KR20120019598A - Light emitting device - Google Patents

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이정식
한대섭
문용태
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A light emitting device is provided to improve internal quantum efficiency by increasing the concentration of holes in a quantum well. CONSTITUTION: A first conductive semiconductor layer is formed on a substrate. An active layer of a multiple quantum well structure is formed on the first conductive semiconductor layer. A second conductive semiconductor layer is formed on the active layer. A quantum wall of the active layer is made of InGaN. An energy band gap of the quantum wall decreases from a direction of the first conductive semiconductor layer to a direction of the second conductive semiconductor layer.

Description

발광 소자{Light emitting device}Light emitting device

실시예는 발광소자에 관한 것이다.The embodiment relates to a light emitting device.

반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.Light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using semiconductors of Group 3-5 or 2-6 compound semiconductor materials of semiconductors have various colors such as red, green, blue and ultraviolet rays due to the development of thin film growth technology and device materials. It is possible to realize efficient white light by using fluorescent materials or combining colors, and it has low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety and environmental friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent and incandescent lamps. Has an advantage.

따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.Therefore, a white light emitting device that can replace a fluorescent light bulb or an incandescent bulb that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of a transmission module of an optical communication means and a liquid crystal display (LCD) display device. Applications are expanding to diode lighting devices, automotive headlights and traffic lights.

실시예는 발광소자의 발광효율을 개선하고자 하는 것이다.The embodiment is intended to improve the luminous efficiency of the light emitting device.

실시예는 기판; 상기 기판 상의 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상의 다중 양자 우물 구조의 활성층; 및 상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층 내의 각각의 양자 우물 사이의 양자벽의 에너지 밴드 갭이 적어도 일부 구간에서 경사진 발광소자를 제공한다.Embodiments include a substrate; A first conductivity type semiconductor layer on the substrate; An active layer of a multi quantum well structure on the first conductivity type semiconductor layer; And a second conductivity type semiconductor layer on the active layer, wherein the energy band gap of the quantum wall between each quantum well in the active layer is inclined at least in part.

여기서, 상기 활성층 내의 양자벽은 InGaN으로 이루어질 수 있다.Here, the quantum wall in the active layer may be made of InGaN.

그리고, 상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로 감소할 수 있다.The energy band gap of each of the quantum walls may decrease from the direction of the first conductivity type semiconductor layer to the direction of the second conductivity type semiconductor layer.

그리고, 상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로 증가할 수 있다.Each of the quantum walls may include In, and the In composition may increase in the direction of the second conductive semiconductor layer.

그리고, 상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로 감소할 수 있다.The energy band gap of each of the quantum walls may decrease from the direction of the second conductivity type semiconductor layer to the direction of the first conductivity type semiconductor layer.

또한, 상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로 증가할 수 있다.In addition, each of the quantum walls may include In, and the In composition may increase in the direction of the first conductivity type semiconductor layer.

그리고, 상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 양자벽의 내부로부터 이웃한 양자 우물 방향으로 각각 감소할 수 있다.The energy band gap of each quantum wall may decrease in the direction of the neighboring quantum wells from the inside of the quantum wall.

그리고, 상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 양자벽의 내부로부터 이웃한 양자 우물 방향으로 각각 증가할 수 있다.Each of the quantum walls may include In, and the In composition may increase in the direction of the neighboring quantum wells from the inside of the quantum walls.

그리고, 상기 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심에 대하여 대칭일 수 있다.The energy band gap of the quantum wall may be symmetrical with respect to the center of the active layer.

그리고, 상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소할 수 있다.In addition, the energy band gap of each quantum wall may decrease in the center direction of the active layer.

그리고, 상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 증가할 수 있다.Each of the quantum walls may include In, and the In composition may increase in the center direction of the active layer.

그리고, 상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소할 수 있다.In addition, the energy band gap of each quantum wall may decrease in the center direction of the active layer.

또한, 상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소할 수 있다.In addition, each of the quantum walls may include In, and the In composition may decrease in the center direction of the active layer, respectively.

실시예에 따른 발광 소자는 발광 효율이 개선된다.The light emitting device according to the embodiment has improved luminous efficiency.

도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고,
도 2는 발광소자의 제1 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이고,
도 4는 발광소자의 제2 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 5은 도 4의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자의 제3 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 7은 도 6의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이고,
도 8과 도 9는 발광소자의 제4 실시예와 제5 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 10은 발광소자의 실시예들의 내부 양자 효율을 나타낸 도면이고,
도 11은 발광소자의 제6 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 12는 도 11의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이고,
도 13은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다..1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment;
2 is a view showing an energy band gap of a first embodiment of a light emitting device;
3 is a view showing a band profile in consideration of the strain of the light emitting device of FIG.
4 is a view showing an energy band gap of a second embodiment of a light emitting device;
5 is a view showing a band profile in consideration of the strain of the light emitting device of FIG.
6 is a view showing an energy band gap of a third embodiment of a light emitting device;
7 is a view showing a band profile in consideration of the strain of the light emitting device of FIG.
8 and 9 are views showing energy band gaps of the fourth and fifth embodiments of the light emitting device;
10 is a view showing the internal quantum efficiency of the embodiments of the light emitting device,
11 is a view showing an energy band gap of a sixth embodiment of a light emitting device;
12 is a view showing a band profile in consideration of the strain of the light emitting device of FIG.
13 is a cross-sectional view of a light emitting device package according to the embodiment.

이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

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.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure is formed "on" or "under" a substrate, each layer The terms " on "and " under " encompass both being formed" directly "or" indirectly " In addition, the criteria for the top or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.

도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 2는 발광소자의 제1 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment, FIG. 2 is a view showing an energy band gap of a first embodiment of the light emitting device, and FIG. 3 is a view showing a band profile considering strain of the light emitting device of FIG.

도시된 바와 같이 실시예에 따른 발광소자는 기판(100) 상에, 제1 도전형 반도체층(120)과 활성층(130) 제2 도전형 반도체층(140)을 포함하는 발광구조물이 구비된다.As illustrated, the light emitting device according to the embodiment includes a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer 120 and an active layer 130 and a second conductive semiconductor layer 140 on the substrate 100.

상기 기판(100)은 투광성을 갖는 재질, 예를 들어, 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등이 사용될 수 있다.The substrate 100 may be formed of a light-transmissive material, for example, sapphire (Al 2 0 3 ), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga 2 0 3 , and GaAs.

그리고, 상기 질화물 반도체와 기판(100) 사이에는 버퍼층(미도시)이 구비되어 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화시킬 수 있는데, 버퍼층(미도시)은 저온 성장 GaN층 또는 AlN층 등을 사용할 수 있다.In addition, a buffer layer (not shown) may be provided between the nitride semiconductor and the substrate 100 to mitigate the difference in lattice mismatch and thermal expansion coefficient of the material. The buffer layer (not shown) may be a low temperature growth GaN layer or an AlN layer, or the like. Can be used.

제1 도전형 반도체층(120)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층을 더 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The first conductive semiconductor layer 120 may be formed of only the first conductive semiconductor layer, or may further include an undoped semiconductor layer under the first conductive semiconductor layer, but is not limited thereto.

상기 제1 도전형 반도체층(120)은 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 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The first conductivity-type semiconductor layer 120 may include, for example, an n-type semiconductor layer, wherein the n-type semiconductor layer is In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, and the like, and may be selected from Si, Ge, Sn, Se, Te, and the like. An n-type dopant may be doped.

상기 언도프트 반도체층은 상기 제1 도전형 반도체층은 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, 상기 n형 도펀트가 도핑되지 않아 상기 제1 도전형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 상기 제1 도전형 반도체층과 같을 수 있다.The undoped semiconductor layer is a layer in which the first conductivity type semiconductor layer is formed to improve crystallinity, except that the n-type dopant is not doped and thus has lower electrical conductivity than that of the first conductivity type semiconductor layer. It may be the same as the first conductive semiconductor layer.

상기 제1 도전형 반도체층(120) 상에 활성층(130)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(130)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, 양자선(Quantum wire) 구조, 양자점(Quantum dot) 구조, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.An active layer 130 may be formed on the first conductivity type semiconductor layer 120. The active layer 130 is formed of, for example, a semiconductor material having a compositional formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). It may include at least one of a quantum wire structure, a quantum dot structure, a single quantum well structure, or a multi quantum well structure (MQW).

상기 활성층(130) 내의 양자벽은 InGaN으로 이루어지고, 에너지 밴드 갭이 도 2에 도시된 바와 같이 경사질 수 있다. 도 2에서는 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭이 상기 제1 도전형 반도체층(전자주입층) 방향으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(정공주입층) 방향으로 감소하고 있다. 이러한, 양자벽의 에너지 밴드 갭은 양자벽 내의 In 조성이 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로 증가하게 하여, 양자 우물에 대한 스트레인을 감소시키고 소자 작동시에 도 3에 도시된 바와 같이 컨덕션 밴드(conduction band)를 플랫(flat)하게 할 수 있다. 실시예에서는 양자벽이 InGaN으로 이루어진 경우를 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 의 조성식을 갖는 물질로서 양자우물보다 큰 에너지 밴드 갭을 갖는 조성이 선택될 수 있다.The quantum wall in the active layer 130 is made of InGaN, the energy band gap may be inclined as shown in FIG. In FIG. 2, the energy band gap of each quantum wall is reduced from the direction of the first conductivity type semiconductor layer (electron injection layer) to the direction of the second conductivity type semiconductor layer (hole injection layer). The energy band gap of the quantum wall causes the In composition in the quantum wall to increase from the direction of the first conductivity type semiconductor layer to the direction of the second conductivity type semiconductor layer, thereby reducing the strain on the quantum well and also during operation of the device. As shown in 3, the conduction band can be made flat. Embodiment illustrated a case in which both walls made of InGaN, and although not limited to this, In x Al y Ga 1 -x- y N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x + y≤ As a material having a compositional formula of 1), a composition having an energy band gap larger than that of a quantum well may be selected.

상술한 활성층 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭을 갖는 발광소자는 양자벽 내의 In의 조성 증가로 계면에서의 격자상수 차이가 감소하여 piezo-election field가 감소하여, 도 3에 도시된 바와 같이 양자 우물의 기울임이 줄어들 수 있다. 따라서, 양자 우물 내에서 전자와 정공의 결합이 증가하여 발광효율이 향상된다. 또한, 컨덕션 밴드(conduction band)가 플랫하게 되어 전자에 대한 에너지 장벽이 낮아지고 양자 우물 내의 전자 집중이 증가되어 IQE(Internal quantum effiency)가 향상될 수 있다.In the light emitting device having the energy band gap of the quantum wall in the active layer described above, the difference in lattice constant at the interface is reduced by increasing the composition of In in the quantum wall, so that the piezo-election field is reduced, as shown in FIG. 3. Tilting can be reduced. Therefore, the coupling of electrons and holes in the quantum well is increased, thereby improving luminous efficiency. In addition, the conduction band is flat to lower the energy barrier to electrons and to increase the electron concentration in the quantum well, thereby improving the internal quantum effiency (IQE).

상기 활성층(130)은 상기 제1 도전형 반도체층(120) 및 하기의 제2 도전형 반도체층(140)으로부터 제공되는 전자 및 정공의 재결합(recombination) 과정에서 발생되는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.The active layer 130 may generate light by energy generated in a recombination process of electrons and holes provided from the first conductive semiconductor layer 120 and the second conductive semiconductor layer 140. Can be.

그리고, 상기 활성층(130) 상에는 제2 도전형 반도체층(140)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(140)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 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.In addition, a second conductivity type semiconductor layer 140 may be formed on the active layer 130. The second conductivity-type semiconductor layer 140 may be implemented as, for example, a p-type semiconductor layer, wherein the p-type semiconductor layer is In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, and the like, and may be selected from Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, The p-type dopant may be doped.

여기서, 상술한 바와 다르게, 상기 제1 도전형 반도체층(120)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(140)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(120) 상에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있는데, 이에 따라 본 실시예에 따른 상기 발광 소자는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다.Here, unlike the above, the first conductive semiconductor layer 120 may include a p-type semiconductor layer, and the second conductive semiconductor layer 140 may include an n-type semiconductor layer. In addition, a third conductive semiconductor layer (not shown) including an n-type or p-type semiconductor layer may be formed on the first conductive semiconductor layer 120. Accordingly, the light emitting device according to the present embodiment It may have at least one of np, pn, npn, pnp junction structure.

또한, 상기 제1 도전형 반도체층(120) 및 상기 제2 도전형 반도체층(140) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.In addition, the doping concentrations of the conductive dopants in the first conductive semiconductor layer 120 and the second conductive semiconductor layer 140 may be uniformly or non-uniformly formed. That is, the structure of the plurality of semiconductor layers may be formed in various ways, but is not limited thereto.

그리고, 상기 제1 도전형 반도체층(120)과 제2 도전형 반도체층(140) 상에는 각각 제1 전극(170)과 제2 전극(180)이 구비된다. 여기서, 상기 제1 전극(170)과 제2 전극(180)은 각각 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The first electrode 170 and the second electrode 180 are provided on the first conductive semiconductor layer 120 and the second conductive semiconductor layer 140, respectively. Here, the first electrode 170 and the second electrode 180 are at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au), respectively. It may be formed in a single layer or a multi-layer structure, including.

도 4는 발광소자의 제2 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고, 도 5은 도 4의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an energy band gap of a second embodiment of the light emitting device, and FIG. 5 is a diagram illustrating a band profile considering strain of the light emitting device of FIG. 4.

본 실시예는 도 2와 도 3에 도시된 실시예와 동일하나, 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭의 기울기가 반대이다. 즉, 상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 제2 도전형 반도체층(정공주입층) 방향으로부터 상기 제1 도전형 반도체층(전자주입층) 방향으로 감소한다.This embodiment is the same as the embodiment shown in Figs. 2 and 3, but the slope of the energy band gap of each quantum wall is opposite. That is, the energy band gap of each quantum wall decreases from the direction of the second conductivity type semiconductor layer (hole injection layer) toward the direction of the first conductivity type semiconductor layer (electron injection layer).

상술한 양자벽의 에너지 밴드 갭은 양자벽 내의 In 조성이 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로 증가하게 하여, 양자 우물에 대한 스트레인을 감소시키고 소자 작동시에 도 5에 도시된 바와 같이 밸런스 밴드(conduction band)를 플랫(flat)하게 할 수 있다.The energy band gap of the quantum wall described above causes the In composition in the quantum wall to increase from the direction of the second conductivity type semiconductor layer to the direction of the first conductivity type semiconductor layer, thereby reducing the strain on the quantum wells and also during operation of the device. As shown in Fig. 5, the conduction band can be made flat.

상술한 활성층 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭을 갖는 발광소자는 양자벽 내의 In의 조성 증가로 계면에서의 격자상수 차이가 감소하여 piezo-election field가 감소하여, 도 5에 도시된 바와 같이 양자 우물의 기울임이 줄어들 수 있다. 따라서, 양자 우물 내에서 전자와 정공의 결합이 증가하여 발광효율이 향상된다. 또한, 밸런스 밴드가 플랫하게 되어 전자에 대한 에너지 장벽이 낮아지고 양자 우물 내의 정공 집중이 증가되어 내부 양자 효율이 향상될 수 있다.In the light emitting device having the energy band gap of the quantum wall in the active layer, the difference in lattice constant at the interface decreases due to the increase in the composition of In in the quantum wall, so that the piezo-election field is reduced, as shown in FIG. 5. Tilting can be reduced. Therefore, the coupling of electrons and holes in the quantum well is increased, thereby improving luminous efficiency. In addition, the balance band is flat, which lowers the energy barrier to electrons and increases hole concentration in the quantum well, thereby improving internal quantum efficiency.

도 6은 발광소자의 제3 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an energy band gap of a third embodiment of the light emitting device, and FIG. 7 is a diagram illustrating a band profile considering strain of the light emitting device of FIG. 6.

본 실시예에서 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 양자벽의 내부로부터 이웃한 양자 우물 방향으로 각각 감소하게 구비된다. 즉, 하나의 양자벽에서 이웃한 2개의 양자 우물에 인접한 에너지 밴드 갭이 점차 감소하는데, 이러한 에너지 밴드 갭은 양자벽의 In 조성이 상기 양자벽의 내부로부터 이웃한 양자 우물 방향으로 각각 증가하여 이루어진다. In this embodiment, the energy band gap of each quantum wall is provided to decrease in the direction of the neighboring quantum wells from the inside of the quantum wall. That is, the energy band gap adjacent to two neighboring quantum wells in one quantum wall gradually decreases, and this energy band gap is formed by increasing the In composition of the quantum wall toward the neighboring quantum wells from the inside of the quantum wall. .

상술한 바와 같이, 각각의 양자벽의 양 끝의 에너지 밴드 갭이 감소하여, 양자 우물에 대한 스트레인을 감소시키고 소자 작동시에 도 7에 도시된 바와 같이 밸런스 밴드와 컨덕션 밴드를 플랫하게 할 수 있다.As described above, the energy band gap at both ends of each quantum wall is reduced, which can reduce the strain on the quantum well and flatten the balance band and the conduction band as shown in FIG. 7 during device operation. have.

상술한 활성층 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭을 갖는 발광소자는 양자 우물과 인접한 곳에서 양자벽 내의 In의 조성 증가로 계면에서의 격자상수 차이가 감소하여 piezo-election field가 감소하고, 밸런스 밴드가 플랫하게 되어 전자에 대한 에너지 장벽이 낮아지고 양자 우물 내의 정공 집중이 증가되어 내부 양자 효율이 향상될 수 있다.In the light emitting device having the energy band gap of the quantum wall in the active layer described above, the difference in lattice constant at the interface is reduced by increasing the composition of In in the quantum well and the piezo-election field is reduced, and the balance band is flat. This lowers the energy barrier to electrons and increases the hole concentration in the quantum wells, thereby improving internal quantum efficiency.

도 8과 도 9는 발광소자의 제4 실시예와 제5 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고, 도 10은 발광소자의 실시예들의 내부 양자 효율을 나타낸 도면이다.8 and 9 illustrate energy band gaps of the fourth and fifth embodiments of the light emitting device, and FIG. 10 illustrates the internal quantum efficiency of the embodiments of the light emitting device.

본 실시예에서, 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심에 대하여 대칭을 이루고 있다. 즉, 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소하는데(도 9), 각각의 양자벽의 In 조성을 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 증가시켜서 이루어질 수 있다.In this embodiment, the energy band gap of each quantum wall is symmetrical with respect to the center of the active layer. That is, the energy band gap of the quantum wall is decreased in the center direction of the active layer (FIG. 9), and may be achieved by increasing the In composition of each quantum wall in the center direction of the active layer.

그리고, 도 8에 도시된 실시예에서 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소하는데, 각각의 양자벽의 In 조성을 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소시켜서 형성될 수 있다.In addition, in the embodiment shown in FIG. 8, the energy band gap of each quantum wall decreases in the center direction of the active layer, and the In composition of each quantum wall may be reduced in the center direction of the active layer.

도 10에 상술한 실시예와 하기의 일시예의 전류에 따른 내부 양자 효율이 고시되어 있는데, 도 4에 도시된 실시예에서 내부 양자 효율이 가장 뛰어남을 알 수 있다.In FIG. 10, internal quantum efficiencies according to the currents of the above-described embodiments and the following temporary examples are disclosed. It can be seen that the internal quantum efficiencies are excellent in the embodiment shown in FIG. 4.

도 11은 발광소자의 제6 실시예의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 11의 발광소자의 스트레인을 고려한 밴드 프로파일을 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating an energy band gap of a sixth embodiment of a light emitting device, and FIG. 12 is a diagram illustrating a band profile considering strain of the light emitting device of FIG. 11.

본 실시예에서는 발광소자 내의 활성층의 양자벽의 에너지 밴드 갭이 경사를 이루지 않는데, InGaN 양자 우물과 GaN 양자 벽의 격자 상수 차이로 인한 piezo electric field로 인하여, 양자 우물 내의 전자와 정공이 감소하므로 그 결합량이 저하되어 내부 양자 효율이 감소한다. 그리고, 도 12의 가운데에 표시된 바와 같이 양자벽이 전자와 정공에 대하여 배리어로 작용한다.In this embodiment, the energy band gap of the quantum wall of the active layer in the light emitting device is not inclined. Due to the piezo electric field due to the lattice constant difference between the InGaN quantum well and the GaN quantum wall, electrons and holes in the quantum well are reduced. Coupling amount is lowered and internal quantum efficiency is reduced. As shown in the center of FIG. 12, the quantum wall acts as a barrier to electrons and holes.

도 13은 발광 소자 패키지의 일실시예의 단면도이다. 이하에서, 도 13을 참조하여 발광 소자 패키지의 일실시예를 설명한다.13 is a cross-sectional view of an embodiment of a light emitting device package. Hereinafter, an embodiment of the light emitting device package will be described with reference to FIG. 13.

도시된 바와 같이, 상술한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체(320)와, 상기 패키지 몸체(320)에 설치된 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과, 상기 패키지 몸체(320)에 설치되어 상기 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광 소자(300)와, 상기 발광 소자(00)를 포위하는 충진재(340)를 포함한다.As shown, the light emitting device package according to the above-described embodiments, the package body 320, the first electrode layer 331 and the second electrode layer 332 provided on the package body 320, and the package body ( The light emitting device 300 according to the embodiment installed in the 320 and electrically connected to the first electrode layer 331 and the second electrode layer 332, and the filler 340 surrounding the light emitting device (00) is included. do.

상기 패키지 몸체(320)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(300)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.The package body 320 may include a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material. An inclined surface may be formed around the light emitting device 300 to increase light extraction efficiency.

상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(300)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)은 상기 발광 소자(300)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(300)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 are electrically separated from each other, and provide power to the light emitting device 300. In addition, the first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 can increase the light efficiency by reflecting the light generated from the light emitting device 300, the outside of the heat generated from the light emitting device 300 May also act as a drain.

상기 발광 소자(300)는 상기 패키지 몸체(320) 상에 설치되거나 상기 제1 전극층(311) 또는 제2 전극층(312) 상에 설치될 수 있다.The light emitting device 300 may be installed on the package body 320 or on the first electrode layer 311 or the second electrode layer 312.

상기 발광 소자(300)는 상기 제1 전극층(311) 및 제2 전극층(312)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.The light emitting device 300 may be electrically connected to the first electrode layer 311 and the second electrode layer 312 by any one of a wire method, a flip chip method, or a die bonding method.

상기 충진재(340)는 상기 발광 소자(300)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 충진재(340)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(300)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The filler 340 may surround and protect the light emitting device 300. In addition, the filler 340 may include a phosphor to change the wavelength of light emitted from the light emitting device 300.

상기 발광 소자 패키지는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 적어도 하나를 하나 또는 복수개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting device package may mount at least one of the light emitting devices of the above-described embodiments as one or more, but is not limited thereto.

실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 상기 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 반도체 발광소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.A plurality of light emitting device packages according to the embodiment may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, or the like, which is an optical member, may be disposed on an optical path of the light emitting device package. The light emitting device package, the substrate, and the optical member may function as a light unit. Another embodiment may be implemented as a display device, an indicator device, or a lighting system including the semiconductor light emitting device or the light emitting device package described in the above embodiments, for example, the lighting system may include a lamp and a street lamp. .

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.Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

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.In addition, the above description has been made with reference to the embodiment, which is merely an example, and is not intended to limit the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be illustrated as above without departing from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

100 : 기판 120 : 제1 도전형 반도체층
130 : 활성층 140 : 제2 도전형 반도체층
150 : 제1 전극 160 : 제2 전극
300: 발광소자 311 : 제1 전극층
312 : 제2 전극층 320 : 패키지 바디
340 : 충진재100 substrate 120 first conductive semiconductor layer
130: active layer 140: second conductive semiconductor layer
150: first electrode 160: second electrode
300: light emitting element 311: first electrode layer
312: second electrode layer 320: package body
340: filling material

Claims (13)

기판:
상기 기판 상의 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상의 다중 양자 우물 구조의 활성층; 및
상기 활성층 상의 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
상기 활성층 내의 각각의 양자 우물 사이의 양자벽의 에너지 밴드 갭이 적어도 일부 구간에서 경사진 발광소자.Board:
A first conductivity type semiconductor layer on the substrate;
An active layer of a multi quantum well structure on the first conductivity type semiconductor layer; And
A second conductive semiconductor layer on the active layer,
And an energy band gap of a quantum wall between each quantum well in the active layer is inclined at least in some section. 제 1 항에 있어서,
상기 활성층 내의 양자벽은 InGaN으로 이루어지는 발광소자.The method of claim 1,
A light emitting device in which the quantum wall in the active layer is made of InGaN. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
And an energy band gap of each of the quantum walls decreases from the direction of the first conductivity type semiconductor layer to the direction of the second conductivity type semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로 증가하는 발광소자.The method of claim 1,
Each of the quantum walls includes In, and the In composition increases in the direction of the second conductivity type semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 제2 도전형 반도체층 방향으로부터 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
And an energy band gap of each of the quantum walls decreases from the direction of the second conductivity type semiconductor layer to the direction of the first conductivity type semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 제1 도전형 반도체층 방향으로 증가하는 발광소자.The method of claim 1,
Each of the quantum walls includes In, and the In composition increases in the direction of the first conductivity type semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 양자벽의 내부로부터 이웃한 양자 우물 방향으로 각각 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
And an energy band gap of each of the quantum walls decreases from the inside of the quantum walls toward the neighboring quantum wells. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 양자벽의 내부로부터 이웃한 양자 우물 방향으로 각각 증가하는 발광소자.The method of claim 1,
Wherein each of the quantum walls includes In, and the In composition increases in the direction of the neighboring quantum wells from the inside of the quantum walls. 제 1 항에 있어서,
상기 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심에 대하여 대칭을 이루는 발광소자.The method of claim 1,
The energy band gap of the quantum wall is symmetrical with respect to the center of the active layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
And an energy band gap of each of the quantum walls decreases toward the center of the active layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 증가하는 발광소자.The method of claim 1,
Each of the quantum walls includes In, and the In composition increases in the direction of the center of the active layer, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽의 에너지 밴드 갭은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
And an energy band gap of each of the quantum walls decreases toward the center of the active layer. 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 양자벽은 In을 포함하고, 상기 In 조성은 상기 활성층의 중심 방향으로 각각 감소하는 발광소자.The method of claim 1,
Each of the quantum walls includes In, and the In composition decreases toward the center of the active layer, respectively.
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