KR20060095690A - 수직구조 질화물 반도체 발광소자 - Google Patents

수직구조 질화물 반도체 발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 광 방출면으로 사용되는 n형 질화물 반도체층의 상면에 형성된 n측 전극의 본딩패드를 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 가장자리에 인접하여 형성함으로써 와이어 본딩에 의해 빛이 가리는 현상을 방지하고, 상기 본딩패드로부터 다양한 구조의 연장전극을 형성함으로써 전류밀도의 집중 현상을 개선할 수 있는 수직구조 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다. 본 발명은, n형 질화물 반도체층; 상기 n형 질화물 반도체층의 하면에 형성된 활성층; 상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층; 및 상기 n형 질화물 반도체층의 상면의 가장자리에 인접하여 형성된 본딩패드 및 상기 본딩패드로부터 연장된 띠형상을 갖는 복수개의 연장전극으로 이루어진 n측 전극을 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
수직구조, 질화물 반도체 발광소자, n측 전극, 본딩패드, 연장전극

Description

수직구조 질화물 반도체 발광소자{VERTICAL STRUCTURE NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
도 1의 (a) 및 (b)는 종래의 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 측단면도 및 평면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 평면도 및 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 도시한 측단면도이다.
도 4의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 n측 전극 구조의 다양한 응용례를 도시한 평면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
21 : n형 질화물 반도체층 22 : 활성층
23 : p형 질화물 반도체층 24 : 도전성 접착층
25 : 도전성 지지용 기판 261 : 본딩패드
262 : 연장전극
본 발명은 수직구조 질화물 반도체 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 광 방출면으로 사용되는 n형 질화물 반도체층의 상면에 형성된 n측 전극의 본딩패드를 상기 n형 질화물 반도체층의 상면 가장자리에 인접하여 형성함으로써 와이어 본딩에 의해 빛이 가리는 현상을 방지하고, 상기 본딩패드로부터 다양한 구조의 연장전극을 형성함으로써 전류밀도의 집중 현상을 개선할 수 있는 수직구조 질화물 반도체 발광소자에 관한 것이다.
일반적으로, 질화물 반도체는 GaN, InN, AlN 등과 같은 Ⅲ-Ⅴ족 반도체결정으로서, 단파장광(자외선 내지 녹색광), 특히 청색광을 낼 수 있는 발광소자에 널리 사용된다.
질화물 반도체 발광소자는 결정성장을 위한 격자정합조건을 만족하는 사파이어기판 등의 절연성 기판을 이용하여 제조되므로, p형 및 n형 질화물 반도체층에 연결된 2개의 전극이 발광구조의 상면에 거의 수평으로 배열되는 수평 구조를 취하게 된다.
이러한 수평 구조의 질화물 반도체 발광소자는, 여러 가지 단점을 갖는다. 먼저, n측 전극으로부터 활성층을 통해 p형 전극으로 향하는 전류흐름이 수평방향을 따라 협소하게 형성될 수 밖에 없다. 이러한 협소한 전류흐름으로 인해, 수평 구조의 질화물 반도체 발광소자는 순방향 전압(Vf)이 증가하여 전류효율이 저하되는 단점이 있다.
또한, 수평 구조의 질화물 반도체 발광소자에서는, 전류밀도의 증가에 의해 열발생량이 크고, 반면에 사파이어 기판의 낮은 열전도성에 의해 열방출이 원활하지 못하므로, 열증가에 따라 사파이어 기판과 질화물 반도체 발광구조물 간에 기계적 응력이 발생하여 소자가 불안정해지는 단점이 있다.
더하여, 수평 구조의 질화물 반도체 발광소자에서는, n측 전극을 형성하기 위해서, 형성되는 n형 전극의 면적보다 크게 활성층 및 p형 질화물 반도체층의 일부영역을 제거하여야 하므로, 발광면적이 감소되어 소자크기 대 휘도에 따른 발광효율이 저하된다는 단점도 있다.
이러한, 수평 구조의 질화물 반도체 발광소자의 단점을 개선하기 위해, 레이저 리프트 오프 공정을 이용하여 사파이어 기판을 제거한 수직구조의 질화물 반도체 발광소자의 개발이 적극적으로 이루어지고 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는 종래의 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 측단면도 및 평면도를 도시한 것이다. 도 1(a) 및 (b)를 참조하면, 종래의 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, 사파이어 기판 상에 n형 질화물 반도체층(11), 활성층(12), p형 질화물 반도체층(13)을 순차적으로 형성한 후, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off : LLO) 공정을 이용하여 상기 사파이어 기판을 제거하고, 상기 n형 질화물 반도체층(11)을 최상층으로 하여, n형 질화물 반도체층(11)의 상면을 광방출면으로 이용한다. 따라서, n형 질화물 반도체층(11), 상기 n형 질화물 반도체층(11)의 하면에 형성된 활성층(12), 상기 활성층(12) 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층(13), 상기 p형 질화물 반도체층(13)의 하면에 순차적으로 형성된 도전성 접착층(14) 및 도전성 지지용 기판(15)을 포함하는 구조를 갖는다. 상기 n형 질화물 반도체층(13)의 상면에는 n측 전극(16)이 형성되고, 상기 n측 전극(16)에 와이어 본딩이 이루어져 전류가 공급된다.
도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 수직구조 질화물 반도체 발광소자는 n측 전극(16)이 광 방출면인 n형 질화물 반도체층(11)의 상면 중심부에 형성되었다. 상기 n측 전극(16)이 n형 질화물 반도체층의 중심부에 형성되는 경우, 와이어 본딩에 의해 n측 전극(16)과 연결된 와이어(W)에 의해 n형 질화물 반도체층의 상면으로부터 방출되는 빛이 가리는 문제점이 발생하게 된다.
한편, n측 전극(16)을 n형 질화물 반도체층(11)의 가장자리에 인접하여 형성하게 되면, n형 질화물 반도체층(11)의 우수한 전도성에 의해 n측 전극(16)의 하부에 전류밀도가 집중됨으로써, 실질적으로 빛을 생성하는 발광영역이 감소하게 되는 문제점이 있다.
이에, 당 기술분야에서는, 와이어 본딩에 의해 빛을 가리는 문제를 해결하기 위해 n형 질화물 반도체층의 가장자리에 인접하여 n측 전극을 형성하면서 동시에 전류밀도를 효율적으로 분산시킬 수 있는 새로운 전극 구조를 갖는 수직구조 질화 물 반도체 발광소자가 요구되어 왔다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 대형 질화물 반도체 발광소자에 있어서, n형 질화물 반도체층 상면의 가장자리에 인접하여 n측 본딩패드를 형성하면서 동시에 전류 밀도를 효율적으로 분산시킴으로써 발광효율을 개선할 수 있는 새로운 전극구조를 갖는 플립칩용 질화물 반도체 발광소자를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,
n형 질화물 반도체층;
상기 n형 질화물 반도체층의 하면에 형성된 활성층;
상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층; 및
상기 n형 질화물 반도체층의 상면의 가장자리에 인접하여 형성된 본딩패드 및 상기 본딩패드로부터 연장된 띠형상을 갖는 적어도 하나의 연장전극으로 이루어진 n측 전극을 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 n측 전극 사이에 형성된 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 n측 전극 사이에 형성된 투명전극층을 더 포함할 수 있다. 상기 투명전극층은 전류를 용이하게 확산시킴과 동시에 빛을 잘 투과시키는 물질로 이루어질 수 있다. 이를 위하여, 상기 투명전극층은, 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐 산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO) 및 인듐-아연계 산화물(IZO)로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화물로 이루어진 적어도 한 개의 층으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다양한 실시형태에서, 상기 p형 질화물 반도체층 하부에 형성된 도전성 지지용 기판을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 도전성 지지용 기판과 p형 질화물 반도체층 사이에 도전성 접착층이 더 형성될 수 있다.
더하여, 본 발명의 다양한 실시형태에서, 수직구조 질화물 반도체 발광소자는 상기 p형 질화물 반도체층 하면에 형성된 고반사성 오믹콘택층을 더 포함한다. 상기 고반사성 오믹콘택층은, 활성층에서 생성된 빛을 광방출면으로 사용되는 n형 질화물 반도체층 방향으로 반사시켜 휘도를 개선함과 동시에, p형 질화물 반도체층과 오믹콘택을 형성할 수 있는 물질로 이루어진다. 이러한 물질들로는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 물질들이 있다.
일반적으로, 수직구조 질화물 반도체 발광소자는 사각형상의 단면을 갖는다. 즉, 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 최상층이 되는 n형 질화물 반도체층의 상면을 사각형상을 가지게 된다. 본 발명은 이 사각형상의 n형 질화물 반도체층의 상면에 다양한 구조의 n측 전극이 형성된 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 제공한다.
상기 n측 전극의 일례로, 상기 n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드; 및 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변을 따라 형성된 제1 연장전극의 일부로부터, 그 대향하는 변을 따라 형성된 제1 연장전극까지 연장된 복수개의 제2 연장전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 n측 전극의 다른 예로, 상기 n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드; 상기 본딩패드가 형성된 모서리를 이루는 n형 질화물 반도체층 상면의 양변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극과 제2 연장전극; 및 상기 본딩패드가 형성된 모서리의 대각선 방향으로 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제3 연장전극을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 n측 전극의 다른 예로, 상기 n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드; 상기 본딩패드가 형성된 모서리로부터 그 대향하는 모서리에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극; 및 상기 본딩패드가 형성된 모서리의 대향하는 모서리를 이루 는 n형 질화물 반도체층 상면의 양변을 따라, 상기 제1 연장전극으로부터 연장되어 형성된 제2 연장전극과 제3 연장전극을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 n측 전극의 다른 예로, 상기 n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드; 및 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 연장전극을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 n측 전극의 다른 예로, 상기 n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드; 상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극 및 제2 연장전극; 상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변에 대향하는 변에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제3 연장전극; 및 상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변에 대향하는 변을 따라, 상기 제3 연장전극으로부터 연장되어 형성된 제4 연장전극을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 n측 전극의 다른 예로, 상기 n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드; 상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변에 대향하는 변에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극; 및 상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변을 제외한 나머지 세변을 따라, 상기 제1 연장전극으로부터 연장되어 형성된 제2 연장전극을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 보다 상세하게 설명한다. 본 발명에 대한 설명에서 참조되는 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 평면도 및 측단면도이다. 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, n형 질화물 반도체층(21); 상기 n형 질화물 반도체층(21)의 하면에 형성된 활성층(22); 상기 활성층(22) 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층(23); 및 상기 n형 질화물 반도체층(21)의 상면의 가장자리에 인접하여 형성된 본딩패드(261) 및 상기 본딩패드로부터 연장된 띠형상의 연장전극(262)으로 이루어진 n측 전극을 포함하여 구성된다.
더하여, 본 실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, 상기 p형 질화물 반도체층(23)의 하면에 형성된 도전성 접착층(24); 및 상기 도전성 접착층(24)의 하면에 형성된 도전성 지지용 기판(25)을 더 포함하여 구성된다.
상기 종래기술에 대한 설명에서와 같이, 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, 사파이어 기판 상에 n형 질화물 반도체층(21), 활성층(22), p형 질화물 반도체층(23)을 순차적으로 형성한 후, 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off : LLO) 공정 등을 이용하여 상기 사파이어 기판을 제거하고, 상기 n형 질화물 반도체층(21)을 최상층으로 하여, n형 질화물 반도체층(21)의 상면을 광방출면으로 이용한다. 따라서, 본 명세서에서 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, n형 질화물 반도체층(21)을 최상층으로 설명할 것이다.
상기 n형 질화물 반도체층(21)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 n 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적인 질화물 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, GaInN가 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(21)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Si, Ge, Se, Te 또는 C 등이 사용될 수 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(21)은, 상기 반도체 물질을 유기금속 기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition : MOCVD), 분자빔 성장법(Molecular Beam Epitaxy : MBE) 또는 하이브리드 기상증착법(Hybride Vapor Phase Epitaxy : HVPE)과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 사파이어 기판 상에 성장시킴으로써 형성된다.
통상적으로, 상기 사파이어 기판)과 n형 질화물 반도체층(21) 사이에는 격자부정합을 완화하기 위한 버퍼층이 형성될 수 있다. 이 버퍼층으로는 통상 수 십 ㎚의 두께를 갖는 GaN 또는 AlN 등의 저온핵성장층 및/또는 불순물이 도핑되지 않는 비도핑 질화물층이 사용될 수 있다.
상기 활성층(22)은 빛을 발광하기 위한 층으로서, 단일 또는 다중 양자우물구조를 갖는 GaN 또는 InGaN 등의 질화물 반도체층으로 구성된다. 상기 활성층(22)은 상기 n형 질화물 반도체층(21)과 같이 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 p형 질화물 반도체층(23)은 상기 n형 질화물 반도체층(21)과 마찬가지로, AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 갖는 p 도핑된 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 대표적인 질화물 반도체 물질로는 GaN, AlGaN, GaInN가 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(23)의 도핑에 사용되는 불순물로는 Mg, Zn 또는 Be 등이 있다. 상기 p형 질화물 반도체층(23)은, 상기 반도체 물질을 유기금속 기상증착법, 분자빔 성장법 또는 하이브리드 기상증착법과 같은 공지의 증착공정을 사용하여 성장시킬 수 있다.
상기 n형 질화물 반도체층(21)의 상면에는 전류의 공급을 위한 n측 전극이 형성된다. 상기 n측 전극은, Ti, Cr, Al, Cu 및 Au로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. 상기 n측 전극은 통상적인 금속층 성장방법인 증착법 또는 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다.
구조적인 측면에서, 상기 n측 전극은, 와이어 본딩을 위한 본딩패드(261)가 n형 질화물 반도체층(21) 상면의 가장자리에 인접하여 형성되며, 상기 본딩패드 (261)로부터 연장된 띠 형상의 연장전극(262)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 도 2의 (a)는, 상기 n측 전극의 일례로서, 상기 n형 질화물 반도체층(21) 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드(261) 및 상기 n형 질화물 반도체층(21) 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드(261)로부터 연장되어 형성된 연장전극(262)을 포함하는 구조의 n측 전극을 도시한다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 n측 전극의 본딩패드(261)는 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된다. 따라서, 와이어 본딩 시 와이어에 의해, 방출되는 빛을 가리게 되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 연장전극(262)이 n형 질화물 반도체층 상면의 가장자리를 따라 본딩패드(261)로부터 연장되어 형성됨으로써, 본딩패드(261)의 하부로만 전류밀도가 집중되는 현상을 방지하고 전류밀도의 균일한 분포를 가져오게 된다.
도시하지는 않았지만, 본 실시예의 변형예로서, 상기 n형 질화물 반도체층(21) 상면의 일변에 형성된 연장전극(262)의 일부로부터 연장되어 그 대향하는 변에 형성된 연장전극(262)까지 형성된 복수개의 추가 연장전극을 더 형성할 수도 있다. 상기 n형 질화물 반도체층(21) 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드(261)로부터 연장되어 형성된 연장전극(262)을 제1 연장전극이라 정의하고, 상기 추가 연장전극을 제2 연장전극이라고 정의하면, 상기 제1 연장전극은 테두리를 형성하고 상기 제2 연장전극은 상기 제1 연장전극의 서로 대향하는 부분을 연결하는 그물 형태의 연장전극이 형성될 수 있다.
한편, 상기 n형 질화물 반도체층(21)을 사파이어 기판 상에 성장시키는 경우, 격자 상수 차이 및 열팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 버퍼층이 형성될 수 있는데, 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제작 공정에서 레이저 리프트 오프 공정을 이용하여 사파이어 기판을 제거한 후 이 버퍼층을 잔류시킬 수 있다. 일반적인 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 제작 공정에 사파이어 기판을 제거한 후 건식식각 등의 방법으로 상기 버퍼층을 제거하는 공정이 추가되지만, 본 발명에서는 상기 버퍼층의 제거 공정을 생략할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, 상기 n형 질화물 반도체층(21)과 상기 n측 전극 사이에 버퍼층이 존재할 수도 있다. 상기 버퍼층은 비도핑 질화물층으로 이루어져 상기 n측 전극의 하부에 전류 밀도가 집중되는 현상을 완화시킬 수 있다.
상기 p형 질화물 반도체층(23)과 도전성 지지용 기판(25)의 사이에는 선택적으로 도전성 접착층(24)이 형성될 수 있다. 상기 도전성 접착층(24)은 상기 p형 질화물 반도체층(23)과 상기 도전성 지지용 기판(25)의 접촉을 보다 강화하기 위한 것으로서, 일반적으로 접착성을 갖는 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 이러한 재료로는 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag 및 Pb-Sn을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속 접합제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 지지용 기판(25)은 도전성을 갖는 물질로 이루어지며, 대표적으로 실리콘 기판 또는 금속기판이 사용될 수 있다. 상기 도전성 지지용 기판(25)은, 상기 n형 질화물 반도체층(21), 활성층(22) 및 p형 질화물 반도체층(23)으로 이루어진 발광구조물이 매우 작은 사이즈를 가지므로 실제의 응용분야에 적용하기 곤란한 문제를 가질 수 있으므로, 수직구조 질화물 반도체 발광소자가 적절한 사이즈를 갖도록 하기 위해 상기 발광구조물을 지지하는 역할을 함과 동시에, p측 전극의 역할을 수행한다.
상기 도전성 지지용 기판(25)을 형성하는 또 다른 방법으로, 상기 도전성 접착층(24)을 사용하지 않고서 상기 p형 질화물 반도체층(23)의 하면에 일반적인 증착법, 스퍼터링 또는 도금법을 이용하여 소정의 두께를 갖도록 직접 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 도전성 접착층(24)은 생략되고, 상기 p형 질화물 반도체층(23)의 하면에 직접 도전성 지지용 기판(25)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 수직구조 질화물 반도체 발광소자를 도시한 측단면도이다. 도 3에 도시된 수직구조 질화물 반도체 발광소자는, 도 2에 도시된 실시형태에서, 상기 n형 질화물 반도체층(21) 및 상기 n측 전극(261, 262) 사이에 형성된 투명전극층(301)과, 상기 도전성 접착층(24) 및 상기 p형 질화물 반도체층(23) 사이에 형성된 고반사성 오믹콘택층(303)을 더 포함한다.
상기 투명전극층(301)은, 상기 n측 전극(261, 262)로부터 주입되는 전류를 확산시켜 상기 n측 전극(261, 262)의 하부에 전류 밀도가 집중되는 것을 방지한다. 본 실시형태는, 전류 밀도의 집중을 개선시킬 수 있는 n측 전극(261, 262) 구조에 더하여 상기 투명전극층(301)을 형성함으로써, 상기 도 2에 도시된 수직구조 질화물 반도체 발광소자에 비해 보다 효율적으로 전류 밀도를 분산시킬 수 있다.
상기 투명전극층(301)은 전류를 확산시킬 수 있는 도전성을 가져야 하며, 광 방출면인 상기 n형 질화물 반도체층(21)의 상면에 형성되므로, 빛을 잘 투과시켜야 한다. 이를 위해, 상기 투명전극층(301)은, 인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐 산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO) 및 인듐-아연계 산화물(IZO)로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화물로 이루어진 적어도 한 개의 층으로 형성될 수 있다.
상기 고반사성 오믹콘택층(303)은 비교적 높은 에너지밴드갭을 갖는 p형 질화물 반도체층(23)과의 접촉저항을 낮추는데 적절하면서, 동시에 광 방출면인 n형 질화물 반도체층(21)의 상면으로 향하는 유효휘도를 향상시키기 위한 층으로서 반사율이 높은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 고반사성 오믹콘택층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 수직구조 질화물 발광소자의 n측 전극 구조를, n형 질화물 반도체층 상면의 가장자리에 인접하여 형성된 본딩패드와 상기 본딩패드로부터 연장된 연장전극의 구조로 형성함으로써, 와이어 본딩에 의해 방출되는 빛이 가리는 문제 및 전류밀도 집중 문제를 개선할 수 있는 특징이 있다. 이하, 도 4를 참조하여, 본 발명에 적용되는 n측 전극의 다양한 응용례를 설명한다.
일반적으로, 수직구조 질화물 반도체 발광소자는 사각형상의 단면을 갖는다. 즉, 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 최상층이 되는 n형 질화물 반도체층의 상면을 사각형상을 가지게 된다. 이하에서는, 사각형상의 n형 질화물 반도체층의 상면에 형성된 다양한 구조의 n측 전극을 설명할 것이다.
도 4의 (a)는 본 발명에 적용될 수 있는 n측 전극의 일 응용례를 도시한 평면도이다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, n측 전극은, n형 질화물 반도체층 상면(41)의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드(461)와, 상기 본딩패드(461)가 형성된 모서리를 이루는 n형 질화물 반도체층(41) 상면의 양변을 따라, 상기 본딩패드(461)로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극(462a)과 제2 연장전극(462b) 및 상기 본딩패드(461)가 형성된 모서리의 대각선 방향으로 상기 본딩패드(461)로부터 연장되어 형성된 제3 연장전극(462c)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
도 4의 (b)는 본 발명에 적용될 수 있는 n측 전극의 다른 응용례를 도시한 평면도이다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, n측 전극은, n형 질화물 반도체층(51) 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드(561)와, 상기 본딩패드(561)가 형 성된 모서리로부터 그 대향하는 모서리에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드(561)로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극(562a) 및 상기 본딩패드(561)가 형성된 모서리의 대향하는 모서리를 이루는 n형 질화물 반도체층(51) 상면의 양변을 따라, 상기 제1 연장전극(562a)으로부터 연장되어 형성된 제2 연장전극(562b)과 제3 연장전극(562c)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
도 4의 (c)는 본 발명에 적용될 수 있는 n측 전극의 또 다른 응용례를 도시한 평면도이다. 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, n측 전극은, n형 질화물 반도체층(61) 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드(661) 및 상기 n형 질화물 반도체층(61) 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 연장전극(662)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
도 4의 (d)는 본 발명에 적용될 수 있는 n측 전극의 또 다른 응용례를 도시한 평면도이다. 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, n측 전극은, n형 질화물 반도체층(71) 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드(761)와, 상기 본딩패드(761)가 인접한 n형 질화물 반도체층(71) 상면의 일변을 따라, 상기 본딩패드(761)로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극(762a) 및 제2 연장전극(762b)과, 상기 본딩패드(761)가 인접한 n형 질화물 반도체층(71) 상면의 일변에 대향하는 변에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드(761)로부터 연장되어 형성된 제3 연장전극(762c) 및 상기 본딩패드(761)가 인접한 n형 질화물 반도체층(71) 상면의 일변에 대향하는 변 을 따라, 상기 제3 연장전극(762c)으로부터 연장되어 형성된 제4 연장전극(762d)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
도 4의 (e)는 본 발명에 적용될 수 있는 n측 전극의 또 다른 응용례를 도시한 평면도이다. 도 4의 (e)에 도시된 바와 같이, n측 전극은, 상기 n형 질화물 반도체층(81) 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드(861)과, 상기 본딩패드(861)가 인접한 n형 질화물 반도체층(81) 상면의 일변에 대향하는 변에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드(861)로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극(862a) 및 상기 본딩패드(861)가 인접한 n형 질화물 반도체층(81) 상면의 일변을 제외한 나머지 세변을 따라, 상기 제1 연장전극(862a)으로부터 연장되어 형성된 제2 연장전극(862b)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수직구조 질화물 반도체 발광소자의 n형 질화물 반도체층 상면의 가장자리에 인접하여 본딩패드를 형성함으로 써, 와이어 본딩에 의해 방출되는 빛이 가리는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 본딩패드로부터 연장되는 띠형상의 연장전극을 다양한 구조로 형성함으로써, 상기 본딩패드가 n형 질화물 반도체층의 가장자리에 인접하여 발생할 수 있는 전류밀도의 집중현상을 개선하고 전류 밀도를 효율적으로 분산시켜 발광소자의 발광효율을 더욱 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (15)

  1. n형 질화물 반도체층;
    상기 n형 질화물 반도체층의 하면에 형성된 활성층;
    상기 활성층 하면에 형성된 p형 질화물 반도체층; 및
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면의 가장자리에 인접하여 형성된 본딩패드 및 상기 본딩패드로부터 연장된 띠형상을 갖는 적어도 하나의 연장전극으로 이루어진 n측 전극을 포함하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 n측 전극 사이에 형성된 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층 및 상기 n측 전극 사이에 형성된 투명전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 투명전극층은,
    인듐-주석계 산화물(ITO), 인듐 산화물(IO), 주석계 산화물(SnO2), 아연계 산화물(ZnO) 및 인듐-아연계 산화물(IZO)로 구성된 그룹으로부터 선택된 산화물로 이루어진 적어도 한 개의 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층의 하부에 형성된 도전성 지지용 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 지지용 기판 및 상기 p형 질화물 반도체층 사이에 형성된 도전성 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 p형 질화물 반도체층 하면에 형성된 고반사성 오믹콘택층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 고반사성 오믹콘택층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 그 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각형상을 가지며,
    상기 n측 전극은,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드; 및
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변을 따라 형성된 제1 연장전극의 일부로부터, 그 대향하는 변을 따라 형성된 제1 연장전극까지 연장된 복수개의 제2 연장전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각형상을 가지며,
    상기 n측 전극은,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드;
    상기 본딩패드가 형성된 모서리를 이루는 n형 질화물 반도체층 상면의 양변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극과 제2 연장전극; 및
    상기 본딩패드가 형성된 모서리의 대각선 방향으로 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제3 연장전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각형상을 가지며,
    상기 n측 전극은,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 모서리에 인접하여 형성된 본딩패드;
    상기 본딩패드가 형성된 모서리로부터 그 대향하는 모서리에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극; 및
    상기 본딩패드가 형성된 모서리의 대향하는 모서리를 이루는 n형 질화물 반도체층 상면의 양변을 따라, 상기 제1 연장전극으로부터 연장되어 형성된 제2 연장전극과 제3 연장전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각형상을 가지며,
    상기 n측 전극은,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드; 및
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 네 변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 연장전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각형상을 가지며,
    상기 n측 전극은,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드;
    상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변을 따라, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극 및 제2 연장전극;
    상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변에 대향하는 변에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제3 연장전극; 및
    상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변에 대향하는 변을 따라, 상기 제3 연장전극으로부터 연장되어 형성된 제4 연장전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 n형 질화물 반도체층의 상면은 실질적으로 사각형상을 가지며,
    상기 n측 전극은,
    상기 n형 질화물 반도체층 상면의 일변의 거의 중심부에 인접하여 형성된 본딩패드;
    상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변에 대향하는 변에 인접한 위치까지, 상기 본딩패드로부터 연장되어 형성된 제1 연장전극; 및
    상기 상기 본딩패드가 인접한 n형 질화물 반도체층 상면의 일변을 제외한 나머지 세변을 따라, 상기 제1 연장전극으로부터 연장되어 형성된 제2 연장전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직구조 질화물 반도체 발광소자.
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