KR20170082830A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극; 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층의 사이에 배치되고 적어도 한 쌍의 우물층과 장벽층을 포함하고, 상기 장벽층은 적어도 한 쌍의 제1 층들과, 상기 제1 층들의 사이에 배치되고 상기 제1 층과 다른 조성을 가지는 제2 층을 포함하는 발광 소자를 제공한다.A light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; A first electrode on the first conductive type semiconductor layer; A second electrode on the second conductive type semiconductor layer; And at least one pair of well layers and a barrier layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the active layer, wherein the barrier layer includes at least a pair of first layers and a second barrier layer disposed between the first layers And a second layer having a composition different from that of the first layer.
Description
실시예는 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 구조물의 품질 향상과 광출력 개선이 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to an improvement in quality of a light emitting structure and an improvement in light output.
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(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 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 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 rays 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 발광 소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional light emitting device.
종래의 발광 소자(100)는 기판(110) 상에, 제1 도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함하는 발광 구조물(120)이 배치되고, 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 상에 각각 제1 전극(162) 및 제2 전극(166)이 배치된다.A conventional
이종의 재료인 기판(110)과 발광 구조물(120)의 사이에는 격자 상수의 불일치 등으로 인한 발광 구조물(120)의 품질 저하 등의 문제가 발생할 수 있으며, n형 반도체층인 제1 도전형 반도체층(122)으로부터 활성층(124)의 방향으로 전류 확산 및 응력 완화를 위하여 초격자층(superlattice layer)를 배치하기도 한다.There may occur a problem of quality deterioration of the
그러나, 초격자층을 배치하여도 활성층(124)에 가해지는 응력이 여전히 존재하고, 제1 도전형 반도체층(122)에는 골(valley) 형상의 결함(defect)이 발생할 수 있으며, 이러한 발광 구조물의 품질 저하로 인하여 발광 소자(100)의 광출력이 저하될 수 있다.However, even if a superlattice layer is disposed, a stress applied to the active layer 124 still exists, and valley-shaped defects may occur in the first conductivity
특히, 발광 소자(100)의 광도를 향상시키려고 발광 구조물(120) 내에 v-pit(피트) 구조를 형성하였을 때, 발광 구조물(120)에 가해지는 응력(stress)이 커질 수 있다.In particular, when a v-pit (pit) structure is formed in the
실시예는 발광 소자의 품질을 향상하고 전류 특성을 개선하여, 발광 소자로부터 방출되는 광의 특성을 개선하고자 한다.The embodiments attempt to improve the quality of the light emitting device and improve the current characteristics to improve the characteristics of the light emitted from the light emitting device.
실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극; 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층의 사이에 배치되고 적어도 한 쌍의 우물층과 장벽층을 포함하고, 상기 장벽층은 적어도 한 쌍의 제1 층들과, 상기 제1 층들의 사이에 배치되고 상기 제1 층과 다른 조성을 가지는 제2 층을 포함하는 발광 소자를 제공한다.A light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; A first electrode on the first conductive type semiconductor layer; A second electrode on the second conductive type semiconductor layer; And at least one pair of well layers and a barrier layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the active layer, wherein the barrier layer includes at least a pair of first layers and a second barrier layer disposed between the first layers And a second layer having a composition different from that of the first layer.
다른 실시예는 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극; 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층의 사이에 배치되고 적어도 한 쌍의 우물층과 장벽층을 포함하고, 상기 장벽층은 적어도 한 쌍의 제1 층들과, 상기 제1 층들의 사이에 배치되고 상기 제1 층과 다른 에너지 밴드 갭을 가지는 제2 층을 포함하는 발광 소자를 제공한다.Another embodiment includes a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer; A first electrode on the first conductive type semiconductor layer; A second electrode on the second conductive type semiconductor layer; And at least one pair of well layers and a barrier layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the active layer, wherein the barrier layer includes at least a pair of first layers and a second barrier layer disposed between the first layers And a second layer having a different energy band gap from the first layer.
제1 층은 GaN을 포함하고, 상기 제2 층은 AlGaN을 포함할 수 있다.The first layer may comprise GaN, and the second layer may comprise AlGaN.
우물층은, InGaN을 포함할 수 있다.The well layer may comprise InGaN.
제2 층의 두께는 상기 우물층의 두께의 1배 내지 1.5 배일 수 있다.The thickness of the second layer may be 1 to 1.5 times the thickness of the well layer.
장벽층의 두께는 상기 우물층의 두께의 3배 내지 3.5배일 수 있다.The thickness of the barrier layer may be 3 to 3.5 times the thickness of the well layer.
우물층의 In(인듐) 조성비는 13% 내지 17%일 수 있다.The In (indium) composition ratio of the well layer may be 13% to 17%.
제2 층의 Al(알루미늄) 조성비는 1% 내지 10%일 수 있다.The Al (aluminum) composition ratio of the second layer may be 1% to 10%.
실시예들에 따른 발광 소자는 InGaN/GaN/AlGaN/GaN 구조의 초격자층이 구비되어, 발광 구조물에 작용하는 응력이 감소하고, 발광 구조물의 막 특성이 향상되어 전자와 정공의 주입이 원활하여 광출력이 향상될 수 있다.The light emitting device according to the embodiments includes a superlattice layer of InGaN / GaN / AlGaN / GaN structure, which reduces the stress acting on the light emitting structure and improves the film characteristics of the light emitting structure, The light output can be improved.
특히, 발광 구조물 내에 v-pit(피트) 구조가 형성되었을 때, v-pit 형상의 골에 작용하는 결함 및 전류 누설을 방지하는 응력 완화층으로 작용할 수 있다.Particularly, when a v-pit (pit) structure is formed in the light emitting structure, it can act as a stress relieving layer for preventing defects acting on v-pit-shaped valleys and current leakage.
도 1은 종래의 발광 소자를 나타낸 도면이고,
도 2는 발광 소자의 일 실시예의 단면도이고,
도 3은 도 2의 초격자층의 구조를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 초격자층의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이고,
도 5는 온도에 따른 초격자층의 성장을 나타낸 도면이고,
도 6은 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional light emitting device,
2 is a sectional view of an embodiment of a light emitting device,
FIG. 3 is a view showing the structure of the superlattice layer of FIG. 2,
FIG. 4 is a diagram showing the energy band gap of the superlattice layer of FIG. 3,
FIG. 5 is a graph showing the growth of a superlattice layer according to temperature,
6 is a view showing a light emitting device package including a light emitting element.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.
도 2는 발광 소자의 일 실시예의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an embodiment of a light emitting device.
실시예에 따른 발광 소자(200)는 기판(210)과, 버퍼층(215)과, 활성층(220)과, 초격자층(230)과, 전자 차단층(240)과, 투명 전극층(250)과, 제1 전극(262) 및 제2 전극(266)을 포함하여 이루어진다.The
기판(210)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 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
기판(210)의 표면에는 패턴이 배치되어, 활성층(224)에서 방출되는 기판(210) 방향으로 진행하는 광을 반사 내지 산란하여 발광 소자(200) 전체의 광효율을 향상시킬 수 있다.A pattern may be disposed on the surface of the
기판(210)과 발광 구조물은 이종의 재료이므로 격자 상수 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, 기판(210)과 발광 구조물의 사이에 버퍼층(215)을 형성할 수 있다.Since the
제1 도전형 반도체층(222)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.The first conductivity type semiconductor layer 222 may be a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1 -x- y N (0? X? 1, 0? Y? 1, 0? X + y? For example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN and AlInN, and n-type dopants such as Si, Ge, Sn, Se and Te can be doped.
제1 도전형 반도체층(222)은 도 2에서 하부의 영역에서 n형 도펀트의 도핑 농도가 상대적으로 높을 수 있는데, n형 도펀트의 도핑 농도가 높을수록 캐리어(carrier)인 전자가 많이 발생할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(222)으로부터 활성층(224) 방향으로 전자가 원활하게 이동할 필요가 있다.The doping concentration of the n-type dopant may be relatively high in the lower region of FIG. 2 in the first conductive type semiconductor layer 222. The higher the doping concentration of the n-type dopant, the more electrons can be carriers. , It is necessary for the electrons to smoothly move from the first conductivity type semiconductor layer 222 to the
활성층(224)은 제1 도전형 반도체층(222)과 제2 도전형 반도체층(226) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조, 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.InGaN / InGaN, InGaN / InGaN, AlGaN / GaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs), and AlGaN / AlGaN / InGaN / GaN, / AlGaAs, GaP (InGaP) / AlGaP, but is not limited thereto.
제1 도전형 반도체층(222)과 활성층(224)의 사이에는 초격자층(superlattice layer, 230)이 배치되고, 후술한다.A
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 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226)은 예를 들어, AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The second conductive semiconductor layer 226 may be formed of a semiconductor compound. The second conductive semiconductor layer 226 may be formed of a compound semiconductor such as a Group III-V or a Group II-VI, and may be doped with a second conductive dopant. The second conductive semiconductor layer 226 may be formed of any one or more of AlGaN, GaN AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, and AlGaInP.
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 type semiconductor layer 226 is a p-type semiconductor layer, the second conductivity type dopant may be a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba. The second conductivity type semiconductor layer 226 may be formed as a single layer or a multilayer, but is not limited thereto.
활성층(224)과 제2 도전형 반도체층(226)의 사이에는 전자차단층(240)이 배치될 수 있다. 전자는 정공보다 이동성(mobility)이 크므로, 전자차단층(240)은 제2도전형 반도체(226)에 인접한 부위에 과도한 양의 전자가 이동하여 모이는 것을 막아, 아닌 제2도전형 반도체층(226) 인접 영역에서만 전자와 정공이 결합하여 바광하는 것을 방지할 수 있다.An
전자차단층(240)은 AlxInyGa1 -x- yN(0≤x≤1,0≤y≤1)계 반도체로 형성될 수 있으며, 예를 들면 AlGaN으로 이루어질 수 있고, 활성층(224)의 밴드갭 에너지보다 높은 밴드갭 에너지를 가질 수 있으며, 예를 들어, 약 100Å 내지 600Å의 두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 구조물(220) 위에는 투광성 도전층(250)이 배치될 수 있는데, 제2 전극(266)과 제2 도전형 반도체층(226)의 컨택 특성이 좋지 않으므로, ITO(Indium Tin Oxide)나 GaN계열의 재료로 투광성 도전층(250)을 형성하면 제2 전극(266)과의 컨택 특성이 우수하여 제2 도전형 반도체층(226)에의 전류 주입 특성이 향상될 수 있다.Since the contact characteristics between the
투광성 도전층(250)으로부터 제2 도전형 반도체층(226)과 전자 차단층(240)과 활성층(224)과 초격자층(230)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(222)의 일부까지 메사 식각되어, 제1 도전형 반도체층(222)의 일부가 노출되고 노출된 제1 도전형 반도체층(222) 상에 제1 전극(262)이 배치되고, 투광성 도전층(250) 상에 제2 전극이 배치될 수 있다.The second conductivity type semiconductor layer 226, the
제1 전극(262)과 제2 전극(266)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Cu) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The
도 2에서는 수평형(lateral) 발광 소자를 도시하고 있으나, 수직형(vertical) 발광 소자 또는 플립 칩(clif chip) 발광 소자에도 후술하는 초격자층 구조가 적용될 수 있다.Although FIG. 2 shows a lateral light emitting device, a super lattice layer structure described later may be applied to a vertical light emitting device or a flip chip light emitting device.
도 3은 도 2의 초격자층의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 초격자층의 에너지 밴드 갭을 나타낸 도면이다.FIG. 3 illustrates a structure of the superlattice layer of FIG. 2, and FIG. 4 illustrates an energy band gap of the superlattice layer of FIG.
초격자층(230)은 우물층(232)과 장벽층(234)이 수차례 반복되는 구조로 이루어지고, 예를 들면 우물층(232)과 장벽층(234)이 3회 내지 5회 반복될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않으며, 우물층(232)은 InGaN으로 이루어질 수 있다. 장벽층(234)은 제1 층(234a)과 제2 층(234b)을 포함할 수 있는데, 제2 층(234b)은 제1 층(234a)의 사이에 배치될 수도 있으며, 제1 층(234a)은 GaN으로 이루어지고 제2 층(234b)은 AlGaN으로 이루어질 수 있다. 장벽층(234) 내에서 Al(알루미늄)을 포함하는 제2 층(234b)이 구비되어, 활성층 방향으로 작용하는 응력을 줄일 수 있다. 또한, 제2 층(234b)은 활성층 방향을 향하는 전자의 이동성(mobility)을 줄여서, 전자가 활성층 내의 전 영역에 고루 분포하게 할 수 있다.The
도 4의 에너지 밴드 갭에서, 우물층(InGaN)의 에너지 밴드 갭은 장벽층(GaN/AlGaN/GaN)의 에너지 밴드 갭보다 작을 수 있으며, 장벽층(GaN/AlGaN/GaN) 내에서 제1 층(GaN)의 에너지 밴드 갭이 제2 층(AlGaN)의 에너지 밴드 갭보다 작을 수 있다. 4, the energy band gap of the well layer (InGaN) may be smaller than the energy bandgap of the barrier layer (GaN / AlGaN / GaN), and the energy band gap of the first layer (GaN) may be smaller than the energy bandgap of the second layer (AlGaN).
다시 도 3을 참조하면, 장벽층(234)의 두께(t4)는 우물층(232)의 두께(t1)의 두께의 3배 내지 3.5배일 수 있으며, 예를 들면 우물층(232)의 두께(t1)는 10 옴스트롱(Å) 내지 20 옴스트롱일 수 있고, 장벽층(234)의 두께(t4)는 29 옴스트롱 내지 71 옴스트롱일 수 있다.Referring again to FIG. 3, the thickness t4 of the
우물층(232)의 두께(t1)가 10 옴스트롱보다 작으면 전자의 터널링(tunneling)이 발생할 수 있고, 20 옴스트롱보다 크면 전자가 우물에 갇혀서 이동성(mobility)이 저하될 수 있다.If the thickness t1 of the
그리고, 제2 층(234b)의 두께(t3)는 우물층(232)의 두께(t1)의 1배 내지 1.5 배일 수 있고, 예를 들면 10 옴스트롱 내지 30 옴스트롱일 수 있으며, 상세하게는 15 옴스트롱 내지 16 옴스트롱일 수 있다.The thickness t3 of the
전체 장벽층(234)의 두께(t4)는 제1 층(232a)의 두께(t2)와 제2 층(234b)의 두께(t3)의 합일 수 있다.The thickness t4 of the
우물층(232) 내에서 In(인듐) 조성비는 13% 내지 17%일 수 있는데, 예를 들면 우물층(232)이 InxGa1 - xN (0≤x≤1, 0≤x≤1)의 조성을 가질 때 x가 0.13 이상이고 0.17 이하일 수 있다. 발광 구조물(220) 내의 활성층(224) 뿐만 아니라 초격자층(230) 내의 우물층(232)에서도 약하게 광이 방출될 수 있는데, In의 조성비가 13%보다 작으면 단파장의 광이 방출되어 발광 소자(200)의 광 균형이 깨질 수 있고, 17%보다 크면 장파장의 광이 방출되어 활성층(224)에서 방출되는 광과 중첩될 수 있다.The In (indium) composition ratio in the
제2 층(234b) 내에서 Al(알루미늄) 조성비는 1% 내지 10%일 수 있는데, 예를 들면 제2 층(234b)이 AlxGa1 - xN (0≤x≤1, 0≤x≤1)의 조성을 가질 때 x가 0.01 이상이고 0.10 이하일 수 있다. 초격자층(230)이 응력 완화층으로 작용하기 위하여 작병층(234) 내에 제2 층(234b)에 Al이 1% 이상 포함되어야 하고, 10% 이상 포함되면 전자에 대한 차단층(blocking layer)으로 작용할 수 있다.The Al (aluminum) composition ratio in the
만약 초격자층이 InGaN/GaN 구조로 이루어질 경우 InGaN/GaN의 격자 상수의 차이에 의하여 한쪽 방향으로 휠 수 있으나, InGaN/GaN/AlGaN/GaN 구조로 이루어져서 격자 상수의 차이에 의한 응력이 양쪽으로 작용하여 초격자층의 휨을 방지할 수 있다.If the superlattice layer is made of InGaN / GaN structure, the InGaN / GaN / AlGaN / GaN structure can be formed in one direction due to the difference in lattice constant of InGaN / GaN. Thereby preventing warping of the superlattice layer.
도 5는 온도에 따른 초격자층의 성장을 나타낸 도면이다.5 is a graph showing the growth of a superlattice layer according to temperature.
In이 포함된 우물층의 성장 온도에 비하여 장벽층 특히 Al이 포함된 제2 층의 성장 온도가 더 높을 수 있으며, 도 5에서 AlGaN은 InGaN보다 +190℃ 정도의 고온에서 성장되며, 고온에서 장벽층의 결정성이 증가할 수 있으며 고온의 지속 시간에 따라 제2 층의 두께가 결정될 수 있다. The growth temperature of the barrier layer, particularly the second layer including Al, may be higher than the growth temperature of the well layer containing In. In FIG. 5, AlGaN is grown at a high temperature of about + 190 ° C higher than InGaN, The crystallinity of the layer can be increased and the thickness of the second layer can be determined according to the duration of the high temperature.
상술한 구조의 초격자층(230)은 특히 발광 구조물 내에 v-pit(피트) 구조가 형성되었을 때, v-pit 형상의 골에 작용하는 결함 및 전류 누설을 방지하는 응력 완화층으로 작용할 수 있다.The
실시예에 의한 발광 소자는 InGaN/GaN/AlGaN/GaN 구조의 초격자층이 구비되어, 발광 구조물에 작용하는 응력이 감소하고, 발광 구조물의 막 특성이 향상되어 전자와 정공의 주입이 원활하여 광출력이 향상될 수 있다.The light emitting device according to the embodiment is provided with a super lattice layer of InGaN / GaN / AlGaN / GaN structure to reduce the stress acting on the light emitting structure and improve the film characteristics of the light emitting structure, The output can be improved.
표 1은 도 1의 비교예에 의한 발광소자의 광출력과 실시예에 의한 발광소자의 전류를 나타낸다. 동일한 전원에 연결하였을 때, 실시예에 의한 발광소자에 흐르는 전류가 비교예에 비하여 증가되어 개선되고 있다.Table 1 shows the light output of the light emitting device according to the comparative example of FIG. 1 and the current of the light emitting device according to the embodiment. When connected to the same power source, the current flowing through the light emitting device according to the embodiment is increased as compared with the comparative example.
도6은 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a light emitting device package including a light emitting element.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(300)는 몸체부(310), 몸체부(310) 상에 형성된 캐비티 및 캐비티 내에 배치되는 발광 소자(200)를 포함할 수 있으며, 몸체부(310)에는 발광 소자(200)와의 전기적 연결을 위한 리드 프레임(322, 326)을 포함할 수 있다.The light emitting
발광 소자(200)는 캐비티의 바닥면에 배치될 수 있고, 캐비티 내에는 발광 소자(200)를 둘러싸고 몰딩부(250)가 배치될 수 있으며, 몰딩부(350)에는 형광체(355)가 포함되어 발광 소자(200)로부터 방출되는 제1 파장 영역의 광에 의하여 여기되어 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있다. 몰딩부(350)에서 형광체와 같이 혼합되어 사용될 수 있는 수지는 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지 중 어느 하나 또는 그 혼합물의 형태일 수 있다. The
몸체부(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상부가 개방되고 측면과 바닥면으로 이루어진 캐비티를 가질 수 있다. The
캐비티는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 캐비티의 측면(i)은 바닥면(b)에 대하여 수직이거나 경사지게 형성될 수 있으며, 그 크기 및 형태가 다양할 수 있다. The cavity may be formed in a cup shape, a concave container shape or the like, and the side surface (i) of the cavity may be formed perpendicular or inclined with respect to the bottom surface (b), and may vary in size and shape.
캐비티를 위에서 바라본 형상은 원형, 다각형, 타원형 등일 수 있으며, 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나, 이에 한정하지 않는다.The shape of the cavity viewed from the top may be circular, polygonal, elliptical, or the like, but may be a curved edge shape, but is not limited thereto.
몸체부(310)에는 제1 리드 프레임(222) 및 제2 리드 프레임(326)이 포함되어 발광 소자(200)와 와이어(330)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 몸체부(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지는 경우, 도시되지는 않았으나 몸체부(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 제1, 2 리드 프레임(322, 326) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.The
제1 리드 프레임(322) 및 제2 리드 프레임(326)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(200)에 전류를 공급할 수 있다. 또한, 제1 리드 프레임(322) 및 제2 리드 프레임(326)은 발광 소자(200)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광 소자(200)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.The
도 6에 도시된 실시예에서는 발광 소자(200)가 제1 리드 프레임(322) 및 제2 리드 프레임(326)과는 와이어(330)를 통하여 연결될 수 있으나, 와이어 본딩 방식 외에 플립칩 본딩 또는 다이 본딩 방식에 의하여 연결될 수 있다.6, the
발광 소자 패키지는 상술한 실시예들에 따른 발광 소자를 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The light emitting device package may include one or more light emitting devices according to the above-described embodiments, but the present invention is not limited thereto.
상술한 발광 소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있으며, 예를 들면 영상표시장치와 조명장치에 사용될 수 있다.The above-described light emitting device package can be used as a light source of an illumination system, and can be used, for example, in an image display device and a lighting device.
상술한 발광 소자는 회로 기판 상에 하나의 라인(line) 형상으로 배치되어 조명 장치에 사용되거나 영상표시장치에서 에지 타입의 광원으로 사용될 수 있다.The above-described light emitting devices may be arranged in a line on a circuit board to be used in a lighting device or as an edge type light source in an image display device.
그리고, 발광 소자는 회로 기판에 복수 개의 발광 소자가 복수 개의 열과 행으로 배치될 수도 있으며, 특히 영상표시장치에서 직하 타입의 광원으로 사용될 수 있다.The light emitting device may be a plurality of light emitting devices arranged on a circuit board in a plurality of rows and columns, and may be used as a light source of direct type in a video display device.
또한, 상술한 발광 소자 패키지는 모바일 단말기의 광원으로 사용되거나 차량용 조명 장치의 광원으로 사용될 수 있고, 차량용 조명 장치의 광원으로 사용될 때, 전조등이나 후미등 또는 방향 표시등의 광원으로 사용될 수 있다.The light emitting device package may be used as a light source of a mobile terminal or a light source of a vehicle lighting apparatus, and may be used as a light source of a headlight, a tail lamp or a direction indicator when used as a light source of a vehicle lighting apparatus.
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 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, 200: 발광소자 110, 210: 기판
215: 버퍼층 220: 발광 구조물
222: 제1 도전형 반도체층 224: 활성층
226: 제2 도전형 반도체층 230: 초격자층
232: 우물층 234: 장벽층
234a: 제1 층 234b: 제2 층
240: 전자 차단층 250: 투광성 도전층
300: 발광소자 패키지100, 200: light emitting
215: buffer layer 220: light emitting structure
222: first conductivity type semiconductor layer 224: active layer
226: second conductivity type semiconductor layer 230: superlattice layer
232: well layer 234: barrier layer
234a:
240: Electron barrier layer 250: Transparent conductive layer
300: Light emitting device package
Claims (8)
상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극;
상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극; 및
상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층의 사이에 배치되고 적어도 한 쌍의 우물층과 장벽층을 포함하고, 상기 장벽층은 적어도 한 쌍의 제1 층들과, 상기 제1 층들의 사이에 배치되고 상기 제1 층과 다른 조성을 가지는 제2 층을 포함하는 발광 소자.A light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer;
A first electrode on the first conductive type semiconductor layer;
A second electrode on the second conductive type semiconductor layer; And
And a barrier layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the active layer and including at least a pair of well layers and a barrier layer, wherein the barrier layer is disposed between at least a pair of first layers and between the first layers And a second layer having a composition different from that of the first layer.
상기 제1 도전형 반도체층 상의 제1 전극;
상기 제2 도전형 반도체층 상의 제2 전극; 및
상기 제1 도전형 반도체층과 상기 활성층의 사이에 배치되고 적어도 한 쌍의 우물층과 장벽층을 포함하고, 상기 장벽층은 적어도 한 쌍의 제1 층들과, 상기 제1 층들의 사이에 배치되고 상기 제1 층과 다른 에너지 밴드 갭을 가지는 제2 층을 포함하는 발광 소자.A light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer;
A first electrode on the first conductive type semiconductor layer;
A second electrode on the second conductive type semiconductor layer; And
And a barrier layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the active layer and including at least a pair of well layers and a barrier layer, wherein the barrier layer is disposed between at least a pair of first layers and between the first layers And a second layer having an energy band gap different from that of the first layer.
상기 제1 층은 GaN을 포함하고, 상기 제2 층은 AlGaN을 포함하는 발광 소자.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first layer comprises GaN, and the second layer comprises AlGaN.
상기 우물층은, InGaN을 포함하는 발광 소자.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the well layer comprises InGaN.
상기 제2 층의 두께는 상기 우물층의 두께의 1배 내지 1.5 배인 발광 소자.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the thickness of the second layer is 1 to 1.5 times the thickness of the well layer.
상기 장벽층의 두께는 상기 우물층의 두께의 3배 내지 3.5배인 발광 소자.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the thickness of the barrier layer is 3 to 3.5 times the thickness of the well layer.
상기 우물층의 In(인듐) 조성비는 13% 내지 17%인 발광 소자.3. The method according to claim 1 or 2,
And the In (indium) composition ratio of the well layer is 13% to 17%.
상기 제2 층의 Al(알루미늄) 조성비는 1% 내지 10%인 발광 소자.3. The method according to claim 1 or 2,
And the Al (aluminum) composition ratio of the second layer is 1% to 10%.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
AMND | Amendment | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |