WO2025110718A1 - 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 모듈 - Google Patents

발광 소자 및 이를 포함하는 발광 모듈 Download PDF

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WO2025110718A1
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    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/84—Coatings, e.g. passivation layers or antireflective coatings
    • H10H20/841—Reflective coatings, e.g. dielectric Bragg reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a light-emitting element and a light-emitting module including the same.
  • a light emitting diode is one of the light emitting elements that emits light when current is applied.
  • the light emitting diode is formed by growing epi layers on a substrate, and includes an N-type semiconductor layer, a P-type semiconductor layer, and an active layer interposed therebetween.
  • An N-electrode pad is formed on the N-type semiconductor layer, and a P-electrode pad is formed on the P-type semiconductor layer, so that the light emitting diode is driven by being electrically connected to an external power source through the electrode pads. At this time, current flows from the P-electrode pad through the semiconductor layers to the N-electrode pad.
  • a light-emitting diode with a flip-chip structure is being used, and various electrode structures are being proposed to help current distribution in a large-area flip-chip structure light-emitting diode.
  • a reflective electrode is formed on a P-type semiconductor layer, and extensions for current distribution are formed on an N-type semiconductor layer exposed by etching the P-type semiconductor layer and the active layer.
  • a display device using light-emitting diodes can be obtained by forming structures of individually grown red (R), green (G) and blue (B) light-emitting diodes (LEDs) on a final substrate.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a light-emitting element capable of concentrating light emitted from the light-emitting element toward the upper portion of the light-emitting element.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a light-emitting element in which current is evenly distributed on one surface of the light-emitting element.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a light-emitting element capable of preventing electrode peeling.
  • the problem that the present invention seeks to solve is to provide a light-emitting element capable of securing the largest possible electrode arrangement area.
  • a light emitting device including a semiconductor layer, an insulating layer, a first electrode, and a second electrode.
  • the active layer may include a first window layer doped with a first dopant, a second window layer doped with a second dopant, and an active layer disposed between the first window layer and the second window layer.
  • the insulating layer may cover the semiconductor layer and include an opening exposing a portion of at least one window layer of the first window layer or the second window layer.
  • the first electrode may be electrically connected to the first window layer.
  • the second electrode may be electrically connected to the second window layer.
  • the first window layer may protrude in a direction in which the first electrode is disposed, and may include an electrode arrangement region in which the first electrode is disposed.
  • at least one region of the electrode arrangement region may have an acute angle formed between a top surface and a side surface.
  • the semiconductor layer may include a mesa.
  • the mesa may have a structure in which the width or cross-sectional area decreases toward the top and then increases again.
  • the upper surface of the semiconductor layer may have a smaller cross-sectional area or width than the lower surface of the semiconductor layer.
  • the semiconductor layer may include a protruding region in which a portion of the upper surface of the semiconductor layer protrudes further outward than the side surface of the mesa.
  • At least one of the above electrode placement regions may have an upper region having a width greater than a lower region.
  • the inclination direction of at least one side of the electrode arrangement region may be the same as the inclination direction of one inner side of the insulating layer.
  • one inner side of the insulating layer may be an area adjacent to one inner side of the electrode arrangement region among the inner sides of the insulating layer forming the opening on the electrode arrangement region.
  • the light emitting element may further include a first ohmic electrode formed between the first electrode and the first window layer.
  • the first ohmic electrode may include a first region and a second region having different coefficients of thermal expansion.
  • the coefficient of thermal expansion of the first region may be between the coefficient of thermal expansion of the first electrode and the coefficient of thermal expansion of the second region.
  • the above light-emitting element may further include a side projection formed on a side surface between the upper surface of the first window layer and the lower surface of the second window layer.
  • a light emitting device including a semiconductor layer, an insulating layer, a first electrode, and a second electrode.
  • the semiconductor layer may include a first window layer doped with a first dopant, a second window layer doped with a second dopant, and an active layer disposed between the first window layer and the second window layer.
  • the insulating layer may cover the semiconductor layer and include an opening exposing a portion of at least one window layer of the first window layer or the second window layer.
  • the first electrode may be electrically connected to the first window layer.
  • the second electrode may be electrically connected to the second window layer.
  • a side surface of the active layer may be located further inward than a side surface located at the outermost side surface of the first window layer.
  • the semiconductor layer may include a mesa whose upper surface has a smaller cross-sectional area or width than a lower surface of the semiconductor layer.
  • the mesa may have a width or cross-sectional area that decreases toward the upper side and then increases again.
  • the first window layer may include an electrode arrangement region in which the first electrode is arranged.
  • the electrode arrangement region may protrude further in the direction in which the first electrode is arranged than other regions of the first window layer.
  • At least one region of the above electrode arrangement area may have a width of an upper region greater than a width of a lower region.
  • At least one area of the above electrode arrangement region may have at least one angle formed by the upper surface and the side surface being an acute angle.
  • the light emitting element may further include a first ohmic electrode formed between the first electrode and the first window layer, the first region and the second region having different thermal expansion coefficients.
  • the thermal expansion coefficient of the first region may be between the thermal expansion coefficient of the first electrode and the thermal expansion coefficient of the second region.
  • the above light-emitting element may further include a side projection formed on a side surface between the upper surface of the first window layer and the lower surface of the second window layer.
  • a light emitting device including a semiconductor layer, an insulating layer, a first electrode, and a second electrode.
  • the semiconductor layer may include a first window layer doped with a first dopant, a second window layer doped with a second dopant, and an active layer disposed between the first window layer and the second window layer.
  • the insulating layer may cover the semiconductor layer and include an opening exposing a portion of at least one window layer among the first window layer and the second window layer.
  • the first electrode may be electrically connected to the first window layer.
  • the second electrode may be electrically connected to the second window layer.
  • the semiconductor layer may include a side unevenness formed on a side surface between an upper surface of the first window layer and a lower surface of the second window layer.
  • the above-mentioned side roughness can be formed on the side surface of the active layer.
  • the semiconductor layer may include a mesa having a structure in which the width or cross-sectional area decreases and then increases again as it goes upward.
  • the upper surface of the semiconductor layer has a smaller cross-sectional area or width than the lower surface of the semiconductor layer, and the semiconductor layer may include a protruding region in which a portion of the upper surface of the semiconductor layer protrudes further outward than a side surface of the mesa.
  • the first window layer may protrude in the direction in which the first electrode is arranged and may include an electrode arrangement region in which the first electrode is arranged.
  • at least one region among the electrode arrangement regions may have a width of an upper region greater than a width of a lower region.
  • the light emitting element may further include a first ohmic electrode formed between the first electrode and the first window layer and including a first region and a second region having different thermal expansion coefficients.
  • the thermal expansion coefficient of the first region may be between the thermal expansion coefficient of the first electrode and the thermal expansion coefficient of the second region.
  • texturing is possible on the lower surface of the first window layer, so there is an advantage in that the light efficiency of the light-emitting element can be increased by texturing.
  • a light-emitting device can improve light extraction efficiency by forming unevenness in at least a portion of the upper surface of a semiconductor layer.
  • a light-emitting device can improve light extraction efficiency by forming unevenness in at least a portion of a side surface of a semiconductor layer.
  • a light-emitting element is formed such that a portion of a first window layer is positioned in an upper direction of the window layer, so that light traveling downward from the first window layer can be reflected by the second window layer or an insulating layer covering the second window layer and directed upward to the light-emitting element, thereby improving light extraction efficiency.
  • the light emitting element can increase the electrode arrangement area by including an electrode arrangement area in which an upper region has a larger width or cross-sectional area than a lower region.
  • the light emitting element includes an ohmic electrode including one region and another region, and a coefficient of thermal expansion of the one region is between a coefficient of thermal expansion of the electrode and a coefficient of thermal expansion of the other region, thereby preventing electrode peeling.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a component profile of a semiconductor layer of a light-emitting device according to the first embodiment.
  • Figure 3 is a component profile of an active layer of a light-emitting device according to the first embodiment.
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is an enlarged view of one area (B) of the light-emitting element of Fig. 6.
  • Figure 8 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to a fifth embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a top view of a light-emitting element for explaining a first embodiment of the first electrode pattern of the present invention.
  • FIG. 11 is a top view of a light-emitting element for explaining a second embodiment of the first electrode pattern of the present invention.
  • Fig. 12 is a top view of a light-emitting element for explaining a third embodiment of the first electrode pattern of the present invention.
  • FIG. 13 is a drawing for explaining a light-emitting device to which a light-emitting element according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience.
  • one component when one component is described as being “over” or “on” another component, it includes not only the cases where each part is “directly over” or “directly on” the other part, but also the cases where there is another component between each component and the other component.
  • Expressions such as “below”, “above”, “left”, or “right” are expressions used relatively with reference to the drawings for the purpose of explanation, and are not intended to limit the present invention thereby.
  • the light emitting element of the present invention can be mounted upside down from that shown in the drawings.
  • FIGS. 1 to 5 are drawings for explaining various embodiments of a light-emitting device of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a composition graph of a semiconductor layer of a light-emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a composition graph of an active layer of a light-emitting device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting device according to a third embodiment of the present invention.
  • light-emitting elements (100, 200, 300) according to an embodiment of the present invention include a first light-transmitting layer (20), a first window layer (31) disposed on the first light-transmitting layer (20), an active layer (60) disposed on the first window layer (31), a second window layer (32) disposed on the active layer (60), a second ohmic electrode (82) disposed on the second window layer (32), and a first ohmic electrode (81) disposed on the first window layer (31).
  • the light-emitting elements (100, 200, 300) may further include at least one of a second light-transmitting layer (25) disposed between the first light-transmitting layer (20) and the first window layer (31), a first cladding layer (41) and a first electron control layer (51) disposed between the first window layer (31) and the active layer (60), a first hole control layer (52) and a second cladding layer (42) disposed between the active layer (60) and the second window layer (32), a contact layer (72) disposed between the second window layer (32) and the second ohmic electrode (82), an insulating layer (90) covering an exposed surface of the light-emitting element, a first electrode (101) disposed on the first ohmic electrode (81), and a second electrode (102) disposed on the second ohmic electrode (82).
  • the planar shape of the first window layer (31) may be a shape corresponding to the planar shape of the first light-transmitting layer (20), and each corner may be formed to be rounded.
  • the planar area of the first window layer (31) may be smaller than the planar area of the first light-transmitting layer (20).
  • the corners of the first window layer (31) may be formed to be rounded, thereby preventing current from being concentrated at the corners.
  • the planar shape of the mesa (M) may be a shape corresponding to the planar shape of the first window layer (31), in which at least a portion of one side or one edge is sunken, and each edge may be formed to have a rounded shape so as to have a curvature.
  • Such a planar shape of the mesa (M) can effectively disperse light concentrated on the edge, thereby increasing the side light emission efficiency of the light emitting element (100, 200, 300).
  • the planar area of the mesa (M) may be smaller than the planar area of the first window layer (31).
  • the mesa (M) may include a light emitting region that substantially contributes to light emission.
  • the planar shape of the second ohmic electrode (82) may be a shape in which one edge is sunken inward to correspond to the planar shape of the mesa (M), and each edge may be formed to be rounded in at least a portion of the area.
  • the planar area of the second ohmic electrode (82) may be smaller than the planar area of the mesa (M).
  • the second ohmic electrode (82) may be arranged in an inner area of the outer edge of the mesa (M). Accordingly, the distance between the second ohmic electrode (82) and the first window layer (31) increases, so that the conductive material constituting the second ohmic electrode (82) may be prevented from moving to the first window layer (31) and causing a short circuit.
  • the second ohmic electrode (82) may be formed of at least one of the light-reflective materials or may be formed of at least one of the light-transmitting materials.
  • the light-reflective material may be a material having reflective properties for at least some of the light, such as Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW, etc.
  • the light-transmitting material may be a material having transmittive properties for at least some of the light, such as ITO, ZnO, etc.
  • the first ohmic electrode (81) may be placed on the first window layer (31) so as to be at least partially surrounded by a sunken portion in the planar shape of the mesa (M) and the second ohmic electrode (82).
  • the planar shape of the first ohmic electrode (81) may be a circle, an ellipse, or a square, but is not limited thereto.
  • the planar shape of the insulating layer (90) may be a shape corresponding to the planar shape of the first light-transmitting layer (20), and each corner may be formed to be rounded. Alternatively, the insulating layer (90) may cover all of the corners of the first light-transmitting layer (20). In addition, the horizontal distance from one end of the insulating layer (90) to the other end may be the same as the distance from one end of the first light-transmitting layer (20) to the other end. In addition, the planar area of the insulating layer (90) may correspond to the planar area of the first light-transmitting layer (20). Alternatively, the insulating layer (90) may cover all of the side surfaces connected to the corners of the first light-transmitting layer (20).
  • light extraction may be effectively performed at the side surfaces and near the side surfaces of the first light-transmitting layer (20) due to the change in refractive index at the interface where the first light-transmitting layer (20) and the insulating layer (90) come into contact.
  • An opening (95) may be formed in the insulating layer (90).
  • a single opening (95) may be formed in the insulating layer (90), or a plurality of openings (95) may be formed.
  • the plurality of openings (95) may have the same shape, or at least one opening (95) may have a different shape from the other openings (95).
  • four openings (95) may be formed in each quadrant of the insulating layer (90).
  • the first and second ohmic electrodes (81, 82) and the first and second electrodes (101, 102) may be electrically connected, respectively, through the openings (95) formed in the insulating layer (90).
  • the insulating layer (90) may be a light-transmitting material or a material having oxide film properties.
  • the insulating layer (90) may be composed of a material such as SiO 2 , TiO 2 , AlO X , or NiO X .
  • the light-emitting elements (100, 200, 300) may include a plurality of electrodes (101, 102). Specifically, the light-emitting elements (100, 200, 300) may include a first electrode (101) connected to a first ohmic electrode (81) and a second electrode (102) connected to a second ohmic electrode (82).
  • the planar shape of the first electrode (101) may have one edge having a smaller curvature than the other edges, and the planar shape of the second electrode (102) may be, but is not limited to, a square or a rectangle.
  • the planar shapes of the first electrode (101) and the second electrode (102) may have each edge formed to be rounded.
  • the electrodes may expand or the expanded electrodes may contract due to heat generation and heat dissipation caused by the operation of the light-emitting element. As a result, the electrodes may peel off from the edges.
  • the light-emitting element (100, 200, 300) of the present embodiment forms the edges of the electrodes (101, 102) to be rounded, thereby alleviating thermal stress concentrated on the edges due to heat generation and heat dissipation, thereby preventing the electrodes (101, 102) from peeling off.
  • FIGS. 2 and 3 are graphs showing the composition of each layer when a light-emitting device (100) according to the first embodiment of FIG. 1 of the present invention includes a first window layer (31), a first cladding layer (41), a first electron control layer (51), an active layer (60), a first hole control layer (52), a second cladding layer (42), a second window layer (32), and a contact layer (72).
  • the sections A to H shown in FIG. 2 are roughly shown for explanation purposes, and the boundaries of each layer are not clearly expressed.
  • section A corresponds to the contact layer (72)
  • section B corresponds to the second window layer (32)
  • section C corresponds to the second cladding layer (42)
  • section D corresponds to the first hole control layer (52)
  • section E corresponds to the active layer (60)
  • section F corresponds to the first electron control layer (51)
  • section G corresponds to the first cladding layer (41)
  • section H corresponds to the first window layer (31).
  • the first light-transmitting layer (20) transmits light emitted from the active layer (60) and may be formed of an insulating material having light transmittance.
  • light transmittance includes not only a transparent case where all light is transmitted, but also a semitransparent or partially transparent case where only a portion of light of a predetermined wavelength or light of a short wavelength is transmitted. The same applies hereinafter.
  • the first light-transmitting layer (20) may be a substrate, and may be, for example, any one of a sapphire substrate, a silicon substrate, and a gallium nitride substrate.
  • the first window layer (31) plays a role in generating and supplying electrons.
  • the dopant used when forming the first window layer (31) is an n-type dopant, and may be, for example, Si or Te.
  • the first window layer (31) of the light-emitting element (100) according to the first embodiment of FIG. 1 of the present invention is characterized by including a first doping layer.
  • the first doping layer is a layer to which a higher doping level is applied compared to other regions of the first window layer (31), and is a layer that is exposed in a process of etching a mesa (M) and makes electrical contact with the first ohmic electrode (81).
  • a region of the first window layer (31) having a lower doping level than the first doping layer is referred to as a 'second doping layer'.
  • the H1 section of FIG. 2 corresponds to the first doping layer, and the H2 section corresponds to the second doping layer.
  • the thickness of the first window layer (31) may be 50% or more of the total thickness of the semiconductor layer of the light-emitting element (100).
  • the thickness of the first window layer (31) may be 80% or more of the thickness of the region below the active layer (60) (for example, the region including the first electron control layer (51), the first cladding layer (41), the first window layer (31), the second light-transmitting layer (25), and the first light-transmitting layer (20) in FIG. 1. The same applies hereinafter.). Accordingly, a region in which electrons can diffuse at the lower portion of the active layer (60) may be sufficiently secured to improve the light emission uniformity of the light-emitting element.
  • the total thickness of the light-emitting element (100) may be 4,500 nm to 7,600 nm, and preferably 6,500 nm to 7,600 nm.
  • the thickness of the portion below the active layer (60) may be 3000 nm to 5200 nm, and the thickness of the first window layer (31) may be 3000 nm to 5000 nm.
  • the first doping layer (H1) and the first ohmic electrode (81) are brought into contact, an ohmic contact can be well formed between the first window layer (31) and the first ohmic electrode (81).
  • a mesa can be formed in a direction from the second window layer (31) toward the first window layer (31) to expose the first window layer (31). Accordingly, the first ohmic electrode (81) and the second ohmic electrode (82) can be arranged to face the same direction, so that the light-emitting element (100) can be electrically connected to the circuit more easily.
  • the inventor optimized the doping level and thickness of the first doping layer (H1) through a number of experiments.
  • the thickness of the first doping layer (H1) may be about 3% or more and less than 30% of the thickness of the first window layer (31), about 5% or more and less than 30% of the thickness of the region under the active layer (60), and about 30% or less, preferably about 6% or more and less than 20% of the total thickness of the light-emitting element (100).
  • the thickness of the first doping layer (H1) may be 300 nm to 900 nm, preferably 400 nm to 600 nm.
  • the doping level of the first doping layer (H1) may be 10 times or less than the doping level of the second doping layer (H2), and preferably 5 times or more to 10 times or less.
  • the average doping level of the second doping layer (H2) is approximately 1e17 to 3e18 (hereinafter, using the exponential notation.) Atoms/cm 3
  • the doping level of the first doping layer (H1) may be 4e18 Atoms/cm 3 or more.
  • the light-emitting device (100) can maintain stable electrical characteristics.
  • the light-emitting device (100) does not necessarily require the second doping layer (H2).
  • the light-emitting device (100) may have the first doping layer (H1) formed thick.
  • the first doping layer (H1) may have a profile in which the concentration of the dopant changes, and may have a profile in which hydrogen changes. At this time, the deviation of the profile in which hydrogen changes may be greater than the deviation of the profile in which the dopant changes in the same section. Therefore, in the process in which current is injected and the dopant is transported, the pumping of the dopant may be accelerated due to the large difference in the concentration of hydrogen, thereby facilitating electron injection.
  • the first window layer (31) of the light-emitting element according to the first embodiment of the present invention may further include a third doping layer (H3) having a higher doping level than the second doping layer (H2) on the lower surface (in the opposite direction of the first doping layer (H1). The same applies hereinafter).
  • the texturing of the first window layer (31) can be improved.
  • the doping level of the third doping layer (H3) when the growth substrate is removed and the first light-transmitting layer (20) is bonded, the interface bonding between the semiconductor layer and the first light-transmitting layer (20) can be effectively performed due to impurities. Additionally, the interface bonding can be effectively performed even when a bonding material is disposed between the semiconductor layer and the first light-transmitting layer (20).
  • the third doping layer (H3) may be omitted from the first window layer (31) or may be removed after being formed.
  • the present invention includes both an embodiment in which the lower surface of the first window layer (31) undergoes a texturing process and does not include a third doping layer (H3) in the final stage, and an embodiment in which the first window layer (31) does not undergo a texturing process and includes a third doping layer (H3) in the final stage.
  • the degree of change in the profile of the dopant of the second doped layer (H2) may be greater than the degree of change in the profile of the dopant of the first doped layer (H1).
  • the unit thickness may be 200 nm, and the depth at which the unit thickness of the first doped layer (H1) is located is closer to the active layer (60) than the depth at which the unit thickness of the second doped layer (H2) is located. Accordingly, the occurrence of defects in the semiconductor layer due to the change in the dopant content can be reduced, thereby preventing the defects from spreading to the active layer (60).
  • the active layer (60) may be a multiple quantum well (MQW) layer formed by alternately repeating quantum well (QW) layers and quantum barrier (QB) layers several times, and electrons and holes meet in the quantum well layers to emit light.
  • the thickness of the active layer (60) may be 550 nm to 650 nm.
  • the quantum well layer and the quantum barrier layer can be formed of layers having different energy band gaps.
  • the well layer is formed of a layer having one of the compositions of AlInGaP and InGaP, and can be a layer in the range of 3 to 7 nm.
  • the barrier layer can be formed of In x Ga y Al z P.
  • y+z can have a value corresponding to x*0.8 ⁇ y+z ⁇ x*1.2.
  • x+y+z 1.
  • x+y+z 1.
  • z can have a composition of 0.15 ⁇ z ⁇ 0.4.
  • InAlGaP having an Al content of approximately 40% is grown as a capping layer, and then a main InAlGaP layer having an Al content of approximately 50% to approximately 90% is grown to form a quantum barrier layer.
  • the quantum well layer may be designed to have a thickness of preferably about 5 nm, and the quantum barrier layer may be designed to have a thickness of preferably about 15 nm or less.
  • the number of pairs of quantum well layers/quantum barrier layers may be 10 or more, preferably about 20 to 40, and more preferably about 40.
  • At least one layer of the active layer (60) may have different amounts of aluminum and gallium than other layers.
  • the compositional difference between aluminum and gallium (the second compositional difference, D2) in at least one quantum well layer may be greater than the compositional difference between aluminum and gallium (the first compositional difference, D1) in at least one quantum barrier layer.
  • the second compositional difference (D2) may be 10 times or more the first compositional difference (D1). Therefore, the active layer (60) may effectively confine electrons and holes to improve luminous efficiency.
  • the second window layer (32) plays a role of forming and supplying holes.
  • the second window layer (32) may be a GaP layer.
  • the dopant used when forming the second window layer (32) is a P-type dopant, and for example, Mg or C may be used, or both Mg and C may be used.
  • the average doping level may be approximately 1e18 Atoms/cm 3 .
  • the thickness of the second window layer (32) may be 500 nm to 10,000 nm, and preferably, may be approximately 1,000 nm.
  • the second ohmic electrode (82) is electrically connected to the second window layer (32) to form an ohmic contact, and may be made of a metal material.
  • the second ohmic electrode (82) may make direct contact with the second window layer (32) to form an ohmic contact.
  • a contact layer (72) may be formed on an upper surface of the second window layer (32), and the contact layer (72) and the second ohmic electrode (82) may make an ohmic contact.
  • the second ohmic electrode (82) may be formed of at least one material among light-reflective materials or at least one material among light-transmitting materials.
  • the light-reflective material may be a material having a reflective characteristic for at least a portion of light, such as Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW, etc.
  • the light-transmitting material may be a material having a transmissive characteristic for at least a portion of light, such as ITO, ZnO, etc.
  • the contact layer (72) may be arranged between the second ohmic electrode (82) and the second window layer (32) so as to make an ohmic contact with the second ohmic electrode (82), and may have a higher doping level than the second window layer (32).
  • the average doping level of the second window layer (32) is approximately 1e18 Atoms/cm 3 or less
  • the average doping level of the contact layer (72) may be approximately 1e19 Atoms/cm 3 or more.
  • the contact layer (72) may be a GaP layer.
  • the contact layer (72) Since the contact layer (72) has a high doping concentration, defects exist inside due to the dopant, and when the thickness increases, light absorption may occur due to these defects, which may reduce the light efficiency of the light-emitting element (100). Therefore, it is preferable that the thickness of the contact layer (72) be less than 100 nm.
  • the first ohmic electrode (81) is electrically connected to the first window layer (31) to form an ohmic contact, and may be made of a metal material.
  • the first ohmic electrode (81) may be in contact with the doping layer of the first window layer (31) to form an ohmic contact.
  • the first ohmic electrode (81) may be formed of at least one material among light-reflective materials, or may be formed of at least one material among light-transmitting materials.
  • the light-reflective material may be a material having a reflective property for at least a portion of light, such as Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW, etc.
  • the light-transmitting material may be a material having a transmittive property for at least a portion of light, such as ITO, ZnO, etc.
  • the second light-transmitting layer (25) is formed between the first light-transmitting layer (20) and the first window layer (31) to transmit light emitted from the active layer (60), and may be formed of a light-transmitting insulating material.
  • the second light-transmitting layer (25) may function as a bonding layer that bonds the first window layer (31) and the first light-transmitting layer (20).
  • the second light-transmitting layer (25) may be formed of any material having light-transmitting properties, such as silicon, polyimide, polypropylene, benzocyclobutene (BCB) silicon dioxide, etc.
  • the second light-transmitting layer (25) may have a refractive index different from the refractive indices of the first window layer (31) and the first light-transmitting layer (20). Due to the interface having a different refractive index, light refraction occurs effectively, and light extraction of the light-emitting element (100) may be improved.
  • the first cladding layer (41) is formed between the first window layer (31) and the active layer (60) and acts as a barrier layer to prevent holes from passing into the first window layer (31), and has a relatively high energy band gap for this purpose.
  • the dopant used when forming the first cladding layer (41) may be a dopant of a different group from that of the first window layer (31), and may have a larger atomic size than the dopant of the first window layer (31).
  • the dopant of the first cladding layer (41) is an n-type dopant, and may be, for example, Si, B, P, As, Sb, or Te. Since Te has a larger atomic size than Si, when Te is used as a dopant of the first cladding layer (41), a higher breakdown voltage (VR) and superior luminous intensity characteristics can be obtained, and an n-type layer can be formed more reliably even with a small concentration, which is an advantage.
  • the dopant concentration of the first cladding layer (41) may be lower than the dopant concentration of the first doping layer.
  • the dopant concentration of the first cladding layer (41) may be between the dopant concentration of the first doping layer and the dopant concentration of the second doping layer.
  • the difference (D3) between the dopant concentration of the first cladding layer (41) and the dopant concentration of the first doping layer may be greater than the difference (D4) between the dopant concentration of the first cladding layer (41) and the dopant concentration of the second doping layer.
  • the dopant of the first cladding layer (41) and the dopant of the first window layer (31) may be of the same type in order to include the same dopant size.
  • the first cladding layer (41) may be an n-In x Al (1-x) P layer, where x may have a composition of 0.4 ⁇ x ⁇ 0.6.
  • the first cladding layer (41) may have a thickness of about 300 nm to about 450 nm, and an average doping level of the dopant may be about 5e17 to about 1e18 Atoms/cm 3 .
  • the first electron control layer (51) may be formed between the first window layer (31) and the active layer (60) to slow down the speed at which electrons reach the active layer (60).
  • the first electron control layer (51) may be formed on top of the first cladding layer (41) (i.e., close to the active layer (60)).
  • the speed at which electrons reach the active layer (60) may be controlled by controlling the thickness of the first electron control layer (51).
  • the first electron control layer (51) may be an In x Ga y Al z P layer.
  • y+z may have a value corresponding to x*0.8 ⁇ y+z ⁇ x*1.2.
  • x+y+z 1.
  • z may have a composition of 0.15 ⁇ z ⁇ 0.4. This Al composition may prevent light generated in the active layer (60) from being absorbed in the first electron control layer (51), thereby improving light extraction.
  • the first electron control layer (51) may have a relatively lower doping concentration than the first cladding layer (41) and may not include a doping material.
  • the first electron control layer (51) may be formed of the same element as the first window layer (31), or may be formed of a composition that does not contain one of the constituent elements of the first window layer (31).
  • the first window layer (31) may have a composition in which four elements are combined, three of the four elements may be elements of Group 3 (B, Al, Ga, In, Tl, Nh, the same applies hereinafter), and the remaining one may be an element having a standard atomic weight of 30 or more.
  • the first cladding layer (41) may have a composition in which three elements are combined, two of the three elements may be elements of Group 3, and the remaining one may be an element having a standard atomic weight of 30 or more.
  • the two Group III elements of the first cladding layer (41) may be the elements having the largest atomic weight and the smallest atomic weight among the three Group III elements of the first window layer (31).
  • the element having a standard atomic weight of 30 or more of the first cladding layer (41) may be the same as the element having a standard atomic weight of 30 or more of the first window layer (31).
  • the first window layer (31) and the first electron control layer (51) may be In x Ga y Al z P layers, and the first cladding layer (41) may be an n-In x Al (1-x) P layer.
  • the difference in the content of aluminum and indium included in the first electron control layer (51) may be greater than the difference in the content of aluminum and indium included in the barrier layer of the active layer (60).
  • the difference in the content of aluminum and indium included in the first electron control layer (51) may be smaller than the difference in the content of aluminum and indium included in the well layer of the active layer (60).
  • the first hole control layer (52) may be formed between the active layer (60) and the second window layer (32) to slow down the speed at which holes reach the active layer (60).
  • the speed at which holes reach the active layer (60) may be controlled by controlling the thickness of the first hole control layer (52).
  • the first hole control layer (52) may have a lower doping concentration than the second cladding layer (42), or may not include a doping material.
  • the difference in the content of aluminum and indium included in the first hole control layer (51) may be greater than the difference in the content of aluminum and indium included in the barrier layer of the active layer (60).
  • the difference in the content of aluminum and indium included in the first hole control layer (51) may be smaller than the difference in the content of aluminum and indium included in the well layer of the active layer (60).
  • the second cladding layer (42) is formed between the active layer (60) and the second window layer (32) and acts as a barrier layer to prevent electrons from passing to the second window layer (32), and has a relatively high energy band gap for this purpose.
  • the thickness of the second cladding layer (42) may be 500 nm or less, and preferably may be approximately 300 nm to 500 nm.
  • the average doping level of the second cladding layer (42) may be approximately 8e17 to 1e18 Atoms/cm 3 .
  • the dopant used when forming the second cladding layer (42) is a p-type dopant, and for example, Mg or C or both may be used.
  • the second cladding layer (42) may be a p-In x Al (1-x) P layer, where x may have a composition of 0.4 ⁇ x ⁇ 0.6.
  • the second cladding layer (42) may be formed of two Group III elements and may have a higher band gap energy than the layers disposed below and above the second cladding layer (42).
  • the second cladding layer (42) may have the highest band gap energy among the semiconductor layers constituting the light-emitting element. Therefore, the second cladding layer (42) may prevent electrons from passing to the second window layer (32).
  • the first hole control layer (52) is formed under the second cladding layer (42) (i.e., close to the active layer (60)).
  • the first hole control layer (52) is preferably formed thicker than the first electron control layer (51).
  • the thickness of the first electron control layer (51) is approximately 150 to 350 nm
  • the thickness of the first hole control layer (52) may be approximately 300 to 500 nm.
  • the thickness of the first hole control layer (52) may be 1 to 2 times that of the first electron control layer (51). Therefore, the thickness of the first hole control layer (52) and the first electron control layer (51) can be adjusted to balance the movement speeds of electrons and holes.
  • the light emitting element (100) may further include a light guide layer formed between at least one of the second window layer (32) and the active layer (60) and between the active layer (60) and the first window layer (32).
  • the light guide layer may be formed between the second window layer (32) and the second cladding layer (42) and between the first cladding layer (41) and the first window layer (31).
  • the light guide layer can play a role of increasing the light efficiency of the light emitting element (100) by increasing the reflectivity of light emitted from the active layer (60).
  • the light guide layer can be an In a Al (1-a) P layer or an In x Ga y Al z P layer.
  • z can have a composition of 0.15 ⁇ z ⁇ 0.4.
  • the light guide layer can have a form in which layers having different band gaps are stacked, or a form in which pairs composed of a plurality of layers having different band gaps are repeatedly stacked.
  • the n-In a Al (1-a) P layer can be formed to have a refractive index of 2.9 to 3.0, and the In x Ga y Al z P layer can be formed to have a refractive index of 3.05 to 3.2.
  • the light guide layer can guide light generated in the active layer in a desired direction by arranging a plurality of layers having a refractive index difference of 0.05 to 0.3 inside the semiconductor layer. The light extraction efficiency of the light-emitting element (100) can be improved by such a light guide layer.
  • the light guide layer disposed between the active layer (60) and the first window layer (31) can improve the light extraction of the light emitting element (100) by changing the path of light generated in the active layer (60) and directed to the first window layer (31) to the direction directed to the second window layer (32).
  • the light guide layer may have a structure in which one layer is n-type doped and includes two layers having different doping concentrations.
  • the light guide layer may have a structure in which the two layers are n-type doped and have different doping concentrations.
  • the light guide layer may have a structure in which the two layers are n-type doped and have the same doping concentration.
  • the light guide layer disposed between the active layer (60) and the second window layer (32) can improve the light extraction of the light emitting element (100) by changing the path of light generated in the active layer (60) and directed toward the second window layer (32) to the direction directed toward the first window layer (31).
  • the light guide layer may have a structure in which one layer is p-doped and includes two layers with different doping concentrations.
  • the light guide layer may have a structure in which the two layers are p-doped and include different doping concentrations.
  • the light guide layer may have a structure in which the two layers are p-doped and include the same doping concentration.
  • the insulating layer (90) covers most of the exposed surface of the light emitting element and may include SiO 2 .
  • the first ohmic electrode (81) and the first electrode (101) may be electrically connected through the opening (95) of the insulating layer (90) formed on the upper surface of the first ohmic electrode (81).
  • the second ohmic electrode (82) and the second electrode (102) may be electrically connected through the opening (95) of the insulating layer (90) formed on the upper surface of the second ohmic electrode (82).
  • the first electrode (101) and the second electrode (102) may be formed of a conductive material and may be composed of materials such as Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, and TiW.
  • the edge of the second electrode (102) formed on the upper surface of the second ohmic electrode (82) may be formed within the edge of the insulating layer (90).
  • the width of the second electrode (102) may be formed to be the same as or narrower than the width of the second ohmic electrode (82).
  • the second electrode (102) may be formed to have a width smaller than the opening (95) of the insulating layer (90). That is, the second electrode (102) may be formed in the inner region of the opening (95) of the insulating layer (90) so as to be spaced apart from the inner surface of the opening (95). Accordingly, the second electrode (102) may be prevented from being exposed to moisture penetrating from the outside of the light-emitting element (100).
  • the edge of the first electrode (101) formed on the upper surface of the first ohmic electrode (81) may extend beyond the edge of the insulating layer (90) to the upper surface of the first window layer (31).
  • the width of the first electrode (101) may be formed wider than the width of the first ohmic electrode (81).
  • the first electrode (101) may be formed to have a width smaller than the opening (95) of the insulating layer (90). That is, the first electrode (101) may be formed in an inner region of the opening (95) of the insulating layer (90) and may be formed to be spaced apart from the inner surface of the opening (95).
  • the first window layer (31) and the first cladding layer (41) of the present embodiment may be first-conductivity type semiconductor layers
  • the second window layer (32) and the contact layer (72) may be second-conductivity type semiconductor layers.
  • the first and second conductivity types have opposite polarities, and when the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and when the first conductivity type is p-type, the second conductivity type is n-type.
  • the side surface of the mesa (M) is illustrated as being formed vertically, but the light-emitting element of the present embodiment may be formed such that at least a portion of the side surface of the mesa (M) is inclined.
  • the light-emitting module of the present embodiment can mount a plurality of light-emitting elements in a portion of the light-emitting module.
  • the area of the light-emitting element (preferably the first window layer) relative to the module substrate area of the light-emitting module can be 70% or more, or in the range of 0.7 to 1 times.
  • the module substrate can be a circuit board, an insulating substrate, a growth substrate, or the like.
  • the light-emitting module of the present embodiment can be usefully used when a high-brightness red light source is required in a display device or a brake light of an automobile, since the light-emitting element is formed over the entire plane of the light-emitting module.
  • the first light-transmitting layer (20) may include side projections surrounding the outer side, which may increase the light diffusion efficiency of the light-emitting element (100).
  • the outer boundary of the first light-transmitting layer (20) may be positioned outside the outer boundary of the semiconductor layer positioned on top of the first light-transmitting layer (20). Accordingly, since the first light-transmitting layer (20) has a larger area than the semiconductor layer and supports the semiconductor layer, the light-emitting element (100) or the semiconductor layer can be protected from external force.
  • the horizontal width (W2) of the first light-transmitting layer (20) is wider than the horizontal width (W1) of the semiconductor layer, even if the semiconductor layer has a wide beam angle, light emitted from the semiconductor layer can be effectively emitted to the outside through the first light-transmitting layer (20).
  • the second light-transmitting layer (25) may include regions with different thicknesses.
  • the thickness (T2) of a region of the second light-transmitting layer (25) that is arranged outside the outer region of the outer boundary of the first window layer (31) and does not overlap with the first window layer (31) may be thinner than the thickness (T1) of a region that overlaps with the first window layer (31).
  • the insulating layer (90) may be formed to extend to the region with the thin thickness (T2). Since the second light-transmitting layer (25) includes regions with different thicknesses, the surface area may increase, thereby increasing the path for moisture penetrating into the light-emitting element (100), thereby increasing the lifespan of the light-emitting element (100).
  • the outer boundary of the first window layer (31) may include an inclined side surface.
  • Fig. 4 schematically illustrates a cross-sectional view of a light-emitting element of a second embodiment of the present invention.
  • the first window layer (31), the second light-transmitting layer (25), and the first light-transmitting layer (20) can be formed so that their outer boundaries are parallel to each other. Accordingly, the light-emitting element (100) of the second embodiment can be miniaturized.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to a third embodiment of the present invention.
  • the outer edge of the first light-transmitting layer (20) may be exposed from the second light-transmitting layer (25). That is, the first light-transmitting layer (20) may be formed such that the outer edge is positioned outside the outer boundary of the second light-transmitting layer (20).
  • the exposed surface of the first light-transmitting layer (20) may be covered with an insulating material.
  • the insulating material may be the same as the insulating layer (90) of the light-emitting element (300) or may be a different material from the second light-transmitting layer (25).
  • the insulating material may cover the side surface of the second light-transmitting layer (25).
  • the light-emitting element (300) according to the third embodiment may have a refractive index that changes at the interface where the first light-transmitting layer (20) and the insulating layer (90) come into contact, thereby enabling effective light extraction from the side surface and the vicinity of the side surface of the first light-transmitting layer (20).
  • FIGS. 6 and 7 are drawings for explaining a light-emitting element according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of one area (B) of a light-emitting element according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the light emitting element (400) may include a semiconductor layer (401), a first ohmic electrode (460), a first electrode (470), a second electrode (440), and an insulating layer (450).
  • the semiconductor layer (401) may include a first window layer (410), a second window layer (430), and an active layer (420) disposed between the first window layer (410) and the second window layer (430).
  • Materials forming the first window layer (410), the second window layer (430), and the active layer (420) of the semiconductor layer (401) of the present embodiment refer to the descriptions of the previous embodiments.
  • the structures of the first ohmic electrode (460), the first electrode (470), the second electrode (440), the semiconductor layer (401), and the insulating layer (450) are different from the previous embodiments.
  • the light-emitting element (400) of FIG. 6 will be described with a focus on the differences from the previous embodiments.
  • the light emitting element (400) of Fig. 6 has a vertical structure in which the first electrode (470) and the second electrode (440) are positioned in opposite directions.
  • a semiconductor layer (401) may be positioned on the second electrode (440), and an insulating layer (450), a first ohmic electrode (460), and a first electrode (470) may be positioned on the semiconductor layer (401).
  • the semiconductor layer (401) may be positioned in a structure in which a second window layer (430), an active layer (420), and a first window layer (410) are sequentially stacked on the second electrode (440).
  • the second electrode (440) may include a plurality of conductive layers.
  • the second electrode (440) may include first to fifth conductive layers (445).
  • the first conductive layer (441) is disposed under the second window layer (430) and can be electrically connected to the second window layer (430) by contacting it.
  • the first conductive layer (441) can have a single-layer or multi-layer structure including at least one material among Ag, Pt, and W.
  • the second conductive layer (442) is arranged under the first conductive layer (441) and may be formed of a material including at least one of Ti, Ni, and Al.
  • the electrical resistivity of the second conductive layer (442) may be greater than the electrical resistivity of at least one of the materials forming the first conductive layer (441). Therefore, the second conductive layer (442) may distribute the current injected into the second conductive layer (442) so that it may be supplied uniformly to a wide area of the first conductive layer (441).
  • the third conductive layer (443) is located below the second conductive layer (442) and may have a single-layer or multi-layer structure including at least one material of Au and In.
  • the third conductive layer (443) is formed of a material having lower electrical resistance than the second conductive layer (442), and can smoothly accommodate a large amount of current.
  • the fourth conductive layer (444) is disposed below the third conductive layer (443) and may be formed of a material including at least one of Ti, Ni, and Al.
  • the fourth conductive layer (444) is formed of a material having a lower coefficient of thermal expansion than the third conductive layer (443), thereby preventing separation of the electrodes and formation of voids due to thermal deformation.
  • the fifth conductive layer (445) is disposed below the fourth conductive layer (444) and may be formed of a material including Si.
  • the fifth conductive layer (445) may be electrically connected to an external component such as a circuit board by contacting it.
  • At least one of a current spreading layer and an ohmic contact layer may be positioned between the semiconductor layer (401) and the second electrode (440).
  • the current spreading layer may disperse the current injected through the second electrode (440) so that it uniformly passes through the entire area of the second window layer (430).
  • the current spreading layer may be formed of an insulating material such as SiO 2 .
  • the ohmic contact layer may be formed of a conductive material capable of forming an ohmic contact with the second window layer (430).
  • the current dispersing layer and the ohmic contact layer may be arranged on the lower surface of the second window layer (430). For example, a plurality of current dispersing layers and a plurality of ohmic contact layers may be formed on the lower surface of the second window layer (430). In addition, the current dispersing layers and the ohmic contact layers may be arranged crosswise along the lower surface of the second window layer (430). At this time, the first conductive layer (441) of the second electrode (440) may be formed to cover the plurality of current dispersing layers and the plurality of ohmic contact layers. In addition, when the plurality of current dispersing layers and the plurality of ohmic contact layers are spaced apart from each other, the first conductive layer (441) may be formed to fill the spaced area and may come into contact with the second window layer (430).
  • the insulating layer (450) may be formed to cover the side and upper surfaces of the semiconductor layer (401).
  • the insulating layer (450) may be formed of an insulating material such as SiO 2 .
  • the insulating layer (450) may include an opening that exposes a portion of the upper surface of the first window layer (410).
  • the insulating layer (450) may include one first opening (451) and one or more second openings (452).
  • the second opening (452) may be formed to extend from the first opening (451).
  • a main electrode (471) of the second electrode (440) may be arranged in the first opening (451).
  • one or more connection regions connected to the main electrode (471) of the second electrode (440) may be arranged in one or more second openings (452) connected to the first opening (451).
  • a first ohmic electrode (460) may be formed on the upper surface of the first window layer (410) exposed by the opening of the insulating layer (450). The first ohmic electrode (460) may make an ohmic contact with the first window layer (410). The first ohmic electrode (460) may be formed of the same material as the first ohmic electrode of the previous embodiments (81 of FIGS. 1, 4, and 5).
  • the first ohmic electrode (460) may include a first region (461) and a second region (462) having different material compositions. Since the material compositions are different, the first region (461) and the second region (462) may have different thermal expansion coefficients.
  • the thermal expansion coefficient of one of the first region (461) and the second region (462) may be between the thermal expansion coefficient of the first electrode (470) and the thermal expansion coefficient of the other region.
  • the thermal expansion coefficient of the first region (461) may be between the thermal expansion coefficient of the first electrode (470) and the thermal expansion coefficient of the second region (462).
  • the first electrode (470) can be prevented from being peeled off due to the difference in thermal expansion coefficients between the first electrode (470) and the first ohmic electrode (460) by the first region (461) of the first ohmic electrode (460).
  • the thermal expansion coefficient of the second region (462) can be between the thermal expansion coefficient of the first electrode (470) and the thermal expansion coefficient of the first region (461).
  • the first electrode (470) can be prevented from being peeled off due to the difference in thermal expansion coefficients between the first electrode (470) and the first ohmic electrode (460) by the second region (462).
  • a first electrode (470) may be arranged on the upper surface of the first ohmic electrode (460).
  • the first electrode (470) may be in contact with or electrically connected to an external component such as a circuit board.
  • the first electrode (470) is formed to have an upper surface positioned higher than the upper surface of the insulating layer (450), but is not limited thereto.
  • the semiconductor layer (401) of the present embodiment has a different structure from the semiconductor layers of the previous embodiments.
  • the first window layer (410) of the semiconductor layer (401) of the present embodiment may include an electrode arrangement region (415) in which a first electrode (470) is arranged. More specifically, a first ohmic electrode (460) and a first electrode (470) may be arranged in the electrode arrangement region (415).
  • the electrode arrangement region (415) has a structure that protrudes upward compared to other regions of the first window layer (410). Therefore, the upper surface of the electrode arrangement region (415) is positioned higher than the upper surfaces of the other regions on the upper surface of the first window layer (410).
  • the upper surface of the first window layer (410) has a concave region and a convex region, and the convex region is the electrode arrangement region (415) in which the first electrode (470) is arranged. Since the electrode placement area (415) is a convex area, it can have a top surface and a side surface.
  • the electrode arrangement region (415) may include a main electrode arrangement region (411) in which the main electrode (471) of the first electrode (470) is arranged and an extension electrode arrangement region (412) in which the extension electrode (472) of the first electrode (470) is arranged.
  • the electrode arrangement region (415) has a structure in which a plurality of extension electrode arrangement regions (412) extend from the main electrode arrangement region (411) corresponding to the structure of the first electrode (470).
  • the main electrode arrangement area (411) may have a width (W3) of an upper area greater than a width (W4) of a lower area.
  • the main electrode arrangement area (411) may increase the contact area between the first ohmic electrode (460) and the first window layer (410) compared to a structure in which the widths of the upper area and the lower area are the same.
  • the light-emitting element (400) of the present embodiment may have a sufficient contact area between the first ohmic electrode (460) and the first window layer (410) due to the main electrode arrangement area (411).
  • At least one of the main electrode placement area (411) or the extension electrode placement area (412) may have at least one angle formed by the upper surface and the side surface based on a vertically cut cross-section that is an acute angle.
  • the main electrode placement area (411) may have a first angle ( ⁇ 1) formed by the upper surface and one side surface as an acute angle, and a second angle ( ⁇ 2) formed by the upper surface and the other side surface as a right angle or an obtuse angle.
  • the area where the first electrode (470) is placed may be secured widely to reduce the electrical resistance.
  • the second angle ( ⁇ 2) is an obtuse angle.
  • the light emitting element (400) may have an inclined direction of at least one side of the electrode arrangement region (415) that is the same as an inclined direction of one inner side of the insulating layer (450). More specifically, at least one side of the main electrode arrangement region (411) may have an inclined direction that is the same as an inclined direction of one inner side of the insulating layer (450) that forms the first opening (451).
  • the inner side of the insulating layer (450) is an area among the inner sides of the insulating layer (450) arranged on the main electrode arrangement region (411) that is adjacent to one side of the main electrode arrangement region (411) and is an area arranged in an upper direction of one side of the main electrode arrangement region (411).
  • one side of the main electrode arrangement area (411) and one inner side of the insulating layer (450) forming the first opening (451) have the same inclination direction, and the other side of the main electrode arrangement area (411) and the other inner side of the insulating layer (450) forming the first opening (451) have different inclination directions.
  • the structure of the light-emitting element (400) of the present invention is not limited thereto, and the inclination directions of all the side surfaces of the main electrode arrangement area (411) and all the inner sides of the insulating layer (450) forming the first opening (451) may be the same.
  • the semiconductor layer (401) may include a mesa (M) whose upper surface has a smaller cross-sectional area or narrower width than the lower surface. That is, a part or the entirety of the edge of the upper surface of the semiconductor layer (401) is located in an upper region inside the edge of the lower surface of the semiconductor layer (401).
  • the upper surface of the semiconductor layer (401) is the upper surface of the first window layer (410)
  • the lower surface of the semiconductor layer (401) is the lower surface of the second window layer (430).
  • the first window layer (410) has a structure in which the cross-sectional area or width of the upper surface is larger than the cross-sectional area or width of the lower surface of the first window layer (410).
  • the cross-sectional area of the upper surface of the first window layer (410) or the maximum width of the first window layer (410) may be larger than the cross-sectional area of the upper surface of the second window layer (430) or the maximum width of the second window layer (430).
  • the cross-sectional area of the upper surface of the first window layer (410) or the maximum width of the first window layer (410) may be larger than the cross-sectional area or the maximum width of the active layer (420).
  • the semiconductor layer (401) may include a region in which at least one side surface is concave inwardly.
  • the width of the upper surface of the first window layer (410) is smaller than the width of the upper surface of the second window layer (430), but larger than the width of the lower surface of the first window layer (410) or the active layer (420). That is, the semiconductor layer (401) has a structure in which the mesa (M) is located in the upper direction of the inner region of the lower surface edge of the second window layer (430), but the upper surface edge protrudes most outwardly. Therefore, the semiconductor layer (401) of the present embodiment has a structure in which the width decreases from the bottom to the top and then increases again.
  • the semiconductor layer (401) may have a fourth angle ( ⁇ 4) formed by the upper surface and the side surface as an acute angle.
  • the semiconductor layer (401) includes a region in which both side surfaces are concave, but may also include a region in which only one of the two side surfaces is concave.
  • the side surface of the first window layer (410) is formed to be curved so that the upper surface of the first window layer (410) has a larger area than the lower surface of the first window layer (410).
  • Fig. 7 is an enlarged drawing of area AB of Fig. 6. Referring to Fig. 7, a portion of the area including the border of the first window layer (410) is located in the upper direction of the second window layer (430) located in the outer area of the active layer (420).
  • a part of the first window layer (410) protrudes further outward than other parts of the first window layer (410).
  • the light extraction efficiency of the light-emitting element (400) can be improved by reflecting the light (L) emitted from the first window layer (410) and directed downward in an upward direction by the structure in which the protruding area of the first window layer (410) is located in the upper direction of a portion of the second window layer (430).
  • the semiconductor layer (401) may further include side projections (421) formed on the side surface.
  • the side projections (421) may be positioned between the upper surface of the first window layer (410) and the lower surface of the second window layer (430).
  • the side projections (421) may be formed on the side surface of the active layer (420).
  • the side projections (421) may be positioned further inward than the outer surface of the first window layer (410).
  • the side projections (421) may be formed further inward than the first window layer (410) to prevent damage from the outside and increase the side light extraction area of the light-emitting element (400).
  • the upper surface of the semiconductor layer (401) may include a region where protrusions are formed.
  • the upper surface of the first window layer (410) is formed with protrusions in an area excluding the electrode arrangement area (415).
  • the upper surface of the insulating layer (450) formed thereon may also be formed with protrusions according to the protrusions formed on the upper surface of the first window layer (410).
  • the light extraction area on the upper surface of the semiconductor layer (401) increases due to the protrusions formed on the upper surface of the semiconductor layer (401) and the upper surface of the insulating layer (450), and thus the light extraction efficiency on the upper surface of the semiconductor layer (401) may be improved.
  • the semiconductor layer (401) has a plurality of protrusions formed on the side surface.
  • the light extraction area on the side surface of the semiconductor layer (401) can be increased by the plurality of protrusions formed on the side surface of the semiconductor layer (401). Therefore, the light extraction efficiency on the side surface of the semiconductor layer (401) of the light emitting element (400) of the present embodiment can be improved.
  • Fig. 8 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element (500) according to a fifth embodiment of the present invention.
  • Fig. 9 is a schematic cross-sectional view of a light-emitting element (600) according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the light-emitting elements (500, 600) according to the fifth and sixth embodiments are the same as the light-emitting element (400) according to the fourth embodiment of FIG. 6 except for the structure of the first window layer (510, 610) of the semiconductor layer (501, 601). More specifically, the structure of the main electrode region (511, 611) of the light-emitting elements (500, 600) according to the fifth and sixth embodiments is different from the main electrode region (411 of FIG. 6) of the fourth embodiment.
  • the light-emitting elements (500, 600) according to the fifth and sixth embodiments will be described mainly with respect to the main electrode arrangement region (511, 611).
  • the light emitting elements (500, 600) may include an electrode arrangement region (515, 615) in which a first ohmic electrode (460) and a first electrode (470) are arranged.
  • the electrode arrangement region (515, 615) may include a main electrode arrangement region (511, 611) in which a main electrode (471) of the first electrode (470) is arranged and an extension electrode arrangement region (412) in which an extension electrode (472) of the first electrode (470) is arranged.
  • the two side surfaces of the main electrode arrangement region (511, 611) may have opposite slope directions or opposite slope inclinations.
  • the main electrode arrangement region (511, 611) may have an increasing width and cross-sectional area as it goes upward.
  • the inclination direction of at least one side of the main electrode placement area (511, 611) and the electrode placement area (415) may be the same as the inclination direction of one inner side of the insulating layer (450).
  • both side surfaces of the main electrode placement area (511, 611) may have the same inclination direction as both inner side surfaces of the insulating layer (450) located in the respective upper regions.
  • one side surface of the main electrode placement area (511, 611) is located in the upper region thereof and has the same inclination direction as one inner side surface of the insulating layer (450) that is most adjacent thereto.
  • the other side surface of the main electrode placement areas (511, 611) is located in the upper region thereof and has the same inclination direction as the other inner side surface of the insulating layer (450) that is most adjacent thereto.
  • the side surface of the main electrode placement area (511, 611) may be a plane or a curved surface having an incline.
  • the side surface of the main electrode placement area (411, 511) is a plane.
  • the side surface of the main electrode placement area (611) is a curved surface concave inwardly.
  • FIGS. 10 to 12 are top views of light-emitting elements for explaining embodiments of the first electrode pattern of the present invention.
  • FIG. 10 is a top view of a light-emitting element for explaining a first embodiment of the first electrode pattern of the present invention.
  • the light emitting element (700) may include a first electrode (770) electrically connected to the first window layer (31). Unlike FIGS. 1, 4, and 5, the first electrode (770) may be arranged in an opposite direction of the second electrode (440) electrically connected to the second window layer with respect to the active layer.
  • the structure of the first electrode (770) of the light emitting element (700) of FIG. 10 may be applied to the light emitting elements (400, 500, 600) of FIGS. 6, 8, and 9.
  • the structure of the first electrodes (870, 970) of the light emitting elements (800, 900) of FIGS. 11 and 12, which will be described later, may also be applied to the light emitting elements (400, 500, 600) of FIGS. 6, 8, and 9.
  • the structures of the second window layer and the second electrode (440) of FIGS. 10 to 12 are referred to FIGS. 6, 8, and 9.
  • the first electrode (770) may include a curved main electrode (771).
  • the main electrode (771) of the first electrode (770) may be circular.
  • the first electrode (770) may further include an extension electrode (772) that extends from the main electrode (771) to approach an outer region of the light emitting element (700).
  • a width (W6) of the extension electrode (772) may be narrower than a width (W5) of the main electrode (771), and a length (L1+L2) of the extension electrode (772) may be greater than the width (W5) of the main electrode (771).
  • the light emitting element (770) may include first to fourth quadrants (Q1, Q2, Q3, Q4).
  • the extension electrodes (772) may be formed in plurality, and each extension electrode (772) may be arranged in each quadrant (Q1, Q2, Q3, Q4).
  • the plurality of extension electrodes (772) may have a rotationally symmetrical structure based on the center of the top view or the center of the main electrode (771). Therefore, when light is emitted, the light may be reflected from the side of the extension electrode (772) of the rotationally symmetrical structure and may be concentrated in the upper direction of the light emitting element (700).
  • the extension electrode (772) of the first electrode (770) may include a first extension region (773) connected to the main electrode (771) and a second extension region (774) extending from the first extension region (773).
  • the first extension region (773) and the second extension region (774) of the extension electrode (772) can form a first angle ( ⁇ 5).
  • the first angle ( ⁇ 5) formed by the first extension region (773) and the second extension region (774) can be 85 degrees or more and less than 180 degrees.
  • the light-emitting element (700) of the present embodiment can be formed such that the first extension region (773) and the second extension region (774) of the first electrode (770) have the first angle ( ⁇ 5) so that the current can be evenly distributed on one surface of the light-emitting element (700).
  • the one surface of the light-emitting element (700) is the surface on which the first electrode (770) is formed.
  • the point (P1) where the first extension region (773) of the extension electrode (772) and the main electrode (771) meet may be positioned close to the boundary of the quadrant.
  • the second angle ( ⁇ 6) formed by the first extension region (773) of the extension electrode (770) or the virtual extension line of the first extension region (773) and the boundary of the quadrant adjacent to the first extension region (773) may be 0 degrees or more and 60 degrees or less.
  • the extension electrode (772) may include a second point (P2) at which the first extension region (773) and the second extension region (774) are connected.
  • the second extension region (774) of the extension electrode (772) may be arranged parallel to a side surface of the light-emitting element (700).
  • the side surface of the light-emitting element (770) parallel to the second extension region (774) is a surface closest to an end of the first extension region (773) connected to the second extension region (774).
  • An imaginary line (IL) formed parallel to the side surface of the light-emitting element (700) at the second point (P2) may intersect with the first extension region (773) of the adjacent extension electrode (772).
  • the side surface of the light-emitting element (700) parallel to the imaginary line (IL) is a surface located in a direction in which an end of the second extension region (774) faces.
  • At least one wire can be connected to the first electrode (770), and the wire can pass through the upper portion of at least one quadrant.
  • Fig. 11 is a top view of a light-emitting element for explaining a second embodiment of the first electrode pattern of the present invention.
  • the description of the configuration of Fig. 11 will omit overlapping parts with Fig. 10 and focus on differences.
  • the light emitting element (800) of the present embodiment may include a first electrode (870) including a main electrode (871) and an extension electrode (872).
  • the extension electrode (872) may include a first extension electrode (873) extending from the main electrode (871) and a second extension electrode (874) extending from the first extension electrode (873).
  • a first extension region (873) of the extension electrode (872) may be formed parallel to a side surface of the light emitting element (800) and may be parallel to a boundary of a quadrant.
  • a second extension region (874) extending from the first extension region (873) of the extension electrode (872) may be formed in a vertical direction of the first extension region (873).
  • the first extension region (873) may be electrically connected to the second extension region (874) between both ends of the second extension region (874).
  • the second extension region (874) may be formed in at least one quadrant and may extend to an adjacent quadrant.
  • the second extension region (874) may have a length (L3) of a region disposed in one quadrant longer than a length (L4) of a region disposed in an adjacent quadrant.
  • Fig. 12 is a top view of a light-emitting element for explaining a third embodiment of the first electrode pattern of the present invention. Any explanation that overlaps with the previously described embodiment is omitted.
  • the light emitting element (900) of the present embodiment may include a first electrode (970) including a main electrode (971) and an extension electrode (972).
  • the extension electrode (972) may include a first extension electrode (973) extending from the main electrode (971) and a second extension electrode (974) extending from the first extension electrode (973).
  • first extension regions (973) of the extension electrodes (972) facing each other with respect to the main electrode (971) of the first electrode (970) may be arranged on the same line.
  • the first extension regions (973) of the extension electrodes (972) may be arranged at the boundary of a quadrant.
  • the end of the second extension region (974) of the extension electrode (972) may be in contact with a virtual line (IL) extended from the end of the second extension region (974) of the adjacent extension electrode (972) or may be positioned further inward than the virtual line (IL) so as not to intersect each other.
  • IL virtual line
  • FIG. 13 is a drawing for explaining a light-emitting module to which a light-emitting element according to an embodiment of the present invention is applied.
  • the light-emitting module (1000) may include a circuit board (1600) and a light-emitting package (1001) disposed on the circuit board (1600).
  • the light-emitting package (1001) includes a first lead (1100), a second lead (1200), a body (1300), and a light-emitting element (1400).
  • the light-emitting element (1400) may be one of the light-emitting elements described through the previous embodiments.
  • the light-emitting package (1001) may include at least one type of light-emitting element among the light-emitting elements described through the previous embodiments.
  • the first lead (1100) may include a first-first lead (1110) and a first-second lead (1120), and the second lead (1200) may include a second-first lead (1210) and a second-second lead (1220).
  • the first-first lead (1110) and the first-second lead (1120) may be formed integrally, and the second-first lead (1210) and the second-second lead (1220) may also be formed integrally.
  • the first lead (1100) and the second lead (1200) may include a material having high conductivity and high thermal conductivity.
  • the first lead (1100) and the second lead (1200) may be formed including a metal or a metal alloy.
  • the space between the first lead (1100) and the second lead (1200) may have a bent shape at least once.
  • the 2-1 lead (1210) is positioned on the 2-2 lead (1220).
  • the 2-2 lead (1220) has a smaller area than the 2-1 lead (1210) and can be positioned within the area occupied by the 2-1 lead (1210). Therefore, on a plane, only the 2-1 lead (1210) among the 2-1 lead (1210) and the 2-2 lead (1220) is exposed on the upper surface of the light-emitting module (1000).
  • a multi-stage structure (1230) can be formed on the side surface of the 2-2 lead (1200).
  • the base (1320) fills the space created by the multi-stage structure (1230), so that the 2-2 lead (1200) can be more firmly fixed to the body (1300).
  • the body (1300) may include a reflector (1310) and a base (1320).
  • the base (1320) may surround at least a portion of the side surfaces of the first lead (1100) and the second lead (1200), and may fill a space between the first lead (1100) and the second lead (1200). As the base (1320) fills the space between the first lead (1100) and the second lead (1200), upper and lower surfaces of the first lead (1100) and the second lead (1200) may be exposed. Accordingly, the upper surface of the base (1320) and the upper surfaces of the leads (1100, 1200) may be positioned substantially on the same plane, and the lower surface of the base (1320) and the lower surface of the leads (1100, 1200) may be positioned substantially on the same plane. However, the present invention is not limited thereto.
  • the side of the base (1320) may have exposed portions (1400, 2400).
  • the exposed portions (1400, 2400) may be formed parallel to the side of the base (1320).
  • the exposed portions (1400, 2400) may be formed to protrude outward from the side of the base (1320).
  • electricity can be applied through the exposed portions (1400, 2400) to light the light-emitting package (1001) or to check for defects in the light-emitting package (1001).
  • the reflector (1310) may be placed on an upper area of the leads (1100, 1200).
  • the reflector (1310) may be placed along an outer edge of a light-emitting package (1001) composed of a base (1320) and leads (1100, 1200).
  • a cavity (1330) exposing a portion of an upper surface of the first lead (1100), a portion of an upper surface of the second lead (1200), and an upper surface of the base (1320) may be formed in the reflector (1310).
  • the reflector (1310) can reflect light emitted from the light emitting element (1400) upward.
  • the inner wall of the reflector (1310) can be inclined to improve light reflection efficiency.
  • the reflector (1310) may include a ceramic or polymer material.
  • the reflector (1310) may include silicone, polyamide, or epoxy.
  • the reflector (3200) may further include a filler, such as TiO 2 .
  • the light emitting element (1400) may be positioned on at least one of the first lead (1100) and the second lead (1200) in the cavity (1330) of the reflector (1310) and may be electrically connected to the first lead (1100) and the second lead (1200).
  • the light emitting module (1000) is illustrated as including one light emitting element (1400), but may also include a plurality of light emitting elements (1400).
  • the light emitting element (1400) may be electrically connected to the first lead (1000) by a wire (W). However, the light emitting element (1400) may be arranged on the first lead (1100) and the second lead (1200) depending on the structure and may be electrically connected to the first lead (1100) and the second lead (1200) by a conductive material.
  • a light-emitting package (1001) consisting of a light-emitting element (1400), leads (1100, 1200), and a body (1300) can be placed on a circuit board (1600).
  • the circuit board (1600) is electrically connected to the light-emitting package (1001) by including electrodes including a conductive material, and can ultimately be electrically connected to the light-emitting element (1400).
  • the light-emitting module (1000) may include an IC circuit or an IC driver for driving or controlling the light-emitting package (1001).
  • the IC circuit or the IC driver may be placed within the circuit board (1600) or configured separately and electrically connected to the circuit board (1600).
  • the light-emitting package (1001) may include an IC circuit or an IC driver, and the light-emitting module (1000) may be driven or controlled through the IC circuit or the IC driver included in the light-emitting package (1001).
  • the IC circuit or the IC driver may be covered with a molding layer (1500) together with a plurality of light-emitting elements (1400). In this case, since the IC circuit or the IC driver can be handled in a package state together with a plurality of light-emitting elements (1400), the light-emitting module (1000) can be easily applied to a product.
  • the thickness from the upper surface of the first lead (1100) or the second lead (1200), the IC circuit or the IC driver to the light-emitting surface of the molding layer (1500) may be different from the thickness from the upper surface of the light-emitting element (1400) to the light-emitting surface of the molding layer (1500).
  • the thicknesses of components such as the IC circuit or the IC driver and the light-emitting element (1400) may be different from each other.
  • the molding member (1500) may cover components having different thicknesses so that the entire area of the light-emitting surface is located at the same position.
  • the light-emitting surface may be the upper surface of the molding member (1500).
  • the light-emitting elements and light-emitting modules described in the embodiments of the present invention can be applied to a light-emitting system.
  • the light-emitting system can include a plurality of light-emitting modules arranged by section.
  • the light-emitting system can freely arrange various light-emitting modules by area as desired by the user.
  • the light-emitting system may include a plurality of light-emitting modules that emit light of similar peak wavelengths with a deviation of the peak wavelengths within 5 nm.
  • the light-emitting system may include a plurality of light-emitting modules that emit light of different colors.
  • the light-emitting system can be applied to a display of an automobile.
  • the light-emitting system can be applied to a rear light such as a brake light of an automobile, and a charging signal light of an electric vehicle.
  • the light-emitting system can be configured to implement a character string (English, numbers, Korean, etc.).
  • a character string English, numbers, Korean, etc.
  • the light-emitting system can implement a first character in a first area of the display, a second character in a second area, a third character in a third area, and a fourth character in a fourth area.
  • the light-emitting system applied to the display can transmit various information to the outside.
  • the light-emitting system may be configured to be implemented through a subscription service.
  • the light-emitting system may be configured to implement a display or light when a user subscribes to a service that allows the user to use a specific color, a specific character, a specific shape, etc.
  • the light-emitting element of the present invention may be provided in a plant lighting module that helps the growth of plants.
  • the plant lighting module may include a circuit board and a plurality of light-emitting elements mounted on the circuit board. At least one type of the light-emitting elements described above may be applied.

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 발광 소자는 반도체층, 절연층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 반도체층은 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 제1 윈도우층과 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함한다. 또한, 절연층은 반도체층을 덮으며, 제1 윈도우층 또는 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함한다. 제1 전극은 제1 윈도우층과 전기적으로 연결되며, 제2 전극은 제2 윈도우층과 전기적으로 연결된다. 여기서, 제1 윈도우층은 제1 전극이 배치된 방향으로 돌출되며, 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함한다. 또한, 상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상면과 측면이 이루는 각도가 예각이다.

Description

발광 소자 및 이를 포함하는 발광 모듈
본 발명은 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 기판 상에 에피층들을 성장시키어 형성되며, N형 반도체층, P형 반도체층 및 이들 사이에 개재된 활성층을 포함한다. N형 반도체층 상에 N-전극 패드가 형성되고, P형 반도체층 상에 P-전극 패드가 형성되어, 발광 다이오드는 상기 전극 패드들을 통해 외부 전원에 전기적으로 연결되어 구동된다. 이때, 전류는 P-전극 패드에서 상기 반도체층들을 거쳐 N-전극 패드로 흐른다.
한편, P-전극 패드에 의한 광 손실을 방지하고 방열 효율을 높이기 위해 플립칩 구조의 발광 다이오드가 사용되고 있으며, 대면적 플립칩 구조의 발광 다이오드에서 전류 분산을 돕기 위한 다양한 전극 구조가 제안되고 있다. 예컨대, P형 반도체층 상에 반사 전극을 형성하고, P형 반도체층과 활성층을 식각하여 노출된 N형 반도체층 상에 전류 분산을 위한 연장부들을 형성한다.
발광 다이오드를 사용하는 표시 장치는 최종 기판 상에 개별적으로 성장된 적색(Red, R), 녹색(Green, G) 및 청색(Blue, B) 발광 다이오드(LED)의 구조들을 형성함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광 소자에서 방출된 광을 발광 소자의 상부 방향으로 집중 시킬 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전류가 발광 소자의 일면에 고르게 분포되는 발광 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전극 박리를 방지할 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전극 배치 면적을 최대한 확보할 수 있는 발광 소자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 반도체층, 절연층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 상기 활성층은 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 및 상기 제1 윈도우층과 상기 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함할 수 있다. 상기 절연층은 상기 반도체층을 덮으며, 상기 제1 윈도우층 또는 상기 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 제1 윈도우층과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 전극은 상기 제2 윈도우층과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 제1 윈도우층은 제1 전극이 배치된 방향으로 돌출되며, 상기 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상면과 측면이 이루는 각도가 예각일 수 있다.
상기 반도체층은 메사를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 메사는 상부 방향으로 갈수록 폭 또는 단면적이 감소하다 다시 증가하는 구조일 수 있다.
상기 반도체층의 상면은 상기 반도체층의 하면보다 단면적 또는 폭이 작을 수 있다. 또한, 상기 반도체층은 상기 반도체층의 상면의 일부 영역이 상기 메사의 측면보다 더 외측 방향으로 돌출된 돌출 영역을 포함할 수 있다.
상기 전극 배치 영역 중 적어도 일 영역은 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 전극 배치 영역의 적어도 일 측면의 경사 방향은 상기 절연층의 일 내측면의 경사 방향과 동일할 수 있다. 또한, 상기 절연층의 일 내측면은 상기 전극 배치 영역 상에 상기 개구부를 형성하는 상기 절연층의 내측면 중에서 상기 전극 배치 영역의 상기 일 내측면과 인접한 영역일 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 전극과 상기 제1 윈도우층 사이에 형성된 제1 오믹 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 오믹 전극은 열팽창 계수가 상이한 제1 영역 및 제2 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 영역의 열팽창 계수는 상기 제1 전극의 열팽창 계수와 상기 제2 영역의 열팽창 계수 사이일 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 윈도우층의 상면과 상기 제2 윈도우층의 하면 사이의 측면에 형성된 측면 요철을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 반도체층, 절연층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 상기 반도체층은 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 및 상기 제1 윈도우층과 상기 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함할 수 있다. 상기 절연층은 상기 반도체층을 덮으며, 상기 제1 윈도우층 또는 상기 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 제1 윈도우층과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극은 상기 제2 윈도우층과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 활성층의 측면은 상기 제1 윈도우층의 최외각에 위치한 측면보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 반도체층은 상면이 상기 반도체층의 하면보다 단면적 또는 폭이 작은 메사를 포함할 수 있다. 상기 메사는 상부 방향으로 갈수록 폭 또는 단면적이 감소하다 다시 증가할 수 있다.
상기 제1 윈도우층은 상기 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전극 배치 영역은 상기 제1 윈도우층의 다른 영역보다 제1 전극이 배치된 방향으로 더 돌출될 수 있다.
상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상면과 측면이 이루는 적어도 하나의 각도가 예각일 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 전극과 상기 제1 윈도우층 사이에 형성되며, 열팽창 계수가 상이한 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는된 제1 오믹 전극을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 영역의 열팽창 계수는 상기 제1 전극의 열팽창 계수와 상기 제2 영역의 열팽창 계수 사이일 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 윈도우층의 상면과 상기 제2 윈도우층의 하면 사이의 측면에 형성된 측면 요철을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 반도체층, 절연층, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 상기 반도체층은 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 및 상기 제1 윈도우층과 상기 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함할 수 있다. 상기 절연층은 상기 반도체층을 덮으며, 상기 제1 윈도우층 또는 상기 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 제1 윈도우층과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 전극은 상기 제2 윈도우층과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 반도체층은 상기 제1 윈도우층의 상면과 상기 제2 윈도우층의 하면 사이의 측면에 형성된 측면 요철을 포함할 수 있다.
상기 측면 요철은 상기 활성층의 측면에 형성될 수 있다.
상기 반도체층은 상부 방향으로 갈수록 폭 또는 단면적이 감소하다 다시 증가하는 구조의 메사를 포함할 수 있다. 이때, 상기 반도체층의 상면은 상기 반도체층의 하면보다 단면적 또는 폭이 작으며, 상기 반도체층은 상기 반도체층의 상면의 일부 영역이 상기 메사의 측면보다 더 외측 방향으로 돌출된 돌출 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 윈도우층은 제1 전극이 배치된 방향으로 돌출되며, 상기 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전극 배치 영역 중 적어도 일 영역은 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 전극과 상기 제1 윈도우층 사이에 형성되며, 열팽창 계수가 상이한 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 제1 오믹 전극을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 영역의 열팽창 계수는 상기 제1 전극의 열팽창 계수와 상기 제2 영역의 열팽창 계수 사이일 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1 윈도우층 하면에 텍스처링이 가능하여, 텍스처링에 의해 발광 소자의 광 효율을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는 반도체층의 상면의 적어도 일부 영역에 요철을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는 반도체층의 측면의 적어도 일부 영역에 요철을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자는 제1 윈도우층의 일부 영역이 윈도우층의 상부 방향에 위치하도록 형성되어 제1 윈도우층에서 하부 방향으로 진행하는 광이 제2 윈도우층 또는 제2 윈도우층을 덮는 절연층에서 반사되어 발광 소자의 상부 방향을 향할 수 있으므로, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 소자는 상부 영역이 하부 영역보다 폭 또는 단면적이 큰 전극 배치 영역을 포함하여 전극 배치 면적을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 소자는, 일 영역과 타 영역을 포함하며 일 영역의 열팽창 계수가 전극의 열팽창 계수와 타 영역의 열팽창 계수 사이인 오믹 전극을 포함하여, 전극 박리를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 반도체층의 성분 프로파일이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 활성층의 성분 프로파일이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 발광 소자의 일 영역(B)을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1 전극 패턴의 제1 실시 예를 설명하기 위한 발광 소자의 상면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 전극 패턴의 제2 실시 예를 설명하기 위한 발광 소자의 상면도이다.
도 12는 본 발명의 제1 전극 패턴의 제3 실시 예를 설명하기 위한 발광 소자의 상면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 발광 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. "아래", "위", "좌측", 또는 "우측"과 같은 표현들은 설명을 위해 도면을 기준으로 상대적으로 사용되는 표현이며, 이에 의해 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 본 발명의 발광 소자는 도면에 도시된 것에서 위 아래가 뒤집힌 상태로 실장될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 발광 소자의 다양한 실시 예들을 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다. 도 2는 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 반도체층의 조성 그래프이다. 도 3은 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 활성층의 조성 그래프이다. 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자들(100, 200, 300)은, 제1 투광층(20), 제1 투광층(20) 상에 배치되는 제1 윈도우층(31), 제1 윈도우층(31) 상에 배치되는 활성층(60), 활성층(60) 상에 배치되는 제2 윈도우층(32), 제2 윈도우층(32) 상에 배치되는 제2 오믹 전극(82), 및 제1 윈도우층(31) 상에 배치되는 제1 오믹 전극(81)을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자들(100, 200, 300)은, 제1 투광층(20)과 제1 윈도우층(31) 사이에 배치되는 제2 투광층(25), 제1 윈도우층(31)과 활성층(60) 사이에 배치되는 제1 클래딩층(41) 및 제1 전자 조절층(51), 활성층(60)과 제2 윈도우층(32) 사이에 배치되는 제1 정공 조절층(52) 및 제2 클래딩층(42), 제2 윈도우층(32)과 제2 오믹 전극(82) 사이에 배치되는 컨택층(72), 발광 소자의 노출된 표면을 덮는 절연층(90), 제1 오믹 전극(81) 상에 배치되는 제1 전극(101), 및 제2 오믹 전극(82) 상에 배치되는 제2 전극(102) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
제1 윈도우층(31)의 평면 형상은 제1 투광층(20)의 평면 형상에 대응하는 형상일 수 있고, 각 모서리가 둥글게 형성될 수 있다. 또한, 제1 윈도우층(31)의 평면 면적은 제1 투광층(20)의 평면 면적보다 더 작을 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제1 윈도우층(31)의 모서리를 둥글게 형성하여 모서리로 전류가 집중되는 것을 방지할 수 있다.
메사(M)의 평면 형상은 제1 윈도우층(31)의 평면 형상에 대응하는 형상에서 일측면의 적어도 일부 또는 일측 모서리가 함몰된 형상일 수 있고, 각 모서리가 곡률을 갖도록 둥글게 형성될 수 있다. 이와 같은 메사(M)의 평면 형상은 모서리로 집중되는 광을 효과적으로 분산시켜 발광 소자(100, 200, 300)의 측면 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 메사(M)의 평면 면적은 제1 윈도우층(31)의 평면 면적보다 더 작을 수 있다. 메사(M)는 실질적으로 발광에 기여하는 발광영역을 포함할 수 있다.
제2 오믹 전극(82)의 평면 형상은 메사(M)의 평면 형상에 대응되도록 일측 모서리가 내측으로 함몰된 형상일 수 있고, 각 모서리가 적어도 일부 영역에서 둥글게 형성될 수 있다. 제2 오믹 전극(82)의 평면 면적은 메사(M)의 평면 면적보다 더 작을 수 있다. 제2 오믹 전극(82)은 메사(M)의 외측 테두리의 내측 영역에 배치될 수 있다. 따라서 제2 오믹 전극(82)과 제1 윈도우층(31)과의 이격거리가 증가되어 제2 오믹 전극(82)을 구성하는 전도성 물질이 제1 윈도우층(31)로 이동하여 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제2 오믹 전극(82)은 광 반사성 물질들 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 광 투과성 물질들 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수도 있다. 광 반사성 물질은 Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW 등과 같이 적어도 일부의 광에 대하여 반사 특성을 가지는 물질일 수 있다. 광 투과성 물질은 ITO, ZnO 등과 같은 적어도 일부의 광에 대하여 투과 특성을 가지는 물질일 수 있다.
제1 오믹 전극(81)은 메사(M) 및 제2 오믹 전극(82)의 평면 형상에서 함몰된 부분에 적어도 일부 둘러싸이도록 제1 윈도우층(31) 상에 배치될 수 있다. 제1 오믹 전극(81)의 평면 형상은 원 또는 타원, 사각 형상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(90)의 평면 형상은 제1 투광층(20)의 평면 형상에 대응하는 형상일 수 있고, 각 모서리가 둥글게 형성될 수 있다. 또는 절연층(90)은 제1 투광층(20)의 모서리까지 모두 덮을 수도 있다. 또한, 절연층(90)의 일측 끝단에서 타측 끝단까지는 수평거리는 제1 투광층(20)의 일측 끝단에서 타측 끝단까지의 거리와 동일할 수 있다. 또한, 절연층(90)의 평면 면적은 제1 투광층(20)의 평면 면적에 대응될 수 있다. 또는 절연층(90)은 제1 투광층(20)의 모서리와 연결된 측면까지 모두 덮을 수도 있다. 이때, 제1 투광층(20)과 절연층(90)이 접하는 계면에서 굴절률 변화로 제1 투광층(20)의 측면 및 측면의 근처에서도 광 추출이 효과적으로 될 수 있다.
절연층(90)에는 개구부(95)가 형성될 수 있다. 절연층(90)에는 단일의 개구부(95)가 형성될 수도 있고, 복수의 개구부(95)가 형성될 수도 있다. 이때, 복수의 개구부(95)는 동일한 형태일 수도 있으며, 적어도 하나의 개구부(95)가 다른 개구부(95)와 다른 형태일 수도 있다. 일례로 절연층(90)의 각 사분면에 4개의 개구부(95)가 형성될 수도 있다. 절연층(90)에 형성된 개구부(95)를 통해 제1 및 제2 오믹 전극(81, 82)과 제1 및 제2 전극(101, 102)이 각각 전기적으로 접속할 수 있다.
절연층(90)은 광 투과성 물질 또는 산화막 특성을 가지는 물질일 수도 있다. 예를 들어, 절연층(90)은 SiO2, TiO2, AlOX 또는 NiOX 등과 같은 물질로 구성될 수 있다.
발광 소자들(100, 200, 300)은 복수의 전극(101, 102)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 발광 소자들(100, 200, 300)은 제1 오믹 전극(81)과 접속하는 제1 전극(101)과 제2 오믹 전극(82)과 접속하는 제2 전극(102)을 포함할 수 있다.
제1 전극(101)의 평면 형상은 일측 모서리가 다른쪽 모서리들에 비해 더 작은 곡률을 가질 수 있고, 제2 전극(102)의 평면 형상은 정사각형 또는 직사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)의 평면 형상은 각 모서리가 둥글게 형성될 수 있다. 발광 소자의 동작에 따른 발열과 방열에 의해 전극들이 팽창하거나 팽창했던 전극들이 수축할 수 있다. 이로 인하여 전극들은 모서리에서부터 박리가 발생할 수 있다. 그러나 본 실시 예의 발광 소자(100, 200, 300)는 전극들(101, 102)의 모서리를 둥글게 형성하여 발열과 방열에 의해 모서리에 집중되는 열응력 스트레스를 완화시켜 전극들(101, 102)이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 도 1의 제1 실시 예에 따른 발광 소자(100)가 제1 윈도우층(31), 제1 클래딩층(41), 제1 전자 조절층(51), 활성층(60), 제1 정공 조절층(52), 제2 클래딩층(42), 제2 윈도우층(32), 및 컨택층(72)을 포함하는 경우, 각 층의 조성을 그래프로 나타낸 것이다. 도 2에 표시한 A 내지 H 구간은 설명을 위하여 대략적으로 표시한 것이며, 각 층의 경계를 명확하게 표현한 것은 아니다.
도 2에서 A 구간(검은색(Mg)과 노란색(H)의 그래프에서 피크(Paek)를 나타내는 부분)은 컨택층(72)에, B 구간은 제2 윈도우층(32)에, C 구간은 제2 클래딩층(42)에, D 구간은 제1 정공 조절층(52)에, E 구간은 활성층(60)에, F 구간은 제1 전자 조절층(51)에, G 구간은 제1 클래딩층(41)에, H 구간은 제1 윈도우층(31)에 대응된다.
이하, 본 발명의 발광 소자를 자세히 설명한다.
제1 투광층(20)은, 활성층(60)으로부터 방출되는 빛을 투과하며, 광 투과성을 갖는 절연 재료로 형성될 수 있다. 여기서 “광 투과성”은 광을 전부 투과시키는 투명한 경우뿐만 아니라, 소정 파장의 광 전체, 또는 소장 파장의 광의 일부만을 투과시키는 등의 반투명 또는 일부 투명한 경우도 포함한다. 이하, 동일하다.
제1 투광층(20)은, 기판일 수 있으며, 일례로 사파이어 기판, 실리콘 기판, 및 질화갈륨 기판 중 어느 하나일 수 있다.
제1 윈도우층(31)은 전자를 생성하고 공급하는 역할을 한다. 제1 윈도우층(31)을 형성할 때 사용되 도펀트는 n형 도펀트이며, 예를 들어 Si 또는 Te 일 수 있다.
본 발명의 도 1의 제1 실시 예에 따른 발광 소자(100)의 제1 윈도우층(31)은, 제1 도핑층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1 도핑층은 제1 윈도우층(31)의 다른 영역에 비하여 높은 도핑 레벨이 적용된 층으로, 메사(M)를 식각하는 공정에서 노출되어 제1 오믹 전극(81)과 전기적으로 접하는 층이다. 이하, 제1 윈도우층(31) 중 제1 도핑층보다 도핑 레벨이 낮은 영역을 '제2 도핑층'이라고 한다. 도 2의 H1 구간은 제1 도핑층에, H2 구간은 제2 도핑층에 대응된다.
제1 윈도우층(31)의 두께는 발광 소자(100)의 반도체층의 전체 두께의 50% 이상이 될 수 있다. 또한, 제1 윈도우층(31)의 두께는 활성층(60) 아래 영역(일례로 도 1에서 제1 전자 조절층(51), 제1 클래딩층(41), 제1 윈도우층(31), 제2 투광층(25), 및 제1 투광층(20)을 포함하는 영역. 이하 동일.) 두께의 80% 이상이 될 수 있다. 따라서 활성층(60) 하단부에서 전자가 확산할 수 있는 영역을 충분히 확보하여 발광 소자의 발광 균일도를 향상시킬 수 있다. 일례로 발광 소자(100)의 전체 두께는 4500nm 내지 7600nm이고, 바람직하게는 6500nm 내지 7600nm일 수 있다. 활성층(60) 아래 부분의 두께는 3000nm 내지 5200nm이며, 제1 윈도우층(31)의 두께는 3000nm 내지 5000nm일 수 있다.
제1 윈도우층(31)에 제1 도핑층(H1)을 형성한 후 제1 도핑층(H1)과 제1 오믹 전극(81)을 접하게 하면, 제1 윈도우층(31)과 제1 오믹 전극(81) 간에 오믹 컨택이 잘 이루어질 수 있다. 또한, 제1 윈도우층(31)과 제1 오믹 전극(81)의 전기적 접합을 위하여 제2 윈도우층(31)으로부터 제1 윈도우층(31)을 향하는 방향으로 메사를 형성하여 제1 윈도우층(31)을 노출시킬 수 있다. 따라서, 제1 오믹 전극(81)과 제2 오믹 전극(82)의 방향을 동일한 방향을 향하도록 배치할 수 있으므로 발광 소자(100)를 회로에 더욱 용이하게 전기적으로 연결 할 수 있다.
제1 도핑층(H1)의 두께가 너무 두껍거나 도핑 레벨이 너무 높은 경우에는 전자의 공급량이 많아져 전자의 누설이 증가하고, 제1 도핑층(H1)의 두께가 너무 얇거나 도핑 레벨이 너무 낮은 경우에는 제1 오믹 전극(81)과 오믹 컨택이 잘 이루어지지 않는다. 이에, 발명자는 다수의 실험을 통해 제1 도핑층(H1)의 도핑 레벨과 두께를 최적화하였다.
제1 도핑층(H1)의 두께는, 제1 윈도우층(31)의 두께 대비 대략 3% 이상 30% 미만일 수 있고, 활성층(60) 아래 영역의 두께 대비 대략 5% 이상 30% 미만일 수 있으며, 발광 소자(100)의 전체 두께 대비 대략 30% 이하, 바람직하게는 대략 6% 이상 20% 미만일 수 있다. 일례로, 발광 소자(100)의 전체 두께가 7600nm, 활성층(60)의 아래 영역의 두께가 5200nm, 제1 윈도우층(31)의 두께가 4500nm 일 때, 제1 도핑층(H1)의 두께는 300nm 내지 900nm, 바람직하게는 400nm 내지 600nm일 수 있다.
또한, 제1 도핑층(H1)의 도핑 레벨은, 제2 도핑층(H2)의 도핑 레벨의 10배 이하일 수 있고, 바람직하게는 5배 이상 내지 10배 이하일 수 있다. 일례로, 제2 도핑층(H2)의 도핑 레벨의 평균은 대략 1e17 내지 3e18(이하 지수 표기법을 사용.) Atoms/cm3이고, 제1 도핑층(H1)의 도핑 레벨은 4e18 Atoms/cm3이상 일 수 있다. 이러한 도핑 농도 관계를 통하여 발광 소자(100)는 안정적인 전기적 특성을 유지할 수 있다. 그러나 발광 소자(100)는 제2 도핑층(H2)이 반드시 필요한 것은 아니다. 또한, 발광 소자(100)는 제1 도핑층(H1)이 두껍게 형성될 수 도 있다.
제1 도핑층(H1)은 도펀트의 농도가 변화하는 프로파일을 가질 수 있으며, 수소가 변화하는 프로파일을 가질 수 있다. 이때, 수소가 변화하는 프로파일의 편차는, 동일 구간에서 도펀트가 변화하는 프로파일의 편차보다 클 수 있다. 따라서 전류가 주입되어 도펀트가 수송되는 과정에서 편차가 큰 수소의 농도 차이로 인하여 도펀트의 펌핑이 가속화 되어 전자 주입이 원활해질 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 소자의 제1 윈도우층(31)은, 하면(제1 도핑층(H1)의 반대 방향. 이하 동일.)에 제2 도핑층(H2)에 비하여 도핑 레벨이 높은 제3 도핑층(H3)을 더 포함할 수도 있다.
제3 도핑층(H3)의 도핑 레벨을 높임으로써 제1 윈도우층(31)의 텍스처링이 잘 되게 할 수 있다. 또한, 제3 도핑층(H3)의 도핑 레벨을 높임으로써, 성장기판을 제거하고 제1 투광층(20)을 접합 하는 경우 불순물들로 인하여 반도체층과 제1 투광층(20) 사이의 계면 접합을 효과적으로 할 수 있다. 추가적으로 반도체층과 제1 투광층(20) 사이에 본딩 물질이 배치되는 경우에도 계면 접합을 효과적으로 할 수 있다. 제3 도핑층(H3)은 제1 윈도우층(31)에서 생략될 수도 있고, 형성된 후 제거될 수도 있다.
본 발명은, 제1 윈도우층(31)의 하면이 텍스처링 공정을 거쳐 최종 단계에서 제3 도핑층(H3)을 포함하지 않는 실시 예와, 제1 윈도우층(31)이 텍스처링 공정을 거치지 않고 최종 단계에서 제3 도핑층(H3)을 포함하는 실시 예를 모두 포함한다.
제3 도핑층(H3)의 도핑 레벨은 제1 도핑층(H1)과 거의 유사하거나 약간 더 낮을 수 있다. 도 2의 H3 구간은 제3 도핑층(H3)에 대응된다.
단위 두께 범위에서, 제1 도핑층(H1)의 도펀트의 프로파일의 변화 정도보다 제2 도핑층(H2)의 도펀트의 프로파일의 변화 정도가 더 클 수 있다. 여기서 단위 두께는 200nm 일 수 있으며, 제1 도핑층(H1)의 단위 두께가 위치하는 깊이가 제2 도핑층(H2)의 단위 두께가 위치하는 두께보다 활성층(60)에 더 가깝게 위치한다. 따라서 도펀트 함량 변화에 따른 반도체층의 결함 발생을 감소시켜 활성층(60)으로 결함이 확산되는 것을 방지할 수 있다.
활성층(60)은, 양자 우물(QW; Quantum Well)층과 양자 장벽(QB; Quantum Barrier)층을 교대로 수차례 반복하여 형성하는 다중 양자 우물(MQW; Multiple Quantum Well)층일 수 있으며, 양자 우물층에서 전자와 정공이 만나 빛을 방출한다. 활성층(60)의 두께는 550nm 내지 650nm일 수 있다.
양자 우물층과 양자 장벽층은 서로 다른 에너지 밴드 갭을 갖는 층으로 형성될 수 있다. 우물층은 AlInGaP, InGaP 중 어느 하나의 조성을 가지는 층으로 형성되며, 3 내지 7nm 범위의 층일 수 있다. 장벽층은 InxGayAlzP 로 형성될 수 있다. y와 z사이의 관계에 있어서 y+z는 x*0.8 ≤y+z ≤ x*1.2에 해당하는 값을 가질 수 있다. 또는 x+y+z=1 일 수 있다. 또는 x+y+z=1 일 수 있다. 또한 z는 0.15≤z≤0.4 의 조성을 가질 수 있다. 추가적으로 양자 우물층으로 InGaP 층을 성장시킨 후, 캐핑(Capping)층으로 Al이 대략 40%인 InAlGaP를 성장시킨 후 Al이 대략 50% 이상 대략 90% 이하인 본(Main) InAlGaP 층을 성장시켜 양자 장벽층을 형성할 수 있다.
양자 우물층은 바람직하게는 5nm 내외, 양자 장벽층은 바람직하게는 15nm 이하의 두께로 설계될 수 있다. 또한, 활성층(60)의 두께가 550nm 내지 650nm인 경우 양자 우물층/양자 장벽층의 쌍(Pair)은 10개 이상일 수 있고, 바람직하게는 대략 20개 내지 40개, 더욱 바람직하게는 40개 내외일 수 있다.
도 3을 참조하면, 활성층(60)의 적어도 하나의 층은 포함하는 알루미늄과 갈륨의 양이 다른 층과 다를 수 있다. 적어도 하나의 양자 우물층에서 알루미늄과 갈륨의 조성 차이(제2 조성 차이, D2)는 적어도 하나의 양자 장벽층에서 알루미늄과 갈륨의 조성 차이(제1 조성 차이, D1)보다 클 수 있다. 제2 조성 차이(D2)는 제1 조성 차이(D1)의 10배 이상일 수 있다. 따라서 활성층(60)은 전자와 홀을 효과적으로 구속시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 윈도우층(32)은, 정공을 형성하고 공급하는 역할을 한다. 또한, 제2 윈도우층(32)은 GaP 층일 수 있다. 제2 윈도우층(32)을 형성할 때 사용되는 도펀트는 P형 도펀트이며, 예를 들어, Mg 또는 C를 사용하거나 Mg과 C를 모두 사용할 수도 있다. 도핑 레벨의 평균은 대략 1e18 Atoms/cm3 내외일 수 있다. 제2 윈도우층(32)의 두께는 500nm 내지 10000nm일 수 있고, 바람직하게는 1000nm 내외일 수 있다.
제2 오믹 전극(82)은, 제2 윈도우층(32)과 전기적으로 연결되어 오믹 컨택을 하며, 금속 물질로 이루어질 수 있다. 제2 오믹 전극(82)이 제2 윈도우층(32)과 직접 접촉하여 오믹 컨택을 할 수도 있다. 또한, 제2 윈도우층(32) 상면에 컨택층(72)이 형성되고, 컨택층(72)과 제2 오믹 전극(82)이 접촉하여 오믹 컨택을 할 수도 있다. 제2 오믹 전극(82)은 광 반사성을 가지는 물질들 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나 광 투과성 물질들 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수도 있다. 광 반사성 물질은 Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW 등과 같이 적어도 일부의 광에 대하여 반사 특성을 가지는 물질일 수 있다. 광 투과성 물질은 ITO, ZnO 등과 같은 적어도 일부의 광에 대하여 투과 특성을 가지는 물질일 수 있다.
컨택층(72)은, 제2 오믹 전극(82)과 오믹 컨택을 할 수 있도록 제2 오믹 전극(82)과 제2 윈도우층(32)의 사이에 배치될 수 있으며, 제2 윈도우층(32)보다 높은 도핑 레벨을 가질 수 있다. 일례로, 제2 윈도우층(32)의 도핑 레벨의 평균이 대략 1e18 Atoms/cm3 내외인 경우, 컨택층(72)의 도핑 레벨의 평균은 대략 1e19 Atoms/cm3 이상일 수 있다. 컨택층(72)은 GaP 층일 수 있다.
컨택층(72)은 도핑 농도가 높기 때문에 도펀트로 인하여 내부에 결함이 존재하게 되고, 두께가 두꺼워지면 이러한 결함들로 인하여 광 흡수가 일어나 발광 소자(100)의 광 효율이 저하 될 수 있다. 따라서, 컨택층(72)의 두께는 100nm 미만으로 하는 것이 바람직하다.
제1 오믹 전극(81)은, 제1 윈도우층(31)과 전기적으로 연결되어 오믹 컨택을 하며, 금속 물질로 이루어질 수 있다. 제1 오믹 전극(81)은 제1 윈도우층(31)의 도핑층과 접촉하여 오믹 컨택을 할 수 있다. 제1 오믹 전극(81)은 광 반사성을 가지는 물질들 중 적어도 하나의 물질로 형성되거나, 광 투과성 물질들 중 적어도 하나의 물질로 형성될 수도 있다. 광 반사성 물질은 Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW 등과 같이 적어도 일부의 광에 대하여 반사 특성을 가지는 물질일 수 있다. 광 투과성 물질은 ITO, ZnO 등과 같은 적어도 일부의 광에 대하여 투과 특성을 가지는 물질일 수 있다.
제2 투광층(25)은, 제1 투광층(20)과 제1 윈도우층(31) 사이에 형성되어 활성층(60)으로부터 방출되는 빛을 투과시키며, 광 투과성의 절연 재료로 형성될 수 있다. 제2 투광층(25)은, 제1 윈도우층(31)과 제1 투광층(20)을 결합시키는 본딩층의 역할을 할 수 있다. 제2 투광층(25)은 실리콘, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 벤조시클로부텐(BCB; Benzocyclobutene) 실리콘다이옥사이드 등과 같이 광 투과 특성을 가지는 물질이면 어느 것으로도 형성될 수 있다. 제2 투광층(25)은 제1 윈도우층(31) 및 제1 투광층(20)의 굴절률과 다른 굴절률을 가질 수 있다. 다른 굴절률을 가지는 계면으로 인하여 광의 굴절이 효과적으로 발생하여 발광 소자(100)의 광 추출이 개선될 수 있다.
제1 클래딩층(41)은, 제1 윈도우층(31)과 활성층(60) 사이에 형성되어 정공이 제1 윈도우층(31)으로 넘어가지 않도록 하는 장벽층의 역할을 하며, 이를 위해 상대적으로 높은 에너지 밴드갭을 가진다.
제1 클래딩층(41)을 형성할 때 사용되는 도펀트는 제1 윈도우층(31)과 서로 다른 족의 도펀트일 수 있고, 제1 윈도우층(31)의 도펀트보다 원자 크기가 더 클 수 있다.
제1 클래딩층(41)의 도펀트는 n형 도펀트이며, 예를 들어 Si, B, P, As, Sb 또는 Te일 수 있다. Te은 Si에 비하여 원자 크기가 더 크므로, Te을 제1 클래딩층(41)의 도펀트로 사용하는 경우 Si를 도펀트로 사용하는 경우에 비하여, 더 높은 항복 전압(VR, Breakdown Voltage)과 우수한 광도 특성을 얻을 수 있고, 적은 농도만으로도 더 확실히 n-타입의 층을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
제1 도핑층의 도펀트 농도보다 제1 클래딩층(41)의 도펀트 농도가 더 낮을 수 있다. 제1 윈도우층(31)이 제2 도핑층을 포함하는 경우에는 제1 클래딩층(41)의 도펀트 농도는 제1 도핑층의 도펀트 농도와 제2 도핑층의 도펀트 농도의 사이일 수 있다. 추가적으로 제1 클래딩층(41)의 도펀트 농도와 제1 도핑층의 도펀트 농도 차이(D3)는 제1 클래딩층(41)의 도펀트 농도와 제2 도핑층의 도펀트 농도 차이(D4)보다 클 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 도펀트 크기를 포함하기 위하여 제1 클래딩층(41)의 도펀트와 제1 윈도우층(31)의 도펀트는 동일한 종류일 수도 있다.
제1 클래딩층(41)은 n-InxAl(1-x)P 층일 수 있으며, 여기서 x는 0.4≤x≤0.6의 조성을 가질 수 있다. 제1 클래딩층(41)은 두께가 300nm 내지 450nm 내외이고, 도펀트의 도핑 레벨의 평균은 대략 5e17 내지 1e18 Atoms/cm3일 수 있다.
제1 전자 조절층(51)은, 제1 윈도우층(31)과 활성층(60) 사이에 형성되어 전자가 활성층(60)으로 도달하는 속도를 늦추는 역할을 할 수 있다. 본 실시 예의 발광 소자(100)가 제1 클래딩층(41)과 제1 전자 조절층(51)을 모두 포함하는 경우, 제1 전자 조절층(51)은 제1 클래딩층(41) 상부에(즉, 활성층(60)과 가깝게) 형성될 수 있다. 제1 전자 조절층(51)의 두께를 조절하여 전자가 활성층(60)으로 도달하는 속도를 조절할 수 있다.
제1 전자 조절층(51)은 InxGayAlzP 층일 수 있다. y와 z사이의 관계에 있어서 y+z는 x*0.8≤y+z≤x*1.2 에 해당하는 값을 가질 수 있다. 또는 x+y+z=1 일 수 있다. 또한 z는 0.15≤z≤0.4 의 조성을 가질 수 있다. 이러한 Al조성은 활성층(60)에서 발생한 광이 제1 전자 조절층(51)에서 흡수되는 것을 막아주어 광 추출을 개선할 수 있다. 제1 전자 조절층(51)은 제1 클래딩층(41)보다 상대적으로 낮은 도핑 농도를 가질 수 있고, 도핑 물질을 포함하지 않을 수도 있다.
한편, 제1 전자 조절층(51)은 제1 윈도우층(31)과 동일한 원소로 형성되거나, 제1 윈도우층(31)의 구성 원소 중 하나의 원소가 없는 조성으로 형성될 수 있다.
일례로, 제1 윈도우층(31)은 4개의 원소가 결합된 조성일 수 있고, 4개의 원소 중 세 개는 3족(B, Al, Ga, In, Tl, Nh, 이하 동일) 원소일 수 있으며, 나머지 하나는 표준 원자량이 30 이상인 원소일 수 있다. 제1 클래딩층(41)은 3개의 원소가 결합된 조성일 수 있고, 3개의 원소 중 두 개는 3족 원소일 수 있으며, 나머지 하나는 표준 원자량이 30 이상인 원소일 수 있다.
또한, 제1 클래딩층(41)의 두 개의 3족 원소는, 제1 윈도우층(31)의 세 개의 3족 원소 중 원자량이 가장 큰 원소와 원자량이 가장 작은 원소일 수 있다. 또한, 제1 클래딩층(41)의 표준 원자량이 30 이상인 원소는, 제1 윈도우층(31)의 표준 원자량이 30 이상인 원소와 동일할 수 있다.
일례로, 제1 윈도우층(31)과 제1 전자 조절층(51)은 InxGayAlzP 층일 수 있고, 제1 클래딩층(41)은 n-InxAl(1-x)P층일 수 있다.
제1 전자 조절층(51)이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이는 활성층(60)의 장벽층이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이보다 클 수 있다. 또한 제1 전자 조절층(51)이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이는 활성층(60)의 우물층이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이보다 작을 수 있다.
제1 정공 조절층(52)은, 활성층(60)과 제2 윈도우층(32) 사이에 형성되어 정공이 활성층(60)으로 도달하는 속도를 늦추는 역할을 할 수 있다. 제1 정공 조절층(52)의 두께를 조절하여 정공이 활성층(60)으로 도달하는 속도를 조절할 수 있다.
제1 정공 조절층(52)은, 제1 전자 조절층(51)과 동일한 3족 및 5족 원소를 포함할 수 있으며, InxGayAlzP 층일 수 있다. y와 z사이의 관계에 있어서 y+z는 x*0.8≤y+z≤x*1.2에 해당하는 값을 가질 수 있다. 또는 x+y+z=1 일 수 있다. 또한 z는 0.15≤z≤0.4의 조성을 가질 수 있다. 제1 정공 조절층(52)은 제2 클래딩층(42)보다 낮은 도핑 농도를 갖거나, 도핑 물질을 포함하지 않을 수도 있다.
제1 정공 조절층(51)이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이는 활성층(60)의 장벽층이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이보다 클 수 있다. 또한, 제1 정공 조절층(51)이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이는 활성층(60)의 우물층이 포함하는 알루미늄과 인듐의 함량 차이보다 작을 수 있다.
제2 클래딩층(42)은, 활성층(60)과 제2 윈도우층(32) 사이에 형성되어 전자가 제2 윈도우층(32)으로 넘어가지 않도록 하는 장벽층의 역할을 하며, 이를 위해 상대적으로 높은 에너지 밴드갭을 가진다.
제2 클래딩층(42)의 두께는 500nm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 대략 300nm 내지 500nm일 수 있다.
제2 클래딩층(42)의 도핑 레벨의 평균은 대략 8e17 내지 1e18 Atoms/cm3일 수 있다. 제2 클래딩층(42)을 형성할 때 사용되는 도펀트는 p형 도펀트이며, 예를 들어, Mg 또는 C를 사용하거나 두 가지 모두를 사용할 수 있다. 또한, 제2 클래딩층(42)은 p-InxAl(1-x)P 층일 수 있고, 여기서 x는 0.4≤x≤0.6의 조성을 가질 수 있다. 제2 클래딩층(42)은 2가지 3족 원소로 형성될 수 있고, 제2 클래딩층(42)의 하부 및 상부에 배치되는 층보다 높은 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 또는 제2 클래딩층(42)은 발광 소자를 구성하는 반도체층들 중에서 가장 높은 밴드갭 에너지를 가질 수 있다. 따라서 제2 클래딩층(42)은 전자가 제2 윈도우층(32)으로 넘어가는 것을 방지할 수 있다.
발광 소자(100)가 제1 정공 조절층(52)과 제2 클래딩층(42)을 모두 포함하는 경우, 제1 정공 조절층(52)은 제2 클래딩층(42) 하부에(즉, 활성층(60)과 가깝게) 형성된다. 또한, 제2 클래딩층(42)의 도핑 과정에서 발생하는 상호 확산(Interdiffusion)으로부터 활성층(60)을 보호할 수 있도록, 제1 정공 조절층(52)은 제1 전자 조절층(51)보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 일례로 제1 전자 조절층(51)의 두께가 대략 150~350nm 내외인 경우, 제1 정공 조절층(52)의 두께는 대략 300~500nm 범위일 수 있다. 또는 제1 정공 조절층(52)의 두께는 제1 전자 조절층(51)의 두께보다 1~2배일 수 있다. 따라서 제1 정공 조절층(52)과 제1 전자 조절층(51)의 두께를 조절하여 전자와 정공의 이동 속도의 균형을 맞출 수 있다.
발광 소자(100)는, 제2 윈도우층(32)과 활성층(60) 사이 및 활성층(60)과 제1 윈도우층(32) 사이 중 하나 이상에 형성되는 광 가이드층을 더 포함할 수 있다.
발광 소자(100)가 제2 클래딩층(42), 제1 정공 조절층(52), 제1 전자 조절층(51), 및 제1 클래딩층(41)을 포함하는 경우, 광 가이드층은 제2 윈도우층(32)과 제2 클래딩층(42) 사이 및 제1 클래딩층(41)과 제1 윈도우층(31) 사이 중 하나 이상에 형성될 수 있다.
광 가이드층은, 활성층(60)으로부터 방출되는 빛의 반사율을 높여 발광 소자(100)의 광 효율을 높이는 역할을 할 수 있다. 광 가이드층은 InaAl(1-a)P 층 또는 InxGayAlzP 층일 수 있다. 여기서 a는 0.4≤a≤0.6의 조성 범위를 가질 수 있으며, y와 z사이의 관계에 있어서 y+z는 x*0.8≤y+z≤x*1.2 에 해당하는 값을 가질 수 있다. 또는 x+y+z=1 일 수 있다. 또한 z는 0.15≤z≤0.4 의 조성을 가질 수 있다. 광 가이드층은 밴드갭이 서로 다른 층이 적층된 형태일 수 있거나, 밴드갭이 서로 다른 복수의 층으로 이루어진 페어가 반복 적층된 형태일 수도 있다. n-InaAl(1-a)P 층은 2.9 내지 3.0의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있고, InxGayAlzP 층은 3.05 내지 3.2 의 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 광 가이드층은 굴절률 차이가 0.05 내지 0.3이 되는 복수의 층을 반도체층 내부에 배치하여 활성층에서 발생하는 광을 추출하고 싶은 방향으로 가이드 할 수 있다. 이와 같은 광 가이드층에 의해서 발광 소자(100)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
활성층(60)과 제1 윈도우층(31)사이에 배치된 광 가이드층은 활성층(60)에서 발생된 광 중에서 제1 윈도우층(31)으로 향하는 광을 제2 윈도우층(32)으로 향하는 방향으로 경로를 변경시켜 발광 소자(100)의 광 추출을 개선시킬 수 있다. 이때, 광 가이드층은 하나의 층이 n형 도핑되며 도핑 농도가 서로 다른 두 층을 포함하는 구조일 수 있다. 또는 광 가이드층은 n형 도핑되며 도핑 농도가 다른 두 층을 포함하는 구조일 수 있다. 또는 광 가이드층은 n형 도핑되며 같은 도핑 농도를 갖는 두 층을 포함하는 구조일 수 있다. 광 가이드층은 n형 도핑된 층을 포함함으로써, 전자의 이동을 원활하게 하면서 광을 가이드 할 수 있다.
활성층(60)과 제2 윈도우층(32) 사이에 배치된 광 가이드층은 활성층(60)에서 발생된 광 중에서 제2 윈도우층(32)으로 향하는 광을 제1 윈도우층(31)으로 향하는 방향으로 경로를 변경시켜 발광 소자(100)의 광 추출을 개선시킬 수 있다. 이때, 광 가이드층은 하나의 층이 p형 도핑되며 도핑 농도가 다른 두 층을 포함하는 구조일 수 있다. 또는 광 가이드층은 p형 도핑되며 도핑 농도가 다른 두 층을 포함하는 구조일 수 있다. 또는 광 가이드층은 p형 도핑되며 같은 도핑 농도를 갖는 두 층을 포함하는 구조일 수 있다. 광 가이드층은 p형 도핑된 층을 포함함으로써, 홀의 이동을 원활하게 하면서 광을 가이드 할 수 있다.
절연층(90)은 발광 소자의 노출된 표면의 대부분을 덮으며, SiO2를 포함할 수 있다. 제1 오믹 전극(81)의 상면에 형성된 절연층(90)의 개구부(95)를 통해 제1 오믹 전극(81)과 제1 전극(101)이 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 오믹 전극(82)의 상면에 형성된 절연층(90)의 개구부(95)를 통해 제2 오믹 전극(82)과 제2 전극(102)이 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)은 전도성 물질로 형성될 수 있으며, Ge, Al, Cu, Ag, Au, Ni, Cr, Ti, Pt, Rd, Ru, W, Mo, TiW 등의 물질들로 구성될 수 있다.
제2 오믹 전극(82)의 상면에 형성되는 제2 전극(102)의 가장자리는 절연층(90)의 가장자리 내에 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극(102)의 너비는 제2 오믹 전극(82)의 너비와 동일하거나 더 좁게 형성될 수 있다. 다른 예시로, 제2 전극(102)은 절연층(90)의 개구부(95)보다 작은 폭을 갖도록 형성될 수도 있다. 즉, 제2 전극(102)은 절연층(90)의 개구부(95)의 내측 영역에 형성되어 개구부(95)의 내측면과 이격되도록 형성될 수 있다. 따라서, 제2 전극(102)이 발광 소자(100)의 외측에서 침투되는 습기에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
제1 오믹 전극(81)의 상면에 형성되는 제1 전극(101)의 가장자리는 절연층(90)의 가장자리를 넘어 제1 윈도우층(31)의 상면까지 연장될 수 있다. 또한, 제1 전극(101)의 너비는 제1 오믹 전극(81)의 너비보다 더 넓게 형성될 수 있다. 다른 예시로, 제1 전극(101)은 절연층(90)의 개구부(95)보다 작은 폭을 갖도록 형성될 수도 있다. 즉, 제1 전극(101)은 절연층(90)의 개구부(95)의 내측 영역에 형성되어 개구부(95)의 내측면과 이격되도록 형성될 수 있다.
본 실시 예의 제1 윈도우층(31) 및 제1 클래딩층(41)은 제1 도전형 반도체층일 수 있으며, 제2 윈도우층(32) 및 컨택층(72)은 제2 도전형 반도체층일 수 있다. 제1 도전형과 제2 도전형은 서로 반대 극성으로서, 제1 도전형이 n형인 경우 제2 도전형은 p형이며, 제1 도전형이 p형인 경우, 제2 도전형은 n형이다.
도 1에서는 메사(M)의 옆면이 수직으로 형성되는 것을 도시하였으나, 본 실시 예의 발광 소자는 메사(M)의 옆면 중 적어도 일부가 경사지도록 형성될 수 있다.
본 실시 예의 발광 모듈은, 발광 모듈의 일부 영역에 복수의 발광 소자를 실장할 수 있다. 바람직하게는 발광 모듈의 모듈 기판 면적 대비 발광 소자(바람직하게는 제1 윈도우층)의 면적은 70% 이상 또는 0.7배~1배 범위일 수 있다. 여기서 모듈 기판은 회로기판, 절연기판, 성장기판 등일 수 있다.
이와 같이 본 실시 예의 발광 모듈은, 발광 소자가 발광 모듈의 평면 전체에 걸쳐 형성됨으로써, 디스플레이 장치 또는 자동차의 브레이크 등에서 적색 계열의 고휘도 광원이 필요할 때 유용하게 사용될 수 있다.
도시하지 않았지만, 제1 투광층(20)은 외측 측면을 둘러 측면 요철을 포함할 수 있으며, 이로 인하여 발광 소자(100)의 광 확산 효율이 증가할 수 있다.
도 1을 참고하면, 제1 투광층(20)의 외측 경계는 제1 투광층(20)의 상부에 배치된 반도체층의 외측 경계보다 바깥쪽에 배치될 수 있다. 따라서 제1 투광층(20)이 반도체층보다 넓은 면적을 가지면서 반도체층을 지지하고 있으므로, 외력으로부터 발광 소자(100) 또는 반도체층을 보호할 수 있다.
또한, 제1 투광층(20)의 가로 폭(W2)이 반도체층의 가로 폭(W1)보다 더 넓으므로, 반도체층이 넓은 지향각을 갖더라도 반도체층에서 방출된 광이 제1 투광층(20)을 통하여 효과적으로 외부로 방출될 수 있다.
제2 투광층(25)은 두께가 다른 영역을 포함할 수 있다. 제2 투광층(25)에서 제1 윈도우층(31)의 외측 경계의 바깥 영역에 배치되어 제1 윈도우층(31)과 중첩되지 않는 영역의 두께(T2)는, 제1 윈도우층(31)과 중첩되는 영역의 두께(T1)보다 얇을 수 있다. 이 경우, 절연층(90)은 얇은 두께(T2)의 영역까지 연장되도록 형성될 수 있다. 제2 투광층(25)은 두께가 다른 영역을 포함하므로 표면적이 증가할 수 있으며, 이로 인하여 발광 소자(100)로 침투하는 수분의 경로를 증가시켜 발광 소자(100)의 수명을 증가시킬 수 있다. 제1 윈도우층(31)의 외측 경계는 경사진 측면을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예의 발광 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 제1 윈도우층(31), 제2 투광층(25) 및 제1 투광층(20)은 외측 경계가 서로 나란하게 형성될 수 있다. 따라서, 제2 실시 예의 발광 소자(100)는 소형화가 가능하다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예의 발광 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5를 참고하면, 제1 투광층(20)의 외측 테두리는 제2 투광층(25)으로부터 노출될 수 있다. 즉, 제1 투광층(20)은 외측 테두리가 제2 투광층(20)의 외측 경계의 바깥쪽에 위치하도록 형성될 수 있다. 또한, 노출된 제1 투광층(20)의 표면은 절연 물질로 덮일 수 있다. 절연 물질은 발광 소자(300)의 절연층(90)과 동일할 수도 있고, 제2 투광층(25)과 다른 물질일 수도 있다. 절연 물질은 제2 투광층(25)의 측면을 덮을 수도 있다. 제3 실시 예의 발광 소자(300)는 제1 투광층(20)과 절연층(90)이 접하는 계면에서 굴절률이 변화하여, 제1 투광층(20)의 측면 및 측면의 근처에서도 효과적인 광 추출이 가능할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 소자의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 소자의 일 영역(B)을 확대한 도면이다.
도 6을 참고하면, 발광 소자(400)는 반도체층(401), 제1 오믹 전극(460), 제1 전극(470), 제2 전극(440) 및 절연층(450)을 포함할 수 있다.
반도체층(401)은 제1 윈도우층(410), 제2 윈도우층(430) 및 제1 윈도우층(410)과 제2 윈도우층(430) 사이에 배치된 활성층(420)을 포함할 수 있다. 본 실시 예의 반도체층(401)의 제1 윈도우층(410), 제2 윈도우층(430) 및 활성층(420)을 이루는 물질들은 이전 실시 예들의 설명을 참고한다. 그러나 제1 오믹 전극(460), 제1 전극(470), 제2 전극(440), 반도체층(401) 및 절연층(450)의 구조는 이전 실시 예들과 차이가 있다. 이하, 도 6의 발광 소자(400)에 대해 이전 실시 예들과 차이점 위주로 설명하도록 한다.
도 6의 발광 소자(400)는 수직형 구조로 제1 전극(470)과 제2 전극(440)이 서로 반대 방향에 위치한다. 도 6을 참고하면, 제2 전극(440) 상에 반도체층(401)이 배치되고, 반도체층(401) 상에 절연층(450), 제1 오믹 전극(460) 및 제1 전극(470)이 배치될 수 있다. 또한, 반도체층(401)은 제2 전극(440) 상에 제2 윈도우층(430), 활성층(420) 및 제1 윈도우층(410)이 순서대로 적층된 구조로 배치될 수 있다.
제2 전극(440)은 복수의 도전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(440)은 제1 내지 제5 도전층(445)을 포함할 수 있다.
제1 도전층(441)은 제2 윈도우층(430) 하부에 배치되며, 제2 윈도우층(430)과 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 도전층(441)은 Ag, Pt 또는 W 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
제2 도전층(442)은 제1 도전층(441) 하부에 배치되며, Ti, Ni, Al 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 제2 도전층(442)의 전기 저항도는 제1 도전층(441)을 이루는 물질 중 적어도 하나의 물질의 전기 저항도보다 클 수 있다. 따라서, 제2 도전층(442)은 제2 도전층(442)으로 주입된 전류를 분산시켜 제1 도전층(441)의 넓은 영역에 균일하게 공급되도록 할 수 있다.
제3 도전층(443)은 제2 도전층(442)의 하부에 위치하며, Au와 In 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 제3 도전층(443)은 제2 도전층(442)보다 전기 저항도가 낮은 물질로 형성되어, 많은 양의 전류를 원활하게 수용할 수 있다.
제4 도전층(444)은 제3 도전층(443)의 하부에 배치되며, Ti, Ni, Al 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 제4 도전층(444)은 제3 도전층(443)보다 열팽창계수가 작은 물질로 형성되어 열 변형에 의한 전극이 분리되고 보이드가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 제5 도전층(445)은 제4 도전층(444) 하부에 배치되며, Si를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 제5 도전층(445)은 회로 기판과 같은 외부 구성부와 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체층(401)과 제2 전극(440) 사이에는 전류 분산층 또는 오믹 컨택층 중 적어도 하나의 층이 위치할 수 있다. 전류 분산층은 제2 전극(440)을 통해 주입된 전류를 분산시켜 제2 윈도우층(430) 전체 영역을 균일하게 통과하도록 할 수 있다. 예를 들어, 전류 분산층은 SiO2와 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 오믹 컨택층은 제2 윈도우층(430)에 오믹 컨택이 가능한 도전성 물질로 형성될 수 있다.
전류 분산층과 오믹 컨택층은 제2 윈도우층(430)의 하면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 윈도우층(430)의 하면에 복수의 전류 분산층과 복수의 오믹 컨택층이 형성될 수 있다. 또한, 전류 분산층과 오믹 컨택층은 제2 윈도우층(430)의 하면을 따라 교차로 배치될 수 있다. 이때, 제2 전극(440)의 제1 도전층(441)은 복수의 전류 분산층과 복수의 오믹 컨택층을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 복수의 전류 분산층과 복수의 오믹 컨택층이 서로 이격되는 경우, 제1 도전층(441)은 이격 영역을 채우도록 형성되어 제2 윈도우층(430)과 접촉할 수도 있다.
절연층(450)은 반도체층(401)의 측면 및 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(450)은 SiO2와 같은 절연 물질로 형성될 수 있다.
절연층(450)은 제1 윈도우층(410)의 상면의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 또는 절연층(450)은 한 개의 제1 개구부(451) 및 한 개 이상의 제2 개구부(452)를 포함할 수도 있다. 또한, 제2 개구부(452)는 제1 개구부(451)에서 연장되도록 형성될 수 있다. 제1 개구부(451)에는 제2 전극(440)의 메인 전극(471)이 배치될 수 있다. 또한, 제1 개구부(451)와 연결된 한 개 이상의 제2 개구부(452)에는 제2 전극(440)의 메인 전극(471)과 연결된 한 개 이상의 연결 영역이 배치될 수 있다.
또한, 절연층(450)의 개구부는 제1 윈도우층(410)의 상면에서 상부 방향으로 갈수록 폭이 증가하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 절연층(450)은 개구부를 형성하는 내측면이 경사면일 수 있다. 또한, 절연층(450)의 개구부를 이루는 내측면과 절연층(450)의 하면이 이루는 제3 각도(θ3)는 예각일 수 있다. 따라서 상부로 갈수록 절연층(450)과 제1 전극(470) 사이의 이격 거리를 증가시켜 제1 전극(470)에서 방출된 열에 의해서 절연층(450)의 측면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
절연층(450)의 개구부에 의해 노출된 제1 윈도우층(410)의 상면에는 제1 오믹 전극(460)이 형성될 수 있다. 제1 오믹 전극(460)은 제1 윈도우층(410)과 오믹 컨택을 할 수 있다. 제1 오믹 전극(460)은 이전 실시 예들의 제1 오믹 전극(도 1, 도 4 및 도 5의 81)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 도 6을 참고하면, 본 실시 예에 따른 제1 오믹 전극(460)은 물질 조성이 상이한 제1 영역(461) 및 제2 영역(462)을 포함할 수 있다. 물질 조성이 다르므로, 제1 영역(461)과 제2 영역(462)은 열팽창 계수가 다를 수 있다. 제1 영역(461)과 제2 영역(462) 중 하나의 열팽창 계수는 제1 전극(470)의 열팽창 계수와 다른 영역의 열팽창 계수 사이가 될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(461)의 열팽창 계수는 제1 전극(470)의 열팽창 계수와 제2 영역(462)의 열팽창 계수 사이가 될 수 있다. 따라서, 제1 오믹 전극(460)의 제1 영역(461)에 의해서 제1 전극(470)과 제1 오믹 전극(460) 간의 열팽창계수 차이에 의해 제1 전극(470)가 박리되는 것을 방지할 수 있다. 또는 반대로 제2 영역(462)의 열팽창 계수가 제1 전극(470)의 열팽창 계수와 제1 영역(461)의 열팽창 계수 사이가 될 수 있다. 이 경우, 제2 영역(462)에 의해서 제1 전극(470)과 제1 오믹 전극(460) 간의 열팽창계수 차이에 의해 제1 전극(470)이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
제1 오믹 전극(460)의 상면에는 제1 전극(470)이 배치될 수 있다. 제1 전극(470)은 회로 기판과 같은 외부 구성부와 접촉하거나 전기적으로 연결될 수 있다. 도 6에서는 제1 전극(470)이 절연층(450)의 상면보다 높게 위치한 상면을 갖도록 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6을 참고하면, 본 실시 예의 반도체층(401)은 이전 실시 예들의 반도체층의 구조와 상이하다. 본 실시 예의 반도체층(401)의 제1 윈도우층(410)은 제1 전극(470)이 배치되는 전극 배치 영역(415)을 포함할 수 있다. 더 자세히는, 전극 배치 영역(415)에는 제1 오믹 전극(460) 및 제1 전극(470)이 배치될 수 있다. 전극 배치 영역(415)이 제1 윈도우층(410)의 다른 영역에 비해 상부 방향으로 돌출된 구조를 갖는다. 따라서, 제1 윈도우층(410)의 상면에서 전극 배치 영역(415)의 상면이 다른 영역의 상면보다 높게 위치한다. 즉, 제1 윈도우층(410)의 상면은 오목한 영역과 볼록한 영역을 가지며, 볼록한 영역이 제1 전극(470)이 배치되는 전극 배치 영역(415)이다. 전극 배치 영역(415)은 볼록한 영역이므로, 상면 및 측면을 가질 수 있다.
전극 배치 영역(415)은 제1 전극(470)의 메인 전극(471)이 배치되는 메인 전극 배치 영역(411) 및 제1 전극(470)의 연장 전극(472)이 배치되는 연장 전극 배치 영역(412)을 포함할 수 있다. 전극 배치 영역(415)은 제1 전극(470)의 구조에 대응하여 복수의 연장 전극 배치 영역(412)이 메인 전극 배치 영역(411)으로부터 연장된 구조를 갖는다.
메인 전극 배치 영역(411)은 상부 영역의 폭(W3)이 하부 영역의 폭(W4)보다 클 수 있다. 이 경우, 메인 전극 배치 영역(411)이 상부 영역과 하부 영역의 폭이 동일한 구조일 때보다 제1 오믹 전극(460)과 제1 윈도우층(410) 간의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 예의 발광 소자(400)는 메인 전극 배치 영역(411)에 의해서 제1 오믹 전극(460)과 제1 윈도우층(410) 간의 충분한 접촉 면적을 가질 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 메인 전극 배치 영역(411) 또는 연장 전극 배치 영역(412) 중 적어도 하나는 수직하게 자른 단면을 기준으로 상면과 측면이 이루는 적어도 하나의 각도가 예각일 수 있다. 예를 들어, 메인 전극 배치 영역(411)은 상면과 일 측면이 이루는 제1 각도(θ1)는 예각이며, 상면과 타 측면이 이루는 제2 각도(θ2)는 직각 또는 둔각일 수 있다. 따라서 제1 전극(470)이 배치되는 영역을 넓게 확보하여 전기 저항을 낮출 수 있다. 도 6을 참고하면, 본 실시 예에서 제2 각도(θ2)는 둔각이다.
본 실시 예에 따르면, 발광 소자(400)는 전극 배치 영역(415)의 적어도 일 측면의 경사 방향은 절연층(450)의 일 내측면의 경사 방향과 동일할 수 있다. 더 자세히는, 메인 전극 배치 영역(411)의 적어도 일 측면은 제1 개구부(451)를 형성하는 절연층(450)의 일 내측면과 경사 방향이 동일 할 수 있다. 여기서, 절연층(450)의 일 내측면은 메인 전극 배치 영역(411) 상에 배치된 절연층(450)의 내측면 중에서 메인 전극 배치 영역(411)의 일 측면과 인접한 영역이며, 메인 전극 배치 영역(411)의 일 측면의 상부 방향에 배치된 영역이다.
도 6을 참고하면, 메인 전극 배치 영역(411)의 일 측면과 제1 개구부(451)를 형성하는 절연층(450)의 일 내측면은 경사 방향이 동일하고, 메인 전극 배치 영역(411)의 타 측면과 제1 개구부(451)를 형성하는 절연층(450)의 타 내측면은 경사 방향이 상이하다. 그러나 본 발명의 발광 소자(400)의 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 전극 배치 영역(411)의 모든 측면과 제1 개구부(451)를 형성하는 절연층(450)의 모든 내측면의 경사 방향이 동일 할 수도 있다.
본 실시 예에 따르면, 반도체층(401)은 상면이 하면보다 작은 단면적 또는 좁은 폭을 갖는 메사(M)를 포함할 수 있다. 즉, 반도체층(401)의 상면의 테두리의 일부 또는 전체가 반도체층(401)의 하면의 테두리의 내측의 상부 영역에 위치한다. 여기서, 반도체층(401)의 상면은 제1 윈도우층(410)의 상면이며, 반도체층(401)의 하면은 제2 윈도우층(430)의 하면이다.
또한, 제1 윈도우층(410)의 상면의 단면적 또는 폭이 제1 윈도우층(410)의 하면의 단면적 또는 폭 보다 큰 구조를 갖는다. 또는, 제1 윈도우층(410)의 상면의 단면적 또는 제1 윈도우층(410)의 최대 폭은 제2 윈도우층(430)의 상면의 단면적 또는 제2 윈도우층(430)의 최대 폭보다 클 수 있다. 또는 제1 윈도우층(410)의 상면의 단면적 또는 제1 윈도우층(410)의 최대 폭은 활성층(420)의 단면적 또는 최대 폭보다 클 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 반도체층(401)은 적어도 일 측면이 내측으로 오목한 영역을 포함할 수 있다. 도 6을 참고하면, 제1 윈도우층(410)의 상면의 폭이 제2 윈도우층(430)의 상면의 폭보다 작지만, 제1 윈도우층(410)의 하면 또는 활성층(420)의 폭보다는 크다. 즉, 반도체층(401)은 메사(M)가 제2 윈도우층(430)의 하면 테두리의 내측 영역의 상부 방향에 위치하지만, 상면 테두리가 가장 외측으로 돌출된 구조를 갖는다. 따라서, 본 실시 예의 반도체층(401)은 하부에서 상부 방향으로 갈수록 폭이 감소하다 다시 증가하는 구조를 갖는다. 이에 따라, 반도체층(401)은 상면과 측면이 이루는 제4 각도(θ4)가 예각이 될 수 있다. 도 6에서 반도체층(401)은 양 측면이 모두 오목한 영역을 포함하지만, 양 측면 중 한 측면만 오목한 영역을 포함할 수도 있다.
본 실시 예에 따르면, 제1 윈도우층(410)의 상면이 제1 윈도우층(410)의 하면보다 큰 면적을 갖도록 제1 윈도우층(410)의 측면이 굴곡지도록 형성된다. 이와 같은 제1 윈도우층(410)의 구조에 의해서 반도체층(401) 상에 전극을 배치할 수 있는 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 예의 발광 소자(400)는 전극 배치 영역(415)을 증가시키고, 그에 따라 제1 전극(470)의 면적을 증가시킬 수 있다.
도 7은 도 6의 AB 영역을 확대한 도면이다. 도 7을 참고하면, 제1 윈도우층(410)의 테두리를 포함한 일부 영역이 활성층(420)의 외측 영역에 위치한 제2 윈도우층(430)의 상부 방향에 위치한다.
본 실시 예에 따르면, 제1 윈도우층(410)의 일부 영역이 제1 윈도우층(410)의 다른 영역들보다 더 외측으로 돌출된다. 제1 윈도우층(410)의 돌출 영역과 그 하부에 위치한 제2 윈도우층(430) 사이에 공기층과 절연층(450)이 존재한다. 따라서, 제1 윈도우층(410)의 돌출 영역에서 출사되어 하부로 진행하는 광(L)은 서로 다른 굴절률을 갖는 공기층과 절연층(450)의 계면에서 반사되어 발광 소자(400)의 상부 방향으로 진행할 수 있다. 또한, 제1 윈도우층(410)의 돌출 영역에서 출사되어 하부로 진행하는 광(L)이 절연층(450)을 통과하더라도 서로 다른 굴절률을 갖는 절연층(450)과 제2 윈도우층(430)의 계면에서 반사되어 발광 소자(400)의 상부 방향으로 진행할 수 있다. 따라서, 제1 윈도우층(410)의 돌출 영역이 제2 윈도우층(430)의 일부 영역의 상부 방향에 위치한 구조에 의해서 제1 윈도우층(410)에서 출사되어 하부 방향을 향하는 광(L)을 상부 방향으로 반사시켜 발광 소자(400)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참고하면, 반도체층(401)은 측면에 형성된 측면 요철(421)을 더 포함할 수 있다. 측면 요철(421)은 제1 윈도우층(410)의 상면과 제2 윈도우층(430)의 하면 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 측면 요철(421)은 활성층(420)의 측면에 형성될 수 있다. 측면 요철(421)은 제1 윈도우층(410)의 외측면보다 내측에 위치할 수 있다. 측면 요철(421)은 제1 윈도우층(410)보다 내측에 형성되어 외부로부터 손상이 방지될 수 있으며, 발광 소자(400)의 측면 광 추출 면적을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따르면, 반도체층(401)의 상면은 요철이 형성된 영역을 포함할 수 있다. 도 6을 참고하면, 제1 윈도우층(410)의 상면은 전극 배치 영역(415)을 제외한 영역에 요철이 형성된다. 또한, 제1 윈도우층(410)의 상면에 형성된 요철에 따라 그 위에 형성된 절연층(450)의 상면 역시 요철이 형성될 수 있다. 반도체층(401)의 상면 및 절연층(450)의 상면에 형성된 요철에 의해서 반도체층(401)의 상면에서의 광 추출 면적이 증가하고, 그에 따라 반도체층(401)의 상면에서의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따르면, 반도체층(401)은 측면에 복수의 요철이 형성되어 있다. 반도체층(401)의 측면에 형성된 복수의 요철에 의해서 반도체층(401)의 측면에서의 광 추출 면적이 증가할 수 있다. 따라서, 본 실시 예의 발광 소자(400)는 반도체층(401)의 측면에서의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광 소자(500)의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 9는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 발광 소자(600)의 개략적인 단면도이다.
제5 및 제6 실시 예에 따른 발광 소자들(500, 600)은 도 6의 제4 실시 예에 따른 발광 소자(400)와 반도체층(501, 601)의 제1 윈도우층(510, 610)의 구조를 제외하고 동일하다. 더 자세히는, 제5 및 제6 실시 예에 따른 발광 소자들(500, 600)의 메인 전극 영역(511, 611)의 구조가 제4 실시 예의 메인 전극 영역(도 6의 411)와 다르다. 제5 및 제6 실시 예에 따른 발광 소자들(500, 600)은 메인 전극 배치 영역(511, 611)을 위주로 설명한다.
제5 및 제6 실시 예에 따른 발광 소자들(500, 600)은 제1 오믹 전극(460) 및 제1 전극(470)이 배치되는 전극 배치 영역(515, 615)을 포함할 수 있다. 또한, 전극 배치 영역(515, 615)은 제1 전극(470)의 메인 전극(471)이 배치되는 메인 전극 배치 영역(511, 611) 및 제1 전극(470)의 연장 전극(472)이 배치되는 연장 전극 배치 영역(412)을 포함할 수 있다. 도 8 및 도 9를 참고하면, 메인 전극 배치 영역(511, 611)의 양 측면은 경사 방향이 서로 반대 방향이거나 경사 기울기가 반대일 수 있다. 메인 전극 배치 영역(511, 611)은 상부 방향으로 갈수록 폭 및 단면적이 증가할 수 있다.
제5 및 제6 실시 예에 따르면, 메인 전극 배치 영역(511, 611)과 전극 배치 영역(415)의 적어도 일 측면의 경사 방향은 절연층(450)의 일 내측면의 경사 방향과 동일할 수 있다. 더 자세히, 메인 전극 배치 영역(511, 611)의 양 측면은 각각의 상부 영역에 위치한 절연층(450)의 양 내측면과 경사 방향이 동일할 수 있다. 도 8 및 도 9를 참고하면, 메인 전극 배치 영역(511, 611)의 일 측면은 그 상부 영역에 위치하며 가장 인접한 절연층(450)의 일 내측면과 동일한 경사 방향을 갖는다. 또한, 메인 전극 배치 영역들(511, 611)의 타 측면은 그 상부 영역에 위치하며 가장 인접한 절연층(450)의 타 내측면과 동일한 경사 방향을 갖는다.
또한, 메인 전극 배치 영역(511, 611)의 측면은 경사를 갖는 평면 또는 곡면일 수 있다. 도 6 및 도 8의 제4 및 제5 실시 예에서 메인 전극 배치 영역(411, 511)의 측면은 평면이다. 또한, 도 9의 제6 실시 예에서 메인 전극 배치 영역(611)의 측면은 내측 방향으로 오목한 곡면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제1 전극 패턴의 실시 예들을 설명하기 위한 발광 소자의 상면도들이다.
도 10은 본 발명의 제1 전극 패턴의 제1 실시 예를 설명하기 위한 발광 소자의 상면도이다.
도 10을 참조하면, 발광 소자(700)는 제1 윈도우층(31)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(770)을 포함할 수 있다. 도 1, 도 4 및 도 5와 달리 제1 전극(770)은 활성층을 기준으로 제2 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제2 전극(440)의 반대 방향으로 배치될 수 있다. 도 10의 발광 소자(700)의 제1 전극(770)의 구조는 도 6, 도 8 및 도 9의 발광 소자들(400, 500, 600)에 적용될 수 있다. 이후에 설명할 도 11 및 도 12의 발광 소자들(800, 900)의 제1 전극(870, 970)의 구조 역시 도 6, 도 8 및 도 9의 발광 소자들(400, 500, 600)에 적용될 수 있다. 도 10 내지 도 12의 제2 윈도우층 및 제2 전극(440)의 구조는 도 6, 도 8 및 도 9를 참고하도록 한다.
본 실시 예에 따르면, 제1 전극(770)은 곡면으로 된 메인 전극(771)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(770)의 메인 전극(771)은 원형일 수 있다. 제1 전극(770)은 메인 전극(771)으로부터 발광 소자(700)의 외곽 영역에 가까워지도록 연장되는 연장 전극(772)을 더 포함할 수 있다. 연장 전극(772)의 폭(W6)은 메인 전극(771)의 폭(W5)보다 좁을 수 있고, 연장 전극(772)의 길이(L1+L2)는 메인 전극(771)의 폭(W5)보다 클 수 있다.
도 10의 상면도를 기준으로, 발광 소자(770)는 제1 내지 제 4사분면(Q1, Q2, Q3, Q4)을 포함할 수 있다. 연장 전극(772)은 복수로 형성될 수 있으며, 각각의 연장 전극(772)은 각각의 사분면(Q1, Q2, Q3, Q4))에 배치될 수 있다. 복수의 연장 전극(772)은 상면도의 중심 또는 메인 전극(771)의 중심을 기준으로 회전 대칭 구조일 수 있다. 따라서 광이 방출될 때, 광은 회전 대칭 구조의 연장 전극(772)의 측면에서 반사되어 발광 소자(700)의 상부 방향으로 집중될 수 있다.
제1 전극(770)의 연장 전극(772)은 메인 전극(771)에서 연결되는 제1 연장 영역(773) 및 제1 연장 영역(773)에서 연장되는 제2 연장 영역(774)을 포함할 수 있다.
연장 전극(772)의 제1 연장 영역(773)과 제2 연장 영역(774)은 제1 각도(θ5)를 형성할 수 있다. 제1 연장 영역(773)과 제2 연장 영역(774)이 형성하는 제1 각도(θ5)는 85도 이상 180도 미만일 수 있다. 본 실시 예의 발광 소자(700)는 제1 전극(770)의 제1 연장 영역(773)과 제2 연장 영역(774)이 제1 각도(θ5)를 갖도록 형성하여 전류가 발광 소자(700)의 일면에 고르게 분포되도록 할 수 있다. 여기서, 발광 소자(700)의 일면은 제1 전극(770)이 형성된 면이다.
연장 전극(772)의 제1 연장 영역(773)과 메인 전극(771)이 만나는 지점(P1)은 사분면의 경계에 가깝게 배치될 수 있다. 연장 전극(770)의 제1 연장 영역(773) 또는 제1 연장 영역(773)의 가상의 연장선과 제1 연장 영역(773)과 인접한 사분면의 경계가 형성하는 제2 각도(θ6)는 0도 이상 60도 이하일 수 있다.
연장 전극(772)는 제1 연장 영역(773)과 제2 연장 영역(774)이 연결되는 제2 지점(P2)을 포함할 수 있다. 연장 전극(772)의 제2 연장 영역(774)은 발광 소자(700)의 측면과 평행하게 배치될 수 있다. 여기서, 제2 연장 영역(774)과 평행한 발광 소자(770)의 측면은 제2 연장 영역(774)과 연결되는 제1 연장 영역(773)의 끝단과 가장 인접한 면이다. 제2 지점(P2)에서 발광 소자(700)의 측면과 평행하게 형성되는 가상의 선(IL)은, 인접한 연장 전극(772)의 제1 연장 영역(773)과 교차될 수 있다. 여기서, 가상의 선(IL)과 평행한 발광 소자(700)의 측면은 제2 연장 영역(774)의 끝단이 향하는 방향에 위치한 면이다.
도시하지 않았지만, 적어도 하나의 와이어가 제1 전극(770)에 연결될 수 있고, 와이어는 적어도 하나의 사분면의 상부를 지나갈 수 있다.
도 11은 본 발명의 제1 전극 패턴의 제2 실시 예를 설명하기 위한 발광 소자의 상면도이다. 도 11의 구성에 대한 설명은 도 10과 중첩되는 부분은 생략하고, 차이점 위주로 설명한다.
본 실시 예의 발광 소자(800)는 메인 전극(871) 및 연장 전극(872)를 포함하는 제1 전극(870)을 포함할 수 있다. 또한, 연장 전극(872)은 메인 전극(871)에서 연장되는 제1 연장 전극(873) 및 제1 연장 전극(873)에서 연장되는 제2 연장 전극(874)을 포함할 수 있다. 도 11을 참조하면, 연장 전극(872)의 제1 연장 영역(873)은 발광 소자(800)의 측면과 평행하게 형성될 수 있고, 사분면의 경계와 평행할 수 있다. 연장 전극(872)의 제1 연장 영역(873)에서 연장되는 제2 연장 영역(874)은 제1 연장 영역(873)의 수직 방향으로 형성될 수 있다. 제1 연장 영역(873)은 제2 연장 영역(874)의 양 끝단 사이에서 제2 연장 영역(874)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연장 영역(874)은 적어도 하나의 사분면에 형성되어, 인접한 사분면까지 연장될 수 있다. 제2 연장 영역(874)은 하나의 사분면에 배치되는 영역의 길이(L3)가 인접한 사분면에 배치되는 영역의 길이(L4)보다 길 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 연장 전극(872)의 제1 연장 영역(873)과 제2 연장 영역(874)이 형성하는 각도(θ6)는 발광 소자(800)의 모서리를 이루는 두 측면이 형성하는 각도(θ7)와 실질적으로 유사할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제1 전극 패턴의 제3 실시 예를 설명하기 위한 발광 소자의 상면도이다. 앞서 설명한 실시 예와 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시 예의 발광 소자(900)는 메인 전극(971) 및 연장 전극(972)를 포함하는 제1 전극(970)을 포함할 수 있다. 또한, 연장 전극(972)은 메인 전극(971)에서 연장되는 제1 연장 전극(973) 및 제1 연장 전극(973)에서 연장되는 제2 연장 전극(974)을 포함할 수 있다. 도 12를 참조하면 제1 전극(970)의 메인 전극(971)을 기준으로 마주보는 연장 전극들(972)의 제1 연장 영역들(973)은 동일 선상에 배치될 수 있다. 또한, 연장 전극들(972)의 제1 연장 영역들(973)은 사분면의 경계에 배치될 수 있다.
연장 전극(972)의 제2 연장 영역(974)의 끝단은, 인접한 연장 전극(972)의 제2 연장 영역(974)의 끝단에서 연장된 가상 선(IL)과 맞닿거나 가상의 선(IL)보다 더 내측으로 배치되어 서로 교차하지 않을 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 소자가 적용된 발광 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참고하면, 발광 모듈(1000)은 회로 기판(1600) 및 상기 회로 기판(1600) 상에 배치되는 발광 패키지(1001)를 포함할 수 있다. 또한, 발광 패키지(1001)는 제1 리드(1100), 제2 리드(1200), 바디(1300), 및 발광 소자(1400)를 포함한다. 여기서 발광 소자(1400)는 이전 실시 예들을 통해 설명한 발광 소자들 중 하나의 발광 소자일 수 있다. 발광 모듈(1000)이 발광 패키지(1001)를 복수로 구비하는 경우, 발광 패키지(1001)는 이전 실시 예들을 통해 설명한 발광 소자들 중 적어도 한 종류의 발광 소자를 포함할 수 있다. 즉, 발광 모듈(1000)은 이전 실시 예들을 통해 설명한 발광 소자들 중 한 종류의 발광 소자를 복수로 구비하거나, 적어도 두 종류의 발광 소자를 포함할 수 있다. 또한 발광 패키지(1001)는 몰딩층(1500)을 더 포함할 수도 있다.
제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)는 서로 이격되어 배치될 수 있고, . 제1 리드(1100)와 제2 리드(1200)의 이격 공간은 몸체(1300)의 베이스(1320)로 채워질 수 있다.
제1 리드(1100)는 제1-1 리드(1110) 및 제1-2 리드(1120)를 포함할 수 있고, 제2 리드(1200)는 제2-1 리드(1210) 및 제2-2 리드(1220)를 포함할 수 있다. 제1-1 리드(1110) 및 제1-2 리드(1120)는 일체로 형성될 수 있으며, 제2-1 리드(1210) 및 제2-2 리드(1220)는 또한 일체로 형성될 수 있다. 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)는 도전성 및 열전도성이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)는 금속 또는 금속 합금을 포함하여 형성될 수 있다.
제1 리드(1100)와 제2 리드(1200) 간의 이격 공간은 적어도 한번 구부러진 형태를 가질 수 있다.
제1-1 리드(1110)는 제1-2 리드(1120) 상에 위치한다. 제1-2 리드(1120)는 제1-1 리드(1110)보다 면적이 작으며, 제1-1 리드(1110)가 차지하는 영역 내에 위치할 수 있다. 따라서, 평면상에서, 발광 모듈(1000)의 상면에는 제1-1 리드(1110) 및 제1-2 리드(1120) 중 제1-1 리드(1110)만 노출된다. 또한, 제1-1 리드(1110)와 제1-2 리드(1120)의 면적 차이에 의해, 제1 리드(1100)의 측면에는 다단 구조(1130)가 형성될 수 있다. 다단 구조(1130)에 의한 공간에 베이스(1320)가 채워져 제1 리드(1100)는 바디(1300)에 더욱 단단하게 고정될 수 있다.
제2-1 리드(1210)는 제2-2 리드(1220) 상에 위치한다. 제2-2 리드(1220)는 제2-1 리드(1210)보다 면적이 작으며, 제2-1 리드(1210)가 차지하는 영역 내에 위치할 수 있다. 따라서, 평면상에서, 발광 모듈(1000)의 상면에는 제2-1 리드(1210) 및 제2-2 리드(1220) 중 제2-1 리드(1210)만 노출된다. 또한, 제2-1 리드(1210)와 제2-2 리드(1220)의 면적 차이에 의해, 제2 리드(1200)의 측면에는 다단 구조(1230)가 형성될 수 있다. 다단 구조(1230)에 의한 공간에 베이스(1320)가 채워져, 제2 리드(1200)는 바디(1300)에 더욱 단단하게 고정될 수 있다.
바디(1300)는 리플렉터(1310) 및 베이스(1320)를 포함할 수 있다.
베이스(1320)는 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)의 측면들의 적어도 일부 영역을 감싸며, 제1 리드(1100)와 제2 리드(1200)의 이격 공간을 채울 수 있다. 베이스(1320)가 제1 리드(1100)와 제2 리드(1200)의 이격 공간을 채움에 따라 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)의 상면들 및 하면들은 노출될 수 있다. 따라서, 베이스(1320)의 상면과 리드들(1100, 1200)의 상면은 대체로 동일 평면 상에 위치할 수 있고, 베이스(1320)의 하면과 리드들(1100, 1200)의 하면은 대체로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
베이스(1320)의 측면에는 노출부들(1400, 2400)이 노출될 수도 있다. 노출부들(1400, 2400)은 베이스(1320)의 측면과 나란하게 형성될 수도 있다. 또는, 다른 실시형태로 노출부들(1400, 2400)이 베이스(1320)의 측면보다 바깥으로 돌출되도록 형성될 수도 있다. 발광 패키지(1001)가 회로 기판(1600)에 실장 여부와 관계 없이 노출부들(1400, 2400)을 통해 전기를 인가하여 발광 패키지(1001)를 점등시키거나 발광 패키지(1001)의 불량 여부를 확인할 수 있다.
리플렉터(1310)는 리드들(1100, 1200)의 상부 영역에 배치될 수 있다. 또한, 리플렉터(1310)는 베이스(1320) 및 리드들(1100, 1200)로 구성된 발광 패키지(1001)의 외곽 테두리를 따라 배치될 수 있다. 또한, 또한, 리플렉터(1310)에는 제1 리드(1100)의 상면의 일부 영역, 제2 리드(1200)의 상면의 일부 영역 및 베이스(1320)의 상면을 노출시키는 캐비티(1330)가 형성될 수 있다.
리플렉터(1310)는 발광 소자(1400)로부터 방출되는 광을 상부로 반사시킬 수 있다. 리플렉터(1310)는 광 반사 효율을 향상시키기 위해 내벽이 경사질 수 있다.
리플렉터(1310)는 세라믹 또는 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리플렉터(1310)는 실리콘, 폴리아미드, 또는 에폭시 등을 포함할 수 있다. 또한, 리플렉터(3200)는 TiO2와 같은 필러를 더 포함할 수 있다.
발광 소자(1400)는 리플렉터(1310)의 캐비티(1330)에서 제1 리드(1100)와 제2 리드(1200) 중 적어도 하나의 리드 상에 위치하여 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 13에서는 발광 모듈(1000)이 하나의 발광 소자(1400)를 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 복수의 발광 소자(1400)를 포함할 수도 있다.
도 13을 참고하면, 발광 소자(1400)는 와이어(W)로 제1 리드(1000)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 발광 소자(1400)는 구조에 따라 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200) 상에 배치되어 전도성 물질로 제1 리드(1100) 및 제2 리드(1200)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
발광 소자(1400), 리드들(1100, 1200) 및 바디(1300)로 이루어진 발광 패키지(1001)는 회로 기판(1600) 상에 배치될 수 있다.
회로 기판(1600)은 전도성 물질을 포함하는 전극을 포함하여 발광 패키지(1001)와 전기적으로 연결되며, 결국 발광 소자(1400)와 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 모듈(1000)은 발광 패키지(1001)를 구동 또는 제어하기 위한 IC 회로 또는 IC 드라이버를 포함할 수 있다. IC 회로 또는 IC 드라이버는 회로 기판(1600) 내에 배치되거나 별도로 구성되어 회로 기판(1600)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 또는, 발광 패키지(1001)가 IC 회로 또는 IC 드라이버를 포함할 수 있으며, 발광 모듈(1000)은 발광 패키지(1001)에 포함된 IC 회로 또는 IC 드라이버를 통해서 구동 또는 제어될 수도 있다. 또한, IC 회로 또는 IC 드라이버는 복수의 발광 소자(1400)와 함께 몰딩층(1500)에 덮일 수 있다. 이 경우, IC 회로 또는 IC 드라이버는 복수의 발광 소자(1400)와 함께 패키지 상태로 핸들링 가능하므로 발광 모듈(1000)을 손쉽게 제품에 적용할 수 있다.
발광 패키지(1001)에서 제1 리드(1100)또는 제2 리드(1200), IC 회로 또는 IC 드라이버의 상면에서 몰딩층(1500)의 광 방출면까지의 두께는 발광 소자(1400)의 상면에서 몰딩층(1500)의 광 방출면까지의 두께와 다를 수 있다. IC 회로 또는 IC 드라이버와 같은 구성부들과 발광 소자(1400)의 두께는 각각 다를 수 있다. 이때, 몰딩부(1500)는 서로 다른 두께를 갖는 구성부를 덮어 광 방출면의 전체 영역이 동일한 위치에 위치하도록 할 수 있다. 여기서, 본 실시 예에서, 광 방출면은 몰딩부(1500)의 상면일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에서 설명한 발광 소자들 및 발광 모듈은 발광 시스템에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 시스템은 구간별로 배치되는 복수의 발광 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 발광 시스템은 사용자가 원하는 바에 따라 영역별로 다양한 발광 모듈을 자유롭게 배치할 수 있다.
일례로, 발광 시스템이 단일 색을 구현하는 경우, 발광 시스템은 피크 파장의 편차가 5nm 이내인 서로 유사한 피크 파장의 광을 방출하는 복수의 발광 모듈을 포함할 수 있다. 또는 다른 예로, 발광 시스템이 모든 색을 구현하는 경우, 발광 시스템은 서로 다른 색의 광을 방출하는 복수의 발광 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 시스템은 자동차의 디스플레이에 적용될 수 있다. 특히, 발광 시스템은 자동차의 브레이크등과 같은 후미등, 전기차의 충전 시그널등에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 시스템은 문자열(영어, 숫자, 한글 등)을 구현하도록 구성될 수 있다. 일례로, 발광 시스템은 디스플레이의 제1 영역에서 첫번째 문자, 제2 영역에서 두번째 문자, 제3 영역에서 세번째 문자, 제4 영역에서 네번째 문자를 구현하도록 할 수 있다. 이와 같이 디스플레이에 적용된 발광 시스템은 외부로 다양한 정보를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 발광 시스템은 구독 서비스를 통해 구현되도록 구성될 수도 있다. 일례로, 발광 시스템은 사용자가 특정 색, 특정 문자, 특정 형상 등을 이용할 수 있는 서비스를 구독하는 경우에 이를 디스플레이 또는 조명에 구현되도록 할 수 있다.
다른 실시 형태로 본 발명의 발광 소자는 식물의 생장을 돕는 식물용 조명 모듈에 제공될 수도 있다. 식물용 조명 모듈은 회로 기판 및 회로 기판에 실장된 복수의 발광 소자를 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자는 앞서 설명한 실시 예 중 적어도 한 종류가 적용 될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 및 상기 제1 윈도우층과 상기 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체층
    상기 반도체층을 덮으며, 상기 제1 윈도우층 또는 상기 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함하는 절연층;
    상기 제1 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제2 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 제1 윈도우층은 제1 전극이 배치된 방향으로 돌출되며, 상기 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함하며,
    상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상면과 측면이 이루는 각도가 예각인 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체층은 메사를 포함하며,
    상기 메사는 상부 방향으로 갈수록 폭 또는 단면적이 감소하다 다시 증가하는 구조인 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반도체층의 상면은 상기 반도체층의 하면보다 단면적 또는 폭이 작으며, 상기 반도체층은 상기 반도체층의 상면의 일부 영역이 상기 메사의 측면보다 더 외측 방향으로 돌출된 돌출 영역을 포함하는 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 배치 영역 중 적어도 일 영역은 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 큰 발광 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극 배치 영역의 적어도 일 측면의 경사 방향은 상기 절연층의 일 내측면의 경사 방향과 동일하며,
    상기 절연층의 일 내측면은 상기 전극 배치 영역 상에 상기 개구부를 형성하는 상기 절연층의 내측면 중에서 상기 전극 배치 영역의 상기 일 내측면과 인접한 영역인 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제1 윈도우층 사이에 형성된 제1 오믹 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 오믹 전극은 열팽창 계수가 상이한 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며,
    상기 제1 영역의 열팽창 계수는 상기 제1 전극의 열팽창 계수와 상기 제2 영역의 열팽창 계수 사이인 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 윈도우층의 상면과 상기 제2 윈도우층의 하면 사이의 측면에 형성된 측면 요철을 더 포함하는 발광 소자.
  9. 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 및 상기 제1 윈도우층과 상기 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체층;
    상기 반도체층을 덮으며, 상기 제1 윈도우층 또는 상기 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함하는 절연층;
    상기 제1 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제2 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 활성층의 측면은 상기 제1 윈도우층의 최외각에 위치한 측면보다 내측에 위치하는 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 반도체층은 상면이 상기 반도체층의 하면보다 단면적 또는 폭이 작은 메사를 포함하며,
    상기 메사는 상부 방향으로 갈수록 폭 또는 단면적이 감소하다 다시 증가하는 발광 소자.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 윈도우층은 상기 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함하며,
    상기 전극 배치 영역은 상기 제1 윈도우층의 다른 영역보다 제1 전극이 배치된 방향으로 더 돌출된 발광 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 큰 발광 소자.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 전극 배치 영역의 적어도 일 영역은 상면과 측면이 이루는 적어도 하나의 각도가 예각인 발광 소자.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제1 윈도우층 사이에 형성되며, 열팽창 계수가 상이한 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는된 제1 오믹 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 영역의 열팽창 계수는 상기 제1 전극의 열팽창 계수와 상기 제2 영역의 열팽창 계수 사이인 발광 소자.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 윈도우층의 상면과 상기 제2 윈도우층의 하면 사이의 측면에 형성된 측면 요철을 더 포함하는 발광 소자.
  16. 제1 도펀트로 도핑된 제1 윈도우층, 제2 도펀트로 도핑된 제2 윈도우층, 및 상기 제1 윈도우층과 상기 제2 윈도우층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체층;
    상기 반도체층을 덮으며, 상기 제1 윈도우층 또는 상기 제2 윈도우층 중 적어도 하나의 윈도우층의 일부 영역을 노출시키는 개구부를 포함하는 절연층;
    상기 제1 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제2 윈도우층과 전기적으로 연결되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 반도체층은 상기 제1 윈도우층의 상면과 상기 제2 윈도우층의 하면 사이의 측면에 형성된 측면 요철을 포함하는 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 측면 요철은 상기 활성층의 측면에 형성된 발광 소자.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 반도체층은 상부 방향으로 갈수록 폭 또는 단면적이 감소하다 다시 증가하는 구조의 메사를 포함하고,
    상기 반도체층의 상면은 상기 반도체층의 하면보다 단면적 또는 폭이 작으며, 상기 반도체층은 상기 반도체층의 상면의 일부 영역이 상기 메사의 측면보다 더 외측 방향으로 돌출된 돌출 영역을 포함하는 발광 소자.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 윈도우층은 제1 전극이 배치된 방향으로 돌출되며, 상기 제1 전극이 배치되는 전극 배치 영역을 포함하며,
    상기 전극 배치 영역 중 적어도 일 영역은 상부 영역의 폭이 하부 영역의 폭보다 큰 발광 소자.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제1 윈도우층 사이에 형성되며, 열팽창 계수가 상이한 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 제1 오믹 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 영역의 열팽창 계수는 상기 제1 전극의 열팽창 계수와 상기 제2 영역의 열팽창 계수 사이인 발광 소자.
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