KR20080066367A

KR20080066367A - Light emitting devices

Info

Publication number: KR20080066367A
Application number: KR20070003706A
Authority: KR
Inventors: 한재웅; 이성숙; 양정자; 이진복; 박희석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-16

Abstract

A semiconductor light emitting device is provided to reduce the area of an electrode while maintaining the current spreading capacity of an electrode by adjusting the thickness of a conductive substrate. A semiconductor layer(130) of a first conductivity type is formed on a first surface of a conductive substrate(140). A first electrode(141) is formed on a second surface of the conductive substrate confronting the first substrate, having an area of more than 1 percent and less than 5 percent with respect to the entire area of the second surface. A semiconductor layer(110) of a second conductivity type is formed on the semiconductor layer of the first conductivity type. A second electrode(111) is formed on the semiconductor layer of the second conductivity type. An active layer(120) can be formed between the semiconductor layer of the first conductivity type and the semiconductor layer of the second conductivity type to activate light emission of a semiconductor light emitting device(100).

Description

반도체 발광소자{Light emitting devices}Semiconductor light emitting device

도 1은 종래의 수평형 반도체 발광소자의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional horizontal semiconductor light emitting device.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수직형 반도체 발광소자의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a vertical semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 3c는 본 발명의 따른 수직형 반도체 발광소자의 제1전극을 각각 나타내는 도면이다.3A to 3C are views illustrating first electrodes of the vertical semiconductor light emitting device according to the present invention, respectively.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 반도체 발광소자 110 제2도전형 반도체층100 Semiconductor Light Emitting Device 110 Second Conductive Semiconductor Layer

111 제2전극 120 활성층111 Second electrode 120 Active layer

130 제1도전형 반도체층 140 도전성 기판130 First conductive semiconductor layer 140 Conductive substrate

141 제1전극141 First electrode

본 발명은 반도체 발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전극의 성능을 유지하면서 유효발광면적을 증가시킬 수 있는 반도체 발광소자를 제공함에 있다. The present invention relates to a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a semiconductor light emitting device capable of increasing an effective light emitting area while maintaining the performance of an electrode.

반도체 발광소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 예를 들면, LED와 같이 다이오드를 이용하여 반도체를 접합한 형태로 전자/정공 재결합에 따른 에너지를 광으로 변환하여 방출하는 소자가 있다. 이러한 반도체 발광소자는 현재 조면, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다. A semiconductor light emitting device is a device that emits light from a material contained in the device, for example, a device that converts energy due to electron / hole recombination into light by bonding a semiconductor using a diode such as an LED to emit light. There is. Such semiconductor light emitting devices are now widely used as rough surfaces, display devices, and light sources, and their development is being accelerated.

반도체 접합 LED 구조는 p형 반도체 및 n형 반도체의 접합구조인 것이 일반적이다. 반도체 접합 LED 구조에서는 양반도체의 접합영역에서 전자/정공 재결합에 따른 발광이 있을 수 있으나, 그 발광을 보다 활성화시키기 위하여 양반도체 사이에 활성층을 구비할 수도 있다. 활성층을 구성하는 물질을 선택할 때, 해당물질 및 양 반도체의 에너지 밴드 갭을 고려하여 원하는 파장으로 조절된 빛을 발광할 수 있다. The semiconductor junction LED structure is generally a junction structure of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. In the semiconductor junction LED structure, there may be light emission due to electron / hole recombination in the junction region of both semiconductors, but an active layer may be provided between the two semiconductors to activate the light emission more. When selecting a material constituting the active layer, light adjusted to a desired wavelength may be emitted in consideration of the energy band gap of the material and both semiconductors.

반도체 발광소자(1)는 부도전성 기판(40), n형 반도체층(30), 활성층(20), 및 p형 반도체층(10)을 포함한다. n형 반도체층(30)에는 n형 전극(31)이, p형 반도체층(30) 측에는 p형 전극(11)이 형성되어 있어 전압 등의 인가를 위하여 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결되어 있다. 본 도면에서는 기판(40) 상에 n형 반도체층(30)이 형성되고, 그 후에 활성층(20) 및 p형 반도체층(10)이 형성되어 있는 경우를 상정하여 설명하고 있으나, 기판 상에 p형 반도체층이 형성되고 그 후에 활성 층 및 n형 반도체층이 형성될 수도 있다. The semiconductor light emitting device 1 includes a nonconductive substrate 40, an n-type semiconductor layer 30, an active layer 20, and a p-type semiconductor layer 10. An n-type electrode 31 is formed on the n-type semiconductor layer 30, and a p-type electrode 11 is formed on the p-type semiconductor layer 30, so that the n-type semiconductor layer 30 is electrically connected to an external power source (not shown) for application of a voltage or the like. It is. In this drawing, the n-type semiconductor layer 30 is formed on the substrate 40, and then the case where the active layer 20 and the p-type semiconductor layer 10 are formed will be described. The type semiconductor layer may be formed, and then an active layer and an n type semiconductor layer may be formed.

각각의 전극(11, 31)을 통하여 반도체 발광소자(1)에 전압이 인가되면, n형 반도체층(30)으로부터 전자가 이동하고, p형 반도체층(10)으로부터 정공이 이동하여 전자 및 정공의 재결합을 통하여 발광이 일어난다. 반도체 발광소자(1)는 활성층(20)을 포함하고, 발광은 활성층(20)에서 발생한다. 활성층(20)에서는 반도체 발광소자(1)의 발광이 활성화되고, 빛이 발광된다. When a voltage is applied to the semiconductor light emitting element 1 through the respective electrodes 11 and 31, electrons move from the n-type semiconductor layer 30, and holes move from the p-type semiconductor layer 10, whereby electrons and holes Luminescence occurs through recombination of. The semiconductor light emitting device 1 includes an active layer 20, and light emission is generated in the active layer 20. In the active layer 20, light emission of the semiconductor light emitting device 1 is activated, and light is emitted.

발광이 일어나기 위하여, 양 반도체층(10, 30)은 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결되어야 한다. n형 반도체층(30) 및 p형 반도체층(10)에는 외부전원과의 전기적 연결을 위한 전극이 형성되는데, 양 반도체층(10, 30)의 타입에 따라 적절한 전극이 형성되어야 한다. n형 반도체층(30)에는 n형 전극이, p형 반도체층(10)에는 p형전극이 접촉저항값을 최소로 하면서 위치하여야 한다. In order for light emission to occur, both semiconductor layers 10 and 30 must be electrically connected to an external power source (not shown). Electrodes for electrical connection with an external power source are formed in the n-type semiconductor layer 30 and the p-type semiconductor layer 10, and appropriate electrodes should be formed according to the types of both semiconductor layers 10 and 30. The n-type electrode should be positioned in the n-type semiconductor layer 30 and the p-type electrode should be positioned in the p-type semiconductor layer 10 with the minimum contact resistance value.

또한, 기판의 종류에 따라서 전극의 위치가 달라질 수 있는데, 예를 들어, 본 도면에서와 같이 기판(40)이 부도전성 기판인 사파이어 기판인 경우라면, n형 반도체층(30)의 전극은 부도전성 기판(40)상에 형성될 수 없고, n형 반도체층(30)에 형성되어야 한다. In addition, the position of the electrode may vary according to the type of substrate. For example, when the substrate 40 is a sapphire substrate which is a non-conductive substrate, as shown in the drawing, the electrode of the n-type semiconductor layer 30 has a negative degree. It cannot be formed on the malleable substrate 40 and must be formed in the n-type semiconductor layer 30.

도 1을 참조하여 보면, n형 반도체층(30)상에 n형 전극(31)이 형성될 때, 오 믹 접촉 부위의 형성을 이유로 상부의 p형 반도체층(10) 및 활성층(20)이 소모된 것을 알 수 있다. 이러한 전극형성으로 인하여 반도체 발광소자(1)의 발광면적은 감소하게 되고, 그에 따라 발광효율도 감소하게 된다. Referring to FIG. 1, when the n-type electrode 31 is formed on the n-type semiconductor layer 30, the upper p-type semiconductor layer 10 and the active layer 20 are formed due to the formation of the ohmic contact region. It can be seen that it is consumed. Due to the electrode formation, the light emitting area of the semiconductor light emitting device 1 is reduced, and accordingly, the light emitting efficiency is also reduced.

이러한 단점을 포함한 이외의 다른 여러 단점을 극복하기 위하여, 부도전성 기판이 아닌 도전성 기판을 사용하는 반도체 발광소자가 등장하였다. 도전성 기판을 사용하는 경우에는 기판상에 도전성 기판상에 형성된 반도체층에 대응하는 전극을 형성할 수 있다. In order to overcome various disadvantages other than those mentioned above, a semiconductor light emitting device using a conductive substrate rather than a non-conductive substrate has emerged. When using a conductive substrate, an electrode corresponding to the semiconductor layer formed on the conductive substrate can be formed on the substrate.

그러나, 이 경우, 전기적 특성을 구현하기 위하여 도전성 기판상에 형성된 전극의 기판에 대한 면적비율이 높아 유효발광면적이 감소되어 반도체 발광소자의 효율이 낮아지는 단점이 있었다. 따라서, 수직형 반도체 발광소자에 대하여 더 높은 발광효율을 획득하고자 하는 지속적인 요청이 있어왔다. However, in this case, the area ratio of the electrode formed on the conductive substrate to the substrate is high in order to realize electrical characteristics, so that the effective light emitting area is reduced, thereby lowering the efficiency of the semiconductor light emitting device. Therefore, there has been a continuous request to obtain higher luminous efficiency for vertical semiconductor light emitting devices.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전극의 성능을 유지하면서 유효발광면적을 증가시킬 수 있는 반도체 발광소자를 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device capable of increasing the effective light emitting area while maintaining the performance of the electrode.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 도전성 기판; 도전성 기판의 제1면에 형성되는 제1도전형 반도체층; 제1면과 대향하는 도전성 기판의 제2면에 형성된 제1전극으로서, 제2면의 면적 전체를 기준으로 하여 1%초과 5% 미만의 면적을 갖는 제1전극; 제1도전형 반도체층 상에 형성되는 제2도전형 반도체층; 및 제2도전형 반도체층 상에 형성된 제2전극;을 포함하는 수직형 반도체 발광소자가 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a conductive substrate; A first conductive semiconductor layer formed on the first surface of the conductive substrate; A first electrode formed on a second surface of a conductive substrate facing the first surface, comprising: a first electrode having an area greater than 1% and less than 5% based on the entire area of the second surface; A second conductive semiconductor layer formed on the first conductive semiconductor layer; And a second electrode formed on the second conductive semiconductor layer.

제1전극은 복수의 전극패드 및 복수의 전극지를 포함하고, 복수의 전극패드는 복수의 전극지로 연결될 수 있다. The first electrode may include a plurality of electrode pads and a plurality of electrode fingers, and the plurality of electrode pads may be connected to the plurality of electrode fingers.

도전성 기판은 50㎛ 또는 이를 초과하는 두께를 갖는 것이 바람직하다. 도전성 기판은 GaN으로 구성될 수 있다. 제1도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 제1전극은 n형 전극일 수 있다. It is preferable that the conductive substrate has a thickness of 50 µm or more. The conductive substrate may be composed of GaN. The first conductive semiconductor layer may be an n-type semiconductor layer, and the first electrode may be an n-type electrode.

제 1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층은 3족-5족 화합물 반도체, 2족-6족 화합물 반도체 및 Si 반도체로 구성된 군으로부터 선택되는 반도체로 구성될 수 있다. The first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer may be composed of a semiconductor selected from the group consisting of Group 3-Group 5 compound semiconductors, Group 2-6 compound semiconductors, and Si semiconductors.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층 사이에 형성되어 반도체 발광소자의 발광을 활성화하는 활성층;을 더 포함하는 수직형 반도체 발광소자가 제공된다. 여기서, 활성층은 In_xGa_(1-x)N(0<x≤1)으로 구성될 수 있다. According to another aspect of the invention, there is provided a vertical semiconductor light emitting device further comprising; an active layer formed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer to activate the light emission of the semiconductor light emitting device. Here, the active layer may be composed of In _x Ga _(1-x) N (0 <x≤1).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

본 발명에 따른 반도체 발광소자는 도전성 기판(140); 도전성 기판(140) 상에 형성되는 제1도전형 반도체층(130); 도전성 기판(140) 상에 형성되어 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결되는 제1전극(141)으로서, 도전성 기판(140)의 면적을 기준으로 하여 1%초과 5% 미만의 면적을 갖는 제1전극(141); 제1도전형 반도체층(130) 상에 형성되는 제2도전형 반도체층(110); 및 제2도전형 반도체층(110) 상에 형성되어 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결되는 제2전극(111);을 포함하고, 제1도전형 반도체층(130) 및 제2도전형 반도체층(110) 사이에 형성되어 반도체 발광소자(100)의 발광을 활성화하는 활성층(120);을 더 포함한다. The semiconductor light emitting device according to the present invention includes a conductive substrate 140; A first conductive semiconductor layer 130 formed on the conductive substrate 140; A first electrode 141 formed on the conductive substrate 140 and electrically connected to an external power source (not shown), the first electrode 141 having an area greater than 1% and less than 5% based on the area of the conductive substrate 140. One electrode 141; A second conductive semiconductor layer 110 formed on the first conductive semiconductor layer 130; And a second electrode 111 formed on the second conductive semiconductor layer 110 and electrically connected to an external power source (not shown), wherein the first conductive semiconductor layer 130 and the second conductive type are included. And an active layer 120 formed between the semiconductor layers 110 to activate light emission of the semiconductor light emitting device 100.

본 발명에 따른 반도체 발광소자의 기판은 도전성 기판이다. 반도체 발광소자의 반도체층을 성장시키기 위한 기판으로는 사파이어 기판과 같은 부도전성 기판 및 GaN 반도체와 같은 도전성 기판이 사용될 수 있다. 부도전성 기판을 사용하는 경우, 경제적으로 유리하고, 반도체층의 성장이 보다 용이한 장점이 있는 반면, 기판상에 형성된 반도체층을 외부전원과 연결시키기 위한 전기적 연결이 불가능하므로 별도의 연결방법이 필요하다. 따라서, 부도전성 기판을 사용하는 경우에는 기판상에 전극을 형성하지 않고, 반도체층 자체에 전극을 형성한다(도 1 참조). 그에 따라 전극들이 같은 평면상에 존재할 수 있으므로 수평구조의 반도체 발광소자라 한다. The substrate of the semiconductor light emitting device according to the present invention is a conductive substrate. As a substrate for growing a semiconductor layer of a semiconductor light emitting device, a non-conductive substrate such as a sapphire substrate and a conductive substrate such as a GaN semiconductor may be used. In the case of using a non-conductive substrate, it is economically advantageous and there is an advantage in that the growth of the semiconductor layer is easier, whereas an electrical connection is not possible to connect the semiconductor layer formed on the substrate with an external power source. Do. Therefore, in the case of using a non-conductive substrate, an electrode is formed in the semiconductor layer itself without forming an electrode on the substrate (see FIG. 1). Accordingly, since the electrodes may exist on the same plane, it is called a semiconductor light emitting device having a horizontal structure.

반도체 발광소자에 도전성 기판을 사용하는 경우에는 두 가지가 있다. 하나는, 부도전성 기판과 같이 도전성 기판상에 각 층을 적층하여 반도체 발광소자를 형성하는 것이고, 다른 하나는 먼저, 부도전성 성장기판상에 각 층을 적층하고, 부도전성 성장기판의 반대쪽 측면에 도전성 지지기판을 접착시킨 후, 레이저 등을 이용하여 부도전성 성장기판을 제거하여 도전성 지지기판만을 남겨두는 방법이다. There are two cases of using a conductive substrate for a semiconductor light emitting device. One is to form a semiconductor light emitting device by stacking each layer on a conductive substrate like a non-conductive substrate, and the other is to first stack each layer on a non-conductive growth substrate, and to conduct the conductive layer on the opposite side of the non-conductive growth substrate. After adhering the supporting substrate, the non-conductive growth substrate is removed using a laser or the like to leave only the conductive supporting substrate.

도전성 기판을 사용하면, 도전성 기판을 통하여 반도체층으로의 전압의 인가가 가능하므로 기판 자체에 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 도 2에서와 같이 도전성 기판(140) 상에 제1전극(141)이 형성되고, 제2도전형 반도체층(110) 상에 제2전 극(111)이 형성되어 수직구조형의 반도체 발광소자가 제조될 수 있다. 따라서, 도 1에서와 같이 반도체 발광소자에서 발광되는 면적을 감소시키지 않게 된다. When the conductive substrate is used, voltage can be applied to the semiconductor layer through the conductive substrate, so that the electrode can be formed on the substrate itself. Accordingly, as shown in FIG. 2, the first electrode 141 is formed on the conductive substrate 140, and the second electrode 111 is formed on the second conductive semiconductor layer 110 to emit light of a vertical structure. The device can be manufactured. Therefore, as shown in FIG. 1, the area emitted from the semiconductor light emitting device is not reduced.

도전성 기판(140)은 예를 들면, 금속, 금속합금, 및 전도성 있는 반도체 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 특히, 도전성 기판(140)은 GaN일 수 있다. The conductive substrate 140 may be formed of, for example, any one of a metal, a metal alloy, and a conductive semiconductor. In particular, the conductive substrate 140 may be GaN.

각각의 반도체층(130, 110)은, 예를 들면, GaN계반도체, ZnO계반도체, GaAs계반도체, GaP계반도체, 및 GaAsP계반도체와 같은 무기반도체로 구성될 수 있다. 반도체층의 형성은 예를 들면, 분자선 에피택시(Molecular beam epitaxy, MBE)방법을 이용하여 수행될 수 있다. 이외에도, 반도체층들은 III-V 족 반도체, II-VI 족 반도체, 및 Si로 구성된 군으로부터 적절히 선택되어 구현될 수 있다. Each of the semiconductor layers 130 and 110 may be formed of, for example, an inorganic semiconductor such as a GaN based semiconductor, a ZnO based semiconductor, a GaAs based semiconductor, a GaP based semiconductor, or a GaAsP based semiconductor. The formation of the semiconductor layer may be performed using, for example, a molecular beam epitaxy (MBE) method. In addition, the semiconductor layers may be appropriately selected from the group consisting of a group III-V semiconductor, a group II-VI semiconductor, and Si.

도전성 기판(140)상에 형성되는 제1도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, 제1전극은 n형 전극일 수 있다. 이 때 도전성 기판(140)은 n형 기판일 수 있다. 바람직하게는 도전성 기판(140)은 nGaN일 수 있다. The first conductive semiconductor layer formed on the conductive substrate 140 may be an n-type semiconductor layer, and the first electrode may be an n-type electrode. In this case, the conductive substrate 140 may be an n-type substrate. Preferably, the conductive substrate 140 may be nGaN.

본 발명에 따른 반도체 발광소자(100)는 제1도전형 반도체층(130) 및 제2도전형 반도체층(110) 사이에 형성되어 빛을 발광하는 활성층(120)을 더 포함할 수 있다.The semiconductor light emitting device 100 according to the present invention may further include an active layer 120 formed between the first conductive semiconductor layer 130 and the second conductive semiconductor layer 110 to emit light.

활성층(120)은 발광을 활성화시키는 층으로서, 제1도전형 반도체층(130) 및 제2도전형 반도체층(110)의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 이용하여 형성한다. 예를 들어 제1도전형 반도체층(130) 및 제2도전형 반도체층(110)이 GaN으로 구성된 경우, GaN의 에너지 밴드 갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 InGaN을 이용하여 제1활성층(120)을 형성할 수 있다. 즉, 활성층(120)은 In_xGa_(1-x)N(0<x≤1)일 수 있다. The active layer 120 is a layer that activates light emission and is formed using a material having an energy band gap less than that of the first conductive semiconductor layer 130 and the second conductive semiconductor layer 110. For example, when the first conductive semiconductor layer 130 and the second conductive semiconductor layer 110 are formed of GaN, the first active layer 120 is formed using InGaN having an energy band gap smaller than that of GaN. Can be formed. That is, the active layer 120 may be In _x Ga _(1-x) N (0 <x ≦ 1).

이때, 활성층(120)의 특성상, 불순물은 도핑되지 않는 것이 바람직하며, 구성물질의 몰비를 조절하여 발광하는 빛의 파장을 조절할 수도 있다. At this time, it is preferable that the impurities are not doped due to the characteristics of the active layer 120, and the wavelength of light emitted by controlling the molar ratio of the constituent material may be adjusted.

활성층(120)에 따라 반도체 발광소자(100)의 전체 에너지 밴드 다이어그램에는 에너지 우물 구조가 나타나게 되고, 각각의 반도체층(130, 110)으로부터의 전자 및 정공은 이동하다 에너지 우물구조 갇히게 되고, 발광이 더욱 효율적으로 발생하게 된다. According to the active layer 120, an energy well structure appears in the overall energy band diagram of the semiconductor light emitting device 100, and electrons and holes from each of the semiconductor layers 130 and 110 move and become trapped in the energy well structure. More efficiently.

직접천이형의 활성층의 경우, 다음의 수학식 1로 발광파장을 얻을 수 있다.In the case of the direct transition type active layer, the emission wavelength can be obtained by the following equation (1).

λ = 1240/E_g λ = 1240 / E _g

식 중, λ는 발광파장(nm)이고, E_g는 에너지 밴드 갭(eV)이다. Is the light emission wavelength (nm), and E _g is the energy band gap (eV).

수학식 1을 이용하면, 적절한 에너지 밴드 갭을 나타내는 활성물질을 사용하여 활성층(120)을 형성하면, 발광되는 빛의 파장을 조절하여 원하는 색의 빛을 얻을 수 있다. Using Equation 1, when the active layer 120 is formed using an active material having an appropriate energy band gap, light of a desired color may be obtained by adjusting the wavelength of light emitted.

제1전극(141)은 도전성 기판(140) 상에 형성되어 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결되는 전극이다. 또한, 제1전극(141)은 도전성 기판(140)의 면적을 기준으로 하여 그의 1%초과 5% 미만의 면적을 갖는 것이 바람직하다. 발광면적을 최대화하기 위하여 제1전극(141)의 면적은 5%미만인 것이 바람직하나, 전류분산을 위한 최소한의 면적이 확보되어야 하므로 적어도 면적이 1%일 필요가 있다. The first electrode 141 is an electrode formed on the conductive substrate 140 and electrically connected to an external power source (not shown). In addition, the first electrode 141 preferably has an area greater than 1% and less than 5% based on the area of the conductive substrate 140. In order to maximize the light emitting area, the area of the first electrode 141 is preferably less than 5%. However, since the minimum area for current dispersion must be secured, the area of the first electrode 141 needs to be at least 1%.

제1전극(141)은 금속으로 구성될 수 있다. 전극(141)은 예를 들면, n형 전극으로는 Ti를, p형 전극으로는 Pd 또는 Au로 구성될 수 있다. 전극은 각 금속을 진공증착하고, 패터닝하여 에칭하는 방법으로 형성될 수 있다. The first electrode 141 may be made of metal. The electrode 141 may be formed of, for example, Ti as an n-type electrode and Pd or Au as a p-type electrode. The electrode may be formed by vacuum depositing, patterning and etching each metal.

반도체 발광소자(100)는 활성층(120)으로부터 발광되는 빛이 도전성 기판(140)을 통하여 제1전극(141)으로 발광된다. 따라서, 도전성 기판(140)을 통한 빛은 최대한 많이 통과하여 반도체 발광소자(100)의 외부로 추출될 것이 요청되므로 제1전극(141)은 가능한한 적은 면적으로 형성되어야 한다. In the semiconductor light emitting device 100, light emitted from the active layer 120 is emitted to the first electrode 141 through the conductive substrate 140. Therefore, since the light through the conductive substrate 140 is required to pass through as much as possible and to be extracted to the outside of the semiconductor light emitting device 100, the first electrode 141 should be formed as small as possible.

그러나, 제1전극(141)이 너무 적은 면적으로 형성되면, 전극으로서 반도체 발광소자(100)에 인가되는 전류의 분산이 어려워져 전기적 특성이 악화될 수 있다. 따라서, 제1전극(141)은 가능한 한 적은 면적을 차지하면서 전류분산이 효과적인 형상으로 구현된다. 제1전극(141)이 너무 적은 면적인 경우, 전류분산을 보조하기 위하여 도전성 기판(140)은 50㎛ 또는 이를 초과하는 두께로 형성될 수 있다. However, if the first electrode 141 is formed with too small an area, it is difficult to disperse current applied to the semiconductor light emitting device 100 as an electrode, thereby deteriorating electrical characteristics. Accordingly, the first electrode 141 is implemented in a shape in which current distribution is effective while occupying as little area as possible. When the first electrode 141 has too little area, the conductive substrate 140 may have a thickness of 50 μm or more in order to assist current dispersion.

제2전극(111)은 제2도전형 반도체층(110) 상에 형성되어 외부전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 제2전극(111)은 금속으로 구성된다. 전극(111)은 예를 들면, n형 전극으로는 Ti를, p형 전극으로는 Pd 또는 Au로 구성될 수 있다. 전극은 각 금속을 진공증착하고, 패터닝하여 에칭하는 방법으로 형성될 수 있다. The second electrode 111 is formed on the second conductive semiconductor layer 110 to be electrically connected to an external power source (not shown). The second electrode 111 is made of metal. For example, the electrode 111 may be formed of Ti as an n-type electrode and Pd or Au as a p-type electrode. The electrode may be formed by vacuum depositing, patterning and etching each metal.

제1전극(141)은 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 도 3a 내지 3c는 본 발명의 따른 수직형 반도체 발광소자의 제1전극을 각각 나타내는 도면이다. 이하 도 2 및 도 3a 내지 3c를 참조하여 설명하기로 한다. The first electrode 141 may be implemented in various shapes. 3A to 3C are views illustrating first electrodes of the vertical semiconductor light emitting device according to the present invention, respectively. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 2 and 3A to 3C.

도 3a 내지 도 3c는 각각 도전성 기판(240, 340, 440) 상에 형성된 제1전극(241, 341, 441)을 나타내고 있다. 각각의 제1전극(241, 341, 441)은 최소한의 면적을 차지하기 위한 효율적인 형태로 구성되어 있으며, 이와 함께 전류분산에 최적인 형태로 구현되어 있다. 3A to 3C illustrate first electrodes 241, 341, and 441 formed on the conductive substrates 240, 340, and 440, respectively. Each of the first electrodes 241, 341, and 441 is configured in an efficient form to occupy a minimum area, and is implemented in an optimal form for current distribution.

특히, 도 3a에는 복수의 전극패드(241a) 및 복수의 전극지(241b)를 포함하는 제1전극(241)이 형성된 도전성 기판(240)이 도시되어 있다. 도 3a에서 전극패드(241a)는 도전성 기판(240) 상에 4개 위치하고 있고, 전극패드(241a)는 각각 전극지(241b)에 의해 연결되어 있다. In particular, FIG. 3A illustrates a conductive substrate 240 having a first electrode 241 including a plurality of electrode pads 241a and a plurality of electrode fingers 241b. In FIG. 3A, four electrode pads 241a are positioned on the conductive substrate 240, and the electrode pads 241a are connected by electrode fingers 241b, respectively.

본 발명의 제1전극(241)은 도전성 기판(240)의 면적 전체에 대하여 5% 미만의 면적으로 형성되므로 가능한한 전류분산이 효율적인 형태로 형성되어야 한다. 따라서, 전극연결 및 전류분산을 위한 전극패드(241a)는 도전성 기판(240)의 소정의 위치에 형성되는데, 서로 이격되어 기판 전체에 전류가 분산되도록 하여야 한다. Since the first electrode 241 of the present invention is formed with an area of less than 5% of the entire area of the conductive substrate 240, current dispersion should be formed as efficiently as possible. Therefore, the electrode pads 241a for electrode connection and current distribution are formed at predetermined positions of the conductive substrate 240, and should be spaced apart from each other to distribute currents throughout the substrate.

이러한 전극패드(241a)가 서로 이격되어 위치하므로 이들 전극패드(241a)들을 연결하여야 하므로 복수의 전극지(241b)를 사용하여 전극패드(241a)를 연결하였고 전극지(241b)는 격자무늬의 형태를 가질 수 있다. Since the electrode pads 241a are spaced apart from each other, the electrode pads 241a should be connected to each other, so that the electrode pads 241a are connected using a plurality of electrode fingers 241b, and the electrode fingers 241b have a lattice pattern. It can have

전극패드(241a)는 제1전극(241)의 면적을 고려하여 최대한 다수로 구비되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 전극패드(241a)가 4개 위치한 것으로 나타나 있으나, 전극패드(241a)의 면적을 조절하고 전극패드(241a)의 개수를 증가시킬 수 있다. It is preferable that the electrode pad 241a be provided as many as possible in consideration of the area of the first electrode 241. Although four electrode pads 241a are shown in this embodiment, the area of the electrode pads 241a may be adjusted and the number of electrode pads 241a may be increased.

도 3b에는 다른 형태의 제1전극(341)을 갖는 도전성 기판(340)이 도시되어 있다. 도 3b의 제1전극도 도3a에서와 같이 복수의 전극패드 및 이들을 연결하는 전극지를 포함할 수 있으며 각 전극패드 및 전극지의 크기 및 개수는 제1전극(341)의 면적이 도전성 기판(340)의 전체면적의 5%를 초과하지 않는 범위내에서 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 이 경우에도, 최소한의 전류분산성능을 위하여 제1전극(341)의 면적은 도전성 기판(340)의 전체면적의 1%는 초과하도록 형성되어야 한다. 3B illustrates a conductive substrate 340 having another type of first electrode 341. As shown in FIG. 3A, the first electrode of FIG. 3B may also include a plurality of electrode pads and electrode fingers connecting them, and the size and number of each electrode pad and electrode fingers may be equal to the area of the first electrode 341. The person skilled in the art can select appropriately within the range not exceeding 5% of the total area of. Even in this case, the area of the first electrode 341 should be formed so as to exceed 1% of the total area of the conductive substrate 340 for the minimum current dispersion performance.

도 3a에 나타나 있는 전극의 형태로 그 면적이 도전성 기판(240) 대비 4.84 %인 제1전극(241)을 형성하여 발광을 측정하였다. 이 때, 반도체 발광소자의 발광은 1848 mW였다. 또한, 소자 자체에 걸리는 전압인 V_f는 3.38 V였다. V_f는 전류분산이 효과적이지 않은 경우, 전류가 국부적으로 치우치게 되면 높은 값을 나타낼 수 있다.The light emission was measured by forming a first electrode 241 having an area of 4.84% compared to the conductive substrate 240 in the form of the electrode shown in FIG. 3A. At this time, the light emission of the semiconductor light emitting device was 1848 mW. In addition, V _{f, which} is a voltage applied to the element itself, was 3.38 V. V _f can be high if current dispersion is not effective and current is biased locally.

이와 달리, 도 3c에 나타나 있는 전극의 형태로 그 면적이 도전성 기판(440) 대비 8.2 %인 제1전극(441)을 형성하여 발광을 측정하였다. 이 때, 반도체 발광소자의 발광은 1753 mW였다. 또한, 소자 자체에 걸리는 전압인 V_f는 3.38 V였다. On the contrary, in the form of the electrode shown in FIG. 3C, a light emission was measured by forming a first electrode 441 having an area of 8.2% of the conductive substrate 440. At this time, the light emission of the semiconductor light emitting element was 1753 mW. In addition, V _{f, which} is a voltage applied to the element itself, was 3.38 V.

이러한 결과로부터, 제1전극의 면적이 도전성 기판 대비 5%미만인 경우에도, 5%이상인 경우와 같이 전류분산상에는 거의 차이를 보이지 않았으나, 발광된 빛의 측정치는 더 높은 값을 나타내어 전극의 면적 감소에 따른 유효발광면적의 증가로 인한 발광효율의 증가를 확인할 수 있었다. From these results, even when the area of the first electrode is less than 5% of the conductive substrate, there was almost no difference in the current dispersion phase as in the case of 5% or more, but the measured value of the emitted light showed a higher value to reduce the area of the electrode. The increase in the luminous efficiency was confirmed due to the increase in the effective light emitting area.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의해 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에 대하여 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The invention is not to be limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but should be construed by the appended claims. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible within the scope of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 발광소자는 도전성 기판의 두께를 조절하여 전극의 전류분산성능을 유지하면서, 전극의 면적을 감소시켜 유효발광면적을 증가시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the semiconductor light emitting device according to the present invention has the effect of increasing the effective light emitting area by reducing the area of the electrode while maintaining the current spreading performance of the electrode by controlling the thickness of the conductive substrate.

Claims

도전성 기판; Conductive substrates;

상기 도전성 기판의 제1면에 형성되는 제1도전형 반도체층; A first conductive semiconductor layer formed on the first surface of the conductive substrate;

상기 제1면과 대향하는 도전성 기판의 제2면에 형성된 제1전극으로서, 상기 제2면의 면적 전체를 기준으로 하여 1%초과 5% 미만의 면적을 갖는 제1전극;A first electrode formed on a second surface of the conductive substrate facing the first surface, the first electrode having an area greater than 1% and less than 5% based on the entire area of the second surface;

상기 제1도전형 반도체층 상에 형성되는 제2도전형 반도체층; 및 A second conductive semiconductor layer formed on the first conductive semiconductor layer; And

상기 제2도전형 반도체층 상에 형성된 제2전극;을 포함하는 수직형 반도체 발광소자. And a second electrode formed on the second conductive semiconductor layer.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 제1전극은 복수의 전극패드 및 복수의 전극지를 포함하고, 상기 복수의 전극패드는 상기 복수의 전극지로 연결된 것을 특징으로 하는 수직형 반도체 발광소자.And the first electrode includes a plurality of electrode pads and a plurality of electrode fingers, and the plurality of electrode pads are connected to the plurality of electrode fingers.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 도전성 기판은 50㎛ 또는 이를 초과하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 수직형 반도체 발광소자.The conductive substrate is a vertical semiconductor light emitting device, characterized in that having a thickness of 50㎛ or more.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 도전성 기판은 GaN으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 반도체 발광소자.The conductive substrate is a vertical semiconductor light emitting device, characterized in that composed of GaN.

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4,

상기 제1도전형 반도체층은 n형 반도체층이고, The first conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer,

상기 제1전극은 n형 전극인 것을 특징으로 하는 수직형 반도체 발광소자.And the first electrode is an n-type electrode.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 제 1도전형 반도체층 및 상기 제2도전형 반도체층은 3족-5족 화합물 반도체, 2족-6족 화합물 반도체 및 Si 반도체로 구성된 군으로부터 선택되는 반도체로 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 반도체 발광소자.The first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer are vertical type, characterized in that composed of a semiconductor selected from the group consisting of Group 3-Group 5 compound semiconductors, Group 2-6 compound semiconductors and Si semiconductors Semiconductor light emitting device.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 제1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층 사이에 형성되어 상기 반도체 발광소자의 발광을 활성화하는 활성층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 반도체 발광소자.And an active layer formed between the first conductive semiconductor layer and the second conductive semiconductor layer to activate light emission of the semiconductor light emitting device.

제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein

상기 활성층은 In_xGa_(1-x)N(0<x≤1)으로 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 반 도체 발광소자.The active layer is a vertical semiconductor light emitting device, characterized in that composed of In _x Ga _(1-x) N (0 <x _{≤ 1} ).