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KR20140019635A - 발광 소자 및 발광 소자 패키지 - Google Patents

발광 소자 및 발광 소자 패키지 Download PDF

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KR20140019635A
KR20140019635A KR1020120086010A KR20120086010A KR20140019635A KR 20140019635 A KR20140019635 A KR 20140019635A KR 1020120086010 A KR1020120086010 A KR 1020120086010A KR 20120086010 A KR20120086010 A KR 20120086010A KR 20140019635 A KR20140019635 A KR 20140019635A
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KR
South Korea
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layer
layers
disposed
light emitting
dummy
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020120086010A
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English (en)
Inventor
황정현
권오민
원종학
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020120086010A priority Critical patent/KR20140019635A/ko
Priority to US13/837,688 priority patent/US9349914B2/en
Priority to JP2013090217A priority patent/JP2014033185A/ja
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Abstract

발광 소자는, 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층과, 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층과, 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함한다. 활성층은 다수의 배리어층과, 다수의 배리어층 사이에 배치된 다수의 우물층과, 제2 도전형 반도체층에 인접하는 배리어층과 우물층 사이에 배치된 더미층을 포함한다.

Description

발광 소자 및 발광 소자 패키지{Light emitting device and light emitting device package}
실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
실시예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light-Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자(semiconductor light emitting device)이다.
발광 소자는 고 휘도를 갖는 광을 얻을 수 있어, 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 폭넓게 사용되고 있다.
실시예는 연색 지수를 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 광 출력을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예는 구동 전압을 낮출 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따르면, 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층; 상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및 상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 활성층은, 다수의 배리어층; 상기 다수의 배리어층 사이에 배치된 다수의 우물층; 및 상기 제2 도전형 반도체층에 인접하는 배리어층과 우물층 사이에 배치된 더미층을 포함한다.
실시예에 따르면, 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 상에 제1 및 제2 리드 전극; 및 상기 몸체 또는 상기 제1 및 제2 리드 전극 중 어느 하나 위에 배치되는 상기 발광 소자를 포함한다.
실시예는 배리어층에 인접하여 배리어층과 비슷한 밴드갭을 갖는 더미층을 형성하여 줌으로써, 450nm 이상의 피크 파장에서 연색 지수와 광 출력이 향상되고 전압이 낮아질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 연색 지수와 광출력의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 배리어층의 두께에 따른 광 출력을 도시한 그래프이다.
도 4는 도 1의 발광 소자에서 제1실시예에 따른 활성층을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 일 예시도이다.
도 6은 도 4의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 다른 예시도이다.
도 7은 도 1의 발광 소자에서 제2 실시예에 따른 활성층을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 일 예시도이다.
도 9는 도 7의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 다른 예시도이다.
도 10은 종래와 실시예의 파장에 따른 광 출력을 도시한 그래프이다.
도 11은 종래와 실시예의 구동 전압을 도시한 그래프이다.
도 12는 실시예에 따른 수평형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 13은 실시예에 따른 플립형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 14는 실시예에 따른 수직형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 15는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자(1)는 기판(3)과, 상기 기판(3) 상에 배치된 발광 구조물(20)을 포함할 수 있다.
상기 기판(2)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 기판(3)과 상기 발광 구조물(20) 사이에 버퍼층(5)이 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 버퍼층(5)은 상기 기판(3)과 상기 발광 구조물(20) 사이의 큰 격자 상수 차이를 완화하여 주기 위해 형성될 수 있다. 즉, 상기 기판(3) 상에 상기 버퍼층(5)이 형성되고, 상기 버퍼층(5) 상에 상기 발광 구조물(20)이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 발광 구조물(20)은 상기 버퍼층(5)과의 격자 상수 차이가 작으므로, 상기 발광 구조물(20)이 상기 버퍼층(5) 상에 불량 없이 안정적으로 성장되어 전기적 및 광학적 특성이 향상될 수 있다.
상기 발광 구조물(20)은 적어도 제1 도전형 반도체층(7), 활성층(10) 및 제2 도전형 반도체층(9)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 활성층(10)은 상기 제1 도전형 반도체층(7) 상에 배치되고, 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 상기 활성층(10) 상에 배치될 수 있다.
상기 버퍼층(5), 상기 제1 도전형 반도체층(7), 상기 활성층(10) 및 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(7), 상기 활성층(10) 및 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, InN 및 AlInN로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(7)은 n형 도펀트를 포함하는 n형 반도체층이고, 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 p형 반도체층일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn 등을 포함하고, 상기 p형 도펀트는 상기 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함하지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 활성층(10)은 상기 제1 도전형 반도체층(7)을 통해서 주입되는 제1 캐리어, 예컨대 전자와 상기 제2 도전형 반도체층(9)을 통해서 주입되는 제2 캐리어, 예컨대 정공이 서로 결합되어, 상기 활성층(10)의 형성 물질에 따른 에너지 밴드(Energy Band)의 밴드갭(Band Gap) 차이에 상응하는 파장을 갖는 빛을 방출할 수 있다.
상기 활성층(10)은 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 활성층(10)은 우물층과 배리어층을 한 주기로 하여 우물층과 배리어층이 반복적으로 형성될 수 있다. 상기 우물층과 배리어층의 반복주기는 발광 소자의 특성에 따라 변형 가능하므로, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 활성층(10)은 예를 들면, InGaN 우물층/GaN 배리어층의 주기, InGaN 우물층/AlGaN 배리어층의 주기, InGaN우물층/InGaN 배리어층의 주기 등으로 형성될 수 있다. 상기 배리어층의 밴드갭은 상기 우물층의 밴드갭보다 크게 형성될 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 제2 도전형 반도체층(9) 상에 상기 제1 도전형 반도체층(7)와 동일한 도전형 도펀트를 포함하는 제3 도전형 반도체층이 배치될 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 제1 도전형 반도체층(7)에 접하도록 제1 전극이 배치되고, 상기 제2 도전형 반도체층(9) 또는 상기 제3 도전형 반도체층에 접하도록 제2 전극이 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(1)는 수평형 구조, 플립칩형 구조 및 수직형 구조 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 수평형 구조나 상기 플립칩형 구조에서는 상기 제1 전극은 상기 제1 도전형 반도체층(7) 상에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층(9) 상에 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 수평형 구조나 상기 플립칩형 구조에서는 상기 제1 및 제2 전극이 동일 방향을 향해 배치될 수 있다.
상기 수직형 구조에서는 상기 제1 전극은 상기 제1 도전형 반도체층(7) 상에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층(9) 아래에 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 수직형 구조는 상기 제1 및 제2 전극이 서로 반대 방향을 향해 배치되고 상기 제1 및 제2 전극의 일부가 적어도 중첩되도록 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 2에 도시한 바와 같이, 일반적으로 연색 지수(CRI: Color Rendering Index))와 광 출력은 반비례 관계를 가질 수 있다.
즉, 발광 소자(1)의 파장이 증가할수록, 연색 지수는 증가하는데 반해 광 출력은 감소될 수 있다. 특히, 450nm 이하의 피크 파장에서는 연색 지수 증가와 함께 광 출력도 증가하지만, 450nm의 피크 파장부터는 연색 지수는 증가하지만 광 출력은 감소할 수 있다.
따라서, 450nm 이상의 피크 파장에서 연색 지수의 증가와 함께 광출력이 증가 내지 적어도 유지될 수 있는 발광 소자의 개발이 절실하다.
광출력은 발광소자(1)의 주 파장과 연관이 있으며, 이는 현재 상용화 단계에 있는 형광체 기술의 효율이 450nm 이하에서는 저하되기 때문이다.
발광소자(1)에서 450nm 이상의 피크 파장을 갖기 위해서는 활성층(10)의 에너지 밴드 갭의 조절이 필요하다. 예를 들어 활성층(10)이 InGaN 우물층/GaN 배리어층인 경우 우물층의 In 함량을 조절함으로써 에너지 밴드 갭을 조절할 수 있다. 그런데, In의 함량을 높이면, 활성층(10)의 막 품질을 저하시키므로, 이를 보완하기 위하여 베리어 층의 두께를 증가시킬 필요가 있다. 베리어 층이 복수인 경우, 복수 개의 베리어층의 두께를 모두 증가시킴으로써 보완해줄 수 있다.
도 3은 활성층(10)의 복수의 배리어층의 두께를 65Å에서, 70Å, 80Å 및 90Å으로 변화를 준 후 발광소자(1)의 광출력(Po)를 측정한 실험 데이터다. 도 3에 도시된 바와 같이, 베리어층의 두께를 증가시키면 시킬수록, 광출력(Po)가 저하되는 것을 알 수 있다.
배리어층의 두께가 90Å, 80Å 및 70Å을 줄어들수록 450nm 이상의 피크 파장에서 광출력은 증가함을 알 수 있다. 즉, 90Å의 두께를 갖는 배리어층보다는 80Å의 두께를 갖는 배리어층에서 더 큰 광출력이 얻어지고, 80Å의 두께를 갖는 배리어층보다는 70Å의 두께의 배리어층에서 더 큰 광출력이 얻어질 수 있다. 다만, 90Å의 두께의 배리어층, 80Å의 두께를 갖는 배리어층 및 70Å의 두께를 갖는 배리어층 모두에서 파장이 증가함에 따라 광출력이 서서히 감소하는 경향을 보이고 있다. 특히, 배리어층의 두께가 65Å인 경우, 광출력이 급격히 감소되는 경향을 보이고 있다.
여기서, 활성층에 포함된 모든 배리어층의 두께는 동일하다. 예컨대, 활성층에 포함된 모든 배리어층의 두께가 90Å일 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 배리어층의 두께가 감소함에 따라 광출력이 향상되지만, 이에 반비례하여 배리어층의 두께가 감소함에 따라 구동 전압은 증가되는 문제가 있다. 이는 배리어층의 두께가 증가됨에 따라 활성층의 벌크 저항(bulk resistance)이 증가되고, 이러한 벌크 저항의 증가로 인해 구동 전압이 증가되는 것으로 보인다.
실시예는 연색 지수와 광출력을 향상시키면서 구동 전압을 낮출 수 있는 발광 소자를 구현할 수 있다.
도 4는 도 1의 발광 소자에서 제1실시예에 따른 활성층을 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 활성층(10)은 다수의 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d), 다수의 우물층(13a, 13b, 13c) 및 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)을 포함할 수 있다.
상기 우물층(13a, 13b, 13c)은 상기 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 배리어층(11a) 상에 제1 우물층(13a)이 배치되고, 상기 제1 우물층(13a) 상에 제2 배리어층(11b)이 배치되고, 상기 제2 배리어층(11b) 상에 제2 우물층(13b)이 배치될 수 있다. 상기 제2 우물층(13b) 상에 제3 배리어층(11c)이 배치되고, 상기 제3 배리어층(11c) 상에 제3 우물층(13c)이 배치되고, 상기 제3 우물층(13c) 상에 제4 배리어층(11d)이 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)은 인접하는 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)에서 제공된 전자 또는 정공이 채워질 수 있다. 상기 전자 또는 정공이 재결합하여 광이 생성될 수 있다.
상기 제1 더미층(15a)과 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 우물층(13c)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 더미층(15a)은 상기 제4 배리어층(11d)과 상기 제3 우물층(13c) 사이에 배치되고, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 우물층(13c)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 상기 제3 배리어층(11c) 및 제4 배리어층(11d)의 두께를 증가시켜 제3 우물층(13c)과 상기 제4 배리어층(11d) 사이의 격자 상수 차이로 인한 에너지 밴드가 구부러지는 것(band bending)을 완화하여 광출력을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
이는 450nm 이상의 주 피크 영역을 갖도록, 발광에 큰 기여를 하는 제3 우물층(13c)의 조성을 조절 하더라도, 막 품질에는 영향을 주지 않는 역할을 할 수 있다.
또한, 제2도전형 반도체층(9)에 인접한 제 3 배리어층(11c) 및 제4 배리어층(11d)에 인접하여, 제1, 2 더미층(15a, 15b)를 형성함으로써, 전체 벌크 저항의 증가는 최소화하면서 광출력을 증가시킬 수 있다.
실시예의 활성층(10)은 450nm 이상의 피크 파장의 광을 생성할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 4에는 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 제3 우물층(13c)의 양측에 배치되는 것으로 도시되고 있지만, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제2 도전형 반도체층(9)에 인접하는 N개의 우물층과 상기 N개의 우물층에 인접하는 배리어층 사이에 배치될 수도 있다. 여기서, N은 0 이상의 자연수이다.
도시되지 않았지만, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치될 수도 있다. 즉, 상기 제2 배리어층(11b) 상에 상기 제2 우물층(13b)이 배치되고, 상기 제2 우물층(13b) 상에 제2 더미층(15b)이 배치되고, 상기 제2 더미층(15b) 상에 제3 배리어층(11c)이 배치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께를 증가시켜 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이의 격자 상수 차이로 인한 에너지 밴드가 구부러지는 것을 완화하여 광출력을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
예컨대, 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d) 각각은 5mm의 두께(S1, S2, S3, S4)를 가지고, 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 2nm의 두께(t1, t2)를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 2nm 내지 4nm의 범위의 두께(t1, t2)를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 5는 도 4의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 일 예시도이다. 도 5는 설명의 편의를 위해, 컨덕션 밴드(conduction band)의 에너지 밴드 다이어그램을 도시하고 있지만, 에너지 밴드 다이어그램은 컨덕션 밴드와 밸런스 밴드(valance band)를 모두 포함하고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)은 동일한 에너지 밴드갭을 가지고, 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)보다 큰 에너지 밴드갭을 가질 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)을 경유한 전자나 정공이 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)에 채워질 수 있다.
예컨대, 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c,11d)은 GaN, AlGaN 및 InGaN 중 적어도 하나이고, 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)은 InGaN일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(7) 또는 상기 제2 도전형 반도체층(9)는 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)와 동일하거나 큰 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 상기 제1 도전형 반도체층(7) 또는 상기 제2 도전형 반도체층(9)은 GaN 또는 AlGaN일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 종류의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
따라서, 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께(S3+t1) 및 상기 제4 배리어층(11d)의 두께(S4+t2)를 실질적으로 연장시켜 에너지 밴드가 구부러지는 것을 방지하여 주는 역할을 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제2 더미층(15b)이 상기 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치되거나 상기 제3 배리어층(11c)과 상기 제3 우물층(13c) 사이에 배치되거나 함에 관계없이, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께(S3+t1)를 연장시켜줄 수 있다.
도 6은 도 4의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 다른 예시도이다. 도 6은 설명의 편의를 위해, 컨덕션 밴드(conduction band)의 에너지 밴드 다이어그램을 도시하고 있지만, 에너지 밴드 다이어그램은 컨덕션 밴드와 밸런스 밴드(valance band)를 모두 포함하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)은 동일한 에너지 밴드갭을 가지고, 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)보다 큰 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 종류의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)보다 작은 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 다시 말해, 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)보다 큰 에너지 밴드갭을 가지고 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)보다 작은 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 즉, 상기 제1 및 제2 더미층은 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)의 밴드갭과 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)의 밴드갭 사이의 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께(S3+t1) 및 상기 제4 배리어층(11d)의 두께(S4+t2)를 실질적으로 연장시켜 에너지 밴드가 구부러지는 것을 방지하여 주는 역할을 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제2 더미층(15b)이 상기 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치되거나 상기 제3 배리어층(11c)과 상기 제3 우물층(13c) 사이에 배치되거나 함에 관계없이, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께(S3+t1)를 연장시켜줄 수 있다.
도 7은 도 1의 발광 소자에서 제2 실시예에 따른 활성층을 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 활성층(10)은 다수의 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d), 다수의 우물층(13a, 13b, 13c) 및 제1 내지 제4 더미층(15a,15b, 17a, 17b)을 포함할 수 있다.
상기 3 우물층(13a, 13b, 13c)은 상기 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 배리어층(11a) 상에 제1 우물층(13a)이 배치되고, 상기 제1 우물층(13a) 상에 제2 배리어층(11b)이 배치되고, 상기 제2 배리어층(11b) 상에 제2 우물층(13b)이 배치될 수 있다. 상기 제2 우물층(13b) 상에 제3 배리어층(11c)이 배치되고, 상기 제3 배리어층(11c) 상에 제3 우물층(13c)이 배치되고, 상기 제3 우물층(13c) 상에 제4 배리어층(11d)이 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)은 인접하는 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)에서 제공된 전자 또는 정공이 채워질 수 있다. 상기 전자 또는 정공이 재결합하여 광이 생성될 수 있다.
상기 제1 더미층(15a)과 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 우물층(13c)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 더미층(13a)은 상기 제4 배리어층(11d)과 상기 제3 우물층(13c) 사이에 배치되고, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 우물층(13c)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 상기 제3 배리어층(11c) 및 제4 배리어층(11d)의 두께를 증가시켜 제3 우물층(13c)과 상기 제4 배리어층(11d) 사이의 격자 상수 차이로 인한 에너지 밴드가 구부러지는 것(band bending)을 완화하여 광출력을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 제1 더미층(15a)은 상기 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이에 배치될 수도 있다. 즉, 상기 제2 배리어층(11c) 상에 상기 제2 우물층(13b)이 배치되고, 상기 제2 우물층(13b) 상에 제2 더미층(15b)이 배치되고, 상기 제2 더미층(15b) 상에 제3 배리어층(11c)이 배치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께를 증가시켜 제2 우물층(13b)과 상기 제3 배리어층(11c) 사이의 격자 상수 차이로 인한 에너지 밴드가 구부러지는 것을 완화하여 광출력을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
상기 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 우물층(13a)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 상기 제3 더미층(17a)은 상기 제1 배리어층(11a)과 상기 제1 우물층(13a) 사이에 배치되고, 상기 제2 더미층(17b)은 상기 제1 우물층(13a)과 상기 제2 배리어층(11b) 사이에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b) 각각은 상기 제1 배리어층(11a) 및 제2 배리어층(11b)의 두께를 증가시켜 제1 우물층(13a)과 상기 제2 배리어층(11b) 사이의 격자 상수 차이로 인한 에너지 밴드가 구부러지는 것(band bending)을 완화하여 광출력을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 종류의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 7에는 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 제1 우물층(13a)의 양측에 배치되는 것으로 도시되고 있지만, 상기 제4 더미층(17b)은 상기 제1 도전형 반도체층(7)에 인접하는 M개의 우물층과 상기 M개의 우물층에 인접하는 배리어층 사이에 배치될 수도 있다. 여기서, M은 0 이상의 자연수이다.
아울러, 도 7에는 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 제3 우물층(13c)의 양측에 배치되는 것으로 도시되고 있지만, 상기 제2 더미층(15b)은 상기 제2 도전형 반도체층(9)에 인접하는 N개의 우물층과 상기 N개의 우물층에 인접하는 배리어층 사이에 배치될 수도 있다. 여기서, N은 0 이상의 자연수이다.
이러한 경우, N은 M과 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, N은 M보다 클 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시되지 않았지만, 상기 제4 더미층(17b)은 상기 제2 배리어층(11b)과 상기 제2 우물층(13b) 사이에 배치될 수도 있다. 즉, 상기 제 2 배리어층(11b) 상에 상기 제4 더미층(17b)이 배치되고, 상기 제4 더미층(17b) 상에 제2 우물층(13b)이 배치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제4 더미층(17b)은 상기 제2 배리어층(11b)의 두께를 증가시켜 제2 우물층(13b)과 상기 제2 배리어층(11b) 사이의 격자 상수 차이로 인한 에너지 밴드가 구부러지는 것을 완화하여 광출력을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)과 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상이한 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d) 각각은 5nm의 두께(S1, S2, S3, S4)를 가지고, 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 2nm의 두께(t1, t2)를 가지고, 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b) 각각은 1nm의 두께(u1, u2)를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
예컨대, 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 2nm 내지 4nm의 범위의 두께(t1, t2)를 가지고, 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b) 각각은 1nm 내지 2nm의 범위의 두께(u1, u2)를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 8은 도 7의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 일 예시도이다. 도 8은 설명의 편의를 위해, 컨덕션 밴드(conduction band)의 에너지 밴드 다이어그램을 도시하고 있지만, 에너지 밴드 다이어그램은 컨덕션 밴드와 밸런스 밴드(valance band)를 모두 포함하고 있다.
도 8은 제3 및 제4 더미층을 제외하고는 도 5와 거의 유사하거나 동일하므로, 제3 및 제4 더미층을 중심으로 설명하기로 한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)은 동일한 에너지 밴드갭을 가지고, 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)보다 큰 에너지 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층과 동일한 종류의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
따라서, 상기 제1 및 제2 더미층(15a, 15b) 각각은 상기 제3 배리어층(11c)의 두께(S3+t1) 및 상기 제4 배리어층(11d)의 두께(S4+t2)를 실질적으로 연장시켜 에너지 밴드가 구부러지는 것을 방지하여 주는 역할을 할 수 있다.
아울러, 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)과 동일한 종류의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
따라서, 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b) 각각은 상기 제1 배리어층(11a)의 두께(S1+u1) 및 상기 제2 배리어층(11b)의 두께(S2+u2)를 실질적으로 연장시켜 에너지 밴드가 구부러지는 것을 방지하여 주는 역할을 할 수 있다.
도 9는 도 7의 활성층의 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 다른 예시도이다. 도 9는 설명의 편의를 위해, 컨덕션 밴드(conduction band)의 에너지 밴드 다이어그램을 도시하고 있지만, 에너지 밴드 다이어그램은 컨덕션 밴드와 밸런스 밴드(valance band)를 모두 포함하고 있다.
도 8은 제3 및 제4 더미층을 제외하고는 도 6과 거의 유사하거나 동일하므로, 제3 및 제4 더미층을 중심으로 설명하기로 한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)보다 작은 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 다시 말해, 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)보다 큰 에너지 밴드갭을 가지고 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)보다 작은 에너지 밴드갭을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 즉, 상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b)은 상기 제1 내지 제3 우물층(13a, 13b, 13c)의 밴드갭과 상기 제1 내지 제4 배리어층(11a, 11b, 11c, 11d)의 밴드갭 사이의 밴드갭을 가질 수 있다.
상기 제3 및 제4 더미층(17a, 17b) 각각은 상기 제1 배리어층(11a)의 두께(S1+u1) 및 상기 제2 배리어층(11b)의 두께(S2+u2)를 실질적으로 연장시켜 에너지 밴드가 구부러지는 것을 방지하여 주는 역할을 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제4 더미층(17b)은 상기 제2 배리어층(11b)과 상기 제2 우물층(13b) 사이에 배치될 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 10은 종래와 실시예의 파장에 따른 광 출력을 도시한 그래프이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 종래에는 450nm 이하의 피크 파장에 주로 광출력이 분포하는데 반해, 제1 및 제2 실시예에서는 450nm 이상의 피크 파장에 주로 광출력이 분포할 뿐만 아니라 광출력도 종래에 비해 증가됨을 알 수 있다.
여기서, 제1 실시예는 도 4의 제1 실시예에 따른 활성층을 포함하는 발광 소자를 의미하는 것으로서, 도면의 MQB 5577이고, 제2 실시예는 도 7의 제2 실시예에 따른 활성층을 포함하는 발광 소자를 의미하는 것으로서, 도며의 MQB 667일 수 있다.
도 11은 종래와 실시예의 구동 전압을 도시한 그래프이다.
종래의 경우 3.028V의 구동전압인데, 반해 제1 실시예는 3.029V의 구동전압이고 제2 실시예는 3.008의 구동전압이 사용될 수 있다.
특히, 제2 실시예는 종래에 비해 배리어층의 두께가 증가됨에도 불구하고 구동 전압이 더 낮아짐을 알 수 있다.
도 10 및 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에 따른 발광 소자는 450nm 이상의 피크 파장에서 연색 지수와 광출력이 향상되고 구동 전압이 낮아질 수 있다.
도 12 내지 도 14는 도 1의 발광 소자가 실제로 채용된 제품을 도시한다.
도 12는 실시예에 따른 수평형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 수평형 발광 소자는 기판(3), 버퍼층(5), 발광 구조물(20), 투명 도전층(32) 및 제1 및 제2 전극(34, 36)을 포함할 수 있다.
상기 기판(3), 상기 버퍼층(5) 및 상기 발광 구조물(20)은 이미 앞서 상세히 설명한 바 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 투명 도전층(32)은 상기 발광 구조물(20), 구체적으로 제2 도전형 반도체층(9) 상에 배치될 수 있다. 만일 상기 제2 도전형 반도체층(9) 상에 제1 도전형 반도체층(7)과 동일한 도전형 도펀트를 포함하는 제3 도전형 반도체층이 배치되는 경우, 상기 투명 도전층(32)은 상기 제3 도전형 반도체층 상에 배치될 수 있다.
상기 투명 도전층(32)은 전류를 스프레팅하는 역할을 하거나 상기 발광 구조물(20)과 오믹 콘택을 형성하여 상기 발광 구조물(20)에 보다 용이하게 전류가 흐르도록 하는 역할을 할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 투명 도전층(32)은 광이 투과되는 투명한 도전 물질로 형성될 수 있다. 상기 투명한 도전 물질로는, ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나가 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 전극(34)은 상기 제1 도전형 반도체층(7)에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극(36)은 상기 투명 도전층(32)에 전기적으로 연결될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 제1 및 제2 전극(34, 36)은 예컨대 Al, Ti, Cr, Ni, Pt, Au, W, Cu 및 Mo으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 적층을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도시되지 않았지만, 상기 제1 및 제2 전극(34, 36) 각각의 하부에 전류가 집중되는 것을 방지하기 위한 전류 차단층이 배치될 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 플립형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 13은 반사층을 제외하고는 도 12와 거의 유사하다.
도 13을 참조하면, 실시예에 따른 플립형 발광 소자는 기판(3), 버퍼층(5), 발광 구조물(20), 반사층(42) 및 제1 및 제2 전극(44.46)을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(5)은 상기 기판(3) 아래에 배치되고, 상기 발광 구조물(20)은 상기 버퍼층(5) 아래에 배치되고, 상기 반사층(42)은 상기 발광 구조물(20) 아래에 배치되고, 상기 제1 전극(44)은 상기 제1 도전형 반도체층(7) 아래에 배치되며, 상기 제2 전극(46)은 상기 제2 도전형 반도체층(9) 아래에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 기판(3), 상기 버퍼층(5) 및 상기 발광 구조물(20)은 이미 앞서 상세히 설명한 바 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 반사층(42)은 상기 발광 구조물(20), 구체적으로 제2 도전형 반도체층(9) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(9) 아래에 제1 도전형 반도체층(7)과 동일한 도전형 도펀트를 포함하는 제3 도전형 반도체층이 배치되는 경우, 상기 반사층(42)은 상기 제3 도전형 반도체층 아래에 배치될 수 있다.
상기 반사층(42)은 활성층(10)에서 생성되어 하부 방향으로 진행된 광을 상부 방향으로 반사시켜 주어 발광 효율을 향상시켜 주는 역할을 할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 반사층(42)은 반사 특성이 우수한 반사 물질을 포함하는데, 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 Hf로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 적층을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 반사층(42)이 상기 제2 도전형 반도체층(9)과의 오믹 콘택 특성이 좋지 안은 경우, 투명 도전층(미도시)이 상기 제2 도전형 반도체층(9)과 상기 반사층(42) 사이에 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 투명 도전층은 상기 제2 도전형 반도체층(9)과의 오믹 컨택 특성이 우수한 투명한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 투명 도전층은 ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 14는 실시예에 따른 수직형 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 14의 설명에서 도 12에 도시된 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 실시예에 따른 수직형 발광 소자는 지지 기판(61), 접합층(59), 전극층(57), 오믹 콘택층(55), 전류 차단층(53), 채널층(51), 보호층(63) 및 전극(65)을 포함할 수 있다.
상기 지지 기판(61)은 그 위에 형성되는 복수의 층들을 지지할 뿐만 아니라 전극으로서의 기능을 가질 수 있다.
상기 지지 기판(61)은 예를 들어, 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 및 구리-텅스텐(Cu-W) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접합층(59)은 본딩층으로서, 상기 전극층(57)과 상기 지지 기판(61) 사이에 형성된다. 상기 접합층(59)은 전극층(57)과 상기 지지 기판(61) 사이의 접착력을 강화시켜 주는 매개체 역할을 할 수 있다.
상기 접합층(59)은 예를 들어, Ti, Au, Sn, Ni, Nb, Cr, Ga, In, Bi, Cu, Ag 및 Ta로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전극층(57)은 활성층(10)에 전원을 공급하는 전극으로서의 역할을 하며, 활성층(10)으로부터 생성되어 하부 방향으로 진행된 광을 반사시켜 주는 역할을 할 수 있다. 상기 전극층(57)을 반사층이라 명명할 수도 있다.
만일 상기 전극층(57)이 상기 제2 도전형 반도체층(9)과 오믹 콘택이 우수한 경우, 상기 오믹 콘택층(55)은 생략될 수 있다. 이러한 경우, 상기 전극층(57)은 전극, 반사 기능 및 오믹 콘택 기능을 가질 수 있다.
상기 전극층(57)은 예컨대 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au 및 Hf로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 적층을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 전극층(57)과 상기 제2 도전형 반도체층(9)의 주변 영역의 둘레를 따라 채널층(51)이 형성될 수 있다. 상기 채널층(51)은 상기 오믹 콘택층(55)이 생략된 경우, 상기 전극층(57)과 상기 제2 도전형 반도체층(9)에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다.
상기 채널층(51)은 외부의 이물질에 의한 전극층(57)의 측면과 발광 구조물(20)의 측면 사이의 전기적인 쇼트를 방지하여 줄 수 있다.
상기 채널층(51)은 절연 물질 예를 들어, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전류의 집중을 방지하기 위해 전류 차단층(53)이 상기 제2 도전형 반도체층(9)과 상기 전극층(57) 사이에 배치될 수 있다.
상기 전류 차단층(53)은 적어도 상기 전극(65)의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있다.
수직형 발광 소자에서는 전극층(57)은 판 형상인데 반해 전극(65)은 상기 발광 구조물(20)의 일부 영역에만 형성되는 패턴 형상이므로, 상기 전극(65)과 상기 전극층(57)에 전원이 인가되는 경우 상기 전극(65)의 수직 방향을 따라 전류가 집중적으로 흐르게 된다. 따라서, 상기 전극(65)에 수직으로 중첩되는 위치에 전류 차단층(53)이 배치됨으로써, 상기 전극(65)에 수직으로 흐르는 전류가 상기 전류 차단층(53)의 주변으로 분산되게 된다.
상기 전류 차단층(53)은 상기 전극층(57)보다 작은 전기 전도성을 갖거나, 상기 전극층(57)보다 큰 전기 절연성을 갖거나, 상기 발광 구조물(20)과 쇼트키 접촉을 형성하는 재질을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 전류 차단층(53)은 예를 들어, ITO, IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO, ZnO, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiOx, Ti, Al 및 Cr로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3은 절연 물질일 수 있다.
상기 발광 구조물(20)의 측면의 둘레를 따라 보호층(63)이 배치될 수 있다. 상기 보호층(63)은 일 영역이 상기 채널층(51)의 상면에 접촉되고 타 영역이 상기 제1 도전형 반도체층(7)의 상면의 에지 영역에 배치될 수 있다.
상기 보호층(63)은 상기 발광 구조물(20)과 지지 기판(61) 사이의 전기적 쇼트를 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 보호층(63)은 예를 들어, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, TiO2 및 Al2O3로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 절연성 재질을 포함할 수 있지만, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 보호층(63)은 상기 채널층(51)과 동일한 물질을 포함할 수 있지만, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 제1 도전형 반도체층(7)의 상면에는 광을 효율적으로 추출하기 위한 광 추출 구조가 형성될 수 있다. 상기 광 추출 구조는 요철이나 러프니스 구조를 가질 수 있다. 상기 요철은 일정하게 또는 랜덤하게 형성될 수 있다.
상기 광 추출 구조 상에 전극(65)이 배치될 수 있다.
상기 전극(65)은 예컨대 Al, Ti, Cr, Ni, Pt, Au, W, Cu 및 Mo으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 이들의 적층을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
도 15는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 15를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 몸체(101)와, 상기 몸체(101)에 설치된 제1 리드 전극(103) 및 제2 리드 전극(105)과, 상기 제1 리드 전극(103) 및 제2 리드 전극(105)으로부터 전원을 발광 소자(107)와, 상기 발광 소자(107)를 포위하는 몰딩부재(113)를 포함한다.
상기 몸체(101)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광 소자(107)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 리드 전극(103) 및 제2 리드 전극(105)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(107)에 전원을 제공한다.
또한, 상기 제1 및 제2 리드 전극(103, 105)은 상기 발광 소자(107)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(107)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
상기 발광 소자(107)는 상기 제1 리드 전극(103), 제2 리드 전극(105) 및 상기 몸체(101) 중 어느 하나 위에 설치될 수 있으며, 와이어 방식, 다이 본딩 방식 등에 의해 상기 제1 및 제 2 리드 전극(103, 105)에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예컨대, 상기 발광 소자(107)의 일측, 예컨대 상기 발광 소자(107)의 배면은 상기 제1 리드 전극(103)의 상면에 전기적으로 접하고, 상기 발광 소자(107)의 타측은 와이어(109)를 이용하여 상기 제2 리드 전극(105)에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예의 발광 소자(107)는 위에서 설명된 수평형 발광 소자, 플립형 발광 소자 및 수직형 발광 소자 중 어느 하나일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.
상기 몰딩부재(113)는 상기 발광 소자(107)를 포위하여 상기 발광 소자(107)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부재(113)에는 형광체가 포함되어 상기 발광 소자(107)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 COB(Chip On Board) 타입을 포함하며, 상기 몸체(101)의 상면은 평평하고, 상기 몸체(101)에는 복수의 발광 소자(107)가 설치될 수도 있다.
1: 발광 소자
3: 기판
5: 버퍼층
7: 제1 도전형 반도체층
9: 제2 도전형 반도체층
10: 활성층
11a, 11b, 11c, 11d: 배리어층
13a, 13b, 13c: 우물층
15a, 15b, 17a, 17b: 더미층
20: 발광 구조물

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 도전형 반도체층;
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 배치된 활성층; 및
    상기 활성층 상에 배치된 제2 도전형 반도체층을 포함하고,
    상기 활성층은,
    다수의 배리어층;
    상기 다수의 배리어층 사이에 배치된 다수의 우물층; 및
    상기 제2 도전형 반도체층에 인접하는 제1 배리어층과 제1 우물층 사이에 배치된 제1 더미층을 포함하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 제2 배리어층과 상기 제1 우물층 사이에 배치된 제2 더미층을 더 포함하고,
    상기 제2 배리어층은 상기 제1 우물층에 접하도록 배치되는 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 제2 우물층과 제2 배리어층 사이에 배치된 제2 더미층을 더 포함하고,
    상기 제2 배리어층은 상기 제1 우물층에 접하도록 배치되고, 상기 제2 우물층은 상기 제2 배리어층에 접하도록 배치되는 발광 소자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 더미층 중 적어도 하나의 더미층은 2nm 내지 4nm인 발광 소자.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 더미층은 상기 제2 도전형 반도체층에 인접하는 N개의 우물층과 상기 N개의 우물층에 인접하는 배리어층 사이에 배치되고,
    N은 자연수인 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 더미층은 상기 제1 배리어층과 동일한 밴드갭을 갖는 발광 소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 더미층은 상기 제1 우물층의 밴드갭보다 크고 상기 제1 배리어층의 밴드갭보다 작은 밴드갭을 갖는 발광 소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층에 인접하는 제2 배리어층과 제2 우물층 사이에 배치된 제3 더미층; 및
    상기 제1 도전형 반도체층에 인접하는 M개의 우물층과 상기 M개의 우물층에 인접하는 배리어층 사이에 배치된 제4 더미층을 더 포함하고,
    M은 자연수인 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 더미층은 상기 제2 배리어층과 동일한 밴드갭을 갖는 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 더미층은 상기 제2 배리어층과 동일한 밴드갭을 갖는 발광 소자.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 더미층 중 적어도 하나의 더미층은 1nm 내지 2nm인 발광 소자.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 N은 상기 M과 상이한 발광 소자.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 더미층은 상기 제1 내지 제4 배리어층과 동일한 종류의 화합물 반도체 재질로 형성되는 발광 소자.
  14. 제1항 내지 제3항 및 제8항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다수의 배리어층 각각은 동일한 두께를 갖는 발광 소자.
  15. 제1항 내지 제3항 및 제8항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 활성층은 450nm 이상의 피크 파장의 광을 생성하는 발광 소자.
  16. 몸체;
    상기 몸체 상에 제1 및 제2 리드 전극; 및
    상기 몸체 또는 상기 제1 및 제2 리드 전극 중 어느 하나 위에 배치되는 제1항 내지 제3항 및 제8항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 의한 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 발광 소자는 수평형 발광 소자, 플립형 발광 소자 및 수직형 발광 소자 중 어느 하나인 발광 소자 패키지.
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