KR20170077512A - 발광소자 및 조명장치 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 배치된 활성층(114); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 복수의 홀(H)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결된 제1 반도체 컨택층(160); 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 하측에 배치되며 전기적으로 연결된 제1 전극층(150); 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(130);을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 배치된 활성층(114); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 복수의 홀(H)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결된 제1 반도체 컨택층(160); 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 하측에 배치되며 전기적으로 연결된 제1 전극층(150); 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(130);을 포함할 수 있다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상에서 3족-5족의 원소 또는 2족-6족 원소가 화합되어 생성될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 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.
종래기술에 의한 발광소자 중에 전극층이 에피층의 한쪽 방향에 배치되는 수평형 타입(Lateral Type) 발광소자가 있는데, 이러한 수평형 타입 발광소자는 협소한 전류 흐름으로 인해, 발광소자의 동작 전압(Vf)이 증가하여 전류효율이 저하되며, 정전기 방전(Electrostatic discharge)에 취약한 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 종래에는 에피층 하측에 비아홀을 형성하여 전극을 배치하는 비아홀 타입 수직형 발광소자가 개발되고 있다.
종래기술에서 비아홀 타입 수직형 발광소자를 제조하기 위해, n-컨택(n-contact)을 위한 다수의 메사에칭(Mesa etching)을 진행하고, n-컨택과 메사에칭 홀(Mesa etching hole) 사이에 절연층을 형성한다.
한편, 종래기술의 비아홀 타입 수직형 발광소자에서는 메사 에칭된 비아홀 영역에 n-컨택이 형성됨으로써 n-컨택과 n형 반도체층의 접촉면적이 작아 접촉 저항이 증가함으로써 동작전압이 상승하여 광출력(Po)이 저하되는 문제가 있다.
또한 종래기술에 의하면, n-컨택과 n형 반도체층의 접촉면적이 작아 전류 주입효율이 저하되어 광속(Luminous Flux)이 감소되는 문제가 있다.
또한 종래기술에서 의하면, 메사 에칭된 비아홀 영역에 형성된 n-컨택에 의해 발광된 광이 흡수되어 광추출 효율이 낮아짐으로써 광속이 저하되는 문제가 있다.
실시예는 동작전압 상승을 방지하여 광출력을 향상시키고 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 배치된 활성층(114); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 복수의 홀(H)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결된 제1 반도체 컨택층(160); 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 하측에 배치되며 전기적으로 연결된 제1 전극층(150); 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(130);을 포함할 수 있다.
또한 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(116); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 배치된 활성층(114); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)의 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H); 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 복수의 홀(H)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결되며 최대 수평 폭(W)이 상기 복수의 홀(H)의 폭에 비해 큰 제2 반도체 컨택층(162); 상기 제2 반도체 컨택층(162)에 전기적으로 연결된 제1 전극층(150); 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(130);을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 조명장치는 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예는 반도체 컨택층과 전극층 사이의 접촉 저항을 감소시킴으로써 동작전압 상승을 방지하여 광출력(Po)을 향상시키고 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 반도체 컨택층과 전극층 간의 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속(Luminous Flux)을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 반도체 컨택층에 의한 광이 흡수를 방지함으로써 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 평면 투영도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 5 내지 도 14는 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정 단면도.
도 15는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 16은 실시예에 따른 조명 장치의 사시도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 5 내지 도 14는 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정 단면도.
도 15는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.
도 16은 실시예에 따른 조명 장치의 사시도.
실시예의 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 설명하나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 평면 투영도이며, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따른 제1 실시예의 확대 단면도이다. 이하 도 2를 기준으로 설명하기로 한다.
제1 실시예에 따른 발광소자(100)는 발광구조층(110)과, 제1 전극층(150), 제2 전극층(130), 제1 반도체 컨택층(160), 절연층(140), 패시베이션층(170), 패드 전극(180) 및 하부 전극(159)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112), 상기 제1 도전형 반도체층(112) 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(116), 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 배치된 활성층(114)을 포함하는 발광구조층(110)을 포함할 수 있다.
또한 제1 실시예는 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H)(도 6 참조)과, 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 복수의 홀(H)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결된 제1 반도체 컨택층(160)과, 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 하측에 배치되며 전기적으로 연결된 제1 전극층(150) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(130)을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층(130)은 제2 컨택 전극(132), 제1 반사층(134), 및 캡핑층(136)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 전극층(130)은 상기 패드 전극(180)로부터 공급되는 전원을 제2 도전형 반도체층(116)에 공급할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 상기 활성층(114)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H)로부터 하측 방향의 제1 전극층(150) 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
이에 따라, 실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 상면은 상기 활성층(114) 보다 높게 배치되고, 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 저면은 상기 제2 도전형 반도체층(116) 보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 제1 반도체 컨택층(160)은 상기 제1 도전형 반도체층(112)과 같은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 제1 도전형 원소, 예를 들어 n형 도핑원소로 도핑 될 수 있으며, 상기 제1 반도체 컨택층(160)에 도핑 된 제1 도전형 원소의 도핑 농도는 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 도핑된 제1 도전형 도핑원소의 도핑 농도보다 높을 수 있다. 이에 따라 실시예에 의하면, 제1 반도체 컨택층(160)에 도핑되는 제1 도전형 원소의 도핑농도가 제1 도전형 반도체층(112)의 도핑 농도보다 높게 형성됨으로써 전류 주입 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 전극층(150)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 측면에 배치되는 확산방지층(154)과, 상기 확산방지층(154) 아래에 배치되는 접합층(156) 및 상기 접합층(156) 아래에 배치된 지지부재(158)를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극층(150)의 구성인 상기 확산방지층(154)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 측면과 접할 수 있고, 상기 접합층(156)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)과 접함으로써 제1 전극층(150)과 제1 반도체 컨택층(160) 간의 접촉면적을 확장시킬 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면 상기 제1 반도체 컨택층(160)과 제1 전극층(150) 사이의 접촉 저항이 감소됨으로써 동작전압 상승을 방지하여 광출력(Po)을 향상시키고 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 제1 반도체 컨택층(160)과 제1 전극층(150) 간의 접촉면적 증가에 따라 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속(Luminous Flux)을 향상시킬 수 있다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 하부 영역은 측면에 기울기를 구비하여 표면적을 넓힐 수 있고, 상기 확산방지층(154)이 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 측면과 접촉함으로써 상호간의 접촉면적을 넓혀 접촉 저항의 감소에 의해 동작전압의 상승을 방지할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 기울기 있는 측면과 상기 확산방지층(154)이 접함으로써 접촉면적을 넓혀 제1 전극층(150)과 제1 반도체 컨택층(160)간의 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다. 구체적으로, 종래기술에서는 확산방지층이 컨택층의 상면에만 접하여 접촉면적이 작았으나, 실시예에서는 제1 반도체 컨택층(160)의 경사진 측면에 의해 측면의 접촉면적을 넓힐 수 있고, 이러한 제1 반도체 컨택층(160)의 경사진 측면에 확산방지층(154)이 접함으로써 상호간의 접촉면적을 넓혀 제1 반도체 컨택층(160)간의 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있다.
실시예는 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 상부 측면과 상기 제1 도전형 반도체층(112) 사이에 배치되는 제1 채널층(120)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 채널층(120)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 상부 측면과 상기 활성층(116) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116) 사이에도 배치될 수 있다. 이를 통해 상기 제1 채널층(120)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)과 상기 활성층(114) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116) 간의 단락을 방지할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 채널층(120)의 반사율은 50%를 초과할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 채널층(120)은 SiOx, SiO2, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중 에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있으며, 이러한 절연물질에 반사물질이 혼합된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 채널층(120)은 절연물질에 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, 또는 Hf 중 어느 하나 이상의 물질이 혼합된 형태로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
실시예에 의하면, 컨택층 기능을 하는 제1 반도체 컨택층(160)의 측면에 반사물질이 포함된 제1 채널층(120)이 배치됨으로써, 종래기술과 달리 제1 반도체 컨택층(160)에 의한 광 흡수를 방지함으로써 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 제2 실시예에 따른 발광소자(102)를 설명하기로 한다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
제2 실시예에 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 저면에는 제1 요철패턴(R1)이 형성될 수 있고, 상기 접합층(156)의 상면에는 상기 제1 요철패턴(R1)에 대응하는 제2 요철패턴(R2)을 구비할 수 있다.
이에 따라 제2 실시예 의하면, 상기 접합층(156)과 상기 제1 반도체 컨택층(160) 사이의 접촉 면적이 증대됨으로써 동작전압 상승을 방지하여 광출력을 향상시킴과 아울러 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 제2 실시예에 의하면, 상기 접합층(156)과 상기 제1 반도체 컨택층(160) 간의 접촉면적 증가에 따라 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있다.
제2 실시예는 상기 제1 채널층(120)과 상기 제1 반도체 컨택층(160) 사이에 배치되는 제2 반사층(125)을 포함할 수 있다. 상기 제2 반사층(125)은 Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Ag, Ni, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질 중에서 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에 의하면, 상기 제1 채널층(120)이 반사물질을 포함하지 않더라도 상기 제1 채널층(120)과 상기 제1 반도체 컨택층(160) 사이에 배치된 제2 반사층(125)에 의해 제1 반도체 컨택층(160)에 의한 광 흡수를 방지함으로써 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 제1 채널층(120)이 반사물질을 포함하는 경우에도 상기 제2 반사층(125)에 의해 광 반사성능이 향상됨으로써 제1 반도체 컨택층(160)에 의한 광 흡수를 최소화하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자(103)의 단면도이다.
제3 실시예는 제1 실시예 또는 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 주된 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
제3 실시예에 따른 발광소자(103)는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층(116)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 및 제2 도전형 반도체층(116) 사이에 배치된 활성층(114)과, 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)의 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H)과, 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 저면으로부터 상기 복수의 홀(H)을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결되며 최대 수평 폭(W)이 상기 복수의 홀(H)의 폭에 비해 큰 제2 반도체 컨택층(162)과, 상기 제2 반도체 컨택층(162)에 전기적으로 연결된 제1 전극층(150) 및 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 전기적으로 연결된 제2 전극층(130)을 포함할 수 있다.
상기 제2 반도체 컨택층(162)의 상면은 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 저면의 일부와 접할 수 있으며, 상기 제2 반도체 컨택층(162)의 측면은 제1 채널층(120), 제2 채널층(122)과 각각 접할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 실시예에서 상기 제2 반도체 컨택층(162)의 수평 폭은 상부에서 하측 방향으로 넓어짐으로써 제2 반도체 컨택층(162)의 저면은 상면보다 넓게 형성됨으로써 제1 전극층(150)과의 접촉면적을 넓힐 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 반도체 컨택층(162)의 하부 영역은 상기 제2 전극층(130)과 상하간에 중첩되는 측면 확장부(162P)를 포함함으로써 제1 전극층(150)과의 접촉면적을 넓게 확보할 수 있다.
이때, 제2 실시예는 제2 반도체 컨택층(162)의 측면 확장부(162P)와 상기 제2 전극층(130) 사이에 제2 채널층(122)이 배치되어 제2 반도체 컨택층(162)과 상기 제2 전극층(130) 사이의 통전을 방지할 수 있다.
상기 제2 반도체 컨택층(162)의 측면 확장부(162P)의 상면의 일부는 상기 제2 채널층(122)과 접할 수 있고, 상기 제2 반도체 컨택층(162)의 측면 확장부(162P)의 측면 일부는 상기 절연층(140)과 접할 수 있다.
제2 실시예에서 상기 제2 반도체 컨택층(162)의 측면 확장부(162P)의 측면 일부는 제1 전극층(150)의 구성인 확산방지층(154)과 접함으로써 제1 전극층(150)과 제2 반도체 컨택층(162)간의 접촉면적을 확장시켜 전류 주입효율을 향상시킬 수 있다.제2 실시예에서 상기 제2 반도체 컨택층(162)은 상기 복수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 전기적으로 연결되며 최대 수평 폭(W)이 상기 복수의 홀(H)의 폭에 비해 크게 됨으로써 하부의 제1 전극층(150)과 접하는 면적이 현저히 증대됨으로써, 제2 반도체 컨택층(162)과 제1 전극층(150) 간의 전류 주입효율을 향상시켜 광속을 증대시킬 수 있다.
또한 제2 실시예에 의하면 제2 반도체 컨택층(162)이 제1 전극층(150)과 접하는 면적의 증대로 인해 상기 제2 반도체 컨택층(162)과 제1 전극층(150) 사이의 접촉 저항이 감소됨으로써 동작전압 상승을 방지하여 광출력을 현저히 향상시키고 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하 도 5 내지 도 14를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하기로 하며, 제1 실시예를 중심으로 설명하나 제조방법이 이하의 설명 내용으로 한정되는 것은 아니다.
우선, 도 5와 같이 성장 기판(105) 상에 발광구조층(110)이 형성될 수 있다. 상기 발광구조층(110)은 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함할 수 있다.
성장 기판(105)은 성장 장비에 로딩되고, 그 위에 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 층 또는 패턴 형태로 형성될 수 있다.
상기 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등이 채용될 수 있으며, 이러한 장비로 한정되지는 않는다.
상기 성장 기판(105)은 도전성 기판 또는 절연성 기판 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 성장 기판(105)은 사파이어 기판(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, 그리고 GaAs 등으로 이루어진 군에서 어느 하나로 선택될 수 있다.
상기 성장 기판(105) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 성장 기판(105)과 이후 형성되는 발광구조층(110)인 질화물 반도체층 사이의 격자 상수의 차이를 줄여주게 되며, 그 물질은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택될 수 있다.
상기 버퍼층 상에는 언도프드 반도체층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 언도프드 반도체층은 도핑되지 않는 GaN계 반도체로 형성될 수 있으나, 이후 형성되는 제1 도전형 반도체층에서의 n형 도핑원소의 확산에 의해 n형 반도체층보다 저농도의 n형 반도체층이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 버퍼층 또는 언도프트 반도체층 상에 제1 도전형 반도체층(112)이 형성될 수 있다. 이후, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)이 형성되며, 상기 활성층(114) 상에 제2 도전형 반도체층(116)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기의 각 반도체층의 위 또는 아래에는 다른 층이 더 배치될 수 있으며, 예컨대 III족-V족 화합물 반도체층을 이용하여 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 서로 다른 두 층을 교대로 배치된 초격자 구조를 포함할 수 있다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기구조로 형성될 수 있다.
상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체층을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층의 밴드갭은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 물질로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 활성층(114)은, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기, InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기, 및 InGaN 우물층/InGaN 장벽층의 주기 중 적어도 하나의 주기를 포함할 수 있다.
상기 활성층(114) 위에는 상기 제2 도전형 반도체층(116)이 형성되며, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층일 수 있으며, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn 등과 같은 p형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 서로 다른 두 층을 교대로 배치된 초격자 구조를 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 제3 도전형 반도체층(미도시) 예컨대, 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 따라 상기 발광구조층(110)은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 6a와 같이, 상기 발광구조층(110)의 일부를 제거하는 메사 에칭공정이 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 상기 활성층(114)의 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H)이 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 복수의 홀(H)은 상기 제1 도전형 반도체층(112)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 상면까지 소정의 각도 예컨대, 상기 발광구조층(110)의 상면에 대해 둔각의 각도로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 복수의 홀(H)의 수평폭은 하측으로 갈수록 감소할 수 있다. 한편, 도 2를 기준으로 하면 상기 복수의 홀(H)의 수평폭은 상측으로 갈수록 감소할 수 있다.
다시 도 6a를 기준으로 설명하면, 실시예에 의하면, 복수의 홀(H)의 수평폭이 하측으로 갈수록 감소함으로써 제거되는 활성층(114) 및 제1 도전형 반도체층(112) 영역을 절감하여 발광효율에 기여할 수 있다.한편, 도 6b와 같이 상기 제1 도전형 반도체층(112)에서 상기 제2 도전형 반도체층(116)의 상면까지 수직으로 형성된 제2 홀(H2)을 형성하는 구조도 가능할 수 있다.
다음으로, 도 7과 같이, 복수의 홀(H)과 제2 도전형 반도체층(116)의 일부 상에 제1 채널층(120)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 채널층(120)은 이후 형성될 제1 반도체 컨택층(160)이 형성될 영역에는 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라, 복수의 홀(H)에 의해 노출되는 제1 도전형 반도체층(112)의 일부는 노출될 수 있다.
상기 제1 채널층(120)은 이후 형성되는 제1 반도체 컨택층(160)과 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116)과의 전기적 절연 기능을 한다.
실시예에서 상기 제1 채널층(120)의 반사율이 50% 초과일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 채널층(120)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택된 절연물질로 형성될 수 있으며, 이러한 절연물질에 반사물질이 혼합된 형태로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 채널층(120)은 절연물질에 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, 또는 Hf 중 어느 하나 이상의 물질이 혼합된 형태로 형성될 수 있다.
실시예에 의하면, 이후 형성되는 제1 반도체 컨택층(160)의 측면에 반사물질이 포함된 제1 채널층(120)이 배치됨으로써, 제1 반도체 컨택층(160)에 의한 광 흡수를 방지함으로써 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 8과 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 제2 컨택 전극(132)이 형성될 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(132)은 상기 제2 도전형 반도체층(116)과 오믹 접촉되며, 적어도 하나의 전도성 물질을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 컨택 전극(132)은 금속, 금속 산화물 및 금속 질화물 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 컨택 전극(132)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 컨택 전극(132)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh 또는 Pd 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 9와 같이, 상기 제2 컨택 전극(132) 상에 제1 반사층(134)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반사층(134)은 상기 제2 컨택 전극(132) 상에 배치되며, 제2 컨택 전극(132)을 통해 입사된 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 제1 반사층(134)은 금속을 포함하며, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들 중 둘 이상의 합금으로 구성된 물질 중에서 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 반사층(134) 상에 캡핑층(136)이 형성될 수 있다.
상기 제2 컨택 전극(132), 제1 반사층(134), 및 캡핑층(136)을 포함하여 제2 전극층(130)으로 칭할 수 있으며, 제2 전극층(130)은 이후 형성되는 패드 전극(180)로부터 공급되는 전원을 제2 도전형 반도체층(116)에 공급할 수 있다.
상기 캡핑층(136)은 상기 제1 반사층(134) 상에 배치되며 이후 형성되는 패드 전극(180)로부터 공급되는 전원을 제1 반사층(134)에 공급할 수 있다. 상기 캡핑층(136)은 전류 확산층으로 기능할 수 있다.
상기 캡핑층(136)은 금속을 포함하며, 전기 전도성이 높은 물질로서, 예컨대 Sn, Ga, In, Bi, Cu, Ni, Ag, Mo, Al, Au, Nb, W, Ti, Cr, Ta, Al, Pd, Pt, Si와 이들의 선택적인 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 10과 같이, 상기 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 반도체 컨택층(160)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 MOCVD 공법으로 재성장(Re-growth) 공정을 진행하여 제1 반도체 컨택층(160)을 형성할 수 있다.
상기 제1 반도체 컨택층(160)은 상기 제1 도전형 반도체층(112)과 같은 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤≤1, 0≤≤y≤≤1, 0≤≤x+y≤≤1)의 조성식을 갖는 반도체층으로 형성될 수 있다.
또한 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 제1 도전형 원소, 예를 들어 n형 도핑원소로 도핑 될 수 있으며, 상기 제1 반도체 컨택층(160)에 도핑 된 제1 도전형 원소의 도핑 농도는 상기 제1 도전형 반도체층(112)에 도핑된 제1 도전형 도핑원소의 도핑 농도보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 n형 반도체층일 수 있으며, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면, 제1 반도체 컨택층(160)에 도핑되는 제1 도전형 원소의 도핑농도가 제1 도전형 반도체층(112)의 도핑 농도보다 높게 형성됨으로써 전류 주입 효율을 향상시킬 수 있다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)은 상기 활성층(114)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 일부를 노출하는 복수의 홀(H)로부터 상측 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 제1 반도체 컨택층(160)의 상부 형상은 사다리꼴 형상(Trapezoidal)이 됨으로써 이후 형성되는 제1 전극층(150)과의 접촉면적을 넓힐 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 수평폭은 상기 복수의 홀(H)의 수평폭(저면 수평폭 기준)에 비해서는 크게 형성되되, 약 100
이하로 형성될 수 있다. 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 수평 폭이 약 100
이후 형성되는 제2 전극층(130)과 접촉하여 통전될 수 있기 때문에 제2 전극층(130)과 통전되지 않는 범위에서 수평 폭을 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 수평폭은 상기 비아홀(H)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 예를 들어 상기 비아홀(H)의 수평폭이 약 24
상기 제1 반도체 컨택층(160)은 약 24
초과의 수평 폭으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 캡핑층(136)과 상기 제1 채널층(120) 상에 절연층(140)이 형성될 수 있다. 상기 절연층(140)은 상기 반도체 컨택층(160)이 노출되도록 형성될 수 있다. 이를 통해 이후 형성되는 확산방지층(154)이 제1 반도체 컨택층(160)의 측면과 접하여 상호간의 접촉면적을 확장시킴으로써 전기 저항의 감소와 더불어 전류 주입 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 절연층(140)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)과 제2 도전형 반도체층(116) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 상기 절연층(140)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택된 물질로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 절연층(140)과 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 측면 상에 확산방지층(154)이 형성되고, 상기 확산방지층(154) 상에 접합층(156)이 형성될 수 있다.
상기 확산방지층(154) 및/또는 상기 접합층(156)은 Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함하는 단일층 또는 복수의 층일 수 있다.
상기 확산방지층(154) 및/또는 상기 접합층(156)은 증착 방식, 스퍼터링 방식, 도금 방식 중 적어도 하나로 형성되거나, 전도성 시트로 부착될 수 있다.
상기 접합층(156)은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 의하면, 상기 확산방지층(154)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 측면과 접할 수 있고, 상기 접합층(156)은 상기 제1 반도체 컨택층(160)과 접함으로써 제1 전극층(150)과 제1 반도체 컨택층(160) 간의 접촉면적을 확장시킬 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면 상기 제1 반도체 컨택층(160)과 제1 전극층(150) 사이의 접촉 저항이 감소됨으로써 동작전압 상승을 방지하여 광출력을 향상시키고 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 제1 반도체 컨택층(160)과 제1 전극층(150) 간의 접촉면적 증가에 따라 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있다.
실시예에서 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 상부 영역(도 2를 기준으로 할 때는 하부 영역)은 측면에 기울기를 구비하여 표면적을 넓힐 수 있고, 상기 확산방지층(154)이 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 측면과 접촉함으로써 상호간의 접촉면적을 넓혀 접촉 저항의 감소에 의해 동작전압의 상승을 방지할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 상기 제1 반도체 컨택층(160)의 기울기 있는 측면과 상기 확산방지층(154)이 접함으로써 접촉면적을 넓혀 제1 전극층(150)과 제1 반도체 컨택층(160)간의 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 접합층(156) 상에 지지부재(158)가 형성될 수 있다. 상기 확산방지층(154), 접합층(156) 및 지지부재(158)을 포함하여 제1 전극층(150)으로 칭할 수 있으며, 제1 전극층(150)은 이후 형성되는 하부전극(159)(도 14 참조)로부터 공급되는 전원을 제1 도전형 반도체층(112)에 공급할 수 있다.
상기 지지부재(158)은 접합층(156)과 본딩될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 지지부재(158)는 전도성 지지부재일 수 있으며, 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W) 등 중에서 적어도 하나일 수 있다.
또한 상기 지지부재(158)는 캐리어 웨이퍼, 예를 들어 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, Ga203, GaN 등으로 구현될 수 있고, 보드의 회로 패턴이나 패키지의 리드 프레임 상에 솔더로 접착될 수 있다.
다음으로, 도 11과 같이, 성장 기판(105)이 제거될 수 있다. 이때, 성장 기판(105) 제거후 잔존하는 언도프트 반도체층(미도시) 등을 제거하여 제1 도전형 반도체층(112) 표면이 노출될 수 있다.
상기 성장 기판(105)은 물리적 또는/및 화학적 방법으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장 기판(105)의 제거 방법은 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 과정으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장 기판(105)에 일정 영역의 파장을 가지는 레이저를 조사하는 방식으로 상기 성장 기판(105)을 리프트 오프하게 된다.
또는 상기 성장 기판(105)과 상기 제1 도전형 반도체층(112) 사이에 배치된 버퍼층(미도시)을 습식식각 액을 이용하여 제거하여, 상기 성장 기판(105)을 분리할 수도 있다.
상기 성장 기판(105)이 제거되고 상기 버퍼층을 에칭하거나 폴리싱하여 제거함으로써, 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 상면이 노출될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)의 상면은 N-face로서, 상기 성장 기판에 더 가까운 면일 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(112)의 상면은 ICP/RIE(Inductively coupled Plasma/Reactive Ion Etching) 등의 방식으로 에칭하거나, 폴리싱 장비로 연마할 수 있다.
다음으로, 도 12와 같이, 상기 발광구조층(110)의 일부가 제거되어 제1 채널층(120)의 일부가 노출될 수 있다. 예를 들어, 패드 전극(180)이 형성될 영역의 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114), 제2 도전형 반도체층(116)의 일부가 제거될 수 있다.
예를 들어, 습식에칭 또는 건식에칭을 수행하여 상기 발광구조층(110)의 둘레 즉, 칩과 칩 사이의 경계 영역인 채널 영역 또는 아이솔레이션 영역이 제거될 수 있고, 상기 제1 채널층(120)이 노출될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)의 상면은 광 추출 구조(P)가 형성될 수 있으며, 상기 광 추출 구조는 러프니스 또는 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 광 추출 구조는 습식 또는 건식 에칭 방식에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 도 13과 같이, 상기 노출된 제1 채널층(120)과 상기 발광구조층(110) 상에 패시베이션층(170)이 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층(170)은 상기 광추출 구조(P)의 패턴에 대응되는 패턴을 구비할 수 있다. 상기 패시베이션층(170)은 SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택된 물질로 형성될 수 있다.
이후, 패드 전극(180)이 형성될 영역의 패시베이션층(170)과 제1 채널층(120)의 일부가 제거되는 제2 홀(H2)을 형성하여 캡핑층(136)의 일부가 노출될 수 있다.
다음으로, 도 14와 같이, 노출된 캡핑층(136) 상에 패드 전극(180)이 형성될 수 있고, 상기 제1 전극층(150) 하부에 하부 전극(159)이 형성되어 실시예에 따른 발광소자(100)를 제조할 수 있다.
상기 패드 전극(180) 또는 상기 하부 전극(159)은 Ti/Au 등의 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 패드 전극(180)는 와이어로 본딩될 부분으로서, 발광구조층(110)의 소정 부분에 배치될 수 있으며, 하나 또는 복수로 형성될 수 있다.
실시예에 의하면, 반도체 컨택층과 전극층 사이의 접촉 저항을 감소시킴으로써 동작전압 상승을 방지하여 광출력을 향상시키고 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광소자 및 발광소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면 반도체 컨택층과 전극층 간의 전류 주입효율을 향상시킴으로써 광속을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예에 의하면 반도체 컨택층에 의한 광이 흡수를 방지함으로써 광추출 효율을 향상시켜 광속을 향상시킬 수 있다.
도 15는 실시예에 따른 발광소자가 적용된 발광소자 패키지(200)를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 몸체(205)와, 상기 몸체(205)에 배치된 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과, 상기 몸체(205)에 제공되어 상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과 전기적으로 연결되는 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(240)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(205)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)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(205) 위에 배치되거나 상기 제1 리드전극(213) 또는 제2 리드전극(214) 위에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 제1 리드전극(213) 및 제2 리드전극(214)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
실시예에서 발광소자(100)는 제2 리드전극(214)에 실장되고, 제1 리드전극(213)과 와이어(250)에 의해 연결될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몰딩부재(240)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(240)에는 형광체(232)가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 몰딩부재(240)의 상면은 단면이 플랫(flat)하거나 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
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.
도 16은 실시예에 따른 조명장치의 분해 사시도이다.
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 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.
발광구조층(110), 제1 도전형 반도체층(112),
제2 도전형 반도체층(116), 활성층(114),
제1 전극층(150), 제2 전극층(130),
제1 반도체 컨택층(160), 절연층(140),
패시베이션층(170), 패드 전극(180)
제2 도전형 반도체층(116), 활성층(114),
제1 전극층(150), 제2 전극층(130),
제1 반도체 컨택층(160), 절연층(140),
패시베이션층(170), 패드 전극(180)
Claims (16)
- 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층;
상기 제2 도전형 반도체층의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부를 노출하는 복수의 홀;
상기 제2 도전형 반도체층의 저면으로부터 상기 복수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결된 제1 반도체 컨택층;
상기 제1 반도체 컨택층의 하측에 배치되며 전기적으로 연결된 제1 전극층; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극층;을 포함하는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 반도체 컨택층은 제1 도전형 원소로 도핑되며,
상기 제1 도전형 반도체층과 같은 계열의 질화물 반도체층으로 형성된 발광소자. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 반도체 컨택층에 도핑 된 제1 도전형 도핑원소의 도핑 농도는
상기 제1 도전형 반도체층에 도핑된 제1 도전형 도핑원소의 도핑 농도보다 높은 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 반도체 컨택층의 하부 영역은
측면에 기울기를 구비하는 발광소자. - 제4 항에 있어서,
상기 제1 전극층은,
상기 제1 반도체 컨택층의 측면에 배치되는 확산방지층과,
상기 확산방지층 아래에 배치되는 접합층; 및
상기 접합층 아래에 배치된 지지부재;를 포함하는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 반도체 컨택층의 상면은 상기 활성층 보다 높게 배치되고,
상기 제1 반도체 컨택층의 저면은 상기 제2 도전형 반도체층 보다 낮게 배치되는 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 반도체 컨택층의 저면에는 제1 요철패턴이 형성되는 발광소자. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 전극층은,
상기 제1 반도체 컨택층의 저면에 배치되는 접합층을 포함하고,
상기 접합층의 상면에는 상기 제1 요철패턴에 대응하는 제2 요철패턴을 구비하는 발광소자. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 반도체 컨택층의 상부 측면과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에 배치되는 제1 채널층을 더 포함하는 발광소자. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 채널층은 반사물질을 포함하는 발광소자. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 채널층과 상기 제1 반도체 컨택층의 측면 사이에 배치되는 제2 반사층을 더 포함하는 발광소자. - 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 아래에 배치된 제2 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층;
상기 제2 도전형 반도체층의 저면으로부터 상기 제2 도전형 반도체층과 상기 활성층의 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부를 노출하는 복수의 홀;
상기 제2 도전형 반도체층의 저면으로부터 상기 복수의 홀을 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결되며 최대 수평 폭이 상기 복수의 홀의 폭에 비해 큰 제2 반도체 컨택층;
상기 제2 반도체 컨택층에 전기적으로 연결된 제1 전극층; 및
상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 전극층;을 포함하는 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제2 반도체 컨택층의 하부 영역은
상기 제2 전극층과 상하간에 중첩되는 측면 확장부를 포함하는 발광소자. - 제13항에 있어서,
상기 측면 확장부와 상기 제2 전극층 사이에 배치되는 제2 채널층을 더 포함하는 발광소자. - 제12 항에 있어서,
상기 제2 반도체 컨택층의 수평폭은 상부에서 하측 방향으로 넓어지는 발광소자. - 제1 항 내지 제15 항에 중 어느 하나에 기재된 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함하는 조명시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150187456A KR102445539B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 발광소자 및 조명장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020150187456A KR102445539B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 발광소자 및 조명장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170077512A true KR20170077512A (ko) | 2017-07-06 |
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ID=59354154
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| KR1020150187456A KR102445539B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 발광소자 및 조명장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190115912A (ko) * | 2018-04-04 | 2019-10-14 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 |
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-
2015
- 2015-12-28 KR KR1020150187456A patent/KR102445539B1/ko active IP Right Grant
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