KR20110107666A - 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 발광 다이오드는, 기판, 기판상에 형성된 제1 반도체층, 제1 반도체층 상에 형성된 중간층, 중간층 상에 형성된 활성층 및 활성층 상에 형성된 제2 반도체층을 포함하고, 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접하여 형성된다. 이에 의해, 발광 다이오드의 결정결함이 감소되고, 효과적인 전류의 확산을 통해 발광 다이오드의 휘도를 향상시킬 수 있다.

Description

발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지{Light emitting diode and Light emitting device comprising the same}
실시예는 제1 반도체층과 활성층 사이 또는/및 활성층과 제2 반도체층 사이에 중간층을 포함하는 발광 다이오드에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 광의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 점차 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
보통, 소형화된 LED는 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 직접 장착하기 위해서 표면실장소자(Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있고, 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프도 표면실장소자 형으로 개발되고 있다. 이러한 표면실장소자는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
이와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도가 높이지는 바, LED의 발광휘도를 증가시키는 것이 중요하다. 그러나, 일반적으로 사파이어 기판 등의 이종 기판상에 성장되는 GaN 등의 반도체층은 이종 기판과의 격자 부정합으로 인하여 많은 결정 결함을 가지고 있으며, 이러한 결함은 발광 다이오드의 신뢰성에 악영향을 미치고, 빛을 흡수하여 발광 다이오드의 휘도를 감소시킬 수 있다.
결정결함이 감소되고, 효과적인 전류의 확산을 통해 휘도가 향상되는 발광 다이오드 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지를 제공함에 있다.
실시예에 따른 발광 다이오드는, 기판, 기판상에 형성된 제1 반도체층, 제1 반도체층 상에 형성된 중간층, 중간층 상에 형성된 활성층 및 활성층 상에 형성된 제2 반도체층을 포함하고, 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접한다.
실시예에 따른 발광 다이오드는, 기판, 기판상에 형성된 제1 반도체층, 제1 반도체층 상에 형성된 활성층, 활성층 상에 형성된 제1 중간층 및 제1 중간층 상에 형성된 제2 반도체층을 포함하고, 제1 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접한다.
여기서, 제1 반도체층과 활성층 사이에 형성된 제2 중간층을 포함하고, 제2 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접한다.
실시예는 발광 다이오드의 제1 반도체층과 활성층 사이 또는/및 활성층과 제2 반도체층 사이에 중간층을 형성함으로써, 결정결함이 감소되고, 효과적인 전류의 확산을 통해 발광 다이오드의 휘도가 향상될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드의 A 부분을 확대한 부분 확대도이다.
도 3은 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4은 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 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.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드(100)는 기판(110), 버퍼층(112), 제1 반도체층(120), 중간층(130), 활성층(140), 제2 반도체층(150)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 광 투과적 성질을 가지는 것으로 사파이어(Al2O3)와 같은 반도체층과는 다른 이종기판 또는 GaN과 같은 동종기판일 수 있다. 또한, 사파이어(Al2O3) 기판에 비해 열전도성이 큰 SiC 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(110) 상에는 기판(110)과 제1 반도체층(120) 간의 격자 부정합을 완화하는 버퍼층(112)이 위치한다. 버퍼층(112)은 저온 분위기에서 형성할 수 있으며, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 과 같은 재질 중 선택할 수 있다.
버퍼층(112) 상에는 제1 반도체층(120)이 형성될 수 있다. 제1 반도체층(120)은 n형 반도체층을 포함하여 형성되어 활성층(140)에 전자를 제공할 수 있으며, 제1 반도체층(120)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
언도프트 반도체층은 제1 도전형 반도체층의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 도전형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1 도전형 반도체층과 같다.
한편, 본 발명에 따르면 제1 반도체층(120) 상에는 중간층(130)과 활성층(140)이 순차로 형성된다.
먼저, 활성층(140)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(140)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 따라서, 더 많은 전자가 양자우물층의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 그 결과 전자와 정공의 재결합 확률이 증가 되어 발광효과가 향상될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
다음으로, 중간층(130)은 제1 반도체층(120)과 활성층(140) 사이에 위치하여 제1 반도체층(120)과 활성층(140)간의 격자 부정합을 완화한다.
한편, 사파이어 등과 같은 이종기판(110)과 제1 반도체층(120)은 격자상수의 차이가 크므로, 기판(110)상에 버퍼층(112)을 형성하더라도 많은 결정결함이 발생한다. 특히 이러한 결정결함은 성장방향에 따라 증가하는 경향을 가지므로, 중간층(130)을 제1 반도체층(120)과 활성층(140) 사이에 형성하여, 결정결함이 활성층(140)에까지 전파되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 활성층(140)은 감소된 결정결함을 갖고 따라서 발광효율이 향상될 수 있다.
또한, 도 2에서 후술하는 바와 같이, 중간층(130)은 서로 상이한 밴드 갭을 가지는 적층물이 반복 적층되어 있으므로, 자연스럽게 전류의 횡방향 확산을 가져올 수 있다. 이러한 중간층(130)의 구조에 대하여서는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
제2 반도체층(150)은 상술한 활성층(140)에 정공을 주입하며, 제2 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, p형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상술한 제1 반도체층(120), 중간층(130), 활성층(140) 및 제2 반도체층(150)은 예를 들어, 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.
또한, 제1 반도체층(120) 및 제2 반도체층(150) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상술한 바와는 달리 제1 반도체층(120)이 p형 반도체층을 포함하고, 제2 반도체층(150)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 반도체층(120)과 제2 반도체층(150)은 활성층(140)을 중심으로 서로 형성되는 위치가 바뀌어도 무방하나, 하기에서는 제1 반도체층(120)이 n형 반도체층을 포함하여 형성되고 기판(110)에 접하는 것으로 기술한다.
다시 도 1을 참조하면, 제2 반도체층(150) 상에는 투광성전극층(160)이 형성될 수 있으며, 투광성전극층(160)의 외측 일면는 니켈(Ni) 등으로 이루어진 전극패드(162)가 형성될 수 있다.
투광성전극층(160)은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 활성층(140)에서 발생한 광을 외부로 발산할 수 있으며, 제2 반도체층(150)의 외측일면 전체에 형성됨으로써, 전류군집현상을 방지할 수 있다.
또한, 메사 식각에 의해 제1 반도체층(120)의 일 영역이 노출될 수 있으며, 노출된 제1 반도체층(120) 상면에는 제2 전극패드(122)가 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 다이오드의 A 부분을 확대한 부분 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중간층(130)의 구성을 도시한 도로써, 도 2에 의하면, 중간층(130)은 네 개의 서로 상이한 밴드갭을 가지는 적층물(131~134)이 반복되어 적층된 다층구조로 형성될 수 있다.
이와 같이, 서로 다른 밴드갭을 갖는 4층 이상의 적층물(131~134)을 구비함으로써, 에너지 밴드 다이어그램 상에서 서로 다른 4개 이상의 밴드갭이 연속적으로 연결되므로, 중간층(130) 아래에서 발생된 전위 결함을 벤딩(bending)시키거나 중단(Stopping)시켜 중간층(130) 위로 진행하는 것을 억제한다.
따라서, 중간층(130)은 제1 반도체층(120)에서 생긴 결정결함을 차단하는 역할을 하며, 결과적으로 활성층(140)은 감소된 결정 결함을 갖고, 양질의 결정 품질을 나타낼 수 있다.
한편, 중간층(130)은 GaN, InN, InGaN, AlGaN을 포함하여 이루어진 반도체층을 구비할 수 있는데, 이 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접하여 형성되는 것이 바람직하다.
밴드갭의 차이가 큰 두 물질이 접촉하게 되면 에너지 밴드(Energy band)에 갈라지는 부분이 생기며, 이를 밴드 오프셋(Band off-set)이라고 하는데, 이에 의해 컨덕션 밴드(Conduction band)에서의 일 방향으로의 전자의 흐름을 억제할 수 있다. 따라서, 활성층(140) 하부에서 자연스럽게 전류의 횡방향 확산을 가져올 수 있다.
한편, Al의 조성이 높을수록 밴드갭이 커지고 In의 조성이 높을수록 밴드갭이 작아지므로, InN을 포함하는 층의 밴드갭이 가장 낮고, AlGaN을 포함하는 층의 밴드갭이 가장 크게 형성된다.
따라서, 가장 밴드갭이 큰 AlGaN을 포함하는 층과 가장 밴드갭이 작은 InN를 포함하는 층은 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2를 참조하면, 서로 다른 밴드갭을 가지는 네 개의 적층물(131~134)이 형성되고, 이를 1주기로 하여 반복하여 적층되는 것을 알 수 있다.
이때 적층되는 적층물은 적층순서에 따라 GaN/InN/AlGaN/InGaN, GaN/AlGaN/InN/InGaN, InGaN/GaN/AlGaN/InN, InN/AlGaN/InGaN/GaN 등으로 적층될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다만, 상술한 바와 같이 InN을 포함하는층과 AlGaN을 포함하는 층은 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, InGaN을 포함하는 층과 GaN을 포함하는 층은 밴드갭이 큰 AlGaN층에서 발생된 인장 응력(tensile stress)과 밴드갭이 작은 InN층에서 발생된 압축 응력(compress stress)를 완화시켜 주는 역할을 한다. 따라서, 상기 중간층(130)은 응력을 완화시켜 주면서 전위 결함을 차단할 수 있다.
또한, 중간층(130)의 다층구조를 이루는 복수의 층(131~134) 각각의 두께는 5 내지 100Å의 두께를 갖는 초격자 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 중간층(150)이 초격자 구조를 가질 경우, 결정 결함을 차단하는 효과는 더욱 커진다.
또한, 중간층(130)의 다층구조를 이루는 복수의 층(131~134) 중 적어도 하나의 층은 Si 등의 n형 불순물 또는 Mg 등의 p형 불순물로 도핑될 수 있다. 또는 높은 저항을 갖도록 언도프될 수 있다. 이러한 고저항성인 중간층(130)은 전자가 주입되는 면에 걸쳐 균일한 분산효과를 실현함으로써 동작전압을 낮추는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 전위 결함 차단 효과를 더욱 높이기 위해, 중간층(130)의 적어도 일부에 In을 불순물로서 첨가할 수 있다. 중간층(130) 내에 불순물로 첨가된 In은 계면 활성제로 작용하여 전위 결함으로 고정시킴으로써, 중간층(130) 상부에 형성된 활성층(140) 및 제2 반도체층(150)의 전위 결함의 수를 더욱 감소시킬 수 있다.
한편, 상술한 도 2는 4개의 적층물이 반복 적층되는 구조를 도시하고 있으나, 이와는 달리, GaN,InN,AlGaN,InGaN을 포함하여 형성되는 반도체층이 5층 또는 6층으로 적층되고 이를 1주기로 하여 반복하여 적층될 수 있다.
예를 들어, 5층을 1주기로 하여 적층되는 경우로는 GaN/InN/AlGaN/GaN/InGaN의 순서로 적층될 수 있으며, 6층을 1주기로 하여 적층되는 경우로는 GaN/InGaN/InN/AlGaN/GaN/InGaN의 예를 들 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 적층순서가 가능하다. 다만, 이러한 경우에도 InN을 포함하는 층과 AlGaN을 포함하는 층은 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 발광 다이오드(300)는 기판(310), 버퍼층(312), 제1 반도체층(320), 활성층(330), 중간층(340), 제2 반도체층(350), 투광성전극층(360) 및 투광성전극층(360) 상에 형성된 전극패드(362)를 포함하며, 메사 식각에 의해 일 영역이 노출된 제1 반도체층(320) 상에는 제2 전극패드(322)가 형성될 수 있다.
하기에서는 도 1에서 도시하고 설명한 부분과 동일한 구성요소에 대해서는 반복하여 설명하지 않으며, 다만 도 1에서 설명한 부분과 다른 점만을 설명한다.
도 3을 참조하면, 발광 다이오드(300)는 중간층(340)이 활성층(330)과 제2 반도체층(350) 사이에 형성된다.
기판(310)과 기판(310)상에 형성되는 제1 반도체층(320)간의 큰 격자 상수에 기인하는 결정결함은 성장방향에 따라 증가하는 경향이 있으므로, 제2 반도체층(350)이 가장 취약한 결정성을 가지게 된다.
특히, 정공이동도(hole mobility)가 전자이동도(electron mobility)보다 낮다는 사실을 감안하면, 제2 반도체층(350)의 결정성 저하로 인한 정공 주입효율의 저하는 발광 다이오드(300)의 효율을 저하시킬 수 있다.
따라서 이를 방지하고자 실시예에 따른 발광 다이오드(300)는 활성층(330)과 제2 반도체층(350) 사이에 중간층(340)을 포함한다. 이와 같이 활성층(330)과 제2 반도체층(350) 사이에 형성된 중간층(340)은 활성층(330)까지 전파된 전위나 결정결함의 추가적인 전파를 차단하고 표면 모폴로지를 개선함으로써, 보다 양질의 제2 반도체층(350)이 성장할 수 있는 조건을 제공한다.
또한, 중간층(340)은 제2 반도체층(350)과 활성층(340)의 격자상수 차이에 의한 스트레스를 완화시켜 압전필드(piezoelectric field)에 의한 분극현상을 저감시킬 수도 있다.
여기서 중간층(340)은 도 2에서 상술한 바와 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 5 내지 100Å의 두께를 가지며 초격자 구조를 이룰 수 있고, GaN,InN,AlGaN,InGaN를 포함하는 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가질 수 있다.
또한, 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접하여 형성되는 것이 바람직한 바, 가장 밴드갭이 큰 AlGaN을 포함하는 층과 가장 밴드갭이 작은 InN를 포함하는 층은 연속되어 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 밴드갭의 차이가 큰 InN과 AlGaN의 적층물이 접촉하면, 밴드 오프셋(Band off-set)에 의해, 밸런스 밴드(Valance band)에서의 일 방향으로의 정공의 흐름을 억제할 수 있다. 따라서, 활성층(330) 상부에서 자연스럽게 전류의 횡방향 확산을 가져올 수 있다.
또한, 중간층(340)의 다층구조를 이루는 복수의 층은 GaN를 포함하는 층 및 InGaN을 포함하는 층을 포함하여, 응력을 완화시켜 주면서 전위 결함을 차단할 수 있다.
한편, 중간층(340)의 적어도 일부는 Si 등의 n형 불순물 또는 Mg 등의 p형 불순물로 도핑될 수 있으며, 바람직하게는 중간층(340)은 보다 높은 저항을 갖도록 언도프된 질화물층 일 수 있다. 이러한 고저항성인 중간층(340)은 정공이 주입되는 면에 걸쳐 균일한 분산효과를 실현함으로써 오히려 동작전압을 낮추는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 중간층(340)의 적어도 일부에 계면 활성제로 작용하는 In을 불순물로서 첨가함으로써, 전위 결함으로 고정시켜 제2 반도체층(350)의 전위 결함의 수를 더욱 감소시킬 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 발광 다이오드의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 발광 다이오드(400)는 기판(410), 버퍼층(412), 제1 반도체층(420), 제1 중간층(430), 활성층(440), 제2 중간층(450) 제2 반도체층(460), 투광성전극층(470) 및 투광성전극층(470) 상에 형성된 전극패드(472)을 포함한다. 또한, 또한, 메사 식각에 의해 제1 반도체층(420)의 일 영역이 노출될 수 있으며, 노출된 제1 반도체층(420) 상면에는 제2 전극패드(422)가 형성될 수 있다.
도 4는 상술한 도 1 및 도 3과 비교하여 제1 반도체층(420)과 활성층(440) 사이의 제1 중간층(430)과, 활성층(440)과 제2 반도체층(460) 사이의 제2 중간층(450)이 동시에 형성되어 있다.
제1 중간층(430)과 제2 중간층(450)은 도 2에서 설명한 바와 동일한 구조를 가지며, 도 1 및 도 3에서 설명한 바와 동일한 효과를 가진다.
즉, 제1 반도체층(420)과 활성층(440) 사이에 형성된 제1 중간층(430)은 결정결함이 활성층(440)에까지 전파되는 것을 억제하고, 전류의 횡방향 확산을 가져올 수 있다.
또한, 활성층(440)과 제2 반도체층(460) 사이에 형성된 제2 중간층(450)은 활성층(440)까지 전파된 전위나 결정결함의 추가적인 전파를 차단하고 표면 모폴로지를 개선하며, 제2 반도체층(460)과 활성층(440)의 격자상수 차이에 의한 스트레스를 완화시켜 압전필드(piezoelectric field)에 의한 분극현상을 저감시킬 수도 있다. 또한, 전류의 횡방향 확산을 가져올 수 있다.
따라서, 도 4에서 도시한 바와 같이 제1 중간층(430)과 제2 중간층(450)이 동시에 형성됨에 따라, 더욱 효과적으로 전위결함을 차단하여, 결정성이 향상된 발광 다이오드(400)를 제작할 수 있으며, 이에 따라 발광 다이오드(400)의 휘도가 향상될 수 있다.
한편, 상기에서는 수평형 발광 다이오드를 예로 설명하였으나, 본 발명은 도5에 도시된 바와 같은 수직형 발광 다이오드 또는 플립칩 발광 다이오드에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 6은 실시예에 따른 발광 다이오드를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체(20)와, 몸체(20)에 설치된 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과, 몸체(20)에 설치되어 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 다이오드(50)와, 발광 다이오드(50)를 포위하는 몰딩부재(40)를 포함한다.
몸체(20)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 다이오드(50)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 다이오드(50)에 전원을 제공한다. 또한, 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)은 발광 다이오드(50)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광 다이오드(50)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
발광 다이오드(50)는 몸체(20) 상에 설치되거나 제1 전극층(31) 또는 제2 전극층(32) 상에 설치될 수 있다.
발광 다이오드(50)는 제1 전극층(31) 및 제2 전극층(32)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
몰딩부재(40)는 발광 다이오드(50)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩부재(40)에는 형광체가 포함되어 발광 다이오드(50)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광 다이오드 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110, 310, 410 : 기판 112, 312, 412 : 버퍼층
120, 320, 420 : 제1 반도체층 130, 340 : 중간층
140, 330, 440 : 활성층

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성된 제1 반도체층;
    상기 제1 반도체층 상에 형성된 중간층;
    상기 중간층 상에 형성된 활성층; 및
    상기 활성층 상에 형성된 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 상기 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭이 작은 층이 접하는 발광 다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가장 밴드갭이 큰 층은 AlGaN을 포함하고, 상기 가장 밴드갭이 작은 층은 InN를 포함하는 발광 다이오드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간층의 다층구조를 이루는 복수의 층은 GaN를 포함하는 층 및 InGaN을 포함하는 층을 포함하는 발광 다이오드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중간층의 다층구조를 이루는 복수의 층 각각의 두께는 5 내지 100Å인발광 다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중간층의 다층구조를 이루는 복수의 층 중 적어도 하나의 층은 n형 또는 p형 불순물로 도핑되어 있는 발광 다이오드.
  6. 상기 중간층의 다층구조를 이루는 복수의 층 중 적어도 하나의 층은 도핑되지 않은 언도프트층인 발광 다이오드.
  7. 기판;
    상기 기판상에 형성된 제1 반도체층;
    상기 제1 반도체층 상에 형성된 활성층;
    상기 활성층 상에 형성된 제1 중간층; 및
    상기 제1 중간층 상에 형성된 제2 반도체층을 포함하고,
    상기 제1 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 상기 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭 이 작은 층이 접하는 발광 다이오드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 반도체층과 상기 활성층 사이에 형성된 제2 중간층을 포함하고,
    상기 제2 중간층은 밴드갭이 서로 상이한 4층 이상이 적층된 다층구조를 가지고, 상기 다층구조를 이루는 복수의 층들 중 가장 밴드갭이 큰 층과 가장 밴드갭 이 작은 층이 접하는 발광 다이오드.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 중간층, 또는 상기 제1 중간층과 상기 제2 중간층의 가장 밴드갭 이 큰 층은 AlGaN을 포함하고, 상기 가장 밴드갭이 작은 층은 InN를 포함하는 발광 다이오드.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 중간층, 또는 상기 제1 중간층과 상기 제2 중간층의 다층구조를 이루는 복수의 층은 GaN를 포함하는 층 및 InGaN을 포함하는 층을 포함하는 발광 다이오드.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 중간층, 또는 상기 제1 중간층과 상기 제2 중간층의 다층구조를 이루는 복수의 층 각각의 두께는 5 내지 100Å인 발광 다이오드.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 중간층, 또는 상기 제1 중간층과 상기 제2 중간층의 적어도 일부는 n형 또는 p형 불순물로 도핑되어 있는 발광 다이오드.
  13. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 중간층, 또는 상기 제1 중간층과 상기 제2 중간층은 도핑되지 않은 언도프트층인 발광 다이오드.
  14. 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체에 설치된 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 패키지 몸체에 설치되어 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제1 항 또는 제7 항의 발광 다이오드; 및
    상기 발광 다이오드를 포위하는 몰딩부재를 포함하는 발광 소자 패키지.
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