WO2015190735A1 - 발광소자 및 이를 구비한 발광소자 패키지 - Google Patents

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WO2015190735A1
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light emitting
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정환희
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the embodiment relates to a light emitting device.
  • Embodiments relate to a light emitting device package having a light emitting device.
  • Light emitting diodes are widely used as one of light emitting devices. Light-emitting diodes use the properties of compound semiconductors to convert electrical signals into light, such as infrared, visible and ultraviolet light.
  • the light efficiency of the light emitting device is increased, it is used in various fields including a display device and a lighting device.
  • the embodiment provides a light emitting device in which an electrode connected to an upper surface of a first conductive semiconductor layer is die bonded.
  • the embodiment provides a light emitting device having a plurality of electrodes connected to the first and second conductive semiconductor layers under the light emitting structure.
  • a light emitting device includes a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer under the first conductive semiconductor layer, and a second conductive semiconductor layer under the active layer; A first electrode disposed in a first region below the light emitting structure and electrically connected to the second conductive semiconductor layer; A second electrode disposed in a second region under the light emitting structure and electrically connected to the first conductive semiconductor layer; A connection electrode connecting the second electrode and the first conductive semiconductor layer; An insulating layer disposed between the first and second electrodes; A first protective layer disposed around a bottom surface of the light emitting structure; And a second protective layer disposed between the insulating layer and the light emitting structure, wherein the second protective layer has a width wider than the width of the insulating layer on the insulating layer.
  • the light emitting device may include a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer under the first conductive semiconductor layer, and a second conductive semiconductor layer under the active layer; A contact layer disposed under the second conductivity type semiconductor layer; A reflective layer disposed below the contact layer; A first bonding layer disposed in the first region below the reflective layer and electrically connected to the reflective layer; A second junction layer disposed in a second region below the reflective layer and spaced apart from the first junction layer and the reflective layer; A second protective layer disposed between the reflective layer and the second bonding layer; A conductive first support member disposed below the first bonding layer; A conductive second support member disposed below the second bonding layer; And a connection electrode electrically connected between the second junction layer and the first conductive semiconductor layer, wherein the first and second support members have different widths and have the same thickness.
  • the light emitting device package according to the embodiment includes the above light emitting device.
  • the light emitting structure according to the embodiment is connected through a plurality of conductive support members disposed below the light emitting structure, thereby improving heat dissipation efficiency.
  • the light emitting device is bonded through a plurality of conductive members under the light emitting structure, thereby easily separating the cathode and the anode of the light emitting device.
  • the embodiment provides a light emitting device capable of effectively separating the boundary between the cathode of the light emitting device and the anode.
  • FIG. 1 is a view showing a light emitting device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a bottom view of the light emitting device of FIG. 1.
  • 3 to 10 are diagrams illustrating a manufacturing process of the light emitting device of FIG. 1.
  • FIG. 11 is a view showing a light emitting device according to a second embodiment.
  • FIG. 12 is a view showing a light emitting device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a view showing a light emitting device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a view showing a light emitting device according to a fifth embodiment.
  • 15 is a view showing a light emitting device according to a sixth embodiment.
  • 16 is a side cross-sectional view showing a light emitting device package having a light emitting device according to the embodiment.
  • each layer (region), region, pattern, or structure is “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad, or pattern.
  • “up” and “under” include both “directly” or “indirectly” formed through another layer. do.
  • the criteria for up / down or down / down each layer will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a view showing a light emitting device according to a first embodiment.
  • the light emitting device 100 includes a light emitting structure 10, a first electrode 20 disposed below a first area of the light emitting structure 10, and a second area below the light emitting structure 10.
  • the second electrode 30 is disposed on the second electrode 30 and the connection electrode 51 connected to the light emitting structure 10.
  • the light emitting structure 10 includes a first conductive semiconductor layer 11, an active layer 12 under the first conductive semiconductor layer 11, and a second conductive semiconductor layer 13 under the active layer 12. ) May be included.
  • the active layer 12 may be disposed between the first conductive semiconductor layer 11 and the second conductive semiconductor layer 13.
  • the active layer 12 may be in contact with the first conductive semiconductor layer 11 and the second conductive semiconductor layer 13.
  • the first conductivity type semiconductor layer 11 is formed of an n type semiconductor layer to which an n type dopant is added as a first conductivity type dopant
  • the second conductivity type semiconductor layer 13 is a second conductivity type dopant.
  • a p-type dopant may be formed as a p-type semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may be formed of a p-type semiconductor layer
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be formed of an n-type semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may include, for example, an n-type semiconductor layer.
  • the first conductivity-type semiconductor layer 11 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1). Can be.
  • the first conductivity type semiconductor layer 11 may be selected from, for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, and the like.
  • N-type dopants such as Se and Te may be doped.
  • An upper surface of the first conductive semiconductor layer 11 may be formed of a concave-convex structure 11A, and the concave-convex structure 11A may improve light extraction efficiency.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be implemented with, for example, a p-type semiconductor layer.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1). Can be.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be selected from, for example, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP, and the like, and may include Mg, Zn, Ca, P-type dopants such as Sr and Ba may be doped.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be formed to a thickness thinner than the thickness of the first conductive semiconductor layer 11.
  • the width of the second conductive semiconductor layer 13 may be wider than the width of the first conductive semiconductor layer 11, but is not limited thereto
  • the active layer 12 In the active layer 12, electrons (or holes) injected through the first conductivity type semiconductor layer 11 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type semiconductor layer 13 meet each other.
  • the layer emits light due to a band gap difference of an energy band according to a material forming the active layer 12.
  • the active layer 12 may be formed of any one of a single quantum well structure, a multi quantum well structure (MQW), a quantum dot structure, or a quantum line structure, but is not limited thereto.
  • the active layer 12 may be formed to a thickness thinner than the thickness of the first conductive semiconductor layer 11.
  • the active layer 12 may be formed of, for example, a semiconductor material having a compositional formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1). .
  • the active layer 12 may be implemented by stacking a plurality of well layers and a plurality of barrier layers.
  • the pair of well / barrier layers may be InGaN / GaN, InGaN / AlGaN, InGaN / InGaN, GaN / AlGaN, InAlGaN / InAlGaN, AlGaAs / GaAs, InGaAs / GaAs, InGaP / GaP, AlInGaP / InGaP, InP / It can be implemented as a pair of GaAs.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may include a p-type semiconductor layer
  • the second conductive semiconductor layer 13 may include an n-type semiconductor layer.
  • a semiconductor layer including an n-type or p-type semiconductor layer may be further formed on the first conductive semiconductor layer 13.
  • the light emitting structure 10 may have at least one of np, pn, npn, and pnp junction structures. Doping concentrations of impurities in the first conductive semiconductor layer 11 and the second conductive semiconductor layer 13 may be uniformly or non-uniformly formed. That is, the structure of the light emitting structure 10 may be formed in various ways, but is not limited thereto.
  • a first conductivity type InGaN / GaN super lattice is formed between the first conductivity type semiconductor layer 11 and the active layer 12 or between the second conductivity type semiconductor layer 13 and the active layer 12.
  • Structure or InGaN / InGaN superlattice structure may be formed.
  • a second conductive AlGaN layer may be formed between the second conductive semiconductor layer 13 and the active layer 12, and may be formed of, for example, p-type AlGaN.
  • the first electrode 20 may be disposed under the first region of the light emitting structure 10, and the second electrode 30 may be disposed under the second region of the light emitting structure 10.
  • the first and second electrodes 20 and 30 may be disposed under different regions of the light emitting structure 10.
  • An insulating layer 45 may be disposed between the first electrode 20 and the second electrode 30.
  • the insulating layer 45 insulates the first electrode 20 from the second electrode 30.
  • the height of the insulating layer 45 for example, the height in the vertical direction may be thicker than the thickness of the first support member 21.
  • the insulating layer 45 may be selectively formed of silicon, SiO 2 , SiO x , SiO x N y , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , TiO 2, or AlN.
  • the first electrode 20 is disposed under the second conductive semiconductor layer 13 and is electrically connected to the second conductive semiconductor layer 13.
  • the second electrode 30 may be disposed under a portion of the first electrode 20 and electrically connected to the first conductive semiconductor layer 11.
  • the first electrode 20 may be, for example, an anode terminal
  • the second electrode 30 may be, for example, a cathode terminal.
  • the first electrode 20 includes a contact layer 15, a reflective layer 17, a first bonding layer 19, and a first support member 21.
  • the second electrode 30 is spaced apart from the first electrode 20 and includes a second bonding layer 29 and a second support member 31.
  • the second bonding layer 29 and the second supporting member 31 of the second electrode 30 may be disposed so as not to overlap the first bonding layer 19 and the first supporting member 21 in the vertical direction. have.
  • the contact layer 15 may be formed of, for example, a transparent material.
  • the contact layer 15 may include, for example, at least one of a conductive oxide film and a conductive nitride film.
  • the contact layer 15 may be formed of, for example, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc oxide (IZON), aluminum zinc oxide (AZO), aluminum gallium zinc oxide (AGZO), Indium Zinc Tin Oxide (IZTO), Indium Aluminum Zinc Oxide (IAZO), Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), Indium Gallium Tin Oxide (IGTO), Antimony Tin Oxide (ATO), Gallium Zinc Oxide (GZO), IZO Nitride ), ZnO, IrOx, RuOx, and NiO.
  • the contact layer 15 may include at least one of a metal material such as Ag, Ni, Rh, Pd, Pt, Hf, In, and Zn.
  • the contact layer 15 may be disposed under the second conductive semiconductor layer 13 and may contact the second conductive semiconductor layer 13.
  • the contact layer 15 may be in contact with, for example, ohmic contact with the second conductive semiconductor layer 13.
  • the contact layer 15 may be removed but is not limited thereto.
  • the reflective layer 17 may be formed of a metal material having a high reflectance.
  • the reflective layer 17 may be formed of a metal or an alloy including at least one of Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, and Hf.
  • the reflective layer 17 may be formed of indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), indium-zinc-tin-oxide (IZTO), and indium-aluminum-zinc- (AZO).
  • Transmissive conductive materials such as Oxide), Indium-Gallium-Zinc-Oxide (IGZO), Indium-Gallium-Tin-Oxide (IGTO), Aluminum-Zinc-Oxide (AZO), and Antimony-Tin-Oxide (ATO) It can be formed in multiple layers.
  • the reflective layer 17 may include at least one of Ag, Al, Ag-Pd-Cu alloy, or Ag-Cu alloy.
  • the reflective layer 17 may be formed wider than the width of the contact layer 15.
  • the reflective layer 17 may be formed to a width of at least 70% of the width of the lower surface of the light emitting structure 10. By this reflective layer 17, the reflection efficiency of light can be improved.
  • the reflective layer 17 may be disposed under the contact layer 15, contact the contact layer 15, and be electrically connected to the contact layer 15. As another example, a portion of the reflective layer 17 may be in contact with the bottom surface of the light emitting structure 10.
  • the reflective layer 17 may perform a function of increasing the amount of light extracted to the outside by reflecting light incident from the light emitting structure 10.
  • the reflective layer 17 may be formed in a single layer or multiple layers.
  • the first bonding layer 19 is disposed below the reflective layer 17.
  • the first bonding layer 19 is disposed between the reflective layer 17 and the first support member 21.
  • a barrier layer (not shown) may be further formed between the first bonding layer 19 and the reflective layer 17, and the barrier layer may prevent the metal material from diffusing toward the reflective layer 17. .
  • the first bonding layer 19 may be formed in a single layer or multiple layers.
  • the first bonding layer 19 is a metal, for example, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pt, W, V, Fe, Mo, Pd or Ta It may be formed to include at least one of.
  • the first bonding layer 19 may include seed layers such as Ni, Pt, Ti, W, V, Fe, and Mo.
  • the first support member 21 supports the light emitting device according to the embodiment, and may be electrically connected to an external electrode to provide power to the light emitting structure 10.
  • the first support member 21 may be formed of a conductive material.
  • the first support member 21 may be formed of, for example, at least one or two or more alloys of Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, and Cu-W.
  • the first support member 21 may be formed of a semiconductor substrate (eg, Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe, etc.) into which impurities are injected.
  • the first support member 21 may be formed to a thickness thicker than the thickness of the first bonding layer 19 and thicker than the thickness of the light emitting structure 10.
  • the first support member 21 may have a thickness of 30 ⁇ m or more, for example, in a range of 100 ⁇ m to 500 ⁇ m. If the thickness of the first support member 21 is thinner than the above range, the support and heat dissipation characteristics are lowered, and if the thickness of the first support member 21 is greater than the above range, the thickness of the light emitting device increases.
  • the first passivation layer 25 may be disposed around an area between the light emitting structure 10 and the first electrode 20.
  • the first protective layer 25 may include an inner portion 26 contacting the outer side of the bottom surface of the second conductive semiconductor layer 13 and an outer portion 27 extending outward from the sidewall of the light emitting structure 10. .
  • the inner portion 26 of the first protective layer 25 may be in contact with the contact layer 15 and the reflective layer 17.
  • an outer portion of the contact layer 15 and an outer portion of the reflective layer 17 may contact the lower surface of the inner portion 26 of the first protective layer 25.
  • the outer portion 27 of the first protective layer 25 may be in contact with the upper surface of the outer portion of the first bonding layer 19.
  • the outer portion 27 of the first protective layer 25 may be exposed to the outer area A1 of the light emitting structure 10.
  • the first protective layer 25 has an open area.
  • the contact layer 15 is disposed in the open area of the first protective layer 25.
  • the first protective layer 25 may be disposed around the contact layer 15. At least one of the upper and lower surfaces of the first protective layer 25 may be formed in an uneven shape, but is not limited thereto.
  • the first protective layer 25 may be formed of metal oxide or metal nitride.
  • the first protective layer 25 may be formed of, for example, a material such as SiO 2 , SiO x , SiO x N y , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN.
  • the first protective layer 25 may be formed of an insulating material.
  • the first protective layer 25 may be defined as a channel layer for protecting the circumference of the lower surface of the light emitting structure 10, but is not limited thereto.
  • the second electrode 30 may be disposed under the second region of the second conductive semiconductor layer 13 of the light emitting structure 10.
  • the second protective layer 41 is disposed between the second electrode 30 and the first protective layer 25.
  • the second protective layer 41 may be disposed between the light emitting structure 10 and the insulating layer 45.
  • the second protective layer 41 is formed of an insulating material and is disposed on the bottom surface of the first protective layer 25.
  • the second protective layer 41 may contact the reflective layer 17.
  • the extension 42 of the second protective layer 41 extends to the bottom surface of the reflective layer 17.
  • the extension 42 of the second protective layer 41 may extend between the reflective layer 17 and the first bonding layer 19 of the first electrode 20.
  • the extension 42 of the second protective layer 41 may be in contact with the reflective layer 17 and the first bonding layer 19 of the first electrode 20.
  • the lower surface width D1 of the second protective layer 41 may be wider than the lower surface width D2 of the second support member 31.
  • the lower surface width D1 of the second protective layer 41 may be narrower than the lower surface width D3 of the first support member 21.
  • the lower surface area of the second protective layer 41 may be wider than the lower surface area of the second support member 31. Accordingly, deterioration of the electrical characteristics and the heat dissipation characteristics of the first support member 21 can be prevented.
  • the second protective layer 41 may be disposed on the insulating layer 45 and have a width wider than the width of the insulating layer 45.
  • the lower surface width D1 of the second protective layer 41 may be wider than the width of the insulating layer 45.
  • the second protective layer 41 may be formed of the same material or a different material from the first protective layer 25.
  • the second protective layer 41 may include at least one of SiO 2 , SiO x , SiO x N y , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , and TiO 2 .
  • the second protective layer 41 may be formed of a reflective structure, for example, a distributed bragg reflector (DBR) in which dielectric layers of materials having different refractive indices are alternately stacked.
  • DBR distributed bragg reflector
  • the second protective layer 41 may be formed of a stacked structure, for example, SiO 2 / Al 2 O 3 , SiO 2 / TiO 2, Al 2 O 3 / TiO 2 .
  • the second protective layer 41 may be formed of an insulating reflective layer or a non-transmissive layer.
  • the second protective layer 41 may reflect a laser of a specific wavelength irradiated when forming the hole 44 between the first and second support members 21 and 31. Accordingly, the second protective layer 41 may protect the contact layer 15, the reflective layer 17, and the light emitting structure 10.
  • the thickness of the extension part 42 or the thickness between the second electrode 30 and the reflective layer 17 in the region of the second protective layer 41 may be in the range of 50 nm to 2000 nm. This thickness range can block the transmission of a laser of a particular wavelength.
  • the wavelength of the laser may be selected according to the material and thickness of the metal disclosed above.
  • the second electrode 30 is disposed under the second protective layer 41.
  • the second electrode 30 includes a second bonding layer 29 and a second support member 31.
  • the second bonding layer 29 may be disposed under the second protective layer 41 and may contact the second protective layer 41.
  • the second bonding layer 29 may be formed of the same material as the first bonding layer 19.
  • the second support member 31 may be disposed below the second bonding layer 29, and the second support member 31 may be formed of the same material as the first support member 21.
  • the first and second support members 21 and 31 may be formed to have the same thickness, but are not limited thereto.
  • the insulating layer 45 is disposed from the second protective layer 41 to the lower surfaces of the first and second supporting members 21 and 31.
  • the insulating layer 45 is in contact with the bottom surface of the second protective layer 41.
  • the insulating layer 45 is disposed in the hole 44 disposed between the first and second bonding layers 19 and 29 and between the first and second supporting members 21 and 31.
  • the hole 44 is formed from an upper portion of the first and second bonding layers 19 and 29 to a lower portion of the first and second supporting members 21 and 31.
  • the insulating layer 45 insulates the first and second electrodes 20 and 30.
  • the insulating layer 45 may be disposed closer to the outer side surface 1 of the second support member 31 than to the outer side surface 2 of the first support member 21.
  • the outer side surfaces 1 and 2 may be opposite sides to each other. This can prevent the heat dissipation characteristics of the first supporting member 21 from being lowered.
  • the insulating layer 45 may contact the reflective layer 17 through the extension 42 of the second protective layer 41, but is not limited thereto.
  • the third protective layer 95 is disposed on the surface of the light emitting structure 10.
  • the third protective layer 95 is disposed on the side surface of the light emitting structure 10 and the top surface of the first conductive semiconductor layer 11.
  • the lower portion of the third protective layer 95 may contact the upper surface of the first protective layer 25.
  • An upper portion of the third protective layer 95 may be formed on a portion of the top surface or the entire top surface of the first conductive semiconductor layer 11.
  • the third protective layer 95 may be selectively formed from an insulating material, for example, SiO 2 , SiO x , SiO x N y , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , TiO 2, or AlN.
  • the connection electrode 51 connects the second electrode 30 and the first conductive semiconductor layer 11.
  • the connection electrode 51 is disposed in an area overlapping the second electrode 30 in the vertical direction among the outer side surfaces of the third protective layer 95.
  • the connection electrode 51 may include a first contact portion 52 and a second contact portion 53, and the first contact portion 52 may be in contact with a portion of the first conductive semiconductor layer 11, for example, an upper surface thereof. Can be.
  • the second contact portion 53 may be in contact with the second bonding layer 29.
  • the second contact portion 53 is disposed in the electrode hole 34 disposed in the first protective layer 25, the second protective layer 41, and the second bonding layer 29, and the first protective layer ( 25) and the second protective layer 41.
  • the connection electrode 51 electrically connects the second support member 31 and the first conductive semiconductor layer 11.
  • the connection electrode 51 may be formed of at least one material of Cr, Ti, Ni, W, Pt, Al, Au.
  • the connection electrode 51 may be formed in a single layer or multiple layers.
  • the first and second support members 21 and 31 of the light emitting device 100 may be bonded to the board PCB. According to the first embodiment, since the first and second electrodes 20 and 30 are spaced apart from each other under the light emitting structure 10, the light emitting device 100 may include the first and second supporting members 21 and 31. Can be bonded through. In addition, since the light emitting device 100 may be bonded onto the board PCB through the first and second supporting members 21 and 31, the light emitting device 100 may not include a separate wire. Alternatively, the light emitting device 100 may be bonded to the second support member 31 and bonded to the first contact portion 52 of the connection electrode 51 with a wire.
  • 3 to 10 are diagrams illustrating a manufacturing process of the light emitting device of FIG. 1.
  • the first conductive semiconductor layer 11, the active layer 12, and the second conductive semiconductor layer 13 are formed on the substrate 5.
  • the first conductive semiconductor layer 11, the active layer 12, and the second conductive semiconductor layer 13 may be defined as a light emitting structure 10.
  • the substrate 5 may be an insulating or conductive substrate.
  • the substrate 5 may be formed of, for example, at least one of sapphire substrate (Al 2 O 3 ), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, but is not limited thereto.
  • At least one of a buffer layer and an undoped semiconductor layer may be formed between the first conductivity type semiconductor layer 11 and the substrate 5.
  • the semiconductor layer grown on the substrate 5 may be, for example, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), a chemical vapor deposition (CVD), or a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Deposition), Molecular Beam Epitaxial (MBE), Hydride Vapor Phase Epitaxial (HVPE), and the like, but are not limited thereto.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • MBE Molecular Beam Epitaxial
  • HVPE Hydride Vapor Phase Epitaxial
  • the first conductivity type semiconductor layer 11 is formed of an n type semiconductor layer to which an n type dopant is added as a first conductivity type dopant
  • the second conductivity type semiconductor layer 13 is a second conductivity type dopant.
  • a p-type dopant may be formed as a p-type semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may be formed of a p-type semiconductor layer
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be formed of an n-type semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may include, for example, an n-type semiconductor layer.
  • the first conductivity type semiconductor layer 11 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1). Can be.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may be selected from, for example, InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN, or the like, and may be doped with an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, or the like.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be implemented with, for example, a p-type semiconductor layer.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1). Can be.
  • the second conductive semiconductor layer 13 may be selected from, for example, InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN, and the like, and dopants such as Mg, Zn, Ca, Sr, and Ba may be doped. Can be.
  • the active layer 12 In the active layer 12, electrons (or holes) injected through the first conductivity type semiconductor layer 11 and holes (or electrons) injected through the second conductivity type semiconductor layer 13 meet each other.
  • the layer emits light due to a band gap difference of an energy band according to a material forming the active layer 12.
  • the active layer 12 may be formed of any one of a single quantum well structure, a multi quantum well structure (MQW), a quantum dot structure, or a quantum line structure, but is not limited thereto.
  • the active layer 12 may be formed of a semiconductor material having a composition formula of In x Al y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1).
  • the active layer 12 may be formed by alternately stacking a plurality of well layers and a plurality of barrier layers.
  • the first conductive semiconductor layer 11 may include a p-type semiconductor layer
  • the second conductive semiconductor layer 13 may include an n-type semiconductor layer.
  • a semiconductor layer including an n-type or p-type semiconductor layer may be further formed below the second conductivity-type semiconductor layer 13.
  • the light emitting structure 10 may be np, pn, npn, or pnp. It may have at least one of the bonding structure.
  • the doping concentrations of the impurities in the first conductive semiconductor layer 11 and the second conductive semiconductor layer 13 may be uniformly or non-uniformly formed. That is, the structure of the light emitting structure 10 may be formed in various ways, but is not limited thereto.
  • a first conductivity type InGaN / GaN super lattice structure or an InGaN / InGaN superlattice structure may be formed between the first conductivity type semiconductor layer 11 and the active layer 12.
  • a second conductive AlGaN layer may be formed between the second conductive semiconductor layer 13 and the active layer 12.
  • a first protective layer 25 is formed around the upper surface of the light emitting structure 10.
  • the first protective layer 25 exposes an upper surface of the light emitting structure 10 through an open area therein.
  • the first protective layer 25 may be formed of an insulating material.
  • the contact layer 15 is formed on the upper surface of the light emitting structure 10, and the reflective layer 17 is formed on the contact layer 15.
  • the reflective layer 17 is wider than the width of the contact layer 15 to cover the contact layer 15. Accordingly, the light reflection efficiency of the reflective layer 17 can be improved.
  • the contact layer 15 may be formed of a metal oxide or a metal, and the reflective layer 17 may be formed of a metal material.
  • the contact layer 15 and the reflective layer 17 may be formed through a deposition process or a plating process.
  • a second protective layer 41 may be disposed on one side of the first protective layer 25, and the second protective layer 41 may extend on an upper surface of the reflective layer 17.
  • the extension 42 of the second protective layer 41 may be disposed on an upper surface of the reflective layer 17.
  • the second protective layer 41 may be formed of an insulating material. For example, dielectric layers having different refractive indices may be alternately stacked to form a reflective structure, for example, a DBR structure.
  • a bonding layer 19A is formed on the reflective layer 17.
  • a conductive support member 21A is formed on the bonding layer 19A.
  • a seed layer or a diffusion barrier layer may be included between the bonding layer 19A and the reflective layer 17, but is not limited thereto.
  • the bonding layer 19A may be formed through a deposition process or a plating process, and the support member 21A is bonded to the bonding layer 19A.
  • the bonding layer 19A may be disposed on the reflective layer 17, the second protective layer 41, and the first protective layer 25.
  • the hole 44 may be formed in a region overlapping the second protective layer 41 in the vertical direction through the supporting member 21A of FIG. 6.
  • the hole 44 may be formed to penetrate the support member 21A and the bonding layer 19A and to a depth at which the second protective layer 41 is exposed.
  • the hole 44 is formed by irradiating a laser of a specific wavelength through the support member 21A.
  • the second protective layer 41 reflects the laser of a specific wavelength by dielectric layers having different refractive indices. Accordingly, the reflective layer 17, the contact layer 15, or the light emitting structure 10 disposed under the second protective layer 41 is protected.
  • the supporting member 21A is separated into the first and second supporting members 21 and 31, and the bonding layer 19A is separated into the first and second bonding layers 19 and 29. do.
  • the first electrode 20 includes a contact layer 15, a reflective layer 17, a first bonding layer 19, and a first supporting member 21, and the second electrode 30 includes a second bonding layer ( 29) and a second support member 31.
  • an insulating layer 45 is formed in the hole 44.
  • the insulating layer 45 insulates the first and second support members 21 and 31 from the first and second bonding layers 19 and 29.
  • FIG. 9 inverts the structure of FIG. 8 and then removes the substrate 5 from the light emitting structure 10.
  • the substrate 5 may be removed by a laser lift off (LLO) process.
  • the laser lift-off process (LLO) is a process of peeling the substrate 5 and the light emitting structure 10 from each other by irradiating a laser on the lower surface of the growth substrate 5.
  • the substrate 5 may not be removed.
  • only the contact area of the connection electrode 51 may be removed from the substrate 5, and the rest of the substrate 5 may be disposed on the light emitting structure 10.
  • the substrate 5 may be a light transmissive material.
  • an isolation etching may be performed along the outer area A1 of the individual chip of the light emitting structure 10 to be divided into individual light emitting device units.
  • the isolation etching may be performed by dry etching such as, for example, an inductively coupled plasma (ICP), but is not limited thereto. That is, the outer area A1 of the light emitting structure 10 may be etched and removed, and the outer portion of the first protective layer 25 may be exposed.
  • an uneven structure 11A is formed on the upper surface of the first conductive semiconductor layer 11. Accordingly, the light extraction effect of extracting light to the outside through the first conductivity type semiconductor layer 11 can be enhanced.
  • a third protective layer 95 is formed on the surface of the light emitting structure 10.
  • the third protective layer 95 may be deposited on a portion of the side surface and the upper surface of the light emitting structure 10, but is not limited thereto.
  • the third protective layer 95 may be formed of an insulating material and may be in contact with the first protective layer 25.
  • An electrode hole 34 is formed through an etching process through at least one of the outer regions of the light emitting structure 10.
  • the electrode hole 34 may be formed to a part of the second bonding layer 29 through the first protective layer 25.
  • a connection electrode 51 is formed in the electrode hole 34, and the connection electrode 51 extends to a part of the upper surface of the first conductive semiconductor layer 11.
  • the first conductive semiconductor layer 11 is electrically connected to the second support member 31 through the connection electrode 51, and the second conductive semiconductor layer 13 connects the adhesive layer 15. It is electrically connected to the first support member 21 through.
  • power is supplied through the lower first and second support members 21 and 31, thereby eliminating a wire bonding process.
  • FIG. 11 is a side sectional view showing a light emitting device according to the second embodiment.
  • the same configuration as that of FIG. 1 will be referred to the description of FIG. 1.
  • the light emitting device includes a first pad 22 under the first support member 21 and a second pad 32 under the second support member 31.
  • the first and second pads 22 and 32 may be formed of a material different from the first and second support members 21 and 31, and may include at least one of Au, Ni, Al, Ti, and AuSn. It does not limit to this.
  • a portion 45A of the insulating layer 45 may further extend between the first and second pads 22 and 32, but is not limited thereto.
  • a portion 45A of the insulating layer 45 may contact a portion of the lower surface of the first and second support members 21 and 31.
  • a portion 45A of the insulating layer 45 may be wider than the width of the insulating layer 45 disposed between the first and second supporting members 21 and 31.
  • FIG. 12 is a side sectional view showing a light emitting device according to the third embodiment.
  • the same configuration as that of FIGS. 1 and 2 will be referred to the description of FIGS. 1 and 2.
  • the first electrode 20 and the second electrode 30 are disposed below the first region of the light emitting structure 10.
  • the first electrode 20 will be referred to the configuration of FIG. 1.
  • the second electrode 30 includes a second bonding layer 29 and a second support member 31.
  • An upper portion 29A of the second bonding layer 29 may extend to the outside of the second protective layer 41 and may contact the lower surface of the first protective layer 25.
  • An upper portion 29A of the second bonding layer 29 may be disposed above the lower surface of the reflective layer 17.
  • the second contact portion 53 of the connection electrode 51 is disposed between the second protective layer 41 and the upper portion 29A of the second bonding layer 29. That is, the second contact portion 53 of the connection electrode 51 contacts the upper portion 29A of the second bonding layer 29, whereby the second supporting member 31 and the first conductive semiconductor layer 11 are formed. It can be connected electrically.
  • FIG. 13 is a side sectional view showing a light emitting device according to the fourth embodiment.
  • the same configuration disclosed above will be referred to the description disclosed above.
  • the first contact portion 52 of the connection electrode 51 is electrically connected to the first conductive semiconductor layer 11, and the outer side surface of the second contact portion 54 is the second electrode 30. Can be exposed to the outside of the.
  • the second contact portion 54 of the connection electrode 51 may contact the second bonding layer 29 of the second electrode 30.
  • a stepped structure 34A may be included in an outer region of the second bonding layer 29 of the second electrode 30.
  • the second contact portion 54 of the connection electrode 51 may be disposed on the stepped structure 34A. It may not form a separate electrode hole.
  • the stepped structure 34A may be formed by a lower outer side and a side surface of the second bonding layer 29.
  • the second contact portion 54 of the connection electrode 51 may be disposed outside the first and second protective layers 25 and 41 and the second bonding layer 29.
  • FIG. 14 is a side sectional view showing a light emitting device according to the fifth embodiment.
  • the same configuration disclosed above will be referred to the description disclosed above.
  • a plurality of second electrodes 30 and 30A are disposed in different areas under the light emitting structure 10, and the first electrode 20 is disposed below the center area of the light emitting structure 10. To place.
  • the first electrode 20 may be disposed in an area between the plurality of second electrodes 30 and 30A.
  • the first electrode 20 may contact the bottom surface of the light emitting structure 10.
  • An upper portion 19D of the first bonding layer 19 of the first electrode 20 is electrically connected to the contact layer 15 and the reflective layer 17 disposed under the light emitting structure 10.
  • the upper portion 19D of the first bonding layer 19 of the first electrode 20 may be in contact with the reflective layer 17 through the extension 42 of the second protective layer 41.
  • the upper portion 19D of the first bonding layer 19 may protrude through the hole of the extension 42 of the second protective layer 41 to contact the reflective layer 17.
  • Each of the plurality of second electrodes 30 and 30A includes a second bonding layer 29 and a second support member 31, and includes a first conductive type through the first and second connection electrodes 51 and 51A.
  • the upper surfaces of the semiconductor layers 11 may be in contact with each other.
  • Insulating layers 45 and 45B are disposed between the plurality of second electrodes 30 and 30A and the first electrode 20 to block electrical contact with each other.
  • the plurality of second electrodes 30 and 30A may be selectively used as a power supply path.
  • FIG. 15 is a side sectional view showing a light emitting device according to the sixth embodiment.
  • the same configuration disclosed above will be referred to the description disclosed above.
  • the light emitting device has a connection electrode 55 having a structure different from that of FIG. 1.
  • the connection electrode 55 extends inwardly from the sidewall of the light emitting structure 10 and contacts the lower portion of the first conductive semiconductor layer 11.
  • a portion 95A of the third protective layer 95 is disposed between the connection electrode 55 and the light emitting structure 10, so that the active layer 12 and the second conductive semiconductor layer 13 are connected to the connection electrode ( 55) to prevent contact. Accordingly, since the connection electrode 55 is not disposed on the upper surface of the light emitting structure 10, light extraction efficiency may be improved.
  • connection electrode 55 may be disposed to overlap the light emitting structure 10 in the vertical direction, for example, to overlap the lower portion of the first conductive semiconductor layer 11 in the vertical direction.
  • the connection electrode 55 may contact the outer surface of the portion 95A of the third protective layer 95.
  • the contact portion 56 of the connection electrode 55 may be in contact with at least one of the second support member 31 and the second bonding layer 29.
  • 16 is a side cross-sectional view illustrating a light emitting device package having the light emitting device of FIG. 1.
  • the light emitting device package may be provided on the body 101, the first lead electrode 121 and the second lead electrode 123 disposed on the body 101, and provided on the body 101.
  • the light emitting device 100 according to the embodiment is electrically connected to the first lead electrode 121 and the second lead electrode 123, and a molding member 131 surrounding the light emitting device 100.
  • the body 101 may include a silicon material, a synthetic resin material, or a metal material, and may provide a cavity 103 having an inclined surface around the light emitting device 100.
  • the first lead electrode 121 and the second lead electrode 123 are electrically separated from each other, and provide power to the light emitting device 100.
  • the first lead electrode 121 and the second lead electrode 123 may increase light efficiency by reflecting light generated from the light emitting device 100, and heat generated from the light emitting device 100. It may also play a role in discharging it to the outside.
  • the first and second support members 21 and 31 of the light emitting device 100 may be disposed on the first lead electrode 121 and the second lead electrode 123.
  • the first and second support members 21 and 31 may be die bonded to the first lead electrode 121 and the second lead electrode 123 with a conductive adhesive (not shown).
  • the light emitting device 100 may be electrically connected to one of the first and second supporting members 21 and 31, and may be electrically connected to another support member through which the light emitting device 100 is not disposed. It is not limited thereto.
  • the molding member 131 may surround the light emitting device 100 to protect the light emitting device 100.
  • the molding member 131 may include a phosphor to change the wavelength of light emitted from the light emitting device 100.
  • a plurality of light emitting devices or light emitting device packages may be arranged on a substrate, and an optical member such as a lens, a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet may be disposed on an optical path of the light emitting device package.
  • the light emitting device package, the substrate, and the optical member may function as a light unit.
  • the light unit may be implemented in a top view or a side view type, and may be provided in a display device such as a portable terminal and a notebook computer, or may be variously applied to an illumination device and a pointing device.
  • Yet another embodiment may be implemented as a lighting device including the light emitting device or the light emitting device package described in the above embodiments.
  • the lighting device may include a lamp, a street lamp, a signboard, a headlamp.
  • the embodiment can improve the reliability of the light emitting device.
  • the light emitting device of the embodiment may be applied to a lighting device such as a lamp, a street lamp, a sign board, a head lamp, and the like using the LED.

Landscapes

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Abstract

실시 예에 개시된 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 및 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래의 제1 영역에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1전극; 상기 발광구조물 아래의 제2 영역에 배치되며, 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2전극; 상기 제2전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이를 연결해 주는 연결 전극; 상기 제1및 제2전극 사이에 배치된 절연층; 상기 발광 구조물의 하면 둘레에 배치된 제1보호층; 및 상기 절연층과 상기 발광 구조물 사이에 배치된 제2보호층을 포함한다.

Description

발광소자 및 이를 구비한 발광소자 패키지
실시 예는 발광소자에 관한 것이다.
실시 예는 발광 소자를 갖는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광소자의 하나로서 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선, 자외선과 같은 빛의 형태로 변환한다.
발광소자의 광 효율이 증가됨에 따라 표시장치, 조명기기를 비롯한 다양한 분야에 사용되고 있다.
실시 예는 제1도전형 반도체층의 상면에 연결된 전극이 다이 본딩되는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 발광 구조물 아래에 제1 및 제2도전형 반도체층과 연결된 복수의 전극을 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 및 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물 아래의 제1 영역에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1전극; 상기 발광구조물 아래의 제2 영역에 배치되며, 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2전극; 상기 제2전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이를 연결해 주는 연결 전극; 상기 제1및 제2전극 사이에 배치된 절연층; 상기 발광 구조물의 하면 둘레에 배치된 제1보호층; 및 상기 절연층과 상기 발광 구조물 사이에 배치된 제2보호층을 포함하며, 상기 제2보호층은 상기 절연층 상에 절연층의 너비보다 넓은 너비를 갖는다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 및 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물; 상기 제2 도전형 반도체층 아래에 배치된 접촉층; 상기 접촉층 아래에 배치된 반사층; 상기 반사층 아래의 제1영역에 배치되며 상기 반사층과 전기적으로 연결된 제1접합층; 상기 반사층 아래의 제2영역에 배치되며 상기 제1접합층 및 상기 반사층으로부터 이격된 제2접합층; 상기 반사층과 상기 제2접합층 사이에 배치된 제2보호층; 상기 제1접합층 아래에 배치된 전도성의 제1지지 부재; 상기 제2접합층 아래에 배치된 전도성의 제2지지 부재; 및 상기 제2접합층과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 전기적으로 연결된 연결 전극을 포함하며, 상기 제1 및 제2지지 부재는 서로 다른 너비를 갖고, 서로 동일한 두께를 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 상기의 발광 소자를 포함한다.
실시 예에 따른 발광 구조물이 발광 구조물 아래에 배치된 복수의 전도성 지지부재를 통해 연결됨으로써, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 구조물 아래에 전도성을 갖는 복수의 지지부재를 통해 발광 소자가 본딩됨으로써, 발광 소자의 캐소드와 애노드의 분리가 용이한 효과가 있다.
실시 예는 발광 소자의 캐소드와 애노드의 사이의 경계를 효과적으로 분리할 수 있는 발광 소자를 제공한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 저면도이다.
도 3 내지 도 10은 도 1의 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 제2실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 12는 제3실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 13은 제4실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 14는 제5실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 15는 제6실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예들에 따른 발광소자, 발광소자 패키지 및 발광소자 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자(100)는 발광구조물(10), 상기 발광 구조물(10)의 제1영역 아래에 배치된 제1전극(20), 상기 발광 구조물(10)의 제2영역 아래에 배치된 제2전극(30), 상기 제2전극(30)과 상기 발광 구조물(10)에 연결된 연결 전극(51)을 포함한다.
상기 발광구조물(10)은 제1 도전형 반도체층(11), 상기 제1도전형 반도체층(11) 아래에 활성층(12), 및 상기 활성층(12) 아래에 제2 도전형 반도체층(13)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 제2 도전형 반도체층(13) 사이에 배치될 수 있다. 상기 활성층(12)은 상기 제1도전형 반도체층(11)과 상기 제2도전형 반도체층(13)에 접촉될 수 있다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(11)의 상면은 요철 구조(11A)로 형성될 수 있으며, 이러한 요철 구조(11A)는 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(13)은 상기 제1도전형 반도체층(11)의 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(13)의 너비는 상기 제1도전형 반도체층(11)의 너비보다 넓게 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 활성층(12)은 상기 제1도전형 반도체층(11)의 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있다.
상기 활성층(12)은 예로서, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 구현될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 양자 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 우물층/장벽층의 페어는 InGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, AlGaAs/GaAs,InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs의 페어로 구현될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(13) 위에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있다. 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 또는 상기 제2도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형의 InGaN/GaN 슈퍼래티스(Super lattice) 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있으며, 예컨대 p형 AlGaN으로 형성될 수 있다.
상기 발광구조물(10)의 제1영역의 아래에는 제1전극(20)이 배치되고, 상기 발광 구조물(10)의 제2영역의 아래에는 제2전극(30)이 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2전극(20,30)은 상기 발광 구조물(10)의 서로 다른 영역 아래에 배치될 수 있다.
상기 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이에는 절연층(45)이 배치될 수 있다. 상기 절연층(45)은 상기 제1전극(20)과 제2전극(30) 사이를 절연시켜 준다. 상기 절연층(45)의 높이 예컨대, 수직 방향의 높이는 상기 제1지지부재(21)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 상기 절연층(45)은 실리콘, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 또는 AlN와 재질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1전극(20)은 상기 제2도전형 반도체층(13)의 아래에 배치되고 상기 제2도전형 반도체층(13)과 전기적으로 연결된다. 상기 제2전극(30)은 상기 제1전극(20)의 일부 영역 아래에 배치되고 상기 제1도전형 반도체층(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1전극(20)은 예컨대, 애노드(Anode) 단자가 될 수 있고, 상기 제2전극(30)은 예컨대, 캐소드(Cathode) 단자가 될 수 있다.
상기 제1전극(20)은 접촉층(15), 반사층(17), 제1접합층(19) 및 제1지지부재(21)를 포함한다. 상기 제2전극(30)은 상기 제1전극(20)으로부터 이격되며 제2접합층(29) 및 제2지지부재(31)를 포함한다. 상기 제2전극(30)의 제2접합층(29) 및 제2지지부재(31)는 상기 제1접합층(19) 및 제1지지 부재(21)와 수직 방향으로 오버랩되지 않게 배치될 수 있다.
상기 접촉층(15)은 예컨대, 투명한 재질로 형성될 수 있다. 상기 접촉층(15)은 예로서, 전도성 산화막 및 전도성 질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 접촉층(15)은 예컨대, 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 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 상기 접촉층(15)은 금속 재질 예컨대, Ag, Ni, Rh, Pd, Pt, Hf, In, Zn 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 접촉층(15)은 상기 제2도전형 반도체층(13) 아래에 배치되고 상기 제2도전형 반도체층(13)과 접촉될 수 있다. 상기 접촉층(15)은 상기 제2도전형 반도체층(13)과 접촉, 예컨대 오믹 접촉될 수 있다. 상기 접촉층(15)은 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(17)은 고 반사율을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 상기 반사층(17)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Cu, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(17)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 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성될 수 있다. 상기 반사층(17)은 Ag, Al, Ag-Pd-Cu 합금, 또는 Ag-Cu 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사층(17)은 상기 접촉층(15)의 너비보다 넓게 형성될 수 있다. 상기 반사층(17)은 상기 발광 구조물(10)의 하면 너비의 70% 이상의 너비로 형성될 수 있다. 이러한 반사층(17)에 의해 광의 반사 효율은 개선될 수 있다. 상기 반사층(17)은 상기 접촉층(15)의 아래에 배치되고 상기 접촉층(15)에 접촉되고 상기 접촉층(15)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 상기 반사층(17)의 일부는 상기 발광 구조물(10)의 하면과 접촉될 수 있다.
상기 반사층(17)은 상기 발광구조물(10)로부터 입사되는 빛을 반사시켜 외부로 추출되는 광량을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 반사층(17)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 제1접합층(19)은 상기 반사층(17) 아래에 배치된다. 상기 제1접합층(19)은 상기 반사층(17)과 제1지지부재(21) 사이에 배치된다. 상기 제1접합층(19)와 상기 반사층(17) 사이에 베리어층(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 상기 베리어층은 상기 반사층(17) 방향으로 금속 물질이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1접합층(19)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1접합층(19)은 금속, 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag, Nb, Pt, W, V, Fe, Mo, Pd 또는 Ta 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제1접합층(19)은 Ni, Pt, Ti, W, V, Fe, Mo와 같은 씨드층을 포함할 수 있다. 상기 제1지지부재(21)는 실시 예에 따른 발광 소자를 지지하며, 외부 전극과 전기적으로 연결되어 상기 발광구조물(10)에 전원을 제공할 수 있다. 상기 제1지지부재(21)는 전도성 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1지지부재(21)는 예를 들어, Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W중 적어도 하나 또는 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(21)는 불순물이 주입된 반도체 기판(예: Si, Ge, GaN, GaAs, ZnO, SiC, SiGe 등)로 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(21)는 상기 제1접합층(19)의 두께보다 두껍고 상기 발광 구조물(10)의 두께보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(21)의 두께는 30㎛ 이상의 두께, 예컨대 100㎛ 내지 500㎛ 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(21)의 두께가 상기 범위보다 얇으면 지지 및 방열 특성이 저하되고, 또한 상기 범위보다 두꺼울 경우 발광 소자의 두께가 증가하게 되는 문제가 있다.
상기 발광 구조물(10)과 제1전극(20) 사이의 영역 둘레에는 제1보호층(25)이 배치될 수 있다. 상기 제1보호층(25)은 상기 제2도전형 반도체층(13)의 하면 외측에 접촉된 내측부(26) 및 상기 발광 구조물(10)의 측벽보다 외측으로 연장된 외측부(27)를 포함한다. 상기 제1보호층(25)의 내측부(26)는 상기 접촉층(15) 및 상기 반사층(17)과 접촉될 수 있다. 예컨대, 상기 제1보호층(25)의 내측부(26) 하면에는 상기 접촉층(15)의 외곽부 및 상기 반사층(17)의 외곽부가 접촉될 수 있다. 상기 제1보호층(25)의 외측부(27)는 상기 제1접합층(19)의 외곽부 상면과 접촉될 수 있다. 상기 제1보호층(25)의 외측부(27)는 발광 구조물(10)의 외측 영역(A1)에 노출될 수 있다.
상기 제1보호층(25)은 오픈 영역을 구비한다. 상기 제1보호층(25)의 오픈 영역에는 상기 접촉층(15)이 배치된다. 상기 제1보호층(25)은 상기 접촉층(15)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1보호층(25)의 상면 및 하면 중 적어도 하나는 요철 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1보호층(25)은 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성될 수 있다. 상기 제1보호층(25)은 예를 들어, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2, AlN과 같은 물질로 구현될 수 있다. 상기 제1보호층(25)은 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 제1보호층(25)은 발광 구조물(10)의 하면 둘레를 보호하기 위한 채널층으로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조물(10)의 제2도전형 반도체층(13)의 제2영역 아래에는 제2전극(30)이 배치될 수 있다. 상기 제2전극(30)과 상기 제1보호층(25) 사이에는 제2보호층(41)이 배치된다. 상기 제2보호층(41)은 상기 발광 구조물(10)과 상기 절연층(45) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2보호층(41)은 절연 재질로 형성되며, 상기 제1보호층(25)의 하면에 배치된다. 상기 제2보호층(41)은 상기 반사층(17)에 접촉될 수 있다. 상기 제2보호층(41)의 연장부(42)는 상기 반사층(17)의 하면으로 연장된다. 상기 제2보호층(41)의 연장부(42)는 상기 제1전극(20)의 반사층(17) 및 제1접합층(19) 사이로 연장될 수 있다. 상기 제2보호층(41)의 연장부(42)는 상기 제1전극(20)의 반사층(17) 및 제1접합층(19)과 접촉될 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 제2보호층(41)의 하면 너비(D1)는 상기 제2지지 부재(31)의 하면 너비(D2)보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라 절연층(45)이 배치되는 구멍(44)의 형성이 용이한 효과가 있다. 상기 제2보호층(41)의 하면 너비(D1)는 상기 제1지지부재(21)의 하면 너비(D3)보다는 좁게 형성될 수 있다. 상기 제2보호층(41)의 하면 면적은 상기 제2지지 부재(31)의 하면 면적보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라 제1지지부재(21)의 전기적인 특성과 방열 특성의 저하를 방지할 수 있다.
상기 제2보호층(41)은 상기 절연층(45) 상에 배치되고 상기 절연층(45)의 너비보다 넓은 너비를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제2보호층(41)의 하면 너비(D1)는 상기 절연층(45)의 너비보다 넓을 수 있다.
상기 제2보호층(41)은 상기 제1보호층(25)과 동일한 재질 또는 다른 재질로 형성될 수 있다. 상기 제2보호층(41)은 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2보호층(41)은 굴절률이 서로 다른 물질의 유전체층을 교대로 적층한 반사 구조 예컨대, DBR(Distributed Bragg reflector)로 형성될 수 있다. 상기 제2보호층(41)은 예컨대, SiO2/Al2O3, SiO2/TiO2, Al2O3/TiO2와 같은 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2보호층(41)은 절연성 반사층 또는 비 투과층으로 형성될 수 있다. 이러한 제2보호층(41)은 제1및 제2지지부재(21,31) 사이에 구멍(44)을 형성할 때 조사되는 특정 파장의 레이저를 반사할 수 있다. 이에 따라 상기 제2보호층(41)은 상기 접촉층(15), 반사층(17)및 발광 구조물(10)을 보호할 수 있다. 상기 제2보호층(41)의 영역 중에서 상기 연장부(42)의 두께 또는 상기 제2전극(30)과 상기 반사층(17) 사이의 영역의 두께는 50nm 내지 2000nm 범위로 형성될 수 있다. 이러한 두께 범위는 특정 파장의 레이저가 투과되는 것을 차단할 수 있다. 상기 레이저의 파장은 상기에 개시된 금속의 재질 및 두께에 따라 선택될 수 있다.
상기 제2보호층(41) 아래에는 제2전극(30)이 배치된다. 상기 제2전극(30)은 제2접합층(29) 및 제2지지부재(31)를 포함한다. 상기 제2접합층(29)은 상기 제2보호층(41) 아래에 배치되며, 상기 제2보호층(41)과 접촉될 수 있다. 상기 제2접합층(29)은 상기 제1접합층(19)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 상기 제2접합층(29) 아래에는 상기 제2지지부재(31)가 배치되며, 상기 제2지지 부재(31)는 상기 제1지지 부재(21)와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1및 제2지지 부재(21,31)는 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연층(45)은 상기 제2보호층(41)부터 상기 제1및 제2지지 부재(21,31)의 하면까지 배치된다. 상기 절연층(45)은 상기 제2보호층(41)의 하면에 접촉된다. 상기 절연층(45)은 제1및 제2접합층(19,29)의 사이 및 상기 제1및 제2지지부재(21,31)의 사이에 배치된 구멍(44)에 배치된다. 상기 구멍(44)은 제1및 제2접합층(19,29)의 상부부터 상기 제1및 제2지지부재(21,31)의 하부까지 형성된다. 상기 절연층(45)은 제1및 제2전극(20,30) 사이를 절연시켜 준다. 상기 절연층(45)은 제1지지부재(21)의 외 측면(2)보다 제2지지부재(31)의 외 측면(1)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 외 측면(1,2)은 서로 반대측 면일 수 있다. 이는 제1지지지부재(21)의 방열 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
다른 예로서, 상기 절연층(45)은 상기 제2보호층(41)의 연장부(42)를 관통하여 반사층(17)에 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제3보호층(95)은 상기 발광 구조물(10)의 표면에 배치된다. 상기 제3보호층(95)은 상기 발광 구조물(10)의 측면과 상기 제1도전형 반도체층(11)의 상면에 배치된다. 상기 제3보호층(95)의 하부는 상기 제1보호층(25)의 상면에 접촉될 수 있다. 상기 제3보호층(95)의 상부는 상기 제1도전형 반도체층(11)의 상면 일부 또는 상면 전체에 형성될 수 있다. 상기 제3보호층(95)은 절연 재질 예컨대, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 또는 AlN에서 선택적으로 형성될 수 있다.
연결 전극(51)은 상기 제2전극(30)과 상기 제1도전형 반도체층(11) 사이를 연결해 준다. 상기 연결 전극(51)은 상기 제3보호층(95)의 외 측면 중에서 상기 제2전극(30)과 수직 방향으로 오버랩된 영역에 배치된다. 상기 연결 전극(51)은 제1접촉부(52) 및 제2접촉부(53)를 포함하며, 상기 제1접촉부(52)는 상기 제1도전형 반도체층(11)의 일부 예컨대, 상면과 접촉될 수 있다. 상기 제2접촉부(53)는 상기 제2접합층(29)에 접촉될 수 있다. 상기 제2접촉부(53)는 상기 제1보호층(25), 제2보호층(41) 및 제2접합층(29)에 배치된 전극 구멍(34)에 배치되고, 상기 제1보호층(25) 및 제2보호층(41)에 접촉될 수 있다. 상기 연결 전극(51)은 상기 제2지지부재(31)와 제1도전형 반도체층(11)을 전기적으로 연결시켜 준다. 상기 연결 전극(51)은 Cr, Ti, Ni, W, Pt, Al, Au 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 상기 연결 전극(51)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
발광 소자(100)의 제1 및 제2지지 부재(21,31)는 보드(PCB) 상에 본딩될 수 있다. 제1실시 예에 의하면 제1및 제2전극(20,30)이 발광 구조물(10)의 아래에 서로 이격되어 배치되므로, 발광 소자(100)는 제1및 제2지지부재(21,31)를 통해 본딩될 수 있다. 또한 발광 소자(100)는 제1및 제2지지 부재(21,31)를 통해 보드(PCB) 상에 본딩될 수 있으므로 별도의 와이어를 구비하지 않을 수 있다. 또는 발광 소자(100)는 제2지지 부재(31)로 본딩되고 연결 전극(51)의 제1접촉부(52) 상에 와이어로 본딩할 수 있다.
도 3내지 도 10은 도 1의 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판(5) 위에 상기 제1 도전형 반도체층(11), 활성층(12), 제2 도전형 반도체층(13)을 형성한다. 상기 제1 도전형 반도체층(11), 상기 활성층(12), 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 발광구조물(10)로 정의될 수 있다.
상기 기판(5)은 절연성 또는 전도성 기판일 수 있다. 상기 기판(5)은 예를 들어, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 기판(5) 사이에는 버퍼층 및 언도프드 반도체층 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 기판(5) 위에 성장된 반도체층은 예를 들어, 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 Epitaxial), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxial) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
예로써, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 제1 도전형 도펀트로서 n형 도펀트가 첨가된 n형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 제2 도전형 도펀트로서 p형 도펀트가 첨가된 p형 반도체층으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층으로 형성되고, 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(11)은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(11)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, AlInN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(13)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(13)은, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlInN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 활성층(12)은 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(13)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(12)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다. 상기 활성층(12)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(12)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 활성층(12)이 상기 다중 양자 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(12)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(11)이 p형 반도체층을 포함하고 상기 제2 도전형 반도체층(13)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13) 아래에는 n형 또는 p형 반도체층을 포함하는 반도체층이 더 형성될 수도 있으며, 이에 따라, 상기 발광구조물(10)은 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11) 및 상기 제2 도전형 반도체층(13) 내의 불순물의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광구조물(10)의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)과 상기 활성층(12) 사이에는 제1 도전형 InGaN/GaN 슈퍼래티스(Super lattice) 구조 또는 InGaN/InGaN 슈퍼래티스 구조가 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(13)과 상기 활성층(12) 사이에는 제2 도전형의 AlGaN층이 형성될 수도 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(10)의 상면 둘레에 제1보호층(25)이 형성된다. 상기 제1보호층(25)은 내부에 오픈 영역을 통해 상기 발광 구조물(10)의 상면을 노출시켜 준다. 상기 제1보호층(25)은 절연 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조물(10)의 상면에 접촉층(15)이 형성되고, 상기 접촉층(15) 위에 반사층(17)이 형성된다. 상기 반사층(17)은 상기 접촉층(15)의 너비보다 넓게 형성되어, 상기 접촉층(15)을 커버하게 된다. 이에 따라 반사층(17)의 광 반사 효율은 개선될 수 있다. 상기 접촉층(15)은 금속 산화물 또는 금속으로 형성될 수 있으며, 상기 반사층(17)은 금속 물질로 형성될 수 있다. 상기 접촉층(15) 및 반사층(17)은 증착 공정 또는 도금 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1보호층(25)의 일측 위에 제2보호층(41)이 배치되며, 상기 제2보호층(41)은 상기 반사층(17)의 상면 위에 연장될 수 있다. 상기 제2보호층(41)의 연장부(42)는 상기 반사층(17)의 상면 위에 배치될 수 있다. 상기 제2보호층(41)은 절연 물질로 형성될 수 있으며, 예컨대 서로 다른 굴절률을 갖는 유전체층을 교대로 적층하여 반사 구조 예컨대, DBR 구조로 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 반사층(17)의 위에는 접합층(19A)이 형성된다. 상기 접합층(19A) 위에는 전도성의 지지부재(21A)가 형성된다. 상기 접합층(19A)과 반사층(17) 사이에는 씨드층 또는 확산 베리어층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 접합층(19A)은 증착 공정 또는 도금 공정을 통해 형성될 수 있으며, 상기 지지부재(21A)는 상기 접합층(19A)에 접합된다. 상기 접합층(19A)은 상기 반사층(17), 상기 제2보호층(41) 및 상기 제1보호층(25) 상에 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 구멍(44)은 도 6의 지지 부재(21A)를 통해 상기 제2보호층(41)과 수직 방향으로 오버랩되는 영역에 형성될 수 있다. 상기 구멍(44)은 상기 지지부재(21A) 및 접합층(19A)을 관통하고 상기 제2보호층(41)이 노출되는 깊이까지 형성될 수 있다. 이때 상기 구멍(44)은 특정 파장의 레이저를 상기 지지 부재(21A)를 통해 조사하여 형성하게 된다. 이때 상기 제2보호층(41)은 서로 다른 굴절률을 갖는 유전체층에 의해 특정 파장의 레이저를 반사하게 된다. 이에 따라 상기 제2보호층(41) 아래에 배치된 반사층(17)이나 접촉층(15)이나 발광 구조물(10)을 보호하게 된다.
상기 구멍(44)에 의해, 지지 부재(21A)는 제1및 제2지지 부재(21,31)로 분리되고, 접합층(19A)은 제1및 제2접합층(19,29)으로 분리된다. 또한 제1전극(20)은 접촉층(15), 반사층(17), 제1접합층(19) 및 제1지지 부재(21)를 포함하며, 제2전극(30)은 제2접합층(29) 및 제2지지 부재(31)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 상기 구멍(44)에 절연층(45)을 형성하게 된다. 상기 절연층(45)은 상기 제1및 제2지지부재(21,31)와, 제1 및 제2접합층(19,29) 사이를 절연시켜 준다.
도 9는 도 8의 구조를 뒤집은 후, 상기 발광구조물(10)로부터 상기 기판(5)을 제거한다. 하나의 예로서, 상기 기판(5)은 레이저 리프트 오프(LLO: Laser Lift Off) 공정에 의해 제거될 수 있다. 레이저 리프트 오프 공정(LLO)은 상기 성장기판(5)의 하면에 레이저를 조사하여, 상기 기판(5)과 상기 발광구조물(10)을 서로 박리시키는 공정이다. 상기 기판(5)은 제거되지 않을 수 있다. 또한 상기 기판(5)은 연결 전극(51)의 접촉 영역만 제거되고 나머지는 상기 발광 구조물(10) 상에 배치될 수 있다. 이러한 기판(5)은 투광성 재질일 수 있다.
그리고, 상기 발광구조물(10)의 개별 칩의 외측 영역(A1)을 따라 아이솔레이션(isolation) 에칭을 실시하여, 개별 발광 소자 단위로 구분할 수 있다. 상기 아이솔레이션 에칭은 예를 들어, ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 건식 식각에 의해 실시될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 즉, 상기 발광 구조물(10)의 외측 영역(A1)이 에칭되어 제거되고, 이때 상기 제1보호층(25)의 외곽부가 노출될 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(11)의 상면에 요철 구조(11A)을 형성한다. 이에 따라, 상기 제1 도전형 반도체층(11)을 통하여 외부로 빛이 추출되는 광 추출 효과를 상승시킬 수 있게 된다.
도 9 및 도 10과 같이, 상기 발광 구조물(10)의 표면에 제3보호층(95)을 형성한다. 상기 제3보호층(95)은 발광 구조물(10)의 측면 및 상면 일부에 증착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제3보호층(95)은 절연 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제1보호층(25)과 접촉될 수 있다.
상기 발광 구조물(10)의 외측 영역 중 적어도 한 영역을 통해 에칭 공정을 통해 전극 구멍(34)을 형성한다. 상기 전극 구멍(34)은 제1보호층(25)을 통해 제2접합층(29)의 일부까지 형성될 수 있다. 이후, 상기 전극 구멍(34)에 연결 전극(51)을 형성하고, 상기 연결 전극(51)은 상기 제1도전형 반도체층(11)의 상면 일부까지 연장시켜 준다.
이에 따라 상기 제1도전형 반도체층(11)은 상기 연결 전극(51)을 통해 제2지지 부재(31)로 전기적으로 연결되고, 상기 제2도전형 반도체층(13)은 접착층(15)을 통해 제1지지 부재(21)로 전기적으로 연결된다. 이러한 발광 소자는 하부의 제1및 제2지지부재(21,31)를 통해 전원을 공급함으로써, 와이어의 본딩 공정을 생략할 수 있다.
도 11은 제2실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 11을 설명함에 있어서, 도 1과 동일한 구성은 도 1의 설명을 참조하기로 한다.
도 11을 참조하면, 발광 소자는 제1지지 부재(21)의 아래에 제1패드(22), 상기 제2지지 부재(31)의 아래에 제2패드(32)를 포함한다. 상기 제1 및 제2패드(22,32)는 제1및 제2지지부재(21,31)와 다른 물질로 형성되며, 예컨대 Au, Ni, Al, Ti, AuSn 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2패드(22,32)사이에는 상기 절연층(45)의 일부(45A)가 더 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연층(45)의 일부(45A)는 상기 제1및 제2지지 부재(21,31)의 하면 일부에 접촉될 수 있다. 상기 절연층(45)의 일부(45A)는 상기 제1,2지지 부재(21,31) 사이에 배치된 절연층(45)의 너비보다 넓게 배치될 수 있다.
도 12는 제3실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 12를 설명함에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일한 구성은 도 1 및 도 2의 설명을 참조하기로 한다.
도 12를 참조하면, 발광 소자는 발광 구조물(10)의 제1영역 아래에 제1전극(20) 및 제2영역 아래에 제2전극(30)이 배치된다. 상기 제1전극(20)은 도 1의 구성을 참조하기로 한다. 상기 제2전극(30)은 제2접합층(29) 및 제2지지부재(31)를 포함한다. 상기 제2접합층(29)의 상부(29A)는 상기 제2보호층(41)의 외측으로 연장되고 제1보호층(25)의 하면과 접촉될 수 있다. 상기 제2접합층(29)의 상부(29A)는 상기 반사층(17)의 하면보다 위에 배치될 수 있다. 상기 연결 전극(51)의 제2접촉부(53)는 상기 제2보호층(41)과 상기 제2접합층(29)의 상부(29A) 사이에 배치된다. 즉, 상기 연결 전극(51)의 제2접촉부(53)는 상기 제2접합층(29)의 상부(29A)에 접촉됨으로써, 제2지지부재(31)와 제1도전형 반도체층(11) 사이를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다.
도 13은 제4실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 13을 설명함에 있어서, 상기에 개시된 동일한 구성은 상기에 개시된 설명을 참조하기로 한다.
도 13을 참조하면, 연결 전극(51)의 제1접촉부(52)는 제1도전형 반도체층(11)에 전기적으로 연결되고, 제2접촉부(54)의 외 측면은 제2전극(30)의 외측에 노출될 수 있다. 상기 연결 전극(51)의 제2접촉부(54)는 제2전극(30)의 제2접합층(29) 상에 접촉될 수 있다. 상기 제2전극(30)의 제2접합층(29)의 외측 영역에 단차 구조(34A)를 포함할 수 있다. 상기 단차 구조(34A) 상에는 상기 연결 전극(51)의 제2접촉부(54)가 배치될 수 있다. 이는 별도의 전극 구멍을 형성하지 않을 수 있다. 상기 단차 구조(34A)는 상기 제2접합층(29)의 하부 외측과 측면에 의해 형성될 수 있다. 상기 연결 전극(51)의 제2접촉부(54)는 상기 제1,2보호층(25,41)과 상기 제2접합층(29)의 외측에 배치될 수 있다.
도 14는 제5실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 14를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 동일한 구성은 상기에 개시된 설명을 참조하기로 한다.
도 14를 참조하면, 발광 구조물(10)의 하부의 서로 다른 영역에 복수의 제2전극(30,30A)을 배치하고, 상기 발광 구조물(10)의 센터 영역 아래에 제1전극(20)을 배치한다.
상기 제1전극(20)은 복수의 제2전극(30,30A)) 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1전극(20)은 상기 발광 구조물(10)의 하면에 접촉될 수 있다. 상기 제1전극(20)의 제1접합층(19)의 상부(19D)는 발광 구조물(10) 아래에 배치된 접촉층(15) 및 반사층(17)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1전극(20)의 제1접합층(19)의 상부(19D)는 제2보호층(41)의 연장부(42)를 통해 반사층(17)과 접촉될 수 있다. 상기 제1접합층(19)의 상부(19D)는 상기 제2보호층(41)의 연장부(42)의 구멍을 통해 돌출되어 상기 반사층(17)에 접촉될 수 있다.
상기 복수의 제2전극(30,30A) 각각은 제2접합층(29) 및 제2지지 부재(31)를 포함하며, 제1및 제2연결 전극(51,51A)을 통해 제1도전형 반도체층(11)의 서로 다른 상면과 각각 접촉될 수 있다.
상기 복수의 제2전극(30,30A)과 상기 제1전극(20) 사이에는 절연층(45,45B)이 각각 배치되어, 서로 간의 전기적인 접촉을 차단한다. 상기 복수의 제2전극(30,30A)은 선택적으로 전원 공급 경로로 사용될 수 있다.
도 15는 제6실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다. 도 15를 설명함에 있어서, 상기에 개시된 동일한 구성은 상기에 개시된 설명을 참조하기로 한다.
도 15를 참조하면, 발광 소자는 연결 전극(55)이 도 1과 다른 구조로 형성된다. 상기 연결 전극(55)은 발광 구조물(10)의 측벽 보다 내측으로 연장되고, 상기 제1도전형 반도체층(11)의 하부에 접촉된다. 또한 상기 연결 전극(55)과 상기 발광 구조물(10) 사이에는 제3보호층(95)의 일부(95A)가 배치되어, 활성층(12)과 제2도전형 반도체층(13)이 연결 전극(55)에 접촉되는 것을 차단하게 된다. 이에 따라 발광 구조물(10)의 상면에 연결 전극(55)을 배치하지 않게 되므로,광 추출 효율은 개선될 수 있다. 상기 연결 전극(55)의 내측부는 상기 발광 구조물(10)과 수직 방향으로 오버랩되는 구조 예컨대, 상기 제1도전형 반도체층(11)의 하부와 수직 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 연결 전극(55)은 상기 제3보호층(95)의 일부(95A)의 외측면에 접촉될 수 있다. 상기 연결 전극(55)의 접촉부(56)는 제2지지부재(31), 및 제2접합층(29) 중 적어도 하나와 접촉될 수 있다.
도 16은 도 1의 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 16을 참조하면, 발광 소자 패키지는 몸체(101)와, 상기 몸체(101)에 배치된 제1 리드전극(121) 및 제2 리드전극(123)과, 상기 몸체(101)에 제공되어 상기 제1 리드전극(121) 및 제2 리드전극(123)과 전기적으로 연결되는 실시 예에 따른 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(131)를 포함한다.
상기 몸체(101)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자(100)의 주위에 경사면을 갖는 캐비티(103)를 제공할 수 있다.
상기 제1 리드전극(121) 및 제2 리드전극(123)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 제1 리드전극(121) 및 제2 리드전극(123)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
도 1에 도시된, 발광소자(100)의 제1및 제2지지부재(21,31)은 상기 제1 리드전극(121) 및 제2 리드전극(123) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1및 제2지지부재(21,31)는 상기 제1 리드전극(121) 및 제2 리드전극(123)과 전도성 접착제(미도시)로 다이 본딩될 수 있다. 또는, 발광소자(100)는 제1 및 제2지지부재(21,31) 중 어느 하나의 지지부재상에 배치되고 발광소자(100)가 배치되지 않은 다른 지지부재와 와이어 등을 통해 전기적으로 연결될 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
상기 몰딩부재(131)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(131)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 또는 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 위에 어레이될 수 있으며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 렌즈, 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 상기 라이트 유닛은 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 표시 장치에 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는 램프, 가로등, 전광판, 전조등을 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
실시 예는 발광 소자의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예의 발광 소자는 LED를 이용한 램프, 가로등, 전광판, 전조등과 같은 조명 장치에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 및 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물 아래의 제1 영역에 배치되며 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1전극;
    상기 발광구조물 아래의 제2 영역에 배치되며, 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제2전극;
    상기 제2전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이를 연결해 주는 연결 전극;
    상기 제1및 제2전극 사이에 배치된 절연층;
    상기 발광 구조물의 하면 둘레에 배치된 제1보호층; 및
    상기 절연층과 상기 발광 구조물 사이에 배치된 제2보호층을 포함하며,
    상기 제2보호층은 상기 절연층 상에 상기 절연층의 너비보다 넓은 너비를 갖는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 상기 제2도전형 반도체층 아래에 배치된 접촉층; 및 상기 접촉층 아래에 배치된 반사층; 및 상기 반사층 아래에 배치된 제1접합층 및 상기 제2접합층 아래에 배치된 전도성의 제1지지부재를 포함하는 발광소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2전극은 상기 제2보호층 아래에 배치된 제2접합층; 및 상기 제2접합층 아래에 배치된 전도성의 제2지지부재를 포함하는 발광소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절연층은 상기 제1 및 제2지지 부재의 사이의 영역과 상기 제1 및 제2접합층의 사이의 영역에 배치되는 발광소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 절연층의 하부는 상기 제1 및 제2지지 부재의 하면에 배치되는 발광소자.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2보호층은 제1 및 제2접합층과 상기 반사층 사이에 연장되는 연장부를 포함하는 발광 소자.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 전극은 상기 제1도전형 반도체층의 상면에 접촉되는 발광 소자.
  8. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 전극은 상기 제1도전형 반도체층의 하부 내측에 접촉되는 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서, 상기 연결 전극의 하부는 상기 제2전극의 제2접합층 및 제2지지부재 중 적어도 하나에 접촉되는 발광 소자.
  10. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2보호층은 서로 다른 굴절률을 갖는 유전체층이 교대로 적층된 반사 구조를 포함하는 발광소자.
  11. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2전극은 복수개가 상기 발광 구조물 하부의 서로 다른 영역에 배치되는 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1전극은 상기 복수의 제2전극 사이에 배치되는 발광 소자.
  13. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연층의 상부는 상기 반사층에 접촉되는 발광 소자.
  14. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1지지 부재의 하면 너비는 상기 제2지지 부재의 하면 너비보다 넓게 배치되는 발광 소자.
  15. 제1 도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층 아래에 활성층, 및 상기 활성층 아래에 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
    상기 제2 도전형 반도체층 아래에 배치된 접촉층;
    상기 접촉층 아래에 배치된 반사층;
    상기 반사층 아래의 제1영역에 배치되며 상기 반사층과 전기적으로 연결된 제1접합층;
    상기 반사층 아래의 제2영역에 배치되며 상기 제1접합층 및 상기 반사층으로부터 이격된 제2접합층;
    상기 반사층과 상기 제2접합층 사이에 배치된 제2보호층;
    상기 제1접합층 아래에 배치된 전도성의 제1지지 부재;
    상기 제2접합층 아래에 배치된 전도성의 제2지지 부재; 및
    상기 제2접합층과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 전기적으로 연결된 연결 전극을 포함하며,
    상기 제1 및 제2지지 부재는 서로 다른 너비를 갖고, 서로 동일한 두께를 포함하는 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2도전형 반도체층의 하면 둘레에 배치된 제1보호층을 포함하며,
    상기 제1접합층은 상기 제1보호층의 하면에 접촉되는 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서, 상기 연결 전극의 하부는 상기 제1보호층, 상기 제2보호층 및 상기 제2접합층에 접촉되는 발광 소자.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제2접합층은 상기 발광 구조물, 상기 접촉층 및 상기 반사층에 수직 방향으로 오버랩되는 발광 소자.
  19. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 제2보호층은 서로 다른 유전체층이 교대로 배치된 반사 구조를 포함하는 발광 소자.
  20. 몸체;
    상기 몸체 위에 배치된 제1 및 제2리드 전극;
    상기 제1리드 전극에 연결된 제1지지 부재를 갖는 제1전극 및 상기 제2리드 전극에 연결된 제2지지 부재를 갖는 제2전극을 포함하는 발광 소자를 포함하며,
    상기 발광 소자는 청구항 제3항의 발광 소자를 포함하는 발광소자 패키지.
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