KR20110061470A - 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법 - Google Patents

발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층 및 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 상기 발광 구조물 아래에 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 적어도 하나의 전류 확산 구조물; 및 상기 발광 구조물 및 상기 전류 확산 구조물의 아래에 반사층을 포함하며, 상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 대응되는 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함한다.

Description

발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
실시예는 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
한편, 발광 다이오드의 발광 효율을 향상시키기 위해, 상기 발광 다이오드의 전류 특성을 개선시키는 방법에 대한 연구가 늘어나고 있다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 반도체층에 전류를 공급하는 부분이 서로 반대 측에 배치된 소자 내에서 양호한 전류 퍼짐 효과를 가지는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층 및 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 상기 발광 구조물 아래에 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 적어도 하나의 전류 확산 구조물; 및 상기 발광 구조물 및 상기 전류 확산 구조물의 아래에 반사층을 포함하며, 상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 대응되는 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자 제조방법은, 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층 및 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 발광구조물에 전류 확산 구조물을 형성하는 단계; 및 상기 전류 확산 구조물 상에 반사층을 형성하는 단계; 및 상기 제1도전형 반도체층 아래에 상기 전류 확산 구조물과 수직 방향으로 오버랩되도록 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 상에 제1 리드전극 및 제2 리드전극; 상기 몸체 상에 상기 제1 리드전극 및 제2 리드전극에 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및 상기 몸체 상에 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부재를 포함하고, 상기 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층 및 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 상기 발광 구조물 아래에 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 적어도 하나의 전류 확산 구조물; 및 상기 발광 구조물 및 상기 전류 확산 구조물의 아래에 반사층을 포함하며, 상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 대응되는 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 양호한 전류 퍼짐 효과를 가지는 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분 확대도이다.
도 3내지 도 6은 도 1의 발광 소자의 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 2의 확산 구조물의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 11은 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 12는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 13은 실시 예에 따른 전류 확산 구조물과 그 주변의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자를 구비한 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자를 구비한 표시 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자를 구비한 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시 예에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 실시예들에 따른 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법에 대해 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 반사층(160), 상기 반사층(160) 상에 적어도 하나의 전류 확산 구조물(153), 상기 반사층(160) 및 상기 전류 확산 구조물(153) 상에 발광 구조물(145), 상기 발광 구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.
상기 발광 구조물(145)은 3족-5족 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(150), 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제1 반도체층(130)을 포함할 수 있다.
상기 전도성 지지부재(170)는 상기 발광 구조물(145) 아래에 도금 또는/및 증착되거나, 시트(sheet) 형태로 부착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전도성 지지부재(170)는 상기 발광 구조물(145)을 지지하며, 상기 전극(180)과 함께 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다.
상기 전도성 지지부재(170)는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, GaN 등) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 전도성 지지부재(170) 상에는 상기 반사층(160)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(160)은 반사율이 높은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 반사층(160)은 상기 발광 구조물(145)로부터 방출되는 광을 반사하여, 상기 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 반사층(160)과 상기 전도성 지지부재(170) 사이에는 두 층 사이의 계면 접합력을 향상시키기 위한 접착층(미도시)이 형성될 수도 있다. 상기 접착층(미도시)은 Ti, Ni, Cu 중 어느 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(160)은 형성되지 않을 수도 있다.
상기 전도성 지지부재(170) 또는 반사층(160) 상에는 적어도 하나의 상기 전류 확산 구조물(153)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 전류 확산 구조물(153)은 상기 제2도전형 반도체층(140) 또는 상기 활성층(140)의 아래에 형성될 수 있다.
다만, 상기 전류 확산 구조물(153)의 형성 위치에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어, 상기 전류 확산 구조물(153)은 상기 제1 반도체층(130) 내부, 즉 상기 전극(180)과 상기 활성층(140) 사이에 형성되거나, 상기 전도성 지지부재(170)와 상기 활성층(140) 사이에 제1 전류 확산 구조물, 상기 전극(180)과 상기 활성층(140) 사이에 제2 전류 확산 구조물이 형성될 수도 있다.
상기 적어도 하나의 전류 확산 구조물(153)은 상기 전극(180)과 적어도 일부가 동일 수직 평면 상에 오버랩(overlap)될 수 있다. 이에 따라, 상기 전류 확산 구조물(153)은 전류가 상기 전도성 지지부재(170)와 상기 전극(180) 사이의 최단 거리를 갖는 경로에 편중되어 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 전극(180)은 패드 또는 패드에 연결된 전극일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 전극(180)의 폭(c)는 상기 전류 확산 구조물(153)의 폭과 동일하거나 다를 수 있다.
또한, 도시된 바에 따르면, 상기 반사층(160)은 상기 전류 확산 구조물(153)의 측면 및 밑면을 둘러싸도록 형성되었지만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전류 확산 구조물(153)은 제1 구조물(151)과, 상기 제1 구조물(151)의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물(152)을 포함할 수 있다.
상기 제1 구조물(151)은 예를 들어, 절연 특성을 가지는 재질로 형성되거나 상기 발광 구조물(145)에 비해 전기전도성이 현저히 낮은 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1 구조물(151)은 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2 구조물(152)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키(schottky) 접촉을 하는 금속을 사용할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키(schottky) 접촉을 하는 금속은 Ti, Al, Cr 등의 논오믹(non-ohmic) 금속이거나, 열처리 공정을 실시하지 않은 Ni, Pt, Pd, Ag 등의 오믹(ohmic) 금속 일 수 있다.
상기 Ni, Pt, Pd, Ag 등의 오믹 금속은 대략 400℃ 이상의 열처리 공정을 실시하지 않는 경우, 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키 접촉을 할 수 있다. 따라서, 상기 제2 구조물(152)을 열처리를 하지 않은 상기 오믹(ohmic) 금속으로 형성하는 경우, 후속 공정은 예를 들어 0℃ 내지 400℃의 온도 범위에서 실시함으로써, 상기 제2 구조물(152)에 열이 가해지는 것을 방지하여 상기 오믹 금속이 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 오믹 접촉을 하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전류 확산 구조물(153)은 상기 전극(180)과 상기 전도성 지지부재(170) 사이에 흐르는 전류가 상기 발광 소자(100)의 특정 영역에 편중되어 흐르지 않고, 상기 발광 소자(100)의 전 영역에 대해 골고루 스프레딩(spreading) 되도록 한다.
또한, 상기 전류 확산 구조물(153)은 상기 제1 구조물(151)의 측면 중 적어도 일부분에 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키 접촉을 하는 상기 제2 구조물(152)을 포함하므로, 상기 전류 확산 구조물(153)에 인접한 영역에서 발생하는 전류 집중 현상을 완화하고, 전류의 퍼짐 효과를 극대화할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 제1 구조물(151)을 통해서는 전류가 거의 흐르지 않는 것에 비해, 상기 제2 구조물(152)을 통해서는 쇼트키 접촉에 의해 형성된 소정의 저항값에 따라 전류가 흐를 수 있다. 따라서, 상기 전류 확산 구조물(153)에 인접한 영역에서 발생하는 전류 집중 현상이 상기 제2 구조물(152)을 통해 흐르는 전류에 의해 완화될 수 있다.
이하, 상기 전류 확산 구조물(153)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 A 영역을 상세히 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 전류 확산 구조물(153)은 제1 구조물(151)과, 상기 제1 구조물(151)의 적어도 한 측면의 일부에 제2 구조물(152)을 포함한다.
상기 전류 확산 구조물(153)의 너비(w)는 상기 전극(180)의 너비에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(180)의 너비가 대략 20μm 인 경우, 상기 전류 확산 구조물(153)의 너비(w)는 10μm 내지 30μm, 바람직하게는 대략 20μm 일 수 있다. 이때, 상기 제1 구조물(151)의 너비(a)는 5μm 내지 20μm, 바람직하게는 10μm 이고, 상기 제2 구조물(152)의 너비(b)는 0.1μm 내지 10μm, 바람직하게는 5μm 일 수 있으며, 상기 제1 구조물(151)의 너비(a) 대 상기 제2 구조물(152)의 너비(b)의 비율은 0.5:1 내지 200:1 일 수 있다.
또한, 상기 전류 확산 구조물(153)의 두께는 적어도 1nm 일 수 있으며, 1nm 이하인 경우, 터널링(tunneling) 효과에 의해, 상기 전류 확산 구조물(153)이 전류 퍼짐 효과를 갖지 못할 수 있다. 상기 제1 구조물(151) 및 상기 제2구조물(152)는 동일한 두께일 수 있으며, 상기 제1 구조물(151)의 두께는 상기 제2 구조물(152)의 두께에 비해 얇게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1을 참조하면, 상기 전류 확산 구조물(153) 및 상기 반사층(160) 상에는 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사층(160)이 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 오믹 접촉을 하지 않는 경우, 상기 반사층(160)과 상기 제2 도전형 반도체층(150) 사이에는 오믹층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 상기 활성층(140)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 제1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(150)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(140)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(140)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well), 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(140)이 상기 다중 양자 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(140)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(140)의 위 및/또는 아래에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 클래드층(미도시)은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다.
상기 활성층(140) 상에는 상기 제1 반도체층(130)이 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층 만을 포함하거나, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 비전도성 반도체층 등을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 비전도성 반도체층은 도전형 도펀트가 도핑되지 않아, 상기 제1,2 도전형 반도체층에 비해 현저히 낮은 전기 전도성을 가지는 층으로, 예를 들어, 언도프드(Undoped) GaN계 반도체층일 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층은 p형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층 상에는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 제3도전형 반도체층은 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 이에, 상기 발광 소자(100)는 np, pn, npn 또는 pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 반도체층(130)의 상면에는 상기 전극(180)이 형성될 수 있다. 상기 전극(180)은 상기 전도성 지지부재(170)와 함께 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 상기 전극(180)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 반도체층(130)의 상면에는 요철이 형성되어, 상기 발광 소자(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 상기 발광 소자(100)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 상술한 것과 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
도 3을 참조하면, 기판(110) 상에 상기 발광구조물(145)을 형성할 수 있다.
상기 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(110) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(145)은 3족-5족 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 제1 반도체층(130), 상기 제1 반도체층(130) 상에 활성층(140), 상기 활성층(140) 상에 제2 도전형 반도체층(150)을 포함할 수 있다.
상기 제1 반도체층(130)은 제1 도전형 반도체층 만을 포함하거나, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 비전도성 반도체층, 버퍼층 등을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광구조물(145)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4를 참조하면, 상기 발광구조물(145) 상에는 적어도 하나의 상기 전류 확산 구조물(153)이 형성될 수 있다.
다만, 상기 전류 확산 구조물(153)의 형성 위치에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어, 상기 발광구조물(145)을 일부 성장하고 상기 전류 확산 구조물(153)을 형성한 후 다시 상기 발광구조물(145)을 성장하여, 상기 전류 확산 구조물(153)이 상기 제1 도전형 반도체층 또는 제2 도전형 반도체층(150) 내에 형성될 수도 있다.
상기 전류 확산 구조물(153)은 제1 구조물(151)과, 상기 제1 구조물(151)의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물(152)을 포함할 수 있다.
상기 제1 구조물(151)은 예를 들어, 절연 특성을 가지는 재질로 형성되거나 상기 발광 구조물(145)에 비해 전기전도성이 현저히 낮은 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1 구조물(151)은 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2 구조물(152)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키(schottky) 접촉을 하는 금속을 사용할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키(schottky) 접촉을 하는 금속은 Ti, Al, Cr 등의 논오믹(non-ohmic) 금속이거나, 열처리 공정을 실시하지 않은 Ni, Pt, Pd, Ag 등의 오믹(ohmic) 금속 일 수 있다.
상기 전류 확산 구조물(153)은 예를 들어, 포토리소그래피 공정에 의해 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴(미도시)을 마스크로 하여 상기 제1 구조물(151)을 증착하고, 상기 제1 구조물(151)의 측면의 적어도 일부에 상기 제2 구조물(152)을 증착 또는/및 도금하여 형성할 수 있다. 다만, 상기 전류 확산 구조물(153)의 제조방법에 대해 한정하지는 않는다.
상기 증착은 예를 들어, 스퍼터링(Sputtering) 방법 또는/및 전자빔 증착 방법에 의해 실시될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 전류 확산 구조물(153) 및 상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 상기 반사층(160)이 형성되고, 상기 반사층(160) 상에는 전도성 지지부재(170)가 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 기판(110)을 제거하고, 상기 제1 반도체층(130) 상에 전극(180)을 형성하여, 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)를 제공할 수 있다.
상기 기판(110)은 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정 또는 에칭(Etching) 공정 중 적어도 어느 하나에 의해 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 기판(110)을 제거하고, 상기 기판(110)을 제거함에 따라 노출된 상기 제1 반도체층(130)의 하면에 ICP/RIE(Inductive Coupled Plasma/Reactive Ion Etch) 공정을 실시할 수 있으며, 이에 따라, 상기 제1 반도체층(130)의 일부가 제거될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전극(180)은 증착 공정 또는/및 도금 공정에 의해 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다.
<제2 실시예>
이하, 제2 실시예에 따른 발광 소자(100A) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
제2 실시예에 따른 발광 소자(100A)는 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와 전류 확산 구조물의 형상을 제외하고 유사하다.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광 소자(100A)의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 전도성 지지부재(170), 상기 전도성 지지부재(170) 상에 반사층(160), 상기 반사층(160) 상에 적어도 하나의 전류 확산 구조물(253), 상기 반사층(160) 및 상기 전류 확산 구조물(253) 상에 발광 구조물(145), 상기 발광 구조물(145) 상에 전극(180)을 포함한다.
상기 전류 확산 구조물(253)은 제1 구조물(251)과, 상기 제1 구조물(251)의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물(252)을 포함할 수 있다. 상기 제2구조물(252)은 상기 제1구조물(251)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1 구조물(151) 및 제2 구조물(252)은 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, Ti, Al, Cr, Ni, Pt, Pd, Ag 중 적어도 하나를 포함한다.
도 8 및 도 9는 도 7의 B-B 단면도로서, 상기 전류 확산 구조물(253)의 다양한 예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 제2 구조물(252)은 요철 구조로 형성될 수 있다. 상기 요철 구조는 랜덤한 주기 및 간격을 가지거나, 규칙적인 주기 및 간격을 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 요철 구조는 요 패턴과 철 패턴을 구비하며, 상기 요 패턴 및 철 패턴 각각의 단면의 형상은 삼각형(도 8), 사각형(도 9의 (i)), 다각형 또는 반원형(도 9의 (ii)) 중 어느 하나 일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8과 같이, 상기 제1 구조물(251) 및 제2 구조물(252)은 절연 특성을 가지는 재질, 상기 발광구조물(145)에 비해 전기전도성이 현저히 낮은 재질 및 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키(schottky) 접촉을 하는 금속 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1 구조물(251) 및 제2 구조물(252) 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성되거나, Ti, Al, Cr 등의 논오믹(non-ohmic) 금속 중 적어도 어느 하나로 형성되거나, 열처리 공정을 실시하지 않은 Ni, Pt, Pd, Ag 등의 오믹(ohmic) 금속 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 다만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 7을 참조하면, 상기 전극(180) 및 상기 전도성 지지부재(170) 사이에 흐르는 전류는 주로 상기 전류 확산 구조물(253)을 제외한 영역에서 흐르게 되며, 일부 전류는 상기 전류 확산 구조물(253)의 제2 구조물(252) 부근에도 흐르게 된다. 상기 제2 구조물(252)은 상술한 것처럼, 요철(凹凸) 구조로 형성되므로, 상기 요철 구조 중 요(凹) 패턴 부근에 전류가 흐를 수 있기 때문이다.
따라서, 상기 전류 확산 구조물(253)에 인접한 영역에서 발생하는 전류 집중 현상이 상기 제2 구조물(252)을 통해 흐르는 전류에 의해 완화될 수 있다.
이하, 상기 전류 확산 구조물(253)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 도 7의 B 영역을 상세히 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 전류 확산 구조물(253)은 제1 구조물(251)과, 상기 제1 구조물(251)의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물(252)을 포함한다.
상기 전류 확산 구조물(253)의 너비(w)는 상기 전극(180)의 너비에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(180)의 너비가 대략 20μm 인 경우, 상기 전류 확산 구조물(253)의 너비(w)는 10μm 내지 30μm, 바람직하게는 대략 20μm 일 수 있다. 이때, 상기 제1 구조물(251)의 너비(c)는 5μm 내지 20μm, 바람직하게는 10μm 이고, 상기 제2 구조물(252)의 너비(d)는 0.1μm 내지 10μm, 바람직하게는 5μm 일 수 있으며, 상기 제1 구조물(251)의 너비(c) 대 상기 제2 구조물(252)의 너비(d)의 비율은 0.5:1 내지 200:1 일 수 있다.
상기 제2구조물(252)의 요 패턴과 철 패턴은 상기 제2구조물(252)의 상면에 대해 수직한 방향으로 형성되며, 상기 요 패턴과 철 패턴은 교대로 반복된다.
또한, 상기 전류 확산 구조물(253)의 두께는 적어도 1nm 일 수 있으며, 1nm 이하인 경우, 터널링(tunneling) 효과에 의해, 상기 전류 확산 구조물(253)이 전류 퍼짐 효과를 갖지 못할 수 있다.
상기 제1 구조물(251) 및 제2 구조물(252)을 포함하는 상기 전류 확산 구조물(253)은 예를 들어, 포토리소그래피 공정에 의해 상기 제1,2 구조물(251,252)의 형상에 대응하는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴(미도시)을 마스크로 하여 증착 또는 도금 공정을 실시하여 형성할 수 있다. 다만, 상기 전류 확산 구조물(253)의 제조방법에 대해 한정하지는 않는다.
도 9의 i 및 ii와 같이 제1구조물(251a,251b)의 외측에는 제2구조물(252a,251b)이 형성되며, 상기 제2구조물(252a,251b)의 요 패턴과 철 패턴은 상기 제2구조물(252)의 상면에 대해 수직한 방향으로 형성되며, 상기 요 패턴과 철 패턴이 교대로 형성된다.
<제3 실시예>
도 10을 참조하면, 반도체 발광소자(101)는 발광 구조물(145) 아래에 전류 확산 구조물(153), 채널 층(120), 반사층(160), 접합층(165), 및 전도성 지지부재(170)를 포함한다.
상기 반사층(160)은 상기 제2도전형 반도체층(130)의 하면 내측에 접촉되며, 상기 채널층(120)은 상기 제2도전형 반도체층(130)의 하면 둘레에 접촉된다.
상기 채널층(120)은 채널 영역(105)에 배치되며, 상기 채널 영역(105)은 칩과 칩 사이를 분리하는 영역으로서, 발광 구조물(145)의 둘레 영역이 된다. 상기 채널층(120)의 상면 내측은 소정 너비(D3)가 상기 제2도전형 반도체층(130) 아래에 접촉되고, 상면 외측은 노출된다.
상기 채널층(120)은 상기 제2도전형 반도체층(130)의 하면 외측 둘레에 루프 형상, 고리 형상, 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다. 상기 채널층(120)은 폐 루프 형태로 형성될 수 있다.
상기 채널층(120)은 투광성 물질로서, 산화물, 질화물 또는 절연층의 재질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), ATON(ATO Nitride), GZO(gallium zinc oxide), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 채널층(120)은 상기 발광 구조물(145)의 외벽이 습기에 노출되더라도, 서로 쇼트가 발생되는 것을 방지하여, 고습에 강한 LED를 제공할 수 있다. 상기 채널층(120)은 레이저 스크라이빙시 조사되는 레이저가 투과됨으로써, 기존에 레이저로 인해 금속 물질의 파편 발생을 방지하므로, 발광 구조물의 측벽에서의 층간 단락 문제를 방지할 수 있다.
상기 채널층(120)은 상기 발광 구조물(145)의 각 층(110,120,130)의 외벽과 상기 반사층(160) 사이의 간격을 이격시켜 줄 수 있다.
상기 채널층(120)의 하면은 반사층(160)이 연장되어 형성된다. 상기 반사층(160)은 상기 채널층(120)의 하면 전체에 형성되어, 상기 채널층(120)을 덮는 구조로 형성될 수 있다.
상기 반사층(160)은 상기 제2도전형 반도체층(130)의 하면에 오믹 접촉되고, 반사 금속을 포함할 수 있다. 상기 반사층(160)은 씨드 금속을 포함할 수 있으며, 상기 씨드 금속은 도금 공정을 위해 사용된다. 이에 따라 상기 반사층(160)은 오믹층, 씨드층, 반사층 등과 같은 층이 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(160)은 발광 구조물(145)보다 큰 폭(즉, 직경)으로 형성되므로, 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 이에 따라 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
상기 반사층(160)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 상기 반사층(160)은 상기의 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다.
상기 반사층(160)과 상기 제2도전형 반도체층(130)의 사이에는 실시 예에 따른 전류 확산 구조물(153)이 형성된다. 상기 전류 확산 구조물(153)은 전극(180)과 대면하는 위치의 배치된 제1구조물(151)과 상기 제1구조물(151)의 적어도 한 면의 적어도 일부에 형성된 제2구조물(152)를 포함하며, 상기 제2구조물(152)는 쇼트키 접촉될 수 있으며 상기 제1구조물(151)의 적어도 둘레에 각각 형성될 수 있다.
상기 전류 확산 구조물(153)의 위치는 상기 전극(180)과 대응되는 위치에 형성될 수 있으며, 그 크기는 상기 전류의 확산을 위해 변경될 수 있다.
상기 접합층(165)은 상기 반사층(160)의 아래에 형성되고, 상기 채널층(120)에는 접촉되지 않게 형성된다. 이에 따라 상기 접합층(165)은 상기 채널층(120)의 산화물 재료(ITO, SiO2)와 금속(예: Ag)의 접촉에 따른 접착력 저하 문제를 해결할 수 있어, 칩 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 접합층(165)은 베리어 금속 또는 본딩 금속 등을 포함하며, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접합층(165)은 본딩층으로서, 그 아래에 전도성 지지부재(170)가 접합된다. 상기 접합층(165)을 형성하지 않고, 상기 반사층(160)에 상기 전도성 지지부재(170)를 도금이나 시트 등으로 부착시켜 줄 수 있다.
상기 발광 구조물(145)의 둘레는 경사지게 형성될 수 있으며 절연층(190)이 형성된다. 상기 절연층(190)의 하단은 상기 채널층(120) 위에 배치되고, 상단(194)은 상기 제1도전형 반도체층(110)의 상면 둘레에 형성된다. 이에 따라 상기 절연층(190)은 상기 발광 구조물(145)의 둘레를 커버하여 상기 발광 구조물(145)의 층간 쇼트를 방지할 수 있다.
<제4 실시예>
도 11을 참조하면, 발광소자(102)는 제2도전형 반도체층(130)의 아래에 채널층(120), 전류 확산 구조물(153), 및 반사층(160)이 형성된다. 상기 채널층(120), 상기 반사층(160), 상기 전류 확산 구조물(153)은 서로 겹쳐지지 않게 형성될 수 있다.
<제5 실시예>
도 12를 참조하면, 발광소자(103)는 발광 구조물(145), 채널층(120), 전류 확산 구조물(153), 반사층(160), 접합층(165), 전도성 지지부재(170), 오믹층(162)을 포함한다.
상기 제2도전형 반도체층(130)의 아래에는, 외측 둘레에 채널층(120)이 배치되고, 내측에 오믹층(162)과 전류 확산 구조물(153)이 배치된다.
상기 오믹층(162)은 발광 구조물(145)의 제2도전형 반도체층(130)과 상기 반사층(165) 사이에 형성되며, 그 재질은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO 등의 산화물 계열 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 오믹층(162)은 산화물 계열의 전도성 물질로 오믹 접촉된다.
상기 오믹층(162)은 상기 채널층(120), 상기 제2도전형 반도체층(130), 상기 전류 확산 구조물(153)의 아래에 접촉되며, 상기 접합층(165)을 통해 인가되는 전류를 상기 제2도전형 반도체층(130)으로 공급해 준다.
도 13은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자들의 전류 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 13의 x축은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자들의 너비를 나타내고, y축은 실시예 및 비교예에 따른 발광 소자들의 전류 밀도(Current Density)의 상대적인 값을 나타낸다.
제1 비교예는 상기 제2 구조물이 형성되지 않은 전류 확산 구조물을 포함하는 발광 소자이고, 제2 비교예는 전류 확산 구조물이 형성되지 않은 발광 소자이다. 다만, 전류 확산 구조물 외에 다른 조건은 모두 동일하며, 상기 발광 소자의 너비 중 상기 전류 확산 구조물이 형성된 부분은 w 영역이다.
도 13을 참조하면, 제2 비교예에 따른 발광 소자는 상기 전극과 상기 전도성 지지부재 사이의 최단 거리, 즉 상기 w 영역으로 전류가 편중되어 흐르며, 이에 따라, 제2 비교예에 따른 발광 소자의 발광 효율은 저하될 수 있다.
제1 비교예에 따른 발광 소자는 전류 확산 구조물을 포함하므로 상기 제2 비교예에 따른 발광 소자에 비해 전류 퍼짐이 향상되었으나, 상기 전류 확산 구조물은 제2 구조물을 포함하지 않으므로, 상기 전류 확산 구조물에 인접한 영역, 즉 상기 w 영역 근처에 전류 집중 현상이 일어나는 것을 알 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자는 제1 구조물 및 제2 구조물을 포함하는 전류 확산 구조물을 포함하므로, 앞에서 설명한 것처럼, 상기 전류 확산 구조물에 인접한 영역에 전류 집중 현상이 일어나는 것이 완화되며, 상기 발광 소자의 전 영역에 대해 전류가 골고루 퍼지는 효과가 극대화 된 것을 알 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 발광 소자(100)를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 14를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(30)는 몸체(20)와, 상기 몸체(20)에 설치된 제1리드 전극(31) 및 제2 리드전극(32)과, 상기 몸체(20)에 설치되어 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드 전극(32)과 전기적으로 연결되는 상기 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(40)를 포함한다.
상기 몸체(20)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 몸체(20) 상에 설치되거나 상기 제1 리드전극(31) 또는 제2 리드전극(32) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 와이어를 통해 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)과 전기적으로 연결되는 와이어 방식으로 도시되었으나, 이에 대해 한정하지는 않으며, 예를 들어, 상기 발광 소자(100)는 상기 제1 리드전극(31) 및 제2 리드전극(32)과 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(40)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(40)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
<라이트 유닛>
실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 15 및 도 16에 도시된 표시 장치, 도 17에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 15는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 15를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(30)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(30)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(30)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 발광 소자 패키지(30)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(30)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(1033) 상에는 실시 예에 따른 발광 소자(100)가 탑재된 후, 몰딩 부재와 같은 수지물로 패키징될 수 있다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 16은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(30)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 그 위에 상기 발광 소자 패키지(30) 또는 발광 소자가 탑재된 구조는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 17은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 17을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(30)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(30)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(30)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(30) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(30)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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.
100,100A,101,102,103: 발광 소자, 130: 제1도전형 반도체층, 140: 활성층, 150: 제2도전형 반도체층, 145: 발광 구조물, 151,251,251a,251b: 제1구조물, 152,252,252a,252b:제2구조물, 153,253: 전류 확산 구조물, 160: 반사층, 170: 전도성 지지부재, 180: 전극

Claims (20)

  1. 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층 및 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 제1도전형 반도체층 위에 전극;
    상기 발광 구조물 아래에 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 적어도 하나의 전류 확산 구조물; 및
    상기 발광 구조물 및 상기 전류 확산 구조물의 아래에 반사층을 포함하며,
    상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 대응되는 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함하는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전류 확산 구조물의 제1 및 제2구조물은 상기 제2도전형 반도체층 아래에 접촉되는 발광 소자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전류 확산 구조물의 제1 및 제2구조물은 상기 제2도전형 반도체층과 상기 반사층 사이에 배치되는 발광 소자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 발광 구조물과 상기 반사층 사이에 오믹층을 포함하며,
    상기 전류 확산 구조물은 상기 오믹층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1구조물과 상기 제2구조물은 서로 다른 물질로 형성되며 상기 반사층의 전기 전도성보다 낮은 전기 전도성을 갖는 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1구조물은 상기 제2구조물의 전기 전도성보다 낮은 전기 전도성을 갖는 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구조물은 절연 재질이며,
    상기 제2구조물은 상기 발광 구조물과 쇼트키 접촉을 하는 금속성 물질을 포함하는 발광 소자.
  8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 제1 구조물은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy 또는 Al2O3 중 적어도 하나로 형성된 발광 소자.
  9. 제 1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2 구조물은 Ti, Al, Cr, Ni, Pt, Pd 또는 Ag 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 구조물은 상기 제1구조물의 상면에 대해 수직한 방향으로 상기 제2구조물의 적어도 한 측면에 형성된 요철 구조를 포함하는 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 구조물 및 제2 구조물은 동일한 재질로 형성되며, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, Ti, Al, Cr, Ni, Pt, Pd, Ag 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 구조물의 너비는 5μm 내지 20μm이고,
    상기 제2 구조물의 너비는 0.1μm 내지 10μm이고,
    상기 제1 구조물의 너비 대 상기 제2 구조물의 너비의 비율은 0.5:1 내지 200:1 인 발광 소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 전류 확산 구조물의 두께는 적어도 1nm 인 발광 소자.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 반사층 아래에 접합층 및 전도성 지지부재 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  15. 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 위에 활성층 및 상기 활성층 위에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광구조물에 전류 확산 구조물을 형성하는 단계;
    상기 전류 확산 구조물 상에 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1도전형 반도체층 아래에 상기 전류 확산 구조물과 수직 방향으로 오버랩되도록 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함하는 발광 소자 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 전류 확산 구조물을 형성하는 단계는,
    상기 제2도전형 반도체층 위에 제1 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 상기 제2 구조물을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제1구조물은 절연 재질을 포함하며,
    상기 제2구조물은 상기 제2도전형 반도체층과 쇼트키 접촉되는 금속성 물질을 포함하는 발광 소자 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제2구조물은 금속성 재질의 증착 또는 도금을 실시하여 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 구조물과 상기 제2구조물은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, Ti, Al, Cr, Ni, Pt, Pd, Ag 중 전기 전도성이 다른 서로 다른 물질로 각각 형성되는 발광 소자 제조방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 제1구조물과 상기 제2 구조물은 동일한 절연 재질을 포함하며,
    상기 제2구조물은 상기 제1구조물의 상면에 대해 수직한 방향으로 상기 제1구조물의 적어도 한 측면에 형성된 요철 구조를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  20. 몸체;
    상기 몸체 상에 제1 리드전극 및 제2 리드전극;
    상기 몸체 상에 상기 제1 리드전극 및 제2 리드전극에 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및
    상기 몸체 상에 상기 발광 소자를 포위하는 몰딩부재를 포함하고,
    상기 발광 소자는 제1도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층 및 상기 활성층 아래에 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1도전형 반도체층 위에 전극; 상기 발광 구조물 아래에 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 배치된 적어도 하나의 전류 확산 구조물; 및 상기 발광 구조물 및 상기 전류 확산 구조물의 아래에 반사층을 포함하며, 상기 전류 확산 구조물은 상기 전극과 수직 방향으로 오버랩되게 대응되는 제1 구조물과, 상기 제1 구조물의 적어도 한 측면의 적어도 일부에 제2 구조물을 포함하는 발광 소자 패키지.
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