KR102212781B1 - 발광소자 및 조명시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 상기 활성층 상에 AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1);을 포함할 수 있다.
실시예는 상기 활성층과 AlzGa1-zN층 사이에 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층; 상기 활성층 상에 AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1);을 포함할 수 있다.
실시예는 상기 활성층과 AlzGa1-zN층 사이에 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)을 포함할 수 있다.
Description
실시예는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 되는 것이다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
종래기술에 따른 발광소자에서 채용되는 에피층(Epi layer) 구조는 전자주입 층과 발광층 그리고 정공주입층을 포함하며, 발광층은 소자특성에 중요하다.
한편, 종래기술에 의하면, 정공의 낮은 이동도(mobility)로 인해 정공주입층에 가장 근접해 있는 라스트 양자우물(last quantum well)에서 전자(electron)와 홀(hole)의 발광 재결합(radiation recombination)이 가장 활발히 일어나는 반면, 전자주입층에 인접한 양자우물의 경우 발광재결합이 잘 일어나지 못한다.
한편, 종래의 다중 양자우물(Multi-quantum well) 구조는 전자(electron)의 빠른 이동도(mobility)로 인하여 전자 리키지(electron leakage)가 발생하고, 이로 인하여 고전류로 갈수록 내부 발광효율이 저하되는 효율 드룹(efficiency droop)이 발생하며, 또한 낮은 홀(hole) 주입 효율로 인하여 발광재결합(radiative recombination)의 감소로 소자 특성의 저하가 발생하고 있다.
또한 종래기술에 의하면 전자 리키지(electron leakage) 발생을 방지하기 위해 전자차단층을 활성층과 정공주입층 사이에 도입하는데, 이러한 전자차단층은 활성층과 결정격자의 차이 등에 의해 격자 스트레인이 유발되어 신뢰성의 저하 및 발광효율의 저하의 문제가 발생하고 있다.
실시예는 발광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층(112); 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114); 상기 활성층(114) 상에 AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1)(124);을 포함할 수 있다.
실시예는 상기 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이에 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)(122)을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 조명시스템은 상기 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 홀의 주입효율을 증대시켜 발광효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 활성층과 전자차단층 사이의 스트레인을 완화시켜 발광효율의 증대 및 소자의 신뢰성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도.
도 5는 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 내부 양자효율 데이터.
도 6은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 동작전압 데이터.
도 7은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 적분구 데이터이다.
도 8 내지 도 12는 실시예에 따른 발광소자의 제조공정도.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도.
도 5는 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 내부 양자효율 데이터.
도 6은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 동작전압 데이터.
도 7은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 적분구 데이터이다.
도 8 내지 도 12는 실시예에 따른 발광소자의 제조공정도.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자(100)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 제1 도전형 반도체층(112)과, 상기 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)과, 상기 활성층(114) 상에 AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1)(124)을 포함할 수 있다.
실시예는 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 오믹층(130)과, 상기 오믹층(130) 상에 제2 전극(152) 및 상기 제1 도전형 반도체층(112)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(151)을 포함할 수 있다.
실시예는 수평형 발광소자에 적용될 수 있으며, 이에 따라 제1 도전형 반도체층(112) 저면에 기판(102)이 구비될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형 발광소자 등에도 적용이 가능할 수 있다.
실시예는 발광효율을 증대시킬 수 있는 발광소자를 제공하기 위해, 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이에 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)(122)을 포함할 수 있다.
도 2는 제1 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도이다.
제1 실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이에 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조를 포함으로써 활성층과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 완화할 수 있다.
예를 들어, InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 활성층의 양자우물의 물질과 유사한 InxGa1-xN층(122a)과 AlzGa1-zN층(124)의 물질과 유사한 AlyGa1--yN층(122b)을 초격자 구조로 배치함으로써 활성층과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 완화(Stress Compensation)하여 발광재결합(Radiative Recombination) 효율이 증대될 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 완화하여 홀의 주입효율(hole injection efficiency)을 높혀 발광효율을 증대시킬 수 있으며, 신뢰성이 강화되어 발광효율 드룹(droop) 현상이 개선될 수 있다.
실시예에서 상기 InxGa1-xN층(122a)의 인듐(In)의 조성은 상기 활성층의 양자우물(114w)의 인듐(In)의 조성보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 상기 InxGa1-xN층(122a)에서의 인듐의 농도(x)는 약 1.0% 내지 5.0%일 수 있다. 상기 InxGa1-xN층(122a)에서의 인듐의 농도(x)가 1.0% 미만인 경우 활성층의 양자우물의 물질인 인듐의 함량이 미미하여 스트레인 완화의 효과가 적을 수 있으며, 5.0% 초과시 활성층의 양자우물보다 에너지 준위가 낮거나 동일해져서 발광사이트로 작용할 수 있다.
실시예에서 AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄(Al)의 조성은 AlzGa1-zN층(124)의 알루미늄(Al)의 조성보다 낮을 수 있다. 예를 들어, AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄의 조성(y)은 10% 내지 20%일 수 있다. AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄의 조성(y)이 10% 미만인 경우 AlzGa1-zN층(124)의 알루미늄의 조성과 차이가 커서 스트레인 완화의 효과가 낮을 수 있다. 반면, AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄의 조성(y)이 20%를 초과하는 경우, 막질이 나빠질 수 있다.
실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 5 페어(pair) 내지 10페어의 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)을 구비할 수 있다.
실시예에서 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 페어가 5 페어 미만인 경우 스트레인 완화효과가 낮아 광도가 향상되지 않을 수 있으며, InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b) 페어가 10페어 초과시 동작전압(VF3)이 증가하여 전기적인 특징이 저하될 수 있다.
실시예에서 InxGa1-xN층(122a)과 AlyGa1--yN층(122b)은 각각 약 1nm 이하로 반복 형성됨으로써 초격자 구조를 형성할 수 있다.
이에 따라, InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)이 5 페어(pair) 내지 10페어의 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b) 초격자로 형성되는 경우, InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)의 두께는 10nm 내지 20nm가 될 수 있다.
실시예는 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)과 활성층(114) 사이에 언도프트 GaN 배리어(115)를 구비함으로써 Mg 백디퓨젼(back diffusion)을 방지할 수 있다.
도 3은 제2 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제2 실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 InxGa1-xN층(122a)/InxAlyGa1-x-yN층(122c)의 초격자 구조를 포함할 수 있다.
제2 실시예는 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이에 양자의 물질 성분을 일부 포함하는 InxGa1-xN층(122a)/InxAlyGa1-x-yN층(122c)의 초격자 구조를 배치함으로써 격자 스트레인을 완화하고, 홀 주입효율을 향상시켜 광도를 높히고, 동작전압을 개선시킬 수 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 발광소자의 밴드 다이어그램의 예시도이다.
제3 실시예는 제1 실시예 또는 제2 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있다.
제3 실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 InxAlyGa1-x-yN층(122c)/InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조를 포함할 수 있다.
제3 실시예는 InxAlyGa1-x-yN층(122c)/InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조를 포함하여, 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 보다 완화하여 발광재결합 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
또한 제3 실시예에 의하면, AlzGa1-zN층(124)으로부터 활성층(114) 방향으로 점차 밴드갭 에너지 준위가 낮아지도록 InxAlyGa1-x-yN층(122c)/InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b) 초격자 구조를 배치함으로써 홀의 주입 및 전달 효율을 증대시켜 발광효율을 높일 수 있다.
| 칩에서의 광도(Po) | 동작전압(VF3) | 적분구에서의 광도(Po) at 95mA | |
| 비교예 | 138.4 | 2.931 | 140.5 |
| 실시예 | 141.0 | 2.898 | 143.7 |
표 1은 비교예와 실시예에 따른 발광소자에서 광도(Po), 동작전압(VF3), 적분구 비교 데이터이다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 내부 양자효율 데이터이다.
실시예(E1)에 의하면 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 완화하여 발광재결합(Radiative Recombination) 효율이 증대되어 내부양자 효율의 최고값(EQE Peak)이 비교예(R1) 보다 증가되었고, 이에 따라 발광소자 칩의 광도(Po)가 표 1에서와 같이 향상되었다.
도 6은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 동작전압 데이터이다.
실시예(E2)에 의하면 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 완화하여 홀의 주입효율을 높혀 동작전압(VF3)의 값이 표1에서와 같이 개선되어 전기적 특성이 개선됨을 알 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 발광소자와 비교예의 적분구 상에서의 광도(Po) 데이터이다.
실시예(E3)에 의하면 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 완화하여 발광재결합 효율이 증대되어 적분구 상에서의 광도(Po) 값이 비교예(R3)에 비해 약 1.5% 정도 향상됨을 표 1과 도 7로 부터 알 수 있다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면, 홀의 주입효율을 증대시켜 발광효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 실시예에 의하면 활성층과 전자차단층 사이의 스트레인을 완화시켜 발광효율의 증대 및 소자의 신뢰성을 증대시킬 수 있다.
이하 도 8 내지 도 12를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명하면서 실시예의 기술적인 특징을 좀 더 상술하기로 한다.
우선, 도 8과 같이 기판(102)이 준비된다. 상기 기판(102)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일수 있다.
예를 들어, 상기 기판(102)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, and Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 기판(102) 위에는 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이때, 상기 기판(102) 위에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 이후 형성되는 발광구조물(110)의 재료와 기판(102)의 격자 부정합을 완화시켜 줄 수 있으며, 버퍼층의 재료는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 기판(102) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구조물(110)이 형성될 수 있다.
우선, 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 반도체 화합물, 예를 들어 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제1 도전형 반도체층(112) 상에 활성층(114)이 형성된다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 활성층(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층(114)의 양자우물(114w)/양자벽(114b)은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다음으로 도 9와 같이, 상기 활성층(114) 상에 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)(122)이 형성된다. 이후, 상기 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122) 상에 AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1)(124)이 형성된다.
상기 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)과 상기 AlzGa1-zN층(124)에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
실시예에서 AlzGa1-zN층(124)은 전자 차단 및 활성층의 클래딩(MQW cladding) 역할을 해줌으로써 발광효율이 개선될 수 있다.
도 2와 같이, 제1 실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조를 포함하여 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 InxGa1-xN층(122a)은 상기 활성층의 양자우물(114w)의 인듐(In)의 조성보다 낮을 수 있다.
예를 들어, 상기 InxGa1-xN층(122a)에서의 인듐의 농도(x)는 약 1.0% 내지 5.0%일 수 있다. 상기 InxGa1-xN층(122a)에서의 인듐의 농도(x)가 1.0% 미만인 경우 활성층의 양자우물의 물질인 인듐의 함량이 미미하여 스트레인 완화의 효과가 적을 수 있으며, 5.0% 초과시 활성층의 양자우물보다 에너지 준위가 낮거나 동일해져서 발광사이트로 작용할 수 있다.
실시예에서 AlyGa1--yN층(122b)은 AlzGa1-zN층(124)의 알루미늄(Al)의 조성보다 낮을 수 있다.
예를 들어, AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄의 조성(y)은 10% 내지 20%일 수 있다. AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄의 조성(y)은 10% 미만인 경우 AlzGa1-zN층(124)의 알루미늄의 조성과 차이가 커서 스트레인 완화의 효과가 낮을 수 있다. 반면, AlyGa1--yN층(122b)에서 알루미늄의 조성(y)이 20%를 초과하는 경우, 막질이 나빠질 수 있다.
실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 5 페어(pair) 내지 10페어의 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)을 구비할 수 있다.
실시예에서 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 페어가 5 페어 미만인 경우 스트레인 완화효과가 낮아 광도가 향상되지 않을 수 있으며, InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b) 페어가 10페어 초과시 동작전압(VF3)이 증가하여 전기적인 특징이 저하될 수 있다.
실시예에서 InxGa1-xN층(122a)과 AlyGa1--yN층(122b)은 각각 약 1nm 이하로 반복 형성됨으로써 초격자 구조를 형성할 수 있다.
이에 따라, InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)이 5 페어(pair) 내지 10페어의 InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b) 초격자로 형성되는 경우, InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)의 두께는 10nm 내지 20nm가 될 수 있다.
실시예는 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)과 활성층(114) 사이에 언도프트 GaN 배리어(115)를 구비함으로써 Mg 백디퓨젼(back diffusion)을 방지할 수 있다.
도 3과 같이, 제2 실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 InxGa1-xN층(122a)/InxAlyGa1-x-yN층(122c)의 초격자 구조를 포함할 수 있다.
제2 실시예는 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이에 양자의 물질 성분을 일부 포함하는 InxGa1-xN층(122a)/InxAlyGa1-x-yN층(122c)의 초격자 구조를 배치함으로써 격자 스트레인을 완화하고, 홀 주입효율을 향상시켜 광도를 높히고, 동작전압을 개선시킬 수 있다.
도 4와 같이, 제3 실시예에서 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122)은 InxGa1-xN층(122a)/InxAlyGa1-x-yN층(122c)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조를 포함하여, 활성층(114)과 AlzGa1-zN층(124) 사이의 격자차이에 의한 스트레인을 보다 완화하여 발광재결합 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
또한 제3 실시예에 의하면, AlzGa1-zN층(124)으로부터 활성층(114) 방향으로 점차 밴드갭 에너지 준위가 낮아지도록 InxGa1-xN층(122a)/InxAlyGa1-x-yN층(122c)/AlyGa1--yN층(122b) 초격자 구조를 배치함으로써 홀의 주입 및 전달 효율을 증대시켜 발광효율을 높일 수 있다.
다음으로 도 10과 같이, 상기 AlzGa1-zN층(124) 상에 제2 도전형 반도체층(116)이 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
실시예에서 상기 제1 도전형 반도체층(112)은 n형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층(116)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 제2 도전형 반도체층(116) 위에는 상기 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 n형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 발광구조물(110)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
다음으로, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 투광성 전극(130)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 투광성 전극(130)은 오믹층을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록 단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 투광성 전극(130)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, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
다음으로 도 11과 같이, 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 투광성 전극(130), 제2 도전형 반도체층(116), AlzGa1-zN층(124), InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(122) 및 활성층(114)의 일부를 제거할 수 있다.
다음으로, 도 12와 같이 상기 투광성 전극(130) 상에 제2 전극(152), 노출된 제1 도전형 반도체층(112) 상에 제1 전극(151)을 각각 형성하여 실시예에 따른 발광소자를 형성할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자, 발광소자의 제조방법, 발광소자 패키지 및 조명시스템에 의하면, 홀의 주입효율을 증대시켜 발광효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 활성층과 전자차단층 사이의 스트레인을 완화시켜 발광효율의 증대 및 소자의 신뢰성을 증대시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 패키지 형태로 복수개가 기판 상에 어레이될 수 있으며, 발광소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는 백라이트 유닛, 조명 유닛, 디스플레이 장치, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114),
InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)(122),
InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조,
AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1)(124)
InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0≤x≤1, 0≤y≤1)(122),
InxGa1-xN층(122a)/AlyGa1--yN층(122b)의 초격자 구조,
AlzGa1-zN층(단, 0≤z≤1)(124)
Claims (8)
- 제1 도전형 반도체층;
상기 제1 도전형 반도체층 상에 활성층;
상기 활성층 상에 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0<x<1, 0<y<1);
상기 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층 상에 AlzGa1-zN층(단, 0<z<1); 및
상기 AlzGa1-zN층(단, 0<z<1) 상에 제2 도전형 반도체층;을 포함하며,
상기 활성층과 상기 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층(단, 0<x<1, 0<y<1) 사이에 배치된 언도프트 GaN 배리어;를 포함하며,
상기 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층은, InxAlyGa1-x-yN층/InxGa1-xN층/AlyGa1--yN층의 초격자 구조를 포함하여 상기 활성층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되며,
상기 AlzGa1-zN층(단, 0<z<1)의 밴드 갭 에너지 준위는 상기 InxAlyGa1-x-yN 계열 초격자층보다 높은, 발광소자. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 InxGa1-xN층에서의 인듐(In)의 조성은
상기 활성층의 양자우물의 인듐의 조성보다 낮은 발광소자. - 제1 항에 있어서,
상기 AlyGa1--yN층에서의 알루미늄(Al)의 조성은
상기 AlzGa1-zN층의 알루미늄의 조성보다 낮은 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항 및 제3항 내지 제4항 중 어느 하나에 기재된 발광소자를 구비하는 발광유닛을 포함하는 조명시스템.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20140729 |
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| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20190723 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20140729 Comment text: Patent Application |
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20200921 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0701 | Decision of registration |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20210201 Patent event code: PR07011E01D |
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Payment date: 20210202 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
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Termination category: Default of registration fee Termination date: 20241112 |