KR20050041536A - Light emitting diode - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 발광소자는, 기판과; 기판 위에 형성된 n-GaN층과; n-GaN층 위에 형성된 활성층과; 활성층 위에 형성된 p-GaN층; 및 p-GaN층 위에 형성되며, 투명오믹층과 반사층으로 구성되는 반사전극층; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.The light emitting device according to the present invention comprises a substrate; An n-GaN layer formed on the substrate; an active layer formed on the n-GaN layer; A p-GaN layer formed on the active layer; And a reflective electrode layer formed on the p-GaN layer and composed of a transparent ohmic layer and a reflective layer. Its features are to include.
또한, 본 발명에 따른 발광소자의 다른 예는, 기판과; 기판 위에 형성된 n-GaN층과; n-GaN층 위에 형성된 활성층과; 활성층 위에 형성된 p-GaN층과; p-GaN층 위에 형성된 n-GaN층; 및 n-GaN층 위에 형성되며, 투명오믹층과 반사층으로 구성되는 반사전극층; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, another example of the light emitting device according to the present invention, the substrate; An n-GaN layer formed on the substrate; an active layer formed on the n-GaN layer; A p-GaN layer formed on the active layer; an n-GaN layer formed on the p-GaN layer; And a reflective electrode layer formed on the n-GaN layer and composed of a transparent ohmic layer and a reflective layer. Its features are to include.
또한, 본 발명에 따른 발광소자의 또 다른 예는, 기판과; 기판 위에 형성된 n-GaN층과; n-GaN층 위에 형성된 활성층과; 활성층 위에 형성된 p-GaN층과; p-GaN층 위에 형성된 n-ZnO층; 및 n-ZnO층 위에 형성되며, 투명오믹층과 반사층으로 구성되는 반사전극층; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.Further, another example of the light emitting device according to the present invention, the substrate; An n-GaN layer formed on the substrate; an active layer formed on the n-GaN layer; A p-GaN layer formed on the active layer; an n-ZnO layer formed on the p-GaN layer; And a reflective electrode layer formed on the n-ZnO layer and composed of a transparent ohmic layer and a reflective layer. Its features are to include.
이와 같은 본 발명에 의하면, 우수한 오믹 특성을 가지면서 높은 열적 안정성 및 반사도를 갖는 반사전극이 구비된 발광소자를 제조할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that can be produced a light emitting device having a reflective electrode having a high thermal stability and reflectivity while having excellent ohmic characteristics.
Description
본 발명은 발광소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 우수한 오믹 특성을 가지면서 높은 열적 안정성 및 반사도를 갖는 반사전극이 구비된 발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to a light emitting device having a reflective electrode having excellent thermal properties and high thermal stability and reflectivity.
일반적으로, 발광소자나 레이저와 같은 광 디바이스를 구현하기 위해서는 무엇보다도 반도체와 전극으로 형성되는 금속 간에 양질의 오믹 접촉이 이루어 져야 한다. 또한, 평평한 표면상태, 열적 안정성, 쉬운 가공성, 저접촉저항, 고수율, 양호한 부식 저항성 등이 요구된다.In general, in order to implement an optical device such as a light emitting device or a laser, first of all, a high quality ohmic contact should be made between a semiconductor and a metal formed of an electrode. In addition, flat surface conditions, thermal stability, easy processability, low contact resistance, high yield, good corrosion resistance and the like are required.
한편, GaN계 질화물 발광소자는 주로 사파이어 기판 또는 SiC 기판 위에서 성장된다. 그리고, 저온의 성장 온도에서 사파이어 기판 또는 SiC 기판 위에 GaN계의 다결정층을 버퍼층(buffer layer)으로 성장시키고, 이후 고온에서 상기 버퍼층 위에 도핑되지 않은 GaN층, 실리콘(Si)이 도핑된 n형 GaN층 또는 상기 구조의 혼합된 구조로 성장시켜 n형 GaN계 층을 형성한다. 이어서, 상기 n형 GaN계 층 상에 발광층(양자우물구조 활성층)을 형성하고, 그 위에 p형 GaN계 층을 더 형성함으로서 발광소자를 제조한다.Meanwhile, GaN-based nitride light emitting devices are mainly grown on sapphire substrates or SiC substrates. Then, a GaN-based polycrystalline layer is grown as a buffer layer on a sapphire substrate or a SiC substrate at a low temperature growth temperature, and then an undoped GaN layer and an n-type GaN doped with silicon (Si) on the buffer layer at a high temperature. The n-type GaN-based layer is formed by growing a layer or a mixed structure of the above structure. Subsequently, a light emitting layer (quantum well structure active layer) is formed on the n-type GaN-based layer, and a p-type GaN-based layer is further formed thereon, thereby manufacturing a light emitting device.
도 1은 일반적인 플립-칩(flip-chip) 발광소자를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a typical flip-chip light emitting device.
일반적인 플립-칩 발광소자(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(101) 위에 n-GaN층(103), 활성층(105), p-GaN층(107) 및 반사전극(109)이 순차적으로 적층 형성된 구조를 갖는다. 이와 같은 구조를 갖는 플립-칩 발광소자(100)는 서브 마운트(125) 상에 위치하게 된다. 이때, 상기 서브 마운트(125) 상에는 반사층(123)이 형성되어 있으며, 상기 플립-칩 발광소자(100)는 UBM(111, 113, 119, 121)과 접착수단(115)(117) 예컨대 땜납(solder)을 통하여 상기 서브 마운트(125) 상에 지지된다. 또한, 상기 n-GaN층(103)에는 N-전극(112)이 형성되어 있다.In a typical flip-chip light emitting device 100, as shown in FIG. 1, an n-GaN layer 103, an active layer 105, a p-GaN layer 107, and a reflective electrode 109 are disposed on a substrate 101. It has a laminated structure formed sequentially. The flip-chip light emitting device 100 having such a structure is positioned on the sub-mount 125. In this case, a reflective layer 123 is formed on the sub-mount 125, and the flip-chip light emitting device 100 includes UBMs 111, 113, 119, and 121 and adhesive means 115, 117, for example, solder ( It is supported on the sub-mount 125 through solder. In addition, an N-electrode 112 is formed on the n-GaN layer 103.
여기서, 종래 역전형 플립-칩 발광소자(100)의 반사전극(109)을 형성시키기 위해서 사용된 물질로는 Al과 Ag 등이 주로 사용되어져 왔다. 이는 Al과 Ag가 단파장 영역에서 반사도(Reflectance)가 70% 이상으로 매우 높기 때문이다.Here, Al and Ag have been mainly used as materials used to form the reflective electrode 109 of the conventional inverted flip-chip light emitting device 100. This is because Al and Ag have very high reflection (reflection) of 70% or more in the short wavelength region.
한편, 도 2 및 도 3은 종래의 반사전극이 구비된 발광소자의 다른 구성 예를 나타낸 도면이다.2 and 3 are views showing another configuration example of a light emitting device having a conventional reflective electrode.
먼저, 도 2를 참조하여 설명하면, 종래 플립-칩 발광소자는 기판(201) 위에 n-GaN층(203), 활성층(205), p-GaN층(207) 및 반사전극(220)이 순차적으로 적층 형성된 구조를 갖는다. 여기서, 상기 반사전극(220)은 Ni층(209) 상에 Al층 또는 Ag층(211)이 적층 형성된 구조로 구성된다.First, referring to FIG. 2, in the conventional flip-chip light emitting device, the n-GaN layer 203, the active layer 205, the p-GaN layer 207, and the reflective electrode 220 are sequentially disposed on the substrate 201. It has a structure formed by lamination. Here, the reflective electrode 220 has a structure in which an Al layer or Ag layer 211 is stacked on the Ni layer 209.
또한, 도 3을 참조하여 설명하면, 종래 플립-칩 발광소자는 기판(301) 위에 n-GaN층(303), 활성층(305), p-GaN층(307) 및 반사전극(320)이 순차적으로 적층 형성된 구조를 갖는다. 여기서, 상기 반사전극(320)은 Au층(309) 상에 NiO층(311), Al층(313)이 적층 형성된 구조로 구성된다. 이때, 상기 반사전극(320)을 형성함에 있어 상기 Al층(313) 대신에 Ag층을 적층 형성할 수도 있다.3, the n-GaN layer 303, the active layer 305, the p-GaN layer 307, and the reflective electrode 320 are sequentially disposed on the substrate 301. It has a structure formed by lamination. The reflective electrode 320 has a structure in which a NiO layer 311 and an Al layer 313 are stacked on the Au layer 309. In this case, in forming the reflective electrode 320, an Ag layer may be stacked instead of the Al layer 313.
그런데, 종래에 제안되었던 반사전극의 경우, 대부분 Ag 또는 Al을 포함하는 구조로 보고되었다. 하지만, Ag 또는 Al을 이용한 반사전극의 경우, p-GaN층 예컨대 p-(In, Al)GaN과 우수한 오믹접촉(ohmic contact) 형성이 어렵고, 열적으로도 매우 불안정하다. 특히, 역전형 플립-칩 발광소자에서 고출력을 이루기 위해서는 칩 면적이 적어도 0.5mm2 이상 넓어져야 하는데, 이때 넓어진 칩에서 높은 열이 발생하게 된다.By the way, in the case of the reflective electrode proposed in the prior art, it was reported as a structure containing mostly Ag or Al. However, in the case of the reflective electrode using Ag or Al, it is difficult to form excellent ohmic contact with a p-GaN layer such as p- (In, Al) GaN, and is also very unstable thermally. In particular, in order to achieve high output in the inverted flip-chip light emitting device, the chip area should be widened at least 0.5 mm 2 or more, and high heat is generated in the widened chip.
만일, 반사전극이 열적으로 불안정하다면, (In, Al)GaN층과 전극 사이에 원치 않는 상호 반응이 쉽게 일어나는데, 대부분의 경우 소자의 전기적/광학적 특성을 퇴화시키는 방향으로 작용하게 된다. If the reflective electrode is thermally unstable, unwanted interaction easily occurs between the (In, Al) GaN layer and the electrode, which in most cases acts to degrade the electrical / optical properties of the device.
더욱이, 반사전극은 외부에서 공급된 전류가 소자 내부로 균일하게 높은 전류 주입효율을 가지면서 들어갈 수 있도록 하는 역할을 감당해야 하는데, 접촉저항이 10-2Ωcm2 이상으로 높게 되면 소자주입효율이 적어지고 이로 인하여 계면에 높은 열이 발생하게 되어 결국 소자의 퇴화가 발생하게 된다. Al과 Ag를 이용한 다양한 종류의 반사전극은 근본적으로 높은 오믹저항을 갖고, 열적 안정성 확보가 어렵다는 문제점이 있다.Moreover, the reflective electrode must play a role of allowing the current supplied from the outside to enter the device with high current injection efficiency evenly. If the contact resistance is higher than 10 -2 Ωcm 2 , the device injection efficiency is low. As a result, high heat is generated at the interface, resulting in degeneration of the device. Various kinds of reflective electrodes using Al and Ag have a problem of fundamentally high ohmic resistance and difficult to secure thermal stability.
이에 따라, 우수한 오믹 특성을 가지면서 높은 열적 안정성 및 반사도를 갖는 반사전극에 대한 개발이 진행되고 있다.Accordingly, development of a reflective electrode having high ohmic characteristics and high thermal stability and reflectivity is in progress.
본 발명은, 우수한 오믹 특성을 가지면서 높은 열적 안정성 및 반사도를 갖는 반사전극이 구비된 발광소자를 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a light emitting device having a reflective electrode having excellent ohmic characteristics and high thermal stability and reflectivity.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광소자는, 기판과; 상기 기판 위에 형성된 n-GaN층과; 상기 n-GaN층 위에 형성된 활성층과; 상기 활성층 위에 형성된 p-GaN층; 및 상기 p-GaN층 위에 형성되며, 투명오믹층(TOL:Transparent Ohmic Layer)과 반사층으로 구성되는 반사전극; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, a light emitting device according to the present invention comprises a substrate; An n-GaN layer formed on the substrate; An active layer formed on the n-GaN layer; A p-GaN layer formed on the active layer; And a reflective electrode formed on the p-GaN layer and comprising a transparent ohmic layer (TOL) and a reflective layer; Its features are to include.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광소자의 다른 예는, 기판과; 상기 기판 위에 형성된 n-GaN층과; 상기 n-GaN층 위에 형성된 활성층과; 상기 활성층 위에 형성된 p-GaN층과; 상기 p-GaN층 위에 형성된 n-GaN층; 및 상기 n-GaN층 위에 형성되며, 투명오믹층과 반사층으로 구성되는 반사전극; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, to achieve the above object, another example of the light emitting device according to the present invention, the substrate; An n-GaN layer formed on the substrate; An active layer formed on the n-GaN layer; A p-GaN layer formed on the active layer; An n-GaN layer formed on the p-GaN layer; And a reflective electrode formed on the n-GaN layer and composed of a transparent ohmic layer and a reflective layer. Its features are to include.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광소자의 또 다른 예는, 기판과; 상기 기판 위에 형성된 n-GaN층과; 상기 n-GaN층 위에 형성된 활성층과; 상기 활성층 위에 형성된 p-GaN층과; 상기 p-GaN층 위에 형성된 n-ZnO층; 및 상기 n-ZnO층 위에 형성되며, 투명오믹층과 반사층으로 구성되는 반사전극; 을 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, to achieve the above object, another example of the light emitting device according to the present invention, the substrate; An n-GaN layer formed on the substrate; An active layer formed on the n-GaN layer; A p-GaN layer formed on the active layer; An n-ZnO layer formed on the p-GaN layer; And a reflective electrode formed on the n-ZnO layer and composed of a transparent ohmic layer and a reflective layer. Its features are to include.
이와 같은 본 발명에 의하면, 우수한 오믹 특성을 가지면서 높은 열적 안정성 및 반사도를 갖는 반사전극이 구비된 발광소자를 제공할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that can provide a light emitting device having a reflective electrode having a high thermal stability and reflectivity while having excellent ohmic characteristics.
본 발명은 GaN계 반도체를 이용한 플립-칩(flip-chip)형 발광소자 구성에 필요한 반사전극에 관한 내용으로서, 구체적으로 투명오믹층(TOL:Transparent Ohmic Layer)과 반사층(RL)의 구조로 형성된 2중 구조 반사전극을 구비하는 발광소자에 대하여 제시하고자 한다.The present invention relates to a reflective electrode required for a flip-chip type light emitting device using a GaN-based semiconductor, and specifically, has a structure of a transparent ohmic layer (TOL) and a reflective layer (RL). A light emitting device having a double structure reflective electrode is proposed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 반사전극이 구비된 발광소자의 구성 예를 나타낸 도면이다.4 to 6 are views showing an example of the configuration of a light emitting device with a reflective electrode according to the present invention.
먼저, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 발광소자에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명에 따른 PN 구조의 GaN계 발광소자를 나타낸 도면이다.First, the light emitting device according to the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a view showing a GaN-based light emitting device having a PN structure according to the present invention.
본 발명에 따른 PN 구조의 GaN계 발광소자는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(401)과, 상기 기판(401) 위에 형성된 n-GaN층(403)과, 상기 n-GaN층(403) 위에 형성된 활성층(405)과, 상기 활성층(405) 위에 형성된 p-GaN층(407) 및 상기 p-GaN층(407) 위에 형성되며, 투명오믹층(409)과 반사층(411)으로 구성되는 반사전극(420)을 포함하여 형성된다.As shown in FIG. 4, a GaN-based light emitting device having a PN structure according to the present invention includes a substrate 401, an n-GaN layer 403 formed on the substrate 401, and the n-GaN layer 403. Reflection formed on the active layer 405 formed above, the p-GaN layer 407 formed on the active layer 405 and the p-GaN layer 407, and composed of a transparent ohmic layer 409 and a reflective layer 411. It is formed including the electrode 420.
여기서, 상기 GaN층은 하나의 예로서 (In, Al)GaN층으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 투명오믹층(409)은 상기 활성층(405)에서 생성되는 광자가 상기 p-GaN층(407)을 경유하여 상기 반사층(411)으로 잘 투과될 수 있도록 하는 기능과, 낮은 접촉저항을 갖도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 반사층(411)은 반사도가 높고 열적 안정성이 우수한 금속을 사용함으로써 광반사도를 높이고 오믹 접촉 형성을 위해서 시행하는 열처리 시에도 상기 투명오믹층(409)과 안정한 계면 상태를 유지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.Here, the GaN layer may be formed as an (In, Al) GaN layer as an example. In addition, the transparent ohmic layer 409 has a function of allowing photons generated in the active layer 405 to be well transmitted to the reflective layer 411 via the p-GaN layer 407, and has a low contact resistance. It has a role to have. In addition, the reflective layer 411 serves to maintain a stable interface state with the transparent ohmic layer 409 even when the heat treatment is performed to increase light reflectivity and form ohmic contact by using a metal having high reflectivity and excellent thermal stability. Do this.
즉, 상기 투명오믹층(409)은 포톤 경로(photon path)와 전류 퍼짐(current spreader)의 기능을 수행하며, 상기 반사층(411)과의 안정한 계면 상태를 유지할 수 있는 기능을 갖는다. 대표적으로 상기 투명오믹층(409)은 Pd/Pt 또는 Ir의 물질을 포함하는 단일층이나 다중층으로 형성된다. 또한, 상기 투명오믹층(409)은 ZnO, RuOx, NiOx 또는 CoOx의 금속산화물을 포함하여 형성될 수도 있다. 또한, 상기 반사층(411)은 Rh를 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성되며, 대표적으로 Rh 또는 Ir/Rh 구조로 형성될 수 있다.In other words, the transparent ohmic layer 409 functions as a photon path and a current spreader, and has a function of maintaining a stable interface with the reflective layer 411. Typically, the transparent ohmic layer 409 is formed of a single layer or multiple layers containing a material of Pd / Pt or Ir. In addition, the transparent ohmic layer 409 may be formed including a metal oxide of ZnO, RuO x , NiO x or CoO x . In addition, the reflective layer 411 is composed of a single layer or multiple layers including Rh, and may be typically formed of a Rh or Ir / Rh structure.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 NPN 구조의 GaN계 발광소자를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a GaN-based light emitting device having an NPN structure according to the present invention.
본 발명에 따른 NPN 구조의 GaN계 발광소자는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(501)과, 상기 기판(501) 위에 형성된 n-GaN층(503)과, 상기 n-GaN층(503) 위에 형성된 활성층(505)과, 상기 활성층(505) 위에 형성된 p-GaN층(507)과, 상기 p-GaN층(507) 위에 형성된 n-GaN층(509) 및 상기 n-GaN층(509) 위에 형성되며, 투명오믹층(511)과 반사층(513)으로 구성되는 반사전극(520)을 포함하여 형성된다.As shown in FIG. 5, a GaN-based light emitting device having an NPN structure according to the present invention includes a substrate 501, an n-GaN layer 503 formed on the substrate 501, and the n-GaN layer 503. The active layer 505 formed thereon, the p-GaN layer 507 formed on the active layer 505, the n-GaN layer 509 and the n-GaN layer 509 formed on the p-GaN layer 507. The reflective electrode 520 is formed on the transparent ohmic layer 511 and the reflective layer 513.
여기서, 상기 GaN층은 하나의 예로서 (In, Al)GaN층으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 투명오믹층(511)과 반사층(513)은 도 4를 참조하여 설명된 바와 동일한 역할을 수행한다. 이때, 상기 투명오믹층(511)은 Ir 물질을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성되며, 대표적으로는 W/Ir, Ta/Ir, Ru/Ir, Ti/Ru/Ir, Ti/Ir, Al/Ti/Ir, Al/Ti/Ni/Ir 등의 다중층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(513)은 Rh를 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성되며, 대표적으로 Rh 또는 Ir/Rh 구조로 형성될 수 있다.Here, the GaN layer may be formed as an (In, Al) GaN layer as an example. The transparent ohmic layer 511 and the reflective layer 513 play the same role as described with reference to FIG. 4. In this case, the transparent ohmic layer 511 is formed of a single layer or multiple layers including an Ir material, and typically, W / Ir, Ta / Ir, Ru / Ir, Ti / Ru / Ir, Ti / Ir, Al It may be formed of multiple layers such as / Ti / Ir, Al / Ti / Ni / Ir. In addition, the reflective layer 513 is composed of a single layer or multiple layers including Rh, and may be typically formed of a Rh or Ir / Rh structure.
그리고, 도 6은 본 발명에 따른 NPN 구조 GaN계 발광소자의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing another example of the NPN structure GaN-based light emitting device according to the present invention.
본 발명에 따른 NPN 구조의 GaN계 발광소자는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기판(601)과, 상기 기판(601) 위에 형성된 n-GaN층(603)과, 상기 n-GaN층(603) 위에 형성된 활성층(605)과, 상기 활성층(605) 위에 형성된 p-GaN층(607)과, 상기 p-GaN층(607) 위에 형성된 n-ZnO층(609) 및 상기 n-ZnO층(609) 위에 형성되며, 투명오믹층(611)과 반사층(613)으로 구성되는 반사전극(620)을 포함하여 형성된다.As shown in FIG. 6, a GaN-based light emitting device having an NPN structure according to the present invention includes a substrate 601, an n-GaN layer 603 formed on the substrate 601, and the n-GaN layer 603. The active layer 605 formed thereon, the p-GaN layer 607 formed on the active layer 605, the n-ZnO layer 609 and the n-ZnO layer 609 formed on the p-GaN layer 607. The reflection electrode 620 is formed on the transparent ohmic layer 611 and the reflective layer 613.
여기서, 상기 GaN층은 하나의 예로서 (In, Al)GaN층으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 투명오믹층(611)과 반사층(613)은 도 4를 참조하여 설명된 바와 동일한 역할을 수행한다. 이때, 상기 투명오믹층(611)은 Ir 물질을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성되며, 대표적으로는 W/Ir, Ta/Ir, Ru/Ir, Ti/Ru/Ir, Ti/Ir, Al/Ti/Ir, Al/Ti/Ni/Ir 등의 다중층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(613)은 Rh를 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성되며, 대표적으로 Rh 또는 Ir/Rh 구조로 형성될 수 있다.Here, the GaN layer may be formed as an (In, Al) GaN layer as an example. In addition, the transparent ohmic layer 611 and the reflective layer 613 perform the same role as described with reference to FIG. 4. In this case, the transparent ohmic layer 611 is formed of a single layer or multiple layers including an Ir material, and typically, W / Ir, Ta / Ir, Ru / Ir, Ti / Ru / Ir, Ti / Ir, Al It may be formed of multiple layers such as / Ti / Ir, Al / Ti / Ni / Ir. In addition, the reflective layer 613 is composed of a single layer or multiple layers including Rh, and may be typically formed of a Rh or Ir / Rh structure.
본 발명에서는 종래의 발광소자에 구비되는 반사전극과는 다르게 '투명오믹층 + 반사층'의 개념을 도입하였다. 또한, Al 또는 Ag 계열의 반사전극에서 발생되는 가장 큰 문제 중의 하나로 대두되었던 높은 접촉저항의 문제를 해결함으로써, 전극과 소자 사이에서 주로 발생되는 계면에서의 열퇴화 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 되며, 동시에 빛 투과성을 높게 만들어 줌으로서 소자 내부에 있는 활성층에서 발생된 광자가 반사전극의 투명오믹층을 지나 반사층에서 거의 완전한 반사가 가능하고 또한 열에 안정한 Ir/Rh와 Rh 계열의 물질을 이용함으로써 전극의 열적 안정성을 확보할 수 있게 된다.In the present invention, unlike the reflective electrode provided in the conventional light emitting device, the concept of 'transparent ohmic layer + reflective layer' is introduced. In addition, by solving the problem of high contact resistance, which has emerged as one of the biggest problems in the Al or Ag-based reflective electrode, it is possible to effectively solve the problem of thermal degradation at the interface mainly between the electrode and the device. By making the light transmittance high, the photons generated in the active layer inside the device can pass through the transparent ohmic layer of the reflective electrode and can be almost completely reflected from the reflective layer, and thermally stable Ir / Rh and Rh-based materials are used. Stability can be secured.
일반적으로, GaN계의 반도체를 이용한 플립-칩 발광소자의 경우에, 반사전극은 전류 퍼짐(current spreader)의 역할과 포톤 거울(photon mirror) 역할을 감당해야 한다. 그런데 기존에 보고된 반사전극의 경우, 포톤 거울의 기능은 우수하지만 전류 퍼짐의 기능은 높은 계면 접촉저항으로 인하여 매우 미약하였다. 실제로 높은 접촉저항은 소자 퇴화에 직접적인 원인을 제공하는 것으로 알려져 있다.In general, in the case of a flip-chip light emitting device using a GaN-based semiconductor, the reflecting electrode must play a role of a current spreader and a photon mirror. However, in the case of the previously reported reflective electrode, the photon mirror function is excellent, but the current spreading function is very weak due to the high interface contact resistance. In fact, high contact resistance is known to provide a direct cause for device degradation.
따라서, 본 발명에서 제안하는 '투명오믹층 + 반사층'의 개념이 도입된 반사전극을 구비하는 발광소자에 의하면, 높은 반사도, 낮은 접촉저항 및 높은 빛 투과도, 그리고 높은 열적 안정성을 확보하기 때문에 고출력/고신뢰성을 갖는 플립-칩 발광소자를 제공할 수 있게 된다.Therefore, according to the light emitting device having a reflective electrode in which the concept of 'transparent ohmic layer + reflective layer' proposed in the present invention is introduced, high output power is obtained because high reflectivity, low contact resistance, high light transmittance, and high thermal stability are ensured. It is possible to provide a flip-chip light emitting device having high reliability.
또한, 본 발명에서 제시되는 반사전극의 구조('투명오믹층 + 반사층')는 GaN계열의 플립-칩 발광소자 뿐만 아니라, 탑 에미팅(top emitting) 방식 칩에서의 후면(back-side) 반사전극으로도 적용이 가능하다. 또한, 본 발명에서 제시되는 반사전극은 우수한 오믹 특성과 열특성을 갖기 때문에 다른 전자소자 및 광전자 소자에서의 오믹전극으로도 적용이 가능하다.In addition, the structure of the reflective electrode ('transparent ohmic layer + reflective layer') proposed in the present invention is not only a GaN-based flip-chip light emitting device, but also a back-side reflection in a top emitting chip. It can also be applied as an electrode. In addition, since the reflective electrode proposed in the present invention has excellent ohmic and thermal characteristics, it can be applied to ohmic electrodes in other electronic devices and optoelectronic devices.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 발광소자에 의하면, 우수한 오믹 특성을 가지면서 높은 열적 안정성 및 반사도를 갖는 반사전극이 구비된 발광소자를 제공할 수 있는 장점이 있다.According to the light emitting device according to the present invention as described above, there is an advantage that can provide a light emitting device having a reflective electrode having a high thermal stability and reflectivity while having excellent ohmic characteristics.
도 1은 일반적인 플립-칩 발광소자를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a typical flip-chip light emitting device.
도 2 및 도 3은 종래의 반사전극이 구비된 발광소자의 구성 예를 나타낸 도면.2 and 3 are views showing a configuration example of a light emitting device having a conventional reflective electrode.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 반사전극이 구비된 발광소자의 구성 예를 나타낸 도면.4 to 6 is a view showing a configuration example of a light emitting device having a reflective electrode according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
401, 501, 601... 기판 403, 503, 509, 603... n-GaN층401, 501, 601 ... Substrate 403, 503, 509, 603 ... n-GaN layer
405, 505, 605... 활성층 407, 507, 607... p-GaN층405, 505, 605 ... active layer 407, 507, 607 ... p-GaN layer
409, 511, 611... 투명오믹층 411, 513, 613... 반사층409, 511, 611 ... Transparent ohmic layer 411, 513, 613 ... Reflective layer
420, 520, 620... 반사전극 609... n-ZnO층420, 520, 620 ... Reflective electrode 609 ... n-ZnO layer
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