KR20170083253A - 발광 소자 - Google Patents

발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20170083253A
KR20170083253A KR1020160002477A KR20160002477A KR20170083253A KR 20170083253 A KR20170083253 A KR 20170083253A KR 1020160002477 A KR1020160002477 A KR 1020160002477A KR 20160002477 A KR20160002477 A KR 20160002477A KR 20170083253 A KR20170083253 A KR 20170083253A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor layer
type semiconductor
light emitting
conductivity type
disposed
Prior art date
Application number
KR1020160002477A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102422380B1 (ko
Inventor
성연준
이용경
최광용
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 KR1020160002477A priority Critical patent/KR102422380B1/ko
Priority to CN201680083410.4A priority patent/CN108780829B/zh
Priority to PCT/KR2016/015364 priority patent/WO2017119661A1/ko
Priority to US16/068,600 priority patent/US10790413B2/en
Publication of KR20170083253A publication Critical patent/KR20170083253A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102422380B1 publication Critical patent/KR102422380B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

실시 예는 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조물, 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역 상에 배치되는 제1 전극, 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역은 상기 발광 구조물로부터 노출되고, 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 단차를 가지며, 상기 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역 사이에 위치하는 경사 측면을 포함하고, 상기 단차는 1㎛ ~ 2㎛이고, 상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 0.47㎛ ~ 1.15㎛이다.

Description

발광 소자{A LIGTH EMITTING DEVICE}
실시 예는 발광 소자에 관한 것이다.
GaN 등의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는, 우수한 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD), 태양 전지 등의 반도체 광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
질화물 반도체 광소자는 핸드폰의 백라이트(backlight)나 키패드, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다. 특히, 디지털 제품이 진화함에 따라, 보다 큰 휘도와 높은 신뢰성을 갖는 질화물 반도체 광소자에 대한 요구가 증가하고 있다.
일반적으로 발광 다이오드는 사파어어 기판 상에 성장된 발광 구조물을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 여기서 발광 구조물은 n형 반도체층, 활성층, 및 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 활성층은 일반적으로 전자를 구속할 수 있는 다중 양자 우물 구조를 가질 수 있다.
실시 예는 신뢰성을 확보하고, 동작 전압의 증가를 억제할 수 있는 발광 소자를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역은 상기 발광 구조물로부터 노출되고, 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 단차를 가지며, 상기 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역 사이에 위치하는 경사 측면을 포함하고, 상기 단차는 1㎛ ~ 2㎛이고, 상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 0.47㎛ ~ 1.15㎛이고, 상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 제1 기준선과 제2 기준선 사이의 최단 거리이고, 상기 제1 기준선은 제1 모서리를 지나는 가상의 직선이고, 상기 제2 기준선은 제2 모서리를 지나는 가상의 직선이고, 상기 제1 모서리는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 상기 경사 측면이 만나는 경계 부분이고, 상기 제2 모서리는 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역과 상기 경사 측면이 만나는 경계 부분이다.
상기 경사 측면의 내각은 41°~ 65°일 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역은 상기 활성층의 하부면 아래에 위치할 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 경사 측면 상에 배치되는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다.
상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 0.93㎛ ~ 1.15㎛일 수 있다.
상기 경사 측면의 내각은 60°~ 65°일 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 도전형 반도체층은 n-AlyGa(1-y)N이고, 상기 제2 도전형 반도체층은 p-AlxGa(1-x)N이고, 상기 제1 도전형 반도체층에서 Al은 함량(y)은 0.4 ~ 0.6 일 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 제2 모서리로부터 이격하여 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 제1 모서리로부터 이격하여 배치될 수 있다.
상기 제2 모서리와 상기 제1 전극 간의 이격 거리는 적어도 10㎛이고, 상기 제1 모서리와 상기 제2 전극 간의 이격 거리는 적어도 10㎛일 수 있다.
상기 경사 측면의 내각은 상기 발광 구조물의 측면의 내각과 서로 다르고, 상기 발광 구조물의 측면은 상기 기판의 상부면을 기준으로 경사지며, 일단이 상기 기판에 접하고, 나머지 다른 일단은 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면에 접하는 면일 수 있다.
실시 예는 신뢰성을 확보하고, 동작 전압의 증가를 억제할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 점선 부분의 확대도를 나타낸다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 5는 경사 측면에 발생하는 언더컷을 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 경사 측면의 표면에 형성되는 패시베이션층을 나타낸다.
도 7a는 경사 측면의 단차와 수평 방향의 거리에 따른 언더컷의 발생 여부를 나타내는 제1 실험 결과이다.
도 7b는 경사 측면의 단차와 수평 방향의 거리에 따른 언더컷의 발생 여부를 나타내는 제2 실험 결과이다.
도 8a 내지 도 8e는 경사 측면의 내각에 따른 경사 측면의 언더컷의 발생 여부를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 10은 실시 예에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 11은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1의 발광 소자(100)의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치되는 발광 구조물(120), 발광 구조물(120)과 전기적으로 연결되는 제1 전극(132) 및 제2 전극(134), 및 패시베이션층(140)을 포함한다.
기판(110)은 질화물 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 예컨대, 사파이어 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO) 기판, 또는 질화물 반도체 기판일 수 있다.
발광 구조물(120)은 기판(110)의 일면 상에 배치되며, 순차로 적층되는 제1 도전형반도체층(122), 활성층(124), 및 제2 도전형반도체층(126)을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 기판(110)과 발광 구조물(120) 사이의 격자 상수의 차이에 의한 격자 부정합을 완화하기 위하여 기판(110)과 제1 도전형반도체층(122) 사이에 버퍼층이 배치될 수 있다. 버퍼층은 3족 원소 및 5족 원소를 포함하는 질화물 반도체일 수 있다. 예컨대, 버퍼층은InAlGaN, GaN, AlN, AlGaN, InGaN 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층은단일층 또는 다층 구조일 수 있으며, 2족 원소 또는 4족 원소가 불순물로 도핑될 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체일 수 있고, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 InxAlyGa1 -x-yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체일 수 있으며, n형 도펀트(예: Si, Ge, Se, Te 등)가 도핑될 수 있다.
예컨대, 제1 도전형 반도체층(122)은 n형 AlyGa(1-y)N일 수 있고, Al의 함유량(y)은 0.4 ~ 0.6일 수 있다.
활성층(124)은 제1 도전형반도체층(122)과 제2 도전형반도체층(126) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(124)은 제1 도전형반도체층(122) 및 제2 반도체층(126)으로부터 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
활성층(124)은 3족-5족, 2족-6족 등의 반도체 화합물, 예컨대, 3족-5족, 2족-6족의 화합물 반도체일 수 있으며, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 양자 점(Quantum Dot), 또는 양자 디스크(Quantum Disk) 구조를 가질 수 있다.
활성층(124)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가질 수 있다. 예컨대, 활성층(124)이 양자우물구조인 경우, 활성층(124)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층(미도시) 및 InaAlbGa1 -a- bN(0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층(미도시)을 포함할 수 있다.우물층의 에너지 밴드 갭은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 낮다. 우물층 및 장벽층은 적어도 1회 이상 교대로 적층된다.
제2 도전형 반도체층(126)은 활성층(124) 상에 배치되며, 3족-5족, 2족-6족 등의 반도체 화합물일 수 있고, 제2 도전형도펀트가도핑될 수 있다.
예컨대, 제2 도전형 반도체층(126)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체일 수 있고, p형 도펀트(예: Mg, Zn, Ca,Sr, Ba)가 도핑될 수 있다.
예컨대, 제2 도전형 반도체층(126)은 p형 AlyGa(1-y)N일 수 있다.
발광 구조물(120)은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층의 조성에 따라 다양한 파장 범위를 갖는 빛을 발생할 수 있다. 예컨대, 발광 구조물(120)은 자외선(예컨대, UV-C)을 발생할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(132) 및 제2 전극(134)은 발광 구조물(120)에 전원을 제공한다. 제1 전극(132)은 제1 도전형 반도체층(122)과 전기적으로 접촉되고, 제2 전극(134)은 제2 도전형 반도체층(1260과 전기적으로 접촉된다.
제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124), 및 제2 도전형 반도체층(126)은 기판(110) 상에 순차적으로 형성되기 때문에, 제1 전극(132)을 제1 도전형 반도체층(132)과 직접 접촉시키기 위해서는 제1 도전형 반도체층(132)의 일부를 노출시키는 공정이 필요하다.
예컨대, 포토리쏘그라피(photolithography) 공정에 의하여 제2 도전형반도체층(126) 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 발광 구조물(120)의 활성층(124), 및 제2 도전형 반도체층(126)의 일부 영역을 제거함으로써, 제1 전극(132)이 배치되기 위한 제1 도전형 반도체층(122)의 일부 영역(이하 “제1 영역(S1)”이라 한다)을 노출시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 점선 부분(201)의 확대도를 나타낸다. 설명의 편의를 위하여 도 3에서는 도 2의 패시베이션층(140)의 도시가 생략된다.
도 3을 참조하면, 제1 영역(S1)은 활성층(124)의 하부면(124a) 아래에 위치하고, 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a)과 단차(H)를 가질 수 있다. 예컨대, 단차(H)는 기판(110)의 상부면(110a)을 기준으로 제1 영역(S1)과 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a) 간의 높이 차이일 수 있다. 또는 단차(H)는 제1 영역(S1)과 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a) 사이의 수직 방향으로의 이격 거리일 수 있다.
제1 영역(S1)은 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a) 또는 기판(110)의 상부면(110a)과 평행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a)과 제1 도전형 반도체층(122)의 제1 영역(S1) 사이에는 단차면 또는 경사 측면(120a)이 위치한다.
경사 측면(120a)의 일단(301a)은 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a)과 만나는 제1 모서리이고, 경사 측면(120a)의 타단(301b)은 제1 도전형 반도체층(122)의 제1 영역(S1)과 만나는 제2 모서리일 수 있다.
예컨대, 제1 모서리는 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a)과 경사 측면(120a)의 일단이 만나는 경계 부분일 수 있고, 제2 모서리는 경사 측면(120a)의 타단(301b)과 제1 도전형 반도체층(122)의 제1 영역(S1)과 만나는 경계 부분일 수 있다.
기판(110)의 상부면(110a)을 기준으로 제1 영역(S1)과 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면(126a) 간의 높이 차이 또는 단차(H)는 1㎛ ~ 2㎛일 수 있다. 그리고 경사 측면(120a)의 제1 모서리(301a)와 경사 측면(120a)의 제2 모서리(301b) 간의 수평 방향으로의 거리(d1)는 0.47㎛ ~ 1.15㎛일 수 있다. 예컨대, 제1 도전형 반도체층(122)의 제1 영역(S1), 또는 기판(110)의 상부면(111)을 기준으로, 경사 측면(120a)의 내각(θ)은 41°~ 65°일 수 있다.
여기서 수평 방향으로의 거리(d1)는 제1 기준선(101)과 제2 기준선(102) 사이의 최단 거리일 수 있다. 제1 기준선(101)은 기판(110)의 상부면과 수직이고, 제1 모서리(301a)를 지나는 가상의 직선이고, 제2 기준선(102)은 기판(110)의 상부면과 수직이고, 제2 모서리(301b)를 지나는 가상의 직선일 수 있다.
경사 측면(120a)의 수평 방향으로의 거리(d1)가 0.47㎛ 미만인 경우에는 경사 측면(120a)에 언더컷(undercut)이 발생하고, 발생된 언터컷에 의하여 패시베이션(140)이 경사 측면(120a)을 완벽하게 감싸지 못하여 발광 소자의 신뢰성이 떨어지고, 쇼트(short) 불량이 발생할 수 있다. 또한 언더컷에 의한 경사 측면(120a)의 거칠기의 정도가 증가하여 저전류 불량이 발생할 수 있다.
경사 측면(120a)의 수평 방향으로의 거리(d1)가 1.15㎛ 초과인 경우에는 제1 전극(132)과 제2 전극(134) 간의 이격 거리(d2)가 증가하여, 발광 소자(100)의 동작 전압이 상승하여 광 효율이 감소한다.
도 5는 경사 측면(522)에 발생하는 언더컷(501)을 나타낸다.
도 5는 제1 도전형 반도체층(512), 활성층(514), 및 제2 도전형 반도체층(516)을 포함하는 발광 구조물(510)을 도시한다.
제1 전극(530)과 제1 도전형 반도체층(512)을 직접 접촉을 위하여, 포토리쏘그라피 공정 및 식각 공정에 의하여 발광 구조물(510)을 선택적으로 제거하여 제1 도전형 반도체층(512)의 제1 영역을 노출할 수 있고, 이러한 식각 공정에 의하여 발광 구조물(510)의 측면은 경사 측면(522)을 가질 수 있다.
제1 전극(530)은 제1 도전형 반도체층(512)의 제1 영역에 배치되고, 제2 전극(540)은 제2 도전형 반도체층(516) 상에 배치된다.
그런데 포토리쏘그라피 공정 및 식각 공정에 의하여 경사 측면(522)에 2단 이상의 계단 구조를 갖는 언더컷(501)이 생길 수 있다. 예컨대, UV-C를 발생하는 AlGaN 기반의 발광 구조물에 대한 식각 공정시 경사 측면(522)에는 2단 구조의 언더컷이 발생할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 경사 측면(522)의 표면에 형성되는 패시베이션층(550)을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 경사 측면(522)에 패시베이션층(550)을 증착하면, 경사 측면(522)의 언더컷(501) 표면에는 패시베이션층(550)이 형성되지 않아, 경사 측면(522)의 언더컷(501) 부분이 패시베이션층(550)으로부터 노출될 수 있다. 패시베이션층(550)으로부터 노출되는 경사 측면(522)의 일 부분(601)은 패시베이션층(550)에 의하여 절연되지 않기 때문에, 발광 소자의 신뢰성 저하의 원인이 된다.
실시 예는 경사 측면(522)의 높이와 경사 측면(522)의 수평 방향의 거리를 조절하여 이러한 언더컷의 발생을 억제할 수 있고, 언더컷으로 인한 발광 소자의 신뢰성 저하 및 저전류 불량을 방지할 수 있다.
도 7a는 경사 측면(120a)의 단차(H)와 수평 방향의 거리(d1)에 따른 언더컷의 발생 여부를 나타내는 제1 실험 결과이다. 도 7a에서 H는 1㎛이다.
도 7a을 참조하면, d1이 0.47㎛ ~ 1.73㎛일 때, 언더컷이 발생하지 않는다. 반면에 d1이 0.36㎛ 이하일 때, 경사 측면(120a)에는 언더컷이 발생한다.
d1이 1.15를 초과할 경우에는 제1 전극(132)과 제2 전극(134) 간의 이격 거리(d2)가 증가하여, 발광 소자(100)의 동작 전압이 상승하여 광 효율이 감소한다.
경사 측면(120a)에 언더컷 발생 및 발광 소자(100)의 동작 전압의 상승을 동시에 방지하기 위하여 실시 예에 따른 경사 측면(120a)의 수평 방향의 거리(d1)는 0.47㎛ ~ 1.15㎛일 수 있으며, 경사 측면(120a)의 내각(θ)은 41°~ 65°일 수 있다.
도 7b는 경사 측면(120a)의 단차(H)와 수평 방향의 거리(d1)에 따른 언더컷의 발생 여부를 나타내는 제2 실험 결과이다. 도 7b에서 H는 2㎛이다.
도 7b를 참조하면, d1이 0.93㎛ ~ 3.46㎛일 때, 경사 측면(120a)에 언더컷이 발생하지 않는다. 반면에 d1이 0.73㎛ 이하일 때, 경사 측면(120a)에는 언더컷이 발생한다.
그러나 d1이 1.15㎛를 초과할 경우에는 제1 전극(132)과 제2 전극(134) 간의 이격 거리(d2)가 증가하여, 발광 소자(100)의 동작 전압이 상승하여 광 효율이 감소한다.
경사 측면(120a)에 언더컷 발생 및 발광 소자(100)의 동작 전압의 상승을 동시에 방지하기 위하여 도 7b에서 실시 예에 따른 경사 측면(120a)의 수평 방향의 거리(d1)는 0.93㎛ ~ 1.15㎛일 수 있으며, 경사 측면(120a)의 내각(θ)은 60°~ 65°일 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 경사 측면(120a)의 내각(θ)에 따른 경사 측면(120a)의 언더컷의 발생 여부를 나타낸다.
도 8a는 경사 측면(120a)의 내각(θ)이 31°일 경우이고, 도 8b는 경사 측면(120a)의 내각(θ)이 41°일 경우이고, 도 8c는 경사 측면(120a)의 내각(θ)이 65°일 경우이고, 도 8d는 경사 측면(120a)의 내각(θ)이 70°일 경우이고, 도 8e는 경사 측면(120a)의 내각(θ)이 80°일 경우이다.
도 8a의 경사 측면(810), 도 8b의 경사 측면(820), 및 도 8c의 경사 측면(830)에는 언더컷이 발생하지 않는다. 반면에 도 8d의 경사 측면에는 언더컷(801)이 발생하고, 도 8e의 경사 측면에는 언더컷(802)이 발생한다.
경사 측면(120a)의 내각(θ)이 31° ~ 65°일 때는 경사 측면(120a)에 언더컷이 발생하지 않으나, 경사 측면(120a)의 내각(θ)이 70° 및 80°일 때는 경사 측면(120a)에 언더컷이 발생한다.
경사 측면(120a)의 내각(θ)이 41°미만에서는 발광 소자의 동작 전압이 상승하여 광 효율이 감소하기 때문에, 실시 예에 따른 경사 측면(120a)의 내각(θ)은 41°~ 65°일 수 있다.
다른 실시 예에서는 H는 0.6㎛ ~ 1㎛일 수 있고, d1은 0.27㎛ ~ 1.15㎛일 수 있다.
예컨대, 다른 실시 예에서 H는 0.6㎛일 수 있고, d1은 0.27㎛ ~ 0.69㎛일 수 있다. H가 0.6㎛일 때, d1이 0.27㎛ 미만이면 경사 측면에 언더컷이 발생하여 발광 소자에 신뢰성이 나빠진다.
다른 실시 예에서 H는 0.8㎛일 수 있고, d1은 0.37㎛ ~ 0.92㎛일 수 있다. H가 0.8㎛일 때, d1이 0.37㎛ 미만이면 경사 측면에 언더컷이 발생하여 발광 소자의 신뢰성이 나빠진다.
다른 실시 예에서 H는 1㎛일 수 있고, d1은 1.15㎛일 수 있다. H가 1㎛일 때, d1이 1.15㎛ 초과이면 발광 소자의 동작 전압이 증가한다.
다른 실시 예에서 H는 1.5㎛일 수 있고, d1은 0.69㎛ ~ 1.15㎛일 수 있다. H가 1.5㎛일 때, d1이 0.69㎛ 미만이면, 경사 측면에 언더컷이 발생하여 발광 소자의 신뢰성이 나빠지고, d1이 1.15㎛ 초과이면 발광 소자의 동작 전압이 증가한다.
다른 실시 예에서 H는 1.8㎛일 수 있고, d1은 0.83㎛ ~ 1.15㎛일 수 있다. H이 1.8㎛일 때, d1이 0.83㎛ 미만이면, 경사 측면에 언더컷이 발생하여 발광 소자의 신뢰성이 나빠지고, d1이 1.15㎛ 초과이면 발광 소자의 동작 전압이 증가한다.
패터닝을 위한 정렬 마진(align margin)을 위하여 경사 측면(120a)의 제2 모서리(301b)와 제1 전극(132) 간의 이격 거리(d4)는 적어도 10㎛일 수 있고, 경사 측면(120a)의 제1 모서리(301a)와 제2 전극(134) 간의 이격 거리(d3)는 적어도 10㎛일 수 있다.
제1 전극(134)과 제2 전극(132) 사이의 수평 방향으로의 이격 거리(d2)는 d1, d3, 및 d4를 모두 합한 값일 수 있다.
예컨대, H=1㎛ 일 때, 제1 전극(134)과 제2 전극(132) 사이의 수평 방향으로의 이격 거리(d2)는 20.47㎛ ~ 21.15㎛일 수 있다.
d2가 20.47㎛ 미만일 경우에는 경사 측면에 언더컷이 발생하여 발광 소자의 신뢰성이 나빠지고, d2가 21.15㎛ 초과일 경우에는 발광 소자의 동작 전압이 상승한다.
예컨대, H=2㎛ 일 때, 제1 전극(134)과 제2 전극(132) 사이의 수평 방향으로의 이격 거리(d2)는 20.93㎛ ~ 21.15㎛일 수 있다.
d2가 20.93㎛ 미만일 경우에는 경사 측면에 언더컷이 발생하여 발광 소자의 신뢰성이 나빠지고, d2가 21.15㎛ 초과일 경우에는 발광 소자의 동작 전압이 상승한다.
예컨대, H가 0.6㎛, 0,8㎛, 1.5㎛, 또는 1.8㎛인 경우, 각각의 경우의 d2는 각각의 경우의 d1에 d3 및 d4를 합한 값일 수 있다.
패시베이션층(140)은 발광 구조물(120)을 전기적으로 보호하기 위하여 발광 구조물(120)의 측면 및 경사 측면(120a)에 배치된다.
예컨대, 패시베이션층(140)은 제1 도전형 반도체층(122)의 측면, 활성층(124)의 측면, 제2 도전형 반도체층(126)의 측면, 및 경사 측면(120a)을 덮을 수 있다. 또한 패시베이션층(140)은 제2 전극(134)이 배치되는 영역을 제외한 제2 도전형 반도체층(126)의 상면 일부를 덮을 수 있다. 패시베이션층(140)은 투광성의 절연 물질, 예컨대, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, 또는 Al2O3 로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 따른 경사 측면(120a)에는 언더컷이 발생하지 않기 때문에, 패시베이션층(140)은 경사 측면(120a)의 적어도 일부를 노출시키지 않으며, 이로 인하여 발광 소자의 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
칩 단위로 구분하기 위하여 아이솔레이션(Isolation) 공정에 의하여 발광 구조물(120)의 측면은 경사질 수 있는데, 발광 구조물(120)의 경사 측면(120a)의 내각(θ)은 발광 구조물(120)의 측면(120-1)의 내각(θ1)과 다를 수 있다. 여기서 발광 구조물(120)의 측면은 기판(110)의 상부면을 기준으로 경사지며, 일단이 기판(110)에 접하고, 나머지 다른 일단은 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면에 접하는 면일 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 발광 소자(200)는 도 1에 도시된 발광 소자(100)에 전도층(150)을 더 포함할 수 있다.
전도층(150)은 제2 도전형 반도체층(126) 상에 배치되며, 전반사를 감소시킬 뿐만 아니라, 투광성이 좋기 때문에 활성층(124)으로부터 제2 도전형 반도체층(126)으로 방출되는 빛의 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
전도층(150)은 투명 전도성 산화물, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), ATO(Antimony tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IrOx, RuOx,RuOx/ITO, Cr, Ti, Al, Au, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(134)은 전도층(150) 상에 배치될 수 있다.
도 2에서 패시베이션층(140)은 제2 도전형 반도체층(126)의 상부면의 일부에 배치될 수도 있지만, 도 4에서 패시베이션층(140-1)은 발광 구조물(120)의 측면, 경사 측면(120a') 및 전도층(150)의 상부면의 일 영역 상에 배치될 수 있다.
도 2, 도 3, 도 7a, 도 7b, 및 도 8a 내지 도 8e에서 설명한 d1과 H 사이의 관계 및 θ에 대한 설명은 도 4의 실시 예에 동일하게 적용될 수 있다.
도 4에 도시된 단차(H1)는 제1 영역(S1)과 전도층(150)의 상부면 사이의 수직 방향의 이격 거리일 수 있는데, 다른 실시 예에서는 도 4에 도시된 H1을 도 2 및 도 3의 H로 대체할 수 있다. 도 4에 도시된 H1을 도 2 및 도 3의 H로 대체할 경우, 도 2, 도 3, 도 7a, 도 7b, 및 도 8a 내지 도 8e에서 설명한 d1과 H 사이의 관계 및 θ에 대한 설명은 동일하게 적용될 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(400)를 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지(400)는 패키지 바디(410), 제1 및 제2 도전층들(422,424), 발광 소자(430), 자외선 차단 부재(440a), 접착 부재(450a), 광학 부재(460a), 및 와이어(470)를 포함한다.
패키지 바디(410)는 제1 및 제2 도전층들(422,424), 발광 소자(430), 자외선 차단 부재(440a), 접착 부재(450a), 광학 부재(460a), 및 와이어(470)를 지지 수용한다.
패키지 바디(410)는 자외선에 의하여 변색 또는 파손되지 않는 물질, 예컨대, 단일 층 또는 다층의 세라믹으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 고온 동시 소성 세라믹(high temperature co-fired ceramic: HTCC) 또는 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Cofired Ceramics: LTCC)을 이용하여 패키지 바디(410)가 구현될 수 있다.
또는 패키지 바디(410)는 질화물 또는 산화물의 절연성 재질, 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SiOxNy, Al2O3, 또는 AlN을 포함할 수 있다.
패키지 바디(410)는 측면과 바닥으로 이루어지는 캐비티(cavity)를 포함할 수 있다. 예컨대, 위에서 본 패키지 바디(410)의 캐비티의 형상은 원형, 다각형, 또는 타원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 패키지 바디(410)는 하단부(412), 벽부(414), 및 상단부(416)를 포함할 수 있으며, 하단부(412), 벽부(414), 및 상단부(416)는 패키지 바디(410)의 캐비티를 형성할 수 있다. 여기서 하단부(412), 벽부(414) 및 상단부(416)는 동일한 재질로서 일체로 형성된 것일 수도 있고, 동일 또는 서로 다른 재질로 각각 별개로 제작되어 결합된 것일 수도 있다.
제1 및 제2 도전층들(422,424)은 패키지 바디(410)에 서로 이격하여 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 도전층들(422,424) 사이에는 패키지 바디(410)의 일부가 배치되어 양자를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제1 및 제2 도전층들(422,424)은 제1 및 제2 리드 프레임들(lead frame)으로 용어 변경되어 사용될 수 있다.
예컨대, 패키지 바디(410)의 하단부(412)의 상에 제1 및 제2 도전층들(422,424)이 배치될 수 있고, 제1 및 제2 도전층들(422,424)의 가장 자리 영역 상에 벽부(414)가 배치될 수 있다.
제1 및 제2 도전층들(422,424) 각각의 상부면은 패키지 바디(410)의 캐비티에 의하여 노출될 수 있으며, 제1 및 제2 도전층들(422,424) 각각의 일단은 패키지 바디(410)를 통과하여 밖으로 노출될 수 있다.
패키지 바디(410)의 캐비티의 측면의 상단에는 광학 부재(460a)가 안착되는 절곡부 또는 단차부를 가질 수 있으며, 절곡부에는 광학 부재(460a)를 고정 또는 지지하기 위한 돌출부(456)가 마련될 수 있다.
패키지 바디(410)의 벽부(414)는 제1 도전층(422) 상에 배치되는 발광 소자(430) 주위를 둘러싸도록 하단부(412)의 상면의 가장 자리에 배치될 수 있다.
패키지 바디(410)의 벽부(414)는 발광 소자(430)로부터 소정 간격 이격될 수 있고, 패키지 바디(410)의 하단부(112)의 상면의 가장 자리 상에 원형 또는 다각형 등의 형상으로 발광 소자(430)의 주위를 둘러싸거나 포위하도록 배치될 수 있으며 그 형상에 대해서는 이에 한정하지 않는다.
패키지 바디(410)의 상단부(416)는 벽부(414) 상면 상에 배치되며, 광학 부재(460a)를 가이드(guide)한다. 예컨대, 패키지 바디(410)의 상단부(416)는 벽부(114) 상면의 외측부 상에 배치될 수 있으며, 광학 부재(560)의 측면들을 둘러쌈으로써 광학 부재(460a)를 가이드할 수 있다. 패키지 바디(410)의 상단부(416)의 형상은 벽부(414)의 형상과 일치할 수 있으며, 원형 또는 다각형 등의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패키지 바디(410)의 벽부(414)의 상면은 자외선 차단 부재(440a)를 지지할 수 있다. 예컨대, 자외선 차단 부재(440a)는 벽부(414)의 상면 상에 배치될 수 있다. 또한 접착 부재(450a)는 패키지 바디(410)의 벽부(414)의 상면과 자외선 차단 부재(440a)의 하면 사이, 및 상단부(416)의 일 측면과 자외선 차단 부재(440a)의 일 측면 사이에 배치될 수 있다.
발광 소자(430)는 캐비티에 의하여 노출되는 제1 도전층(422)의 상부면 상에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 도전층들(422, 424)과 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(430)는 상술한 실시 예일 수 있으며, 다이 본딩(die bonding)에 의하여 제1 도전층(422)의 상부면에 본딩될 수 있다.
와이어(470)는 발광 소자(430)를 제1 및 제2 도전층들(422,424) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결한다. 다른 실시 예에서는 페이스트 본딩, 플립 칩(flip chip) 본딩, 및 유테틱 본딩(eutectic bonding)과 같은 다이 본딩(die bonding)을 통하여 발광 소자(430)가 제1 및 제2 도전층들(422, 424)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
자외선 차단 부재(440a)는 패키지 바디(410)의 상단부(416)에 마련되는 절곡부에 배치되며, 발광 소자(430)로부터 발생하는 자외선이 접착 부재(450a)로 조사되는 것을 차단한다. 자외선 차단 부재(440a)는 UV를 통과시키지 않는 글라스(glass)로 이루어질 수 있다. 또한 자외선 차단 부재(440a)는 UV를 통과시키지 않는 무기물, 예컨대, 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금, 또는 구리 합금 등으로 이루어질 수 있다.
접착 부재(450a)는 자외선 차단 부재(440a)와 패키지 바디(410)의 캐비티의 측면의 절곡부 사이에 배치될 수 있으며, 자외선 차단 부재(440a)를 패키지 바디(410)의 캐비티의 측면에 부착시키는 역할을 할 수 있다.
접착 부재(450a)는 자외선 차단 부재(440a)와 패키지 바디(410)를 접착시킬 수 있는 접착 물질, 예컨대, 유기물로 이루어질 수 있다.
예컨대, 접착 부재(450a)는 자외선 경화 접착제인 UV 본드(bond)일 수 있다. 여기서 UV 본드는 액상의 접착제에 자외선을 조사하면, 액상의 접착제에 포함된 광 반응 개시제가 자외선에 반응하여 액상의 접착제가 단시간 내에 고체의 접착제로 고형화되는 것을 말한다.
광학 부재(460a)는 발광 소자(430)의 상부에 배치되며, 광학 부재(460a)의 가장 자리는 자외선 차단 부재(440a)의 일단에 융착 결합된다. 광학 부재(460a)는 발광 소자(430)로부터 조사되는 자외선을 투과시킨다.
예컨대, 광학 부재(460a)는 200nm ~ 280nm의 파장 범위를 갖는 UVC를 통과시키기 위하여 플레이트(plate) 또는 시트(sheet) 형상일 수 있으며, 글래스(glass), 또는 용융실리카(fused silica)로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230), 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다. 광원부(1210)는 실시 예에 따른 발광 소자(100,200) 또는 도 9의 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
도 11은 실시 예에 따른 표시 장치(800)를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 표시 장치(800)는 바텀 커버(810)와, 바텀 커버(810) 상에 배치되는 반사판(820)과, 광을 방출하는 발광 모듈(830, 835)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈(830,835)에서 발산되는 빛을 표시 장치 전방으로 안내하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 프리즘 시트들(850,860)을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널(870)과, 디스플레이 패널(870)과 연결되고 디스플레이 패널(870)에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로(872)와, 디스플레이 패널(870)의 전방에 배치되는 컬러 필터(880)를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버(810), 반사판(820), 발광 모듈(830,835), 도광판(840), 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
발광 모듈은 기판(830) 상에 실장되는 발광 소자 패키지들(835)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있다. 발광 소자 패키지(835)는 상술한 실시 예일 수 있다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 그리고, 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있으며, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
그리고, 도광판(830)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 프리즘 시트(850)는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 제2 프리즘 시트(860)에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사 시트로부터 전달된 빛을 디스플레이 패널(1870)의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 도광판(840)과 제1 프리즘 시트(850) 사이에 확산 시트가 배치될 수 있다. 확산 시트는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 시트는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
실시 예에서 확산 시트, 제1 프리즘시트(850), 및 제2 프리즘시트(860)가 광학 시트를 이루는데, 광학 시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
디스플레이 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 표시 장치가 구비될 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 기판 120: 발광 구조물
122: 제1 도전형 반도체층 124: 활성층
126: 제2 도전형 반도체층 132: 제1 전극
134: 제2 전극 140: 패시베이션층
150: 전도층.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역 상에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체층 상에 배치되는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역은 상기 발광 구조물로부터 노출되고, 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 단차를 가지며,
    상기 발광 구조물은 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역 사이에 위치하는 경사 측면을 포함하고,
    상기 단차는 1㎛ ~ 2㎛이고, 상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 0.47㎛ ~ 1.15㎛이고, 상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 제1 기준선과 제2 기준선 사이의 최단 거리이고, 상기 제1 기준선은 제1 모서리를 지나는 가상의 직선이고, 상기 제2 기준선은 제2 모서리를 지나는 가상의 직선이고, 상기 제1 모서리는 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면과 상기 경사 측면이 만나는 경계 부분이고, 상기 제2 모서리는 상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역과 상기 경사 측면이 만나는 경계 부분인 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사 측면의 내각은 41°~ 65°인 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층의 제1 영역은 상기 활성층의 하부면 아래에 위치하는 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 경사 측면 상에 배치되는 패시베이션층을 더 포함하는 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경사 측면의 수평 방향의 거리는 0.93㎛ ~ 1.15㎛인 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경사 측면의 내각은 60°~ 65°인 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 반도체층은 n-AlyGa(1-y)N이고, 상기 제2 도전형 반도체층은 p-AlxGa(1-x)N이고, 상기 제1 도전형 반도체층에서 Al은 함량(y)은 0.4 ~ 0.6 인 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 모서리로부터 이격하여 배치되고,
    상기 제2 전극은 상기 제1 모서리로부터 이격하여 배치되는 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 모서리와 상기 제1 전극 간의 이격 거리는 적어도 10㎛이고,
    상기 제1 모서리와 상기 제2 전극 간의 이격 거리는 적어도 10㎛인 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 경사 측면의 내각은 상기 발광 구조물의 측면의 내각과 서로 다르고,
    상기 발광 구조물의 측면은 상기 기판의 상부면을 기준으로 경사지며, 일단이 상기 기판에 접하고, 나머지 다른 일단은 상기 제2 도전형 반도체층의 상부면에 접하는 면인 발광 소자.
KR1020160002477A 2016-01-08 2016-01-08 발광 소자 KR102422380B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160002477A KR102422380B1 (ko) 2016-01-08 2016-01-08 발광 소자
CN201680083410.4A CN108780829B (zh) 2016-01-08 2016-12-28 半导体器件
PCT/KR2016/015364 WO2017119661A1 (ko) 2016-01-08 2016-12-28 반도체 소자
US16/068,600 US10790413B2 (en) 2016-01-08 2016-12-28 Semiconductor device having a light emitting structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160002477A KR102422380B1 (ko) 2016-01-08 2016-01-08 발광 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170083253A true KR20170083253A (ko) 2017-07-18
KR102422380B1 KR102422380B1 (ko) 2022-07-20

Family

ID=59273756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160002477A KR102422380B1 (ko) 2016-01-08 2016-01-08 발광 소자

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10790413B2 (ko)
KR (1) KR102422380B1 (ko)
CN (1) CN108780829B (ko)
WO (1) WO2017119661A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019088763A1 (ko) * 2017-11-02 2019-05-09 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자
KR20190050201A (ko) * 2017-11-02 2019-05-10 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자 어레이 및 그 제조방법
KR102089499B1 (ko) * 2018-09-10 2020-03-16 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
WO2020055061A1 (ko) * 2018-09-10 2020-03-19 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조방법

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102474953B1 (ko) * 2018-03-22 2022-12-06 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자
JP6957420B2 (ja) * 2018-07-18 2021-11-02 株式会社東芝 発電素子、発電モジュール、発電装置及び発電システム
US11610868B2 (en) 2019-01-29 2023-03-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US11271143B2 (en) 2019-01-29 2022-03-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US11302248B2 (en) 2019-01-29 2022-04-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh U-led, u-led device, display and method for the same
US11538852B2 (en) * 2019-04-23 2022-12-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
JP2021162768A (ja) * 2020-04-01 2021-10-11 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050066358A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 삼성전기주식회사 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US20050281303A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-22 Naochika Horio Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US7358522B2 (en) * 2001-11-05 2008-04-15 Nichia Corporation Semiconductor device
KR20090078605A (ko) * 2008-01-15 2009-07-20 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20140071689A (ko) * 2012-12-04 2014-06-12 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006086300A (ja) * 2004-09-15 2006-03-30 Sanken Electric Co Ltd 保護素子を有する半導体発光装置及びその製造方法
KR20100041138A (ko) 2008-10-13 2010-04-22 재단법인서울대학교산학협력재단 광자 결정과 경사진 측벽이 집적된 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2011198992A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Hitachi Cable Ltd 半導体発光素子
KR101034144B1 (ko) 2010-04-28 2011-05-13 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자 제조방법, 발광 소자 패키지 및 조명 시스템
KR101729263B1 (ko) 2010-05-24 2017-04-21 엘지이노텍 주식회사 발광 소자, 발광 소자의 제조방법 및 발광 소자 패키지
JP2013098475A (ja) 2011-11-04 2013-05-20 Sharp Corp 窒化物半導体素子、窒化物半導体装置、窒化物半導体ウェハおよび窒化物半導体素子の製造方法
JP6088132B2 (ja) 2011-12-05 2017-03-01 昭和電工株式会社 発光ダイオード及びその製造方法
KR20130109319A (ko) 2012-03-27 2013-10-08 삼성전자주식회사 반도체 발광장치, 발광모듈 및 조명장치
TW201405864A (zh) * 2012-07-30 2014-02-01 Lextar Electronics Corp 具有底切結構之發光二極體及其製造方法
KR20150121968A (ko) 2014-04-22 2015-10-30 서울바이오시스 주식회사 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법
KR20150128424A (ko) 2014-05-09 2015-11-18 서울바이오시스 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조 방법
CN103996772B (zh) * 2014-06-03 2017-04-12 天津三安光电有限公司 发光二极管芯片及其制作方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7358522B2 (en) * 2001-11-05 2008-04-15 Nichia Corporation Semiconductor device
KR20050066358A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 삼성전기주식회사 플립칩용 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
US20050281303A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-22 Naochika Horio Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2006005215A (ja) * 2004-06-18 2006-01-05 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光素子及びその製造方法
KR20090078605A (ko) * 2008-01-15 2009-07-20 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR20140071689A (ko) * 2012-12-04 2014-06-12 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019088763A1 (ko) * 2017-11-02 2019-05-09 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자
KR20190050201A (ko) * 2017-11-02 2019-05-10 엘지이노텍 주식회사 반도체 소자 어레이 및 그 제조방법
US11398581B2 (en) 2017-11-02 2022-07-26 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device
KR102089499B1 (ko) * 2018-09-10 2020-03-16 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조방법
WO2020055061A1 (ko) * 2018-09-10 2020-03-19 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017119661A1 (ko) 2017-07-13
CN108780829A (zh) 2018-11-09
US10790413B2 (en) 2020-09-29
CN108780829B (zh) 2021-08-10
US20190013439A1 (en) 2019-01-10
KR102422380B1 (ko) 2022-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102422380B1 (ko) 발광 소자
KR101788723B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR101973613B1 (ko) 발광 소자 및 이를 구비한 조명 시스템
KR20160046198A (ko) 발광 소자 패키지
KR20160057146A (ko) 발광 소자 패키지
KR20160003421A (ko) 발광 소자
KR20150089230A (ko) 발광소자
KR20150065411A (ko) 발광 소자 및 이를 구비한 조명 장치
KR20150118700A (ko) 발광소자
KR20150082806A (ko) 발광 소자 패키지
KR102163987B1 (ko) 발광소자
KR20140078250A (ko) 발광소자, 발광 소자 제조방법 및 조명 시스템
KR102476036B1 (ko) 발광 소자
KR20160014968A (ko) 발광 소자 패키지
KR20150112274A (ko) 발광 소자
KR102181458B1 (ko) 발광소자
KR20150042472A (ko) 발광 소자
KR102237105B1 (ko) 발광소자
KR20130013956A (ko) 발광 소자 패키지 및 표시장치
KR20170084805A (ko) 발광 소자 패키지
KR20160093370A (ko) 발광 소자 패키지 및 조명 장치
KR102199992B1 (ko) 발광소자
KR20160032920A (ko) 발광 소자
KR102156375B1 (ko) 발광 소자
KR102163984B1 (ko) 발광소자

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right