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KR101039896B1 - 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101039896B1
KR101039896B1 KR20090118901A KR20090118901A KR101039896B1 KR 101039896 B1 KR101039896 B1 KR 101039896B1 KR 20090118901 A KR20090118901 A KR 20090118901A KR 20090118901 A KR20090118901 A KR 20090118901A KR 101039896 B1 KR101039896 B1 KR 101039896B1
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South Korea
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light emitting
layer
conductive semiconductor
emitting device
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정환희
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 발광 소자는 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층, 상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 및 일단은 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하고, 타단은 상기 제2 도전형 반도체층과 접촉하며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 어느 하나와 쇼트키 접촉을 형성하는 연결보호부를 포함한다.
발광 소자

Description

발광소자 및 그 제조방법{Light emitting device and fabrication method thereof}
실시예는 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
한편, 발광 다이오드는 정전기 방전 현상(ESD : Electro Static Discharge)이나 서어지(Surge) 현상 등에 취약한 단점을 가지므로, 이에 대한 개선이 필요하다.
실시예는 새로운 구조의 발광 소자를 제공한다.
실시예는 정전기 방전 현상(ESD)에 대한 보호 구조를 가지는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층, 상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 및 일단은 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하고, 타단은 상기 제2 도전형 반도체층과 접촉하며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 어느 하나와 쇼트키 접촉을 형성하는 연결보호부를 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층, 상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계; 상기 발광 구조물에 상기 제2 도전형 반도체층이 노출되도록 제1 홈을 형성하는 단계; 및 상기 제1 홈을 따라, 일단은 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하고 타단은 상기 제2 도전형 반도체층과 접촉하며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 어느 하나와는 쇼트키 접촉을 하는 연결보호부를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예는 새로운 구조의 발광 소자를 제공할 수 있다.
실시예는 정전기 방전 현상(ESD)에 대한 보호 구조를 가지는 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자 및 그 제조방법에 대해 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)의 단면도이고, 도 2는 상기 발광 소자(1)의 상면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발광 소자(1)는 전도성 지지부재(170), 반사층(160), 보호층(158), 오믹층(155), 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140), 제1 도전형 반도체층(130), 제1 전극(180), 연결보호부(185) 및 절연부재(145)를 포함 한다. 상기 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, 3족-5족 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 최소한의 발광 구조물을 이룬다.
상기 전도성 지지부재(170)는 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
상기 전도성 지지부재(170)는 상기 발광 구조물 아래에 도금 또는/및 증착되거나, 시트(sheet) 형태로 부착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전도성 지지부재(170)는 상기 발광 구조물을 지지하며, 상기 제1 전극(180)과 함께 상기 발광 소자(1)에 전원을 제공한다.
상기 전도성 지지부재(170) 상에는 상기 반사층(160)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(160)은 반사율이 높은 은(Ag), 은(Ag)을 포함하는 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)을 포함하는 합금, 백금(Pt) 또는 백금(Pt)을 포함하는 합금 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 반사층(160)은 상기 발광 구조물로부터 방출되는 광을 반사하여, 상기 발광 소자(1)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 반사층(160)과 상기 전도성 지지부재(170) 사이에는 두 층 사이의 계면 접합력을 향상시키기 위해 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 접착층(미도시)이 형성될 수도 있다.
상기 반사층(160) 상면의 둘레에는 상기 보호층(158)이 형성될 수 있다. 상 기 보호층(158)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
상기 보호층(158)은 상기 발광 구조물이 상기 전도성 지지부재(170) 등과 접촉하여 전기적으로 쇼트(Short)되지 않도록 할 수 있다.
상기 반사층(160)의 상면 및 상기 보호층(158)의 내측에는 상기 오믹층(155)이 형성될 수 있다. 상기 오믹층(155)은 ITO, Ni, Pt, Ir, Rh, Ag 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 오믹층(155)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 상기 반사층(160) 사이의 오믹 접촉을 위해 형성될 수 있다. 또한, 상기 오믹층(155)은 패턴을 포함하여 상기 발광 소자(1)의 전류 스프레딩(Current Spreading)을 향상시킬 수도 있다.
상기 오믹층(155) 및 상기 보호층(158) 상에는 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, 상기 p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(150) 상에는 상기 활성층(140)이 형성될 수 있다. 상기 활성층(140)은 제1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 상기 제2 도전형 반도체층(150)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 서로 만나서, 상기 활성층(140)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 의해서 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(140)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW : Multi Quantum Well), 양자선 구조 또는 양자점 구조 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(140)이 상기 다중 양자 우물 구조로 형성된 경우, 상기 활성층(140)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, InGaN 우물층/GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(140)의 위 및/또는 아래에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있으며, 상기 클래드층(미도시)은 AlGaN층 또는 InAlGaN층으로 구현될 수 있다.
상기 활성층(140) 상에는 상기 제1 도전형 반도체층(130)이 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층은 예를 들어, n형 반도체층을 포함할 수 있는데, 상기 n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
한편, 상기 제1 도전형 반도체층(130)은 p형 반도체층을 포함하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)은 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에는 제3 도전형 반도체층(미도시)이 형성될 수 있다. 이에, 상기 발광 소자(1)는 np, pn, npn, pnp 접합 구조 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있으 며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(130)의 상면에는 제1 전극(180)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(180)은 상기 전도성 지지부재(170)와 함께 상기 발광 소자(1)에 전원을 제공한다. 상기 제1 전극(180)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 상면에는 러프니스가 형성되어, 상기 발광 소자(1)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 발광 구조물은 제1 홈(135)을 포함할 수 있다. 상기 제1 홈(135)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 일부 노출되도록 형성될 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 제1 홈(135)은 에칭이나 레이저 드릴링 등에 의해 형성될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 상기 활성층(140)을 관통하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 일부 제거되어, 상기 제1 홈(135)에 의해 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 노출되도록 형성될 수 있다. 다만, 상기 제1 홈(135)의 제조방법이나 형태에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연결보호부(185)는 상기 제1 홈(135)을 따라 형성될 수 있으며, 상기 연결보호부(185)의 일단(186)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 접촉하고, 타단(187)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 접촉할 수 있다. 이때, 상기 연결보호부(185)의 일단(186)은 상기 제1 전극(180)과도 접촉할 수 있다.
상기 연결보호부(185)는 도금 또는 증착 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연결보호부(185)는 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 제2 도전형 반도체층(150)과 접촉하여, 둘 중 어느 하나와는 쇼트키 접촉을 형성하고, 다른 하나와는 오믹 접촉을 형성하는 금속으로 형성될 수 있다. 다만, 실시예에서는 상기 연결보호부(185)가 상기 제1 도전형 반도체층(130)과는 오믹 접촉을 형성하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)과는 쇼트키 접촉을 형성하는 것을 중심으로 설명한다.
상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키 접촉을 형성하는 금속은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 연결보호부(185)가 상기 금속으로 형성된 경우, 상기 연결보호부(185)의 일단(186)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)과 접촉하여 오믹 접촉을 형성하고, 상기 연결보호부(185)의 타단(187)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 접촉하여 쇼트키 접촉을 형성할 수 있다.
이때, 상기 연결보호부(185)의 타단(187)과 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 접촉하는 접촉계면(138)에는 상기 쇼트키 접촉에 의해 높은 저항이 발생하여 전위 장벽이 생길 수 있다. 즉, 상기 접촉계면(138)에는 상기 전위 장벽 이상의 전압이 인가되어야 전류가 흐를 수 있다.
상기 전위 장벽은 상기 발광 소자(1)가 발광하기 위한 동작 전압보다 높은 전압을 가질 수 있으며, 예를 들어, 4V 내지 6V 일 수 있다. 다만, 상기 전위 장벽은 상기 발광 소자(1)의 설계에 따라 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않 는다.
상기 전위 장벽은 상기 발광 소자(1)의 동작 전압보다 높으므로, 상기 발광 소자(1)에 순방향의 전압이 인가되는 경우에는, 상기 접촉계면(138)을 통해 전류가 흐르지 않고 상기 발광 구조물을 통해 전류가 흐르게 되므로, 상기 발광 소자(1)는 발광하게 된다.
반면, 상기 발광 소자(1)에 상기 전위 장벽 이상의 역방향의 전압이 인가되는 경우에는, 상기 접촉계면(138)을 통해 전류가 흐르게 되므로, 상기 발광 구조물에는 전류가 흐르지 않게 된다.
즉, 상기 발광 소자(1)에 정전기 방전(ESD : Electro Static Discharge) 현상 또는 서어지(Surge) 현상 등에 의해, 역방향으로 상기 전위 장벽 이상의 과다 전압이 인가되는 경우에는, 상기 접촉계면(138)을 통해 전류가 흐르게 되어, 상기 발광 구조물을 보호하는 효과가 있다.
상기 제1 홈(135)의 내벽과 상기 연결보호부(185) 사이에는 상기 절연부재(145)가 형성될 수 있다. 상기 절연부재(145)는 상기 연결보호부(185)와 상기 발광 구조물의 각 층들이 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도시된 것처럼, 상기 절연부재(145)는 상기 접촉계면(135)을 제외한 상기 제1 홈(135)의 내벽에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연부재(145)는 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 10을 참조하면, 상기 연결보호부(185)가 형성되지 않는 상기 제1 홈(135)의 영역 및 상기 발광 구조물의 일부 영역을 포함하는 제1 영역(A)은 제거될 수 있다. 상기 제1 영역(A)은 상기 연결보호부(185)를 형성함에 따라 발광에 기여하지 못하는 영역이기 때문이다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 상기 발광 소자(1)의 제조방법에 대해 설명한다. 다만, 앞에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하며, 설명의 편의를 위해 상기 발광 구조물이 기판(110) 아래에 형성되는 것으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 기판(110) 아래에 상기 발광 구조물을 형성할 수 있다.
즉, 상기 기판(110) 아래에 상기 제1 도전형 반도체층(130), 상기 제1 도전형 반도체층(130) 아래에 상기 활성층(140), 상기 활성층(140) 아래에 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 도전형 반도체층(150) 및 상기 기판(110) 사이에는 2족 내지 6족 화합물 반도체를 이용한 비전도성 반도체층 또는/및 버퍼층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 도전형 반도체층(150) 하면의 둘레에 상기 보호층(158)을 형성할 수 있다. 상기 보호층(158)은 증착(Deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 보호층(158)은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, ITO, AZO, ZnO 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 도전형 반도체층(150) 하면과 상기 보호층(158)의 내측에는 상기 오믹층(155)이 형성되고, 상기 오믹층(155) 및 상기 보호층(158) 아래에는 상기 반사층(160)이 형성되고, 상기 반사층(160) 아래에는 상기 전도성 지지부재(170)가 형성될 수 있다.
다만, 상기 반사층(160)이 오믹 접촉을 수행하는 경우에는 상기 오믹층(155)은 형성되지 않을 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에서 상기 기판(110)을 제거할 수 있다.
상기 기판(110)은 레이저 리프트 오프(LLO : Laser Lift Off) 공정 또는/및 에칭 공정에 의해 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 기판(110)을 제거한 후, 상기 제1 도전형 반도체층(130)의 표면을 에칭 공정에 의해 일부 제거하거나, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상의 버퍼층(미도시) 또는/및 비전도성 반도체층(미도시)을 제거할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
도 7을 참조하면, 상기 발광 구조물에 메사 에칭(Mesa Etching)을 실시하고, 상기 발광 구조물에 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 노출되도록 상기 제1 홈(135)을 형성할 수 있다.
상기 제1 홈(135)은 에칭 공정 또는/및 레이저 공정에 의해 형성할 수 있으 며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 홈(135)은 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 상기 활성층(140)을 관통하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 일부 제거하여 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 홈(135)의 내벽에 상기 접촉계면(138)을 제외하고 상기 절연부재(145)를 형성할 수 있다. 상기 절연부재(145)는 상기 발광 구조물과 후에 형성될 상기 연결보호부(185)를 절연시킬 수 있다.
상기 절연부재(145)는 증착(Deposition) 등의 방법에 의해 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연부재(145)는 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에는 상기 제1 전극(180)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 홈(135)을 따라 상기 연결보호부(185)가 형성될 수 있으며, 상기 연결보호부(185)의 일단(186)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 접촉하고, 타단(187)은 상기 접촉계면(138)에 의해 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 접촉할 수 있다. 또한, 상기 연결보호부(185)는 상기 제1 전극(180)과 접촉할 수도 있다.
상기 연결보호부(185)는 도금 또는 증착 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연결보호부(185)는 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 제2 도전형 반도체층(150)과 접촉하여, 둘 중 어느 하나와는 쇼트키 접촉을 형성하고, 다른 하나와 는 오믹 접촉을 형성하는 금속으로 형성될 수 있다. 상기 금속은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 접촉계면(138)에는 상기 쇼트키 접촉에 의해 높은 저항이 발생하여 전위 장벽이 생길 수 있다. 즉, 상기 접촉계면(138)에는 상기 전위 장벽 이상의 전압이 인가되면 전류가 흐를 수 있다.
따라서, 상기 발광 소자(1)에 정전기 방전(ESD : Electro Static Discharge) 현상 또는 서어지(Surge) 현상 등에 의해, 역방향으로 상기 전위 장벽 이상의 과다 전압이 인가되는 경우에는, 상기 접촉계면(138)을 통해 전류가 흐르게 되어, 상기 발광 구조물, 즉, 상기 발광 소자(1)를 보호하는 효과가 있다.
도 9 및 도 1을 참조하면, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상면에 요철을 형성하여, 상기 발광 소자(1)를 제공할 수 있다. 상기 요철은 상기 발광 소자(1)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
<제2 실시예>
이하, 제2 실시예에 따른 발광 소자(2) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 발광 소자(2)는 제1 전극(180)과 연결보호부(185)가 이격되어 형성된 것을 제외하고는 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)와 유사하다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자(2)를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 발광 소자(2)는 전도성 지지부재(170), 반사층(160), 보호층(158), 오믹층(155), 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140), 제1 도전형 반도체층(130), 제1 전극(180), 연결보호부(185) 및 절연부재(145)를 포함한다.
상기 제1 전극(180)은 상기 제1 도전형 반도체층(130) 상에 형성될 수 있다.
상기 연결보호부(185)는 제1 홈(135)을 따라 상기 연결보호부(185)의 일단(186)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 접촉하고, 타단(187)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 접촉하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(180)과 상기 연결보호부(185)의 일단(186)은 서로 이격되도록 형성된다. 이와 같이, 상기 제1 전극(180)과 상기 연결보호부(185)가 서로 이격되어 형성되더라도 상기 제1 도전형 반도체층(130)이 도전성을 가지므로, 상기 연결보호부(185)는 상기 발광 소자(2)를 정전기 방전(ESD) 현상 및 서어지(Surge) 현상 등으로부터 보호할 수 있다.
<제3 실시예>
이하, 제3 실시예에 따른 발광 소자(3) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제3 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 발광 소자(3)는 발광 구조물의 둘레를 따라 연결보호부가 형성된 것을 제외하고 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)와 유사하다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자(3)를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 상기 발광 소자(3)는 전도성 지지부재(미도시), 반사층(미도시), 보호층(158), 오믹층(미도시), 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140), 제1 도전형 반도체층(130), 제1 전극(180), 연결보호부(185a) 및 절연부재(145a)를 포함한다. 상기 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140), 제2 도전형 반도체층(150)은 최소한의 발광 구조물을 이룬다.
상기 발광 구조물의 둘레를 따라 제1 홈(135a)이 형성될 수 있다.
상기 제1 홈(135a)은 에칭이나 레이저 드릴링 등에 의해 형성될 수 있으며, 상기 제1 도전형 반도체층(130) 및 상기 활성층(140)을 관통하고, 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 일부 제거되어, 상기 제1 홈(135a)에 의해 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 노출되도록 형성될 수 있다.
상기 노출된 제2 도전형 반도체층(150)은 상기 연결보호부(185a)와 상기 제2 도전형 반도체층(150)이 접촉하는 접촉계면을 포함한다. 즉, 상기 접촉계면은 상기 발광 구조물의 둘레를 따라 형성된다.
상기 연결보호부(185a)는 제1 홈(135a)을 따라 상기 연결보호부(185a)의 일단(186a)은 상기 제1 도전형 반도체층(130)에 접촉하고, 타단(187a)은 상기 제2 도전형 반도체층(150)에 상기 접촉계면에 의해 접촉하도록 형성될 수 있다.
상기 접촉계면이 제1 실시예에 비해 넓은 면적을 가지므로 상기 연결보호부(185a)는 상기 발광 소자(3)에 정전기 방전(ESD : Electro Static Discharge) 현 상 또는 서어지(Surge) 현상 등에 의해, 역방향으로 상기 전위 장벽 이상의 과다 전압이 인가되는 경우에 효과적으로 상기 발광 소자(3)를 보호할 수 있다.
<제4 실시예>
이하, 제4 실시예에 따른 발광 소자(4) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제4 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 발광 소자(4)는 오믹층과 제2 도전형 반도체층 사이에 전류차단층을 포함하다는 점을 제외하고는 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)와 유사하다.
도 13은 제4 실시예에 따른 발광 소자(4)를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 상기 발광 소자(4)는 전도성 지지부재(170), 반사층(160), 보호층(158), 오믹층(155), 전류차단층(153), 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140), 제1 도전형 반도체층(130), 제1 전극(180), 연결보호부(185) 및 절연부재(145)를 포함한다.
상기 전류차단층(153)은 상기 오믹층(155) 및 상기 제2 도전형 반도체층(150) 사이에 형성될 수 있다. 이때, 상기 전류차단층(153)은 상기 제1 전극(180)과 적어도 일부가 수직 방향으로 중첩되도록 형성될 수 있다.
따라서, 상기 전류차단층(153)은 상기 제1 전극(180)과 상기 전도성 지지부재(170) 사이의 최단 거리로 전류가 편중되어 흐르는 것을 방지하여, 상기 발광 소자(4)의 발광 효율 향상에 기여할 수 있다.
상기 전류차단층(153)은 전기 절연성을 갖는 재질로 형성되거나, 상기 제2 도전형 반도체층(150)과 쇼트키 접촉을 형성하는 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
예를 들어, 상기 전류차단층(153)은 ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 , TiOx, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
<제5 실시예>
이하, 제5 실시예에 따른 발광 소자(5) 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 제5 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
상기 발광 소자(5)는 빛을 방출하는 발광 구조물의 적어도 측면에 패시베이션층(190)이 형성된 점을 제외하고는 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)와 유사하다.
도 14는 제5 실시예에 따른 발광 소자(5)를 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 발광 소자(5)는 전도성 지지부재(170), 반사층(160), 보호층(158), 오믹층(155), 제2 도전형 반도체층(150), 활성층(140), 제1 도전형 반도체층(130), 제1 전극(180), 연결보호부(185), 절연부재(145) 및 패시베이션층(190)을 포함한다.
상기 발광 구조물은 적어도 상기 제1 도전형 반도체층(130), 활성층(140) 및 제2 도전형 반도체층(150)으로 이루어져 빛을 생성하는 복수의 3족 내지 5족 화합물 반도체층 일 수 있다.
상기 패시베이션층(190)은 상기 발광 구조물의 적어도 측면에 형성될 수 있다. 즉, 상기 패시베이션층(190)의 일단은 상기 발광 구조물의 상면에 배치되고, 상기 발광 구조물의 측면을 따라 타단은 상기 보호층(158) 상에 배치될 수 있다.
상기 패시베이션층(190)은 상기 발광 구조물이 외부 전극 등과 전기적으로 쇼트 되는 것을 방지함으로써, 상기 발광 소자(5)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 패시베이션층(190)은 예를 들어, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3 , TiOx, Ti, Al, Cr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는, 상기 패시베이션층(190)은 상기 발광 구조물에 열화학적 산화 처리 공정을 실시하여 산화막으로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 패시베이션층(190)의 재질에 대해 한정하지는 않는다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발 명을 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.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 단면도
도 2는 상기 발광 소자의 상면도
도 3 내지 도 9는 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면
도 10은 다른 실시예에 따른 발광 소자의 단면도
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 단면도
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 단면도
도 13은 제4 실시예에 따른 발광 소자의 단면도
도 14는 제5 실시예에 따른 발광 소자의 단면도

Claims (18)

  1. 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층, 상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 및
    일단은 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하고, 타단은 상기 제2 도전형 반도체층과 접촉하며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 어느 하나와 쇼트키 접촉을 형성하는 연결보호부를 포함하는 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층이 노출되도록 형성된 제1 홈을 포함하며, 상기 연결보호부는 상기 제1 홈을 따라 형성된 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연결보호부와 상기 발광 구조물 사이에, 상기 연결보호부를 상기 발광 구조물과 절연시키는 절연부재를 더 포함하는 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연결보호부는 상기 제1 도전형 반도체층 및 제2 도전형 반도체층과 접촉하여, 둘 중 어느 하나와는 쇼트키 접촉을 형성하고, 다른 하나와는 오믹 접촉을 형성하는 금속으로 형성된 발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 금속은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성되고, Si, Ge 또는 Sn의 n형 도펀트가 도핑되며,
    상기 제2 도전형 반도체층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성되고, Mg, Zn, Ca, Sr 또는 Ba의 p형 도펀트가 도핑된 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 제1 전극을 포함하는 발광 소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 연결보호부의 일단은 상기 제1 전극과 접촉하는 발광 소자.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 연결보호부의 일단은 상기 제1 전극과 이격된 발광 소자.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 쇼트키 접촉은 4V 내지 6V의 전위 장벽을 형성하는 발광 소자.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 홈은 상기 발광 구조물의 둘레를 따라 형성된 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층 아래에는 전도성 지지부재를 포함하는 발광 소자.
  13. 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 활성층, 상기 활성층 상에 제1 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광 구조물에 상기 제2 도전형 반도체층이 노출되도록 제1 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 홈을 따라, 일단은 상기 제1 도전형 반도체층과 접촉하고 타단은 상기 제2 도전형 반도체층과 접촉하며, 상기 제1 도전형 반도체층 및 상기 제2 도전형 반도체층 중 어느 하나와는 쇼트키 접촉을 하는 연결보호부를 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 연결보호부를 형성하는 단계 이전에,
    상기 제1 홈의 내벽에 절연부재를 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 절연부재는 SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2 중 어느 하나를 상기 제1 홈의 내벽에 증착하여 형성하는 발광 소자 제조방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 홈은 에칭 공정 및 레이저 공정 중 적어도 하나에 의해 형성되는 발광 소자 제조방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 연결보호부는 도금 또는 증착 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 형성되는 발광 소자 제조방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 발광 구조물 아래에 전도성 지지부재를 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법.
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