KR20110087796A - 반도체 발광소자 - Google Patents

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KR20110087796A
KR20110087796A KR1020100007392A KR20100007392A KR20110087796A KR 20110087796 A KR20110087796 A KR 20110087796A KR 1020100007392 A KR1020100007392 A KR 1020100007392A KR 20100007392 A KR20100007392 A KR 20100007392A KR 20110087796 A KR20110087796 A KR 20110087796A
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최번재
황해연
조명수
이진복
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 형태는, 기판 및 상기 기판 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층과 각각 연결된 제1 및 제2 전기연결부를 구비하는 복수의 발광구조물을 포함하며, 상기 복수의 발광구조물은 외부로부터 인가된 교류 전원에 의하여 구동될 수 있도록 서로 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 발광구조물 중 적어도 하나는, 상기 제1 전기연결부 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성되고, 상기 제2 전기연결부가 상기 제1 전기연결부, 제1 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 상기 제2 도전형 반도체층과 접속되고 상기 제1 전기연결부, 제1 도전형 반도체층 및 활성층과는 전기적으로 분리된 도전성 비아를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제공한다.

Description

반도체 발광소자 {Semiconductor light emitting device}
본 발명은 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 전기적 특성과 외부 광 추출효율이 향상된 반도체 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 반도체 발광소자는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 III족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 III족 질화물 반도체를 이용한 발광소자를 구성하는 질화물 단결정은 사파이어 또는 SiC 기판과 같이 특정의 성장용 기판 상에서 형성된다. 하지만, 사파이어와 같이 절연성 기판을 사용하는 경우에는 전극의 배열에 큰 제약을 받게 된다. 즉, 종래의 질화물 반도체 발광소자는 전극이 수평방향으로 배열되는 것이 일반적이므로, 전류흐름이 협소 해지게 된다. 이러한 협소한 전류 흐름으로 인해, 발광소자의 동작 전압(Vf)이 증가하여 전류효율이 저하되며, 이와 더불어 정전기 방전(Electrostatic discharge)에 취약해지는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 수직 전극 구조를 갖는 반도체 발광소자가 연구되고 있다.
일반적으로, 수직 전극 구조 반도체 발광소자는 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층으로 이루어진 발광구조물의 상면 및 하면에 서로 다른 극성의 전극을 형성한 구조로서, 수평 전극 구조에 비하여 정전기 방전에 강한 장점이 있다. 그러나, 수직 전극 구조에서도 충분한 전류 분산 효과를 얻기 위해서는 전극을 대면적으로 형성할 필요가 있으며, 전극의 면적이 커질수록 발광구조물에서 방출되는 빛의 추출 효율이 저하되는 문제가 있다. 또한, 교류 전원에서 구동가능하도록, 복수의 수직 전극 구조 반도체 발광소자를 전기적으로 연결할 경우, 소자를 기판에 다이 본딩하고 서로 다른 극성의 전극을 와이어를 통하여 연결해야 한다. 이와 같이, 수직 전극 구조의 경우, 교류 구동 소자를 구현하기 위한 공정에서 어려움이 있다.
본 발명의 일 목적은 전류 분산 효과와 광 추출 효율이 향상되면서도 교류 전원에서 구동 가능하도록 최적화된 전극 배치 구조를 갖는 반도체 발광소자를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태는,
기판 및 상기 기판 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층과 각각 연결된 제1 및 제2 전기연결부를 구비하는 복수의 발광구조물을 포함하며, 상기 복수의 발광구조물은 외부로부터 인가된 교류 전원에 의하여 구동될 수 있도록 서로 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 발광구조물 중 적어도 하나는, 상기 제1 전기연결부 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성되고, 상기 제2 전기연결부가 상기 제1 전기연결부, 제1 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 상기 제2 도전형 반도체층과 접속되고 상기 제1 전기연결부, 제1 도전형 반도체층 및 활성층과는 전기적으로 분리된 도전성 비아를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 도전성 비아는 상기 도전성 기판과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 비아로부터 상기 기판에 대하여 평행한 방향으로 연장된 부분에 의하여 다른 발광구조물과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 복수의 발광구조물 중 적어도 하나는, 상기 제1 전기연결부 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성되며, 상기 제2 전기연결부가 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전성 비아를 구비하는 제2 전기연결부는 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 기판을 통하여 상기 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전성 비아를 구비하는 제2 전기연결부는 다른 발광구조물에 구비된 제2 전기연결부와 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 기판을 통하여 상기 다른 발광구조물에 구비된 제2 전기연결부와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 비아로부터 상기 기판에 대하여 평행한 방향으로 연장된 부분에 의하여 상기 다른 발광구조물의 제2 전기연결부와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전성 비아를 구비하는 제2 전기연결부와 접속된 제2 도전형 반도체층은 다른 발광구조물에 구비된 제2 도전형 반도체층과 일체를 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 전기연결부는 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결될 수 있다.
이 경우, 상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 제1 전기연결부는 상기 도전성 기판을 통하여 상기 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 전기연결부와 상기 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부를 연결하는 연결 금속층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 발광구조물 중 적어도 2개는 서로 상기 제1 전기연결부를 공유할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 각각 p형 및 n형 반도체층일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 형성된 요철 구조를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전성 비아는 상기 제2 도전형 반도체층과 그 내부에서 접속될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자의 경우, 전극 배치 구조가 최적화됨으로써 전류 분산 효과와 광 추출 효율이 향상되면서도 교류 전원에서 구동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1의 반도체 발광소자에 해당하는 회로도이다.
도 3 내지 5는 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자에 해당하는 회로도를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 n-p 접합의 구현 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9 내지 11은 n-n 접합의 구현 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 12 내지 14는 p-p 접합의 구현 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1의 반도체 발광소자에 해당하는 회로도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 기판(106) 상에 복수의 발광구조물(C1, C2)이 배치되며, 발광구조물(C1, C2)은 서로 전기적으로 연결된 구조를 갖는다. 이하, 2개의 발광구조물을 각각 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)로 칭한다. 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제1 도전형 반도체층(103), 활성층(102) 및 제1 도전형 반도체층(101)이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 서로 간의 전기적 연결을 위하여 제1 및 제2 전기연결부(104, 107)를 갖는다.
제1 전기연결부(104)는 제1 도전형 반도체층(103) 하부에 형성되며, 전기 연결 기능 외에도 오믹 컨택 및 광 반사 기능을 수행할 수 있다. 제2 전기연결부(107)는 제2 도전형 반도체층(101)과 전기적으로 연결되며, 제1 전기연결부(104), 제1 도전형 반도체층(103) 및 활성층(102)을 관통하는 도전성 비아(v)를 구비하여 제2 도전형 반도체층(101)과 접속될 수 있다. 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제1 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부, 즉, 도전성 비아(v)와 제2 발광구조물(C2)의 제1 전기연결부(104)가 기판(106)을 통하여 서로 전기적으로 연결된다. 이를 위하여, 기판(106)은 전기전도성을 갖는 물질로 형성된다. 이러한 전기 연결 구조를 가짐에 따라, 외부에서 교류 전원이 인가되더라도 반도체 발광소자(100)의 동작이 가능하다.
본 실시 형태에서, 제1 및 제2 도전형 반도체층(103, 101)은 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수 있으며, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 도전형은 각각 p형 및 n형 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(103, 101)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1임)을 가지며, 예컨대, GaN, AlGaN, InGaN 등의 물질이 이에 해당될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(103, 101) 사이에 형성되는 활성층(102)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조로 이루어질 수 있다. 다중 양자우물 구조의 경우, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 전기 연결부(104)는 활성층(102)에서 방출된 빛을 반도체 발광소자(100)의 상부, 즉, 제2 도전형 반도체층(101) 방향으로 반사하는 기능을 수행할 수 있으며, 나아가, 제1 도전형 반도체층(103)과 오믹 컨택을 이루는 것이 바람직하다. 이러한 기능을 고려하여, 제1 전기연결부(104)는 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 자세하게 도시하지는 않았으나, 제1 전기연결부(104)는 2층 이상의 구조로 채용되어 반사 효율을 향상시킬 수 있으며, 구체적인 예로서, Ni/Ag, Zn/Ag, Ni/Al, Zn/Al, Pd/Ag, Pd/Al, Ir/Ag. Ir/Au, Pt/Ag, Pt/Al, Ni/Ag/Pt 등을 들 수 있다.
기판(106)은 반도체 발광소자(100)를 제조함에 있어서, 레이저 리프트 오프 등의 공정에서 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)을 지지하는 지지체의 역할을 수행하며, 또한, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)을 전기적으로 연결하기 위하여 도전성 기판이 채용될 수 있다. 도전성 물질의 경우, Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs 중 하나 이상을 포함하는 물질, 예컨대, Si에 Al이 도핑된 형태의 물질을 이용하여 기판(106)을 형성할 수 있다. 이 경우, 선택된 물질에 따라, 기판(106)은 도금 또는 본딩 접합 등의 방법으로 형성될 수 있을 것이다.
제2 전기연결부(107)에 구비되는 도전성 비아(v)는 제2 도전형 반도체층(101)과 접속되며, 접촉 저항이 낮아지도록 개수, 형상, 피치, 제2 도전형 반도체층(101)과의 접촉 면적 등이 적절히 조절될 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 도전성 비아(v)는 제2 도전형 반도체층(101)과 그 내부에서 접속되어 있으나, 실시 형태에 따라, 도전성 비아(v)는 제2 도전형 반도체층(101)의 표면과 접속되도록 형성될 수도 있을 것이다. 도전성 비아(v)는 활성층(102), 제1 도전형 반도체층(103) 및 제1 전기연결부(104)와는 전기적으로 분리될 필요가 있으므로, 도전성 비아(v)와 이들 사이에는 절연체(105)가 형성된다. 절연체(105)는 전기 절연성을 갖는 물체라면 어느 것이나 채용 가능하지만, 빛을 최소한으로 흡수하는 것이 바람직하므로, 예컨대, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 이용할 수 있을 것이다.
본 실시 형태와 같이, 제2 전기연결부(107)를 제2 도전형 반도체층(101)을 통하여 그 하부에 형성할 경우, 제2 도전형 반도체층(101) 상면에 따로 전극을 형성할 필요가 없다. 이에 따라, 제2 도전형 반도체층(101) 상면으로 방출되는 빛의 양이 증가될 수 있다. 이 경우, 활성층(102)의 일부에 도전성 비아(v)가 형성되어 발광 영역이 줄어들기는 하지만, 제2 도전형 반도체층(101) 상면의 전극이 없어짐으로써 얻을 수 있는 광 추출 효율 향상 효과가 더 크다고 할 수 있다. 한편, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 제2 도전형 반도체층(101) 상면에 전극이 배치되지 않음에 따라 전체적인 전극의 배치가 수직 전극 구조보다는 수평 전극 구조와 유사하다고 볼 수 있지만, 제2 도전형 반도체층(101) 내부에 형성된 도전성 비아(v)에 의하여 전류 분산 효과가 충분히 보장될 수 있다. 또한, 본 발명에서 부가될 수 있는 구조로서, 제2 도전형 반도체층(101) 상면에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 요철 구조에 의하여, 활성층(102) 방향으로부터 입사된 빛이 외부로 방출될 확률이 증가될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 반도체 발광소자(100)는 교류 전원에서 구동이 가능하며, 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)이 n-p 접합을 이루도록 하였다. 이러한 n-p 접합은 예컨대, 제1 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부(v)와 제2 발광구조물(C2)의 제1 전기연결부(104)를 연결하고, 제1 발광구조물(C1)의 제1 전기연결부(104)와 제2 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부(107)에 외부 전원을 인가함으로써 구현될 수 있다. 구체적으로, 도 2(a)에서, A 및 B 단자는 각각 제1 발광구조물(C1)의 제1 전기연결부(104) 및 제2 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부(107)에 해당하며, C 단자는 기판(106)에 해당한다. 이 경우, 도 2(b)와 같이, A 및 B 단자를 연결하고, 이렇게 연결된 단자와 C 단자에 교류 신호를 인가할 경우, 교류 발광 소자가 구현될 수 있다.
도 3 내지 5는 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 3 내지 5의 변형된 실시 형태의 경우, 발광구조물들 간의 전기 연결 구조에서 이전 실시 형태와 차이가 있으며, 구현된 소자의 회로도는 도 2와 동일하다. 우선, 도 3의 반도체 발광소자(200)는 기판(206) 상에 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)이 배치되며, 여기서, 제1 발광구조물(C1)은 도 1의 제1 발광구조물과 같은 구조를 갖는다. 본 실시 형태에서는 이전 실시 형태와 달리, 발광구조물 중 일부를 수직 전극 구조로 채용이 가능하다. 구체적으로, 제2 발광구조물(C2)은 수직 전극 구조에 해당하는 것으로서, 구체적으로, 기판(206)과 연결된 제1 전기연결부(204) 상에 제1 도전형 반도체층(203), 활성층(202) 및 제2 도전형 반도체층(201)이 순차적으로 형성되며, 제2 전기연결부(207)는 제2 도전형 반도체(201) 상에 형성된다.
다음으로, 도 4 및 도 5의 실시 형태는 각각, 도 1 및 도 2에서 기판을 전기절연성 물질로 형성한 구조를 나타낸다. 도 4의 반도체 발광소자(300)는 전기절연성을 갖는 기판(306) 상에 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)이 배치된다. 이 경우, 도 1의 실시 형태와 마찬가지로, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제1 전기연결부(304) 상에 제1 도전형 반도체층(303), 활성층(302) 및 제2 도전형 반도체층(301)이 적층되며, 제2 전기연결부(307a, 307b)는 제2 도전형 반도체층(301)과 접속된 도전성 비아(v)를 갖는다. 또한, 제2 전기연결부(307a, 307b)를 제1 전기연결부(304), 제1 도전형 반도체층(303) 및 활성층(302)과 전기적으로 분리하기 위하여 절연체(305)가 형성된다. 전기절연성 기판(306)이 사용됨에 따라, 제1 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부(307a)는 도전성 비아(v)로부터 기판(306)에 평행한 방향으로 연장된 부분에 의하여 제2 발광구조물(C2)의 제1 전기연결부(304)와 연결된다.
마찬가지로, 도 5의 반도체 발광소자(400)의 경우, 도 3의 실시형태와 마찬가지로, 제2 발광구조물(C2)은 제1 전기연결부(404) 상에 제1 도전형 반도체층(403), 활성층(402) 및 제2 도전형 반도체층(401)이 순차적으로 형성되며, 제2 전기연결부(407)는 제2 도전형 반도체(201) 상에 형성된다. 전기절연성 기판(306)이 사용됨에 따라, 제1 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부(407a)는 제2 도전형 반도체층(401)과 접속된 도전성 비아(v)로부터 기판(406)에 평행한 방향으로 제2 발광구조물(C2)까지 연장된다. 이에 따라, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 서로 제2 전기연결부(407a)를 공유하게 될 수 있다.
한편, 상술한 실시 형태들의 경우에는 2개의 발광구조물을 이용하여 교류 구동 발광소자를 구현하였으나, 발광구조물, 즉, 발광다이오드의 개수와 연결 구조는 다양하게 변형될 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자에 해당하는 회로도를 나타낸다. 도 6에서, 하나의 다이오드는 발광 다이오드로서, 발광구조물에 대응한다. 도 6에 도시된 회로도는 소위 사다리망 회로에 해당하며, 총 14개의 발광구조물을 구비하는 구조이다. 이 경우, 순 방향 전압이 인가될 경우 9개의 발광구조물이 작동되며, 역 방향 전압이 인가될 경우에도 9개의 발광구조물이 작동될 수 있는 구조이다. 이러한 구조를 갖기 위한 기본적인 전기 연결구조는 3가지로서, 도 6에 도시된 바와 같이, n-p 접합, n-n 접합 및 p-p 접합이 이에 해당한다. 아래와 같이, n-p 접합, n-n 접합 및 p-p 접합의 예를 설명하며, 이러한 기본 접합들을 이용하여 다양한 개수의 발광다이오드와 회로 구조를 갖는 교류 구동 발광소자를 얻을 수 있을 것이다.
우선, 도 7 및 도 8은 n-p 접합의 구현 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 기판(506, 506') 상에 서로 n-p 접합을 형성하는 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)이 배치된다. 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제1 전기연결부(504) 상에 제1 도전형 반도체층(503), 활성층(502) 및 제2 도전형 반도체층(501)이 순차적으로 적층되며, 제2 도전형 반도체층(501)과 내부에서 접속되는 도전성 비아(v)를 제1 전기연결부(504), 제1 도전형 반도체층(503) 및 활성층(502)과 전기적으로 분리시키기 위하여 절연체(505)가 형성된다. 제1 발광구조물(C1)의 제2 전기연결부(507)는 제2 발광구조물(C2)의 제1 전기연결부(504)와 연결된다. 이 경우, 전기절연성 기판(506)을 사용한 도 7의 구조와 도전성 기판(506')을 사용한 도 8의 구조에서 제2 전기연결부(507)의 형태가 다소 상이하게 되며, 각각, 도 4 및 도 1에서 설명한 구조와 유사하다. 다만, n-p 접합의 경우는 단독으로 교류 구동에 사용되기보다는 다른 발광구조물과 연결되어 전체 소자를 구성하므로, 제2 발광구조물(C2)에 구비된 제2 전기연결부, 즉, 도전성 비아(v)는 외부 전기 신호를 인가하기 위한 구조가 아닌 다른 발광구조물과 전기적으로 연결된 상태로 이해할 수 있다.
다음으로, 도 9 내지 11은 n-n 접합의 구현 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 9 내지 11을 참조하면, 기판(606, 606') 상에 서로 n-n 접합을 형성하는 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)이 배치된다. 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제1 전기연결부(604) 상에 제1 도전형 반도체층(603), 활성층(602) 및 제2 도전형 반도체층(601)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 이 경우, 제2 도전형 반도체층(601)과 내부에서 접속되는 도전성 비아(v)를 제1 전기연결부(604), 제1 도전형 반도체층(603) 및 활성층(602)과 전기적으로 분리시키기 위하여 절연체(605)가 형성된다. n-n 접합을 형성하기 위하여, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)의 제2 전기연결부(607)가 서로 연결될 필요가 있다. 이러한 예로서, 도 9와 같이, 도전성 기판(606)을 통하여 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)에 각각 구비된 도전성 비아(v)를 연결할 수 있다. 또한, 도 10과 같이, 전기절연성 기판(607`)을 사용할 경우에는 제2 전기연결부(607)는 기판(607`)에 평행한 방향으로 연장된 부분에 의하여 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)에 각각 구비된 도전성 비아(v)를 연결할 수 있다. 전기연결부를 통한 접속 방식 외에도, 도 11에 도시된 방법과 같이, 제2 도전형 반도체층(601`)을 이용할 수도 있다. 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제2 도전형 반도체층(601`)을 서로 공유할 수 있으며, 이 경우, 각각에 구비된 도전성 비아(v)를 따로 연결하지 않더라도 n-n 접합을 구현할 수 있다.
마지막으로, 도 12 내지 14는 p-p 접합의 구현 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 12 내지 14를 참조하면, 기판(706, 706') 상에 서로 p-p 접합을 형성하는 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)이 배치된다. 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)은 제1 전기연결부(704) 상에 제1 도전형 반도체층(703), 활성층(702) 및 제2 도전형 반도체층(701)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 이 경우, 제2 도전형 반도체층(701)과 내부에서 접속되는 도전성 비아(v)를 제1 전기연결부(704), 제1 도전형 반도체층(703) 및 활성층(702)과 전기적으로 분리시키기 위하여 절연체(705)가 형성된다. p-p 접합을 형성하기 위하여, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)의 제1 전기연결부(704)가 서로 연결될 필요가 있다. 이 경우, 도전성 비아(v)는 전체 교류 발광소자를 함께 구성하는 다른 발광구조물(도시하지 않음)과 연결될 수 있을 것이다. p-p 접합의 예로서, 도 12와 같이, 도전성 기판(706)을 통하여 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)에 각각 구비된 제1 전기연결부(704)를 연결할 수 있다. 이 경우, 도 13과 같이, 전기절연성 기판(707`)을 사용할 경우에는 연결금속층(708)을 따로 배치하여 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)에 각각 구비된 제1 전기연결부(704)를 연결할 수 있다. 또한, 연결금속층을 따로 채용하지 않고, 도 14와 같이, 제1 및 제2 발광구조물(C1, C2)에 대하여 제1 전기연결부(704)를 공통으로 사용한 구조도 채용이 가능할 것이다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
101: 제2 도전형 반도체층 102: 활성층
103: 제1 도전형 반도체층 104: 제1 전기연결부
105: 절연체 106: 기판
107: 제2 전기연결부 708: 연결금속층
v: 도전성 비아

Claims (17)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층과 각각 연결된 제1 및 제2 전기연결부를 구비하는 복수의 발광구조물;을 포함하며,
    상기 복수의 발광구조물은 외부로부터 인가된 교류 전원에 의하여 구동될 수 있도록 서로 전기적으로 연결되며,
    상기 복수의 발광구조물 중 적어도 하나는,
    상기 제1 전기연결부 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성되고, 상기 제2 전기연결부가 상기 제1 전기연결부, 제1 도전형 반도체층 및 활성층을 관통하여 상기 제2 도전형 반도체층과 접속되고 상기 제1 전기연결부, 제1 도전형 반도체층 및 활성층과는 전기적으로 분리된 도전성 비아를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 도전성 비아는 상기 도전성 기판과 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 비아로부터 상기 기판에 대하여 평행한 방향으로 연장된 부분에 의하여 다른 발광구조물과 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광구조물 중 적어도 하나는,
    상기 제1 전기연결부 상에 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 형성되며, 상기 제2 전기연결부가 상기 제2 도전형 반도체층 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 비아를 구비하는 제2 전기연결부는 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 기판을 통하여 상기 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 비아를 구비하는 제2 전기연결부는 다른 발광구조물에 구비된 제2 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 기판을 통하여 상기 다른 발광구조물에 구비된 제2 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전기연결부는 상기 도전성 비아로부터 상기 기판에 대하여 평행한 방향으로 연장된 부분에 의하여 상기 다른 발광구조물의 제2 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 비아를 구비하는 제2 전기연결부와 접속된 제2 도전형 반도체층은 다른 발광구조물에 구비된 제2 도전형 반도체층과 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기연결부는 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 기판이며, 상기 제1 전기연결부는 상기 도전성 기판을 통하여 상기 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부와 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전기연결부와 상기 다른 발광구조물에 구비된 제1 전기연결부를 연결하는 연결 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 발광구조물 중 적어도 2개는 서로 상기 제1 전기연결부를 공유하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 각각 p형 및 n형 반도체층인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층 상면에 형성된 요철 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 비아는 상기 제2 도전형 반도체층과 그 내부에서 접속된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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