KR20140020420A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20140020420A
KR20140020420A KR1020120086684A KR20120086684A KR20140020420A KR 20140020420 A KR20140020420 A KR 20140020420A KR 1020120086684 A KR1020120086684 A KR 1020120086684A KR 20120086684 A KR20120086684 A KR 20120086684A KR 20140020420 A KR20140020420 A KR 20140020420A
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light emitting
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송현돈
홍은주
홍이랑
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

발광 소자에 관한 것으로서, 이 소자는 기판, 기판 위에 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 구조물 및 제1 도전형 반도체층 위에 배치된 오믹 접촉층을 포함하고, 제1 도전형 반도체층은 제1 단차부를 갖고, 오믹 접촉층은 제1 단차부에 대응하는 형상을 갖고 대면하는 제2 단차부를 갖는다.

Description

발광 소자{Light emitting device}
실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
반도체의 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있다. 또한, 발광 소자는 형광 물질을 이용하여 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현할 수 있으며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)의 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 발광 소자의 응용이 확대되고 있다.
도 1은 일반적인 발광 소자의 단면도로서, 기판(10), 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 제2 도전형 반도체층(26)으로 구성된 발광 구조물(20), 제1 및 제2 오믹 접촉(ohmic contact)층(32, 34)으로 구성된다.
도 1에 도시된 발광 소자에서 제1 도전형 반도체층(22)은 Ⅲ-Ⅴ 족 화합물 반도체 예를 들면 GaN으로 구현될 수 있다. 만일, 도 1에 도시된 발광 소자가 자외선(UV:Ultraviolet), 심자외선(DUV:Deep UV) 또는 무분극 발광 소자일 경우, UV나 DUV는 GaN에 흡수되므로 발광 효율이 저하된다. 이를 개선하기 위해, 일반적으로 UV, DUV 또는 무분극 발광 소자의 제1 도전형 반도체층(22)은 GaN 대신에 AlGaN으로 구현될 수 있다. 그러나, 제1 도전형 예를 들면 실리콘과 같은 n형 도펀트에 의한 AlGaN으로의 도핑 효율은 낮다. 이로 인해, 제1 도전형 반도체층(22)이 GaN으로 구현될 때보다 AlGaN으로 구현되면, 제1 도전형 반도체층(22)의 면 저항이 대략 10배 정도 증가하게 된다. 따라서, AlGaN으로 구현된 도전형 반도체층(22)의 n형 오믹 접촉 저항(ohmic contact resistance)이 높아, UV, DUV 또는 무분극 발광 소자의 구동 전압이 상승하고 제품의 신뢰성이 저하되고, 도 1에서 전자 캐리어의 흐름을 화살표로 도시한 바와 같이 전류 병목 현상에 의한 발광 효율이 저하될 수 있다.
실시예는 오믹 접촉 저항이 낮은 발광 소자를 제공하고자 한다.
실시예의 발광 소자는 기판; 상기 기판 위에 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 구조물; 및 상기 제1 도전형 반도체층 위에 배치된 오믹 접촉층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층은 제1 단차부를 갖고, 상기 오믹 접촉층은 상기 제1 단차부에 대응하는 형상을 갖고 대면하는 제2 단차부를 갖는다.
상기 제1 단차부는 계단형 단면을 가질 수 있다.
상기 제1 단차부는 적어도 하나의 트렌치 단면 형상을 갖고, 상기 제2 단차부의 적어도 일부는 상기 트렌치에 매립될 수 있다.
상기 적어도 하나의 트렌치는 서로 동일하거나 서로 다른 깊이를 갖는 복수의 트렌치를 포함하는 발광 소자.
상기 복수의 트렌치의 깊이는 상기 활성층으로부터 멀어질수록 깊어지고, 상기 복수의 트렌치의 폭은 상기 활성층으로부터 멀어질수록 넓어질 수 있다.
상기 트렌치의 폭 또는 트렌치 사이의 간격은 5 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.
상기 트렌치의 폭과 상기 트렌치 사이의 간격과 서로 동일하거나 다를 수 있는 발광 소자.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제1 단차부는 2차 프리즘 형태, 반구 형태, 원뿔 형태, 양각 형태, 음각 형태, 바 형태 및 격자 형태 중 어느 하나의 형태 또는 이들의 조합일 수 있다.
실시예의 발광 소자는 제1 도전형 반도체층에서 오믹 접촉층과 접촉하는 면적을 증가시켜 전류 흐름의 방향을 제어함으로써 오믹 접촉 저항을 낮출 수 있어, 동작 전압을 개선시켜 UV, DUV 또는 무분극에 적용될 때 높은 신뢰성을 갖고 개선된 수명을 가지며 높은 발광 효율을 갖는다.
도 1은 일반적인 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 3은 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 4는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 6은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 8 내지 도 16은 실시예에 의한 제1 단차부의 사시도를 나타낸다.
도 17a 내지 도 17d는 도 2에 예시된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 18a 및 도 18b는 도 3에 예시된 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 19는 갭 간격에 대한 저항을 나타내는 그래프이다.
도 20은 전압에 대한 전류의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 21은 전압에 대한 전류의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 22은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 23은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도이다.
도 24는 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시예의 설명에 있어서, 각 구성요소(element)의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소(element)가 상기 두 구성요소(element) 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 "상(위)"(on) 또는 "하(아래)"(under)로 표현되는 경우 하나의 구성요소(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 2는 실시예에 의한 발광 소자(100A)의 단면도를 나타낸다.
도 2에 예시된 발광 소자(100A)는 기판(110), 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하여 구성되는 발광 구조물(120), 제1 및 제2 오믹 접촉층(132, 134), 제1 및 제2 전극(142 및 144)을 포함한다.
기판(110)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(110)이 실리콘 기판일 경우, (111) 결정면을 주면으로서 가질 수도 있다. 실리콘 기판일 경우, 대구경이 용이하며 열전도도가 우수하지만, 실리콘과 질화물계 발광 구조물(120) 간의 열 팽창 계수의 차이 및 격자 부정합에 의해 발광 구조물(120)에 크랙(crack)이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 기판(110)과 발광 구조물(120)의 사이에 버퍼층(또는, 전이층)(미도시)이 배치될 수 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
발광 구조물(120)은 기판(110) 상에 순차적으로 적층되어 배치되는 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함한다.
제1 도전형 반도체 층(122)은 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)으로 구분될 수 있다. 여기서, 제1 영역(A1)은 활성층(124)이 형성되는 영역으로 정의될 수 있고, 제2 영역(A2)은 제1 영역(A1)에 인접하며 메사(MESA) 식각된 부분으로서 제1 오믹 접촉층(132)이 배치되는 영역으로 정의될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 제2 영역(A2)에 상부면이 다양한 형태로 단차를 갖는 제1 단차부(122A)를 갖는다. 제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 만일, 도 2에 예시된 발광 소자(100A)가 자외선(UV:Ultraviolet), 심자외선(Deep UV) 또는 무분극 발광 소자일 경우, 제1 도전형 반도체층(122)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(124)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(124)은 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 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.
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. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(124)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 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.
제2 도전형 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(126)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다. 만일, 도 2에 예시된 발광 소자(100A)가 UV, DUV 또는 무분극 발광 소자일 경우, 제2 도전형 반도체층(126)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(126)은 n형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(122)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(126)은 p형 반도체층으로 구현할 수도 있다.
발광 구조물(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.
도 2에 예시된 발광 소자(100A)는 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126) 위에 각각 배치된 제1 및 제2 오믹 접촉층(132, 134)을 더 포함할 수 있다.
제1 오믹 접촉층(132)은 제1 도전형 반도체층(122)의 오믹 특성을 향상시키고, 제2 오믹 접촉층(134)는 제2 도전형 반도체층(126)의 오믹 특성을 향상시키는 역할을 한다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층일 때, 제2 도전형 반도체층(126)의 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로, 제2 오믹 접촉층(134)은 이러한 오믹 특성을 개선하는 역할을 하며, 투명 전극 등으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 오믹 접촉층(132, 134) 각각은 약 200 옹스트롱(Å)의 두께일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 오믹 접촉층(132, 134) 각각은 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.
실시예에 의하면, 제1 오믹 접촉층(132)은 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)에 배치되며, 제2 단차부(132A)를 갖는다. 제2 단차부(132A)는 제1 도전형 반도체층(122)의 전술한 제1 단차부(122A)에 대응하는 형상을 갖고 제1 단차부(122A)와 대면한다. 제1 및 제2 단차부(122A, 132A)는 다양한 형상으로 단차를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이 제1 및 제2 단차부(122A, 132A)는 계단형 단면 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
이와 같이, 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)의 상부면과 제1 오믹 접촉층(132)이 단차를 갖도록 하는 이유는, 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132)의 접촉 면적이 증가하도록 하기 위함이다. 이로 인해, 캐리어가 화살표로 표시한 바와 같이 수평 방향으로 흐를 수 있기 때문에, 도 1의 기존의 발광 소자와 비교할 때, 전류 병목 현상이 제거되며 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132) 간의 오믹 접촉 저항이 감소될 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 의한 발광 소자(100B)의 단면도를 나타낸다.
도 3에 예시된 발광 소자(100B)의 제1 단차부(122A)는 적어도 하나의 트렌치 단면 형상을 갖고, 제2 단차부(132A)의 적어도 일부는 트렌치에 매립된다. 이와 같이 제1 및 제2 단차부(122A, 132A)의 단면 형상이 도 2와 다른 것을 제외하면, 도 3에 예시된 발광 소자(100B)는 도 2에 예시된 발광 소자(100A)와 동일하므로, 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 3에 예시된 바와 같이, 트렌치형 제1 단차부(122A)에 제2 단차부(132A)가 매립됨으로 인해, 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132)의 접촉 면적이 도 2보다 더욱 증가할 수 있고, 캐리어가 화살표 방향으로 표시한 바와 같이 수평 및 수직 방향으로 흐를 수 있기 때문에, 도 1의 기존의 발광 소자와 비교할 때, 전류 병목 현상이 더욱 제거되며 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132) 간의 오믹 접촉 저항이 더욱 감소될 수 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100C)의 단면도를 나타낸다.
도 3에 예시된 발광 소자(100B)에 제1 단차부(122A)는 서로 동일한 깊이(D1)를 갖는 복수의 트렌치를 포함할 수 있다. 반면에, 도 4에 예시된 발광 소자(100C)의 제1 단차부(122A)는 서로 다른 깊이(D2, D3, D4)의 트렌치를 포함할 수 있다. 또한, 제1 단차부(122A)의 트렌치의 깊이는 활성층(124)으로부터 멀이질수록 깊어질 수 있다. 즉, D4 > D3 > D2 일 수 있다. 이와 같이, 트렌치의 깊이가 서로 다른 것을 제외하면, 도 4에 예시된 발광 소자(100C)는 도 3에 예시된 발광 소자(100B)와 동일하므로, 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 예시된 발광 소자(100C)의 경우, 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132)의 접촉 면적이 증가시키면서도, 트렌치의 깊이가 활성층(124)으로부터 멀어질수록 깊어지기 때문에 활성층(124)으로부터 멀리 배치된 곳으로부터 캐리어가 화살표 방향으로 수평 방향으로 제1 영역(A1)을 향해 원활히 공급될 수 있다. 따라서, 도 1의 기존의 발광 소자와 비교할 때, 도 4에 예시된 발광 소자(100C)의 경우, 전류 병목 현상이 더욱 제거되며 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132) 간의 오믹 접촉 저항이 더욱 감소될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100D, 100E, 100F)의 단면도를 나타낸다.
도 3 또는 도 4에 예시된 발광 소자(100B, 100C)의 제1 단차부(122A)에서 복수의 트렌치는 서로 동일한 폭(W1)을 갖는다. 반면에, 도 5에 예시된 발광 소자(100D)의 제1 단차부(122A)는 활성층(124)으로부터 멀어질수록 넓어지는 폭을 갖는 복수의 트렌치를 포함한다. 즉, W1 < W3 < W4 이다. 이와 같이, 트렌치의 폭(W1, W3, W4)이 서로 다른 것을 제외하면, 도 5에 예시된 발광 소자(100D)는 도 4에 예시된 발광 소자(100C)와 동일하므로, 동일한 부분에 대한 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도 3 또는 도 4에 예시된 발광 소자(100B, 100C)의 제1 단차부(122A)에서, 트렌치의 폭(W1)과 트렌치 사이의 간격(W2)은 서로 동일하다. 반면에, 도 5 내지 도 7에 예시된 발광 소자(100D, 100E, 100F)의 제1 단차부(122A)에서 트렌치의 폭(W1, W3, W4)과 트렌치 사이의 간격(W2)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 도 5에 예시된 제1 단차부(122A)에서 트렌치 사이의 간격(W2)은 트렌치의 폭(W1)보다 크지만 트렌치의 폭(W4)보다 작을 수 있다. 또한, 도 6에 예시된 제1 단차부(122A)에서 트렌치의 폭(W1)은 트렌치 사이의 간격(W2) 보다 클 수 있다. 또한, 도 7에 예시된 제1 단차부(122A)에서 트렌치의 폭(W1)은 트렌치 사이의 간격(W2)보다 작을 수 있다. 이와 같이, 트렌치의 폭(W1, W3, W4)과 트렌치 사이의 간격(W2)이 서로 다른 것을 제외하면, 도 6 및 도 7에 예시된 발광 소자(100E, 100F)는 도 4에 예시된 발광 소자(100C)와 동일하므로, 동일한 부분에 대한 설명을 생략한다.
도 5에 예시된 발광 소자(100D)의 경우, 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132)의 접촉 면적이 증가하면서도, 트렌치의 깊이와 폭이 활성층(124)으로부터 멀어질수록 커지기 때문에, 제1 도전형 반도체층(122)에서 활성층(124)으로부터 멀리 배치된 곳으로부터 캐리어가 화살표 방향으로 수평 방향으로 제1 영역(A1)으로 더욱 원활히 공급될 수 있기 때문에, 도 1의 기존의 발광 소자와 비교할 때, 전류 병목 현상이 더욱 제거되며 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132) 간의 오믹 접촉 저항이 더욱 감소될 수 있다.
도 6 및 도 7에 예시된 발광 소자(100E, 100F)의 경우도 도 4에 예시된 발광 소자(100C)가 갖는 전술한 효과와 동일한 효과를 갖는다.
또한, 도 3 내지 도 7에 예시된 트렌치의 폭(W1, W3, W4) 또는 트렌치 사이의 간격(W2)은 5 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.
전술한 도 3 내지 도 7에 예시된 발광 소자(100B ~ 100F)에서 제1 단차부(122A)의 트렌치 단면은 장방형으로 묘사되었지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제1 단차부(122A)는 장방형 이외의 다각형이나 원형 모양의 트렌치 단면을 가질 수도 있으며, 제2 단차부(132A)는 제1 단차부(122A)와 대응하는 형상을 갖고 제1 단차부(122A)와 대면한다.
전술한 도 2 내지 도 7에 예시된 발광 소자(100A ~ 100F)에서와 달리 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)의 상부면은 제1 단차부(122A)로서 다음과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
이하, 전술한 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)의 상부면 즉, 제1 단차부(122A)의 실시예에 따른 다양한 형상을 다음과 같이 설명한다.
도 8 내지 도 16은 실시예에 의한 제1 단차부(150A ~ 150I)의 사시도를 나타낸다. 여기서, 제1 단차부(150A ~ 150I)는 도 2 내지 도 7에 예시된 제1 단차부(122A)의 다른 실시예에 각각 해당하며, 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)에 형성된다.
실시예에 의하면, 제1 단차부(122A)는 도 8에 예시된 바와 같이 반구 형태(150A)일 수도 있고, 도 9에 예시된 바와 같이 2차 프리즘(prism) 형태(150B)일 수도 있고, 도 10에 예시된 바와 같이 원뿔(cone) 형태(150C)일 수도 있고, 도 11에 예시된 바와 같이 트런케이티드(truncated) 형태(150D)일 수도 있고, 도 12에 예시된 바와 같이 원통 형태(150E)일 수도 있고, 도 13에 예시된 바와 같이 육면체 형태(150F)일 수도 있으나, 이에 국한되지 않고 다양한 형태를 가질 수 있다.
또한, 제1 단차부(122A)는 바(bar) 형태일 수도 있다. 예를 들어, 도 14에 예시된 바와 같이 제1 단차부(122A)는 2차 프리즘 바 형태(150G)일 수 있으며, 이에 국한되지 않고 육면체 바 형태, 트런케이티드 바 형태 등 다양한 모습의 바 형태일 수 있다.
또한, 제1 단차부(122A)는 격자 형태를 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 15에 예시된 바와 같이 제1 단차부(122A)는 2차 프리즘 격자 형태(150H)일 수 있으며, 이에 국한되지 않고 육면체 격자 형태, 트런케이티드 격자 형태 등 다양한 모습의 격자 형태일 수 있다.
또한, 전술한 도 8 내지 도 15에 예시된 제1 단차부(150A 내지 150H)은 양각 형태이지만, 음각 형태일 수도 있다. 예를 들어, 도 16에 예시된 바와 같이, 제1 단차부(122A)는 원통 음각 형태(150I)일 수도 있다.
또한, 제1 단차부(122A)는 도 8, 도 9, 도 12 내지 도 16과 같이 일정한 간격으로 서로 이격되어 주기적인 모습을 보일수 도 있지만, 도 10 또는 도 11에 예시된 바와 같이 불규칙한 간격으로 서로 이격되어 비주기적인 모습을 보일 수도 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 제1 단차부(122A)는 도 8 내지 도 16에 예시된 반구 형태(150A), 2차 프리즘(prism) 형태(150B), 원뿔(cone) 형태(150C), 트런케이티드(truncated) 형태(150D), 원통 형태(150E), 육면체 형태(150F)의 조합일 수도 있다.
한편, 도 2 내지 도 7에 예시된 제1 전극(142)은 제1 오믹 접촉층(132)를 통해 제1 도전형 반도체층(122)과 전기적으로 접촉되고, 제2 전극(144)은 제2 오믹 접촉층(134)을 통해 제2 도전형 반도체층(126)과 전기적으로 접촉한다.
제1 및 제2 전극(142, 144) 각각은 금속으로 형성될 수 있다. 또한 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(142, 144) 각각은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
이하, 도 2에 예시된 발광 소자(100A)의 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 그러나, 도 2에 예시된 발광 소자(100A)는 이에 국한되지 않고 다른 방법에 의해서도 제조될 수 있음은 물론이다.
도 17a 내지 도 17d는 도 2에 예시된 발광 소자(100A)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 17a를 참조하면, 기판(110) 상에 발광 구조물(120)을 형성한다. 여기서, 기판(110)은 도전성 또는 비도전성 물질을 포함할 수 있다. 만일, 기판(110)이 실리콘 기판일 경우, 대구경이 용이하며 열전도도가 우수하지만, 실리콘과 질화물계 발광 구조층(120) 간의 열 팽창 계수의 차이 및 격자 부정합에 의해 발광 구조물(120)에 크랙(crack)이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 발광 구조물(120)을 형성하기 이전에, 기판(110) 상에 버퍼층(미도시)을 형성할 수 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
계속하여 도 17a를 참조하면, 기판(110) 상에 버퍼층을 형성한 이후, 버퍼층 상에 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124), 제2 도전형 반도체층(126)을 순차적으로 적층하여 발광 구조물(120)을 형성할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 도전형 반도체층(122)은 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 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. 만일, 발광 소자(100A)가 자외선(UV), 심자외선(Deep UV) 또는 무분극 발광 소자일 경우, 제1 도전형 반도체층(122)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다.
활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 또는 양자 점 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 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.
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. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124)의 위 또는/및 아래에 도전형 클래드층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(124)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(126)은 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 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 이용하여 제2 도전형 반도체층(126)을 형성할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
이후, 도 17b에 예시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(126), 활성층(124) 및 제1 도전형 반도체층(122)의 일부를 메사 식각(Mesa etching)하여 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)을 노출시킨다.
이후, 도 17c에 예시된 바와 같이, 노출된 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)의 상부면을 패터닝하여 제1 단차부(122A)를 계단형 단면 형상으로 형성한다. 또는, 제1 도전형 반도체층(122)에 형성된 제1 단차부(122A)는 도 8 내지 도 16에 예시된 바와 같이 반구 형태, 원뿔 형태, 2차 프리즘 형태, 트런케이티드 형태, 육면체 형태, 원통 형태, 양각 형태, 음각 형태, 바 형태 및 격자 형태 중 어느 하나의 형태 또는 이들이 조합된 형태로 형성될 수 있다.
이후, 도 17d에 예시된 바와 같이, 제1 단차부(122A)와 대응하는 형상을 가지며 대면하도록 제1 오믹 접촉층(132)를 형성함과 동시에 제2 도전형 반도체층(126)의 상부에 제2 오믹 접촉층(144)을 형성한다. 예를 들어, 제1 및 제2 오믹 접촉층(132, 134) 각각은 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.
이후, 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 오믹 접촉층(132) 위에 제1 전극(142)이 형성됨과 동시에 제2 오믹 접촉층(134) 위에 제2 전극(144)이 형성된다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 제1 및 제2 전극(142, 144)을 형성할 수 있다.
이하, 도 3에 예시된 발광 소자(100B)의 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 그러나, 도 3에 예시된 발광 소자(100B)는 이에 국한되지 않고 다른 방법에 의해서도 제조될 수 있음은 물론이다. 또한, 다음에 설명되는 도 3에 예시된 발광 소자(100B)의 제조 방법은 도 4 내지 도 7에 예시된 발광 소자(100C ~ 100F)에 대해서도 비슷하게 적용될 수 있음은 물론이다.
도 18a 및 도 18b는 도 3에 예시된 발광 소자(100B)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 17a에 예시된 바와 같이 기판(110) 위에 발광 구조물(120)을 형성하고, 도 17b에 예시된 바와 같이 메사 식각에 의해 제1 도전형 반도체층(122)의 제2 영역(A2)의 상부면을 노출시킨다.
이후, 도 18a에 예시된 바와 같이, 제2 영역(A2)의 상부면을 패터닝하여 복수의 트렌치(160) 즉, 제1 단차부(122A)를 형성한다.
이후, 도 18b에 예시된 바와 같이, 트렌치(160)를 매립하여 제1 오믹 접촉층(132)을 형성함과 동시에 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면에 제2 오믹 접촉층(134)을 형성한다.
이후, 도 3에 예시된 바와 같이, 제1 오믹 접촉층(132) 위에 제1 전극(142)이 형성됨과 동시에 제2 오믹 접촉층(134) 위에 제2 전극(144)이 형성된다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 제1 및 제2 전극(142, 144)을 형성할 수 있다.
도 19는 갭 간격(gap spacing)에 대한 저항을 나타내는 그래프이다. 또는 도 19는 제1 오믹 접촉층(132)과 제1 도전형 반도체층(122)의 접촉 길이에 대한 저항을 나타내는 그래프이다.
도 19를 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 n형 반도체층(22)의 노출된 평평한 상부면에 제1 오믹 접촉층(32)이 배치될 경우(180)와 비교할 때, 제1 단차부(122A)가 선형인 2차원 패턴 상에 제1 오믹 접촉층(132)이 배치될 경우(182) 오믹 접촉 저항이 낮아짐을 알 수 있다. 또한, 다각형 또는 원형 등의 3차원 패턴 상을 갖는 제1 단차부(122A)에 제1 오믹 접촉층(132)이 배치될 경우(184)이 오믹 접촉 저항이 낮아짐을 알 수 있다.
도 20은 전압에 대한 전류의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 20을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 n형 반도체층(22)의 노출된 평평한 상부면에 제1 오믹 접촉층(32)이 배치될 경우(186) 기울기는 수평에 가까우므로 오믹이 형성되지 않고 쇼트키 형태로 저항 성분이 커진다. 반면에, 제1 단차부(122A)가 선형인 2차원 패턴상에 제1 오믹 접촉층(132)이 배치될 경우(188)기울기가 경우(186)보다 가파르므로 오믹 접촉 저항이 낮아짐을 알 수 있다. 또한, 제1 단차부(122A)가 다각형 또는 원형인 3차원 패턴 상에 제1 오믹 접촉층(132)이 배치될 경우(190)이 기울기가 수직에 가까우므로 오믹 접촉 저항이 더욱 낮아짐을 알 수 있다.
도 21은 전압에 대한 전류의 특성을 나타내는 그래프이다.
전술한 실시예의 발광 소자를 제작하여 실제로 정격 전류를 예를 들면 350 ㎃로 인가하면서 동작 전압을 살펴보았다. 이 경우, 도 21을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 n형 반도체층(22)의 노출된 평평한 상부면에 제1 오믹 접촉층(32)이 배치될 경우(192) 순방향 동작 전압은 3.52볼트(V)이다. 또한, 제1 단차부(122A)가 선형인 2차원 패턴상에 제1 오믹 접촉층(132)이 배치될 경우(194)순방향 동작 전압은 3.46 볼트이고, 제1 단차부(122A)가 다각형 또는 원형인 3차원 패턴 상에 제1 오믹 접촉층(132)이 배치될 경우(196) 순방향 동작 전압은 3.41 볼트이다. 이와 같이, 동일한 정격 전류에서, 오믹 접촉 면적이 증가할수록 순방향 동작 전압이 감소됨을 알 수 있다. 순방향 동작 전압이 감소하면 제품의 신뢰성이 개선될 뿐만 아니라 양자 효율이 향상되기 때문에, 발광 소자의 발광 효율은 더욱 개선된다.
결국, 도 1의 기존 발광 소자의 경우, 화살표 방향으로 전자 캐리어가 이동하여 전류 병목 현상이 야기되는 반면, 도 2 내지 도 7에 예시된 발광 소자의 실시예의 경우 제1 및 제2 단차부(122A, 132A)에 의해 제1 도전형 반도체층(122)과 제1 오믹 접촉층(132)이 서로 접촉하는 면적이 증가할 수 있고, 캐리어가 흐르는 방향을 화살표 방향으로 다양하게 제어하여 오믹 접촉 저항을 낮출 수 있다. 따라서, 동작 전압이 개선되어 예를 들면 UV ,DUV 또는 무분극 발광 소자의 신뢰성이 개선되고 수명이 연장되며, 전류 주입 효율을 증가시켜 발광 효율도 개선시킬 수 있다.
이하, 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 구성 및 동작을 설명한다.
도 22은 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 패키지 몸체부(205)에 설치된 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과, 패키지 몸체부(205)에 배치되어 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(220)와, 발광 소자(220)를 포위하는 몰딩 부재(240)를 포함한다.
패키지 몸체부(205)는 실리콘, 합성수지, 또는 금속을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(220)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(220)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(213, 214)은 발광 소자(220)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수도 있으며, 발광 소자(220)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
발광 소자(220)는 도 2 내지 도 7에 예시된 발광 소자(100A ~ 100F)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 소자(220)는 도 22에 예시된 바와 같이 제1 또는 제2 리드 프레임(213, 214) 상에 배치되거나, 패키지 몸체부(205) 상에 배치될 수도 있다.
발광 소자(220)는 제1 및/또는 제2 리드 프레임(213, 214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 22에 예시된 발광 소자(220)는 제1 리드 프레임(213)과 와이어(230)를 통해 전기적으로 연결되고 제2 리드 프레임(214)과 직접 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
몰딩 부재(240)는 발광 소자(220)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(240)는 형광체를 포함하여, 발광 소자(220)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 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 23은 실시예에 따른 조명 유닛(300)의 사시도이다. 다만, 도 23의 조명 유닛(300)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 조명 유닛(300)은 케이스 몸체(310)와, 케이스 몸체(310)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(320)와, 케이스 몸체(310)에 설치된 발광 모듈부(330)를 포함할 수 있다.
케이스 몸체(310)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되며, 금속 또는 수지로 형성될 수 있다.
발광 모듈부(330)는 기판(332)과, 기판(332)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다.
기판(332)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, 기판(332)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
기판(332) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 발광 소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 발광 소자(220) 예를 들면 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 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.
발광 모듈부(330)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 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.
연결 단자(320)는 발광 모듈부(330)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 실시예에서 연결 단자(320)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 단자(320)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있다.
도 24는 실시예에 따른 백라이트 유닛(400)의 분해 사시도이다. 다만, 도 24의 백라이트 유닛(400)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 백라이트 유닛(400)은 도광판(410)과, 도광판(410) 아래의 반사 부재(420)와, 바텀 커버(430)와, 도광판(410)에 빛을 제공하는 발광 모듈부(440)를 포함한다. 바텀 커버(430)는 도광판(410), 반사 부재(420) 및 발광모듈부(440)를 수납한다.
도광판(410)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 도광판(410)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
발광 모듈부(440)는 도광판(410)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
발광 모듈부(440)는 도광판(410)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 발광 모듈부(440)는 기판(442)과, 기판(442)에 탑재된 다수의 발광 소자 패키지(400)를 포함한다. 기판(442)은 도광판(410)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
기판(442)은 회로 패턴(미도시)을 포함하는 PCB일 수 있다. 다만, 기판(442)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성(flexible) PCB 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 다수의 발광 소자 패키지(200)는 기판(442) 상에 빛이 방출되는 발광면이 도광판(410)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.
도광판(410) 아래에는 반사 부재(420)가 형성될 수 있다. 반사 부재(420)는 도광판(410)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사 부재(420)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
바텀 커버(430)는 도광판(410), 발광 모듈부(440) 및 반사 부재(420) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 바텀 커버(430)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
바텀 커버(430)는 금속 또는 수지로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
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.
10, 110: 기판 20, 120: 발광 구조물
22, 122: 제1 도전형 반도체층 24, 124: 활성층
26, 126: 제2 도전형 반도체층 32, 132, 34, 134: 오믹 접촉층
100A ~ 100E, 220: 발광 소자 142, 144: 전극층
150A ~ 150E: 제1 단차부 200: 발광 소자 패키지
205: 패키지 몸체부 213, 214: 리드 프레임
240: 몰딩 부재 300: 조명 유닛
310: 케이스 몸체 320: 연결 단자
330, 440: 발광 모듈부 400: 백 라이트 유닛
410: 도광판 420: 반사 부재
430: 바텀 커버

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 순차적으로 적층된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 갖는 발광 구조물; 및
    상기 제1 도전형 반도체층 위에 배치된 오믹 접촉층을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 제1 단차부를 갖고, 상기 오믹 접촉층은 상기 제1 단차부에 대응하는 형상을 갖고 대면하는 제2 단차부를 갖는 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 단차부는 계단형 단면을 갖는 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 단차부는 적어도 하나의 트렌치 단면 형상을 갖고, 상기 제2 단차부의 적어도 일부는 상기 트렌치에 매립된 발광 소자.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 서로 동일한 깊이를 갖는 복수의 트렌치를 포함하는 발광 소자.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트렌치는 서로 다른 깊이를 갖는 복수의 트렌치를 포함하는 발광 소자.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 복수의 트렌치의 깊이는 상기 활성층으로부터 멀어질수록 깊어지는 발광 소자.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 복수의 트렌치의 폭은 상기 활성층으로부터 멀어질수록 넓어지는 발광 소자.
  8. 제3 항에 있어서, 상기 트렌치의 폭 또는 트렌치 사이의 간격은 5 ㎛ 내지 100 ㎛인 발광 소자.
  9. 제3 항에 있어서, 상기 트렌치의 폭과 상기 트렌치 사이의 간격은 서로 동일한 발광 소자.
  10. 제3 항에 있어서, 상기 트렌치의 폭과 상기 트렌치 사이의 간격은 서로 다른 발광 소자.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 제1 단차부는 2차 프리즘 형태, 반구 형태, 원뿔 형태, 양각 형태, 음각 형태, 바 형태 및 격자 형태 중 어느 하나의 형태 또는 이들의 조합인 발광 소자.
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