KR20110116453A - 반도체 발광소자 및 발광소자 패키지 - Google Patents

반도체 발광소자 및 발광소자 패키지 Download PDF

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KR20110116453A
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장태성
류영호
양종인
송상엽
이시혁
김태형
우종균
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 발광소자 및 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은, 도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층과, 상기 금속 베리어층 상면 중 일부 영역 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극을 포함하며, 상기 금속 베리어층은 적어도 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 금속 배리어층을 광 반사도가 높은 물질로 형성함으로써 발광 효율이 향상될 수 있는 반도체 발광소자를 얻을 수 있으며, 특히, 이러한 반도체 발광소자를 패키지 구조에 적용할 경우, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.

Description

반도체 발광소자 및 발광소자 패키지{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVIDE PACKAGE}
본 발명은 반도체 발광소자 및 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 특히, 패키지 등에 채용 시 광 추출 효율이 향상될 수 있는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 일 종인 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 소자이다. 이러한 발광 다이오드는 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(이하, '수직 구조'라고만 칭함) 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. 수직 구조를 제조하기 위해서는 발광구조물에 도전성 지지체를 본딩하는 공정이 요구되며, 이 과정에서 발생될 수 있는 충격이나 의도하지 않은 물질의 확산 등을 방지하기 위하여 발광구조물과 도전성 지지체 사이에 금속 베리어를 채용하는 기술이 알려져 있다. 이 경우, 금속 베리어층으로는 TiW과 같은 물질이 일반적으로 사용될 수 있다.
본 발명은 일 목적은 금속 배리어층을 광 반사도가 높은 물질로 형성함으로써 발광 효율이 향상될 수 있는 반도체 발광소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 반도체 발광소자를 구비함으로써 광 추출 효율이 향상될 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층과, 상기 금속 베리어층 상면 중 일부 영역 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극을 포함하며, 상기 금속 베리어층은 적어도 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 베리어층 상면 중 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 형성된 투명 절연층을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 투명 절연층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 베리어층의 모든 부분은 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 베리어층에서 상기 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 부분을 제외한 부분은 TiW으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 베리어층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 상기 금속 베리어층의 상면을 적어도 일부 노출하도록 형성된 반사금속층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 도전성 기판과 상기 금속 베리어층 사이에 형성된 도전성 접착층을 더 포함할 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 반도체층의 표면에는 요철 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태의 경우,
도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층;
상기 금속 베리어층 상에 형성된 반사금속층과, 상기 반사금속층 중 일부가 제거된 영역에 형성되며 투명 절연 물질로 이루어진 전류차단층과, 상기 반사금속층 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극을 포함하며, 상기 금속 베리어층은 적어도 상기 전류차단층에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 전류차단층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 전류차단층은 상기 제2 도전형 전극과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반사금속층은 상기 금속 베리어층 상면 중 일부에 형성되며, 상기 금속 베리어층 상면 중 상기 반사금속층이 형성되지 않은 영역에 형성된 투명 절연층을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 금속 베리어층에서 상기 반사금속층이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분은 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 금속 베리어층에서 상기 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 부분을 제외한 나머지 부분은 TiW으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투명 절연층은 상기 전류차단층과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 베리어층의 모든 부분은 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반사금속층 및 발광구조물은 상기 금속 베리어층 상면 전체를 덮도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은,
제1 및 제2 단자부와, 상기 제1 단자부와 전기적으로 연결된 도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층과, 상기 금속 베리어층 상면 중 일부 영역 상에 형성되며 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되며 상기 제2 단자부와 전기적으로 연결된 제2 도전형 전극을 구비하며, 상기 금속 베리어층은 적어도 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 반도체 발광소자 및 상기 반도체 발광소자를 보호하며, 내부에 분산된 광 산란 입자를 구비하는 투명 봉지재를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광 산란 입자 중 적어도 일부는 형광체 입자일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 활성층에서 방출된 광 중 적어도 일부는 상기 광 산란 입자에 의하여 상기 금속 베리어층 상면 중 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역을 향하도록 경로가 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 금속 베리어층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 상기 금속 베리어층의 상면을 적어도 일부 노출하도록 형성된 반사금속층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 배리어층을 광 반사도가 높은 물질로 형성함으로써 발광 효율이 향상될 수 있는 반도체 발광소자를 얻을 수 있으며, 특히, 이러한 반도체 발광소자를 패키지 구조에 적용할 경우, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 반도체 발광소자를 이용한 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 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 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 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 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 도전성 기판(106) 상에 발광구조물이 형성된 구조이며, 여기서, 발광구조물은 제1 도전형 반도체층(101), 활성층(102) 및 제2 도전형 반도체층(103)을 구비한다. 발광구조물과 도전성 기판(106) 사이에는 반사금속층(104)이 개재되며, 반사금속층(104)과 도전성 기판(106) 사이에는 금속 베리어층(105)이 개재된다. 본 실시 형태의 경우, 금속 베리어층(105)의 상면 중 일부 영역에만 발광구조물 및 반사금속층(104)이 형성되며, 구체적으로, 도 1에 도시된 것과 같이, 발광구조물 및 반사금속층(104)은 금속 베리어층(105) 상면 중 외곽 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 금속 베리어층(105) 상면 중 발광구조물 및 반사금속층(104)이 형성되지 않은 영역에는 투명 절연층(109)이 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(103)의 상면에는 제2 도전형 전극(108)이 형성된다.
본 실시 형태에서, 제1 및 제2 도전형 반도체층(101, 103)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(101, 103)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(101, 103) 사이에 형성되는 활성층(102)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(MQW) 구조, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 도전형 반도체층(101, 103)과 활성층(102)은 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 등과 같은 반도체층 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있을 것이다.
반사금속층(104)은 활성층(102)에서 방출된 빛을 반도체 발광소자(100)의 상부, 즉, 제2 도전형 반도체층(103) 방향으로 반사하는 기능을 수행할 수 있으며, 나아가, 제1 도전형 반도체층(101)과 오믹 컨택을 이루는 것이 바람직하다. 이러한 기능을 고려하여, 반사금속층(104)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 등의 물질을 포함하며, 적절한 증착 공정으로 형성될 수 있다. 이 경우, 자세하게 도시하지는 않았으나, 반사금속층(104)은 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. 다만, 반사금속층(104)은 본 실시 형태에서 반드시 요구되는 구성은 아니며, 경우에 따라, 사용되지 않을 수 있다.
도전성 기판(106)은 반도체 성장용 기판(미도시)를 제거하기 위한 레이저 리프트 오프 등의 공정에서 상기 발광구조물을 지지하는 지지체의 역할을 수행하며, Au, Ni, Al, Cu, W, Si, Se, GaAs 중 어느 하나를 포함하는 물질, 예컨대, Si 기판에 Al이 도핑된 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 도전성 기판(106)은 도전성 접착층(107)을 매개로 발광구조물과 접합될 수 있다. 도전성 접착층(107)은 예컨대, AuSn와 같은 공융 금속 물질을 이용할 수 있을 것이다. 도전성 기판(106)을 발광구조물에 접합하는 경우, 발광구조물에는 물리적 충격이 작용할 수 있으며, 나아가, 도전성 접착층(107) 등으로부터 확산이 일어날 수 있다.
이러한 물리적 충격이나 확산은 발광구조물에 발광 특성에 악 영향을 끼치므로, 본 실시 형태에서는 반사금속층(104)과 도전성 기판(106) 사이에 금속 베리어층(105)을 채용하였다. 특히, 금속 베리어층(105)을 이루는 물질로서 Ag나 Al을 포함하는 금속을 사용하여 금속 베리어층(105)의 광 반사도가 높아지도록 하였다. 이 경우, 금속 베리어층(105)은 Ag나 Al 단일 물질로 형성되거나 이들을 포함하는 합금의 형태가 될 수 있을 것이다. 본 실시 형태와 같이, 발광구조물이 금속 베리어층(105) 상면 중 일부 영역 상에만 형성되어, 금속 베리어층(105)의 일부 표면이 외부로 노출되는 경우에는 광 반사도가 높은 물질로 금속 베리어층(105)을 형성함으로써 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 발광소자를 제작함에 있어서, 도전성 기판(106)을 다이싱하는 데에 필요한 마진을 형성하기 위한 목적 등으로 금속 베리어층(105) 상면 중 테두리에 해당하는 영역은 발광구조물이 제거되어 노출될 수 있다.
이 경우, 활성층(102)으로부터 방출된 광이 외부의 다른 요소에 의하여 경로가 바뀌어 금속 베리어층(105) 중 외부로 노출된 영역으로 진행할 수 있으므로, 금속 베리어층(105)을 TiW 등과 같이 광 반사도가 상대적으로 낮은 물질로 형성한다면 광 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태와 같이, 금속 베리어층(105)을 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로서 광 반사도가 높은 물질로 형성함으로써, 특히, 패키지 구조 등에 이용될 경우 광 추출 효율의 향상을 기대할 수 있다. Ag 또는 Al을 이용함으로써 TiW를 이용할 경우와 비교하여 80% 이상 향상된 반사도를 얻을 수 있다. 다만, 금속 베리어층(105)의 전체 영역을 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 형성할 수 있음과 더불어, 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분만을 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 형성하고 나머지 영역, 즉, 발광구조물에 보다 인접한 부분은 베리어 기능을 고려하여 TiW와 같은 물질로 형성할 수도 있다. 한편, 반드시 필요한 구성은 아니지만, 금속 베리어층(105)의 노출된 표면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어진 투명 절연층(109)을 형성할 수 있으며, 투명 절연층(109)의 두께를 적절히 조절함으로써 금속 베리어층(105)과 더불어 단일 지향성 반사기를 구현할 수도 있을 것이다.
도 2는 도 1의 반도체 발광소자를 이용한 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 발광소자 패키지(200)는 제1 및 제2 단자부(201, 202)를 구비하며, 반도체 발광소자는 이들과 각각 전기적으로 연결된다. 이 경우, 반도체 발광소자는 도 1과 동일한 구조를 가지며, 활성층(102)을 제외하고 도면 부호는 따로 표기하지 아니하였다. 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 단자부(201, 202)는 리드 프레임 형태로 제공될 수 있으며, 제1 단자부(201)는 반도체 발광소자의 도전성 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 단자부(202)는 도전성 와이어(W)에 의하여 반도체 발광소자의 제2 도전형 전극과 연결될 수 있다. 봉지재(203)는 반도체 발광소자를 덮어 이를 보호하는 기능을 수행하며, 투명 수지와 같은 절연 물질, 예컨대, 실리콘(Silicone)을 적절한 형상을 갖도록 경화시켜 형성될 수 있다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 봉지재(203)는 렌즈 형상을 가질 수 있다. 봉지재 내부(203)에는 광 산란 입자(P)가 분산되어 있으며, 광 산란 입자(P)에 의하여 반도체 발광소자로부터 방출된 빛의 경로가 변경될 수 있다. 광 산란 입자(P)는 예를 들어 TiO2와 같은 물질로 형성될 수도 있으나, 파장 변환을 기능을 수행할 수 있도록 형광체 입자가 될 수 있다. 예를 들어, 반도체 발광소자로부터 방출되는 빛이 청색인 경우, 광 산란 입자(P)로서 황색 형광체를 사용한다면 발광소자 패키지(200)로부터 백색광을 얻을 수 있다.
도 1에서 설명한 반도체 발광소자를 이용할 경우, 광 산란 입자(P)에 의하여 경로가 바뀌어 반도체 발광소자로 되돌아와서 발광구조물이 형성되지 않아 노출된 금속 베리어층을 향하여 진행하는 광은 금속 베리어층의 높은 광 반사도에 의하여 다시 외부로 방출될 수 있다. 따라서, 금속 베리어층에서의 광 흡수에 의한 발광 효율의 감소가 최소화될 수 있을 것이다. 한편, 본 실시 형태에서는 발광소자 패키지 중 하나의 예를 제시한 것이며, 도 1의 반도체 발광소자는 다양한 구조의 발광소자 패키지로 응용될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 예를 들어, 반도체 발광소자가 반사컵 내부에 배치된 구조나 절연 기판 상에 배치되어 배선 패턴에 연결된 구조 등이 가능할 수 있다.
도 3은 도 1의 실시 형태에서 변형된 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100`)의 경우, 도 1의 실시 형태와 기본적인 구조는 모두 동일하다. 다만, 투명 절연층(109`)은 발광구조물의 측면 및 상면을 덮도록 확장 형성되어 있으며, 이와 더불어, 제2 도전형 반도체층(103`)의 표면, 특히, 상면에는 요철 구조가 형성된다. 투명 절연층(109`)을 확장하여 발광구조물을 덮도록 형성함으로써 패시베이션 기능을 수행할 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(103`)과 투명 절연층(109`)의 요철 구조에 의하여 외부 광 추출 효율이 더욱 향상될 수 있을 것이다. 이 경우, 도 3에서는 투명 절연층(109`)이 확장된 구조와 요철 구조를 함께 도시하였으나, 상기 2가지 특징은 서로 독립적으로 채용될 수 있으며, 후술할 도 4의 실시 형태에도 적용될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(300)는 도 1의 실시 형태와 마찬가지로, 도전성 기판(306) 상에 발광구조물이 형성된 구조이며, 여기서, 발광구조물은 제1 도전형 반도체층(301), 활성층(302) 및 제2 도전형 반도체층(303)을 구비한다. 발광구조물과 도전성 기판(306) 사이에는 반사금속층(304)이 개재되며, 반사금속층(304)과 도전성 기판(306) 사이에는 금속 베리어층(305)이 개재된다. 또한, 금속 베리어층(305)과 도전성 기판(306) 사이에는 도전성 접착층(307)이 형성되며, 제2 도전형 반도체층(303)의 상면에는 제2 도전형 전극(308)이 형성된다. 한편, 앞선 실시 형태와 같이, 발광구조물이 형성되지 않은 금속 베리어층(305)의 노출 영역에는 투명 절연층(309)이 형성될 수 있으나, 본 실시 형태에서는 반드시 이러한 구조를 가질 필요가 없으며, 발광구조물이 금속 베리어층(305) 상면 전체를 덮도록 형성될 수도 있다.
본 실시 형태의 경우, 반사금속층(304) 중 일부 영역, 반사금속층(304)이 일부 제거된 부분에 해당하는 영역에는 전류차단층(310)이 형성된다. 전류차단층(310)은 절연 물질로 이루어지며, 전류를 측 방향으로 유도하는 기능을 수행한다. 이러한 기능을 고려하며, 전류차단층(310)은 전자의 주입 경로가 되는 제2 도전형 전극(308)에 대응하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 전류차단층(310)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물과 같은 투명 물질로 형성될 수 있으며, 이 경우, 활성층(302)에서 방출된 빛은 전류차단층(310)을 지나 금속 베리어층(305)을 향하여 진행할 수 있으므로, 금속 베리어층(305)을 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 형성할 경우, 광 추출 효율의 향상을 기대할 수 있다. 한편, 앞선 실시 형태와 유사하게, 금속 베리어층(305)은 전류차단층(310)에 대응하는 부분만이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 형성되며, 나머지 부분은 TiW와 같은 물질로 형성될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 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 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
101: 제1 도전형 반도체층 102: 활성층
103: 제2 도전형 반도체층 104: 반사금속층
105: 금속 베리어층 106: 도전성 기판
107: 도전성 접착층 108: 제2 도전형 전극
109: 투명 절연층 201, 202: 제1 및 제2 단자부
203: 봉지재 310: 전자차단층

Claims (22)

  1. 도전성 기판;
    상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층;
    상기 금속 베리어층 상면 중 일부 영역 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극;을 포함하며,
    상기 금속 베리어층은 적어도 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 베리어층 상면 중 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 형성된 투명 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투명 절연층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 베리어층의 모든 부분은 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 베리어층에서 상기 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 부분을 제외한 부분은 TiW으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속 베리어층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 상기 금속 베리어층의 상면을 적어도 일부 노출하도록 형성된 반사금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기판과 상기 금속 베리어층 사이에 형성된 도전성 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 각각 p형 및 n형 반도체층인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층의 표면에는 요철 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 도전성 기판;
    상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층;
    상기 금속 베리어층 상에 형성된 반사금속층;
    상기 반사금속층 중 일부가 제거된 영역에 형성되며 투명 절연 물질로 이루어진 전류차단층;
    상기 반사금속층 상에 형성되며, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 및
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성된 제2 도전형 전극;을 포함하며,
    상기 금속 베리어층은 적어도 상기 전류차단층에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 발광소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전류차단층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 전류차단층은 상기 제2 도전형 전극과 대응하는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 반사금속층은 상기 금속 베리어층 상면 중 일부에 형성되며, 상기 금속 베리어층 상면 중 상기 반사금속층이 형성되지 않은 영역에 형성된 투명 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속 베리어층에서 상기 반사금속층이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분은 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  15. 제10항 또는 제14항에 있어서,
    상기 금속 베리어층에서 상기 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 부분을 제외한 나머지 부분은 TiW으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 투명 절연층은 상기 전류차단층과 동일한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 금속 베리어층의 모든 부분은 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 반사금속층 및 발광구조물은 상기 금속 베리어층 상면 전체를 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  19. 제1 및 제2 단자부;
    상기 제1 단자부와 전기적으로 연결된 도전성 기판과, 상기 도전성 기판 상에 형성된 금속 베리어층과, 상기 금속 베리어층 상면 중 일부 영역 상에 형성되며 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 형성되며 상기 제2 단자부와 전기적으로 연결된 제2 도전형 전극을 구비하며, 상기 금속 베리어층은 적어도 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역에 대응하는 부분이 Ag 또는 Al을 포함하는 물질로 이루어진 반도체 반도체 발광소자; 및
    상기 반도체 발광소자를 보호하며, 내부에 분산된 광 산란 입자를 구비하는 투명 봉지재;
    를 포함하는 발광소자 패키지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광 산란 입자 중 적어도 일부는 형광체 입자인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 활성층에서 방출된 광 중 적어도 일부는 상기 광 산란 입자에 의하여 상기 금속 베리어층 상면 중 상기 발광구조물이 형성되지 않은 영역을 향하도록 경로가 변경되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 금속 베리어층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 상기 금속 베리어층의 상면을 적어도 일부 노출하도록 형성된 반사금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US11605757B2 (en) 2015-08-21 2023-03-14 Lg Electronics Inc. Display device using semiconductor light emitting diode
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