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KR20120064870A - 발광소자 및 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자 및 발광소자 패키지 Download PDF

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KR20120064870A
KR20120064870A KR1020100126126A KR20100126126A KR20120064870A KR 20120064870 A KR20120064870 A KR 20120064870A KR 1020100126126 A KR1020100126126 A KR 1020100126126A KR 20100126126 A KR20100126126 A KR 20100126126A KR 20120064870 A KR20120064870 A KR 20120064870A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
light emitting
semiconductor layer
emitting device
conductive semiconductor
Prior art date
Application number
KR1020100126126A
Other languages
English (en)
Inventor
범희영
김성균
나민규
주현승
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
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Priority to US13/242,402 priority patent/US8319233B2/en
Publication of KR20120064870A publication Critical patent/KR20120064870A/ko
Priority to US13/683,711 priority patent/US8643053B2/en
Priority to US15/016,238 priority patent/USRE47181E1/en

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Abstract

실시예에 발광 소자는 제1 전극암과 제2 전극암의 거리를 조절함으로써, 발광소자의 전류 확산 효율이 향상되고, 광 추출 효율이 상승되며, 동작 전압은 더 낮아질 수 있다.

Description

발광소자 및 발광소자 패키지{Light Emitting device and Light Emitting device Package}
본 발명은 발광소자 및 발광소자 패키지에 관한 것이다.
형광등은 흑점 현상, 짧은 수명 등으로 잦은 교체와 형광물질 사용으로 친환경을 지향하는 미래 조명시장의 흐름에 반하므로 점차 타 광원으로 대치되고 있는 추세이다.
이에 타 광원으로 가장 주목받고 있는 것은 LED(Light Emitting Diode)로써, 반도체의 빠른 처리 속도와 낮은 전력 소모 등의 장점과 함께, 환경 친화적이면서도 에너지 절약 효과가 높아서 차세대 광원으로 꼽히고 있다. 따라서, 기존의 형광등을 대체하기 위한 LED의 활용은 활발히 진행 중에 있다.
현재, LED와 같은 반도체 발광 소자는 텔레비전, 모니터, 노트북, 휴대폰, 및 기타 디스플레이장치를 구비하는 다양한 장치에 적용되고 있으며, 특히 기존의 CCFL을 대체하여 백 라이트 유닛으로도 널리 사용되고 있다.
최근에는 발광소자를 조명광원으로 이용하기 위해서 고휘도화가 요구되고 있으며, 이러한 고휘도화를 달성하기 위하여 전류를 균일하게 확산시켜 발광 효율을 증가시킬 수 있는 발광소자를 제작하기 위한 연구가 진행 중에 있다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 및 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예는 발광 효율이 향상되고, 동작 전압이 낮아지며, 안정성 및 신뢰성이 향상된 발광소자 및 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예에 따른 발광소자는, 기판, 상기 기판상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물, 상기 발광구조물은 상호 대향하는 제1 측면 및 제2 측면, 상호 대향하는 제3 측면 및 제4 측면을 포함하는 형상의 상면을 가지고, 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극은 상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 일부 영역상에 상기 제2측면 및 상기 제3 측면 사이의 모서리에 인접하여 형성되는 제1 전극패드 및 상기 제1 전극패드에 연결되어 제1 방향으로 확장되는 제1 전극암을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층 상에 상기 제4 측면에 인접하여 형성되는 제2 전극패드 및 상기 제2 전극패드에 연결되어 상기 제1 방향의 반대방향으로 확장되는 제2 전극암을 포함하고, 상기 제1 전극암에서 제2 방향으로 상기 제2 전극암까지의 거리는 상기 제2 도전형 반도체층의 제2 방향 폭 대비 25% 내지 75% 범위인 것을 특징으로 한다.
제1 전극암에서 제2 방향으로 제2 전극암까지의 거리가 제2 도전형 반도체층의 제2 방향 폭 대비 25% 내지 75% 범위 내로 형성됨으로써, 발광소자의 전류 확산 효율이 향상되고, 광 추출 효율이 상승되며, 동작 전압은 더 낮아진다.
특히 small 칩에서의 3% 이상의 발광 효율 상승은 small 칩의 효용성을 다양화 할 수 있는 장점도 있다.
또한, 사용전압이 낮아져 발광소자 사용 시의 열 발생을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 발광소자를 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 발광소자의 발광효율의 실험 데이터이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 7은 실시예의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시 예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하에서는, 실시 예에 따른 발광소자의 형상을 보다 상세히 설명하기 위해, 발광소자의 제1 방향(X)과, 제1 방향(X)과 수직인 발광소자의 제2 방향(Y)으로 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 발광소자(1000)는 기판(미도시)과 상기 기판 상에 배치되는 발광구조물을 포함한다.
상기 발광구조물을 제1 도전형 반도체층(1200), 제2 도전형 반도체층(1400) 및 제1 도전형 반도체층(1200)과 제2 도전형 반도체층(1400) 사이에 활성층(미도시)을 포함한다.
그리고, 발광소자는(1000)은 제1 전극(1600)과 제2 전극(1700)을 포함한다.
발광구조물은 상호 대향하는 제1 측면(S1) 및 제2 측면(S2), 상호 대향하는 제3 측면(S3) 및 제4 측면(S4)을 포함하는 형상의 상면을 가질 수 있다. 다시 설명하면, 발광구조물을 상측에서 바라보는 경우 서로 마주보는 제1 측면(S1)과 제2 측면(S2), 서로 마주보는 제3 측면(S3)과 제4 측면(S4)을 가지게 된다. 제1 측면(S1) 내지 제4 측면(S4)은 발광구조물을 상측에서 바라본 것을 기준으로 정해진다.
제1 전극(1600)은 제1 도전형 반도체층(1200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(1600)은 제1 도전형 반도체층(1200) 일부 영역이 노출되고, 노출된 제1 도전형 반도체층(1200)상의 어느 일측에 형성되는 제1 전극패드(1620) 및 제1 전극패드(1620)에 연결되어 타측으로 확장되는 제1 전극암(1640)을 포함한다.
제1 전극패드(1620)는 발광구조물의 제2 측면(S2)과 제3 측면(S3)이 만나는 모서리에 인접하여 형성될 수 있다.
제1 전극암(1640)은 제1 전극패드(1620)에 연결되어 제2 측면(S2)을 따라 확장될 수 있다. 또한, 제1 전극암(1640)은 제2 측면(S2)에 인접하여 배치될 수 있다.
제2 전극(1700)은 제2 도전형 반도체층(1400) 상에 제1 전극패드(1620)의 타측에 형성되는 제2 전극패드(1720) 및 제2 전극패드(1720)에 연결되어 제1 전극패드(1620) 방향으로 확장되는 제2 전극암(1740)을 포함한다. 다시 설명하면, 제2 전극패드(1720)는 제1 측면(S1)과 제4 측면(S4)이 만나는 모서리에 인접하여 형성되고, 제2 전극암(1740)은 제1 측면(S1)에 인접하여 배치되며 제2 전극패드(1720)에 연결되어 제1 측면(S1)에 평행하게 제1 전극패드(1620) 방향으로 확장된다.
다시 설명하면, 제1 전극암(1640)과 제2 전극암(1740)은 최대한 이격하여 배치되는 것이다.
종래 기술은 발광 소자의 전류 확산을 효율적으로 하기 위하여 제1 전극암(1640)과 제2 전극암(1740)의 거리를 최대로 이격시켰으나, 발광소자 재료 기술의 발전에 따라서 제1 전극암(1640)과 제2 전극암(1740)의 거리를 최대로 이격시키는 것이 전류확산과 발광효율에 증대에 더 이상 효과적이지 못하다는 문제점이 있다.
도 2는 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2의 발광소자를 A-A선을 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 발광소자의 발광효율의 실험 데이터이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 발광구조물, 발광구조물과 전기적으로 연결된 제1 전극(160) 및 제2 전극(170)을 포함할 수 있다.
발광구조물은 기판(110)상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층(120), 제2 도전형 반도체층(140) 및 제1 도전형 반도체층(120)과 제2 도전형 반도체층(140) 사이에 활성층(130)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 반도체 단결정을 성장시키기에 적합한 기판으로서, 예를 들어, 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성될 수 있고, 징크 옥사이드(zinc oxide, ZnO), 갈륨 나이트라이드(gallium nitride, GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN)로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(110) 상에는 기판(110)과 제1 도전형 반도체층(120) 간의 격자 부정합을 완화하는 버퍼층(111)이 위치할 수 있다. 버퍼층(111)은 저온 분위기에서 형성될 수 있으며, 예를 들어, GaN, InN, AlN, AlInN, InGaN, AlGaN, 및 InAlGaN 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지는 않는다.
버퍼층(111) 상에는 제1 도전형 반도체층(120)이 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(120)은 n형 반도체층을 포함하여 형성되어 활성층(130)에 전자를 제공할 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(120)은 제1 도전형 반도체층으로만 형성되거나, 제1 도전형 반도체층 아래에 언도프트 반도체층(미도시)을 더 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정을 두지 않는다.
n형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상기 언도프트 반도체층은 제1 도전형 반도체층의 결정성 향상을 위해 형성되는 층으로, n형 도펀트가 도핑되지 않아 제1 도전형 반도체층에 비해 낮은 전기전도성을 갖는 것을 제외하고는 제1 도전형 반도체층과 같을 것이다.
따라서, 제1 도전형 반도체층(120)에는 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)이 순차적으로 적층될 수 있다.
먼저, 활성층(130)은 전자와 정공이 재결합되는 영역으로, 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(130)은 예를 들어, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함하여 형성할 수 있으며, 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well)로 형성될 수 있다. 따라서, 더 많은 전자가 양자우물층의 낮은 에너지 준위로 모이게 되며, 그 결과 전자와 정공의 재결합 확률이 증가 되어 발광효과가 향상될 수 있다. 또한, 양자선(Quantum wire)구조 또는 양자점(Quantum dot)구조를 포함할 수도 있다.
제2 도전형 반도체층(140)은 상술한 활성층(130)에 정공을 주입하며, 제2 도전형 반도체층(140)은 예를 들어, p형 반도체층으로 구현될 수 있는데, p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
상술한 제1 도전형 반도체층(120), 활성층(130) 및 제2 도전형 반도체층(140)은 예를 들어, 유기금속 화학 증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 증착법(PECVD; Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), 분자선 성장법(MBE; Molecular Beam Epitaxy), 수소화물 기상 성장법(HVPE; Hydride Vapor Phase Epitaxy), 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 제1 도전형 반도체층(120) 및 제2 도전형 반도체층(140) 내의 도전형 도펀트의 도핑 농도는 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반도체층의 구조는 다양하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상술한 바와는 달리 제1 도전형 반도체층(120)이 p형 반도체층을 포함하고, 제2 도전형 반도체층(140)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 도전형 반도체층(120)과 제2 도전형 반도체층(140)은 활성층(130)을 중심으로 서로 형성되는 위치가 바뀌어도 무방하나, 하기에서는 제1 도전형 반도체층(120)이 n형 반도체층을 포함하여 형성되고 기판(110) 상에 적층되는 것으로 기술한다.
다시 도 2를 참조하면, 발광구조물은 상호 대향하는 제1 측면(S1) 및 제2 측면(S2), 상호 대향하는 제3 측면(S3) 및 제4 측면(S4)을 포함하는 형상의 상면을 가질 수 있다. 다시 설명하면, 발광구조물을 상측에서 바라보는 경우 서로 마주보는 제1 측면(S1)과 제2 측면(S2), 서로 마주보는 제3 측면(S3)과 제4 측면(S4)을 가지게 된다. 또한, 도면에서 제1 측면(S1)이 상측에 위치하고 제2 측면(S2)이 하측에 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 제1 측면(S1)이 하측에 위치하고 제2 측면(S2)이 상측에 위치할 수도 있다. 또한, 도면에서 제3 측면(S3)이 좌측에 위치하고 제4 측면(S4)이 우측에 위치하는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 제3 측면(S3)과 제4 측면(S4)의 위치가 서로 바뀔 수도 있다.
제1 측면(S1) 내지 제4 측면(S4)은 발광구조물을 상측에서 바라본 것을 기준으로 정해진다.
제1 전극(160)은 제1 도전형 반도체층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(160)은 제1 도전형 반도체층(120) 상에 형성될 수 있고, 제1 전극패드(162) 및 제1 전극암(164)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극(160)은 제1 도전형 반도체층(120)의 노출된 일부 영역에 형성될 수 있다. 다시 설명하면, 발광구조물은 제1 전극(160)을 배치시키기 위해 제1 전극(160)이 배치될 위치에 대응되도록 발광구조물의 제2 도전형 반도체층(140) 및 활성층(130)의 일부 영역을 소정의 식각방법으로 식각하여 제1 도전형 반도체층(120)이 노출되도록 할 수 있고, 제1 도전형 반도체층(120)의 노출된 영역 상에 제1 전극(160)이 형성될 수 있다.
제1 전극(160)은 반도체층과 오믹 접촉되어 발광구조물에 전원이 원활히 공급되도록 한다. 금속과 투광성 전도층을 선택적으로 사용할 수 있다. 제1 전극(160)은 전도성 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 니켈(Ni), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 코발트(Co), 니오브(Nb), 지르코늄(Zr), 산화인듐주석(ITO, Indium Tin Oxide), 알루미늄산화아연(AZO, aluminum zinc oxide), 인듐 아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) ), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극패드(162)는 제1 도전형 반도체층(120)의 노출된 일부영역 상의 어느 일측에 형성될 수 있다. 제1 전극패드(162)가 배치되는 위치는 제한이 없으나 예를 들어, 제2 측면(S2)과 제3 측면(S3) 사이의 모서리에 인접하여 형성될 수 있다.
또한, 제1 전극패드(162)는 형상은 제한이 없고, 와이어 본딩 등의 편의성 등을 고려하여 원형, 사각형, 반원형 등의 다양한 형상이 사용될 수 있다. 도 2에서는 제1 전극패드(162)가 1/4원의 형상을 가지고 있으나 이에 한정되지 않는 것은 당연하다. 그리고, 제1 전극패드(162)는 제2 측면(S2)과 제3 측면(S3)의 모서리에 인접한 영역에 깨짐 방지를 위한 라운드가 형성될 수 있다.
제1 전극암(164)은 제1 전극패드(162)에 연결되어 제1 방향(X)으로 확장될 수 있다.
그리고, 제1 전극암(164)의 배치는 제한이 없으나, 바람직하게는 발광구조물의 제2 측면(S2)에 인접하여 형성될 수 있다.
제2 전극(170)은 제2 도전형 반도체층(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(170)은 제2 도전형 반도체층(140) 상에 형성되는 제2 전극패드(172)와 제2 전극암(174)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 도전형 반도체층(140) 상에 투광성전극층(150)이 형성될 수 있고, 이 때에는, 제2 전극(170)은 투광성전극층(150) 상에 배치될 수 있다.
투광성전극층(150)은 제2 도전형 반도체층(140)의 외측 일면 전체 또는 일부에 형성됨으로써, 전류군집현상을 방지할 수 있고, 활성층(130)에서 발생한 광을 외부로 발산시킬 수 있다. 투광성전극층(150)은 예를 들어, ITO, IZO(In-ZnO), GZO(Ga-ZnO), AZO(Al-ZnO), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제2 전극(170)은 발광구조물에 전원을 공급하며, 상술한 제1 전극(160)과 같을 재질로 이루어 질 수 있다.
제2 전극패드(172)는 제2 도전형 반도체층(140) 상에 제1 전극패드(162)의 타측에 형성될 수 있다. 다시 설명하면, 제2 전극패드(172)는 제2 도전형 반도체층(140) 상에 제4 측면(S4)에 인접하여 형성될 수 있다. 또한, 제2 전극패드(172)가 배치되는 위치는 제한이 없으나, 전류 확산 효율과 발광 효율을 고려하면, 제2 전극패드(172)는 제1 측면(S1)과 제4 측면(S4) 사이의 모서리에 인접하여 형성될 수 있다.
제2 전극패드(172)의 형상은 제한이 없고, 와이어 본딩으로 전원과 연결의 편의성 등을 고려하여 원형, 사각형, 반원형 등의 다양한 형상이 사용될 수 있다. 바람직하게는 원형으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
제2 전극암(174)은 제2 전극패드(172)에 연결되어 제1 방향(X)의 반대방향으로 확장되어 형성될 수 있다.
도 3에서 제2 전극암(174)은 제2 전극패드(172)와 단차를 가지도록 도시하고 있으나, 이는 일 실시예를 나타내는 것일 뿐 이에 한정되지 않고, 단차를 가지지 않을 수도 있다.
그리고, 제1 전극암(164)에서 제2 방향(Y)으로 제2 전극암(174)까지의 거리(d1)는 제2 도전형 반도체층(140)의 제2 방향(Y) 폭(d) 대비 25% 내지 75% 범위 내일 수 있다.
여기서, 제2 도전형 반도체층(140)의 폭(d)은 제2 도전형 반도체층(140)의 식각된 영역을 제외한 제2 도전형 반도체층(140)의 발광소자 제2 방향(Y) 양 측면 사이의 거리를 의미한다.
제1 전극암(164)과 제2 전극암(174)의 거리(d1)는 제2 도전형 반도체층(140)의 제2 방향(Y) 폭(d) 대비 25% 내지 75% 범위 내로 형성됨으로써, 발광소자의 전류군집현상을 해소할 수 있다. 따라서, 발광소자의 전류 확산 효율이 향상되어 동작전압 감소하게 되고, 발광소자의 전류확산효율이 향상되어 내부 양자효율이 향상되므로 광 추출 효율도 상승하게 된다. 특히 도 4를 참조하면, 실시예2의 발광소자(100)는 비교예에 비하여 동작전압(VF)은 0.08V가 줄어들고, 발광 효율이 비교예 대비 3.16% 상승하였음을 확인할 수 있다. 발광 효율이 3% 이상 상승하는 것은 발광 효율 향상 기술의 한계점에 이른 현재에 현저한 향상이고, 특히 small 칩에서의 3% 이상의 발광 효율 상승은 small 칩의 효용성을 다양화 할 수 있다. 또한, 실시예1과 실시예2 및 실시예3을 통해서 비교예에 비하여 제2 전극암(174)이 제2 도전형 반도체층(140)의 중앙부에 위치할수록 전류확산이 용이하게 되어 발광효율이 개선되고, 동작 전압도 줄어드는 것을 알 수 있다.
또한, 동작전압이 낮아지면 발광소자(100) 사용 시의 열 발생을 줄일 수 있다.
다시, 도 2 및 도 3를 참조하면, 제2 전극암(174)은 제2 도전형 반도체층(140)의 제2 방향(Y) 폭의 중심부에 형성될 수 있다. 다시 설명하면, 제2 전극암(174)은 제2 도전형 반도체층(140)의 제2 방향(Y) 폭의 중심부에 위치되고, 발광소자 제1 방향(X)의 반대방향으로 확장될 수 있다. 따라서, 제1 전극암(164)이 발광소자의 제2 측면(S2) 인접하여 배치되는 경우 제1 전극암(164)에서 제2 방향(Y)으로 제2 전극암(174)까지의 거리(d1)가 제2 도전형 반도체층(140)의 제2 방향(Y) 폭(d) 대비 25% 내지 75% 범위 내로 형성되게 한다.
또한, 제2 전극암(174)은 제2 전극패드(172)의 제2 방향(Y) 폭의 하부와 연결되어 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 제1 전극암(164)과 제2 전극암(174)은 발광소자 제1 방향(X)과 제1 방향(X)의 반대방향을 따라 확장될 수 있다.
또한, 제1 전극암(164)과 제2 전극암(174)은 서로 평행하게 형성될 수 있다.
제1 전극암(164)과 제2 전극암(174)이 발광소자 제1 방향(X)을 따라 서로 평행하게 형성되면, 제1 전극암(164)과 제2 전극암(174) 사이의 전류 확산도 용이하게 된다. 따라서, 동작전압은 감소되고, 발광효율을 향상될 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 도 5는 도 2의 발광소자가 상하반전 된 것이다. 다시 설명하면, 제1 측면(S1) 내지 제4 측면(S4)의 위치와, 제1 전극(160)과 제2 전극(170)의 위치는 상대적인 것으로 어느 하나의 위치가 바뀌면 다른 것의 위치가 상대적으로 변할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 발광소자(200)는 상술한 도 2의 실시예와 비교하여, 제2 전극패드(272)의 배치가 상이하다. 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
제2 전극패드(272)는 제2 도전형 반도체층(240)의 제2 방향(Y) 폭의 중심부에 형성될 수 있다. 다시 설명하면, 제2 전극암(274)과 같이 제2 도전형 반도체층(240)의 제2 방향(Y) 폭의 중심부에 형성됨으로써, 발광소자의 광 추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
제2 전극암(274)이 제2 전극패드(272)에 연결되는 위치는 발광소자의 발광효율, 전류확산 효율을 고려하여 자유롭게 배치될 수 있다.
제2 전극암(274)은 제2 전극패드(272)의 제2 방향(Y) 폭의 상부 또는 중심부 또는 하부와 연결되어 형성될 수 있다. 다시 설명하면, 제2 전극암(274)은 제2 전극패드(272)의 제2 방향(Y) 폭의 어느 위치에도 자유롭게 연결될 수 있다.
도 7은 실시예의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 발광 소자 패키지(300)는 몸체(320)와, 몸체(320)에 설치된 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과, 몸체(320)에 설치되어 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과 전기적으로 연결되는 실시예에 따른 발광소자(100)와, 발광소자(100)를 밀봉하는 몰딩부재(340)를 포함한다.
몸체(320)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광소자(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광소자(100)에 전원을 제공한다. 또한, 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)은 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
발광소자(100)는 몸체(320) 상에 설치되거나 제1 전극층(331) 또는 제2 전극층(332) 상에 설치될 수 있다.
발광소자(100)는 제1 전극층(331) 및 제2 전극층(332)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
몰딩부재(340)는 발광소자(100)를 밀봉하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩부재(340)에는 형광체가 포함되어 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
발광 소자 패키지(300)는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 적어도 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 소자 패키지(300)는 광추출 효율 및 발광 효율이 향상되고 동작 전압이 낮아질 수 있다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 발광소자 110: 기판
111: 버퍼층 120: 제1 도전형 반도체층
130: 활성층 140: 제2 도전형 반도체층
150: 투광성전극층 160: 제1 전극
162: 제1 전극패드 164: 제1 전극암
170: 제2 전극 172: 제1 전극패드
174: 제1 전극암

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배치되며, 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하는 발광구조물;
    상기 발광구조물은 상호 대향하는 제1 측면 및 제2 측면, 상호 대향하는 제3 측면 및 제4 측면을 포함하는 형상의 상면을 가지고,
    상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극은 상기 제1 도전형 반도체층의 노출된 일부 영역상에 상기 제2측면 및 상기 제3 측면 사이의 모서리에 인접하여 형성되는 제1 전극패드 및 상기 제1 전극패드에 연결되어 제1 방향으로 확장되는 제1 전극암을 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 도전형 반도체층 상에 상기 제4 측면에 인접하여 형성되는 제2 전극패드 및 상기 제2 전극패드에 연결되어 상기 제1 방향의 반대방향으로 확장되는 제2 전극암을 포함하고,
    상기 제1 전극암에서 제2 방향으로 상기 제2 전극암까지의 거리는 상기 제2 도전형 반도체층의 제2 방향 폭 대비 25% 내지 75% 범위인 발광소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극패드는 상기 제1 측면과 상기 제4 측면 사이의 모서리에 인접하여 형성되는 발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극패드는 상기 제2 도전형 반도체층의 제2 방향 폭의 중심부에 인접하여 형성되는 발광소자.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 전극암은 상기 제2 도전형 반도체층의 제2 방향 폭의 중심부에 형성되는 발광소자
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극암은 상기 제2 전극패드의 제2 방향폭 상부와 연결되어 형성되는 발광소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극암은 상기 제2 전극패드의 제2 방향폭 중심부와 연결되어 형성되는 발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극암은 상기 제2 전극패드의 제2 방향폭 하부와 연결되어 형성되는 발광소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극암과 상기 제2 전극암은 서로 평행하게 형성되는 발광소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전형 반도체층과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 투광성전극층을 더 포함하는 발광소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제1 도전형 반도체층 사이에는 버퍼층이 더 포함되는 발광소자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지.
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