KR20110132162A - 반도체 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시 형태는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물 및 상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드, 상기 나노로드 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물을 포함하는 반도체 발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물 및 상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드 형상을 갖는 코어 발광층을 구비하는 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물을 포함하는 반도체 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물 및 상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드 형상을 갖는 코어 발광층을 구비하는 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물을 포함하는 반도체 발광 소자를 제공한다.
Description
본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 특히, 광출력 및 외부 광 추출 효율이 향상되고, 형광체 없이 백색 발광이 가능한 반도체 발광소자에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 가해지면, p형 및 n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말하며, 이러한 LED는 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성 및 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 뿐만 아니라, LED는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점 때문에 주로 패키지 형태로서 다양한 디스플레이장치 및 광원으로서 널리 이용되고 있다. 특히 최근 반도체 발광 소자의 적용 분야가 디스플레이, 차량, 헤드램프, 조명 등으로 확대됨에 따라 더욱 향상된 광 특성이 요구되어 지고 있다.
또한, 조명장치 또는 디스플레이 장치의 백라이트로 널리 사용되는 LED는 백색 발광이 요구되며, 이러한 백색 발광 소자의 구현방안은 개별 LED로 제조된 청색, 적색 및 녹색 LED를 단순 조합하는 방식과 형광체를 이용하는 방식이 널리 알려져 있다. 다색의 개별 LED를 동일한 인쇄회로기판에 조합하는 방식은 이를 위한 복잡한 구동회로가 요구되며, 그에 따라서 소형화가 어렵다는 단점이 있으므로, 최근에는 형광체를 이용한 백색 발광소자 제조방법이 보편적으로 사용된다.
종래의 형광체를 이용한 백색 발광소자 제조방법으로는, 청색 발광소자를 이용하는 방법과 자외선 발광소자를 이용하는 방법이 있다. 예를 들어, 청색 발광소자를 이용하는 경우에는 YAG 형광체를 이용하여 청색광을 백색광으로 파장 변환한다. 즉, 청색 LED로부터 발생된 청색파장이 YAG(Yittrium Aluminum Garnet)형광체를 여기시켜 최종으로 백색광을 발광시킬 수 있다.
종래의 백색 발광소자는 RGB에 해당하는 각 LED를 조합하는 형태에서 요구되는 전류조절이 필요하지 않다는 이점이 있으나, 형광체분말에 의한 소자특성의 불이익한 영향이 발생되거나, 형광체 여기시 광효율이 감소하고 색보정지수가 저하되어 우수한 색감을 얻을 수 없다는 한계가 있다.
본 발명의 일 목적은, 광출력이 향상된 반도체 발광소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 서로 다른 파장광을 방출하는 복수의 발광부를 포함하여, 무형광체 백색 발광소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 형태는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물 및 상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드, 상기 나노로드 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물을 포함하는 반도체 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 나노로드는 제2 n형 반도체층으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 p형 반도체층은 상기 제2 n형 반도체층과 접촉하지 않는 범위에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 p형 반도체층의 상면 및 측면을 덮도록 형성된 투명전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성되며, 상기 나노로드가 위치하는 관통홀을 갖는 유전체층을 더 포함할 수 있다.
이때,상기 유전체층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 발광구조물과 상기 제2 n형 반도체층 사이에 절연체를 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 절연체 및 상기 제2 n형 반도체층은 육방정계 구조를 갖는 절연체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 절연체와 상기 제1 발광구조물 사이에 투명 전극을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 투명전극 상에 제1 p형 전극을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 발광구조물 및 상기 제1 p형 반도체층의 일부가 제거되어 노출된 제1 p형 반도체층의 일면에 형성된 제1 p형 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 p형 반도체층의 노출된 면의 일부에 제2 p형 전극을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 발광구조물, 상기 제1 p형 반도체층 및 상기 제1 n형 반도체층의 일부가 제거되어 노출된 제1 n형 반도체층의 일면에 형성된 제1 n형 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제2 n형 반도체층의 노출된 면의 일부에 형성된 제2 n형 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 나노로드 사이의 간격을 메우도록 절연체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 나노 로드가 복수 개 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는, 기판, 상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물 및 상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드 형상을 갖는 코어 발광층을 구비하는 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물을 포함하는 반도체 발광 소자를 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하나의 칩에 서로 다른 파장광을 방출하는 복수의 발광부를 포함함으로써, 형광체 없이 백색 발광이 가능한 반도체 발광소자를 제공할 수 있다. 또한, 기존의 형광체를 이용한 LED 구조보다 광출력이 향상되고, 전류 주입을 제어하여 백색 뿐만 아니라 다양한 색 구현이 가능한 발광 소자를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 나타내는 사시도이다.
도2는 도1을 기준으로 AA'라인으로 자른 개략적인 절단부 단면도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 절단부 단면도이다.
도4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 절단부 단면도이다.
도5는 도1의 반도체 발광소자의 패키지 실장형태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도2는 도1을 기준으로 AA'라인으로 자른 개략적인 절단부 단면도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 절단부 단면도이다.
도4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 절단부 단면도이다.
도5는 도1의 반도체 발광소자의 패키지 실장형태를 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 나타내는 사시도이고, 도2는 도1을 기준으로 AA'라인으로 자른 개략적인 절단부 단면도이다. 도2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 기판(110) 상에, 제1 n형 반도체층(121) 및 제1 p형 반도체층(123)과 그 사이에 형성된 제1 활성층(122)을 포함하는 제1 발광구조물(120) 및 상기 제1 발광구조물(120) 상에 형성된 제2 발광구조물(130)로 이루어진다. 상기 제2 발광구조물(130)은 제2 n형 반도체층(131), 상기 제2 n형 반도체층(131) 상에 수직 방향으로 형성된 나노로드(131'), 상기 나노로드(131') 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 활성층(132) 및 상기 제2 활성층(132) 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층(133)을 포함한다.
본 실시형태에서, 제1 및 제2 n형 반도체층(121, 131)과 제1 및 제2 p형 반도체층(123, 133)은 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 n형 반도체층(121, 131)과 제1 및 제2 p형 반도체층(123, 133)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. 상기 n형 불순물로 Si, Ge, Se, Te 등이 사용될 수 있으며, 상기 p형 불순물로는 Mg, Zn, Be 등이 사용될 수 있다. n형 및 p형 반도체층의 경우, 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 공정 등으로 성장될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 반도체층(121,123,131,133)과 제1 및 제2 활성층(122,132)은 질화물 반도체 외에 다른 반도체 물질, 예컨대, AlxInyGa(1-x-y)P(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 물질로 이루어질 수 있으며, 이러한 물질로 얻어진 소자의 경우, 적색광을 방출하기에 보다 적합하다.
제1 n형 반도체층(121)과 제1 p형 반도체층(123) 사이, 제2 n형 반도체층(131)과 제2 p형 반도체층(133) 사이에 형성되는 제1 및 제2 활성층(122, 132)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 상기 제1 및 제2 활성층(122, 132)은 본 실시 형태와 같이 InGaN 등의 단일 물질로 이루어진 층일 수도 있으나, 이와 달리, 양자장벽층과 양자우물층이 서로 교대로 배치된 다중 양자우물(MQW) 구조를 구비할 수도 있으며, 예컨대, 각각은 GaN과 InGaN으로 이루어질 수 있다.
본 실시형태에서, 제2 발광구조물(130)의 제2 n형 및 p형 반도체층(131, 133) 사이에 형성된 제2 활성층(132)은 전자와 정공의 발광 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하며, 인듐 함량에 따라 밴드갭 에너지가 조절되도록 InxGa1-xN(0≤x≤1) 등의 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 나노로드의 지름의 크기를 조절함으로써 다양한 색의 구현이 가능하다. 특히, 본 실시형태의 경우, 제1 발광구조물(120) 내의 제1 활성층(122)이 청색 발광하고, 제2 발광구조물(130)의 나노로드의 지름을 조절함으로써 제2 활성층(132)에서 황색 발광하도록 하여, 형광체 없이 백색 발광하는 반도체 발광소자를 제공할 수 있다.
또한, 제2 활성층(132)의 표면을 덮도록 제2 p형 반도체층(133)이 형성되어, 제2 활성층(132)과 제2 p형 반도체층(133)의 접촉 면적, 즉, 전류 주입 면적이 증가될 수 있다. 도 2의 경우, 나노 로드들의 직경이 서로 동일한 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라, 복수 개의 나노 로드 중 적어도 하나는 다른 것과 직경이 다르도록 형성될 수도 있다.
본 실시 형태와 같이, 제2 활성층(132)을 나노 로드 형상으로 구현함에 따라 쓰레딩 전위(Threading Dislocation)의 전파를 차단할 수 있으며, 이에 의해, 활성층(132)의 결정성이 향상될 수 있다. 또한, 활성층(132)의 결정성이 향상됨에 따라 전자와 정공의 발광 재결합 효율이 높아져 발광 효율이 향상될 수 있다.
한편, 제2 활성층(132)은 같이 InGaN 등의 단일 물질로 이루어질 수도 있으나, 이와 달리, 양자장벽층과 양자우물층이 서로 교대로 배치된 다중양자우물(MQW) 구조를 구비할 수도 있으며, 예컨대, 각각은 GaN과 InGaN으로 이루어질 수 있다. 나로 로드 형상의 제2 활성층(132)을 형성하고 그 표면을 덮도록 양자장벽층과 양자우물층을 교대로 형성할 수 있다.
기판(110)은 반도체 단결정, 특히, 질화물 단결정 성장을 위한 것으로서, 사파이어, Si, ZnO, GaAs, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2 , GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 이 경우, 사파이어는 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 특히, 질화물 반도체의 성장용 기판으로 주로 사용된다.
그리고, 도시하지는 않았지만, 질화물 반도체 발광소자(100)는 기판(110)과 제1 n형 질화물 반도체층(121) 사이에 격자 부정합을 완화하기 위한 버퍼층을 더 포함할 수 있다. 이러한 버퍼층은 AlN 또는 GaN을 포함하는 저온핵성장층일 수 있다.
다시 도2를 참조하면, 제2 발광구조물(130)의 나노로드(131')는 제2 n형 반도체층(131)에서 연장되어 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 제2 p형 반도체층(133)은 상기 제2 n형 반도체층(131)과 접촉하지 않는 범위에서 형성된다. 상기 제2 n형 반도체층(131)과 상기 제2 p형 반도체층(133)이 서로 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 상기 제2 n형 반도체층(131) 상에 형성되며, 상기 나노로드(131')가 위치하는 관통홀을 갖는 유전체층(151)을 더 포함할 수 있다. 이러한 기능을 고려했을 때, 상기 유전체층(151)은 전기 절연성을 갖는 물질이라면 어느 것이나 채용 가능하지만, 빛을 최소한으로 흡수하는 것이 바람직하므로,예컨대, SiO2, SiOxNy, SixNy 등의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물을 이용할 수 있을 것이다. 또한, 상기 제2 n형 반도체층(131)과 유전체층(151)은 적절한 증착 공정, 예컨대, MOCVD 공정을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 발광구조물(120)과 제2 발광구조물(130) 사이의 단락을 방지하기 위하여, 상기 제1 p형 반도체층(123)과 제2 n형 반도체층(131) 사이에는 절연체(150)를 포함할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 절연체(150)는 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물을 이용하여 형성할 수 있으나, 산화 아연과 같은 육방정계 구조를 가지는 절연체를 사용하고, 그 상면에 동일한 물질인 산화 아연을 n형 불순물로 도핑하여 제2 n형 반도체층(131)을 형성하면, 절연체(150)와 제2 n형 반도체층(131) 사이의 격자상수 차이로 인한 응력(strain) 발생을 감소시킬 수 있다. 그러나, 제2 n형 반도체층(131)의 구성 물질이 이에 한정되는 것은 아니며, GaN계, AlInGaP계 반도체층도 가능하다.
본 실시형태에서, 상기 제2 발광구조물(130) 및, 제1 발광구조물(120)의 제1 p형 반도체층(123), 제1 활성층(122)에서 상기 제1 n형 반도체층(121)의 일부가 제거되어 노출된 상기 제1 n형 반도체층(121)의 일면에는 제 1 n형 전극(121a)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 형 n형 반도체층(131)과 제2 p형 반도체층(133)을 전기적으로 분리시키기 위해 형성된 유전체층(151)의 일부가 제거되어 노출된 제2 n형 반도체층(131) 상에 제2 n형 전극(131a)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 발광구조물(130)이 제거되어 노출된 제1 발광구조물(120)의 제1 p형 반도체층(123) 상에는 제1 p형 전극(123a)이 형성될 수 있으며, 상기 제2 발광구조물(130)의 나노로드(131')의 상면 및 측면을 둘러싸고 형성된 제2 p형 반도체층(133)의 노출된 면의 일부에는 제2 p형 전극(133a)이 형성될 수 있다. 상기 제2 p형 반도체층(133) 제2 활성층(132)의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있으며, 상기 나노로드(131')가 복수개 형성된 경우, 각각의 나노로드(131')가 전기적으로 연결될 수 있도록, 제2 p형 반도체층(133)은 각각의 나노로드(131')의 표면으로부터 서로 연장되어 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 p형 반도체층(133)의 노출된 면의 일부에 제2 p형 전극(133a)을 형성함으로써, 복수개의 나노로드를 포함하는 제2 p형 반도체층(133) 전체에 대한 전류 인가 및 제어가 가능하다.
이때, 상기 제1 n형 전극(121a) 및 제2 n형 전극(131a)은 동일한 외부 단자와 연결될 수 있으며, 상기 제1 p형 전극(123a) 및 제2 p형 전극(133a)도 동일한 외부 단자와 연결될 수 있다. 다만, 이러한 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 패키징시, 가변저항을 이용하여 나노로드와 박막으로 들어가는 전류 주입을 제어함으로써 다양한 색의 구현이 가능하므로, 각각 다른 외부 단자와 연결하여 다양한 색의 구현이 가능하도록 제어할 수 있다.
본 실시형태의 경우, 하나의 반도체 발광소자에 복수의 발광영역(122, 132)을 구비함으로써, 광 출력이 향상될 뿐만 아니라, 나노로드 코어셀 구조를 사용함으로써 내부양자효율 및 광 추출 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한, 나노로드의 지름을 조절하여 황색 발광이 가능하게 함으로써, 제1 발광구조물(120)의 제1 활성층에서(122)에서 청색발광하고, 제2 발광구조물(130)의 제2 활성층(132)에서 황색발광함에 따라, 형광체 없이도 백색발광이 가능한 발광 소자를 구현 가능하다. 단, 본 발명은 백색발광 반도체 발광 소자에 제한되는 것은 아니고, 나노로드의 지름을 조절하여 다양한 색의 구현이 가능하므로, 제1 및 제2 발광구조물(120, 130)에서 발광하는 색을 조합하여 원하는 색의 구현이 가능하다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 절단 단면도이다. 도3을 참조하면, 상기 제2 p형 반도체층(133)의 상면 및 측면을 덮도록 투명 전극층(160)이 형성될 수 있다. 투명 전극층(160)은 p측의 오믹 컨택 및 광 투과 기능을 수행하며, 복수의 제2 p형 반도체층(133)에 대한 공통 전극으로 사용될 수 있다. 이때, 상기 투명전극층(160)은 복수개의 나노로드 상에 형성된 제2 p형 반도체층(133)을 전기적으로 연결하므로, 제2 활성층(132)의 상면 및 측면을 덮는 형태로 형성된 제2 p형 반도체층(133)은 복수의 나노로드와 전기적으로 분리된 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 p형 반도체층(133) 상에 형성된 투명 전극층(160)의 노출된 면의 일부에 제2 p형 전극(133a)를 형성할 수 있으며, 이러한 기능을 고려하여 투명 전극(160)은 투명 전도성 산화물(TCO)을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 발광구조물(120)의 제1 p형 반도체층(123) 상에도 투명전극층(161)이 개재될 수 있다. 상기 제2 발광구조물 상에 형성된 투명전극층(161)과 마찬가지로, p측의 오믹 컨택 및 광 투과 기능을 수행하며, 후에 상기 투명전극층(161)의 일부가 노출된 면에 제1 p형 전극(123a)을 형성할 수 있다.
도4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 절단부 단면도이다. 도2에 도시된 실시형태와는 달리, 제1 n형 반도체층(231) 상에 형성된 나노로드가 제1 n형 반도체층(231)으로부터 연장되어 상기 제1 n형 반도체층(231)과 동일한 물질로 이루어지는 것이 아니라, 코어 발광층을 구비하는 제2 활성층(232)으로 구성된다.
본 실시 형태와 같이 제2 활성층(232)을 나노 로드 형상으로 구현함으로써 발광 면적이 더욱 증가될 수 있으며, 나아가, 비발광 재결합의 비율이 감소되어 발광 효율이 향상될 수 있다. 여기서, 제2 활성층(232)을 나노 로드 형상으로 구현한 구조는, 도2에 도시된 바와 같이, 제2 n형 및 p형 반도체층(131, 133), 제2 활성층(132)을 하나의 나노 로드 구조물로 형성한 구조와 대비될 수 있다. 본 실시형태와 같이, 제2 활성층(232)만을 나노로드 형상으로 구현하는 경우, 제2 활성층(232)의 면적이 넓어져 발광 면적 증가할 수 있으며, 측면으로 노출된 영역의 비율이 낮으므로 비발광 재결합에 의한 발광 효율 저하를 해소할 수 있다. 또한, 나노 로드 활성층(232)의 표면을 덮도록 제2 p형 반도체층(233)이 형성되어, 제2 활성층(232)과 제2 p형 반도체층(233)의 접촉 면적, 즉, 전류 주입 면적이 증가될 수 있다.
도5는 도1의 반도체 발광소자의 패키지 실장형태를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도4를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 발광소자 패키지는 제1 및 제2 단자부(301, 302)를 구비하며, 반도체 발광소자는 이들과 각각 전기적으로 연결된다. 이 경우, 반도체 발광소자는 도1과 동일한 구조를 가지며, 상기 제1 및 제2 n형 반도체층(121, 131)은 상기 제1 및 제2 n형 전극(121a, 131a)과 연결된 도전성 와이어에 의하여 제2 단자부(302)에 연결되고, 상기 제1 및 제2 p형 반도체층(123, 133)은 상기 제1 및 제2 p형 전극(123a, 133a)에 의해 제1 단자부(301)에 연결될 수 있다.
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.
100, 200: 반도체 발광 소자 110, 210: 기판
120, 220: 제1 발광구조물 121, 221: 제1 n형 반도체층
122, 222: 제1 활성층 123, 223: 제1 p형 반도체층
121a, 221a: 제1 n형 전극 123a, 223a: 제1 p형 전극
131a, 231a: 제1 p형 전극 133a, 233a: 제2 p형 전극
130, 230: 제2 발광구조물 131, 231: 제2 n형 반도체층
131': 나노로드 132, 232: 제2 활성층
133, 233: 제2 p형 반도체층 151, 251: 유전체층
150, 250, 152, 252: 절연체 160, 161: 투명전극
301, 302: 제1 및 제2 단자부
120, 220: 제1 발광구조물 121, 221: 제1 n형 반도체층
122, 222: 제1 활성층 123, 223: 제1 p형 반도체층
121a, 221a: 제1 n형 전극 123a, 223a: 제1 p형 전극
131a, 231a: 제1 p형 전극 133a, 233a: 제2 p형 전극
130, 230: 제2 발광구조물 131, 231: 제2 n형 반도체층
131': 나노로드 132, 232: 제2 활성층
133, 233: 제2 p형 반도체층 151, 251: 유전체층
150, 250, 152, 252: 절연체 160, 161: 투명전극
301, 302: 제1 및 제2 단자부
Claims (17)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물;및
상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드, 상기 나노로드 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물;
을 포함하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 나노로드는 제2 n형 반도체층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 p형 반도체층은 상기 제2 n형 반도체층과 접촉하지 않는 범위에서 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 p형 반도체층의 상면 및 측면을 덮도록 형성된 투명전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 n형 반도체층 상에 형성되며, 상기 나노로드가 위치하는 관통홀을 갖는 유전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제5항에 있어서,
상기 유전체층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 발광구조물과 상기 제2 n형 반도체층 사이에 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제7항에 있어서,
상기 절연체 및 상기 제2 n형 반도체층은 육방정계 구조를 갖는 절연체로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제7항에 있어서,
상기 절연체와 상기 제1 발광구조물 사이에 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제9항에 있어서,
상기 투명전극 상에 제1 p형 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 발광구조물 및 상기 제1 p형 반도체층의 일부가 제거되어 노출된 제1 p형 반도체층의 일면에 형성된 제1 p형 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 p형 반도체층의 노출된 면의 일부에 제2 p형 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 발광구조물, 상기 제1 p형 반도체층 및 상기 제1 n형 반도체층의 일부가 제거되어 노출된 제1 n형 반도체층의 일면에 형성된 제1 n형 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 상기 제2 n형 반도체층의 노출된 면의 일부에 형성된 제2 n형 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 나노로드 사이의 간격을 메우도록 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 나노 로드가 복수 개 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 발광 소자.
- 기판;
상기 기판 상에 형성되며, 제1 n형 반도체층 및 제1 p형 반도체층과 그 사이에 형성된 제1 활성층을 포함하는 제1 발광구조물;및
상기 제1 발광구조물 상에 형성되며, 제2 n형 반도체층, 상기 제2 n형 반도체층 상에 형성된 나노로드 형상을 갖는 코어 발광층을 구비하는 제2 활성층, 상기 제2 활성층 상면 및 측면을 덮도록 형성된 제2 p형 반도체층을 포함하는 제2 발광구조물;
을 포함하는 반도체 발광 소자.
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|---|---|---|---|---|
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