KR20150027536A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 발광소자에 관한 것이다.An embodiment relates to a light emitting element.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다. GaN, and AlGaN are widely used for optoelectronics and electronic devices due to their advantages such as wide and easy bandgap energy.
특히, 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.Particularly, a light emitting device such as a light emitting diode (Ligit Emitting Diode) or a laser diode using a semiconductor material of a 3-5 group or a 2-6 group compound semiconductor has been widely used in various fields such as red, green, blue and ultraviolet It can realize various colors, and it can realize efficient white light by using fluorescent material or color combination. It has low power consumption, semi-permanent lifetime, fast response speed, safety, and environment compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps Affinity.
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.
도 1은 종래의 발광소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device.
종래의 발광소자(100)는 사파이어 등으로 이루어진 기판(100) 위에 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광구조물(120)이 형성되고, 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 상에 각각 제1 전극(170)과 제2 전극(180)이 배치되고, 발광 구조물(120)과 기판(110)의 사이에는 버퍼층(115)이 배치될 수 있다.A conventional
발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(124)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층(124)에서 방출되는 빛은 활성층(124)을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있으며, 청색광이나 자외선(UV) 또는 심자외선(Deep UV) 등일 수 있다.In the
그러나, 상술한 종래의 발광소자는 다음과 같은 문제점이 있다. 제1 도전형 반도체층으로부터 주입된 전자가 활성층을 지나서 제2 도전형 반도체층으로 진행되어, 전자와 정공의 결합이 활성층이 아닌 제2 도전형 반도체층에서 이루어져 원하는 파장 영역의 광이 방출되지 않을 수 있다.However, the conventional light emitting device described above has the following problems. The electrons injected from the first conductivity type semiconductor layer pass through the active layer to the second conductivity type semiconductor layer so that the combination of electrons and holes is not the active layer but the second conductivity type semiconductor layer, .
이러한 문제점을 해결하기 위하여 활성층과 제2 도전형 반도체층 사이에 전자 차단층을 배치하여 전자가 제2 도전형 반도체층으로 오버플로우(overflow)하는 것을 방지하려는 시도가 있다.In order to solve this problem, there is an attempt to prevent electrons from overflowing into the second conductivity type semiconductor layer by disposing an electron blocking layer between the active layer and the second conductivity type semiconductor layer.
그러나, 전자의 이동성(mobility)는 정공의 이동성에 비하여 훨씬 커서, 상술한 전자 차단층을 통과하여 제2 도전형 반도체층 방향으로 전자가 여전히 진행될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 전자 차단층에 알루미늄(Al)의 도핑량을 증가시키면 전자 차단층의 품질(quality)이 저하될 수 있다.However, the mobility of electrons is much larger than the mobility of holes, so electrons can still travel in the direction of the second conductivity type semiconductor layer through the above-described electron blocking layer. If the doping amount of aluminum (Al) is increased in the electron blocking layer to solve such a problem, the quality of the electron blocking layer may be deteriorated.
실시예는 발광소자의 품질을 향상시키고 광효율을 개선하고자 한다.The embodiments attempt to improve the quality of the light emitting device and improve the light efficiency.
실시예는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 상기 활성층 상에 배치된 전자 차단층; 상기 전자 차단층 상에 배치되고, 에너지 밴드 갭이 상기 전자 차단층보다 작고 하기의 제2 도전형 반도체층보다 큰 계면층; 및 상기 계면층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광소자를 제공한다.The embodiment includes a first conductivity type semiconductor layer; An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer; An electron blocking layer disposed on the active layer; An interface layer disposed on the electron blocking layer and having an energy band gap smaller than that of the electron blocking layer and larger than the following second conductivity type semiconductor layer; And a second conductive semiconductor layer disposed on the interface layer.
계면층은 제2 도전형일 수 있다.The interface layer may be of the second conductivity type.
계면층은 InGaN을 포함할 수 있다.The interface layer may comprise InGaN.
계면층은 1 나노미터 내지 100 나노미터의 두께를 가질 수 있다.The interfacial layer may have a thickness of from 1 nanometer to 100 nanometers.
계면층 내에서 상기 In의 조성비는 10% 이내일 수 있다.The composition ratio of In in the interface layer may be within 10%.
계면층은 마그네슘(Mg)이 도핑될 수 있다.The interface layer may be doped with magnesium (Mg).
계면층 내에서 상기 마그네슘이 5×1019 내지 1×1021의 농도로 도핑될 수 있다.The magnesium in the interfacial layer may be doped to a concentration of 5 x 10 19 to 1 x 10 21 .
실시예에 따른 발광소자는 전자 차단층에서 제2 도전형 반도체층 방향으로 오버플로우된 전자를 계면층에서 구속(confine)하여 전류 누설(leakage current)을 막을 수 있다. 또한, 제2 도전형 도펀트인 마그네슘이 도핑되어 홀 게더링(hole gathering) 효과를 향상시켜서 활성층으로의 홀 주입 효율을 개선되어, 발광소자 패키지 전체의 광효율이 개선될 수 있다.The light emitting device according to the embodiment may confine the electrons overflowed from the electron blocking layer toward the second conductivity type semiconductor layer at the interface layer to prevent leakage current. In addition, the second conductive dopant, magnesium, is doped to improve the hole gathering effect, thereby improving the efficiency of hole injection into the active layer, and the light efficiency of the entire light emitting device package can be improved.
도 1은 종래의 발광소자의 단면도이고,
도 2a는 발광소자의 일실시예의 단면도이고,
도 2b는 도 2b의 발광 구조물의 구성을 상세히 나타낸 도면이고,
도 3a 내지 도 3d는 도 2a의 발광 구조물 내의 에너지 밴드 갭의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 4는 발광소자의 다른 실시예의 단면도이고,
도 5는 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자를 포함하는 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7는 발광소자를 포함하는 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a cross-sectional view of a conventional light emitting device,
2A is a cross-sectional view of an embodiment of a light emitting device,
FIG. 2B is a detailed view of the structure of the light emitting structure of FIG. 2B,
FIGS. 3A to 3D are views showing one embodiment of energy bandgap in the light emitting structure of FIG. 2A,
4 is a cross-sectional view of another embodiment of the light emitting device,
5 is a view showing an embodiment of a light emitting device package including a light emitting device,
6 is a view illustrating an embodiment of a video display device including a light emitting device,
7 is a view showing an embodiment of a lighting apparatus including a light emitting element.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
본 발명에 따른 실시예의 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, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed 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.
도 2a는 발광소자의 일실시예의 단면도이고, 도 2b는 도 2b의 발광 구조물의 구성을 상세히 나타낸 도면이다.FIG. 2A is a cross-sectional view of an embodiment of a light emitting device, and FIG. 2B is a detailed view of the structure of the light emitting structure of FIG. 2B.
본 실시예에 따른 발광소자(200a)는 기판(210)에 버퍼층(215)과 발광구조물(220)이 배치된다.In the
기판(210)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiO2, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.The substrate 210 may be formed of a material suitable for semiconductor material growth or a carrier wafer, may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may include a conductive substrate or an insulating substrate. For example, at least one of sapphire (Al 2 O 3 ), SiO 2 , SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge and Ga 2 O 3 can be used.
사파이어 등으로 기판(210)을 형성하고, 기판(210) 상에 GaN이나 AlGaN 등을 포함하는 발광구조물(220)이 배치될 때, GaN이나 AlGaN과 사파이어 사이의 격자 부정합(lattice mismatch)이 매우 크고 이들 사이에 열 팽창 계수 차이도 매우 크기 때문에, 결정성을 악화시키는 전위(dislocation), 멜트 백(melt-back), 크랙(crack), 피트(pit), 표면 모폴로지(surface morphology) 불량 등이 발생할 수 있으므로, AlN 등으로 버퍼층(215)을 형성할 수 있다.When the substrate 210 is formed of sapphire or the like and the
도시되지는 않았으나, 버퍼층(215)과 발광구조물(220)의 사이에는 언도프드GaN층이나 AlGaN층이 배치되어, 발광구조물(220) 내로 상술한 전위 등이 전달되는 것을 방지할 수 있다.Although not shown, an undoped GaN layer or an AlGaN layer may be disposed between the
발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224) 및 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하여 이루어지고, 활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)의 사이에 전자 차단층(230)과 계면층(240)이 배치될 수 있다.The
제1 도전형 반도체층(222)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The first
제1 도전형 반도체층(222)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(2222)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.When the first conductivity
활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)과 제2 도전형 반도체층(226) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The
활성층(224)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다. InGaN / InGaN, InGaN / InGaN, AlGaN / GaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs), and AlGaN / AlGaN / InGaN / GaN, / AlGaAs, GaP (InGaP) / AlGaP, but is not limited thereto. The well layer may be formed of a material having an energy band gap smaller than the energy band gap of the barrier layer.
제2 도전형 반도체층(226)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaNAlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 제2 도전형 반도체층(226)이 AlxGa(1-x)N으로 이루어질 수 있다.The second
제2 도전형 반도체층(226)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.When the second conductivity
활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)의 사이에는 활성층(224)과 인접하여 전자 차단층(Electron blocking layer, 230)이 배치될 수 있다.An
전자 차단층(230)은 AlGaN을 포함할 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.The
계면층(Extra InGaN layer, EIL, 240)은 전자 차단층(230)과 제2 도전형 반도체층(240)의 사이에 배치되는데, InGaN을 포함할 수 있으며 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 전자 구속층으로 작용할 수 있다.An interfacial layer (Extra InGaN layer, EIL 240) is disposed between the
계면층(240)의 두께(t1)는 1 나노미터(nano meter) 내지 100 나노미터일 수 있고, 상세하게는 수 나노미터 내지 수십 나노미터일 수 있으며, 보다 상세하게는 50 나노미터일 수 있다. 계면층(240)의 두께(t1)가 너무 얇으면 후술하는 전자 속박의 효과가 저하될 수 있고, 너무 두꺼우면 인듐(In)의 양이 증가하여 품질이 저하될 수 있다.The thickness t 1 of the
계면층(240) 내에서 인듐의 조성비는 10% 이내일 수 있다. 계면층(240) 내에서 인듐이 10% 이상 도핑이 되면 계면층(240)의 에너지 밴드 갭이 너무 낮아서 양자 우물로 작용할 수 있는데, 계면층(240) 내에서 전자와 정공이 결합하여 광이 방출되면 활성층(224)과 다른 파장 영역의 광이 방출되어, 광의 피크(peak) 분리가 발생할 수 있다.The composition ratio of indium in the
계면층(240)에는 마그네슘(Mg)이 도핑이 될 수 있는데, 마그네슘은 5×1019 내지 1×1021의 농도로 도핑이 될 수 있다. 마그네슘이 도핑이 되면 계면층(240)의 에너지 밴드 갭이 낮아질 수 있는데, 인듐 조성만을 증가시켜서 에너지 밴드 갭을 낮추는 것 보다 계면층(240)의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The
마그네슘의 도핑 농도가 상술한 수치보다 낮으면 도핑 효과가 충분하지 않고, 높으면 과도핑으로 인하여 계면층(240)의 모폴리지가 문제되고 품질이 저하될 수 있다.If the doping concentration of magnesium is lower than the above-mentioned value, the doping effect is not sufficient, and if it is higher, the doping of the
계면층(240)은 상술한 구조로 인하여, 전자 차단층(230)에서 제2 도전형 반도체층(226) 방향으로 오버플로우된 전자를 구속(confine)하여 전류 누설(leakage current)을 막을 수 있다. 또한, 제2 도전형 도펀트인 마그네슘이 도핑되어 홀 게더링(hole gathering) 효과를 향상시켜서 활성층으로의 홀 주입 효율을 개선할 수 있다.The
도 3a 내지 도 3d는 도 2a의 발광 구조물 내의 에너지 밴드 갭의 일실시예들을 나타낸 도면이다.3A to 3D are views showing one embodiment of the energy bandgap in the light emitting structure of FIG. 2A.
도 3a에 도시된 바와 같이 계면층(EIL)의 에너지 밴드 갭은 전자 차단층(EBL)의 에너지 밴드 갭보다 작고, 제2 도전형 반도체층(p-GaN)의 에너지 밴드 갭보다 작되, 활성층 내의 양자벽의 에너지 밴드 갭보다 클 수 있다. 이러한 구성은, 활성층으로부터 전자가 전자 차단층(EBL)을 오버플로우하더라도 계면층(EIL)에 속박될 수 있고, 계면층(EIL) 내에서 전자와 정공이 결합하여 광이 방출되지 않을 수 있다.3A, the energy band gap of the interface layer EIL is smaller than the energy band gap of the electron blocking layer EBL and smaller than the energy band gap of the second conductivity type semiconductor layer (p-GaN) Can be larger than the energy bandgap of the quantum wall. Such a configuration may be confined to the interface layer EIL even if electrons overflow the electron blocking layer EBL from the active layer, and electrons and holes may combine with each other in the interface layer EIL so that no light is emitted.
도 3b에 도시된 실시예에서는 계면층(EIL)의 에너지 밴드 갭이 전자 차단층(EBL)으로부터 제2 도전형 반도체층(p-GaN) 방향으로 경사를 가지고 증가하는데, 이는 계면층(EIL)의 인듐 조성이 전자 차단층(EBL)으로부터 제2 도전형 반도체층(p-GaN) 방향으로 경사를 가지고 감소하여 이루어질 수 있다.3B, the energy band gap of the interface layer EIL increases with an inclination from the electron blocking layer EBL toward the second conductivity type semiconductor layer p-GaN, May be reduced with an inclination in the direction of the second conductivity type semiconductor layer (p-GaN) from the electron blocking layer (EBL).
도 3c에 도시된 실시예에서는 계면층(EIL)의 에너지 밴드 갭이 전자 차단층(EBL)으로부터 제2 도전형 반도체층(p-GaN) 방향으로 계단식으로 증가하는데, 계면층(EIL)의 인듐 조성이 전자 차단층(EBL)으로부터 제2 도전형 반도체층(p-GaN) 방향으로 계단식으로 감소하여 이루어질 수 있다.The energy band gap of the interface layer EIL increases stepwise from the electron blocking layer EBL toward the second conductivity type semiconductor layer p-GaN in the embodiment shown in FIG. 3C, The composition may be decreased stepwise from the electron blocking layer (EBL) toward the second conductivity type semiconductor layer (p-GaN).
도 3d에 도시된 실시예에서는 계면층(EIL)의 에너지 밴드 갭이 전자 차단층(EBL)으로부터 제2 도전형 반도체층(p-GaN) 방향으로 계단식으로 감소하는데, 계면층(EIL)의 인듐 조성이 전자 차단층(EBL)으로부터 제2 도전형 반도체층(p-GaN) 방향으로 계단식으로 증가하여 이루어질 수 있다.The energy band gap of the interface layer EIL decreases stepwise from the electron blocking layer EBL toward the second conductivity type semiconductor layer p-GaN in the embodiment shown in Fig. The composition may be increased stepwise from the electron blocking layer (EBL) toward the second conductivity type semiconductor layer (p-GaN).
제2 도전형 반도체층(226) 상에는 투광성 도전층(250)이 배치될 수 있다.The light-transmitting
기판(210)이 절연성 기판일 경우 제1 도전형 반도체층(222)에 전류를 공급하기 위하여, 투광성 도전층(250)으로부터 제1 도전형 반도체층(222)의 일부까지 메사 식각되어 제1 도전형 반도체층(222)의 일부가 노출될 수 있다.In order to supply current to the first conductivity
노출된 제1 도전형 반도체층(222) 상에 제1 전극(270)이 배치되고, 투광성 도전층(230) 상에 제2 전극(280)이 배치될 수 있다. 제1 전극(270)과 제2 전극(280) 중 적어도 하나는 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The
발광 구조물(220)이 GaN 등으로 이루어지고 청색 영역의 가시광선을 방출하는 경우, 발광 구조물(220) 상에는 투명 도전층(250)이 배치되어 제2 전극(280)으로부터 제2 도전형 반도체층(226)으로 넓은 면적에 고르게 전류가 공급되게 할 수 있다. 발광 구조물(220)이 AlGaN 등으로 이루어지고 자외선 내지 심자외선 영역의 광을 방출하는 경우, 발광 구조물(220) 위에 GaN층이 배치될 수도 있고, GaN층은 제2 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다.When the
도 4는 발광소자의 다를 실시예의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of another embodiment of the light emitting device.
본 실시예에 따른 발광소자(200b)에서 발광 구조물(220)은 제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)을 포함하고, 활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)의 사이에는 전자 차단층(230)과 계면층(240)이 배치될 수 있으며, 조성과 작용 등은 상술한 실시예와 동일하다.In the
제1 도전형 반도체층(222)의 표면은 패터닝되어 광추출 효율을 향상시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(222) 상에는 제1 전극(270)이 배치될 수 있으며, 도시되지는 않았으나 제1 전극(270)이 배치되는 제1 도전형 반도체층(222)의 표면은 패터닝되지 않을 수 있다.The surface of the first conductivity
발광 구조물(220)의 둘레에는 패시베이션층(290)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(290)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(290)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.A
발광 구조물(220)의 하부에는 제2 전극이 배치되어야 하는데, 오믹층(262)과 반사층(264)이 제2 전극으로 작용할 수 있다.A second electrode is disposed under the
오믹층(262)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(262)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-GaZnO), IGZO(In-GaZnO), 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
반사층(264)은 몰리브덴(Mo), 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 반도체 소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있고, 몰리브덴은 후술하는 돌출부의 도금 성장에 유리할 수 있다.The
지지기판(support substrate, 268)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 반도체 소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 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), 캐리어웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.The
상기 지지기판(268)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.The supporting
접합층(266)은 반사층(150)과 지지기판(170)을 결합하는데, 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 있다.The
상술한 실시예들에 따른 발광소자들은 전자 차단층에서 제2 도전형 반도체층 방향으로 오버플로우된 전자를 계면층에서 구속(confine)하여 전류 누설(leakage current)을 막을 수 있다. 또한, 제2 도전형 도펀트인 마그네슘이 도핑되어 홀 게더링(hole gathering) 효과를 향상시켜서 활성층으로의 홀 주입 효율을 개선할 수 있다.The light emitting devices according to the embodiments may confine the electrons overflowed from the electron blocking layer toward the second conductivity type semiconductor layer in the interface layer to prevent leakage current. In addition, the second conductive dopant, magnesium, is doped to improve the hole gathering effect, thereby improving the efficiency of hole injection into the active layer.
도 5는 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.5 is a view illustrating an embodiment of a light emitting device package including a light emitting device.
실시예에 따른 발광소자 패키지(400)는 캐비티를 포함하는 몸체(410)와, 상기 몸체(410)에 설치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 421) 및 제2 리드 프레임(422)과, 상기 몸체(410)에 설치되어 상기 제1 리드 프레임(421) 및 제2 리드 프레임(422)과 전기적으로 연결되는 상술한 실시예들에 따른 발광소자(200a)와, 상기 캐비티에 형성된 몰딩부(470)를 포함한다.The light emitting
몸체(410)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 몸체(410)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 상기 몸체(410)의 표면에 절연층이 코팅되어 상기 제1,2 리드 프레임(421, 422) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.The body 410 may be formed of a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material. If the body 410 is made of a conductive material such as a metal material, an insulating layer may be coated on the surface of the body 410 to prevent an electrical short between the first and second lead frames 421 and 422 .
제1 리드 프레임(421) 및 제2 리드 프레임(422)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(200a)에 전류를 공급한다. 또한, 제1 리드 프레임(421) 및 제2 리드 프레임(422)은 발광소자(200a)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(200a)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.The
발광소자(200a)는 수평형 발광소자 외에 수직형 발광소자나 플립칩 타입의 발광소자가 배치될 수 있으며, 전극 패드(430)가 와이어(450)를 통하여 제2 리드 프레임(422) 상의 본딩 패드(440)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 몰딩부(470)는 상기 발광소자(200a)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(470) 상에는 형광체(480)가 몰딩부(470)와 별개의 층으로 컨포멀(Conformal) 코팅되어 있다. 이러한 구조는 형광체(480)가 분포되어, 발광소자(200a)로부터 방출되는 빛의 파장을 발광소자 패키지(400)의 빛이 출사되는 전 영역에서 변환시킬 수 있다.The
발광소자(200a)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 상기 형광체(480)에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광으로 변환되고, 상기 제2 파장 영역의 광은 렌즈(미도시)를 통과하면서 광경로가 변경될 수 있다.The light of the first wavelength range emitted from the
상술한 발광소자 패키지(400)의 내부에 배치된 발광소자들은 전자 차단층에서 제2 도전형 반도체층 방향으로 오버플로우된 전자를 계면층에서 구속(confine)하여 전류 누설(leakage current)을 막을 수 있다. 또한, 제2 도전형 도펀트인 마그네슘이 도핑되어 홀 게더링(hole gathering) 효과를 향상시켜서 활성층으로의 홀 주입 효율을 개선되어, 발광소자 패키지 전체의 광효율이 개선될 수 있다.The light emitting devices disposed inside the light emitting
발광소자 패키지는 상술한 실시예들에 따른 발광소자 중 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting device package may be mounted as one or a plurality of light emitting devices according to the embodiments described above, but the present invention is not limited thereto.
이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 영상표시장치와 조명장치를 설명한다.Hereinafter, an image display apparatus and a lighting apparatus will be described as an embodiment of an illumination system in which the above-described light emitting device package is disposed.
도 6은 발광소자를 포함하는 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing an embodiment of a video display device including a light emitting device.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(900)는 광원 모듈과, 바텀 커버(910) 상의 반사판(920)과, 상기 반사판(920)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(940)과, 상기 도광판(940)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(950)와 제2 프리즘시트(960)와, 상기 제2 프리즘시트(960)의 전방에 배치되는 패널(970)과 상기 패널(970)의 전반에 배치되는 컬러필터(980)를 포함하여 이루어진다.As shown in the figure, the image display device 900 according to the present embodiment includes a light source module, a reflection plate 920 on the bottom cover 910, a reflection plate 920 disposed in front of the reflection plate 920, A first prism sheet 950 and a second prism sheet 960 disposed in front of the light guide plate 940 and a second prism sheet 960 disposed between the first prism sheet 960 and the second prism sheet 960, A panel 970 disposed in front of the panel 970 and a color filter 980 disposed in the front of the panel 970.
광원 모듈은 회로 기판(930) 상의 발광소자 패키지(935)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(930)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(935)에 배치된 발광소자는 상술한 바와 같다.The light source module comprises a light emitting device package 935 on a circuit board 930. Here, the circuit board 930 may be a PCB or the like, and the light emitting device disposed in the light emitting device package 935 is as described above.
영상표시장치는 도 6에 도시된 에지(edge) 타입의 백라이트 유닛 뿐만 아니라, 직하 타입의 백라이트 유닛이 사용될 수도 있다.The image display apparatus may use not only an edge type backlight unit shown in Fig. 6, but also a direct type backlight unit.
상술한 영상표시장치에 사용되는 발광소자는 전자 차단층에서 제2 도전형 반도체층 방향으로 오버플로우된 전자를 계면층에서 구속(confine)하여 전류 누설(leakage current)을 막을 수 있다. 또한, 제2 도전형 도펀트인 마그네슘이 도핑되어 홀 게더링(hole gathering) 효과를 향상시켜서 활성층으로의 홀 주입 효율을 개선되어, 발광소자 패키지 전체의 광효율이 개선될 수 있다.The light emitting device used in the above-described image display device can prevent leakage current by confining electrons overflowing from the electron blocking layer toward the second conductivity type semiconductor layer in the interface layer. In addition, the second conductive dopant, magnesium, is doped to improve the hole gathering effect, thereby improving the efficiency of hole injection into the active layer, and the light efficiency of the entire light emitting device package can be improved.
도 7은 발광소자가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an embodiment of a lighting device in which a light emitting element is disposed.
실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광소자를 포함할 수 있다.The lighting apparatus according to the embodiment may include a
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.The
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.The inner surface of the
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.The
광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.The
부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)이 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.The
부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.The surface of the
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1400)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1400)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.The
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.The
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.The
상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.The
내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.The
본 실시예에 따른 조명장치에 사요되는 발광소자는 전자 차단층에서 제2 도전형 반도체층 방향으로 오버플로우된 전자를 계면층에서 구속(confine)하여 전류 누설(leakage current)을 막을 수 있다. 또한, 제2 도전형 도펀트인 마그네슘이 도핑되어 홀 게더링(hole gathering) 효과를 향상시켜서 활성층으로의 홀 주입 효율을 개선되어, 발광소자 패키지 전체의 광효율이 개선될 수 있다.The light emitting device used in the illumination device according to the present embodiment can confine current flowing from the electron blocking layer toward the second conductivity type semiconductor layer in the interface layer to prevent leakage current. In addition, the second conductive dopant, magnesium, is doped to improve the hole gathering effect, thereby improving the efficiency of hole injection into the active layer, and the light efficiency of the entire light emitting device package can be improved.
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, 200a, 200b: 발광소자 패키지
110, 210: 기판 115, 215: 버퍼층
220: 발광 구조물 230: 전자 차단층
240: 계면층 400: 발광소자 패키지
500: 영상표시장치100, 200a, 200b: Light emitting device package
110, 210:
220: light emitting structure 230: electron blocking layer
240: interface layer 400: light emitting device package
500: Video display device
Claims (7)
상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층;
상기 활성층 상에 배치된 전자 차단층;
상기 전자 차단층 상에 배치되고, 에너지 밴드 갭이 상기 전자 차단층보다 작고 하기의 제2 도전형 반도체층보다 큰 계면층; 및
상기 계면층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광소자.A first conductive semiconductor layer;
An active layer disposed on the first conductive semiconductor layer;
An electron blocking layer disposed on the active layer;
An interface layer disposed on the electron blocking layer and having an energy band gap smaller than that of the electron blocking layer and larger than the following second conductivity type semiconductor layer; And
And a second conductivity type semiconductor layer disposed on the interface layer.
상기 계면층은 제2 도전형인 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the interface layer is a second conductive type.
상기 계면층은 InGaN을 포함하는 발광소자.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the interface layer comprises InGaN.
상기 계면층은 1 나노미터 내지 100 나노미터의 두께를 가지는 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the interface layer has a thickness of 1 nanometer to 100 nanometers.
상기 계면층 내에서 상기 In의 조성비는 10% 이내인 발광소자.3. The method of claim 2,
And the composition ratio of In in the interface layer is within 10%.
상기 계면층은 마그네슘(Mg)이 도핑된 발광소자.The method according to claim 1,
Wherein the interface layer is doped with magnesium (Mg).
상기 계면층 내에서 상기 마그네슘이 5×1019 내지 1×1021의 농도로 도핑된 발광소자.The method according to claim 6,
And the magnesium in the interface layer is doped at a concentration of 5 x 10 19 to 1 x 10 21 .
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