KR20160117682A - 반도체 발광소자 - Google Patents

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KR20160117682A
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전수근
진근모
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주식회사 세미콘라이트
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Abstract

본 개시는 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는제2 반도체층, 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 구비하며, 성장 기판을 이용하여 성장되는 복수의 반도체층; 성장 기판의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 절연성 반사막; 그리고 복수의 반도체층과 전기적으로 연결되며, 절연성 반사막 위에 서로 대향하게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 적어도 하나가 복수의 서브 전극과 복수의 서브 전극을 연결하는 적어도 하나의 연결부를 가지며, 연결 방향과 직교하는 방향을 기준으로 각 연결부는 각 연결부에 의해 연결되는 각 서브 전극보다 작은 폭을 가지는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자에 관한 것이다.

Description

반도체 발광소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자에 관한 것으로, 특히 열팽창 차이에 의한 손상을 방지한 반도체 발광소자에 관한 것이다.
여기서, 반도체 발광소자는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 반도체 광소자를 의미하며, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
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 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 성장되는 위에 성장되는 n형 반도체층(300), n형 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 반도체층(500), p형 반도체층(500) 위에 형성되는 반사막으로 기능하는 전극(901,902,903) 그리고 식각되어 노출된 n형 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 본딩 패드(800)를 포함한다.
이러한 구조의 칩, 즉 기판(100)의 일 측에 전극(901,902,903) 및 전극(800) 모두가 형성되어 있고, 전극(901,902,903)이 반사막으로 기능하는 형태의 칩을 플립 칩(filp chip)이라 한다. 전극(901,902,903)은 반사율이 높은 전극(901; 예: Ag), 본딩을 위한 전극(903; 예: Au) 그리고 전극(901) 물질과 전극(903) 물질 사이의 확산을 방지하는 전극(902; 예: Ni)으로 이루어진다. 이러한 금속 반사막 구조는 반사율이 높고, 전류 확산에 이점을 가지지만, 금속에 의한 빛 흡수라는 단점을 가진다. 또한, 금속 반사막이 전극이면서 방열통로가 될 수 있지만, 금속 반사막이 전극이면서 동시에 좋은 방열 구조를 가지는 데에는 한계가 많다.
도 2는 일본 공개특허공보 제2006-20913호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자는 기판(100), 기판(100) 위에 성장되는 버퍼층(200), 버퍼층(200) 위에 성장되는 n형 반도체층(300), n형 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 반도체층(500), p형 반도체층(500) 위에 형성되며, 전류 확산 기능을 하는 투광성 도전막(600), 투광성 도전막(600) 위에 형성되는 p측 본딩 패드(700) 그리고 식각되어 노출된 n형 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 본딩 패드(800)를 포함한다. 그리고 투광성 도전막(600) 위에는 분포 브래그 리플렉터(900; DBR: Distributed Bragg Reflector)와 금속 반사막(904)이 구비되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 금속 반사막(904)에 의한 빛 흡수를 감소하지만, 전극(901,902,903)을 이용하는 것보다 상대적으로 전류 확산이 원활치 못한 단점이 있다.
도 3은 미국 공개특허공보 제2012/0171789에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 회로 기판(3)에 형성된 단자(3)에 범프(5)가 접합되어 실장된 발광소자가 제시되어 있다. 발광소자 전극들 사이에는 절연체(7)가 개재되어 있다. 방열의 측면에서 전극과 회로 기판의 단자를 통한 방열통로는 매우 제한적이고, 방열 면적이 작다.
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), 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는제2 반도체층, 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 구비하며, 성장 기판을 이용하여 성장되는 복수의 반도체층; 성장 기판의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 절연성 반사막; 그리고 복수의 반도체층과 전기적으로 연결되며, 절연성 반사막 위에 서로 대향하게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 적어도 하나가 복수의 서브 전극과 복수의 서브 전극을 연결하는 적어도 하나의 연결부를 가지며, 연결 방향과 직교하는 방향을 기준으로 각 연결부는 각 연결부에 의해 연결되는 각 서브 전극보다 작은 폭을 가지는 제1 전극 및 제2 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 일본 공개특허공보 제2006-20913호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 미국 공개특허공보 제2012/0171789에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 4의 A-A 선을 따라 취한 단면의 일 예를 나타내는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7의 B-B 선을 따라 취한 단면의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 12 및 도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 사용 예들을 설명하기 위한 도면들.
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 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5의 A-A 선을 따라 취한 단면의 일 예를 나타내는 도면이다. 반도체 발광소자는 복수의 반도체층(30,40,50), 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75) 중 적어도 하나, 절연성 반사막(R), 제1 전극(80), 및 제2 전극(70)을 포함한다. 제1 전극(80) 복수의 서브 전극(80a)과 복수의 서브 전극(80a)을 연결하는 적어도 하나의 연결부(80b)를 포함한다. 제2 전극(70) 복수의 서브 전극(70a)과 복수의 서브 전극(70a)을 연결하는 적어도 하나의 연결부(70b)를 포함한다.
전극(80,70)과 절연성 반사막(R)은 열팽창 계수가 차이가 있어서, 장시간 사용 중 또는 제조 공정 중에 전극(80,70)이 절연성 반사막(R)과의 접합력이 저하될 수 있다. 본 예에서, 전극(80,70)은 복수의 서브 전극(80a,70a)으로 분할(segmentation)되어 있고, 연결부(80b,70b)에 의해 연결되므로, 각 서브 전극(80a,70a) 간에는 열팽창에 대한 완충 영역(R80,R70)이 있게 된다. 따라서, 열팽창에 의한 상기 문제점이 억제 내지 방지될 수 있다. 또한, 전극(80,70)이 하나의 통으로 형성되지 않고, 연결부(80b,70b)에 의해 연결됨에 따라 전체적으로 전극(80,70)의 면적을 줄이는 데 유리하며, 절연성 반사막(R) 위에 전극(80,70)의 면적이 감소할수록 휘도가 향상됨을 본 발명자들은 알게 되었다.
이하, 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 하여 설명한다.
기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 기판(10)은 최종적으로 제거될 수 있다. 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
복수의 반도체층(30,40,50)은 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(20), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30,40,50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
복수의 반도체층(30,40,50)은 대략 사각 형상을 가지고, 위에서 볼 때, 서로 대향하는 긴 에지들(long edges)과 서로 대향하는 2개의 짧은 에지들(short edges)을 가진다. 제2 반도체층(50) 및 활성층(40)이 식각되어 제1 반도체층이 노출되는 n-contact 영역(65)이 형성된다. n-contact 영역(65)에는 제1 가지 전극(85)이 형성되며, 전술한 바와 같이, 제1 가지 전극(85)은 일 측 긴 에지의 인근으로부터 타 측 긴 에지를 향하는 방향으로 뻗어 있다. 제2 가지 전극(75)은 제2 반도체층(50) 위에서 타 측 긴 에지로부터 일 측 긴 에지를 향하여 뻗는다.
바람직하게는 전류 확산 전극(60; 예: ITO,Ni/Au)이 제2 반도체층(50)과 절연성 반사막(R) 사이에 형성된다. 기판(10) 상에 제1 반도체층(30), 활성층(40), 제2 반도체층(50), 전류 확산 전극(60)을 형성하고, 메사식각하여 전술된 n-contact 영역(65)을 형성할 수 있다. 메사식각은 전류 확산 전극(60) 형성 전 또는 이후에 수행될 수도 있다. 전류 확산 전극(60)은 생략될 수 있다.
제2 가지 전극(75)은 전류 확산 전극(60) 위에서 타 측 긴 에지의 인근으로부터 일 측 긴 에지를 향하는 방향으로 뻗어 있다. 복수의 제1 가지 전극(85)과 복수의 제2 가지 전극(75)이 교대로 구비된다. 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)은 복수의 금속층으로 이루어질 수 있으며, 제1 반도체층(30) 또는 전류 확산 전극(60)과의 전기적 접촉이 좋은 접촉층과 광반사성이 좋은 반사층 등을 구비할 수 있다.
본 예에서, 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70)의 완충 영역(R70), 즉 서브 전극(70a) 사이의 연결부(70b)에 의해 덮이지 않은 영역을 피하여, 제2 전극(70)의 아래로 뻗어 있다. 또한, 제2 가지 전극(75)은 제1 전극(80)의 완충 영역(R80), 즉 서브 전극(80a) 사이의 연결부(80b)에 의해 덮이지 않은 영역을 피하여, 제1 전극(80)의 아래로 뻗어 있다.
절연성 반사막(R)은 전류 확산 전극(60), 제1 가지 전극(85), 및 제2 가지 전극(75)을 덮도록 형성되며, 활성층(40)으로부터의 빛을 기판(10) 측으로 반사한다. 본 예에서 절연성 반사막(R)은 금속 반사막에 의한 광흡수 감소를 위해 절연성 물질로 형성되며, 바람직하게는 분포 브래그 리플렉터(Distributed Bragg Reflector), 전방향 리플렉터(ODR; Omni-Directional Reflector), 등을 포함하는 다층 구조일 수 있다.
본 예에서, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 절연성 반사막(R) 위에 구비된다. 이와 다른 예로서, 제2 반도체층(50) 위에 금속 반사막이 구비되고, 제2 전극(70)이 금속 반사막 위에 구비되며, 메사식각으로 노출된 제1 반도체층(30)과 제1 전극(80)이 연통될 수 있다.
본 예에서, 제1 전기적 연결(81)은 절연성 반사막(R)을 관통하여 제1 전극(80)과 제1 가지 전극(85)을 연결한다. 제2 전기적 연결(71)은 절연성 반사막(R)을 관통하여 제2 전극(70)과 전류 확산 전극(60)을 전기적으로 연결한다.
제1 전극(80)은 일 측 긴 에지 측 절연성 반사막(R) 위에 구비되며, 제2 전극(70)은 타 측 긴 에지 측 절연성 반사막(R) 위에 구비된다. 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 각각 복수의 서브 전극(80a,70a), 및 적어도 하나의 연결부(80b,70b)를 포함한다. 제1 전극(80)에 있어서, 복수의 서브 전극(80a)은 상기 일 측 긴 에지를 따라 일렬로 배열되어 있고, 복수의 연결부(80b)에 의해 연결되어 있다. 제2 전극(70)에 있어서, 복수의 서브 전극(70a)은 상기 타측 측 긴 에지를 따라 일렬로 배열되어 있고, 복수의 연결부(70b)에 의해 연결되어 있다. 연결부(80b,70b)에 의한 연결 방향에 대해 직교하는 방향으로의 폭에 있어서, 각 연결부(80b,70b)는 연결부(80b,70b)에 의해 연결되는 각 서브 전극(80a,70a)보다 작은 폭을 가진다. 연결부(80b,70b)는 복수의 서브 전극(80a,70a)을 연결하는 다리(bridge)로 볼 수 있다. 따라서, 이웃한 서브 전극(80a,70a)들 사이의 연결부(80b,70b)에 의해 덮이지 않은 완충 영역(R80,R70)은 절연성 반사막(R)이 노출된다. 본 예에서 연결 방향에 직교하는 방향으로 볼 때, 각 연결부(80b,70b)는 연결되는 각 서브 전극(80a,70a)의 대략 중앙에 위치한다. 또는, 연결 방향에 직교하는 방향으로 볼 때, 각 연결부(80b,70b)는 연결되는 각 서브 전극(80a,70a)의 에지들로부터 내측으로 들어가 있다. 물론 상기 직교하는 방향으로 볼 때, 각 연결부(80b,70b)는 각 서브 전극(80a,70a)의 가장자리, 또는 에지에 위치할 수도 있다.
제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 외부 전극과의 전기적 연결용 전극으로서, 외부 전극과 유테틱 본딩되거나, 솔더링되거나 또는 와이어 본딩도 가능하다. 외부전극은 서브마운트에 구비된 도통부, 패키지의 리드 프레임, PCB에 형성된 전기 패턴 등일 수 있으며, 반도체 발광소자와 독립적으로 구비된 도선이라면 그 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
이러한 외부 전극과 연결과정, 또는 제조 공정에서 열로 인해 절연성 반사막(R)과 전극 사이에 응력이 작용하여 전극이 절연성 반사막(R)으로부터 벗겨지겨나 접합력이 저하될 수 있지만, 본 예에서는 복수의 서브 전극(80a,70a) 사이에는 연결부(80b,70b)에 의해 덮이지 않은 완충 영역(R80,R70)이 형성된다. 이로 인해 상기 벗겨짐 또는 접합력 저하가 억제 내지 방지될 수 있다. 특히 반도체 발광소자의 사이즈가 커서 전극 사이즈도 길거나 넓어지는 경우, 열팽창 차이가 문제가 더 될 수 있으며, 이러한 경우 본 예와 같이 전극이 복수의 서브 전극(80a,70a)으로 분할되고, 연결부(80b,70b)에 의해 연결되는 구성이 상기 문제를 해소해 줄 수 있다.
한편, 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)이 긴 변을 따라 뻗는 경우 n-contact 영역(65)이 본 예보다 훨씬 더 길어 진다. 따라서, 활성층(40)이 그만큼 더 많이 제거되어 발광면적이 더 감소한다. 즉, 도 4 및 도 5에 제시된 소자에서, 제1 가지 전극(85)을 일 측 긴 에지로부터 타 측 긴 에지를 향하는 방향 또는 그 반대 방향으로 향하게 형성하면, 발광면적 감소를 줄일 수 있고, 휘도가 향상된다. 또한, 제1 가지 전극(85) 및 제2 가지 전극(75)의 길이가 더 짧아 질 수 있다. 따라서, 가지 전극(75,85) 같은 금속에 의한 광흡수 손실도 줄일 수 있어서, 휘도가 향상된다. 뿐만 아니라 도 4 및 도 5에 제시된 소자의 예는 외부 전극에 실장될 때도 가지 전극이 긴 변을 따라 연장되는 소자에 비해 장점을 가지게 된다.
도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 가지 전극(85,75)이 긴 변을 따라 뻗어 있다. 전극(80,70)이 상대적으로 길지 않은 경우, 서브 전극(80a,70a)의 개수도 감소되며, 연결부(80b,70b)의 개수도 감소된다. 이웃한 서브 전극(80a,70a) 사이의 연결부(80b,70b)에 의해 덮이지 않은 완충 영역(R80,R70)은 도 4에 제시된 예보다 더 넓게 할 수 있다. 즉, 상기 완충 영역(R80,R70)은 단순히 전극(80,70)의 에지에 노치를 내는 형태를 더 넘어서 도 6에 제시된 바와 같이, 연결부(80b,70b)에 버금가는 상당한 넓이, 예를 들어, 연결부(80b,70b)의 1/2 이상의 넓이를 가지도록 형성하는 실시예도 고려할 수 있다.
도 7은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 8는 도 7의 B-B 선을 따라 취한 단면의 일 예를 나타내는 도면이다. 본 예에서, 섬형(island type) 오믹 전극(72,82), 및 광흡수 방지막(41)이 추가되고,절연성 반사막(R)의 다층 구조의 일 예가 제시되어 있다. 도 4에서 설명된 예에 비하여 서브 전극(80a,70a)들 간의 거리가 더 멀어지고, 연결부(80b,70b) 대비 완충 영역(R80,R70)의 면적이 증가하였다. 본 예에서, 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70)의 연결부(70b) 아래로 뻗어 있고, 또한, 제2 가지 전극(75)은 제1 전극(80)의 연결부(80b) 아래로 뻗어 있다.
가지 전극(75,85)이 긴 에지들을 향하여 뻗으며, 짧은 에지보다 짧게 형성된다. 제1 섬형 오믹 전극(82)은 제1 반도체층(30)과, 제1 전기적 연결(81) 사이에 개재되어 접촉 저항을 감소하고, 전기적 연결의 안정성을 향상한다. 제2 섬형 오믹 전극(72)은 전류 확산 전극(60)과 제2 전기적 연결(71) 사이에 개재되어 접촉 저항을 감소하고, 전기적 연결의 안정성을 향상한다. 전기적 연결(71,81)이 섬형 오믹 전극(72,82)을 감싸도록 형성되어 더욱 안정적으로 전기적 연결을 이룬다. 섬형 오믹 전극(72,82)은 가지 전극(75,85)과 다르게 뻗지(extending) 않고, 원형, 다각형 등 점형으로 형성되며, 가지 전극(75,85)이 불필요하게 길어지는 것을 방지한다.
광흡수 방지막(41)은 SiO2, TiO2 등을 사용하여 제2 반도체층(50)과 전류 확산 전극(60) 사이에 제2 가지 전극(75) 및 제2 섬형 오믹 전극(72)에 대응하여 형성될 수 있다. 광흡수 방지막(41)은 활성층(40)에서 발생된 빛의 일부 또는 전부를 반사하는 기능만을 가져도 좋고, 제2 가지 전극(75) 및 제2 섬형 오믹 전극(72)으로부터 바로 아래로 전류가 흐르지 못하도록 하는 기능만을 가져도 좋고, 양자의 기능을 모두 가져도 좋다.
절연성 반사막(R)은, 다층 구조의 일 예로, 유전체막(91b), 분포 브래그 리플렉터(91a) 및 클래드막(91c)을 포함한다. 유전체막(91b)은 높이차를 완화하여 분포 브래그 리플렉터(91a)를 안정적으로 제조할 수 있게 되며, 빛의 반사에도 도움을 줄 수 있다. 유전체막(91b)의 재질은 SiO2가 적당하다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는 유전체막(91b) 위에 형성된다. 분포 브래그 리플렉터(91a)는 반사율이 다른 물질의 반복 적층, 예를 들어, SiO2/TiO2, SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO의 반복 적층으로 이루어질 수 있으며, Blue 빛에 대해서는 SiO2/TiO2가 반사효율이 좋고, UV 빛에 대해서는 SiO2/Ta2O2, 또는 SiO2/HfO가 반사효율이 좋을 것이다. 클래드막(91c)은 Al2O3와 같은 금속 산화물, SiO2, SiON와 같은 유전체막(91b), MgF, CaF, 등의 물질로 이루어질 수 있다.
DBR과 같은 비도전성 반사막(91) 위에 전극(70,80)이 위치하는 경우에, 전극(70,80)에 의해 빛이 흡수되지만, 전극(70,80)을 Ag, Al과 같이 반사율이 높은 금속으로 구성하는 경우에 반사율을 높일 수 있는 것으로 알려져 왔다. 또한, 전극(70,80)은 본딩 패드, 반도체 발광소자의 방열을 위해서도 기능해야 하므로, 이러한 요소를 고려하여 그 크기를 결정해야 한다. 그러나 본 발명자들은 DBR과 같은 절연성 반사막(R)이 이용되는 경우에 그 위에 놓이는 전극(70,80)의 크기를 줄일수록 비도전성 반사막(91)에 의한 광 반사율이 높아진다는 것을 확인하였으며, 이러한 실험 결과는 본 개시에서 전극(70,80)의 크기를 종래에 생략할 수 없었던 범위로 줄일 수 있는 계기를 제공하였다.
본 예에서, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 복수의 서브 전극(80a,70a)으로 분할되어 있어서, 전극 면적을 줄이기 유리한 구조이며, 연결부(80b,70b)를 사용하여 복수의 서브 전극(80a,70a)이 모두 연결되게 하여 전기적 연결이 편중되는 것이 방지된다. 또한 연결부(80b,70b)에 의한 완충 영역(R80,R70)이 형성됨으로써, 열팽창시 응역을 완화하여 벗겨짐 등이 방지된다.
도 9는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하는 도면으로서, 본 예에서, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 각각 복수의 서브 전극(80a,70a)과 이들을 연결하는 복수의 연결부(80b,70b)를 포함한다. 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70)의 연결부(70b) 아래로 지나가지 않고, 제2 전극(70)의 완충부에 대응하도록 뻗어 있다. 제2 가지 전극(75)은 제1 전극(80)의 연결부(80b) 아래로 지나가지 않고, 제1 전극(80)의 완충 영역(R80)에 대응하도록 뻗어 있다. 이와 같이 완충 영역(R80,R70) 아래에 가지 전극(85,75)을 형성하여 가지 전극(85,75)에 의한 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)에서 요철 발생을 감소할 수 있다.
도 10은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 각각 복수의 서브 전극(80a,70a)으로 분할되어 있고, 복수의 서브 전극(80a,70a)이 긴 변을 따라 배열되고, 연결부(80b,70b)에 의해 연결된다. 제1 가지 전극(85)은 제2 전극(70)의 아래로 뻗지 않고, 대략 긴 변을 따라 길게 뻗는 가지(85b)와 전기적 연결(81)에 연결되는 가지(85a)를 가진다. 제2 가지 전극(75)은 단변 측을 따라 뻗는 가지(75a)와 긴 변을 따라 뻗는 가지(75b)를 가진다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면으로서, 복수의 서브 전극(75a)이 긴변을 따라 배열되며, 복수의 연결부(75b)가 복수의 서브 전극(75a)을 연결하되 지그재그 형태로 배열되어 있다. 복수의 서브 전극(75a)이 열팽창 시에 복수의 연결부(75b)가 지그재그로 배열되어 있으면, 복수의 서브 전극(75a)이 절연성 반사막(R)으로부터 벗겨지도록 하는 응력을 완화하는 데에 도움이 될 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 사용 예를 설명하기 위한 도면들로서, 복수의 반도체 발광소자(101,102,103)가 플레이트(200) 위에 실장되어 있다. 플레이트(200)는 제1 도전부(201), 제2 도전부(202), 및 절연부(203)를 포함한다. 반도체 발광소자(101)의 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)은 각각 제1 도전부(201) 및 제2 도전부(202)와 접합된다. 절연부(203)는 제1 도전부(201) 및 제2 도전부(202)의 사이에 개재되며, 제1 전극(80)과 제2 전극(70)의 사이에 대응한다. 제1 도전부(201) 및 제2 도전부(202)가 상하로 노출되며, 절연부(203)는 상하로 도전부(201,202)를 덮지 않아서 방열에 매우 효과적이다. 제1 도전부(201) 및 제2 도전부(202)가 교대로 형성되며, 각 도전부에는 이웃한 반도체 발광소자들의 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 접합되어 복수의 반도체 발광소자(101,102,103)가 직렬연결된다. 물론 병렬연결도 가능하다.
도 4, 도 7, 도 10, 및 도 11에서 설명된 반도체 발광소자는 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 각각 일 측 및 타 측 긴 에지 인근에 구비되어 있어서 복수의 반도체 발광소자를 직렬연결하는 경우에 플레이트(200)에 직렬연결의 방향으로 더 콤팩트하게 실장될 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 반도체 발광소자에 있어서, 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는제2 반도체층, 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 구비하며, 성장 기판을 이용하여 성장되는 복수의 반도체층; 성장 기판의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 절연성 반사막; 그리고 복수의 반도체층과 전기적으로 연결되며, 절연성 반사막 위에 서로 대향하게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 적어도 하나가 복수의 서브 전극과 복수의 서브 전극을 연결하는 적어도 하나의 연결부를 가지며, 연결 방향과 직교하는 방향을 기준으로 각 연결부는 각 연결부에 의해 연결되는 각 서브 전극보다 작은 폭을 가지는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(2) 연결 방향에 직교하는 방향에 있어서, 각 연결부는 각 서브 전극의 서로 대향하는 양측 에지들로부터, 상기 직교하는 방향으로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 제1 전극 및 제2 전극 모두 복수의 서브 전극, 및 적어도 하나의 연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 연결 방향으로 볼 때, 각 서브 전극은 연결부보다 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 서브 전극 사이 연결부에 의해 덮이지 않은 영역은 연결부의 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 전극 아래에서 제2 전극 아래로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고 제2 반도체층 위에서 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며, 제1 가지 전극 및 제2 가지 전극은 각 연결부로 연결되는 서브 전극들 사이를 피하여 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 전극 아래에서 제2 전극 아래로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고 제2 반도체층 위에서 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며, 제1 가지 전극 및 제2 가지 전극은 각 연결부로 연결되는 서브 전극들 사이로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(8) 복수의 반도체층은 서로 대향하는 2개의 긴 에지들(long edges)과 서로 대향하는 2개의 짧은 에지들(short edges)을 가지며, 제1 전극의 복수의 서브 전극은 일 측 긴 에지를 따라 배열되고, 제2 전극의 복수의 서브 전극은 타 측 긴 에지를 따라 배열되며, 제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 전극 아래에서 제2 전극 아래로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고 제2 반도체층 위에서 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(9) 복수의 반도체층은 서로 대향하는 2개의 긴 에지들(long edges)과 서로 대향하는 2개의 짧은 에지들(short edges)을 가지며, 제1 전극의 복수의 서브 전극은 일 측 긴 에지를 따라 배열되고, 제2 전극의 복수의 서브 전극은 타 측 긴 에지를 따라 배열되며, 제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 가지 전극;으로서, 평면도로 볼 때, 제2 전극과 중첩되지 않고 제1 전극과 제2 전극 사이에서 뻗는 제1 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(10) 복수의 서브 전극이 복수의 연결부에 의해 연결되며, 복수의 연결부는 지그재그 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
본 개시에 따른 반도체 발광소자에 의하면, 열팽창 차이에 의한 전극 벗겨짐 등의 손상이 방지된다.
30: 제1 반도체층 40: 활성층 50: 제2 반도체층
70,80: 전극 75,85: 가지 전극 70a,80a: 서브 전극
70b,80b: 연결부 R70,R80: 완충 영역

Claims (10)

  1. 반도체 발광소자에 있어서,
    제1 도전성을 가지는 제1 반도체층, 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는제2 반도체층, 제1 반도체층과 제2 반도체층 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층을 구비하며, 성장 기판을 이용하여 성장되는 복수의 반도체층;
    성장 기판의 반대 측에서 복수의 반도체층에 결합되는 절연성 반사막; 그리고
    복수의 반도체층과 전기적으로 연결되며, 절연성 반사막 위에 서로 대향하게 형성되는 제1 전극 및 제2 전극;으로서, 적어도 하나가 복수의 서브 전극과 복수의 서브 전극을 연결하는 적어도 하나의 연결부를 가지며, 연결 방향과 직교하는 방향을 기준으로 각 연결부는 각 연결부에 의해 연결되는 각 서브 전극보다 작은 폭을 가지는 제1 전극 및 제2 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    연결 방향에 직교하는 방향에 있어서, 각 연결부는 각 서브 전극의 서로 대향하는 양측 에지들로부터, 상기 직교하는 방향으로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 전극 및 제2 전극 모두 복수의 서브 전극, 및 적어도 하나의 연결부를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    연결 방향으로 볼 때, 각 서브 전극은 연결부보다 큰 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  5. 청구항 2에 있어서,
    연결 방향에 직교하는 방향에 있어서, 서브 전극들 사이 연결부에 의해 덮이지 않은 영역은 연결부의 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 전극 아래에서 제2 전극 아래로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고
    제2 반도체층 위에서 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    제1 가지 전극 및 제2 가지 전극은 각 연결부로 연결되는 서브 전극들 사이를 피하여 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 전극 아래에서 제2 전극 아래로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고
    제2 반도체층 위에서 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하며,
    제1 가지 전극 및 제2 가지 전극은 각 연결부로 연결되는 서브 전극들 사이로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    복수의 반도체층은 서로 대향하는 2개의 긴 에지들(long edges)과 서로 대향하는 2개의 짧은 에지들(short edges)을 가지며,
    제1 전극의 복수의 서브 전극은 일 측 긴 에지를 따라 배열되고,
    제2 전극의 복수의 서브 전극은 타 측 긴 에지를 따라 배열되며,
    제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되며, 제1 전극 아래에서 제2 전극 아래로 뻗는 제1 가지 전극; 그리고
    제2 반도체층 위에서 제2 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 전극 아래에서 제1 전극 아래로 뻗는 제2 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    복수의 반도체층은 서로 대향하는 2개의 긴 에지들(long edges)과 서로 대향하는 2개의 짧은 에지들(short edges)을 가지며,
    제1 전극의 복수의 서브 전극은 일 측 긴 에지를 따라 배열되고,
    제2 전극의 복수의 서브 전극은 타 측 긴 에지를 따라 배열되며,
    제2 반도체층 및 활성층이 제거되어 노출된 제1 반도체층 위에서 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 가지 전극;으로서, 평면도로 볼 때, 제2 전극과 중첩되지 않고 제1 전극과 제2 전극 사이에서 뻗는 제1 가지 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    복수의 서브 전극이 복수의 연결부에 의해 연결되며, 복수의 연결부는 지그재그 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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