카테고리 없음

발광소자 및 발광소자 패키지(LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE)

좌절하지말자 2018. 3. 15. 21:16

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2012년01월12일
(11) 등록번호 10-1103892
(24) 등록일자 2012년01월02일
(51) Int. Cl.

H01L 33/40 (2010.01)
(21) 출원번호 10-2009-0121121
(22) 출원일자 2009년12월08일
심사청구일자 2009년12월08일
(65) 공개번호 10-2011-0064483
(43) 공개일자 2011년06월15일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020040022703 A
KR1020050008259 A
KR1020050008035 A
JP2007287851 A
(73) 특허권자
엘지이노텍 주식회사
서울특별시 중구 한강대로 416 (남대문로5가, 서
울스퀘어)
(72) 발명자
강정모
경기도 수원시 영통구 영통1동 황골마을1단지아파
트 124동 1602호
김선경
경기도 용인시 수지구 신봉동 LG자이 2차아파트
201동 1305호
(74) 대리인
서교준
전체 청구항 수 : 총 23 항 심사관 : 진수영
(54) 발광소자 및 발광소자 패키지
(57) 요 약
실시예는 발광소자 및 발광소자 패키지에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자는 발광구조물; 상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에
패드전극;을 포함하며, 상기 발광구조물의 상면 면적 중 상기 제1 전극의 면적 비율인 필링팩터(Filling Facto
r)가 20% 이하를 차지할 수 있다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1103892
- 1 -
특허청구의 범위
청구항 1
발광구조물; 및
상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하는 제1 전극;을 포함하며,
상기 발광구조물의 상면 면적 중 상기 제1 전극의 면적 비율인 필링팩터(Filling Factor)가 20% 이하를 차지하
는 발광소자.
청구항 2
제1 항에 있어서,
상기 패턴의 크기는 0.45a 이상인(단, a는 패턴의 주기) 발광소자.
청구항 3
제1 항에 있어서,
상기 필링팩터는
상기 발광구조물 상면에서 전체적으로 균일한 발광소자.
청구항 4
제1 항에 있어서,
상기 필링팩터는
상기 발광구조물 상면에서 전체적으로 균일하지 않은 발광소자.
청구항 5
제4 항에 있어서,
상기 제1 전극 상에 패드전극을 더 포함하고
상기 패드전극으로부터 제1 거리에 있는 제1 영역의 필링팩터는 상기 패드전극으로부터 상기 제1 거리보다 멀리
있는 제2 거리의 제2 영역의 필링팩터 보다 낮은 발광소자.
청구항 6
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극은
오믹층을 포함하는 발광소자.
청구항 7
제6 항에 있어서,
상기 오믹층은 투명 오믹층을 포함하는 발광소자.
청구항 8
제7 항에 있어서,
상기 투명 오믹층은 10 nm 이하의 두께로 형성되는 발광소자.
청구항 9
제1 항에 있어서,
등록특허 10-1103892
- 2 -
상기 제1 전극은,
상기 발광구조물 상에 오믹층; 및
상기 오믹층 상에 반사층;을 포함하는 발광소자.
청구항 10
제1 항에 있어서,
굴절률이 1 이상 3 이하이고, 상기 패턴의 적어도 일부분을 채우는 유전체를 더 포함하는 발광소자.
청구항 11
제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;
상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 전극 상에 패드전극;을 포함하며,
상기 패드전극을 기준으로 가까운 제1 영역과 멀리 있는 제2 영역 각각의 필링팩터(Filling Factor)(단, 상기
필링팩터는 상기 발광구조물의 상면 면적 중 상기 제1 전극의 면적 비율 )가 같지 않은 발광소자.
청구항 12
제11 항에 있어서,
상기 제1 영역의 필링팩터는 상기 제2 영역의 필링팩터 보다 낮은 발광소자.
청구항 13
제11 항에 있어서,
상기 필링팩터(Filling Factor)의 평균은 20% 이하인 발광소자.
청구항 14
제11 항에 있어서,
상기 패턴의 크기는 0.45a 이상인(단, a는 패턴의 주기) 발광소자.
청구항 15
제11 항에 있어서,
상기 제1 전극은
투명 오믹층을 포함하는 발광소자.
청구항 16
제11 항에 있어서,
상기 제1 전극은,
상기 발광구조물 상에 오믹층; 및
상기 오믹층 상에 반사층;을 포함하는 발광소자.
청구항 17
제11 항에 있어서,
굴절률이 1 이상 3 이하이고, 상기 패턴의 적어도 일부분을 채우는 유전체를 더 포함하는 발광소자.
청구항 18
등록특허 10-1103892
- 3 -
제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물과, 상기 발광구조물 상에 패턴을 포
함하는 제1 전극을 포함하는 발광소자; 및
상기 발광소자가 배치되는 패키지 몸체;를 포함하는 발광소자 패키지.
청구항 19
제18 항에 있어서,
상기 발광구조물의 상면 면적 중 상기 제1 전극의 면적 비율인 필링팩터(Filling Factor)가 20% 이하인 발광소
자 패키지.
청구항 20
제19 항에 있어서,
상기 패턴의 크기는 0.45a 이상인(단, a는 패턴의 주기) 발광소자 패키지.
청구항 21
제19 항에 있어서,
상기 필링팩터는
상기 발광구조물 상면에서 전체적으로 균일하거나 균일하지 않은 발광소자 패키지.
청구항 22
제21 항에 있어서,
상기 제1 전극 상에 패드전극을 더 포함하고,
상기 패드전극을 기준으로 가까운 제1 영역의 필링팩터(Filling Factor)는 상기 패드전극을 기준으로 상기 제1
영역보다 멀리있는 제2 영역의 필링팩터 보다 낮은 발광소자 패키지.
청구항 23
제18 항에 있어서,
굴절률이 1 이상 3 이하이고, 상기 패턴의 적어도 일부분을 채우는 유전체를 더 포함하는 발광소자 패키지.
명 세 서
발명의 상세한 설명
기 술 분 야
실시예는 발광소자 및 발광소자 패키지에 관한 것이다.[0001]
배 경 기 술
발광소자(Light Emitting Device)는 전기에너지가 빛에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드를 주기율표상[0002]
에서 Ⅲ족과 Ⅴ족의 원소가 화합하여 생성될 수 있다. LED는 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색
상구현이 가능하다.
발광소자는 전극의 위치에 따라 수평형 타입(Lateral Type)과 수직형 타입(Vertical type)으로 구분할 수 있다.[0003]
수직형 LED의 전극은 p형 전극과 n형 전극으로 나눌 수 있다. 홀(hole)을 공급하는 p형 전극은 홀의 큰 유효 질[0004]
량(effective mass)으로 인한 유동성(mobility) 저하로 p-GaN 전체 영역에 접한다.
반면에 n형 전극은 광 탈출면에 위치하므로 n-GaN 표면 중 일부에 증착되며, n-GaN 층 내 전자의 자유로운 이동[0005]
으로인해 n형 전극이 부분적으로 적용되더라도 전류 흐름이 큰 문제가 되지 않는다.
다만, n형 전극의 면적 또는 모양에 따라 광량 또는 전기적인 특성, 예를 들면, 동작전압 등이 조금씩 다르게[0006]
등록특허 10-1103892
- 4 -
나타날 수 있다. 따라서, 수직형 LED의 n형 전극은 광량과 동작전압 특성을 동시에 고려하여, 광추출 효율
(wall-plug efficiency)가 최대가 되는 구조를 채택한다.
한편, 종래기술에 의하면 n형 전극의 면적이 증가할수록 동작전압 특성은 향상되는 반면에 광량은 감소되는 경[0007]
향을 나타낸다. n형 전극 면적증가에 의해 광량이 감소하는 이유는 기본적으로 n형 전극의 반사율이 유한하기
때문이다.
또한, n형 전극이 100%의 반사율을 가지는 이상적인 반사층이더라도, n형 전극에서 반사된 빛이 소자 내부로 재[0008]
진입하여 흡수됨으로 인해 광량이 감소된다. 따라서, 동작전압 특성을 만족하면서, 광량을 향상시킬 수 있는 n
형 전극의 개발이 필요하다.
발명의 내용
해결 하고자하는 과제
실시예는 동작전압 특성을 만족하면서, 광량을 향상시킬 수 있는 전극을 포함하는 발광소자 및 발광소자 패키지[0009]
를 제공하고자 한다.
과제 해결수단
실시예에 따른 발광소자는 발광구조물; 및 상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하는 제1 전극;을 포함하며, 상기[0010]
발광구조물의 상면 면적 중 상기 제1 전극의 면적 비율인 필링팩터(Filling Factor)가 20% 이하를 차지할 수 있
다.
또한, 실시예에 따른 발광소자는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구조물;[0011]
상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 패드전극;을 포함하며, 상기 패드전극
을 기준으로 가까운 제1 영역과 멀리 있는 제2 영역 각각의 필링팩터(Filling Factor)(단, 상기 필링팩터는 상
기 발광구조물의 상면 면적 중 상기 제1 전극의 면적 비율 )가 같지 않을 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광구[0012]
조물과, 상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하는 제1 전극;을 포함하는 발광소자; 및 상기 발광소자가 배치되는
패키지 몸체;를 포함할 수 있다.
효 과
실시예에 따른 발광소자 및 발광소자 패키지에 의하면, 제1 전극은 소정의 패턴을 도입하는 방식으로 제작되어[0013]
전류확산이 용이하며, 동시에 광 추출 효율 향상에 기여한다.
또한, 실시예에 의하면 제1 전극은 와이어 본딩패드(wire bonding pad)를 제외한 나머지 영역에 얇은 투명금속[0014]
을 도입하는 방식을 적용함으로써 동작전압 특성을 만족하면서, 광량을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 제1 전극에 의한 흡수손실을 최소화하기 위해, 패드전극과 상대적 거리에 따라 패턴의[0015]
필링팩터(Filling Factor)를 다르게 설정할 수 있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의[0016]
"상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래
(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각
층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시[0017]
되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)[0018]
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 단면도이며, 도 2 및 도 3은 실시예에 따른 발광소자의 평면도 및 부분확대도[0019]
이다.
실시예에 따른 발광소자(100)는 발광구조물(110)과 상기 발광구조물 상에 패턴을 포함하여 형성된 제1 전극[0020]
등록특허 10-1103892
- 5 -
(130) 및 상기 제1 전극(130) 상에 형성된 패드전극(140)을 포함하며, 상기 발광구조물(110)의 상면 면적 중 상
기 제1 전극(130)의 면적 비율인 필링팩터(Filling Factor)가 20% 이하를 차지할 수 있다.
상기 패턴(H)의 크기는 0.45a 이상(단, a는 패턴의 주기)일 수 있다.[0021]
상기 필링팩터는 상기 발광구조물(110) 상면에서 전체적으로 균일할 수 있다.[0022]
상기 제1 전극(130)은 제1 오믹층(132)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 오믹층(132)은 도 3과 같이 투명 오믹층[0023]
을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 오믹층(132)은 투명 오믹층으로서 약 10 nm 이하의
두께로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 오믹층(132)은 Cr, Pt, Ni, Au 중 적어도 하나
이상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극(130)은 도 2와 같이 상기 제1 오믹층(132) 상에 제1 반사층(134)을 포함할 수 있다.[0024]
실시예에서 상기 제1 전극(130)은 발광구조물(110) 전체영역에 전극금속을 증착 한 뒤 건식 또는 습식 식각방법[0025]
을 이용하여 주기적인 또는 비주기적인 패턴(H)을 도입한 구조를 포함할 수 있다.
실시예에 의하면 발광구조물(110) 전체 영역 상단에 일정하게 제1 전극(130)이 분포하므로 전류 확산이 균일하[0026]
게 이루어지므로, 빛이 발광층(활성층) 전체에 걸쳐 균일하게 발생하는 장점이 있다. 이는 특히, 고출력 LED의
신뢰성 개선에 기여할 수 있다.
실시예에 의하면 제1 전극(130)은 평면 금속층 내의 주기적인 또는 비주기적인 패턴(H)으로 인해 광추출 구조의[0027]
역할을 동시에 수행할 수 있다.
종래기술에 의하면 n형 전극은 반사 거울의 역할만을 수행하는 것에 비해, 실시예에서의 제1 전극(130)은 금속/[0028]
유전체(패턴을 메우는 물질) 경계면의 패턴(H)을 통해 일부분의 빛을 외부로 추출하는 역할을 부가적으로 수행
할 수도 있다.
또한, 실시예에 의하면 금속과 유전체의 경계면에 형성되는 패턴(H)은 일반적인 유전체 경계면에 형성되는 패턴[0029]
보다 우수한 광 추출 특성을 나타낸다. 이는 광추출 능력이 경계면을 이루는 두 물질의 굴절률 차이에 비례하기
때문이다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 광추출 효율을 나타내는 도면으로서, 예를 들어 주기 400 nm의 패턴(H)이 금[0030]
속/유전체 경계면에 도입되었을 때, 유전체의 굴절률 및 패턴 높이(h)에 따른 추출효율의 변화를 나타낸다. 점
선은 패턴을 도입하지 않을 때의 추출효율이다.
전자기학 방정식을 통해 제1 전극(130)의 금속과 유전체 경계면 내 패턴에 의한 추출효율을 산출하면 기존(non-[0031]
patterned structure)의 약 18%에 비해 크게 향상되고 있음을 알 수 있다. 특히, 외부 유전체의 굴절률에 따라
추출효율이 최대가 되는 패턴의 높이가 달라지는 특징을 가지고 있다.
도 5는 실시예에 따른 발광소자의 패턴의 크기에 따른 광추출 효율을 나타내는 도면으로서, 패턴(H)의 주기(a)[0032]
및 크기(Radius)에 따른 광 추출효율의 변화를 계산한 그래프이다.
실시예에 의하면 패턴의 주기에 관계없이 패턴(H)의 크기가 0.45a 이상일 때, 최대의 추출효율을 나타낼 수 있[0033]
으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 따른 발광소자 및 발광소자 패키지에 의하면, n형 전극은 평면 금속층 내에 일정한 주기의 패턴을 도[0034]
입하는 방식으로 제작되어 전류 확산이 용이하며, 동시에 광 추출 효율 향상에 기여한다.
또한, 실시예에 의하면 n형 전극은 와이어 본딩 패드(wire bonding pad)를 제외한 나머지 영역에 얇은 투명 금[0035]
속을 도입하는 방식을 적용함으로써 동작전압 특성을 만족하면서, 광량을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 제1 전극에 의한 흡수손실을 최소화하기 위해, 패드전극과 상대적 거리에 따라 패턴의[0036]
필링팩터(Filling Factor)를 다르게 설정할 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 실시예에 따른 발광소자의 제조방법을 설명한다.[0037]
우선, 도 6과 같이 제1 도전형의 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하는 발광구[0038]
조물(110)을 형성한다.
이를 위해 도 6과 같이 제1 기판(105)을 준비한다. 상기 제1 기판(105)은 사파이어(Al2O3) 기판, SiC 기판 등일[0039]
수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 기판에 대해 습식세척을 하여 표면의 불순물을 제거할 수
등록특허 10-1103892
- 6 -
있다.
이후, 상기 제1 기판(105) 상에 제1 도전형 반도체층(112), 활성층(114) 및 제2 도전형 반도체층(116)을 포함하[0040]
는 발광구조물(110)을 형성할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(112)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시 (MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물[0041]
증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 N형 GaN층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 도전형 반도체층
(112)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 실리콘(Si)와 같은 n 형 불
순물을 포함하는 실란 가스(SiH4)가 주입되어 형성될 수 있다.
이때, 실시예는 상기 제1 기판(105) 상에 언도프트(undoped) 반도체층(미도시)을 형성하고, 상기 언도프트 반도[0042]
체층 상에 제1 도전형 반도체층(112)을 형성함으로써 기판과 발광구조물 간의 결정격자 차이를 줄일 수 있다.
상기 활성층(114)은 제1 도전형 반도체층(112)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층[0043]
(116)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층) 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너
지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-[0044]
Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층
(114)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입
되어 InGaN/GaN 또는 InGaN/InGaN 구조를 갖는 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니
다.
상기 제2 도전형 반도체층(116)은 챔버에 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및[0045]
마그네슘(Mg)과 같은 p 형 불순물을 포함하는 비세틸 사이클로 펜타디에닐 마그네슘(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}가
주입되어 p형 GaN층이 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 도 7과 같이, 상기 제2 도전형 반도체층(116) 상에 제2 전극(120)을 형성한다.[0046]
상기 제2 전극(120)은 제2 오믹층(122), 제2 반사층(미도시), 제2 결합층(미도시), 제2 기판(미도시) 등을 포함[0047]
할 수 있다. 상기 제2 전극(120)은 티탄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐
(W), 또는 불순물이 주입된 반도체 기판 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제2 전극(120)은 제2 오믹층(122)을 포함할 수 있으며, 정공주입을 효율적으로 할 수 있도록[0048]
단일 금속 혹은 금속합금, 금속산화물 등을 다중으로 적층하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 오믹층
(122)은 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 있으며, 이러한 재료에 한정
되는 않는다.
또한, 상기 제2 전극(120)이 제2 반사층을 포함하는 경우 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는[0049]
금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의
광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(120)이 제2 결합층을 포함하는 경우 상기 제2 반사층이 제2 결합층의 기능을 하거나, 니켈[0050]
(Ni), 금(Au) 등을 이용하여 제2 결합층을 형성할 수 있다.
또한, 제2 전극(120)은 제2 기판(124)을 포함할 수 있다. 만약, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 50㎛ 이상으[0051]
로 충분히 두꺼운 경우에는 제2 기판을 형성하는 공정은 생략될 수 있다. 상기 제2 기판은 효율적으로 정공을
주입할 수 있도록 전기 전도성이 우수한 금속, 금속합금, 혹은 전도성 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예를
들어, 상기 제2 기판은 구리(Cu), 구리합금(Cu Alloy) 또는 Si, Mo, SiGe 중 어느하나 이상일 수 있다. 상기 제
2 기판을 형성시키는 방법은 전기화학적인 금속증착방법이나 공융금속을 이용한 본딩 방법 등을 사용할 수
있다.
다음으로 도 8과 같이, 상기 제1 도전형 반도체층(112)이 노출되도록 상기 제1 기판(105)을 제거한다. 상기 제1[0052]
기판(105)을 제거하는 방법은 고출력의 레이저를 이용하여 제1 기판을 분리하거나 화학적 식각 방법을 사용할
수 있다. 또한, 상기 제1 기판(105)은 물리적으로 갈아냄으로써 제거할 수도 있다.
다음으로, 도 9와 같이 상기 발광구조물(110) 상에 패턴을 포함하는 제1 전극(130)을 형성한다. 이때, 상기 발[0053]
등록특허 10-1103892
- 7 -
광구조물(110) 상에는 제1 전극(130)이 형성되기 전에 표면 거칠기(미도시) 또는 주기적인 표면 구조(미도시)가
형성될 수 있다.
상기 패턴(H)을 포함하는 제1 전극(130)을 형성하는 단계는 상기 발광구조물(110) 상에 제1 전극물질(미도시)을[0054]
형성한 후 습식 또는 건식 식각에 의해 상기 제1 전극물질에 패터닝을 진행하여 패턴(H)을 형성할 수 있다.
상기 제1 전극(130)은 도 2와 같이 상기 발광구조물(110) 상에 제1 오믹층(132)을 형성하는 단계 및 상기 제1[0055]
오믹층(132) 상에 제1 반사층(134)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 도 3은 다른 실시예에 따른 발광소자의 평면도 및 부분확대도이다.[0056]
도 3과 같이 다른 실시예에 의하면 상기 제1 전극(130)은 반사층 없이 제1 오믹층(132)을 포함할 수 있으며, 이[0057]
러한 제1 오믹층(132)은 투명 오믹층일 수 있다.
상기 제1 오믹층(132)이 투명 오믹층인 경우 10 nm 이하의 두께로 형성될 수 있고, Cr, Pt, Ni, Au 중 적어도[0058]
하나 이상으로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 상기 제1 전극(130)에서의 패턴(H)은 주기적인 2차원 구조로 삼각 격자, 사각 격자 및 이를 응용한[0059]
아르키메디안 격가(Archimedean lattice), 또는 준결정(Quasi-crystal)을 포함할 수 있다. 또한, 주기적인 패
턴에서 확장하여 불규칙적인 랜덤 패턴까지 포함할 수 있다.
실시예에서 제1 전극(130)의 패턴(H)은 전류 확산을 위해 서로 연결되어 있는 홀 형태의 구조일 수 있다.[0060]
실시예에서 상기 패턴(H)은 공기, 에폭시(Epoxy) 또는 기타 유전체로 중 적어도 하나 이상으로 채워질 수 있다.[0061]
유전체로 패턴(H)이 채워지는 경우 유전체의 굴절률은 1보다 크며 3보다 작을 수 있다. 공기로 패턴(H)이 채워
지는 경우에는 패턴의 영역에 감광막, 절연물 등을 위치 시키고, 제1 전극(130) 상에 추가 물질을 형성한 후 감
광막 또는 절연물 등을 선택적으로 제거할 수 있다.
실시예에서 적용되는 패턴(H)의 주기는 약 100~약 5,000 nm 이며, 전체 LED Chip 상면 면적에 대한 제1 전극[0062]
(130)이 차지하는 면적 비율은 약20% 이하일 수 있다.
실시예에서 패턴(H)의 필링팩터(Filling Factor)(발광구조물 상면 전체 면적에서 제1 전극이 차지하는 비율)는[0063]
20% 이하가 됨으로써 전류확산에 기여하고, 동작전압 특성을 만족하면서 동시에 광 추출 효율 향상에 기여할 수
있다.
실시예에서 제1 전극(130)의 패턴(H)은 전류 확산을 위해 공간적으로 서로 이어져 있는 구조가 돼야 하므로, 홀[0064]
(Hole) 형태가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 제1 전극(130)의 패턴(H)에 의한 광 추출 효과
를 고려할 때, 홀(Hole)의 크기는 0.45a 이상일 수 있다(여기서, a는 패턴의 주기)(도 5 참조).
또한, 실시예에 의하면 홀(Hole) 크기가 커질수록 제1 전극(130)의 필링팩터가 작아지므로, 제1 전극에 의한 흡[0065]
수 손실을 줄일 수 있다. 패턴(H)이 삼각 격자의 형태로 배열되어 있는 경우, 0.45a의 크기를 가지는 홀 패턴의
필링팩터는 약 20% 이하가 되므로, 일반적인 n형 전극의 면적 비율을 적용하고도 동시에 광 추출 효과를 추가적
으로 얻을 수 있다.
이후, 상기 제1 전극(130) 상에 패드전극(140)을 형성한다.[0066]
상기 패드전극(140)은 도 2와 같이 전류 확산을 위한 금속 계면 접합을 위한 제3 결합층(146), 와이어 본딩을[0067]
위한 본딩층(148) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 2와 같이 패턴(H)이 도입되는 제1 전극(130) 구조는 패드전극(140) 외의 영역에 대해서는 본딩층[0068]
과 결합층이 생략될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(130)은 제1 오믹층(132), 제1 반사층(134)를 포함할 수
있다. 이때, 상기 패드전극(140)은 제3 결합층(146)을 포함할 수 있으며, 니켈(Ni), 금(Au) 등을 이용하여 제3
결합층을 형성할 수 있다. 또한, 패드전극(140)은 Au 등에 의해 본딩층(148)을 포함할 수 있다.
또는, 도 3과 같이 다른 실시예에 의하면 제1 전극(130)에서 반사층까지 생략될 수 있다. 예를 들면, 도 3과 같[0069]
이 패드전극(140) 영역을 제외하고 나머지 영역에 대해서 제1 오믹층(132) 금속만이 도입되는 경우, 제1 오믹층
(132)의 두께를 약 10 nm 이하로 줄여 투명 오믹층의 역할을 수행할 수 있다. 이 경우, 패드전극(140)은 빛의
반사를 위한 제3 반사층(144)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 반사층(144)은 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하
는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면, 제1 전극은 평면 금속층 내에 소정의 패턴을 도입하는 방식으로 제작되어 전[0070]
등록특허 10-1103892
- 8 -
류확산이 용이하며, 동시에 광 추출 효율 향상에 기여한다.
또한, 실시예에 의하면 제1 전극은 와이어 본딩패드(wire bonding pad)를 제외한 나머지 영역에 얇은 투명금속[0071]
을 도입하는 방식을 적용함으로써 동작전압 특성을 만족하면서, 광량을 향상시킬 수 있다.
도 10은 제2 실시예에 따른 발광소자의 평면도이다.[0072]
제2 실시예는 상기 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며 이하 제2 실시예의 차별점을 위주로 설명한[0073]
다.
제2 실시예에서 필링팩터는 상기 발광구조물(110) 상면에서 전체적으로 균일하지 않을 수 있다.[0074]
예를 들어, 상기 패드전극(140)으로 부터 제1 거리에 있는 제1 영역(A)의 필링팩터는 상기 패드전극(140)으로부[0075]
터 상기 제1 거리보다 멀리 있는 제2 거리의 제2 영역(B)의 필링팩터 보다 낮을 수 있다.
즉, 제2 실시예에 의하면 제1 전극(130)의 패턴(H)은 전류확산 효과를 고려하여 전체 영역에 동일한 필링팩터[0076]
(Filling Factor)를 가지지 않을 수 있다.
예를 들어, 패드전극(140) 주위의 제1 영역(A)에서는 상대적으로 금속 면적이 적은, 즉, 홀(Hole Size)이 큰 제[0077]
1 패턴(H1)을 적용하거나 패턴 자체를 적용하지 않을 수 있으며, 패드전극(140)에서 떨어진 제2 영역(B)일에서
는 서서히 금속 면적의 비율을 높여나갈 수 있다. 즉, 제2 영역(B)에서는 홀(Hole Size)이 점점 작아지는 제2
패턴(H2)을 적용할 수 있다.
이에 따라 제2 실시예에 의하면 전체 제1 전극(130)의 비율(필링팩터)을 줄이면서도 효과적인 광 추출 효과가[0078]
일어나도록 설계할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자에 의하면, 제1 전극은 평면 금속층 내에 소정의 패턴을 도입하는 방식으로 제작되어 전[0079]
류확산이 용이하며, 동시에 광 추출 효율 향상에 기여한다.
또한, 실시예에 의하면 제1 전극에 의한 흡수손실을 최소화하기 위해, 패드전극과 상대적 거리에 따라 패턴의[0080]
필링팩터(Filling Factor)를 다르게 설정할 수 있다.
도 11은 실시예에 따른 발광소자가 설치된 발광소자 패키지를 설명는 도면이다.[0081]
도 11을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 몸체부(200)와, 상기 몸체부(200)에 설치된 제1 전극층[0082]
(210) 및 제2 전극층(220)과, 상기 몸체부(200)에 설치되어 상기 제1 전극층(210) 및 제2 전극층(220)과 전기적
으로 연결되는 발광소자(100)와, 상기 발광소자(100)를 포위하는 몰딩부재(400)가 포함된다.
상기 몸체부(200)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 발광소자[0083]
(100)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
상기 제1 전극층(210) 및 제2 전극층(220)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광소자(100)에 전원을 제공하는[0084]
역할을 한다. 또한, 상기 제1 전극층(210) 및 제2 전극층(220)은 상기 발광소자(100)에서 발생된 빛을 반사시켜
광 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있으며, 상기 발광소자(100)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할
수도 있다.
상기 발광소자(100)는 도 1 또는 도 10에 예시된 수직형 타입의 발광소자가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것[0085]
은 아니다. 상기 발광소자(100)는 상기 몸체부(200) 상에 설치되거나 상기 제1 전극층(210) 또는 제2 전극층
(220) 상에 설치될 수 있다.
상기 발광소자(100)는 와이어(300)를 통해 상기 제1 전극층(210) 및/또는 제2 전극층(220)과 전기적으로 연결될[0086]
수 있으며, 실시예에서는 수직형 타입의 발광소자(100)가 예시되어 있기 때문에, 하나의 와이어(300)가 사용된
것이 예시되어 있다. 다른 예로서, 상기 발광소자(100)가 수평형 타입의 발광소자인 경우 두개의 와이어(300)가
사용될 수 있으며, 상기 발광소자(100)가 플립칩 방식의 발광소자의 경우 와이어(300)가 사용되지 않을 수도 있
다.
상기 몰딩부재(400)는 상기 발광소자(100)를 포위하여 상기 발광소자(100)를 보호할 수 있다. 또한, 상기 몰딩[0087]
부재(400)에는 형광체가 포함되어 상기 발광소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에[0088]
만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통
등록특허 10-1103892
- 9 -
상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조
합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예[0089]
가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예
시되지 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 특정하는 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자의 단면도.[0090]
도 2 및 도 3은 제1 실시예에 따른 발광소자의 평면도 및 부분확대도.[0091]
도 4는 실시예에 따른 발광소자의 광추출 효율을 나타내는 도면.[0092]
도 5는 실시예에 따른 발광소자의 패턴의 크기에 따른 광추출 효율을 나타내는 도면.[0093]
도 6 내지 도 9는 제1 실시예에 따른 발광소자의 제조방법의 공정단면도.[0094]
도 10은 제2 실시예에 따른 발광소자의 평면도.[0095]
도 11은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도.[0096]
도면
도면1
등록특허 10-1103892
- 10 -
도면2
도면3
등록특허 10-1103892
- 11 -
도면4
도면5
도면6
등록특허 10-1103892
- 12 -
도면7
도면8
도면9
등록특허 10-1103892
- 13 -
도면10
도면11
등록특허 10-1103892
- 14 -