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KR102335452B1 - 발광 소자 - Google Patents

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KR102335452B1
KR102335452B1 KR1020150085482A KR20150085482A KR102335452B1 KR 102335452 B1 KR102335452 B1 KR 102335452B1 KR 1020150085482 A KR1020150085482 A KR 1020150085482A KR 20150085482 A KR20150085482 A KR 20150085482A KR 102335452 B1 KR102335452 B1 KR 102335452B1
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insulating layer
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contact electrode
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배선민
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Abstract

발광 소자가 개시된다. 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극; 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 컨택 전극; 및 발광 구조체 상에 위치하며, 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층을 포함하고, 제1 도전형 반도체층은 질화물계 기판을 포함하고, 질화물계 기판은 104 cm-2 이하의 실 전위 밀도 및 1019 cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 갖고, 465nm 내지 700nm의 파장에 대해 5 cm-1 미만의 광학적 흡광 계수를 갖는다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히, 광학적 특성 및 전기적 특성이 우수하여 발광 효율이 높은 발광 소자에 관한 것이다.
최근 소형 고출력 발광 장치에 대한 요구가 증가하면서, 고출력 발광 장치에 적용 가능한 고방열 효율의 대면적 플립칩형 발광 다이오드의 수요가 증가하고 있다. 플립칩형 발광 소자의 전극은 직접 2차 기판에 접합되며, 또한 플립칩형 발광 소자에 외부 전원을 공급하기 위한 와이어를 이용하지 않으므로, 수평형 발광 소자에 비해 열 방출 효율이 매우 높다. 따라서 고밀도 전류를 인가하더라도 효과적으로 열을 2차 기판 측으로 전도시킬 수 있어서, 플립칩형 발광 소자는 고출력 발광 장치의 발광원으로 적합하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비극성 또는 반극성의 성장면을 가져 내부 양자 효율이 높고, 반도체층과 컨택 전극의 오믹 접촉 특성이 향상되어, 전기적 특성이 우수한 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 소정의 실 전위 밀도 및 소정의 산소 농도를 갖는 성장 기판으로부터 제조된 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 소자는, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체; 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극; 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 컨택 전극; 및 상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층은 질화물계 기판을 포함하고, 상기 질화물계 기판은 104 cm-2 이하의 실 전위 밀도 및 1019 cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 갖고, 465nm 내지 700nm의 파장에 대해 5 cm-1 미만의 광학적 흡광 계수를 갖는다.
상기 질화물계 기판은 103 cm-2 이하의 실 전위 밀도 및 3×1017 cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 가질 수 있다.
상기 질화물계 기판은 비극성 또는 반극성의 성장면을 가질 수 있다.
상기 질화물계 기판은 언도핑되거나 도핑되어 상기 제1 도전형 반도체층과 동일한 도전형을 가질 수 있다.
상기 질화물계 기판은 270 내지 330㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 도전성 산화물층, 및 상기 도전성 산화물층 상에 위치하는 반사 전극층을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 도전성 산화물층은 ITO를 포함하고, 상기 반사 전극층은 Ag를 포함할 수 있다.
상기 도전성 산화물층의 면적은 상기 반사 전극층의 면적보다 클 수 있으며, 상기 반사 전극층은 상기 도전성 산화물층의 테두리 영역 내에 위치할 수 있다.
상기 도전성 산화물층은 상기 제2 도전형 반도체층의 상면의 90% 이상을 덮을 수 있다.
상기 발광 구조체는 상기 발광 구조체는 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 포함하는 복수의 메사를 포함할 수 있고, 상기 제2 컨택 전극은 상기 복수의 메사 상에 위치하며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 복수의 메사 주변의 적어도 일부 영역에서 노출될 수 있다.
상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 포함할 수 있고, 상기 제1 절연층은 상기 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮되, 제1 도전형 반도체층의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함할 수 있다.
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택될 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 복수의 메사들의 상면 일부 및 복수의 메사들의 측면 상에 위치하되, 상기 복수의 메사들로부터 절연될 수 있다.
상기 제2 절연층은 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮되, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 제2 절연층 상에 위치하되, 상기 제3 개구부를 통해 상기 제1 컨택 전극에 전기적으로 연결된 제1 패드 전극; 및 상기 제2 절연층 상에 위치하되, 상기 제4 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극에 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮되, 제1 도전형 반도체층의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함할 수 있다.
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택될 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 복수의 메사들의 상면 일부 및 복수의 메사들의 측면 일부 상에 위치하되, 상기 복수의 메사들로부터 절연될 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제2 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극에 전기적으로 연결되는 패드 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 패드 전극과 상기 제1 컨택 전극은 이격될 수 있다.
상기 발광 구조체는 그 일 측면을 포함하는 제1 영역과, 상기 일 측면에 반대하여 위치하는 타 측면을 포함하는 제2 영역을 포함할 수 있고, 상기 제1 컨택 전극은 제1 영역 내에 위치하고, 상기 패드 전극은 상기 제2 영역 내에 위치할 수 있다.
상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 영역의 적어도 일부 상에 위치할 수 있다.
상기 절연층은 상기 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮되, 제1 컨택 전극의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자는, 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 개구부를 통해 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극; 및 상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제2 개구부를 통해 제2 컨택 전극과 전기적으로 연결되는 제2 패드 전극을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 패드 전극은 제1 컨택 전극은 상기 복수의 메사들의 상면 일부 및 복수의 메사들의 측면 일부 상에 위치하되, 상기 절연층에 의해 상기 복수의 메사들로부터 이격될 수 있다.
상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 영역을 포함할 수 있고, 상기 절연층은 제1 절연층을 포함할 수 있으며, 상기 제1 절연층은 상기 발광 구조체 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮되, 제1 도전형 반도체층의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함할 수 있다.
상기 제1 절연층은 예비 절연층 및 상기 예비 절연층 상에 위치하는 주 절연층을 포함할 수 있고, 상기 예비 절연층은 상기 발광 구조체의 일부 및 도전성 산화물의 일부를 덮을 수 있다.
상기 예비 절연층은 상기 도전성 산화물을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함할 수 있고, 상기 반사 전극층은 상기 개구부 내에 위치할 수 있다.
상기 주 절연층은 상기 반사 전극층을 부분적으로 덮을 수 있다.
상기 절연층은, 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮는 제2 절연층을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 절연층은 상기 제2 절연층보다 두꺼울 수 있다.
본 발명에 따르면, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 발광 구조체, 특히 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 제2 도전형 반도체층과 접촉 저항이 낮은 오믹 컨택을 형성하는 제2 컨택 전극을 포함하여, 순방향 전압(Vf)이 낮고, 신뢰성이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 소정 두께 이상의 제1 도전형 반도체층을 포함하여, 열적 신뢰성이 우수하고, 수평 방향으로 전류가 고르게 분산될 수 있어, 발광 파워가 높은 발광 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 발광 소자는, 용매열법, 특히 아모노서멀 방식을 이용하여 제조된 고품질의 성장 기판을 이용하여 제조된 발광 구조체를 포함하여, 결정성이 우수하고 광 손실이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성장 기판을 제조할 수 있는 단결정 성장 장치를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 적용되는 시드 결정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140) 및 절연층(150, 160)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자는 연결 전극(145), 제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 활성층(123), 및 활성층(123) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 도전형 반도체층(121)은 성장 기판(121a) 및 성장 기판(121a)에 위치하는 상부 제1 도전형 반도체층(121b)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)은 각각 Ⅲ-Ⅴ 계열 화합물 반도체를 포함할 수 있고, 예를 들어, (Al, Ga, In)N과 같은 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(121)은 n형 불순물 (예를 들어, Si)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 반도체층(125)은 p형 불순물 (예를 들어, Mg)을 포함할 수 있다. 특히, 제1 도전형 반도체층(121)의 상부 제1 도전형 반도체층(121b)은 인위적으로 도핑된 n형 불순물을 포함함으로써, n형의 도전형을 가질 수 있다. 또한 이와 달리, 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 125)의 도전형은 상술한 바와 반대일 수도 있다. 활성층(123)은 다중양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있다.
성장 기판(121a)은 질화물계 반도체를 성장시킬 수 있는 기판이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘 기판, 실리콘 카바이드 기판, 또는 스피넬 기판과 같은 이종 기판을 포함할 수 있고, 또한, 질화갈륨 기판, 질화알루미늄 기판 등과 같은 동종 기판을 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예에 있어서, 성장 기판(121a)은 질화갈륨 기판과 같이, 상부 제1 도전형 반도체층(121b)과 동종의 기판을 포함할 수 있다. 성장 기판(121a)이 질화물계 기판인 경우, 성장 기판(121a)은 단결정 질화물계 반도체를 포함할 수 있다. 성장 기판(121a)은 n형 도펀트를 포함하여 n형으로 도핑되거나, 도펀트를 포함하지 않고 언도핑 상태로 형성될 수 있다. 다만, 질화물계 반도체는 언도핑 상태에서도 질소 공공(nitrogen vacancy)와 같은 자체 결함으로 인하여 n형의 도전형을 가지므로, 언도핑 상태의 성장 기판(121a) 역시 n형의 도전형을 갖는다. 따라서, 언도핑 상태의 성장 기판(121a)은 n형으로 도핑된 상부 제1 도전형 반도체층(121b)과 동일한 도전형을 가질 수 있다.
발광 구조체(120)의 반도체층들은 성장 기판(121a)으로부터 성장된 것일 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 발광 구조체(120)의 반도체층들의 성장면은 모두 동일할 수 있다. 한편, 성장 기판(121a)은 상부 제1 도전형 반도체층(121b), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)의 성장 후, 상부 제1 도전형 반도체층(121b)으로부터 분리 및/또는 제거될 수도 있다.
발광 구조체(120)는 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(123)은 비극성 또는 반극성의 성장면을 가질 수 있다. 특히, 제2 도전형 반도체층(123)의 상면은 비극성 또는 반극성의 면을 포함한다. 이에 따라, 발광 구조체(120) 내에서 전자와 정공의 결합 과정에서 발생하는 에너지 밴드의 분리가 감소된다. 구체적으로, 발광 구조체(120)의 반도체층들의 성장면은 a면 또는 m면과 같은 비극성 면 또는 반극성 면(예를 들어, {20-2-1} 또는 {30-3-1} 등)일 수 있다. 이러한 발광 구조체(120)의 반도체층들의 비극성 또는 반극성의 성장면은, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 성장 기판(121a) 상에 상부 제1 도전형 반도체층(121b), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 성장시킴으로써 구현될 수 있다.
또한, 성장 기판(121a)의 상면, 즉, 성장 기판(121a)의 성장면은 소정의 오프컷 각을 가질 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(121a)이 m면의 성장면을 갖는 경우, m면을 기준으로 c-방향(<0001> 패밀리 방향) 및/또는 a-방향(<11-20> 패밀리 방향)으로 소정의 오프컷(off-cut) 각을 가질 수 있다. 이때, c-방향과 a-방향은 각각 c면과 a면에 수직한(normal) 방향이다. 오프컷 각은 제한되지 않으나, 예를 들어, -10° 내지 +10°의 범위 내의 각도 일 수 있다. 오프컷 각을 갖는 성장면 역시 비극성 또는 반극성 면일 수 있다. 오프컷 각을 갖는 성장면(예컨대, m면)에는 미세한 계단이 표면에 형성되며, 상기 계단의 측면에 다른 결정면(예컨대, c면)이 노출될 수 있다. 이러한 성장 기판(121a) 상에 질화물 반도체를 기상 성장할 경우, 상기 계단 표면에서의 결합 에너지가 높아 반도체층의 성장이 촉진된다. 따라서, 성장 기판(121a)표면의 오프컷 각을 조절하여 질화물 반도체층의 성장 속도를 높일 수 있다.
본 명세서에서, '특정 성장면'은 상기 특정 성장면으로부터 소정의 오프컷 각이 형성된 경우를 포함하는 것으로 기술된다.
한편, 성장 기판(121a)의 두께(T)는 소정 값 이상의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)는 약 100㎛이상일 수 있고, 또한, 약 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께일 수 있으며, 나아가, 약 270 내지 330㎛ 범위 내의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)가 상술한 두께로 형성됨으로써, 상기 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 성장 기판(121a)이 질화갈륨계 기판인 경우, 성장 기판(121a)의 두께(T)가 상기 소정 값 이상으로 형성됨으로써, 열 방출 효율 및 열 분배 효율을 향상시켜 발광 소자의 접합 온도(Tj, junction temperature)를 낮출 수 있다. 이에 따라, 발광 소자의 발광 파워 및 신뢰성이 향상된다.
한편, 본 실시예에서, 발광 구조체(120)는 반극성 또는 비극성의 동종 질화물계 기판을 포함하거나, 반극성 또는 비극성의 동종 질화물계 기판으로부터 성장된 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 발광 구조체(120)가 반극성 또는 비극성의 성장면을 갖도록 발광 구조체(120)를 성장시킬 수 있는 기판이면 동종 기판에 한정되지 않고 본 발명에 적용될 수 있다. 나아가, 이종 기판이 성장 기판으로 이용되는 경우, 발광 구조체(120)의 성장 완료 후 발광 구조체(120)로부터 분리 및 제거될 수 있다. 이때, 성장 기판을 발광 구조체(120)로부터 분리하더라도, 상기 이종 기판 상에 성장되어 형성된 제1 도전형 반도체층(121)의 두께를 상술한 성장 기판(121a)의 두께(T) 이상의 두께로 형성함으로써, 성장 기판(121a)의 두께에 따라 발광 파워가 증가하는 효과를 유사하게 구현할 수 있다.
한편, 성장 기판(121a)은 질화물계 물질을 포함하는 단결정으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 성장 기판(121a)은 GaN 단결정 물질로 형성될 수 있다. 또한, 성장 기판(121a)은 소정 값 이하의 실 전위 밀도(threading dislocation density) 및 소정 값 이하의 산소 농도를 가질 수 있다.
구체적으로, 성장 기판(121a)은 104 cm-2 이하의 실 전위 밀도를 가질 수 있고, 또한, 103 cm-2 이하의 실 전위 밀도를 가질 수 있으며, 나아가, 102 cm-2 이하의 실전위 밀도를 가질 수 있다. 이와 같이, 상대적으로 낮은 실 전위 밀도를 갖는 성장 기판(121a)을 이용하여 발광 소자를 제조함으로써, 성장된 반도체층들의 실 전위 밀도를 감소시킬 수 있어, 발광 소자의 양자 효율 및 정전기 방전에 대한 내성을 향상시킬 수 있다. 또한, 성장 기판(121a)은 1019cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 가질 수 있고, 나아가, 3×1017 cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 가질 수 있다. 또한, 성장 기판(121a)은 465nm 내지 700nm의 파장에 대해 5 cm-1 미만의 광학적 흡광 계수를 가질 수 있다.
상술한 특성을 갖는 성장 기판(121a)은 용매열법을 이용한 단결정 성장 방법, 예컨대, 아마노서멀(ammonothermal) 방법을 이용한 단결정 성장 방법을 통해 제조될 수 있다. 이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 다양한 실시예들에 따른 발광 소자의 성장 기판(121a) 및 그 제조 방법에 관하여 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성장 기판을 제조할 수 있는 단결정 성장 장치를 설명하기 위한 사시도 및 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 적용되는 시드 결정을 설명하기 위한 모식도이다. 특히, 도 6 및 도 7은 반응 용기 내에 위치하는 원료보관 장치(100), 조율 장치(200) 및 시드 고정 장치(300)를 설명하기 위하여, 반응 용기, 개스킷, 제1 가열기 및 제2 가열기를 생략하여 도시한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 단결정 성장 장치는, 원료 보관 장치(200), 조율 장치(300), 시드 고정 장치(400), 반응 용기 및 가열기를 포함한다. 이때, 원료 보관 장치(200), 조율 장치(300) 및 시드 고정 장치(400)는 반응 용기(미도시) 내에 배치될 수 있다. 원료 보관 장치(200)는 반응 용기 내의 상부 영역에 배치될 수 있고, 시드 고정 장치(400)는 반응 용기 내의 하부 영역에 배치될 수 있다.
조율 장치(300)는 원료 보관 장치(200) 및 시드 고정 장치(400) 사이에 배치될 수 있고, 조율 장치(300)의 상부에 원료 보관 장치(200)가 위치하고, 하부에 시드 고정 장치(400)가 위치할 수 있다. 이와 달리, 원료 보관 장치(200)와 시드 고정 장치(400)의 위치는 서로 바뀔 수 있다.
원료 보관 장치(200)는 내부에 배치된 원료 보관 바스켓(210)을 포함할 수 있으며, 또한, 상부판(221), 지지대(223) 및 하부판(225)을 더 포함할 수 있다. 원료 보관 바스켓(210)은 메쉬 형태를 가질 수 있으며, 성장될 결정의 원료들이 그 내부에 배치될 수 있다. 원료 보관 바스켓(210)은 단결정 성장 장치의 작동 시 인가되는 온도 및 압력에 변형되거나 반응하지 않는 원료로 형성될 수 있고, 예를 들어, Ni 또는 Ni을 포함하는 합금 기반의 재료로 형성될 수 있다. 상기 단결정 성장 장치를 이용하여 단결정 성장 시, 원료 보관 장치(200)에는 GaN 소스, 용매, 광화제, 도펀트 소스 등을 포함할 수 있다. 이때, 용매는 초임계 유체일 수 있으며, 예를 들어, 암모니아, 하이드라진, 메틸아민, 에틸다이아민, 멜라민 또는 다른 질소-함유 유체를 포함할 수 있다. 상부판(221)과 하부판(225)은 각각 원료 보관 장치(200)의 상부 및 하부에 위치할 수 있고, 지지대(223)에 의해 서로 고정될 수 있다. 원료 보관 바스켓(210)이 상부판(221), 하부판(225) 및 지지대(223)에 의해 정의되는 영역 내에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예의 단결정 성장 장치를 이용하여 제조되는 성장 기판(121a)의 산소 불순물 농도를 조절하기 위하여, 원료 보관 장치(200) 내에 공급되는 소스들(GaN 소스, 용매, 광화제, 도펀트 소스 등)에서의 산소 농도를 제어함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 성장된 단결정(성장 기판(121a)에 대응함)의 산소 불순물 농도를 1019 cm-3 이하로 조절하기 위하여, 상기 소스들의 총 중량에 대해 산소 함량을 15 ppm 이하로 제어할 수 있다. 나아가, 성장된 단결정의 산소 불순물 농도를 3×1017 cm-3 이하로 조절하기 위하여, 상기 소스들의 총 중량에 대해 산소 함량을 1.5 ppm 이하로 제어할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조율 장치(300)는 조율판(310)을 포함하고, 나아가, 상부판(321), 지지대(323) 및 하부판(325)을 더 포함할 수 있다. 조율판(310)은 상부판(321)과 하부판(325) 사이에 위치하며, 지지대(323)에 의해 고정될 수 있다. 조율판(310)은 상하로 관통하는 적어도 하나의 개공홀(311)을 포함할 수 있으며, 상기 개공홀(311)에 의해 원료 보관 장치(200)로부터 공급된 결정 성장 원료가 상부에서 하부로 도통할 수 있다. 개공홀(311)은 도시된 바와 같이 복수 개로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 결정 성장 원료의 흐름을 원활하게 할 수 있다. 조율판(310)의 높이는 필요에 따라 조절될 수 있고, 고품질의 균일한 결정성을 갖는 단결정을 성장시킬 수 있는 최적의 조건이 제공될 수 있다. 또한, 조율 장치(300)는 복수의 조율판(310)을 포함할 수도 있다.
시드 고정 장치(400)는 지지랙(410)을 포함하고, 또한, 상부판(421), 지지대(423), 및 하부판(425)을 더 포함할 수 있다. 지지랙(410)은 지지대(423)에 고정되어 시드 고정 장치(400)의 내부 영역에 배치될 수 있다. 지지랙(410)은 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 성장시키고자 하는 단결정의 크기 등을 고려하여 개수, 위치 및 간격이 조절될 수 있다. 도시된 바와 같이, 지지랙(410)에는 성장되는 단결정의 시드(seed)로서 작용하는 시드 결정(450)이 고정되어 위치할 수 있다.
한편, 시드 고정 장치(400) 내에 위치하는 시드 결정(450)은 약 108 cm-2 미만의 실 전위 밀도를 갖는 질화물계 단결정일 수 있다. 또한, 시드 결정(450)은 1mm 이상의 직경을 갖는 것일 수 있으며, 나아가, 실질적으로 틸트 바운더리(tilt boundary)를 갖지 않는 단결정일 수 있다. 시드 결정(450)이 실질적으로 틸트 바운더리를 갖지 않고, 약 108 cm-2 미만의 실 전위 밀도를 가져, 이러한 시드 결정(450)으로부터 성장되는 질화물계 단결정은 약 104 cm-2 미만의 실 전위 밀도를 가질 수 있다.
상기 시드 결정(450)은 다양한 방법으로부터 제조될 수 있으며, 예컨대, MOCVD, HVPE 등의 단결정 제조 방법을 통해 제공될 수 있다. 특히, HVPE를 이용하여 시드 결정(450)을 제조하는 경우, 후술하는 방법을 통해 약 108 cm-2 미만의 실 전위 밀도를 갖는 시드 결정(450)이 수득될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, HVPE를 이용하여 성장된 단결정(600)은 특정 영역(610)으로부터 전파되어 형성되는 실 전위가 밀집된 영역 및 실 전위 밀도가 낮은 영역(620)을 포함한다. 이러한 단결정(600)에서, 실 전위 밀도가 낮은 영역(620)의 일부를 약 1mm 이상의 직경을 갖도록 가공함으로써, 약 108 cm-2 미만의 실 전위 밀도를 갖는 시드 결정(450)이 수득될 수 있다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 원료 보관 장치(200), 조율 장치(300), 및 시드 고정 장치(400)는 서로 연결될 수 있다. 원료 보관 장치(200)와 조율 장치(300)는 제2 연결관(520)을 통해서 서로 연결될 수 있으며, 조율 장치(300)와 시드 고정 장치(400) 제3 연결관(530)을 통해서 서로 연결될 수 있다. 나아가, 본 발명의 단결정 성장 장치는, 반응 용기의 주변에 설치된 가열기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 가열기는 복수로 형성될 수도 있으며, 가열기에 의해 반응 용기 내부의 온도가 조절될 수 있다.
상술한 단결정 성장 장치를 이용하여 질화물계 단결정을 제조하는 경우, 하나의 시드 결정(450)으로부터 잉곳 또는 벌크 형태의 하나의 질화물계 단결정이 제공될 수 있다. 상기 잉곳 또는 벌크 형태의 질화물게 단결정을 슬라이스하여, 기판 형태로 형성함으로써, 104 cm-2 이하의 실 전위 밀도 및 1019cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 갖는 성장 기판(121a)이 제공될 수 있다. 이때, 성장 기판(121a)은 약 약 2인치 내지 약 6인치 범위의 직경을 가질 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 성장 기판(121a)은 복수의 시드 결정(450)들이 성장함에 따라 서로 병합되어 하나의 잉곳 또는 벌크 형태를 형성하는 방법으로부터 제조될 수도 있다. 즉, 다른 실시예에서, 단결정 잉곳 또는 벌크는 다중 성장 센터들(시드 결정(450)들)이 서로 병합되어 하나의 단결정을 형성하는 방법을 통해 제조될 수도 있다.
발광 구조체(120)의 반도체층들이 이러한 성장 기판(121a)으로부터 성장되어 제조됨으로써, 성장 기판(121a)의 결함, 예를 들어, 실 전위, 그레인 바운더리, 틸트 바운더리와 같은 부분으로부터 형성 및 전파되어 발생하는 발광 구조체(120) 내의 결함 밀도를 감소시킬 수 있다. 또한, 질화물계 단결정에 산소 불순물 농도가 높아지면, 상기 단결정은 노란색을 띄게 되며, 광 투과도가 저하된다. 본 실시예에 따르면, 발광 구조체(120)가 산소 불순물 농도가 소정 값 이하인 성장 기판(121a)을 포함하여, 산소 불순물로 인한 광 손실을 최소화 할 수 있다. 특히, 몇몇 실시예들에서 같이, 성장 기판(121a)이 광 방출 경로에 위치하는 발광 소자의 경우, 산소 불순물로 인한 광 손실을 줄여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121)의 상면이 부분적으로 노출된 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(121)의 상면이 부분적으로 노출된 영역은 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)이 부분적으로 제거되어 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(125)과 활성층(123)을 관통하는 홀을 통해 제1 도전형 반도체층(121)의 상면이 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 홀은 경사진 측면을 가질 수 있다. 홀은 복수로 형성될 수도 있으며, 홀의 형태 및 배치가 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1 도전형 반도체층(121)이 부분적으로 노출된 영역은, 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 부분적으로 제거하여 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 포함하는 메사를 형성함으로써 제공될 수도 있다.
또한, 발광 구조체(120)는 그 하면의 거칠기가 증가되어 형성된 거칠어진 표면을 더 포함할 수 있다. 거칠어진 표면은 습식 식각, 건식 식각, 전기화학 식각 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, PEC 식각 또는 KOH 및 NaOH를 포함하는 식각 용액을 이용한 식각 방법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121)의 하면에 형성된 ㎛ 내지 nm 스케일의 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 거칠어진 표면에 의해 발광 구조체(120)에서 방출된 광의 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125) 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택한다. 제2 컨택 전극(140)은 도전성 산화물층(141) 및 도전성 산화물층(141) 상에 위치하는 반사 전극층(143)을 포함한다. 이때, 도전성 산화물층(141)은 제2 도전형 반도체층(125)과 접촉할 수 있으며, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택할 수 있다. 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141) 상에 위치하며, 반사 전극층(143)의 면적은 도전성 산화물층(141)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 외곽 테두리 영역 내에 위치할 수 있다.
도전성 산화물층(141)은 ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, IrOx, RuOx, RuOx/ITO, MgO, ZnO 등을 포함할 수 있고, 특히, ITO로 형성될 수 있다. 이때, 도전성 산화물층(141)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항은 금속(예를 들어, Ag)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항보다 낮을 수 있다. 도전성 산화물층(141)의 두께는 제한되지 않으나, 제2 컨택 전극(140)과 제2 도전형 반도체층(125) 간의 접촉 저항이 낮고, 발광 효율이 크게 저하되지 않는 수준에서 최적화될 수 있다. 예를 들어, 도전성 산화물층(141)의 두께는 약 50Å 내지 400Å 범위 내일 수 있고, 특히, 도전성 산화물층(141)은 50Å 내지 150Å 범위 내의 두께를 갖는 ITO로 형성될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
반사 전극층(143)은 광에 대한 반사도가 높은 금속 물질을 포함할 수 있고, 상기 금속 물질은 발광 소자의 발광 파장에 따라 다양하게 선택 및 적용될 수 있다. 반사 전극층(143)은 반사층 및 반사층을 덮는 커버층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반사층은 스퍼터링, 전자선 증착 등의 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사층이 스퍼터링을 통해 형성되는 경우, 상기 반사층은 외곽 테두리 주변 부분에서 테두리 부분으로 갈수록 두께가 감소하는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층은 단일층 또는 다중층을 포함할 수 있다. 상기 커버층은 상기 반사층과 다른 물질 간의 상호 확산을 방지할 수 있고, 외부의 다른 물질이 상기 반사층에 확산하여 상기 반사층이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 커버층은, 예를 들어, Au, Ni, Ti, Cr 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층을 포함할 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(125)은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는데, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 p형 질화물계 반도체층은 금속 물질과의 오믹 컨택이 잘 형성되지 않거나, 오믹 컨택이 형성되더라도 접촉 저항이 높다. 본 실시예에 따르면, 제2 컨택 전극(140)이 제2 도전형 반도체층(125)과 접촉하는 도전성 산화물층(141)을 포함하여, 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 제2 도전형 반도체층(125)에 대해서도 낮은 접촉 저항을 갖는 오믹 컨택이 형성될 수 있다. 또한, 반사 전극층(143)이 제2 도전형 반도체층(125)과 직접적인 오믹 컨택을 형성할 필요가 없으므로, 반사 전극층(143)이 제2 도전형 반도체층(125)에 오믹 컨택할 수 있도록 열처리를 수행하는 공정이 생략될 수 있다. 따라서, 열처리 과정에서 반사 전극층(143)이 손상되어 반사율 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 컨택 전극(140)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있으며, 나아가, 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 전반적으로 덮도록 배치될 수 있다. 또한, 발광 구조체(120)의 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역이 형성된 위치를 제외한 나머지 영역에서 단일체로 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 발광 구조체(120)의 전체에 대해 전류를 균일하게 공급하여, 전류 분산 효율이 향상될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 컨택 전극(140)은 복수의 단위 전극들을 포함할 수도 있다.
특히, 제2 컨택 전극(140)의 도전성 산화물층(141)은 제2 도전형 반도체층(125)의 상면을 거의 전부 커버할 수 있다. 예를 들어, 도전성 산화물층(141)은 제2 도전형 반도체층(125) 상면의 90% 이상을 덮을 수 있다. 도전성 산화물층(141)은, 발광 구조체(120) 형성 후에 발광 구조체(120)의 상면 상에 전체적으로 형성된 후, 제1 도전형 반도체층(121)을 노출시키는 식각 공정에서 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)과 동시에 식각되어 형성될 수 있다. 반면, 제2 도전형 반도체층(125) 상에 증착 또는 도금 방식을 이용하여 금속 물질의 컨택 전극을 형성하는 경우, 마스크의 공정 마진 때문에 제2 도전형 반도체층(125)의 상면의 외곽 테두리로부터 소정 거리 이격된 영역 내에만 컨택 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 컨택 전극(140)의 오믹 컨택을 형성하는 부분으로서 도전성 산화물층(141)을 형성하면, 금속 물질로 컨택 전극을 형성하는 경우에 비해 컨택 전극과 제2 도전형 반도체층(125)의 상면의 외곽 테두리까지의 거리를 감소시킬 수 있다. 제2 도전형 반도체층(125)과 제2 컨택 전극(140)의 접촉 면적이 상대적으로 증가됨으로써, 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 감소될 수 있다. 또한, 도전성 산화물층(141)이 금속 물질에 비해 제2 도전형 반도체층(125)의 테두리에 더 가깝게 위치할 수 있으므로, 제2 컨택 전극(140)과 제2 도전형 반도체층(125)이 접촉하는 부분으로부터 제1 컨택 전극(130)과 제1 도전형 반도체층(121)이 접촉하는 부분까지의 최단 거리 역시 감소되어, 발광 소자의 순방향 전압(Vf)이 더욱 감소될 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 바와 같이, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다. 도 2의 발광 소자는 제2 컨택 전극(140)의 형태를 제외한 다른 구성들에 있어서 도 1의 발광 소자의 대체로 동일하므로, 이하, 상세한 설명을 생략한다.
다시 도 1을 참조하면, 절연층(150, 160)은 제1 컨택 전극(130)과 제2 컨택 전극(140)을 서로 절연시킨다. 절연층(150, 160)은 발광 구조체(120) 상에 위치하며, 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 절연층(150, 160)은 제1 절연층(150) 및 제2 절연층(160)을 포함할 수 있다. 이하 제1 절연층(150)에 관하여 먼저 설명하며, 제2 절연층(160)과 관련된 내용은 후술하여 설명한다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 홀의 측면을 덮되, 홀에 노출된 제1 도전형 반도체층(121)을 적어도 부분적으로 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(150)은 상기 홀에 대응하는 부분에 위치하는 개구부와 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부들을 통해 제1 도전형 반도체층(121) 및 제2 컨택 전극(140)이 부분적으로 노출될 수 있다. 특히, 제2 컨택 전극(140)의 반사 전극층(143)의 일부가 노출될 수 있다.
제1 절연층(150)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2 등을 포함할 수 있다. 나아가, 제1 절연층(150)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다.
나아가, 도시된 바와 달리, 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 적어도 일부의 측면을 더 덮을 수 있다. 제1 절연층(150)이 발광 구조체(120)의 측면을 덮는 정도는, 발광 소자의 제조 과정에서 칩 단위 개별화(isolation)의 여부에 따라 달라질 수 있다. 즉, 본 실시예와 같이 제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면만 덮도록 형성될 수도 있고, 이와 달리, 발광 소자의 제조 과정에서 웨이퍼를 칩 단위로 개별화한 후에 제1 절연층(150)을 형성하는 경우에는 발광 구조체(120)의 측면까지 제1 절연층(150)에 덮일 수 있다.
한편, 제1 절연층(150)은 예비 절연층(pre-insulation layer; 150a) 및 주 절연층(main insulation layer; 150b)을 포함할 수 있다. 제1 절연층(150)의 형성 과정에서, 예비 절연층(150a)은 주 절연층(150a)에 앞서 형성될 수 있고, 따라서 예비 절연층(150a)은 제1 절연층(150)의 하부에 위치할 수 있다.
구체적으로, 예비 절연층(150a)은 발광 구조체(120)의 일부를 덮을 수 있으며, 나아가, 제2 컨택 전극(140)의 상면의 일부 및 제2 컨택 전극(140)의 측면을 덮을 수 있다. 이때, 예비 절연층(150a)은 제2 컨택 전극(140)의 도전성 산화물층(141)의 측면 및 상면 일부를 덮을 수 있고, 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141)의 일부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 상기 개구부에 노출된 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)이 형성될 수 있다. 이때, 반사 전극층(143)은 예비 절연층(150a)으로부터 이격되어 서로 접하지 않을 수 있으나, 반사 전극층(143)의 형성 공정에 따라 예비 절연층(150a)과 반사 전극층(143)이 접할 수도 있다. 주 절연층(150b)은 예비 절연층(150a) 상에 위치하고, 나아가, 반사 전극층(143)을 부분적으로 덮는다. 반사 전극층(143)이 예비 절연층(150a)과 접하지 않는 경우, 반사 전극층(143)과 주 절연층(150b) 사이에는 예비 절연층(150a)이 개재되지 않는다.
예비 절연층(150a)과 주 절연층(150b)은 서로 동일한 물질로 형성될 수 있고, 예컨대 SiO2를 포함할 수 있다. 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
예비 절연층(150a)은 제2 컨택 전극(140)의 형성 과정 중에 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(125) 상에 도전성 산화물층(141)을 형성하고, 반사 전극층(143)을 형성하기 전에 예비 절연층(150a)을 형성한다. 이때, 약 1000Å의 두께로 형성될 수 있다. 예비 절연층(150a)은 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 홀의 측면 및 도전성 산화물층(141)의 일부를 덮도록 형성된다. 이때, 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141)의 상부에 제2 컨택 전극(143)이 형성되는 영역을 제외하고, 도전성 산화물층(141)을 부분적으로 덮어 도전성 산화물층(141)이 부분적으로 노출되는 개구부가 형성된다. 이후, 도전성 산화물층(141)이 노출된 개구부에 반사 전극층(143)이 형성된다. 반사 전극층(143)은 예비 절연층(150a)으로부터 이격될 수도 있고, 접합 수도 있다. 이와 같이 반사 전극층(143)의 형성 전에 예비 절연층(150a)을 형성함으로써, 반사 전극층(143)과 발광 구조체(120) 상호 간의 물질 확산에 의해 반사 전극층(143)의 광 반사율 감소 및 저항 증가를 방지할 수 있다. 이어서, 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)을 형성 한 후, 예비 절연층(150a) 상에 반사 전극층(143)을 부분적으로 덮는 주 절연층(150b)을 형성함으로써, 제1 절연층(150)이 형성될 수 있다.
한편, 도 2의 실시예와 같이, 반사 전극층(143')이 도전성 산화물층(141')을 덮도록 형성되는 경우, 예비 절연층(150a)은 도전성 산화물층(141')을 부분적으로 덮지 않고, 발광 구조체(120) 상에만 형성될 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 부분적으로 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 표면을 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택한다. 본 실시예와 같이, 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역이 홀 형태로 형성되는 경우, 상기 홀에 대응하는 부분에 위치하는 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택된다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150)의 일부 영역을 제외한 다른 부분을 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 컨택 전극(130)을 통해 광이 반사될 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150)에 의해 제2 컨택 전극(140)과 이격되어 전기적으로 절연될 수 있다.
제1 컨택 전극(130)이 일부 영역을 제외하고 발광 구조체(120)의 상면을 전반적으로 덮도록 형성됨으로써, 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 제2 컨택 전극(140)에 의해 덮이지 않는 부분을 제1 컨택 전극(130)이 커버할 수 있으므로, 광을 더욱 효과적으로 반사시켜 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택함과 아울러, 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 컨택 전극(130)은 Al층과 같은 고반사성 금속층을 포함할 수 있다. 이때, 제1 컨택 전극(130)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 상기 고반사 금속층은 Ti, Cr 또는 Ni 등의 접착층 상에 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 컨택 전극(130)은 Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Mg, Ag 및 Au 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다. 제1 컨택 전극(130)이 발광 구조체(120)의 측면에도 형성되는 경우, 활성층(123)으로부터 측면으로 방출되는 광을 상부로 반사시켜 발광 소자의 상면으로 방출되는 광의 비율을 증가시킨다. 제1 컨택 전극(130)의 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성되는 경우, 발광 구조체(120)의 측면과 제1 컨택 전극(130) 사이에는 제1 절연층(150)이 개재될 수 있다.
한편, 상기 발광 소자는 연결 전극(145)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140)과 제2 패드 전극(173)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 절연층(150)을 부분적으로 덮도록 형성될 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)과 서로 이격되어 절연될 수 있다. 연결 전극(145)의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(160)은 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a), 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있다.
제2 절연층(160)은 절연성의 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiNx, MgF2을 포함할 수 있다. 나아가, 제2 절연층(160)은 다중층을 포함할 수 있고, 굴절률이 다른 물질이 교대로 적층된 분포 브래그 반사기를 포함할 수도 있다. 제2 절연층(160)이 다중층으로 이루어진 경우, 제2 절연층(160)의 최상부층은 SiNx로 형성될 수 있다. 제2 절연층(160)의 최상부층이 SiNx로 형성됨으로써, 발광 구조체(120)로 습기가 침투하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 달리, 제2 절연층(160)은 SiNx 단일층으로 형성될 수도 있다.제1 절연층(150)이 SiO2로 형성되고, 제2 절연층(160)이 SiNx로 형성되는 경우, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킴과 동시에 신뢰성을 향상시킬 수 있다. SiO2로 형성된 제1 절연층(150)이 제1 컨택 전극(130)의 하부에 위치함으로써, 제1 컨택 전극(130) 및 제2 컨택 전극(140)을 통한 광 반사 효율을 극대화시킬 수 있음과 동시에, SiNx로 형성되는 제2 절연층(160)을 통해 외부의 습기 등으로부터 발광 소자를 효율적으로 보호할 수 있다.
한편, 제1 절연층(150)의 두께는 제2 절연층(160)의 두께보다 클 수 있다. 제1 절연층(150)은 예비 절연층(150a)을 포함하여 2단계에 걸쳐 형성됨으로써, 제2 절연층(160)보다 두꺼운 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 절연층(150)의 주 절연층(150b)의 두께는 제2 절연층(160)의 두께와 대체로 동일할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 발광 구조체(120) 상에 위치한다. 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 각각 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 발광 구조체(120)에 외부 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 비극성 또는 반극성 성장면을 갖는 발광 구조체(120) 및 상기 발광 구조체(120)와 오믹 컨택하는 도전성 산화물층(141)을 포함하는 발광 소자가 제공된다. 이에 따라, 고전류 구동 시 수평 방향 전류 분산 효율이 높고, 컨택 전극과 반도체층들간의 접촉 저항이 낮아 순방향 전압(Vf)이 상대적으로 낮으며, 소정 두께 이상의 질화물계 성장 기판을 포함하여 전류 분산 효율 및 열 분배 효율이 우수하여 발광 파워가 향상된 발광 소자가 제공될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 3a의 (a)는 본 실시예의 발광 소자의 평면도이고, (b)는 메사(M)의 위치 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 컨택 전극(130)이 오믹 컨택하는 컨택 영역(120a)을 도시하는 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 B-B'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 3a 및 도 3b의 발광 소자는 도 1의 발광 소자와 비교하여, 발광 구조체(120)가 복수의 메사(M) 및 메사(M)들 주변에 형성된 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역을 포함하는 점에서 차이가 있으며, 발광 구조체(120)의 구조에 따라 다른 구성들의 배치에 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140) 및 절연층(150, 160)을 포함한다. 또한, 상기 발광 소자는 연결 전극(145), 제1 패드 전극(171) 및 제2 패드 전극(173)을 더 포함할 수 있다.
발광 구조체(120)는 제1 도전형 반도체층(121), 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하는 활성층(123), 및 활성층(123) 상에 위치하는 제2 도전형 반도체층(125)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 도전형 반도체층(121)은 성장 기판(121a) 및 성장 기판(121a)에 위치하는 상부 제1 도전형 반도체층(121b)을 포함할 수 있다. 한편, 성장 기판(121a)의 두께(T)는 소정 값 이상의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)는 소정 값 이상의 두께일 수 있다. 성장 기판(121a)의 두께(T)는 약 100㎛이상일 수 있고, 또한, 약 200㎛ 내지 500㎛ 범위 내의 두께일 수 있으며, 나아가, 약 270 내지 330㎛ 범위 내의 두께일 수 있다. 발광 구조체(120)의 반도체층들은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는다.
또한, 발광 구조체(120)는 제2 도전형 반도체층(125) 및 활성층(123)을 포함하는 복수의 메사(M)를 포함한다. 복수의 메사(M)는 경사진 측면을 가질 수 있고, 발광 구조체(120)의 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 각각의 메사(M)는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 더 포함할 수 있다. 복수의 메사(M)들은 다양한 형태로 제1 도전형 반도체층(121) 상에 배치될 수 있고, 예컨대, 도시된 바와 같이 서로 이격되어, 일 방향을 따라 서로 대체로 평행하게 연장되는 기다란 형상을 가질 수 있다. 다만, 메사(M)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 메사(M)들 주변에는 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역들이 형성된다.
제2 컨택 전극(140)은 복수의 메사(M)들 상에 위치하며, 제2 도전형 반도체층(125)과 오믹 컨택한다. 제2 컨택 전극(140)은 도전성 산화물층(141) 및 도전성 산화물층(141) 상에 위치하는 반사 전극층(143)을 포함한다. 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141) 상에 위치하며, 반사 전극층(143)의 면적은 도전성 산화물층(141)의 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 외곽 테두리 영역 내에 위치할 수 있다. 이와 달리, 반사 전극층(143)은 도전성 산화물층(141)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
절연층(150, 160)은 제1 컨택 전극(130)과 제2 컨택 전극(140)을 서로 절연시킨다. 절연층(150, 160)은 발광 구조체(120) 상에 위치하며, 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)을 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 절연층(150, 160)은 제1 절연층(150) 및 제2 절연층(160)을 포함할 수 있다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮고, 또한, 제1 절연층(150)은 메사(M)의 측면을 덮는다. 나아가, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 영역을 부분적으로 덮되, 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 노출시킬 수 있다. 즉, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부들을 포함할 수 있다.
제1 절연층(150)의 개구부에 의해 노출되는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역은 제1 컨택 전극(130)과 오믹 컨택될 수 있는 영역으로서, 컨택 영역(120a)으로 정의될 수 있다. 상기 컨택 영역(120a)은 복수의 메사(M)들 주변에 위치할 수 있으며, 예를 들어, 메사(M)들이 연장되는 방향을 따라 연장된 기다란 형상을 가질 수 있다. 또한, 컨택 영역(120a)들의 사이에는 메사(M)들이 위치할 수 있다.
제1 절연층(150)은 예비 절연층(150a) 및 주 절연층(150b)을 포함할 수 있고, 예비 절연층(150a)은 발광 구조체(120) 및 도전성 산화물층(141)을 부분적으로 덮을 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150) 상에 위치할 수 있고, 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 부분적으로 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 표면, 즉 컨택 영역(120a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택한다. 제1 컨택 전극(130)이 일부 영역을 제외하고 발광 구조체(120)의 상면을 전반적으로 덮도록 형성됨으로써, 전류 분산 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리, 제1 컨택 전극(130)은 발광 구조체(120)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기 발광 소자는 연결 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다. 연결 전극은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 전극의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
제2 절연층(160)은 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 덮을 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)을 부분적으로 노출시키는 제1 개구부(160a), 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 노출시키는 제2 개구부(160b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 개구부(160a, 160b) 각각은 하나 이상 형성될 수 있고, 제2 개구부(160b)는 메사(M) 상에 위치할 수 있다.
제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 각각 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 통해 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 동일 공정으로 함께 형성될 수 있으며, 예컨대 사진 및 식각 기술 또는 리프트 오프 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, Ti, Cr, Ni 등의 접착층과 Al, Cu, Ag 또는 Au 등의 고전도 금속층을 포함할 수 있다.
이하, 본 실시예의 발광 소자 제조 방법에 대해 설명한다. 아래 설명되는 발광 소자의 제조 방법은 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 성장 기판(121a) 상에 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 MOCVD와 같은 방법을 이용하여 성장시켜 발광 구조체(120)를 형성한다. 이어서, 발광 구조체(120) 상에 전자선 증착 또는 스퍼터링과 같은 방법을 이용하여 ITO를 포함하는 도전성 산화물층(141)을 형성한다. 도전성 산화물층(141) 상에 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 이용하여 도전성 산화물층(141) 및 발광 구조체(120)의 일부를 식각하여 복수의 메사(M)를 형성한다. 이에 따라, 도전성 산화물(141)의 외곽 테두리는 메사(M) 상면의 외곽 테두리와 대체로 일치하게 형성될 수 있다. 다음, 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)을 형성하여 제2 컨택 전극(140)을 형성하고, 발광 구조체(120) 및 제2 컨택 전극(140)을 덮는 제1 절연층(150)을 형성한다. 이때, 제1 절연층(150)이 예비 절연층(150a) 및 주 절연층(150b)을 포함하는 경우, 상술한 바와 같이 제2 컨택 전극(140)과 제1 절연층(150) 형성 공정이 병합될 수 있다. 이어서, 제1 절연층(150)을 패터닝하여 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 컨택 영역(120a) 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시킨다. 다음, 제1 절연층(150) 상에 도금 또는 증착과 같은 방법을 이용하여 제1 컨택 전극(130)을 형성한다. 제1 컨택 전극(130) 형성 후, 제1 컨택 전극(130)을 전체적으로 덮는 제2 절연층(160)을 형성하고, 제2 절연층(160)을 패터닝하여 제1 및 제2 개구부(160a, 160b)를 형성한다. 이 후, 상기 개구부들(160a, 160b) 상에 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)을 형성함으로써, 도 3a 및 도 3b의 발광 소자가 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 복수의 메사(M)들 및 메사들 주변에 위치하는 컨택 영역(120a)들을 형성함으로써, 고전류 구동 시 더욱 효과적으로 전류를 수평방향으로 분산시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 4a의 (a)는 본 실시예의 발광 소자의 평면도이고, (b)는 메사(M)의 위치 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 컨택 전극(130)이 오믹 컨택하는 컨택 영역(120a)을 도시하는 평면도이다. 도 4b는 도 4a의 C-C'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 4a 및 도 4b의 발광 소자는 도 3a 및 도 3b의 발광 소자와 비교하여, 제2 절연층(160)이 생략되어 있는 점, 제1 및 제2 패드 전극(171, 173)이 생략되어 있는 점 등에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 제1 절연층(150) 및 연결 전극(145)을 포함한다.
제1 절연층(150)은 발광 구조체(120)의 상면 및 제2 컨택 전극(140)을 부분적으로 덮고, 또한, 제1 절연층(150)은 메사(M)의 측면을 덮는다. 나아가, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)을 부분적으로 노출시키는 영역을 부분적으로 덮되, 제1 도전형 반도체층(121)의 일부를 노출시킬 수 있다. 즉, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 개구부들을 포함할 수 있다. 제1 절연층(150)의 개구부에 의해 노출되는 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역은 제1 컨택 전극(130)과 오믹 컨택될 수 있는 영역으로서, 컨택 영역(120a)으로 정의될 수 있다. 제1 절연층(150)은 예비 절연층(150a)을 포함할 수 있고, 예비 절연층(150a)은 발광 구조체(120) 및 도전성 산화물층(141)을 부분적으로 덮을 수 있다.
이때, 제1 절연층(150)은 제1 도전형 반도체층(121)의 일부 영역, 즉 컨택 영역(120a)을 노출시키는 제1 개구부(150a)와 제2 컨택 전극(140)의 일부 영역을 노출시키는 제2 개구부(150b)를 포함할 수 있다. 발광 구조체(120)를 적어도 2개 이상의 영역으로 구분하였을 때, 제1 개구부(150a)와 제2 개구부는(150b) 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다.
예를 들어, 제2 개구부(150b)는 각각의 메사(M)들 상에 위치하여 복수로 형성될 수 있고, 제2 개구부(150b)들은 발광 구조체(120)의 일 측면에 치우쳐 위치할 수 있다. 반대로, 제1 개구부(150a)는 메사(M)들의 상대적으로 길이가 긴 측면 주변에 위치하되, 발광 구조체(120)의 상기 일 측면에 반대하여 위치하는 타 측면에 치우쳐 위치할 수 있다. 메사(M)들이 연장되는 방향에 수직하는 방향으로 정의되는 가상선(I)을 기준으로 발광 구조체(120)를 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)으로 구분하면, 제1 개구부(150a)들은 제1 영역(R1) 내에 위치하고, 제2 개구부(150b)들은 제2 영역(R1) 내에 위치할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 영역(R1, R2)은 서로 중첩되지 않는다. 따라서, 제1 개구부(150a)와 제2 개구부(150b)는 같은 일 영역 내에 위치하지 않고, 각각 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다.
제1 컨택 전극(130)은 제1 절연층(150) 상에 위치할 수 있고, 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 컨택 전극(130)은 부분적으로 노출된 제1 도전형 반도체층(121)의 표면, 즉 컨택 영역(120a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택한다. 한편, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 개구부를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 전극(145)의 상면은 제1 컨택 전극(130)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 연결 전극(145)은 제1 컨택 전극(130)과 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 연결 전극(145)과 제1 컨택 전극(130)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
이때, 발광 구조체(120)를 적어도 2개 이상의 영역으로 구분하였을 때, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 컨택 전극(130) 제1 영역(R1) 내에 위치할 수 있고, 연결 전극(145)은 제2 영역(R2) 내에 위치할 수 있으며, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 서로 이격된다. 이와 같이, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)이 서로 다른 영역 내에 이격되어 형성됨으로써, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 각각 상기 발광 소자에 있어서 패드 전극들과 같은 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121)과 오믹 컨택하는 역할을 함과 아울러, 제1 패드 전극과 같은 역할을 할 수 있고, 연결 전극(145)은 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결되어 제2 패드 전극에 대응할 수 있다.
이하, 본 실시예의 발광 소자 제조 방법에 대해 설명한다. 아래 설명되는 발광 소자의 제조 방법은 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 성장 기판(121a) 상에 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 MOCVD와 같은 방법을 이용하여 성장시켜 발광 구조체(120)를 형성한다. 이어서, 발광 구조체(120) 상에 전자선 증착 또는 스퍼터링과 같은 방법을 이용하여 ITO를 포함하는 도전성 산화물층(141)을 형성한다. 도전성 산화물층(141) 상에 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 이용하여 도전성 산화물층(141) 및 발광 구조체(120)의 일부를 식각하여 복수의 메사(M)를 형성한다. 이에 따라, 도전성 산화물(141)의 외곽 테두리는 메사(M) 상면의 외곽 테두리와 대체로 일치하게 형성될 수 있다. 다음, 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)을 형성하여 제2 컨택 전극(140)을 형성하고, 발광 구조체(120) 및 제2 컨택 전극(140)을 덮는 제1 절연층(150)을 형성한다. 이때, 제1 절연층(150)이 예비 절연층(150a) 및 주 절연층(150b)을 포함하는 경우, 상술한 바와 같이 제2 컨택 전극(140)과 제1 절연층(150) 형성 공정이 병합될 수 있다. 이어서, 제1 절연층(150)을 패터닝하여 제1 도전형 반도체층(121)의 컨택 영역(120a)을 노출시키는 제1 개구부(150a) 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 제2 개구부(150b)를 형성한다. 다음, 제1 절연층(150) 상에 도금 또는 증착과 같은 방법을 이용하여 제1 컨택 전극(130) 및 연결 전극(145)을 형성한다. 이때, 제1 컨택 전극(130)과 연결 전극(145)은 서로 이격시켜 형성함으로써, 도 4a 및 도 4b의 발광 소자가 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 절연층, 제1 및 제2 패드 전극 제조 공정이 생략되어, 발광 소자의 제조 공정이 단순화될 수 있으며, 특히, 공정상 필요한 마스크 수가 감소될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 5a의 (a)는 본 실시예의 발광 소자의 평면도이고, (b)는 메사(M)의 위치 및 제1 도전형 반도체층(121)과 제1 컨택 전극(130)이 오믹 컨택하는 컨택 영역(120a)을 도시하는 평면도이다. 도 5b는 도 5a의 D-D'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 5a 및 도 5b의 발광 소자는 도 4a 및 도 4b의 발광 소자와 비교하여, 제1 패드 전극(181) 및 제2 패드 전극(183)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 관해 설명하며, 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 발광 소자는 발광 구조체(120), 제1 컨택 전극(130), 제2 컨택 전극(140), 제1 절연층(150), 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)을 포함한다.
제1 컨택 전극(130)은 컨택 영역(120a)을 통해 제1 도전형 반도체층(121)에 오믹 컨택한다. 제1 컨택 전극(130)은 제1 도전형 반도체층(121) 상에 위치하되, 메사(M)의 사이 영역에 위치한다. 따라서, 본 실시예의 발광 소자는, 상술한 다른 실시예들의 발광 소자와 달리 제1 컨택 전극(130)이 메사(M) 상에 위치하지 않는다.
제1 패드 전극(181)은 제1 절연층(150) 상에 위치할 수 있고, 발광 구조체(120)를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 제1 패드 전극(181)은 메사들(M)을 부분적으로 덮을 수 있고, 컨택 영역(120a) 상에 위치하는 제1 컨택 전극(130)과 전기적으로 연결된다. 제2 패드 전극(183)은 제2 컨택 전극(140) 상에 위치할 수 있고, 제1 절연층(150)의 제2 개구부(150b)를 통해 제2 컨택 전극(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 패드 전극(183)의 상면은 제1 패드 전극(183)의 상면과 대체로 동일한 높이로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)은 동일 공정에서 형성될 수 있으며, 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
이때, 발광 구조체(120)를 적어도 2개 이상의 영역으로 구분하였을 때, 제1 패드 전극(181)과 제2 패드 전극(183)은 서로 다른 영역 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 패드 전극(181) 제1 영역(R1) 내에 위치할 수 있고, 제2 패드 전극(183)은 제2 영역(R2) 내에 위치할 수 있으며, 제1 패드 전극(181)과 제2 패드 전극(183)은 서로 이격된다.
이하, 본 실시예의 발광 소자 제조 방법에 대해 설명한다. 아래 설명되는 발광 소자의 제조 방법은 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 성장 기판(121a) 상에 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(123) 및 제2 도전형 반도체층(125)을 MOCVD와 같은 방법을 이용하여 성장시켜 발광 구조체(120)를 형성한다. 이어서, 발광 구조체(120) 상에 전자선 증착 또는 스퍼터링과 같은 방법을 이용하여 ITO를 포함하는 도전성 산화물층(141)을 형성한다. 도전성 산화물층(141) 상에 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 이용하여 도전성 산화물층(141) 및 발광 구조체(120)의 일부를 식각하여 복수의 메사(M)를 형성한다. 이에 따라, 도전성 산화물(141)의 외곽 테두리는 메사(M) 상면의 외곽 테두리와 대체로 일치하게 형성될 수 있다. 다음, 도전성 산화물층(141) 상에 반사 전극층(143)을 형성하여 제2 컨택 전극(140)을 형성하고, 제1 도전형 반도체층(121)이 노출된 영역의 일부 상에 제1 컨택 전극(130)을 형성한다. 제1 컨택 전극(130)과 제2 컨택 전극(140)은 각각 도금 또는 증착 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 이어서, 발광 구조체(120), 제1 및 제2 컨택 전극(130, 140)을 덮는 제1 절연층(150)을 형성한다. 이때, 제1 절연층(150)이 예비 절연층(150a) 및 주 절연층(150b)을 포함하는 경우, 상술한 바와 같이 제2 컨택 전극(140)과 제1 절연층(150) 형성 공정이 병합될 수 있다. 이어서, 제1 절연층(150)을 패터닝하여 제1 컨택 전극(130)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 개구부(150a) 및 제2 컨택 전극(140)의 일부를 노출시키는 제2 개구부(150b)를 형성한다. 다음, 제1 절연층(150) 상에 도금 또는 증착과 같은 방법을 이용하여 제1 패드 전극(181) 및 제2 패드 전극(183)을 형성한다. 이때, 제1 및 제2 패드 전극(181, 183)을 서로 이격시켜 형성함으로써, 도 5a 및 도 5b의 발광 소자가 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 절연층의 형성 공정이 생략되어, 발광 소자의 제조 공정이 단순화될 수 있으며, 특히, 공정상 필요한 마스크 수가 감소될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 소자 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 소자 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 소자 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 소자 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 소자 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 소자 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 소자 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 소자(1021)를 포함한다. 발광 소자 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 소자(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 소자(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 소자(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 소자(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU1) 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB(2112, 2113)는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(BLU1)은 적어도 하나의 기판(2150) 및 복수의 발광 소자(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛(BLU1)은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판(2150), 발광 소자(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판(2150)은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판(2150)은 복수로 형성되어, 복수의 기판(2150)들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판(2150)으로 형성될 수도 있다.
발광 소자(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 소자(2160)들은 기판(2150) 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 소자(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 소자(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 소자(2160) 상에 위치한다. 발광 소자(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 발광 소자를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛(BLU2)을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛(BLU2)이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛(BLU2)과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛(BLU2)은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛(BLU2)은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 소자(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 소자(3110)를 지지하고 발광 소자(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 소자(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 소자(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 소자(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 소자(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 소자(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 소자(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 소자(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 소자(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 소자(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 소자(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 소자(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 소자(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 각각의 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예들에서 설명하는 기술적 특징들의 결합 및 치환을 통하여 변경된 발명 역시 본 발명의 범위에 모두 포함되며, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (26)

  1. 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층의 사이에 위치하는 활성층을 포함하는 발광 구조체;
    상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 제1 컨택 전극;
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 제2 컨택 전극; 및
    상기 발광 구조체 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 절연시키는 절연층을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층은 질화물계 기판을 포함하고,
    상기 질화물계 기판은 104 cm-2 이하의 실 전위 밀도 및 1019 cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 갖고, 465nm 내지 700nm의 파장에 대해 5 cm-1 미만의 광학적 흡광 계수를 갖는 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 질화물계 기판은 103 cm-2 이하의 실 전위 밀도 및 3×1017 cm-3 이하의 산소 불순물 농도를 갖는 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 질화물계 기판은 비극성 또는 반극성의 성장면을 갖는 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 질화물계 기판은 언도핑되거나 도핑되어 상기 제1 도전형 반도체층과 동일한 도전형을 갖는 발광 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 질화물계 기판은 270 내지 330㎛의 두께를 갖는 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 컨택 전극은 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 컨택하는 도전성 산화물층, 및 상기 도전성 산화물층 상에 위치하는 반사 전극층을 포함하는 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 도전성 산화물층은 ITO를 포함하고, 상기 반사 전극층은 Ag를 포함하는 발광 소자.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 도전성 산화물층의 면적은 상기 반사 전극층의 면적보다 크며,
    상기 반사 전극층은 상기 도전성 산화물층의 테두리 영역 내에 위치하는 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 도전성 산화물층은 상기 제2 도전형 반도체층의 상면의 90% 이상을 덮는 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 구조체는 상기 발광 구조체는 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 활성층을 포함하는 복수의 메사를 포함하고,
    상기 제2 컨택 전극은 상기 복수의 메사 상에 위치하며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 복수의 메사 주변의 적어도 일부 영역에서 노출되는 발광 소자.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 제1 절연층 및 제2 절연층을 포함하고,
    상기 제1 절연층은 상기 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮되, 제1 도전형 반도체층의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 발광 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택되고,
    상기 제1 컨택 전극은 상기 복수의 메사들의 상면 일부 및 복수의 메사들의 측면 상에 위치하되, 상기 복수의 메사들로부터 절연된 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 절연층은 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮되, 상기 제1 컨택 전극 및 제2 컨택 전극을 각각 부분적으로 노출시키는 제3 개구부 및 제4 개구부를 포함하는 발광 소자.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 절연층 상에 위치하되, 상기 제3 개구부를 통해 상기 제1 컨택 전극에 전기적으로 연결된 제1 패드 전극; 및
    상기 제2 절연층 상에 위치하되, 상기 제4 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극에 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 더 포함하는 발광 소자.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 상기 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮되, 제1 도전형 반도체층의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 발광 소자.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 개구부를 통해 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹 컨택되고, 상기 제1 컨택 전극은 상기 복수의 메사들의 상면 일부 및 복수의 메사들의 측면 일부 상에 위치하되, 상기 복수의 메사들로부터 절연된 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제2 개구부를 통해 상기 제2 컨택 전극에 전기적으로 연결되는 패드 전극을 더 포함하고,
    상기 패드 전극과 상기 제1 컨택 전극은 이격된 발광 소자.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 발광 구조체는 그 일 측면을 포함하는 제1 영역과, 상기 일 측면에 반대하여 위치하는 타 측면을 포함하는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제1 컨택 전극은 제1 영역 내에 위치하고, 상기 패드 전극은 상기 제2 영역 내에 위치하는 발광 소자.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 컨택 전극은 상기 제1 도전형 반도체층이 노출된 영역의 적어도 일부 상에 위치하는 발광 소자.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 절연층은 상기 복수의 메사들 및 제1 도전형 반도체층을 덮되, 제1 컨택 전극의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 발광 소자.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 개구부를 통해 제1 컨택 전극과 전기적으로 연결되는 제1 패드 전극; 및
    상기 절연층 상에 위치하며, 상기 제2 개구부를 통해 제2 컨택 전극과 전기적으로 연결되는 제2 패드 전극을 더 포함하고,
    상기 제1 패드 전극은 제1 컨택 전극은 상기 복수의 메사들의 상면 일부 및 복수의 메사들의 측면 일부 상에 위치하되, 상기 절연층에 의해 상기 복수의 메사들로부터 이격된 발광 소자.
  22. 청구항 6에 있어서,
    상기 발광 구조체는 상기 제1 도전형 반도체층이 부분적으로 노출되는 영역을 포함하고, 상기 절연층은 제1 절연층을 포함하고,
    상기 제1 절연층은 상기 발광 구조체 및 제2 컨택 전극을 부분적으로 덮되, 제1 도전형 반도체층의 일부 및 상기 제2 컨택 전극의 일부를 각각 노출시키는 제1 개구부 및 제2 개구부를 포함하는 발광 소자.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 절연층은 예비 절연층 및 상기 예비 절연층 상에 위치하는 주 절연층을 포함하고,
    상기 예비 절연층은 상기 발광 구조체의 일부 및 도전성 산화물의 일부를 덮는 발광 소자.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 예비 절연층은 상기 도전성 산화물을 부분적으로 노출시키는 개구부를 포함하고, 상기 반사 전극층은 상기 개구부 내에 위치하는 발광 소자.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 주 절연층은 상기 반사 전극층을 부분적으로 덮는 발광 소자.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 제1 절연층 상에 위치하며, 상기 제1 컨택 전극을 부분적으로 덮는 제2 절연층을 더 포함하고,
    상기 제1 절연층은 상기 제2 절연층보다 두꺼운 발광 소자.
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