KR20130029657A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다.An embodiment relates to a light emitting element.
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.BACKGROUND ART Light emitting devices such as a light emitting diode (LD) or a laser diode using semiconductor materials of Group 3-5 or 2-6 group semiconductors are widely used for various colors such as red, green, blue, and ultraviolet And it is possible to realize white light rays with high efficiency by using fluorescent materials or colors, and it is possible to realize low energy consumption, semi-permanent life time, quick response speed, safety and environment friendliness compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps .
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 transmission module of the optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, a white light emitting element capable of replacing a fluorescent lamp or an incandescent lamp Diode lighting, automotive headlights, and traffic lights.
질화물 반도체 발광소자에는 GaN 등과 같은 질화물 반도체 물질과 결정구조가 동일하면서 격자 정합을 이루는 기판이 존재하지 않고, 절연성 기판인 사파이어 기판이 사용된다. 사파이어 기판과 사파이어 기판 상에 성장되는 GaN층 간에는 격자 상수 및 열팽창 계수의 차이가 발생하게 되어 격자 부정합이 발생하여 GaN층에 많은 결정 결함이 존재하게 된다.In the nitride semiconductor light emitting device, a substrate having a crystal structure identical to that of a nitride semiconductor material such as GaN or the like and having no lattice match is used, and a sapphire substrate which is an insulating substrate is used. Differences in lattice constants and coefficients of thermal expansion occur between the GaN layer grown on the sapphire substrate and the sapphire substrate, resulting in lattice mismatch and many crystal defects in the GaN layer.
결정 결함은 소자의 누설전류를 증가시키고 외부 정전기가 들어왔을 경우 많은 결정 결함을 가지고 있는 발광소자의 활성층이 강한 필드에 의해서 파괴되게 된다.Crystal defects increase the leakage current of the device and when an external static electricity enters, the active layer of the light emitting device having many crystal defects is destroyed by a strong field.
일반적으로 GaN 박막에는 1010~1012/cm2 정도의 결정 결함(관통 결함)이 존재하는 것으로 알려져 있다. 이러한 결정 결함을 많이 내포하는 질화물 반도체 발광소자는 전기적 충격에 매우 취약하여 정전기나 낙뢰에 의하여 발광소자가 손상될 수 있다.Generally, GaN thin films are known to have crystal defects (penetration defects) of the order of 10 10 to 10 12 / cm 2 . The nitride semiconductor light emitting device containing many of these crystal defects is very vulnerable to electric shock, and the light emitting device may be damaged by static electricity or lightning.
실시예는 발광소자의 GaN 내에서의 결정 결함을 줄이고자 한다.The embodiment seeks to reduce crystal defects in GaN of the light emitting device.
실시예는 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, a면으로 성장된 GaN을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물과 인접하여 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층 또는 언도프드 반도체층으로 형성되는 인터레이어(interlayer); 및 상기 인터레이어 내에 배치되는 복수의 돌출부;를 포함하는 발광소자를 제공한다.The embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer and includes GaN grown to a surface. Light emitting structure; An interlayer disposed adjacent to the light emitting structure and formed of the first conductive semiconductor layer or the undoped semiconductor layer; And a plurality of protrusions disposed in the interlayer.
돌출부는 적어도 하나 이상의 곡률을 갖는 경사면을 포함할 수 있다.The protrusion may comprise an inclined surface having at least one curvature.
인터레이어 내의 돌출부는 상기 발광 구조물을 형성하는 a면 GaN 상에 드롭(drop)된 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 - x 를 질화시켜 형성된 고체 상태의 SixAlyN1-x-y 또는 SixAuyN1 -x-y를 포함할 수 있다.The protrusions in the interlayer are solid state Si x Al y N 1 formed by nitriding a liquid state Si x Al 1 -x or Si x Au 1 - x dropped on a plane GaN forming the light emitting structure. -xy or Si x Au y N 1 -xy .
액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x는 유테틱 온도 이상에서 드롭될 수 있다.Si x Al 1- x or Si x Au 1- x in the liquid state may be dropped above the eutectic temperature.
액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x의 질화 또는 상기 발광 구조물의 성장은 1100°C 이하에서 수행될 수 있다.Nitriding of Si x Al 1- x or Si x Au 1- x in a liquid state or growth of the light emitting structure may be performed at 1100 ° C. or less.
돌출부는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일일 수 있다.The protrusions can be on the nanometer scale to the micrometer scale.
발광소자는 기판 및, 상기 기판과 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 버퍼층을 더 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층 내에서 상기 버퍼층과의 경계면으로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성될 수 있다.The light emitting device may further include a substrate and a buffer layer disposed between the substrate and the first conductive semiconductor layer, wherein crystal defects may be formed between the protrusions and the boundary surface of the first conductive semiconductor layer from an interface with the buffer layer. have.
기판은 R-면 사파이어 기판일 수 있다.The substrate may be an R-plane sapphire substrate.
제1 도전형 반도체층 내에서 상기 언도프드 반도체층과의 경계면으로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성될 수 있다.In the first conductivity type semiconductor layer, crystal defects may be formed between the protrusions and the interface with the undoped semiconductor layer.
돌출부는 상기 제1 도전형 반도체층의 표면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.The protrusion may be spaced apart from the surface of the first conductivity type semiconductor layer.
돌출부는 상기 언도프드 반도체층의 표면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.The protrusion may be spaced apart from the surface of the undoped semiconductor layer.
실시예에 따른 발광소자 및 그 제조방법은 사파이어 기판에서 결함 밀도가 높은 R-면(plane) 위에 SixAlyN1 -x-y를 선택적으로 배치하고, SixAlyN1 -x-y가 결함의 성장 저지층 내지 흡수층으로 작용하여 특히, A-면(plane) GaN에서의 결정 결함의 성장을 줄일 수 있다. The light emitting device and the method of manufacturing the same according to the embodiment selectively arrange Si x Al y N 1 -xy on an R-plane having a high density of defects in a sapphire substrate, and Si x Al y N 1 -xy represents a defect. By acting as a growth barrier layer or an absorption layer, it is possible to reduce the growth of crystal defects, particularly in A-plane GaN.
도 1 내지 도 4는 발광소자의 제1 실시예 내지 제4 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 사파이어 결정의 구조를 도시한 도면이고,
도 6a 내지 도 6f는 도 1의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7a 내지 도 7e는 도 2의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 8a 내지 도 8f는 도 3의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 9a 내지 도 9i는 도 4의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 10는 발광소자가 배치된 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 11은 발광소자가 배치된 헤드 램프의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 12은 발광소자가 배치된 백라이트 유닛의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 to 4 are views showing the first to fourth embodiments of the light emitting device,
5 is a diagram showing a structure of sapphire crystal,
6A to 6F are views illustrating an embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG.
7A to 7E are views illustrating one embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG.
8A to 8F are views illustrating an embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG.
9A to 9I illustrate an embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG. 4.
10 is a view showing an embodiment of a light emitting device package in which a light emitting device is disposed;
11 is a view showing an embodiment of a head lamp in which a light emitting device is disposed;
12 is a diagram illustrating an embodiment of a backlight unit in which a light emitting device is disposed.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, when described as being formed on the "on or under" of each element, the (up) or down (on) or under) includes both two elements being directly contacted with each other or one or more other elements are formed indirectly between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
도 1 내지 도 4는 발광소자의 제1 실시예 내지 제4 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5는 사파이어 결정의 구조를 도시한 도면이다. 1 to 4 show the first to fourth embodiments of the light emitting device, and FIG. 5 shows the structure of the sapphire crystal.
도 1의 발광소자(100)는 기판(110)과, 버퍼층(120)과, 발광 구조물(140)과 제1 전극(160)과 제2 전극(170)을 포함하여 이루어진다. 발광 구조물(140)은 제1 도전형 반도체층(142)과 활성층(144) 및 제2 도전형 반도체층(146)을 포함하여 이루어진다. 제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있다.The
기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 일 수 있다. 예를 들어, 사파이어(SiO2), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 및 Ga2O3 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The
도 5를 참조하여 기판(110)으로 사파이어 기판을 사용하는 경우의 기판(110)의 결정면을 설명한다.The crystal surface of the
결함밀도가 높은 R-면(plane)(1-102) 사파이어 기판 위에 A-면(plane) GaN이 성장될 때 결함의 수직 방향으로의 전이가 특히 문제될 수 있으므로, 후술하는 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142) 내에 SixAlyN1 -x-y를 배치하여 결함의 성장 저지층 내지 흡수층으로 작용하게 하여 비극성의 A-면 GaN의 결함을 줄일 수 있다.As A-plane GaN is grown on an R-plane (1-102) sapphire substrate having a high defect density, the transition of the defect in the vertical direction may be particularly problematic, so that the first conductivity will be described later. Si x Al y N 1 -xy may be disposed in the
버퍼층(120)은, 기판(110)과 발광 구조물(140) 사이의 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 상기 버퍼층(120)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.The
제1 도전형 반도체층(142)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(142)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(142)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The first conductivity
제1 도전형 반도체층(142)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(142)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first
상기 발광 구조물(140)의 표면, 즉 제2 도전형 반도체층(146)의 표면에는 요철이 형성되어 광추출 효과를 증가시킬 수 있다.Unevenness may be formed on the surface of the
활성층(144)은 제1 도전형 반도체층(142)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(146)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(144)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.The
활성층(144)은 이중 접합 구조(Double Hetero Junction Structure), 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(120)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.The
활성층(144)의 우물층/장벽층은 예를 들어, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InAlGaN/InAlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 좁은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.The well layer / barrier layer of the
활성층(144)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층의 밴드 갭보다 더 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.A conductive clad layer (not shown) may be formed on or under the
제2 도전형 반도체층(146)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(146)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(144)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.The second
본 실시예와 후술할 다른 실시예들에서 제1 도전형 반도체층(142)은 P형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(146)은 N형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(146) 위에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 제2 도전형 반도체층이 P형 반도체층일 경우 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광 구조물은 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.In the present exemplary embodiment and other embodiments to be described later, the first conductivity-
발광 구조물(140)은 상술한 실시예와 같이 제1 도전형 반도체층(142)과 활성층(144) 및 제2 도전형 반도체층(146)을 포함하여 이루어진다. 제1 도전형 반도체층(142)의 일부 영역이 메사 식각되어 있는데, 사파이어 기판과 같이 절연성 기판의 하부에 전극을 형성할 수 없기 때문에, 상술한 식각된 영역에 제1 전극(160)을 배치할 수 있다.The
본 실시예에서 발광 구조물(140)이 특히 비극성의 A-면 GaN으로 이루어질 때 제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있고, 복수 개의 SixAlyN1-x-y(150)는 물방울(droplet) 형상으로 배치될 수 있다.상기 물방울은 적어도 하나의 곡률을 갖는 경사면을 포함할 수 있다.In the present embodiment, when the
복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)가 포함된 레이어를 인터레이어(interlayer)라고 할 수 있으며, 물방울 형상으로 배치된 복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)는 돌출부를 이룰 수 있으며, 이하의 실시예들에서도 동일하다.A layer including a plurality of Si x Al y N 1 -xy 150 may be referred to as an interlayer, and a plurality of Si x Al y N 1 -xy 150 arranged in a droplet shape may form a protrusion. The same may be said in the following embodiments.
도 1에서 상기 물방울 형상의 SixAlyN1 -x-y(150)는 크기와 형상이 동일하게 도시되어 있으나, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)의 형상과 크기는 상이할 수 있다. SixAlyN1 -x-y(150)는 액체 상태의 SiAl에 질소 처리를 하여 형성되는데, 구체적인 공정은 후술한다.In FIG. 1, the droplet-shaped Si x Al y N 1 -xy 150 is shown to have the same size and shape, but the shape and size of each Si x Al y N 1 -xy 150 may be different. have. Si x Al y N 1 -xy (150) is formed by subjecting SiAl in a liquid state to nitrogen, a specific process will be described later.
SixAlyN1 -x-y(150)는 제1 도전형 반도체층(142)과 버퍼층(120)의 경계면으로부터 소정 간격 이격되어 배치되는데, 후술하는 바와 같이 SixAlyN1 -x-y(150)를 제1 도전형 반도체층(142)의 성장 중에 형성하기 때문이다. Si x Al y N 1 -xy ( 150) of the first conductivity type are disposed spaced apart a predetermined distance from the interface of the
각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일의 크기일 수 있는데, 즉 1 나노 미터 내지 수십 마이크로 미터의 크기를 가질 수 있다.Each Si x Al y N 1 -xy 150 may be on the nanometer scale to the micrometer scale, ie from 1 nanometer to the tens of micrometers.
도 1에서 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(a)는 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되고 있으며, 일부(b)는 SixAlyN1-x-y(150)와 대응하지 않아서 계속 성장할 수도 있으며, 일부 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다.In FIG. 1, crystal defects may be grown from an interface between the
도 2는 도 1의 발광소자와 유사하나, 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142)의 사이에 언도프드(undoped) 반도체층(130)이 배치되어 있다. 그리고, SixAlyN1-x-y(150)가 언도프드 반도체층(130) 내에 배치되어 있으며, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)의 크기와 형상은 도 1에서 설명한 것과 동일하다.2 is similar to the light emitting device of FIG. 1, but an
본 실시예에서도 복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)가 포함된 레이어를 인터레이어라고 할 수 있으며, 이하의 실시예들에서도 동일하다. 그리고, 고체 상태의 SixAlyN1-x-y(150) 대신에 고체 상태의 SixAuyN1 -x-y가 배치되어 돌출부를 이룰 수 있으며, 도 1에 도시된 실시예와 도 3 및 도 4의 실시예들에서도 동일하다.In this embodiment, a layer including a plurality of Si x Al y N 1 -xy 150 may be referred to as an interlayer , and the same may be applied to the following embodiments. In addition, Si x Au y N 1 -xy in the solid state may be disposed instead of the solid state Si x Al y N 1 -xy 150 to form a protrusion, the embodiment shown in FIG. 1 and FIGS. 3 and FIG. The same is true in the embodiments of 4.
SixAlyN1 -x-y(150)는 언도프드 반도체층(130)의 성장 중에 형성되므로, 언도프드 반도체층(130)과 버퍼층(120)의 경계면으로부터 소정 간격 이격되어 배치된다.Since Si x Al y N 1 -xy 150 is formed during the growth of the
도 2에서 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130)의 경계면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(e)는 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되고 있으며, 일부(d)는 SixAlyN1-x-y(150)와 대응하지 않아서 계속 성장할 수도 있으며, 일부 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다. 그리고, 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142) 사이의 경계면에서도 일부 결정 결함(b)이 발생할 수 있다.In FIG. 2, crystal defects may be grown from an interface between the
도 3에 도시된 발광소자(100)는 도 2에 도시된 실시예에 따른 발광소자와 유사하나, SixAlyN1 -x-y(150)가 제1 도전형 반도체층(142) 내에 배치된 점이 상이하다. 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)의 크기와 형상은 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 동일하다.The
SixAlyN1 -x-y(150)는 제1 도전형 반도체층(142)의 성장 중에 형성되므로, 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142) 사이의 경계면으로부터 소정 간격 이격되어 배치된다.Since Si x Al y N 1 -xy 150 is formed during the growth of the first conductivity
도 3에서 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(a)는 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되고 있으며, 결정 결함 중 다른 일부(d)는 언도프드 반도체층(130)과 버퍼층(120)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단될 수 있으며, 일부 SixAlyN1-x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다.3, crystal defects may be grown from an interface between the
그리고, 결정 결함 중 일부(b)는 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되지 않고 성장할 수 있으며, 결정 결함 중 다른 일부(d)는 언도프드 반도체층(130)과 버퍼층(120)의 경계면에서 발생하여 SixAlyN1 -x-y(150)에서 차단되지 않고 성장할 수 있다.In addition, some of the crystal defects (b) may grow at the interface between the
도 1 내지 도 3에서는 수평형(lateral type) 발광소자를 도시하였으나, 도 4에서는 수직형(vertical) 발광소자를 도시하고 있다.1 to 3 illustrate a lateral type light emitting device, while FIG. 4 illustrates a vertical light emitting device.
도 4에 도시된 발광소자(100)는 도전성 지지기판(metal support, 188) 상에 접합층(186)과 반사층(184)과 오믹층(182)과 발광 구조물(140)을 포함하여 이루어진다. 발광 구조물(140)은 제1 도전형 반도체층(142)과 활성층(144) 및 제2 도전형 반도체층(146)을 포함하여 이루어지며, 제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있다.The
도전성 지지기판(188)은 제2 전극의 역할을 할 수 있으므로 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 발광 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 금속을 사용할 수 있다.Since the
도전성 지지기판(188)은 금속 또는 반도체 물질등으로 형성될 수 있다. 또한 전기전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.The
또한, 상기 도전성 지지기판(188)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.In addition, the
접합층(186)은 반사층(184)과 도전성 지지기판(188)을 결합하며, 반사층(184)이 결합층(adhesion layer)의 기능을 수행할 수도 있다. 접합층은(186) 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다The
반사층(184)은 약 2500 옹스르통의 두께일 수 있다. 반사층(184)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(124)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.The
발광 구조물(150), 특히 상기 제2 도전형 반도체층(146)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 이러한 오믹 특성을 개선하기 위해 오믹층(182)으로 투명 전극 등을 형성할 수 있다.Since the
오믹층(182)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(182)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, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.The
발광 구조물(140)의 구성은 상술한 실시예들과 동일할 수 있다.The configuration of the
제1 도전형 반도체층(142) 내에는 SixAlyN1 -x-y(150)가 배치되어 있고, 복수 개의 SixAlyN1 -x-y(150)는 물방울(droplet)이 거꾸로 배치된 형상일 수 있다. 물방울 형상의 SixAlyN1 -x-y(150)의 크기와 형상은 상술한 실시예에 따른 발광소자와 동일하다.Si x Al y N 1 -xy 150 is disposed in the first
SixAlyN1 -x-y(150)는 제1 도전형 반도체층의 표면으로부터 소정 간격 이격되어 배치되는데, 후술하는 바와 같이 SixAlyN1 -x-y(150)를 제1 도전형 반도체층(142)의 성장 중에 형성하기 때문이다.The Si x Al y N 1 -xy 150 is disposed spaced apart from the surface of the first conductive semiconductor layer by a predetermined interval, and as described later, the Si x Al y N 1 -xy 150 is formed of the first conductive semiconductor layer. This is because it forms during the growth of 142.
도 4에서 제1 도전형 반도체층(142)의 표면으로부터 결정 결함이 성장될 수 있다. 결정 결함 중 일부(a)는 제1 도전형 반도체층(142)의 경계면에서 성장하여 SixAlyN1-x-y(150)에서 차단되고 있으며, 일부(b)는 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하지 않아서 계속 성장할 수도 있으며, 일부 SixAlyN1 -x-y(150)와 대응하는 영역(c)에서는 결정 결함이 발생하지 않을 수 있다.In FIG. 4, crystal defects may be grown from the surface of the first conductivity-
도시되지는 않앗으나, 상기 발광 구조물(140)의 표면, 즉 제1 도전형 반도체층(142)의 표면에는 요철이 형성되어 광추출 효과를 증가시킬 수 있다.Although not shown, irregularities may be formed on the surface of the
제1 도전형 반도체층(142) 상에는 제1 전극(160)이 형성될 수 있다. 제1 전극(160)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The
그리고, 상기 발광 구조물(140)의 측면에는 패시베이션층(passivation layer, 190)이 형성될 수 있다. 패시베이션층(190)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 상기 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있으며, 일 예로서 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.In addition, a
도 6a 내지 도 6f는 도 1의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.6A to 6F illustrate an embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG. 1.
도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 버퍼층(120) 및 제1 도전형 반도체층(142a)을 성장시킨다.As shown in FIG. 6A, the
기판(110)으로 전도성 또는 비전도성 기판(110)을 사용할 수 있는데, 특히 사파이어를 기판(110)으로 사용할 때 결함밀도가 높은 R-면(1-102) 위에 발광 구조물(140) 등의 반도체층을 성장시킬 수 있다.A conductive or
제1 도전형 반도체층(142a)과 기판(110) 사이에는 버퍼층(120)을 성장시킬 수 있는데, 재료의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것이다. 버퍼층(120)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다The
제1 도전형 반도체층(142a)의 조성은 상술한 바와 동일하며, 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(142a)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.The composition of the first
특히, 제1 도전형 반도체층(142a)는 GaN의 A-면으로 성장될 수 있는데, 사파이어 기판(110)에서 결함밀도가 높은 R-면(1-102) 위에 A-면 GaN이 성장될 때 결정 결함(a)이 수직 방향으로 전이될 수 있다.In particular, the first conductivity-
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142a)에 SiAl(155)를 배치한다. SiAl(155)는 예를 들어 Si87 .4Al12 .6이 배치될 수 있는데, 상술한 트리메틸 갈륨 가스와 실란 가스를 주입하여 상기 제1 도전형 반도체층(142a)에 액체 상태의 SiAl(155)이 드롭(drop)되어 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6B,
실리콘(Si)의 녹는점은 1400oC이나 적당량의 금(Au)이나 알루미늄(Al)을 함유하게 되면 실리콘의 녹는점이 크게 낮아지는데, 금을 함유하면 359 oC 가 될 수 있고, 상술한 바와 같이 알루미늄을 함유하면 577 oC가 될 수 있다.The melting point of silicon (Si) is 1400 o C but if it contains an appropriate amount of gold (Au) or aluminum (Al), the melting point of silicon is significantly lowered, if it contains gold can be 359 o C, as described above Likewise, containing aluminum can be 577 o C.
상술한 실시예에서 SiAl(155)가 Si87 .4Al12 . 6로 드롭되었는데, SixAl1 -x로 드롭될 수 있다. 그리고, SiAl(155) 외에 액체 상태의 SixAu1 -x를 드롭할 수도 있는데, 다른 실시예들에서도 동일하다.In the above-described embodiment, SiAl (155) is Si 87 .4 Al 12 . Dropped to 6 , can be dropped to Si x Al 1- x . In addition to
상술한 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x의 드롭은 유테틱 온도 이상에서 이루어지며, SixAl1 -x는 577 oC 이상에서 SixAu1 -x는 577 oC 이상에서 드롭될 수 있다. 그리고, 상술한 드롭 공정이나 발광 구조물의 성장은 1100 oC 이하의 온도에서 이루어질 수 있다.The above-mentioned drop of liquid Si x Al 1 -x or Si x Au 1 -x is made at the eutectic temperature or higher, and Si x Al 1 -x is 577 o C or more and Si x Au 1 -x is 577 o Can drop above C Then, the above-described drop process or growth of the light emitting structure is 1100. o can be at temperatures below C.
본 실시예에서 실리콘에 알루미늄을 함유하여 SiAl(155)를 형성하면 융해 온도가 577 oC 부근에서 형성되므로, 액체 상태의 SiAl(155)를 얻을 수 있다.In the present embodiment, when
그리고, 도 6c에 도시된 바와 같이 SiAl에 질소(N2) 처리를 하여 SixAlyN1 -x-y(150)를 형성하는데 상온에서 처리할 수 있고, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 발광 구조물(140)이 특히 비극성의 A-면 GaN으로 이루어진 제1 도전형 반도체층(142a) 내에는 배치되며, 고체 상태의 물방울(droplet) 형상으로 배치될 수 있다. 따라서, 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)를 리쏘그래피(lithography) 등의 방법으로 패터닝하지 않고도, SixAlyN1 -x-y(150)가 제1 도전형 반도체층(142a)의 일부에 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6c, nitrogen (N 2 ) treatment is performed on SiAl to form Si x Al y N 1 -xy 150, which may be treated at room temperature, and each Si x Al y N 1 -xy. The
각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 크기와 형상이 동일하게 도시되어 있으나, 형상과 크기는 상이할 수 있다. SiAl에 질소 처리를 하여 형성된 각각의 SixAlyN1 -x-y(150)는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일의 크기일 수 있다.Each Si x Al y N 1 -xy 150 is shown in the same size and shape, but the shape and size may be different. Each Si x Al y N 1 -xy 150 formed by subjecting NiAl to nitrogen may be on a nanometer scale to a micrometer scale.
여기서, SixAlyN1 -x-y(150)의 크기는 높이(h)와 폭(w)으로 나타낼 수 있는데, 폭(w)이 나노 미터 스케일 내지 마이크로 미터 스케일일 수 있고, 높이(h)는 폭(w)의 1/2일 수 있다.Here, the size of Si x Al y N 1 -xy (150) may be represented by the height (h) and the width (w), the width (w) may be a nanometer scale to a micrometer scale, the height (h) May be one half of the width w.
상기 SixAl1 -x 대신에 SixAu1 -x를 드롭시킨 후 질소처리를 하면 고체 상태의 SixAuyN1-x-y가 형성될 수 있으며, 이하의 다른 실시예들에서도 동일하다.The Si x Al 1 -x instead of Si x Au 1 when the nitrogen was treated drop the -x and is in a solid state Si x Au y N 1-xy can be formed in the same applies to other embodiments described below.
도 6c에서 버퍼층(120)과 제1 도전형 반도체층(142a)의 경계면으로부터 성장된 결정 결함(a) 대응하여 SixAlyN1 -x-y(150)이 형성되고 있다. 도 6d에서 제1 도전형 반도체층(142a)과 SixAlyN1 -x-y(150) 위에 제1 도전형 반도체층(142b)를 추가로 성장시킨다.In FIG. 6C, Si x Al y N 1 -xy 150 is formed corresponding to the crystal defect a grown from the interface between the
도 6a에서 성장된 제1 도전형 반도체층(142a)과 도 6d에서 성장된 제1 도전형 반도체층(142b)은 하나의 제1 도전형 반도체층(142)을 이룰 수 있다. SixAlyN1 -x-y(150)에 의하여 성장이 차단된 결정 결함(a)은 제1 도전형 반도체층(142b) 내에서 성장되지 않고 있다.The first
그리고, 도 6e에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142) 상에 활성층(144)과 제2 도전형 반도체층(146)을 성장시킨다.As shown in FIG. 6E, the
활성층(144)의 조성은 상술한 바와 동일하며, 예를 들어 상기 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.The composition of the
제2 도전형 반도체층(146)의 조성은 상술한 바와 동일하며, 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.The composition of the second conductivity
도 6f에 도시된 바와 같이 제2 도전형 반도체층(146)으로부터 활성층(144) 및 제1 도전형 반도체층(142)의 일부를 메사 식각하여, 제1 도전형 반도체층(142)의 일부를 노출시킨다.As shown in FIG. 6F, a portion of the
그리고, 제1 도전형 반도체층(142)과 제2 도전형 반도체층(146)의 일부 상에 각각 제1 전극(160)과 제2 전극(170)을 형성한다. 각각의 전극(160, 170)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다The
도 7a 내지 도 7e는 도 2의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.7A to 7E are views illustrating one embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG. 2.
본 실시예는 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 유사하나, SiAl의 형성 및 질소 처리를 언도프드 반도체층(130)의 성장 중에 실시하는 점에서 상이하다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 언도프드 반도체층(130a)의 성장 중에 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130a)의 경계면으로부터 결정 결함(e)이 발생하여 성장할 수 있고, 언도프드 반도체층(130a)의 성장 중에 SiAl(155)를 선택적으로 형성한다. SiAl(155)의 형성방법은 상술한 실시예와 동일하다.This embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 6A-6F, but differs in that the formation of SiAl and the nitrogen treatment are performed during growth of the
도 7b에 도시된 바와 같이 질소 처리를 하여 SixAlyN1 -x-y(150)을 형성되고 있으며, 도 7c에 도시된 바와 같이 언도프드 반도체층(130a) 위에 언도프드 반도체층(130b)을 추가로 성장시킨다.As shown in FIG. 7B, the Si x Al y N 1 -xy 150 is formed by nitrogen treatment, and the
그리고, 도 7d에 도시된 바와 같이 발광 구조물(140)을 성장시키고, 도 7e에 도시된 바와 같이 발광 구조물(140)의 메사 식각과 제1,2 전극(160, 170) 형성 공정을 진행한다.As shown in FIG. 7D, the
본 실시예에 따라 제조된 발광 구조물은 결정 결함(e)이 버퍼층(120)과 언도프드 반도체층(130)의 경계면에서 발생하여 성장하다가 SixAlyN1 -x-y(150)에서 성장이 중단되어, GaN으로 이루어진 발광 구조물(140) 특히 제1 도전형 반도체층(142) 내에서 결정 결함의 발생을 없애거나 줄일 수 있다.In the light emitting structure manufactured according to the present embodiment, crystal defects (e) are generated at the interface between the
도 8a 내지 도 8f는 도 3의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.8A to 8F illustrate an embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG. 3.
본 실시예에 따른 방법은 도 2에 도시된 실시예와 유사하나 결정 결함(a)이 언도프드 반도체층(130)과 제1 도전형 반도체층(142)과의 경계면에서 발생하여, 도 8b에서의 SiAl(155) 형성 후 도 8c에서 질소 처리를 하여 형성된 SixAlyN1 -x-y(150)에서 결정 결함의 성장이 차단되고 있다.The method according to the present embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 2, but crystal defects (a) are generated at the interface between the
도 9a 내지 도 9i는 도 4의 발광소자의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.9A to 9I illustrate an embodiment of a method of manufacturing the light emitting device of FIG. 4.
본 실시예는 수직형 발광소자의 제조방법을 도시하고 있으며, 도 9a에서 제1 도전형 반도체층(142a) 내에서의 결정 결함(a)의 성장과 도 9b에 도시된 SiAl(155) 형성 후 도 9c에서 질소 처리를 하여 형성된 SixAlyN1 -x-y(150)에 의한 결정 결함의 성장이 차단은 도 6a 내지 도 6f에 도시된 실시예와 동일하다.This embodiment shows a method of manufacturing a vertical light emitting device, and after the growth of crystal defects (a) in the first conductivity
도 9f에서 발광 구조물(140) 위에 오믹층(182)과 반사층(184)과 접합층(186) 및 도전성 지지기판(188)을 형성할 수 있다. 오믹층(182)과 반사층(184)의 조성은 상술한 바와 같으며, 스퍼터링법이나 전자빔 증착법에 의하여 형성될 수 있다.In FIG. 9F, an
반사층(184) 상에 접합층(186)과 도전성 지지기판(188)을 형성할 수 있는데, 도전성 지지기판(188)을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 유테틱(Eutetic) 메탈을 이용한 본딩 방법 등을 사용하거나, 별도의 접합층(186)을 형성할 수 있다.The
그리고, 도 9g에 도시된 바와 같이 상기 기판(110)을 분리하다. 기판(110)의 제거는 엑시머 레이저 등을 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off: LLO)의 방법으로 할 수도 있으며, 건식 및 습식 식각의 방법으로 할 수도 있다.Then, the
레이저 리프트 오프법을 예로 들면, 기판(110) 방향으로 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 기판(110)과 발광 구조물(140)의 경계면에 열 에너지가 집중되어 경계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(110)의 분리가 일어나며, 버퍼층(120)도 함께 분리될 수 있다.For example, when the laser lift-off method focuses and irradiates excimer laser light having a predetermined wavelength in the direction of the
그리고, 도 9h에 도시된 바와 같이 각각의 발광 구조물(140)을 소자 단위로 다이싱(dicing)할 수 있다.As illustrated in FIG. 9H, each of the
도 9i에 도시된 바와 같이 제1 도전형 반도체층(142)의 표면에 제1 전극(160)을 배치하고, 발광 구조물(140)의 둘레에 패시베이션층(190)을 형성할 수 있는데, 제1 전극(160)과 패시베이션층(190)의 조성은 상술한 바와 동일하다.As shown in FIG. 9I, the
본 실시예에서, 제1 도전형 반도체층(142) 내에 배치된 SixAlyN1 -x-y(150)는 복수 개의 물방울(droplet)이 거꾸로 배치된 형상이며, 물방울 형상의 크기와 형상은 상술한 실시예에 따른 발광소자와 동일하다.In the present embodiment, the Si x Al y N 1 -xy 150 disposed in the first conductivity-
도 10은 발광소자 패키지의 일 실시예를 나타낸 도면이다.10 is a view showing an embodiment of a light emitting device package.
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 패키지 몸체(310)와, 상기 패키지 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)과, 상기 패키지 몸체(310)에 설치되어 상기 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)과 전기적으로 연결되는 따른 발광소자(360)와, 상기 발광소자(360)의 표면 또는 측면을 덮는 몰딩부(350)를 포함한다.The light emitting
상기 패키지 몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(360)의 주위에 경사면이 형성되어 광추출 효율을 높일 수 있다.The
상기 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(360)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드 프레임(221) 및 제2 리드 프레임(222)은 상기 발광소자(360)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(360)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.The first lead frame 221 and the second lead frame 222 are electrically separated from each other, and provide power to the
상기 발광소자(360)는 상기 패키지 몸체(310) 상에 설치되거나 상기 제1 리드 프레임(321) 또는 제2 리드 프레임(322) 상에 설치될 수 있다. 상기 발광소자(360)는 상기 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 본 실시예에서 발광소자(360)는 제1 리드 프레임(321)과 도전성 접착층(330)으로 연결되고 제2 리드 프레임(322)과 와이어(340) 본딩되고 있다.The
몰딩부(350)는 상기 발광소자(360)를 둘러싸며 보호할 수 있다. 또한, 몰디웁(350)에는 형광체(355)가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.The
실시예에 따른 발광소자 패키지(300)에서, 발광소자(360)는 상술한 발광소자(100)와 동일하며 발광 구조물 또는 언도프드 반도체층 내에 선택적으로 SixAlyN1 -x-y이 배치되어 결정 결함의 성장이 감소되고, 따라서 발광소자 패키지(300) 전체의 특성이 향상될 수 있다.In the light emitting
발광소자 패키지(300)는 상술한 실시예들에 따른 발광소자 중 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드 램프와 백라이트 유닛을 설명한다.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. Such a light emitting device package, a substrate, and an optical member can 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, and for example, the lighting system may include a lamp or a street lamp. . Hereinafter, a head lamp and a backlight unit will be described as an embodiment of an illumination system in which the above-described light emitting device package is disposed.
도 11은 발광소자 패키지를 포함하는 헤드 램프의 일 실시예를 나타낸 도면이다.11 is a diagram illustrating an embodiment of a head lamp including a light emitting device package.
실시예에 따른 헤드 램프(400)는 발광소자 패키지가 배치된 발광소자 모듈(401)에서 방출된 빛이 리플렉터(402)와 쉐이드(403)에서 반사된 후 렌즈(404)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.The light emitted from the light emitting
상술한 바와 같이, 상기 발광소자 모듈(401)에 사용되는 발광소자의 결정 결함이 감소하여, 헤드 램프 전체의 전기적 특성이 향상될 수 있다.As described above, crystal defects of the light emitting device used in the light emitting
상기 발광소자 모듈(401)에 포함된 발광소자 패키지는 발광소자를 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.The light emitting device package included in the light emitting
도 12는 발광소자 패키지를 포함하는 표시장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.12 illustrates an embodiment of a display device including a light emitting device package.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.As shown, the
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)는 도 13에서 설명한 바와 같다.The light source module comprises a light emitting
바텀 커버(510)는 표시 장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.The
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.The
도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.The
상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.The
상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.In the
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.In this embodiment, the
상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.A liquid crystal display (LCD) panel may be disposed on the
상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.In the
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.A liquid crystal display panel used in a display device is an active matrix type, and a transistor is used as a switch for controlling a voltage supplied to each pixel.
상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.A
실시예에 따른 표시장치(500)는 사용되는 발광소자의 결정 결함이 감소하여, 표시 장치 전체의 전기적 특성이 향상될 수 있다.In the
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
100, 360 : 발광소자 110 : 기판
120 : 버퍼층
130, 130a, 130b : 언도프드 반도체층
140 : 발광 구조물
142, 142a, 142b : 제1 도전형 반도체층
144 : 활성층 146 : 제2 도전형 반도체층
150 : SixAlyN1-x-y 160 : 제1 전극
170 : 제2 전극 182 : 오믹층
184 : 반사층 186 : 접합층
188 : 도전성 지지기판
300 : 발광소자 패키지 310 : 패키지 몸체
321 : 제1 리드 프레임 322 : 제2 리드 프레임
330 : 도전성 접착층 340 :와이어
350 : 몰딩부 355 : 형광체
400 : 헤드 램프 410 : 발광소자 모듈
420 : 리플렉터 430 : 쉐이드
440 : 렌즈
800 : 표시장치 810 : 바텀 커버
820 : 반사판 830 : 회로 기판 모듈
840 : 도광판 850, 860 : 제1,2 프리즘 시트
870 : 패널 880 : 컬러필터100, 360: light emitting element 110: substrate
120: buffer layer
130, 130a, 130b: undoped semiconductor layer
140: light emitting structure
142, 142a, and 142b: first conductive semiconductor layer
144: active layer 146: second conductive semiconductor layer
150: Si x Al y N 1-xy 160: first electrode
170: second electrode 182: ohmic layer
184: reflective layer 186: bonding layer
188: conductive support substrate
300: light emitting device package 310: package body
321: first lead frame 322: second lead frame
330: conductive adhesive layer 340: wire
350
400: head lamp 410: light emitting element module
420: reflector 430: shade
440 lens
800: display device 810: bottom cover
820: reflector 830: circuit board module
840: Light guide plate 850, 860: First and second prism sheet
870 panel 880 color filter
Claims (11)
상기 발광구조물과 인접하여 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층 또는 언도프드 반도체층으로 형성되는 인터레이어(interlayer); 및
상기 인터레이어 내에 배치되는 복수의 돌출부;를 포함하는 발광소자.A light emitting structure including a first conductivity type semiconductor layer, a second conductivity type semiconductor layer, and an active layer disposed between the first conductivity type semiconductor layer and the second conductivity type semiconductor layer, and including GaN grown to a surface;
An interlayer disposed adjacent to the light emitting structure and formed of the first conductive semiconductor layer or the undoped semiconductor layer; And
And a plurality of protrusions disposed in the interlayer.
상기 돌출부는 적어도 하나 이상의 곡률을 갖는 경사면을 포함하는 발광 소자.The method of claim 1,
The protrusion includes a sloped surface having at least one curvature.
상기 인터레이어 내의 돌출부는 상기 발광 구조물을 형성하는 a면 GaN 상에 드롭(drop)된 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 - x 를 질화시켜 형성된 고체 상태의 SixAlyN1-x-y 또는 SixAuyN1 -x-y를 포함하는 발광 소자.The method of claim 1,
The protrusions in the interlayer are solid state Si x Al y N formed by nitriding a liquid state Si x Al 1- x or Si x Au 1 - x dropped on a plane GaN forming the light emitting structure. A light emitting device comprising 1-xy or Si x Au y N 1 -xy .
상기 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x는 유테틱 온도 이상에서 드롭되는 발광 소자. The method of claim 3,
Si x Al 1- x or Si x Au 1- x in the liquid state is a light emitting device that is dropped above the eutectic temperature.
상기 액체 상태의 SixAl1 -x 또는 SixAu1 -x의 질화 또는 상기 발광 구조물의 성장은 1100°C 이하에서 수행되는 발광 소자. The method of claim 3,
The nitride of the Si x Al 1- x or Si x Au 1- x of the liquid state or the growth of the light emitting structure is carried out at 1100 ° C or less.
상기 돌출부는 나노 미터 스케일(scale) 내지 마이크로 미터 스케일인 발광소자.The method of claim 1,
The protrusion is a light emitting device of the nanometer scale (micrometer scale) to micrometer scale.
기판 및, 상기 기판과 제1 도전형 반도체층 사이에 배치된 버퍼층을 더 포함하고,
상기 제1 도전형 반도체층 내에서 상기 버퍼층과의 경계면으로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성된 발광소자.The method of claim 1,
And a buffer layer disposed between the substrate and the first conductive semiconductor layer.
And a crystal defect formed between the protrusions and the interface with the buffer layer in the first conductivity type semiconductor layer.
상기 기판은 R-면 사파이어 기판인 발광소자.The method of claim 1,
The substrate is a light emitting device R-plane sapphire substrate.
상기 제1 도전형 반도체층 내에서 상기 언도프드 반도체층과의 경계면으로부터 상기 돌출부 사이에 결정 결함이 형성된 발광소자.The method of claim 1,
And a crystal defect formed between the protrusions in the first conductive semiconductor layer from an interface with the undoped semiconductor layer.
상기 돌출부는 상기 제1 도전형 반도체층의 표면으로부터 이격되어 배치된 발광소자.The method of claim 1,
The protrusion part is spaced apart from the surface of the first conductivity type semiconductor layer.
상기 돌출부는 상기 언도프드 반도체층의 표면으로부터 이격되어 배치된 발광소자.The method of claim 1,
The protrusion is disposed apart from the surface of the undoped semiconductor layer.
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