KR20120111364A - Light emitting device and light emitting device package - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 발광 소자 및 발광 소자 패키지에 관한 것이다.Embodiments relate to a light emitting device and a light emitting device package.
발광 소자(LIGHT EMITTING DEVICE, LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.LIGHT EMITTING DEVICE (LED) is a kind of semiconductor device that converts electrical energy into light. The light emitting device has advantages of low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety, and environmental friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps.
이에 기존의 광원을 발광 소자로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 실내 외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 발광 소자를 사용하는 경우가 증가하고 있는 추세이다.Accordingly, many researches are being conducted to replace the existing light sources with light emitting devices, and the use of light emitting devices as light sources for lighting devices such as lamps, liquid crystal displays, electronic signs, and street lamps, which are used indoors and outdoors, is increasing. to be.
일반적으로, 발광 소자는 사파이어 기판 위에 질화물 반도체를 성장하여 빛을 발광시키는 구조로 되어 있다. 상기 기판으로는 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 사용되고 있으며, 광 추출 효율 향상을 위하여 기판에 패턴을 주는 방법이 범용적으로 사용되고 있다. In general, the light emitting device has a structure in which a nitride semiconductor is grown on a sapphire substrate to emit light. Sapphire, SiC, Si, GaN and the like are used as the substrate, and a method of giving a pattern to the substrate is generally used to improve light extraction efficiency.
이러한 패턴이 형성된 기판을 사용하는 경우에 광 추출 효과를 향상시킬 수 있으나, 상기 패턴의 상부에 전위(dislocation)들이 집중되는 문제가 발생한다. 이러한 전위들은 활성층까지 그대로 진행하게 되며, 이로 인해 발생한 결함(defect)들은 ESD(ElectroStatic Dischage) 특성에 악영향을 미치게 된다. 따라서, 상기 기판의 상부로 타고 올라오는 전위들을 차단할 필요가 있다.In the case of using a substrate on which such a pattern is formed, the light extraction effect can be improved, but a problem arises in that dislocations are concentrated on top of the pattern. These dislocations proceed to the active layer as they are, and the defects generated thereby adversely affect the electrostatic dischage (ESD) characteristics. Therefore, it is necessary to block the electric potentials rising to the top of the substrate.
실시 예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 및 발광 소자 패키지를 제공한다.The embodiment provides a light emitting device and a light emitting device package having a new structure.
또한, 실시 예는 복수의 패턴을 갖는 기판 상에 형성되는 질화물 반도체의 결정성을 향상하는 발광 소자 및 발광 소자 패키지를 제공한다.In addition, the embodiment provides a light emitting device and a light emitting device package for improving the crystallinity of the nitride semiconductor formed on a substrate having a plurality of patterns.
실시 예는 제1 반도체층; 상기 제1 반도체층 상에 인장 스트레스(tensile stress) 갖는 제1 AlInN층과 압축 스트레스(compressive stress)를 갖는 제2 AlInN층이 교번적으로 적층되는 전위 차단층; 상기 전위 차단층 상에 제2 도전형 반도체층; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제3 도전형 반도체층을 포함하는 발광 소자를 제공한다.An embodiment includes a first semiconductor layer; A potential blocking layer in which a first AlInN layer having a tensile stress and a second AlInN layer having a compressive stress are alternately stacked on the first semiconductor layer; A second conductivity type semiconductor layer on the potential blocking layer; An active layer on the second conductivity type semiconductor layer; And it provides a light emitting device comprising a third conductive semiconductor layer on the active layer.
실시 예는 PSS(Patterned Sapphire substrate) 기판 상의 격자 부정합에 의한 전위 및 결함을 개선할 수 있다.Embodiments can improve dislocations and defects due to lattice mismatch on a patterned sapphire substrate (PSS) substrate.
또한, 실시 예는 발광 소자의 신뢰성 및 결정성을 향상시킬 수 있다.In addition, the embodiment can improve the reliability and crystallinity of the light emitting device.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.
도 1은 실시 예에 따른 수평형 발광 소자의 단면도;
도 2는 실시 예에 따른 전위 차단층의 일 예를 상세하게 도시한 도면;
도 3은 실시 예에 따른 AlInN 물질의 조성비에 따른 물성 변화를 도시한 도면;
도 4 내지 도 7은 실시 예에 따른 수평형 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면;
도 8은 실시 예에 따른 수직형 발광 소자의 단면도;
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도;
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면;
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 유닛을 설명하는 도면.1 is a cross-sectional view of a horizontal light emitting device according to the embodiment;
2 is a view showing in detail an example of a potential blocking layer according to the embodiment;
3 is a view showing changes in physical properties according to the composition ratio of the AlInN material according to the embodiment;
4 to 7 illustrate a method of manufacturing a horizontal light emitting device according to the embodiment;
8 is a cross-sectional view of a vertical light emitting device according to the embodiment;
9 is a cross-sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to the embodiment;
10 is a view illustrating a backlight unit including a light emitting device or a light emitting device package according to an embodiment;
11 is a view illustrating a lighting unit including a light emitting device or a light emitting device package according to an embodiment.
하기에서 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the embodiments, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
또한, 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In addition, in the description of the embodiments, each layer (film), region, pattern, or structure may be "top" or "down / down" of the substrate, each layer (film), region, pad, or pattern. under) " includes all that are formed directly or through another layer. Criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들에 따른 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템에 대해 설명한다.Hereinafter, a light emitting device, a light emitting device manufacturing method, a light emitting device package, and an illumination system according to embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 실시 예에 따른 수평형 발광 소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a horizontal light emitting device according to an embodiment.
실시 예에 따른 발광 소자(100)는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 형성된 제1 반도체층(120), 상기 제1 반도체층(120) 상에 형성된 전위 차단층(130), 상기 전위 차단층(130) 상에 형성된 발광 구조물(165), 상기 발광 구조물(165) 상에 형성된 투광성 전극층(170) 및 제1, 2 전극(180, 190)을 포함한다.The
상기 발광 구조물(165)은 제2 도전형 반도체층(140), 활성층(150) 및 제3 도전형 반도체층(160)을 포함하며, 상기 제2 도전형 반도체층(140)과 상기 제3 도전형 반도체층(160)으로부터 제공되는 전자 및 정공이 상기 활성층(150)에서 재결합(recombination)됨으로써 빛을 생성할 수 있다.The
상기 기판(110)은 절연 기판, 도전성 기판, 반도체 기판 등을 사용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The
상기 기판(110) 위에는 복수의 패턴(105)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 패턴(105)은 상기 기판(110)의 에칭 과정에 의해 형성되거나, 별도의 물질로 렌즈 패턴으로 형성시켜 줄 수 있다. 이하, 실시 예에서 상기 기판(110)은 복수의 패턴(105)을 갖는 사파이어 기판(Patterned Sapphire substrate, 이하 'PSS'라 칭함)임을 가정하여 설명하기로 한다.A plurality of
상기 기판(110)의 패턴(105)은 복수 개가 일정 간격, 불규칙한 간격 또는 랜덤한 간격으로 형성될 수 있으며, 그 형상은 볼록 렌즈, 스트라이프(stripe), 다각 형상 등으로 형성될 수 있다. 상기 패턴(105)의 간격은 수 nm ~ 수 ㎛의 범위 예컨대, 1 ~ 1.5㎛ 사이로 형성될 수 있으며, 그 폭과 높이는 수 nm ~ 수 ㎛의 범위 예컨대, 높이는 3㎛, 폭은 2㎛로 형성될 수 있다.상기 기판(110) 상에 형성된 제1 반도체층(120)은 제1 도전형 반도체층과 언도프트 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층을 포함한다. The plurality of
가령, 본 발명의 실시 예에서는 상기 전위 차단층(130) 하부에 제1 도전형 반도체층 또는 언도프트 반도체층이 형성되는 것을 예시하여 설명하고 있다. 하지만, 상기 전위 차단층(130) 하부에 상기 제1 도전형 반도체층이 형성되고, 그 하부에 언도프트 반도체층이 형성될 수도 있다.For example, in the exemplary embodiment of the present invention, a first conductive semiconductor layer or an undoped semiconductor layer is formed below the
상기 제1 도전형 반도체층은 n형 도펀트가 도핑된 Ⅲ족-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 이러한 제1 도전형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 반도체층의 도핑 농도는 상기 제2 도전형 반도체층(140)의 도핑 농도보다 낮게 구성하는 것이 바람직하다.The first conductive semiconductor layer may include a compound semiconductor of a group III-V element doped with an n-type dopant. Such a first conductivity type semiconductor layer is a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x + y≤1), for example InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN and the like may be selected, and n-type dopants such as Si, Ge, Sn, and the like may be doped. Here, the doping concentration of the first conductivity type semiconductor layer is preferably lower than the doping concentration of the second conductivity
상기 언도프트 반도체층은 의도적으로 n형 불순물을 주입하지는 않았으나, n형의 전도 특성을 가질 수 있는 질화물 반도체층이며, 예를 들어, 상기 언도프트 반도체층은 Undoped-GaN으로 형성될 수도 있다.Although the undoped semiconductor layer is not intentionally implanted with n-type impurities, the undoped semiconductor layer may have a n-type conductivity, for example, the undoped semiconductor layer may be formed of Undoped-GaN.
한편, 상기 기판(110)과 상기 제1 반도체층(120) 사이에는 격자 상수 차이에 의한 격자 부정합을 완화하기 위해 버퍼층(미도시)이 형성될 수도 있다.상기 제1 반도체층(120) 상에 초 격자(super lattice) 구조를 갖는 전위 차단층(130)이 형성될 수 있다.Meanwhile, a buffer layer (not shown) may be formed between the
상기 전위 차단층(130)은 상기 기판(110)의 패턴 부분에서 집중적으로 발생된 전위들이 상기 발광 구조물(165) 방향으로 타고 올라오는 것을 평평하게(bending) 하거나 차단하는(terminate) 역할을 수행한다.The
상기 전위 차단층(130)은 AlInN 물질로 구성된 복수의 층들이 반복 적층하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 AlInN 물질은 높은 저항 층 역할을 하면서 상기 질화물 반도체층(120)과 격자 정합(lattice matching)을 이룰 수 있기 때문에, 자신으로 인한 새로운 결함의 발생 없이 기판(110)으로부터 올라오는 전위들을 효과적으로 차단할 수 있다.The
또한, 상기 AlInN 물질은 알루미늄 및 인듐의 조성 변화를 통해 자신의 물성을 조절할 수 있기 때문에, 이를 이용하여 전위의 진행을 차단할 수 있다. 가령, 상기 AlInN 물질은 알루미늄 조성비를 높여 자신의 물성이 인장 스트레스(tensile stress)를 갖도록 조절할 수도 있고, 인듐 조성비를 높여 자신의 물성을 압축 스트레스(compressive stress)를 갖도록 조절할 수도 있다.In addition, since the AlInN material can control its physical properties by changing the composition of aluminum and indium, it can block the progress of dislocation by using the AlInN material. For example, the AlInN material may be adjusted to increase its aluminum composition ratio so that its physical properties have a tensile stress, or may increase its indium composition ratio to adjust its physical properties to have a compressive stress.
도 2는 실시 예에 따른 전위 차단층의 일 예를 상세하게 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating an example of a potential blocking layer according to an exemplary embodiment.
도 2를 참조하면, 상기 전위 차단층(130)은 알루미늄(Al) 및 인듐(In)의 조성비가 서로 다른 제1 AlInN층과 제2 AlInN층이 반복 적층되는 구조를 갖는다. Referring to FIG. 2, the
가령, 상기 제1 AlInN층은 알루미늄과 인듐의 조성비가 9:1인 AlInN 물질로 구성되고, 상기 제2 AlInN층은 알루미늄과 인듐의 조성비가 7:3인 AlInN 물질로 구성될 수 있다. 이러한 전위 차단층(130)의 서로 다른 조성비로 인하여, 상기 제1 AlInN층은 인장 스트레스(tensile stress)를 가질 수 있으며, 상기 제2 AlInN층은 압축 스트레스(compressive stress)를 가질 수 있다. 또한, 상기 전위 차단층(130)은 최하층에 상기 제1 AlInN층이 아닌 상기 제2 AlInN층을 배치할 수도 있다. For example, the first AlInN layer may be made of an AlInN material having a composition ratio of aluminum and indium of 9: 1, and the second AlInN layer may be made of an AlInN material having a composition ratio of 7: 3 of aluminum and indium. Due to the different composition ratio of the
이렇게 서로 다른 종류의 스트레스를 갖는 초 격자층을 형성함으로써, 상기 전위 차단층(130)은 균일한 조성비의 AlInN 물질로 구성된 전위 차단층보다 더 높은 전위 차단 효과를 제공할 수 있다. By forming the super lattice layer having different kinds of stresses as described above, the
한편, 도 2에 도시된 전위 차단층의 조성비는 일 예에 불과할 뿐, 상기 제1 AlInN층 및 제2 AlInN층은 다른 조성비를 가질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.Meanwhile, it will be apparent to those skilled in the art that the composition ratio of the potential blocking layer illustrated in FIG. 2 is merely an example, and the first AlInN layer and the second AlInN layer may have different composition ratios.
가령, 도 3은 실시 예에 따른 AlInN 물질의 조성비에 따른 물성 변화를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 AlInN 물질의 인듐 조성비가 18% 내지 22%인 경우, 이러한 조성비를 갖는 AlInN 물질은 질화 갈륨(GaN)과 격자 정합을 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 3의 C 지점에서, 상기 AlInN 물질은 18% 내지 22%의 인듐과 78% 내지 92%의 알루미늄을 포함한다. 그리고, 이러한 조성비를 갖는 AlInN 물질은 상기 질화 갈륨(GaN)과 유사한 격자 상수를 가질 수 있다.For example, FIG. 3 is a view showing a change in physical properties according to the composition ratio of the AlInN material according to the embodiment. Referring to FIG. 3, when the indium composition ratio of the AlInN material is 18% to 22%, it can be seen that the AlInN material having such a composition ratio is lattice matched with gallium nitride (GaN). That is, at point C of FIG. 3, the AlInN material comprises 18% to 22% indium and 78% to 92% aluminum. In addition, the AlInN material having such a composition ratio may have a lattice constant similar to that of gallium nitride (GaN).
도 3의 C 지점을 기준으로, 알루미늄의 조성이 증가하면 상기 AlInN 물질은 인장 스트레스(tensile stress)를 가질 수 있고, 알루미늄의 조성이 감소하면 상기 AlInN 물질은 압축 스트레스(compressive stress)를 가질 수 있다. 즉, 알루미늄과 인듐의 조성비가 8:2 일 때를 기준으로, 질화 갈륨층들(120, 140) 사이에 형성되는 상기 AlInN 물질은 상기 알루미늄과 인듐의 조성 변화에 따라 서로 다른 물성을 가질 수 있다.Based on point C of FIG. 3, when the composition of aluminum is increased, the AlInN material may have a tensile stress, and when the composition of aluminum is decreased, the AlInN material may have a compressive stress. . That is, when the composition ratio of aluminum and indium is 8: 2, the AlInN material formed between the gallium nitride layers 120 and 140 may have different physical properties according to the composition change of the aluminum and indium. .
한편, 도 3의 A 지점에서, 상기 AlInN 물질은 알루미늄의 조성이 계속 증가하여, 결국에는 인듐을 포함하지 않고 알루미늄만을 포함하는 AlN 물질이 될 수 있다. 반면, 도 3의 B 지점에서, 상기 AlInN 물질은 알루미늄의 조성이 계속 감소하여, 결국에는 알루미늄을 포함하지 않고 인듐만을 포함하는 InN 물질이 될 수 있다.Meanwhile, at the point A of FIG. 3, the AlInN material continues to increase in composition of aluminum, resulting in an AlN material including only aluminum without including indium. On the other hand, at point B of FIG. 3, the AlInN material continues to decrease in composition of aluminum, resulting in an InN material containing only indium and not containing aluminum.
이처럼, 도 3에 도시된 바와 같이, AlInN 물질의 알루미늄 조성이 80%보다 크고 100%보다 작으며 인듐 조성이 0%보다 크고 20%보다 작은 경우, 즉 AlxIn(1-x)N (0.8<x<1)인 경우, 질화 갈륨층들(120, 140) 사이에 형성되는 AlInN 물질은 인장 스트레스를 받을 수 있다. As such, as shown in FIG. 3, when the aluminum composition of the AlInN material is greater than 80% and less than 100% and the indium composition is greater than 0% and less than 20%, that is, Al x In (1-x) N (0.8 When <x <1), the AlInN material formed between the gallium nitride layers 120 and 140 may be subjected to tensile stress.
그리고, 상기 AlInN 물질의 알루미늄 조성이 0%보다 크고 80%보다 작으며 상기 인듐 조성이 20%보다 크고 100%보다 작은 경우, 즉 AlxIn(1-x)N (0<x<0.8)인 경우, 상기 질화 갈륨층들(120, 140) 상에 형성되는 AlInN 물질은 압축 스트레스를 받을 수 있다.And when the aluminum composition of the AlInN material is greater than 0% and less than 80% and the indium composition is greater than 20% and less than 100%, that is, Al x In (1-x) N (0 <x <0.8) In this case, the AlInN material formed on the gallium nitride layers 120 and 140 may be subjected to compressive stress.
따라서, 상기 AlxIn(1-x)N (0.8<x<1)의 조성비를 갖는 제1 AlInN층과 상기 AlxIn(1-x)N (0<x<0.8)의 조성비를 갖는 제2 AlInN층을 반복 적층한 전위 차단층(130)은 상기 기판(110)에서 발생하여 상기 발광 구조물(165) 방향으로 전파되는 전위들을 최소화하여 ESD(ElectroStatic Dischage) 특성을 개선할 수 있다.Therefore, a first AlInN layer having a composition ratio of Al x In (1-x) N (0.8 <x <1) and a composition having a composition ratio of Al x In (1-x) N (0 <x <0.8) The
다시, 도 1을 참조하면, 상기 전위 차단층(130) 상에 제2 도전형 반도체층(140)이 형성될 수 있다. Referring back to FIG. 1, a second conductivity
상기 제2 도전형 반도체층(140)은 n형 도펀트가 도핑된 Ⅲ족-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 이러한 제2 도전형 반도체층(140)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 여기서, 상기 제2 도전형 반도체층(140)의 도핑 농도는 상기 제1 반도체층(120)의 도핑 농도보다 높게 구성하는 것이 바람직하다. The second
한편, 상기 제2 도전형 반도체층(140)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.The second conductivity
상기 활성층(150)은 상기 제2 도전형 반도체층(140)을 통해서 주입되는 전자와 상기 제3 도전형 반도체층(160)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서, 상기 활성층(150)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드 갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.In the
상기 활성층(150)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 활성층(150)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(150)이 다중 양자 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(150)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 활성층(150)은 InGaN을 포함하는 우물층과 GaN을 포함하는 장벽층이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.The
상기 활성층(150)의 위 및/또는 아래에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 클래드층(미도시)은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다.A clad layer (not shown) doped with an n-type or p-type dopant may be formed on and / or under the
상기 제3 도전형 반도체층(160)은 p형 도펀트가 도핑된 Ⅲ족-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 이러한 제3 도전형 반도체층(160)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제3 도전형 반도체층(160)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정되지는 않는다.The third
한편, 상기 제3 도전형 반도체층(160) 아래에 또 다른 n형 또는 p형 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 발광 구조물(165)은, np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 즉, 상기 발광 구조물(165)의 구조는 다양하게 변형될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다. Meanwhile, another n-type or p-type semiconductor layer (not shown) may be formed under the third
또한, 상기 제1 반도체층(120), 상기 제2 도전형 반도체층(140) 및 상기 제3 도전형 반도체층(160) 내의 도펀트의 도핑 농도는 균일할 수도 있고, 불균일할 수도 있다.In addition, doping concentrations of the dopants in the
상기 제3 도전형 반도체층(160) 상에는 투광성 전극층(170)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(170)은 상기 제3 도전형 반도체층(160)에 전류를 균일하게 확산(spreading)하는 역할을 수행한다.The
상기 투광성 전극층(170)은 예를 들어, 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 포함할 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.The light
상기 투광성 전극층(170) 상에는 제2 전극(190)이 형성될 수 있고, 상기 제2 도전형 반도체층(140) 상에는 제1 전극(180)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 전극(180) 및 상기 제2 전극(190)은 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다.A
상술한 바와 같이, 실시 예에 따른 발광 소자(100)는 제1 반도체층(120)과 제2 도전형 반도체층(140) 사이에 전위 차단층(130)을 배치하여 상기 기판(110)으로부터 발생된 전위들을 효과적으로 차단할 수 있다. 도 4 내지 도 7은 실시 예에 따른 수평형 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면이다. 이하, 실시 예에 따른 발광 소자의 제조 공정은 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.As described above, the
도 4를 참조하면, 복수의 패턴이 형성된 기판(110) 상에 제1 반도체층(120)을 형성한다.Referring to FIG. 4, the
상기 기판(110)은 절연 기판, 도전성 기판, 반도체 기판 등을 사용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The
상기 기판(110) 위에는 복수의 패턴(105)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 패턴(105)은 상기 기판(110)의 에칭 과정에 의해 형성되거나, 별도의 물질로 렌즈 패턴으로 형성시켜 줄 수 있다.A plurality of
상기 제1 반도체층(120)은 제1 도전형 반도체층 또는 언도프트 반도체층으로 형성될 수 있다.The
상기 제1 도전형 반도체층으로 형성되는 경우, 상기 제1 반도체층(120)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 반도체층의 도핑 농도는 상기 제2 도전형 반도체층(140)의 도핑 농도보다 낮게 구성하는 것이 바람직하다.When formed of the first conductivity type semiconductor layer, the
한편, 상기 언도프트 반도체층으로 형성되는 경우, 상기 제1 반도체층(120)은 의도적으로 n형 불순물을 주입하지는 않았으나, n형의 전도 특성을 가질 수 있는 Undoped-GaN으로 형성될 수도 있다. Meanwhile, when the undoped semiconductor layer is formed, the
상기 기판(110)과 상기 제1 반도체층(120) 사이에는 격자 상수 차이에 의한 격자 부정합을 완화하기 위해 버퍼층(미도시)이 형성될 수도 있다.A buffer layer (not shown) may be formed between the
도 5를 참조하면, 상기 제1 반도체층(120) 상에 초 격자(super lattice) 구조를 갖는 전위 차단층(130)을 형성한다.Referring to FIG. 5, a
상기 전위 차단층(130)은 AlxIn(1-x)N (0<x<1)의 조성식을 갖는 조성이 다른 층들이 교대로 형성될 수 있으며, 상기 x의 값을 다르게 하여 초 격자 구조로 형성할 수 있다. 가령, 상기 전위 차단층(130)은 AlxIn(1-x)N (0.8<x<1)의 조성비를 갖는 제1 AlInN층과 상기 AlxIn(1-x)N (0<x<0.8)의 조성비를 갖는 제2 AlInN층을 교번적으로 적층하여 형성될 수 있다.The
상기 전위 차단층(130)의 성장 방법은 NH3/H2/N2의 혼합 가스, TMGa (또는 TEGa)와 TMAl를 선택적으로 공급하고, 알킬 소스(Alkyl source)의 변화를 통해 전위 제거 및 전위의 방향을 제어할 수 있는 층으로 성장하게 된다. 상기 전위 차단층(130)은 AlxIn(1-x)N (0<x<1)의 조성식으로 형성되며, 그 성장 온도는 700℃~ 1100℃의 온도로 가열할 수 있다.In the growth method of the
상기 전위 차단층(130)은 서로 다른 두 개의 AlInN층이 하나의 페어(pair)로 소정의 주기만큼 반복 적층될 수 있다. 가령, 상기 전위 차단층(130)은 2 페어(pair) 내지 50 페어(pair)만큼 반복하여 적층될 수 있다.In the
또한, 상기 전위 차단층(130)의 각 층별 두께는 1nm ~ 1㎛ 정도로 형성될 수 있으며, 두 층의 두께는 같거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.In addition, the thickness of each layer of the
도 6을 참조하면, 상기 전위 차단층(130) 상에 발광 구조물(165)을 형성하고, 상기 발광 구조물(165) 상에 투광성 전극층(170)을 형성한다.Referring to FIG. 6, a
상기 발광 구조물(165)은 상기 전위 차단층(130) 상에 제2 도전형 반도체층(140), 활성층(150) 및 제3 도전형 반도체층(160)을 순차적으로 성장하여 형성된다.The
상기 제2 도전형 반도체층(140)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 여기서, 상기 제2 도전형 반도체층(140)의 도핑 농도는 상기 제1 반도체층(120)의 도핑 농도보다 높게 구성하는 것이 바람직하다.Semiconductor material having a composition formula of the second conductive
상기 활성층(150)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 활성층(150)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다.The
상기 제3 도전형 반도체층(160)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.Semiconductor material having a composition formula of the third conductive
상기 투광성 전극층(170)은 예를 들어, 전자 빔(E-beam) 증착, 스퍼터링(Sputtering) 및 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등과 같은 증착 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
도 7을 참조하면, 발광 구조물(165) 및 투광성 전극층(170)의 일 부분을 식각하여 상기 제2 도전형 반도체층(140)의 일 상면을 노출한다. 그리고, 상기 노출된 제2 도전형 반도체층(140) 상에 제1 전극(180)을 형성하고, 상기 투광성 전극층(170) 위에 제2 전극(190)을 형성함으로써, 실시 예에 따른 발광 소자를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 7, a portion of the
한편, 실시 예에 따른 전위 차단층은 상술한 수평형 발광 소자뿐만 아니라 수직형 발광 소자에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 이하 실시 예에서는 상기 전위 차단층이 수직형 발광 소자에 구현된 예를 간략히 설명하도록 한다.On the other hand, the potential blocking layer according to the embodiment can be equally applied to the vertical light emitting device as well as the horizontal light emitting device described above. Therefore, the following embodiment will briefly describe an example in which the potential blocking layer is implemented in a vertical light emitting device.
도 8은 실시 예에 따른 수직형 발광 소자의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of a vertical light emitting device according to the embodiment.
도 8을 참조하면, 실시 예에 따른 발광 소자(800)는, 지지 기판(880), 상기 지지 기판(880) 상에 발광 구조물(835), 상기 발광 구조물(835) 상에 전위 차단층(807), 상기 전위 차단층(807) 상에 제1 도전형 반도체층(805) 및 상기 제1 도전형 반도체층(805) 상에 전극(815)을 포함한다. Referring to FIG. 8, the
상기 발광 구조물(835)은 제2 도전형 반도체층(810), 활성층(820) 및 제3 도전형 반도체층(830)을 포함하며, 상기 제2 도전형 반도체층(810)과 상기 제3 도전형 반도체층(830)으로부터 제공되는 전자 및 정공이 상기 활성층(820)에서 재결합(recombination)됨으로써 빛을 생성할 수 있다.The
상기 지지 기판(880)과 상기 발광 구조물(835) 사이에는 접합층(870), 반사층(860), 오믹층(850), 채널층(840) 및 전류 차단층(845) 등이 위치할 수 있고, 상기 발광 구조물(835)의 측면으로 패시베이션층(890)이 형성될 수 있다. 이에 대하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.A
상기 지지 기판(880)은 발광 구조물(835)을 지지하며 전극(815)과 함께 발광 구조물(835)에 전원을 제공할 수 있다. 그리고, 상기 지지 기판(880)은 Cu, Au, Ni, Mo, Cu-W, Si, Ge, GaAs, ZnO, 또는 SiC 중 적어도 하나를 포함하는 전도성 지지 기판일 수 있다. 그러나 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며 전도성 지지 기판 대신 절연성의 기판을 사용하고 별도의 전극을 형성하는 것도 가능하다.The
상기 지지 기판(880) 상에 접합층(870)이 형성될 수 있다. 상기 접합층(870)은 본딩층(bonding layer) 또는 시드층(seed layer)으로서, 반사층(860)과 채널층(840) 아래에 형성될 수 있다. 상기 접합층(870)은 외 측면이 노출되며, 반사층(860), 오믹층(850)의 단부 및 채널층(840)에 접촉되어, 반사층(860), 오믹층(850) 및 채널층(840) 사이의 접착력을 강화시켜 줄 수 있다. 또한, 상기 접합층(870)은 배리어(barrier) 금속 또는 본딩(bonding) 금속을 포함한다.A
이러한 접합층(870) 상에는 반사층(860)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(860)은 발광 구조물(835)에서 발생되어 반사층(860) 쪽으로 향하는 빛을 반사시켜, 발광 소자(800)의 발광 효율을 개선시켜 줄 수 있다.The
한편, 상기 반사층(860)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 또는 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반사층(860)은 상술한 금속 또는 합금과, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), AZO(aluminium zinc oxide), ATO(antimony tin oxide) 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다.The
상기 반사층(860) 상에 오믹층(850)이 형성될 수 있다. 상기 오믹층(850)은 제3 도전형 반도체층(830)에 오믹 접촉되어 발광 구조물(835)에 전원이 원활히 공급될 수 있도록 한다. 상기 오믹층(850)은, ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Pt, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다.An
상기 오믹층(850)과 상기 제3 도전형 반도체층(830) 사이의 내측에는 전류 차단층(845)이 형성될 수 있다. 상기 전류 차단층(845)은 ZnO, SiO2, SiON, Si3N4, Al2O3, TiO2, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A
상기 전류 차단층(845)의 상면은 상기 제3 도전형 반도체층(830)과 접촉하고, 상기 전류 차단층(845)의 하면 및 측면은 상기 오믹층(850)과 접촉할 수 있다.An upper surface of the
상기 전류 차단층(845)은 상기 전극(815)과 수직 방향으로 적어도 일부분이 중첩되도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 전극(815)과 지지 기판(880) 사이의 최단 거리로 전류가 집중되는 현상을 완화하여 발광 소자(800)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The
한편, 접합층(870)과 제3 도전형 반도체층(830) 사이의 외측에는 채널층(840)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 채널층(840)은 발광 구조물(835)과 접합층(870) 사이의 둘레 영역에 형성될 수 있으며, 이에 의해 링 형상, 루프 형상, 프레임 형상 등으로 형성될 수 있다. Meanwhile, a
상기 채널층(840)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiOx, TiO2, Ti, Al 또는 Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 채널층(840)의 상면에는 제3 도전형 반도체층(830)과 패시베이션층(890)이 접촉하고, 상기 채널층(840)의 하면 및 측면에는 오믹층(850)과 접합층(870)이 접촉할 수 있다.The
또한, 상기 채널층(840)은 일부분이 발광 구조물(835)과 수직 방향에서 중첩될 수 있다. 이러한 채널층(840)은 접합층(870)과 활성층(820) 사이의 측면에서의 거리를 증가시켜 접합층(870)과 활성층(820) 사이의 전기적 단락의 발생 가능성을 줄일 수 있다. 또한, 상기 채널층(840)은 칩 분리 공정에서 전기적 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, a portion of the
그리고, 오믹층(850) 및 채널층(840) 상에 발광 구조물(835)이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(835)의 측면은 복수 개의 칩을 단위 칩 영역으로 구분하는 아이솔레이션 에칭에 의해 경사를 가질 수 있다.In addition, the
상기 발광 구조물(835)은 제2 도전형 반도체층(810), 제3 도전형 반도체층(830) 및 이들 사이에 위치한 활성층(820)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3 도전형 반도체층(830)이 오믹층(850)과 채널층(840) 상에 위치하고, 상기 활성층(820)이 제3 도전형 반도체층(830) 상에 위치하고, 상기 제2 도전형 반도체층(810)이 활성층(820) 상에 위치할 수 있다.The
상기 제2 도전형 반도체층(810)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료에 n형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 예를 들면, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 포함되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 도전형 반도체층(810)의 도핑 농도는 상기 제1 도전형 반도체층(805)의 도핑 농도보다 높게 구성하는 것이 바람직하다.The second conductive
상기 활성층(820)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(multi quantum well, MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 활성층(820)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료로 형성될 수 있다. The
이러한 활성층(820)의 위 및/또는 아래에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 이 클래드층은 AlGaN층 또는 InAlGaN층을 포함할 수 있다.A cladding layer (not shown) doped with an n-type or p-type dopant may be formed on and / or under the
상기 제2 도전형 반도체층(830)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료에 p형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 예를 들면, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에 Mg, Zn, Ca, Sr, Br 등의 p형 도펀트가 포함되어 형성될 수 있다.The second conductive
상기 질화물 반도체층(810) 상에 초 격자(super lattice) 구조를 갖는 전위 차단층(807)이 형성된다.A
상기 전위 차단층(807)은 AlxIn(1-x)N (0<x<1)의 조성식을 갖는 조성이 다른 층들이 교대로 형성될 수 있으며, 상기 x의 값을 다르게 하여 초격자 구조로 형성할 수 있다. 가령, 상기 전위 차단층(807)은 AlxIn(1-x)N (0.8<x<1)의 조성비를 갖는 제1 AlInN층과 상기 AlxIn(1-x)N (0<x<0.8)의 조성비를 갖는 제2 AlInN층을 교번적으로 적층하여 형성될 수 있다.The
상기 전위 차단층(807) 상에 제1 도전형 반도체층(805)이 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(805)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료에 n형 도펀트가 도핑되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 반도체층(805)의 도핑 농도는 상기 질화물 반도체층(810)의 도핑 농도보다 낮게 구성하는 것이 바람직하다. A first conductivity
한편, 상기 전위 차단층(807) 상에는 상기 제1 도전형 반도체층(805)이 아닌 언도프트 반도체층(미도시)이 형성될 수도 있다.Meanwhile, an undoped semiconductor layer (not shown) may be formed on the
이러한 제1 도전형 반도체층(805)의 상면에는 광 추출 구조(812)가 형성될 수 있다. 상기 광 추출 구조(812)는 표면에서 전반사되는 빛의 양을 최소화하여 발광 소자(800)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 광 추출 구조(812)는 랜덤한 형상 및 배열을 갖거나, 규칙적인 형상 및 배열을 갖도록 형성될 수 있다. The light extracting structure 812 may be formed on an upper surface of the first
상기 제1 도전형 반도체층(805)의 상면에 전극(815)이 형성된다. 상기 전극(815)은 소정의 패턴 형상으로 분기될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 전극(815)은 Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, WTi 또는 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.An
한편, 상기 발광 구조물(835)의 적어도 일 측면에는 패시베이션층(890)이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(890)은 상기 제1 도전형 반도체층(805)의 상면 및 상기 채널층(840)의 상면에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.Meanwhile, a
상기 패시베이션층(890)은 상기 발광 구조물(835)을 전기적으로 보호하기 위하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상술한 바와 같이, 실시 예에 따른 발광 소자(800)는 제2 도전형 반도체층(810)과 제1 도전형 반도체층(805) 사이에 전위 차단층(807)을 배치하여 성장 기판(미도시)으로부터 발생된 전위들을 효과적으로 차단할 수 있다.As described above, in the
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a light emitting device package including a light emitting device according to the embodiment.
도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지(900)는 패키지 몸체(30)와, 상기 패키지 몸체(30)에 설치된 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 패키지 몸체(30)에 설치되어 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩 부재(40)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the light emitting
상기 패키지 몸체(30)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 측면이 경사면으로 형성된 캐비티를 가질 수 있다.The
상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)은 상기 발광 소자(100)에서 발생한 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생한 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체(30) 상에 설치되거나 상기 제1 전극(31) 또는 상기 제2 전극(32) 상에 설치될 수 있다.The
상기 발광 소자(100)는 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 본 실시 예에서는, 상기 발광 소자(100)가 상기 제1 전극(31)과 상기 와이어(50)를 통해 전기적으로 연결되고 상기 제2 전극(32)과 직접 접촉하여 전기적으로 연결된 것이 예시되어 있다.The
상기 몰딩 부재(40)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩 부재(40)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판상에 배열되며, 상기 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능을 하거나 조명 유닛으로 기능을 할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 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, a fluorescent sheet, and the like, which are optical members, may be disposed on a path of light emitted from the light emitting device package. The light emitting device package, the substrate, and the optical member may function as a backlight unit or as a lighting unit. For example, the lighting system may include a backlight unit, a lighting unit, an indicator device, a lamp, and a street lamp.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 설명하는 도면이다. 다만, 도 10의 백라이트 유닛(1000)은 조명 시스템의 일 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.10 is a view illustrating a backlight unit including a light emitting device or a light emitting device package according to an embodiment. However, the
도 10을 참조하면, 상기 백라이트 유닛(1000)은 바텀 프레임(1040)과, 상기 바텀 프레임(1040) 내에 배치된 광가이드 부재(1020)와, 상기 광가이드 부재(1020)의 적어도 일 측면 또는 하면에 배치된 발광 모듈(1010)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광가이드 부재(1020) 아래에는 반사시트(1030)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 10, the
상기 바텀 프레임(1040)은 상기 광가이드 부재(1020), 상기 발광 모듈(1010) 및 상기 반사시트(1030)가 수납될 수 있도록 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으며, 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 발광 모듈(1010)은 기판(700)과, 상기 기판(700)에 탑재된 복수 개의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 발광 소자 패키지(600)는 상기 광가이드 부재(1020)에 빛을 제공할 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 발광 모듈(1010)은 상기 기판(700) 상에 발광 소자 패키지(600)가 설치된 것이 예시되어 있으나, 실시 예에 따른 발광 소자(100)가 직접 설치되는 것도 가능하다.The
도시된 바와 같이, 상기 발광 모듈(1010)은 상기 바텀 프레임(1040)의 내측 면들 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 광가이드 부재(1020)의 적어도 하나의 측면을 향해 빛을 제공할 수 있다.As shown, the
다만, 상기 발광 모듈(1010)은 상기 바텀 프레임(1040)의 아래에 배치되어, 상기 광가이드 부재(1020)의 밑면을 향해 빛을 제공할 수도 있으며, 이는 상기 백라이트 유닛(1000)의 설계에 따라 다양하게 변형 가능하므로 이에 대해 한정하지는 않는다.However, the
상기 광가이드 부재(1020)는 상기 바텀 프레임(1040) 내에 배치될 수 있다. 상기 광가이드 부재(1020)는 상기 발광 모듈(1010)로부터 제공받은 빛을 면광원화 하여, 표시 패널(미도시)로 가이드할 수 있다.The
상기 광가이드 부재(1020)는 도광판(LGP, Light Guide Panel) 일 수 있다. 상기 도광판은 PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나로 형성될 수 있다.The
상기 광가이드 부재(1020)의 상측에는 광학 시트(1050)가 배치될 수도 있다.The
상기 광학 시트(1050)는 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트, 및 형광 시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 시트(1050)는 상기 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트가 적층되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 확산 시트(1050)는 상기 발광 모듈(1010)에서 출사된 광을 고르게 확산시켜주고, 상기 확산된 광은 상기 집광 시트에 의해 표시 패널(미도시)로 집광될 수 있다. 이때 상기 집광 시트로부터 출사되는 광은 랜덤하게 편광된 광인데, 상기 휘도상승 시트는 상기 집광 시트로부터 출사된 광의 편광도를 증가시킬 수 있다. 상기 집광 시트는 수평 또는/및 수직 프리즘 시트일 수 있다. 또한, 상기 휘도상승 시트는 조도 강화 필름(Dual Brightness Enhancement film) 일 수 있다. 또한, 상기 형광 시트는 형광체가 포함된 투광성 플레이트 또는 필름이 될 수도 있다.The
상기 광가이드 부재(1020)의 아래에는 상기 반사시트(1030)가 배치될 수 있다. 상기 반사시트(1030)는 상기 광가이드 부재(1020)의 하면을 통해 방출되는 빛을 상기 광가이드 부재(1020)의 출사면을 향해 반사할 수 있다.The
상기 반사시트(1030)는 반사율이 좋은 수지 재질, 즉, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 유닛을 설명하는 도면이다. 다만, 도 11의 조명 유닛(1100)은 조명 시스템의 일 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.11 is a view illustrating a lighting unit including a light emitting device or a light emitting device package according to an embodiment. However, the
도 11을 참조하면, 상기 조명 유닛(1100)은 케이스 몸체(1110)와, 상기 케이스 몸체(1110)에 설치된 발광 모듈(1130)과, 상기 케이스 몸체(1110)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, the
상기 케이스 몸체(1110)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.The
상기 발광 모듈(1130)은 기판(700)과, 상기 기판(700)에 탑재되는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)를 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 상기 발광 모듈(1230)은 상기 기판(700) 상에 발광 소자 패키지(600)가 설치된 것이 예시되어 있으나, 본 실시 예에 따른 발광 소자(100)가 직접 설치되는 것도 가능하다.The
상기 기판(700)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.The
또한, 상기 기판(700)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛에 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.In addition, the
상기 기판(700) 상에는 상기 적어도 하나의 발광 소자 패키지(600)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(600)는 각각 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.The at least one light emitting
상기 발광 모듈(1130)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 다이오드의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다. 또한, 상기 발광 모듈(1130)에서 방출되는 광의 진행 경로 상에는 형광 시트가 더 배치될 수 있으며, 상기 형광 시트는 상기 발광 모듈(1130)에서 방출되는 광의 파장을 변화시킨다. 예를 들어, 상기 발광 모듈(1130)에서 방출되는 광이 청색 파장대를 갖는 경우 상기 형광 시트에는 황색 형광체가 포함될 수 있으며, 상기 발광 모듈(1130)에서 방출된 광은 상기 형광 시트를 지나 최종적으로 백색광으로 보이게 된다.The
상기 연결 단자(1120)는 상기 발광 모듈(1130)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 연결 단자(1120)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1120)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.The
상술한 바와 같은 조명 시스템은 상기 발광 모듈에서 방출되는 광의 진행 경로 상에 광가이드 부재, 확산 시트, 집광 시트, 휘도상승 시트 및 형광 시트 중 적어도 어느 하나가 배치되어, 원하는 광학적 효과를 얻을 수 있다.In the lighting system as described above, at least one of a light guide member, a diffusion sheet, a light collecting sheet, a luminance rising sheet, and a fluorescent sheet may be disposed on a propagation path of light emitted from the light emitting module to obtain a desired optical effect.
이상에서 설명한 바와 같이, 조명 시스템은 동작 전압을 감소하고 광 효율이 향상된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함함으로써, 우수한 광 효율 및 신뢰성을 가질 수 있다.As described above, the illumination system may have excellent light efficiency and reliability by including a light emitting device or a light emitting device package which reduces the operating voltage and improves the light efficiency.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.
100: 발광 소자 110: 기판
120: 제1 반도체층 130: 전위 차단층
140: 제2 도전형 반도체층 150: 활성층
160: 제3 도전형 반도체층 170: 투광성 전극층
180: 제1 전극 190: 제2 전극100: light emitting element 110: substrate
120: first semiconductor layer 130: potential blocking layer
140: second conductive semiconductor layer 150: active layer
160: third conductive semiconductor layer 170: translucent electrode layer
180: first electrode 190: second electrode
Claims (11)
상기 제1 반도체층 상에 인장 스트레스(tensile stress) 갖는 제1 AlInN층과 압축 스트레스(compressive stress)를 갖는 제2 AlInN층이 교번적으로 적층되는 전위 차단층;
상기 전위 차단층 상에 제2 도전형 반도체층;
상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층; 및
상기 활성층 상에 제3 도전형 반도체층을 포함하는 발광 소자.A first semiconductor layer;
A potential blocking layer in which a first AlInN layer having a tensile stress and a second AlInN layer having a compressive stress are alternately stacked on the first semiconductor layer;
A second conductivity type semiconductor layer on the potential blocking layer;
An active layer on the second conductivity type semiconductor layer; And
A light emitting device comprising a third conductive semiconductor layer on the active layer.
상기 제1 반도체층은 제1 도전형 반도체층 및 언도프트 반도체층 중 적어도 하나의 반도체층을 포함하는 발광 소자.The method of claim 1,
The first semiconductor layer includes at least one semiconductor layer of a first conductivity type semiconductor layer and an undoped semiconductor layer.
상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층보다 더 낮은 도핑 농도를 갖는 발광 소자.The method of claim 2,
The first conductive semiconductor layer has a lower doping concentration than the second conductive semiconductor layer.
상기 제1 반도체층 하부에 버퍼층을 포함하는 발광 소자.The method according to claim 2 or 3,
A light emitting device comprising a buffer layer under the first semiconductor layer.
상기 제1 반도체층 하부에 복수의 패턴이 형성된 기판을 포함하는 발광 소자. The method of claim 1,
A light emitting device comprising a substrate having a plurality of patterns formed under the first semiconductor layer.
상기 전위 차단층은 초 격자(supper lattice) 구조를 갖는 발광 소자. The method of claim 1,
The potential blocking layer has a super lattice structure.
상기 제1 AlInN층 및 제2 AlInN층은 서로 다른 알루미늄(Al)/인듐(In) 조성비를 갖는 발광 소자.The method of claim 1,
The first AlInN layer and the second AlInN layer is a light emitting device having a different aluminum (Al) / indium (In) composition ratio.
상기 제1 AlInN층 및 제2 AlInN층은 각각 1nm 내지 1㎛의 두께를 구비하는 발광 소자.The method of claim 1,
Each of the first AlInN layer and the second AlInN layer has a thickness of 1 nm to 1 μm.
상기 제1 AlInN층은 상기 제2 AlInN층보다 더 높은 Al 조성비를 갖는 발광 소자.The method of claim 1,
The first AlInN layer has a higher Al composition ratio than the second AlInN layer.
상기 제1 AlInN층은 AlxIn(1-x)N (0.8<x<1)의 조성비를 갖는 발광 소자.10. The method of claim 9,
The first AlInN layer has a composition ratio of Al x In (1-x) N (0.8 <x <1).
상기 제2 AlInN층은 AlxIn(1-x)N (0<x<0.8)의 조성비를 갖는 발광 소자.The method of claim 10,
The second AlInN layer has a composition ratio of Al x In (1-x) N (0 <x <0.8).
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