KR20170120878A - Light emitting module and medical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 발광모듈 및 의료기기에 관한 것이다.Embodiments relate to a light emitting module and a medical instrument.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저 전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다.A light emitting diode (LED) is one of light emitting devices that emits light when current is applied. The light emitting diode is capable of emitting light with high efficiency at a low voltage, thus providing excellent energy saving effect.
질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 자외선(UV) 발광소자, 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.Nitride semiconductors have attracted great interest in the development of optical devices and high output electronic devices due to their high thermal stability and wide band gap energy. Particularly, ultraviolet (UV) light emitting elements, blue light emitting elements, green light emitting elements, and red light emitting elements using nitride semiconductors are commercially available and widely used.
상기 자외선 발광소자(UV LED)는 200㎚~400㎚ 파장대의 빛을 발광하는 발광소자이다. 상기 자외선 발광소자는 용도에 따라 단파장 및 장파장으로 구성된다. 상기 단파장은 살균 또는 정화 등에 사용되고, 장파장은 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다. 특히, 280㎚~320㎚의 UVB는 의료기기 등에서 사용될 수 있다. The ultraviolet light emitting device (UV LED) is a light emitting device that emits light in a wavelength range of 200 nm to 400 nm. The ultraviolet light-emitting device has a short wavelength and a long wavelength depending on the application. The short wavelength may be used for sterilization or purification, and the long wavelength may be used for an exposure machine, a curing machine, or the like. In particular, UVB of 280 nm to 320 nm can be used in medical equipment and the like.
최근 들어 정밀한 의료기기 등에 사용되는 UVB의 자외선 발광소자는 280㎚~320㎚ 내에서 타겟 파장을 구현함과 동시에 고전류 구동이 가능한 고효율의 자외선 발광소자가 요구되고 있다. 더욱이 의료기기용 발광모듈은 발광소자의 개수를 줄이고, 70% 이상의 빛의 균일도(Uniformity)를 구현함과 동시에 치료용 파장대를 구현할 수 있는 자외선 발광소자가 요구되고 있다.Recently, ultraviolet light-emitting devices of UVB used in precision medical instruments are required to realize a high-efficiency ultraviolet light-emitting device capable of realizing a target wavelength within 280 nm to 320 nm and capable of driving a high current. Furthermore, a light emitting module for a medical device is required to reduce the number of light emitting devices, realize a light uniformity of 70% or more, and realize a therapeutic wavelength band.
실시 예는 타겟 영역의 빛의 균일도를 향상시킬 수 있는 발광모듈 및 의료기기를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a light emitting module and a medical device that can improve the uniformity of light in a target area.
실시 예는 200㎃이상의 고전류 구동의 300~320㎚의 UVB를 구현할 수 있는 발광모듈 및 의료기기를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting module and a medical instrument capable of realizing UVB of 300 to 320 nm driven by a high current of 200 mA or more.
실시 예는 17㎚이하의 반치폭(FWHM: Full Width at Half Maximum)을 갖는 치료용 자외선 파장의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광모듈 및 의료기기를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting module and a medical instrument capable of improving the reliability of a therapeutic ultraviolet wavelength having a full width at half maximum (FWHM) of 17 nm or less.
실시 예는 200㎃이상의 고전류 구동의 300~320㎚의 UVB를 구현하고, 17㎚이하의 반치폭(FWHM)을 갖고, 70%이상의 빛의 균일도를 갖는 발광모듈 및 의료기기를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting module and a medical instrument that realize a 300 to 320 nm UVB of a high current driving of 200 mA or more, a half width (FWHM) of 17 nm or less, and a light uniformity of 70% or more.
실시 예에 따른 발광모듈은 회로기판과, 상기 회로기판 상에 배치된 17㎚ 이하의 반치폭(FWHM)을 갖는 복수의 발광소자 패키지를 포함하는 발광부; 및 상기 발광부 후면에 배치된 방열부를 포함하고, 상기 복수의 발광소자 패키지는 제1 방향으로 제1 피치를 갖고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제2 피치를 갖고, 상기 제1 및 제2 피치는 상기 발광부로부터 빛이 조사되는 타겟 영역의 너비 또는 직경의 30% 내지 50%일 수 있다. 따라서 실시 예는 고효율의 UVB 파장의 신뢰성 높은 의료 치료용 발광모듈을 구현할 수 있다. 또한, 실시 예는 타겟 영역 균일도(Uniformity)를 70%이상 구현함과 동시에 발광소자 패키지의 개수를 줄여 발광모듈의 사이즈 및 제조비용을 줄일 수 있다.A light emitting module according to an embodiment includes a circuit board, a light emitting portion disposed on the circuit board and including a plurality of light emitting device packages having a full width at half maximum (FWHM) of 17 nm or less; And a heat dissipation unit disposed on a rear surface of the light emitting unit, wherein the plurality of light emitting device packages have a first pitch in a first direction and a second pitch in a second direction orthogonal to the first direction, And the second pitch may be 30% to 50% of the width or diameter of the target region irradiated with light from the light emitting portion. Therefore, the embodiment can realize a highly reliable light emitting module for medical treatment with high efficiency of UVB wavelength. In addition, the embodiment realizes a target area uniformity of 70% or more and reduces the number of light emitting device packages, thereby reducing the size and manufacturing cost of the light emitting module.
실시 예에 따른 의료기기는 상기 발광모듈 및 광 보상부를 포함하여 고효율의 신뢰성 높은 유효 파장(300㎚ 내지 320㎚)을 구현함과 동시에 타겟 영역 균일도(Uniformity)를 70%이상 구현하고, 발광소자 패키지의 개수를 줄여 의료기기의 사이즈 및 제조비용을 줄일 수 있다.The medical instrument according to the embodiment includes the light emitting module and the optical compensator to realize a high efficiency, reliable and effective wavelength (300 nm to 320 nm), realizes a target area uniformity of 70% or more, The size and manufacturing cost of the medical device can be reduced.
실시 예는 실시 예는 타겟 영역(TA)으로 제공되는 자외선 파장의 균일도(Uniformity)를 70%이상으로 구현하여 광 치료용 발광모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Embodiments can improve the reliability of the light therapy light emitting module by realizing the uniformity of the ultraviolet wavelength provided in the target area TA to 70% or more.
실시 예는 200㎃이상의 고전류 구동의 광 치료용 유효파장(300㎚ 내지 320㎚)의 자외선 파장을 구현하여 광 치료용 발광모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve the reliability of the light therapy light emitting module by implementing an ultraviolet wavelength of an effective wavelength (300 nm to 320 nm) for phototherapy driven by a high current of 200 mA or more.
실시 예는 17㎚이하의 반치폭(FWHM)을 갖는 치료용 자외선 파장의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광모듈 및 의료기기를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting module and a medical instrument that can improve the reliability of a therapeutic ultraviolet wavelength having a full width at half maximum (FWHM) of 17 nm or less.
실시 예는 70%이상의 빛의 균일도(Uniformity)를 갖고, 타겟 영역 너비 또는 직경의 30% 내지 50%의 피치를 갖는 복수의 발광소자 패키지의 개수를 줄여 발광모듈의 사이즈를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있다.The embodiment has a uniformity of light of 70% or more and reduces the number of the plurality of light emitting device packages having a pitch of 30% to 50% of the target area width or diameter, thereby reducing the size of the light emitting module, .
도 1은 실시 예에 따른 발광모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광모듈의 발광부를 도시한 평면도이다.
도 3은 실시 예의 발광모듈의 균일도를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광모듈을 포함하는 의료기기를 도시한 단면도이다.
도 5는 다른 실시 예의 발광모듈 균일도를 도시한 도면이다.
도 6은 실시 예의 발광소자 패키지를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 발광소자 패키지에 포함된 자외선 발광소자를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 자외선 발광소자의 단면도이다.
도 9는 도 8의 활성층 및 제2 도전형 반도체층 사이의 EBL을 도시한 단면도이다.
도 10은 실시 예에 따른 활성층의 마지막 양자벽, EBL 및 제2 도전형 반도체층의 에너지 밴드 갭 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8의 AlN 템플릿, 제1 초격자층, 제1 도전형 제1 반도체층, 제2 초격자층 및 제1 도전형 제2 반도체층을 도시한 단면도이다.
도 12는 실시 예에 따른 활성층의 양자벽 두께에 따른 광의 파워를 도시한 그래프이다.
도 13은 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층의 두께에 따른 신뢰성을 도시한 그래프이다.
도 14는 실시 예의 제2 도전형 제2 반도체층의 표면을 도시한 도면이다.
도 15 내지 도 19는 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.1 is a perspective view illustrating a light emitting module according to an embodiment.
2 is a plan view showing a light emitting portion of the light emitting module of FIG.
3 is a diagram showing the uniformity of the light emitting module of the embodiment.
4 is a cross-sectional view illustrating a medical instrument including a light emitting module according to another embodiment.
5 is a diagram showing the uniformity of the light emitting module of another embodiment.
6 is a plan view showing a light emitting device package of the embodiment.
7 is a plan view showing an ultraviolet light emitting device included in the light emitting device package of FIG.
8 is a cross-sectional view of an ultraviolet light emitting device cut along the line I-I 'of FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the EBL between the active layer and the second conductive type semiconductor layer of FIG. 8. FIG.
10 is a diagram showing an energy bandgap diagram of the last quantum barrier layer, the EBL and the second conductivity type semiconductor layer of the active layer according to the embodiment.
11 is a cross-sectional view illustrating the AlN template, the first superlattice layer, the first conductive type first semiconductor layer, the second superlattice layer, and the first conductive type second semiconductor layer of FIG.
12 is a graph showing the power of light according to the quantum wall thickness of the active layer according to the embodiment.
13 is a graph showing the reliability according to the thickness of the second conductive type first semiconductor layer of the embodiment.
14 is a view showing the surface of the second conductive type second semiconductor layer of the embodiment.
15 to 19 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light-emitting device according to an embodiment.
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.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" the substrate, each layer Quot; on "and" under "are intended to include both" directly "or" indirectly " do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
도 1은 실시 예에 따른 발광모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광모듈의 발광부를 도시한 평면도이고, 도 3은 실시 예의 발광모듈의 균일도를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a light emitting module according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a light emitting portion of the light emitting module of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram illustrating a uniformity of the light emitting module of the embodiment.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 실시 예의 발광모듈(10)은 발광부(20), 제1 및 제2 방열부(30, 40)를 포함할 수 있다. 실시 예는 제1 및 제2 방열부(30, 40)의 구성을 한정하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예는 고효율의 UVB 파장의 신뢰성 높은 의료 치료용 발광모듈(10)이 요구된다. 또한, 실시 예는 타겟 영역(TA)의 균일도(Uniformity)를 70%이상 구현함과 동시에 발광소자 패키지(200)의 개수를 줄여 전체 사이즈를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있는 발광모듈(10)이 요구된다. 이를 위해 실시 예는 200㎃ 이상의 고전류 구동 및 17㎚ 이하의 반치폭(FWHM)을 갖고, 발광부(20)로부터 발광된 빛이 타겟 영역(TA)에서 70% 이상의 균일도(Uniformity)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 균일도(Uniformity)는 타겟 영역에서 조도가 최대가 되는 중심영역과 조도가 최소가 되는 모서리 영역에 대한 것으로 최소 조도(Min)/최대 조도(Max)정의할 수 있다.1 to 3, the
상기 제1 방열부(30)는 상기 발광부(20) 후면에 배치될 수 있다. 상기 제1 방열부(30)는 상기 발광부(20)와 직접 접할 수 있고, 상기 발광부(20)로부터 발생된 열을 방출할 수 있다. 상기 제1 방열부(30)는 예컨대 히트 싱크(Heat sink)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 방열부(30)는 다수의 방열 핀을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 다수의 방열 핀은 방열 면적을 넓혀 방열 효율을 향상시킬 수 있다.The first heat-radiating
상기 제2 방열부(40)는 상기 제1 방열부(30) 후면에 배치될 수 있다. 상기 제2 방열부(40)는 상기 제1 방열부(30)와 직접 접할 수 있다. 상기 제2 방열부(40)는 상기 제1 방열부(30)에 전도된 열을 외부로 방출시키는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제2 방열부(40)는 공기의 대류를 이용하는 냉각 팬을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second
실시 예의 발광부(20)는 회로기판(21) 및 복수의 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(21)은 전면에 상기 복수의 발광소자 패키지(200)가 실장될 수 있다. 가 실장될 수 있다. 여기서, 상기 회로기판(21)은 후면에 상기 제1 방열부(30)가 접촉될 수 있다.The
상기 회로기판(21)은 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다.The
상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 100㎃이상의 고전류 구동의 300㎚ 내지 320㎚의 UVB의 파장을 발광할 수 있다. 구체적으로 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 17㎚이하의 반치폭(FWHM)을 갖는 광 치료용 유효 파장(300㎚ 내지 320㎚)을 구현할 수 있다. 일반적으로 20㎚ 이상의 반치폭(FWHM)을 갖는 자외선 발광소자는 300㎚ 이하, 특히 298㎚ 이하에서 DNA, 단백질 등을 파괴하여 아토피 치료 등의 의료기기에 적용이 어렵다. 실시 예의 발광소자 패키지(200)는 17㎚ 이하의 반치폭(FWHM)을 구현하여 광 치료용 발광모듈(200)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The plurality of light
실시 예의 발광모듈(10)은 발광된 자외선 파장의 빛이 투사되는 타겟 영역(TA)내에서 70%이상의 균일도(Uniformity)를 구현할 수 있다. 상기 균일도(Uniformity)는 타겟 영역(TA)에서 조도가 최대가 되는 중심영역과 조도가 최소가 되는 모서리 영역에 대한 것으로 최소 조도(Min)/최대 조도(Max)정의할 수 있다. 예컨대 타겟 영역(TA)은 발광모듈(100)의 발광부(20)로부터 20㎜ 이격되어 30㎜의 너비(W1, W2)를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 타겟 영역(TA)은 10㎜ 내지 30㎜의 너비(W1, W2)를 가질 수 있다. 구체적으로 상기 타겟 영역(TA)은 광 치료 대상으로 최소 조도(Min)/최대 조도(Max)로 정의되는 균일도(Uniformity)는 70%이상이고, 최소 조도(Min)는 10㎽/㎠ 이상일 수 있다.The
상기 균일도(Uniformity)가 70% 미만일 경우, 타겟 영역(TA)의 중심부와 가장자리 영역의 조도 차이에 의해 광 치료의 신뢰성이 저하될 수 있다.If the uniformity is less than 70%, the reliability of phototherapy may be lowered due to the difference in illuminance between the central region and the edge region of the target region TA.
상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 제1 방향(X-X')으로 제1 피치(P1)를 갖고, 상기 제1 방향(X-X')과 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 제2 피치(P2)를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 상기 타겟 영역(TA)의 너비(W1, W2)의 30% 내지 50%일 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 10㎜이상일 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 10㎜ 내지 15㎜일 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 서로 다를 수 있다. 예컨대 실시 예는 20㎜ 이격된 30㎜의 너비(W1, W2)를 갖는 타겟 영역(TA)에 70% 이상의 균일도(Uniformity)를 구현하기 위해 10㎜의 제1 및 제2 피치(P1, P2)를 갖는 25개의 발광소자 패키지(200)는 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 발광소자 패키지(200)는 10㎽ 이상의 광도(Po)를 가질 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)의 구체적인 설명은 도 6 내지 도 19를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.The plurality of light emitting device packages 200 may have a first pitch P1 in a first direction X-X 'and a second direction Y-Y' orthogonal to the first direction X- To the second pitch P2. The first and second pitches P1 and P2 may be 30% to 50% of the widths W1 and W2 of the target area TA. The first and second pitches P1 and P2 may be 10 mm or more. The first and second pitches P1 and P2 may be 10 mm to 15 mm. The first and second pitches P1 and P2 may be equal to each other, but the present invention is not limited thereto. For example, the first and second pitches P1 and P2 may be different from each other. For example, the embodiment may include first and second pitches P1 and P2 of 10 mm to achieve a uniformity of 70% or greater in a target area TA having a width W1, W2 of 30 mm spaced 20 mm apart, The light emitting
실시 예는 타겟 영역(TA)으로 제공되는 자외선 파장의 균일도(Uniformity)를 70%이상으로 구현하여 광 치료용 발광모듈(10)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve the reliability of the light therapy
실시 예는 200㎃이상의 고전류 구동의 광 치료용 유효파장(300㎚ 내지 320㎚)의 자외선 파장을 구현하여 광 치료용 발광모듈(10)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve the reliability of the light therapy
실시 예는 17㎚이하의 반치폭(FWHM)을 갖는 치료용 자외선 파장의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광모듈 및 의료기기를 제공할 수 있다.The embodiment can provide a light emitting module and a medical instrument that can improve the reliability of a therapeutic ultraviolet wavelength having a full width at half maximum (FWHM) of 17 nm or less.
실시 예는 70%이상의 빛의 균일도(Uniformity)를 갖고, 타겟 영역(TA) 너비(W1, W2)의 30% 내지 50%의 피치를 갖는 복수의 발광소자 패키지(200)에 전체 발광소자 패키지(200)의 개수를 줄여 발광모듈(10)의 사이즈를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있다.The embodiment is characterized in that a plurality of light emitting device packages 200 having a light uniformity of 70% or more and a pitch of 30% to 50% of the target area TA width W1, 200 can be reduced, thereby reducing the size of the
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광모듈을 포함하는 의료기기를 도시한 단면도이고, 도 5는 다른 실시 예의 발광모듈 균일도를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a cross-sectional view showing a medical device including a light emitting module according to another embodiment, and FIG. 5 is a view showing a uniformity of a light emitting module in another embodiment.
도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예의 발광모듈을 포함한 의료기기(70)는 원형 타겟 영역(TA)에 발광부(20)로부터 발광된 빛이 70% 이상의 균일도(Uniformity)를 가질 수 있다. 여기서, 다른 실시 예의 발광모듈 가장자리 영역의 최소 조도(Min)가 일정하여 도 1 내지 도 3의 실시 예의 발광모듈보다 높은 균일도(Uniformity)를 가질 수 있다. 여기서, 도 3의 실시 예의 발광모듈의 최소 조도는 사각 형상의 타겟 영역의 모서리 영역에 국부적으로 나타난다. 따라서, 다른 실시 예의 발광모듈은 타겟 영역(TA)의 균일도(Uniformity) 신뢰도를 향상시킬 수 있다.2, 4, and 5, the
다른 실시 예의 발광부(20), 제1 및 제2 방열부(30, 40)의 구성은 도 1 내지 도 3의 발광모듈(20)의 기술적 특징을 채용할 수 있다.The construction of the
다른 실시 예의 의료기기(70)는 고효율의 UVB 파장의 신뢰성 높은 의료 치료용 발광모듈이 요구된다. 또한, 다른 실시 예는 타겟 영역의 균일도(Uniformity)를 70%이상 구현함과 동시에 발광모듈 내에 포함된 발광소자 패키지의 개수를 줄여 의료기기(70) 사이즈를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 과제가 요구된다. 이를 위해 실시 예는 200㎃ 이상의 고전류 구동 및 17㎚ 이하의 반치폭(FWHM)을 갖고, 발광부(20)로부터 발광된 빛이 원형 타겟 영역(TA)에서 70% 이상의 균일도(Uniformity)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 균일도는 타겟 영역에서 조도가 최대가 되는 중심영역과 조도가 최소가 되는 모서리 영역에 대한 것으로 최소 조도(Min)/최대 조도(Max)정의할 수 있다.The
상기 의료기기(70)는 광 보상부(60)를 포함할 수 있다. 상기 광 보상부(60)는 상기 발광부(20) 상에 배치될 수 있다. 상기 광 보상부(60)는 상기 의료기기(70)의 광 출사영역에 배치될 수 있다. 상기 광 보상부(60)는 제1 내지 제3 보상부(61, 63, 65)를 포함할 수 있다. 상기 제1 보상부(61)는 상기 제2 보상부(63) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 보상부(61)는 광을 확산시키는 기능을 포함할 수 있다. 상기 제1 보상부(61)는 테프론(Teflon)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 제2 보상부(63)는 상기 제1 보상부(61) 아래에 배치되고, 상기 발광부(20) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 보상부(63)는 상기 발광부(20)로부터 발광된 광이 직접 조사될 수 있다. 상기 제2 보상부(63)는 광 투과율일 우수한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 보상부(63)는 광을 확산시키는 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제2 보상부(63)는 유리계열 재질을 포함할 수 있다. 상기 제2 보상부(63)는 예컨대, LiF, MgF2, CaF2, BaF2, Al2O3, SiO2 또는 광학유리(N-BK7)의 투명한 물질로 형성될 수 있으며, SiO2의 경우, 쿼즈 결정 또는 UV Fused Silica일 수 있다. 또한, 상기 제2 보상부(63)는 저철분 글라스(low iron glass)일 수 있다.The second compensating
상기 제3 보상부(65)는 상기 제1 및 제2 보상부(63)의 외측 가장자리를 감싸고, 확산시키는 기능을 포함할 수 있다. 상기 제3 보상부(65)는 링 타입으로 광을 확산시키는 기능을 포함할 수 있다.The
다른 실시 예는 발광모듈 상에 제1 내지 제3 보상부(61, 63, 65)를 포함하는 광 보상부(60)가 배치되어 상기 발광부(20)로부터 발광된 광을 타겟 영역(TA)으로 확산시켜 균일도(Uniformity)를 향상시킬 수 있다.In another embodiment, an
다른 실시 예의 발광부(20)는 복수의 발광소자 패키지(200)를 포함한다. 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 300㎚ 내지 320㎚의 UVB 파장을 발광할 수 있다. . 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 300㎚ 내지 320㎚ 내에서 다양한 파장을 가질 수 있다. 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 광 치료, 실험 등 다양한 파장을 선택적으로 이용할 수 있다. 이를 위해 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 적어도 2 이상 서로 상이한 파장을 가질 수 있다. 예컨대 발광소자 패키지(200)의 일부는 300㎚ 내지 315㎚의 파장을 발광할 수 있고, 발광소자 패키지의 다른 일부는 315㎚ 내지 320㎚의 파장을 발광할 수 있다. 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 100㎃이상의 고전류 구동의 300㎚ 내지 320㎚의 UVB의 파장을 발광할 수 있다. 구체적으로 상기 복수의 발광소자 패키지(200)는 17㎚이하의 반치폭(FWHM)을 갖는 광 치료용 유효 파장(300㎚ 내지 320㎚)을 구현할 수 있다. 일반적으로 20㎚ 이상의 반치폭(FWHM)을 갖는 자외선 발광소자는 300㎚ 이하, 특히 298㎚ 이하에서 DNA, 단백질 등을 파괴하여 아토피 치료 등의 의료기기에 적용이 어렵다. 실시 예의 발광소자 패키지(200)는 17㎚ 이하의 반치폭(FWHM)을 구현하여 광 치료용 발광모듈(200)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The
다른 실시 예의 발광모듈은 발광된 자외선 파장의 빛이 투사되는 원형 타겟 영역(TA)내에서 70%이상의 균일도(Uniformity)를 구현할 수 있다. 상기 균일도(Uniformity)는 원형 타겟 영역(TA)에서 조도가 최대가 되는 중심영역과 조도가 최소가 되는 모서리 영역에 대한 것으로 최소 조도(Min)/최대 조도(Max)정의할 수 있다. 예컨대 원형 타겟 영역(TA)은 발광모듈(100)의 발광부(20)로부터 20㎜ 이격되고, 30㎜의 직경(W3)를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 원형 타겟 영역(TA)은 10㎜ 내지 40㎜의 직경(W3)를 가질 수 있다.. 구체적으로 상기 원형 타겟 영역(TA)은 광 치료 대상으로 최소 조도(Min)/최대 조도(Max)로 정의되는 균일도(Uniformity)는 70%이상이고, 최소 조도(Min)는 10㎽/㎠ 이상일 수 있다.The light emitting module of another embodiment can achieve a uniformity of 70% or more in the circular target area TA in which light of the emitted ultraviolet wavelength is projected. The uniformity can be defined as a central area where the roughness is maximized in the circular target area TA and a minimum roughness Min and a maximum roughness Max as to the edge areas where the roughness is minimum. For example, the circular target area TA may be 20 mm away from the
상기 균일도(Uniformity)가 70% 미만일 경우, 원형 타겟 영역(TA)의 중심부와 가장자리 영역의 조도 차이에 의해 광 치료의 신뢰성이 저하될 수 있다.If the uniformity is less than 70%, the reliability of phototherapy may be deteriorated due to the difference in illuminance between the center portion and the edge region of the circular target region TA.
상기 복수의 발광소자 패키지(200)의 제1 방향(X-X')으로 제1 피치(P1)를 갖고, 상기 제1 방향(X-X')과 직교하는 제2 방향(Y-Y')으로 제2 피치(P2)를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 상기 원형 타겟 영역(TA)의 직경(W3)의 30% 내지 50%일 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 10㎜이상일 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 10㎜ 내지 15㎜일 수 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 서로 다를 수 있다. 예컨대 실시 예는 의료기기(70)로부터 20㎜ 이격되고, 30㎜의 직경(W3)을 갖는 원형 타겟 영역(TA)에 70% 이상의 균일도(Uniformity)를 구현하기 위해 10㎜의 제1 및 제2 피치(P1, P2)를 갖는 25개의 발광소자 패키지(200)는 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 발광소자 패키지(200)는 10㎽ 이상의 광도(Po)를 가질 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200)의 구체적인 설명은 도 6 내지 도 19를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.(Y-Y ') having a first pitch (P1) in a first direction (X-X') of the plurality of light emitting device packages (200) and orthogonal to the first direction To the second pitch P2. The first and second pitches P1 and P2 may be 30% to 50% of the diameter W3 of the circular target area TA. The first and second pitches P1 and P2 may be 10 mm or more. The first and second pitches P1 and P2 may be 10 mm to 15 mm. The first and second pitches P1 and P2 may be equal to each other, but the present invention is not limited thereto. For example, the first and second pitches P1 and P2 may be different from each other. For example, the embodiment may include a first and a second 10 mm of 10 mm to achieve a uniformity of 70% or more in a circular target area TA spaced 20 mm from the
다른 실시 예는 타겟 영역(TA)으로 제공되는 자외선 파장의 균일도(Uniformity)를 70%이상으로 구현하여 광 치료용 의료기기(70)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Another embodiment can improve the reliability of the
다른 실시 예는 200㎃이상의 고전류 구동의 광 치료용 유효파장(300㎚ 내지 320㎚)의 자외선 파장을 구현하여 광 치료용 의료기기(70)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Another embodiment can improve the reliability of the
다른 실시 예는 17㎚이하의 반치폭(FWHM)을 갖는 치료용 자외선 파장의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 의료기기(70)를 제공할 수 있다.Other embodiments can provide a
다른 실시 예는 70%이상의 빛의 균일도(Uniformity)를 갖고, 원형 타겟 영역(TA) 직경(W3)의 30% 내지 50%의 피치를 갖는 복수의 발광소자 패키지(200)에 전체 발광소자 패키지(200)의 개수를 줄여 발광모듈의 사이즈를 줄이고, 제조비용을 줄일 수 있다. 따라서, 다른 실시 예는 의료기기(70)의 사이즈 및 제조비용을 줄일 수 있다.Another embodiment is a light emitting device package having a plurality of light emitting device packages 200 having a light uniformity of 70% or more and having a pitch of 30% to 50% of the circular target area
도 6은 실시 예의 발광소자 패키지를 도시한 평면도이다.6 is a plan view showing a light emitting device package of the embodiment.
도 6에 도시된 바와 같이, 실시 예의 발광소자 패키지(200)는 발광소자(100), 패키지 몸체(201), 방열 프레임(210), 보호소자(260), 제1 및 제2 리드프레임(220, 230)을 포함할 수 있다.6, the light emitting
상기 패키지 몸체(201)는 투광성 재질, 반사성 재질, 절연성 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 패키지 몸체(201)는 상기 발광소자(100)로부터 방출된 광에 대해, 반사율이 투과율보다 더 높은 물질을 포함할 수 있다. 상기 패키지 몸체(201)는 수지 계열의 절연 물질일 수 있다. 예컨대 상기 패키지 몸체(201)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 에폭시 또는 실리콘 재질과 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 패키지 몸체(201)는 예컨대 탑뷰 형상이 정사각형 일 수 있으나, 이에 한저오디는 것은 아니다. 상기 패키지 몸체(201)의 탑뷰형상은 원형 또는 다각형 형상일 수 있다. The
상기 패키지 몸체(201)는 제1 및 제2 리드 프레임(220, 230)과 결합될 수 있다. 상기 몸체(120)는 상기 제1 및 제2 리드 프레임(220, 230)의 상부면 일부를 노출시키는 캐비티(203)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(203)는 상기 제1 리드 프레임(220)의 상부면 일부를 노출시킬 수 있고, 상기 제2 리드 프레임(230)의 상부면 일부를 노출시킬 수 있다. The
상기 제1 및 제2 리드 프레임(220, 230)은 일정 간격 이격되어 상기 패키지 몸체(201)와 결합될 수 있다. 상기 제2 리드 프레임(230)은 상기 발광소자(100) 및 상기 보호소자(260)가 배치될 수 있고, 상기 제1 리드 프레임(220)에는 상기 발광소자(100)의 제1 와이어(100W1) 및 상기 보호소자(260)의 와이어(260W)가 접속될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 및 제2 리드 프레임(220, 230)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제1 및 제2 리드 프레임(220, 230)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 철(Fe), 주석(Sn), 아연(Zn), 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예컨대 실시 예의 제1 및 제2 리드 프레임(220, 230)은 구리(Cu)를 포함하는 베이스층과 상기 베이스층을 덮는 은(Ag)을 포함하는 산화 방지층으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first and second lead frames 220 and 230 may be spaced apart from each other and coupled with the
상기 제2 리드 프레임(230)은 상기 캐비티(203)의 중심영역에 노출되는 제1 리드부(231a), 상기 제1 리드 프레임(220)과 대각선으로 대칭되어 상기 제1 리드 프레임(220)의 형상과 대응되는 제2 리드부(231b), 상기 보호소자(260)가 실장되는 캐비티(203)의 모서리 영역 및 대각선 모서리 영역에 배치된 제3 리드부(231c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 리드부(231a, 231b, 131c)는 상기 캐비티(203) 바닥면에 노출되는 상기 제2 리드 프레임(230)의 상부면으로 면적 및 너비를 포함하는 형상은 다양하게 변경될 수 있다.The
상기 제1 리드 프레임(220)은 상기 제2 리드부(231b)와 대칭되는 대각선에 굴곡구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 방열 프레임(210)은 제1 및 제2 방열전극(211, 213)을 포함하고, 상기 제1 방열전극(211)은 제1 와이어(100W1)와 연결되는 제1 패드부(211a)를 포함하고, 상기 제2 방열전극(213)은 제2 와이어(100W2)와 연결되는 제2 패드부(213a)를 포함할 수 있다. The
상기 발광소자(100)는 상기 방열 프레임(210) 상에 실장될 수 있다. 상기 발광소자(100)는 도 1 내지 도 13의 기술적 특징을 포함할 수 있다.The
상기 보호소자(260)는 상기 제3 리드부(231c) 상에 배치될 수 있다. 상기 보호소자(260)는 상기 패키지 몸체(201)로부터 노출된 상기 제2 리드 프레임(230)의 상부면 상에 배치될 수 있다. 상기 보호소자(260)는 제너 다이오드, 사이리스터(Thyristor), TVS(Transient Voltage Suppression) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예의 보호소자(160)는 ESD(Electro Static Discharge)로부터 상기 발광소자(100)를 보호하는 제너 다이오드를 일 예로 설명하도록 한다. 상기 보호소자(260)는 와이어를 통해서 상기 제1 리드 프레임(130)과 연결될 수 있다.The
도 7은 도 6의 발광소자 패키지에 포함된 자외선 발광소자를 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 자외선 발광소자의 단면도이고, 도 9는 도 8의 활성층 및 제2 도전형 반도체층 사이의 EBL을 도시한 단면도이고, 도 10은 실시 예에 따른 활성층의 마지막 양자벽, EBL 및 제2 도전형 반도체층의 에너지 밴드 갭 다이어그램을 나타낸 도면이고, 도 11은 도 8의 AlN 템플릿, 제1 초격자층, 제1 도전형 제1 반도체층, 제2 초격자층 및 제1 도전형 제2 반도체층을 도시한 단면도이다.7 is a plan view showing an ultraviolet light emitting device included in the light emitting device package of FIG. 6, FIG. 8 is a sectional view of the ultraviolet light emitting device cut along the line I-I 'of FIG. 7, 10 is a diagram showing energy band gap diagrams of the last quantum wall of the active layer, the EBL and the second conductivity type semiconductor layer according to the embodiment, and FIG. 11 is a cross- A first superlattice layer, a first conductive type first semiconductor layer, a second superlattice layer, and a first conductive type second semiconductor layer of FIG. 8; FIG.
도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 자외선 발광소자(100)는 발광구조물(110)을 포함할 수 있다. 실시 예의 발광구조물(110)은 100㎃ 이상의 고전류 구동을 구현할 수 있다. 실시 예의 발광구조물(110)은 100㎃ 이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현할 수 있다. 실시 예의 발광구조물(110)은 결함을 개선할 수 있고, 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 광의 파워를 향상시킬 수 있고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 실시 예의 발광구조물(110)은 기판(101) 상에 AlN 템플릿(Template, 111), 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제2 초격자층(120b), 제1 도전형 제2 반도체층(112b), 활성층(114), EBL(electron blocking layer, 130), 제2 도전형 제1 반도체층(116a), 제2 도전형 제2 반도체층(116b), 제1 및 제2 전극(151, 153)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 7 to 11, the ultraviolet
상기 기판(101)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예를 들어, 상기 기판(101)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(101) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정되는 것은 아니다.The
상기 AlN 템플릿(111)은 상기 기판(101) 위에 형성될 수 있다. 상기 AlN 템플릿(111)은 버퍼 기능을 포함할 수 있다. 상기 AlN 템플릿(111)은 상기 AlN 템플릿(111) 위에 형성되는 발광구조물(110)의 재료와 기판(101)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 상기 AlN 템플릿(111)은 AlN외에 3족-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 AlN 템플릿(111)은 기판(101)상에 성장되어 이후 성장되는 AlGaN 계열 반도체층들의 격자 상수 차이에 의한 결함을 개선할 수 있다. 상기 AlN 템플릿(111)은 fully-strain 에피 구조를 가질 수 있고, 이로 인해 자외선 파장의 반도체층 성장에서 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 AlN 템플릿(111)은 이후 성장되는 AlGaN 계열 반도체층들의 결정성을 향상시켜 자외선 발광소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The
상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 상에 배치될 수 있다. 제1 도전형 제2 반도체층(112b)는 상기 제2 초격자층(120b) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제2 초격자층(120b) 및 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 점차 Al 조성이 낮아져 상기 AlN 템플릿(111)과 활성층(114) 사이의 격자불일치 및 결함을 개선할 수 있다.The
상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111) 상에 배치되어 AlN 템플릿(111)과 상기 제1 초격자층(120a) 위에 형성되는 발광구조물(110)의 재료 사이의 격자불일치 및 결함을 개선하는 기능을 포함할 수 있다. 즉 상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111)보다 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 가까운 Al조성을 포함하여 상기 AlN 템플릿(111) 위의 결함을 개선할 수 있다. The
구체적으로 상기 제1 초격자층(120a)은 10 페어 내지 20 페어 교번되게 형성된 AlN(121a) 및 AlGaN(121b)을 포함할 수 있다. 상기 AlGaN(121b)은 AlxGa1-xN (0.5≤x≤0.6)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 AlGaN(121b)은 50% 내지 60%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 AlN(121a) 및 상기 AlGaN(121b) 각각의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. Specifically, the
상기 제1 초격자층(120a)은 AlN(121a) 및 AlGaN(121b)이 10 페어 미만일 경우, 결함 개선 효과가 저하될 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a)은 AlN(121a) 및 AlGaN(121b)이 20 페어 초과일 경우, 격자상수 차이에 의해 결정성이 저하될 수 있다. 상기 AlGaN(121b)는 제1 도전형 AlGaN일 수 있다. 상기 AlGaN(121b)는 의도하지 않게 도핑된 질화물 반도체(Unintentionally Doped GaN)일 수 있다. 예컨대 상기 AlGaN(121b)는 성장공정 중에 의도하지 않게 제1 도전형을 갖는 AlGaN일 수 있다.If the
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 및 제2 초격자층(120b) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 및 제2 초격자층(120b)과 중첩되는 Al 조성을 범위를 가질 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 및 제2 초격자층(120b)과 중첩되는 Al 조성을 범위를 가져 상기 제1 초격자층(120a)로부터의 결함을 흡수 및 제거할 수 있다. 즉, 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 및 제2 초격자층(120b) 사이의 격자불일치 및 결함을 개선하는 기능을 포함할 수 있다. The first conductive type
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 AlyGa1-yN (0.5≤y≤0.6)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 50% 내지 60%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 두께는 10㎚ 내지 1000㎚일 수 있다. 실시 예에서는 200㎚의 두께를 갖는 제1 도전형 제1 반도체층(112a)을 일예로 설명하도록 한다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 도펀트가 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first conductive type
상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 동일한 Al조성을 갖는 층을 포함할 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 상에 배치되어 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 상기 제2 초격자층(120a) 위에 형성되는 상기 발광구조물(110)의 재료 사이의 격자불일치 및 결함을 개선하는 기능을 포함할 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 10 페어 내지 20 페어 교번되게 형성된 제1 도전형 제1 AlGaN(123a) 및 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)을 포함할 수 있다.The
상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a)은 AlaGa1-aN (0.5≤a≤0.6)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a)은 50% 내지 60%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a) 각각의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.The first conductive type
상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)은 AlbGa1-bN (0.45≤b≤0.55)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)은 45% 내지 55%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b) 각각의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)는 상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a)보다 낮은 Al 조성을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 도펀트가 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예는 상기 AlN 템플릿(111)으로부터 활성층(114)으로 갈수록 Al 조성이 점차 낮아져 결정성을 개선할 수 있다.The first conductive type second AlGaN (123b) may include a semiconductor material having a composition formula of Al b Ga 1 -b N (0.45 ? B ? 0.55). The first conductive type second AlGaN (123b) may include an Al composition of 45% to 55%, and the thickness of each of the first conductive type second AlGaN (123b) of the embodiment may be 1 nm to 5 nm . The first conductive type second AlGaN (123b) may have a lower Al composition than the first conductive type first AlGaN (123a). When the first conductive dopant is an n-type semiconductor layer, the n-type dopant may include Si, Ge, Sn, Se, and Te. However, the present invention is not limited thereto. In the embodiment, the Al composition gradually decreases from the
상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 상기 제2 초격자층(120b) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 AlzGa1-zN (0.45≤z≤0.55)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 45% 내지 55%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 두께는 500㎚ 내지 1000㎚일 수 있다. 실시 예에서는 1000㎚의 두께를 갖는 제1 도전형 제2 반도체층(112b)을 일예로 설명하도록 한다. 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.The first conductive type
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 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.The
상기 활성층(114)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(114)는 예로서 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
실시 예로 활성층(114)의 양자우물 각각의 두께는 양자벽 각각의 두께의 10% 내지 25%일 수 있다. 즉, 상기 양자벽 각각의 두께는 상기 양자우물 각각의 두께의 4배 내지 10배일 수 있다. 도 12를 참조하면, 실시 예의 활성층(114)은 양자벽의 10% 내지 25%의 두께를 갖는 양자우물 구조에 의해 광의 파워가 향상될 수 있다. 예컨대 상기 양자우물 각각은 1.5㎚ 내지 2.5㎚일 수 있다. 도 12는 10.9㎚의 양자벽을 갖는 활성층(114)의 양자우물의 두께에 따라 광의 파워를 나타낸 그래프로써, 2.1㎚ 두께를 갖는 양자우물에서 가장 높은 광의 파워를 나타낸다. 상기 양자우물 각각의 두께가 상기 양자벽 각각의 두께의 10% 미만이거나, 25%를 초과하는 경우, 결정성이 저하되거나, 캐리어 이동이 저하될 수 있다. 상기 양자우물 각각의 두께가 양자벽 각각의 두께의 10% 내지 25%을 벗어나는 경우, 활성층(114)으로부터의 전자 및 정공 재결합이 저하되어 광의 파워가 저하될 수 있다.The thickness of each of the quantum wells of the
상기 EBL(130)은 상기 활성층(114) 상에 형성될 수 있다. 상기 EBL(130)은 제2 도펀트를 포함할 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)을 포함할 수 있다. 상기 EBL(130)은 3족-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 예컨대, 상기 EBL(130)은 AlGaN/AlGaN이 3페어 이상 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 EBL(130)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 EBL(130)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 100㎃ 이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현하기 위해 활성층(114)에 제공되는 캐리어를 증가시키기 위한 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 EBL(130)은 전자를 차단하는 전자 차단 기능을 포함하여 발광효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 실시 예의 제2 도전형 도펀트를 포함하는 EBL(130)은 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)은 3페어 교번될 수 있다. 실시 예의 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)은 Al 조성 및 두께에 의해 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The
상기 EBL(130)은 활성층(114)의 마지막 양자벽을 기준(REF)으로 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 높은 Al 조성을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 활성층(114)의 마지막 양자벽은 45%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 복수의 배리어(131, 133, 135, 137)는 50% 이상의 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 EBL(130)의 Al 조성은 전자를 차단하고, 정공을 가두어 상기 활성층(114)의 캐리어 주입 증가에 의해 발광효율을 향상시킬 수 있다.The
상기 복수의 배리어(131, 133, 135, 137)는 상기 활성층(114)과 접하는 제1 배리어(131), 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 접하는 마지막 배리어(137) 및 상기 제1 배리어(131)와 상기 마지막 배리어(137) 사이에 제1 및 제2 중간 배리어들(133, 135)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1 및 제2 중간 배리어들(133, 135)은 어느 하나가 생략될 수 있고, 2개 이상의 복수일 수도 있다. 상기 복수의 웰(132, 134, 136)은 상기 제1 배리어(131)와 제1 중간 배리어(133) 사이의 제1 웰(132), 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135) 사이의 제2 웰(134), 상기 제2 중간 배리어(135)와 마지막 배리어(137) 사이의 제3 웰(136)을 포함할 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 3페어 구조의 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)을 포함하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The plurality of
상기 제1 배리어(131)는 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 높은 Al 조성을 가질 수 있다. 예컨대 상기 제1 배리어(131)는 AlpGa1-pN (0.50≤p≤0.74)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 배리어(131)는 50% 내지 74%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 제1 배리어(131)는 두께(W1)는 상기 제1 웰(132)의 두께(W2)보다 두꺼울 수 있다. 실시 예의 상기 제1 배리어(131)는 두께(W1)는 3㎚ 내지 10㎚일 수 있다.The
상기 마지막 배리어(137)는 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 보다 높은 Al 조성을 가질 수 있다. 예컨대 상기 마지막 배리어(139)는 AlqGa1-qN (0.50≤q≤0.74)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 마지막 배리어(139)는 50% 내지 74%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 마지막 배리어(139)는 두께(W7)는 상기 제3 웰(136)의 두께(W6)보다 두꺼울 수 있다. 실시 예의 상기 마지막 배리어(139)는 두께(W7)는 3㎚ 내지 10㎚일 수 있다.The
상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)는 상기 제1 배리어(131) 및 마지막 배리어(137)보다 높은 Al 조성을 가질 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 정공 주입을 향상시킬 수 있다. 예컨대 EBL(130)은 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)에 정공을 가두어 활성층(114)의 캐리어 주입 증가에 의해 발광효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)는 AlrGa1-rN (0.55≤r≤0.74)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)는 55% 내지 74%의 Al 조성을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)의 두께(W3, W5)는 상기 제2 웰(134)의 두께(W4)보다 두꺼울 수 있다. 실시 예의 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)의 두께(W3, W5)는 3㎚ 내지 10㎚일 수 있다. 일 예로 EBL(130)은 54%의 Al 조성을 갖는 제1 배리어(131) 및 마지막 배리어(137)와, 64%의 조성을 갖는 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)를 포함하는 경우, 일반적인 자외선 발광소자보다 30% 이상 출력전압이 향상될 수 있다.The first and second
상기 복수의 웰(132, 134, 136)은 제1 배리어(131)와 제1 중간 배리어(133) 사이의 제1 웰(132), 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135) 사이의 제2 웰(134) 및 상기 제2 중간 배리어(135)와 마지막 배리어(137) 사이의 제3 웰(136)을 포함할 수 있다.The plurality of wells 132,134 and 136 may include a
상기 제1 웰(132)은 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 낮은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제1 웰(132)은 AleGa1-eN (0.24≤e≤0.45)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 웰(132)의 두께(W2)는 제1 배리어(131)의 두께(W2) 및 제1 중간 배리어(133)의 두께(W3)보다 얇을 수 있다. 실시 예의 제1 웰(132)의 두께(W2)는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.The first well 132 may include a lower Al composition than the last quantum wall of the
상기 제2 웰(134)은 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 낮은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제2 웰(134)은 AlfGa1-fN (0.24≤f≤0.48)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제2 웰(132)의 두께(W4)는 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)의 두께(W3, W5)보다 얇을 수 있다. 실시 예의 제2 웰(134)의 두께(W4)는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.The second well 134 may comprise a lower Al composition than the last quantum wall of the
상기 제3 웰(136)은 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 낮은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제3 웰(136)은 AlgGa1-gN (0.24≤g≤0.48)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제3 웰(136)의 두께(W6)는 제2 중간 배리어(135)의 두께(W5) 및 마지막 배리어(137)의 두께(W7)보다 얇을 수 있다. 실시 예의 제3 웰(136)의 두께(W6)는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 제2 및 제3 웰(134, 136)은 서로 같은 Al 조성 및 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The third well 136 may include a lower Al composition than the last quantum wall of the
실시 예는 상기 활성층(114) 상에 EBL(130)이 배치되어 캐리어 주입 효율을 향상시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 실시 예는 100㎃ 이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현할 수 있다.In the embodiment, the
상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 상기 EBL(130) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 AlsGa1-sN (0.20≤s≤0.45)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 20% 내지 45%의 Al 조성을 포함할 수 있다. The second conductive type
상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)의 두께는 40㎚ 이상일 수 있다. 도 13은 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층의 두께에 따른 신뢰성을 도시한 그래프이다. 도 13을 참조하면, 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 40㎚이상의 두께를 가질 경우, 시간에 따른 출력전압의 변화가 일정하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)의 두께는 40㎚ 내지 300㎚일 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다. 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)의 두께가 40㎚미만일 경우, 자외선 발광소자(100)의 구동 시간에 따라 점차 낮아지는 출력전압으로 인해 신뢰성이 저하될 수 있다.The thickness of the second conductive type
여기서, 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 및 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 p형 반도체층으로 설명하고 있지만, 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 및 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 p형 반도체층, 기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 n형 반도체층으로 형성할 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 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 구현할 수 있다.Here, the first conductive type
상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(153) 오믹 콘택을 위해 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(153) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(153) 오믹 콘택을 위해 제1 도전형 도펀트를 포함하는 GaN일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 전극(153)과 직접 접하는 표면에 평평할 수 있다. 이를 위해 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 2D 성장 방법으로 형성될 수 있다. 도 14는 실시 예의 제2 도전형 제2 반도체층의 표면을 도시한 도면이다. 실시 예의 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(153) 사이의 오믹 콘택을 위해 50㎚ 이하의 두께를 가지며, 표면 거칠기(RMS)를 1㎚이하, 예컨대 0.1㎚ 내지 1.0㎚일 수 있다. 실시 예의 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 1㎚이하의 표면 거칠기(RMS)를 포함하여 이후 형성되는 제2 전극(153)과의 접촉 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The second conductive type
상기 제1 전극(151)은 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(151)은 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(151)은 상기 제2 전극(153)과 전기적으로 절연될 수 있다. 상기 제1 전극(151)은 전도성 산화물, 전도성 질화물 또는 금속일 수 있다. 예컨대 상기 접촉층(171)은 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The
상기 제2 전극(153)은 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(153)은 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(153)은 전도성 산화물, 전도성 질화물 또는 금속일 수 있다. 예컨대 상기 접촉층(171)은 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 17㎚ 이하의 FWHM(Full Width at Half Maximum)을 가질 수 있다. 일반적으로 20㎚ 이상의 FWHM를 갖는 자외선 발광소자는 300㎚ 이하, 특히 298㎚ 이하에서 DNA, 단백질 등을 파괴하여 아토피 치료 등의 의료기기에 적용이 어렵다. 실시 예는 활성층(114)의 양자우물 각각이 양자벽 각각의 10% 내지 25% 두께를 포함하여 17㎚ 이하의 FWHM를 구현하여 의료기기에 적용되는 자외선 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The ultraviolet
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 활성층(114) 상에 EBL(130)이 배치되어 캐리어 주입 효율을 향상시켜 100㎃이상의 고전류 구동을 구현할 수 있다. 구체적으로 실시 예는 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)가 제1 배리어(131) 및 마지막 배리어(137)보다 높은 Al 조성을 갖는 EBL(130)의 구조에 의해 100㎃이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현할 수 있다.In the ultraviolet
실시 예는 기판(101)과 활성층(114) 사이에 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제2 반도체층(112b), 제2 초격차층(120b)을 포함하여 결함을 개선하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The embodiment is characterized in that a first conductive type
실시 예는 양자벽의 두께의 10% 내지 25%의 두께를 갖는 양자우물을 포함하는 활성층(114)에 의해 광의 파워를 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve the power of light by the
실시 예는 40㎚이상의 두께를 갖는 제2 도전형 제1 반도체층(116a)에 의해 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve reliability by the second conductive type
실시 예는 100㎃이상의 300 내지 320㎚의 파장의 자외선 발광소자(100)를 구현하여 아토피 치료 등의 의료기기에 적용될 수 있다.The embodiment can be applied to a medical device such as an atopy treatment by implementing an ultraviolet
도 15 내지 도 19는 실시 예에 따른 자외선 발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.15 to 19 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an ultraviolet light-emitting device according to an embodiment.
도 15를 참조하면, 실시 예의 자외선 발광소자의 제조방법은 먼저, 기판(101) 상에 기판(101) 상에 AlN 템플릿(Template, 111), 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제2 초격자층(120b), 제1 도전형 제2 반도체층(112b)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 15, a method of manufacturing an ultraviolet light emitting device according to an embodiment of the present invention includes the steps of: forming an AlN template (template) 111, a
상기 기판(101)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다. 예컨대 상기 기판(101)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(101) 상에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.The
상기 AlN 템플릿(111), 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제2 초격자층(120b) 및 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 AlN 템플릿(111), 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제2 초격자층(120b) 및 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 100mbar 이하의 압력에서 성장될 수 있다. The
상기 AlN 템플릿(111)은 상기 기판(101) 위에 형성될 수 있다. 상기 AlN 템플릿(111)은 버퍼 기능을 포함할 수 있다. 상기 AlN 템플릿(111)은 상기 AlN 템플릿(111) 위에 형성되는 발광구조물(110)의 재료와 기판(101)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 상기 AlN 템플릿(111)은 AlN외에 3족-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.The
상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 상에 배치될 수 있다. 제1 도전형 제2 반도체층(112b)는 상기 제2 초격자층(120b) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제2 초격자층(120b) 및 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 점차 Al 조성이 낮아져 상기 AlN 템플릿(111)과 활성층(114) 사이의 격자불일치 및 결함을 개선할 수 있다.The
상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a)은 상기 AlN 템플릿(111) 상에 배치되어 AlN 템플릿(111)과 상기 제1 초격자층(120a) 위에 형성되는 발광구조물(110)의 재료 사이의 격자불일치 및 결함을 개선하는 기능을 포함할 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a)은 10 페어 내지 20 페어 교번되게 형성된 AlN(121a) 및 AlGaN(121b)을 포함할 수 있다. 상기 AlGaN(121b)은 AlxGa1-xN (0.5≤x≤0.6)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 AlGaN(121b)은 50% 내지 60%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 AlN(121a) 및 상기 AlGaN(121b) 각각의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a)은 AlN(121a) 및 AlGaN(121b)이 10 페어 미만일 경우, 결함 개선 효과가 저하될 수 있다. 상기 제1 초격자층(120a)은 AlN(121a) 및 AlGaN(121b)이 20 페어 초과일 경우, 격자상수 차이에 의해 결정성이 저하될 수 있다. 상기 AlGaN(121b)는 제1 도전형 AlGaN일 수 있다. 상기 AlGaN(121b)는 의도하지 않게 도핑된 질화물 반도체(Unintentionally Doped GaN)일 수 있다. 예컨대 상기 AlGaN(121b)는 성장공정 중에 의도하지 않게 제1 도전형을 갖는 AlGaN일 수 있다.The
상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 상기 제1 초격자층(120a) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 AlyGa1-yN (0.5≤y≤0.6)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 50% 내지 60%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 두께는 10㎚ 내지 1000㎚일 수 있다. 실시 예에서는 200㎚의 두께를 갖는 제1 도전형 제1 반도체층(112a)을 일예로 설명하도록 한다. 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 도펀트가 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first conductive type
상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a) 상에 배치되어 상기 제1 도전형 제1 반도체층(112a)과 상기 제2 초격자층(120a) 위에 형성되는 상기 발광구조물(110)의 재료 사이의 격자불일치 및 결함을 개선하는 기능을 포함할 수 있다. 상기 제2 초격자층(120b)은 10 페어 내지 20 페어 교번되게 형성된 제1 도전형 제1 AlGaN(123a) 및 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)을 포함할 수 있다.The
상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a)은 AlaGa1-aN (0.5≤a≤0.6)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a)은 50% 내지 60%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a) 각각의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.The first conductive type
상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)은 AlbGa1-bN (0.45≤b≤0.55)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 제2AlGaN(123b)은 45% 내지 55%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b) 각각의 두께는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 상기 제1 도전형 제2 AlGaN(123b)는 상기 제1 도전형 제1 AlGaN(123a)보다 낮은 Al 조성을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제1 도전형 도펀트가 n형 반도체층인 경우, n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예는 상기 AlN 템플릿(111)으로부터 활성층(114)으로 갈수록 Al 조성이 점차 낮아져 결정성을 개선할 수 있다.The first conductive type second AlGaN (123b) may include a semiconductor material having a composition formula of Al b Ga 1 -b N (0.45 ? B ? 0.55). The first conductive type
상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 상기 제2 초격자층(120b) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 AlzGa1-zN (0.45≤z≤0.55)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 45% 내지 55%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 두께는 500㎚ 내지 1000㎚일 수 있다. 실시 예에서는 1000㎚의 두께를 갖는 제1 도전형 제2 반도체층(112b)을 일예로 설명하도록 한다. 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)은 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다.The first conductive type
도 16을 참조하면, 활성층(114) 및 EBL(130)은 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 상에 형성될 수 있다. 상기 활성층(114) 및 EBL(130)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD), 화학 증착법(CVD), 플라즈마 화학 증착법(PECVD), 분자선 성장법(MBE), 수소화물 기상 성장법(HVPE) 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 16, the
상기 활성층(114) 및 EBL(130)의 형성조건은 광의 파워를 향상시킬 수 있고, 광 효율을 향상시킬 수 있다.The formation conditions of the
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 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(114)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.The
상기 활성층(114)는 화합물 반도체로 구성될 수 있다. 상기 활성층(114)는 예로서 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층(114)은 양자우물과 양자벽을 포함할 수 있다. 상기 활성층(114)이 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 양자우물과 양자벽이 교대로 배치될 수 있다. 상기 양자우물과 양자벽은 AlGaN/GaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, InAlGaN/GaN, GaAs/AlGaAs, InGaAs/AlGaAs, GaP/AlGaP, InGaP AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The
실시 예의 활성층(114)은 양자우물 각각의 두께는 양자벽 각각의 두께의 10% 내지 25%일 수 있다. 도 12를 참조하면, 실시 예의 활성층(114)은 양자벽의 10% 내지 25%의 두께를 갖는 양자우물 구조에 의해 광의 파워가 향상될 수 있다. 예컨대 상기 양자우물 각각은 1.5㎚ 내지 2.5㎚일 수 있다. 도 12는 10.9㎚의 양자벽을 갖는 활성층(114)의 양자우물의 두께에 따라 광의 파워를 나타낸 그래프로써, 2.1㎚ 두께를 갖는 양자우물에서 가장 높은 광의 파워를 나타낸다.In the
상기 EBL(130)은 상기 활성층(114) 상에 형성될 수 있다. 상기 EBL(130)은 제2 도펀트를 포함할 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)을 포함할 수 있다. 상기 EBL(130)은 3족-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 예컨대, 상기 EBL(130)은 AlGaN/AlGaN이 3페어 이상 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 EBL(130)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대 상기 EBL(130)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 100㎃ 이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현하기 위해 활성층(114)에 제공되는 캐리어를 증가시키기 위한 기능을 포함할 수 있다. 또한, 상기 EBL(130)은 전자를 차단하는 전자 차단 기능을 포함하여 발광효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 실시 예의 제2 도전형 도펀트를 포함하는 EBL(130)은 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)은 3페어 교번될 수 있다. 실시 예의 복수의 배리어(131, 133, 135, 137) 및 복수의 웰(132, 134, 136)은 Al 조성 및 두께에 의해 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The
상기 EBL(130)은 활성층(114)의 마지막 양자벽을 기준(REF)으로 높은 Al 조성을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 활성층(114)의 마지막 양자벽은 50%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 복수의 배리어(131, 133, 135, 137)는 적어도 45% 이상의 Al 조성을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 배리어(131, 133, 135, 137)는 상기 복수의 웰(132, 134, 136)보다 높은 Al 조성을 포함하여 상기 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 높은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 EBL(130)의 Al 조성은 전자를 차단하고, 정공을 가두어 상기 활성층(114)의 캐리어 주입 증가에 의해 발광효율을 향상시킬 수 있다. The
상기 복수의 배리어(131, 133, 135, 137)는 상기 활성층(114)과 접하는 제1 배리어(131), 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 접하는 마지막 배리어(137) 및 상기 제1 배리어(131)와 상기 마지막 배리어(137) 사이에 제1 및 제2 중간 배리어들(133, 135)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제1 및 제2 중간 배리어들(133, 135)은 어느 하나가 생략될 수 있고, 3개 이상의 복수일 수도 있다. 상기 복수의 웰(132, 134, 136)은 상기 제1 배리어(131)와 제1 중간 배리어(133) 사이의 제1 웰(132), 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135) 사이의 제2 웰(134), 상기 제2 중간 배리어(135)와 마지막 배리어(137) 사이의 제3 웰(136)을 포함할 수 있다.The plurality of
상기 제1 배리어(131)는 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 높은 Al 조성을 가질 수 있다. 예컨대 상기 제1 배리어(131)는 AlpGa1-pN (0.50≤p≤0.74)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 배리어(131)는 50% 내지 74%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 제1 배리어(131)는 두께(W1)는 상기 제1 웰(132)의 두께(W2)보다 두꺼울 수 있다. 실시 예의 상기 제1 배리어(131)는 두께(W1)는 3㎚ 내지 10㎚일 수 있다.The
상기 마지막 배리어(139)는 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 보다 높은 Al 조성을 가질 수 있다. 예컨대 상기 마지막 배리어(139)는 AlqGa1-qN (0.50≤q≤0.74)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 마지막 배리어(139)는 50% 내지 74%의 Al 조성을 포함할 수 있고, 실시 예의 상기 마지막 배리어(139)는 두께(W7)는 상기 제3 웰(136)의 두께(W6)보다 두꺼울 수 있다. 실시 예의 상기 마지막 배리어(139)는 두께(W7)는 3㎚ 내지 10㎚일 수 있다.The last barrier 139 may have a higher Al composition than the second conductive type
상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)는 상기 제1 배리어(131) 및 마지막 배리어(137)보다 높은 Al 조성을 가질 수 있다. 실시 예의 EBL(130)은 정공 주입을 향상시킬 수 있다. 예컨대 EBL(130)은 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)에 정공을 가두어 활성층(114)의 캐리어 주입 증가에 의해 발광효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)는 AlrGa1-rN (0.55≤r≤0.74)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)는 55% 내지 74%의 Al 조성을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)의 두께(W3, W5)는 상기 제2 웰(134)의 두께(W4)보다 두꺼울 수 있다. 실시 예의 상기 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)의 두께(W3, W5)는 3㎚ 내지 10㎚일 수 있다. 구체적으로 54%의 Al 조성을 갖는 제1 배리어(131) 및 마지막 배리어(137)와, 64%의 조성을 갖는 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)를 포함하는 EBL(130)은 일반적인 자외선 발광소자보다 30% 이상 출력전압이 향상될 수 있다.The first and second
상기 복수의 웰(132, 134, 136)은 제1 배리어(131)와 제1 중간 배리어(133) 사이의 제1 웰(132), 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135) 사이의 제2 웰(134) 및 상기 제2 중간 배리어(135)와 마지막 배리어(137) 사이의 제3 웰(136)을 포함할 수 있다.The plurality of wells 132,134 and 136 may include a
상기 제1 웰(132)은 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 낮은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제1 웰(132)은 AleGa1-eN (0.24≤e≤0.45)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제1 웰(132)의 두께(W2)는 제1 배리어(131)의 두께(W2) 및 제1 중간 배리어(133)의 두께(W3)보다 얇을 수 있다. 실시 예의 제1 웰(132)의 두께(W2)는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.The first well 132 may include a lower Al composition than the last quantum wall of the
상기 제2 웰(134)은 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 낮은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제2 웰(134)은 AlfGa1-fN (0.24≤f≤0.48)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제2 웰(132)의 두께(W4)는 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)의 두께(W3, W5)보다 얇을 수 있다. 실시 예의 제2 웰(134)의 두께(W4)는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다.The second well 134 may comprise a lower Al composition than the last quantum wall of the
상기 제3 웰(136)은 활성층(114)의 마지막 양자벽보다 낮은 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제3 웰(136)은 AlgGa1-gN (0.24≤g≤0.48)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 실시 예의 상기 제3 웰(136)의 두께(W6)는 제2 중간 배리어(135)의 두께(W5) 및 마지막 배리어(137)의 두께(W7)보다 얇을 수 있다. 실시 예의 제3 웰(136)의 두께(W6)는 1㎚ 내지 5㎚일 수 있다. 제2 및 제3 웰(134, 136)은 서로 같은 Al 조성 및 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The third well 136 may include a lower Al composition than the last quantum wall of the
실시 예는 상기 활성층(114) 상에 EBL(130)이 배치되어 캐리어 주입 효율을 향상시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 실시 예는 100㎃ 이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현할 수 있다.In the embodiment, the
도 17을 참조하면, 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 EBL(130) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 유기금속 화학 증착법(MOCVD), 화학 증착법(CVD), 플라즈마 화학 증착법(PECVD), 분자선 성장법(MBE), 수소화물 기상 성장법(HVPE) 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 17, a second conductive type
상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)과 EBL(130) 사이의 압력에서 성장될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 450mbar의 압력으로 성장될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second conductive type
상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 상기 EBL(130) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 3족-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 AlsGa1-sN (0.20≤s≤0.45)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 20% 내지 45%의 Al 조성을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)의 두께는 40㎚ 이상일 수 있다. 도 13은 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층의 두께에 따른 신뢰성을 도시한 그래프이다. 도 13을 참조하면, 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 40㎚이상의 두께를 가질 경우, 시간에 따른 출력전압의 변화가 일정하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 실시 예의 제2 도전형 제1 반도체층(116a)의 두께는 40㎚ 내지 300㎚일 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.The second conductive type
상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(도2의153) 오믹 콘택을 위해 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(도2의153) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 도전형 제1 반도체층(116a)과 제2 전극(도2의153) 오믹 콘택을 위해 제1 도전형 도펀트를 포함하는 GaN일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 상기 제2 전극(도2의153)과 직접 접하는 표면에 평평할 수 있다. 이를 위해 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 2D 성장 방법으로 형성될 수 있다. 도 14는 실시 예의 제2 도전형 제2 반도체층의 표면을 도시한 도면이다. 실시 예의 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)은 2D 성장으로 평평한 표면을 구현하여 제2 전극(도2의153)과의 접촉 신뢰도를 향상시킬 수 있다.The second conductive type
도 18을 참조하면, 제1 및 제2 전극(151, 153)은 발광구조물(110) 상에 형성될 수 있다. 상기 발광구조물(110)은 메사 에칭을 통해서 제1 도전형 제2 반도체층(112b)의 일부가 상기 활성층(114), EBL(130), 제2 도전형 제1 반도체층(116a) 및 제2 도전형 제2 반도체층(116b)으로부터 노출될 수 있다.Referring to FIG. 18, the first and
상기 제1 전극(151)은 노출된 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(151)은 상기 제1 도전형 제2 반도체층(112b)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 전극(151)은 상기 제2 전극(153)과 전기적으로 절연될 수 있다. The
상기 제2 전극(153)은 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b) 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(153)은 상기 제2 도전형 제2 반도체층(116b)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 제1 및 제2 전극(151, 153)은 전도성 산화물, 전도성 질화물 또는 금속일 수 있다. 예컨대 상기 제1 및 제2 전극(151, 153)은 ITO(Indium Tin Oxide), ITON(ITO Nitride), IZO(Indium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), AZO(Aluminum Zinc Oxide), AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IZON(IZO Nitride), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Au, Cu, Ni, Ti, Ti-W, Cr, W, Pt, V, Fe, Mo 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. The first and
도 19를 참조하면, 실시 예는 제1 및 제2 전극(151, 153)이 하부에 배치되는 플립칩 구조일 수 있다. 제1 절연층(161)은 상기 제1 및 제2 전극(151, 153)의 하부면 일부를 노출시키고, 발광구조물(110)과 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 절연층(161)은 상기 제1 및 제2 전극(151, 153)이 배치된 상기 발광구조물(110)의 아래와 접할 수 있다. Referring to FIG. 19, the embodiment may be a flip chip structure in which the first and
상기 제1 절연층(161)으로부터 노출된 상기 제1 및 제2 전극(151, 153)의 하부면 상에 제1 및 제2 연결전극(171, 173)이 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 연결전극(171, 173)은 도금공정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 절연층(161)은 산화물 또는 질화물일 수 있다. 예컨대 상기 제1 절연층(161)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택될 수 있다.First and
상기 제1 및 제2 연결전극(171, 173)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 상기 제1 및 제2 연결전극(171, 173)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투명 전도성 물질의 단층 또는 다층일 수 있다.The first and
제2 절연층(163)은 상기 제1 절연층(161) 아래에 형성될 수 있고, 상기 제1 절연층(161)과 직접 접할 수 있다. 상기 제2 절연층(163)은 상기 제1 및 제2 연결전극(171, 173)의 하부를 노출시키고, 상기 제1 및 제2 연결전극(171, 173)의 측부 상에 형성될 수 있다. 상기 제2 절연층(163)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지물 내에 열 확산제를 첨가하여 형성될 수 있다. 상기 열 확산제는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr과 같은 물질을 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물 중 적어도 하나의 물질 예컨대, 세라믹 재질을 포함할 수 있다. 상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 정의될 수 있다. 상기 제2 절연층(163)은 생략 될 수도 있다.The second
제1 및 제2 패드(181, 183)은 상기 제2 절연층(163)으로부터 노출된 제1 및 제2 연결전극(171, 173) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패드(181, 183)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금일 수 있다. 상기 제1 및 제2 패드(181, 183)은 상기 금속 또는 합금과 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) 등의 투명 전도성 물질의 단층 또는 다층일 수 있다.The first and
실시 예는 제1 도전형 제2 반도체층(112b) 위에 배치된 기판(101)을 포함하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 기판(101)은 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 공정에 의해 제거될 수 있다. 여기서, 상기 레이저 리프트 오프 공정(LLO)은 상기 기판(101)의 하부면에 레이저를 조사하여, 상기 기판(101)과 상기 발광구조물(110)을 서로 박리시키는 공정이다.Although the embodiment includes the
실시 예의 자외선 발광소자(100)는 17㎚ 이하의 FWHM(Full Width at Half Maximum)을 가질 수 있다. 일반적으로 20㎚ 이상의 FWHM를 갖는 자외선 발광소자는 300㎚ 이하, 특히 298㎚ 이하에서 DNA, 단백질 등을 파괴하여 아토피 치료 등의 의료기기에 적용이 어렵다. 실시 예는 활성층(114)의 양자우물 각각이 양자벽 각각의 10% 내지 25% 두께를 포함하여 17㎚ 이하의 FWHM를 구현하여 의료기기에 적용되는 자외선 발광소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The ultraviolet
실시 예의 상기 활성층(114) 및 EBL(130)은 광의 파워를 향상시킬 수 있고, 광 효율을 향상시킬 수 있다. The
실시 예는 활성층(114) 상에 EBL(130)이 배치되어 캐리어 주입 효율을 향상시켜 100㎃이상의 고전류 구동을 구현할 수 있다. 구체적으로 실시 예는 제1 및 제2 중간 배리어(133, 135)가 제1 배리어(131) 및 마지막 배리어(137)보다 높은 Al 조성을 갖는 EBL(130)의 구조에 의해 100㎃이상의 고전류 구동의 300 내지 320㎚의 UVB를 구현할 수 있다.In the embodiment, the
실시 예는 기판(101)과 활성층(114) 사이에 제1 도전형 제1 반도체층(112a), 제1 초격자층(120a), 제1 도전형 제2 반도체층(112b), 제2 초격차층(120b)을 포함하여 결함을 개선하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.The embodiment is characterized in that a first conductive type
실시 예는 양자벽의 두께의 10% 내지 25%의 두께를 갖는 양자우물을 포함하는 활성층(114)에 의해 광의 파워를 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve the power of light by the
실시 예는 40㎚이상의 두께를 갖는 제2 도전형 제1 반도체층(116a)에 의해 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The embodiment can improve reliability by the second conductive type
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 의료기기, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The light emitting device package according to the embodiment can be applied to a medical instrument, a lighting unit, a pointing device, a lamp, a streetlight, a vehicle lighting device, a vehicle display device, a smart watch, but is not limited thereto.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons having ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents of such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시 예를 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. It can be seen that the modification and application of branches are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
10: 발광모듈
20: 발광부
30: 제1 방열부
40: 제2 방열부
60: 광 보상부
70: 의료기기
111: AlN 템플릿
112a: 제1 도전형 제1 반도체층
112b: 제1 도전형 제2 반도체층
114: 활성층
116a: 제2 도전형 제1 반도체층
116b: 제2 도전형 제2 반도체층
120a: 제1 초격자층
120b: 제2 초격자층
130: EBL
131: 제1 배리어
132: 제1 웰
133: 제1 중간 배리어
134: 제2 웰
135: 제2 중간 배리어
136: 제3 웰
137: 마지막 배리어
200: 발광소자 패키지10: Light emitting module
20:
30: a first heat-
40: a second heat-
60:
70: Medical devices
111: AlN template
112a: first conductive type first semiconductor layer
112b: a first conductive type second semiconductor layer
114:
116a: a second conductive type first semiconductor layer
116b: a second conductive type second semiconductor layer
120a: first superlattice layer
120b: second superlattice layer
130: EBL
131: 1st barrier
132: first well
133: first intermediate barrier
134: second well
135: second intermediate barrier
136: Third Well
137: The Last Barrier
200: Light emitting device package
Claims (11)
상기 발광부 후면에 배치된 방열부를 포함하고,
상기 복수의 발광소자 패키지는 제1 방향으로 제1 피치를 갖고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 제2 피치를 갖고, 상기 제1 및 제2 피치는 상기 발광부로부터 빛이 조사되는 타겟 영역의 너비 또는 직경의 30% 내지 50%이 발광모듈.
CLAIMS 1. A light emitting device comprising: a circuit board; a light emitting portion disposed on the circuit board and including a plurality of light emitting device packages having a full width at half maximum (FWHM) of 17 nm or less; And
And a heat dissipation unit disposed on a rear surface of the light emitting unit,
Wherein the plurality of light emitting device packages have a first pitch in a first direction and a second pitch in a second direction orthogonal to the first direction, and the first and second pitches are light emitted from the light emitting portion The light emitting module is 30% to 50% of the width or diameter of the target area.
상기 제1 및 제2 피치는 서로 동일한 크기를 갖는 발광모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second pitches are the same size as each other.
상기 제1 및 제2 피치는 서로 상이한 크기를 갖는 발광모듈.
3. The method of claim 2,
Wherein the first and second pitches have different sizes from each other.
상기 제1 및 제2 피치는 10㎜ 내지 15㎜인 발광모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second pitches are 10 mm to 15 mm.
상기 타겟 영역은 상기 발광소자 패키지로부터 20㎜ 이격되고, 10㎜ 내지 30㎜의 너비를 갖는 사각 형상을 갖는 발광모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the target region is spaced 20 mm from the light emitting device package and has a rectangular shape with a width of 10 mm to 30 mm.
상기 타겟 영역은 상기 발광소자 패키지로부터 20㎜ 이격되고, 10㎜ 내지 30㎜의 직경을 갖는 원 형상을 갖는 발광모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the target region is 20 mm away from the light emitting device package and has a circular shape with a diameter of 10 mm to 30 mm.
상기 발광부는 상기 타겟 영역에서 70% 이상의 균일도(Uniformity)를 갖는 300㎚~320㎚ 파장을 발광하는 방열모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit emits a wavelength of 300 nm to 320 nm having a uniformity of 70% or more in the target region.
상기 균일도는 상기 타겟 영역에서 조도가 최대가 되는 중심영역과 조도가 최소가 되는 모서리 영역에 대한 것으로 최소 조도/최대 조도인 방열모듈.
8. The method of claim 7,
Wherein the uniformity is a minimum roughness / maximum roughness with respect to a central region where the illuminance is maximized in the target region and an edge region where the illuminance is minimum.
상기 최소 조도는 10㎽/㎠ 이상인 발광모듈.
9. The method of claim 8,
Wherein the minimum illuminance is 10 mW / cm 2 or more.
상기 발광모듈 상에 배치된 광 보상부를 포함하는 의료기기.
A light emitting module according to any one of claims 1 to 9, And
And an optical compensator disposed on the light emitting module.
상기 광 보상부는 제1 내지 제3 보상부를 포함하고,
상기 제1 보상부는 상기 제2 보상부 상에 배치되고, 테프론(Teflon)을 포함하고,
상기 제2 보상부는 상기 발광부 위에 배치되어 투과율이 높은 유리계열 재질을 포함하고,
상기 제3 보상부는 링 타입으로 상기 제1 및 제2 보상부의 외측을 감싸는 의료기기.11. The method of claim 10,
Wherein the optical compensation unit includes first to third compensation units,
Wherein the first compensator is disposed on the second compensator and includes Teflon,
Wherein the second compensation unit includes a glass-based material having a high transmittance disposed on the light-emitting unit,
And the third compensating unit surrounds the outer sides of the first and second compensating units in a ring type.
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