KR20160071823A - 발광소자 및 조명시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 AlInGaN계 질화물 반도체층(124); 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124) 상에 제2 도전형 반도체층(116);을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 AlInGaN계 질화물 반도체층(124); 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124) 상에 제2 도전형 반도체층(116);을 포함할 수 있다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device: LED)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 3-5족 원소 또는 2-6족 원소가 화합되어 생성될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자(electron)와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 뱁드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지를 구비하므로, 광소자 또는 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자, 적색(Red) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
한편, 발광소자는 이종기판을 성장기판으로 하여 유기 화학적으로 발광구조물의 에피층을 증착하여 형성하는데, 성장기판과 에피층 사이의 격자상수 차이(Lattive constant mismatch)에 의해 다수의 결함(Defect)이 발생하며, 이러한 격자결함은 에피층 박막의 결정품질 저하시켜 광 효율을 저하시킨다.
또한 종래기술에 의하면, 에피층의 결함은 에너지 준위를 변화시켜 포톤(photon)의 흡수를 유발시킴으로써 광출력을 저하시키는 문제가 있다.
실시예는 에피층 박막의 결정품질 향상시켜 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
또한 실시예는 에피층의 결함을 제거하여 광출력을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 AlInGaN계 질화물 반도체층(124); 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124) 상에 제2 도전형 반도체층(116);을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 제1 도전형원소 주입층(125)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예는 에피층 박막의 결정품질 향상시켜 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
또한 실시예는 에피층의 결함을 제거하여 광출력을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 원소 분석도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 광도 데이터.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 부분 확대도.
도 5 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 10은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 원소 분석도.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 광도 데이터.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 부분 확대도.
도 5 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자의 제조방법 공정 단면도.
도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 10은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이며, 도 1은 수평형 발광소자를 기준으로 도시되어 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)과, 상기 활성층(114) 상에 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)과, 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124) 상에 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112), 상기 활성층(114) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 발광구조물(110)로 칭할 수 있다. 도 1에 도시된 도면번호 중 미설명 도면번호는 이하 제조방법에서 설명하기로 한다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자의 원소 분석도이며, 도 4는 실시예에 따른 발광소자의 제2 도전형 반도체층(116)의 부분 확대도이다.
종래기술에 의하면, 성장기판과 에피층 사이의 격자 차이에 의해 발생한 격자결함이 에피층의 결정품질 저하시키거나 포톤의 흡수하여 광효율 또는 광출력을 저하시키는 문제가 있다.
이에 실시예는 에피층 박막의 결정품질 향상시켜 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자 및 에피층의 결함을 제거하여 광출력을 향상시킬 수 있는 발광소자를 제공하고자 한다.
이를 위해, 실시예는 제2 도전형 반도체층(116)에 제1 도전형원소 주입층(125)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 n형 주입층(125)을 포함할 수 있다.
실시예에 의하면, 도 2 또는 도 4와 같이, 활성층(114)과 이격되면서 제2 도전형 반도체층(116)에 n형 주입층(125)을 형성함으로써 제2 도전형 반도체층(116), 예를 들어 p형 GaN층에 잔존하는 갈륨 베이컨시(Ga Vacancy)를 메워서 갈륨 베이컨시를 줄일 수 있으며, 이로 인해 결함(Defect)이 감소하여 설계된 파장대, 예를 들어 블루(Blue) 파장이 아닌 발광파장인 YL(Yellow Luminescence)를 감소시킬 수 있어 광 효율이 증대될 수 있으며, 결함에 의한 포톤(Photon)의 흡수정도가 줄어들어 광출력을 향상시키는 효과가 있다.
도 3은 실시예에 따른 발광소자의 광도 데이터이다.
도 3과 같이, p형 반도체층에 n형 이온이 주입되지 않은 비교예의 광도(R), 약 130mW에 비해, 실시예가 적용된 발광소자의 경우 광도(E)가 약 135 mW이상으로 증가하여 LED의 광출력을 현저히 향상시키는 효과가 있었다.
도 2를 참조하면, 실시예에서 n형 주입층(125)은 n형 도핑원소로 Si이 도핑될 수 있고, Si의 도핑농도는 약 8x1018 내지 약 2x1019 (atoms/cm3)일 수 있다.
실시예에서 상기 제2 도전형 반도체층(116)에서 p형 원소의 도핑농도가 상기 n형 주입층(125)의 n형 원소의 도핑농도보다 높을 수 있으며, 이보다 낮은 경우 제2 도전형 반도체층(116)이 홀의 주입층으로 기능하기 어려울 수 있다. 이에 따라, n형 주입층(125)은 Si의 도핑농도는 2x1019(atoms/cm3)을 초과하지 않을 수 있다.
또한 실시예에서 상기 n형 주입층(125)의 n형 원소의 도핑농도는 8x1018 (atoms/cm3) 미만일 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이, n형 제1 주입층(125a)의 n형 도전형 원소의 도핑농도가 8x1018 (atoms/cm3) 미만인 경우 Si 도핑원소의 도핑량이 적어 광도 향상의 정도가 비교예에 비해 크지 않을 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형원소 주입층(125)의 두께는 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 제1 도전형원소 주입층(125)의 두께가 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)의 두께보다 두꺼운 경우 제1 도전형원소 주입층(125)이 홀의 주입의 차단 역할을 할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 부분 확대도이다.
실시예에서 상기 제1 도전형원소 주입층(125)은 n형 제1 주입층(125a)과 n형 제2 주입층(125b)을 포함할 수 있고, 상기 n형 제1 주입층(125a)의 n형 원소의 도핑농도는 상기 n형 제2 주입층(125b)의 n형 원소의 도핑농도보다 높을 수 있다.
실시예에서 n형 제2 주입층(125b)의 Si의 도핑농도도 8x1018 내지 2x1019 (atoms/cm3)의 범위 내에서 n형 제1 주입층(125a)의 Si의 도핑농도보다 낮을 수 있다.
실시예에서 도핑농도가 높은 n형 제1 주입층(125a)의 두께가 n형 제2 주입층(125b)보다 얇게 형성될 수 있다. 이를 통해, 도핑농도가 낮은 n형 제2 주입층(125b)의 분포를 적게하여 이종물질 도핑에 따른 부작용을 최소화하면서 광도를 향상시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 도핑 농도가 높은 n형 제1 주입층(125a)의 개수가 n형 제2 주입층(125b)보다 적을 수 있고, 이를 통해, 도핑농도가 낮은 n형 제2 주입층(125b)의 분포를 적게하여 이종물질 도핑에 따른 부작용을 최소화하면서 광도를 향상시킬 수 있다.
실시예에 의하면 제2 도전형 반도체층(116)에 서로 다른 농도의 n형 제1 주입층(125a)과 n형 제2 주입층(125b)이 형성됨으로써 다양하게 분포되어 있을 수 있는 갈륨 베이컨시(Ga Vacancy)를 메워서 결함(Defect)을 효과적으로 제거하여 광도를 향상시킬 수 있다.
실시예는 에피층 박막의 결정품질 향상시켜 광 효율을 향상시킬 수 있으며, 에피층의 결함을 제거하여 광출력을 향상시킬 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 도 4와 같이 기판(105)이 준비된다. 상기 기판(105)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(105)은 GaAs, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 상기 기판(105) 위에는 요철 구조(P)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(105)에 대해 습식세척이 되어 표면의 불순물이 제거될 수 있다.
상기 기판(105) 위에는 버퍼층(107)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(107)은 상기 발광구조물(110)의 재료와 기판(105)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층(107)의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(107) 위에는 언도프드(undoped) 반도체층(미도시)이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이후, 상기 기판(105) 또는 상기 버퍼층(107) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)이 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 또는 InxAlyGa1-x-yP (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 전류확산층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 전류확산층은 언도프트 질화갈륨층(undoped GaN layer)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 실시예에 의하면, 상기 전류확산층 상에 제1 도전형 질화갈륨층인 전자주입층(미도시)이 형성되어 전자주입 효율을 높일 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 전자주입층 상에 스트레인 제어층(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 스트레인 제어층은 InyAlxGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1)/GaN 등으로 형성된 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 스트레인 제어층은 제1 도전형 반도체층(112)과 활성층(114) 사이의 격자 불일치에 기이한 응력을 효과적으로 완화시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 또는 스트레인 제어층 상에 활성층(114)이 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)은 제1 도전형 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(116)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(114)은 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.
상기 활성층(114)은 우물층/장벽층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(114)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaInP/AlGaInP, GaP/AlGaP, InGaP/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 활성층(114) 상에 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)이 형성될 수 있다. 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)은 활성층(114)에서 재결합되지 않고, 제2 도전형 반도체층(116)으로 오버플로우되는 전자를 효율적으로 차단하는 한편, 활성층(114)에로의 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다. 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)은 상기 활성층(114)의 밴드갭 에너지 보다 큰 밴드갭 에너지를 가질 수 있다.
상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)은 AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)은 AlzGa(1-z)N/GaN(0≤z≤1) 또는 AlzInyGa(1-z-y)N/GaN(0≤z≤1, 0≤y≤1)초격자(superlattice)로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)은 소정의 제2 도전형 원소가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 AlInGaN계 질화물 반도체층(124)에 Mg이 이온주입되어 오버플로우되는 전자를 차단함과 아울러, 홀의 주입효율을 증대시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1) 또는 InxAlyGa1-x-yP (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등이 도핑될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현될 수 있다.
이하 도 2 또는 도 4를 참조하여 실시예의 특징을 좀 더 상술하기로 한다.
실시예는 도 2와 같이, 제2 도전형 반도체층(116)에 제1 도전형원소 주입층(125)이 포함될 수 있으며, 예를 들어, 제2 도전형 반도체층(116)에 SiH4 플로우(flow)공정이 진행되어 n형 주입층(125)이 형성됨으로써 p형 GaN층에 잔존하는 갈륨 베이컨시(Ga Vacancy)를 메워서 갈륨 베이컨시(VGa)을 줄일 수 있으며, 이로 인해 격자결함(Defect)이 감소하여 설계된 파장대가 아닌 발광파장인 YL(Yellow Luminescence)를 감소시킬 수 있고, 포톤(Photon)들이 흡수 되는 정도가 줄어들어 광출력을 향상시키는 효과가 있다.
실시예에서 제2 도전형 반도체층(116) 내에 형성되는 n형 주입층(125)의 Si의 도핑농도는 8x1018 내지 2x1019 (atoms/cm3)일 수 있다.
실시예에서 상기 제2 도전형 반도체층(116)에서 p형 원소의 도핑농도는 상기 n형 주입층(125)의 n형 원소의 도핑농도보다 높을 수 있으며, 이보다 낮은 경우 제2 도전형 반도체층(116)이 홀의 주입층으로 기능하기 어려울 수 있다. 이에 따라, n형 주입층(125)의 Si의 도핑농도는 2x1019(atoms/cm3)을 초과하지 않을 수 있다.
또한 실시예에서 상기 n형 주입층(125)의 n형 원소의 도핑농도는 8x1018 (atoms/cm3) 미만일 수 있다. 예를 들어, n형 주입층(125)의 n형 원소의 도핑농도가 8x1018 (atoms/cm3) 미만인 경우 Si 도핑원소의 도핑량이 적어 광도향상의 정도가 비교예에 비해 크지 않을 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 도전형원소 주입층(125)은 n형 제1 주입층(125a)과 n형 제2 주입층(125b)을 포함할 수 있고, 상기 n형 제1 주입층(125a)의 n형 원소의 도핑농도는 상기 n형 제2 주입층(125b)의 n형 원소의 도핑농도보다 높을 수 있다.
실시예에서 n형 제2 주입층(125b)의 Si의 도핑농도는 8x1018 내지 2x1019 (atoms/cm3)의 범위 내에서 n형 제1 주입층(125a)의 Si의 도핑농도보다 낮을 수 있다.
실시예에 의하면 제2 도전형 반도체층(116)에 서로 다른 농도의 n형 주입층(125)을 형성함으로써 다양하게 분포되어 있을 수 있는 갈륨 베이컨시(Ga Vacancy)를 메워서 결함(Defect)을 효과적으로 제거하여 광도를 향상시킬 수 있다.
다음으로 도 6과 같이, 제1 도전형 반도체층(112)이 일부 노출되도록 그 상측에 배치된 구성을 일부 제거할 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형원소 주입층(125)을 포함하는 제2 도전형 반도체층(116), AlInGaN계 질화물 반도체층(124), 활성층(114)의 일부가 습식식각 또는 건식식각에 의해 제거되어 제1 도전형 반도체층(112)의 상면일부가 노출될 수 있고, 제1 도전형 반도체층(112)의 일부도 제거될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 7와 같이, 제2 전극(152)이 형성될 위치에 전류차단층(130)이 형성될 수 있다. 상기 전류차단층(130)은 비도전형 영역, 제1 도전형 이온주입층, 제1 도전형 확산층, 절연물, 비정질 영역 등을 포함하여 형성할 수 있다.
다음으로, 전류차단층(130)이 형성된 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극층(140)이 형성될 수 있다. 상기 투광성 전극층(140)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 투광성 전극층(140)은 반도체와 전기적인 접촉인 우수한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투광성 전극층(140)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이후, 발광구조물(110) 측면 및 투광성 전극층(140)의 일부에 절연층 등으로 패시베이션층(160)이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(160)은 제1 전극(151) 및 제2 전극(152)이 형성될 영역은 노출할 수 있다.
다음으로, 도 8과 같이 상기 전류차단층(130)과 중첩되도록 상기 투광성 전극층(140) 상에 제2 전극(152)이 형성될 수 있고, 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 전극(151)이 형성되어 실시예에 따른 발광소자가 제조될 수 있다.
상기 제1 전극(151) 또는 제2 전극(152)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자는 패키지 형태로 복수개가 기판 상에 어레이될 수 있으며, 발광소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지(200)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체부(205)와, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치된 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과, 상기 패키지 몸체부(205)에 설치되어 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)과 전기적으로 연결되는 발광소자(100)와, 형광체(232)를 구비하여 상기 발광 소자(100)를 포위하는 몰딩부재(230)를 포함할 수 있다.
상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 상기 제3 전극층(213) 및 제4 전극층(214)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제3 전극층(213) 및/또는 제4 전극층(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
실시예에 따른 발광소자는 백라이트 유닛, 조명 유닛, 디스플레이 장치, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10은 실시예에 따른 발광소자, 발광소자 패키지가 포함된 조명시스템의 분해 사시도이다.
실시예에 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 또는 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
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 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)를 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 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 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 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114);
AlInGaN계 질화물 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(116);
제1 도전형원소 주입층(125), n형 제1 주입층(125a), n형 제2 주입층(125b)
AlInGaN계 질화물 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(116);
제1 도전형원소 주입층(125), n형 제1 주입층(125a), n형 제2 주입층(125b)
Claims (8)
- 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층;
상기 활성층 상에 AlInGaN계 질화물 반도체층;
상기 AlInGaN계 질화물 반도체층 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며,
상기 제2 도전형 반도체층은 제1 도전형원소 주입층을 포함하는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층은 p형 반도체층이며,
상기 제1 도전형원소 주입층은 n형 제1 주입층을 포함하는 발광소자. - 제2 항에 있어서,
상기 제2 도전형 반도체층에서 p형 원소의 도핑농도는
상기 제1 도전형원소 주입층의 n형 원소의 도핑농도보다 높은 발광소자. - 제2 항에 있어서,
상기 n형 제1 주입층은 Si 도핑원소를 포함하고,
상기 Si의 도핑 농도는 8x1018 내지 2x1019 (atoms/cm3)인 발광소자. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 도전형원소 주입층은 n형 제2 주입층을 더 포함하는 발광소자. - 제5 항에 있어서,
상기 n형 제1 주입층의 n형 원소의 도핑농도는
상기 n형 제2 주입층의 n형 원소의 도핑농도보다 높은 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 도전형원소 주입층의 두께는
상기 AlInGaN계 질화물 반도체층의 두께보다 얇은 발광소자. - 제1 항 내지 제7 항 중 어느 하나의 발광소를 구비하는 발광유닛을 포함하는 조명시스템.
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