KR20150128012A - 발광소자 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래에 배치되며, 불순물을 포함하는 제1 윈도우층; 상기 제1 윈도우층 아래에 배치되며, 상기 제1 윈도우층에 포함된 불순물과 다른 불순물을 포함하는 제2 윈도우층; 상기 발광구조물 위에 배치되며 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 윈도우층 아래에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함한다.

Description

발광소자 {LIGHT EMITTING DEVICE}
실시 예는 발광소자, 발광소자 패키지 및 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광소자의 하나로서 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선, 자외선과 같은 빛의 형태로 변환한다.
발광소자의 광 효율이 증가됨에 따라 표시장치, 조명기기를 비롯한 다양한 분야에 발광소자가 적용되고 있다.
실시 예는 동작 전압을 낮추고 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래에 배치되며, 불순물을 포함하는 제1 윈도우층; 상기 제1 윈도우층 아래에 배치되며, 상기 제1 윈도우층에 포함된 불순물과 다른 불순물을 포함하는 제2 윈도우층; 상기 발광구조물 위에 배치되며 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 윈도우층 아래에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래에 배치되며, 상기 제2 도전형 반도체층에 포함된 불순물과 같은 불순물을 포함하는 제1 윈도우층; 상기 제1 윈도우층 아래에 배치되며, 상기 제1 윈도우층에 포함된 불순물과 다른 불순물을 포함하고, 상기 제1 윈도우층에 비해 불순물 농도가 더 높은 제2 윈도우층; 상기 발광구조물 위에 배치되며 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극; 상기 제2 윈도우층 아래에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극; 을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛은 동작 전압을 낮추고 광도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자에 적용된 반도체층의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 6은 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들에 따른 발광소자, 발광소자 패키지, 라이트 유닛 및 발광소자 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광구조물(10), 제1 윈도우층(15), 제2 윈도우층(16)을 포함할 수 있다.
상기 발광구조물(10)은 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 제2 도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 아래에 배치될 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 상기 활성층(12) 아래에 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 상기 조성식에서 y는 0.5의 값을 갖고, x는 0.5 내지 0.8의 값을 가질 수도 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예로서 II족-VI족 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예로서 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 활성층(12)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, C 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예로서, 상기 발광구조물(10)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P)으로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 구현될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 윈도우층(15)은 상기 발광구조물(10) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은 불순물을 포함할 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 동일한 극성의 불순물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 윈도우층(15)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 포함된 불순물과 같은 불순물을 포함할 수 있다.
상기 제1 윈도우층(15)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은 전류 퍼짐 효과를 제공할 수 있다.
상기 제2 윈도우층(16)은 상기 제1 윈도우층(15) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 윈도우층(16)은 상기 제1 윈도우층(15)에 포함된 불순물과 다른 불순물을 포함할 수 있다. 상기 제2 윈도우층(16)에 포함된 불순물의 농도는 상기 제1 윈도우층(15)에 포함된 불순물 농도에 비해 더 높을 수 있다.
상기 제2 윈도우층(16)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 윈도우층(16)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 상기 제1 윈도우층(15)과 상기 발광구조물(10) 사이에 배치된 에너지 버퍼층(90)을 포함할 수 있다.
상기 에너지 버퍼층(90)은 상기 발광구조물(10) 아래에 배치될 수 있다. 상기 에너지 버퍼층(90)은 불순물을 포함할 수 있다. 상기 에너지 버퍼층(90)은 에컨대 상기 제2 도전형 반도체층과 극성이 갖은 불순물을 포함할 수 있다. 상기 에너지 버퍼층(90)은 상기 발광구조물(10)로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 변화되는 영역을 포함할 수 있다. 도 2는 실시 예에 따른 발광소자에 적용된 반도체층의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 에너지 버퍼층(90)은 제1 영역(91)과 제2 영역(92)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(91)은 상기 발광구조물(10)로부터의 거리 변화에 관계없이 에너지 밴드갭이 일정하게 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)으로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 점차적으로 작아지게 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 상기 에너지 버퍼층(90)과 상기 제1 윈도우층(15) 사이에 배치된 인장변형 배리어층(95, Tesnile Strain Barrier Layer)을 포함할 수 있다.
상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 에너지 버퍼층(90) 아래에 배치될 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 제2 영역(92) 아래에 배치될 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 에너지 버퍼층(90)의 에너지 밴드갭에 비해 작거나 같은 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 제2 영역(92)의 에너지 밴드갭에 비하여 작거나 같은 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 불순물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 동일한 극성의 불순물을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 상기 제1 윈도우층(15)과 상기 인장변형 배리어층(95) 사이에 배치된 불순물 트랩층(17)을 포함할 수 있다. 상기 불순물 트랩층(17)은 상기 제1 윈도우층(15)에 포함된 불순물이 상기 발광구조물(10)로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)에 포함된 불순물이 상기 발광구조물(10)로 확산되는 경우 광 드롭(optical drop)이 발생되어 광 추출 효율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
예컨대, 상기 에너지 버퍼층(90)의 두께는 180 나노미터 내지 250 나노미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 영역(91)의 두께는 170 나노미터 내지 230 나노미터로 제공될 수 있으며, 상기 제1 영역(92)의 두께는 10 나노미터 내지 20 나노미터로 제공될 수 있다.
또한, 상기 에너지 버퍼층(90)이 상기 인장변형 배리어층(95)에 비해 더 두껍게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 인장변형 배리어층(95)은 10 나노미터 내지 20 나노미터의 두께로 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 ODR(Omni Directional Reflector)층(21), 오믹접촉층(23), 반사층(30)을 포함할 수 있다.
상기 ODR층(21)은 상부 방향으로부터 입사되는 빛을 상부 방향으로 반사시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 예로서 상기 발광구조물(10)에 비해 낮은 굴절률을 갖도록 구현될 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 발광구조물(10)을 이루는 물질의 굴절률과 큰 차이를 갖는 낮은 굴절률을 갖도록 선택됨으로써, 반사 기능을 제공할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 제2 윈도우층(16)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 제1 윈도우층(15)을 이루는 물질의 굴절률과 큰 차이를 갖는 낮은 굴절률을 갖도록 선택됨으로써, 반사 기능을 제공할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 제2 윈도우층(16)을 이루는 물질의 굴절률과 큰 차이를 갖는 낮은 굴절률을 갖도록 선택됨으로써, 반사 기능을 제공할 수 있다.
상기 ODR층(21)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 예로서, SiO2, SiNx, ITO(Indium-Tin-Oxide), IZO(Indium-Zinc-Oxide), AZO(Aluminum-Zinc-Oxide), ATO(Antimony-Tin-Oxide), IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide), IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide), GZO(Gallium-Zinc-Oxide), IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide), IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide), AZO(Aluminum-Zinc-Oxide) 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(23)은 상기 제2 윈도우층(16)과 오믹 접촉되도록 구현될 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 상기 제2 윈도우층(16)과 오믹 접촉되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 상기 발광구조물(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 상기 ODR층(21)을 관통하여 배치될 수 있다. 예로서, 상기 오믹접촉층(23)은 원 또는 타원 형상의 상부면을 갖도록 구현될 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 예로서, Au, Au/AuBe/Au, AuZn, ITO, AuBe, GeAu 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사층(30)은 상기 오믹접촉층(23) 아래에 배치될 수 있다. 상기 반사층(30)은 상기 ODR층(21) 아래에 배치될 수 있다. 상기 반사층(30)은 상부 방향으로부터 입사되는 빛을 상부 방향으로 반사시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 반사층(30)은 예로서, Ag, Au, Al 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 본딩층(40)과 지지기판(50)을 포함할 수 있다. 상기 본딩층(40)은 상기 반사층(30)과 상기 지지기판(50)을 부착시켜 주는 기능을 수행할 수 있다.
상기 본딩층(40)은 예로서, Sn, AuSn, Pd, Al, Ti, Au, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Ta, Ti/Au/In/Au 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지기판(50)은 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 상기 발광구조물(10) 위에 배치된 제1 전극(60)과 전극패드(70)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 오믹 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 오믹 접촉되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 Ge, Zn, Mg, Ca, Au, Ni, AuGe, AuGe/Ni/Au 등에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(60)과 상기 제1 도전형 반도체층(11) 사이에 고농도 불순물 반도체층이 더 포함될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전극(60)과 상기 제1 도전형 반도체층(11) 사이에 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 불순물 농도 보다 더 높은 고농도 불순물을 포함하는 GaAs 층이 더 배치될 수 있다.
상기 전극패드(70)는 상기 제1 전극(60)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극패드(70)는 상기 제1 전극(60) 위에 배치될 수 있다. 상기 전극패드(70)는 상기 제1 전극(60) 위에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 전극패드(70)는 외부 전원에 연결되어 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공할 수 있다. 상기 전극패드(70)는 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo, Ti/Au/Ti/Pt/Au, Ni/Au/Ti/Pt/Au, Cr/Al/Ni/Cu/Ni/Au 등에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 보호층(80)을 포함할 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 발광구조물(10)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 발광구조물(10)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 발광구조물(10)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 제1 윈도우층(15) 둘레에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)의 일부 영역은 상기 제1 윈도우층(15)의 일부 영역 위에 배치될 수 있다.
상기 보호층(80)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 위에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 제1 전극(60) 위에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상부면에 제공된 광 추출 구조를 포함할 수 있다. 상기 광 추출 구조는 요철 구조로 지칭될 수도 있고, 또한 러프니스(roughness)로 지칭될 수도 있다. 상기 광 추출 구조는 규칙적으로 배열될 수도 있으며, 또한 랜덤(random)하게 배열될 수도 있다. 상기 보호층(80)의 상부면에 제공된 광 추출 구조는 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상부면에 제공된 광 추출 구조에 대응될 수 있다.
상기 보호층(80)은 산화물 또는 질화물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층(80)은 예로서 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
한편, 실시 예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지지기판(50)이 전도성으로 구현될 수 있으며, 상기 지지기판(50)에 연결된 외부 전원에 의하여 상기 발광구조물(10)에 전원이 인가될 수 있다. 상기 지지기판(50)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 전원이 인가될 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 상기 제2 도전형 반도체층(13)에 전기적으로 연결된 제2 전극은 상기 오믹접촉층(23), 상기 반사층(30), 상기 본딩층(40), 상기 지지기판(50) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예로서, 상기 발광구조물(10)이 GaAs 성장 기판에서 성장될 수 있으며, 상기 발광구조물(10)은 AlGaInP 조성으로 성장될 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은 GaP 조성으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 윈도우층(15)이 GaP 조성으로 형성되는 경우에, 두 층 간의 격자 상수 차이로 인하여 상기 제1 윈도우층(15)은 GaAs 성장 기판을 기준으로 20,000 내지 30,000 ppm 인장변형(tensile strain) 힘이 발생되며, 상기 발광구조물(10)이 손상될 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 실시 예에 따른 발광소자는 상기 발광구조물(10)이 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 인장변형 배리어층(95)을 더 포함할 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 성장 기판과 상기 제1 윈도우층(15) 사이의 인장변형(tensile strain) 힘을 갖는 물질로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 인장변형 배리어층(95)은 GaInP로 제공될 수 있다.
그런데, 상기 인장변형 배리어층(95)이 낮은 에너지 밴드갭을 가짐에 따라 홀(hole)이 활성층(12)으로 이동함에 있어 손실이 발생될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 실시 예에 따른 발광소자는 상기 발광구조물(10)로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 변화되는 상기 에너지 버퍼층(90)을 더 포함할 수 있다.
예로서, 상기 에너지 버퍼층(90)은 AlGaInP 조성을 포함할 수 있다. 상기 에너지 버퍼층(90)은 Al의 조성비 변화에 따라 에너지 밴드갭이 변화될 수 있다. 상기 제1 영역(91)은 Al 조성이 일정하도록 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)으로부터 멀어질수록 에너지 밴드갭이 작아지도록 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)으로부터 에너지 밴드갭이 작아지도록 Al 조성이 점차 작아지도록 제공될 수 있다.
예로서, 상기 제1 영역(91)은 (AlxGa(1-x))0.5In0 .5P (0.5≤x≤0.9) 조성을 포함하고, 상기 제2 영역(92)은 (AlxGa(1-x))0.5In0 .5P (0.1≤x≤0.5) 조성을 포함하도록 구현될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)에 인접한 구간은 Al 조성이 상기 제1 영역(91)과 같게 제공되고, 상기 제1 영역(91)으로부터 멀어질수록 점차 작아지며 Al 조성이 작아지도록 제공될 수 있다.
이와 같이 상기 에너지 버퍼층(90)의 에너지 밴드갭이 순차적으로 변화되도록 구현함으로써 상기 제1 윈도우층(15) 방향에서 상기 활성층(12) 방향으로 이동하는 홀이 손실되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 이와 같이 홀의 이동을 향상시킴으로써 동작 전압을 감소시킬 수 있게 된다. 예컨대, 상기 에너지 버퍼층(90)이 없는 발광소자의 경우에 동작 전압이 2.24 V로 나타났으며, 상기 에너지 버퍼층(90)이 적용된 발광소자의 경우에 1.96 V의 동작 전압이 측정되었다.
예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 Al0 .5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.52eV)로 구현되고, 상기 활성층(12)은 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 1.97eV)의 우물층과 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.34eV)의 장벽층으로 구현되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 Al0 .5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.52eV)로 구현될 수 있다.
또한, 상기 에너지 버퍼층(90)의 제1 영역(91)은 (Al0 .85Ga0 .15)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.43eV)으로 구현되고, 상기 에너지 버퍼층(90)의 제2 영역(92)은 (Al0.85Ga0.15)0.5In0.5P (에너지 밴드갭: 2.43eV)에서 (Al0 .3Ga0 .7)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.09eV)로 점차적으로 Al 조성이 작아지도록 구현될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 에너지 버퍼층(90)의 가장 낮은 에너지 밴드갭이 상기 활성층(12)을 이루는 우물층의 에너지 밴드갭보다 크고 상기 윈도우층(15)의 에너지 밴드갭보다 작게 제공될 수 있다. 또한, 상기 인장변형 배리어층(95)의 에너지 밴드갭이 상기 활성층(12)을 이루는 우물층의 에너지 밴드갭보다 크고 상기 윈도우층(15)의 에너지 밴드갭보다 작게 제공될 수 있다. 이는 상기 활성층(12)을 이루는 우물층에 비하여 에너지 밴드갭이 더 작은 반도층이 있는 경우에는 그 영역에서 광흡수가 일어나게 되어 광손실이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
한편, 실시 예에 따른 발광소자에 있어, 예컨대 상기 제1 윈도우층(15)은 3족 또는 5족 원소를 분술물로 포함하고, 상기 제2 윈도우층(16)은 4족 원소를 불순물로 포함할 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은 Si 또는 Mg 원소를 분순물로 포함하고 상기 제2 윈도우층(16)은 C 원소를 분순물로 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 윈도우층(15)의 도핑 농도는 5×1016/㎤ 내지 1×1018/㎤ 이고, 상기 제2 윈도우층(16)의 도핑 농도는 5×1018/㎤ 내지 1×1020/㎤ 로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 윈도우층(15)은 2,000 나노미터 내지 5,000 나노미터의 두께로 제공되고, 상기 제2 윈도우층(16)은 200 나노미터 내지 500 나노미터의 두께로 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제2 윈도우층(16)이 고농도 불순물을 포함하므로 상기 오믹접촉층(23)과 양질의 오믹 접촉이 구현될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 따른 발광소자는 동작 전압을 낮출 수 있게 된다.
또한, 종래 발광소자의 경우 고농도 불순물을 첨가하기 위하여, 예로서 Mg 원소를 불순물로 다량 도핑하는 경우들이 있다. 그런데, 이와 같이 Mg 원소를 불순물로 다량 추가하는 경우에, Mg 원소들이 발광구조물 영역으로 확산됨에 따라 광 드롭이 발생되는 단점이 있었다.
이에 반하여, 실시 예에 따른 발광소자는 예로서 Mg 원소가 아닌 C 원소를 불순물로 첨가시킴으로써, Mg 원소 확산에 따른 광 드롭 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그러면, 도 3 내지 도 6을 참조하여 실시 예에 따른 발광소자 제조방법을 설명하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 제조방법에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(5) 위에 식각정지층(7), 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13), 에너지 버퍼층(90), 인장변형 배리어층(95), 불순물 트랩층(17), 제1 윈도우층(15), 제2 윈도우층(16)이 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 발광구조물(10)로 정의될 수 있다.
상기 기판(5)은 예를 들어, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(5)과 상기 식각정지층(7) 사이에는 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
상기 식각정지층(7)은 예로서 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP(0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 식각정지층(7)의 기능에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP (0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 상기 조성식에서 y는 0.5의 값을 갖고, x는 0.5 내지 0.8의 값을 가질 수도 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예로서 II족-VI족 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예로서 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP (0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)은 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 활성층(12)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예로서 II족-VI족 화합물 반도체 또는 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
예컨대, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP (0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, C 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예로서, 상기 발광구조물(10)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P)으로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 구현될 수 있다.
상기 에너지 버퍼층(90)은 상기 발광구조물(10) 위에 형성될 수 있다. 상기 에너지 버퍼층(90)은 상기 발광구조물(10)로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 변화되는 영역을 포함할 수 있다. 도 2는 실시 예에 따른 발광소자에 적용된 반도체층의 에너지 밴드갭을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 에너지 버퍼층(90)은 제1 영역(91)과 제2 영역(92)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(91)은 상기 발광구조물(10)로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 일정하게 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)으로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 점차적으로 작아지게 제공될 수 있다.
상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 에너지 버퍼층(90) 위에 형성될 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 제2 영역(92) 위에 형성될 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 에너지 버퍼층(90)의 에너지 밴드갭에 비해 작거나 같은 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 상기 제2 영역(92)의 에너지 밴드갭에 비하여 작거나 같은 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 불순물 트랩층(17)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP (0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 불순물 트랩층(17)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다.
상기 제1 윈도우층(15)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP (0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 윈도우층(15)은 발광소자 구동 시 전류 퍼짐 효과를 제공할 수 있다.
상기 제2 윈도우층(16)은 (AlxGa1 -x)yIn1 - yP (0≤x≤1, 0≤y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 윈도우층(15)은, 예를 들어 AlGaInP, AlInP, GaP, GaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 윈도우층(16)은 상기 제1 윈도우층(15)에 비해 고농도 불순물을 포함하도록 구현될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 제조방법에 의하면, Ga 원소와 CH3 결합된 유기물을 이용하여 상기 C 원소를 첨가시킬 수 있다. 예컨대, 종래 Ga 소스로 공급되는 유기물을 이용할 수 있으며, 성장 온도를 낮게 설정함으로써(예컨대 630℃), C 원소가 고농도의 불순물로 첨가될 수 있게 된다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 윈도우층(16) 위에 ODR층(21), 오믹접촉층(23), 반사층(30)이 형성될 수 있다.
상기 ODR층(21)은 입사되는 빛을 다시 반사시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 예로서 상기 발광구조물(10)에 비해 낮은 굴절률을 갖도록 구현될 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 발광구조물(10)을 이루는 물질의 굴절률과 큰 차이를 갖는 낮은 굴절률을 갖도록 선택됨으로써, 반사 기능을 제공할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 제2 윈도우층(16)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 제2 윈도우층(16)에 비해 낮은 굴절률을 갖도록 구현될 수 있다. 상기 ODR층(21)은 상기 제1 윈도우층(11)에 비해 낮은 굴절률을 갖도록 구현될 수 있다.
상기 ODR층(21)은 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 상기 ODR층(21)은 예로서, SiO2, SiNx, ITO(Indium-Tin-Oxide), IZO(Indium-Zinc-Oxide), AZO(Aluminum-Zinc-Oxide), ATO(Antimony-Tin-Oxide), IZTO(Indium-Zinc-Tin-Oxide), IAZO(Indium-Aluminum-Zinc-Oxide), GZO(Gallium-Zinc-Oxide), IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide), IGTO(Indium-Gallium-Tin-Oxide), AZO(Aluminum-Zinc-Oxide) 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(23)은 상기 제2 윈도우층(16)과 오믹 접촉되도록 구현될 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 상기 제2 윈도우층(16)과 오믹 접촉되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 상기 발광구조물(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 상기 ODR층(21)을 관통하여 배치될 수 있다. 예로서, 상기 오믹접촉층(23)은 원 또는 타원 형상의 상부면을 갖도록 구현될 수 있다. 상기 오믹접촉층(23)은 예로서, Au, Au/AuBe/Au, AuZn, ITO, AuBe, GeAu 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사층(30)은 상기 오믹접촉층(23) 위에 배치될 수 있다. 상기 반사층(30)은 상기 ODR층(21) 위에 배치될 수 있다. 상기 반사층(30)은 입사되는 빛을 다시 반사시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 반사층(30)은 예로서, Ag, Au, Al 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반사층(30) 위에 본딩층(40), 지지기판(50)이 제공될 수 있다.
상기 본딩층(40)은 상기 반사층(30)과 상기 지지기판(50)을 부착시켜 주는 기능을 수행할 수 있다. 상기 본딩층(40)은 예로서, Sn, AuSn, Pd, Al, Ti, Au, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Ta, Ti/Au/In/Au 등의 물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 지지기판(50)은 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 식각정지층(7)으로부터 상기 기판(5)을 제거한다. 하나의 예로서 상기 기판(5)은 식각 공정에 의하여 제거될 수 있다. 상기 기판(5)이 GaAs로 구현되는 경우, 상기 기판(5)은 습식 식각 공정에 의하여 제거될 수 있으며, 상기 식각정지층(7)은 식각되지 않음으로써 상기 기판(5)만 식각 되어 분리될 수 있도록 정지층의 기능을 수행할 수 있다. 상기 식각정지층(7)은 별도의 제거 공정을 통하여 상기 발광구조물(10)로부터 분리될 수 있다. 예로서, 상기 식각정지층(7)은 별도의 식각 공정을 통하여 제거될 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(10) 위에 제1 전극(60)이 형성되고, 이이솔레이션 식각이 수행되어 상기 발광구조물(10)의 측면이 식각될 수 있다.
상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)에 오믹 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 발광구조물(10)과 오믹 접촉되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 오믹 접촉되는 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(60)은 Ge, Zn, Mg, Ca, Au, Ni, AuGe, AuGe/Ni/Au 등에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(10)과 상기 제1 전극(60) 위에 보호층(80)과 전극패드(70)가 형성될 수 있다.
상기 보호층(80)은 상기 발광구조물(10)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 발광구조물(10)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 발광구조물(10)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 제1 윈도우층(15) 둘레에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)의 일부 영역은 상기 제1 윈도우층(15)의 일부 영역 위에 배치될 수 있다.
상기 보호층(80)은 산화물 또는 질화물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보호층(80)은 예로서 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
상기 보호층(80)은 상기 제1 도전형 반도체층(11) 위에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상기 제1 전극(60) 위에 배치될 수 있다. 상기 보호층(80)은 상부면에 제공된 광 추출 구조를 포함할 수 있다. 상기 광 추출 구조는 요철 구조로 지칭될 수도 있고, 또한 러프니스(roughness)로 지칭될 수도 있다. 상기 광 추출 구조는 규칙적으로 배열될 수도 있으며, 또한 랜덤(random)하게 배열될 수도 있다.
상기 전극패드(70)는 상기 제1 전극(60)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극패드(70)는 상기 제1 전극(60) 위에 배치될 수 있다. 상기 전극패드(70)는 상기 제1 전극(60) 위에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 전극패드(70)는 외부 전원에 연결되어 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공할 수 있다. 상기 전극패드(70)는 Cr, V, W, Ti, Zn, Ni, Cu, Al, Au, Mo, Ti/Au/Ti/Pt/Au, Ni/Au/Ti/Pt/Au, Cr/Al/Ni/Cu/Ni/Au 등에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 발광소자 제조방법은 필요에 따라 또한 공정 설계에 따라 변형되어 실시될 수도 있다.
예로서, 상기 발광구조물(10)이 GaAs 성장 기판에서 성장될 수 있으며, 상기 발광구조물(10)은 AlGaInP 조성으로 성장될 수 있다. 상기 윈도우층(15)은 GaP 조성으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 윈도우층(15)이 GaP 조성으로 형성되는 경우에, 두 층 간의 격자 상수 차이로 인하여 상기 윈도우층(15)은 GaAs 성장 기판을 기준으로 20,000 내지 30,000 ppm 인장변형(tensile strain) 힘이 발생되며, 상기 발광구조물(10)이 손상될 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 실시 예에 따른 발광소자는 상기 발광구조물(10)이 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 인장변형 배리어층(95)을 더 포함할 수 있다. 상기 인장변형 배리어층(95)은 성장 기판과 상기 윈도우층(15) 사이의 인장변형(tensile strain) 힘을 갖는 물질로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 인장변형 배리어층(95)은 GaInP로 제공될 수 있다.
그런데, 상기 인장변형 배리어층(95)이 낮은 에너지 밴드갭을 가짐에 따라 홀(hole)이 활성층(12)으로 이동함에 있어 손실이 발생될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 실시 예에 따른 발광소자는 상기 발광구조물(10)로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 변화되는 상기 에너지 버퍼층(90)을 더 포함할 수 있다.
예로서, 상기 에너지 버퍼층(90)은 AlGaInP 조성을 포함할 수 있다. 상기 에너지 버퍼층(90)은 Al의 조성비 변화에 따라 에너지 밴드갭이 변화될 수 있다. 상기 제1 영역(91)은 Al 조성이 일정하도록 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)으로부터 멀어질수록 에너지 밴드갭이 작아지도록 제공될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)으로부터 에너지 밴드갭이 작아지도록 Al 조성이 점차 작아지도록 제공될 수 있다.
예로서, 상기 제1 영역(91)은 (AlxGa(1-x))0.5In0 .5P (x=0.85) 조성을 포함하고, 상기 제2 영역(92)은 (AlxGa(1-x))0.5In0 .5P (0.85≤x≤0.3) 조성을 포함하도록 구현될 수 있다. 상기 제2 영역(92)은 상기 제1 영역(91)에 인접한 구간은 Al 조성이 0.85가 되도록 제공되고, 상기 제1 영역(91)으로부터 멀어질수록 점차 작아지며 Al 조성이 0.3까지 작아지도록 제공될 수 있다.
이와 같이 상기 에너지 버퍼층(90)의 에너지 밴드갭이 순차적으로 변화되도록 구현함으로써 상기 윈도우층(15) 방향에서 상기 활성층(12) 방향으로 이동하는 홀이 손실되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 이와 같이 홀의 이동을 향상시킴으로써 동작 전압을 감소시킬 수 있게 된다. 예컨대, 상기 에너지 버퍼층(90)이 없는 발광소자의 경우에 동작 전압이 2.24 V로 나타났으며, 상기 에너지 버퍼층(90)이 적용된 발광소자의 경우에 1.96 V의 동작 전압이 측정되었다.
예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 Al0 .5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.52eV)로 구현되고, 상기 활성층(12)은 (Al0 .1Ga0 .9)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 1.97eV)의 우물층과 (Al0 .7Ga0 .3)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.34eV)의 장벽층으로 구현되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 Al0 .5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.52eV)로 구현될 수 있다.
또한, 상기 에너지 버퍼층(90)의 제1 영역(91)은 (Al0 .85Ga0 .15)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.43eV)으로 구현되고, 상기 에너지 버퍼층(90)의 제2 영역(92)은 (Al0.85Ga0.15)0.5In0.5P (에너지 밴드갭: 2.43eV)에서 (Al0 .3Ga0 .7)0.5In0 .5P (에너지 밴드갭: 2.09eV)로 점차적으로 Al 조성이 작아지도록 구현될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 에너지 버퍼층(90)의 가장 낮은 에너지 밴드갭이 상기 활성층(12)을 이루는 우물층의 에너지 밴드갭보다 크고 상기 제1 윈도우층(15)의 에너지 밴드갭보다 작게 제공될 수 있다. 또한, 상기 인장변형 배리어층(95)의 에너지 밴드갭이 상기 활성층(12)을 이루는 우물층의 에너지 밴드갭보다 크고 상기 제1 윈도우층(15)의 에너지 밴드갭보다 작게 제공될 수 있다. 이는 상기 활성층(12)을 이루는 우물층에 비하여 에너지 밴드갭이 더 작은 반도층이 있는 경우에는 그 영역에서 광흡수가 일어나게 되어 광손실이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
한편, 실시 예에 따른 발광소자에 있어, 예컨대 상기 제1 윈도우층(15)은 3족 또는 5족 원소를 분술물로 포함하고, 상기 제2 윈도우층(16)은 4족 원소를 불순물로 포함할 수 있다. 상기 제1 윈도우층(15)은 Si 또는 Mg 원소를 분순물로 포함하고 상기 제2 윈도우층(16)은 C 원소를 분순물로 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 윈도우층(15)의 도핑 농도는 5×1016/㎤ 내지 1×1018/㎤ 이고, 상기 제2 윈도우층(16)의 도핑 농도는 5×1018/㎤ 내지 1×1020/㎤ 로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 윈도우층(15)은 2,000 나노미터 내지 5,000 나노미터의 두께로 제공되고, 상기 제2 윈도우층(16)은 200 나노미터 내지 500 나노미터의 두께로 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 상기 제2 윈도우층(16)이 고농도 불순물을 포함하므로 상기 오믹접촉층(23)과 양질의 오믹 접촉이 구현될 수 있다. 이에 따라 실시 예에 따른 발광소자는 동작 전압을 낮출 수 있게 된다.
또한, 종래 발광소자의 경우 고농도 불순물을 첨가하기 위하여, 예로서 Mg 원소를 불순물로 다량 도핑하는 경우들이 있다. 그런데, 이와 같이 Mg 원소를 불순물로 다량 추가하는 경우에, Mg 원소들이 발광구조물 영역으로 확산됨에 따라 광 드롭이 발생되는 단점이 있었다.
이에 반하여, 실시 예에 따른 발광소자는 예로서 Mg 원소가 아닌 C 원소를 불순물로 첨가시킴으로써, Mg 원소 확산에 따른 광 드롭 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 몸체(120)와, 상기 몸체(120)에 배치된 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과, 상기 몸체(120)에 제공되어 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(140)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(120)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 몸체(120) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(131) 또는 제2 리드전극(132) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(132)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 몰딩부재(140)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(140)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 8 및 도 9에 도시된 표시 장치, 도 10에 도시된 조명 장치를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나가 제공될 수 있으며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 위에서 설명된 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 기판(1033) 위에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 위에 제공될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광소자 패키지(200)는 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광소자 패키지(200)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제1 및 제2 기판, 그리고 제1 및 제2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041) 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9는 실시 예에 따른 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광소자(100)가 어레이된 기판(1020), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다. 상기 기판(1020)과 상기 발광소자 패키지(200)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 10은 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홈(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홈(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)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(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다.
예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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 발광구조물 11 제1 도전형 반도체층
12 활성층 13 제2 도전형 반도체층
15 제1 윈도우층 16 제2 윈도우층
17 불순물 트랩층 21 ODR층
23 오믹접촉층 30 반사층
40 본딩층 50 지지기판
60 제1 전극 70 전극패드
80 보호층 90 에너지 버퍼층
91 제1 영역 92 제2 영역
95 인장변형 배리어층

Claims (9)

  1. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 아래에 배치되며, 불순물을 포함하는 제1 윈도우층;
    상기 제1 윈도우층 아래에 배치되며, 상기 제1 윈도우층에 포함된 불순물과 다른 불순물을 포함하는 제2 윈도우층;
    상기 발광구조물 위에 배치되며 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극;
    상기 제2 윈도우층 아래에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극;
    을 포함하는 발광소자.
  2. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 활성층, 상기 활성층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 아래에 배치되며, 상기 제2 도전형 반도체층에 포함된 불순물과 같은 불순물을 포함하는 제1 윈도우층;
    상기 제1 윈도우층 아래에 배치되며, 상기 제1 윈도우층에 포함된 불순물과 다른 불순물을 포함하고, 상기 제1 윈도우층에 비해 불순물 농도가 더 높은 제2 윈도우층;
    상기 발광구조물 위에 배치되며 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 전극;
    상기 제2 윈도우층 아래에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제2 전극;
    을 포함하는 발광소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광구조물과 상기 제1 윈도우층 사이에 배치되며, 상기 제1 윈도우층에 포함된 불순물이 상기 발광구조물로 확산되는 것을 방지하는 불순물 트랩층을 포함하는 발광소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 윈도우층은 3족 또는 5족 원소를 불순물로 포함하고, 상기 제2 윈도우층은 4족 원소를 불순물로 포함하는 발광소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 윈도우층은 Mg 원소를 불순물로 포함하고 상기 제2 윈도우층은 C 원소를 불순물로 포함하는 발광소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 윈도우층의 도핑 농도는 5×1016/㎤ 내지 1×1018/㎤ 이고, 상기 제2 윈도우층의 도핑 농도는 5×1018/㎤ 내지 1×1020/㎤ 인 발광소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 윈도우층은 2,000 나노미터 내지 5,000 나노미터의 두께로 제공되고, 상기 제2 윈도우층은 200 나노미터 내지 500 나노미터의 두께로 제공된 발광소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광구조물과 상기 제1 윈도우층 사이에 배치되며, 상기 발광구조물로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 변화되는 영역을 갖는 에너지 버퍼층을 포함하는 발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에너지 버퍼층은, 상기 발광구조물로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 일정한 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터의 거리에 따라 에너지 밴드갭이 점차적으로 작아지는 제2 영역을 포함하는 발광소자.
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