KR20090060358A - Ｌｅｄ 반도체 소자 및 그의 이용 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 제1 복사 생성 활성층 및 적어도 하나의 제2 복사 생성 활성층을 구비한 LED-반도체 소자를 기술하며, 상기 제2 복사 생성 활성층은 상기 제1 활성층 위에 수직 방향으로 적층되어, 상기 제1 활성층과 직렬로 연결되고, 이 때 상기 제1 활성층과 제2 활성층은 접촉 영역을 이용하여 전기 전도적으로 결합된다. 또한, 본 발명은 LED-반도체 소자의 다양한 이용을 기술한다.
LED, 백라이트, 휘도 향상, 직렬 연결, TCO

Description

ＬＥＤ 반도체 소자 및 그의 이용{LED SEMICONDUCTOR ELEMENT, AND USE THEREOF}
본 발명은 LED-반도체 소자 및 상기 LED-반도체 소자의 이용에 관한 것이다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2006 046 039.1 및 독일 특허 출원 10 2006 051 745.8의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 본문에서 참조로 수용된다.
프로젝션 응용물이나 디스플레이 백라이트와 같은 광학적 응용물은 높은 휘도가 필요하다. 종래의 LED-반도체 소자에서 생성된 복사량은 상기 LED-반도체 소자를 구동시키는 전류 세기에 의존한다. 물론, 활성층의 전류 밀도는 사용되는 각 물질 체계에 의존하는 최대 전류 밀도를 초과하지 않아야 하는데, 그렇지 않으면 과다한 시효 효과가 부정적으로 작용하여 LED-반도체 소자의 유효 수명을 단축시킬 위험이 있기 때문이다.
본 발명의 과제는 휘도가 향상된 LED-반도체 소자를 제공하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구 범위 1항에 따른 LED-반도체 소자를 통해 해결된다.
또한, 본 발명의 과제는 휘도가 향상된 LED-반도체 소자를 이용하는 것이기도 하다.
상기 과제는 특허 청구 범위 36항 내지 39항에 따른 이용을 통해 해결된다.
본 발명의 유리한 실시예들 및 형성예들은 종속 청구항들의 주제이다.
본 발명에 따른 LED-반도체 소자는 적어도 하나의 복사 생성의 제1 활성층과 적어도 하나의 복사 생성의 제2 활성층을 포함하고, 상기 복사 생성의 제2 활성층은 수직 방향으로 상기 제1 활성층위에 적층되며, 상기 제1 활성층과 직렬로 연결된다. 이 때, 상기 제1 활성층과 상기 제2 활성층은 접촉 영역을 이용하여 전기 전도적으로 결합된다.
상기 접촉 영역은, 비교적 양호한 전기 전도성을 가진 영역으로 이해할 수 있는데, 이 때 바람직하게는, 상기 접촉 영역은 터널 접촉 없이 실시되므로, 상기 접촉 영역이 터널 접합을 나타내지는 않는다. 더욱이, 본 발명에 따른 LED-반도체 소자에서는, 제1 및 제2 활성층 사이의 전하 캐리어 수송을 위해 터널 접합이 필요하지 않다. 이러한 점은, 터널 접합을 에피택시얼적으로 구현하기가 상대적으로 어려울 수 있는 물질들로도 상기 LED-반도체 소자를 제조할 수 있다는 장점을 제공한다. 활성층들이 병렬로 연결되면, 터널 접합이 불필요해질 수 있으나, 병렬 회로의 단점은, 직렬 저항이 서로 다를 때 두 개의 활성층들에 동일한 전류를 주입할 수가 없거나, 주입하더라도 상당한 추가 비용이 들 수 있다는 것이다. 본 발명에 따르면, 바람직하게는, 접촉 영역을 이용하여 제1 및 제2 활성층 사이에 충분한 전하 캐리어를 수송하고, 또한 직렬 회로를 이용하여 두 개의 활성층들에 동일한 전류를 주입할 수 있다.
바람직하게는, 상기 직렬 회로에서, 활성층들의 pn-접합들은 동일한 방향으로 배치되어, 상기 접합들이 pn-pn- 내지 np-np-구조를 형성한다. 활성층들이 2개 이상일 때, pn-...-pn- 내지 np-...-np-구조인 것이 바람직할 수 있다.
단순한 pn-접합 외에, 활성층들은 이중 이종구조(double heterostructure), 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물 구조(MQW)를 포함할 수 있다. MQW-구조를 위한 예시는 문헌 WO 01/39282, WO 98/31055, US 5,831,277, EP 1 017 113 및 US 5,684,309에 기재되어 있으며, 이의 개시 내용은 MQW-구조와 관련하여 여기서 참조로 수용된다.
본 발명의 틀에서, 특히 접촉 영역의 2종류 배치가 바람직하다. 제1 배치에 따르면, 접촉 영역은 반도체 소자의 측면 플랭크(side flank)에 배치된다. 제2 배치에 따르면, 접촉 영역은 제1 활성층과 제2 활성층 사이에서 LED-반도체 소자에 통합된다.
제1 활성층 및 제2 활성층이 직렬로 연결되어 있으므로, 활성층들이 동일한 방향으로 배치될 때 접촉 영역은 제1 도전형의 반도체층을 제2 도전형의 반도체층과 결합시키는 것이 적합하다. 바람직하게는, 수직 방향으로 제1 활성층보다 뒤에 제1 도전형의 반도체층이 배치되는 반면, 제2 도전형의 반도체층은 수직 방향으로 제1 도전형의 반도체층과 제2 활성층 사이에 배치된다. 예를 들면, 제1 도전형의 반도체층은 p-도핑된 반도체층이고, 제2 도전형의 반도체층은 n-도핑된 반도체층일 수 있다. 또는, 제1 도전형의 반도체층이 n-도핑된 반도체층이고, 제2 도전형의 반도체층이 p-도핑된 반도체층일 수도 있다. 이러한 점은, 활성층들의 pn-접합 배치에 달려있다.
반도체 소자의 접촉 영역이 측면 플랭크에 배치되는 경우, 전하 캐리어 수송을 개선하기 위해, 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층은 터널 접합을 형성하고, 상기 터널 접합이 접촉 영역에 대해 추가적으로 전하 캐리어 수송을 지원한다. 이를 위해 특히, 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층은 고 도핑될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 제1 도전형의 반도체층은 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 제1 자유 영역을 포함한다. 또한 바람직하게는, 제2 도전형의 반도체층은 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 제2 자유 영역을 포함한다. 특히, 제2 도전형의 반도체층은 나머지 반도체 소자보다 돌출될 수 있는 반면, 제1 도전형의 반도체층은 제2 도전형의 층보다 돌출된다. 따라서, 제1 활성층과 제2 활성층 사이에서 반도체 소자의 형태는 적어도 측면 플랭크에서는 그 단면이 계단형에 상응할 수 있다. 이러한 점은, LED-반도체 소자가 층 시퀀스를 포함하고, 상기 층 시퀀스를 이루는 층들 중 적어도 일부분은 반도체 물질을 포함한다는 것을 나타낸다. 상기에서, 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 자유 영역은, 층 시퀀스의 층들용으로 사용되는 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 영역으로 이해할 수 있다.
더욱 바람직한 변형예에 따르면, 접촉 영역은 제1 자유 영역으로부터 제2 자유 영역으로 연장된다. 특히, 접촉 영역은 접촉층일 수 있다. 예를 들면, 접촉층은 제1 자유 영역 및 제2 자유 영역을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다.
바람직하게는, 접촉 영역을 위해 사용되는 물질들 내지 상기 접촉 영역의 치수는, 접촉 영역을 전기 전도적으로 결합시키는 층들의 횡전도도(transverse conductivity)에 따라 선택된다. 예를 들면, p-도핑된 GaN-층은 상대적으로 낮은 횡전도도를 포함하여, 이러한 경우 접촉 영역은 비교적 대면적으로 형성되거나, 전기 전도성이 큰 물질을 포함해야 할 것이다.
LED-반도체 소자의 바람직한 실시예에 따르면, 접촉 영역은 금속 물질을 포함한다. 상기와 같은 접촉 영역은 비교적 양호한 전기 전도성을 가진다는 특징이 있다. 바람직하게는, 이러한 점은 제1 활성층과 제2 활성층 사이에 전하 캐리어 수송을 용이하게 한다.
LED-반도체 소자의 대안적 또는 추가적 실시예에서, 접촉 영역은 인듐 옥사이드, 틴 옥사이드, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 또는 징크 옥사이드와 같은 TCO(transparent conductive oxide)로 구성될 수 있다. 바람직하게는, TCO를 포함하는 접촉 영역은 복사 투과성이어서, 접촉 영역 하부에서 생성되는 복사는 접촉 영역을 통해 반도체 소자로부터 아웃-커플링(out-coupling)될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 활성층은 반도체 소자에 모놀리식으로 집적된다. 여기서, 제1 및 제2 활성층은 공통의 제조 단계에서 제조될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자는 박막-반도체 소자일 수 있다. 반도체 소자가 예비 제조된 층 스택들로 이루어진다면, 개별 층 스택이 박막-반도체 소자일 수 있다. 특히, 박막 반도체 소자는 이하의 특징적 특성들 중 적어도 하나의 특성으로 특징지워진다:
- 복사 생성 에피택시 층 시퀀스에서 지지 요소를 향한 제1 주요면에 반사층이 도포되거나 형성되고, 상기 반사층은 에피택시 층 시퀀스에서 생성된 전자기 복사의 적어도 일부를 상기 에피택시 층 시퀀스에 재반사하고;
- 상기 에피택시 층 시퀀스는 20 ㎛ 이하의 범위, 특히 2 ㎛와 10 ㎛사이의 범위의 두께를 가지며;
- 에피택시 층 시퀀스는 적어도 하나의 반도체층을 포함하고, 상기 반도체층은 혼합 구조를 가진 적어도 하나의 면을 구비하며, 상기 혼합 구조는 이상적인 경우 에피택시얼한 에피택시 층 시퀀스에서 광이 거의 에르고딕(ergodic)으로 분포하도록 유도하며, 즉, 가능한한 에르고딕적인 확률적 산란 거동을 포함한다.
박막-발광 다이오드칩의 기본 원리는 예를 들면 문헌[I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63(16), 1993. 10. 18, 2174-2176쪽]에 기재되어 있으며, 이의 개시 내용은 여기서 참조로 수용된다.
박막 반도체 소자는 거의 람베르시안 표면 이미터(lambertian surface emitter)에 가까우며, 따라서 프로젝션 응용물에 더욱 적합하다.
이미 언급한 바와 같이, 제2 배치에서의 접촉 영역은 제1 활성층과 제2 활성층 사이에서 LED-반도체 소자에 통합된다.
바람직한 형성예에 따르면, 반도체 소자는 제1 활성층을 구비한 제1 층 스택 및 제2 활성층을 구비한 제2 층 스택을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 이러한 형성예에서 접촉 영역은 제1 층 스택과 제2 층 스택 사이에 매립된다.
제1 층 스택은 특히 제1 활성층에 대해 추가적인 제1 도전형의 반도체층을 포함하고, 제2 층 스택은 제2 활성층에 대해 추가적인 제2 도전형의 반도체층을 포함한다. 바람직하게는, 제1 및 제2 층 스택은 2개의 개별 웨이퍼들로부터 제조된다. 웨이퍼들은 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 시 포개어져 본딩되되, 제1 도전형의 반도체층 및 제2 도전형의 반도체층이 서로를 향해 있도록 본딩된다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 접촉 영역은 제1 도전형의 반도체층과 제2 도전형의 반도체층 사이에 배치된다. 따라서, 접촉 영역은 반도체 소자의 주 출사 경로에 배치되는 반면, 제1 배치일 때의 접촉 영역은 특히 주 출사 경로 외부에 배치된다.
바람직한 실시예에 따르면, 접촉 영역은 접촉층이다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 접촉 영역은 적어도 하나의 제1 영역과 적어도 하나의 제2 영역을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 제2 영역은 전기 전도성이다. 제1 영역은 전기 전도성이거나 절연성일 수 있다. 예를 들면, 접촉 영역은 접촉 패드 또는 길게 연장된 접촉 바(contact bar)의 형태인 제2 영역을 포함할 수 있고, 이 때 제2 영역을 둘러싸는 물질은 제1 영역을 형성한다. 바람직하게는, 제2 영역은 제1 및 제2 층 스택 사이의 전기적 결합이 이루어지도록 배치된다. 특히, 제2 영역은 금속 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제2 영역은 제1 또는 제2 층 스택에서 상기 층 스택과 대향된 층 스택을 향하는 표면에 도포된다. 또는, 각 층 스택은 적어도 하나의 제2 영역을 포함할 수 있고, 상기 제2 영역은, 포개어 적층된 두 개의 층 스택에서 2개의 제2 영역들 각각이 포개어져 놓이도록 배치된다.
접촉 영역은, 제1 및/또는 제2 활성층으로부터 생성된 복사에 대해 투과성인 물질을 포함하는 것이 적합하다. 따라서 주 출사 경로에 배치된 접촉 영역을 통해 어떠한 실질적 복사 손실도 우려할 필요가 없다.
접촉 영역은 TCO를 포함할 수 있다. 또한, 접촉 영역은 부착제를 포함할 수 있다.
또한, 제1 도전형의 반도체층상에 제1 결합층이 도포되고, 제2 도전형의 반도체층상에 제2 결합층이 도포될 수 있다. 특히, 결합층들은 층 스택들 사이에서 전하 캐리어 수송을 더욱 개선하기 위해 구비될 수 있다. 바람직하게는, 결합층들은 TCO와 같이 복사 투과성이며 전기 전도성인 물질을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 접촉 영역은 제1 결합층과 제2 결합층 사이에 배치된다.
또한, 유리하게는, 접촉 영역을 이용하여 제1 및 제2 층 스택 사이에 기계적 결합이 형성된다.
바람직하게는, 제1 및 제2 활성층은 동일한 파장의 복사를 생성한다. 바람직하게는, 종래의 LED-반도체 소자에 비해 복사량이 증가한다.
또한 바람직하게는, LED-반도체 소자는 수직 방향으로 주 출사한다. 특히, 상기 주 출사는 비교적 좁아진 입체각 내에서 이루어지므로, 휘도가 유리하게 증가된다. 휘도는 반도체 소자의 방출면과 입체각 당 광 출력을 나타낸다.
더욱 바람직하게는, 제1 활성층으로부터 생성된 복사가 제2 활성층을 투과한다. 특히 이러한 점은, 활성층들로부터 생성된 복사를 수직 방향으로 반사시키기 위해 구비될 수 있는 반사층과 조합하면 매우 유리하다. 왜냐하면, 서로 다른 파장의 복사를 생성하는 활성층들과 달리, 반사된 복사가 각각 다른 활성층에 의해 흡수되어, 방출된 전체 복사에 부정적 영향이 미치지 않기 때문이다.
일 변형예에 따르면, 반도체 소자, 바람직하게는 2개의 활성층들 중 하나의 활성층 또는 상기 2개의 활성층들은 AlnGamIn1 -n- mP를 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1 이다.
다른 변형예에 따르면, 반도체 소자, 바람직하게는 2개의 활성층들 중 하나의 활성층 또는 상기 2개의 활성층들은 AlnGamIn1 -n- mAs를 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1 이다.
또 다른 변형예에 따르면, 반도체 소자, 바람직하게는 2개의 활성층들 중 하나의 활성층 또는 상기 2개의 활성층들은 AlnGamIn1 -n- mN을 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1 이다.
유리하게는, 본 발명에 따른 LED-반도체 소자는 복사 방출 소자를 위해 사용될 수 있는데, LED-반도체 소자를 이용하면 비교적 작은 소자 크기일 때도 높은 휘도를 달성할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 LED-반도체 소자 내지 상기 본 발명에 따른 LED-반도체 소자를 포함한 복사 방출 소자는, 특히 일반 조명, 예를 들면 디스플레이의 백라이트 또는 프로젝션 응용물을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징들, 장점들 및 형성예들은 도 1 내지 도 4와 관련하는 실시예들로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 LED-반도체 소자의 제1 실시예를 개략적 단면도로 도 시한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED-반도체 소자의 제2 실시예를 개략적 단면도로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 LED-반도체 소자의 제3 실시예를 개략적 단면도로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 LED-반도체 소자의 제4 실시예를 개략적 단면도로 도시한다.
제1 실시예에서, 도 1에 도시된 LED-반도체 소자(1)는 제1 복사 생성 활성층(2) 및 제2 복사 생성 활성층(3)을 포함하고, 이 때 상기 활성층들은 수직 방향으로, 즉 활성층들의 출사 방향에 대해 평행하면서 주 연장방향에 대해 수직인 방향으로 포개어져 배치된다. 활성층들(2, 3) 사이에 제1 도전형의 제1 반도체층(5) 및 제2 도전형의 제2 반도체층(6)이 배치되고, 예를 들면 상기 제1 반도체층은 p-형 반도체층이며, 상기 제2 반도체층은 n-형 반도체층이다.
바람직하게는, 2개의 활성층들(2, 3)이 LED-반도체 소자(1)에 배치됨으로써, 전체적으로 생성되는 복사량이 증가한다. 단일의 활성층만 구비한 LED-반도체 소자에 비해, 상기 LED-반도체 소자(1)의 치수가 약간만 달라지고, 특히 LED-반도체 소자의 단면은 활성층들의 수와 상관이 없기 때문에, 바람직하게는, 휘도가 더욱 증가한다.
반도체 소자(1)는 접촉 영역(4)을 포함하고, 상기 접촉 영역은 제1 반도체 층(5)을 제2 반도체층(6)과 전기 전도적으로 결합시킨다. 바람직하게는, 반도체 소자(1)는 적어도 일 측면 플랭크에서 가공되되, 상기 제1 반도체층(5) 및 제2 반도체층(6)의 일부가 노출되도록 가공됨으로써, 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 제1 자유 영역(9) 및 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 제2 자유 영역(10)이 형성된다. 접촉 영역(4)은 제1 자유 영역(9)으로부터 제2 자유 영역(10)으로 연장되고, 상기 영역들을 적어도 부분적으로 덮는다. 접촉 영역(4)은 금속, 금속 화합물 또는 ITO와 같은 복사 투과성 산화물(TCO)을 포함할 수 있다.
또한, 전기적 결합을 개선하기 위해, 상기 2개의 반도체층들(5, 6)은 고 도핑되어 실시될 수 있어서, 구동 시 낮은 전기적 접합 저항을 가진 효과적 터널 접합이 생성된다.
LED-반도체 소자(1)는 후측 접촉부(7)를 포함하고, 상기 후측 접촉부는 수직 방향에서 활성층들(2, 3)보다 앞에 배치된다. LED-반도체 소자(1)는 전면측 접촉부(8)를 더 포함하고, 상기 전면측 접촉부(8)는 수직 방향에서 활성층들(2, 3)보다 뒤에 배치된다. 따라서, 수직으로 전도성을 가지는 소자가 형성되고, 상기 소자는 LED-반도체 소자(1)내에서 비교적 균일한 전류 분포를 가진다는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 반도체 소자(1)는 지지 요소(미도시)상의 후측 접촉부(7) 측에 배치될 수 있다. 여기서, 지지 요소는 전기 전도 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 반도체 소자(1)는 박막-반도체 소자일 수 있다. 이러한 경우, LED-반도체 소자(1)는 특히 지지 요소와 다른 성장 기판상에 성장되고, 이후 지지 요소상에 실 장되며, 상기 실장은 예를 들면 솔더링, 본딩 또는 접착에 의해 달성될 수 있으며, 이 때 바람직하게는 성장 기판은 LED-반도체 소자로부터 분리된다. 후측 접촉부(7)는 동시에 거울로서도 역할할 수 있어서, 후측 접촉부(7)에 입사되는 비율의 복사(proportion of radiation)는 수직 방향으로, 즉 이러한 경우 LED-반도체 소자(1)의 복사 아웃-커플링측의 방향으로 반사된다.
도 1에 도시된 실시예에서, 활성층들(2, 3)은 반도체 소자(1)에 모놀리식으로 집적되는 것이 바람직하다. 그에 반해, 도 2에 도시된 실시예에서는, LED-반도체 소자(1)를 얻기 위해, 제1 활성층(2)을 포함하는 개별 제1 층 스택(I) 및 제2 활성층(3)을 포함하는 개별 제2 층 스택(II)이 상호 간에 결합되어 있다. 2개의 층 스택들(I, II)을 결합하는 제조 단계는 화살표로 암시된다.
제1 층 스택(I)상에 접촉층이 배치되고, 상기 접촉층은 2개의 층 스택(I, II)이 결합된 이후 접촉 영역(4)을 형성한다. 대안적으로, 접촉층이 제2 층 스택(II)상에 배치될 수도 있다. 이후, 접촉 영역(4)은 제1 활성층(2)과 제2 활성층(3)사이에서 LED-반도체 소자(1)에 통합된다. 접촉층은 전기 전도성 물질을 포함한다. 또한, 접촉층은 제1 활성층(2) 및/또는 제2 활성층(3)의 복사에 대해 투과성이다. 바람직하게는, 접촉층은 부착제를 포함하여, 2개의 층 스택들(I, II)이 접촉층을 이용하여 기계적으로 결합된다.
제1 층 스택(I)상에 후측 접촉부(7)가 도포될 수 있는 반면, 제2 층 스택(II)상에 전면측 접촉부(8)가 형성될 수 있다. 접촉부를 도포하는 것은, 2개의 층 스택들(I, II)이 결합된 이전이나 이후에 수행될 수 있다.
도 3에 도시된 LED-반도체 소자(1)의 실시예에서도 마찬가지로 2개의 층 스택들(I, II)이 포개어져 배치되고, 이 때 접촉 영역(4)은 층 스택들(I, II)사이에서 LED-반도체 소자(1)에 통합된다. 접촉 영역(4)은 제1 영역(4a) 및 복수개의 제2 영역들(4b)을 포함한다. 제2 영역들(4b)은 제1 영역(4a)에 매립된다. 바람직하게는, 제2 영역들(4b)은 전기 전도성이다. 상기 영역(4a)은 전기 전도성이거나 절연성일 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 영역들(4b)은 접촉 패드형으로 형성될 수 있고, 이 때 일 제2 영역(4b)은 제1 층 스택(I)상에, 다른 제2 영역(4b)은 제2 층 스택(II)상에 배치된다. 2개의 층 스택들(I, II)은, 2개의 영역들(4b)이 포개어지도록 상호 간에 결합된다. 제2 영역들(4b)을 이용하여, 층 스택들(I, II)은 상호 간에 전기 전도적으로 결합된다. 또한, 활성층들(2, 3) 및 접촉 영역(4)의 상호 간 배치는, 상기 활성층들(2, 3)이 직렬로 연결되도록 배치된다.
2개의 층 스택들(I, II)은 제2 영역들(4b)을 이용하여 포개어져 본딩될 수 있다. 제1 영역(4a)은 2개의 층 스택들(I, II)을 기계적으로 결합시키는 부착제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 영역(4a)은 제1 활성층(2) 및/또는 제2 활성층(3)으로부터 생성된 복사에 대해 투과성이다.
도 4에 도시된 LED-반도체 소자(1)는 제1 층 스택(I) 및 수직 방향으로 상기 제1 층 스택(I)보다 뒤에 배치되는 제2 층 스택(II)을 포함하고, 이 때 제1 층 스택(I)과 제2 층 스택(II) 사이에 접촉 영역(4)이 배치된다. 접촉 영역(4)은 제1 영역(4a) 및 제2 영역(4b)을 포함한다. 제1 영역(4a) 및 제2 영역(4b)은 제1 결합층(4c)과 제2 결합층(4d) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 제1 결합층(4c) 및 제2 결합층(4d)은 층 스택들(I, II) 사이에서 전하 캐리어 수송을 개선하기 위한 역할을 한다. 예를 들면, 결합층들(4c, 4d)은 ITO와 같은 복사 투과 전기 전도성 산화물(TCO)을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 2개의 층 스택들(I, II)의 결합 전에, 결합층들(4c, 4d)이 각 층 스택상에 도포된다. 2개의 층 스택들(I, II) 중 하나의 층 스택은 제2 영역(4b)을 더 포함하고, 상기 제2 영역은 특히 접촉 패드 또는 접촉바로서 형성된다. 제2 영역(4b)은 특히 전기 저항이 낮은 금속과 같은 물질을 포함하여, 접촉 영역(4)을 지나는 전류 흐름이 비교적 양호하게 수행될 수 있다. 바람직하게는, 제1 영역(4a)은 부착제를 포함하여, 층 스택들(I, II)이 특히 제1 영역(4a)을 이용하여 기계적으로 결합된다.
본 발명은 실시예들에 의거한 기재에만 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하며, 이러한 점은 특히 청구 범위에서의 특징들의 각 조합을 포함한다. 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 말이다.

Claims (39)

  1. 적어도 하나의 복사 생성의 제1 활성층(2); 및
    상기 제1 활성층(2) 위에 수직 방향으로 적층되어 상기 제1 활성층(2)과 직렬로 연결되는 적어도 하나의 복사 생성의 제2 활성층(3)을 포함하고, 상기 제1 활성층(2) 및 상기 제2 활성층(3)은 접촉 영역(4)을 이용하여 전기 전도적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 상기 LED-반도체 소자(1)의 측면 플랭크(side flank)에 배치되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 활성층(2)보다 뒤에 제1 도전형의 반도체층(5)이 수직 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층(5)과 상기 제2 활성층(3) 사이에 제2 도전형의 반도체층(6)이 배치되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층(5)과 상기 제2 도전형의 반도체층(6)은 터널 접합을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층(5)은 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 제1 자유 영역(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 도전형의 반도체층(6)은 반도체 물질에 의해 덮이지 않은 제2 자유 영역(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 제1 자유 영역(9)으로부터 상기 제2 자유 영역(10)으로 연장되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 접촉층인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 TCO를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 활성층(2) 및 상기 제2 활성층(3)은 상기 반도체 소자(1)에 모놀리식으로 집적되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED-반도체 소자는 박막-반도체 소자인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 상기 제1 활성층(2)과 상기 제2 활성층(3) 사이에서 상기 LED-반도체 소자(1)에 통합되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  15. 청구항 14에 있어서,
    제1 층 스택(I)은 상기 제1 활성층(2)을 포함하고, 제2 층 스택(II)은 상기 제2 활성층(3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 층 스택들(I, II)은 박막-반도체 소자들인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 층 스택(I)은 상기 제1 활성층(2)에 대해 추가적으로 제1 도전형의 반도체층(5)을 포함하고, 상기 제2 층 스택(II)은 상기 제2 활성층(3)에 대해 추가적으로 제2 도전형의 반도체층(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 상기 제1 도전형의 반도체층(5)과 상기 제2 도전형의 반도체층(6) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  19. 청구항 14 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 접촉층인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  20. 청구항 14 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 적어도 하나의 제1 영역(4a) 및 적어도 하나의 제2 영역(4b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 영역(4b)은 전기 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제2 영역(4b)은 금속 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  23. 청구항 14 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 상기 제1 활성층(2) 및/또는 상기 제2 활성층(3)으로부터 생성된 복사에 대해 투과성인 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 TCO를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  25. 청구항 14 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 부착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  26. 청구항 17 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 반도체층(5)상에는 제1 결합층(4c)이 도포되고, 상기 제2 도전형의 반도체층(6)상에는 제2 결합층(4d)이 도포되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 접촉 영역(4)은 상기 제1 결합층(4c)과 상기 제2 결합층(4d) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  28. 청구항 26 또는 청구항 27에 있어서,
    상기 제1 결합층(4c) 및 상기 제2 결합층(4d)은 TCO를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  29. 청구항 15 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층 스택(I) 및 상기 제2 층 스택(II)은 상기 접촉 영역(4)을 이용 하여 기계적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  30. 청구항 1 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 활성층(2) 및 상기 제2 활성층(3)은 동일한 파장의 복사를 생성하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  31. 청구항 1 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED-반도체 소자의 주 출사는 수직 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  32. 청구항 1 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 활성층(2)으로부터 생성된 복사는 상기 제2 활성층(3)을 투과하는 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  33. 청구항 1 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자(1), 바람직하게는 상기 2개의 활성층들(2, 3) 중 하나의 활성층 또는 2개의 활성층들(2, 3)은 AlnGamIn1-n-mP를 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  34. 청구항 1 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자(1), 바람직하게는 상기 2개의 활성층들(2, 3) 중 하나의 활성층 또는 2개의 활성층들(2, 3)은 AlnGamIn1-n-mAs를 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  35. 청구항 1 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자(1), 바람직하게는 상기 2개의 활성층들(2, 3) 중 하나의 활성층 또는 2개의 활성층들(2, 3)은 AlnGamIn1 -n- mN을 포함하고, 이 때 0≤n≤1, 0≤m≤1, n+m≤1인 것을 특징으로 하는 LED-반도체 소자(1).
  36. 복사 방출 소자를 위해 이용되는 청구항 1 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 따른 LED-반도체 소자(1).
  37. 일반 조명을 위해 이용되는 청구항 1 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 따른 LED-반도체 소자(1).
  38. 예를 들면 디스플레이의 백라이트를 위해 이용되는 청구항 1 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 따른 LED-반도체 소자(1).
  39. 프로젝션 응용물을 위해 이용되는 청구항 1 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 따른 LED-반도체 소자(1).
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