KR20130019279A - 발광소자 - Google Patents

발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20130019279A
KR20130019279A KR1020110081347A KR20110081347A KR20130019279A KR 20130019279 A KR20130019279 A KR 20130019279A KR 1020110081347 A KR1020110081347 A KR 1020110081347A KR 20110081347 A KR20110081347 A KR 20110081347A KR 20130019279 A KR20130019279 A KR 20130019279A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
light emitting
emitting device
superlattice
doped
Prior art date
Application number
KR1020110081347A
Other languages
English (en)
Inventor
강동훈
이상현
정성이
정종필
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110081347A priority Critical patent/KR20130019279A/ko
Priority to US13/459,635 priority patent/US20130043457A1/en
Publication of KR20130019279A publication Critical patent/KR20130019279A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 초격자층; 상기 초격자층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며, 상기 초격자층은, n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1) 및 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)을 포함할 수 있다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 특성의 소자로서, 예를 들어 LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
LED 시장은 점점 더 높은 LED 소자의 성능을 요구하고 있고, 또한 소자의 특성 못지않게 비용(Cost)적인 부분도 매우 중요해지고 있다.
또한, BLU(Back Light Unit) 제품으로 사용되는 LED 소자는 VF(동작전압), 광도 및 신뢰성 등이 중요한 항목이며, 소자 성능개선을 위해서 점차 칩(chip) 사이즈가 작아지고 있고, 한편 주입 전류(혹은 전압)이 높아지는 방향으로 가고 있다.
한편, 칩(Chip) 사이즈가 줄어들어도 소자의 정격 전압은 일정하므로 칩(chip)의 전류밀도(current density)가 높아지게 되는데, 이때 고전류(high current)로 인해서 졍선온도(junction Temperature)가 올라가면서, 칩(chip)의 전기적 특성 저하를 가져오면서 소자 수명이 짧아지게 될 뿐만 아니라 VF는 높아지고 소자 효율은 급격히 떨어지는 문제가 있다.
또한, 종래기술에 의하면 ESD(Electrostatic discharge)에 내성을 갖지 못하는 LED 소자의 경우 패키지(PKG)에 제너다이오드(Zener Diode)를 삽입하여 LED 소자를 보호하고 있는데, 이 제너다이오드에 의해 약 5% 정도의 PKG 광도 손실을 보고 있으며, PKG 제조 단가 역시 상승하게 된다.
또한, 종래기술에 의하면 제너다이오드를 실장 하는 공정에 의해 공정 손실 역시 발생하게 되므로, 에피/칩(Epi/Chip)단에서 ESD 개선이 필요하다.
실시예는 동작전압, 신뢰성 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한, 실시예에 의하면 ESD 특성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 초격자층; 상기 초격자층 상에 활성층; 및 상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며, 상기 초격자층은, n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1) 및 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)을 포함할 수 있다.
실시예는 동작전압, 신뢰성 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 ESD 특성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 실시예에 따른 발광소자의 스트레인 제어층의 구성 예시도.
도 3a 내지 도 3c는 실시예에 따른 발광소자의 ESD 특성 개선 예시도.
도 3d는 종래기술에 따른 발광소자의 ESD 특성 예시도.
도 4는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 5는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 6은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 실시예에 따른 발광소자의 스트레인 제어층(133)의 구성 예시도이다. 실시예에서 스트레인 제어층(133)은 초격자층일 수 있다. 이에 따라 실시시예에서 스트레인 제어층(133)은 초격자 스트레인 제어층(133)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 수평형 발광소자를 예시하여 설명하고 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 수직형 발광소자에도 적용이 가능하다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(122)과, 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 형성된 초격자층(133)과 , 상기 초격자층(133) 상에 형성된 활성층(124) 및 상기 활성층(124) 상에 형성된 제2 도전형 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
상기 기판(105)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함하며, 예컨대 상기 기판(105)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 PSS(Patterned Sapphire Substrate) 등의 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(105) 상에는 버퍼층(107)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(107)은 상기 발광구조물의 재료와 기판(105)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층(107)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 상기 버퍼층(107) 상에 언도프드 질화갈륨층(undoped GaN layer)(109)을 형성할 수 있다. 상기 언도프드 질화갈륨층(109)은 상기 기판(105)에 형성된 요철 등이 평탄화될 수 있는 두께로 형성될 수 있으며, 상기 언도프드 질화갈륨층(109)에 의해 후속공정에서 형성되는 질화갈륨 발광구조물(120)의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 언도프드 질화갈륨층(109) 상에 발광구조물(120)이 형성될 수 있다. 상기 발광구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(122)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(122)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 N형 GaN층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
실시예는 상기 초격자층(133)과 상기 제1 도전형 반도체층(122) 사이에 완화층(131)을 더 포함할 수 있다.
상기 완화층(131)은 InaGa1 - aN/InbGa1 - bN(단, 0≤a≤1, 0≤b≤1)을 구조를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 동작전압, 신뢰성 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한, 실시예에 의하면 ESD 특성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
이를 위해, 실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(122) 상에 초격자층(133)을 형성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1에서 예시한 발광소자의 초격자층(133)의 구성 예시도로서, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 상기 초격자층(133)은 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b) 및 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 2a와 같이 상기 초격자 구조(133)는 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제4 층, 제5 층 및 제 6층의 적층구조를 포함하고, 상기 제1 층, 제2 층 및 제4 층은 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)이고, 상기 제3 층, 제5 층 및 제6 층은 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)일 수 있다.
또는, 도 2b와 같이 상기 초격자 구조(133)는 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제4 층, 제5 층 및 제 6층의 적층구조를 포함하고, 상기 제2 층, 제4 층 및 제5 층은 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)이고, 상기 제1 층, 제3 층 및 제6 층은 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)일 수 있다.
또는, 도 2c와 같이 상기 초격자 구조(133)는 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제4 층, 제5 층 및 제 6층의 적층구조를 포함하고, 상기 제2 층, 제4 층 및 제6 층은 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)이고, 상기 제1 층, 제3 층, 제5 층은 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)일 수 있다.
상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)에서 인듐(In)의 조성비(x)는 0<x<0.18의 범위일 수 있다. 또한, 상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)에서 인듐(In)의 조성비(x)는 이후 형성되는 활성층(124)의 웰의 인듐 조성비보다 낮을 수 있다.
상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)에서 인듐(In)의 조성비(y)는 0<y<x의 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)에서 인듐(In)의 조성비(x)는 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)에서 인듐(In)의 조성비(y)의 약 4배 내지 5배 범위일 수 있으며, 이에 따라 상호간에 격자상수의 차이가 반복적으로 이루어져 인장 응력과 압축 응력의 반복에 의해 제1 도전형 반도체층(122)과 이후 형성되는 활성층(124) 사이의 격자불일치에 기인한 스트레인의 완화효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b)의 두께는 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)의 두께의 약 4배 내지 5배 범위일 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(122)과 이후 형성되는 활성층(124) 사이의 격자불일치에 기인한 스트레인의 완화효과를 얻을 수 있고, 상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b) 및 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)의 두께는 인듐의 조성비를 제어하여 두께를 제어할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면 상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b) 및 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)은 6주기 이상의 초격자구조로 형성될 수 있다.
실시예에 의하면 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b) 및 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)(133a)이 적어도 6주기로 반복 적층됨에 따라, 더 많은 전자가 활성층(124)의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 결과적으로 전자와 정공의 재결합 확률이 증가되어 발광효율이 향상될 수 있다.
실시예에 의하면, n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)(133b) 사이에 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)이 형성되어, 전류가 횡 방향(적층방향과 수직인 방향)으로 용이하게 분산될 수 있게 된다. 이에 따라, 전류 분산 효과를 극대화할 수 있고, ESD(Electro Static Discharge, ESD)가 발생시 ESD 내성이 높아질 수 있다.
실시예에서 상기 n형 불순물은 Si일 수 있으며, 상기 Si의 도핑농도는 약 3×1018atoms/cm3 내지 약 3×1019atoms/cm3 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 Si의 도핑농도는 약 3×1018atoms/cm3 내지 약 5×1018atoms/cm3의 범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 Si의 도핑농도가 상기 하한 미만인 경우 전류확산에 기여하는 바가 미비하며, 상기 Si의 도핑농도가 상기 상한(3×1019atoms/cm3)을 벗어나는 경우 Si이 활성층에서 불순물로 기능을 하여 활성층의 발광에 악영향을 줄 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 실시예에 따른 발광소자의 ESD 특성 개선 예시도이다. 또한, 도 3d는 종래기술에 따른 발광소자의 ESD 특성 예시도이다.
실시예에 의하면 아래 표 1과 같이 종래기술에 비해 ESD 특성이 향상되었다.
도 3a(제1 실시예) 도 3b(제2 실시예) 도 3c(제3 실시예) 종래기술
ESD 특성 91% 93% 94% 49%
도 3a는 실시예에 따라 도 2a와 같은 초격자층(133)의 구성을 갖는 경우 2KV를 3회 인가시 ESD 특성 개선의 예이고, 도 3b는 실시예에 따라 도 2b와 같은 초격자층(133)의 구성을 갖는 경우 2KV를 3회 인가시 ESD 특성 개선의 예이다.
도 3a는 실시예에 따라 도 2a와 같은 초격자층(133)의 구성을 갖는 경우 2KV를 3회 인가시 ESD 특성 개선의 예이다.
한편, 도 3d는 종래기술의 발광소자에 대해 2KV를 3회 인가시 ESD 특성의 예이다.
실시예에 의하면 표 1과 같이 종래기술에 비해 ESD 특성이 약 90% 이상으로 향상되었다.
실시예에 의하면 ESD 특성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
다시 도 1을 참조하며, 이후, 상기 초격자층(133) 상에 활성층(124)이 형성된다.
상기 활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(124)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(124)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(124)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 활성층(124) 상에는 전자차단층(135)이 형성되어 전자 차단(electron blocking) 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층(135)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(124)의 에너지 밴드 갭보다는 높은 에너지 밴드 갭을 가질 수 있으며, 약 100Å~ 약 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전자차단층(135)은 AlzGa(1-z)N/GaN(0≤z≤1) 초격자(superlattice)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자차단층(135)은 p형으로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 전자차단층(135)은 Mg이 약 1018~1020/cm3 농도 범위로 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하고, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(126)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3-족-5족 화합물 반도체 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(126)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(126)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가 주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(122)은 N형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(126)은 P형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(126) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(120)은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
실시예는 상기 제1 도전형 반도체층(122)을 일부 노출시키는 메사식각을 진행 후 상기 제2 도전형 반도체층(126) 상에 투광성 오믹층(140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 오믹층(140)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
이후, 상기 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 상에 제1 전극(150), 상기 투광성 오믹층(140) 상에 제2 전극(160)을 각각 형성할 수 있다. 상기 제1 전극(150), 제2 전극(160)은 Ni, Ti, Cr, Au 등의 전도성이 높은 물질을 이용할 수 있으나 이에 한정된는 것은 아니다.
실시예는 동작전압, 신뢰성 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 ESD 특성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 4는 실시예들에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)발광소자 패키지(200)다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(100)와, 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)가 포함된다.
상기 패키지 몸체부(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광 소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광 소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 도 1 에 예시된 수평형 타입의 발광 소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자도 적용될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 패키지 몸체부(205) 상에 설치되거나 상기 제3 전극층(213) 또는 제4 전극층(214) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 실시예에서는 상기 발광 소자(100)가 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)와 와이어를 통해 전기적으로 연결되는 것이 예시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(230)는 상기 발광 소자(100)를 포위하여 상기 발광 소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(230)에는 형광체(232)가 포함되어 상기 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 복수개가 기판 상에 어레이되며, 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 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도(1100)이다. 다만, 도 5의 조명 유닛(1100)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에서 상기 조명 유닛(1100)은 케이스몸체(1110)와, 상기 케이스몸체(1110)에 설치된 발광모듈부(1130)과, 상기 케이스몸체(1110)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1120)를 포함할 수 있다.
상기 케이스몸체(1110)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)은 기판(1132)과, 상기 기판(1132)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
상기 기판(1132)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.
또한, 상기 기판(1132)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
상기 기판(1132) 상에는 상기 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드(100)는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈부(1130)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1120)는 상기 발광모듈부(1130)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 실시예에서 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.
도 6은 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도(1200)이다. 다만, 도 6의 백라이트 유닛(1200)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 백라이트 유닛(1200)은 도광판(1210)과, 상기 도광판(1210)에 빛을 제공하는 발광모듈부(1240)와, 상기 도광판(1210) 아래에 반사 부재(1220)와, 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220)를 수납하는 바텀 커버(1230)를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 도광판(1210)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1210)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 상기 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈부(1240)은 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는). 구체적으로는, 상기 발광모듈부(1240)은 기판(1242)과, 상기 기판(1242)에 탑재된 다수의 발광소자 패키지(200)를 포함하는데, 상기 기판(1242)이 상기 도광판(1210)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 기판(1242)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1242)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1242) 상에 빛이 방출되는 발광면이 상기 도광판(1210)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.
상기 도광판(1210) 아래에는 상기 반사 부재(1220)가 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 상기 도광판(1210)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1220)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 상기 도광판(1210), 발광모듈부(1240) 및 반사 부재(1220) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1230)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1230)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
실시예는 동작전압, 신뢰성 및 광도를 개선할 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 ESD 특성이 개선된 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광소자, 105: 기판, 107: 버퍼층
109: 언도프드 질화갈륨층(undoped GaN layer)(109)
122:제1 도전형 반도체층
133: 초격자층
124: 활성층, 126: 제2 도전형 반도체층
131: 완화층, 135: 전자차단층

Claims (10)

  1. 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 초격자층;
    상기 초격자층 상에 활성층; 및
    상기 활성층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며,
    상기 초격자층은, n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1) 및 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)을 포함하는 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)에서 인듐(In)의 조성비(x)는 0<x<0.18의 범위인 발광소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)에서 인듐(In)의 조성비(y)는 0<y<x의 범위인 발광소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 초격자층은
    상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1) 및 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)이 6주기 이상의 초격자구조로 형성된 발광소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 초격자 구조는 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제4 층, 제5 층 및 제 6층의 적층구조를 포함하고,
    상기 제1 층, 제2 층 및 제4 층은 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)이고,
    상기 제3 층, 제5 층 및 제6 층은 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1) 인 발광소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 초격자 구조는 제1 층, 제2 층, 제3 층, 제4 층, 제5 층 및 제 6층의 적층구조를 포함하고,
    상기 제2 층, 제4 층 및 제6 층은 상기 언도프드 InyGa(1-y)N(0<y<1)이고,
    상기 제1 층, 제3 층, 제5 층은 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1) 인 발광소자.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 6주기 이상의 초격자구조는 상기 InyGa(1-y)N(0<y<1)과 상기 n형 불순물이 도핑된 InxGa(1-x)N(0<x<1)이 상호 교대로 적층되어 형성되는 발광소자.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 n형 불순물은 Si을 포함하는 발광소자.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 Si의 도핑농도는
    3×1018atoms/cm3 내지 3×1019atoms/cm3 인 발광소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 초격자층과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 완화층을 더 포함하는 발광소자.
KR1020110081347A 2011-08-16 2011-08-16 발광소자 KR20130019279A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110081347A KR20130019279A (ko) 2011-08-16 2011-08-16 발광소자
US13/459,635 US20130043457A1 (en) 2011-08-16 2012-04-30 Light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110081347A KR20130019279A (ko) 2011-08-16 2011-08-16 발광소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130019279A true KR20130019279A (ko) 2013-02-26

Family

ID=47711991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110081347A KR20130019279A (ko) 2011-08-16 2011-08-16 발광소자

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20130043457A1 (ko)
KR (1) KR20130019279A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150112274A (ko) * 2014-03-27 2015-10-07 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
KR20150141408A (ko) * 2014-06-10 2015-12-18 엘지이노텍 주식회사 발광소자

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015119171A (ja) * 2013-11-13 2015-06-25 スタンレー電気株式会社 多重量子井戸半導体発光素子
US20150243845A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Epistar Corporation Light-emitting device
KR102337405B1 (ko) 2014-09-05 2021-12-13 삼성전자주식회사 나노구조 반도체 발광소자
DE102016120419A1 (de) * 2016-10-26 2018-04-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterkörper
JP6674394B2 (ja) * 2017-02-01 2020-04-01 日機装株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2298491C (en) * 1997-07-25 2009-10-06 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
JP4104305B2 (ja) * 2001-08-07 2008-06-18 三洋電機株式会社 窒化物系半導体チップおよび窒化物系半導体基板
KR101438808B1 (ko) * 2007-10-08 2014-09-05 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
EP2556572A1 (en) * 2010-04-05 2013-02-13 The Regents of the University of California Aluminum gallium nitride barriers and separate confinement heterostructure (sch) layers for semipolar plane iii-nitride semiconductor-based light emitting diodes and laser diodes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150112274A (ko) * 2014-03-27 2015-10-07 엘지이노텍 주식회사 발광 소자
KR20150141408A (ko) * 2014-06-10 2015-12-18 엘지이노텍 주식회사 발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
US20130043457A1 (en) 2013-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8748932B2 (en) Light emitting device having curved top surface with fine unevenness
TWI449216B (zh) 發光裝置及發光裝置封裝
KR101894025B1 (ko) 발광소자
US20130043457A1 (en) Light emitting device
KR20150116252A (ko) 발광소자 및 이를 구비하는 조명 시스템
KR20130007169A (ko) 발광소자
KR101865936B1 (ko) 발광소자
KR20120138275A (ko) 발광소자
KR101956048B1 (ko) 발광소자
KR101798238B1 (ko) 발광소자
JP6087142B2 (ja) 発光素子
KR101803573B1 (ko) 발광소자
KR101916032B1 (ko) 발광소자
KR101500029B1 (ko) 발광소자
KR101886153B1 (ko) 발광소자
KR20130019276A (ko) 발광소자
KR101904034B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR101823687B1 (ko) 발광소자
KR101997253B1 (ko) 발광소자 및 이를 구비하는 조명 시스템
KR101871498B1 (ko) 발광소자
KR102163961B1 (ko) 발광소자 및 조명시스템
KR102057719B1 (ko) 발광소자 및 이를 포함하는 조명시스템
KR20150089816A (ko) 발광소자 및 이를 구비하는 조명 시스템
KR101829798B1 (ko) 발광소자
KR20130018069A (ko) 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application