KR20140146451A - 반도체 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 제1 도전형 반도체층과 접속된 제1 전극; 및 제2 도전형 반도체층과 접속되며, 패드 영역 및 패드 영역으로부터 일 방향으로 연장되어 배치되는 핑거 영역을 구비하는 제2 전극을 포함하고, 제2 전극은, 제2 도전형 반도체층 상에 위치하며 적어도 하나의 개구부를 포함하는 투명 전극부; 개구부 내에서 투명 전극부와 이격되어 위치하며, 패드 영역 및 핑거 영역에 배치되는 적어도 하나의 반사부; 및 반사부의 적어도 일부 상에 위치하고, 핑거 영역 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 핑거 본딩부들 및 패드 영역 상에 배치되는 패드 본딩부을 포함하는 본딩부를 포함한다.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것이다.
반도체 발광소자는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 본딩 부분에서 전자와 정공이 재결합하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 반도체 발광소자는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 특히, 최근에는, 청색 계열의 단파장 영역의 빛을 발광할 수 있는 Ⅲ족 질화물 반도체가 각광을 받고 있다.
이러한 Ⅲ족 질화물 반도체를 이용한 발광소자는 기판 상에 n형 및 p형 질화물 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 구비하는 발광구조물을 성장시킴으로써 얻어지며, 이 경우, 발광구조물의 표면에는 외부로부터 전기 신호를 인가하기 위한 전극이 형성된다. 최근 고출력화 및 고효율화된 반도체 발광소자의 요구가 증가하면서, 광 반사율의 저하가 방지되고 전류 집중을 최소화할 수 있는 전극 구조가 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 전극에 의한 광 흡수를 최소화하고 전류를 효율적으로 분배함으로써 휘도가 향상된 반도체 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 반도체층과 접속된 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 접속되며, 패드 영역 및 상기 패드 영역으로부터 일 방향으로 연장되어 배치되는 핑거 영역을 구비하는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하며 적어도 하나의 개구부를 포함하는 투명 전극부; 상기 개구부 내에서 상기 투명 전극부와 이격되어 위치하며, 상기 패드 영역 및 상기 핑거 영역에 배치되는 적어도 하나의 반사부; 및 상기 반사부의 적어도 일부 상에 위치하고, 상기 핑거 영역 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 핑거 본딩부들 및 상기 패드 영역 상에 배치되는 패드 본딩부을 포함하는 본딩부를 포함한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 본딩부는 상기 반사부의 적어도 일부로부터 상기 반사부 주변의 상기 투명 전극부의 일부를 덮도록 연장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 복수의 핑거 본딩부들은 상기 핑거 영역의 연장 방향인 제1 방향으로 제1 길이를 가지고 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 상기 제1 길이보다 큰 제2 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 복수의 핑거 본딩부들은 상기 제2 방향으로의 양 단부에서의 폭이 중심에서보다 폭보다 클 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 본딩부는 각각의 상기 복수의 핑거 본딩부들과 상기 패드 본딩부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 개구부는 상기 패드 영역과 상기 핑거 영역에서 상기 반사부의 주변을 둘러싸는 하나의 영역일 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 개구부는 상기 핑거 영역에서 상기 반사부를 둘러싸는 복수의 제1 개구부들 및 상기 패드 영역에서 상기 반사부를 둘러싸는 제2 개구부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하며, 상기 개구부에 의해 노출되는 전류 저지층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 전류 저지층은 상기 개구부보다 큰 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 반사부 및 상기 본딩부는 상기 전류 저지층 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 반사부는 상기 개구부로부터 일정 거리로 이격되어 상기 개구부와 유사한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 전극은 패드 영역 및 상기 패드 영역으로부터 연장된 핑거 영역을 포함하고, 상기 패드 영역 및 상기 핑거 영역에 배치되는 반사부 및 상기 반사부 상의 본딩부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 반사부는 상기 핑거 영역에서 소정 길이로 절단된 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 상기 반사부의 일부분이 상기 제1 도전형 반도체층과 직접 접하도록 소정 영역에서 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 광 확산층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물; 상기 제1 도전형 반도체층과 접속된 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 접속되고, 패드 영역 및 상기 패드 영역으로부터 연장되는 핑거 영역을 포함하는 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은, 상기 핑거 영역에 서로 이격되어 배치되는 복수의 핑거 본딩부들 및 상기 패드 영역에 배치되는 패드 본딩부을 포함하는 본딩부를 포함한다.
전극에 의한 광 흡수를 최소화하고 전류를 효율적으로 분배함으로써 휘도가 향상된 반도체 발광소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절취선 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 절취선 ⅢA-ⅢA' 및 ⅢB-ⅢB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제2 전극의 개략적인 일부 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5의 절취선 ⅥA- ⅥA' 및 ⅥB- ⅥB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 7의 절취선 ⅧA- ⅧA' 및 ⅧB- ⅧB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 11은 도 10의 절취선 ⅩⅠA- ⅩⅠA' 및 ⅩⅠB- ⅩⅠB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 13은 도 12의 절취선 ⅩⅢ- ⅩⅢ'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 15는 도 14의 절취선 ⅩⅣ- ⅩⅣ'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 제2 본딩부의 배치 방법을 도시한다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 패키지에 적용한 예를 나타낸다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 백라이트 유닛에 적용한 예를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 발광소자를 조명 장치에 적용한 예를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 발광소자를 헤드 램프에 적용한 예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 절취선 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3은 도 1의 절취선 ⅢA-ⅢA' 및 ⅢB-ⅢB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 발광소자(100)는 기판(101) 상에 배치된 버퍼층(110) 및 발광구조물(120)을 포함하며, 발광구조물(120)은 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(100)는, 전극 구조로서 제1 및 제2 전극(130, 140)을 포함하며, 제1 전극(130)은 제1 반사부(134) 및 제1 본딩부(136)를 포함하고, 제2 전극(140)은 투명 전극부(142), 제2 반사부(144) 및 제2 본딩부(146)를 포함한다.
본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 패키지가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
기판(101)은 반도체 성장용 기판으로 제공될 수 있으며, 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등과 같이 절연성, 도전성, 반도체 물질을 이용할 수 있다. 질화물 반도체 성장용 기판으로 널리 이용되는 사파이어는, 전기 절연성을 가지며 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(1120)면, R(1102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 기판(101)의 상면, 즉, 반도체층들의 성장면에는 다수의 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 요철 구조에 의하여 반도체층들의 결정성과 광 방출 효율 등이 향상될 수 있다.
다만, 실시 형태에 따라, 기판(101)은 제1 전극(130)과 더불어 반도체 발광소자(100)의 전극 역할을 수행할 수도 있으며, 이 경우, 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 기판(101)은 금(Au), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 실리콘(Si), 셀레늄(Se), 게르마늄(Ge), 갈륨 질화물(GaN) 및 갈륨비소(GaAs) 중 어느 하나를 포함하는 물질, 예컨대, 실리콘(Si)에 알루미늄(Al)이 도핑된 물질로 이루어질 수 있다.
버퍼층(110)은 기판(101) 상에 성장되는 발광구조물(120)의 격자 결함 완화를 위한 것으로, 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층으로 이루어질 수 있다. 버퍼층(110)은, 예를 들어, 사파이어로 이루어진 기판(101)과 기판(101) 상면에 적층되는 GaN으로 이루어진 제1 도전형 반도체층(122) 사이의 격자상수 차이를 완화하여, GaN층의 결정성을 증대시킬 수 있다. 버퍼층(110)은 언도프 GaN, AlN, InGaN 등이 적용될 수 있으며, 500℃ 내지 600℃의 저온에서 수십 내지 수백 Å의 두께로 성장시켜 형성할 수 있다. 여기서, 언도프라 함은 반도체층에 불순물 도핑 공정을 따로 거치지 않은 것을 의미하며, 반도체층에 본래 존재하던 수준의 불순물 농도, 예컨대, 질화갈륨 반도체를 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)를 이용하여 성장시킬 경우, 도펀트로 사용되는 Si 등이 의도하지 않더라도 약 1014~ 1018/㎤의 수준으로 포함될 수 있다. 다만, 이러한 버퍼층(110)은 본 실시 형태에서 필수적인 요소는 아니며 실시 형태에 따라 생략될 수도 있다.
발광구조물(120)은 기판(101) 상에 순차적으로 배치되는 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 반대로 각각 p형 및 n형 반도체층이 될 수도 있을 것이다. 또한, 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)은 질화물 반도체, 예컨대, AlxInyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)은 이외에도 AlGaInP계열 반도체나 AlGaAs계열 반도체와 같은 물질도 이용될 수 있을 것이다.
활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126)의 사이에 배치되며, 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출한다. 활성층(124)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)이 GaN계 화합물 반도체인 경우, 활성층(124)은 GaN의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 InAlGaN계 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 또한, 활성층(124)은 양자우물층과 양자장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자우물(Multiple Quantum Wells, MQW) 구조, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수도 있다.
제1 및 제2 전극(130, 140)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)의 외부와의 전기 접속을 위한 층으로, 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)과 각각 접속하도록 구비될 수 있다. 제1 및 제2 전극(130, 140)은 기판(101)을 기준으로 동일한 방향을 향하여 배치될 수 있다.
제1 전극(130)은 발광구조물(110)이 메사 식각된 영역에서, 노출된 제1 도전형 반도체층(122) 상에 배치되고, 제2 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(126) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(130)은 제1 반사부(134) 및 제1 본딩부(136)를 포함하고, 제2 전극(140)은 투명 전극부(142), 제2 반사부(144) 및 제2 본딩부(146)를 포함한다.
또한, 제1 전극(130), 및 제2 전극(140)의 제2 반사부(144)와 제2 본딩부(146)는 전류가 발광구조물(120)의 전체에 균일하게 주입될 수 있도록 패드 영역(P) 및 이보다 폭이 좁은 형태로서 패드 영역(P)으로부터 연장되어 형성된 핑거 영역(F)을 각각 포함한다.
제1 전극(130)은 전류 확산이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 제1 도전형 반도체층(122)의 노출된 상면에서 발광구조물(120)의 외곽을 따라 배치될 수 있다.
제1 전극(130)에서, 제1 반사부(134)는 활성층(124)에서 방출된 빛이 전극 영역에서 흡수되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(122)과 오믹 특성을 갖는 도전성 물질의 단일층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 반사부(134)는 Ag, Al, Rh 또는 Ir 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, Mg, Zn, Sc, Hf, Zr, Te, Se, Ta, W, Nb, Cu, Si, Ni, Co, Mo, Cr, Mn, Hg, Pr 또는 La 중 적어도 하나와 Ag 또는 Al의 합금일 수 있다.
제1 본딩부(136)는 도전성 와이어나 솔더 범프 등과 접촉하는 영역일 수 있으며, Au, W, Pt, Si, Ir, Ag, Cu, Ni, Ti, Cr 등의 물질 및 그 합금 중 하나 이상을 포함하되, 제1 반사부(134)와 상이한 물질을 포함할 수 있다.
제2 전극(140)은, 개구부(OP)가 형성된 투명 전극부(142), 투명 전극부(142)로부터 소정 거리 이격되어 개구부(OP) 내에 배치되는 제2 반사부(144), 및 제2 반사부(144)의 일부 상에서 제2 반사부(144)에 인접하는 투명 전극부(142)의 일부 상으로 연장되는 제2 본딩부(146)를 포함할 수 있다.
투명 전극부(142)의 개구부(OP)는 패드 영역(P)과 핑거 영역(F)에서 연결된 형상을 가질 수 있다. 투명 전극부(142)는 광 투과율이 높으면서도 오믹콘택 성능이 상대적으로 우수한 투명 전도성 산화물층으로 형성할 수 있으며, ITO(Indium Tin Oxide), ZITO(Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), ZTO(Zinc TinOxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide), In4Sn3O12 또는 Zn1 - xMgxO(Zinc Magnesium Oxide, 0=x=1)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다.
제2 반사부(144)도 개구부(OP) 내에서 개구부(OP)와 유사하게 패드 영역(P)과 핑거 영역(F)에서 서로 연결된 형상을 가질 수 있다. 제2 반사부(144)는 투명 전극부(142)로부터 소정 거리 이격되며, 제2 반사부(144)가 투명 전극부(142)에 접하여 형성될 경우, 접합 계면에 계면 화합물이 생성되어 구동 전압이 상승하고 상기 계면 화합물에 의한 광 흡수로 휘도가 저하될 수 있으며, 이격 거리가 상대적으로 크면 제2 반사부(144)가 작게 형성되게 되어 반사율이 떨어질 수 있다. 따라서, 제2 반사부(144))는 투명 전극부(142)와 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛ 범위의 이격 거리를 갖도록 배치될 수 있다. 제2 반사부(144)는 제1 반사부(134)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
도면에서, 제2 반사부(144)는 투명 전극부(142)보다 두껍게 도시되었으나, 제2 반사부(144)의 두께는 이에 한정되지 않으며, 실시 형태에 따라 투명 전극부(142)보다 얇은 두께를 가질 수도 있다.
제2 본딩부(146)는 패드 본딩부(146P) 및 복수의 핑거 본딩부들(146F)을 포함할 수 있다. 제2 본딩부(146)는 제1 본딩부(136)와 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 제2 반사부(144)와 다른 물질을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 패드 본딩부(146P)는 패드 영역(P)에서 제2 반사부(144)를 덮고, 제2 반사부(144)와 투명 전극부(142) 사이의 간극을 매우며 투명 전극부(142) 상으로 연장되도록 배치될 수 있다. 복수의 핑거 본딩부들(146F)은 핑거 영역(F)에서 서로 소정 거리로 이격되어 일 열로 배치될 수 있다. 핑거 본딩부(146F)의 개수는 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며 실시 형태에 따라 변화될 수 있다. 도 3을 참조하면, 핑거 본딩부(146F)도 제2 반사부(144)를 덮고, 제2 반사부(144)와 투명 전극부(142) 사이의 간극을 매우며 투명 전극부(142) 상으로 연장되도록 배치될 수 있다. 도면에서는 패드 본딩부(146P)와 핑거 본딩부(146F)를 동일한 높이로 도시하였으나, 실시 형태에 따라 패드 본딩부(146P)가 상대적으로 높게 형성될 수도 있다.
핑거 본딩부(146F)는 핑거 영역(F)이 패드 영역(P)으로부터 연장되는 방향인 제1 방향, 예컨대 X축 방향으로 제1 길이(D1)를 가지고, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향, 예컨대 Y축 방향으로 제1 길이(D1)보다 큰 제2 길이(D2)를 가질 수 있다. 핑거 본딩부(146F)의 형상은 도시된 것에 한정되지 않으며, 직사각형 또는 타원형과 같이 다양하게 변화될 수 있다. 패드 본딩부(146P)는 핑거 본딩부(146F)보다 큰 면적으로 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 것과 같이, 제2 길이(D2)보다 큰 제3 길이(D3)의 지름을 가지는 원형의 형상을 가질 수 있다. 하나의 핑거 본딩부(146F)는 인접한 핑거 본딩부들(146F)과 제4 길이(D4) 및 제5 길이(D5)로 이격되어 배치될 수 있다. 실시 형태에 따라, 제4 길이(D4)와 제5 길이(D5)는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(100)는 핑거 영역(F)까지 연장되는 제2 반사부(144) 및 상대적으로 작은 크기의 복수의 핑거 본딩부들(146F)을 포함함으로써 광 추출 효율을 최대화할 수 있다. 또한, 외부로부터 패드 본딩부(146P)로 인가된 전기적 신호가, 핑거 영역(F)에서는 제2 반사부(144)를 통해 핑거 본딩부(146F)로 전달되어 투명 전극부(142)에 도달하므로 전류 집중을 최소화할 수 있어, 핑거 영역(F)의 길이와 무관하게 전류 확산(current spreading)이 효율적으로 이루어질 수 있다.
본 실시 형태는 제1 도전형 반도체층(122)의 일부 영역이 노출된, 이른바 수평구조의 반도체 발광소자(100)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시 형태는 이에 한정하지 않으며, 수직구조의 반도체 발광소자에도 마찬가지로 적용될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제2 전극의 개략적인 일부 절개 사시도이다. 도 4에서는 도 1 내지 도 3의 반도체 발광소자(100)에서 제2 전극(140)에 대응하는 부분만을 도시하며, 이해를 돕기 위해 패드 본딩부(246P)의 일부가 절개된 형태를 도시한다.
도 4를 참조하면, 제2 전극(240)은, 개구부(OP)가 형성된 투명 전극부(242), 투명 전극부(242)로부터 소정 거리 이격되어 개구부(OP) 내에 배치되는 제2 반사부(244), 및 제2 반사부(244)의 일부 상에서 제2 반사부(244)에 인접하는 투명 전극부(242)의 일부 상으로 연장되는 제2 본딩부(246)를 포함할 수 있다. 제2 본딩부(246)는 패드 본딩부(246P) 및 복수의 핑거 본딩부들(246F)을 포함할 수 있다.
본 실시 형태에서, 핑거 본딩부(246F)는 제2 반사부(244) 상에서의 폭(D6)보다 투명 전극부(242) 상에서의 폭(D7)이 더 큰 아령 형상을 가질 수 있다. 실시 형태에 따라, 핑거 본딩부(246F)는 제2 반사부(244) 상으로부터 투명 전극부(242) 상으로 연장되면서 점진적으로 증가되는 폭을 가질 수도 있다. 따라서, 투명 전극부(242)와의 접촉 면적이 증가하여 전류 확산이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 6은 도 5의 절취선 ⅥA- ⅥA' 및 ⅥB- ⅥB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 반도체 발광소자(300)는 기판(301) 상에 배치된 버퍼층(310) 및 발광구조물(320)을 포함하며, 발광구조물(320)은 제1 도전형 반도체층(322), 활성층(324) 및 제2 도전형 반도체층(326)을 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(300)는, 전극 구조로서 제1 및 제2 전극(330, 340)을 포함하며, 제2 전극(340)은 투명 전극부(342), 제2 반사부(344) 및 제2 본딩부(346)를 포함한다.
제2 전극(340)은, 개구부(OP)가 형성된 투명 전극부(342), 투명 전극부(342)로부터 소정 거리 이격되어 개구부(OP) 내에 배치되는 제2 반사부(344), 및 제2 반사부(344)의 일부 상에서 제2 반사부(344)에 인접하는 투명 전극부(342)의 일부 상으로 연장되는 제2 본딩부(346)를 포함할 수 있다.
본 실시 형태에서, 제2 본딩부(346)는 패드 본딩부(346P), 복수의 핑거 본딩부들(346F) 및 연결부(346C)를 포함할 수 있다. 연결부(346C)는 패드 본딩부(346P)와 복수의 핑거 본딩부들(346F)을 연결하며, 패드 본딩부(346P)의 일 측으로부터 핑거 본딩부(346F)의 중심을 지나도록 배치될 수 있다. 연결부(346C)의 폭은 연결부(346C) 아래에 위치하는 제2 반사부(344)와 동일하거나 작을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 8은 도 7의 절취선 ⅧA- ⅧA' 및 ⅧB- ⅧB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 반도체 발광소자(400)는 기판(401) 상에 배치된 버퍼층(410), 발광구조물(420) 및 전류 저지층(450)을 포함하며, 발광구조물(420)은 제1 도전형 반도체층(422), 활성층(424) 및 제2 도전형 반도체층(426)을 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(400)는, 전극 구조로서 제1 및 제2 전극(430, 440)을 포함하며, 제2 전극(440)은 투명 전극부(442), 제2 반사부(444) 및 제2 본딩부(446)를 포함한다.
전류 저지층(450)은 제2 도전형 반도체층(426) 상에 배치되며, 투명 전극부(442)의 개구부(OP)와 유사한 형상을 갖되, 개구부(OP)보다 확장된 크기로 개구부(OP) 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 전류 저지층(450)은 가장자리 영역에서 투명 전극부(442)가 상부에 중첩될 수 있다. 전류 저지층(450)은 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiN, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
전류 저지층(450)에 의해 제2 본딩부(446)에 인가되는 전기적 신호, 예컨대 전류가 제2 본딩부(446) 하부에 국한되지 않고 투명 전극부(442)를 통해 발광구조물(420) 전체로 용이하게 퍼질 수 있다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다. 구체적으로, 도 9a 내지 도 9f는 도 7 및 도 8을 참조하여 상술한 반도체 발광소자를 기준으로, 도 7의 절취선 Ⅸ- Ⅸ'를 따라 절취한 단면을 개략적으로 도시한다. 하지만, 도 1 내지 도 6의 반도체 발광소자 역시 유사한 방식으로 제조될 수 있을 것이다.
도 9a를 참조하면, 먼저 기판(401) 상에 버퍼층(410)을 형성할 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라 버퍼층(410)은 생략될 수 있다. 기판(401)은, 앞서 설명한 바와 같이, 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN 등의 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있으며, 버퍼층(410)은 언도프 GaN, AlN, InGaN 등의 물질로 이루어질 수 있다.
다음으로, 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), 수소화 기상 에피택시(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE), 분자선 에피택시(Molecular Beam Epitaxy, MBE) 등과 같은 공정을 이용하여, 버퍼층(410) 상에 순차적으로 제1 도전형 반도체층(422), 활성층(424) 및 제2 도전형 반도체층(426)을 성장시켜 포함하는 발광구조물(420)을 형성할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제2 도전형 반도체층(426) 상에서 제2 반사부(444) 및 제2 본딩부(446)(도 7 및 도 8 참조)가 형성될 영역 상에 전류 저지층(450)을 형성할 수 있다. 도면에는 도시하지 않았으나, 전류 저지층(450)은 증착 공정 및 별도의 마스크층에 의한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 전류 저지층(450)은 도 7 및 도 8에 도시된 투명 전극부(442)의 개구부(OP)보다 크게 형성될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 전류 저지층(450) 및 제2 도전형 반도체층(426) 상에 투명 전극부(442)를 형성한다. 투명 전극부(442)는 ITO, CIO, ZnO 등과 같은 투명 전도성 물질로 형성할 수 있다.
도 9d를 참조하면, 제1 도전형 반도체층(422)의 적어도 일부가 노출되도록 투명 전극부(442), 제2 도전형 반도체층(426), 활성층(424) 및 제1 도전형 반도체층(422)의 일부를 식각할 수 있다.
식각 공정을 통해 노출되는 제1 도전형 반도체층(422)의 표면은 제1 전극(430)(도 7 및 도 8 참조)을 형성하기 위한 영역이며, 제1 전극(430)을 형성하고자 하는 영역을 제외한 영역에 마스크층을 형성한 후, 습식 또는 건식 식각을 통해 메사 식각 영역(M)을 형성할 수 있다. 실시 형태에 따라, 제1 도전형 반도체층(422)은 식각되지 않고 상면만 일부 노출되도록 식각 공정이 수행될 수도 있다.
도 9e를 참조하면, 먼저 별도의 마스크층을 이용하여 투명 전극부(442)의 일부를 제거하여 개구부(OP)를 형성한다. 개구부(OP)를 형성은 예를 들어 습식 식각에 의할 수 있다. 개구부(OP)는 전류 저지층(450) 상에서 전류 저지층(450)보다 작은 크기로 형성되어 전류 저지층(450)을 노출시킬 수 있다. 따라서, 개구부(OP) 주변에서 전류 저지층(450)과 투명 전극부(442)가 소정 폭으로 중첩될 수 있다.
다음으로, RF 플라즈마(radio frequency plasma) 처리 공정이 수행될 수 있다. RF 플라즈마 처리에 의하여, 노출된 제1 도전형 반도체층(422) 상에 도시되지 않은 산화물층이 형성될 수 있으며, 상기 산화물층이 제1 도전형 반도체층(422)과 제1 반사부(434) 사이의 일함수(work function)의 차이를 감소시켜, 전류 주입 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(422)이 GaN로 이루어지고, 제1 반사부(434)가 Al을 포함하는 경우, RF 플라즈마 처리에 의해 제1 도전형 반도체층(422)과 제1 반사부(434) 사이에 Ga2O3층이 형성될 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라, RF 플라즈마 처리 공정은 생략될 수도 있다.
다음으로, 제1 반사부(434) 및 제2 반사부(444)를 형성한다. 제1 반사부(434)는 메사 식각 영역(M)에 노출된 제1 도전형 반도체층(422) 상에 형성되며, 제2 반사부(444)는 개구부(OP) 내에서 전류 저지층(450) 상에 형성될 수 있다. 제2 반사부(444)는 투명 전극부(442)와 소정 거리 이격되도록 형성될 수 있다. 제1 반사부(434) 및 제2 반사부(444)는 동일한 물질로 동일한 공정을 통해 형성될 수 있으나, 실시 형태에 따라서는 서로 다른 물질로 별도의 공정을 통하여 형성될 수도 있다.
도 9f를 참조하면, 제1 본딩부(436) 및 제2 본딩부(446)를 형성한다. 제1 본딩부(436)는 메사 식각 영역(M)의 제1 반사부(434) 상에 형성되며, 제2 본딩부(446)는 제2 반사부(444)를 덮으며 투명 전극부(442)와 일부가 중첩되도록 형성될 수 있다. 제2 본딩부(446)는 투명 전극부(442)와 제2 반사부(444) 사이의 간극을 메우도록 형성될 수 있다.
제1 본딩부(436) 및 제2 본딩부(446)는 동일한 물질로 동일한 공정을 통해 형성될 수 있으나, 실시 형태에 따라서는 서로 다른 물질로 별도의 공정을 통하여 형성될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 11은 도 10의 절취선 ⅩⅠA- ⅩⅠA' 및 ⅩⅠB- ⅩⅠB'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 반도체 발광소자(500)는 기판(501) 상에 배치된 버퍼층(510) 및 발광구조물(520)을 포함하며, 발광구조물(520)은 제1 도전형 반도체층(522), 활성층(524) 및 제2 도전형 반도체층(526)을 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(500)는, 전극 구조로서 제1 및 제2 전극(530, 540)을 포함한다.
제2 전극(540)은, 제1 및 제2 개구부(OP1, OP2)가 형성된 투명 전극부(542), 투명 전극부(542)로부터 소정 거리 이격되어 제1 및 제2 개구부(OP1, OP2) 내에 배치되는 제2 반사부(544), 및 제2 반사부(544) 또는 투명 전극부(542) 상에 위치하는 제2 본딩부(546)를 포함할 수 있다.
투명 전극부(542)는 복수의 제1 개구부들(OP1) 및 하나의 제2 개구부(OP2)가 형성될 수 있으며, 복수의 제1 개구부들(OP1)은 핑거 영역(F)에 소정 거리 이격되어 일 열로 배치되고, 제2 개구부(OP2)는 패드 영역(P)에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 개구부(OP1, OP2)는 아일랜드 형상일 수 있으며, 제2 개구부(OP2)가 제1 개구부(OP1)보다 클 수 있다. 복수의 제1 개구부들(OP1)의 형상 및 개수는 도시된 것에 한정되지 않으며 다양하게 변화될 수 있다.
제2 반사부(544)도 제1 및 제2 개구부(OP1, OP2)와 유사한 형상으로 제1 및 제2 개구부(OP1, OP2) 내에 아일랜드 형상으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.
제2 본딩부(546)는 패드 본딩부(546P), 복수의 핑거 본딩부들(546F) 및 연결부(546C)를 포함할 수 있다.
패드 본딩부(546P)는 패드 영역(P)에서 제2 반사부(544)를 덮고, 제2 반사부(544)와 투명 전극부(542) 사이의 간극을 매우며 투명 전극부(542) 상으로 연장되도록 배치될 수 있다.
복수의 핑거 본딩부들(546F)은 핑거 영역(F)에서 서로 소정 거리로 이격되어 일 열로 배치될 수 있다. 핑거 본딩부(546F)의 개수는 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며 실시 형태에 따라 변화될 수 있다. 핑거 본딩부(546F)는 제1 개구부들(OP1) 상에서, 제2 반사부(544)를 덮고, 제2 반사부(544)와 투명 전극부(542) 사이의 간극을 매우며 투명 전극부(542) 상으로 연장되도록 배치될 수 있다.
연결부(546C)는 패드 본딩부(546P)와 복수의 핑거 본딩부들(546F)을 연결하며, 패드 본딩부(546P)의 일 측으로부터 핑거 본딩부(546F)의 중심을 지나도록 배치될 수 있다.
본 실시 형태에 따른 반도체 발광소자(500)는 상대적으로 작은 크기의 복수의 핑거 본딩부들(546F)을 포함하며, 핑거 영역(P)에서 제2 반사부(544)의 면적을 최소화할 수 있어 광 추출 효율이 더욱 증가할 수 있다. 또한, 제1 개구부들(OP1) 사이 영역에서도 연결부(546C)와 투명 전극부(542)가 접촉되어 전류 주입이 이루어질 수 있으며, 이에 따라 반도체 발광소자(500)의 광 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 13은 도 12의 절취선 ⅩⅢ- ⅩⅢ'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 반도체 발광소자(600)는 기판(601) 상에 배치된 버퍼층(610) 및 발광구조물(620)을 포함하며, 발광구조물(620)은 제1 도전형 반도체층(622), 활성층(624) 및 제2 도전형 반도체층(626)을 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(600)는, 전극 구조로서 제1 및 제2 전극(630, 640)을 포함한다.
제1 전극(630)은 제1 반사부(634) 및 제1 본딩부(636)를 포함한다. 본 실시 형태에서, 제1 전극(630)은 패드 영역(P) 및 핑거 영역(F)을 포함할 수 있으며, 제1 반사부(634)는 패드 반사부(634P) 및 복수의 핑거 반사부들(634F)을 포함한다. 복수의 핑거 반사부들(634F)은 핑거 영역(F)의 연장 방향에서 절단된 형태로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 핑거 반사부들(634F)은 서로 소정 거리로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 본딩부(636)는 제1 반사부(634) 상에 위치하며, 복수의 핑거 반사부들(634F) 사이에서 제1 도전형 반도체층(622)과 접촉된다. 따라서, 본 실시 형태의 반도체 발광소자(600)에 의하면, 제1 전극(630)으로부터의 전류 주입이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다. 또한, 도 9e를 참조하여 상술한 제조 공정 중, RF 플라즈마 처리 공정이 생략될 수 있어, 공정이 단순화될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 15는 도 14의 절취선 ⅩⅣ- ⅩⅣ'를 따라 절취한 반도체 발광소자의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 반도체 발광소자(700)는 기판(701) 상에 배치된 버퍼층(710) 및 발광구조물(720)을 포함하며, 발광구조물(720)은 제1 도전형 반도체층(722), 활성층(724) 및 제2 도전형 반도체층(726)을 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(700)는, 전극 구조로서 제1 및 제2 전극(730, 740)을 포함한다. 특히, 본 실시 형태에서, 반도체 발광소자(700)는 제1 전극(730)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(722) 상에 배치되는 광 확산층(760)을 더 포함한다.
제1 전극(730)은 제1 반사부(734) 및 제1 본딩부(736)를 포함하며, 패드 영역(P) 및 핑거 영역(F)을 포함할 수 있다.
광 확산층(760)은 제1 전극(730) 하부의 소정 영역에서 제1 도전형 반도체층(722)을 노출시키도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 광 확산층(760)은 패드 영역(P)에서 제1 도전형 반도체층(722)을 노출시키고, 핑거 영역(F)에서 서로 이격된 소정 영역들에서 제1 도전형 반도체층(722)을 노출시키도록 배치될 수 있다. 이에 의해, 제1 반사부(734)는 제1 도전형 반도체층(722)이 노출된 영역들에서만 제1 도전형 반도체층(722)과 직접 접촉될 수 있다.
광 확산층(760)은 절연성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiN, Al2O3, HfO, TiO2 또는 ZrO 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시 형태의 반도체 발광소자(700)에 의하면, 제1 도전형 반도체층(722)의 노출된 상면 중 일부에 광 확산층(760)이 배치됨으로써, 발광구조물(720)로부터 방출된 빛이 제1 전극(730)과의 계면에서 전반사되는 것을 방지하여 휘도가 향상될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자의 개략적인 평면도이다. 도 17은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 핑거 본딩부의 배치 방법을 도시한다.
도 16을 참조하면, 반도체 발광소자(800)의 제1 및 제2 전극(830, 840)은 기판(미도시)을 기준으로 동일한 방향을 향하여 배치될 수 있다. 도 16에서는 반도체 발광소자(800)의 일부 구성 요소는 도시되지 않으며, 이에 대해서는 상술한 설명을 참고한다.
제1 전극(830)은 발광구조물(820)이 메사 식각된 영역에서, 노출된 제1 도전형 반도체층(미도시) 상에 배치되고, 제2 전극(840)은 발광구조물 상부에 위치하는 제2 도전형 반도체층(미도시) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(840)은 투명 전극부(842), 제2 반사부(844) 및 제2 본딩부(846)를 포함한다.
본 실시 형태에서, 제1 전극(830), 및 제2 전극(840)의 제2 반사부(844)와 제2 본딩부(846)는 전류가 발광구조물의 전체에 균일하게 주입될 수 있도록 패드 영역(P) 및 이보다 폭이 좁은 형태로서 패드 영역(P)으로부터 연장되어 형성된 복수의 핑거 영역들(F)을 각각 포함한다. 도 16에 도시된 것과 같이, 제1 전극(830)은 2개의 핑거 영역들(F)을 포함하고, 제2 전극(840)의 제2 반사부(844)와 제2 본딩부(846)는 3개의 핑거 영역들(F)을 포함한다. 다만, 핑거 영역들(F)의 개수는 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며, 실시 형태에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 제1 전극(830)의 핑거 영역(F)과, 제2 반사부(844) 및 제2 본딩부(846)의 핑거 영역(F)은 서로 교대로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전극(830, 840)의 배치에 의하여, 발광구조물(820) 내의 전류 흐름이 효율적으로 이루어져, 발광 효율이 증가될 수 있다.
도 17을 도 16과 함께 참조하면, 제2 본딩부(846)의 복수의 핑거 본딩부들(846F)의 배치 방식이 예시적으로 도시된다. 주어진 전류값에서 결정되는 전류 확산 길이 값을 이용하여 제2 본딩부(846)가 배치되는 발광구조물의 상면 상에 점선으로 도시된 가상의 전류 확산망(current spreading net)을 도시할 수 있다. 상기 전류 확산망에 의해 복수의 육각형 영역들(H)이 형성되며, 복수의 핑거 본딩부들(846F)은 육각형 영역들(H)을 꼭지점을 따라 배치될 수 있다. 다만, 제1 전극(830)의 배치를 고려하여, 특정 행 및 열에서는 핑거 본딩부(846F)가 배치되지 않을 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 가운데에 위치한 제2 전극(840)의 핑거 영역(F)에서도 상기 전류 확산망의 두 선이 교차되는 지점 즉, 육각형 영역(H)의 꼭지점에 핑거 본딩부들(846F)이 배치될 수 있다.
하나의 핑거 영역(F)에서, 핑거 본딩부(846F)는 인접한 핑거 본딩부들(846F)과 제4 길이(D4)로 이격되어 배치될 수 있으며, 제4 길이(D4)는 상기 전류 확산 길이와 대응되는 값을 가질 수 있다.
이와 같은 배치에 의하면, 발광구조물의 상면 상에서 복수의 핑거 본딩부들(846F)이 규칙적으로 배치될 수 있어, 전류 분산이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 패키지에 적용한 예를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 반도체 발광소자 패키지(1000)는 반도체 발광소자(1001), 패키지 본체(1002) 및 한 쌍의 리드 프레임(1003)을 포함하며, 반도체 발광소자(1001)는 리드 프레임(1003)에 실장되어 와이어(W)를 통하여 리드 프레임(1003)과 전기적으로 연결될 수 있다. 실시 형태에 따라, 반도체 발광소자(1001)는 리드 프레임(1003) 아닌 다른 영역, 예컨대, 패키지 본체(1002)에 실장될 수도 있을 것이다. 또한, 패키지 본체(1002)는 빛의 반사 효율이 향상되도록 컵 형상을 가질 수 있으며, 이러한 반사컵에는 반도체 발광소자(1001)와 와이어(W) 등을 봉지하도록 투광성 물질로 이루어진 봉지체(1005)가 형성될 수 있다. 본 실시 형태에서, 반도체 발광소자 패키지(1000)는 도 1 내지 도 8 또는 도 10 내지 도 16 중 어느 하나의 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
도 19를 참조하면, 반도체 발광소자 패키지(2000)는 반도체 발광소자(2001), 실장 기판(2010) 및 봉지체(2003)를 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(2001)의 표면 및 측면에는 파장변환부(2002)가 형성될 수 있다. 반도체 발광소자(2001)는 실장 기판(2010)에 실장되어 와이어(W)를 통하여 실장 기판(2010)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실장 기판(2010)은 기판 본체(2011), 상면 전극(2013) 및 하면 전극(2014)을 구비할 수 있다. 또한, 실장 기판(2010)은 상면 전극(2013)과 하면 전극(2014)을 연결하는 관통 전극(2012)을 포함할 수 있다. 실장 기판(2010)은 PCB, MCPCB, MPCB, FPCB 등의 기판으로 제공될 수 있으며, 실장 기판(2010)의 구조는 다양한 형태로 응용될 수 있다.
파장변환부(2002)는 형광체나 양자점 등을 포함할 수 있다. 봉지체(2003)는 상면이 볼록한 돔 형상의 렌즈 구조로 형성될 수 있지만, 실시 형태에 따라, 표면을 볼록 또는 오목한 형상의 렌즈 구조로 형성함으로써 봉지체(2003) 상면을 통해 방출되는 빛의 지향각을 조절하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에서, 반도체 발광소자 패키지(2000)는 도 1 내지 도 8 또는 도 10 내지 도 16 중 어느 하나의 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 발광소자를 백라이트 유닛에 적용한 예를 나타낸다.
도 20을 참조하면, 백라이트 유닛(3000)은 기판(3002) 상에 광원(3001)이 실장되며, 그 상부에 배치된 하나 이상의 광학 시트(3003)를 구비한다. 광원(3001)은 도 18 및 도 19를 참조하여 상술한 구조 또는 그와 유사한 구조를 갖는 반도체 발광소자 패키지를 이용할 수 있으며, 또한, 도 1 내지 도 8 또는 도 10 내지 도 16 중 어느 하나의 반도체 발광소자를 직접 기판(3002)에 실장(소위 COB 타입)하여 이용할 수도 있다.
도 20의 백라이트 유닛(3000)에서 광원(3001)은 액정표시장치가 배치된 상부를 향하여 빛을 방사하는 것과 달리, 도 21에 도시된 다른 예의 백라이트 유닛(4000)은 기판(4002) 위에 실장된 광원(4001)이 측 방향으로 빛을 방사하며, 이렇게 방시된 빛은 도광판(4003)에 입사되어 면광원의 형태로 전환될 수 있다. 도광판(4003)을 거친 빛은 상부로 방출되며, 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 도광판(4003)의 하면에는 반사층(4004)이 배치될 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 발광소자를 조명 장치에 적용한 예를 나타낸다.
도 22의 분해사시도를 참조하면, 분해사시도를 참조하면, 조명장치(5000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광모듈(5003)과 구동부(5008)와 외부접속부(5010)를 포함한다. 또한, 외부 및 내부 하우징(5006, 5009)과 커버부(5007)와 같은 외형구조물을 추가적으로 포함할 수 있다. 발광모듈(5003)은 도 18 및 도 19를 참조하여 상술한 반도체 발광소자 패키지 구조 또는 이와 유사한 구조를 갖는 광원(5001)과 그 광원(5001)이 탑재된 회로기판(5002)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 하나의 광원(5001)이 회로기판(5002) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개로 장착될 수 있다.
외부 하우징(5006)은 열방출부로 작용할 수 있으며, 발광모듈(5003)과 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 열방출판(5004) 및 조명장치(5000)의 측면을 둘러싸는 방열핀(5005)을 포함할 수 있다. 커버부(5007)는 발광모듈(5003) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 가질 수 있다. 구동부(5008)는 내부 하우징(5009)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부접속부(5010)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 또한, 구동부(5008)는 발광모듈(5003)의 광원(5001)을 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 구동부(5008)는 AC-DC 컨버터 또는 정류회로부품 등으로 구성될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 조명장치(5000)는 통신 모듈을 더 포함 할 수도 있다.
도 23은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 발광소자를 헤드 램프에 적용한 예를 나타낸다.
도 23을 참조하면, 차량용 라이트 등으로 이용되는 헤드 램프(6000)는 광원(6001), 반사부(6005), 렌즈 커버부(6004)를 포함하며, 렌즈 커버부(6004)는 중공형의 가이드(6003) 및 렌즈(6002)를 포함할 수 있다. 광원(6001)은 도 18 및 도 19의 반도체 발광소자 패키지를 적어도 하나 포함할 수 있다.
헤드 램드(6000)는 광원(6001)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부(6012)를 더 포함할 수 있으며, 방열부(6012)는 효과적인 방열이 수행되도록 히트싱크(6010)와 냉각팬(6011)을 포함할 수 있다. 또한, 헤드 램프(6000)는 방열부(6012) 및 반사부(6005)를 고정시켜 지지하는 하우징(6009)을 더 포함할 수 있으며, 하우징(6009)은 일면에 방열부(6012)가 결합하여 장착되기 위한 중앙홀(6008)을 구비할 수 있다.
하우징(6009)은 상기 일면과 일체로 연결되어 직각방향으로 절곡되는 타면에 반사부(6005)가 광원(6001)의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀(6007)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 반사부(6005)에 의하여 전방측은 개방되며, 개방된 전방이 전방홀(6007)과 대응되도록 반사부(6005)가 하우징(6009)에 고정되어 반사부(6005)를 통해 반사된 빛이 전방홀(6007)을 통과하여 외부로 출사될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 반도체 발광소자
101, 301, 401, 501, 601: 기판
110, 310, 410, 510, 610: 버퍼층
120, 320, 420, 520, 620: 발광구조물
122, 322, 422, 522, 622, 722: 제1 도전형 반도체층
124, 324, 424, 524, 624: 활성층
126, 326, 426, 526, 626: 제2 도전형 반도체층
130, 330, 430, 530, 630, 730: 제1 전극
134, 434, 634: 제1 반사부
136, 436, 636: 제1 본딩부
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740: 제2 전극
142, 242, 342, 442, 542, 642, 742: 투명전극부
144, 244, 344, 444, 544, 644, 744: 제2 반사부
146, 246, 346, 446, 546, 646, 746: 제2 본딩부

Claims (10)

  1. 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 구비하는 발광구조물;
    상기 제1 도전형 반도체층과 접속된 제1 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체층과 접속되며, 패드 영역 및 상기 패드 영역으로부터 일 방향으로 연장되어 배치되는 핑거 영역을 구비하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극은,
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하며 적어도 하나의 개구부를 포함하는 투명 전극부;
    상기 개구부 내에서 상기 투명 전극부와 이격되어 위치하며, 상기 패드 영역 및 상기 핑거 영역에 배치되는 적어도 하나의 반사부; 및
    상기 반사부의 적어도 일부 상에 위치하고, 상기 핑거 영역 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 핑거 본딩부들 및 상기 패드 영역 상에 배치되는 패드 본딩부을 포함하는 본딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본딩부는 상기 반사부의 적어도 일부로부터 상기 반사부 주변의 상기 투명 전극부의 일부를 덮도록 연장되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 핑거 본딩부들은 상기 핑거 영역의 연장 방향인 제1 방향으로 제1 길이를 가지고 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 상기 제1 길이보다 큰 제2 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 핑거 본딩부들은 상기 제2 방향으로의 양 단부에서의 폭이 중심에서보다 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본딩부는 각각의 상기 복수의 핑거 본딩부들과 상기 패드 본딩부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 패드 영역과 상기 핑거 영역에서 상기 반사부의 주변을 둘러싸는 하나의 영역인 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하며, 상기 개구부에 의해 노출되는 전류 저지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 개구부로부터 일정 거리로 이격되어 상기 개구부와 유사한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 패드 영역 및 상기 패드 영역으로부터 연장된 핑거 영역을 구비하며, 상기 패드 영역 및 상기 핑거 영역에 배치되는 반사부 및 상기 반사부 상의 본딩부를 포함하고,
    상기 반사부는 상기 핑거 영역에서 소정 길이로 절단된 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 패드 영역 및 상기 패드 영역으로부터 연장된 핑거 영역을 구비하며, 상기 패드 영역 및 상기 핑거 영역에 배치되는 반사부 및 상기 반사부 상의 본딩부를 포함하고,
    상기 반도체 발광소자는, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하며, 상기 반사부의 일부분이 상기 제1 도전형 반도체층과 직접 접하도록 소정 영역에서 상기 제1 도전형 반도체층을 노출시키는 광 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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