limited thereto, and various methods for controlling the resistance and refractive index of the central region and the edge region to be different can be applied. have. For example, the opening may be formed by controlling the composition of the central region and the edge region differently or by removing the central region.

광학층(50)과 활성층(40) 사이에는 중간층(61)이 배치될 수 있다. 중간층(61)은 광학층(50)의 중앙 영역(52)을 제거하는 경우 활성층(40)이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다. An intermediate layer 61 may be disposed between the optical layer 50 and the active layer 40 . The intermediate layer 61 may prevent the active layer 40 from being exposed to the outside when the central region 52 of the optical layer 50 is removed.

도 7a는 산화 영역의 폭 변화에 따른 유효 주입 전류의 변화를 보여주는 시뮬레이션 결과이고, 도 7b는 광학층의 평면도이다. 도 8은 산화 영역의 폭 변화에 따른 측면 누설 전류의 변화를 보여주는 도면이다. 도 9는 산화 영역의 폭 변화에 따른 유효 주입 전류의 변화를 보여주는 도면이다.7A is a simulation result showing a change in effective injection current according to a change in the width of an oxidation region, and FIG. 7B is a plan view of an optical layer. 8 is a view showing a change in side leakage current according to a change in the width of an oxidation region. 9 is a view showing a change in an effective injection current according to a change in the width of an oxidation region.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 산화된 가장자리 영역(51)의 폭(W1)이 증가할수록 유효 주입 전류의 밀도는 증가하는 것을 알 수 있다. 산화된 가장자리 영역(51)의 폭이 1㎛인 경우 주입된 전류 밀도는 약 1A/cm2 인 반면, 산화된 가장자리 영역(51)의 폭이 5㎛인 경우 전류 밀도는 약 1.25A/cm2 로 증가하였다. 산화된 가장자리 영역(51)의 폭이 10㎛인 경우 전류 밀도는 약 1.8A/cm2 로 증가하였고, 산화된 가장자리 영역(51)의 폭이 12㎛인 경우 전류 밀도는 약 2.4A/cm2 로 증가한 것을 알 수 있다. 7A and 7B , it can be seen that the density of the effective injection current increases as the width W1 of the oxidized edge region 51 increases. When the width of the oxidized edge region 51 is 1 μm, the injected current density is about 1 A/cm 2 , whereas when the width of the oxidized edge region 51 is 5 μm, the current density is about 1.25 A/cm 2 increased to When the width of the oxidized edge region 51 was 10 μm, the current density increased to about 1.8 A/cm 2 , and when the width of the oxidized edge region 51 was 12 μm, the current density was about 2.4 A/cm 2 It can be seen that increased

그러나, 산화된 가장자리 영역(51)의 폭이 12㎛인 경우 광학층(50)의 중앙 영역에 전류가 집중되어 구동 전압이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 산화된 가장자리 영역(51)의 폭을 5㎛ 내지 11㎛로 제어하는 경우 광학층(50)의 중앙 영역(52)에서 구동 전압을 과도하게 높이지 않으면서 전류 밀도를 증가시켜 발광 효율을 개선할 수 있다.However, when the width of the oxidized edge region 51 is 12 μm, the current is concentrated in the central region of the optical layer 50 , and thus a problem in that the driving voltage is increased may occur. Therefore, when the width of the oxidized edge region 51 is controlled to be 5 μm to 11 μm, the luminous efficiency is improved by increasing the current density without excessively increasing the driving voltage in the central region 52 of the optical layer 50 . can be improved

실시예에 따르면, 광학층(50)의 가장자리 영역(51)의 면적이 중앙 영역(52)의 면적보다 넓을 수 있다. 예시적으로 폭(W2)이 30㎛인 정사각형 형상의 광학층에서 가장자리 영역(51)의 폭(W1)이 모두 5㎛인 경우, 중앙 영역(52)의 폭은 20㎛일 수 있다. 따라서, 광학층(50)의 전체 면적이 900㎛2이고 중앙 영역(52)의 면적은 400㎛2이므로 가장자리 영역(51)의 면적은 500㎛2 일 수 있다. 즉, 측면 누설 전류를 차단하기 위해서 가장자리 영역(51)의 면적이 중앙 영역(52)의 면적보다 넓어질 수 있다. According to an embodiment, the area of the edge region 51 of the optical layer 50 may be larger than the area of the central region 52 . Exemplarily, when the width W1 of the edge region 51 is 5 μm in the square-shaped optical layer having the width W2 of 30 μm, the width of the central region 52 may be 20 μm. Accordingly, since the total area of the optical layer 50 is 900 μm 2 and the area of the central region 52 is 400 μm 2 , the area of the edge region 51 may be 500 μm 2 . That is, in order to block the side leakage current, the area of the edge region 51 may be larger than the area of the center region 52 .

예시적으로 중앙 영역(52)의 면적은 광학층 전체 면적의 9% 내지 45%일 수 있고, 가장자리 영역(51)의 면적은 광학층 전체 면적의 55% 내지 91%일 수 있다.For example, the area of the central region 52 may be 9% to 45% of the total area of the optical layer, and the area of the edge region 51 may be 55% to 91% of the total area of the optical layer.

전술한 바와 같이 광학층(50)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있으므로, 광학층의 가장자리 영역의 두께와 폭의 비(두께:폭)는 1:0.1 내지 1:11일 수 있다. 이 조건을 만족하는 경우 중앙 영역의 전류밀도를 증가시켜 발광 효율을 개선할 수 있다.As described above, since the thickness of the optical layer 50 may be 1 μm to 10 μm, the ratio (thickness: width) of the thickness to the width of the edge region of the optical layer may be 1:0.1 to 1:11. When this condition is satisfied, the luminous efficiency can be improved by increasing the current density in the central region.

도 8을 참조하면, 가장자리 영역(51)의 길이가 증가할수록 측면 누설 전류와 내부 주입 전류의 비가 점차 작아지는 것을 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이 산화된 가장자리 영역(51)의 폭이 5㎛ 내지 11㎛인 경우 측면 누설 전류의 비율은 17.4% 내지 6.4%로 감소하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 8 , as the length of the edge region 51 increases, it can be seen that the ratio of the lateral leakage current to the internal injection current gradually decreases. As described above, it can be seen that when the width of the oxidized edge region 51 is 5 μm to 11 μm, the ratio of the lateral leakage current is reduced to 17.4% to 6.4%.

예시적으로 측면 누설 전류의 비율이 17.4%인 경우 내부 주입 전류는 82.6%일 수 있고, 측면 누설 전류의 비율이 6.4%인 경우 내부 주입 전류는 93.6%일 수 있다. For example, when the ratio of the side leakage current is 17.4%, the internal injection current may be 82.6%, and when the ratio of the side leakage current is 6.4%, the internal injection current may be 93.6%.

따라서, 발광소자에 전류 주입시 발광소자의 측면으로 흐르는 측면 누설 전류는 발광소자에 인가되는 총 전류량의 6% 내지 20%일 수 있다.Accordingly, when the current is injected into the light emitting device, the lateral leakage current flowing to the side of the light emitting device may be 6% to 20% of the total amount of current applied to the light emitting device.

도 9를 참조하면, 산화된 가장자리 영역이 없는 경우의 발광효율을 100%로 할 때, 가장자리 영역의 폭이 5um일 경우 발광효율은 191.3%로 증가하였고, 가장자리 영역의 폭이 12um일 경우 발광효율은 217%로 증가하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 9 , when the luminous efficiency in the case where there is no oxidized edge region is 100%, when the width of the edge region is 5 μm, the luminous efficiency increases to 191.3%, and when the width of the edge region is 12 μm, the luminous efficiency It can be seen that increased to 217%.

도 10은 일반적인 마이크로 발광소자의 광 추출 효율을 보여주는 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 광 추출 효율을 보여주는 도면이다.10 is a view showing light extraction efficiency of a general micro light emitting device, and FIG. 11 is a view showing light extraction efficiency of a micro light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 종래 마이크로 발광소자의 경우 각 반도체층이 AlGaAs로 구성되어 굴절률은 약 3.3이고 공기의 굴절률 1이므로 스넬의 법칙에 의해 임계각은 약 17.6도이다. 따라서, 대부분의 광이 임계각보다 크므로 전반사되어 광 추출 효율이 매우 낮은 문제가 있다. 또한, 반도체층이 GaN인 경우에도 굴절률이 2.44이므로 임계각이 24.2도 이므로 광 추출 효율이 상대적으로 낮다.Referring to FIG. 10 , in the case of a conventional micro light emitting device, since each semiconductor layer is made of AlGaAs, the refractive index is about 3.3, and the refractive index of air is 1, so the critical angle is about 17.6 degrees according to Snell's law. Therefore, since most of the light is larger than the critical angle, there is a problem that the light extraction efficiency is very low due to total reflection. In addition, even when the semiconductor layer is GaN, since the refractive index is 2.44 and the critical angle is 24.2 degrees, the light extraction efficiency is relatively low.

그러나, 도 11과 같이 실시예에 따르면, 산화된 가장자리 영역(51)은 AlOx의 조성을 가지므로 굴절률이 1.55로 작아지므로 공기와의 임계각은 40.2도로 커지게 된다. 따라서, 활성층(40)에서 출사된 광의 일부(L2)는 가장자리 영역(51)을 통해 외부로 출사될 수 있다. 따라서, 실시예에 따르면 가장자리 영역에 의해 누설 전류를 감소하는 동시에 광 추출 효율이 개선될 수 있다. However, according to the embodiment as shown in FIG. 11 , since the oxidized edge region 51 has a composition of AlOx, the refractive index is reduced to 1.55, and thus the critical angle with air is increased to 40.2 degrees. Accordingly, a portion L2 of the light emitted from the active layer 40 may be emitted to the outside through the edge region 51 . Accordingly, according to the embodiment, the light extraction efficiency may be improved while reducing the leakage current by the edge region.

실시예에 따르면 발광 소자의 측면에 요철이 형성될 수 있다. 요철은 반도체 마스크 공정을 이용하여 제작할 수 있다. 따라서, 광학층의 외측면의 러프니스가 증가하여 광 추출 효율이 향상될 수 있다.According to an embodiment, irregularities may be formed on the side surface of the light emitting device. The unevenness can be manufactured using a semiconductor mask process. Accordingly, the roughness of the outer surface of the optical layer may be increased to improve light extraction efficiency.

도 12는 도 1의 변형예이다.12 is a modification of FIG. 1 .

도 12를 참조하면, 실시예에 따른 마이크로 발광소자는 발광구조물(ES1) 및 전극을 포함할 수 있다. 발광구조물(ES1)은 제1 도전형 반도체층(30), 활성층(40), 제2 도전형 반도체층(60)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12 , the micro light emitting device according to the embodiment may include a light emitting structure ES1 and an electrode. The light emitting structure ES1 may include a first conductivity type semiconductor layer 30 , an active layer 40 , and a second conductivity type semiconductor layer 60 .

발광구조물(ES1)은 제1 도전형 반도체층(30), 활성층(40), 제2 도전형 반도체층(60)이 순서대로 적층된 구조일 수 있다. 이때, 제1 도전형 반도체층(30)과 활성층(40) 사이에는 제1 광학층(50)이 배치될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(60)과 활성층(40) 사이에는 제2 광학층(80)이 배치될 수 있다.The light emitting structure ES1 may have a structure in which the first conductivity type semiconductor layer 30 , the active layer 40 , and the second conductivity type semiconductor layer 60 are sequentially stacked. In this case, the first optical layer 50 may be disposed between the first conductivity type semiconductor layer 30 and the active layer 40 , and the second optical layer 50 is disposed between the second conductivity type semiconductor layer 60 and the active layer 40 . Layer 80 may be disposed.

제1 광학층(50)과 제2 광학층(80)은 전술한 바와 같이 활성층(40) 및 제2 도전형 반도체층(60)에 비해 알루미늄의 조성이 높을 수 있다. 예시적으로 제1 광학층(50)과 제2 광학층(80)은 높은 Al조성비를 갖는 AlGaN, InAlGaN, AlGaAs, AlGaP, AlAsP, AlGaAsP, AlGaInP, InAlGaAs, InAlGaAsP 또는 AlInGaAsSb 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있다. 이때, 알루미늄의 조성은 80% 내지 100%일 수 있다. 따라서, 수증기와 접촉하면 제1 광학층(50)과 제2 광학층(80)은 측면에서부터 산화될 수 있다.As described above, the first optical layer 50 and the second optical layer 80 may have a higher aluminum composition than the active layer 40 and the second conductivity-type semiconductor layer 60 . Exemplarily, the first optical layer 50 and the second optical layer 80 may be made of any one or more of AlGaN, InAlGaN, AlGaAs, AlGaP, AlAsP, AlGaAsP, AlGaInP, InAlGaAs, InAlGaAsP, or AlInGaAsSb having a high Al composition ratio. can In this case, the composition of aluminum may be 80% to 100%. Accordingly, when in contact with water vapor, the first optical layer 50 and the second optical layer 80 may be oxidized from the side.

제1 광학층(50)과 제2 광학층(80)은 산화되지 않은 중앙 영역(52, 82) 및 산화된 가장자리 영역(51, 81)을 포함할 수 있다. 가장자리 영역(51, 81)은 산화가 진행되어 중앙 영역(52, 82)에 비해 저항이 높고 굴절률은 낮을 수 있다. 따라서, 주입된 캐리어는 상대적으로 저항이 낮은 중앙 영역(52, 82)으로 집중되므로 측면으로 누설되는 전류를 줄일 수 있다. The first optical layer 50 and the second optical layer 80 may include non-oxidized central regions 52 and 82 and oxidized edge regions 51 and 81 . The edge regions 51 and 81 may have a higher resistance and a lower refractive index than the central regions 52 and 82 due to oxidation. Accordingly, since the injected carriers are concentrated in the central regions 52 and 82 having a relatively low resistance, a lateral leakage current can be reduced.

이때 제1 광학층(50)의 가장자리 영역(51)의 폭과 제2 광학층(80)의 가장자리 영역(81)의 폭은 동일할 수도 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제2 광학층(80)의 가장자리 영역(81)의 폭이 제1 광학층(50)의 가장자리 영역(51)의 폭보다 작을 수 있다. 이와 같은 구조에서는 제 2 도전형 반도체층(60)으로부터 활성층으로 주입되는 캐리어(정공)의 흐름 뿐 아니라 제1 도전형 반도체층(30)에서 주입되는 캐리어(전자)의 흐름을 중앙 영역으로 집중시킬 수 있어 활성층(40) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다.At this time, the width of the edge region 51 of the first optical layer 50 and the width of the edge region 81 of the second optical layer 80 may be the same, but is not necessarily limited thereto. The width of the edge region 81 of , may be smaller than the width of the edge region 51 of the first optical layer 50 . In this structure, not only the flow of carriers (holes) injected from the second conductivity type semiconductor layer 60 to the active layer, but also the flow of carriers (electrons) injected from the first conductivity type semiconductor layer 30 can be concentrated in the central region. Therefore, the probability of recombination of electrons and holes in the active layer 40 may be increased.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 도면이고, 도 14a 내지 도 14e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자를 제조하는 순서를 보여주는 도면이다.13 is a view of a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 14A to 14E are views showing a procedure of manufacturing the micro light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 마이크로 발광소자는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140) 및 제2 도전형 반도체층(160)을 포함하고, 활성층(140)과 제2 도전형 반도체층(160) 사이에는 광학층(182)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 13 , the micro light emitting device includes a substrate 110 , a first conductivity type semiconductor layer 130 , an active layer 140 , and a second conductivity type semiconductor layer 160 disposed on the substrate 110 , , an optical layer 182 may be disposed between the active layer 140 and the second conductivity-type semiconductor layer 160 .

기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The substrate 110 may be formed of a material suitable for semiconductor material growth or a carrier wafer, may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may include a conductive substrate or an insulating substrate. For example, at least one of sapphire (Al 2 O 3 ), SiO 2 , SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga 2 0 3 may be used.

제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 및 제2 도전형 반도체층(160)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, InGaAsP, InAlGaAs, InAlGaAsP, InGaAsSb 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.The first conductivity type semiconductor layer 130 , the active layer 140 , and the second conductivity type semiconductor layer 160 are Al x In y Ga (1-xy) N (0≤x≤1, 0≤y≤1, It may be formed of any one or more of a semiconductor material having a composition formula of 0≤x+y≤1), GaN, InGaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, InGaAsP, InAlGaAs, InAlGaAsP, InGaAsSb, but limited thereto I never do that.

활성층(140)은 우물층과 장벽층이 교대로 배치되어 가시광을 출력할 수 있다. 활성층(140)은 청색, 녹색, 적색 파장대의 광을 출사할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 자외선 파장대 또는 적외선 파장대의 광을 출사할 수도 있다. In the active layer 140 , well layers and barrier layers are alternately disposed to output visible light. The active layer 140 may emit light in blue, green, and red wavelength bands, but is not limited thereto, and may emit light in an ultraviolet or infrared wavelength band.

광학층(182)은 활성층(140)과 제2 도전형 반도체층(160) 사이에 배치될 수 있다. 광학층(182)은 내부에 개구 영역(182a)이 형성될 수 있다. 따라서, 발광 구조물의 가장자리에 배치되는 광학층(182)은 전류 차단 영역으로 기능하고 광학층(182)의 중앙에 형성된 개구 영역(182a)은 전류 패스 영역으로 기능할 수 있다. The optical layer 182 may be disposed between the active layer 140 and the second conductivity type semiconductor layer 160 . The optical layer 182 may have an opening region 182a formed therein. Accordingly, the optical layer 182 disposed at the edge of the light emitting structure may function as a current blocking region, and the opening region 182a formed in the center of the optical layer 182 may function as a current passing region.

광학층(182)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 다양한 절연 재질을 포함할 수도 있다. 또한 광학층(182)은 알루미늄을 포함하는 산화 가능한 반도체층(예: AlGaAs)으로 구성되고 중앙에 개구 영역이 형성된 구조일 수도 있다.The optical layer 182 may include silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNx), but is not limited thereto, and may include various insulating materials. In addition, the optical layer 182 may be formed of an oxidizable semiconductor layer (eg, AlGaAs) containing aluminum and have a structure in which an opening region is formed in the center.

광학층(182)의 두께는 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 광학층(182)의 두께가 1㎛ 보다 작으면 두께가 너무 얇아 캐리어가 발광소자의 측면을 따라 이동할 수 있으며, 광학층(182)의 두께가 10㎛보다 커지면 광학층(182)에 의해 발광소자의 두께가 증가하고 단차가 커져 광학적 또는 전기적 특성이 저하될 수 있다.The optical layer 182 may have a thickness of 1 μm to 10 μm. If the thickness of the optical layer 182 is less than 1 μm, the carrier may move along the side surface of the light emitting device because the thickness is too thin, and when the thickness of the optical layer 182 is greater than 10 μm, the optical layer 182 causes the light emitting device As the thickness increases and the step increases, optical or electrical properties may be deteriorated.

광학층(182)의 폭은 5㎛ 내지 11㎛일 수 있다. 광학층(182)의 폭을 5㎛ 내지 11㎛로 제어하는 경우 광학층(182)의 중앙에 배치된 개구 영역에서 구동 전압을 과도하게 높이지 않으면서 전류 밀도를 증가시켜 발광 효율을 개선할 수 있다.The width of the optical layer 182 may be 5 μm to 11 μm. When the width of the optical layer 182 is controlled to be 5 μm to 11 μm, the luminous efficiency can be improved by increasing the current density without excessively increasing the driving voltage in the opening region disposed in the center of the optical layer 182 . have.

발광소자의 최대폭과 광학층(182)의 두께의 비는 1: 0.01 내지 1: 0.9일 수 있다. 발광소자의 최대폭은 제1 도전형 반도체층(130)의 최대폭일 수 있다. 발광소자의 최대폭은 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 발광소자의 폭과 광학층(182)의 두께의 비가 1: 0.01 내지 1: 0.9를 만족하지 못하면 캐리어가 발광소자의 측면을 따라 이동하여 누설 전류가 커지거나, 발광소자의 두께가 두꺼워지는 문제가 있다.The ratio of the maximum width of the light emitting device to the thickness of the optical layer 182 may be 1: 0.01 to 1: 0.9. The maximum width of the light emitting device may be the maximum width of the first conductivity type semiconductor layer 130 . The maximum width of the light emitting device may be 1 μm to 100 μm. If the ratio of the width of the light emitting device to the thickness of the optical layer 182 does not satisfy 1: 0.01 to 1: 0.9, the carrier moves along the side of the light emitting device to increase the leakage current or increase the thickness of the light emitting device. have.

활성층(140)과 광학층(182) 사이에는 보호층(181)이 형성될 수 있다. 보호층은 광학층(182)을 형성하는 과정에서 활성층(140)이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 보호층은 도핑되지 않은 GaN일 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 다시 에피 성장이 가능한 다양한 반도체 조성을 가질 수도 있다.A protective layer 181 may be formed between the active layer 140 and the optical layer 182 . The protective layer may prevent the active layer 140 from being exposed in the process of forming the optical layer 182 . The passivation layer may be undoped GaN, but is not limited thereto, and may have various semiconductor compositions capable of epi-growth again.

전자 차단층(183)은 광학층(182) 상에 배치될 수 있다. 따라서, 전자 차단층(183)은 광학층(182) 상에 배치되는 제1 차단영역(183a) 및 광학층(182)의 개구 영역(182a)의 내부에 배치되는 제2 차단영역(183b)을 포함할 수 있다. 또한, 전자 차단층(183)은 제1 차단영역(183a)과 제2 차단영역(183b) 사이에 형성되는 단차영역(183c)을 포함할 수 있다.The electron blocking layer 183 may be disposed on the optical layer 182 . Accordingly, the electron blocking layer 183 may form a first blocking region 183a disposed on the optical layer 182 and a second blocking region 183b disposed inside the opening region 182a of the optical layer 182 . may include Also, the electron blocking layer 183 may include a stepped region 183c formed between the first blocking region 183a and the second blocking region 183b.

제1 전극(171)은 제1 도전형 반도체층(130)의 노출면(130a) 상에 배치될 수 있고, 제2 전극(172)은 제2 도전형 반도체층(160) 상에 배치될 수 있다.The first electrode 171 may be disposed on the exposed surface 130a of the first conductivity type semiconductor layer 130 , and the second electrode 172 may be disposed on the second conductivity type semiconductor layer 160 . have.

도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 기판(110) 상에 핵생성층(121), 버퍼층(122), 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(160), 보호층(181) 및 광학층(182)을 순차적으로 형성할 수 있다. 이후, 광학층(182)의 중앙에 개구 영역(182a)을 형성하여 보호층(181)을 일부 노출시킬 수 있다.14A to 14C , the nucleation layer 121 , the buffer layer 122 , the first conductivity type semiconductor layer 130 , the active layer 140 , and the second conductivity type semiconductor layer 160 on the substrate 110 . ), the protective layer 181 and the optical layer 182 may be sequentially formed. Thereafter, the protective layer 181 may be partially exposed by forming an opening region 182a in the center of the optical layer 182 .

도 14d를 참조하면, 노출된 보호층(181) 상에 다시 에피를 성장시켜 전자 차단층(183)과 제2 도전형 반도체층(160)을 형성할 수 있다. 전자 차단층(183)은 보호층(181) 상에서 재성장하여 광학층(182)의 상부로 연장 형성될 수 있다. 성장 조건에 따라 광학층(182)의 상면 일부에는 전자 차단층(183)이 형성되지 않을 수도 있다.Referring to FIG. 14D , an electron blocking layer 183 and a second conductivity type semiconductor layer 160 may be formed by epi-growth on the exposed protective layer 181 . The electron blocking layer 183 may be re-growth on the protective layer 181 to extend over the optical layer 182 . The electron blocking layer 183 may not be formed on a portion of the upper surface of the optical layer 182 depending on growth conditions.

도 14e를 참조하면, 메사 식각을 통해 복수 개의 발광 구조물(ES1, ES2)를 분리할 수 있다. 이후, 제1 도전형 반도체층(130)의 노출면(130a)을 형성하고 제1 전극(171)을 형성할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(160) 상에는 제2 전극(172)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 14E , the plurality of light emitting structures ES1 and ES2 may be separated through mesa etching. Thereafter, the exposed surface 130a of the first conductivity type semiconductor layer 130 may be formed and the first electrode 171 may be formed. In addition, a second electrode 172 may be formed on the second conductivity type semiconductor layer 160 .

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자의 도면이고, 도 16a 내지 도 16f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로 발광소자를 제조하는 순서를 보여주는 도면이다.15 is a view of a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 16A to 16F are views showing a procedure for manufacturing a micro light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자는 활성층(140)의 폭이 광학층(182)의 폭보다 작게 형성되고 활성층(140)의 양단에 광학층(191)이 배치될 수 있다.15 , in the light emitting device according to an embodiment of the present invention, the width of the active layer 140 is formed to be smaller than the width of the optical layer 182 , and the optical layers 191 are disposed at both ends of the active layer 140 . can

제1 도전형 반도체층(130)은 활성층(140)이 배치되는 돌출부(130b)를 포함하고, 돌출부(130b)의 폭은 활성층(140)의 폭보다 클 수 있다. 또한, 돌출부(130b)의 폭은 전자 차단층(183)의 폭과 동일하거나 더 클 수 있다.The first conductivity-type semiconductor layer 130 includes the protrusion 130b on which the active layer 140 is disposed, and the width of the protrusion 130b may be greater than the width of the active layer 140 . Also, the width of the protrusion 130b may be the same as or greater than the width of the electron blocking layer 183 .

실시예에 따르면, 광학층(191)이 활성층(140)을 둘러싸도록 배치되므로 전류 인가시 활성층(140)의 측면으로 누설되는 전류를 억제할 수 있다. 광학층(191)은 발광 구조물을 둘러싸는 절연층(190)의 일부 영역일 수 있다. 절연층(190)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 다양한 절연 재질을 포함할 수도 있다.According to the embodiment, since the optical layer 191 is disposed to surround the active layer 140 , it is possible to suppress a current leaking to the side of the active layer 140 when a current is applied. The optical layer 191 may be a partial region of the insulating layer 190 surrounding the light emitting structure. The insulating layer 190 may include, but is not limited to, silicon oxide (SiOx) and silicon nitride (SiNx), and may include various insulating materials.

도 16a 및 도 16b를 참조하면, 기판(110) 상에 핵생성층(121), 버퍼층(122), 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(160)을 순차적으로 형성할 수 있다. 이후 식각을 통해 활성층(140)과 제2 도전형 반도체층(160)을 복수 개의 발광 구조물로 분리할 수 있다.16A and 16B , the nucleation layer 121 , the buffer layer 122 , the first conductivity type semiconductor layer 130 , the active layer 140 , and the second conductivity type semiconductor layer 160 on the substrate 110 . ) can be formed sequentially. Thereafter, the active layer 140 and the second conductivity-type semiconductor layer 160 may be separated into a plurality of light emitting structures through etching.

도 16c를 참조하면, 각 발광 구조물의 활성층(140)의 측면을 일부 식각하여 오목부(ET1)를 형성할 수 있다. 활성층(140)의 측면을 식각하는 방법은 특별히 한정하지 않는다. 다양한 포토 마스크 및 반도체 식각 공정을 이용하여 활성층(140)의 측면을 식각할 수 있다. 예시적으로 언더컷 공정을 이용하여 활성층(140)의 측면을 선택적으로 식각할 수 있다. 이 과정에서 활성층(140)의 폭(W31)은 제1 도전형 반도체층(130)의 돌출부(130b) 및/또는 제2 도전형 반도체층(160)의 폭보다 작아질 수 있다.Referring to FIG. 16C , a concave portion ET1 may be formed by partially etching a side surface of the active layer 140 of each light emitting structure. A method of etching the side surface of the active layer 140 is not particularly limited. The side surface of the active layer 140 may be etched using various photomasks and semiconductor etching processes. For example, the side surface of the active layer 140 may be selectively etched using an undercut process. In this process, the width W31 of the active layer 140 may be smaller than the width of the protrusion 130b of the first conductivity-type semiconductor layer 130 and/or the width of the second conductivity-type semiconductor layer 160 .

도 16d를 참조하면, 발광 구조물에 절연층(190)을 코팅할 수 있다. 이때, 활성층(140)의 측면에 배치되는 절연 영역은 광학층의 기능을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 16D , the insulating layer 190 may be coated on the light emitting structure. In this case, the insulating region disposed on the side surface of the active layer 140 may function as an optical layer.

도 16e 및 도 16f를 참조하면, 절연층(190)에 제2 도전형 반도체층(160)의 상면을 노출시키는 관통홀 및 제1 도전형 반도체층(130)의 상면을 노출시키는 관통홀을 형성하고, 제1 전극(171)과 제2 전극(172)을 각각 형성할 수 있다.16E and 16F , a through hole exposing the upper surface of the second conductivity type semiconductor layer 160 and a through hole exposing the upper surface of the first conductivity type semiconductor layer 130 are formed in the insulating layer 190 . and the first electrode 171 and the second electrode 172 may be formed, respectively.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 도면이다.17 is a diagram of a display device according to an exemplary embodiment.

도 17을 참조하면, 실시예로 발광소자를 포함하는 표시장치는 패널 기판(410), 구동 박막 트랜지스터(T2), 평탄화층(430), 공통전극(CE), 화소전극(AE) 및 마이크로 발광소자(10)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17 , as an embodiment, a display device including a light emitting device includes a panel substrate 410 , a driving thin film transistor T2 , a planarization layer 430 , a common electrode CE, a pixel electrode AE, and a micro light emission. element 10 may be included.

구동 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 전극(GE), 반도체층(SCL), 오믹 컨택층(OCL), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다.The driving thin film transistor T2 may include a gate electrode GE, a semiconductor layer SCL, an ohmic contact layer OCL, a source electrode SE, and a drain electrode DE.

구동 박막 트랜지스터(T2)는 구동 소자로, 발광소자와 전기적으로 연결되어 발광소자를 구동할 수 있다.The driving thin film transistor T2 is a driving element, and may be electrically connected to the light emitting element to drive the light emitting element.

게이트 전극(GE)은 게이트 라인과 함께 형성될 수 있다. 이러한, 게이트 전극(GE)은 게이트 절연층(440)로 덮일 수 있다.The gate electrode GE may be formed together with the gate line. The gate electrode GE may be covered with a gate insulating layer 440 .

게이트 절연층(440)은 무기 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 이루어질 수 있다.The gate insulating layer 440 may be formed of a single layer or a plurality of layers made of an inorganic material, and may be made of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), or the like.

반도체층(SCL)은 게이트 전극(GE)과 중첩(overlap)되도록 게이트 절연층(440) 상에 미리 설정된 패턴(또는 섬) 형태로 배치될 수 있다. 반도체층(SCL)은 비정질 실리콘(amorphous silicon), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon), 산화물(oxide) 및 유기물(organic material) 중 어느 하나로 이루어진 반도체 물질로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The semiconductor layer SCL may be disposed in the form of a preset pattern (or island) on the gate insulating layer 440 to overlap the gate electrode GE. The semiconductor layer SCL may be formed of a semiconductor material made of any one of amorphous silicon, polycrystalline silicon, oxide, and an organic material, but is not limited thereto.

오믹 컨택층(OCL)은 반도체층(SCL) 상에 미리 설정된 패턴(또는 섬) 형태로 배치될 수 있다. 오믹 컨택층(PCL)은 반도체층(SCL)과 소스/드레인 전극(SE, DE) 간의 오믹 컨택을 위한 것일 수 있다.The ohmic contact layer OCL may be disposed in a preset pattern (or island) shape on the semiconductor layer SCL. The ohmic contact layer PCL may be for ohmic contact between the semiconductor layer SCL and the source/drain electrodes SE and DE.

소스 전극(SE)은 반도체층(SCL)의 일측과 중첩되도록 오믹 컨택층(OCL)의 타측 상에 형성된다.The source electrode SE is formed on the other side of the ohmic contact layer OCL to overlap one side of the semiconductor layer SCL.

드레인 전극(DE)은 반도체층(SCL)의 타측과 중첩되면서 소스 전극(SE)과 이격되도록 오믹 컨택층(OCL)의 타측 상에 형성될 수 있다. 드레인 전극(DE)은 소스 전극(SE)과 함께 형성될 수 있다.The drain electrode DE may be formed on the other side of the ohmic contact layer OCL to be spaced apart from the source electrode SE while overlapping the other side of the semiconductor layer SCL. The drain electrode DE may be formed together with the source electrode SE.

평탄화막은 제2 패널 기판(410) 상에 배치될 수 있다. 평탄화막의 내부에 구동 박막 트랜지스터(T2)가 배치될 수 있다. 일 예에 따른 평탄화막은 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 포토 아크릴(photo acryl)과 같은 유기 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The planarization layer may be disposed on the second panel substrate 410 . A driving thin film transistor T2 may be disposed inside the planarization layer. The planarization layer according to an embodiment may include an organic material such as benzocyclobutene or photo acryl, but is not limited thereto.

그루브(450)는 소정의 발광 영역으로, 발광소자가 배치될 수 있다. 여기서, 발광 영역은 디스플레이 장치에서 회로 영역을 제외한 나머지 영역으로 정의될 수 있다.The groove 450 is a predetermined light emitting area, and a light emitting device may be disposed therein. Here, the light emitting area may be defined as an area other than the circuit area in the display device.

그루브(450)는 평탄화층(430)에서 오목하게 형성될 수 있다, 다만, 이에 한정되지 않는다.The groove 450 may be concavely formed in the planarization layer 430 , but is not limited thereto.

마이크로 발광소자(10)는 그루브(450)에 배치될 수 있다. 마이크로 발광소자(10)의 제 1 전극 및 제 2 전극은 디스플레이 장치의 회로(미도시됨)와 연결될 수 있다. The micro light emitting device 10 may be disposed in the groove 450 . The first electrode and the second electrode of the micro light emitting device 10 may be connected to a circuit (not shown) of the display device.

마이크로 발광소자(10)의 제 2 전극은 화소전극(AE)을 통해 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극(SE)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 발광소자의 제1 전극은 공통전극(CE)을 통해 공통 전원 라인(CL)에 연결될 수 있다.The second electrode of the micro light emitting device 10 may be electrically connected to the source electrode SE of the driving thin film transistor T2 through the pixel electrode AE. In addition, the first electrode of the light emitting device may be connected to the common power line CL through the common electrode CE.

화소전극(AE)은 구동 박막 트랜지스터(T2)의 소스 전극(SE)과 발광소자의 제2 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.The pixel electrode AE may electrically connect the source electrode SE of the driving thin film transistor T2 and the second electrode of the light emitting device.

공통전극(CE)은 공통 전원 라인(CL)과 발광소자의 제1 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.The common electrode CE may electrically connect the common power line CL and the first electrode of the light emitting device.

화소전극(AE)과 공통전극(CE)은 각각 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 투명 도전성 물질은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Each of the pixel electrode AE and the common electrode CE may include a transparent conductive material. The transparent conductive material may include a material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), but is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 SD(Standard Definition)급 해상도(760×480), HD(High definition)급 해상도(1180×720), FHD(Full HD)급 해상도(1920×1080), UH(Ultra HD)급 해상도(3480×2160), 또는 UHD급 이상의 해상도(예: 4K(K=1000), 8K 등)으로 구현될 수 있다. 이때, 실시 예에 따른 발광소자는 해상도에 맞게 복수로 배열되고 연결될 수 있다.A display device according to an embodiment of the present invention includes a standard definition (SD) level resolution (760×480), a high definition (HD) level resolution (1180×720), a full HD (Full HD) level resolution (1920×1080), and UH (Ultra HD) level resolution (3480×2160), or UHD level or higher resolution (eg, 4K (K=1000), 8K, etc.) may be implemented. In this case, a plurality of light emitting devices according to the embodiment may be arranged and connected to suit the resolution.

또한, 디스플레이 장치는 대각선 크기가 100인치 이상의 전광판이나 TV일 수 있으며, 픽셀을 발광다이오드(LED)로 구현할 수도 있다. 따라서, 전력 소비가 낮아지며 낮은 유지 비용으로 긴 수명으로 제공될 수 있고, 고휘도의 자발광 디스플레이로 제공될 수 있다.In addition, the display device may be an electric billboard or TV having a diagonal size of 100 inches or more, and the pixel may be implemented as a light emitting diode (LED). Accordingly, power consumption is reduced, and a long lifespan can be provided with a low maintenance cost, and a high-brightness self-luminous display can be provided.

실시 예에 따른 발광소자는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시 예의 발광소자는 디스플레이 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.The light emitting device according to the embodiment may further include an optical member such as a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet to function as a backlight unit. In addition, the light emitting device of the embodiment may be further applied to a display device, a lighting device, and a pointing device.

이 때, 디스플레이 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.In this case, the display device may include a bottom cover, a reflector, a light emitting module, a light guide plate, an optical sheet, a display panel, an image signal output circuit, and a color filter. The bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may form a backlight unit.

반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다. The reflector is disposed on the bottom cover, and the light emitting module emits light. The light guide plate is disposed in front of the reflection plate to guide light emitted from the light emitting module to the front, and the optical sheet includes a prism sheet and the like, and is disposed in front of the light guide plate. A display panel is disposed in front of the optical sheet, an image signal output circuit supplies an image signal to the display panel, and a color filter is disposed in front of the display panel.

그리고, 조명 장치는 기판과 실시 예의 발광소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.In addition, the lighting device may include a light source module including a substrate and the light emitting device of the embodiment, a heat dissipation unit for dissipating heat of the light source module, and a power supply unit for processing or converting an electrical signal received from the outside and providing it to the light source module. . Furthermore, the lighting device may include a lamp, a head lamp, or a street lamp.

또한, 이동 단말의 카메라 플래시는 실시 예의 발광소자를 포함하는 광원 모듈을 포함할 수 있다. In addition, the camera flash of the mobile terminal may include a light source module including the light emitting device of the embodiment.

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 the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above in the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications 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.

Claims (14)

제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층, 및 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치되는 광학층을 포함하는 발광 구조물;
상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고,
상기 광학층은 가장자리에 형성되는 전류 차단 영역 및 중앙에 형성되는 전류 패스 영역을 포함하고,
상기 광학층의 전체 면적 중에서 상기 전류 차단 영역의 면적은 상기 전류 패스 영역의 면적보다 크고,
상기 전류 차단 영역은 발광소자의 외측면으로 노출되고, 발광소자의 폭과 상기 전류 차단 영역의 두께의 비는 1: 0.01 내지 1: 0.9이고,
상기 발광 구조물에 전류 주입시 상기 발광 구조물의 측면으로 흐르는 전류량은 상기 발광 구조물에 주입되는 전체 전류량의 6% 내지 50%이고,
상기 전류 차단 영역은 광학층의 알루미늄이 산화된 산화 영역이고, 상기 전류 패스 영역은 개구 영역이고,
상기 광학층 상에 배치되는 전자 차단층은 상기 전류 차단 영역 상에 제1 차단영역, 상기 개구 영역의 내부에 배치되는 제2 차단영역, 및 상기 제1 차단영역과 상기 제2 차단영역을 연결하는 단차영역을 포함하고,
상기 발광 구조물의 폭은 100㎛ 이하이고,
상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층 사이에 배치된 제2 광학층을 포함하고,
상기 제2 광학층은 가장자리에 형성되는 전류 차단 영역을 포함하고,
상기 제2 광학층의 전류 차단 영역의 폭은 상기 광학층의 전류 차단 영역의 폭보다 작은 마이크로 발광소자.
A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, and disposed between the second conductivity type semiconductor layer and the active layer a light emitting structure including an optical layer;
a first electrode electrically connected to the first conductivity-type semiconductor layer; and
a second electrode electrically connected to the second conductivity-type semiconductor layer;
The optical layer includes a current blocking region formed at the edge and a current path region formed in the center,
Among the total area of the optical layer, the area of the current blocking region is larger than the area of the current path region,
The current blocking region is exposed to the outer surface of the light emitting device, the ratio of the width of the light emitting device to the thickness of the current blocking region is 1: 0.01 to 1: 0.9,
When the current is injected into the light emitting structure, the amount of current flowing to the side of the light emitting structure is 6% to 50% of the total amount of current injected into the light emitting structure,
The current blocking region is an oxidized region in which aluminum of the optical layer is oxidized, the current passing region is an opening region,
The electron blocking layer disposed on the optical layer includes a first blocking region on the current blocking region, a second blocking region disposed inside the opening region, and connecting the first blocking region and the second blocking region including a step area,
The width of the light emitting structure is less than 100㎛,
a second optical layer disposed between the first conductivity-type semiconductor layer and the active layer;
The second optical layer includes a current blocking region formed at the edge,
A width of the current blocking region of the second optical layer is smaller than a width of the current blocking region of the optical layer.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광학층은 두께 방향으로 알루미늄 조성이 상이한 마이크로 발광소자.
The method of claim 1,
The optical layer is a micro light emitting device having a different aluminum composition in the thickness direction.
제1항에 있어서,
상기 전류 차단 영역은 이웃한 반도체층보다 굴절률이 낮은 마이크로 발광소자.
The method of claim 1,
The current blocking region is a micro light emitting device having a lower refractive index than a neighboring semiconductor layer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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