KR102533825B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
실시 예는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 발광 구조물의 하부에 배치되는 도전성 산화 전극, 상기 도전성 산화 전극과 전기적으로 연결되는 도전층, 및 상기 도전성 산화 전극과 상기 도전층 사이에 배치되고 상기 도전성 산화 전극의 하면과 측면을 감싸는 확산 방지 전극을 포함하고, 상기 도전성 산화 전극의 상면 및 상기 확산 방지 전극의 상면은 동일 평면 상에 배치된 반도체 소자를 개시한다.In an embodiment, a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer. A light emitting structure comprising a; 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. Including, the second electrode is a conductive anode disposed under the light emitting structure, a conductive layer electrically connected to the conductive anode, and disposed between the conductive anode and the conductive layer and the conductive anode It includes a diffusion prevention electrode surrounding the bottom and side surfaces of the semiconductor device, and the top surface of the conductive oxide electrode and the top surface of the diffusion prevention electrode are disposed on the same plane.
Description
실시 예는 반도체 소자를 개시한다.The embodiment discloses a semiconductor device.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have many advantages, such as having a wide and easily adjustable band gap energy, and can be used in various ways such as light emitting devices, light receiving devices, 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 are developed in thin film growth technology and device materials to produce red, green, Various colors such as blue and ultraviolet can be realized, and white light with high efficiency can be realized by using fluorescent materials or combining colors. , safety, and environmental friendliness.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when light receiving devices such as photodetectors or solar cells are manufactured using group 3-5 or group 2-6 compound semiconductor materials, photocurrent is generated by absorbing light in various wavelength ranges through the development of device materials. By doing so, it is possible to use light in a wide range of wavelengths from gamma rays to radio wavelengths. In addition, it has the advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness, and easy control of element materials, so that it can be easily used in power control or ultra-high frequency circuits or communication modules.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.Accordingly, the semiconductor device can replace a transmission module of an optical communication means, a light emitting diode backlight that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, and can replace a fluorescent lamp or an incandescent bulb. Applications are expanding to white light emitting diode lighting devices, automobile headlights and traffic lights, and sensors that detect gas or fire. In addition, applications of semiconductor devices can be expanded to high-frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
특히, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 경화작용이나 살균 작용을 하여 경화용, 의료용, 및 살균용으로 사용될 수 있다.In particular, a light emitting element that emits light in the ultraviolet wavelength region can be used for curing, medical, and sterilization purposes by performing a curing or sterilizing action.
최근 자외선 발광소자에 대한 연구가 활발하나, 아직까지 자외선 발광소자는 수직형으로 구현하기 어려운 문제가 있으며, 광 추출 효율이 상대적으로 떨어지는 문제가 있다.Recently, research on UV light emitting devices has been actively conducted, but it is still difficult to implement UV light emitting devices in a vertical type, and there is a problem in that light extraction efficiency is relatively low.
실시 예는 광 추출 효율이 향상된 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device with improved light extraction efficiency.
실시 예는 전류 분산 효율이 우수한 반도체 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor device with excellent current dissipation efficiency.
실시 예에서 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 solution to the problem described below or the purpose or effect that can be grasped from the embodiment is also included.
본 발명의 일 특징에 따른 반도체 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 발광 구조물의 하부에 배치되는 도전성 산화 전극, 상기 도전성 산화 전극과 전기적으로 연결되는 도전층, 및 상기 도전성 산화 전극과 상기 도전층 사이에 배치되고 상기 도전성 산화 전극의 하면과 측면을 감싸는 확산 방지 전극을 포함하고, 상기 도전성 산화 전극의 상면 및 상기 확산 방지 전극의 상면은 동일 평면 상에 배치된다.A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer disposed on the first conductivity type semiconductor layer, and the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer. A light emitting structure including an active layer disposed between semiconductor layers; 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. Including, the second electrode is a conductive anode disposed under the light emitting structure, a conductive layer electrically connected to the conductive anode, and disposed between the conductive anode and the conductive layer and the conductive anode and a diffusion prevention electrode surrounding a lower surface and a side surface thereof, and an upper surface of the conductive anode and an upper surface of the diffusion prevention electrode are disposed on the same plane.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 소자는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 복수의 리세스를 포함하는 발광 구조물; 상기 복수의 리세스 내에서 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은, 상기 복수의 리세스와 수직으로 중첩되는 관통홀을 포함하는 도전층, 상기 도전층과 상기 발광 구조물 사이에 배치되는 도전성 산화 전극, 및 상기 도전성 산화 전극과 상기 도전층 사이에 배치되는 확산 방지층을 포함하고, 상기 도전층은 상기 발광 구조물에서 상기 확산 방지층을 향하여 오목한 홈을 포함하고, 상기 도전성 산화 전극, 및 상기 확산 방지층은 상기 홈 내에 배치된다.A semiconductor device according to another feature of the present invention includes a first conductivity-type semiconductor layer, a second conductivity-type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity-type semiconductor layer and the second conductivity-type semiconductor layer, a light emitting structure including a plurality of recesses penetrating the second conductivity type semiconductor layer and the active layer and extending to a partial region of the first conductivity type semiconductor layer; a first electrode electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer within the plurality of recesses; and a second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer, wherein the second electrode includes a conductive layer including a through hole vertically overlapping the plurality of recesses, the conductive layer and the light emitting structure. a conductive anode disposed therebetween, and a diffusion barrier layer disposed between the conductive anode and the conductive layer, wherein the conductive layer includes a concave groove toward the diffusion barrier layer in the light emitting structure, and the conductive anode , and the anti-diffusion layer is disposed in the groove.
실시 예에 따르면, 광 추출 효율이 향상된다.According to the embodiment, light extraction efficiency is improved.
또한, 전류 분산 효율이 우수하여 광 출력이 향상될 수 있다.In addition, light output may be improved due to excellent current dissipation efficiency.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고,
도 2는 도 1의 A 부분 확대도이고,
도 3a 및 도 3b는 리세스의 개수 변화에 따라 광 출력이 향상되는 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 확산 방지 전극의 구조를 보여주는 도면이고,
도 5는 제2도전형 반도체층과 제2도전층 사이에 중간층이 배치된 구조를 보여주는 도면이고,
도 6은 확산 방지 전극의 구조의 변형예이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고,
도 8은 도 7의 B 부분 확대도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고,
도 10은 도 9의 C 부분 확대도이고,
도 11은 도 9의 변형예이고,
도 12는 발광 구조물의 알루미늄 조성을 측정한 그래프이고,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
2 is an enlarged view of part A of FIG. 1;
3A and 3B are views for explaining a configuration in which light output is improved according to a change in the number of recesses;
4 is a view showing the structure of the diffusion prevention electrode,
5 is a view showing a structure in which an intermediate layer is disposed between a second conductive semiconductor layer and a second conductive layer;
6 is a modified example of the structure of the anti-diffusion electrode,
7 is a plan view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
8 is an enlarged view of part B of FIG. 7;
9 is a plan view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention;
10 is an enlarged view of part C of FIG. 9;
11 is a modified example of FIG. 9;
12 is a graph measuring the aluminum composition of the light emitting structure,
13 is a conceptual diagram of a semiconductor device package according to an exemplary embodiment.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다. The present embodiments may be modified in other forms or combined with each other, and the scope of the present invention is not limited to each of the embodiments described below.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. Even if a matter described in a specific embodiment is not described in another embodiment, it may be understood as a description related to another embodiment, unless there is a description contrary to or contradictory to the matter in another embodiment.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.For example, if the characteristics of component A are described in a specific embodiment and the characteristics of component B are described in another embodiment, the opposite or contradictory description even if the embodiment in which components A and B are combined is not explicitly described. Unless there is, it should be understood as belonging to the scope of the present invention.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where an element is described as being formed “on or under” of another element, on or under (on or under) or under) includes both elements formed by directly contacting each other or by indirectly placing one or more other elements between the two elements. In addition, when expressed as "on or under", it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one element.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 개념도이고, 도 2는 도 1의 A 부분 확대도이고, 도 3a 및 도 3b는 리세스의 개수 변화에 따라 광 출력이 향상되는 구성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a conceptual diagram of a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of portion A of FIG. 1, and FIGS. 3A and 3B illustrate a configuration in which light output is improved according to a change in the number of recesses. It is a drawing for
본 발명의 실시 예에 따른 발광 구조물(120)은 자외선 파장대의 광을 출력할 수 있다. 예시적으로 발광 구조물은 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수도 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수 도 있고, 심자외선 파장대의 광(UV-C)을 출력할 수 있다. 파장범위는 발광 구조물(120)의 알루미늄의 조성비에 의해 결정될 수 있다.The
예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)은 320nm 내지 420nm 범위의 피크 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위의 피크 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위의 피크 파장을 가질 수 있다.Illustratively, light (UV-A) in the near ultraviolet wavelength range may have a peak wavelength in the range of 320 nm to 420 nm, and light (UV-B) in the far ultraviolet wavelength range may have a peak wavelength in the range of 280 nm to 320 nm, Light (UV-C) in the deep ultraviolet wavelength range may have a peak wavelength ranging from 100 nm to 280 nm.
도 1 및 도 2를 참고하면, 실시 예에 따른 반도체 소자는 발광 구조물(120), 발광 구조물(120)의 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(142, 165), 및 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결되는 제2 전극(246, 247, 150)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the semiconductor device according to the embodiment includes a
발광 구조물(120)은 제1도전형 반도체층(124), 제2도전형 반도체층(127), 및 제1도전형 반도체층(124)과 제2도전형 반도체층(127) 사이에 배치되는 활성층(126)을 포함할 수 있다.The
제1도전형 반도체층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1도전형 반도체층(124)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1도전형 반도체층(124)은 n형 반도체층일 수 있다.The first conductivity
활성층(126)은 제1도전형 반도체층(124)과 제2도전형 반도체층(127) 사이에 배치된다. 활성층(126)은 제1도전형 반도체층(124)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2도전형 반도체층(127)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(126)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 자외선 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.The
활성층(126)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quant㎛ Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(126)의 구조는 이에 한정하지 않는다.The
제2도전형 반도체층(127)은 활성층(126) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2도전형 반도체층(127)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2도전형 반도체층(127)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2도전형 반도체층(127)은 p형 반도체층일 수 있다.The second conductivity
실시 예에 따른 발광 구조물은 복수 개의 리세스(128)를 포함할 수 있다.A light emitting structure according to an embodiment may include a plurality of
복수 개의 리세스(128)는 제2도전형 반도체층(127)의 하부면(127G)에서 활성층(126)을 관통하여 제1도전형 반도체층(124)의 일부 영역까지 배치될 수 있다. 리세스(128)의 내부에는 제1절연층(131)이 배치되어 제1도전층(165)을 제2도전형 반도체층(127) 및 활성층(126)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.The plurality of
제1전극(142, 165)은 제1컨택전극(142)과 제1도전층(165)을 포함할 수 있다. 제1컨택전극(142)은 리세스(128)의 상면에 배치되어 제1도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. The
발광 구조물(120)은 알루미늄 조성이 높아지면 발광 구조물(120) 내에서 전류 분산 특성이 저하될 수 있다. 또한, 활성층은 GaN 기반의 청색 발광 소자에 비하여 측면으로 방출하는 광량이 증가하게 된다(TM 모드). 이러한 TM모드는 자외선 반도체 소자에서 주로 발생할 수 있다.When the aluminum composition of the
자외선 반도체 소자는 청색 GaN 반도체 소자에 비해 전류 분산 특성이 떨어진다. 따라서, 자외선 반도체 소자는 청색 GaN 반도체 소자에 비해 상대적으로 많은 제1컨택전극(142)을 배치할 필요가 있다.The UV semiconductor device has poor current dissipation characteristics compared to the blue GaN semiconductor device. Accordingly, the UV semiconductor device needs to have relatively more
도 3a를 참고하면, 각각의 제1컨택전극(142)의 인근지점에만 전류가 분산되며, 거리가 먼 지점에서는 전류밀도가 급격히 낮아질 수 있다. 따라서, 유효 발광 영역(P2)이 좁아질 수 있다. Referring to FIG. 3A , current is distributed only to points near each
유효 발광 영역(P2)은 전류 밀도가 가장 높은 제1컨택전극(142)의 중심에서의 전류 밀도를 기준으로 전류 밀도가 40%이하인 경계지점까지의 영역으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 유효 발광 영역(P2)은 리세스(128)의 중심으로부터 40㎛이내의 범위에서 주입 전류의 레벨, Al의 조성에 따라 조절될 수 있다.The effective light emitting region P2 may be defined as a region up to a boundary point where the current density is 40% or less based on the current density at the center of the
저전류밀도영역(P3)은 전류밀도가 낮아서 발광에 거의 기여하지 못할 수 있다. 따라서, 실시 예는 전류밀도가 낮은 저전류밀도영역(P3)에 제1컨택전극(142)을 더 배치하거나 반사구조를 이용하여 광 출력을 향상시킬 수 있다.The low current density region P3 may hardly contribute to light emission due to low current density. Therefore, in the embodiment, the light output can be improved by further disposing the
일반적으로 청색광을 방출하는 GaN 기반의 반도체 소자의 경우 상대적으로 전류 분산 특성이 우수하므로 리세스(128) 및 제1컨택전극(142)의 면적을 최소화하는 것이 바람직하다. 리세스(128)와 제1컨택전극(142)의 면적이 커질수록 활성층(126)의 면적이 작아지기 때문이다. 그러나, 실시 예의 경우 알루미늄의 조성이 높아서 전류 분산 특성이 상대적으로 떨어지므로, 활성층(126)의 면적을 희생하더라도 제1컨택전극(142)의 개수를 증가시켜 저전류밀도영역(P3)을 줄이거나, 또는 저전류밀도영역(P3)에 반사구조를 배치하는 것이 바람직할 수 있다.In general, since a GaN-based semiconductor device emitting blue light has relatively excellent current dissipation characteristics, it is desirable to minimize the area of the
도 3b를 참고하면, 리세스(128)의 개수가 48개인 경우에는 리세스(128)가 가로 세로 방향으로 일직선으로 배치되지 못하고, 지그재그로 배치될 수 있다. 이 경우 저전류밀도영역(P3)의 면적은 더욱 좁아져 대부분의 활성층이 발광에 참여할 수 있다. Referring to FIG. 3B , when the number of
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 소자의 일측 모서리 영역에는 제2전극패드(166)가 배치될 수 있다. 제2전극패드(166)는 중앙 부분이 함몰되어 상면이 오목부와 볼록부를 가질 수 있다. 상면의 오목부에는 와이어(미도시)가 본딩될 수 있다. 따라서, 접착 면적이 넓어져 제2전극패드(166)와 와이어가 더 견고히 본딩될 수 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2 , a
제2전극패드(166)는 광을 반사하는 작용을 할 수 있으므로, 제2전극패드(166)는 발광 구조물(120)과 가까울수록 광 추출효율이 향상될 수 있다. Since the
제2전극패드(166)의 볼록부의 높이는 활성층(126)보다 높을 수 있다. 따라서 제2전극패드(166)는 활성층(126)에서 소자의 수평방향으로 방출되는 광을 상부로 반사하여 광 추출효율을 향상시키고, 지향각을 제어할 수 있다.The height of the convex portion of the
제2전극패드(166)의 하부에서 제1절연층(131)이 일부 오픈되어 제2도전층(150)과 제2컨택전극(246)이 전기적으로 연결될 수 있다.The first insulating
패시베이션층(180)은 발광 구조물(120)의 상부면과 측면에 형성될 수 있다. 패시베이션층(180)은 제2컨택전극(246)과 인접한 영역이나 제2컨택전극(246)의 하부에서 제1절연층(131)과 접촉할 수 있다.The
제1절연층(131)이 오픈되어 제2전극패드(166)가 제2도전층(150)과 접촉하는 부분의 폭(d22)은 예를 들면 40㎛ 내지 90㎛일 수 있다. 40㎛보다 작으면 동작 전압이 상승하는 문제가 있고, 90㎛보다 크면 제2도전층(150)을 외부로 노출시키지 않기 위한 공정 마진 확보가 어려울 수 있다.The width d22 of the portion where the first insulating
제1절연층(131)은 제1컨택전극(142)을 활성층(126) 및 제2도전형 반도체층(127)와 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 제1절연층(131)은 제2도전층(150)을 제1도전층(165)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.The first insulating
제1절연층(131)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 제1절연층(131)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예시적으로 제1절연층(131)은 은 Si 산화물이나 Ti 화합물을 포함하는 다층 구조의 DBR(distributed Bragg reflector) 일 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 제1절연층(131)은 다양한 반사 구조를 포함할 수 있다.The first insulating
제1절연층(131)이 반사기능을 수행하는 경우, 활성층(126)에서 측면을 향해 방출되는 광을 상향 반사시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 자외선 반도체 소자는 청색광을 방출하는 반도체 소자에 비해 리세스(128)의 개수가 많아질수록 광 추출 효율은 더 효과적일 수 있다.When the first insulating
제2전극(246, 247, 150)은 제2컨택전극(246), 확산 방지 전극(247), 및 제2 도전층(150)을 포함할 수 있다. The
제2컨택전극(246)은 제2도전형 반도체층(127)의 하부면(127G)과 접촉할 수 있다. 제2컨택전극(246)은 상대적으로 자외선 광 흡수가 적은 도전성 산화 전극을 포함할 수 있다. 예시적으로 도전성 산화 전극은 ITO일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.The
제2도전층(150)은 제2도전형 반도체층(127)에 전류를 주입할 수 있다. 또한, 제2도전층(150)은 활성층(126)에서 출사되는 광을 반사할 수 있다. The second
제2도전층(150)은 제2컨택전극(246)을 덮을 수 있다. 따라서, 제2전극패드(166)와, 제2도전층(150), 및 제2컨택전극(246)은 하나의 전기적 채널을 형성할 수 있다.The second
제2도전층(150)은 제2컨택전극(246)을 감싸고, 제1절연층(131)의 측면과 하면에 접할 수 있다. 제2도전층(150)은 제1절연층(131)과의 접착력이 좋은 물질로 이루어지며, Cr, Al, Ti, Ni, Au 등의 물질로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 단일층 혹은 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 제2도전층(150)은 복수 개의 리세스(128)와 수직 방향으로 중첩되는 복수 개의 관통홀(TH1)을 포함할 수 있다. 즉, 리세스(128)에 배치된 제1전극(142)과 제1도전층(165)이 전기적으로 연결될 수 있도록 리세스(128)가 배치되는 영역에는 제2도전층(150)이 제거될 수 있다.The second
제2도전층(150)이 제1절연층(131)의 측면 및 하면과 접하는 경우, 제2컨택전극(246)의 열적, 전기적 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 제1절연층(131)과 제2컨택전극(246) 사이로 방출되는 광을 상부로 반사하는 반사 기능을 가질 수 있다.When the second
제2절연층(132)은 제2도전층(150)을 제1도전층(165)과 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제1도전층(165)은 제2절연층(132)을 관통하여 제1컨택전극(142)과 전기적으로 연결될 수 있다.The second
발광 구조물(120)의 하부면과 리세스(128)의 형상을 따라 제1도전층(165)과 접합층(160)이 배치될 수 있다. 제1도전층(165)은 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 제1도전층(165)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 제1도전층(165)이 알루미늄을 포함하는 경우, 활성층(126)에서 방출되는 광을 상부로 반사하는 역할을 하여 광 추출 효율을 향상할 수 있다.The first
접합층(160)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예시적으로 접합층(160)은 금, 주석, 인듐, 알루미늄, 실리콘, 은, 니켈, 및 구리로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The
도전성 기판(170)은 전류를 제1 도전형 반도체층(124)에 주입할 수 있도록 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 도전성 기판(170)은 금속 또는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 도전성 기판(170)은 전기 전도도 및/또는 열 전도도가 우수한 금속일 수 있다. 이 경우 반도체 소자 동작시 발생하는 열을 신속이 외부로 방출할 수 있다. The
도전성 기판(170)은 실리콘, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 구리 및 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The
발광 구조물(120)의 상면에는 요철이 형성될 수 있다. 이러한 요철은 발광 구조물(120)에서 출사되는 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 요철은 자외선 파장에 따라 평균 높이가 다를 수 있으며, UV-C의 경우 300 nm 내지 800 nm 정도의 높이를 갖고, 평균 500nm 내지 600nm 정도의 높이를 가질 때 광 추출 효율이 향상될 수 있다.An upper surface of the
도 2를 참조하면, 확산 방지 전극(247)은 제2컨택전극(246)과 제2도전층(150) 사이에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
확산 방지 전극(247)은 제2도전층(150)이 제2컨택전극(246)과의 계면에서 산화되는 것을 방지할 수 있다. 예시적으로 제2컨택전극(246)이 ITO와 같은 도전성 산화 전극인 경우, 제2도전층(150)으로 산소가 확산되어 제2도전층(150)이 산화될 수 있다. 제2도전층(150)이 Al인 경우 산소와 반응하여 Al2O3 계면층을 만들 수 있다. 이러한 Al2O3 계면층은 Al층에 비해 자외선 반사율이 낮을 수 있다. 따라서, 제2도전층(150)이 산화되는 것을 방지하면 자외선 광의 반사율이 높아져 광 추출 효율이 개선될 수 있다.The
실시 예에 따르면, 확산 방지 전극(247)에 의해 제2도전층(150)이 산화되는 것이 방지되므로 제2컨택전극(246)과 제2도전층(150)이 박리되는 문제를 개선할 수 있다. 제2도전층(150)이 산소와 반응하여 AlOX 산화물층을 형성하는 경우 제2컨택전극(246)과의 접착력이 약화될 수 있다. 또한, 제2컨택전극(246)과 제2도전층(246)의 박리가 방지되므로 동작 전압도 낮아질 수 있다.According to the embodiment, since the second
확산 방지 전극(247)은 Ni, Cr, Rh, Co, Au, Pt, Ti 중 산화도가 낮은 물질을 포함할 수 있다. 확산 방지 전극(247)의 깁스 에너지와 제2컨택전극(246)의 깁스 에너지의 차이는 양수일 수 있다. The
깁스 에너지(Gibbs energy)는 어떤 계의 엔탈피, 엔트로피 및 온도를 이용하여 정의하는 열역학적 함수이다. 깁스 에너지의 차이가 0보다 큰 경우 정반응(산화반응)이 비자발적인 반응이 되고 역반응이 자발적 반응이 된다. 이와 반대로 깁스 에너지의 차이가 0보다 작은 경우 정반응이 자발적인 반응이 된다. 따라서, 확산 방지 전극(247)의 깁스 에너지와 제2컨택전극(246)의 깁스 에너지의 차이가 양수인 경우 역반응이 자발적 반응이 되므로 산화도가 낮아질 수 있다.Gibbs energy is a thermodynamic function defined using enthalpy, entropy, and temperature of a system. When the difference in Gibbs energy is greater than zero, the forward reaction (oxidation reaction) becomes involuntary and the reverse reaction becomes spontaneous. Conversely, if the difference in Gibbs energy is less than zero, the forward reaction is spontaneous. Therefore, when the difference between the Gibbs energy of the
예시적으로 ITO와 Al은 깁스 에너지의 차가 - 375.8 [KJ/mol]이므로 정반응인 산화반응이 자발적으로 일어날 수 있다. 이에 반해, ITO와 Ni은 깁스 에너지의 차가 +65.4 [KJ/mol]이고, ITO와 Rh는 깁스 에너지의 차가 +252.0 [KJ/mol]이므로 상대적으로 산화가 잘 일어나지 않을 수 있다.For example, since the Gibbs energy difference between ITO and Al is -375.8 [KJ/mol], an oxidation reaction, which is a forward reaction, may occur spontaneously. On the other hand, since the Gibbs energy difference between ITO and Ni is +65.4 [KJ/mol], and the Gibbs energy difference between ITO and Rh is +252.0 [KJ/mol], oxidation may not occur relatively well.
확산 방지 전극(247)은 제2컨택전극(246)을 충분히 덮을 면적을 가질 수 있다. 제2컨택전극(246)이 일부 노출되는 경우 인접한 제2도전층(150)이 산화되어 반사율이 저하될 수 있기 때문이다. The
따라서, 확산 방지 전극(247)은 제2컨택전극(246)의 하면과 측면을 완전히 덮어 제2도전층(150)과 차단시킬 수 있다. 그 결과, 확산 방지 전극(247)은 제2도전형 반도체층(127)의 하부면(127G)에 접촉할 수 있다. Accordingly, the
따라서, 제2도전형 반도체층(127)의 하부면(127G)에는 제2컨택전극(246)의 상면 및 확산 방지 전극(247)의 상면이 접촉할 수 있다. 따라서, 제2컨택전극(246)의 상면 및 확산 방지 전극(247)의 상면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 만약, 발광 구조물의 하부에 제2도전형 반도체층(127) 이외의 또 다른 최하부 반도체층이 있다면 제2컨택전극(246)의 상면 및 확산 방지 전극(247)의 상면은 그 최하부 반도체층에 접촉할 수 도 있다.Accordingly, the upper surface of the
ITO와 같은 제2컨택전극(246)은 자외선 광을 흡수할 수 있다. 따라서, 제2컨택전극(246)에 의한 오믹 접촉은 유지하면서 광 추출 효율을 개선할 필요가 있다.The
실시 예에 따르면, 제2컨택전극(246)의 면적을 줄여 반사율을 증가시킬 수 있다. 제2컨택전극(246)이 ITO와 같은 도전성 산화 금속인 경우 자외선 광을 흡수하므로 광 추출 효율이 감소될 수 있다. 따라서, 실시 예에서는 제2컨택전극(246)의 면적을 줄여 광 추출 효율을 개선할 수 있다.According to the embodiment, the reflectance may be increased by reducing the area of the
그러나, 제2컨택전극(246)이 줄어들면 오믹 접촉 면적이 줄어들기 때문에 저항이 높아질 수 있다. 이때, 제2도전층(150)은 제2도전형 반도체층(127)의 하부면(127G)이 노출된 영역에 배치되어 반사율을 높이는 동시에 쇼트키 접합되어 전류 주입 통로 역할을 수행할 수 있다.However, if the
제2컨택전극(246)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S11)은 확산 방지 전극(247)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S13)의 30% 내지 50%일 수 있다. 즉, 제2컨택전극(246)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S11)은 확산 방지 전극(247)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S13)보다 작을 수 있다. The area S11 in which the
제2컨택전극(246)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S11)이 30% 이상인 경우 제2컨택전극(246)의 면적이 확보되므로 오믹 저항이 낮아져 전류 주입 효율이 개선될 수 있다. 또한, 면적이 50%이하인 경우 제2컨택전극(246)의 면적이 작아져 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 이때, 확산 방지 전극(247)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적 역시 쇼트키 접합이 가능하므로 전류 주입 통로의 기능을 수행할 수 있다.When the area S11 in which the
제2컨택전극(246)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S11)은 제2도전층(150)이 발광 구조물(120)의 하부와 마주보는 면적(S14)의 10% 내지 30%일 수 있다. 면적이 10% 이상인 경우 제2컨택전극(246)의 면적이 확보되므로 오믹 저항이 낮아져 전류 주입 효율이 개선될 수 있다. 또한, 면적이 30% 이하인 경우 제2도전층(150)이 제2도전형 반도체층(127)과 접촉하여 반사 기능을 수행하는 면적이 증가하여 광 추출 효율이 개선될 수 있다.The area S11 in which the
제1컨택전극(142)이 제1도전형 반도체층(124)과 접촉하는 면적과 제2컨택전극(246)이 제2도전형 반도체층(127)과 접촉하는 면적은 반비례 관계를 갖는다. 즉, 제1컨택전극(142)의 개수를 늘리기 위해서 리세스(128)의 개수를 늘리는 경우 제2컨택전극(246)의 면적이 감소하게 된다. 따라서 전기적, 광학적 특성을 높이기 위해서는 전자와 홀의 분산 특성이 균형을 이루어야 한다. 따라서, 제1컨택전극(142)의 면적과 제2컨택전극(246)의 면적을 적정한 비율로 조절하는 것이 중요할 수 있다.The contact area of the
복수 개의 제1컨택전극(142)이 제1 도전형 반도체층(124)과 접촉하는 면적은 제2컨택전극(246)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적의 70% 내지 90%일 수 있다. 면적이 70% 내지 90%인 경우 제1컨택전극(142)의 면적과 제2컨택전극(246)의 면적을 적정한 비율로 조절되어 반도체 소자에 인가되는 전류밀도가 개선될 수 있다. 따라서, 광 출력이 개선될 수 있다.The area in which the plurality of
확산 방지 전극(247)이 발광 구조물(120)의 하부와 접촉하는 면적(S13)은 복수 개의 리세스(128)의 면적의 57% 내지 77%일 수 있다. 면적이 57% 이상인 경우 그에 비례하여 제1전극의 면적이 증가하므로 전류 주입 효율이 개선될 수 있다. 또한, 면적이 77% 이하인 경우 제1컨택전극(142)의 면적이 줄어들어 광 흡수율을 낮출 수 있다. 또한, 제2도전층(150)과 제2도전형 반도체층(127)의 접촉 면적이 증가하여 반사율이 증가할 수 있다.An area S13 in which the
도 4를 참조하면, 확산 방지 전극(247)은 복수 개의 방지 전극층을 가질 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
확산 방지 전극(247)은 제2컨택전극(246)의 하부에 배치되는 제1 방지 전극(247a) 및 제1 방지 전극(247a)과 제2도전층(150) 사이에 배치되는 제2 방지 전극(247b)을 포함할 수 있다. 또한, 반드시 이에 한정하지 않고 확산 방지 전극(247)은 제3 방지 전극(247c) 및 제4 방지 전극(247d)을 더 포함할 수도 있다.The
예시적으로 제1 방지 전극(247a)은 Cr을 포함할 수 있다. 제1 방지 전극(247a)은 제2컨택전극(246)과의 접합력을 개선할 수 있다. 또한, 제2 방지 전극(247b)은 Ni을 포함하고, 제3 방지 전극(247c)은 Au를 포함하고, 제4 방지 전극(247d)은 Ti를 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 각 방지 전극은 다양한 전극층 구조를 가질 수 있다.Illustratively, the
실시 예에 따르면, 확산 방지 전극(247)이 복수 개의 방지 전극층을 구비함으로써 접착력을 개선하는 동시에 제2컨택전극(246)의 산소가 확산되는 것을 방지할 수 있다.According to the embodiment, since the
도전층(150)은 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층(127)에서 도전층(150) 방향으로 오목한 홈(150a)을 가질 수 있다. 제2컨택전극(246) 및 확산 방지 전극(247)은 홈(150a) 내에 배치될 수 있다.The
제2컨택전극(246)은 발광 구조물과 가장 인접한 제1면(Q1)을 포함할 수 있고, 확산 방지 전극(247) 역시 발광 구조물과 가장 인접한 제2면(Q2)을 포함할 수 있다. The
제1면(Q1)과 제2면(Q2)이 발광 구조물의 제2 도전형 반도체층(127)과 접촉하는 경우, 제1면(Q1)과 제2면(Q2)은 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제2 도전형 반도체층(127)의 하부에 별도의 반도체층이 더 배치된다면 제1면(Q1)과 제2면(Q2)은 별도로 배치된 반도체층과 접촉할 수도 있다. When the first surface Q1 and the second surface Q2 contact the second
도 5를 참조하면, 제2도전층(150)과 제2도전형 반도체층(127) 사이에는 중간층(151)이 배치될 수 있다. 중간층(151)은 제2도전층(150)과 제2도전형 반도체층(127) 사이의 접착력을 개선할 수 있다. Referring to FIG. 5 , an
중간층(151)은 확산 방지 전극(247)의 제1 방지 전극(247a)과 동일한 조성을 가질 수 있다. 예시적으로 중간층(151)과 제1 방지 전극(247a)은 Cr을 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 중간층(151)과 제1 방지 전극(247a)은 층들의 접착력을 개선할 수 있는 다양한 재료를 포함할 수도 있다.The
이때, 중간층(151)의 두께는 제1 방지 전극(247a)보다 얇을 수 있다. Cr과 같은 금속은 자외선 광을 흡수하므로 중간층(151)의 두께가 두꺼워지면 대부분의 자외선 광을 흡수하여 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 이에 반해, 제1 방지 전극(247a)은 상대적으로 제2도전형 반도체층(127)과의 접촉 면적이 작고 대부분은 제2컨택전극의 하부에 배치되므로 반사 효과보다는 접합력을 개선하도록 두께를 두껍게 제작할 수 있다. 예시적으로 제1 방지 전극(247a)은 100um 내지 200um 인 반면, 중간층(151)은 2um 내지 40um일 수 있다.In this case, the thickness of the
도 6을 참조하면, 제2컨택전극(246)은 복수 개로 구획될 수도 있다. 따라서, 제2도전층(150)은 이웃한 제2컨택전극(246) 사이로 돌출되어 제2도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 광 추출 효율이 개선될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고, 도 8은 도 7의 B 부분 확대도이다.7 is a plan view of a semiconductor device according to an exemplary embodiment, and FIG. 8 is an enlarged view of part B of FIG. 7 .
도 7 및 도 8을 참조하면, 도전성 산화 전극과 같은 제2컨택전극(246)은 리세스(128) 사이에 복수 개 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 제2컨택전극(246)의 직경(d2)은 리세스(128)의 직경(d4)보다 작을 수 있다. 복수 개의 제2컨택전극(246)의 직경(d2)은 리세스(128)의 직경(d4)의 15% 내지 40%일 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8 , a plurality of
또한, 확산 방지 전극(247)의 직경(d1)은 리세스(128)의 직경(d4)의 28% 내지 48%일 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 경우 적정 면적의 제2컨택전극(246)을 확보할 수 있어 광 추출 효율이 개선될 수 있다.In addition, the diameter d1 of the
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 소자의 평면도이고, 도 10은 도 9의 C 부분 확대도이고, 도 11은 도 9의 변형예이다.FIG. 9 is a plan view of a semiconductor device according to another exemplary embodiment, FIG. 10 is an enlarged view of portion C of FIG. 9 , and FIG. 11 is a modified example of FIG. 9 .
도 9 및 도 10을 참조하면, 제2컨택전극(246)은 복수 개의 리세스(128) 사이로 연장되는 복수 개의 라인을 가질 수 있다.Referring to FIGS. 9 and 10 , the
제2컨택전극(246)은 평면상에서 리세스(128)와 제1컨택전극(142)이 배치되는 복수 개의 제1캐비티(H1)을 포함할 수 있다. 이러한 제1캐비티(H1) 복수 개의 라인이 연결되어 형성될 수 있다.The
제1캐비티(H1)의 형상은 다각 형상 또는 원 형상일 수도 있다. 제1캐비티(H1)이 육각 형상인 것을 도시하였으나 제1캐비티(H1)의 형상은 특별히 제한하지 않는다.The shape of the first cavity H1 may be a polygonal shape or a circular shape. Although it is shown that the first cavity H1 has a hexagonal shape, the shape of the first cavity H1 is not particularly limited.
확산 방지 전극(247)은 제1캐비티(H1)의 내부에 배치되는 제2캐비티(H2)을 포함할 수 있다. 즉, 확산 방지 전극(247)이 제1캐비티(H1)을 덮기 위해 제2캐비티(H2)은 제1캐비티(H1)보다 작아질 수 있다. 확산 방지 전극(247)은 평면상에서 제2컨택전극(246)과 완전히 중첩될 수 있다.The
도 11을 참조하면, 제2컨택전극(246)은 발광 구조물(120)의 측면을 따라 연장되는 테두리부(248)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 발광 구조물의 측면에도 전류가 균일하게 분산되어 균일한 발광이 가능해질 수 있다. 테두리부(248)의 구성에 의해 복수 개의 제1전극(142)은 평면(plane view) 상에서 제2컨택전극(246)이 형성하는 캐비티 내에 각각 배치될 수 있다.Referring to FIG. 11 , the
도 12는 발광 구조물의 알루미늄 조성을 측정한 그래프이다.12 is a graph measuring the aluminum composition of the light emitting structure.
도 12를 참고하면, 활성층(126)과 제2도전형 반도체층(127) 사이에는 전자 차단층(129)이 배치될 수 있다. 전자 차단층(129)은 제1도전형 반도체층(124)에서 공급된 전자가 제2도전형 반도체층(127)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(126) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 전자 차단층(129)의 에너지 밴드갭은 활성층(126) 및/또는 제2도전형 반도체층(127)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.Referring to FIG. 12 , an
전자 차단층(129)은 Inx1Aly1Ga1 -x1- y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 전자 차단층(129)은 알루미늄 조성이 높은 제1층(129b)과 알루미늄 조성이 낮은 제2층(129a)이 교대로 배치될 수 있다.The
제1도전형 반도체층(124), 장벽층(126b) 및 우물층(126a)을 포함하는 활성층(126), 제2-1도전형 반도체층(127a), 및 제2-2도전형 반도체층(127b)은 모두 알루미늄을 포함할 수 있다. 따라서, 제1도전형 반도체층(124), 장벽층(126b), 우물층(126a), 제2-1도전형 반도체층(127a), 및 제2-2도전형 반도체층(127b)은 AlGaN일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않는다.The
제2-1도전형 반도체층(127a)의 두께는 10nm보다 크고 200nm보다 작을 수 있다. 제2-1도전형 반도체층(127a)의 두께가 10nm보다 작은 경우 저항이 증가하여 전류 주입 효율이 저하될 수 있다. 또한, 제2-1도전형 반도체층(127a)의 두께가 200nm보다 큰 경우 제2-1도전형 반도체층(127a)을 구성하는 물질들에 의하여 결정성이 저하되어 신뢰성, 전기적 특성 및 광학적 특성이 저하될 수 있다.The thickness of the 2-1st conductive
제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 조성은 우물층(126a)의 알루미늄 조성보다 높을 수 있다. 자외선 광을 생성하기 위해 우물층(126a)의 알루미늄 조성은 약 30% 내지 50%일 수 있다. 만약, 제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 조성이 우물층(126a)의 알루미늄 조성보다 낮은 경우 제2-1도전형 반도체층(127a)이 광을 흡수하기 때문에 광 추출 효율이 떨어질 수 있다.The aluminum composition of the 2-1st conductivity
제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 조성은 40%보다 크고 80%보다 작을 수 있다. 제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 조성은 40%보다 작은 경우 광을 흡수하는 문제가 있으며, 80%보다 큰 경우에는 전류 주입 효율이 악화되는 문제가 있다. 예시적으로, 우물층(126a)의 알루미늄 조성이 30%인 경우 제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 조성은 40%일 수 있다.The aluminum composition of the 2-1st conductivity
제2-2도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 조성은 우물층(126a)의 알루미늄 조성보다 낮을 수 있다. 제2-2도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 조성이 우물층(126a)의 알루미늄 조성보다 높은 경우 제2 전극과 제2-2도전형 반도체층(127b) 사이의 저항이 높아져 충분한 전류 주입이 이루어지지 않을 수 있다.The aluminum composition of the 2-2nd conductivity
제2-2도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 조성은 1%보다 크고 50%보다 작을 수 있다. 50%보다 큰 경우 제2전극과 충분한 오믹이 이루어지지 않을 수 있고, 조성이 1%보다 작은 경우 거의 GaN 조성과 가까워져 광을 흡수하는 문제가 있다.The aluminum composition of the 2-2
제2-2도전형 반도체층(127b)의 두께는 1nm보다 크고 30nm보다 작을 수 있다. 전술한 바와 같이 제2-2도전형 반도체층(127b)은 오믹을 위해 알루미늄의 조성이 낮으므로 자외선 광을 흡수할 수 있다. 따라서, 최대한 제2-2도전형 반도체층(127b)의 두께를 얇게 제어하는 것이 광 출력 관점에서 유리할 수 있다. The thickness of the 2-2
제2-2도전형 반도체층(127b)의 두께가 1nm이하로 제어되는 경우 일부 구간은 제2-2도전형 반도체층(127b)이 배치되지 않고, 제2-1도전형 반도체층(127a)이 발광구조물(120)의 외부로 노출되는 영역이 발생할 수 있다. 따라서 하나의 층을 구성하기 어려울 수 있고, 제2-2도전형 반도체층(127b)의 역할을 수행하기 어려울 수 있다. 또한, 두께가 30nm보다 큰 경우 흡수하는 광량이 너무 커져 광 출력 효율이 감소할 수 있다.When the thickness of the 2-2nd conductivity
제2-2도전형 반도체층(127b)는 제2-3도전형 반도체층(127c)과 제2-4도전형 반도체층(127d)을 포함할 수 있다. 제2-3도전형 반도체층(127c)은 제2전극과 접촉하는 표면층일 수 있고, 제2-4도전형 반도체층(127d)은 알루미늄의 조성을 조절하는 층일 수 있다. The 2-2nd conductivity
제2-4도전형 반도체층(127d)은 상대적으로 높은 알루미늄 함량을 포함하는 제2-1도전형 반도체층(127a)과 상대적으로 낮은 알루미늄 함량을 포함하는 제2-3도전형 반도체층(127c) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 알루미늄 함량이 급격하게 변화하여 결정성이 악화되는 문제를 방지할 수 있다.The 2-4th conductivity
제2-3도전형 반도체층(127c)은 알루미늄 조성이 1%보다 크고 20%보다 작을 수 있다. 또는 알루미늄 조성은 1%보다 크고 10%보다 작을 수 있다. The 2-3
알루미늄 조성이 1%보다 낮은 경우, 제2-3도전형 반도체층(127c)에서 광흡수율이 너무 높아지는 문제가 있을 수 있고, 알루미늄 조성이 20%보다 높은 경우 제2전극()의 접촉 저항이 높아져 전류 주입 효율이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다. When the aluminum composition is lower than 1%, there may be a problem in that the light absorption rate is too high in the second-third conductivity
그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제2-3도전형 반도체층(127c)의 알루미늄 조성은 전류 주입 특성과 광 흡수율을 고려하여 조절될 수도 있다. 또는, 제품에서 요구되는 광 출력이나 전기적 특성에 따라 조절할 수도 있다.However, it is not necessarily limited thereto, and the aluminum composition of the second-third conductivity
예를 들어, 전류 주입 효율 특성이 광 흡수율보다 더 중요한 경우, 알루미늄의 조성비를 1% 내지 10%로 조절할 수 있다. 광출력 특성이 전기적 특성보다 더 중요한 제품의 경우 제2-3도전형 반도체층(127c)의 알루미늄 조성비를 1% 내지 20%로 조절할 수도 있다. For example, when current injection efficiency is more important than light absorption, the composition ratio of aluminum may be adjusted to 1% to 10%. In the case of a product in which light output characteristics are more important than electrical characteristics, the aluminum composition ratio of the second-third conductive
제2-3도전형 반도체층(127c)의 알루미늄 조성비가 1%보다 크고 20%보다 작 은 경우, 제2-3도전형 반도체층(127c)과 제2전극 사이의 저항이 감소하므로 동작 전압이 낮아질 수 있다. 따라서, 전기적 특성이 향상될 수 있다. 제2-3도전형 반도체층(127c)의 두께는 1nm보다 크고 10nm보다 작게 형성될 수 있다. 따라서, 광 흡수 문제를 개선할 수 있다.When the aluminum composition ratio of the 2-3
제2-2도전형 반도체층(127b)의 두께는 제2-1도전형 반도체층(127a)의 두께보다 작을 수 있다. 제2-1도전형 반도체층(127a)과 제2-2도전형 반도체층(127b)의 두께비는 1.5:1 내지 20:1일 수 있다. 두께비가 1.5:1보다 작은 경우 제2-1도전형 반도체층(127a)의 두께가 너무 얇아져 전류 주입 효율이 감소할 수 있다. 또한, 두께비가 20:1보다 큰 경우 제2-2도전형 반도체층(127b)의 두께가 너무 얇아져 오믹 신뢰성이 저하될 수 있다.The thickness of the 2-2nd conductivity
제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 조성은 활성층(126)에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 또한, 제2-2도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 조성은 활성층(126)에서 멀어질수록 작아질 수 있다. 따라서, 제2-3도전형 반도체층(127c)의 알루미늄 조성은 1% 내지 10%를 만족할 수 있다.The aluminum composition of the 2-1st conductivity
그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제2-1도전형 반도체층(127a)과 제2-2도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 조성은 연속적으로 감소하는 것이 아니라 일정 구간에서 감소가 없는 구간을 포함할 수도 있다.However, it is not necessarily limited to this, and the aluminum composition of the 2-1st conductivity
이때, 제2-2도전형 반도체층(127b)의 알루미늄 감소폭은 제2-1도전형 반도체층(127a)의 알루미늄 감소폭보다 클 수 있다. 즉, 제2-2도전형 반도체층(127b)의 Al 조성비의 두께 방향에 대한 변화율은 제2-1도전형 반도체층(127a)의 Al 조성비의 두께 방향에 대한 변화율보다 클 수 있다. 여기서 두께 방향은 제1도전형 반도체층(124)에서 제2도전형 반도체층(127)으로 향하는 방향 또는 제2도전형 반도체층(127)에서 제1도전형 반도체층(124)으로 향하는 방향일 수 있다.In this case, the aluminum reduction range of the 2-2nd conductivity
제2-1도전형 반도체층(127a)은 두께는 제2-2도전형 반도체층(127b)보다 두꺼운 반면, 알루미늄 조성은 우물층(126a)보다 높아야 하므로 감소폭이 상대적으로 완만할 수 있다.The thickness of the 2-1st conductivity
그러나, 제2-2도전형 반도체층(127b)은 두께가 얇고 알루미늄 조성의 변화폭이 크므로 알루미늄 조성의 감소폭이 상대적으로 클 수 있다.However, since the thickness of the 2-2
도 13을 참고하면, 반도체 소자 패키지는 홈(3)이 형성된 몸체(2), 몸체(2)에 배치되는 반도체 소자(1), 및 몸체(2)에 배치되어 반도체 소자(1)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 리드 프레임(5a, 5b)을 포함할 수 있다. 반도체 소자(1)는 전술한 구성을 모두 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the semiconductor device package includes a
몸체(2)는 자외선 광을 반사하는 재질 또는 코팅층을 포함할 수 있다. 몸체(2)는 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)을 적층하여 형성할 수 있다. 복수의 층(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)은 동일한 재질일 수도 있고 상이한 재질을 포함할 수도 있다.The
홈(3)은 반도체 소자에서 멀어질수록 넓어지게 형성되고, 경사면에는 단차(3a)가 형성될 수 있다.The
투광층(4)은 홈(3)을 덮을 수 있다. 투광층(4)은 글라스 재질일 있으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 투광층(4)은 자외선 광을 유효하게 투과할 수 있는 재질이면 특별히 제한하지 않는다. 홈(3)의 내부는 빈 공간일 수 있다.The light-transmitting
반도체 소자는 다양한 종류의 광원 장치에 적용될 수 있다. 예시적으로 광원장치는 살균 장치, 경화 장치, 조명 장치, 및 표시 장치 및 차량용 램프 등을 포함하는 개념일 수 있다. 즉, 반도체 소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다.Semiconductor devices may be applied to various types of light source devices. For example, the light source device may include a sterilization device, a curing device, a lighting device, a display device, and a vehicle lamp. That is, the semiconductor element may be applied to various electronic devices disposed in a case to provide light.
살균 장치는 실시 예에 따른 반도체 소자를 구비하여 원하는 영역을 살균할수 있다. 살균 장치는 정수기, 에어컨, 냉장고 등의 생활 가전에 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 즉, 살균 장치는 살균이 필요한 다양한 제품(예: 의료 기기)에 모두 적용될 수 있다.The sterilization device may sterilize a desired area by including the semiconductor device according to the embodiment. The sterilization device may be applied to household appliances such as water purifiers, air conditioners, and refrigerators, but is not necessarily limited thereto. That is, the sterilization device can be applied to various products (eg, medical devices) requiring sterilization.
예시적으로 정수기는 순환하는 물을 살균하기 위해 실시 예에 따른 살균 장치를 구비할 수 있다. 살균 장치는 물이 순환하는 노즐 또는 토출구에 배치되어 자외선을 조사할 수 있다. 이때, 살균 장치는 방수 구조를 포함할 수 있다.Illustratively, the water purifier may include a sterilization device according to the embodiment to sterilize circulating water. The sterilization device may be disposed at a nozzle through which water circulates or an outlet to irradiate ultraviolet rays. In this case, the sterilization device may include a waterproof structure.
경화 장치는 실시 예에 따른 반도체 소자를 구비하여 다양한 종류의 액체를 경화시킬 수 있다. 액체는 자외선이 조사되면 경화되는 다양한 물질을 모두 포함하는 최광의 개념일 수 있다. 예시적으로 경화장치는 다양한 종류의 레진을 경화시킬 수 있다. 또는 경화장치는 매니큐어와 같은 미용 제품을 경화시키는 데 적용될 수도 있다.The curing device may be provided with a semiconductor device according to an embodiment to cure various types of liquids. Liquid may be the lightest concept that includes all various materials that are hardened when irradiated with ultraviolet rays. Illustratively, the curing device may cure various types of resins. Alternatively, the curing device may be applied to curing cosmetic products such as nail polish.
조명 장치는 기판과 실시 예의 반도체 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 또한, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다. The lighting device may include a light source module including a substrate and the semiconductor device of the embodiment, a heat dissipation unit dissipating heat from the light source module, and a power supply unit that processes or converts an electrical signal received from the outside and provides it to the light source module. Also, the lighting device may include a lamp, a head lamp, or a street lamp.
표시 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 구성할 수 있다.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 constitute a backlight unit.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출할 수 있다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치될 수 있다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치될 수 있다.The reflector is disposed on the bottom cover, and the light emitting module can emit light. The light guide plate may be disposed in front of the reflector to guide light emitted from the light emitting module forward, and the optical sheet may include a prism sheet and the like and be disposed in front of the light guide plate. A display panel may be disposed in front of the optical sheet, an image signal output circuit may supply an image signal to the display panel, and a color filter may be disposed in front of the display panel.
반도체 소자는 표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있다.When the semiconductor device is used as a backlight unit of a display device, it may be used as an edge-type backlight unit or a direct-type backlight unit.
반도체 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드일 수도 있다.The semiconductor element may be a laser diode other than the light emitting diode described above.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.Like the light emitting device, the laser diode may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer having the above structure. In addition, an electro-luminescence phenomenon in which light is emitted when a current is passed after bonding a p-type first conductivity type semiconductor and an n-type second conductivity type semiconductor is used, but the directionality of the emitted light There is a difference between and phase. That is, the laser diode can emit light having a specific wavelength (monochromatic beam) with the same phase and in the same direction by using a phenomenon called stimulated emission and constructive interference, etc. Due to this, it can be used for optical communication, medical equipment, and semiconductor processing equipment.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광 출력전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.A photodetector, which is a type of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal, may be exemplified as the light receiving element. As such an optical detector, a photovoltaic cell (silicon, selenium), an optical output device (cadmium sulfide, cadmium selenide), a photodiode (eg, a PD having a peak wavelength in a visible blind spectral region or a true blind spectral region), a photodetector Transistors, photomultiplier tubes, photoelectric tubes (vacuum, gas filled), IR (Infra-Red) detectors, etc., but embodiments are not limited thereto.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다. In addition, a semiconductor device such as a photodetector may be fabricated using a direct bandgap semiconductor having excellent light conversion efficiency. Alternatively, photodetectors have various structures, and the most common structures include a pin type photodetector using a p-n junction, a Schottky type photodetector using a Schottky junction, and a Metal Semiconductor Metal (MSM) type photodetector. there is.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.Like a light emitting device, a photodiode may include a first conductivity-type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity-type semiconductor layer having the above-described structure, and has a pn junction or pin structure. The photodiode operates by applying reverse bias or zero bias, and when light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and current flows. In this case, the size of the current may be substantially proportional to the intensity of light incident on the photodiode.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. A photovoltaic cell or solar cell is a type of photodiode and can convert light into electric current. A solar cell, like a light emitting device, may include a first conductivity-type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity-type semiconductor layer having the above structure.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.In addition, it can be used as a rectifier of an electronic circuit through the rectification characteristics of a general diode using a p-n junction, and can be applied to an oscillation circuit by being applied to a microwave circuit.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.In addition, the above-described semiconductor device is not necessarily implemented as a semiconductor and may further include a metal material in some cases. For example, a semiconductor device such as a light receiving device may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, and may be implemented using a p-type or n-type dopant. It may be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.
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.Although the above has been described with reference to the embodiments, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs will not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And the differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.
Claims (20)
상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극; 을 포함하고,
상기 제2 전극은 상기 발광 구조물의 하부에 배치되는 도전성 산화 전극, 상기 도전성 산화 전극과 전기적으로 연결되는 도전층, 및 상기 도전성 산화 전극과 상기 도전층 사이에 배치되고 상기 도전성 산화 전극의 하면과 측면을 감싸는 확산 방지 전극을 포함하고,
상기 도전성 산화 전극의 상면 및 상기 확산 방지 전극의 상면은 동일 평면 상에 배치되고,
상기 확산 방지 전극은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부에 배치된 절연층으로부터 이격된 반도체 소자.
A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer disposed under the first conductivity type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer. light emitting structures;
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; including,
The second electrode is a conductive anode disposed under the light emitting structure, a conductive layer electrically connected to the conductive anode, and a lower surface and a side surface of the conductive anode disposed between the conductive anode and the conductive layer. Including an anti-diffusion electrode surrounding the,
The top surface of the conductive anode and the top surface of the diffusion prevention electrode are disposed on the same plane,
The diffusion barrier electrode is a semiconductor device spaced apart from an insulating layer disposed under the second conductivity type semiconductor layer.
상기 도전성 산화 전극의 상면 및 상기 확산 방지 전극의 상면은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부면에 접촉하는 반도체 소자.
According to claim 1,
The upper surface of the conductive oxide electrode and the upper surface of the diffusion prevention electrode contact the lower surface of the second conductivity type semiconductor layer.
상기 도전성 산화 전극이 상기 발광 구조물의 하부와 접촉하는 면적은 상기 확산 방지 전극이 상기 발광 구조물의 하부와 접촉하는 면적의 30% 내지 50%인 반도체 소자.
According to claim 1,
The area in which the conductive oxide electrode contacts the lower portion of the light emitting structure is 30% to 50% of the area in which the anti-diffusion electrode contacts the lower portion of the light emitting structure semiconductor device.
상기 도전성 산화 전극이 상기 발광 구조물의 하부와 접촉하는 면적은 상기 도전층이 상기 발광 구조물의 하부와 마주보는 면적의 10% 내지 30%인 반도체 소자.
According to claim 1,
The area in which the conductive oxide electrode contacts the lower portion of the light emitting structure is 10% to 30% of the area in which the conductive layer faces the lower portion of the light emitting structure semiconductor device.
상기 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 형성되는 복수 개의 리세스를 포함하고,
상기 제1전극은 상기 복수 개의 리세스 내에 배치되어 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하는 복수 개의 컨택전극을 포함하는 반도체 소자.
According to claim 1,
The light emitting structure includes a plurality of recesses penetrating the second conductivity type semiconductor layer and the active layer and extending to a partial region of the first conductivity type semiconductor layer;
The first electrode includes a plurality of contact electrodes disposed in the plurality of recesses and contacting the first conductivity type semiconductor layer.
상기 복수 개의 컨택전극이 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하는 면적은 상기 도전성 산화 전극이 상기 발광 구조물의 하부와 접촉하는 면적의 70% 내지 90%인 반도체 소자.
According to claim 5,
An area in which the plurality of contact electrodes contact the first conductivity-type semiconductor layer is 70% to 90% of an area in which the conductive oxide electrode contacts the lower portion of the light emitting structure.
상기 확산 방지 전극이 상기 발광 구조물의 하부와 접촉하는 면적은 상기 복수 개의 리세스의 면적의 57% 내지 77%인 반도체 소자.
According to claim 6,
An area in which the anti-diffusion electrode contacts the lower portion of the light emitting structure is 57% to 77% of an area of the plurality of recesses.
상기 도전성 산화 전극은 리세스 사이에 복수 개로 배치되고,
상기 복수 개의 도전성 산화 전극의 직경은 상기 리세스의 직경보다 작은 반도체 소자.
According to claim 6,
The conductive oxide electrode is disposed between the recesses in plurality,
The semiconductor device of claim 1 , wherein diameters of the plurality of conductive anodes are smaller than diameters of the recesses.
상기 복수 개의 도전성 산화 전극의 직경은 상기 리세스의 직경의 15% 내지 40%인 반도체 소자.
According to claim 8,
A diameter of the plurality of conductive anodes is 15% to 40% of a diameter of the recess.
상기 확산 방지 전극의 직경은 상기 리세스의 직경의 28% 내지 48%인 반도체 소자.
According to claim 9,
The semiconductor device of claim 1 , wherein a diameter of the anti-diffusion electrode is 28% to 48% of a diameter of the recess.
상기 도전성 산화 전극은 상기 복수 개의 리세스 사이에 배치되는 복수 개의 라인을 포함하는 반도체 소자.
According to claim 5,
The conductive oxide electrode includes a plurality of lines disposed between the plurality of recesses.
상기 도전성 산화 전극은 복수 개의 제1캐비티를 포함하고,
상기 복수 개의 제1전극은 평면(Top view)상에서 상기 복수 개의 제1캐비티에 각각 배치되는 반도체 소자.
According to claim 1,
The conductive anode includes a plurality of first cavities,
The plurality of first electrodes are respectively disposed in the plurality of first cavities on a top view.
상기 복수 개의 제1캐비티는 다각 형상인 반도체 소자.
According to claim 12,
The plurality of first cavities have a polygonal shape.
상기 확산 방지 전극은 평면(Top view)상에서 상기 복수 개의 제1캐비티의 내부에 배치되는 복수 개의 제2캐비티를 포함하는 반도체 소자.
According to claim 12,
The diffusion barrier electrode includes a plurality of second cavities disposed inside the plurality of first cavities on a top view.
상기 확산 방지 전극의 깁스 에너지와 상기 도전성 산화 전극의 깁스 에너지(Gibbs energy)의 차이는 양수인 반도체 소자.
According to claim 1,
The semiconductor device of claim 1 , wherein a difference between the Gibbs energy of the anti-diffusion electrode and the Gibbs energy of the conductive anode is a positive number.
상기 확산 방지 전극은 Ni, Cr, Rh, Co, Au, Pt, Ti 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자.
According to claim 1,
The anti-diffusion electrode includes at least one of Ni, Cr, Rh, Co, Au, Pt, and Ti.
상기 확산 방지 전극은 상기 도전성 산화 전극과 상기 도전층 사이에 배치되는 제2 방지 전극, 및 상기 도전성 산화 전극과 상기 제2 방지 전극 사이에 배치되는 제1 방지 전극을 포함하는 반도체 소자.
According to claim 1,
The diffusion prevention electrode includes a second prevention electrode disposed between the conductive oxidation electrode and the conductive layer, and a first prevention electrode disposed between the conductive oxidation electrode and the second prevention electrode.
상기 발광 구조물의 하부와 상기 도전층 사이에 배치되는 중간층을 포함하고,
상기 중간층의 두께는 상기 제1 방지 전극의 두께보다 얇고,
상기 중간층과 상기 제1 방지 전극은 동일한 조성을 갖는 반도체 소자.
According to claim 17,
And an intermediate layer disposed between the lower portion of the light emitting structure and the conductive layer,
The thickness of the intermediate layer is smaller than the thickness of the first prevention electrode,
The intermediate layer and the first prevention electrode have the same composition.
상기 복수의 리세스 내에서 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하고,
상기 제2 전극은, 상기 복수의 리세스와 수직으로 중첩되는 관통홀을 포함하는 도전층, 상기 도전층과 상기 발광 구조물 사이에 배치되는 도전성 산화 전극, 및 상기 도전성 산화 전극과 상기 도전층 사이에 배치되는 확산 방지층을 포함하고,
상기 도전층은 상기 발광 구조물에서 상기 확산 방지층을 향하여 오목한 홈을 포함하고,
상기 도전성 산화 전극, 및 상기 확산 방지층은 상기 홈 내에 배치되고,
상기 확산 방지 전극은 상기 제2 도전형 반도체층의 하부에 배치된 절연층으로부터 이격된 발광 소자.
A first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, wherein the second conductivity type semiconductor layer and the active layer pass through a light emitting structure including a plurality of recesses disposed up to a partial region of the first conductivity type semiconductor layer;
a first electrode electrically connected to the first conductivity type semiconductor layer within the plurality of recesses; and
A second electrode electrically connected to the second conductivity type semiconductor layer,
The second electrode may include a conductive layer including a through hole vertically overlapping with the plurality of recesses, a conductive anode disposed between the conductive layer and the light emitting structure, and disposed between the conductive anode and the conductive layer. Including a diffusion barrier layer that is,
The conductive layer includes a concave groove toward the diffusion barrier layer in the light emitting structure,
The conductive oxide electrode and the anti-diffusion layer are disposed in the groove,
The diffusion preventing electrode is a light emitting element spaced apart from an insulating layer disposed under the second conductivity type semiconductor layer.
상기 도전성 산화 전극은 상기 발광 구조물과 가장 인접한 제1면을 포함하고,
상기 확산 방지층은 상기 발광 구조물과 가장 인접한 제2면을 포함하고,
상기 제1면과 상기 제2면은 동일 평면상에 배치되는 발광 소자.According to claim 19,
The conductive oxide electrode includes a first surface closest to the light emitting structure,
The diffusion barrier layer includes a second surface closest to the light emitting structure,
The first surface and the second surface are disposed on the same plane.
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