KR102479000B1 - 발광소자, 발광소자의 제조방법 및 조명장치 - Google Patents

발광소자, 발광소자의 제조방법 및 조명장치 Download PDF

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Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 기판, 상기 기판 상에 제1 AlN층, 상기 제1 AlN층 상에 제2 AlN층, 상기 제2 AlN층 상에 접하여 배치되는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.

Description

발광소자, 발광소자의 제조방법 및 조명장치{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING APPARATUS}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이며, 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.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
종래기술에 의한 발광소자는 전극층이 에피층의 한쪽 방향에 배치되는 수평형 (Lateral Type) 발광소자와 전극층이 에피층의 저면과 상면에 배치되는 수직형(Vertical type) 발광소자가 있다.
종래기술에서 발광소자는 n형 반도체층에서 주입되는 전자와 p형 반도체층에서 주입되는 홀이 활성층의 양자우물(Quantum Well)에서 재결합(recombination)되고, 양자우물의 밴드갭 에너지에 해당하는 빛이 발광되므로, 양자우물(Quantum Well)은 LED의 특성을 좌우하는 중요한 인자이다.
도 1은 종래기술에 따른 발광소자의 제조방법에서 웨이퍼 캐리어 상에 LED 에피층이 성장된 사진이다.
종래기술에 의하면 웨이퍼에 LED 에피층 성장시, 웨이퍼 캐리어에 이상성장(I)이 발생하여 LED 에피층의 결정성이 저하되어 광 출력이 저하되는 문제가 있다.
또한 종래기술에 의하면, 웨이퍼 캐리어에 이상성장(I)이 발생하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상이 심화되어 발광파장의 불 균일 및 광 출력이 저하되는 문제가 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지함으로써 LED 에피층의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상을 개선함으로써 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 기판, 상기 기판 상에 제1 AlN층, 상기 제1 AlN층 상에 제2 AlN층, 상기 제2 AlN층 상에 접하여 배치되는 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자의 제조방법은 기판 상에 제1 AlN층을 엑시튜(ex-situ)로 형성하는 단계, 상기 제1 AlN층 상에 접하도록 제2 AlN층을 인시튜(In-situ)로 형성하는 단계, 상기 제2 AlN층 상에 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지함으로써 LED 에피층의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상을 개선함으로써 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 발광소자의 제조방법에서 웨이퍼 캐리어 상에 LED 에피층이 성장된 사진.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법에서 웨이퍼 캐리어의 사진.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 특성 데이터.
도 5 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 10은 실시예에 따른 조명 장치의 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
(실시예)
도 2는 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 이는 수평형 발광소자를 기준으로 도시되어 있으나, 실시예에 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자 등에도 적용이 가능하다.
실시예에 따른 발광소자는 기판(105), 제1 AlN층(113a), 제2 AlN층(113b), 발광구조층(110), 전자차단층(118), 투광성 전극층(140), 전류확산층(130), 제1 전극(151), 제2 전극(152) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 기판(105)에는 요철구조(P)가 형성될 수 있다. 상기 발광구조층(110)은 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지함으로써 LED 에피층의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상을 개선함으로써 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위해, 실시예에 따른 발광소자는 기판(105) 상에 제1 AlN층(113a)과, 상기 제1 AlN층(113a) 상에 제2 AlN층(113b)과, 상기 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 배치되는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114) 및 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 AlN층(113a)은 상기 기판(105) 상에 엑시튜(ex-situ)로 형성되며, 상기 제2 AlN층(113b)은 상기 제1 AlN층(113a) 상에 인시튜(In-situ)로 형성될 수 있다.
상기 엑시튜(ex-situ)로 형성된 제1 AlN층(113a)과 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b)은 분석을 통해 구분될 수 있다.
예를 들어, 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b)은 상기 엑시튜(ex-situ)로 형성된 제1 AlN층(113a)보다 고온에서 형성됨으로써 상기 제2 AlN층(113b)의 결정 크기는 상기 제1 AlN층(113a)의 결정의 크기보다 클 수 있다.
이외에도 엑시튜(ex-situ)로 형성된 제1 AlN층(113a)과 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b)은 다른 여러 가지 방법을 통해 구분될 수 있다.
종래기술에서는 엑시튜로 형성된 AlN층 상에 GaN 질화물층이 성장되는 경우, 접촉성(wetting) 역할이 떨어져 계면(interface) 특성이 좋지 않아 품질에 문제가 발생함으로써 증착이 잘 안되어 도 1과 같이 Ga 물질이 웨이퍼 캐리어에 이상 성장되는 문제가 있었다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법에서 웨이퍼 캐리어 상에 발광구조층이 성장된 기판의 사진이다.
실시예에 의하면, 발광구조층(110)이 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 형성됨으로써, 도 3과 같이, 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생이 방지(H) 됨으로써 발광구조층(110)의 결정성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예에서 상기 제2 AlN층(113b)은 상기 제1 AlN층(113a) 상에 접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 다른 버퍼층의 개재 없이 상기 제2 AlN층(113b)은 상기 제1 AlN층(113a) 상에 접하여 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 특성 데이터이다.
실시예는 발광구조층(110)이 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 형성됨에 따라, 발광구조층(110)의 휨(bowing) 정도가 개선됨에 따라 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
도 4에서 X축은 제2 AlN층(113b)의 두께이며, Y축의 좌측은 발광파장의 산포 데이터이고, Y축의 우측은 광도(Po) 데이터이다.
도 4와 같이, 실시예에 따른 발광소자의 발광파장 산포(E1)는 종래기술의 산포(R1)에 비해 현저히 향상되었다. 또한, 실시예에 의하면 광도(Po) 데이터(E2)는 높은 수준을 나타내었다.
실시예에서 상기 제2 AlN층(113b)은 제1 AlN층(113a)보다 얇게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 AlN층(113b)의 두께는 약 2 nm 내지 약 7nm일 수 있으며, 상기 제2 AlN층(113b)의 두께가 2nm 미만의 경우 웨이퍼 캐리어에 이상성장이 발생할 수 있고, 제2 AlN층(113b)의 두께가 7nm 초과의 경우 결정성이 떨어지며 동시에 광출력이 낮아질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 AlN층(113b)의 두께는 약 4 nm 내지 약 7nm일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 AlN층(113a)은 약 15nm 내지 약 25nm일 수 있으며, 그 범위를 미달하거나 초과하는 경우 결정성이 저하될 수 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지함으로써 LED 에피층의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상을 개선함으로써 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 5와 같이 기판(105)이 준비될 수 있다. 상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다.
예를 들어, 상기 기판(105)은 GaAs, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, 및 Ga203 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 요철 구조(P)가 형성되어 광추출 효율을 향상시킬 수 있으나, 요철 구조(P)가 필수적인 구성은 아니다. 상기 기판(105)에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수 있다.
상기 기판(105) 위에는 엑시튜(ex-situ)로 제1 AlN층(113a)이 형성될 수 있다. 상기 제1 AlN층(113a)은 약 350℃ 내지 430℃에서 형성될 수 있으며, 그 온도 범위를 벗어나는 경우 결정성 저하가 발생될 수 있으나 그 온도에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 AlN층(113a)은 약 15nm 내지 약 25nm일 수 있으며, 그 범위를 미달하거나 초과하는 경우 결정성이 저하될 수 있다.
다음으로, 도 6과 같이 상기 제1 AlN층(113a) 상에 제2 AlN층(113b)이 인시튜(In-situ)로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 제2 AlN층(113b)은 약 900℃ 내지 1000℃에서 성장될 수 있으며, 그 범위를 벗어나는 경우 웨이퍼 캐리어에 이상 성장이 발생할 수 있으나, 그 온도범위에 한정되는 것은 아니다.
상기 엑시튜(ex-situ)로 형성된 제1 AlN층(113a)과 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b)은 분석을 통해 구분될 수 있다.
예를 들어, 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b)은 상기 엑시튜(ex-situ)로 형성된 제1 AlN층(113a)보다 고온에서 형성됨으로써 상기 제2 AlN층(113b)의 결정 크기는 상기 제1 AlN층(113a)의 결정의 크기보다 클 수 있다.
이외에도 엑시튜(ex-situ)로 형성된 제1 AlN층(113a)과 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b)은 다른 여러 가지 방법을 통해 구분될 수 있다.
실시예에서 상기 제2 AlN층(113b)은 상기 제1 AlN층(113a) 상에 접하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 다른 버퍼층의 개재 없이 상기 제2 AlN층(113b)은 상기 제1 AlN층(113a) 상에 접하여 배치될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제2 AlN층(113b)은 제1 AlN층(113a)보다 얇게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 AlN층(113b)의 두께는 약 2 nm 내지 약 7nm일 수 있으며, 상기 제2 AlN층(113b)의 두께가 2nm 미만의 경우 웨이퍼 캐리어에 이상성장이 발생할 수 있고, 제2 AlN층(113b)의 두께가 7nm 초과의 경우 결정성이 떨어지며 동시에 광출력이 낮아질 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 제2 AlN층(113b) 상에 제1 도전형 도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조층(110)이 형성될 수 있다.
실시예에 의하면, 발광구조층(110)이 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 상기 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 형성됨으로써, 도 3과 같이, 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생이 방지됨으로써 발광구조층(110)의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지함으로써 LED 에피층의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 발광구조층(110)이 인시튜(In-situ)로 형성된 제2 AlN층(113b) 상에 접하여 형성됨에 따라, 도 4와 같이, 발광구조층(110)의 휨(bowing) 정도가 개선됨에 따라 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상을 개선함으로써 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)이 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 제1 도전형 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(114)은 단일 양자우물 구조, 다중 양자우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 양자우물(114W)/양자벽(114B) 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaP/AlGaP, GaP/AlGaP중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 활성층(114) 상에 전자차단층(118)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층(114)의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자차단층(118)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(114)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있다.
실시예에서 상기 전자차단층(118)은 p형으로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다.
다음으로, 상기 전자차단층(118) 상에 제2 도전형 반도체층(116)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3-족-5족 화합물 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조층(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
다음으로 도 7과 같이, 제1 도전형 반도체층(112)이 일부 노출되도록 그 상측에 배치된 구성을 일부 제거할 수 있다. 이러한 공정은 습식식각 또는 건식식각에 의할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 제2 전극(152)이 형성될 위치에 전류차단층(130)이 형성될 수 있다.
상기 전류차단층(130)은 비도전형 영역, 제1 도전형 이온주입층, 제1 도전형 확산층, 절연물, 비정질 영역 등을 포함하여 형성할 수 있다.
다음으로, 전류차단층(130)이 형성된 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극층(140)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(140)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 투광성 전극층(140)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 전극층(140)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
이후, 발광구조층(110) 측면 및 투광성 전극층(140)의 일부에 절연층 등으로 패시베이션층(160)이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(160)은 제1 전극(151)이 형성될 영역은 노출할 수 있다.
다음으로, 도 8과 같이 상기 전류차단층(130)과 중첩되도록 상기 투광성 전극층(140) 상에 제2 전극(152)을 형성하고, 노출된 제1 도전형 제1 반도체층(112) 상에 제1 전극(151)을 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 제조할 수 있다.
상기 제1 전극(151) 또는 제2 전극(152)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자는 패키지 형태로 복수개가 기판 상에 어레이될 수 있으며, 발광소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다.
실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지함으로써 LED 에피층의 결정성을 향상시킴으로써 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 웨이퍼 캐리어에 이상성장 발생을 방지하여 LED 에피층의 휨(bowing) 현상을 개선함으로써 발광파장의 균일 및 광 출력이 향상된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
도 9는 실시예에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)를 설명하는 도면이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광소자(100)와, 형광체(232)를 구비하여 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)를 포함할 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
실시예에 따른 발광소자는 백라이트 유닛, 조명 유닛, 디스플레이 장치, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 실시예에 따른 조명시스템의 분해 사시도이다.
실시예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다. 상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다. 상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
기판(105), 제1 AlN층(113a), 제2 AlN층(113b), 발광구조층(110),
제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116),
전자차단층(118), 투광성 전극층(140), 전류확산층(130),
제1 전극(151), 제2 전극(152)

Claims (7)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제1 AlN층;
    상기 제1 AlN층 상에 배치되는 제2 AlN층;
    상기 제2 AlN층 상에 배치되며 상기 제2 AlN층과 접하여 배치되는 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 활성층; 및
    상기 활성층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 제2 AlN층은 상기 제1 AlN층과 접하며 배치되고,
    상기 제2 AlN층의 결정 크기는 상기 제1 AlN층의 결정 크기보다 크고,
    상기 제1 AlN층의 두께는 상기 제2 AlN층의 두께보다 두꺼운 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 AlN층은 상기 기판 상에 엑시튜(ex-situ)로 형성되며,
    상기 제2 AlN층은 상기 제1 AlN층 상에 인시튜(In-situ)로 형성되는 발광소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 AlN층의 두께는 15nm 내지 25nm이고,
    상기 제2 AlN층의 두께는 2nm 내지 7nm인 발광소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 전자차단층을 포함하는 발광소자.
  5. 기판 상에 제1 AlN층을 엑시튜(ex-situ)로 형성하는 단계;
    상기 제1 AlN층 상에 상기 제1 AlN층과 접하도록 제2 AlN층을 인시튜(In-situ)로 형성하는 단계;
    상기 제2 AlN층 상에 제1 도전형 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층을 형성하는 단계; 및
    상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 AlN층의 결정 크기는 상기 제1 AlN층의 결정 크기보다 크고,
    상기 제1 AlN층의 두께는 상기 제2 AlN층의 두께보다 두꺼운 발광소자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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