KR20210120276A - 반도체 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 반도체 발광소자에 있어서, 성장기판; 성장기판 위에 구비되며, 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제1 발광부; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제2 발광부; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 연결부;로서, 제1 발광부와 제2 발광부를 연결하는 연결부; 제1 반도체층, 제1 발광부, 제2 발광부 및 연결부를 덮는 절연층; 절연층 위에 형성되며 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극; 그리고 절연층 위에 형성되며 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 패드 전극;을 포함하며, 연결부는 평면상에서 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극과 적어도 일부가 중첩되지 않으며, 연결부의 폭은 제1 발광부 및 제2 발광부의 폭보다 작은 반도체 발광소자에 대한 것이다.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 출광 효율이 높은 반도체 발광소자에 관한 것이다.
여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자(LED, LD)를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면이다.
반도체 발광소자는 성장기판(10; 예: 사파이어 기판), 성장기판(10) 위에, 복수의 반도체층으로 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: n형 GaN층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예; INGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: p형 GaN층)이 순차로 증착되어 있다. 버퍼층(20)은 생략될 수 있다. 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(60)과, 본딩 패드로 역할하는 전극(70)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(14) 위에 본딩 패드로 역할하는 전극(80: 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 도 1과 같은 형태의 반도체 발광소자를 특히 레터럴 칩(Lateral Chip)이라고 한다. 여기서, 성장기판(10) 측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다.
도 2는 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자의 다른 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 변경하였다.
반도체 발광소자는 성장기판(10), 성장기판(10) 위에, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50)이 순차로 증착되어 있으며, 그 위에 성장기판(10) 측으로 빛을 반사시키기 위한 3층으로 된 전극막(90, 91, 92)이 형성되어 있다. 제1 전극막(90)은 Ag 반사막, 제2 전극막(91)은 Ni확산 방지막, 제3 전극막(92)은 Au 본딩층일 수 있다. 식각되어 노출된 제1 반도체층(30) 위에 본딩 패드로 기능하는 전극(80)이 형성되어 있다. 여기서, 전극막(92)측이 외부와 전기적으로 연결될 때 장착면이 된다. 도 2와 같은 형태의 반도체 발광소자 칩을 특히 플립 칩(Flip Chip)이라고 한다. 도 2에 도시된 플립 칩의 경우 제1 반도체층(30) 위에 형성된 전극(80)이 제2 반도체층 위에 형성된 전극막(90,91, 92)보다 낮은 높이에 있지만, 동일한 높이에 형성될 수 있도록 할 수도 있다. 여기서 높이의 기준은 성장기판(10)으로부터의 높이일 수 있다. 반도체 발광소자에는 래터럴 칩 또는 플립 칩 이외에 수직 칩 등이 있다.
도 3은 한국 공개특허공보 제2015-0055390호에 기재된 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 일부 변경하였다.
반도체 발광소자는 플립 칩으로, 성장기판(10; 예: 사파이어 기판), 성장기판(10) 위에 복수의 반도체층으로, 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: n형 반도체층), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예; INGaN/(In)GaN MQWs), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: p형 반도체층)이 순차로 증착되어 있다. 버퍼층(20)은 생략될 수 있다. 그 위에 전류 확산을 위한 투광성 전도막(60)과, 본딩 패드로 역할하는 제2 패드 전극(70)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(30)와 전기적으로 연결되어 본딩 패드로 역할하는 제1 패드 전극(80: 예: Cr/Ni/Au 적층 금속 패드)이 형성되어 있다. 또한 반도체 발광소자의 동작 전압을 낮추기 위한 오믹 전극으로 제1 반도체층(n형 반도체층)에 형성되는 제1 전극(51) 및 제2 반도체층(p형 반도체층)에 형성되는 제2 전극(52)을 포함하고 있다. 또한 절연층(93)을 포함하고 있다.
도 4는 한국 공개특허공보 제2014-0073160호에 기재된 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 도면기호를 일부 변경하였다.
성장기판(10) 상에 제1 반도체층(30)이 형성되고, 제1 반도체층(30) 상에 활성층(40) 및 제2 반도체층(50)이 위치한다. 제1 반도체층(30) 상에 서로 이격된 복수의 발광부(M)가 형성될 수 있으며, 복수의 발광부(M)가 각각 활성층(40) 및 제2 반도체층(50)을 포함할 수 있다. 활성층(40)은 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 위치한다. 한편, 오믹 전극(90, 92)이 각각 복수의 발광부(M) 상에 위치한다. 도 4(a)와 같이 평면상에서 볼 때, 제1 반도체층(30)에 둘러싸도록 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)이 습식 또는 건식 식각을 통해 형성될 수 있다.
최근에는 자외선을 발광하는 반도체 발광소자에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 자외선을 발광하는 반도체 발광소자의 복수의 반도체층은 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN) 물질을 기반으로 하고 있다. 그런데 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN) 물질은 면저항이 높아서 전류의 퍼짐이 좋지 않다. 또한, 파장이 짧은 자외선은 제2 반도체층, 오믹 전극 및 패드 전극에 흡수되어 반도체 발광소자의 온도를 높이고 반도체 발광소자의 출광효율을 낮추는 문제점이 있다.
본 개시는 파장이 짧은 자외선의 출광효율을 높이는 반도체 발광소자를 제공하고자 한다.
이에 대하여 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 반도체 발광소자에 있어서, 성장기판; 성장기판 위에 구비되며, 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제1 발광부; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제2 발광부; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 연결부;로서, 제1 발광부와 제2 발광부를 연결하는 연결부; 제1 반도체층, 제1 발광부, 제2 발광부 및 연결부를 덮는 절연층; 절연층 위에 형성되며 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극; 그리고 절연층 위에 형성되며 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 패드 전극;을 포함하며, 연결부는 평면상에서 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극과 적어도 일부가 중첩되지 않으며, 연결부의 폭은 제1 발광부 및 제2 발광부의 폭보다 좁은 반도체 발광소자가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면,
도 2는 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 제시된 반도체 발광소자의 다른 예를 보여주는 도면,
도 3은 한국 공개특허공보 제2015-0055390호에 기재된 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 4는 한국 공개특허공보 제2014-0073160호에 기재된 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자 제조방법의 일 예를 보여주는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)). 또한 본 명세서에서 상측/하측, 위/아래 등과 같은 방향 표시는 도면을 기준으로 한다.
도 5는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5(a)는 사시도이며, 도 5(b)는 평면도이다. 설명의 편의를 위해 실제로는 보이지 않는 부분도 도시하였다.
반도체 발광소자(100)는 성장기판(110), 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층(120), 제1 발광부(130), 제2 발광부(140), 연결부(150), 절연층(160), 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)을 포함할 수 있다.
성장기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs 등의 물질로 이루어질 수 있으며, 반도체의 성장이 가능하다면 특별한 제한은 없다.
제1 반도체층(120)은 제1 도전성을 갖는 반도체층으로 예를 들어 n형 반도체층일 수 있다.
제1 발광부(130)는 제1 반도체층(120) 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층(132) 및 활성층(132) 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층(131)을 포함한다. 제2 반도체층(131)은 예를 들어 p형 반도체층일 수 있다.
제2 발광부(140)는 제1 반도체층(120) 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층(142) 및 활성층(142) 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층(141)을 포함한다. 제2 반도체층(141)은 예를 들어 p형 반도체층일 수 있다.
연결부(150)는 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140) 사이에 위치하여 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)를 연결하고 있다. 또한 연결부(150)는 제1 반도체층(120) 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층(152) 및 활성층(152) 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층(151)을 포함한다. 제2 반도체층(151)은 예를 들어 p형 반도체층일 수 있다. 연결부(150)는 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)를 전기적으로 연결하는 통로이면서 활성층(152)을 통해 자외선을 발광하는 기능을 동시에 갖고 있다.
제1 반도체층(120), 활성층(132, 142, 152) 및 제2 반도체층(131, 141, 151)은 성장기판(110)에서 성장한 반도체층으로서 특히 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN)을 기반으로 하여 성장한 반도체층으로서 자외선을 방출할 수 있다. 또한 제1 발광부(130), 제2 발광부(140) 및 연결부(150)는 성장기판(110) 위에 제1 반도체층(120), 활성층(132, 142, 152) 및 제2 반도체층(131. 141. 151)를 순차적으로 성장 시킨 후 건식 또는 습식 식각을 통해 형성할 수 있다. 제조방법은 도 7에서 다시 설명한다.
절연층(160)은 제1 반도체층(120), 제1 발광부(130), 제2 발광부(140) 및 연결부(150)를 덮고 있다. 절연층(160)은 SiO2로 이루어질 수 있다. 절연층(160)은 이에 제한되지 않고 SiN, TiO2, Al2O3, Su-8 등이 사용될 수도 있다. 더 나아가 빛을 반사하는 양을 늘리기 위해 예를 들어 DBR(Distributed Bragg Reflector; 예: SiO2와 TiO2의 조합으로 된 DBR) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 유전체 다층 구조일 수 있다.
제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)은 절연층(160) 위에 형성되며, 제1 패드 전극(170)은 절연층(160)을 관통한 관통홀(171)을 통해 제1 반도체층(120)과 전기적으로 연결되고, 제2 패드 전극(180)은 절연층(160)을 관통한 관통홀(181)을 통해 제2 발광부(140)의 제2 반도체층(142)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 패드 전극(170)과 제2 패드 전극(180)은 본딩패드로 기능하며 예를 들어 Cr/Ni/Au 적층 금속 패드일 수 있다.
연결부(150)는 도 5(b)를 보면 평면상에서 점선으로 표시한 제1 패드 전극(170)과 제2 패드 전극(180) 사이에 위치하여 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)과 평면상에서 적어도 일부가 중첩되지 않는다. 파장이 짧은 자외선의 경우 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)과 평면상에서 적어도 일부가 중첩되지 않는 연결부(150)의 활성층(152)에서 나온 빛은 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)에 의해 흡수되는 양이 적기 때문에 가능한 연결부(150)의 폭(153)이 큰 것이 바람직할 것으로 보이지만 실험결과 연결부(150)의 폭(153)이 커질수록 연결부(150)에서 나오는 열이 잘 배출되지 않아서 반도체 발광소자의 발광 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다는 것을 발견하였다. 즉 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)이 자외선을 흡수하는 문제도 있지만 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)을 통해 열이 외부로 배출되는 점도 있기 때문에 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)과 중첩되지 않는 연결부(150)에서 발생한 열이 배출되지 않는 문제가 발생하였다. 특히 패드 전극(170, 180)에 의해 자외선이 흡수되어 발생하는 열에 의한 발광효율 저하보다 패드 전극(170, 180)을 통해 배출되지 않는 열로 인한 반도체 발광소자의 발광효율 저하가 더 문제가 되는 것이 실험을 통해 발견되었다. 본 개시에서는 자외선을 발광하며 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)과 평면상에서 적어도 일부가 중첩되지 않는 연결부(150)의 폭(153)을 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 폭(133, 143) 보다 작게 하여 연결부(150)에서 발생한 열로 인한 반도체 발광소자의 발광 효율 저하 문제를 해결하였다. 바람직하게는 연결부(150)의 폭(153)은 160㎛ 이하인 것이 좋다. 연결부(150)의 폭(153)은 160㎛보다 큰 경우 실험에 따르면 연결부(150)에서 발생한 열이 배출되지 않아 발광효율이 떨어진다. 더 나아가 도 6(b)에 도시하였지만, 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140) 사이의 제1 반도체층(120)위에 형성된 제1 오믹 전극(190)으로부터 연결부(150)의 중심과의 거리가 멀어지는 경우 전류확산이 잘되지 않아서 연결부(150)의 중심에서 발광효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 다만 연결부(150)의 폭(153)이 50㎛보다 작은 경우에는 연결부(150)를 통한 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140) 사이의 전류확산이 떨어지는 문제가 발생할 수 있어 연결부(150)의 폭(153)이 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 일 예를 보여주는 도면이다.
설명의 편의를 위해 평면도만 기재하였다.
도 6(a)에서 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)는 측면(134, 144)를 포함한다. 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 측면(134, 144)은 연결부(150) 방향에 위치한 내측면(1342, 1442)과 내측면(1342, 1442)과 마주보는 외측면(1341, 1441)을 포함한다. 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 측면(134, 144) 중 적어도 하나의 측면(1341,1342,1441,1442)은 평면상에서 제1 반도체층(120)이 노출된 복수의 홈(135, 145)을 포함할 수 있다. 빛은 활성층에서 발생하기 때문에 활성층이 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 파장이 짧은 자외선의 경우 활성층에 나온 자외선이 상부로 나갈 때 p형 반도체층인 제2 반도체층 및 패드 전극에서 흡수되는 양이 가시광선을 발광하는 반도체 발광소자보다 크기 때문에 발광효율 측면에서 발광부(130, 140)의 측면에서 나오는 자외선이 중요하다. 따라서 발광부(130, 140)의 측면이 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 본 개시에서는 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 측면(134, 144)을 점선(193)과 같이 형성하지 않고 제1 반도체층(120)이 노출된 복수의 홈(135, 145)을 포함할 수 있도록 하여 측면이 평면상에서 더 많이 형성되도록 하였다. 예를 들어 점선원(201) 부분을 확대한 것을 보면 제1 발광부(130)의 외측면(1341)이 점선(193)과 같이 직선으로 연결한 경우보다 홈(135)을 형성한 경우가 빗금친 부분(1343)만큼 제1 발광부(130)의 외측면(1341)이 더 많이 형성된 것을 볼 수 있다. 더 나아가 복수의 홈(135, 145)의 깊이(1351, 1451)가 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140) 너비(136, 146)의 1/2 이상 및 2/3 이하가 되도록 하였다. 복수의 홈(135, 145)의 깊이(1351, 1451)가 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140) 너비(136, 146)의 1/2 보다 작은 경우에는 측면을 통한 자외선 발광 효율이 떨어질 수 있다. 또한 반도체 발광소자(100)의 동작 전압을 낮추기 위해 제1 반도체층(120))에 형성되는 제1 오믹 전극(190)) 및 제2 반도체층(142)에 형성되는 제2 오믹 전극(191)을 포함할 수 있으며, 복수의 홈(135, 145)의 깊이(1351, 1451)가 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140) 너비(136, 146)의 1/2 보다 작은 경우 홈(135, 145) 내부에 형성된 제1 오믹 전극(190)으로부터 각 발광부(130, 140)의 중심이 멀어져 각 발광부(130, 140)의 중심까지 전류가 확산되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 반대로 복수의 홈(135, 145)의 깊이(1351, 1451)가 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140) 너비(136, 146)의 2/3를 넘는 경우 활성층이 줄어들어 자외선 발광효율이 오히려 떨어지기 때문이다. 또한 복수의 홈(135, 145) 사이의 간격(1352, 1452)은 균일하게 하는 것이 바람직하며 특히 복수의 홈(135, 145)에 제1 오믹 전극(190)이 형성되는 경우 제1 오믹 전극(190)으로부터 각 발광부(130, 140)의 중심이 멀어져 전류가 확산되지 않는 문제를 줄이기 위해 복수의 홈(135, 145) 사이의 간격(1352, 1452)은 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140) 너비(136, 146)의 1/2 보다 작은 것이 바람직하다.
제1 오믹 전극(190)은 복수의 홈(135, 145)에 위치하는 것이 전류 확산을 위해 바람직하다. 예를 들어 도 6과 같이 제1 오믹 전극(190)이 제1 발광부의 홈(135)에 위치할 수 있으며, 이 경우 제1 오믹 전극(190)이 위치하는 홈(1353)의 폭(13531)은 제1 오믹 전극(190)이 위치하지 않는 다른 홈(1354)의 폭(13541)보다 큰 것이 바람직하며 이유는 도 7에서 설명한다. 제1 오믹 전극(190)과 제1 패드 전극(170)이 간단한 구조로 전기적으로 연결되기 위해 제1 오믹 전극(190) 위에 제1 패드 전극(170)이 형성되는 것이 바람직하다. 본 개시에서는 제1 오믹 전극(190)이 제1 발광부(130)의 홈(1353)에 위치하고 제1 패드 전극(170)이 제1 발광부(130)와 평면상에서 중첩되어 형성되어 있다. 따라서 제2 오믹 전극(191)은 제2 발광부(140)의 제2 반도체층(142) 위에 형성되고 제2 패드 전극(180)이 제2 발광부(140)와 평면상에서 중첩되어 형성된다. 더 나아가 제1 패드 전극(170) 및 제2 패드 전극(180)을 통해 열이 잘 배출되도록 하기 위해서 평면상에서 제1 발광부(130) 전체가 제1 패드 전극(170)과 중첩되며, 평면상에서 제2 발광부(140) 전체가 제2 패드 전극(180)과 중첩되는 것이 바람직하다.
도 6(b)에서는 제1 오믹 전극(190)이 제1 반도체층(120) 위에 넓게 형성되고, 제2 오믹 전극(191)이 제2 반도체층(131, 141, 151) 위에 넓게 형성된 것을 보여준다. 제1 오믹 전극(190) 및 제2 오믹 전극(191)이 각각의 제1 반도체층(120) 및 제2 반도체층(131, 141, 151) 위에 넓게 형성되어 전류 확산 성능을 향상시킬 수 있다. 특히 활성층에서 나온 빛을 성장기판 측으로 발광하는 플립칩의 경우에 제1 오믹 전극(190) 및 제2 오믹 전극(191)에 의한 자외선 흡수가 레터럴 칩보다 적기 때문에 바람직한 구조이다. 도 6에서 설명한 것을 제외하고는 도 4에 기재된 반도체 발광소자9100)와 실질적으로 동일하다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자 제조방법의 일 예를 보여주는 도면이다.
먼저 성장기판(200)을 준비한다(S1). 이후 성장기판(110)에 제1 반도체층(210), 활성층(220) 및 제2 반도체층(230)을 형성한다(S2). 도시하지는 않았지만 버퍼층과 같이 다른 층을 추가로 형성할 수도 있다. 이후 식각을 하여 제1 발광부(240), 제2 발광부(250) 및 연결부(260)를 형성한다(S3). 제1 발광부(240) 및 제2 발광부(250)는 복수의 홈(241, 251)을 갖도록 식각된다. 도 7에서는 식각 후 제1 발광부(240), 제2 발광부(250) 및 연결부(260)의 활성층과 제1 반도체층(210)이 경계턱이 없이 연결되어 있는 것으로 도시하였지만 노출된 제1 반도체층(210)이 더 식각되는 경우 노출된 제1 반도체층(120)과 제1 발광부(240), 제2 발광부(250) 및 연결부(260)의 활성층은 경계턱을 갖고 연결될 수 있다. 또한 도 7과 같이 제1 발광부(240), 제2 발광부(250) 및 연결부(260)의 측면이 수직으로 식각될 수도 있지만, 경사지게 식각 될수록 평면에서 볼 때 활성층의 일부가 노출되어 발광효율을 높일 수 있다. 이후 제1 발광부(240), 제2 발광부(250) 및 연결부(260)를 덮는 절연층(270)을 형성한다(S4). 이후 절연층(270)을 관통하는 관통홀(280, 281)을 형성한다(S5). 관통홀(280)은 제1 반도체층(210)과 연결되고 관통홀(281)는 제2 반도체층(230)과 연결된다. 이후 제1 및 제2 패드 전극(290, 291)을 형성한다(S6). 제1 패드 전극(290)은 관통홀(280)을 통해 제1 반도체층(210)과 전기적으로 연결된다. 제2 패드 전극(291)은 관통홀(281)을 통해 제2 반도체층(230)과 전기적으로 연결된다. 도시하지는 않았지만 S3 단계와 S4 단계 사이에 오믹 전극을 형성할 수 있다. 오믹 전극을 형성한 경우 관통홀(280, 281)은 오믹 전극과 연결될 수 있다. 오믹 전극과 연결되는 관통홀(280)이 위치하는 홈(2411)의 폭이 관통홀(280)이 위치할 수 있을 정도로 커야 하지만 관통홀(280)이 위치하지 않는 홈(2412)의 폭은 관통홀(280)이 위치하는 홈(2411)의 폭보다 작은 것이 활성층을 더 많이 확보할 수 있어서 바람직하다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 성장기판; 성장기판 위에 구비되며, 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제1 발광부; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제2 발광부; 제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 연결부;로서, 제1 발광부와 제2 발광부를 연결하는 연결부; 제1 반도체층, 제1 발광부, 제2 발광부 및 연결부를 덮는 절연층; 절연층 위에 형성되며 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극; 그리고 절연층 위에 형성되며 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 패드 전극;을 포함하며, 연결부는 평면상에서 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극과 적어도 일부가 중첩되지 않으며, 연결부의 폭은 제1 발광부 및 제2 발광부의 폭보다 작은 반도체 발광소자.
(2) 제1 발광부 및 제2 발광부는 측면을 포함하고, 제1 발광부 및 제2 발광부의 측면 중 적어도 하나의 측면은 평면상에서 제1 반도체층이 노출된 복수의 홈을 포함하는 반도체 발광소자.
(3) 제1 발광부 및 제2 발광부는 측면은 연결부 방향에 형성되는 내측면과 내측면과 마주보는 외측면을 포함하며, 복수의 홈을 포함하는 측면은 외측면인 반도체 발광소자.
(4) 제1 발광부의 외측면 및 제2 발광부의 외측면이 동시에 복수의 홈을 포함하며, 제1 발광부의 외측면 및 제2 발광부의 외측면에 형성된 복수의 홈의 폭의 크기가 동일하지 않은 반도체 발광소자.
(5) 절연층 아래에 위치하며 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 오믹 전극을 포함하며, 제1 오믹 전극은 제1 패드 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 오믹 전극은 제1 발광부의 외측면에 형성된 복수의 홈 중 폭의 크기가 가장 큰 홈에 위치하는 반도체 발광소자.
(6) 절연층 아래에 위치하며 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 오믹 전극을 포함하며, 제2 오믹 전극은 제2 패드 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 오믹 전극은 제2 발광부에 위치한 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자.
(7) 평면상에서 제1 발광부 전체가 제1 패드 전극과 중첩되며, 평면상에서 제2 발광부 전체가 제2 패드 전극과 중첩되는 반도체 발광소자.
(8) 복수의 홈의 깊이는 제1 발광부 및 제2 발광부 너비의 1/2 이상이고 2/3 이하인 반도체 발광소자.
(9) 복수의 홈 사이의 간격은 제1 발광부 및 제2 발광부 너비의 1/2 이하인 반도체 발광소자.
(10) 연결부의 폭은 50㎛ 이상 160 ㎛ 이하인 반도체 발광소자.
본 개시에 의하면, 자외선의 발광효율이 향상된 반도체 발광소자를 얻을 수 있다.
반도체 발광소자 : 100
제1 반도체층 : 30, 120, 210
발광부 : M, 130, 140, 240, 260
절연층 : 160, 270
패드 전극 : 70, 80, 170, 180, 290, 291

Claims (10)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    성장기판;
    성장기판 위에 구비되며, 제1 도전성을 갖는 제1 반도체층;
    제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제1 발광부;
    제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 제2 발광부;
    제1 반도체층 위에 구비되며, 전자와 정공의 재결합을 통해 자외선을 생성하는 활성층 및 활성층 위에 구비되며, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 갖는 제2 반도체층을 포함하는 연결부;로서, 제1 발광부와 제2 발광부를 연결하는 연결부;
    제1 반도체층, 제1 발광부, 제2 발광부 및 연결부를 덮는 절연층;
    절연층 위에 형성되며 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극; 그리고
    절연층 위에 형성되며 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 패드 전극;을 포함하며,
    연결부는 평면상에서 제1 패드 전극 및 제2 패드 전극과 적어도 일부가 중첩되지 않으며,
    연결부의 폭은 제1 발광부 및 제2 발광부의 폭보다 작은 반도체 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 발광부 및 제2 발광부는 측면을 포함하고,
    제1 발광부 및 제2 발광부의 측면 중 적어도 하나의 측면은 평면상에서 제1 반도체층이 노출된 복수의 홈을 포함하는 반도체 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 발광부 및 제2 발광부는 측면은 연결부 방향에 형성되는 내측면과 내측면과 마주보는 외측면을 포함하며,
    복수의 홈을 포함하는 측면은 외측면인 반도체 발광소자.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 발광부의 외측면 및 제2 발광부의 외측면이 동시에 복수의 홈을 포함하며,
    제1 발광부의 외측면에 형성된 복수의 홈의 폭의 크기가 동일하지 않은 반도체 발광소자.
  5. 제4항에 있어서,
    절연층 아래에 위치하며 제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 오믹 전극을 포함하며,
    제1 오믹 전극은 제1 패드 전극과 전기적으로 연결되며,
    제1 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 오믹 전극은 제1 발광부의 외측면에 형성된 복수의 홈 중 폭의 크기가 가장 큰 홈에 위치하는 반도체 발광소자.
  6. 제5항에 있어서,
    절연층 아래에 위치하며 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 오믹 전극을 포함하며,
    제2 오믹 전극은 제2 패드 전극과 전기적으로 연결되며,
    제2 반도체층과 전기적으로 연결된 제2 오믹 전극은 제2 발광부에 위치한 제2 반도체층과 전기적으로 연결된 반도체 발광소자.
  7. 제6항에 있어서,
    평면상에서 제1 발광부 전체가 제1 패드 전극과 중첩되며,
    평면상에서 제2 발광부 전체가 제2 패드 전극과 중첩되는 반도체 발광소자.
  8. 제2항에 있어서,
    복수의 홈의 깊이는 제1 발광부 및 제2 발광부 너비의 1/2 이상이고 2/3 이하인 반도체 발광소자.
  9. 제2항에 있어서,
    복수의 홈 사이의 간격은 제1 발광부 및 제2 발광부 너비의 1/2 이하인 반도체 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    연결부의 폭은 50㎛ 이상 160 ㎛ 이하인 반도체 발광소자.
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