WO2017034356A1 - 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지 Download PDF

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WO2017034356A1
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박수익
김민성
성연준
이용경
최광용
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LG Innotek Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/83—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • 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 embodiment relates to a light emitting device.
  • Group 3-5 compound semiconductors such as GaN and AlGaN, are widely used for optoelectronics and electronic devices due to many advantages, such as having a wide and easy to adjust band gap energy.
  • light emitting devices such as light emitting diodes or laser diodes using semiconductors of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor materials are developed using thin film growth technology and device materials, such as red, green, blue and ultraviolet light.
  • Various colors can be realized, and efficient white light can be realized by using fluorescent materials or combining colors.Low power consumption, semi-permanent life, fast response speed, safety and environment compared to conventional light sources such as fluorescent and incandescent lamps can be realized. Has the advantage of affinity.
  • a white light emitting device that can replace a fluorescent light bulb or an incandescent bulb that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of a transmission module of an optical communication means and a liquid crystal display (LCD) display device.
  • CCFL Cold Cathode Fluorescence Lamp
  • LCD liquid crystal display
  • the light emitting device includes a light emitting structure including a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, and a first electrode and a second electrode on the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, respectively. Is placed.
  • the light emitting device emits light having energy determined by an energy band inherent in a material in which an electron injected through a first conductive semiconductor layer and a hole injected through a second conductive semiconductor layer meet each other to form an active layer.
  • the light emitted from the active layer may vary depending on the composition of the material forming the active layer, and may be blue light, ultraviolet (UV), deep ultraviolet (Deep UV), or the like.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional light emitting device.
  • FIG. 1 illustrates a light emitting structure 10 including a first conductive semiconductor layer 12, an active layer 14, and a second conductive semiconductor layer 16 on a second electrode 16.
  • the first electrode 13 is disposed on the first conductive semiconductor layer 12.
  • the light emitting device of the embodiment is to solve the problem to provide a light emitting device having a higher light extraction efficiency.
  • the light emitting device includes a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, an active layer disposed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer, A light emitting structure including a first recess and a second recess penetrating through the second conductive semiconductor layer and the active layer and extending to a portion of the first conductive semiconductor layer; A connection electrode disposed in the first recess and electrically connected to the first conductive semiconductor layer; A reflective layer disposed inside the second recess; And an insulating layer electrically insulating the reflective layer and the light emitting structure.
  • the active layer may generate light in the ultraviolet wavelength range.
  • the reflective layer may reflect light in the ultraviolet wavelength band.
  • the first recess may include a first-first recess and a second-second recess, and the second recess may be disposed between the first-first recess and the first-second recess.
  • connection electrodes may be plural and include a first conductive layer electrically connected to the plurality of connection electrodes.
  • the display device may include a first electrode disposed between the connection electrode and the first conductive semiconductor layer.
  • the second recess may include a second-first recess surrounding the first-first recess and a second-second recess surrounding the first-second recess, and the light emitting structure may include the first-first recess. It may include a first light emitting region formed by one recess and the second-first recess, and a second light emitting region constituted by the 1-2 recess and the second-2 recess.
  • the first light emitting region and the second light emitting region each include the first conductive semiconductor layer, the second conductive semiconductor layer, and the active layer, and the second conductive region of the first light emitting region and the second light emitting region.
  • the type semiconductor layer and the active layer may be separated by the second recess.
  • the second-first recess and the second-second recess may be connected to each other.
  • the second-first recess and the second-second recess may be spaced apart from each other.
  • the first recess may have a polygonal shape or a circular shape on a plane.
  • the protrusion height of the second recess is the same as or higher than the protrusion height of the first recess, and the protrusion height of the first and second recesses is an upper surface of the first and second recesses in the active layer. It may be a distance to.
  • the plurality of first and second recesses may extend in a first direction, and the first direction may be a direction perpendicular to a thickness direction of the light emitting structure.
  • the first direction length of the second recess may be longer than the first direction length of at least one of the neighboring first recesses.
  • the insulating layer may include a first insulating layer and a second insulating layer, and the reflective layer may be disposed between the first insulating layer and the second insulating layer.
  • a second conductive layer disposed under the second conductive semiconductor layer; And a first conductive layer disposed below the second conductive layer with the second insulating layer interposed therebetween.
  • the first conductive layer may be connected to the connection electrode.
  • a light emitting device package according to an embodiment of the present invention, the body including at least one pad; And a light emitting device disposed on the body and electrically connected to the pad, wherein the light emitting device includes a first conductive semiconductor layer, a second conductive semiconductor layer, the first conductive semiconductor layer, and the first conductive layer.
  • a first recess and a second recess including an active layer disposed between the two conductive semiconductor layers, and passing through the second conductive semiconductor layer and the active layer to a partial region of the first conductive semiconductor layer.
  • Light emitting structure comprising; A connection electrode disposed in the first recess and electrically connected to the first conductive semiconductor layer; A reflective layer disposed inside the second recess; And an insulating layer electrically insulating the reflective layer and the light emitting structure.
  • light extraction efficiency may be improved.
  • the light output can be improved.
  • the operating voltage can be improved.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional light emitting device
  • FIG. 2 is a view showing a first embodiment of a light emitting device
  • FIG. 3 is a view showing a second embodiment of a light emitting device
  • FIG. 4 is a view showing a third embodiment of a light emitting device
  • FIG. 5 is a view showing a fourth embodiment of a light emitting device
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment of a light emitting device package
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a process in which light is upwardly reflected by a reflective layer
  • FIG. 9 is an enlarged view of a portion A of FIG. 7;
  • FIG. 11 is a plan view of a light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a distribution of current densities of light emitting devices
  • FIG. 13A is an enlarged view of a portion B of FIG. 11;
  • FIG. 13B is a first modification of FIG. 13A.
  • FIG. 16 is a plan view of a light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is an enlarged view of a portion C of FIG. 16,
  • FIG. 19 is a plan view of a light emitting device according to a ninth embodiment of the present invention.
  • 20A and 20B are views illustrating a light emitting device according to a tenth embodiment of the present invention.
  • 21 is a view showing a light emitting device according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a view showing a light emitting device according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • the (up) or down (on) or under) when described as being formed on the "on or under” of each element, the (up) or down (on) or under) includes both two elements being directly contacted with each other or one or more other elements are formed indirectly between the two elements.
  • the (on) or “under” when expressed as “on” or “under”, it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
  • the light emitting device may be a vertical light emitting device, and a first electrode for supplying current to the first conductive semiconductor layer may be disposed under the light emitting structure to reduce a reflection amount of light emitted to the top of the light emitting structure.
  • the first electrode may be electrically connected to the first conductive semiconductor layer through the second conductive semiconductor layer and the active layer.
  • FIG. 2 is a view showing a first embodiment of a light emitting device.
  • the second conductive layer 236 is disposed under the light emitting structure 120, and the insulating layer 130 and the first conductive layer 232 are disposed under the second electrode.
  • the connection electrode 233 extending from the first conductive layer 232 may be in electrical contact with the first conductive semiconductor layer 222 in the light emitting structure 120.
  • second electrode pads 236a and 236b may be disposed to correspond to edges of the light emitting structure 120 in the edge region of the second conductive layer 236.
  • the light emitting structure 120 includes a first conductive semiconductor layer 122, an active layer 124, and a second conductive semiconductor layer 126.
  • the first conductive semiconductor layer 122 may be formed of a compound semiconductor such as a III-V group or a II-VI group, and may be doped with the first conductive dopant.
  • the first conductive semiconductor layer 122 is a semiconductor material having Al x In y Ga (1-xy) N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1), and AlGaN.
  • GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP may be formed of any one or more.
  • the first conductive dopant may include an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, Te, or the like.
  • the first conductive semiconductor layer 122 may be formed as a single layer or a multilayer, but is not limited thereto.
  • the active layer 124 is disposed between the first conductive semiconductor layer 122 and the second conductive semiconductor layer 126, and has a single well structure, a multi well structure, a single quantum well structure, and a multi quantum well structure.
  • a multi-quantum well (MQW) structure, a quantum dot structure or a quantum line structure may be included.
  • the active layer 124 is formed of a well layer and a barrier layer, for example AlGaN / AlGaN, InGaN / GaN, InGaN / InGaN, AlGaN / GaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs) using a compound semiconductor material of group III-V elements.
  • a barrier layer for example AlGaN / AlGaN, InGaN / GaN, InGaN / InGaN, AlGaN / GaN, InAlGaN / GaN, GaAs (InGaAs) using a compound semiconductor material of group III-V elements.
  • / AlGaAs, GaP (InGaP) / AlGaP may be formed of any one or more pair structure, but is not limited thereto.
  • the well layer may be formed of a material having an energy band gap smaller than the energy band gap of the barrier layer.
  • the second conductive semiconductor layer 126 may be formed of a semiconductor compound.
  • the second conductive semiconductor layer 126 may be formed of a compound semiconductor such as a III-V group or a II-VI group, and may be doped with a second conductive dopant.
  • a second conductivity type semiconductor material having the compositional formula of the semiconductor layer 126 is, for example, In x Al y Ga 1 -x- y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1) , AlGaN, GaNAlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP may be formed of any one or more.
  • the second conductive dopant may be a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba.
  • the second conductive semiconductor layer 126 may be formed as a single layer or a multilayer, but is not limited thereto.
  • the second conductive semiconductor layer 126 is AlGaN
  • hole injection may not be smooth due to low electrical conductivity.
  • GaN having relatively high electrical conductivity may be disposed on the lower surface of the second conductive semiconductor layer 126.
  • an electron blocking layer may be disposed between the active layer 124 and the second conductive semiconductor layer 126.
  • the electron blocking layer may have a superlattice structure, for example, AlGaN doped with a second conductivity type dopant may be disposed, and GaN having a different composition ratio of aluminum may be formed as a layer. It may be arranged alternately with each other.
  • the surface of the first conductive semiconductor layer 122 may have irregularities to improve light extraction efficiency.
  • the second conductive layer 236 may be disposed under the second conductive semiconductor layer 126.
  • the second conductive layer 236 is disposed in surface contact with the second conductive semiconductor layer 126, but may not be the area where the connection electrode 233 is formed.
  • an edge of the second conductive layer 236 may be disposed outside the edge of the second conductive semiconductor layer 126 to secure an area in which the second electrode pads 236a and 236b are to be disposed. For sake.
  • the second conductive layer 236 may be made of a conductive material, and in detail, may be made of a metal, and more specifically, silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), and nickel ( Ni), copper (Cu), and gold (Au) may be formed to have a single layer or a multilayer structure.
  • the second conductive layer may be a concept including a capping layer and a p-ohmic electrode.
  • the passivation layer 180 may be formed around the light emitting structure 120.
  • the passivation layer 180 may be made of an insulating material, and the insulating material may be made of an oxide or nitride which is non-conductive.
  • the passivation layer 180 may be formed of a silicon oxide (SiO 2 ) layer, an oxynitride layer, and an aluminum oxide layer.
  • the passivation layer 180 may also be disposed on the circumference of the light emitting structure 120 and on the edge of the second conductive layer 236 disposed outside the edge of the second conductive semiconductor layer 126. have.
  • the passivation layer 180 disposed on the edge of the second conductive layer 236 may be open in a region where the second electrode pads 236a and 236b are formed.
  • a first conductive layer (first conductive layer 232) may be disposed below the second conductive layer 236 with the insulating layer 130 interposed therebetween.
  • the first conductive layer 232 may be made of a conductive material, and in detail, may be made of a metal, and more specifically, silver (Ag), aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), and nickel ( Ni), copper (Cu), and gold (Au) may be formed to have a single layer or a multilayer structure.
  • connection electrodes 233 are disposed extending upward from the first conductive layer 232, and the connection electrodes 233 are the insulating layer 130, the second conductive layer 236, and the second conductive semiconductor layer ( 126 and the active layer 124 and extend to a portion of the first conductive semiconductor layer 122, so that the top surface of the connection electrode 233 may be in surface contact with the first conductive semiconductor layer 122.
  • the light emitting structure 229 may include a plurality of recesses 128 in which a plurality of connection electrodes 233 are disposed.
  • connection electrode 233 may be defined as an area from the same height as the bottom surface of the second conductive semiconductor layer 126 to the top surface of the recess 128 in the recess 128.
  • the region of 128 and the region of the connection electrode 233 defined may be the same.
  • the connection electrode 233 may be electrically connected to the first conductive layer 232 at the bottom surface of the recess 128.
  • each connection electrode 233 may be circular or polygonal.
  • the insulating layer 130 described above extends around the connection electrode 233 to connect the connection electrode 233 with the second conductive layer 236, the second conductive semiconductor layer 126, and the active layer 124. It can be electrically insulated.
  • An ohmic layer 240 may be disposed below the first conductive layer 232.
  • the ohmic layer 240 may be about 200 angstroms thick.
  • the ohmic layer 240 may be formed of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IAZO), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium gallium tin oxide (IGTO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • IZTO indium zinc tin oxide
  • IAZO indium aluminum zinc oxide
  • IGZO indium gallium zinc oxide
  • IGTO indium gallium tin oxide
  • a reflector 250 may be disposed below the ohmic layer to act as a reflective electrode.
  • the reflector 250 may include tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), silver (Ag), nickel (Ni), platinum (Pt), rhodium (Rh), or Al or Ag, It may be made of a metal layer containing an alloy containing Pt or Rh. Aluminum, silver, and the like can effectively reflect the light traveling in the downward direction of FIG. 2 in the active layer 124 to greatly improve the light extraction efficiency of the light emitting device.
  • the width of the reflector 250 may be smaller than the width of the ohmic layer 240, and the channel layer 260 may be disposed under the reflector 250.
  • the width of the channel layer 260 may be greater than the width of the reflector 250 to surround the reflector 250.
  • the channel layer 260 may be made of a conductive material, for example, gold (Au) or tin (Sn).
  • the conductive support substrate 270 may be formed of a conductive material such as a metal or a semiconductor material.
  • a metal having excellent electrical conductivity or thermal conductivity may be used, and since it is necessary to sufficiently dissipate heat generated when the light emitting device is operated, it may be formed of a material having high thermal conductivity (eg, a metal).
  • a metal may be made of a material selected from the group consisting of molybdenum (Mo), silicon (Si), tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al) or alloys thereof, and also gold (Au). ), Copper alloy (Cu Alloy), nickel (Ni), copper-tungsten (Cu-W), carrier wafers (e.g. GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga 2 O 3, etc.) And the like may optionally be included.
  • Mo molybdenum
  • Si silicon
  • Cu copper
  • Al aluminum
  • Au gold
  • the support substrate 270 may be 50 to 200 in order to have a mechanical strength sufficient to be separated into separate chips through a scribing process and a breaking process without causing warping of the entire nitride semiconductor. It can be made with a thickness of micrometers.
  • the bonding layer 236 combines the channel layer 260 and the conductive support substrate 270 with gold (Au), tin (Sn), indium (In), aluminum (Al), and silicon (Si). , Silver (Ag), nickel (Ni) and copper (Cu) can be formed of a material selected from the group consisting of or alloys thereof.
  • a current may be uniformly supplied to the entire area of the first conductive semiconductor layer 122 through the connection electrode 233 from the first conductive layer 236.
  • a current may be uniformly supplied to the second conductive semiconductor layer 126 which is in surface contact with the second conductive layer 236.
  • the electrode pads 236a and 236b may be disposed on the upper portion of the second conductive layer 236 around the light emitting structure 120, so that a current may be uniformly supplied to the entire area of the second conductive layer 236.
  • the frequency of bonding of the electrons injected through the first conductive semiconductor layer 122 and the holes injected through the second conductive semiconductor layer 126 in the active layer 124 increases, thereby increasing the frequency from the active layer 124.
  • the amount of light emitted may increase.
  • FIG 3 is a view showing a second embodiment of a light emitting device.
  • the light emitting device of the embodiment is basically the same as the structure of the light emitting device described with reference to FIG. 2, redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the light emitting device of the embodiment may include a reflective layer 135 disposed on the connection electrode 233.
  • the reflective layer 135 may be provided between the insulating layer 130 and the first conductive layer 232.
  • the reflective layer 135 may be disposed under the insulating layer 130, and may be provided in the same shape as that of the insulating layer 130.
  • the light emitting device 200 may be a light emitting device emitting ultraviolet light.
  • the first conductive semiconductor layer 122 used in the light emitting device emitting ultraviolet light has a weak current spreading characteristic.
  • the light emitting device includes a reflective layer between the insulating layer 130 and the first conductive layer 232 disposed on the lower surface of the connection electrode 233 where most of the light emission occurs, and more specifically, on the connection electrode 233. 135) can be placed. Therefore, the light emitted mainly around the connection electrode 233 is reflected to prevent the emitted light from being absorbed by the first conductive layer 232, thereby increasing the light extraction efficiency.
  • FIG. 4 is a view showing a third embodiment of a light emitting device.
  • the light emitting device may further include a reflective layer 135 on the connection electrode 233.
  • the reflective layer 135 may be disposed between the insulating layers 130.
  • the insulating layer 130 may be disposed between the first insulating layer 131 disposed above and the second insulating layer disposed below the first insulating layer 131.
  • the layer 132 may be included, and the reflective layer 135 may be disposed between the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132.
  • Materials constituting the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132 may be provided in the same manner.
  • the materials constituting the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132 may be formed of different materials.
  • the reflective layer 135 may be disposed on the bottom surface of the connection electrode 233 where most of the light emission occurs.
  • the reflective layer 135 is disposed between the insulating layer 130 disposed on the connection electrode 233 and the first conductive layer 232 to reflect light mainly emitted from the periphery of the connection electrode 233. You can. Therefore, the emitted light may be prevented from being absorbed by the first conductive layer 232, thereby increasing light extraction efficiency.
  • the light emitting device prevents light absorbed from the second insulating layer 132 and the first conductive layer 232 by being disposed between the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132. Thereby increasing the light extraction efficiency.
  • the reflective layer 135 may be disposed in the first recess 128 where the connection electrode 233 is disposed. Therefore, as the number of the first recesses 128 increases, the contact area between the connection electrode 233 and the first conductive semiconductor layer 122 may increase, thereby improving current dispersion efficiency. In addition, the light emitted around the connection electrode 233 may be upwardly reflected by the reflective layer 135 to improve light extraction efficiency.
  • the thickness of the insulating layer 130 of the light emitting device illustrated in FIG. 3 may be provided to be greater than or equal to the thickness of the first insulating layer 131.
  • the thickness of the second insulating layer 132 of the embodiment may be provided to be greater than or equal to the thickness of the insulating layer 130 shown in FIG.
  • the thicknesses of the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132 which provide a space for accommodating the reflective layer 135, are not limited to those shown in the embodiment, but may be changed as many as necessary. It does not limit the scope of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a fourth embodiment of a light emitting device.
  • a reflective layer 135 for reflecting light emitted from the active layer 124 of the illustrated light emitting device is disposed on the connection electrode 233, whereas the light emitting device of the embodiment emits light from the active layer 124.
  • the reflective layer 135 for reflecting light may be included to be spaced apart from the connection electrode 233 by a predetermined interval. That is, the plurality of connection electrodes 233 may be disposed in the plurality of first recesses 128, respectively, and the reflective layer 135 may be disposed in the second recess 127. The second recess 127 may be disposed between the plurality of first recesses 128.
  • the light emitting device of the embodiment may be a light emitting device that emits ultraviolet rays.
  • light emitting devices for emitting ultraviolet rays extract light in a horizontal direction.
  • the light emitted from the light emitting device is moved in the horizontal direction in order to be extracted to the outside of the light emitting device, and most of the light is absorbed inside the light emitting device, thereby degrading light extraction efficiency.
  • the light emitting device may provide a light emitting device in which light moving in the horizontal direction is reflected by the reflective layer 135 and extracted upward.
  • the reflective layer 135 of the embodiment may be provided to protrude above a predetermined height from the insulating layer 130.
  • the active layer 124 is positioned on the insulating layer 130. Accordingly, the reflective layer 135 must be disposed at least at the same level as or higher than the active layer 124 to reflect the light traveling in the horizontal direction from the active layer 124 upward.
  • the first recess 128 in which the connection electrode 233 is disposed and the second recess 127 in which the reflective layer 135 are disposed may be disposed at the same level as or higher than the active layer 226.
  • the light emitting device is disposed on the plurality of first conductive protrusions 232A and the first conductive protrusions 232A disposed at positions spaced apart from the connection electrode 233 by a predetermined interval to insulate the first conductive protrusions 232A.
  • the insulating layer 130, and the reflective layer 135 disposed between the first conductive protrusion 232A and the insulating layer 130 to reflect light may be included.
  • the first conductive protrusion 232A may be provided to protrude at least higher than the active layer 124 to reflect light emitted from the active layer 124 and traveling in the horizontal direction.
  • first conductive protrusion 232A may be provided to protrude so that the connection electrode 233 has the same height as the height of the protrusion as shown in the drawing.
  • the first conductive protrusion 232A may be provided as long as the reflective layer 232A is provided to reflect the light emitted from the active layer 124 to increase light extraction efficiency.
  • protrusion height and width may be provided differently, which does not limit the scope of the present invention.
  • the reflective layer 135 may be disposed under the insulating layer 130 as shown in FIGS. 3 and 4, or may be disposed between the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132. . In the embodiment of FIG. 5, the reflective layer 135 may be electrically connected to the first conductive layer 232. In addition, the reflective layer 135 may be electrically insulated from the first conductive layer 232 by the second insulating layer 132.
  • the position and shape of the reflective layer 135 may also be varied according to the needs of the user, and the scope of the present invention is not limited.
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment of a light emitting device package.
  • a groove may be formed in the conductive substrate 300, and the light emitting device 200b according to the above-described embodiments may be disposed in the groove. At least some of the side surfaces and the bottom surface of the light emitting device 200b may be coupled to the conductive substrate 300, and may be coupled to each other by solder 310 or the like.
  • a dielectric layer 320 is disposed on an upper surface of the conductive substrate 300 constituting the body, and a pad 330 for bonding is disposed on the dielectric layer 320 to provide an electrode and a wire of the light emitting device 200b. 340 may be bonded. The other electrode of the light emitting device 200b may be coupled to the conductive substrate 300 and electrically connected to the conductive substrate 300.
  • a molding part 350 is formed around the light emitting device 200b, and the molding part 350 may protect the light emitting device 200b and change a path of light emitted from the light emitting device 350.
  • One or more light emitting devices may be mounted in the above-described light emitting device package, but the present invention is not limited thereto.
  • a plurality of light emitting device packages according to the embodiment may be arranged on a substrate, and a light guide plate, a prism sheet, a diffusion sheet, or the like, which is an optical member, may be disposed on an optical path of the light emitting device package.
  • the light emitting device package, the substrate, and the optical member may function as a backlight unit.
  • the display device may include a display device, an indicator device, and a lighting device including a light emitting device package according to an exemplary embodiment.
  • the display device may include a bottom cover, a reflector disposed on the bottom cover, a light emitting module for emitting light, a light guide plate disposed in front of the reflector, and guiding light emitted from the light emitting module to the front, and in front of the light guide plate.
  • An optical sheet including prism sheets disposed, a display panel disposed in front of the optical sheet, an image signal output circuit connected to the display panel and supplying an image signal to the display panel, and a color filter disposed in front of the display panel. It may include.
  • the bottom cover, the reflector, the light emitting module, the light guide plate, and the optical sheet may form a backlight unit.
  • the lighting apparatus includes a light source module including a substrate and a light emitting device package according to an embodiment, a heat sink for dissipating heat from the light source module, and a power supply unit for processing or converting an electrical signal provided from the outside and providing the light source module to the light source module.
  • a light source module including a substrate and a light emitting device package according to an embodiment, a heat sink for dissipating heat from the light source module, and a power supply unit for processing or converting an electrical signal provided from the outside and providing the light source module to the light source module.
  • the lighting device may include a lamp, a head lamp, or a street lamp.
  • the head lamp includes a light emitting module including light emitting device packages disposed on a substrate, a reflector for reflecting light emitted from the light emitting module in a predetermined direction, for example, a lens for refracting forward light reflected by the reflector And a shade for blocking or reflecting a part of the light reflected by the reflector toward the lens to achieve a light distribution pattern desired by the designer.
  • a light emitting module including light emitting device packages disposed on a substrate, a reflector for reflecting light emitted from the light emitting module in a predetermined direction, for example, a lens for refracting forward light reflected by the reflector And a shade for blocking or reflecting a part of the light reflected by the reflector toward the lens to achieve a light distribution pattern desired by the designer.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual view illustrating a process in which light is upwardly reflected by a reflective layer.
  • FIG. 9 is an enlarged view of portion A of FIG. Is a diagram for explaining the height difference between the first recess and the second recess.
  • the light emitting device includes a light emitting structure 120 including a first conductive semiconductor layer 122, a second conductive semiconductor layer 126, and an active layer 124, and a first conductive layer.
  • the first electrode 142 electrically connected to the semiconductor semiconductor layer 122, the second electrode 146 electrically connected to the second conductive semiconductor layer 126, and the second recess 127. It includes a reflective layer 135 disposed.
  • the light emitting structure 120 may output light in the ultraviolet wavelength band.
  • the light emitting structure 120 may output light in the near ultraviolet wavelength band (UV-A), may output light in the far ultraviolet wavelength band (UV-B), or light in the deep ultraviolet wavelength band (UV-A). C) can be released.
  • the ultraviolet wavelength band may be determined by the composition ratio of Al of the light emitting structure 120.
  • the light (UV-A) in the near ultraviolet wavelength band may have a wavelength in the range of 320 nm to 420 nm
  • the light in the far ultraviolet wavelength band (UV-B) may have a wavelength in the range of 280 nm to 320 nm
  • deep ultraviolet light Light in the wavelength band (UV-C) may have a wavelength in the range of 100nm to 280nm.
  • the light emitting structure 120 includes a plurality of first recesses 128 formed through the second conductive semiconductor layer 126 and the active layer 124 to a portion of the first conductive semiconductor layer 122, and a plurality of first recesses 128. At least one second recess 127 disposed between the first recesses 128.
  • the first insulating layer 131 may be formed on the first recess 128 and the second recess 127.
  • the first insulating layer 131 may electrically insulate the reflective layer 135 from the active layer 124 and the first conductive semiconductor layer 122.
  • the first insulating layer 131 may extend from the first recess 128 and the second recess 127 onto the second conductive semiconductor layer 126.
  • the first electrode 142 and the second electrode 146 may be ohmic electrodes.
  • the first electrode 142 and the second electrode 146 are indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (IZTO), indium aluminum zinc oxide (IZO), and indium gallium zinc oxide (IGZO).
  • IGTO Indium gallium tin oxide
  • AZO aluminum zinc oxide
  • ATO antimony tin oxide
  • GZO gallium zinc oxide
  • IZO IZO Nitride
  • AGZO Al-Ga ZnO
  • IGZO In-Ga ZnO
  • ZnO IrOx, RuOx, NiO, RuOx / ITO, Ni / IrOx / Au, or Ni / IrOx / Au / ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, At least one of Ru, Mg, Zn, Pt, Au, and Hf may be formed, but is not limited thereto.
  • the reflective layer 135 may be disposed in the second recess 127.
  • the reflective layer 135 may be disposed on the first insulating layer 131 in the second recess 127.
  • the reflective layer 1335 may include a conductive material.
  • the reflective layer 135 may include Al (aluminum).
  • the thickness of the aluminum reflective layer 135 is about 30 nm to 100 nm, the light of the ultraviolet wavelength band may reflect 80% or more. Therefore, the light emitted from the active layer 124 can be prevented from being absorbed in the semiconductor layer.
  • TM mode GaN-based blue light emitting device
  • light L1 may be upwardly reflected by the reflective layer 135 by etching the portion of the region having a weak current density and forming the reflective layer 135. Therefore, the light absorption in the light emitting structure 120 can be reduced and light extraction efficiency can be improved. In addition, the directivity angle of the light emitting device can be adjusted.
  • the first conductive semiconductor layer 122 may be formed of a compound semiconductor such as a III-V group or a II-VI group, and the first conductive semiconductor layer 122 may be formed on the first conductive semiconductor layer 122.
  • One dopant may be doped.
  • the first conductive semiconductor layer 122 is a semiconductor material having a composition formula of Inx1Aly1Ga1-x1-y1N (0 ⁇ x1 ⁇ 1, 0 ⁇ y1 ⁇ 1, 0 ⁇ x1 + y1 ⁇ 1), for example, GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN and the like can be selected.
  • the first dopant may be an n-type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, or Te.
  • the first conductive semiconductor layer 122 doped with the first dopant may be an n-type semiconductor layer.
  • the first conductive semiconductor layer 122 may have a low concentration layer 122a having a relatively low Al concentration and a high concentration layer 122b having a relatively high Al concentration.
  • the high concentration layer 122b may have an Al concentration of 60% to 70%, and the low concentration layer 122a may have an Al concentration of 40% to 50%.
  • the low concentration layer 122a is disposed adjacent to the active layer 124.
  • the first electrode 142 may be disposed on the low concentration layer in order to secure a relatively smooth current injection characteristic. That is, the first recess 128 is preferably formed to the region of the low concentration layer 122a. This is because the high concentration layer 122b has a high Al concentration and a relatively low current spreading characteristic.
  • the active layer 124 is a layer where electrons (or holes) injected through the first conductive semiconductor layer 122 meet holes (or electrons) injected through the second conductive semiconductor layer 126.
  • the active layer 124 transitions to a low energy level as electrons and holes recombine, and may generate light having a corresponding wavelength.
  • the active layer 124 may have any one of a single well structure, a multi well structure, a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum dot structure, or a quantum line structure, and the active layer 124.
  • the structure of is not limited to this.
  • the active layer may comprise Al.
  • the second conductive semiconductor layer 126 is formed on the active layer 124, and may be implemented as a compound semiconductor such as a group III-V group or a group II-VI group, and a second layer on the second conductive semiconductor layer 126. Dopants may be doped.
  • the second conductive semiconductor layer 126 is a semiconductor material having a composition formula of Inx5Aly2Ga1-x5-y2N (0 ⁇ x5 ⁇ 1, 0 ⁇ y2 ⁇ 1, 0 ⁇ x5 + y2 ⁇ 1) or AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs It may be formed of a material selected from GaAsP, AlGaInP.
  • the second dopant is a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba
  • the second conductive semiconductor layer 126 doped with the second dopant may be a p-type semiconductor layer.
  • the second conductive semiconductor layer 126 is AlGaN
  • hole injection may not be smooth due to low electrical conductivity.
  • a material having a relatively high electrical conductivity for example, a GaN-based material, may be disposed on the bottom surface of the second conductive semiconductor layer 126.
  • the thickness d2 of the first electrode 142 may be thinner than the thickness d3 of the first insulating layer 131, and may have a distance d4 of 0 ⁇ m to 4 ⁇ m from the first insulating layer 131. Can be.
  • the thickness d2 of the first electrode 142 may be 40% to 80% of the thickness d3 of the first insulating layer 131.
  • the first insulating layer 131 may have a separation distance d4 of 1 ⁇ m to 3 ⁇ m more preferably from the first electrode 142, and the second insulating layer 132 may have a preferable separation distance. Gap-fil characteristics of the can be improved.
  • the reflective layer 135 may cover a portion of one side and an upper surface of the second electrode 146.
  • the reflective layer 135, such as aluminum has a relatively poor step coverage, and may cause leakage current due to migration characteristics, which may lower reliability. Therefore, it may not be desirable that the reflective layer 1355 completely covers the second electrode 146.
  • the second electrode 146 may be disposed on the lower surface 121 of the light emitting structure.
  • the thickness of the second electrode 146 may be 80% or less of the thickness of the first insulating layer 131.
  • the distance S1 between the plurality of second electrodes may be 3 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the distance S1 between the plurality of second electrodes is smaller than 3 ⁇ m, the width of the second recess 127 is reduced, making it difficult to form the reflective layer 135 therein.
  • the area of the second electrode 146 may be reduced to increase the operating voltage, and the light output may be lowered due to the problem of removing the effective light emitting area.
  • the width S2 of the reflective layer may be 3 ⁇ m to 30 ⁇ m. If the width S2 of the reflective layer is smaller than 3 ⁇ m, it is difficult to form the reflective layer in the second recess 127. If the width S2 of the reflective layer is larger than 30 ⁇ m, the area of the second electrode 146 decreases, resulting in an increase in operating voltage. .
  • the width S2 of the reflective layer 135 may be equal to the width of the second recess 127.
  • the width of the first recess and the width of the second recess 127 may be the maximum widths formed on the lower surface 121 of the light emitting structure.
  • the reflective layer 135 may include an extension part 135a extending from the second recess 127 toward the second electrode 146.
  • the extension 135a may electrically connect the second electrode 146 separated by the second recess 127 to each other.
  • the width S5 of the extension 135a may be 0 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the second electrode 146 may extend to the lower surface of the second recess 127 to be electrically connected to the reflective layer 135, and the width S5 may be 20 ⁇ m or more.
  • the width S4 of the reflective layer including the extension 135a may be 20 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • the second electrode 146 may have a first separation distance S3 of 0 ⁇ m to 4 ⁇ m from the first insulating layer 131. When the separation distance is longer than 4 ⁇ m, an area in which the second electrode 146 is disposed may be narrowed, thereby increasing the operating voltage. More preferably, the first insulating layer 131 and the second electrode 146 may have a separation distance S3 of 1 ⁇ m to 4 ⁇ m. When the reflective layer 135 is disposed within the desired separation distance S3, the reflective layer 135 may be sufficiently disposed to satisfy the gap-fil characteristics.
  • the reflective layer 135 may be disposed at the first separation distance S3 between the second electrode 146 and the first insulating layer 131, and the reflective layer 135 may be disposed within the first separation distance S3.
  • the side and top surfaces of the insulating layer 131 and the side and top surfaces of the second electrode 146 may be in contact with each other.
  • a region in which the reflective layer 135 is formed with the second conductive semiconductor layer 126 and the Schottky junction within the first separation distance S3 may be disposed, and current distribution may be facilitated by forming the Schottky junction. Can be.
  • An angle ⁇ 4 formed between the inclined portion of the reflective layer 135 and the lower surface of the second conductive semiconductor layer 126 may be 90 degrees to 145 degrees. If the inclination angle ⁇ 4 is smaller than 90 degrees, the second conductive semiconductor layer 126 may be difficult to etch. If the inclination angle ⁇ 4 is smaller than 145 degrees, the area of the active layer to be etched may be increased to reduce the luminous efficiency.
  • the capping layer 150 may cover the reflective layer 135 and the second electrode 146. Accordingly, the second electrode pad 166, the capping layer 150, the reflective layer 135, and the second electrode 146 may form one electrical channel.
  • the capping layer 150 may completely surround the reflective layer 135 and the second electrode 146 and may contact the side and top surfaces of the first insulating layer 131. Therefore, the capping layer 150 and the second electrode 146 may function as the second conductive layer.
  • the capping layer 150 is formed of a material having good adhesion to the first insulating layer 131, and at least one material selected from the group consisting of materials such as Cr, Al, Ti, Ni, Au, and alloys thereof. It may be made of, it may be made of a single layer or a plurality of layers.
  • the thermal and electrical reliability of the reflective layer 135 and the second electrode 146 may be improved.
  • light is transmitted through a portion of the first insulating layer 131 toward the substrate 170 and is emitted between the first insulating layer 131 and the second electrode 146 to be emitted toward the substrate 170. It may have a reflection function to reflect light upward.
  • the capping layer 150 may be disposed at a second separation distance S6 between the first insulating layer 131 and the second electrode 146.
  • the capping layer 150 may contact the side and top surfaces of the second electrode 146 and the side and top surfaces of the first insulating layer 131 at the second separation distance S6.
  • a region where a Schottky junction is formed by contacting the capping layer 150 and the second conductive semiconductor layer 126 within the second separation distance may be disposed, and current distribution may be facilitated by forming a Schottky junction. .
  • the first conductive layer 165 and the bonding layer 160 are disposed along the bottom surface of the light emitting structure 120 and the shapes of the first recess 128 and the second recess 127. Can be.
  • the first conductive layer 165 may be made of a material having excellent reflectance.
  • the first conductive layer 165 may include aluminum or silver (Ag).
  • the light extraction efficiency may be improved by reflecting light emitted from the active layer 124 toward the substrate 170.
  • the second insulating layer 132 electrically insulates the reflective layer 135, the second electrode 146, and the capping layer 150 from the first conductive layer 165.
  • the first conductive layer 165 may be electrically connected to the first electrode 142 through the second insulating layer 132.
  • the width of the first conductive layer 165 at the portion where the first electrode 142 and the first conductive layer 165 are connected may be smaller than the width of the bottom surface of the first electrode 142.
  • the thickness of the first insulating layer 131 may be 40% to 80% of the thickness of the second insulating layer 132. When 40% to 80% is satisfied, the thickness of the first insulating layer 131 becomes thin and the upper surface of the reflective layer 135 approaches the first conductive semiconductor layer 122, thereby improving light extraction efficiency.
  • the thickness of the first insulating layer 131 may be 3000 ohms to 7000 ohms. If it is thinner than 3000 ohms strong, the electrical reliability may deteriorate, and if it is thicker than 7000 ohms strong, the reflective layer 135 when the reflective layer 135 and the capping layer 150 are disposed above and on the side of the first insulating layer 131. In addition, the step coverage characteristics of the capping layer 150 may not be good and may cause peeling or cracking. In the case of causing peeling or cracking, the electrical reliability may be deteriorated or the light extraction efficiency may be deteriorated.
  • the second insulating layer 132 may have a thickness of 4000 ohms to 10,000 ohms. If it is thinner than 4000 ohms, the electrical reliability of the device may deteriorate. If it is thicker than 10000 ohms, the reliability may be deteriorated by the pressure or thermal stress applied to the device during the process. Can cause a problem.
  • the thickness of the first insulating layer 131 and the second insulating layer 132 is not limited thereto.
  • the bonding layer 160 may comprise a conductive material.
  • the bonding layer 160 may include a material selected from the group consisting of gold, tin, indium, aluminum, silicon, silver, nickel, and copper, or an alloy thereof.
  • the substrate 170 may be made of a conductive material.
  • the substrate 170 may include a metal or a semiconductor material.
  • the substrate 170 may be a metal having excellent electrical conductivity and / or thermal conductivity. In this case, heat generated during operation of the light emitting device can be quickly discharged to the outside.
  • the substrate 170 may include a material selected from the group consisting of silicon, molybdenum, silicon, tungsten, copper, and aluminum, or an alloy thereof.
  • the second electrode pad 166 may be made of a conductive material.
  • the second electrode pad 166 may have a single layer or a multilayer structure, and may include titanium (Ti), nickel (Ni), silver (Ag), and gold (Au).
  • the second electrode pad 166 may have a structure of Ti / Ni / Ti / Ni / Ti / Au.
  • a center portion of the second electrode pad 166 may be recessed so that an upper surface thereof may have at least one concave portion and at least one convex portion. Wires (not shown) may be bonded to the recesses of the upper surface. Therefore, the adhesive area is widened, and the second electrode pad 166 and the wire may be more firmly bonded.
  • the second electrode pad 166 may function to reflect light, the closer the light emitting structure 120 is to the second electrode pad 166, the light extraction efficiency may be improved.
  • the distance between the second electrode pad 166 and the light emitting structure 120 may be 5 ⁇ m to 30 ⁇ m. If the thickness is smaller than 5 ⁇ m, it is difficult to secure a process margin. If the thickness is larger than 30 ⁇ m, the area of the second electrode pad 166 may be widened in the entire device, thereby reducing the area of the light emitting layer 24 and reducing the amount of light.
  • the height of the upper surface of the convex portion of the second electrode pad 166 may be higher than that of the active layer 124. Accordingly, the second electrode pad 166 may reflect light emitted in the horizontal direction of the device from the active layer 124 to the top to improve light extraction efficiency and to control the direction angle.
  • Unevenness may be formed on an upper surface of the light emitting structure. Such unevenness may improve extraction efficiency of light emitted from the light emitting structure 120.
  • the unevenness may have a different average height according to the ultraviolet wavelength, and in the case of UV-C, the light extraction efficiency may be improved when the UV-C has a height of about 300 nm to 800 nm and an average of about 500 nm to 600 nm.
  • the passivation layer 180 may be disposed on the top and side surfaces of the light emitting structure 12.
  • the passivation layer 180 may have a thickness of 2000 ohms to 5000 ohms. If it is smaller than 2000 ohms, it is not enough to protect the device from external moisture or foreign substances, which may worsen the electrical and optical reliability of the device, and if it is thicker than 5000 ohms, the stress on the device will increase, which will reduce the optical reliability. In this case, the cost of the device may increase as the process time increases.
  • the protrusion height H1 of the second recess 127 may be greater than the protrusion height H2 of the first recess 128.
  • the protrusion height may be defined as a vertical distance from the active layer 124 to the top surfaces of the first recesses 128 and the second recesses 127.
  • the protrusion height H1 of the second recess 127 may satisfy the following Equation 1.
  • W4 is the distance from the intermediate point C1 between the first recess 128 and the second recess 127 adjacent to each other to the top surface C2 of the second recess
  • ⁇ 1 is the intermediate point C1.
  • ⁇ 1 When ⁇ 1 is less than 0.5 degrees, it may be difficult to perform an effective reflection function because the height of the reflective layer is relatively low. In addition, if it exceeds 5.0 degrees, since the height of the reflective layer is too high, the area of the active layer is excessively reduced in proportion to it. In addition, there is a problem that the recess process and the insulation layer process need to be more precisely managed.
  • a distance from the middle point C1 of the shortest distance between the bottom surface of the first recess 128 and the bottom surface of the second recess 127 to the top surface C2 of the second recess 20 ⁇ m to 40 ⁇ m can be.
  • the protrusion height of the second recess 127 may be about 300 nm to 800 nm. In this case, the light emitted from the active layer 124 in the TM mode can be effectively reflected upward.
  • the second recess 127 may be formed higher than the first recess 128.
  • the present invention is not limited thereto, and the height of the first recess 128 and the height of the second recess 127 may be the same.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the first recess 128 is 40 degrees to 70 degrees, or 60 degrees to 70 degrees
  • the inclination angle ⁇ 3 of the second recess 127 is 40 degrees to 70 degrees, or 60 degrees. To 70 degrees.
  • FIG. 11 is a plan view of a light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a view showing a distribution of current density of the light emitting device
  • FIG. 13A is an enlarged view of a portion B of FIG. 11
  • FIG. 13B is
  • FIG. 13A 14 is a view showing a first recess
  • FIG. 15 is a second modification of FIG. 13.
  • the light emitting device 100 may include a plurality of light emitting regions 136 partitioned by the planar reflective layer 135.
  • the light emitting region 136 may be an independent space partitioned by the reflective layer 135.
  • the light emitting region 136 may have various shapes.
  • the light emitting region 136 may be polygonal or circular.
  • the plurality of first electrodes 142 and the first recesses 128 may be disposed in the light emitting regions 136, respectively.
  • the reflective layer 135 surrounds the first electrode 142 in which current is dispersed. Therefore, light emitted from the periphery of the first electrode 142 may be upwardly reflected by the reflective layer 135 surrounding the emission region 136.
  • the reflective layer 135 may be disposed in a region in which a region having a current density of 40% or less is connected to a current density of 100% of the first electrode 142.
  • the distance between the center of the first recess and the center of the second recess disposed on the horizontal line may be 30 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the active layer of the region having good current diffusion may be etched, resulting in poor luminous efficiency. If the distance is larger than 40 ⁇ m, the region having poor current diffusion characteristics may remain, resulting in deterioration of light extraction efficiency. Can be. In the case where the reflective layer is formed in a region having a current density of less than 30%, the area of the isolated region is too large, which may lower the efficiency. In addition, a large portion of the light emitted to the side is likely to be absorbed in the light emitting structure.
  • the reflective layer 135 includes a plurality of end portions 135a adjacent to the edge of the first conductive semiconductor layer 122, and the gap between the end portion 135a and the edge of the first conductive semiconductor layer 122 ( d1) may be 1.0 ⁇ m to 10 ⁇ m. If less than 1.0 ⁇ m, it is difficult to secure the process margin, if larger than 10 ⁇ m may not be utilized in the region of the current diffusion characteristics are not good light extraction efficiency may be lowered. However, the present invention is not limited thereto, and the end portion 135a of the reflective layer 135 may also be sealed to form an isolated region.
  • the effective light emitting area P2 is narrow.
  • the effective emission area P2 may be defined as a boundary point having a current density of 40% or less based on the neighboring point P1 of the first electrode having the highest current density.
  • the distance between the center of the first recess and the center of the second recess disposed on the horizontal line may be 30 ⁇ m to 40 ⁇ m. If it is narrower than 30 ⁇ m, the active layer of the region having good current diffusion may be etched, resulting in poor luminous efficiency. If it is wider than 40 ⁇ m, the region having poor current diffusion characteristics may remain, resulting in a decrease in light extraction efficiency. .
  • an intermediate point between neighboring first electrodes 142 may have a low current density and thus may have very low efficiency of contributing to light emission. Therefore, the embodiment can improve the light extraction efficiency by forming a reflective layer in a region having a low current density.
  • the reflective layer 135 may include an inclined portion 135d and an upper surface portion 135c. Most of light emitted from the active layer 124 may be upwardly reflected by the inclined portion 135d.
  • the upper surface portion 135c of the reflective layer 135 may be disposed flatly, and when disposed flatly, the light extraction efficiency may be improved by reflecting light reflected internally within the light emitting structure 120 upwardly.
  • the light emitting region 136 defined by the reflective layer 135 may have an area of 2.0 to 5.0 times the first electrode 142.
  • the reflective layer 135 may be formed in a region having a current density of 40% or less based on the first electrode 142.
  • the distance between the center of the first recess 128 and the center of the second recess 127 disposed on the horizontal line may be 30 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the light emitting region 136 defined by the reflective layer 135 may have an area of 2.0 to 5.0 times the first recess 128.
  • the area of the light emitting region 136 may be adjusted according to the Al concentration of the light emitting structure 120.
  • the center of the reflective layer 135 may be disposed in a region where the current density is lowered to 40% or less, for example, a distance of 30 ⁇ m to 40 ⁇ m from the center of the first recess 128.
  • the width of the 135 may be 2 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the width of the reflective layer 135 is smaller than 2 ⁇ m, the material constituting the reflective layer 135 may cause cracking or peeling while the step coverage characteristics are deteriorated. If the width of the reflective layer 135 is larger than 5 ⁇ m, the effective active layer is etched to lower the light emission efficiency. Can cause.
  • the reflective layer 135 may have a plurality of reflective walls 138 formed of straight lines contacting the boundary region where the current density is lowered to 40% or less.
  • the reflective wall 138 may have a polygonal shape consisting of straight lines.
  • the plurality of reflective walls 138 may be connected to each other to form a plurality of light emitting regions 136 as shown in FIG. 13A, but is not limited thereto.
  • the plurality of reflective walls 138 may be spaced apart from each other.
  • the first recess 128 may include a first-first recess 128a and a first-second recess 128b that are adjacent to each other.
  • the second receiver may include a second-first recess 127a and a second-second recess 127b adjacent to each other.
  • the second recess 127 is disposed between the first-first recess 128a and the first-second recess 128b, and the first recess 128 is the second-first recess 127a. And between the second and second recesses 127b.
  • the second-first recess 127a and the second-second recess 127b may have a hexagonal structure, but are not limited thereto.
  • the first light emitting region 136a is configured by the first-first recess 128a surrounded by the second-first recess 127a
  • the second light emitting region 136b is the first-second recess ( 128b may be surrounded by the second-second recess 127b. Therefore, the first and second light emitting regions 136a and 136b may have a structure in which the second conductive semiconductor layer and the active layer are separated from each other.
  • the second-first recess 127a and the second-second recess 127b may be connected to each other as shown in FIG. 13A, or may be spaced apart from each other as shown in FIG. 13B.
  • the active layer 124 is removed and thus does not participate in light emission.
  • the area that does not actually participate in light emission is the first area W2 from which the active layer 124 is removed.
  • the width of the first recess 128 may vary according to the width W5 of the inclined surface. Therefore, it may be desirable to make the inclination angle of the inclined surface large. For example, the angle of the inclined surface may be 40 degrees to 70 degrees, or 60 degrees to 70 degrees.
  • a rectangular matrix may be continuously arranged.
  • the shape of the light emitting region 136 formed by the reflective layer 135 may be variously modified.
  • the shape of the light emitting region 136 may be hexagonal, octagonal triangular, or circular.
  • FIG. 16 is a plan view of a light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is an enlarged view of a portion C of FIG. 16
  • FIG. 18 is a photograph of a light emitting structure to which power is applied.
  • the first recess 128 may extend in the first direction (X direction) and be spaced apart in the second direction (Z direction).
  • the first direction may be a direction perpendicular to the thickness direction (Y direction) of the light emitting structure 120.
  • the width (area) of the first recess 128 and the second recess 127 is defined as an area formed under the light emitting structure 120.
  • the first electrode 142 may be disposed in the first recess 128.
  • the area of the first electrode 142 may be controlled by adjusting the number of the first recesses 128 or the length extending in the first direction.
  • the area of the first electrode needs to be wider than that of the GaN light emitting structure emitting blue light.
  • the current injection area can be increased.
  • the width W1 of the first recess 128 may be 30 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • an area in which the first electrode 142 is disposed may be narrow, and thus injection of electrons may not be smooth, resulting in an increase in operating voltage.
  • the active layer may be excessively reduced to lower the light output.
  • the distance d6 between the first recesses 128 may be 20 ⁇ m to 60 ⁇ m. If the distance d6 is smaller than 20 ⁇ m, the active layer may be excessively reduced to reduce the light output. If the distance d6 is smaller than 60 ⁇ m, the number of the first recesses 128 may be reduced to increase the number of the first electrodes 142. It is difficult to secure enough area.
  • An area of the plurality of first electrodes 142 may be 19% to 29% based on 100% of the maximum area in the first direction of the light emitting structure 120. If the area of the first electrode 142 is smaller than 19%, sufficient current injection and diffusion may be difficult. If the area of the first electrode 142 is larger than 29%, the active layer 124 and the second electrode 146 may be difficult. ) Has a problem that the light output is reduced and the operating voltage is increased because the area that can be disposed is reduced.
  • An area of the plurality of first recesses 128 may be 30% to 45% based on a maximum area of 100% in the first direction of the light emitting structure 120. If the area of the first recess 128 is smaller than 30%, the area of the first electrode 142 may be reduced. If the area of the first recess 128 is larger than 45%, the active layer 124 may be used. As the area in which the second electrode 146 may be disposed is reduced, there is a problem that the light output is lowered and the operating voltage is increased.
  • the plurality of second recesses 127 may extend in the first direction (X direction) and may be spaced apart in the second direction (Z direction). The second recess 127 may be disposed between the plurality of first recesses 128.
  • the reflective layer 135 may be disposed in the second recess 127. Accordingly, the reflective layer 135 may be disposed on both side surfaces of the plurality of first electrodes 142 to upwardly reflect light emitted from the periphery of the first electrode 142.
  • the width S2 of the reflective layer 135 may be equal to or wider than the width of the second recess 127.
  • Increasing the composition of aluminum may weaken the current dispersion effect. Therefore, the current is distributed only in the vicinity of each of the first electrode 142, the current density can be sharply lowered at the far point. Therefore, the effective light emitting region P2 is narrowed.
  • the effective emission area P2 may be defined as a boundary point having a current density of 30% to 40% or less based on the center of the first electrode 142 having a current density of 100%.
  • the distance from 5 ⁇ m to 40 ⁇ m in the second direction from the center of the first recess 128 may be defined as the boundary point. However, it may vary depending on the level of the injection current, the concentration of Al.
  • the reflective layer 135 may be disposed at an interface point having a current density of 30% to 40% or less. That is, in the exemplary embodiment, the light extraction efficiency may be improved by forming the reflective layer 135 in a region having a low current density.
  • the first direction length of the second recess 127 may be longer than the first direction length of the neighboring first recess 128. If the length of the second recess 127 is equal to or shorter than the length of the neighboring first recess 128, the light emitted from the end point of the first recess 128 may not be controlled.
  • first recess 128 adjacent to the second recess 127 may be two first recesses 128 disposed closest to the second recess 127 in the second direction (Z direction). Can be. That is, the second recess 127 may be formed longer than at least one of two first recesses 128 adjacent to each other.
  • One end of the second recess 127 may be longer than one end of the first recess 128 (d5).
  • the first direction length of the second recess 127 may be 104% or more of the first direction length of the first recess 128 disposed adjacently. In this case, light emitted from the periphery of both ends of the first electrode 142 may be effectively reflected upward.
  • a distance d1 between the second recess 127 and the side surface of the light emitting structure 120 may be 1.0 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the separation distance d1 is smaller than 1.0 ⁇ m, it is difficult to secure a process margin and reliability may be lowered because the capping layer 150 may not be disposed to surround the reflective layer 135.
  • the separation distance d1 is larger than 10 ⁇ m, an area participating in light emission may be reduced, and light extraction efficiency may be reduced.
  • the present invention is not limited thereto, and the second recess 127 and the reflective layer 135 may be formed to the side surface of the light emitting structure 120.
  • An area of the plurality of second recesses 127 may be 4% to 10% based on a maximum area of 100% in the first direction of the light emitting structure 120.
  • the area of the second recess 127 is smaller than 4%, it is difficult to form the reflective layer 135 inside the second recess 127.
  • the area of the second recess 127 is larger than 10%, the area of the active layer may be reduced, and thus the light output may be weakened.
  • the area of the reflective layer 135 may be 46% to 70% based on 100% of the maximum area in the first direction of the light emitting structure 120.
  • the area of the reflective layer 135 reflecting the actual light may be equal to or smaller than the area of the second recess 127.
  • the area of the reflective layer 135 is an area including an extension part extending to the lower surface of the light emitting structure 120 to cover the second electrode 146.
  • the area of the second electrode 146 may be 57% to 86% based on 100% of the maximum area in the first direction of the light emitting structure 120. If the area of the second electrode 146 is smaller than 57%, the operating voltage may increase. If the area of the second electrode 146 is larger than 86%, the area of the first electrode 142 may be reduced, resulting in lower current injection and dispersion efficiency. .
  • the area of the second electrode 146 may be the remaining area of the light emitting structure 120 except for the areas of the first recess 128 and the second recess 127. Accordingly, the second electrode 146 may be one electrode connected as a whole.
  • FIG. 19 is a plan view of a light emitting device according to a ninth embodiment of the present invention
  • FIGS. 20A and 20B are views showing a light emitting device according to a tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is an eleventh embodiment of the present invention
  • FIG. 22 is a view showing a light emitting device according to an example
  • FIG. 22 is a view showing a light emitting device according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • the side reflector 135b may be connected to both ends of the plurality of reflective layers 135. That is, the third recess 129 may be formed at the edge of the light emitting structure 120, and the side reflector 135b may be formed in the third recess 129.
  • the reflective layer 135 and the side reflector 135b may include the same reflective material. In exemplary embodiments, the reflective layer 135 and the side reflector 135b may include aluminum.
  • the plurality of reflective layers 135 and the side reflectors 135b may be electrically connected to each other or may be spaced apart from each other.
  • a plurality of first regions 136 may be formed.
  • the plurality of first regions 136 may be spaces spaced apart from each other by the plurality of reflective layers 135.
  • First recesses 128 and first electrodes 142 may be disposed in the plurality of first regions 136, respectively. According to this configuration, the light emitted from around the both ends of the first electrode 142 can be effectively reflected upward.
  • a plurality of second electrodes may be separated by the second recess 127 and the third recess.
  • the divided plurality of second electrodes 146 may be electrically connected to each other by an extension of the reflective layer 135.
  • the reflective layer 135 may not be disposed at the edge of the light emitting device. That is, the first recess 128 or the second recess 127 may be disposed at the edge due to various reasons such as a process margin.
  • the capping layer 150, the first conductive layer 165, and the substrate 70 protrude from the edge portion Z1 of the light emitting device to upwardly radiate the light L2 emitted from the active layer 124.
  • An angle between the capping layer 150 and the bottom surface of the second conductive semiconductor layer 126 may be 90 degrees to 145 degrees. When the angle is smaller than 90 degrees or larger than 145 degrees, the efficiency of reflecting light moving toward the side upwards may be inferior.
  • the light emitted between the plurality of first recesses 128 reflects upwardly from the reflective layer 135, and the light emitted from the edge of the light emitting structure 120 reflects upwardly of the capping layer 150.
  • the plurality of reflective layers 135 may extend in the second direction (Z direction) and be spaced apart in the first direction (X direction).
  • the arrangement of the first recess 128 and the second recess 127 may be appropriately modified according to the position of the electrode pad.
  • the first recess 128 and the first electrode 142 may extend in the first direction and the second direction, respectively. Accordingly, the first recess 128 may form a plurality of second regions 137 in regions crossing each other.
  • the plurality of reflective layers 135 may be disposed in the second regions 137 to reflect light upward.
  • the side reflector 135b may be disposed at an edge of the light emitting structure 120.
  • the plurality of reflective layers 135 and the side reflectors 135b may be electrically connected to each other through the second electrode.
  • the present invention is not limited thereto, and the plurality of reflective layers 135 and the side reflectors 135b may be electrically insulated.
  • the light emitting device may be configured as a package and used for curing a resin, a resist, a SOD, or a SOG. Alternatively, the light emitting device may be used for medical treatment or sterilization of an air cleaner or water purifier.
  • the light emitting device may be used as a light source of an illumination system, or may be used as a light source of an image display device or a light source of an illumination device. That is, the light emitting element can be applied to various electronic devices disposed in the case to provide light. For example, when a mixture of a light emitting device and an RGB phosphor is used, white light having excellent color rendering (CRI) may be realized.
  • CRI color rendering
  • the light emitting device described above may be configured as a light emitting device package and used as a light source of an illumination system.
  • the light emitting device may be used as a light source of an image display device or a light source of an illumination device.
  • a backlight unit of an image display device When used as a backlight unit of an image display device, it can be used as an edge type backlight unit or a direct type backlight unit, when used as a light source of a lighting device can be used as a luminaire or bulb type, and also used as a light source of a mobile terminal It may be.
  • the light emitting element includes a laser diode in addition to the light emitting diode described above.
  • the laser diode may include the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer having the above-described structure.
  • an electro-luminescence phenomenon is used in which light is emitted when a current flows, but the direction of emitted light is used.
  • a laser diode may emit light having a specific wavelength (monochromatic beam) in the same direction with the same phase by using a phenomenon called stimulated emission and a constructive interference phenomenon. Due to this, it can be used for optical communication, medical equipment and semiconductor processing equipment.
  • a photodetector may be a photodetector, which is a type of transducer that detects light and converts its intensity into an electrical signal.
  • Such photodetectors include photovoltaic cells (silicon, selenium), photoelectric devices (cadmium sulfide, cadmium selenide), photodiodes (e.g. PD having peak wavelength in visible blind or true blind spectral regions) Transistors, optoelectronic multipliers, phototubes (vacuum, gas encapsulation), infrared (Infra-Red) detectors, and the like, but embodiments are not limited thereto.
  • a light emitting device such as a photodetector may generally be manufactured using a direct bandgap semiconductor having excellent light conversion efficiency.
  • the photodetector has various structures, and the most common structures include a pin photodetector using a pn junction, a Schottky photodetector using a Schottky junction, a metal semiconductor metal (MSM) photodetector, and the like. have.
  • MSM metal semiconductor metal
  • a photodiode may include a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer having the above-described structure, and have a pn junction or pin structure.
  • the photodiode operates by applying a reverse bias or zero bias. When light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and current flows. In this case, the magnitude of the current may be approximately proportional to the intensity of light incident on the photodiode.
  • Photovoltaic cells or solar cells are a type of photodiodes that can convert light into electrical current.
  • the solar cell may include the first conductive semiconductor layer, the active layer, and the second conductive semiconductor layer having the above-described structure similarly to the light emitting device.
  • a general diode using a p-n junction it may be used as a rectifier of an electronic circuit, it may be applied to an ultra-high frequency circuit and an oscillation circuit.
  • the above-described light emitting device is not necessarily implemented as a semiconductor and may further include a metal material in some cases.
  • a light emitting device such as a light receiving device may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, and by a p-type or n-type dopant It may also be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

실시 예는 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 제2도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하는 발광구조물; 상기 제1리세스의 내부에 배치되어 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 연결 전극; 상기 제2리세스의 내부에 배치되는 반사층; 및 상기 반사층과 상기 발광구조물을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함하는 발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지를 개시한다.

Description

발광소자 및 이를 포함하는 발광소자 패키지
실시 예는 발광소자에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광 소자는 제1도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물이 형성되고, 제1도전형 반도체층과 제2도전형 반도체층 상에 각각 제1 전극과 제2 전극이 배치된다. 발광 소자는 제1도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자와 제2도전형 반도체층을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 활성층에서 방출되는 빛은 활성층을 이루는 물질의 조성에 따라 다를 수 있으며, 청색광이나 자외선(UV) 또는 심자외선(Deep UV) 등일 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 수직형 발광소자는 제2 전극(16) 위에, 제1도전형 반도체층(12)과 활성층(14) 및 제2도전형 반도체층(16)을 포함하는 발광 구조물(10)이 배치되고, 상기 제1도전형 반도체층(12) 상에 제1 전극(13)이 배치된다.
종래의 발광소자는 대부분 수평방향으로 광추출이 이루어지게 되는데, 이 때 발광소자의 활성층(14)에서 발생한 광이 발광소자의 외부로 추출되는 광 경로가 길어지면 발광소자 내부에서 흡수가 일어나 광 추출 효율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 전류 확산이 취약한 일정 부분에서 대부분 발광이 일어나며 발광 한 빛은 대부분 발광한 부분에서 대부분 흡수되어 광 추출 효율이 저하되는 문제가 있었다.
실시 예의 발광소자는 보다 높은 광 추출 효율을 갖는 발광소자를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 제2도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하는 발광구조물; 상기 제1리세스의 내부에 배치되어 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 연결 전극; 상기 제2리세스의 내부에 배치되는 반사층; 및 상기 반사층과 상기 발광구조물을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함한다.
상기 활성층은 자외선 파장대의 광을 생성할 수 있다.
상기 반사층은 자외선 파장대의 광을 반사할 수 있다.
상기 제1리세스는 제1-1리세스와 제1-2리세스를 포함하고, 상기 제2리세스는 상기 제1-1리세스와 상기 제1-2리세스 사이에 배치될 수 있다.
상기 연결 전극은 복수 개이며, 상기 복수 개의 연결 전극과 전기적으로 연결되는 제1도전층을 포함할 수 있다.
상기 연결 전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 배치되는 제1전극을 포함할 수 있다.
상기 제2리세스는 상기 제1-1리세스를 둘러싸는 제2-1리세스와 상기 제1-2리세스를 둘러싸는 제2-2리세스를 포함하며, 상기 발광구조물은 상기 제1-1리세스 및 상기 제2-1리세스에 의해 구성되는 제1발광영역과 상기 제1-2리세스 및 상기 제 2-2리세스에 의해 구성되는 제2발광영역을 포함할 수 있다.
상기 제1발광영역 및 상기 제2발광영역은 각각 상기 제1도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 활성층을 포함하고, 상기 제1발광영역과 상기 제2발광영역의 상기 제2도전형 반도체층 및 활성층은 상기 제2리세스에 의해 분리될 수 있다.
상기 제2-1리세스와 상기 제2-2리세스는 서로 연결될 수 있다.
상기 제2-1리세스와 상기 제2-2리세스는 서로 이격될 수 있다.
상기 제1리세스는 평면상에서 다각 형상 또는 원형 형상일 수 있다.
상기 제2리세스의 돌출높이는 상기 제1리세스의 돌출높이와 동일하거나 보다 높고, 상기 제1리세스 및 제2리세스의 돌출높이는 상기 활성층에서 상기 제1리세스 및 제2리세스의 상면까지의 거리일 수 있다.
상기 복수 개의 제1리세스와 제2리세스는 제1방향으로 연장되고, 상기 제1방향은 상기 발광구조물의 두께 방향과 수직한 방향일 수 있다.
상기 제2리세스의 제1방향 길이는 이웃한 제1리세스 중 적어도 하나의 제1방향 길이보다 길 수 있다.
상기 절연층은 제1절연층 및 제2절연층을 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1절연층과 제2절연층 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층의 하부에 배치되는 제2 도전층; 및 상기 제2 절연층을 사이에 두고 상기 제2 도전층의 하부에 배치되는 제1도전층을 포함할 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1도전층을 포함하고, 상기 제1도전층은 상기 제2리세스의 내부에 배치되는 제1도전 돌출부를 포함하고, 상기 반사층은 상기 제1도전 돌출부상에 배치될 수 있다.
상기 제1도전층은 상기 연결 전극과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 적어도 하나의 패드를 포함하는 몸체; 및 상기 몸체 상에 배치되고, 상기 패드와 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하고, 상기 발광소자는, 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고, 상기 제2도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하는 발광구조물; 상기 제1리세스의 내부에 배치되어 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 연결 전극; 상기 제2리세스의 내부에 배치되는 반사층; 및 상기 반사층과 상기 발광구조물을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함한다.
실시 예에 따르면, 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
또한, 광 출력이 향상될 수 있다.
또한, 동작 전압이 개선될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 발광소자를 나타낸 도면이고,
도 2는 발광소자의 제1실시 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자의 제2실시 예를 나타낸 도면이고,
도 4는 발광소자의 제3실시 예를 나타낸 도면이고,
도 5는 발광소자의 제4실시 예를 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자 패키지의 일 실시 예를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 제5실시 예에 따른 발광소자의 단면도이고,
도 8은 반사층에 의해 광이 상향 반사되는 과정을 보여주는 개념도이고,
도 9는 도 7의 A부분의 확대도이고,
도 10은 제1리세스와 제2리세스의 높이차를 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 제7실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고,
도 12는 발광소자의 전류밀도의 분포를 보여주는 도면이고,
도 13a는 도 11의 B부분 확대도이고,
도 13b는 도 13a의 제1변형예이고,
도 14은 제1리세스를 보여주는 도면이고,
도 15는 도 13의 제2변형예이고,
도 16은 본 발명의 제8실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고,
도 17은 도 16의 C부분의 확대도이고,
도 18은 전원이 인가된 발광구조물의 사진이고,
도 19는 본 발명의 제9실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고,
도 20 a 및 도 20b는 본 발명의 제10실시 예에 따른 발광소자를 보여주는 도면이고,
도 21은 본 발명의 제11실시 예에 따른 발광소자를 보여주는 도면이고,
도 22는 본 발명의 제12실시 예에 따른 발광소자를 보여주는 도면이다.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시 예들에 따른 발광소자는 수직형 발광소자이되, 제1도전형 반도체층에 전류를 공급하는 제1 전극이 발광 구조물의 하부에 배치되어 발광 구조물 상부로 방출되는 빛의 반사량을 줄일 수 있으며, 제1 전극은 제2도전형 반도체층과 활성층을 관통하여 제1도전형 반도체층에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2는 발광소자의 제1실시 예를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자(100a)는 발광구조물(120)의 하부에 제2 도전층(236)이 배치되고, 제2 전극의 하부에는 절연층(130)과 제1도전층(232)이 배치되며, 제1도전층(232)으로부터 연장된 연결 전극(233)이 발광구조물(120) 내의 제1 도전형 반도체층(222)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 그리고, 제2 도전층(236)의 가장 자리 영역에서 제2 전극패드(236a, 236b)가 발광구조물(120)의 가장 자리와 대응하여 배치될 수 있다.
발광구조물(120)은 제1도전형 반도체층(122)과 활성층(124) 및 제2도전형 반도체층(126)을 포함하여 이루어진다.
제1도전형 반도체층(122)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1도전형 반도체층(122)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(124)은 제1도전형 반도체층(122)과 제2도전형 반도체층(126) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이때, 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2도전형 반도체층(126)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2도전형 반도체층(126)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2도전형 반도체층(126)은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaNAlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제2도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2도전형 반도체층(126)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제2도전형 반도체층(126)이 AlGaN인 경우, 낮은 전기 전도도에 의해 정공 주입이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 상대적으로 전기 전도도가 우수한 GaN을 제2도전형 반도체층(126)의 하부면에 배치할 수도 있다.
도시되지는 않았으나, 활성층(124)과 제2도전형 반도체층(126)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer)이 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2 도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.
제1도전형 반도체층(122)의 표면이 도시된 바와 같이 요철을 이루어 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
제2도전형 반도체층(126)의 하부에는 제2 도전층(236)이 배치될 수 있다. 제2 도전층(236)은 제2도전형 반도체층(126)과 면접촉하며 배치되되, 연결 전극(233)이 형성된 영역에서는 그러하지 않을 수 있다. 그리고, 제2 도전층(236)의 가장 자리는 제2도전형 반도체층(126)의 가장 자리보다 더 외곽에 배치될 수 있는데, 제2 전극 패드(236a, 236b)가 배치될 영역을 확보하기 위함이다.
제2 도전층(236)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속으로 이루어질 수 있으며, 보다 상세하게는 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 제2 도전층은 캡핑층과 p오믹전극을 포함한 개념일 수 있다.
발광구조물(120)의 둘레에는 패시베이션층(180)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(180)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 패시베이션층(180)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
패시베이션층(180)은 발광구조물(120)의 둘레와, 상술한 제2도전형 반도체층(126)의 가장 자리보다 더 외곽에 배치된 제2 도전층(236)의 가장 자리 상에도 배치될 수 있다. 제2 도전층(236)의 가장 자리 상에 배치된 패시베이션층(180)은 제2 전극 패드(236a, 236b)가 형성된 영역에서는 오픈(open)될 수 있다.
제2 도전층(236)의 하부에는 절연층(130)을 사이에 두고 제1도전층(제1도전층, 232)이 배치될 수 있다. 제1도전층(232)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 상세하게는 금속으로 이루어질 수 있으며, 보다 상세하게는 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
제1도전층(232)으로부터 상부로 연장되어 복수 개의 연결 전극(233)들이 배치되는데, 연결 전극(233)들은 절연층(130)과 제2 도전층(236)과 제2도전형 반도체층(126)과 활성층(124)을 관통하고, 제1도전형 반도체층(122)의 일부에까지 연장되어, 연결 전극(233)의 상부면이 제1도전형 반도체층(122)과 면접촉할 수 있다. 발광구조물(229)은 복수 개의 연결 전극(233)이 배치되는 복수 개의 리세스(128)를 포함할 수 있다.
연결 전극(233)은 리세스(128)의 내에서 제2도전형 반도체층(126)의 하면과 같은 높이부터 리세스(128)의 상면까지의 영역으로 정의할 수 있으며, 정의되는 리세스(128)의 영역과 정의되는 연결 전극(233)의 영역은 같을 수 있다. 또한, 연결 전극(233)은 리세스(128)의 하면에서 제1도전층(232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
각각의 연결 전극(233)의 단면은 원형이거나 다각형일 수 있다. 상술한 절연층(130)은 연결 전극(233)의 둘레에 연장되어 배치되어, 연결 전극(233)을 제2 도전층(236), 제2도전형 반도체층(126) 및 활성층(124)과 전기적으로 절연시킬 수 있다.
제1도전층(232)의 하부에는 오믹층(240)이 배치될 수 있다.
오믹층(240)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(240)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-GaZnO), IGZO(In-GaZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
오믹층의 하부에는 반사 전극으로 작용할 수 있는 반사판(250)이 배치될 수 있다. 반사판(250)은 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(124)에서 도 2의 하부 방향으로 진행한 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
반사판(250)의 폭은 오믹층(240)의 폭보다 좁을 수 있으며, 반사판(250)의 하부에는 채널층(260)이 배치될 수 있다. 채널층(260)의 폭은 반사판(250)의 폭보다 커서 반사판(250)을 감싸며 배치될 수 있다. 채널층(260)은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 금(Au)이나 주석(Sn)으로 이루어질 수 있다.
도전성 지지 기판(support substrate, 270)은 금속 또는 반도체 물질 등 도전성 물질로 형성될 수 있다. 전기 전도도 내지 열전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 발광소자 작동시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열 전도도가 높은 물질(ex. 금속 등)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 지지 기판(270)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가지기 위하여 50 내지 200 마이크로 미터의 두께로 이루어질 수 있다.
도시되지는 않았으나, 접합층(236) 채널층(260)과 도전성 지지 기판(270)을 결합하는데, 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자(100a)에서 제1도전층(236)으로부터 연결 전극(233)을 통하여 제1도전형 반도체층(122)의 전체 영역에 균일하게 전류가 공급될 수 있다. 또한, 제2 도전층(236)과 면접촉하는 제2도전형 반도체층(126)에도 전류가 균일하게 공급될 수 있다.
또한, 전극 패드(236a, 236b)가 발광구조물(120)의 둘레에서 제2 도전층(236)의 상부에 배치되어, 제2 도전층(236)의 전체 영역에 고루 전류가 공급될 수 있다.
따라서, 제1도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자와 제2도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공이 활성층(124) 내에서 결합하는 빈도가 증가하여, 활성층(124)으로부터 방출되는 광량이 증가할 수 있다.
도 3은 발광소자의 제2실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 실시 예의 발광소자는 기본적으로 도 2에서 서술한 발광소자의 구조와 동일하기 때문에 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
실시 예의 발광소자는 연결 전극(233)상에 배치되는 반사층(135)을 포함할 수 있다.
보다 자세하게는, 절연층(130)과 제1도전층(232)의 사이에 반사층(135)이 구비될 수 있다.
반사층(135)은 절연층(130)의 하부에 배치될 수 있고, 절연층(130)의 형상과 동일한 형상으로 구비될 수 있다.
실시 예의 발광소자(200)는 자외선을 방출하는 발광소자일 수 있는데, 자외선을 방출하는 발광소자에 사용되는 제1도전형 반도체층(122)은 전류 확산(Current Spreading)이 취약한 특징이 있다.
제1도전형 반도체층(122)의 전류 확산 특성이 취약하기 때문에 전류를 공급하는 제1도전층(232)의 주변에서 대부분 발광이 일어나는 문제가 있었다.
실시 예의 발광소자는 대부분의 발광이 일어나는 연결 전극(233)의 하부면, 보다 자세하게는 연결 전극(233)의 상부에 배치되는 절연층(130)와 제1도전층(232)의 사이에 반사층(135)을 배치할 수 있다. 따라서, 연결 전극(233)의 주변에서 주로 발광하는 광을 반사시켜 발광된 광이 제1도전층(232)에서 흡수되는 것을 방지하여 광 추출 효율을 증가시키는 효과가 있다.
도 4는 발광소자의 제3실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 실시 예의 발광소자 중에서 도 2 내지 도 3에서 서술한 발광소자의 구조와 동일한 부분은 설명을 생략하도록 한다.
실시 예의 발광소자는 연결 전극(233)에 반사층(135)을 더 포함할 수 있다.
반사층(135)은 절연층(130)의 사이에 배치될 수 있는데 절연층(130)는 상부에 배치되는 제1절연층(131), 제1절연층(131)의 하부에 배치되는 제2절연층(132)를 포함할 수 있고, 반사층(135)은 제1절연층(131)과 제2절연층(132)의 사이에 배치될 수 있다.
제1절연층(131)과 제2절연층(132)를 구성하는 물질은 동일하게 구비될 수 있다.
또한, 제1절연층(131)과 제2절연층(132)를 구성하는 물질은 서로 상이한 물질로 구비될 수 있다.
도 3에서 도시된 발광소자는 대부분의 발광이 일어나는 연결 전극(233)의 하부면에 반사층(135)을 배치할 수 있다. 보다 자세하게는 반사층(135)은 연결 전극(233)의 상부에 배치되는 절연층(130)와 제1도전층(232)의 사이에 배치되어 연결 전극(233)의 주변에서 주로 발광하는 광을 반사시킬 수 있다. 따라서, 발광된 광이 제1도전층(232)에서 흡수되는 것을 방지하여 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
이에 반해, 실시 예의 발광소자는 제1절연층(131)와 제2절연층(132)의 사이에 배치됨으로 인하여 제2절연층(132) 및 제1도전층(232)에서 흡수되는 광을 방지하여 광 추출 효율을 증가시키는 효과가 있다.
실시 예에 따르면, 반사층(135)은 연결 전극(233)이 배치되는 제1리세스(128) 내부에 배치될 수 있다. 따라서, 제1리세스(128)의 개수가 많아질수록 연결 전극(233)과 제1도전형 반도체층(122)의 접촉면적이 증가하여 전류 분산 효율이 향상될 수 있다. 또한, 연결 전극(233) 주변에서 출사된 광은 반사층(135)에 의해 상향 반사되어 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
도 3에서 도시된 발광소자의 절연층(130)의 두께는 적어도 제1절연층(131) 의 두께 보다 크거나 같도록 구비될 수 있다.
또한, 실시 예의 제2절연층(132)의 두께는 도 3에서 도시된 절연층(130)의 두께보다 크거나 같도록 구비될 수 있다.
다만, 반사층(135)을 수용하는 공간을 제공하는 제1절연층(131) 및 제2절연층(132)의 두께는 실시 예에 도시된 것에 한정되지 아니하고 사용자의 필요에 따라 얼마든지 변경이 가능하며 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
도 5는 발광소자의 제4실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 실시 예의 발광소자 중에서 도 2에서 서술한 발광소자의 구조와 동일한 부분은 설명을 생략하도록 한다.
도 3 및 도 4에서는 도시된 발광소자의 활성층(124)에서 발광하는 광을 반사시키기 위한 반사층(135)이 연결 전극(233)에 배치되는 반면, 실시 예의 발광소자는 활성층(124)에서 발광하는 광을 반사시키기 위한 반사층(135)을 연결 전극(233)에서 소정간격 이격되도록 포함할 수 있다. 즉, 복수 개의 연결 전극(233)은 복수 개의 제1리세스(128)의 내부에 각각 배치되고, 반사층(135)은 제2리세스(127)의 내부에 배치될 수도 있다. 제2리세스(127)는 복수 개의 제1리세스(128) 사이에 배치될 수 있다.
실시 예의 발광소자는 자외선을 방출하는 발광소자일 수 있는데, 자외선을 방출하기 위한 발광소자는 대부분 수평방향으로 광을 추출하는 것이 일반적이다.
하지만, 발광소자에서 발광한 광이 발광소자의 외부로 추출되기 위해서 수평방향으로 이동하며 발광소자 내부에서 대부분 흡수되어 광 추출 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위하여 실시 예의 발광소자는 수평방향으로 이동하는 광이 반사층(135)에 반사되어 상부로 추출할 수 있는 발광소자를 제공할 수 있다.
실시 예의 반사층(135)은 절연층(130)으로부터 소정높이 이상 돌출되도록 구비될 수 있다.
활성층(124)은 절연층(130)의 상부에 위치하고 있다. 따라서, 반사층(135)은 적어도 활성층(124)과 동일하거나 그 이상의 높이에 배치되어야 활성층(124)에서 수평방향으로 진행하는 광을 상부로 반사할 수 있다.
따라서, 연결 전극(233)이 배치되는 제1리세스(128) 및 반사층(135)이 배치되는 제2리세스(127)는 모두 활성층(226)과 동일하거나 그 이상의 높이로 배치될 수 있다.
이하 상세히 설명한다.
실시 예의 발광소자는 연결 전극(233)으로부터 소정간격으로 이격된 위치에 배치되는 복수 개의 제1도전 돌출부(232A), 제1도전 돌출부(232A)상에 배치되어 제1도전 돌출부(232A)를 절연시키는 절연층(130), 및 제1도전 돌출부(232A)와 절연층(130)의 사이에 배치되어 광을 반사시키는 반사층(135)을 포함할 수 있다.
제1도전 돌출부(232A)는 활성층(124)에서 발광되어 수평 방향으로 진행하는 광을 반사시키기 위하여 적어도 활성층(124)보다 높이 돌출 되도록 구비될 수 있다.
또한, 제1도전 돌출부(232A)는 도면에 도시된 바와 같이 연결 전극(233)이 돌출된 높이와 동일한 높이를 가지도록 돌출되도록 구비될 수도 있다.
다만, 이는 일 실시 예를 도시한 것이며 제1도전 돌출부(232A)는 반사층(232A)이 활성층(124)에서 발광된 광을 반사시켜 광 추출 효율을 증가시키도록 구비되기만 하면 족하며, 사용자의 필요에 따라 형상, 돌출 높이 및 폭이 다르게 구비될 수 있고 이는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
반사층(135)은 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 절연층(130)의 하부에 배치될 수도 있고, 제1절연층(131)과 제2절연층(132)의 사이에 배치될 수도 있다. 도 5의 실시예에서 반사층(135)은 제1도전층(232)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 반사층(135)은 제2 절연층(132)에 의하여 제1도전층(232)과 전기적으로 절연될 수도 있다.
반사층(135)이 배치되는 위치 및 형상 또한 사용자의 필요에 따라 가변 될 수 있으며, 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
도 6은 발광소자 패키지의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 도전성 기판(300)에 홈이 형성되고, 상술한 홈에 상술한 실시 예들에 따른 발광소자(200b)가 배치될 수 있다. 발광소자(200b)의 측면 중 적어도 일부와 바닥면은 도전성 기판(300)에 결합될 수 있는데, 솔더(310, solder) 등으로 결합될 수 있다.
몸체를 구성하는 도전성 기판(300)의 상부면에는 유전층(320)이 배치되고, 유전층(320)의 상부에는 본딩을 위한 패드(330)가 배치되어, 발광소자(200b)의 하나의 전극과 와이어(340)로 본딩될 수 있다. 그리고, 발광소자(200b)의 다른 전극은 도전성 기판(300)과 결합되며 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자(200b)의 둘레에는 몰딩부(350)가 형성되는데, 몰딩부(350)는 발광소자(200b)를 보호하고 발광소자(350)로부터 방출되는 광의 경로를 변경할 수 있다.
상술한 발광 소자 패키지에는 발광 소자가 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치로 구현될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 헤드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다.
헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5실시 예에 따른 발광소자의 단면도이고, 도 8은 반사층에 의해 광이 상향 반사되는 과정을 보여주는 개념도이고, 도 9는 도 7의 A부분의 확대도이고, 도 10은 제1리세스와 제2리세스의 높이차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참고하면, 실시 예에 따른 발광소자는 제1도전형 반도체층(122), 제2도전형 반도체층(126), 활성층(124)을 포함하는 발광구조물(120)과, 제1도전형 반도체층(122)과 전기적으로 연결되는 제1전극(142), 제2도전형 반도체층(126)과 전기적으로 연결되는 제2전극(146), 및 제2리세스(127)의 내부에 배치되는 반사층(135)을 포함한다.
실시 예에 따른 발광구조물(120)은 자외선 파장대의 광을 출력할 수 있다. 예시적으로 발광구조물(120)은 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수도 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수 도 있고, 심자외선 파장대의 광(UV-C)을 방출할 수 있다. 자외선 파장대는 발광구조물(120)의 Al의 조성비에 의해 결정될 수 있다.
예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)는 320nm 내지 420nm 범위의 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위의 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위의 파장을 가질 수 있다.
발광구조물(120)은 제2도전형 반도체층(126) 및 활성층(124)을 관통하여 제1도전형 반도체층(122)의 일부 영역까지 형성되는 복수 개의 제1리세스(128), 및 복수 개의 제1리세스(128) 사이에 배치되는 적어도 하나의 제2리세스(127)를 포함한다.
제1절연층(131)은 제1리세스(128) 및 제2리세스(127)상에 형성될 수 있다. 제1절연층(131)은 반사층(135)을 활성층(124) 및 제1도전형 반도체층(122)과 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제1절연층(131)은 제1리세스(128) 및 제2리세스(127)에서 제2도전형 반도체층(126)상으로 연장될 수 있다.
제1전극(142)과 제2전극(146)은 오믹전극일 수 있다. 제1전극(142)과 제2전극(146)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(135)은 제2리세스(127)의 내부에 배치될 수 있다. 구체적으로 반사층(135)은 제2리세스(127)내에서 제1절연층(131)상에 배치될 수 있다.
반사층(135)은 자외선 파장대에서 반사율이 높은 물질이 선택될 수 있다. 반사층(135)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로 반사층(135)은 Al (알루미늄)을 포함할 수 있다. 알루미늄 반사층(135)의 두께가 약 30nm 내지 100nm인 경우, 자외선 파장대의 광을 80% 이상 반사할 수 있다. 따라서, 활성층(124)에서 출사된 광이 반도체층 내부에서 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참고하면, 발광구조물(120)의 Al 조성이 높아지면 발광구조물(120) 내에서 전류 확산 특성이 저하될 수 있다. 또한, 활성층(124)은 GaN 기반의 청색 발광 소자에 비하여 측면으로 방출하는 광량이 증가하게 된다(TM 모드). 이러한 TM모드는 자외선 영역 대의 파장을 방출하는 발광소자에서 발생할 수 있다.
실시 예에 따르면, 전류 밀도가 약한 영역의 부분을 식각하고 반사층(135)을 형성함으로써, 반사층(135)에 의해 광(L1)이 상향 반사될 수 있다. 따라서, 발광구조물(120) 내에서 광 흡수를 줄이고, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광소자의 지향각을 조절할 수도 있다.
제1도전형 반도체층(122)은 제1도전형 반도체층(122)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도전형 반도체층(122)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1도전형 반도체층(122)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1도전형 반도체층(122)은 n형 반도체층일 수 있다.
제1도전형 반도체층(122)은 Al의 농도가 상대적으로 낮은 저농도층(122a)과 Al의 농도가 상대적으로 높은 고농도층(122b)을 가질 수 있다. 고농도층(122b)은 Al의 농도가 60% 내지 70%일 수 있고, 저농도층(122a)은 Al의 농도가 40% 내지 50%일 수 있다. 저농도층(122a)은 활성층(124)과 인접 배치된다.
제1전극(142)은 비교적 원활한 전류 주입 특성을 확보하기 위해 저농도층상에 배치될 수 있다. 즉, 제1리세스(128)는 저농도층(122a)의 영역까지 형성되는 것이 바람직하다. 고농도층(122b)은 Al의 농도가 높아 전류 확산 특성이 상대적으로 낮기 때문이다.
활성층(124)은 제1도전형 반도체층(122)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2도전형 반도체층(126)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(124)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(124)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(124)의 구조는 이에 한정하지 않는다. 활성층은 Al을 포함할 수 있다.
제2도전형 반도체층(126)은 활성층(124) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2도전형 반도체층(126)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2도전형 반도체층(126)은 Inx5Aly2Ga1-x5-y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2도전형 반도체층(126)은 p형 반도체층일 수 있다.
제2도전형 반도체층(126)이 AlGaN인 경우, 낮은 전기 전도도에 의해 정공 주입이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 상대적으로 전기 전도도가 우수한 물질, 예를 들어 GaN 기반의 물질을 제2도전형 반도체층(126)의 저면에 배치할 수도 있다.
제1전극(142)의 두께(d2)는 제1절연층(131)의 두께(d3)보다 얇을 수 있으며, 제1절연층(131)과 0㎛ 내지 4㎛의 이격 거리(d4)를 가질 수 있다. 제1전극(142)의 두께(d2)는 제1절연층(131)의 두께(d3)의 40% 내지 80%일 수 있다.
제1전극(142)의 두께(d2)가 제1절연층(131)의 두께(d3)의 40% 내지 80%인 경우, 제2 절연층(132), 제1도전층(165)을 배치할 때 발생하는 스텝 커버리지 특성 저하에 의한 박리 및 크랙 등의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 제1절연층(131)은 제1전극(142)과 좀 더 바람직하게 1㎛ 내지 3㎛의 이격 거리(d4)를 가질 수 있으며, 바람직한 이격 거리를 가짐으로써 제2절연층(132)의 갭필(Gap-fil)특성이 향상될 수 있다.
도 9를 참고하면, 반사층(135)은 제2전극(146)의 일측면과 상면의 일부를 덮을 수 있다. 이러한 구성에 의해 제1절연층(131)과 제2전극(146) 사이로 유입되는 광을 상부로 반사시킬 수 있다. 그러나, 알루미늄과 같은 반사층(135)은 스텝 커버리지가 상대적으로 좋지 않고, 마이그레이션(migration) 특성으로 인해 누설 전류가 발생할 수 있고 이로 인해 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 반사층(1355)이 제2전극(146)을 완전히 덮는 것은 바람직하지 않을 수 있다.
제2전극(146)은 발광 구조물의 하부면(121)에 배치될 수 있다. 제2전극(146)의 두께는 제1절연층(131)의 두께의 80%이하일 수 있다. 이로 인해 반사층(135) 및 캡핑층(150)이 배치될 때 스텝 커버리지 저하에 따른 반사층(135) 혹은 캡핑층(150)의 크랙이나 박리 등의 문제를 해결할 수 있다.
복수 개의 제2전극 사이의 거리(S1)는 3㎛ 내지 60㎛일 수 있다. 복수 개의 제2전극 사이의 거리(S1)가 3㎛보다 작은 경우에는 제2리세스(127)의 폭이 작아져 내부에 반사층(135)을 형성하기 어렵다. 또한, 거리가 60㎛를 초과하는 경우 제2전극(146)의 면적이 작아져 동작전압이 상승할 수 있고, 유효발광영역을 제거하는 문제로 인하여 광 출력이 낮아질 수 있다.
반사층의 폭(S2)은 3㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 반사층의 폭(S2)이 3㎛보다 작으면 제2리세스(127) 내에 반사층을 형성하기 어렵고, 30㎛를 초과하면 제2전극(146)의 면적이 작아져 동작전압이 상승하는 문제가 있다.
반사층(135)의 폭(S2)은 제2리세스(127)의 폭과 동일할 수 있다. 제1리세스의 폭과 제2리세스(127)의 폭은 발광구조물의 하부면(121)에 형성된 최대폭일 수 있다.
반사층(135)은 제2리세스(127)에서 제2전극(146)을 향해 연장된 연장부(135a)를 포함할 수 있다. 연장부(135a)는 제2리세스(127)에 의하여 분리된 제2전극(146)을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
연장부(135a)의 폭(S5)은 0㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 연장부의 폭(S5)이 0㎛일 경우는 제2전극(146)이 제2리세스(127)의 하면까지 연장되어 반사층(135)과 전기적으로 연결될 수 있고, 폭(S5)이 20㎛이상인 경우 제2전극(146)과 연장부(135a)가 수직으로 중첩되는 면적이 너무 넓기 때문에 열팽창계수 차이 등에 의한 박리 현상이 발생할 수 있다. 또한, 연장부(135a)를 포함한 반사층의 폭(S4)은 20㎛ 내지 60㎛일 수 있다.
제2전극(146)은 제1절연층(131)과 0㎛ 내지 4㎛의 제1 이격 거리(S3)를 가질 수 있다. 4㎛ 보다 이격 거리가 길 경우 제2전극(146)이 배치되는 면적이 좁아져 동작 전압이 상승할 수 있다. 제1절연층(131)과 제2전극(146)은 좀 더 바람직하게 1㎛ 내지 4㎛의 이격 거리(S3)를 가질 수 있다. 반사층(135)은 바람직한 이격 거리(S3)내에 배치될 때, 갭필(Gap-fil) 특성을 만족하여 충분하게 배치될 수 있다.
반사층(135)은 제2전극(146)과 제1절연층(131) 사이의 제1 이격 거리(S3)에 배치될 수 있으며, 제1 이격 거리(S3) 내에서 반사층(135)이 제1절연층(131)의 측면과 상면 및 제2전극(146)의 측면과 상면에 접할 수 있다. 또한, 제1 이격 거리(S3) 내에서 반사층(135)이 제2도전형 반도체층(126)과 쇼트키 접합이 형성되는 영역이 배치될 수 있으며, 쇼트키 접합을 형성함으로써 전류 분산이 용이해질 수 있다.
반사층(135)의 경사부와 제2도전형 반도체층(126)의 하부면이 이루는 각(θ4)은 90도 내지 145도일 수 있다. 경사각(θ4)이 90도보다 작을 경우 제2도전형 반도체층(126)의 식각이 어렵고 145도보다 클 경우 식각되는 활성층의 면적이 커져서 발광 효율이 저하되는 문제가 있다.
캡핑층(150)은 반사층(135)과 제2전극(146)을 덮을 수 있다. 따라서, 제2전극패드(166)와, 캡핑층(150), 반사층(135), 및 제2전극(146)은 하나의 전기적 채널을 형성할 수 있다.
캡핑층(150)은 반사층(135)과 제2전극(146)을 완전히 감싸며 제1절연층(131)의 측면과 상면에 접할 수 있다. 따라서, 캡핑층(150)과 제2전극(146)은 제2도전층으로 기능할 수 있다. 캡핑층(150)은 제1절연층(131)과의 접착력이 좋은 물질로 이루어지며, Cr, Al, Ti, Ni, Au 등의 물질로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 단일층 혹은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
캡핑층(150)이 제1절연층(131)의 측면과 상면과 접하는 경우, 반사층(135)과 제2전극(146)의 열적, 전기적 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 제1 절연층(131)의 일부 영역을 투과하여 기판(170) 방향으로 방출되는 광과 제1절연층(131)과 제2전극(146) 사이로 방출되어 기판(170) 방향으로 방출되는 광을 상부로 반사하는 반사 기능을 가질 수 있다.
캡핑층(150)은 제1절연층(131)과 제2전극(146) 사이의 제2 이격 거리(S6)에 배치될 수 있다. 캡핑층(150)은 제2 이격 거리(S6)에서 제2전극(146)의 측면과 상면 및 제1절연층(131)의 측면과 상면에 접할 수 있다. 또한, 제2 이격 거리 내에서 캡핑층(150)과 제2 전도성 반도체층(126)이 접하여 쇼트키 접합이 형성되는 영역이 배치될 수 있으며, 쇼트키 접합을 형성함으로써 전류 분산이 용이해질 수 있다.
다시 도 7을 참고하면, 발광구조물(120)의 하부면과 제1리세스(128)와 제2리세스(127)의 형상을 따라 제1도전층(165)과 접합층(160)이 배치될 수 있다. 제1도전층(165)은 반사율이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 제1도전층(165)은 알루미늄이나 은(Ag)을 포함할 수 있다. 제1도전층(165)이 알루미늄이나 은(Ag)을 포함하는 경우, 활성층(124)에서 기판(170) 방향으로 방출되는 광을 상부 반사하는 역할을 하여 광 추출 효율을 향상할 수 있다.
제2절연층(132)은 반사층(135), 제2전극(146), 캡핑층(150)을 제1도전층(165)과 전기적으로 절연시킨다. 제1도전층(165)은 제2절연층(132)을 관통하여 제1전극(142)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극(142)과 제1도전층(165)이 연결되는 부분에서 제1도전층(165)의 폭은 제1 전극(142)의 하면의 폭보다 좁을 수 있다. 제1 전극(142)과 제1도전층(165)이 연결되는 부분에서 제1도전층(165)의 폭이 제1 전극(142)의 하면의 폭보다 넓을 경우, 제거되어야 하는 제2 절연층(132)의 폭이 제1 전극(142)의 하면의 폭보다 넓게 되어야 하기 때문에 제1도전형 반도체층(122)의 상면이 손상될 수 있다. 제1도전형 반도체층(122)의 상면이 손상되는 경우, 신뢰성이 저하될 수 있다.
제1절연층(131)의 두께는 제2절연층(132)의 두께의 40% 내지 80%일 수 있다. 40% 내지 80%를 만족하는 경우, 제1절연층(131)의 두께가 얇아지고, 반사층(135)의 상면이 제1도전형 반도체층(122)에 가까워져 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
예시적으로 제1절연층(131)의 두께는 3000옴스트롱 내지 7000옴스트롱일 수 있다. 3000 옴스트롱보다 얇은 경우 전기적 신뢰성이 악화될 수 있고, 7000 옴스트롱보다 두꺼우면 반사층(135) 및 캡핑층(150)이 제1절연층(131) 상부와 측면에 배치될 때, 반사층(135)이나 캡핑층(150)의 스텝 커버리지 특성이 좋지 않아 박리나 크랙을 유발할 수 있다. 박리나 크랙을 유발하는 경우, 전기적 신뢰성이 악화되거나 광 추출 효율이 저하되는 문제점을 야기할 수 있다.
제2절연층(132)의 두께는 4000옴스트롱 내지 10000옴스트롱일 수 있다. 4000 옴스트롱보다 얇을 경우 소자의 동작 시 전기적 신뢰성이 악화될 수 있고, 10000 옴스트롱보다 두꺼울 경우 공정시 소자에 가해지는 압력이나 열적 스트레스에 의하여 신뢰성이 저하될 수 있으며, 공정 시간이 길어져 소자의 단가가 높아지는 문제를 야기할 수 있다. 제1절연층(131)과 제2절연층(132)의 두께는 이에 한정하지 않는다.
접합층(160)은 도전성 재료를 포함할 수 있다. 예시적으로 접합층(160)은 금, 주석, 인듐, 알루미늄, 실리콘, 은, 니켈, 및 구리로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
기판(170)은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예시적으로 기판(170)은 금속 또는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 기판(170)은 전기 전도도 및/또는 열 전도도가 우수한 금속일 수 있다. 이 경우 발광소자 동작시 발생하는 열을 신속이 외부로 방출할 수 있다.
기판(170)은 실리콘, 몰리브덴, 실리콘, 텅스텐, 구리 및 알루미늄으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
제2전극패드(166)는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 제2전극패드(166)는 단층 또는 다층구조를 가질 수 있으며, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 은(Ag) 및 금(Au)를 포함할 수 있다. 예시적으로 제2전극패드(166)는 Ti/Ni/Ti/Ni/Ti/Au의 구조를 가질 수 있다.
제2전극패드(166)는 중앙 부분이 함몰되어 상면이 적어도 하나 이상의 오목부와 적어도 하나 이상의 볼록부를 가질 수 있다. 상면의 오목부에는 와이어(미도시)가 본딩될 수 있다. 따라서, 접착 면적이 넓어져 제2전극패드(166)와 와이어가 더 견고히 본딩될 수 있다.
제2전극패드(166)는 광을 반사하는 작용을 할 수 있으므로, 제2전극패드(166)는 발광구조물(120)과 가까울수록 광 추출효율이 향상될 수 있다.
제2전극패드(166)와 발광구조물(120) 사이의 거리는 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 5㎛보다 작으면 공정 마진을 확보하기 어렵고, 30㎛보다 크면 전체 소자에서 제2전극패드(166)가 배치되는 면적이 넓어져, 발광층(24)의 면적이 줄어들고 광량이 줄어들 수 있다.
제2전극패드(166)의 볼록부 상면의 높이는 활성층(124)보다 높을 수 있다. 따라서 제2전극패드(166)는 활성층(124)에서 소자의 수평방향으로 방출되는 광을 상부로 반사하여 광 추출효율을 향상시키고, 지향각을 제어할 수 있다.
발광구조물의 상부면에는 요철이 형성될 수 있다. 이러한 요철은 발광구조물(120)에서 출사되는 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 요철은 자외선 파장에 따라 평균 높이가 다를 수 있으며, UV-C의 경우 300 nm 내지 800 nm 정도의 높이를 갖고, 평균 500 nm 내지 600 nm 정도의 높이를 가질 때 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
발광구조물(12)의 상부면과 측면에는 패시베이션층(180)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(180)의 두께는 2000 옴스트롱 내지 5000 옴스트롱일 수 있다. 2000옴스트롱보다 작을 경우, 소자를 외부의 수분이나 이물질로부터 보호하는 데에 충분하지 않아 소자의 전기적, 광학적 신뢰성을 악화시킬 수 있고, 5000 옴스트롱보다 두꺼울 경우 소자에 가하는 스트레스가 커져 광학적 신뢰성을 저하시키거나 공정 시간이 길어짐에 따라 소자의 단가가 높아지는 문제점을 야기할 수 있다.
도 10을 참고하면, 제2리세스(127)의 돌출높이(H1)는 제1리세스(128)의 돌출높이(H2)보다 클 수 있다. 여기서 돌출높이는 활성층(124)에서 제1리세스(128) 및 제2리세스(127)의 상면까지의 수직거리로 정의할 수 있다.
구체적으로, 제2리세스(127)의 돌출높이(H1)는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
H1=W4×tan(θ1)
여기서, W4는 서로 이웃한 제1리세스(128)와 제2리세스(127) 사이의 중간 지점(C1)에서 제2리세스의 상면(C2)까지의 거리이고, θ1은 중간 지점(C1)에서 반사층(135)의 상면까지 연장한 가상의 최단 거리 직선과 활성층(124)의 수평면이 이루는 각도이며, 0.5도이상이고 5.0도 이하이다.
θ1이 0.5도 미만인 경우에는 반사층의 높이가 상대적으로 낮아져 효과적인 반사 기능을 수행하기 어려울 수 있다. 또한, 5.0도를 초과하는 경우에는 반사층의 높이가 너무 높아지므로 그에 비례하여 활성층의 면적이 과도하게 감소하는 문제가 있다. 또한, 리세스 공정과 절연층 공정이 더 정밀한 관리되어야 하는 문제가 있다.
예시적으로 제1리세스(128)의 하면과 제2리세스(127)의 하면의 최단 거리의 중간 지점(C1)에서 제2리세스의 상면(C2)까지의 거리 20㎛ 내지 40㎛ 일 수 있다. 제2리세스(127)의 돌출높이는 약 300nm 내지 800nm일 수 있다. 이 경우 활성층(124)에서 TM 모드로 방출되는 광을 효과적으로 상향 반사시킬 수 있다.
제2리세스(127)는 제1리세스(128)보다 높게 형성될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제1리세스(128)의 높이와 제2리세스(127)의 높이는 동일할 수도 있다.
제1리세스(128)의 경사각도(θ2)는 40도 내지 70도, 또는 60도 내지 70도이고, 제2리세스(127)의 경사 각도(θ3)는 40도 내지 70도, 또는 60도 내지 70도 일 수 있다.
도 11은 본 발명의 제7실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고, 도 12는 발광소자의 전류밀도의 분포를 보여주는 도면이고, 도 13a는 도 11의 B부분 확대도이고, 도 13b는 도 13a의 제1변형예이고, 도 14은 제1리세스를 보여주는 도면이고, 도 15는 도 13의 제2변형예이다.
도 11을 참고하면, 발광소자(100)는 평면상 반사층(135)에 의해 구획되는 복수 개의 발광영역(136)을 포함할 수 있다. 발광영역(136)은 반사층(135)에 의해 구획된 독립 공간일 수 있다. 발광영역(136)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예시적으로 발광영역(136)은 다각 형상일 수도 있고, 원형 형상일 수도 있다.
복수 개의 제1전극(142)과 제1리세스(128)는 발광영역(136)에 각각 배치될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 전류가 분산되는 제1전극(142)을 반사층(135)이 포위하게 된다. 따라서, 제1전극(142)의 주변에서 발광하는 광은 발광영역(136)을 둘러싼 반사층(135)에 의해 상향 반사될 수 있다.
반사층(135)은 제1전극(142)의 전류밀도 100%를 기준으로 전류밀도가 40%이하인 영역을 연결한 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1리세스의 중심과 수평선상에 배치되는 제2리세스의 중심의 거리는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
거리가 30㎛보다 좁을 경우 전류 확산이 좋은 영역의 활성층을 식각하게 되어 발광 효율이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 40㎛보다 넓을 경우 전류 확산 특성이 좋지 않은 영역이 남아있게 되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 전류밀도가 30% 미만인 영역에 반사층을 형성하는 경우, 고립영역의 면적이 너무 넓어져 효율이 떨어질 수 있다. 또한, 측면으로 출사된 광의 상당 부분이 발광구조물 내에서 흡수될 가능성이 높다.
반사층(135)은 제1도전형 반도체층(122)의 테두리와 인접한 복수 개의 끝단부(135a)를 포함하고, 끝단부(135a)와 제1도전형 반도체층(122)의 테두리와의 간격(d1)은 1.0㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 1.0㎛보다 작을 경우, 공정 마진의 확보가 어렵고 10㎛보다 클 경우 전류 확산 특성이 좋지 않은 영역이 활용되지 않아 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 반사층(135)의 끝단부(135a)도 밀폐되어 고립영역을 형성할 수도 있다.
도 12를 참고하면, Al의 조성이 높아지면 전류 분산 효과가 약해질 수 있다. 따라서, 각각의 제1전극(142)에 인근지점에만 전류가 분산되며 거리가 먼 지점에서는 전류밀도가 급격히 낮아질 수 있다. 따라서, 유효 발광 영역(P2)이 좁다. 유효 발광 영역(P2)은 전류 밀도가 가장 높은 제1전극의 인근 지점(P1)을 기준으로 전류 밀도가 40%이하인 경계지점으로 정의할 수 있다.
예를 들어, 제1리세스의 중심과 수평선상에 배치되는 제2리세스의 중심의 거리는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다. 30㎛보다 좁을 경우 전류 확산이 좋은 영역의 활성층을 식각하게 되어 발광 효율이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 40㎛보다 넓을 경우 전류 확산 특성이 좋지 않은 영역이 남아있게 되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다.
특히, 이웃한 제1전극(142) 사이의 중간지점은 전류밀도가 낮아서 발광에 기여하는 효율이 매우 낮을 수 있다. 따라서, 실시 예는 전류밀도가 낮은 영역에 반사층을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 13a를 참고하면, 반사층(135)은 경사부(135d)와 상면부(135c)를 포함할 수 있다. 활성층(124)에서 출사된 광은 대부분 경사부(135d)에 의해 상향 반사될 수 있다. 반사층(135)의 상면부(135c)는 평평하게 배치될 수 있고, 평평하게 배치될 경우 발광구조물(120)내에서 내부 반사되는 광을 상부로 반사하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
반사층(135)에 의해 정의되는 발광영역(136)은 제1전극(142)의 2.0 내지 5.0배의 면적을 가질 수 있다. 이 경우 제1전극(142)을 기준으로 전류밀도가 40%이하인 영역에 반사층(135)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1리세스(128)의 중심과 수평선상에 배치되는 제2리세스(127)의 중심의 거리는 30㎛ 내지 40㎛일 수 있다. 또한, 반사층(135)에 의해 정의되는 발광영역(136)은 제1리세스(128)의 2.0 내지 5.0배의 면적을 가질 수도 있다. 발광영역(136)의 면적은 발광구조물(120)의 Al 농도에 따라 조절될 수도 있다.
반사층(135)은 전류 밀도가 40% 이하로 낮아지는 영역, 예를 들어 제1리세스(128)의 중심으로부터 30㎛ 내지 40㎛ 이격된 거리에 반사층(135)의 중심이 배치될 수 있으며 반사층(135)의 폭은 2㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
반사층(135)의 폭이 2㎛ 보다 작으면 반사층(135)을 이루는 물질이 스텝 커버리지 특성이 저하되면서 크랙이나 박리를 유발할 수 있고, 5㎛ 보다 넓을 경우 유효한 활성층이 식각되어 발광 효율이 떨어지는 문제점을 야기할 수 있다.
반사층(135)은 전류 밀도가 40% 이하로 낮아지는 경계 영역에 접하는 직선들로 이루어지는 복수 개의 반사벽(138)을 가질 수 있다. 예를 들어, 경계 영역이 원형이라면 반사벽(138)은 직선들로 이루어지는 다각형 형태를 가질 수 있다.
복수 개의 반사벽(138)은 도 13a와 같이 서로 연결되어 복수 개의 발광영역(136)을 형성할 수 있으나, 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 도 13b와 같이 복수 개의 반사벽(138)은 서로 이격 배치될 수 있다.
도 13b를 참고하면, 제1리세스(128)는 서로 이웃한 제1-1리세스(128a), 및 제1-2리세스(128b)를 포함할 수 있다. 또한, 제2리세서는 서로 이웃한 제2-1리세스(127a) 및 제2-2리세스(127b)를 포함할 수 있다.
제2리세스(127)는 제1-1리세스(128a)와 제1-2리세스(128b)의 사이에 배치되고, 제1리세스(128)는 제2-1리세스(127a)와 제2-2리세스(127b)의 사이에 배치될 수 있다. 제2-1리세스(127a)와 제2-2리세스(127b)는 육각 형상 구조일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
이때, 제1발광영역(136a)은 제1-1리세스(128a)가 제2-1리세스(127a)에 의해 둘러싸여 구성되고, 제2발광영역(136b)은 제1-2리세스(128b)가 제2-2리세스(127b)에 둘러싸여 구성될 수 있다. 따라서, 제1, 제2발광영역(136a, 136b)은 제2도전형 반도체층과 활성층이 서로 분리된 구조일 수 있다.
제2-1리세스(127a)와 제2-2리세스(127b)는 도 13a와 같이 서로 연결될 수도 있고, 도 13b와 같이 서로 이격될 수도 있다.
도 14를 참고하면, 제1리세스(128)가 형성된 영역은 활성층(124)이 제거되어 발광에 참여하지 않는다. 실제로 발광에 참여하지 않는 면적은 활성층(124)이 제거된 제1면적(W2)이다. 제1리세스(128)의 폭은 경사면의 폭(W5)에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 경사면의 경사 각도를 크게 제작하는 것이 바람직할 수 있다. 예시적으로, 경사면의 각도는 40도 내지 70도, 또는 60도 내지 70도일 수 있다.
도 15를 참고하면, 반사층(135)의 형상은 사각 형상의 매트릭스가 연속 배치될 수도 있다. 이와 같이, 반사층(135)에 의해 형성된 발광영역(136)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예시적으로 발광영역(136)의 형상은 육각형, 팔각형 삼각형, 또는 원형 형상일 수 있다.
도 16은 본 발명의 제8실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고, 도 17은 도 16의 C부분의 확대도이고, 도 18은 전원이 인가된 발광구조물의 사진이다.
도 16 및 도 17을 참고하면, 제1리세스(128)는 제1방향(X방향)으로 연장되고, 제2방향(Z방향)으로 이격 배치될 수 있다. 여기서 제1방향은 발광구조물(120)의 두께 방향(Y방향)과 수직한 방향일 수 있다. 이하에서 제1리세스(128)와 제2리세스(127)의 폭(면적)은 발광구조물(120)의 하부에 형성된 영역으로 정의한다.
제1리세스(128)의 내부에는 제1전극(142)이 배치될 수 있다. 제1리세스(128)의 개수를 조절하거나 제1방향으로 연장되는 길이를 조절하여 제1전극(142)의 면적을 제어할 수 있다.
알루미늄의 농도가 높은 자외선 발광구조물에서는 상대적으로 전류 분산이 용이하지 않으므로, 제1전극의 면적을 청색 광을 방출하는 GaN 발광구조물에 비해 넓힐 필요가 있다. 실시 예에서는 복수 개의 제1전극(142)이 제1방향으로 제1도전형 반도체층과 접촉하므로 전류 주입 면적을 넓힐 수 있다.
이때, 제1전극(142)의 면적을 증가시키기 위해 제1리세스(128)를 과도하게 형성하는 경우, 활성층(124) 및 제2전극(146)의 면적이 감소하므로 적정한 면적 비율을 유지하는 것이 중요하다.
제1리세스(128)의 폭(W1)은 30㎛ 이상 60㎛ 이하일 수 있다. 제1리세스(128)의 폭(W1)이 30㎛ 보다 작은 경우 내부에 제1전극(142)이 배치되는 면적이 좁아 전자의 주입이 원활하지 않을 수 있어 동작 전압이 상승할 수 있고, 60㎛보다 큰 경우에는 활성층이 과도하게 줄어들어 광 출력이 낮아질 수 있다.
제1리세스(128) 사이의 거리(d6)는 20㎛ 내지 60㎛일 수 있다. 거리(d6)가 20㎛보다 작은 경우에는 활성층이 과도하게 줄어들어 광 출력이 낮아질 수 있으며, 거리가 60㎛보다 큰 경우에는 제1리세스(128)의 개수가 작아져 제1전극(142)의 면적을 충분히 확보하기 어렵다.
복수 개의 제1전극(142)의 면적은 발광구조물(120)의 제1방향 최대 면적 100%를 기준으로 19% 내지 29%일 수 있다. 제1전극(142)의 면적이 19%보다 작은 경우 충분한 전류 주입 및 확산이 어려워질 수 있으며, 제1전극(142)의 면적이 29%보다 큰 경우에는 활성층(124)과 제2전극(146)이 배치될 수 있는 면적이 줄어들어 광 출력이 낮아지고 동작전압이 상승하는 문제가 있다.
복수 개의 제1리세스(128)의 면적은 발광구조물(120)의 제1방향 최대 면적 100%를 기준으로 30% 내지 45%일 수 있다. 제1리세스(128)의 면적이 30%보다 작은 경우 제1전극(142)의 면적이 작아지는 문제가 있으며, 제1리세스(128)의 면적이 45%보다 큰 경우에는 활성층(124)과 제2전극(146)이 배치될 수 있는 면적이 줄어들어 광 출력이 낮아지고 동작전압이 상승하는 문제가 있다.
복수 개의 제2리세스(127)는 제1방향(X방향)으로 연장되고, 제2방향(Z방향)으로 이격 배치될 수 있다. 제2리세스(127)는 복수 개의 제1리세스(128) 사이에 배치될 수 있다.
반사층(135)은 제2리세스(127) 내부에 배치될 수 있다. 따라서, 반사층(135)은 복수 개의 제1전극(142)의 양 측면에 배치되어 제1전극(142)의 주변에서 발광하는 광을 상향 반사할 수 있다. 반사층(135)의 폭(S2)은 제2리세스(127)의 폭과 동일하거나 더 넓을 수 있다.
알루미늄의 조성이 높아지면 전류 분산 효과가 약해질 수 있다. 따라서, 각각의 제1전극(142)의 인근지점에만 전류가 분산되며 거리가 먼 지점에서는 전류밀도가 급격히 낮아질 수 있다. 따라서, 유효 발광 영역(P2)이 좁아진다.
유효 발광 영역(P2)은 전류 밀도가 100%인 제1전극(142)의 중심을 기준으로 전류 밀도가 30% 내지 40%이하인 경계지점으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 제1리세스(128)의 중심으로부터 제2방향으로 5㎛ 내지 40㎛ 떨어진 거리를 경계지점으로 정의할 수 있다. 그러나, 주입 전류의 레벨, Al의 농도에 따라 가변적일 수 있다.
반사층(135)은 전류 밀도가 30% 내지 40%이하인 경계지점에 배치될 수 있다. 즉, 실시 예는 전류밀도가 낮은 영역에 반사층(135)을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
제2리세스(127)의 제1방향 길이는 이웃한 제1리세스(128)의 제1방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 만약 제2리세스(127)의 길이가 이웃한 제1리세스(128)의 길이와 동일하거나 더 짧다면, 제1리세스(128)의 끝단 지점에서 발광하는 광을 제어할 수 없다.
여기서 제2리세스(127)와 이웃한 제1리세스(128)는 제2방향(Z방향)으로 제2리세스(127)에 가장 근접하게 배치된 2개의 제1리세스(128)일 수 있다. 즉, 제2리세스(127)는 좌우로 인접 배치된 2개의 제1리세스(128) 중 적어도 하나 보다는 길게 형성될 수 있다.
제2리세스(127)의 일 끝단은 제1리세스(128)의 일 끝단보다 더 길게 배치될 수 있다(d5). 제2리세스(127)의 제1방향 길이는 인접 배치된 제1리세스(128)의 제1방향 길이의 104% 이상일 수 있다. 이 경우 제1전극(142)의 양 끝단의 주변에서 출사되는 광을 효과적으로 상향 반사시킬 수 있다.
제2리세스(127)와 발광구조물(120)의 측면의 이격 거리(d1)는 1.0㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 이격 거리(d1)가 1.0㎛보다 작을 경우에는 공정 마진의 확보가 어려워, 캡핑층(150)이 반사층(135)을 감싸며 배치되기 어렵기 때문에 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 이격 거리(d1)가 10㎛보다 클 경우에는 발광에 참여하는 면적이 줄어들어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제2리세스(127) 및 반사층(135)은 발광구조물(120)의 측면까지 형성될 수도 있다.
복수 개의 제2리세스(127)의 면적은 발광구조물(120)의 제1방향 최대 면적 100%를 기준으로 4% 내지 10%일 수 있다. 제2리세스(127)의 면적이 4%보다 작은 경우에는 제2리세스(127)의 내부에 반사층(135)을 형성하기 어렵다. 또한, 제2리세스(127)의 면적이 10%보다 큰 경우에는 활성층의 면적이 감소하여 광 출력이 약해질 수 있다.
반사층(135)의 면적은 발광구조물(120)의 제1방향 최대 면적 100%를 기준으로 46% 내지 70%일 수 있다. 실제 광을 반사하는 반사층(135)의 영역은 제2리세스(127)의 면적과 동일하거나 더 작을 수 있다. 여기의 반사층(135)의 면적은 발광구조물(120)의 하부면으로 연장되어 제2전극(146)을 덮는 연장부를 포함한 면적이다.
제2전극(146)의 면적은 발광구조물(120)의 제1방향 최대 면적 100%를 기준으로 57% 내지 86%일 수 있다. 제2전극(146)의 면적이 57%보다 작은 경우에는 동작 전압이 상승할 수 있으며, 면적이 86%보다 큰 경우에는 제1전극(142)의 면적이 줄어들어 전류 주입 및 분산 효율이 낮아질 수 있다.
제2전극(146)의 면적은 발광구조물(120)에서 제1리세스(128)와 제2리세스(127)의 면적을 제외한 나머지 면적일 수 있다. 따라서, 제2전극(146)은 전체적으로 연결한 하나의 전극일 수 있다.
도 19는 본 발명의 제9실시 예에 따른 발광소자의 평면도이고, 도 20 a 및 도 20b는 본 발명의 제10실시 예에 따른 발광소자를 보여주는 도면이고, 도 21은 본 발명의 제11실시 예에 따른 발광소자를 보여주는 도면이고, 도 22는 본 발명의 제12실시 예에 따른 발광소자를 보여주는 도면이다.
도 19을 참고하면, 복수 개의 반사층(135)의 양 끝단과 연결되는 측면 반사부(135b)를 포함할 수 있다. 즉, 발광구조물(120)의 가장자리에 제3리세스(129)를 형성하고, 제3리세스(129)의 내부에 측면 반사부(135b)를 형성할 수 있다. 반사층(135)과 측면 반사부(135b)는 동일한 반사물질을 포함할 수 있다. 예시적으로 반사층(135)과 측면 반사부(135b)는 알루미늄을 포함할 수 있다.
복수 개의 반사층(135)과 측면 반사부(135b)는 전기적으로 연결될 수도 있고, 서로 이격 배치될 수도 있다.
복수 개의 반사층(135)과 측면 반사부(135b)가 서로 연결된 경우, 복수 개의 제1영역(136)을 형성할 수 있다. 복수 개의 제1영역(136)은 복수 개의 반사층(135)에 의해 서로 이격된 공간일 수 있다.
복수 개의 제1영역(136)에는 각각 제1리세스(128)와 제1전극(142)이 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면 제1전극(142)의 양 끝단 주변에서 발광한 광을 유효하게 상향 반사할 수 있다.
제2전극은 제2리세스(127) 및 제3리세스에 의해 복수 개로 분리될 수 있다. 분할된 복수 개의 제2전극(146)은 반사층(135)의 연장부에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 20a를 참고하면, 발광소자의 가장자리에는 반사층(135)이 배치되지 않을 수도 있다. 즉, 공정 마진 등 다양한 이유에 의해 가장자리에는 제1리세스(128)가 배치될 수도 있고, 제2리세스(127)가 배치될 수도 있다.
도 20b를 참고하면, 발광소자의 가장자리 부분(Z1)에는 캡핑층(150), 제1도전층(165), 및 기판(70)이 돌출되어 활성층(124)에서 방출한 광(L2)을 상향 반사할 수 있다. 즉, 발광소자의 가장자리 부분(Z1)에는 측면 반사부가 형성될 수 있다. 따라서, 별도의 반사층을 형성하지 않더라고 최외각에서 방출되는 광을 상향 반사할 수 있다.
캡핑층(150)이 제2도전형 반도체층(126)의 하부면과 이루는 각은 90도 내지 145도일 수 있다. 각도가 90도 보다 작거나 145도 보다 큰 경우에는 측면을 향해 이동하는 광을 상측으로 반사하는 효율이 떨어질 수 있다
이러한 구성에 의하면, 복수 개의 제1리세스(128) 사이에서 방출되는 광은 반사층(135)이 상향 반사시키고, 발광구조물(120)의 가장자리에서 방출되는 광은 캡핑층(150)이 상향 반사시킬 수 있다.
도 21을 참고하면, 복수 개의 반사층(135)은 제2방향으(Z방향)로 연장되고 제1방향(X방향)으로 이격 배치될 수도 있다. 제1리세스(128) 및 제2리세스(127)의 배열은 전극 패드의 위치 등에 따라 적절히 변형될 수 있다.
도 22를 참고하면, 제1리세스(128)와 제1전극(142)은 제1방향과 제2방향으로 각각 연장될 수 있다. 따라서, 제1리세스(128)는 서로 교차하는 영역에 복수 개의 제2영역(137)을 형성할 수 있다.
복수 개의 반사층(135)은 제2영역(137)에 각각 배치되어 광을 상측으로 반사할 수 있다. 발광구조물(120)의 가장자리에는 측면 반사부(135b)가 배치될 수 있다. 복수 개의 반사층(135)과 측면 반사부(135b)는 제2전극을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 복수 개의 반사층(135)과 측면 반사부(135b)는 전기적으로 절연될 수도 있다.
발광소자는 패키지로 구성되어, 수지(resin)나 레지스트(resist)나 SOD 또는 SOG의 경화용으로 사용될 수 있다. 또는, 발광소자는 치료용 의료용으로 사용되거나 공기 청정기나 정수기 등의 살균에 사용될 수도 있다.
또한, 발광소자는 조명 시스템의 광원으로 사용되거나, 영상표시장치의 광원이나 조명장치의 광원으로 사용될 수 있다. 즉, 발광소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다. 예시적으로, 발광소자와 RGB 형광체를 혼합하여 사용하는 경우 연색성(CRI)이 우수한 백색광을 구현할 수 있다.
상술한 발광소자는 발광소자 패키지로 구성되어, 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광 출력전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 발광소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1도전형 반도체층과 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 발광소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 발광소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고,
    상기 제2도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하는 발광구조물;
    상기 제1리세스의 내부에 배치되어 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 연결 전극;
    상기 제2리세스의 내부에 배치되는 반사층; 및
    상기 반사층과 상기 발광구조물을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함하는 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성층은 자외선 파장대의 광을 생성하는 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은 자외선 파장대의 광을 반사하는 발광소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1리세스는 제1-1리세스와 제1-2리세스를 포함하고,
    상기 제2리세스는 상기 제1-1리세스와 상기 제1-2리세스 사이에 배치되는 발광소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결 전극은 복수 개이며,
    상기 복수 개의 연결 전극과 전기적으로 연결되는 제1도전층을 포함하는 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결 전극과 상기 제1도전형 반도체층 사이에 배치되는 제1전극을 포함하는 발광소자.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2리세스는 상기 제1-1리세스를 둘러싸는 제2-1리세스와 상기 제1-2리세스를 둘러싸는 제2-2리세스를 포함하며,
    상기 발광구조물은 상기 제1-1리세스 및 상기 제2-1리세스에 의해 구성되는 제1발광영역과 상기 제1-2리세스 및 상기 제 2-2리세스에 의해 구성되는 제2발광영역을 포함하는 발광소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1발광영역 및 상기 제2발광영역은 각각 상기 제1도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 활성층을 포함하고,
    상기 제1발광영역과 상기 제2발광영역의 상기 제2도전형 반도체층 및 활성층은 상기 제2리세스에 의해 분리된 발광소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2-1리세스와 상기 제2-2리세스는 서로 연결된 발광소자.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2-1리세스와 상기 제2-2리세스는 서로 이격된 발광소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1리세스는 평면상에서 다각 형상 또는 원형 형상인 발광소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2리세스의 돌출높이는 상기 제1리세스의 돌출높이와 동일하거나 보다 높고,
    상기 제1리세스 및 제2리세스의 돌출높이는 상기 활성층에서 상기 제1리세스 및 제2리세스의 상면까지의 거리인 발광소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1리세스와 제2리세스는 제1방향으로 연장되고,
    상기 제1방향은 상기 발광구조물의 두께 방향과 수직한 방향인 발광소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2리세스의 제1방향 길이는 이웃한 제1리세스 중 적어도 하나의 제1방향 길이보다 긴 발광소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 제1절연층 및 제2절연층을 포함하고,
    상기 반사층은 상기 제1절연층과 제2절연층 사이에 배치되는 발광소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2도전형 반도체층의 하부에 배치되는 제2 도전층; 및
    상기 제2 절연층을 사이에 두고 상기 제2 도전층의 하부에 배치되는 제1도전층을 포함하는 발광소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1도전층을 포함하고
    상기 제1도전층은 상기 제2리세스의 내부에 배치되는 제1도전 돌출부를 포함하고,
    상기 반사층은 상기 제1도전 돌출부상에 배치되는 발광소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1도전층은 상기 연결 전극과 연결되는 발광소자.
  19. 적어도 하나의 패드를 포함하는 몸체; 및
    상기 몸체 상에 배치되고, 상기 패드와 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하고,
    상기 발광소자는,
    제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하고,
    상기 제2도전형 반도체층 및 상기 활성층을 관통하여 상기 제1도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하는 발광구조물;
    상기 제1리세스의 내부에 배치되어 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 연결 전극;
    상기 제2리세스의 내부에 배치되는 반사층; 및
    상기 반사층과 상기 발광구조물을 전기적으로 절연하는 절연층을 포함하는 발광소자 패키지.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3506374A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-03 Lg Innotek Co. Ltd Semiconductor device
CN110034217A (zh) * 2017-12-27 2019-07-19 Lg伊诺特有限公司 半导体器件
KR20190139798A (ko) * 2018-06-08 2019-12-18 주식회사 엘지생활건강 모발, 피부 또는 섬유 성분 소실 방지용 조성물
EP3490012A4 (en) * 2016-07-20 2020-03-11 LG Innotek Co., Ltd. SEMICONDUCTOR COMPONENT
KR20200088042A (ko) * 2019-01-14 2020-07-22 서울바이오시스 주식회사 심자외선 발광 다이오드
WO2022015103A1 (ko) * 2020-07-17 2022-01-20 서울바이오시스주식회사 심자외선 발광 다이오드
US20220029057A1 (en) * 2021-07-12 2022-01-27 Nichia Corporation Light emitting element and method of manufacturing light emitting element
US11527677B2 (en) * 2018-04-05 2022-12-13 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173579A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Works Ltd 半導体発光素子およびその製造方法
KR20110117964A (ko) * 2010-04-22 2011-10-28 삼성엘이디 주식회사 반도체 발광 소자
KR20140006429A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140057811A (ko) * 2012-11-05 2014-05-14 일진엘이디(주) 열전도성 기판을 갖는 반도체 발광소자
KR20140146354A (ko) * 2013-06-17 2014-12-26 삼성전자주식회사 반도체 발광 장치 및 반도체 발광소자 패키지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173579A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Works Ltd 半導体発光素子およびその製造方法
KR20110117964A (ko) * 2010-04-22 2011-10-28 삼성엘이디 주식회사 반도체 발광 소자
KR20140006429A (ko) * 2012-07-05 2014-01-16 엘지이노텍 주식회사 발광소자
KR20140057811A (ko) * 2012-11-05 2014-05-14 일진엘이디(주) 열전도성 기판을 갖는 반도체 발광소자
KR20140146354A (ko) * 2013-06-17 2014-12-26 삼성전자주식회사 반도체 발광 장치 및 반도체 발광소자 패키지

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3490012A4 (en) * 2016-07-20 2020-03-11 LG Innotek Co., Ltd. SEMICONDUCTOR COMPONENT
US11183614B2 (en) 2016-07-20 2021-11-23 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device
CN110034217A (zh) * 2017-12-27 2019-07-19 Lg伊诺特有限公司 半导体器件
CN110034217B (zh) * 2017-12-27 2023-08-18 苏州立琻半导体有限公司 半导体器件
EP3506374A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-03 Lg Innotek Co. Ltd Semiconductor device
TWI799483B (zh) * 2017-12-27 2023-04-21 大陸商蘇州樂琻半導體有限公司 半導體裝置
US11075321B2 (en) 2017-12-27 2021-07-27 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device
US11527677B2 (en) * 2018-04-05 2022-12-13 Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. Semiconductor device
KR102415236B1 (ko) 2018-06-08 2022-06-30 주식회사 엘지생활건강 모발, 피부 또는 섬유 성분 소실 방지용 조성물
KR20190139798A (ko) * 2018-06-08 2019-12-18 주식회사 엘지생활건강 모발, 피부 또는 섬유 성분 소실 방지용 조성물
WO2020149531A1 (ko) * 2019-01-14 2020-07-23 서울바이오시스주식회사 심자외선 발광 다이오드
US20210305459A1 (en) * 2019-01-14 2021-09-30 Seoul Viosys Co., Ltd. Deep uv light emitting diode
CN111509096A (zh) * 2019-01-14 2020-08-07 首尔伟傲世有限公司 深紫外线发光二极管
KR20200088042A (ko) * 2019-01-14 2020-07-22 서울바이오시스 주식회사 심자외선 발광 다이오드
US11942573B2 (en) 2019-01-14 2024-03-26 Seoul Viosys Co., Ltd. Deep UV light emitting diode
KR102697414B1 (ko) * 2019-01-14 2024-08-22 서울바이오시스 주식회사 심자외선 발광 다이오드
US12237440B2 (en) 2019-01-14 2025-02-25 Seoul Viosys Co., Ltd. Deep UV light emitting diode
WO2022015103A1 (ko) * 2020-07-17 2022-01-20 서울바이오시스주식회사 심자외선 발광 다이오드
US12610674B2 (en) 2020-07-17 2026-04-21 Seoul Viosys Co., Ltd. Deep ultraviolet light-emitting diode
US20220029057A1 (en) * 2021-07-12 2022-01-27 Nichia Corporation Light emitting element and method of manufacturing light emitting element

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