KR100610633B1 - Led having vertical structure and manufacturing method of the same - Google Patents

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박상용
서상원
최승우
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Abstract

전기 전도도와 방열 성능을 개선할 수 있는 수직 구조 발광 다이오드 및 그 제조 방법이 개시된다. The vertical cavity light-emitting diode and its manufacturing method capable of improving the electrical conductivity and heat radiation performance is provided. 수직 구조 발광 다이오드는 기판, 발광 구조물, 제 1 전극, 제 2 전극, 및 방열 도전부를 포함한다. A vertical structure light emitting diode includes a substrate, a light emitting structure, a first electrode, a second electrode, and the heat conductive parts. 발광 구조물은 기판상에 형성되고, 제 1 전극은 발광 구조물 상에 형성된다. A light emitting structure is formed on the substrate, a first electrode is formed on the light emitting structure. 방열 도전부는 발광 구조물과 접하여 기판 내부에 형성되며, 제 2 전극은 방열 도전부에 접하도록 형성된다. Heat conductive portion is formed in the substrate in contact with the light emitting structure, a second electrode is formed in contact with the heat conductive portion. 기판 내부에 발광 구조물과 전극 사이를 연결하는 방열 도전부를 형성함으로써 발광 다이오드의 방열 성능 및 전기 전도도를 개선할 수 있다. It is possible to improve the heat dissipation performance and electrical conductivity of the light emitting diode by forming a conductive heat dissipation unit for connecting the light emitting structure in the substrate and the electrode.
발광 다이오드, 수직 구조, 방열 도전부, 건식 식각 Light emitting diodes, vertical cavity, the heat conductive portion, dry etching

Description

수직 구조 발광 다이오드 및 그 제조 방법{LED having vertical structure and manufacturing method of the same} A vertical structure light emitting diode and a method of manufacturing {LED having vertical structure and manufacturing method of the same}

도 1은 종래의 수평 구조 발광 다이오드의 일 예의 단면도. Figure 1 is an example of a horizontal sectional view of a conventional light emitting diode structure.

도 2는 수직 구조 발광 다이오드의 일 예의 단면도. Figure 2 is an example cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode.

도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직 구조 발광 다이오드의 단면도. Figure 3a is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.

도 3b는 도 3a의 AA 선에 따라 절단된 수직 구조 발광 다이오드의 단면도. Figure 3b is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode, taken along the line AA of Figure 3a.

도 4a 내지 도 4j는 도 3a의 수직 구조 발광 다이오드 제조를 위한 제 1 방법의 단계별 공정을 도시한 도면. Figure 4a-4j is a view showing a step-by-step process of the first method for manufacturing a vertical light emitting diode structure of Figure 3a.

도 5a 내지 도 5j는 도 3a의 수직 구조 발광 다이오드 제조를 위한 제 2 방법의 단계별 공정을 도시한 도면. Figure 5a-5j are views illustrating a step-by-step process of the second method for manufacturing a vertical light emitting diode structure of Figure 3a.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 구조 발광 다이오드의 단면도. 6 is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.

도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수직 구조 발광 다이오드의 단면도. Figure 7a is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.

도 7b는 도 7a의 BB 선에 따라 절단된 수직 구조 발광 다이오드의 단면도. Figure 7b is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode, taken along the line BB of Figure 7a.

도 8a 내지 도 8j는 도 7a의 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법의 단계별 공정을 도시한 도면. Figures 8a through 8j shows a step-by-step process of the method for manufacturing a vertical light emitting diode structure of Figure 7a.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명> <Reference Numerals [>

410: 사파이어 기판 410: sapphire substrate

420: 실리콘 기판 420: silicon substrate

430: 반사층 430: reflective

440: 도전성 접착층 440: conductive adhesive layer

450: 발광 구조물 450: a light emitting structure

460: 방열 도전부 460: heat conductive part

470, 490: 전극 470, 490: electrode

본 발명은 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to, and more particularly, the vertical structure light emitting diode manufacturing method relates to a light emitting diode manufacturing method.

발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 전자와 홀의 재결합에 기초하여 발광하는 반도체 소자로서, 광통신, 전자 기기에서 여러 형태의 광원으로 널리 사용되고 있다. A light emitting diode (LED; Light Emitting Diode) is a semiconductor element for emitting light on the basis of the electrons and holes recombine, the widely different types of light sources used in optical communication, an electronic apparatus.

발광 다이오드에 의해 방출되는 광의 색깔은 발광 다이오드의 제조에 사용되는 반도체 재료에 따라 달라진다. Light color emitted by the LED depends on the semiconductor material used for manufacturing a light-emitting diode. 이는 방출된 광의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band gap)에 따라 달라지기 때문이다. This is because the wavelength of emitted light is dependent on the valence band (valence band) electrons and the conduction band (conduction band) band gap (band gap) of the semiconductor material representing the energy difference between electrons. 현재, 빨간색부터 노란색까지의 발광을 위해서는 AlGaInP, 청색부터 녹색까지의 발광을 위해서는 InGaN이 많이 사용되고 있다. Currently, there are a lot of InGaN is used in order from the light-emitting AlGaInP, blue to green to yellow to red from the light-emitting.

도 1은 종래의 수평 구조 발광 다이오드 단면도의 일 예를 도시한 도면이다. 1 is a view showing an example of a conventional light emitting diode structure of horizontal cross-sectional view. 도 1에 도시된 발광 다이오드는 수평 구조GaN 발광 다이오드로서, GaN 발광 다이오드(100)는 사파이어 기판(110), 및 사파이어 기판(110) 상에 형성된 GaN 발광 구조물(150)을 포함한다. As a light emitting diode structure comprises a horizontal GaN light-emitting diode shown in Figure 1, the GaN LED 100 includes a GaN light emitting structure 150 formed on the sapphire substrate 110 and the sapphire substrate (110).

GaN 발광 구조물(150)은 사파이어 기판(110) 상에 순차적으로 형성된 n형 GaN 클래드 층(152), 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well) 구조의 활성층(154), 및 p형 GaN 클래드층(156)으로 구성된다. GaN compound semiconductor layers 150 is a sapphire substrate (110) n-type GaN cladding layer 152 sequentially formed on the multi-quantum well (Multi-Quantum Well) structure active layer 154, and a p-type GaN cladding layer (156 ) it is composed of. 발광 구조물(150)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)와 같은 공정을 이용하여 성장될 수 있다. A light emitting structure 150 may be grown using a process such as MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). 이때, n형 GaN 클래드층(152)을 성장시키기 전에 사파이어 기판(110)과의 격자 정합을 향상시키기 위해 AlN/GaN으로 이루어진 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다. In this case, it may be to before growing the n-type GaN cladding layer 152 to improve the lattice match between the sapphire substrate 110, forming a buffer layer (not shown) made of AlN / GaN.

소정의 영역에 해당하는 p형 클래드층(156)과 활성층(154)을 건식 식각하여 n형 GaN 클래드층(152)의 일부 상면을 노출시키고, 노출된 n형 컨택(190)과 p형 컨택(170)을 형성한다. Exposing a portion the top surface of the p-type cladding layer 156 and the active layer 154 is dry etched to the n-type GaN cladding layer 152 a that corresponds to the predetermined area of ​​the exposed n-type contact 190 and p-type contacts ( 170) to form a. 일반적으로 전류 주입 면적을 증가시키면서 휘도에 악영향을 주지 않기 위해서 p형 클래드층(156) 상면에는 p형 컨택(170)을 형성하기 전에 투명 전극(transparent electrode; 160)을 형성할 수도 있다. To avoid, while generally increasing the current injection area not adversely affect the luminance upper surface of the p-type cladding layer 156, the transparent electrode before forming the p-type contact 170; may form a (transparent electrode 160).

그러나 이와 같은 구조의 GaN 발광 다이오드(100)는 절연 물질인 사파이어 기판(110)을 사용하기 때문에, n형 컨택(190)으로부터 활성층(154)을 통해 p형 컨택(170)으로 향하는 전류 흐름이 수평 방향을 따라 협소하게 형성될 수밖에 없다. However, this GaN light-emitting in the same structure diode 100 is an insulating material is due to the use of a sapphire substrate 110, the current flowing toward the p-type contact 170 through the active layer 154 from the n-type contact 190 is a horizontal It can only be narrowly formed in a direction. 이러한 협소한 전류 흐름으로 인해, 발광 다이오드(100)의 순방향 전압이 증가하여 전류 효율이 저하되며, 정전기 방전(electrostatic discharge) 효과가 취약해지는 문제가 발생한다. Because of this narrow current flow, and increases the forward voltage of the LED 100, the current efficiency decreases and, there arises a problem that the electrostatic discharge (electrostatic discharge) effect vulnerable.

또한, 전류 밀도의 증가에 의해 열 발생량이 큼에도 불구하고, 사파이어 기판(110)의 낮은 열전도성에 의해 열방출이 원활하지 못하므로, 열증가에 따라 사파이어 기판(110)과 GaN 발광 구조물(150) 사이에 기계적 응력이 발생하여 소자가 불안정해질 수 있다. In addition, even though the heat generation as much as by an increase in current density, and because they do not facilitate the heat dissipation by gender low thermal conductivity of the sapphire substrate 110, the sapphire substrate 110 and the GaN light emitting structure 150 in response to the increased heat by a mechanical stress generated between the elements it can be made unstable.

나아가, n형 컨택(190)을 형성하기 위해서, 적어도 형성할 컨택(190)의 면적보다 크게 활성층(154)의 일부 영역을 제거하여야 하므로, 발광 면적이 감소되어 소자 크기 대 휘도에 따른 발광 효율이 저하된다는 문제점이 있다. Further, in order to form the n-type contacts 190, so be greatly remove a part of the active layer 154 than the area of ​​the contacts (190) to form at least, the light emission efficiency according to a light emitting area is reduced in element size for luminance there is a problem that degradation.

도 2는 수평 구조 다이오드의 단점을 해결하기 위해 고안된 수직 구조 발광 다이오드의 일 예를 도시한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing an example of a vertical cavity light-emitting diode designed to solve the disadvantage of the horizontal structure diode. 도 2에 도시된 발광 다이오드는 수직 구조 GaN 발광 다이오드로서, GaN 발광 다이오드(200)는 p형 GaN 클래드층(252), 활성층(254), 및 n형 클래드층(256)을 포함하는 발광 구조물(250)을 포함한다. The light emitting diode shown in Fig. 2 is a vertical structure GaN light emitting diode, GaN light-emitting diode 200 includes a light emitting structure including a p-type GaN cladding layer 252, active layer 254, and the n-type cladding layer 256 ( include 250).

도 2에서 도시된 바와 같이, 수직 구조 발광 다이오드(200)는 실리콘 기판(220)과 같은 도전성 기판을 사용하여 다이오드(200)의 상하부가 서로 전기적으로 도통할 수 있는 구조를 가진다. As it is shown in Figure 2, the vertical structure light emitting diode 200 has a structure in which upper and lower parts of the diode 200 may be electrically connected to each other by using a conductive substrate such as a silicon substrate 220. 이로 인해, 다이오드(200)의 열방출 효과를 향상시킬 수 있고, 전류 흐름이 수평 구조 발광 다이오드보다 넓은 면적을 통해 형성되므 로 순방향 전압을 감소시킬 수 있으며, 아울러, 정전기 방전 효과도 향상시킬 수 있다. Because of this, it is possible to improve the heat radiating effect of the diode 200, and current flow to reduce the forward voltage to doemeu formed over a large area than the horizontal light emitting diode structure, as well, it can be improved electrostatic discharge effect .

또한, 공정 측면에서는 전류 밀도 분포를 충분히 개선할 수 있으므로, 투명 전극의 형성 공정이 필요하지 않으며, 견고한 사파이어 기판이 제거되므로, 개별 소자 단위로 절단하는 공정이 간소해질 수 있다. In the process the side it is possible to improve the current density distribution well, do not require the step of forming the transparent electrode, because the rigid sapphire substrate is removed, a step of cutting into individual device units may be simplified.

아울러, LED의 휘도 측면에서도 수평 구조 발광 다이오드와 달리 활성층의 일부를 식각하는 공정이 요구되지 않으므로, 넓은 발광 면적을 확보할 수 있어 휘도를 보다 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. In addition, there is an advantage that, unlike the horizontal light emitting diode structure side in the luminance of the LED may not require a step of etching a portion of the active layer, to secure a large light emitting area can be further improved luminance.

도 2에서 수직 구조 발광 다이오드(200)의 실리콘 기판(220)은 빛을 발생하는 에피층의 발광 구조물(250)과 열과 압력을 이용한 금속막 저온 용융에 의해 접합되어 있다. In Figure 2 a silicon substrate 220 in the vertical structure light emitting diode 200 is a metal film using a light-emitting structure 250 of the epitaxial layer that generates light and heat and pressure bonding by the low temperature melting.

실리콘 기판(220)은 발광 구조물(250)로 흐르는 전류의 통로 및 발광 구조물에서 발생하는 열을 방출하는 통로의 역할을 수행한다. The silicon substrate 220 functions as a passage for emitting heat generated from the light emitting structure and the passage of current flowing to the light emitting structure (250). 따라서, 실리콘 기판(220)의 전기 전도도나 방열 성능은 다이오드 소자의 성능 및 소자의 수명을 결정하는 주요한 요소가 된다. Therefore, the electrical conductivity and heat radiation performance of the silicon substrate 220 is a major factor in determining the performance and life of the diode element.

그런데 실리콘 기판(220)은 반도체 재료인 실리콘 자체의 물리적 특성으로 인해 그 전기 전도도 및 방열 성능에 한계가 있다. However, the silicon substrate 220, there is a limit on the electrical conductivity and heat radiation performance, because of the physical characteristics of the silicon semiconductor material itself. 이로 인해 실리콘 기판(220)을 포함하는 수직 발광 다이오드의 방열 성능 및 전기 전도도를 높이는 데도 한계가 있게 된다. This is possible even though a limit to increase the heat dissipation performance and electrical conductivity in the vertical light emitting diode comprising a silicon substrate 220. 이러한 낮은 방열 성능 및 전기 전도도는 발광 다이오드의 성능 및 수명을 저하시키는 주요한 원인이 된다. This low heat dissipation performance and electrical conductivity is a major cause of lowering the performance and life span of the LED.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수직 발광 다이오드 기판의 전기 전도도와 열 방출 성능을 개선함으로써 발광 다이오드의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있는 수직 구조 발광 다이오드 및 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법을 제공함에 있다. The present invention is conceived to solve the conventional problems described above, an object of the present invention is a vertical structure light emitting diode that can improve the performance and life span of the LED by improving the electrical conductivity and heat radiation performance of vertical LED substrate and has a vertical structure light emitting diode manufacturing method to provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 수직 발광 다이오드는 기판, 기판상에 형성된 발광 구조물, 발광 구조물 상에 형성된 제 1 전극, 발광 구조물과 접하고 기판 내부에 형성되는 방열 도전부, 및 방열 도전부에 접하는 제 2 전극을 포함한다. A vertical LED according to the first aspect of the present invention for achieving the abovementioned objects is part heat conductive contact with the first electrode, a light emitting structure formed on the light emitting structure, the light emitting structure formed on the substrate, the substrate formed in the substrate, and a second electrode in contact with the heat conductive portion.

이와 같이, 기판 내부에 발광 구조물과 전극 사이를 연결하는 방열 도전부를 형성함으로써 발광 다이오드의 방열 성능 및 전기 전도도를 개선할 수 있게 된다. In this way, it is possible to improve the heat dissipation performance and electrical conductivity of the light emitting diode by forming a conductive heat dissipation unit for connecting the light emitting structure and the electrode on the substrate.

방열 도전부는 기판을 관통하여 형성될 수 있고, 일체 또는 서로 분리된 복수개로 형성될 수 있으며, 기판 내부에 구리 또는 금과 같은 금속을 도금함으로써 형성될 수 있다. Heat conductive portion may be formed through the substrate, it can be formed integrally with each other or a plurality of discrete, and can be formed by plating a metal such as copper or gold inside the substrate. 구리 또는 금(Au)과 같은 방열 성능 및 전기 전도도가 우수한 재료의 사용은 발광 다이오드의 성능 및 수명을 보다 향상시킬 수 있게 된다. Use of the heat radiation performance and excellent electrical conductivity material such as copper or gold (Au) is able to be further improved the performance and life span of the LED.

발광 구조물은 p형 반도체층, n형 반도체층, p 형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 형성된 활성층을 포함하며 활성층에서 발생하는 빛을 반사하는 반사층을 더 포함할 수 있다. A light emitting structure including an active layer formed between the p-type semiconductor layer, n-type semiconductor layer, p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer and may further include a reflective layer for reflecting light generated by the active layer. 반사층의 포함은 발광 다이오드의 발광 효율을 더욱 개선시킨다. It includes a reflective layer is to further improve the light emission efficiency of the LED.

기판은 도전성 기판, 특히 실리콘 기판일 수 있다. The substrate may be a conductive substrate, in particular a silicon substrate. 실리콘 기판은 사파이어 기판 등에 비해 강도가 작아 통상의 절단 공정을 통해 용이하게 절단될 수 있다. Silicon substrate may have reduced strength can be easily cut by a conventional cutting step than the sapphire substrate or the like.

발광 다이오드는 기판과 발광 구조물 사이에 형성된 도전성 접착층을 더 포함할 수 있으며, 도전성 접착층은 금을 포함하는 접합재로 형성될 수 있다. A light emitting diode may further include a conductive adhesive layer formed between the substrate and the light emitting structure, a conductive adhesive layer may be formed of a bonding material containing gold. 또한, 도전성 접착층에는 발광성 구조물과 기판 사이의 접합 면적을 감소시키기 위한 요철부가 형성될 수 있다. Further, the conductive adhesive layer may be added to reduce the unevenness of the junction area between the emissive structure and the substrate is formed. 요철부를 형성함으로써 발광 구조물과 기판 사이의 접합 면적을 감소시켜 접합 계면에서 발생하는 스트레스를 감소시킬 수 있다. It reduces the contact area between the light emitting structure and the substrate by forming concave and convex portions can reduce the stress generated in the bonding interface.

본 발명의 제 2 특징에 따른 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법은 제 1 기판에 발광 구조물을 형성하는 단계, 제 2 기판이 발광 구조물과 접합되는 경우 각 발광 구조물과 접하는 제 2 기판상의 영역에 소정 깊이의 방열 패턴을 형성하는 단계, 방열 패턴을 방열 도전 물질로 채워 방열 도전부를 형성하는 단계, 방열 도전부를 발광 구조물과 접합하는 단계, 방열 도전부가 노출될 때까지 접합면과 대향하는 제 2 기판상의 면을 제거하는 단계, 노출된 방열 도전부 면에 전극을 형성하는 단계, 제 1 기판을 제거하는 단계, 제 1 기판이 제거된 발광 구조물 상에 전극을 형성하는 단계를 포함한다. A vertical structure light emitting diode manufacturing method according to a second aspect of the present invention comprises the steps of forming a light emitting structure on a first substrate, having a predetermined depth in a region on the second substrate in contact with the respective light emitting structures when the second substrate is bonded with the light emitting structure forming a heat radiation pattern, forming filled a radiation pattern in the heat conductive material heat conductive portion, the method comprising heat conductive portion light emitting structure and the junction, a second surface on the second substrate to heat the conductive parts face the joint surface until the exposed removing, and a step of forming an electrode on the step of forming an electrode on a surface portion exposed heat conductivity, the step of removing the first substrate, the first substrate is removed, the light emitting structure.

제 2 기판상의 방열 패턴은 건식 식각에 의해 형성될 수 있는데, 건식 식각을 이용함으로써 패턴 형성시 가공 정밀도가 우수해진다. There the second heat radiation pattern can be formed by a dry-etching on the substrate, it is excellent in processing accuracy in the pattern formation by using dry etching.

제 2 기판과 발광 구조물은 제 2 기판과 발광 구조물 사이에 형성된 도전성 접착층에 의해 접합될 수 있으며, 이 경우 제 2 기판과 발광 구조물은 열압착에 의해 접합될 수 있다. The second substrate and the light emitting structure may be bonded by a conductive adhesive layer formed between the second substrate and the light emitting structure, in which case the second substrate and the compound semiconductor layers can be bonded by thermal compression bonding.

또한, 도전성 접착층에 발광 구조물과 제 2 기판 사이의 접합 면적을 감소시 키기 위한 요철부를 형성할 수 있고, 도전성 접착층은 제 2 기판 및 상기 발광 구조물 상에 각각 형성된 후 서로 접합될 수 있다. In addition, it is possible to form a concavo-convex for Pointing when reducing the contact area between the light emitting structure and the second substrate to the conductive adhesive, the conductive adhesive layer may be bonded to each other after each formed on the second substrate and the light emitting structure.

제 2 기판은 연마 또는 식각에 의해 제거될 수 있으며, 제 2 기판에는 방열 패턴을 둘러싸고 깊이가 적어도 방열 패턴의 깊이 이상인 분리 패턴을 형성할 수 있는데, 분리 패턴의 형성은 개별 발광 다이오드 소자를 분리하기 위한 별도의 기판 절단 공정을 생략할 수 있도록 해준다. A second substrate there is a depth surrounding the has radiation patterns the second substrate can, and is removed by polishing or etching to form a separation pattern at least a depth of at least radiation pattern, the formation of the separation patterns to separate the individual light emitting diode elements, a separate process for cutting the substrate makes it possible to omit.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. Reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.

<제 1 실시예> <First Embodiment>

도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직 구조 발광 다이오드의 단면도이다. Figure 3a is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode according to a first embodiment of the present invention.

도 3a에서 수직 발광 다이오드는 기판(420), 기판(420) 상에 형성된 발광 구조물(450), 발광 구조물(450) 상에 형성된 제 1 전극(490), 발광 구조물과 접하고 기판을 관통하여 형성되는 방열 도전부(460), 및 방열 도전부(460)에 접하고 기판 아래에 형성된 제 2 전극(470)으로 구성된다. A vertical light emitting diode 3a is a substrate 420, a substrate 420 in contact with first electrode 490, a light emitting structure formed on the light emitting structure 450, the light emitting structure 450 formed on and are formed through the substrate contact with the heat conductive part 460, and the heat conductive part 460 is composed of the second electrode 470 is formed under the substrate.

본 실시예에서 기판(420)은 도전성 기판으로서 실리콘 기판이 사용된다. Substrate 420 in this embodiment is a silicon substrate is used as the conductive substrate. 일반적으로 수직 구조 발광 다이오드에 사용되는 도전성 기판으로는 실리콘 기판이 많이 사용된다. In general, as the conductive substrate used in the vertical structure light emitting diode is used in much of the silicon substrate. 실리콘 기판은 사파이어 기판 등에 비해 강도가 작아 통상의 절단 공정을 통해 용이하게 절단될 수 있다. Silicon substrate may have reduced strength can be easily cut by a conventional cutting step than the sapphire substrate or the like.

그러나 사파이어와 같은 절연성 기판이 아니라면 다른 재료의 기판도 가능한 데, 예를 들어, 게르마늄, SiC, ZnO, 다이아몬드, 및 GaAs 등이 또한 사용될 수 있다. However, there is not a dielectric substrate such as a sapphire substrate is also possible for other materials, e.g., germanium, SiC, ZnO, diamond, GaAs and the like may also be used.

본 실시예에서는 발광 구조물과 하부 전극(470) 사이에 방열 도전부(460)가 형성되어 열과 전기의 통로가 되므로 기판(420)이 반드시 도전성 기판이어야 하는 것은 아니다. In this embodiment, it does not heat conductive portions 460 between the light emitting structure and the lower electrode 470 is formed in the passage of heat and electricity, because the substrate 420 must be a conductive substrate.

방열 도전부(460)는 기판(420) 내부에 구리 또는 금과 같은 금속을 도금함으로써 형성될 수 있다. Heat conductive part 460 it may be formed by plating a metal such as copper or gold in the substrate 420. 구리 또는 금(Au)과 같은 방열 성능 및 전기 전도도가 우수한 재료의 사용은 발광 다이오드의 성능 및 수명을 보다 향상시킬 수 있게 된다. Use of the heat radiation performance and excellent electrical conductivity material such as copper or gold (Au) is able to be further improved the performance and life span of the LED.

도 3b는 도 3a의 AA 선에 따라 절단된 수직 구조 발광 다이오드의 단면도이다. Figure 3b is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode, taken along the line AA of Figure 3a.

도 3b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 방열 도전부(460)는 기판(420) 내부에 형성되어 발광 구조물(450)과 전극(470) 사이에서 열과 전기의 통로의 역할을 수행한다. As can be seen in Figure 3b, the conductive heat dissipation unit 460 is formed in the substrate 420 plays the role of heat and of electricity between the light emitting structure 450 and electrode 470 passages. 제 1 실시예에서는, 도 3b에서와 같이, 방열 도전부(460)는 일체로 형성되고 4각형의 단면 형태를 가지지만, 다른 실시예에서는 다른 형태로 구현될 수도 있다. In the first embodiment, and as shown in Figure 3b, heat conductive unit 460 may be integrally formed only have a cross sectional shape of square, in other embodiments implemented in other forms.

발광 구조물(450)은 발광 다이오드의 핵심적인 부분으로서 실제로 광을 방출하는 영역이다. A light emitting structure 450 is an area for actually emit light as a core part of the LED. 발광 구조물은 일반적으로, p형 클래드층, n형 클래드층, 및 그 사이에 위치하는 활성층으로 구성된다. A light emitting structure, in general, consists of a p-type cladding layer, the n-type cladding layer, and an active layer which is located therebetween.

도 3a에서 실리콘 기판(420) 상에는 방열 도전부와 접하는 도전성 접착층(440)을 형성되어 있다. It is formed in the conductive adhesive layer 440 in contact with the heat conductive parts formed on the silicon substrate 420 in Figure 3a. 도전성 접착층(440)은 접착 패드로 형성할 수 있으며, 접착 패드는 접착성을 갖는 도전성 물질이어야 한다. A conductive adhesive layer 440 may be formed as bonding pads, the bonding pads should be a conductive material having an adhesive property. 도전성 물질은 금(Au)을 이용한 금속 접합재가 바람직하며, Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Ag- Ge, Ag-Cu, 및 Pb-Sn등이 사용될 수 있다. Conductive material and the metal bonding material using a gold (Au), preferably, the Au-Sn, Sn, In, Au-Ag, Ag- Ge, Ag-Cu, and Pb-Sn or the like can be used.

발광 구조물(450)과 도전성 접착층(440) 사이에는 발광 구조물(450) 상면으로 향하는 유효 휘도를 향상시키기 위한 반사층(430)이 더 형성될 수 있다. Between the light emitting structure 450 and the conductive adhesive layer 440, there may be further formed on the reflective layer 430 to improve the effective luminance towards the upper surface of the light emitting structure 450. 반사층(430)은 반사율이 높은 금속으로 이루어질 수 있으며, 일반적으로, Au, Ni, Ag, Al, 및 그 합금으로 형성된다. Reflective layer 430 may be formed with highly reflective metal, generally, is formed of Au, Ni, Ag, Al, and their alloys.

그러나 도전성 접착층(440)을 구성하는 물질은 일반적으로 금속 또는 합금으로 이루어지고 비교적 높은 반사도를 가지므로, 별도의 반사층을 형성하지 않더라도 어느 정도의 휘도 향상 효과는 얻을 수 있다. However, a material constituting the conductive adhesive layer 440 is typically made of a metal or alloy is relatively high, because the reflectivity of a certain extent of the brightness enhancement without forming a separate reflection effect can be obtained.

발광 다이오드를 지지하는 실리콘 기판에 상대적으로 높은 열 전도도와 전기 전도도를 갖는 벌크형 방열 금속 전극을 형성함으로써, 발광 다이오드 동작시 발생하는 열의 방출과 전기 전도도를 개선하여 발광 다이오드 소자의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있게 된다. By forming the bulk radiating metal electrode having a relatively high thermal conductivity and electric conductivity in the silicon substrate for supporting the light emitting diode, to improve the electrical conductivity and the emission of heat generated when the LED operation to improve the performance and life span of the light emitting diode device It can be so.

도 4a 내지 도 4i는 도 3a의 수직 구조 발광 다이오드 제조를 위한 제 1 방법의 단계별 공정을 도시한 도면이다. Figure 4a-4i is a diagram illustrating a step-by-step process of the first method for manufacturing a vertical light emitting diode structure of Figure 3a.

먼저, 도 4a 에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(420)을 마련하고, 도 4b 에 도시된 바와 같이, 발광 구조물(450)과 접합되는 위치에 방열 도전부(460)가 형성될 연결 통로를 건식 식각을 이용하여 일정 깊이로 형성한다. First, as shown in FIG. 4a provided to the silicon substrate 420, as shown in Figure 4b, the light emitting structure 450 heat to the position which is bonded with the conductive portion 460 has a connecting passage be formed Dry Etching by using a form to a predetermined depth.

건식 식각은 서브 미크론 가공 기술의 하나로서 감압된 용기 내에서 가스 또는 이온으로 에칭하는 방법이다. Dry etching is a method of etching by ions in the gas or the pressure vessel as a sub-micron processing technology. 건식 식각에는 플라스마, 스퍼터, 이온 등의 에칭 방법이 있으며, 습식 식각에 비해 가공 정밀도가 우수하다. Dry etching has an etching method such as plasma, sputtering, ion, it is the machining accuracy superior to the wet etching.

그 후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 연결 통로 내부를 도금 또는 그 이외의 방법을 이용하여 구리나 금과 같은 금속을 채워서 방열 도전부(460)를 형성시킨 후 연마를 통해 방열 도전부(460)와 실리콘 기판(420)의 높이가 평행하도록 평탄화한다. Then, the internal communication path by using a method of coating or otherwise to fill a metal such as copper or gold through after polishing that forms a heat conductive unit 460 heat conductive part (460, as shown in Figure 4c ) and is flattened, the height of the silicon substrate 420 so as to be parallel.

평탄화된 실리콘 기판(420)과 방열 도전부(460) 위에 도 4d 에 도시된 바와 같이 금 또는 그 밖의 금속을 이용하여 도전성 접착층(442)을 형성하고 발광 구조물(450)과 접합한다. Using a gold or other metal as illustrated in the flattened silicon substrate 420 and the heat conductive part 460. Figure 4d is formed over the conductive adhesive layer 442, and is bonded with the light emitting structure 450.

도 4e에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 실시예에서 도전성 접착층(444)은 발광 구조물(450) 상에도 형성되어 실리콘 기판(420) 상에 형성된 도전성 접착층(442)과 접합된다. A conductive adhesive layer 444 in the present embodiment, as can be seen from Figure 4e is also formed on the light emitting structure 450 is bonded with the conductive adhesive layer 442 formed on the silicon substrate 420. 이와 같이, 도전성 접착층(440)을 이용하여 실리콘 기판(520)을 발광 구조물(550)에 접합하는 방식은 도전성 접착층(442, 444)을 도전성 기판(420) 및 발광 구조물(450) 상에 각각 형성한 후 서로 접합하는 것이 바람직하다. Thus, the method for bonding the light emitting structure 550, the silicon substrate 520 using the conductive adhesive layer 440 is formed of a conductive adhesive layer (442, 444) on the conductive substrate 420 and the light emitting structure 450 after it is desirable to bond each other.

하지만, 다른 실시예에서는 도전성 접착층(442)을 미리 도전성 기판(420)에 형성한 후 발광 구조물(550)과 접합하는 형태로 수행하거나 도전성 접착층(444)을 발광 구조물(450) 상에 먼저 형성한 후 다시 도전성 기판(420)과 접합하는 형태로 수행할 수 있다. However, other embodiments do in the form of pre-conductive substrate (420), and then bonding the light emitting structure 550 formed on the conductive adhesive layer 442, or first formed on the conductive adhesive layer 444, the light emitting structure 450 then it may be carried out in the form of re-bonding the conductive substrate 420.

도전성 접착층(440)을 이용한 접합은 열압착 방식을 이용하여 수행된다. Bonding using a conductive adhesive layer 440 is performed using a heat-pressing method. 발광 구조물 형성 기판(410)으로는 일반적으로 사파이어 기판 또는 GaAs 기판이 사용된다. Semiconductor layers forming the substrate 410 as is commonly used a sapphire substrate or GaAs substrate.

그 후, 두 기판이 접합된 상태에서 도 4f 에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(420)의 뒷면을 연마, 식각 등을 공정을 통해서 방열 도전부(460)가 드러날 때까지 가공하고, 방열 도전부(460)가 드러나면 도 4g 에 도시된 바와 같이, 방열 도전부(460)에 접하는 금속 전극(470)을 형성한다. Thereafter, as the two substrates are shown in Figure 4f in the bonded state, and processing until revealed a thermally conductive portion 460 of polishing the back side, the etching, such as through the process of the silicon substrate 420, a heat conductive section as 460 is deureonamyeon shown in Figure 4g, to form the metal electrode 470 in contact with the heat conductive portion 460. the

금속 전극(470)이 형성된 후, 접합된 두 기판(410, 420)에서 레이저나 연마, 식각 등을 이용하여 도 4h에 도시된 바와 같이 사파이어나 GaAs 재료의 발광 구조물 형성 기판(410)을 제거한다. To remove the light emitting structure formed substrate 410 of sapphire or GaAs material as shown in Figure 4h, using a metal electrode after 470 is formed, the laser or polishing, etching, etc. on the two substrates bonded (410,420) .

사파이어 기판의 경우 레이저를 이용한 제거 방법이 선호되는데, 사파이어 기판은 그 기계적 강도가 커서 기계적 연마를 통한 제거하기에는 어려움이 있기 때문이다. When the sapphire substrate is removed, there is the preferred method using a laser, a sapphire substrate is due to the difficult to remove through the large mechanical polishing mechanical strength.

사파이어 기판(410)을 레이저를 이용하여 제거하기 위해서는 도 4h에서와 같이 사파이어 기판(410)으로 레이저 빔을 조사하는데, 레이저 빔은 사파이어 기판(410)을 투과하여 사파이어 기판(410)과 접촉한 발광 구조물(450)의 일부를 용융시켜 사파이어 기판(410)을 발광 구조물(450)로부터 용이하게 분리되도록 한다. In order to remove the sapphire substrate 410 using a laser for irradiating a laser beam onto a sapphire substrate 410, as shown in Figure 4h, the laser beam emission which passes through the sapphire substrate 410 in contact with the sapphire substrate (410) and melting a portion of the structure 450 is to be easily separated from the light to the sapphire substrate 410, structure 450.

마지막으로, 도 4i 에 도시된 바와 같이, 발광 구조물 상에 전극(490)을 형성하며, 도 4j에서 발광 다이오드 구조가 전이된 실리콘 기판(420)을 소자 크기로 절단한다. Finally, as shown in Fig. 4i, to form the electrode 490 on the light emitting structure, and cutting the silicon substrate 420, a light-emitting diode structure transition in Figure 4j a device size. 도 4j에서 기판(420)의 절단은 다이아몬드 휠(diamond wheel; w)에 의해 수행된다. FIG cutting the substrate 420 from 4j diamond wheel; is performed by a (diamond wheel w).

이러한 방법에 의해 제조된 수직 구조 발광 다이오드는 발광 구조물(450)과 접합된 벌크 형태의 방열 도전부(460)의 높은 열 전도도로 인해 발광 다이오드에서 발생하는 열을 방열 도전부(460)를 통하여 외부로 원활히 방출할 수 있게 된다. The vertical cavity light-emitting diode manufactured by this method is the outside through the light emitting structure 450 and the bonding the bulk form of the heat-radiating heat generated from the light emitting diode due to the higher thermal conductivity of the heat conductive part 460 is electrically conductive part 460 it is possible to smoothly discharge to. 방열 도전부(460)의 높은 전기 전도도는 전류의 흐름을 원활히 하여 발광 다이오드가 보다 밝은 빛을 생성할 수 있도록 한다. High electrical conductivity of the heat conductive portion 460 to facilitate the flow of electric current so that the LED can produce more light.

도 5a 내지 도 5i는 도 3a의 수직 구조 발광 다이오드 제조를 위한 제 2 방법의 단계별 공정을 도시한 도면이다. Figure 5a to Figure 5i is a diagram illustrating a step-by-step process of the second method for manufacturing a vertical light emitting diode structure of Figure 3a.

제 1 방법에서는 발광 다이오드 소자의 분리를 위해 다이아몬드 휠로 기판을 절단하였다. The first method was a diamond wheel cut the substrate to separate the light-emitting diode device. 일반적으로 도전성 기판은 사파이어 기판에 비해 강도가 작은 실리콘 기판 등이 사용되므로, 통상의 공정을 통해 용이하게 절단될 수 있다. Since the conductive substrate is generally used, such as the small intensity the silicon substrate than the sapphire substrate can be easily cut through the conventional process.

그러나 이와 같은 다이아몬드 휠(w)을 이용한 수직 발광 다이오드 소자의 절단은 다이아몬드 휠의 두께와 기판을 절단할 때 소모되는 기판의 손실로 인해 소자 사이의 거리를 많이 필요로 한다. However, this cutting of the diamond wheel as a vertical light emitting diode element using the (w) requires a lot of distance between due to the loss of the substrate is consumed when cutting the substrate and the thickness of the diamond wheel element. 이러한 이유로 하나의 기판에 제작될 수 있는 소자의 개수가 줄어들어 발광 다이오드의 생산성이 떨어지게 된다. For this reason, the number of devices that can be fabricated on a single substrate is reduced drops the productivity of the light-emitting diode.

발광 다이오드 제조에 있어서 한정된 기판의 면적 안에 형성될 수 있는 소자의 수에 따라 소자의 가격과 생산성이 큰 영향을 받게 된다. The price and the productivity of the device is given a significant effect depending on the number of elements that may be formed in a limited area of ​​the substrate in the light-emitting diode manufactured. 발광 다이오드의 동작 특성을 고려한 설계에 의해 소자의 면적이나 크기가 정해진 상태에서 기판당 소자의 개수를 늘이기 위해서는 소자 사이의 거리를 최대한 좁히는 방법밖에는 없다. With the area and size of the device determined by the design consideration of the operating characteristics of the light emitting diode in order to stretch the number of devices per substrate is not the only way to narrow the distance between devices as much as possible.

이때, 소자 사이의 거리는 모든 제조 공정이 완료된 후 수행되는 기판의 절단을 고려하여 정해지는데, 다이아몬드 휠에 의한 기판의 절단은 다이아몬드 휠의 두께와 절단 공정시 소모되는 기판의 손실 때문에 소자 사이에 상당한 거리를 필요로 하며, 이로 인해 단위 기판당 생산할 수 있는 발광 다이오드의 수는 제한을 받 게 된다. At this time, the cutting of the substrate by the distance between the elements makin determined in consideration of the cutting of the substrate is carried out after all the manufacturing process is complete, the diamond wheel is a significant distance between the device due to loss of the substrate being consumed in the thickness and the cutting step of the diamond wheel the it requires, whereby the number of light emitting diodes that can produce per unit of the substrate is to receive the limit.

제 2 방법은 기판상에 형성된 소자 사이의 거리를 최소화함으로써 단위 기판당 제조할 수 있는 수직 발광 다이오드의 개수를 최대화할 수 있는 수직 발광 다이오드 제조 방법을 제공한다. The second method provides a method for manufacturing a vertical light emitting diode to maximize the number of vertical light emitting diode unit can be manufactured per substrate, by minimizing the distance between the elements formed on the substrate.

제 2 방법은 제 1 방법과 대부분의 공정이 동일하다. The second method is the same as the first method and the majority of the process. 따라서, 공통된 공정에 대해서는 설명을 생략하고, 상이한 공정에 대해서는 서로 비교하여 설명한다. Therefore, omitting the explanation of the common process and will be described with respect to different process compared with each other.

도 5b와 도 4b를 비교하면, 도 5b에는 도 4b의 방열 패턴 사이에 분리 패턴이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. Compared to Figure 4b and Figure 5b, Figure 5b, there is confirmed that the isolated pattern is formed between the heat radiation pattern of Figure 4b. 분리 패턴은 방열 패턴을 둘러싸고 깊이가 적어도 방열 패턴의 깊이 이상이어야 한다. Separation pattern surrounding the radiation pattern to be less deep than the depths of at least a heat radiation pattern.

도 5f와 도 4f를 비교하면, 도 5f에서는 발광 구조물 형성 기판(410) 상에서 각 발광 다이오드 소자가 완전히 분리되어 있는 것을 확인할 수 있다. In Figure there is shown a comparison 4f and 5f, Figure 5f, it can be verified that the respective light emitting diode elements on the light emitting structure formed substrate 410 are completely separate. 방열 도전부(460)에 전극을 형성하기 위해 실리콘 기판(420)을 제거하는 경우 분리 패턴은 방열 패턴보다 더 깊이 형성되어 있으므로 방열 도전부(460)가 드러나기 전에 실리콘 기판(420)은 이미 분리되는 것이다. When removing the silicon substrate 420 to form an electrode on the heat conductive unit 460 separated a pattern so formed deeper than the radiation pattern the silicon substrate 420 prior to emerge a thermally conductive section 460 that are already separated will be.

또, 도 5h와 도 4h를 비교하면, 도 5h에는 방열 도전부(460) 및 실리콘 기판(420) 상의 전극(470)에 고정용 테이프(480)가 부착되어 있다. In addition, when compared to Fig. 4h and 5h, 5h also has a fixing tape 480 for attached to the electrode 470 on the heat conductive part 460 and the silicon substrate 420. 소자들의 고정을 위해 UV테이프나 Dicing 테이프를 실리콘 기판(420)의 후면에 접착한 후 레이저, 연마, 식각 등을 이용하여 사파이어나 GaAs 재료의 발광 구조물 형성 기판을 제거하기 위한 것이다. For fixing of the elements and then bonding the UV tape or Dicing tape to the back of the silicon substrate 420 using a laser, polishing, etching, etc. it is to remove the light emitting structure formed on a sapphire substrate or a GaAs material.

도 5h에 도시된 바와 같이, 사파이어나 GaAs 기판을 제거하게 되면 개개의 발광 다이오드 소자는 자발적으로 절단되어 고정용 테이프(480)에 의해서만 지지되게 된다. As it is shown in Figure 5h, if the removal of sapphire or GaAs substrate is to be supported only by the individual light-emitting diode device is cut spontaneously fixing tape 480 for.

도 5i에서 발광 다이오드 구조물(450) 상에 전극(490)을 형성하고, 도 5j에서 고정용 테이프(480)로부터 소자를 분리한다. Also form the electrode 490 on the light emitting diode structure 450 in 5i, and remove the device from the tape 480 for fixing in Figure 5j.

도 4j와 도 5j를 비교하면, 도 4j에서는 다이아몬드 휠(w)을 이용하여 기판(420)을 절단하여야 하지만 5j에서는 단순히 고정용 테이프(480)로부터 다이오드를 분리하기만 하면 되어 별도의 절단 공정이 필요없게 된다. Even when compared to 5j and 4j, Figure 4j In is, just simply remove the diode from the fixing tape 480 for the required cutting the substrate 420 by using a diamond wheel (w) but 5j, a separate cutting step is not required.

제 2 방법에 의하면, 수직 구조 발광 다이오드 소자가 형성된 기판을 절단하기 위해 건식 식각을 이용하므로, 다이오드 소자 사이의 간격을 수 마이크로미터 이내로 줄일 수 있게 된다. According to the second method, to cut the substrate on which the vertical structure light emitting diode elements are formed, so using the dry etching, it is possible to reduce the distance between the diode elements can be within microns. 따라서, 기판의 단위 면적당 보다 많은 수의 수직 발광 다이오드 소자를 집적하여 생산할 수 있게 된다. Thus, it is possible to produce integrated a large number of vertical light emitting diode elements than the unit area of ​​the substrate.

또한, 다이아몬드 휠에 의한 절단 공정시 기판에 가해지는 충격으로 인해 미세한 깨짐이 발생하게 되고, 이러한 미세한 깨짐은 소자에 손상을 주게 되어 소자의 신뢰성과 성능을 저하시키는 주된 원인이 되는데, 제 2 방법에서는 별도의 다이아몬드 휠을 이용한 절단 공정을 생략할 수 있으므로 생산 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 다이아몬드 휠에 의한 절단으로 인해 발생하는 미세한 깨짐이나 손상을 방지할 수 있게 된다. Furthermore, it becomes a fine cracking due to shock applied to the substrate during the cutting process using a diamond wheel, such a fine crack is there is a main cause of the dropped damage to the elements deteriorate the reliability and performance of the device, in the second method it is possible to omit the cutting process using a diamond wheel separate only can reduce the production cost as well, it is possible to prevent a fine crack or damage caused by the cutting with a diamond wheel. 이로 인해, 수직 발광 다이오드 소자의 신뢰성과 성능을 더욱 개선할 수 있게 된다. Accordingly, it is possible to further improve the reliability and performance of the vertical light emitting diode device.

<제 2 실시예> <Second Embodiment>

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수직 구조 발광 다이오드의 단면도이다. 6 is a sectional view of a vertical cavity light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.

도 6에서 발광 구조물(450)과 방열 도전부가 내부에 형성된 실리콘 기판(420)을 접합하는 도전성 접착층(440)에는 요철부(444)가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. The conductive adhesive 440 which also emit in the 6 structure 450 and the heat conductive portion bonded to the silicon substrate 420 is formed in the inside can be confirmed that it is formed with a concave-convex portion 444.

일반적으로, 도전성 접착층(440)을 이용해 발광 구조물(450)을 접착하는 방법은 발광 구조물(450) 전면에 금을 증착하여 금이 증착된 실리콘 웨이퍼와 접합을 한다. In general, the method for bonding the light emitting structure 450 with the conductive adhesive layer 440 by depositing gold on the front light-emitting structure 450 is a silicon wafer and bonding the gold is deposited. 금을 이용한 접합은 일반적으로 섭씨 300도 이상에서 이루어지며, 발광 다이오드 제작을 위해 발광 구조물(450)이 형성된 사파이어 기판이나 GaAs 기판을 실리콘 기판에 접합한다. Bonding using gold is generally comprised between 300 degrees Celsius, is bonded to the sapphire substrate or a GaAs substrate having a light emitting structure 450 to light emitting diode fabricated on a silicon substrate.

이때 접합되는 두 기판의 열 팽창계수 차이에 의해 기판 쌍에 스트레스가 발생한다. At this time, the stress generated in the pair of substrates by a thermal expansion coefficient difference between the two substrates to be bonded. 이러한 스트레스는 기판 쌍이 휘거나 깨지는 원인이 된다. Such stress causes bending or breaking the substrate pairs.

이러한 이유로 웨이퍼의 구경이나 접합 면적이 증가하게 되면 접합되는 단위 면적당 인가되는 압력이 감소하여 충분한 접합력을 얻을 수가 없게 된다. For this reason, the diameter of the wafer and the bonding area of ​​the pressure that is applied per unit area is increased when the junction is not reduced the number to obtain a sufficient bonding strength. 접합력이 약하면 소자를 절단할 때 충격을 견디지 못하고 떨어질 수 있으며, 부분적인 접합이 이루어진 경우 장시간 동작 시 동작 특성이 저하될 수 있다. And bonding force is weak, it can fall not stand the impact when the cutting device, there is a long period of time when operating the operating characteristics if the partial bond formed may be deteriorated. 장비의 한정된 압력에서 접합력을 높이려면 온도를 높여야 하는데 높은 온도에서의 공정은 소자의 발광 특성을 저하시키는 주요 원인이 된다. To increase the bonding strength at a defined pressure in the equipment to increase the temperature of the process at higher temperatures is the main cause of lowering the light emission characteristics of the element.

제 2 실시예에서는 낮은 온도에서 높은 접합력을 얻기 위한 방법으로 접합 공정시 단위 면적당 인가되는 압력을 높이는 방법을 사용한다. In the second embodiment uses the method during the bonding process method to increase the pressure to be applied per unit area to obtain a high bonding strength at low temperature. 이러한 방법을 사용 하는 경우 실리콘 기판(420)과 접합되는 발광 구조물(450)의 도전성 접착 패드를 패턴하여 접합 면적을 줄이는 대신 접합 면에 인가되는 압력을 높임으로써 더욱 높은 접합력을 갖고 신뢰성 있는 발광 다이오드 소자를 제작할 수 있다. When using this method, the silicon substrate 420 and by patterning the conductive bond pads of the bonded light emitting structure 450 is to reduce the contact area instead of by increasing the pressure applied to the joining surfaces has a higher bonding strength reliability emission with diode elements It can be produced.

도전성 접착층(440)에 요철부를 생성하기 위해 제 2 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 발광 구조물 상에 형성된 도전성 접착층(444)을 패턴 하는 방법을 사용하였다. In the second embodiment to generate uneven portions in the conductive adhesive layer 440 was used as the method for patterning the conductive adhesive layer 444 is formed on the light emitting structure as shown in Fig. 그러나 다른 실시예에서는 실리콘 기판(420) 상의 도전성 접착층(442)에 패턴을 형성할 수도 있으며, 실리콘 기판을 식각하여 형성된 요철부에 도전성 접착층(442)을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다. However, in other embodiments, and may form a pattern in a conductive adhesive layer 442 on the silicon substrate 420, it is also possible to use a method of forming a conductive adhesive layer 442, the concavo-convex portion formed by etching the silicon substrate.

열과 압력을 이용한 금속막 접합의 경우 접합 조건은 열과 압력 사이에 서로 반비례의 관계가 있다. In the case of bonding the metal film using heat and pressure bonding conditions have the relationship of inverse proportion to each other between the heat and pressure. 낮은 온도에서 적정한 접합 상태를 얻기 위해 단위 면적당 인가되는 압력을 증가시켜야 한다. To obtain a proper joint condition at a low temperature is to be increased in pressure applied per unit area. 도전성 접착층을 형성하는 금속 막을 패턴하여 접합 면적을 줄임으로써 단위 면적당 압력을 높일 수 있다. By reducing the contact area to the pattern of metal film to form a conductive adhesive layer can increase the pressure per unit area. 이로 인해 낮은 온도에서도 웨이퍼 전면적으로 높은 접합 강도를 얻을 수 있는 것이다. This is to obtain a high bonding strength to the full wafer at low temperature.

<제 3 실시예> <Third Embodiment>

도 7a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수직 구조 발광 다이오드의 단면도이다. Figure 7a is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode according to a third embodiment of the present invention.

도 7a에 도시된 수직 구조 발광 다이오드는 도 3a에 도시된 수직 구조 발광 다이오드와 대부분이 동일하며, 다만, 방열 도전부(460)의 형태에 차이가 있을 뿐이다. Also a vertical structure light emitting diode shown in 7a is equal to a vertical structure light emitting diode and the most as shown in Figure 3a, however, simply be a difference in the form of a heat conductive unit 460.

도 3a와 도 7a를 비교하여 보면, 도 3a의 방열 도전부(460)는 일체로 형성되어 있지만 도 7a의 방열 도전부(460)는 서로 분리된 복수개로 형성되어 있는 것을 알 수 있다. Figure 3a and Figure Compared to 7a, heat conductive portion 460 of Figure 3a is integrally formed, but heat conductive unit 460 of Figure 7a can be seen that it is formed of a plurality of separated from each other.

도 7b는 도 7a의 BB 선에 따라 절단된 수직 구조 발광 다이오드의 단면도이다. Figure 7b is a cross-sectional view of a vertical cavity light emitting diode, taken along the line BB of Figure 7a.

도 7b에서 도시된 방열 도전부(460)들은 서로 분리된 복수개로 형성되어 전체적으로 다공 형상을 가진다. The heat conductive unit 460 shown in Figure 7b have the porous shape as a whole is formed of a plurality of separated from each other. 도 7b를 제 1 실시예의 도 3b와 비교하면, 도 3b에서는 방열 도전부(460)는 일체로 형성되고 4각형의 단면을 가지지만, 도 7b에서는 다공 형상을 가지며 각 방열 도전부(460)는 원형 단면을 가지는 것을 확인할 수 있다. Compared to Figure 7b and the first example Figure 3b embodiment, Fig. 3b in the heat conductive part 460 is integrally formed only have a rectangular cross-section, in Figure 7b has a perforated shape of each heat conductive unit 460 it can be seen that having a circular cross section.

제 1 실시예와 제 3 실시예에서 각각 방열 도전부(460)의 바람직한 형상들이 개시되었지만, 이외에도, 당업자는 방열 도전부(460)의 자신의 선택에 따라 다른 다양한 형상들을 채용할 수 있을 것이다. The addition to the first embodiment and the second has been disclosed a preferred form of the respective heat conductive unit 460 in the third embodiment, those skilled in the art will be able to adopt other various shapes according to their own choice of the heat conductive part 460. The

도 8a 내지 도 8j는 도 7a의 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법의 단계별 공정을 도시한 도면이다. Figures 8a through 8j is a diagram illustrating a step-by-step process of the method for manufacturing a vertical light emitting diode structure of Figure 7a.

제 3 실시예의 수직 발광 구조 다이오드 제조 방법은 제 1 실시예의 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법과 대부분 동일하다. The third embodiment of the vertical structure light emitting diode manufacturing method of the first embodiment the vertical structure light emitting diode and the manufacturing method is largely the same. 다만, 제 2 기판(420) 상에 형성되는 방열 패턴의 형상에만 차이가 있다. However, there is only the difference between the shape of the radiation pattern formed on the second substrate (420).

도 8b와 도 4b를 비교하면, 도 4b에서는 방열 패턴이 일체로 형성되었지만, 도 8b에서는 서로 분리된 복수 개로 형성된 것을 확인할 수 있다. Compared to Figure 4b and Figure 8b, it can be seen that Figure 4b the radiation pattern has been formed integrally, 8b formed in each separated plural number.

본 발명은 발광 다이오드와 결합된 벌크 형태의 금속 전극의 높은 열전도도로 인해 발광 다이오드에서 발생하는 열을 금속 전극을 통하여 외부로 원활히 방출할 수 있도록 한다. The invention makes it possible to smoothly release heat because of the high thermal conductivity of a road bulk metal electrodes coupled with the light emitting diode generated by the LED to the outside through the metal electrode. 금속 전극의 높은 전기 전도도는 전류의 흐름을 원활히 하여 발광 다이오드가 보다 밝은 빛을 발생시킬 수 있게 된다. High electrical conductivity of the metal electrode is a light-emitting diode to facilitate the flow of current is possible to generate a brighter light.

발광 다이오드에서 발생하는 열을 원활히 방출함으로써 열에 의한 소자의 성능 저하를 낮출 수 있고 소자의 수명을 늘일 수 있다. By smoothly dissipate heat generated from the light emitting diodes it could reduce the deterioration of the element due to heat and may increase the lifetime of the device. 또한, 전기 전도도로 인해 빛의 밝기와 같은 소자의 성능을 높일 수 있다. In addition, it is possible to increase the device performance such as brightness of light due to the electrical conductivity.

또한, 기판에 소자의 분리를 위한 패턴을 형성함으로써 별도의 절단 공정을 생략할 수 있게 되고, 이로 인해 발광 다이오드의 생산성을 향상시킬 수 있게 되었다. Further, by forming a pattern for the separation of elements on the substrate being able to omit a separate cutting process, which results was able to improve the productivity of light-emitting diodes.

아울러, 발광 구조물과 기판 사이의 도전성 접합 패드를 패턴함으로써 종래의 접합과 비교하여 높은 접합력을 얻을 수 있고, 이로 인해 발광 다이오드의 수율을 높일 수 있다. Further, by patterning the conductive bond pad between the light emitting structure and the substrate and to obtain a high bonding strength as compared with the conventional joint, whereby it is possible to increase the yield of the light emitting diode. 또한, 저온에서 접합 공정을 수행함으로써 소자에 가해지는 손상을 줄일 수 있게 된다. In addition, it is possible to reduce the damage to the device by performing a joining operation at a low temperature.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 청구 범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다. While the invention has been described in some preferred embodiments the scope of the invention be limited by this and are not, will michyeoya in the above embodiment or improved variants that are backed by the claims.

Claims (24)

  1. 기판; Board;
    상기 기판상에 형성된 발광 구조물; A light emitting structure formed on the substrate;
    상기 발광 구조물 상에 형성된 제 1 전극; A first electrode formed on the light emitting structure;
    상기 발광 구조물과 접하고 상기 기판 내부에 형성되는 방열 도전부; Contacting the light emitting structure portion heat conductivity formed inside said substrate; And
    상기 방열 도전부에 접하는 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. Vertical structure light emitting diode comprises a second electrode in contact with the heat conductive parts.
  2. 제 1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 방열 도전부는 상기 기판을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. The heat conducting portion light emitting diode, characterized in that the vertical structure that is formed through the substrate.
  3. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 방열 도전부는 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. Vertical structure light emitting diode, characterized in that the heat conducting portion formed of a metal.
  4. 제 3항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 금속은 구리 또는 금인 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. The metal is a light emitting diode perpendicular to the structure, characterized in that copper or gold.
  5. 제 1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 발광 구조물은 상기 활성층에서 발생하는 빛을 반사하는 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. The light emitting structure is a light emitting diode perpendicular structure further comprises a reflective layer for reflecting light generated from the active layer.
  6. 제 1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 기판은 도전성 기판인 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. Wherein the substrate is a light emitting diode perpendicular to the structure, characterized in that the conductive substrate.
  7. 제 6항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 도전성 기판은 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. Wherein the conductive substrate is the light emitting diode perpendicular to the structure, characterized in that the silicon substrate.
  8. 제 1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 기판과 상기 발광 구조물 사이에 형성된 도전성 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. Vertical structure light emitting diode further comprises a conductive adhesive layer formed between the substrate and the light emitting structure.
  9. 제 8항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 도전성 접착층은 금을 포함하는 접합재로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. The conductive adhesive layer is perpendicular to the light emitting diode structure, characterized in that is formed of a bonding material containing gold.
  10. 제 9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 도전성 접착층에는 상기 발광 구조물과 상기 기판 사이의 접합 면적을 감소시키기 위한 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. The conductive adhesive layer has a vertical light-emitting structure, characterized in that concave and convex portions are formed diode for reducing the contact area between the light emitting structure and the substrate.
  11. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 방열 도전부는 복수개로 형성되고, 서로 분리된 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드. The heat conducting portion diode light-emitting vertical cavity, characterized in that A is formed from a plurality, separated from each other.
  12. (a) 제 1 기판에 발광 구조물을 형성하는 단계; (A) forming a light emitting structure on a first substrate;
    (b) 제 2 기판이 상기 발광 구조물과 접합되는 경우 상기 각 발광 구조물과 접하는 상기 제 2 기판상의 영역에 소정 깊이의 방열 패턴을 형성하는 단계; (B) when the second substrate is bonded with the light emitting structure comprising: forming a heat radiation pattern having a predetermined depth in a region on the second substrate in contact with each of the light emitting structure;
    (c) 상기 방열 패턴을 방열 도전 물질로 채워 방열 도전부를 형성하는 단계; (C) the step of forming the heat conductive filling the radiation pattern in the heat conductive material;
    (d) 상기 방열 도전부를 상기 발광 구조물과 접합하는 단계; (D) the step of bonding the light emitting structure and the heat conductive portion;
    (e) 상기 방열 도전부가 노출될 때까지 상기 접합면과 대향하는 상기 제 2 기판상의 면을 제거하는 단계; (E) removing a surface on the second substrate opposite to the bonding surface and the heat conductive until the exposed parts;
    (f) 상기 노출된 방열 도전부 면에 전극을 형성하는 단계; (F) forming an electrode on a surface portion the exposed heat conductivity;
    (f) 상기 제 1 기판을 제거하는 단계; (F) removing the first substrate; And
    (g) 상기 제 1 기판이 제거된 상기 발광 구조물 상에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. (G) a vertical structure light emitting diode manufacturing method comprising the steps of forming an electrode on the light emitting structure of the first substrate is removed.
  13. 제 12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 방열 도전부는 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that the heat conducting portion formed of a metal.
  14. 제 13항에 있어서, 14. The method of claim 13,
    상기 금속은 구리 또는 금인 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that the metal is copper or gold.
  15. 제 14항에 있어서, 15. The method of claim 14,
    상기 방열 도전부는 도금을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that the coating formed using the radiation conducting portion.
  16. 제 12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 제 2 기판상의 방열 패턴은 건식 식각에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that the first heat radiation pattern is formed by dry etching on the second substrate.
  17. 제 12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 제 2 기판과 상기 발광 구조물은 상기 제 2 기판과 상기 발광 구조물 사이에 형성된 도전성 접착층에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that the agent to be bonded by a conductive adhesive layer formed between the second substrate and the light emitting structure and the second substrate and the light emitting structure.
  18. 제 17항에 있어서, 18. The method of claim 17,
    상기 도전성 접착층은 금을 포함하는 접합재로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that the conductive adhesive layer is formed of a bonding material containing gold.
  19. 제 18항에 있어서, 19. The method of claim 18,
    상기 제 2 기판과 발광 구조물은 열압착에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method characterized in that the joint by the second substrate and the light emitting structure is thermocompression bonding.
  20. 제 19항에 있어서, 20. The method of claim 19,
    상기 도전성 접착층에 상기 발광 구조물과 상기 제 2 기판 사이의 접합 면적을 감소시키기 위한 요철부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A vertical structure light emitting diode manufacturing method according to claim 1, further comprising the step of forming the unevenness to decrease the contact area between the light emitting structure and the second substrate to the conductive adhesive layer.
  21. 제 18항에 있어서, 19. The method of claim 18,
    상기 도전성 접착층은 상기 제 2 기판 및 상기 발광 구조물 상에 각각 형성된 후 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. The conductive adhesive layer is a vertical structure light emitting diode manufacturing method characterized in that after each joined to each other formed on the second substrate and the light emitting structure.
  22. 제 12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 방열 패턴은 복수개로 형성되고, 서로 분리된 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. The radiation pattern is formed of a plurality of vertical structure light emitting diode manufacturing method, characterized in that separated from each other.
  23. 제 12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    제 2 기판에 상기 방열 패턴을 둘러싸고 깊이가 적어도 상기 방열 패턴의 깊이 이상인 분리 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조 발광 다이오드 제조 방법. A second substrate vertical structure light emitting diode manufacturing method according to claim 1, further comprising the step of surrounding the depth of the heat radiation pattern to form a pattern of at least the depth or more separate radiation pattern.
  24. 제 12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 제 2 기판은 연마 또는 식각에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 다이오드 제조 방법. Diode manufacturing method which is characterized in that the second substrate is removed by polishing or etching.
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