KR20170105319A - 반도체 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1 극성을 갖는 제 1 반도체층; 상기 제 1 반도체층과 이격 배치되며, 제 2 극성을 갖는 제 2 반도체층; 상기 제 1 반도체층과 상기 제 2 반도체층사이에 위치되는 활성층; 상기 제 2 반도체층상에 형성되는 투명 전극; 상기 투명 전극의 주면을 덮도록 형성되며, 하나 이상의 비아홀이 형성되는 비도전성 반사막; 상기 비도전성 반사막에 형성되는 반사 전극; 및 상기 비아홀의 내측에 채워져서, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극을 전기적으로 연결하는 연결 전극을 포함하는, 반도체 발광 소자에 관한 것이다.

Description

반도체 발광 소자{SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은, 전기적 접촉 저항을 감소시키고 발광효율을 향상시킨 반도체 발광소자에 관한 것이다.
발광소자(light-emitting element)는 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 pn 접합 다이오드로서, 주기율표상에서 족과 족 등의 화합물 반도체로 생성될 수 있고 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
발광소자는 순방향전압 인가 시 n형 반도체층의 전자(electron)와 p형 반도체층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(conduction band)와 가전대(valance band)의 밴드갭 에너지에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 발광소자가 된다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(blue) 발광소자, 녹색(green) 발광소자, 자외선(ultraviolet; UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
최근 고효율 LED 수요가 증가함에 광도 개선이 이슈가 되고 있다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, p형 전극층에 있어서 도전성을 높혀 발광효율을 높이는 반도체 발광소자를 제공하기 위한 것이다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예인 반도체 발광 소자는, 제 1 극성을 갖는 제 1 반도체층; 상기 제 1 반도체층과 이격 배치되며, 제 2 극성을 갖는 제 2 반도체층; 상기 제 1 반도체층과 상기 제 2 반도체층사이에 위치되는 활성층; 상기 제 2 반도체층상에 형성되는 투명 전극; 상기 투명 전극의 주면을 덮도록 형성되며, 하나 이상의 비아홀이 형성되는 비도전성 반사막; 상기 비도전성 반사막에 형성되는 반사전극; 및 상기 비아홀의 내측에 채워져서, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극을 전기적으로 연결하는 연결 전극을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반도체 발광 소자는, 상기 투명 전극과 연결 전극 사이에 형성되는 오믹 접촉층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 오믹 접촉층은 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 은(Ag), 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함하는 금속층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반도체 발광 소자는, 상기 투명 전극과 상기 연결 전극 사이에 형성되는 접속 전극을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 접속 전극은, 상기 투명 전극과 접하는 면에 형성되는 오믹 접촉층을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 비도전성 반사막은, 외부 리드 프레임이 구리, 금, 금도금 및 구리 도금 중 어느 하나인 경우를 대비하여, 400nm 파장의 광에 대한 반사율이 80% 이상인 것일 수 있다.
여기서, 상기 비도전성 반사막은, TiO2/SiO2 조합으로 반복 적층되는 분포 브래그 리플랙터를 포함할 수 있따.
여기서, 상기 활성층에서 발광하는 출력광 중 자외선 영역의 광을 반사시키기 위하여 상기 분포 브래그 리플랙터의 한 쌍이 40~200 nm의 두께를 가질 수 있다.
여기서, 상기 투명 전극은, ITO, ZnO 또는 400 nm 파장 영역의 빛을 90%이상 투과시키는 금속층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 투명 전극은상기 투명 전극은 20~500 nm 두께를 가지며, 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 은(Ag), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나 이상을 가질 수 있다.
여기서, 상기 투명 전극은, 상기 비도전성 반사막 부착면에 형성되는 비균질면을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 비균질면은 상기 투명 전극의 연결 전극 접촉면을 제외한 비도전성 반사막 부착면에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 비도전성 반사막은, SixOy, TimOn, Ta2O5, MgF2 중 적어도 하나를 포함하는 투광성 물질일 수 있다.
여기서, 상기 제 2 반도체층은, 상기 투명 전극과 접하는 면에 형성되는 비균질 면을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반도체 발광 소자는, 상기 제 2 반도체층 상에 배치되는 n형 전극부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 n 형 전극부는, n형 전극 절연층; 상기 n형 전극 절연층에 형성된 다수의 비아홀에 각각 채워지는 n형 전극; 및 상기 n형 전극 절연층 위에 배치되는 n 형 본딩 부재;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 n형 전극은 상기 연결 전극과 함께 하여 매트릭스 구조로 배열 될 수 있다.
여기서, 상기 n형 전극과 상기 연결 전극은 상호 치합 구조를 가질 수 있다.
상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 비아홀(via-hole)에 채워 형성되는 연결 전극과, 투명 전극 간에 오믹 접촉층(Ohmic contact layer)을 형성함으로써 도전성을 높혀 발광효율을 극대화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자외선 영역대의 광에 대한 반사율을 높은 비도전성 반사막을 구비함으로써 우수한 출력 광특성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 리드 프레임이 구리나 금으로 도금되어 있는 경우, 우수한 출력 광특성을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 도전성 산화물로 이루어지는 투명 전극과 금속재로 이루어지는 연결 전극 사이에서 오믹 접촉이 일어날 뿐 만 아니라 제조 공정중의 불순화되는 구간을 최소화함으로써, 투명 전극과 연결 전극간의 접합을 우수하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 1 실시예의 단면도.
도 2는, 도 1에서의 연결 전극과 투명 전극간의 접속 구조를 설명하기 위한 확대 단면도.
도 3은 도 1에 개시된 반도체 발광 소자의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 2 실시예의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 3 실시예의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 4 실시예의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 5 실시예의 단면도
도 8는 도 7에 개시된 반도체 발광 소자의 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 발광 소자에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 1 실시예의 단면도이고, 도 2는, 도 1에서의 연결 전극과 투명 전극간의 접속 구조를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 1 실시예는, 기판(10), 버퍼층(20), 제 1 반도체층(30: n형 반도체), 활성층(40), 제 2 반도체층(50:p형 반도체), 투명 전극(60), 오믹 접촉층(71), n형 본딩 패드(85), 비아홀(91-3)을 구비한 비도전성 반사막(91) 및 반사 전극(92)을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(10)은 주로 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaN, 유리 등으로 구성된다. 이 기판(10)은 플립형 발광소자 또는 수직형 발광 소자를 구성하는 경우 최종적으로 제거될 수 있다(도 5 참조).
버퍼층(20)은 기판(10)과 제 1 반도체층(30)을 결합시키기 위하여 구성된다. 이 버퍼층(20)은 생략될 수 있다.
버퍼층(20) 위에는 n형인 제 1 반도체층(30)이 적층되고, 제 1 반도체층(30)과 이격되어서, p형인 제 2 반도체층(50)이 배치되며, 제 1 반도체층(30)과 제 2 반도체층(50) 사이에는 발광층인 활성층(40)이 위치하게 된다.
상기 제 1 반도체층(30)은, 상기 활성층(40)과 접하는 면에 형성되는 비균질면을 포함하고, 상기 제 2 반도체층(50)은, 상기 투명 전극(60)과 접하는 면에 형성되는 비균질면을 포함하여, 접촉 특성을 높일 수 있게 구성될 수 있다. 또한, 상기 투명 전극(60)의 상기 비도전성 반사막(91) 부착면에는 비균질면이 형성되며, 상기 비균질면은 상기 투명 전극(60)의 연결 전극(94) 접촉면을 제외한 비도전성 반사막(91) 부착면에 형성될 수 있다.
제 2 반도체층(50) 및 활성층(40)이 메사 식각되어 제 1 반도체층(30)이 일부 노출된다. 메사 식각의 순서는 변경될 수 있다. 노출된 제 1 반도체층(30)에는 n형 본딩 패드(85)가 설치된다.
제 2 반도체층(50) 위에는 제 2 반도체층(50)으로 전류확산을 위한 투명 전극(60)이 형성된다. 상기 투명 전극(60)은 20~500 nm 두께를 가지며, 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 은(Ag), 텅스텐(W) 중 적어도 하나 이상을 갖거나, ITO, ZnO 및 얇은 탄소 구조물 등의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 투명 전극(60) 위에는 비도전성 반사막(91)이 형성된다. 비도전성 반사막(91)은 예를 들어 SixOy, TimOn, Ta2O5, MgF2 (여기서, x, y, m, n은 양의 정수)중 적어도 하나를 포함하는 투광성 물질 투광성 유전체 물질로 구성되는 단일 유전체 막, 예를 들어 SiO2와 TiO2의 조합으로 된 단일의 분포 브래그 리플랙터, 이질적인 복수의 유전체 막 또는 유전체 막(91-1)과 분포 브래그 리플랙터(DBR:91-2)의 조합 등 다양한 구조로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 한 쌍의 분포 브래그 리플랙터는 40~200 nm로, 여러 쌍으로 구성된 전체 분포 브래그 리플랙터는 0.05~2 ㎛ 두께로 형성될 수 있다. 유전체 막(91-1)은 p형 반도체층(50; 예: GaN)에 비해 낮은 굴절률을 가지므로, 이 유전체 막만으로도 임계각 이상의 빛을 기판(10) 측으로 일부 반사시킬 수 있게 되고, 분포 브래그 리플랙터(91-2)는 보다 많은 양의 빛을 기판(10) 측으로 반사시킬 수 있으며 특정 파장에 대한 설계가 가능하여 발생되는 빛의 파장에 대응하여 효과적으로 반사시킬 수 있다. 이 때, 이러한 층의 반사율은 분포 브래그 리플랙터(91-2)를 이루는 각 층의 두께가 반사시키고자 하는 빛의 1/4 파장일 때 최대가 되기 때문에, 한 쌍의 분포 브래그 리플랙터(91-2)는 리드 프레임이 구리인 점을 고려하여 40~200 nm의 두께로 구성될 수 있다. 즉, 400 nm 영역대의 자외선광을 반사시키기 위해서는 자외선이 그 층 내부에서 느끼는 그 층의 두께가 100 nm이어야 하며, 이 두께를 그 층의 굴절률 값으로 나누어 줌으로써 그 층의 실제 두께가 계산된다. 구리의 경우, 자외선광의 반사율이 대략 40% 내외에 불과하다. 따라서 리드 프레임이 구리 또는 구리 도금되어 있는 경우, 리드 프레임에서의 자외선광 파장대역의 광의 반사율이 극히 낮아지는 문제가 있다. 이에 따라, 단일 층의 분포 블래그 리플랙터(91-2)를 20~100 nm로 설계하여서 자외선 광의 반사효율을 높이게 되면 최종적으로 기판(10)측으로 향하는 광의 전체적인 반사율이 향상되게 된다. 즉, 외부 리드 프레임이 구리, 금, 금도금 및 구리 도금 중 어느 하나인 경우를 대비하여, 400 nm의 광에 대한 반사율이 80% 이상으로 설계할 수 있게 된다.
한편, 투명 전극(60) 위에는 오믹 접촉층(71)이 형성된다. 오믹 접촉층(71)은, 투명 전극(60)과 연결 전극(94)간의 오믹 접촉을 형성시켜 p형 전극 가지의 전류 전도율을 향상시키며, 투명 전극(60)과 연결 전극(94)간의 접촉성을 향상시키는 기능을 한다. 오믹 접촉층(71)의 구성에 대해서는 도 2를 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
한편, 비도전성 반사막(91)은 다수의 비아홀(91-3)이 형성되고, 이 비아홀(91-3)의 내측에는 반사 전극(92)과 투명 전극(60)을 전기적으로 연결하는 연결 전극(94)이 형성된다. 연결 전극(94)은 오믹 접촉층(71)에 직접 접촉하는 구성요소로서 비아홀(91-3)의 내측에 전극물질을 채움으로서 구성되게 된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 연결 전극(94)이 매트릭스 형태로 배열되고 이에 따라 p형 전극 가지를 형성함으로써, 발광 효율을 높일 수 있게 된다.
한편, 비도전성 반사막(91)위에는 반사 전극(92)이 형성된다. 반사 전극(92)은 활성층(40)으로부터 조사되는 광을 반사시킬 뿐 아니라, p형 본딩 패드(p형 전극)로서의 역할을 한다. 반사 전극(92)은 반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag)와 같은 금속을 사용하여 비도전상 반사막(91) 위에 연결 전극(94)과 접촉하도록 형성된다. 이 반사 전극(92)은, 안정적 전기적 접촉을 위하여 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금을 사용하여 형성될 수도 있다. 반사 전극(92)은 외부와 전기적으로 연결되어 p형 반도체층(50)으로 정공을 공급할 수 있고, 비도전성 반사막(91)에 의해 반사되지 못한 빛을 반사한다.
n형 본딩 패드(85)는 기판(10)이 제거된 제 1 반도체층(30)측에 형성될 수 있다. 제 1 반도체층(30)과 제 2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, III족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다. n형 본딩 패드(85)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 반도체층(30)에 직접 형성될 수도 있고, 제 5 실시예(도 7 및 도 8 참조) n형 전극부(80)의 구성요소로서 형성될 수도 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 발광 소자에 있어서, 오믹 접촉층(71)과 연결 전극(94) 간의 구조에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는, 도 1에서의 연결 전극과 투명 전극간의 접속 구조를 설명하기 위한 확대 단면도이다. 보다 구체적으로 설명하면, 도 2의 (a)는 오믹 접촉층의 제 1 예이고, 도 2의 (b)는 제 2 예, 도 2의 (c)는 제 3 예를 나타낸다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 비도전성 반사막(91)에 형성되는 비아홀(91-3) 내측에는 전극물질로 채워지는 연결 전극(94)이 형성되고, 이 연결 전극(94)은 상단의 반사 전극(92)과 하단의 오믹 접촉층(71)을 연결하는 기능을 한다.
오믹 접촉층(71)은, 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 은(Ag), 텅스텐(W) 중 적어도 하나의 금속을 포함하는 오믹 금속층으로서, 투명 전극(60)과 연결 전극(94) 사이에서 오믹 접합이 이루어지도록 하여 전류 전도도를 높이는 기능을 한다.
이러한 오믹 접촉층(71)은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 투명 전극(60)의 일부를 식각하고, 그 식각된 부분에만 오믹 접촉층(71)이 형성될수도 있고, 도 2의 (b)와 같이, 식각된 부분을 더하여 돌출되도록 오믹 접촉층(71)이 형성될 수도 있고, 또는, 도 2의 (c)와 같이, 투명 전극(60)에 대한 식각 없이 오믹 접촉층(71)이 투명 전극(60)의 위에 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 투명 전극(60)의 일부 식각은, 비아홀(91-3) 형성을 위한 식각 중 발생할 수도 있고, 투명 전극(60)에 대한 직접적인 식각에 의해 발생할 수도 있음이 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 제 1 실시예의 평면도를 통해 p형 가지 전극과 n형 본딩 패드(85)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은, 도 1에 개시된 반도체 발광 소자의 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자는 평면적으로 사각형으로 구성되며, 모서리 측에는 n형 본딩 패드(85)가 위치하게 되며, 나머지 부분에는 다수의 비아홀(91-3)에 채워지는 연결 전극(94)이 매트릭스 형태로 배열된다. 이에 따라, 전류 흐름이 우수하게 되어 활성층(40)에서의 발광 효율이 좋아지게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 제 2 및 제 3 실시예를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 2 실시예의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 3 실시예의 단면도이다. 제 2 실시예에서 제 1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 설명의 간략화를 위하여 그 설명을 생략한다.
제 2 실시예가 제 1 실시예와 상이한 부분은, n형 본딩 패드(85)의 높이가 반사 전극(92)과 동일하다. 이에 따라, 본딩 와이어 없이 리드 프레임에 직접 거꾸로 뒤집어 부착시킬 수 있게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수직형의 경우 본딩 와이어가 없기 때문에, 본딩 와이어로 인한 광손실이 없게 된다. 더욱이, 리드 프레임 측으로 조사되는 광은 비도전성 반사막(91)의 분포 브래그 리플랙터(91-2)에서 반사되기 때문에(특히 자외선 영역대의 광), 전체적인 광출력 특성이 좋아지게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 발광 소자가 플립형으로 구성되는 제 3 실시예를 도 5을 참조하여 설명하도록 한다.
도 5은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 3 실시예의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 실시예와 상이한 부분은, 기판(10)과 버퍼층(20)이 식각된 상태이다. 즉, 최하층이 제 1 반도체층(30)이 되는 구조이다. 또한, 제 2 실시예와 마찬가지로, n형 본딩 패드(85)가 반사 전극(92)과 동일한 높이로 구성되어서, 역방향으로 리드 프레임에 직접 접촉시킬 수 있다.
이하에서는 접속 전극을 더 구비하는 반도체 발광소자인 제 4 실시예를 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 4 실시예의 단면도이다. 제 4 실시예에서는 제 1 실시예와 달리 접속 전극(70)을 더 구비하고 있으며, 이 접속 전극(70)은 오믹 접촉층(71)을 포함할 수도 있고, 이 접속 전극(70)이 오믹 접촉층(71)일 수도 있다. 제 4 실시예에서는 투명 전극(60)이 형성된 후, 접속 전극(70)을 형성하고, 이 접속 전극(70)의 최상층은 오믹 접촉층(71)을 이루게 하여, 이 오믹 접촉층(71)이 연결 전극(94)과 직접 접촉하게 되는 구조를 가지게 된다.
이하에선, 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 5 실시예를 도 7 및 도 8를 참조하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 발광 소자의 제 5 실시예의 단면도이고, 도 8는 도 7에 개시된 반도체 발광 소자의 평면도이다.
본 발명에 따른 반도체 발광소자의 제 5 실시예 중 상기 제 1 내지 제 4 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 발명 설명의 간략화를 위하여 그 설명을 생략하도록 한다.
제 5 실시예가 제 1 내지 제 4 실시예와 상이한 부분은, n형 전극(82)과 연결 전극(94)이 맞물리게 배치되어서 발광효율을 높인다는 점이다. 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 발광소자는, n형 전극부를 구성하고 있다는 점이다. n형 전극부(80)는 활성층(40), 제 2 반도체층(50), 비도전성 반사막(91) 등을 식각한 후 제 1 반도체층(30)측에 형성될 수 있다. n형 전극부(80)는 n형 전극 절연층(81)과 n형 전극 절연층(81)에 형성된 다수의 비아홀에 각각 채워지는 n형 전극(82), 그리고 n형 전극(82)과 n형 전극 절연층(81)위에 배치되는 n형 본딩 패드(85)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 n형 전극(82)과 p형 전극(92)는 서로 맞물리는 구조이면서 매트릭스 구조를 구성할 수 있다. 이에 대해서는 도 9에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이 제 1 반도체층(30), 제 2 반도체층(50), 투명 전극(60), 비도전성 반사막(92), 반사 전극(94)등이 적층된 상태에서, 일측에 대하여 식각을 진행한 후, 식각된 홀에 제 2 반도체층과 절연하기 위한 n형 전극 절연층(81)이 홀의 측면 및 저면에 채워진다. 그 다음 다시 저면의 n형 전극 절연층(81)을 식각하여 외부와 그 아래의 제 1 반도체층(30)과 전기적으로 연결될 수 있도록 홀을 생성한 후, n형 전극(82)을 채워 n형 전극(82)과 제 1 반도체층을 전기적으로 연결한다. 그 다음, n형 본딩 패드(85)를 그 위에 형성하게 된다. 이와 같이 n형 전극부(80)를 구성함으로써, p형 전극(92)과 n형 전극(82)을 상호 치합되는 구조의 매트릭스 배열이 가능하게 된다. 이에 대해서는 도 9에서 상세하게 설명하도록 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 반도체 발광소자의 제 5 실시예의 평면도를 통해 p형 가지 전극과 n형 전극부(80)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 도 7에 개시된 반도체 발광 소자의 평면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 반도체 발광 소자는 평면적으로 사각형으로 구성된다. 그리고, 비아홀(91-3)에 채워지는 연결 전극(94)과 n형 전극(82)이 매트릭스 형태로 배치되게 된다. 여기서 연결 전극(94)과 n형 전극(82)은 양자가 맞물리는 형상(즉, 치합구조)으로 배치되게 될 수 있다. 즉, 연결 전극(94)들과 n 형 전극들(82)은 각각 손가락형상(finger shape)을 가지고, 양자가 상호 치합되게 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결 전극(94)으로부터 투명 전극(60), 제 1 반도체층(50), 활성층(40), 제 1 반도체층(30) 그리고 n 형 전극(82)에 걸쳐서 형성된 전류 경로를 따라 전류가 원활하게 흐를 수 있다.
한편, 연결 전극(94) 위에 배치되는 반사 전극(92) 중 일측부에는 p형 본딩 부재(95)가 부착되고, n형 전극(82) 위에 배치되는 n형 전극 절연층(81)의 일측부에는 p형 본딩 부재(95)에 이격 설치되는 n형 본딩 부재(85)가 배치되게 된다.
상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 비아홀에 채워 형성되는 연결 전극과, 투명 전극 간에 오믹 접촉층을 형성함으로써 도전성을 높혀 발광효율을 극대화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자외선 영역대의 광에 대한 반사율을 높은 비도전성 반사막을 구비함으로써 우수한 출력광 특성을 얻을 수 있게 된다. 또한, 리드 프레임이 구리나 금으로 도금되어 있는 경우, 우수한 출력광 특성을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 도전성 산화물로 이루어지는 투명 전극과 금속재로 이루어지는 연결 전극 사이에서 오믹 접촉이 일어날 뿐만 아니라 제조 공정중의 불순화되는 구간을 최소화함으로써, 투명 전극과 연결전극간의 접합을 우수하게 할 수 있다.
상기와 같이 설명된 반도체 발광 소자는, 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
10 : 기판
20 : 버퍼층
30 : 제 1 반도체층
40 : 활성층
50 : 제 2 반도체층
60 : 투명 전극
70 : 접속 전극
80 : n형 전극부
91 : 비도전성 반사막
92 : 반사 전극
94 : 연결 전극

Claims (18)

  1. 제 1 극성을 갖는 제 1 반도체층;
    상기 제 1 반도체층과 이격 배치되며, 제 2 극성을 갖는 제 2 반도체층;
    상기 제 1 반도체층과 상기 제 2 반도체층사이에 위치되는 활성층;
    상기 제 2 반도체층상에 형성되는 투명 전극;
    상기 투명 전극의 주면을 덮도록 형성되며, 하나 이상의 비아홀이 형성되는 비도전성 반사막;
    상기 비도전성 반사막에 형성되는 반사전극; 및
    상기 비아홀의 내측에 채워져서, 상기 반사 전극과 상기 투명 전극을 전기적으로 연결하는 연결 전극을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극과 연결 전극 사이에 형성되는 오믹 접촉층을 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오믹 접촉층은 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 은(Ag), 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함하는 금속층을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극과 상기 연결 전극 사이에 형성되는 접속 전극을 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접속 전극은,
    상기 투명 전극과 접하는 면에 형성되는 오믹 접촉층을 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비도전성 반사막은, 외부 리드 프레임이 구리, 금, 금도금 및 구리 도금 중 어느 하나인 경우를 대비하여, 400nm 파장의 광에 대한 반사율이 80% 이상인 것인, 반도체 발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비도전성 반사막은, TiO2/SiO2 조합으로 반복 적층되는 분포 브래그 리플랙터를 포함하는, 반도체 발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 활성층에서 발광하는 출력광 중 자외선 영역의 광을 반사시키기 위하여 상기 분포 브래그 리플랙터의 한 쌍이 40~200 nm의 두께를 갖는, 반도체 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극은 ITO, ZnO 또는 400 nm 파장 영역의 빛을 90%이상 투과시키는 금속층을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극은상기 투명 전극은 20~500 nm 두께를 가지며, 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 은(Ag), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo) 중 적어도 하나 이상을 갖는, 반도체 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 전극은,
    상기 비도전성 반사막 부착면에 형성되는 비균질면을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 비균질면은 상기 투명 전극의 연결 전극 접촉면을 제외한 비도전성 반사막 부착면에 형성되는, 반도체 발광 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 비도전성 반사막은, SixOy, TimOn, Ta2O5, MgF2 (여기서, x, y, m, n 은 양의 정수) 중 적어도 하나를 포함하는 투광성 물질인, 반도체 발광 소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 반도체층은,
    상기 투명 전극과 접하는 면에 형성되는 비균질 면을 포함하는, 반도체 발광 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 반도체층 상에 배치되는 n형 전극부를 더 포함하는, 반도체 발광 소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 n 형 전극부는,
    n형 전극 절연층;
    상기 n형 전극 절연층에 형성된 다수의 비아홀에 각각 채워지는 n형 전극; 및
    상기 n형 전극 절연층 및 상기 n형 전극위에 배치되는 n 형 본딩 부재;를 포함하는 반도체 발광 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 n형 전극과 상기 연결 전극은 함께 하여 매트릭스 구조로 배열되는, 반도체 발광 소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 n형 전극과 상기 연결 전극은 상호 치합 구조를 갖는, 반도체 발광 소자.
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