KR20130063104A - 반도체 발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층;으로서, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 성장 기판을 통해 순차로 성장-적층된 복수의 반도체층; 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 전극; 제1 반도체층의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 기판; 복수의 반도체층과 기판 사이의 경계;로서, 제2 반도체층으로의 전류의 흐름이 가능한 제1 인터페이스와 제1 인터페이스에서의 제2 반도체층으로의 전류 흐름보다 제2 반도체층으로의 전류의 흐름이 상대적으로 차단되는 제2 인터페이스를 가지는 경계; 그리고, 기판의 내로 경계를 향하여 뻗어 있는 제2 전극(a second electrode extended into the substrate toward the boundary);을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
Description
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 전극이 반도체층의 양측에 배치되는 수직형 반도체 발광소자에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 미국특허 제5,008,718호에 제시된 수직형 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 제1 도전성을 가지는 반도체층(100), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(200), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 반도체층(300), 성장 기판이 제거된 측에 형성된 전극(400), 반도체층(300)에 전류를 공급하는 한편 반도체층(100,200,300)을 지지하는 기판(500), 그리고 기판(500)에 형성된 전극(600)을 포함한다.
반도체층(300)으로 전류를 원활하게 공급하기 위해, 기판(50)으로 도전성이 좋은 반도체층 또는 반도체 합급(예: Si, Ge, GaAs, Si-Al)이 이용되거나, 금속(예: Gu, Mo)이 이용된다(이 경우 전극(600)은 생략될 수 있다.). 그러나 이렇게 단일층으로 된 기판(500)을 통해 반도체층(300)에 전류으로 공급하는 방식으로는 반도체 발광소자의 설계 및 제조 공정상의 다양한 요구에 대응하기가 쉽지 않다.
특히, 3족 질화물 반도체 발광소자(GaN계 반도체 발광소자)의 경우에, 반도체층(300)이 주로 p형 GaN으로 이루어지는데, 이 p형 GaN의 도전성이 좋지 못하여 반도체 발광소자 설계 및 제조 공정상의 다양한 요구에 대응하기가 쉽지 않다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층;으로서, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 성장 기판을 통해 순차로 성장-적층된 복수의 반도체층; 제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 전극; 제1 반도체층의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 기판; 복수의 반도체층과 기판 사이의 경계;로서, 제2 반도체층으로의 전류의 흐름이 가능한 제1 인터페이스와 제1 인터페이스에서의 제2 반도체층으로의 전류 흐름보다 제2 반도체층으로의 전류의 흐름이 상대적으로 차단되는 제2 인터페이스를 가지는 경계; 그리고, 기판의 내로 경계를 향하여 뻗어 있는 제2 전극(a second electrode extended into the substrate toward the boundary);을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 미국특허 제5,008,718호에 제시된 수직형 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3 내지 도 5는 경계를 통하여 전류가 전달되는 방식의 예를 설명하는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 전극(50) 형태의 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면.
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3 내지 도 5는 경계를 통하여 전류가 전달되는 방식의 예를 설명하는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 전극(50) 형태의 일 예를 나타내는 도면,
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 2는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 제1 도전성을 가지는 반도체층(10), 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(20), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 반도체층(30), 반도체층(10)에 전기적으로 연결되는 전극(40), 반도체층(10)의 반대 측에서 반도체층(10,20,30)과 결합되는 기판(50), 반도체층(10,20,30)과 기판(50)의 경계(31) 그리고 기판(50)의 내로 경계(31)를 향하여 뻗어 있는 전극(60)을 포함한다.
반도체층(10), 활성층(20) 및 반도체층(30)은 성장 기판(도시 생략)을 이용하여 순차로 성장-적층되며, 반도체층(10)이 n형 도전성을 가지는 경우에, 반도체층(30)이 p형 도전성을 가지며, 반도체층(10)이 p형 도전성을 가지는 경우에, 반도체층(30)이 n형 도전성을 가진다. 반도체층(10,20,30)은 GaAs계 반도체, GaN계 반도체, InP계 반도체 등으로 이루어질 수 있다. GaN계 반도체의 경우에, 주로 반도체층(30)이 p형 GaN으로 이루어지며, 성장 기판으로 사파이어, Si, SiC, GaN, AlGaN, AlN, ZnO 등이 이용될 수 있다. 반도체층(10,20,30)은 단층으로 구성될 수 있지만, 복수의 층으로 구성되어도 좋고, 이들 사이에 다른 층이 추가될 수도 있다. 성장 기판과 반도체층(10,20,30)의 분리는 레이저 리프트 오프법(Laser Lift-Off), 성장 기판의 연마, 성장 기판과 반도체층(10,20,30) 사이의 희생층에 대한 습식 식각 등의 방법이 사용될 수 있다.
경계(31)는 두 개의 인터페이스(32,33)를 포함한다. 두 개의 인터페이스(32,33)는 하나가 나머지 하나에 대해 상대적으로 반도체층(30)으로 전류 흐름이 용이하지 않게(상대적으로 전류 흐름이 차단되게) 형성된다.
도 3 내지 도 5는 경계를 통하여 전류가 전달되는 방식의 예를 설명하는 도면이다.
도 3에는, 전극(60)과 이어진 인터페이스(33)를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름보다 인터페이스(32)를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름이 원활하게 형성되되, 인터페이스(33) 자체가 도통가능한 경우를 설명하는 예가 도시되어 있으며, 이 경우에, 전극(60)을 통해 공급되는 전류는 인터페이스(33)를 경유해서 인터페이스(32)를 통해 반도체층(30)으로 공급된다.
도 4에는 전극(60)과 이어진 인터페이스(33)를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름보다 인터페이스(32)를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름이 원활하게 형성되되, 인터페이스(33) 자체가 도통가능하지 않은 경우를 설명하는 예가 도시되어 있으며, 이 경우에, 전극(60)을 통해 공급되는 전류는 인터페이스(33)를 경유하지 않고, 기판(50)을 경유해서 인터페이스(33)를 통해 반도체층(30)으로 공급된다. 이때 기판(50)은 적어도 인터페이스(33) 인근에서 도전성 물질로 형성되어야 한다.
도 5에는 전극(60)과 이어진 인터페이스(33)를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름이 인터페이스(32)를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름보다 원활하게 형성된 경우를 설명하는 예가 도시되어 있으며, 이 경우에, 전극(60)을 통해 공급되는 전류는 주로 인터페이스(33)를 통해 반도체층(30)으로 공급된다. 이때 전극(40)이 인터페이스(33)의 바로 상측에 위치하면(도 3에서와 같이 위치되면) 전류가 전극(40)과 인터페이스(33) 사이의 공간에 집중될 수 있으므로(특히, p형 GaN과 같이 전류확산 능력이 좋지 않을 경우에 더 문제될 수 있다.), 전극(40)을 인터페이스(32)가 위치하는 곳에(또는 인터페이스(33)의 중심으로부터 빗겨서) 위치시키는 것이 바람직하다.
인터페이스의 제조
(1) 반도체층(30)으로 전류 흐름이 용이한 인터페이스의 대표적인 예는 ITO와 같은 금속 산화물이다. 이러한 금속 산화물로는 ZnO, SnO2, In2O3 등을 들 수 있다. 또한 이들 금속 산화물은 투광성을 지니므로, 투광성 기판(50)을 이용하여 기판(50)의 측면을 통해 빛을 방출하는데도 적합하다. 또한 50nm이하 두께의 얇은 금속 박막, TiN 등과 같은 금속 질화물도 적합하다. 이외에도 Ni/Au의 합금과 같이 금속을 인터페이스로 이용하는 것도 가능하다. 한편 Al, Ag와 같이 반사율이 높은 금속을 이용하여 인터페이스를 불투명 반사막으로 형성하는 것도 가능하다. 더하여, 반도체층(30)과 이러한 인터페이스 사이에 거친 표면(rough surface)을 형성하여 빛을 산란시켜 광 추출효율을 높이는 것도 가능하다.
(2) 반도체층(30)으로의 전류 흐름이 용이하지 않은 인터페이스의 대표적인 예는 SiNx, SiO2, Al2O3, MgO와 같은 유전체막이다. 도 4의 예가 여기에 해당한다. 반도체층(30)과 금속 사이의 쇼트키 컨택(schottky contact)을 통해 이러한 인터페이스를 형성하는 것도 가능하며, 이 경우에 이 인터페이스를 통한 도통은 가능하지만 이 인터페이스를 통한 반도체층(30)으로의 전류 흐름은 제한적이다. 도 3과 도 5의 예가 여기에 해당한다. 또한 p형 GaN과 같이 전류 확산 능력이 떨어지는 반도체층(30) 자체를 이러한 인터페이스로 이용하는 것도 가능하다. 반도체층(30)에 플라즈마 등을 이용하여 손상을 줌으로써 이러한 인터페이스를 형성하는 것도 가능하다.
기판(50)과 전극(60)의 제조
기판(50)과 전극(60) 중 기판(50)이 먼저 형성될 수도 있으며, 전극(60)이 먼저 형성될 수도 있다. 기판(50)이 먼저 형성되는 경우에, 식각, 레이저 드릴링 등의 방법으로 홀을 형성하고, 여기에 도금, 증착, 삽입 등의 방법으로 전극(60)을 형성한다. 전극(60)을 먼저 형성하는 경우, 스퍼터(sputter), 증착기(evaporator) 등을 이용한 증착법, 스크린 프린팅법, 플립칩 볼 본딩법 등의 방법을 이용하여 전극(60)을 형성하고, 기판(50)을 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법, 스크린 프린팅법, 졸-겔 코팅법, PVD법, (MO)CVD법, HVPE법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
기판(50)은 반도체 물질(예: Si, Si-Al, GaN, GaAs 등), 금속 산화물(예: ZnO, ITO), 비유기 물질, 유기 물질 또는 글라스(glass)로 물질로 이루어질 수 있다. 또한 기판(50)은 투광성 물질 또는 불투명 물질로 형성될 수 있다. 또한 기판(50)은 도전성 물질 또는 비도전성 물질로 이루어질 수 있다. 도전성과 비도전성은 상대적인 개념이며, 예를 들어 반도체 물질의 경우에 도전성 물질로도 비도전성 물질로도 고려될 수 있음을 당업자는 염두에 두어야 한다.
전극(60)은 상기 방법에 적합한 물질, 특히 금속으로 이루어질 수 있으며, 도금, 스퍼터 또는 증착기를 이용하는 경우에 Cu, Ni, Ag, Al, Pd, Au를 고려할 수 있고, 반도체 공정에 이용되는 스터드 범프(stud bump)를 이용할 수도 있다.
전극(60)은 반도체 발광소자 전체의 동작 전압을 고려할 때, 경계(31)에 이르도록 형성되는 것이 바람직하지만, 도 4와 같은 예에 있어서, 인터페이스(33)가 SiO2와 같은 절연체로 이루어진다면, 반드시 인터페이스(33)에까지 이어져야 하는 것을 아니라는 점을 염두에 두어야 한다.
또한 기판(50)과 전극(60)을 별도로 제조하여 결합하는 것을 고려할 수 있지만 바람직하지느 않다. 그러나 본 개시가 이를 배제하는 것은 아니다.
반도체층
(10,20,30) 및 전극(40)의 제조
인터페이스(32,33), 기판(50) 및 전극(60)을 형성한 후에, 성장 기판(도시 생략)을 제거하고, 반도체층(10)에 전극(40)을 형성하는 것에는 통상의 방법이 적용되며, 이는 당업자에게 어려움이 없다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 기판(50)은 투광성 물질로 이루어지며, 바람직하게는 80um이상의 두께를 가진다. 성장 기판이 제거된 반도체층(10,20,30)의 높이는 일반적으로 10um에 미치지 못하며, 이러한 두께는 반도체 발광소자 측면으로 빛을 방출하는 윈도우를 형성하기에는 충분치 못하다. 따라서 이러한 수직형 반도체 발광소자가 패키지의 캐비티 내에 위치하게 되면, 측방으로 광 방출이 부족하여, 패키지의 지향각이 좁아지는 문제점을 야기한다. 이러한 문제점은 기존 성장 기판을 그대로 사용하는 반도체 발광소자(예를 들어, 3족 질화물 반도체 발광소자의 경우에, 사파이어 기판이 주로 사용되며, 칩 상태에서 이 사파이어 기판의 두께는 80um이상을 가지는 것이 일반적이다.)와 수직형 반도체 발광소자를 비교할 때, 수직형 반도체 발광소자의 치명적인 약점 중의 하나로 지적되고 있다. 80um이상의 투광성 기판(80)을 이용함으로써, 이러한 문제점을 극복할 수 있다. 더욱 바람직하게는 100um이상의 두께를 가지며, 기판의 두께가 증가함에 따라 광 효율이 증대되지만, 200um이상으로 두께가 두꺼지면, 그 광효율의 증가폭이 거의 포화상태에 이르게 되며, 전극(60)의 제조 등에 문제를 야기할 수 있다. 이러한 점들을 고려한다면, 80~200um의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 100um~180um의 두께를 가지는 것이 더욱 바람직하다. 인터페이스(32)를 투광성 물질로 형성함으로써, 측면으로의 광 방출을 도울 수 있으며, 활성층(20)에서 생성된 광이 기판(50)을 통해 측면으로 방출될 수 있도록 인터페이스(32)의 면적이 인터페이스(33)의 면적보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 미설명 동일부호에 대한 설명은 생략한다. 이 예에서 인터페이스(32)를 통한 전류 흐름이 인터페이스(33)를 통한 전류 흐름보다 좋게 설계되었다.
기판(50)으로 적합한 물질은 활성층(20)에서 생성되어 발광하는 빛의 파장을 흡수하지 않은 물질을 우선적으로 적용하는 바람직하며, 따라서 활성층(20)에서 사용되는 양자 우물(Quantum Well)을 구성하고 있는 물질의 에너지 밴드갭(Energy Band-gap)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 물질이 바람직하다. 일 예로, 2.85eV 에너지 밴드갭을 갖는 InGaN의 양자 우물의 경우, 2.85eV보다 큰 에너지 밴드갭의 InGaN, GaN, AlInGaN, AlGaN, AlN, ZnO, ZnMgO, ITO, SnO2 등이 바람직하다.
기판(50) 제조 방법은 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법(가장 적합), 스크린 프린팅법, 졸-겔 코팅법 등이고, 전극(60) 제조 방법은 식각 공정 후(後) 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법(가장 적합), 도금이 바람직하다. 이외에도 전극(60) 제조 방법으로는 투명한 기판(50)을 형성하기 전(前) 스터드 범프(가장 적합)도 가능하다.
기판(50)에 형광성 물질을 추가할 수 있다. 예를 들어, 황색 형광체를 추가함으로써, 활성층(20)에 나온 청색 빛과 형광체에서 여기된 황색 빛이 혼색된 백색 빛을 만들 수 있게 된다. 기판(50)을 이용함으로써, 별도의 수단 없이 백색 LED를 만들 수 있게 되며, 또한 패키지 내에서의 부족한 지향각 문제를 마찬가지로 해소할 수 있게 뙨다.
형광체가 함유된 기판(50)에 적합한 물질 제조 방법은 스크린 프린팅법, 졸-겔 코팅법이 가장 바람직하다.
도 7은 전극(50) 형태의 일 예를 나타내는 도면으로서, 기판(50) 측에서 보았을 때, 전극(60)이 폐곡선 사각형의 형상으로 되어 있다. 이는 전극(60) 형상의 일 예를 보이는 것이며, 본 개시에 따른 전극(60) 형상을 이러한 형상으로 제한하는 것으로 이해하여서는 아니된다.
도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면으로서, 기판(50)이 불투명 물질로 이루어진다. 예를 들어, Si, Si-Al과 같은 물질로 이루이진다.
가장 적합한 기판(50) 제조 방법은 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법(가장 적합), Si 박막형 솔라셀 공정에 사용되는 CVD(가장 적합) 등이고, 전극(60) 제조 방법은 식각 공정 후(後) 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법(가장 적합), 도금이 바람직하다. 이외에도 전극(60) 제조 방법으로는 투명한 기판(50)을 형성하기 전(前) 스터드 범프(가장 적합)도 가능하다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면으로서, 전극(60)이 인터페이스(32)를 향해 뻗어 있다. 반도체층(30)을 인터페이스(33)로 이용할 수 있다. 기판(50)을 반도체로 형성하는 경우에, 반도체층(30)을 기판(50) 성장의 씨앗으로 이용할 수 있다. 이 예에서 인터페이스(32)를 통한 전류 흐름이 인터페이스(33)를 통한 전류 흐름보다 좋게 설계되었다.
투명 기판(50)으로 적합한 물질은 활성층(20)에서 생성되어 발광하는 빛의 파장을 흡수하지 않은 물질을 우선적으로 적용하는 바람직하며, 따라서 활성층(20)에서 사용되는 양자 우물(Quantum Well)을 구성하고 있는 물질의 에너지 밴드갭(Energy Band-gap)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 물질이 바람직하다. 일 예로, 2.85eV 에너지 밴드갭을 갖는 InGaN의 양자 우물의 경우, 2.85eV 보다 큰 에너지 밴드갭의 InGaN, GaN, AlInGaN, AlGaN, AlN, ZnO, ZnMgO, ITO, SnO2 등이 바람직하다.
불투명 기판(50)으로 적합한 물질은 Si, Si-Al이 바람직하다.
가장 적합한 기판(50) 제조 방법은 HVPE, (MO)CVD(가장 적합) 등이고, 전극(60) 제조 방법은 식각 공정 후(後) 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법(가장 적합), 도금이 바람직하다.
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 6의 예와 동일하지만, 인터페이스(32)가 반도체층(30)으로 구성되는 것을 도시해 보았다.
투명 기판(50)으로 적합한 물질은 활성층(20)에서 생성되어 발광하는 빛의 파장을 흡수하지 않은 물질을 우선적으로 적용하는 바람직하며, 따라서 활성층(20)에서 사용되는 양자 우물(Quantum Well)을 구성하고 있는 물질의 에너지 밴드갭(Energy Band-gap)보다 큰 에너지 밴드갭을 갖는 물질이 바람직하다. 일 예로, 2.85eV 에너지 밴드갭을 갖는 InGaN의 양자 우물의 경우, 2.85eV 보다 큰 에너지 밴드갭의 InGaN, GaN, AlInGaN, AlGaN, AlN, ZnO, ZnMgO, ITO, SnO2 등이 바람직하다.
불투명 기판(50)으로 적합한 물질은 Si, Si-Al이 바람직하다.
가장 적합한 기판(50) 제조 방법은 HVPE, (MO)CVD(가장 적합) 등이고, 전극(60) 제조 방법은 식각 공정 후(後) 스퍼터, 증착기 등을 이용한 증착법(가장 적합), 도금이 바람직하다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또다른 예를 나타내는 도면으로서, 도 8에 도시된 예에, 접착층(53)이 추가되어 있다. 접착층(53)은 물질 이동을 막는 물질 확산 장벽 기능을 하거나, 기판(50) 및 전극(60)과 인터페이스(31) 간(間) 접착력(adhesion)을 강화시키는 기능을 담당한다. 접착층(53)은 Cr, Ti, Ni, Pt, TiW, Au, Pd, V, W, Mo 등으로 구성될 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 제2 전극이 제2 인터페이스를 향하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(2) 제2 전극이 제1 인터페이스를 향하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 제1 전극이 제1 반도체층 상에서 제2 인터페이스 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 제1 전극이 제1 반도체층 상에서 제1 인터페이스를 빗겨서 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. '빗겨서'라는 것은 적어도 제1 전극의 중심과 제1 인터페이스의 중심이 일치하지 않는다는 것을 의미하며, 바람직하게 양자가 걸치지 않게 형성되는 것을 의미한다. 그러나 반도체 발광소자의 실제 설계에서 전극이 가지 전극의 형태를 가질 수도 있어 일부 겹치는 등의 형태가 있을 수 있다는 점을 당업자가 염두에 두어야 한다.
(5) 제2 인터페이스가 쇼트키 접촉을 통해 제2 반도체층으로의 전류 흐름을 상대적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. 쇼트키 접촉은 반도체층과 금속 사이의 쇼트키 접촉 이외에도 다양한 쇼트키 접촉이 가능한 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에 따른 하나의 반도체 발광소자에 의하면, 새로운 형태의 수직형 반도체 발광소자를 구현할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 다른 반도체 발광소자에 의하면, 기판을 구비함에도 불구하고, 반도체 발광소자 내로 전류 공급을 원활히 그리고 설계 사양에 맞게 할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또다른 반도체 발광소자에 의하면, 웨이퍼 본딩에 의하지 않고 수직형 반도체 발광소자를 구현할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또다른 반도체 발광소자에 의하면, 웨이퍼 본딩에 의하지 않고 증착 및/또는 에피성장의 방식으로 수직형 반도체 발광소자를 구현할 수 있게 된다.
또한 본 개시에 따른 또다른 반도체 발광소자에 의하면, 기존 수직형 반도체 발광소자의 문제점인 반도체 발광소자 측방으로 빛 방출을 증대시켜 패키지에서 좁은 지향각의 문제점을 해소할 수 있게 된다.
반도체층 (10), 활성층 (20), 반도체층 (30)
Claims (20)
- 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층, 및 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 가지는 복수의 반도체층;으로서, 제1 반도체층, 활성층 및 제2 반도체층이 성장 기판을 통해 순차로 성장-적층된 복수의 반도체층;
제1 반도체층에 전기적으로 연결되는 제1 전극;
제1 반도체층의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 기판;
복수의 반도체층과 기판 사이의 경계;로서, 제2 반도체층으로의 전류의 흐름이 가능한 제1 인터페이스와 제1 인터페이스에서의 제2 반도체층으로의 전류 흐름보다 제2 반도체층으로의 전류의 흐름이 상대적으로 차단되는 제2 인터페이스를 가지는 경계; 그리고,
기판의 내로 경계를 향하여 뻗어 있는 제2 전극(a second electrode extended into the substrate toward the boundary);을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 전극이 제2 인터페이스를 향하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 전극이 제1 인터페이스를 향하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제1 전극이 제1 반도체층 상에서 제2 인터페이스 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제1 전극이 제1 반도체층 상에서 제1 인터페이스를 빗겨서 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 반도체층이 p형 3족 질화물 반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제1 인터페이스가 투광성 금속 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 인터페이스가 투광성 유전체 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 인터페이스는 쇼트키 접촉을 통해 제2 반도체층으로의 전류 흐름을 상대적으로 차단하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 인터페이스는 p형 3족 질화물 반도체층을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
복수의 반도체층은 제1 두께를 가지며,
기판은 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 가지고,
기판은 투광성 물질로 이루어지며,
제2 두께는 80um이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 11에 있어서,
제2 두께는 100um이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 11에 있어서,
제1 인터페이스는 투광성 물질로 이루어지며,
제1 인터페이스의 면적이 제2 인터페이스의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
기판은 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 14에 있어서,
복수의 반도체층은 제1 두께를 가지며,
기판은 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 가지고,
기판은 투광성 물질로 이루어지며,
제2 두께는 80um이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
기판이 Si을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 3에 있어서,
제2 반도체층이 기판과 결합되며,
제2 인터페이스는 제2 반도체층과 기판의 계면에서 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 전극이 제2 인터페이스를 향하여 뻗어 있고,
제2 전극과 제2 반도체층이 제2 인터페이스를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
제2 반도체층이 p형 3족 질화물 반도체로 이루어지며,
제1 인터페이스가 투광성 금속 산화물로 이루어지고,
제1 전극이 제1 반도체층 상에서 제2 인터페이스 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 3에 있어서,
경계와 기판 사이에 금속으로 된 접착층이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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